KR101849312B1 - Mechanically driven, hubless, high-efficiency ship propulsor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계적으로 구동되는 허브없는 고효율 선박 추진기로서, 링 내부에 날개(10)를 갖는 적어도 하나의 로터를 구비하되, 기어림이 장착된 로터는 회전력의 전달을 위해 스프로켓(2)을 지닌 축(1)을 통해 선박 엔진과 연결되고, 상기 로터는 덕트(8) 내에 배치되고, 상기 로터의 회전하는 날개(10)는 개별적으로 피치 가변되게 형성되고, 매 회전 시에 날개의 피치는 국지적 흐름 조건에, 특히 상기 덕트(8) 내 유입류 조건에 지속적으로 맞추어질 수 있는 선박 추진기에 관한 것이다.The present invention relates to a mechanically driven, hubless high efficiency marine propeller comprising at least one rotor having a wing (10) inside the ring, wherein the rotor equipped with the starter has a shaft (10) with a sprocket (2) (1), the rotor being arranged in a duct (8), the rotating blades (10) of the rotor being formed so as to be individually pitch changeable, the pitch of the blades In particular, to an inlet flow condition in the duct (8).

Figure R1020127009055
Figure R1020127009055

Description

기계적으로 구동되는, 허브없는 고효율 선박 추진기{MECHANICALLY DRIVEN, HUBLESS, HIGH-EFFICIENCY SHIP PROPULSOR}[0001] MECHANICALLY DRIVEN, HUBLESS, HIGH-EFFICIENCY SHIP PROPULSOR [0002]

본 발명은 기계적으로 구동되는 허브없는 고효율 선박 추진기에 관한 것이다.The present invention relates to a mechanically driven hubless high efficiency ship propeller.

선박을 위한 추진 장치들은 다양한 형태, 예컨대 선박 프로펠러의 형태로 공지되어 있다. 종래의 고정 피치 프로펠러(fixed pitch propeller)들은 프로펠러 날개(blades)가 부착되는 허브(hub)가 그 중앙에 설치되는 것이 필요하다는 단점이 있다. 특히, 이른바 가변 피치 프로펠러(controllable pitch propeller, CPP), 즉 프로펠러 날개가 작동 중에 자신의 피치(경사각)와 관련하여 변경될 수 있는 프로펠러의 허브는 크다. Propulsion devices for ships are known in various forms, for example in the form of ship propellers. Conventional fixed pitch propellers are disadvantageous in that a hub to which propeller blades are attached is required to be installed at the center of the fixed pitch propellers. In particular, the so-called controllable pitch propeller (CPP), the hub of the propeller, which can be changed in relation to its pitch (tilt angle) during operation of the propeller blades, is large.

또한 공지된 선박 프로펠러는 주로 트윈 프로펠러(twin propeller)의 경우에 베어링 블록 및 구동축을 필요로 하되, 이 구동축은 회전 및 저항을 발생시키는데, 이 저항은 가능한 작게 유지되어야 한다.Also, known ship propellers mainly require a bearing block and a drive shaft in the case of a twin propeller, which generates rotation and resistance, which should be kept as small as possible.

우수한 추진 효율을 달성하는 것은 이전부터 추구해오고 있는 과제이다. 그러나 지금까지 선박 프로펠러 시스템의 효율이 75%를 초과하지 못하였다. 이는 원주 방향으로 연장되는 프로펠러 날개에서 끝단 와류 캐비테이션(tip vortex cavitation)도 고려되어야 하기 때문이다. Achieving excellent propulsion efficiency is a challenge that has been pursued from the past. However, until now, the efficiency of ship propeller system has not exceeded 75%. This is because tip vortex cavitation should also be considered in the circumferentially extending propeller blades.

위에서 언급된 단점을 가진 프로펠러 외에 이른바 림 구동 스러스터(Rim-Drive-Thruster)도 공지되어 있다. 이 추진기는 외부 로터(external rotor)로서, 그 날개는 외부에서 구동되는 링으로부터 안쪽을 향한다. 최신 림 드라이브는 일반적으로 전기로 구동되고 전기 링 모터(ring motor)를 구비한다. 이 전기 링 모터로 인해, 특히 선수 스러스터(bow thruster)와 같은 유닛을 제공할 수 있는 매우 조밀한 구조가 형성된다. 공지된 전기 림 구동 장치는 선뜻 보기에 매력적이지만, 상대적으로 낮은 효율을 지닌다. 이는 전기 에너지 생산의 개별 효율이 낮고 전기 에너지를 회전 에너지로 전환함으로써 총 효율이 저하되기 때문이다. In addition to the above-mentioned disadvantages of propellers, so-called rim-drive-thrusters are also known. The propeller is an external rotor, whose wings are directed inward from an externally driven ring. The latest rim drives are typically electrically driven and have an electric ring motor. This electric ring motor creates a very dense structure that can provide a unit such as a bow thruster in particular. The known electric rim drive is appealing to the eye, but has a relatively low efficiency. This is because the individual efficiency of the electric energy production is low and the total efficiency is lowered by converting electric energy into rotational energy.

