KR101857851B1 - 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치 - Google Patents

비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박에서 프로펠러 유체 유입 부분에 비대칭으로 설치된 선박 프로펠러 추진 향상 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 프로펠러 유체 유입 부분(1E)에 비대칭으로 설치된 다수의 고정 날개를 이용하여 프로펠러의 추진 효율을 높이기 위한 장치 대해서 고정 피치 프로펠러(FPP: Fixed Pitch Propeller)와 가변 피치 프로펠러(CPP: CONTROLLABLE PITCH PROPELLER)에 적용하기 위해 내부에 각도(Θ2) 조절이 가능한 안쪽 날개를 설치하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화에 의한 유입 수류 변화와 가변 피치 프로펠러의 피치각의 조절에 따른 유체 유입 변화에 유연하게 대응되도록 하는 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치에 관한 것이다.
본 발명은 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개와,
상기 전류 고정 날개 내부에 설치 될 수 있고 움직일 수 있는 안쪽 날개를 포함하여 구성된 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 덕트(1)와 선체를 고정하는 지지핀(1f)이 더 부가하여 구성되고,
선체 후미에서 선수 방향으로 볼 때 프로펠러의 상방 회전 방향인 부분이 하방 회전 방향인 부분보다 전류 고정 날개의 수가 많게 설치되고,
상기한 지지핀(1f)과 덕트(1) 내의 고정 날개에 의해 선체 후미, 프로펠러 앞에 일정거리(01p)만큼 떨어진 곳에 고정되며, 덕트(1)의 축(02)과 프로펠러의 축(03)은 일정거리(1d) 만큼 상향된 곳에 설치된 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 안쪽 날개가 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있도록 구성하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 전류 고정 날개는 4개 또는 5개로 구성되며,
유체의 유입 면(1E)에서 보았을 경우 상기한 전류 고정 날개 A(21) 또는 U(25)는 아래로 볼록한 형상을 취하고, 전류 고정 날개 B(22), C(23), D(24)는 위로 볼록한 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.

Description

비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치{a ship propeller efficiency improving device with a symmetric cotrollable angle}
본 발명은 선박에서 프로펠러 유체 유입 부분에 비대칭으로 설치된 선박 프로펠러 추진 향상 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 프로펠러 유체 유입 부분(1E)에 비대칭으로 설치된 다수의 고정 날개를 이용하여 프로펠러의 추진 효율을 높이기 위한 장치 대해서 고정 피치 프로펠러(FPP: Fixed Pitch Propeller)와 가변 피치 프로펠러(CPP: CONTROLLABLE PITCH PROPELLER)에 적용하기 위해 내부에 각도(Θ2) 조절이 가능한 안쪽 날개를 설치하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화에 의한 유입 수류 변화와 가변 피치 프로펠러의 피치각의 조절에 따른 유체 유입 변화에 유연하게 대응되도록 하는 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치에 관한 것이다.
선박에서 사용되는 프로펠러전면(1E)에 방사상 비대칭으로 배치된 다수의 고정 날개와 덕트(1)를 결합한 장치(01)는 선체를 따라 흐르는 유체의 유입 각을 변경하여 프로펠러의 운동 에너지 손실을 감소시킨다.
이러한 장치의 시발점인 전류 고정날개 (Pre-Swirl Stator)는 프로펠러의 전방에서 프로펠러로 향하는 유체의 유입 각을 변경하여 회전 방향의 운동에너지 손실을 회수함으로써 추진 효율을 향상시키기 위해 개발된 것이다.
프로펠러 전면에 설치된 덕트(Duct)는 프로펠러의 회전에서 발생하는 흡입 작용에 의해 프로펠러의 전방 유체를 가속하여 덕트 자체에서 발생하는 선박의 진행 방향으로 부가 추력을 발생시키고 선체의 선미형상에 기인하여 발생하는 프로펠러의 전방에서의 불규칙한 유체를 가속하여 추진 효율의 향상 및 프로펠러의 기진력을 감소시키기 위해 개발되었다.
