KR101780910B1 - Duct device - Google Patents
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Abstract
덕트 장치(1)는, 선체의 선미에 마련된 프로펠러(101)의 전방에 있어서 프로펠러의 회전축 주위의 적어도 일부에 배치되는 덕트(2)와, 덕트와 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이(3)를 구비한다. 덕트의 단면은, 날개형이며, 날개형의 익현선과 회전축이 평행한 선을 이루는 각도와, 익현선의 중점과 회전축의 거리가, 덕트의 제1 부분과, 회전축의 둘레 방향에 관하여 제1 부분과는 다른 덕트의 제2 부분에서 상이하다.The duct device 1 includes a duct 2 disposed at least in the vicinity of the rotation axis of the propeller in front of the propeller 101 provided at the stern of the hull and a stay 3 connecting at least a part of the duct and the hull Respectively. The cross section of the duct is a wing shape, and the angle formed by the wing-like chord line and the rotation axis is parallel to the line, and the midpoint of the chord line and the rotation axis is smaller than the first part of the duct and the first part with respect to the circumferential direction of the rotation axis. Is different in the second portion of the other duct.
Description
본 발명은, 선박의 덕트 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a duct device of a ship.
선박에 관한 기술분야에 있어서, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 덕트 장치를 구비한 선박이 알려져 있다.BACKGROUND ART [0002] In the technical field of ships, for example, a ship having a duct device as disclosed in Patent Document 1 is known.
덕트 장치가 선체의 선미에 배치됨으로써, 선박은 에너지 절약 효과가 얻어진다. 덕트 장치의 개선에 의하여, 더 높은 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.By arranging the duct device at the stern of the ship, energy saving effect is obtained for the ship. By improving the duct device, a higher energy saving effect can be expected.
본 발명은, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 선박의 덕트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a duct device of a ship capable of obtaining an energy saving effect.
본 발명의 제1 양태는, 선체의 선미에 마련된 프로펠러의 전방에 있어서 상기 프로펠러의 회전축 주위의 적어도 일부에 배치되는 덕트와, 상기 덕트와 상기 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이를 구비하고, 상기 덕트의 단면은, 날개형이며, 상기 날개형의 익현선(翼弦線)과 상기 회전축과 평행한 선이 이루는 각도와, 상기 익현선의 중점과 상기 회전축의 거리가, 상기 덕트의 제1 부분과, 상기 회전축의 둘레 방향에 관하여 상기 제1 부분과는 다른 상기 덕트의 제2 부분에서 상이한 덕트 장치를 제공한다.A first aspect of the present invention is a hull structure comprising a duct disposed at least at a part around a rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at a stern of a hull and a stay connecting at least a part of the hull with the duct, Wherein an angle formed by the wing chord line and a line parallel to the rotation axis and a distance between a midpoint of the chord line and a distance between the rotation axis and the first portion of the duct, And a ducting device that is different in the second portion of the duct than in the first portion with respect to the circumferential direction of the rotating shaft.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 덕트의 적어도 일부는, 상기 회전축보다 상방에 배치되고, 상기 제1 부분은, 상기 덕트의 상단부를 포함하며, 상기 제2 부분은, 상기 덕트의 측단부를 포함하고, 상기 제1 부분의 상기 각도는, 상기 제2 부분의 상기 각도보다 크며, 상기 제1 부분의 상기 거리는, 상기 제2 부분의 거리보다 작아도 된다.In the duct device according to the present invention, at least a part of the duct is disposed above the rotary shaft, the first portion includes an upper end portion of the duct, and the second portion includes a side end portion of the duct Wherein the angle of the first portion is greater than the angle of the second portion and the distance of the first portion may be less than the distance of the second portion.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 덕트는, 유입구를 규정하는 전단부와, 상기 프로펠러와 대향하고, 상기 유입구와 크기 및 형상이 상이한 유출구를 규정하는 후단부를 가지며, 상기 유출구는, 상기 유입구보다 작고, 상기 후단부의 상단부의 내면은, 상기 회전축을 향하여 돌출되며, 상기 전단부의 상단부의 내면은, 상기 회전축을 향하여 돌출되지 않아도 된다.In the duct device according to the present invention, the duct has a front end portion defining an inlet port and a rear end portion opposing the propeller and defining an outlet port having a different size and shape from the inlet port, and the outlet port The inner surface of the upper end of the rear end portion protrudes toward the rotating shaft and the inner surface of the upper end portion of the front end portion may not protrude toward the rotating shaft.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 스테이의 단면은, 날개형이어도 된다.In the duct apparatus according to the present invention, the cross section of the stay may be a wing shape.