본 발명의 목적은 다양하게 이용되는 피치 가변되지 않는 날개를 구비한 전기 림 드라이브 보다 실질적으로 개선된 효율을 지닌 추진기를 제공하는 데 있다. "마린 로그(marinelog)"지의 논문이 그에 대한 예시를 제공하며, 롤스 로이스(Rolls Royce) 사의 디자인을 보여주는 이 논문은 http://www.marinelog.com에 공개되어 있다. It is an object of the present invention to provide a propeller having substantially improved efficiency over an electric rim drive with variously used pitch unvarnished blades. The paper by "marinelog" provides an example of this, and this paper showing the design of Rolls Royce is available at http://www.marinelog.com.

림 드라이브를 이용함으로써 선박의 선미부 저항은 선박 부속물이 생략됨으로써 거의 감소될 수 있다. 그러나 회전 에너지에서 전기 에너지로, 다시 회전 에너지로의 전환을 필요로 하는 추진기의 효율은 여전히 불량하다. 따라서 본 발명의 틀 내에서 선박 추진기에 대해 기계식 구동 장치가 전통적인 기어림(gear rim)/스프로켓 장치와 함께 이용되는 것이 가능하다. 그렇게 함으로써 종래 형태의 프로펠러 구동 장치에 비해 효율이 현저히 증가되고 선미부 저항이 분명하게 개선된다. By using the rim drive, the ship's stern resistance can be reduced substantially by omitting ship appendages. However, the efficiency of propulsors, which require conversion from rotational energy to electrical energy and again to rotational energy, is still poor. It is therefore possible for the mechanical drive to be used with a conventional gear rim / sprocket device for the ship propeller within the framework of the present invention. As a result, the efficiency is significantly increased and the aft resistance is clearly improved as compared with the conventional propeller drive system.

추진기 내에서 날개가 피치 가변되게 형성되고 추진기 내의 국지적 흐름 조건에 피치가 지속적으로 맞추어질 때에 실질적인 효율 개선이 나타난다. 피치(기울기)가 국지적 흐름 조건에 맞추어지는 것은 각 개별 날개에 대해 별도로 날개의 위치에 따라 원주 방향으로 이루어진다. 즉 회전하는 동안 날개 위치는 지속적으로 변한다. 이러한 날개 위치 변화는 가이드 슬라이더와 가이드 레일에 의해 이루어지며, 이들의 형태는 선박의 반류(slipstream) 영역에 좌우된다. 이러한 신규하고 진보한 실시예를 통해 추진기의 효율은 더욱 현저히 증대될 수 있는데, 이는 추진기 내의 물의 다양한 흐름 조건이 고려될 수 있기 때문이다. 추진기 내의 물의 가속화는 유입 조건과 상관없이 최적화되게 이루어질 수 있다. 이는 생성되는 추진력에 긍정적인 영향을 미친다. 추진기의 기울기가 선박을 환류하는 물의 흐름 방향에 적응되게끔 조절되는 것도 추진력에 긍정적인 영향을 미친다.A substantial efficiency improvement appears when the wing is formed in a variable pitch in the propeller and the pitch is continuously adjusted to the local flow conditions in the propeller. The pitch (tilt) is adjusted circumferentially according to the position of the wing separately for each individual wing. That is, the wing position changes continuously while rotating. Such wing position changes are made by the guide slider and the guide rail, and their shape depends on the slipstream area of the ship. With this new and advanced embodiment, the efficiency of the propeller can be significantly increased because the various flow conditions of the water in the propeller can be taken into account. Acceleration of the water in the propeller can be optimized regardless of the inlet conditions. This positively affects the generated thrust. The adjustment of the tilt of the propeller to adapt to the direction of water flow to the ship also positively affects the propulsive force.