현재는 두 기술을 복합한 기술들이 다양하게 개발되어 선박의 프로펠러 효율 증가에 많은 기여가 되고 있다.
따라서 아래와 같은 선행기술들이 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여 제시되고 있다.
[관련특허문헌]
(특허문헌 0001) 출원번호 JP 58-16155 Erasing Circuit of Screen in Television Receiver
(특허문헌 0002) 출원번호 제10-2008-0077792호 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치
(특허문헌 0003) 출원번호 제10-2009-0087978호 덕트를 구비한 전류고정날개
도 13은 동일 RPM에서 가변 피치 프로펠러의 피치 변화에 따른 유체 유입의 변화 비교를 도시한 도면이다.
이와 같이 발명의 배경이 되는 기술에서 제시하는 상기한 바와 같은 장치는 고정 피치 프로펠러에서 주로 사용되는데 이를 설계하기 위해서는 선박의 최적 속도일 때를 기준으로 설계하게 된다.
그러나 문제는 실선에서 잦은 RPM변화가 있기 때문에 실제 설계 효율보다 낮은 효율을 보여주며, 가변 피치 프로펠러에서의 경우 전류 고정 날개에 의해 캐비테이션에 의한 프로펠러 날개의 손상 및 팁 볼텍스(Tip Vortex)를 발생 시킬 수 있고, 반류의 증가로 프로펠러의 회전 속력을 저하 시킬 수 있는 문제점이 있어 쉽게 적용하지 못하는 문제점이 있는데 본 발명은 이를 해결하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치를 제공하고자 한다.
따라서, 본 발명은 선체를 따라 흐르는 유체의 특성과 프로펠러 회전 특성에 의해 발생되는 유동장의 불균형을 줄이기 위한 선행 기술들을 취합하되 이를 고정 피치 프로펠러 또는 가변 피치 프로펠러에서 적용하기 위한 것으로, 비대칭의 복수의 고정 날개의 내부에 움직일 수 있는 안쪽 날개를 설치하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화에 의한 유입 수류 변화와, 가변 피치 프로펠러의 피치각 변화에 따른 수류 유입 변화에 대응되게 함으로써 회전방향의 운동에너지 손실을 줄일 수 있는 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기한 선행기술은 특허 문헌 0001를 제외하고 유체의 흐름을 고정적으로 제어하기 때문에 가변 피치 프로펠러가 구비된 선박에는 적용할 수 없으며, 특히 특허 문헌 0001의 경우에는 제어 가능한 날개의 수가 한정적이고 대칭으로 설치되며 특허 문헌 0002와 같아서 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러의 유입 수류의 변화에 대응 할 수 없다는 문제점을 가지고 있는데 본 발명은 이를 해결하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 목적 및 요구를 해결하기 위하여,
덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개를 포함하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개와,
상기 전류 고정 날개 내부에 설치 될 수 있고 움직일 수 있는 안쪽 날개를 포함하여 구성된 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 덕트(1)와 선체를 고정하는 지지핀(1f)이 더 부가하여 구성되고,
선체 후미에서 선수 방향으로 볼 때 프로펠러의 상방 회전 방향인 부분이 하방 회전 방향인 부분보다 전류 고정 날개의 수가 많게 설치되고,
상기한 지지핀(1f)과 덕트(1) 내의 고정 날개에 의해 선체 후미, 프로펠러 앞에 일정거리(01p)만큼 떨어진 곳에 고정되며, 덕트(1)의 축(02)과 프로펠러의 축(03)은 일정거리(1d) 만큼 상향된 곳에 설치된 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 안쪽 날개가 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있도록 구성하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 전류 고정 날개는 4개 또는 5개로 구성되며,
유체의 유입 면(1E)에서 보았을 경우 상기한 전류 고정 날개 A(21) 또는 U(25)는 아래로 볼록한 형상을 취하고, 전류 고정 날개 B(22), C(23), D(24)는 위로 볼록한 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치는 선체를 따라 흐르는 유체의 특성과 프로펠러 회전 특성에 의해 발생되는 유동장의 불균형을 줄이는 작용이 있으며, 특히 비대칭의 복수의 고정 날개의 내부에 움직일 수 있는 안쪽 날개를 설치하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화에 의한 유입 수류 변화와, 가변 피치 프로펠러의 피치각 변화에 따른 수류 유입 변화에 대응되게 함으로써 회전방향의 운동에너지 손실을 줄일 수 있는 작용 및 효과가 나타난다.