본 발명의 제2 양태는, 선체의 선미에 마련된 프로펠러의 전방에 있어서 상기 프로펠러의 회전축 주위의 적어도 일부에 배치되는 덕트와, 상기 덕트와 상기 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이를 구비하고, 상기 스테이의 단면은, 날개형인 덕트 장치를 제공한다.A second aspect of the present invention is a straddle-type straddle-type straddle-type straddle-type straddle-type straddle-type straddle-type straddle- Sectional view of the duct device.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 스테이는, 상기 날개형의 익현선의 전연(前緣)이 후연(後緣)보다 상방에 배치되도록 경사져도 된다.In the duct device according to the present invention, the stay may be inclined such that the front edge of the wing-like chord line is disposed above the rear edge.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 스테이는, 상기 선체와 접속되는 내단부와, 상기 프로펠러의 회전축에 대한 방사 방향에 관하여 상기 내단부의 외측에 배치되고, 상기 덕트와 접속되는 외단부를 가지며, 상기 날개형의 익현선과 수평면이 이루는 각도가, 상기 스테이의 제3 부분과, 상기 방사 방향에 관하여 상기 제3 부분과는 다른 상기 스테이의 제4 부분에서 상이해도 된다.In the duct device according to the present invention, the stay has an inner end connected to the hull and an outer end disposed outside the inner end with respect to the radial direction of the propeller and connected to the duct , The angle formed by the wing-like chord line and the horizontal plane may be different between the third portion of the stay and the fourth portion of the stay different from the third portion with respect to the radial direction.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 스테이의 상기 내단부에 있어서의 상기 익현선은, 상기 날개형의 전연이 후연보다 상방에 배치되도록 경사지고, 상기 스테이의 상기 외단부에 있어서의 상기 익현선은, 상기 날개형의 전연이 후연보다 하방에 배치되도록 경사져도 된다.In the duct device according to the present invention, the chord line at the inner end of the stay is inclined so that the leading edge of the wing shape is disposed above the trailing edge, and the chord line at the outer edge of the stay May be inclined so that the leading edge of the wing shape is disposed below the trailing edge.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 스테이는, 상기 프로펠러의 회전축보다 상방에 배치된 제1 스테이 및 제2 스테이를 포함하고, 상기 회전축의 둘레 방향에 관하여, 상기 제1 스테이와 상기 제2 스테이가 이루는 각도는, 90도보다 작아도 된다.In the duct apparatus according to the present invention, the stay includes first and second stays arranged above the rotational axis of the propeller, and with respect to the circumferential direction of the rotational axis, the first stay and the second stay, May be less than 90 degrees.
본 발명에 관한 덕트 장치에 있어서, 상기 덕트는, 상기 프로펠러의 회전축보다 상방에서, 상기 회전축의 일부를 둘러싸도록 배치되어도 된다.In the duct apparatus according to the present invention, the duct may be arranged so as to surround a part of the rotary shaft above the rotary shaft of the propeller.
본 발명에 의하면, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, an energy saving effect can be obtained.
도 1은, 제1 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는, 제1 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 3은, 제1 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 제1 실시형태에 관한 덕트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 제1 실시형태에 관한 덕트의 전단부의 윤곽 및 후단부의 윤곽의 일례를 나타내는 도이다.
도 6은, 제1 실시형태에 관한 스테이의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 제2 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 8은, 제3 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 9는, 제4 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.1 is a side view schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to the first embodiment.
2 is a front view schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to the first embodiment.
3 is a perspective view schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to the first embodiment.
4 is a cross-sectional view showing an example of a duct according to the first embodiment.
5 is a diagram showing an example of the outline of the front end portion and the outline of the rear end portion of the duct according to the first embodiment.
6 is a cross-sectional view showing an example of the stay according to the first embodiment.
7 is a diagram schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to the second embodiment.
8 is a diagram schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to the third embodiment.
9 is a diagram schematically showing an example of a duct apparatus of a ship according to a fourth embodiment.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각 실시형태의 요건은, 적절히 조합할 수 있다. 또한, 일부의 구성요소를 이용하지 않는 경우도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The requirements of the respective embodiments described below can be appropriately combined. In addition, some components may not be used.
<제1 실시형태>≪ First Embodiment >
제1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치(1)의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치(1)의 일례를 모식적으로 나타내는 정면도로서, 도 1의 A-A선 화살표 방향에서 본 도에 상당한다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 선박의 덕트 장치(1)의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.The first embodiment will be described. 1 is a side view schematically showing an example of a duct device 1 of a ship according to the present embodiment. 2 is a front view schematically showing an example of a duct apparatus 1 of a ship according to the present embodiment, which corresponds to a view seen from the direction of arrow A-A in Fig. 3 is a perspective view schematically showing an example of a duct apparatus 1 of a ship according to the present embodiment.
도 1에 나타내는 바와 같이, 선박은, 선체(100)의 선미(100B)에 마련된 프로펠러(101)와, 프로펠러(101)의 전방에 배치된 덕트 장치(1)와, 프로펠러(101)의 후방에 배치된 키(102)를 구비하고 있다. 덕트 장치(1)는, 선체(100)의 선미(100B)에 배치된다. 프로펠러(101)는, 샤프트(103)를 통하여, 선체(100)에 탑재된 동력원과 접속된다. 동력원은, 디젤 엔진과 같은 엔진 및 모터의 적어도 일방을 포함한다. 선체(100)는, 선미관(104)을 갖고, 샤프트(103)는, 선미관(104)에 회전 가능하게 지지된다. 동력원은, 샤프트(103)를 통하여 프로펠러(101)를 회전시킨다. 프로펠러(101)는, 회전축(AX)을 중심으로 회전한다. 프로펠러(101)가 회전함으로써, 선박이 항주한다.1, the ship includes a
프로펠러(101)의 회전에 의하여, 선박은, 선수측으로 전진한다. 전진하는 선박의 진행 방향에 관하여 전방에 선수가 배치되고, 후방에 선미(100B)가 배치된다. 이하의 설명에 있어서, 전진하는 선박의 진행 방향에 관하여 전방을 간단하게, 전방이라고 적절히 칭하고, 전진하는 선박의 진행 방향에 관하여 후방을 간단하게, 후방이라고 적절히 칭한다. 또한, 수평면 내에 있어서 진행 방향과 직교하는 방향을 적절히, 폭 방향이라고 칭한다.By the rotation of the
또한, 이하의 설명에 있어서, 회전축(AX)과 평행한 방향을 적절히, 축 방향이라고 칭하고, 회전축(AX)에 대한 방사 방향을 적절히, 직경 방향이라고 칭하며, 회전축(AX)을 중심으로 한 회전 방향을 적절히, 둘레 방향이라고 칭한다.In the following description, a direction parallel to the rotation axis AX is appropriately referred to as an axial direction, a radial direction with respect to the rotation axis AX is appropriately referred to as a radial direction, a rotation direction about the rotation axis AX Is appropriately referred to as a circumferential direction.