본 발명의 실시예에서, 날개의 피치는 국지적 흐름 조건에 기계적으로 특히 가이드 레일, 슬라이드 레일, 및 가이드 슬라이더에 의해 맞추어진다. 가이드 슬라이더와 가이드 레일이 이용됨으로써 피치에 대해 내구성 있고 신뢰할 만한 기계적 해결책이 제공된다. 이와 관련하여 기계적 시스템을 이용하여 높은 작동 신뢰성이 달성될 수 있다는 점이 예컨대 포이트 슈나이더(Voith Schneider) 구동 장치에 의해 공지되고 있다. 가이드 레일의 형태는 선박의 반류 영역에 좌우되고 국지적 흐름 비율에 상응하여 추진기의 효율은 높이고 캐비테이션은 근소하도록 설계된다.In an embodiment of the invention, the pitch of the vanes is mechanically fitted to the local flow conditions, in particular by the guide rails, slide rails, and guide sliders. The use of a guide slider and guide rail provides a durable and reliable mechanical solution to the pitch. In this regard, high operating reliability can be achieved using a mechanical system is known, for example, by a Voith Schneider drive. The shape of the guide rail depends on the countercurrent area of the ship and is designed to increase the efficiency of the propeller and to minimize cavitation in correspondence with the local flow rate.

또한 높은 작동 신뢰성은 각각의 개별적인 날개의 피치가 편심 드라이브에 의해 이루어질 때 제공된다. 편심 드라이브는 특히 내구성이 있으며 다양한 기계 유형, 특히 리프팅 높이가 조절되는 프레스에서 입증되었다.High operating reliability is also provided when the pitch of each individual blade is made by the eccentric drive. Eccentric drives are particularly durable and proven in a wide range of machine types, especially in presses with adjustable lifting heights.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 피치가 국지적 흐름 조건에 맞추어지는 것은 전기 서보 모터 또는 유압식 액추에이터에 의해 이루어진다. 전기 서보 모터, 특히 지속적으로 여기되는 링 모터 형식의 서보 모터도 높은 작동 신뢰성을 지니며, 회전 속도가 피치에 따라 제어되는 방식으로 조정될 수 있다는 장점이 있다. In yet another embodiment of the present invention, the pitch is adapted to local flow conditions by an electric servomotor or a hydraulic actuator. Electric servomotors, especially the continuously excited ring motor type servo motors, also have a high operating reliability and can be adjusted in such a way that the rotational speed is controlled in accordance with the pitch.

날개의 피치 가변 범위는 전진 추력부터 후진 추력으로 전환될 수 있도록 고안된다.The pitch range of the wing is designed to be switched from forward thrust to reverse thrust.

구동 장치 자체에 대해서는 외부에 놓인 기어림을 갖는 로터가 선택되는 것이 매우 바람직한데, 이때 외부 기어림과 스프로켓의 잇수는 추진기와 선박 엔진 사이에 기어가 필요하지 않도록 선택된다. 또한 이러한 조치를 통해 구동 장치의 효율이 상당히 증대될 수 있고, 그리하여 지금까지 도달하지 못한, 선박 구동 장치의 높은 효율이 제공된다. It is highly desirable for the drive itself to have a rotor with an outboard orientation selected such that the number of teeth of the outer mechanism and the sprocket is not required between the propeller and the marine engine. In addition, this measure can significantly increase the efficiency of the drive system, and thus the high efficiency of the ship drive system, which has not yet been achieved.

본 발명의 추가 실시예에서, 추진기는 더블 추진기로 형성된다. 즉 2개의 추진기가 나란히 배치된다. 이렇게 함으로써 물 흐름이 선미에 인접될 수 있기 때문에 선박의 반류 거동이 매우 바람직하게 개선된다.In a further embodiment of the invention, the propeller is formed of a double propeller. That is, two propellers are arranged side by side. This allows the water flow to be adjacent to the stern, so that the ship's rebound behavior is highly favorably improved.

구동축의 기울기는 유입류의 방향에 맞추어질 수 있다. 이로 인해 선체가 더욱 깊게 가라앉게 되고, 그렇게 됨으로써 선박의 질량 중심이 아래로 이동되며, 이는 선박의 안정성에 바람직한 영향을 미친다.The slope of the drive shaft can be matched to the direction of the incoming flow. This causes the hull to sink deeper and, by doing so, moves the center of mass of the ship downwards, which has a favorable effect on the stability of the ship.