또한 본 발명은 상기한 선행기술에서 유체의 흐름을 고정적으로 제어하기 때문에 가변 피치 프로펠러가 구비된 선박에는 적용할 수 없는 문제점을 해결하고 있으며, 선행기술이 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러의 유입 수류의 변화에 대응 할 수 없다는 문제점을 가지고 있는데 본 발명은 이를 해결하는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 수류 변화 변화에 날개 제어가 되는 장치를 투시한 사시도.
도 2는 도1을 투시한 정면도.
도 3은 도1을 측면에서 본 단면도.
도 4는 도1의 분해한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치와 선체와의 결합 관계를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치와 선체와의 결합 관계를 도시한 도면(다른 실시예).
도 6은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24) 설치 각도에 대한 도면.
도 6b는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24) 설치 각도에 대한 도면.
도 6e는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24, 25) 설치 각도에 대한 도면.
도 6d는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)가 설치된 것에 대한 도면(유체의 유입면(1E)에서 본 경우).
도 6e는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24, 25)가 설치된 것에 대한 도면(유체의 유입면(1E)에서 본 경우).
도 7은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)에서 안쪽 날개(31, 32, 33, 34) 결합상태를 투시한 대한 좌 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)에서 안쪽 날개(31, 32, 33, 34) 결합을 투시한 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)에서 안쪽 날개(31, 32, 33, 34) 결합을 투시한 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)에 대핸 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 고정 날개(21, 22, 23, 24)에 대한 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 선박 프로펠러 추진 향상 장치의 안쪽 날개를 움직이는 피스톤의 형상에 대한 사시도.
도 13은 종래기술의 동일 RPM에서 가변 피치 프로펠러의 피치 변화에 따른 유체 유입의 변화 비교를 도시한 도면.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개를 포함하여 구성된 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)(이하 선박 프로펠러 추진 향상 장치)를 제공한다.
또한 본 발명은 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개와, 상기 전류 고정 날개 내부에 설치 될 수 있고 움직일 수 있는 하나 이상의 안쪽 날개를 포함하여 구성된 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다
본 발명은 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개와, 상기한 전류 고정 날개 내부에 설치될 수 있고 움직일 수 있는 하나 이상의 안쪽 날개를 포함되어 구성된 것을 비대칭 가변 각도 날개라고 부른다.
도 1에서 보는 것처럼 실시 예로 본 발명은 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 하나 이상의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)와, 전류 고정 날개 내부에 설치 될 수 있고 움직일 수 있는 하나 이상의 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)를 포함하여 구성된 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)(이하 선박 프로펠러 추진 향상 장치)를 제공한다.
상기한 도 1의 실시예는 전류 고정 날개가 4개인 경우 및 그에 대응하는 4개의 안쪽 날개가 구성된 경우를 나타내며, 상기한 전류 고정 날개 및 안쪽 날개는 하나 이상으로 구성될 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 덕트(1)와 선체를 고정하는 지지핀(1f)을 더 부가하여 구성된 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)를 제공한다.
도 5 또는 도 6에서 보는 것처럼 본 발명은 선체 후미에서 선수 방향으로 볼 때, 프로펠러의 상방 회전 방향인 부분이 하방 회전 방향인 부분보다 전류 고정 날개의 수가 많게 설치되는 것이 좋으며, 지지핀(1f)과 덕트(1) 내의 고정 날개(21, 22, 23, 24)에 의해 선체 후미, 프로펠러 앞에 일정거리(01p)만큼 떨어진 곳에 고정되며, 덕트(1)의 축(02)과 프로펠러의 축(03)은 일정거리(1d) 만큼 상향된 곳에 설치된다.