덕트 장치(1)는, 프로펠러(101)의 전방에 배치되는 덕트(2)와, 덕트(2)와 선체(100)의 적어도 일부를 접속하는 스테이(3)를 구비하고 있다. 덕트(2)는, 프로펠러(101)의 전방에 있어서, 프로펠러(101)의 회전축(AX)의 주위의 적어도 일부에 배치된다. 또한, 덕트(2)를, 노즐(2)이라고 칭해도 된다. 스테이(3)를, 지주(3)라고 칭해도 되고, 연결판(3)이라고 칭해도 된다. 본 실시형태에 있어서, 스테이(3)는, 덕트(2)와 선체(100)의 선미관(104)을 연결한다.The duct device 1 is provided with a
본 실시형태에 있어서, 덕트(2)의 적어도 일부는, 프로펠러(101)의 회전축(AX)보다 상방에 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 덕트(2)는, 프로펠러(101)의 회전축(AX)보다 상방에서, 회전축(AX)의 일부를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 덕트(2)는, 반통 형상(반환 형상)이다. 이하의 설명에 있어서, 프로펠러(101)의 회전축(AX)의 주위의 적어도 일부에 있어서 회전축(AX)과 면하는 덕트(2)의 면을 적절히, 덕트(2)의 내면이라고 칭하고, 덕트(2) 내면의 반대측을 향하는 덕트(2)의 면을 적절히, 덕트(2)의 외면이라고 칭한다.In the present embodiment, at least a part of the
덕트(2)는, 전단부(21)와, 후단부(22)를 갖는다. 전단부(21)는, 후단부(22)보다 전방에 배치된다. 전단부(21)는, 유체(해수 등)가 유입되는 유입구(4)를 규정한다. 후단부(22)는, 프로펠러(101)와 대향한다. 후단부(22)는, 유체가 유출되는 유출구(5)를 규정한다. 본 실시형태에 있어서, 유입구(4)의 크기와 유출구(5)의 크기는 상이하다. 본 실시형태에 있어서, 유출구(5)는, 유입구(4)보다 작다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 유입구(4)의 형상과 유출구(5)의 형상은 상이하다.The duct (2) has a front end (21) and a rear end (22). The front end portion (21) is disposed forward of the rear end portion (22). The
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 후단부(22)의 상단부에 있어서의 덕트(2)의 내면은, 회전축(AX)을 향하여 돌출된다. 즉, 후단부(22)의 상단부에 있어서의 덕트(2)의 내면은, 내측으로 돌출되는 볼록부(22T)를 갖는다. 한편, 전단부(21)의 상단부에 있어서의 덕트(2)의 내면은, 회전축(AX)을 향하여 돌출되지 않는다.As shown in Figs. 2 and 3, the inner surface of the
전단부(21)의 윤곽 및 후단부(22)의 윤곽의 각각은, 가로 방향에 관하여 대칭이다. 즉, 회전축(AX)을 통과하고, 연직 방향과 평행한 기준선(대칭축)(SR)에 대하여, 전단부(21)의 윤곽 및 후단부(22)의 윤곽의 각각은 선대칭이다.The outline of the
도 4는, 본 실시형태에 관한 덕트(2)의 일례를 나타내는 단면도를 나타낸다. 도 5는, 전단부(21)의 윤곽 및 후단부(22)의 윤곽의 일례를 나타내는 도이다. 도 5는, 대칭축(SR)에 대하여 일방의 윤곽을 나타낸다.4 is a sectional view showing an example of the
도 4에 나타내는 바와 같이, 덕트(2)의 단면은, 날개형이다. 덕트(2)의 날개형은, 유체와의 상호 작용에 의하여 효율적으로 양력이 얻어지는 외형을 갖는다. 덕트(2)의 날개형(단면 형상)은, 전연부로부터 후연부를 향하여 서서히 가늘어지는 형상이다. 본 실시형태에 있어서, 덕트(2)의 날개형의 외면은, 직선 형상, 혹은 내면의 볼록한 정도보다 작은 볼록한 형상, 혹은 오목한 형상이다. 덕트(2)의 날개형의 내면은, 내측(회전축(AX)측)으로 볼록한 곡면 형상이다. 덕트(2)의 날개형에 있어서, 날개형의 최전단의 전연(23)과, 날개형의 최후단의 후연(24)과, 전연(23)과 후연(24)을 연결하는 익현선(25)과, 날개형의 상면과 하면의 중점을 순서대로 연결하여 얻어지는 중심선(26)이 규정된다. 전단부(21)는, 날개형의 전연(23)을 포함한다. 후단부(22)는, 날개형의 후연(24)을 포함한다.As shown in Fig. 4, the cross section of the
본 실시형태에 있어서, 덕트(2)는, 직경 방향에 관하여 회전축(AX)과 전연(23)의 거리가 회전축(AX)과 후연(24)의 거리보다 커지도록 배치된다.The
수상(해상)을 선박이 전진하면, 물의 적어도 일부는, 덕트(2)의 전연(23)을 통하여 덕트(2)의 내면을 따라 흐른다. 베르누이의 정리에 의하여, 전단부(21)에 있어서의 덕트(2)의 내면이 부압이 되어, 양력이 발생한다. 양력의 축 방향의 성분(덕트(2)가 발생시키는 추진력)에 의하여, 추진력이 발생한다. 또한, 덕트(2)가 발생시키는 추진력에 의하여, 프로펠러(101)를 동작시키는 동력원의 출력이 억제되기 때문에, 에너지 절약 효과가 얻어진다.At least part of the water flows along the inner surface of the
본 실시형태에 있어서는, 덕트(2)의 날개형의 익현선(25)과, 프로펠러(101)의 회전축(AX)과 평행한 선이 이루는 각도(φ)를 적절히, 배치각(φ)이라고 칭한다.In the present embodiment, the angle? Formed by the winged chord line 25 of the
또한, 본 실시형태에 있어서는, 프로펠러(101)의 회전축(AX)에 대한 방사 방향에 관하여, 익현선(25)의 중점(25M)과, 프로펠러(101)의 회전축(AX)의 거리(R)를 적절히, 반경 위치(R)라고 칭한다.In the present embodiment, the distance R between the