본 발명의 추가 실시예에서, 추진기는 물의 흐름 방향으로 연속하여 배치되는, 반대 방향의 로터 2개를 구비한다. 따라서 특히 바람직하게는, 추진기로부터 유출되는 워터 제트가 더 이상 회전하지 않으며, 즉 워터 제트의 회전 에너지도 추진력을 위해 이용될 수 있게 된다. 특히 단순한 실시예로서, 전방 로터의 워터 제트 내에 위치하는 제2 로터는 배제되고, 그 대신 회전하지 않는 안내 날개(고정자)가 이용될 수 있다. 안내 날개의 블레이드는 예컨대 추력 방향 변경 및 천해에서의 지면 효과를 통해 유입류의 변화에 맞추어 피치의 일반적인 조정이 가능하다. In a further embodiment of the invention, the propeller has two rotors in opposite directions, which are arranged continuously in the direction of flow of the water. Particularly preferably, therefore, the water jets coming out of the propeller are no longer rotated, i.e. the rotational energy of the water jets can also be used for propulsion. In a particularly simple embodiment, the second rotor located in the water jet of the front rotor is excluded, and instead a guide vane (stator) which does not rotate can be used. The blades of the guide blades are capable of general adjustment of the pitch in accordance with the change of the influent flow through, for example, the thrust direction change and ground effect at the sea level.

반대 방향 회전하는 프로펠러 날개를 지닌 선박 구동 장치는 일반적으로 당업계로부터 권장되지 않는다. 왜냐하면 그러한 선박 구동 장치는 높은 캐비테이션 위험이 예상되기 때문이다. 그러나 이러한 캐비테이션은 끝단 와류 캐비테이션이며, 본 발명에 따른 추진기는 그에 대응하는 프로펠러 날개 끝단(익단)을 외경(outside radius)으로 구비하지 않기 때문에 본 발명에서는 그에 상응하는 캐비테이션 위험을 고려하지 않아도 된다. 즉 물을 가속 추진하는, 효율이 개선된, 반대 방향 회전하는 엘리먼트의 배치 구조를 그대로 이용할 수 있게 된다. 이와 관련하여 회전하지 않는 안내 날개를 이용하는 것도 가능하다. 물론, 회전하지 않는 안내 날개는 회전하는 로터만큼 매우 우수한 효율을 대등하게 형성하지는 않는다. 날개 뿌리를 외부 림 기어에 결합하는 것은 구 형태(spherical)로 형성되며, 이는 날개의 입사각(approach angle)의 변화 시에 틈새 형성 및 그와 더불어 캐비테이션을 방지하기 위함이다.Ship propulsion systems with propeller blades rotating in opposite directions are generally not recommended by the industry. This is because such a marine propulsion system is expected to have a high risk of cavitation. However, such cavitation is end vortex cavitation, and since the propeller according to the present invention does not have a corresponding propeller blade end (outer end) as an outside radius, the cavitation risk corresponding to the cavitation is not considered in the present invention. That is, the arrangement structure of the element that rotates in the opposite direction, which improves the efficiency of accelerating the water, can be used as it is. In this connection, it is also possible to use a guide wing which does not rotate. Of course, the non-rotating guide vane does not form a very good efficiency as much as the rotating rotor. The coupling of the wing roots to the outer rim gear is spherical in order to prevent crevices and cavitation when the approach angle of the wing changes.

종래의 선박 프로펠러에 비해 유체 역학적 개선을 위해 덕트가 선저에 적어도 부분적으로 통합될 수 있고, 또한 구동축도 적어도 부분적으로 선박의 이중 바닥(double bottom), 포드(pod) 또는 데드우드 내에 배치될 수 있다. 따라서, 선미 영역에서 저항이 적은 선박 하부면의 형상이 제공되고, 이는 선박 시스템 - 선박 구동 장치의 효율을 추가로 개선하는 데에 기여한다. The duct can be at least partly integrated in the bottom of the ship for hydrodynamic improvement compared to conventional marine propellers and the drive shaft can also be at least partly placed in the ship's double bottom, pod or deadwood . Thus, the shape of the lower surface of the vessel with less resistance in the stern area is provided, which contributes to further improving the efficiency of the marine vessel-ship propulsion system.