또한 프로펠러는 러더(100)와 본 발명인 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)에 위치하게 된다.
도 5에서 보는 것처럼 본 발명인 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)는 지지핀(1f)과 4개의 고정 날개(21, 22, 23, 24)에 의해 선체 후미에 단단하게 고정된다.
더불어 각각의 고정 날개(21, 22, 23, 24)와 선체의 접촉면(1C) 및 지지핀(1f)은 선체 후미의 설치 표면 형상에 따라 그 형상이 다를 수 있다.
도 5b의 실시 예에서 보는 것처럼 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)는 다른 형태의 지지핀(1f)에 의하여 선체 후미에 단단하게 고정됨을 알 수 있다.
도 1 및 도 2에서 보는 것처럼 본 발명의 상기한 덕트(1)는 관형의 형상으로 이루어져 있으며 그 안쪽면에 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)가 부착되어 고정되는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.
본 발명의 상기한 덕트(1) 직경의 크기는 프로펠러 직경의 최대 90%가 바람직하며, 최대50% 또는 최대 60%일 때 가장 바람직하다.
상기한 본 발명의 축(02)은 프로펠러의 축(03)보다 상부 방향으로 일정거리(1d) 만큼 떨어져서 설치되는 것이 좋다. 즉 프로펠러축(03)과 본 발명의 축(02)은 일치하지 않는 것이 바람직하다.
도 3에서 보는 것처럼, 덕트(1)의 단면의 형상은 절단면(1a)의 익단면 형상으로 정의할 수 있다.
또한 덕트(1)의 최대 직경은 유체의 유입 면(1E)에서 프로펠러 전면(1P)방향으로 진행될수록 일정한 각도(Θ1)를 가지고 좁아지는 형태를 취하게 된다.
도 5에서 보는 것처럼, 본 발명의 덕트(1)과 프로펠러와의 설치 거리(01p)는 덕트(1)과 프로펠러 사이의 간섭을 피할 수 있는 최소 거리를 확보하는 것이 좋다.
이 설치 거리(01p)는 프로펠러의 직경에 의해 결정되며 프로펠러 직경의 0.1~0.25배의 거리로 하는 것이 적당하다.
본 발명인 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)는 상기한 안쪽 날개가 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있도록 구성하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있는 기능을 구비한 것을 특징으로 한다.
도 7 내지 도 8에서 보는 것처럼, 본 발명인 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01)는 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있도록, 각각의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)에서 각 날개의 축(1s)과, 내부의 적어도 하나 이상의 피스톤(1i)을 이용하여 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명은 상기한 안쪽 날개의 각도(Θ2)를 조절하는 각도 조절 수단(1i)을 구비하게 된다.
상기한 각도 조절 수단(1i)의 실시 예로 각각의 전류 고정 날개의 각 날개의 축(1s)에 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)가 장착되고, 전류 고정 날개의 내부에 적어도 하나 이상의 피스톤(1i)이 장착되어 있다.
상기한 하나 이상의 피스톤(1i)은 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있도록 구성하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있는 기능을 구비하게 된다.
본 발명의 상기한 안쪽날개의 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절 할 수 있는 기능을 구비한 피스톤(1i)은 하나의 실시예로서 본 발명의 기술적 내용을 제한하는 것이 아니며 기타 안쪽 날개의 각도를 조절할 수 있는 통상의 다른 기계장치 등과 간은 어떠한 수단도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상기한 바처럼 선체 후미에서 선수 방향으로 볼 때, 프로펠러의 상방 회전 방향인 부분이 하방 회전 방향인 부분보다 전류 고정 날개의 수가 많게 설치되는 것이 좋다.
따라서 본 발명의 상기한 고정날개((21, 22, 23, 24))는 프로펠러의 전면(1P)에서 선수방향으로 볼 때, 프로펠러가 시계 방향으로 회전하는 경우 회전방향 기준으로 프로펠러의 하방 회전 방향인 부분으로 1개의 전류 고정 날개(A(21)), 상방 회전 방향인 부분으로 3개의 전류 고정 날개(B(22), C(23), D(24))가 배치된다.