본 실시형태에 있어서는, 날개형의 익현선(25)과 프로펠러(101)의 회전축(AX)과 평행한 선이 이루는 각도(배치각)(φ)와, 익현선(25)의 중점(25M)과 프로펠러(101)의 회전축(AX)의 거리(반경 위치)(R)가, 덕트(2)의 제1 부분과, 회전축(AX)의 둘레 방향에 관하여 제1 부분과는 다른 덕트(2)의 제2 부분에서 상이하다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 배치각(φ)과 반경 위치(R)가, 회전축(AX)의 둘레 방향에 관한 덕트(2)의 복수 부분의 각각에 있어서 상이하다.In the present embodiment, the angle (placement angle)? Formed by the wing-like chord line 25 and the line parallel to the rotation axis AX of the
본 실시형태에 있어서, 회전축(AX)의 바로 위에 배치되는 덕트(2)의 상단부 배치각(φ)은, 회전축(AX)의 바로 옆에 배치되는 덕트(2)의 측단부 배치각(φ)보다 크다. 본 실시형태에 있어서는, 둘레 방향에 관하여, 덕트(2)의 상단부(0deg로 함)로부터 측단부(90deg로 함)를 향하여 배치각(φ)이 서서히 작아지도록, 덕트(2)의 형상이 정해져 있다.The upper end placement angle phi of the
또한, 본 실시형태에 있어서, 회전축(AX)의 바로 위에 배치되는 덕트(2)의 상단부의 반경 위치(R)는, 회전축(AX)의 바로 옆에 배치되는 덕트(2)의 측단부의 반경 위치(R)보다 작다. 본 실시형태에 있어서는, 둘레 방향에 관하여, 덕트(2)의 상단부(0deg로 함)로부터 측단부(90deg로 함)를 향하여 반경 위치(R)가 서서히 커지도록, 덕트(2)의 형상이 정해져 있다.In the present embodiment, the radial position R of the upper end of the
보다 구체적으로는, 둘레 방향에 관하여, 0deg부터 10deg에 있어서 반경 위치(R)는 최솟값을 나타내고, 10deg부터 90deg에 있어서 반경 위치(R)는 서서히 커진다. 또한, 프로펠러(101)의 직경(외경)을 Rp로 했을 때, 반경 위치(R)의 최솟값은, 0.7Rp 이하여도 된다. 반경 위치(R)의 최댓값은, Rp 이하로 정해진다. 반경 위치(R)의 최솟값과 최댓값의 차는, 0.5Rp 이하로 정해져도 된다.More specifically, with respect to the circumferential direction, the radial position R at 0 deg to 10 deg represents the minimum value, and the radial position R gradually increases from 10 deg to 90 deg. In addition, when the diameter (outer diameter) of the
둘레 방향에 관하여, 0deg부터 10deg에 있어서 배치각(φ)은 최댓값을 나타내고, 10deg부터 90deg에 있어서 배치각(φ)은 서서히 작아진다. 배치각(φ)의 최솟값은, 0도 이상으로 정해진다.With respect to the circumferential direction, the placement angle (?) At 0 deg to 10 deg represents the maximum value, and the placement angle (?) Gradually decreases from 10 deg to 90 deg. The minimum value of the placement angle (?) Is determined to be 0 degree or more.
이로써, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 덕트(2)의 후단부(22)의 내면에 볼록부(22T)를 갖고, 가로 방향으로 긴 반환 형상의 덕트(2)가 얻어진다.2 and 3, a
선미(100B)(프로펠러(101)의 전방)에 있어서의 유체(해수)의 흐름의 속도 성분은, 축 방향뿐만 아니라, 둘레 방향 및 직경 방향에도 존재한다. 유입구(4)를 통하여 덕트(2)로 유입되는 유체의 유동장(Flow Field)은, 균일하지 않다. 이로 인하여, 덕트(2)의 배치각(φ) 및 반경 위치(R)는, 덕트(2)가 발생시키는 추진력에 영향을 준다. 본 발명자의 발견에 의하면, 둘레 방향에 관하여 덕트(2)의 배치각(φ) 및 반경 위치(R)가 일정하면, 덕트(2)의 추진력을 충분히 얻을 수 없는 것이 판명되었다.The velocity component of the flow of the fluid (seawater) in the stern 100B (in front of the propeller 101) exists not only in the axial direction, but also in the circumferential direction and the radial direction. The flow field of the fluid flowing into the
따라서, 본 실시형태에 있어서는, 배치각(φ) 및 반경 위치(R)가, 회전축(AX)의 둘레 방향에 관한 덕트(2)의 복수 부분의 각각에 있어서 상이하도록, 덕트(2)의 형상을 정했다. 이로써, 덕트(2)가 발생시키는 추진력을 최대화할 수 있어, 보다 큰 에너지 절약 효과가 얻어진다.Therefore, in the present embodiment, the shape of the
예를 들면, 비대선에서는, 둘레 방향에 관하여 0deg의 위치(상단부의 위치)에서 유향각이 크고, 90deg의 위치(측단부의 위치)에서 유향각이 작은 경향이 있다. 또한, 둘레 방향에 관하여 0deg의 위치에서는 반경 위치(R)가 작을수록 유속이 크고, 90deg의 위치에서는 반경 위치(R)가 클수록 유속이 큰 경향이 있다.For example, in the non-selected line, the dihedral angle at the position of 0 deg (upper end position) with respect to the circumferential direction is large, and the diopter angle at the position of 90 deg (side end position) tends to be small. At a position of 0 deg relative to the circumferential direction, the smaller the radial position R, the larger the flow velocity, and at the 90 deg position, the larger the radial position R, the greater the flow velocity.