선박 추진기 시스템의 추가 개선을 위해 추진기의 속도 및 날개 위치는 추진기를 향하는 유입류가 선박 저항에 미치는 영향과 관련하여 최적화될 수 있으며, 이를 위해 선박의 종경사(trim) 위치 및 부하 상태 그리고 추가의 영향 변수들, 예컨대 흘수선 아래 선체의 (부착물) 및 상태가 고려될 수 있다. 또한 추진기 외부에 있으나 역시 효율에 영향을 미치는 영향력들도 고려된다. 제어부는 바람직하게는 비휘발성 메모리(non-volatile memory)를 구비하는데, 이 비휘발성 메모리 내에는 비교 조건들, 특히 종경사 위치와 부하 상태, 그리고 추진기와 관련하여 선박 운행에 기초가 될 수 있는 내용들이 입력된다.For further improvement of the ship propulsion system, the speed and wing position of the propeller can be optimized in relation to the influences of the influent directed to the propeller on the ship resistance, and the vessel trim position and load condition, Influential variables, such as the hull (attachment) and condition below the waterline, can be considered. There are also influences that are outside the thruster but also affect the efficiency. The control unit preferably comprises a non-volatile memory in which the comparison conditions, in particular the terrain position and the load condition, and the content Are input.

도 1은 선미 구성의 예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 로터로의 출력 전달을 도시하는 측면도이다.
도 3은 날개를 로터에 결합하는 것을 도시하는 측면도이다.
도 4는 날개의 입사각 제어를 도시하는 정면도이다.
도 5는 추진 방향 제어를 확대하여 도시하는 평면도이다.1 is a schematic view showing an example of a stern structure.
2 is a side view showing output delivery to the rotor.
Figure 3 is a side view showing coupling of the wings to the rotor.
4 is a front view showing an incidence angle control of a wing.
5 is an enlarged plan view of the propulsion direction control.

본 발명은 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명되며, 도면으로부터 추가의 진보적인 상세 내용을 알 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described in more detail with reference to the drawings, in which further advance details are known from the drawings.

특히 흐름에 유리한 선미 구성을 보여주는 도 1에서, 참조부호 21은 선저를 20은 로터의 외부 기어림을 나타낸다. 참조부호 10은 로터의 날개를 8은 덕트를 나타내며, 이 덕트 내에서 각각의 로터가 회전한다. 2개의 로터 사이에는 선저 연장부, 이른바 데드우드(deadwood)가 아래 쪽으로 연장된다.In particular, in Fig. 1 showing a stern configuration advantageous to the flow, reference numeral 21 denotes the bottom of the stern, and 20 denotes the outer circumference of the rotor. Reference numeral 10 denotes a rotor blade, and 8 denotes a duct in which each rotor rotates. Between the two rotors, a bottom extension, so-called deadwood, extends downward.

경우에 따라, 스프로켓과 외부 기어림을 위해 이용되는 세척 장치, 예컨대 특히 항구에 오래 정박한 후에 스프로켓과 기어림의 세척을 위해 이용될 수 있는 고압 세척 노즐은 도시되지 않는다.In some cases, cleaning devices used for sprockets and external skewing are not shown, such as high pressure wash nozzles that can be used for cleaning sprockets and skimmings, especially after long anchoring in a port.

로터로의 출력 전달 흐름을 도시하는 도 2에서, 참조부호 1은 제1 로터에 대한 출력 전달을 위한 스프로켓(2)을 포함하는 로터 2개에 대한 구동축을 나타내고 3은 회전 방향 변경을 위한 기어림을 나타낸다. 참조부호 4는 제1 로터를, 5는 제2 로터를 가리킨다. 참조부호 6은 제2 로터에 대한 출력 전달을 나타내고, 8은 그 내부에서 로터가 돌아가는 덕트를 나타낸다. 참조부호 7은 로터에 대한 베어링을 나타내고, 로터의 회전 방향은 참조부호 17 및 18로 표시된다. 참조부호 20은 후방 로터에 대한 기어림을 나타내고, 반면에 19는 전방 로터에 대한 기어림을 나타낸다. 후방 로터에 대한 기어림은 반대 방향 회전하는 구성이 선택되지 않고 고정자가 이용되면 생략될 수 있다. In Fig. 2 showing the output delivery flow to the rotor, reference numeral 1 denotes a drive shaft for two rotors including a sprocket 2 for output delivery to a first rotor, 3 denotes a rotation axis for rotation direction change . Reference numeral 4 denotes a first rotor, and 5 denotes a second rotor. Reference numeral 6 denotes output transfer to the second rotor, and 8 denotes a duct in which the rotor runs. Reference numeral 7 denotes a bearing for the rotor, and the rotational direction of the rotor is indicated by reference numerals 17 and 18. Reference numeral 20 denotes a period for the rear rotor, while 19 denotes a period for the forward rotor. The orientation for the rear rotor can be omitted if the configuration of rotating in the opposite direction is not selected and the stator is used.