도 1 및 도 2의 실시 예는 선수 방향에서 프로펠러 전면(1P) 방향으로 보았을 때 프로펠러가 반시계 방향으로 회전 할 때의 설치한 경우를 보여주는 예이다.(도 2의 화살표는 프로펠러의 회전 방향을 나타냄)
도 6에서 보는 것처럼 본 발명의 상기한 고정 날개가 4개로 구성된 경우의 고정날개(21, 22, 23, 24)의 방사상 각도와 위치 및 형상은 밑의 [표 1]과 같은 구조와 형상으로 이루어져 있다.
Figure 112015128059421-pat00001
상기의 [표 1]에서 보는 것처럼 본 발명의 전류 고정 날개(21, 22, 23, 24)는 익단면의 형상을 취하게 된다.
즉, 전류 고정 날개 A(21)의 경우 유체의 유입 면(1E)에서 보았을 경우 아래로 볼록한 형상을 취하고, 전류 고정 날개 B(22), C(23), D(24)의 경우 위로 볼록한 형상을 취하게 된다.
상기 전류 고정 날개 B(22), D(23)의 단면 형상 방향은 변경 될 수 있으며, 각 고정 날개의 정확한 설치 각도는 및 형상은 배의 선형과 위에서 언급한 프로펠러의 회전방향 등에 의해 결정되므로, 위 표는 위치에 대한 개략적인 설치 위치를 암시한다.
도 6에서 보는 것처럼, 본 발명의 상기한 전류 고정 날개 A(21), B(22), C(23), D(24)가 덕트(1) 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되어 있으며, 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 [표 1]의 각도로 형성되어 있다.
즉, 전류 고정 날개 A(21)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 AO 반경으로 -60도~-55도 사이, 아래로 볼록한 형상을 취하는 것이 좋다.
또한 도 6b에서 보는 것처럼 상기한 전류 고정 날개 A(21)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 AO 반경 -90도 방향으로, 그리고 아래로 볼록한 형상을 취하는 구성으로 할 수 있다.
또한 전류 고정 날개 B(22)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 OB 반경으로 20도~25도 사이, 위로 볼록한 형상을 취하는 것이 좋다.
또한 전류 고정 날개 C(23)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 BC 반경으로 40도~45도 사이, 위로 볼록한 형상을 취하는 것이 좋다.
또한 전류 고정 날개 D(24)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 CD 반경으로 45도~50도 사이, 위로 볼록한 형상을 취하는 것이 좋다.
본 발명의 상기한 전류 고정 날개 A(21)는 우현 쪽에 설치되는 것이며, 상기한 전류 고정 날개 B(22), C(23), D(24)는 좌현쪽에 설치되는 것으로서 상기한 구조와 형상으로 설치되어 종래기술의 전류 고정 날개에 비하여 프로펠러의 효율이 향상되는 효과를 나타나게 된다.
본 발명은 상기한 전류 고정 날개가 5개로 구성될 수 있으며, 상기한 고정 날개가 5개로 구성된 경우의 고정날개(21, 22, 23, 24, 25)의 방사상 각도와 위치 및 형상은 밑의 [표 2]와 같은 구조와 형상으로 이루어져 있다.
Figure 112015128059421-pat00002
도 6c 및 도 6e에서 보는 것처럼 전류 고정 날개 U(25)는 우현에 대한 것이며 설치각도는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 UO 반경 방향으로 -90도로 설치되어 있으며, 아래로 볼록한 형상으로 구성되어 있다.
도 6e에서 보는 것처럼 상기한 전류 고정 날개 U(25)에는 안쪽 날개(35)가 장착되어 있으며 안쪽 날개(35)의 각도 조절 수단이 장착되어 있음은 물론이다.