이로 인하여, 덕트(2)의 상단부의 배치각(φ)을, 덕트(2)의 측단부의 배치각(φ)보다 크게 하고, 덕트(2)의 상단부의 반경 위치(R)를, 덕트(2)의 측단부의 반경 위치(R)보다 작게 함으로써, 이하의 (1) 식, (2) 식, 및 (3) 식으로 평가되는 덕트(2)의 추진력을 크게 할 수 있다.The arrangement angle phi of the upper end portion of the
L=1/2·Cl(α)·ρ·S·V2 … (1)L = 1/2 · Cl (α) · ρ · S · V2 ... (One)
D=1/2·Cd(α)·ρ·S·V2 … (2)D = 1/2 Cd (?)? S? V2 ... (2)
F=L·sinθ-D·cosθ … (3)F = L? Sin? -D? Cos? (3)
L: 양력L: lift
D: 항력D: Drag
F: 추진력(합력의 전방 성분)F: propulsive force (forward component of the resultant force)
Cl: 양력 계수(날개 성능에 의함. 영각(迎角)α에 의존)Cl: lift coefficient (depending on blade performance, depending on angle of attack α)
Cd: 항력 계수(날개 성능에 의함. 영각 α에 의존)Cd: drag coefficient (depending on blade performance, depending on angle of attack α)
ρ: 유체 비중ρ: fluid specific gravity
S: 덕트 표면적(반경 방향 위치에 의함)S: Duct surface area (by radial position)
V: 유속(축 방향과 반경 방향의 합성 유속)V: Flow rate (synthetic flow rate in axial direction and radial direction)
θ: 유향각(축 방향 유속과 반경 방향 유속이 이루는 각도)θ: Orientation angle (angle between axial flow velocity and radial flow velocity)
다음으로, 스테이(3)에 대하여 설명한다. 도 1, 도 2, 및 도 3 등에 나타내는 바와 같이, 스테이(3)는, 전단부(31)와, 후단부(32)를 갖는다. 전단부(31)는, 후단부(32)보다 전방에 배치된다. 후단부(32)는, 프로펠러(101)와 대향한다.Next, the
스테이(3)는, 덕트(2)와 선체(100)의 선미관(104)을 접속한다. 스테이(3)는, 선미관(104)의 외면과 접속되는 내단부(38)와, 덕트(2)의 내면과 접속되는 외단부(39)를 갖는다. 외단부(39)는, 프로펠러(101)의 회전축(AX)에 대한 방사 방향에 관하여 내단부(38)의 외측에 배치된다.The
덕트 장치(1)는, 한 쌍의 스테이(3)를 갖는다. 이하의 설명에 있어서는, 일방의 스테이(3)를 적절히, 제1 스테이(301)라고 칭하고, 타방의 스테이(3)를 적절히, 제2 스테이(302)라고 칭한다. 제1 스테이(301)는, 가로 방향에 관하여 회전축(AX)의 일측에 배치된다. 제2 스테이(302)는, 가로 방향에 관하여 회전축(AX)의 타측에 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 제1 스테이(301) 및 제2 스테이(302)는, 실질적으로 수평면과 평행하게 배치된다.The duct device (1) has a pair of stays (3). In the following description, one of the
도 6은, 본 실시형태에 관한 스테이(3)의 단면도를 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 스테이(3)의 단면은, 날개형이다. 스테이(3)의 날개형은, 유체와의 상호 작용에 의하여 효율적으로 양력이 얻어지는 외형을 갖는다. 스테이(3)의 날개형(단면 형상)은, 전연부로부터 후연부를 향하여 서서히 가늘어지는 형상이다. 본 실시형태에 있어서, 스테이(3)의 날개형의 상면은, 직선 형상, 혹은 내면의 볼록한 정도 이하의 볼록한 형상, 혹은 오목한 형상이다. 스테이(3)의 날개형의 하면은, 하측으로 볼록한 곡면 형상이다. 스테이(3)의 날개형에 있어서, 날개형의 최전단의 전연(33)과, 날개형의 최후단의 후연(34)과, 전연(33)과 후연(34)을 연결하는 익현선(35)과, 날개형의 상면과 하면의 중점을 순서대로 연결하여 얻어지는 중심선(36)이 규정된다. 전단부(31)는, 날개형의 전연(33)을 포함한다. 후단부(32)는, 날개형의 후연(34)을 포함한다.6 shows a sectional view of the
본 실시형태에 있어서, 스테이(3)는, 날개형의 익현선(35)이 경사지도록 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 스테이(3)는, 날개형의 익현선(35)의 전연(33)이 후연(34)보다 상방에 배치되도록 경사진다.In the present embodiment, the
스테이(3)는, 익현선(35)이 수평면에 대하여 경사지도록 배치되어도 된다. 스테이(3)는, 익현선(35)이 흘수선에 대하여 경사지도록 배치되어도 된다. 흘수선은, 계획 흘수선 및 설계상의 흘수선 중 적어도 일방을 포함한다. 스테이(3)는, 회전축(AX)을 포함하는 소정면에 대하여 전연(33)이 후연(34)보다 소정면에서 떨어져 배치되도록 경사져도 된다. 회전축(AX)을 포함하는 소정면은, 수평면인 경우도 있고, 수평면에 대하여 경사진 경사면인 경우도 있다.The
본 실시형태에 있어서는, 전연(33)이 후연(34)보다 상방에 배치되고, 수평면과 익현선(35)이 이루는 각도(γ)가 0도 이상 10도 이하가 되도록, 스테이(3)가 배치된다.The
수상(해상)을 선박이 전진하면, 물의 적어도 일부는, 스테이(3)의 전연(33)을 통하여 스테이(3)의 내면을 따라 흐른다. 베르누이의 정리에 의하여, 전단부(31)에 있어서의 스테이(3)의 하면이 부압이 되어, 양력이 발생한다. 양력의 축 방향의 성분(스테이(3)가 발생시키는 추진력)과, 프로펠러(101)의 추진력에 의하여, 큰 추진력이 발생한다. 또한, 스테이(3)가 발생시키는 추진력에 의하여, 프로펠러(101)를 동작시키는 동력원의 출력이 억제되기 때문에, 에너지 절약 효과가 얻어진다.At least part of the water flows along the inner surface of the
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 덕트(2)는, 배치각(φ) 및 반경 위치(R)가 둘레 방향에 관한 복수의 부분에 있어서 상이하도록 형성되어 있기 때문에, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the
또한, 본 실시형태에 있어서는, 스테이(3)의 단면이 날개형이므로, 덕트(2)뿐만 아니라, 스테이(3)도 추진력을 발생시킨다. 이로써, 보다 높은 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the present embodiment, since the end surface of the