날개가 로터에 결합된 것을 측면도로 도시하는 도 3에서, 참조부호 10은 개별적인 날개를 나타낸다. 본 도면으로부터 중앙에 허브가 필요하지 않다는 점도 알 수 있다. 이는 흐름 조건을 개선하고 덕트 가운데로의 관류를 가능하게 한다. 날개 위치 제어는 가이드 슬라이더를 통해 이루어진다. 가이드 슬라이더는 로터에 고정되고, 참조부호 13 및 15로 표시되는, 가이드 슬라이더(11b)를 위한 가이드 레일과 함께 회전한다(도 5도 참조). 각각의 로터가 하나의 가이드 레일만 구비하면 될 때 특히 바람직하다. 가이드 레일의 형상은 선박의 반류 영역에 좌우된다. 로터의 회전 방향은 17, 18로 표시된다. 이때, 후방 로터의 회전 방향은 반대 방향 회전하는 구성이 아니라 고정자가 이용되는 경우에는 생략될 수 있다. 참조부호 19는 전방 로터의 기어림을 나타내고 20은 후방 로터의 기어림을 나타낸다. 후방 로터는 반대 방향 회전하는 구성이 사용되지 않을 시에는 물론 생략될 수 있다. In Fig. 3, which shows in side view the wings are coupled to the rotor, reference numeral 10 denotes individual wings. It can also be seen from the figure that a hub is not needed in the center. This improves flow conditions and enables perfusion into ducts. The wing position control is performed through the guide slider. The guide slider is fixed to the rotor and rotates together with a guide rail for the guide slider 11b, which is indicated by reference numerals 13 and 15 (see also Fig. 5). It is particularly preferable when each rotor has only one guide rail. The shape of the guide rail depends on the counter current region of the ship. The rotational direction of the rotor is indicated by 17 and 18. At this time, the rotation direction of the rear rotor is not configured to rotate in the opposite direction, but may be omitted if a stator is used. Reference numeral 19 denotes a root of the front rotor, and 20 denotes a root of the rear rotor. The rear rotor may, of course, be omitted if the configuration of rotating in the opposite direction is not used.

도 4는 개별 날개의 입사각 제어를 확대된 축적으로 도시한 정면도이다. 날개(10)는 베어링(7) 내에서 자신의 회전과 관련하여 기어림(12)에 의해 구동되어 회전한다.4 is a front view showing an enlarged accumulation of the incidence angle control of the individual vanes. The wing 10 is driven and rotated by the basis 12 in relation to its rotation in the bearing 7. [

도 5는 날개 제어의 세부 사항을 도시한다. 참조부호 11b는 슬라이드 레일(11a) 상에서 왕복 운동하는 가이드 슬라이더를 나타낸다. 참조부호 4와 5는 제1 로터 혹은 제2 로터를 가리킨다. 이미 언급한 바와 같이, 참조부호 13 혹은 15는 날개의 입사각 제어를 위한 가이드 레일이다. 참조부호 16은 가이드 슬라이더를 가이드 레일에 고정하기 위한 롤러를 가리킨다.Figure 5 shows the details of the wing control. Reference numeral 11b denotes a guide slider reciprocating on the slide rail 11a. Reference numerals 4 and 5 designate a first rotor or a second rotor. As already mentioned, reference numeral 13 or 15 is a guide rail for controlling the angle of incidence of the wing. Reference numeral 16 denotes a roller for fixing the guide slider to the guide rail.

본 발명에 따른 추진기는 추진 방향의 무단(stepless) 조종이 가능하다는 점이 특히 장점이다. 평면도에서 물의 유입 방향은 0으로 표시되고, 전방 로터의 회전 방향은 17로, 후방 로터의 회전 방향은 18로 각각 표시된다. The propeller according to the invention is particularly advantageous in that stepless steering in the propulsion direction is possible. The inflow direction of water in the plan view is represented by 0, the rotation direction of the front rotor is 17, and the rotation direction of the rear rotor is 18, respectively.

도 5에 도시되는 바와 같이, 2 개의 가이드 레일 시스템(13 및 15)은 축 방향으로 서로를 향해 또는 서로 이격되게 액추에이터(14)에 의해 변위된다. 이러한 변위가 각각의 날개의 뿌리와 연결되어 있는 기어림(12)의 피치 변화를 초래하며, 그로 인해 날개 기울기가 변하게 된다. 그렇게 됨으로써 추진 방향이 무단 조종될 수 있다. 즉 구동축의 회전 방향을 교체하는 일 없이 구동 장치가 추진 방향을 전진에서 후진으로 바꿀 수 있다. 따라서 각각의 로터의 작동점이 주 엔진의 최상의 작동점에 맞추어질 수 있다. As shown in Figure 5, the two guide rail systems 13 and 15 are displaced by the actuator 14 either axially or away from each other in the axial direction. This displacement results in a pitch change of the root 12 connected to the root of each wing, thereby changing the wing slope. That way, the direction of the promotion can be manipulated. That is, the driving device can change the propulsion direction from forward to reverse without changing the rotation direction of the drive shaft. Thus, the operating point of each rotor can be matched to the best operating point of the main engine.