또한, 본 실시형태에 있어서는, 스테이(3)의 외단부(39)는, 반환 형상의 덕트(2)와 접속된다. 이로써, 익단(翼端) 로스의 발생이 억제된다. 스테이(3)의 외단부(39)와 덕트(2)가 접속되어 있지 않은 경우, 스테이(3)의 단부 및 덕트(2)의 단부 중 적어도 일방에 있어서 소용돌이가 발생하고, 그 결과, 에너지 절약 효과가 충분히 발휘되지 않을 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서는, 스테이(3)와 덕트(2)가 접속되어 있기 때문에, 소용돌이의 발생이 억제된다. 이로 인하여, 높은 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.In the present embodiment, the
<제2 실시형태>≪ Second Embodiment >
제2 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 간략 또는 생략한다.The second embodiment will be described. In the following description, constituent elements which are the same as or equivalent to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
도 7은, 본 실시형태에 관한 덕트 장치(1B)의 스테이(3B)의 일례를 나타낸다. 스테이(3B)의 단면은, 날개형이다. 본 실시형태에 있어서, 스테이(3B)는, 날개형의 상면 형상과 하면 형상이 대칭인 대칭 날개이다. 또한, 스테이(3B)는, 날개형의 상면 형상과 하면 형상이 비대칭인 비대칭 날개여도 된다.Fig. 7 shows an example of the
스테이(3B)는, 선체(100)와 접속되는 내단부(38)와, 프로펠러(100)의 회전축(AX)에 대한 방사 방향에 관하여 내단부(38)의 외측에 배치되고, 덕트(2)와 접속되는 외단부(39)를 갖는다.The
본 실시형태에 있어서는, 스테이(3B)의 날개형의 익현선(35)과 수평면이 이루는 각도(γ)가, 방사 방향에 관한 스테이(3B)의 복수 부분의 각각에 있어서 상이하다. 본 실시형태에 있어서는, 내단부(38)에 있어서의 스테이(3B)의 날개형의 익현선(35)의 각도(γ)와, 외단부(39)에 있어서의 스테이(3B)의 날개형의 익현선(35)의 각도(γ)가 상이하다. 그 각도(γ)가, 내단부(38)로부터 외단부(39)를 향하여 서서히 변화하도록, 스테이(3B)가 비틀려 있다.In the present embodiment, the angle? Formed by the
본 실시형태에 있어서는, 스테이(3B)의 내단부(38)에 있어서의 익현선(35)은, 날개형의 전연(33)이 후연(34)보다 상방에 배치되도록 경사지고, 스테이(3B)의 외단부(39)에 있어서의 익현선(39)은, 날개형의 전연(33)이 후연(34)보다 하방에 배치되도록 경사진다.In this embodiment, the
덕트(2) 및 스테이(3B)의 주위에 있어서의 유체의 유동장은, 프로펠러(101)의 회전축(AX)에 대한 방사 방향에 관하여 상이하다. 예를 들면, 방사 방향에 관하여 내측에 있어서는, 유체(해수)는 하향으로 흐르고, 방사 방향에 관하여 외측에 있어서는, 유체(해수)는 하향으로 흐를 가능성이 있다. 이로 인하여, 스테이(3B)의 경사 각도(γ)는, 스테이(3B)가 발생시키는 추진력에 영향을 준다. 본 발명자의 발견에 의하면, 방사 방향에 관하여 스테이(3B)의 익현선(35)의 각도(스테이(3B)의 경사 각도)(γ)를, 방사 방향에 관하여 변화시킴으로써, 스테이(3B)의 추진력을 더 향상시킬 수 있는 것이 판명되었다.The flow field of the fluid around the
따라서, 본 실시형태에 있어서는, 경사 각도(γ)가, 회전축(AX)에 대한 방사 방향에 관한 스테이(3B)의 복수 부분의 각각에 있어서 상이하도록, 스테이(3B)의 형상을 정했다. 이로써, 스테이(3B)가 발생시키는 추진력을 최대화할 수 있어, 보다 큰 에너지 절약 효과가 얻어진다.Therefore, in the present embodiment, the shape of the
이로 인하여, 스테이(3B)의 경사 각도(γ)를 조정함으로써, 이하의 (4) 식, (5) 식, 및 (6) 식으로 평가되는 스테이(3B)의 추진력을 크게 할 수 있다.This makes it possible to increase the thrust force of the
L=1/2·Cl(α)·ρ·S·V2 … (4)L = 1/2 · Cl (α) · ρ · S · V2 ... (4)
D=1/2·Cd(α)·ρ·S·V2 … (5)D = 1/2 Cd (?)? S? V2 ... (5)
F=L·sinθ-D·cosθ … (6)F = L? Sin? -D? Cos? (6)
L: 양력L: lift
D: 항력D: Drag
F: 추진력(합력의 전방 성분)F: propulsive force (forward component of the resultant force)
Cl: 양력 계수(날개 성능에 의함. 영각 α에 의존)Cl: lift coefficient (depending on wing performance, depends on angle of attack α)
Cd: 항력 계수(날개 성능에 의함. 영각 α에 의존)Cd: drag coefficient (depending on blade performance, depending on angle of attack α)
ρ: 유체 비중ρ: fluid specific gravity
S: 스테이 표면적S: Stay surface area
V: 유속(스테이를 가로지르는 방향과 주류 방향의 합성 유속)V: Flow velocity (synthetic flow velocity in the direction crossing the stay and in the mainstream direction)
θ: 유향각(스테이를 가로지르는 방향 유속과 주류 방향 유속이 이루는 각도)θ is the diagonal angle (the angle between the directional flow velocity across the stay and the mainstream flow velocity)
<제3 실시형태>≪ Third Embodiment >
제3 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 간략 또는 생략한다.The third embodiment will be described. In the following description, constituent elements which are the same as or equivalent to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
도 8은, 본 실시형태에 관한 덕트 장치(1C)의 일례를 나타낸다. 도 8에 있어서, 스테이(3)는, 프로펠러(101)의 회전축(AX)보다 상방에 배치된 제1 스테이(301) 및 제2 스테이(302)를 포함한다. 회전축(AX)의 둘레 방향에 관하여, 제1 스테이(301)와 제2 스테이(302)가 이루는 각도는, 90도보다 작다. 본 실시형태에 있어서, 덕트(2)와 접속되는 외단부(39)는, 선체(100)와 접속되는 내단부(38)보다 상방에 배치된다. 본 실시형태에 있어서도, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.Fig. 8 shows an example of the duct device 1C according to the present embodiment. 8, the
<제4 실시형태>≪ Fourth Embodiment &
제4 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 간략 또는 생략한다.The fourth embodiment will be described. In the following description, constituent elements which are the same as or equivalent to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
도 9는, 본 실시형태에 관한 덕트 장치(1D)의 일례를 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 덕트 장치(1D)는, 덕트(2D)와, 덕트(2D)와 선체(100)의 적어도 일부를 접속하는 스테이(3D)를 갖는다. 덕트(2D)와 스테이(3D)의 접속부의 표면은, 곡면을 포함한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 덕트(2D)와 스테이(3D)의 접속부에 있어서 모서리부가 마련되지 않는다.Fig. 9 shows an example of the
본 실시형태에 의하면, 익단 로스의 대폭적인 삭감이 가능해진다. 본 실시형태에 있어서도, 스테이(3D)가 발생시키는 추진력이, 덕트(2D)가 발생시키는 추진력을 어시스트한다.According to the present embodiment, it is possible to drastically reduce the tip loss. Also in this embodiment, the thrust generated by the
1 덕트 장치
2 덕트
3 스테이
4 유입구
5 유출구
21 전단부
22 후단부
22T 볼록부
23 전연
24 후연
25 익현선
31 전단부
32 후단부
33 전연
34 후연
35 익현선
38 내단부
39 외단부
100 선체
101 프로펠러
AX 회전축1 duct device
2 ducts
3 stays
4 inlet
5 outlet
21 Front end
22 rear end
22T convex portion
23 leading
24 trailing
25 kyonghyun line
31 front end portion
32 rear end
33 leading
34
35 Kyo Hyun Line
38 inner end
39 outer end
100 hull
101 Propeller
AX rotary shaft
Claims (10)
상기 덕트와 상기 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이
를 구비하고,
상기 덕트의 단면은, 날개형이며,
상기 날개형의 익현선과 상기 회전축과 평행한 선이 이루는 각도와, 상기 익현선의 중점과 상기 회전축의 거리가, 상기 덕트의 제1 부분과, 상기 회전축의 둘레 방향에 관하여 상기 제1 부분과는 다른 상기 덕트의 제2 부분에서 상이하고,
상기 덕트의 적어도 일부는, 상기 회전축보다 상방에 배치되고,
상기 제1 부분은, 상기 덕트의 상단부를 포함하며,
상기 제2 부분은, 상기 덕트의 측단부를 포함하고,
상기 제1 부분의 상기 각도는, 상기 제2 부분의 상기 각도보다 크며,
상기 제1 부분의 상기 거리는, 상기 제2 부분의 거리보다 작고,
상기 덕트는, 유입구를 규정하는 전단부와, 상기 프로펠러와 대향하고, 상기 유입구와 크기 및 형상이 상이한 유출구를 규정하는 후단부를 가지며,
상기 유출구는, 상기 유입구보다 작고,
상기 후단부의 상단부의 내면은, 상기 회전축을 향하여 돌출되며,
상기 전단부의 상단부의 내면은, 상기 회전축을 향하여 돌출되지 않는 덕트 장치.A duct disposed at least in a part around the rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at the stern of the hull,
A stays for connecting at least part of the duct to the hull,
And,
The cross section of the duct is a wing-
The angle formed by the wing-like chord line and a line parallel to the rotation axis and the center point of the chord line and the distance between the rotation axis and the first part of the duct are different from the first part in the circumferential direction of the rotation axis The second portion of the duct being different,
Wherein at least a part of the duct is disposed above the rotary shaft,
Wherein the first portion includes an upper end of the duct,
Wherein the second portion includes a side end portion of the duct,
Wherein the angle of the first portion is greater than the angle of the second portion,
Wherein the distance of the first portion is less than the distance of the second portion,
Wherein said duct has a front end defining an inlet and a rear end opposite to said propeller and defining an outlet having a different size and shape from said inlet,
Wherein the outlet is smaller than the inlet,
The inner surface of the upper end of the rear end portion protrudes toward the rotation shaft,
Wherein the inner surface of the upper end of the front end portion does not protrude toward the rotating shaft.