총괄적으로 본원에 첨부된 도면들에 도시된 실시예는 종래 기술에 비해 다음과 같은 장점을 제공한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The embodiments shown in the drawings attached hereto generally provide the following advantages over the prior art.

날개의 입사각이 회전하는 동안 정확하고 지속적으로 국지적 흐름 조건에 맞추어짐으로 인한 캐비테이션의 감소.Reduction of cavitation due to accurate and continuous adjustment to local flow conditions while the angle of incidence of the wing is rotated.

구동 출력이 2 개의 로터에 분배됨으로써, 즉 부하 요인이 2등분됨으로 인한효율 증대.The drive output is distributed to the two rotors, that is, the efficiency is increased by dividing the load factor into two halves.

일반적인 반대 방향 회전 프로펠러의 단점없이, 반대 방향 회전(상반 회전) 원리 이용, 제2 로터를 통해 더 많은 추력을 생산하기 위해 제1 로터의 회전 에너지를 이용함으로 인한 효율 증대.Increasing efficiency by using the rotational energy of the first rotor to produce more thrust through the second rotor, using the principle of counter-rotating (counter-rotating) without the disadvantages of a general counter-rotating propeller.

프로펠러 허브를 생략함으로써 종래 가변 피치 프로펠러에 비해 로터 날개의 입사각의 기계적 제어 용이.By omitting the propeller hub, mechanical control of the angle of incidence of the rotor blades is easier compared to conventional variable pitch propellers.

회전하는 동안 날개의 입사각이 지속적으로 조절됨으로써 비틀린 패턴의 날개 형태를 이용할 필요가 없고 이로 인해 날개 형상에 대한 제조 비용의 감소.The incidence angle of the wings is constantly controlled during rotation, so that it is not necessary to use the wing pattern of the twisted pattern, thereby reducing the manufacturing cost for the wing shape.

추진 방향의 정확한 제어에 의한 선박의 조종성 증대.Increase maneuverability of ship by precise control of propulsion direction.

구동 장치 당 2 개의 로터를 이용함으로써 추진력 여유 증대.Increase the propulsion margin by using two rotors per drive unit.

구동축이 선체 내부에 위치함으로써 구동축 손상에 대한 안전성 증가. 이는 선체에 통합되는 로터 내에 위치하는 로터에도 해당된다.Increased safety against damage to the drive shaft by positioning the drive shaft inside the hull. This also applies to rotors located in the rotor incorporated in the hull.

구동 장치는 고정 피치 프로펠러를 가진 프로펠러 구동 장치 보다 물론 복잡하다. 그러나 본 발명에 따른 구동 장치의 메커니즘은 포이트 슈나이더 구동 장치와 같이 제어 가능하다. 그러나 그 효율은 포이트 슈나이더 구동 장치에 비해 현저하게 더 높고, 두 개의 추진기가 나란히 배치되는 구조, 즉 바람직한 구조로 선체의 우수한 방향 안정성이 제공된다. 또한 2 개의 추진기의 다양한 추력 조정을 통해 회전력을 지원하는 것도 가능하다. The drive is of course more complicated than the propeller drive with a fixed pitch propeller. However, the mechanism of the driving apparatus according to the present invention is controllable like the pioneer Schneider driving apparatus. However, its efficiency is significantly higher than that of the Poiton Schneider drive, and the structure in which the two propellers are arranged side by side, that is, the preferred structure, provides excellent directional stability of the hull. It is also possible to support the rotational force through various thrust adjustment of the two propellers.

Claims (14)

기계적으로 구동되는, 허브없는 고효율 선박 추진기로서, 링 내부에 날개(10)들을 갖는 적어도 하나의 로터를 구비한 선박 추진기에 있어서, 기어림이 장착된 상기 로터는 회전력을 전달하기 위해 스프로켓(2)을 지닌 구동축(1)을 통해 선박 엔진과 연결되고, 상기 로터는 덕트(8) 내에 배치되고, 상기 로터의 회전하는 날개(10)는 개별적으로 피치 가변되게 형성되고, 매 회전 시에 날개의 피치는 덕트(8) 내의 국지적 흐름 조건에 지속적으로 맞추어질 수 있고, 추진기의 기울기는 흐름 방향에 맞추어질 수 있으며, 피치가 국지적 흐름 조건에 지속적으로 맞추어지는 것은 가이드 레일(13, 15), 슬라이드 레일(11a) 및 가이드 슬라이더(11b)에 의해 이루어지고, 가이드 레일(13, 15)의 형상은 선박의 반류 분포에 좌우되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기. A mechanically driven, hubless high efficiency marine propeller, comprising: at least one rotor having wings (10) in the ring, the rotor mounted with a starter (1) having a sprocket (2) And the rotor is arranged in a duct (8), the rotating blades (10) of the rotor are formed so as to be individually variable in pitch, and the pitch of the blades The slope of the propeller can be adjusted to the direction of flow, and the fact that the pitch is constantly adjusted to the local flow conditions can be adjusted by the guide rails 13, 15, (11a) and a guide slider (11b), and the shape of the guide rails (13, 15) depends on the counter current distribution of the ship. 제1항에 있어서,
추진 방향은 가이드 레일(13, 15)의 변위에 의해 역전될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the propulsion direction can be reversed by displacement of the guide rails (13, 15). 제1항에 있어서,
각각의 개별적인 날개(10)의 피치가 국지적 흐름 조건에 지속적으로 맞추어지는 것은 편심 드라이브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the pitch of each individual wing (10) is consistently fitted to the local flow condition by an eccentric drive. 제1항에 있어서,
피치가 국지적 흐름 조건에 지속적으로 맞추어지는 것은 전기 서보 모터 혹은 유압식 액추에이터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the pitch is consistently fitted to the local flow conditions by means of an electric servomotor or a hydraulic actuator. 제1항에 있어서,
상기 로터는 외부에 놓인 기어림(19, 20)을 구비하고, 외부 기어림(19, 20)과 스프로켓(2, 6)의 잇수는 추진기와 선박 엔진 사이에 기어가 필요하지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
The rotor is provided with outboard angles 19 and 20 and the number of teeth of the outer trigonometry 19 and 20 and sprockets 2 and 6 is selected so that no gear is required between the propeller and the marine engine . 제1항에 있어서,
상기 선박 추진기는 이중 추진기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Wherein the vessel propeller is formed as a double propeller. 제1항에 있어서,
상기 선박 추진기는 물의 흐름 방향으로 잇달아 배치되는 2개의 로터(4, 5)를 구비하고, 이 로터들은 반대 방향 회전하는 로터들로서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the marine propeller has two rotors (4, 5) arranged one after the other in the direction of water flow, the rotors being formed as rotors rotating in opposite directions. 제1항에 있어서,
흐름 방향으로 로터 전방에는 회전하지 않는 안내 날개(고정자)가 배치되고, 상기 고정자의 날개는 유입류의 변화에 상황에 따라 맞추어질 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Wherein a guide vane (stator) which does not rotate in the flow direction in front of the rotor is arranged, and the wing of the stator can be adjusted according to the change of the influent flow. 제1항에 있어서,
상기 덕트(8)는 선저(21) 혹은 데드우드 내에 적어도 부분적으로 통합되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the duct (8) is at least partly integrated in the bottom (21) or deadwood. 제1항에 있어서,
상기 구동축(1)은 적어도 부분적으로 선박의 이중 바닥에 혹은 포드(pod) 내에, 또는 데드우드 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the drive shaft (1) is at least partially disposed on the double bottom of the vessel or in a pod or in a deadwood. 제1항에 있어서,
상기 선박 추진기는 선박 엔진이 높은 작동 신뢰성을 달성하는 작동 조건에 도달되도록 프로펠러 날개를 조정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Characterized in that the marine propeller comprises a control for adjusting the propeller wing so that the marine engine is brought to an operating condition that achieves high operating reliability. 제1항에 있어서,
상기 선박 추진기는 반류 영역의 영향을 고려하여, 선박 추진기의 속도 및 날개 위치를 최적화하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 추진기.The method according to claim 1,
Wherein the vessel propeller includes a control unit for optimizing the velocity and wing position of the ship propeller in consideration of the influence of the counter current region. 제1항에 따른 선박 추진기를 적어도 부분적으로 선저에 통합시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 선박.A watercraft as claimed in any one of the preceding claims, wherein the watercraft is at least partly integrated at the bottom. 삭제delete
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