상기 스테이의 단면은, 날개형인 덕트 장치.The method according to claim 1,
Wherein a cross section of the stay is a wing-shaped duct device.
상기 덕트와 상기 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이
를 구비하고,
상기 스테이의 단면은, 날개형이며,
상기 스테이는, 상기 선체와 접속되는 내단부와, 상기 프로펠러의 회전축에 대한 방사 방향에 관하여 상기 내단부의 외측에 배치되고, 상기 덕트와 접속되는 외단부를 가지며,
상기 날개형의 익현선과 수평면이 이루는 각도가, 상기 스테이의 제3 부분과, 상기 방사 방향에 관하여 상기 제3 부분과는 다른 상기 스테이의 제4 부분에서 상이하고,
상기 스테이는, 상기 각도가 상기 내단부로부터 상기 외단부를 향하여 서서히 변화하도록, 비틀려 있는 덕트 장치.A duct disposed at least in a part around the rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at the stern of the hull,
A stays for connecting at least part of the duct to the hull,
And,
The cross section of the stay is a wing-
The stay has an inner end connected to the hull and an outer end disposed outside the inner end with respect to the radial direction of the propeller and connected to the duct,
Wherein an angle formed by the wing-like chord line and the horizontal plane differs between a third portion of the stay and a fourth portion of the stay different from the third portion with respect to the radial direction,
Wherein the stay is twisted such that the angle gradually changes from the inner end toward the outer end.
상기 스테이는, 상기 날개형의 익현선의 전연이 후연보다 상방에 배치되도록 경사지는 덕트 장치.The method of claim 5,
Wherein the stay is inclined such that the leading edge of the winged chord line is disposed above the trailing edge.
상기 스테이는, 상기 선체와 접속되는 내단부와, 상기 프로펠러의 회전축에 대한 방사 방향에 관하여 상기 내단부의 외측에 배치되고, 상기 덕트와 접속되는 외단부를 가지며,
상기 날개형의 익현선과 수평면이 이루는 각도가, 상기 스테이의 제3 부분과, 상기 방사 방향에 관하여 상기 제3 부분과는 다른 상기 스테이의 제4 부분에서 상이한 덕트 장치. The method of claim 4,
The stay has an inner end connected to the hull and an outer end disposed outside the inner end with respect to the radial direction of the propeller and connected to the duct,
Wherein an angle between the wing-like chord line and the horizontal plane is different in a third part of the stay and in a fourth part of the stay different from the third part with respect to the radial direction.
상기 덕트와 상기 선체의 적어도 일부를 접속하는 스테이
를 구비하고,
상기 스테이의 단면은, 날개형이며,
상기 스테이는, 상기 선체와 접속되는 내단부와, 상기 프로펠러의 회전축에 대한 방사 방향에 관하여 상기 내단부의 외측에 배치되고, 상기 덕트와 접속되는 외단부를 가지며,
상기 날개형의 익현선과 수평면이 이루는 각도가, 상기 스테이의 제 3 부분과, 상기 방사 방향에 관하여 상기 제 3 부분과는 다른 상기 스테이의 제 4 부분에서 상이하고,
상기 스테이의 상기 내단부에 있어서의 상기 익현선은, 상기 날개형의 전연이 후연보다 상방에 배치되도록 경사지고,
상기 스테이의 상기 외단부에 있어서의 상기 익현선은, 상기 날개형의 전연이 후연보다 하방에 배치되도록 경사진 덕트 장치.A duct disposed at least in a part around the rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at the stern of the hull,
A stays for connecting at least part of the duct to the hull,
And,
The cross section of the stay is a wing-
The stay has an inner end connected to the hull and an outer end disposed outside the inner end with respect to the radial direction of the propeller and connected to the duct,
Wherein an angle formed by the wing-like chord line and the horizontal plane differs between a third portion of the stay and a fourth portion of the stay different from the third portion with respect to the radial direction,
The chord line at the inner end of the stay is inclined so that the leading edge of the wing shape is disposed above the trailing edge,
Wherein the chord line at the outer end of the stay is inclined so that the leading edge of the wing shape is disposed below the trailing edge.
상기 스테이는, 상기 프로펠러의 회전축보다 상방에 배치된 제1 스테이 및 제2 스테이를 포함하고,
상기 회전축의 둘레 방향에 관하여, 상기 제1 스테이와 상기 제2 스테이가 이루는 각도는, 90도보다 작은 덕트 장치.The method according to any one of claims 1, 5, 6, 7, and 8,
Wherein the stay comprises a first stay and a second stay disposed above a rotational axis of the propeller,
Wherein the angle between the first stay and the second stay with respect to the circumferential direction of the rotating shaft is less than 90 degrees.
상기 덕트는, 상기 프로펠러의 회전축보다 상방에서, 상기 회전축의 일부를 둘러싸도록 배치되는 덕트 장치.The method according to any one of claims 1, 5, 6, 7, and 8,
Wherein the duct is disposed so as to surround a part of the rotary shaft above the rotary shaft of the propeller.
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