상기한 각도 조절 수단(1i)의 실시 예로 각각의 전류 고정 날개의 각 날개의 축(1s)에 안쪽 날개(35)가 장착되고, 전류 고정 날개의 내부에 적어도 하나 이상의 피스톤(1i)이 장착되어 있다.
앞의 표에서 보는 것처럼 본 발명의 실시에서 전류 고정 날개가 5개로 형성될 경우에는 상기한 전류 고정 날개 A(21)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 AO 반경으로 -60도~-55도 사이, 아래로 볼록한 형상을 취하게 된다.
도 4 및 도 9에서 보는 것처럼 각각의 고정 날개(21, 22, 23, 24)는 움직일 수 있는 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)를 포함할 수 있는 길이(2L)를 가진 공간을 가지게 된다.
고정 날개의 공간은 도 4와 도 9의 날개(21, 22, 23, 24)를 참고 하면 이해하기 쉽다.
상기한 각각의 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 형상 및 위치는 각각 고정 날개(21, 22, 23, 24)의 형상과 대응된다.
안쪽 날개는 선체와의 거리(2S)와 덕트(1)와의 거리(1D)를 고려하여 충분히 떨어져서 설치된다.
그 기준은 안쪽 날개의 축(1s)가 구조적으로 충분히 지지지 될 수 있는 공간의 확보에 의해 결정되며, 안쪽 날개의 길이(2L)는 고정 날개(21, 22, 23, 24)의 길이(2L+1D+2S)의 55~ 70%일 때 바람직하다.
본 발명은 각각의 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)가 각도(Θ2)가 동일하게 변하는 것이 아니라 각각의 위치에서 필요한 만큼의 각도(Θ2)가 변함으로써 가변 피치 프로펠러의 피치각 변화에 대응 되게 유체의 유입 각을 변경할 수 있게 된다.
도 7, 도 8, 도 10, 도 11에서 보는 것처럼, 본 발명의 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)는 안쪽 날개를 지지하는 축(1s)에 의하여 고정 날개(21, 22, 23, 24)에 장착되어 있다.
상기한 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 축(1s)은 고정 날개의 지지구멍(1sh)에 의해 지지되고, 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 각도(Θ2)는 피스톤(1i)에 의하여 각도(Θ2)를 10°~10 사이에서 조절되는 기능을 가지게 된다.
도 7 내지 도 8에서 보는 것처럼, 상기한 전류 고정 날개 내부에 두 개의 피스톤(1i)이 장착되어 있고, 이러한 두 개의 피스톤은 안쪽 날개에 연결되어 연동되어 작동한다.
도 12에서 보는 것처럼 본 발명의 피스톤은 실린더부(1i-a) 및 운동부(li-b)를 포함하여 구성되며 피스톤 지지축(1s')에 결합되도록 구성되어 있다.
따라서 피스톤의 운동부(li-b)가 실린더부(li-a)에 삽입 좌우 운동하여 안쪽 날개에 힘을 전달하는 작용을 한다.
도 7b에서 보는 것처럼 상기한 하나의 상부 피스톤(1i-1)은 고정 날개 내부의 상부 피스톤 지지축(1s'-1)과 안쪽 날개의 상부 피스톤 지지축(1s'-1)에 지지 되어 움직여진다.
또 다른 하나의 하부 피스톤(1i-2)는 고정 날개 내부의 하부 피스톤 지지축(1s'-2)과 안쪽 날개의 하부 피스톤 지지축(1s'-2)에 지지 되어 움직여진다.
상기한 고정 날개 내부의 상부 피스톤 지지축(1s'-1)과 고정 날개 내부의 하부 피스톤 지지축(1s'-2)은 안쪽 날개를 지지하는 축(1s)의 상단 및 하단에 위치하고 있어 안쪽 날개가 안쪽 날개를 지지하는 축(1s)을 기준으로 회전 운동하게 되며 그에 따라 안쪽 날개의 각도는 상기한 상부 피스톤의 좌우 운동 및 하부 피스톤의 좌우 운동에 의하여 조절되게 된다.
따라서 본 발명에서 피스톤(1i)은 적어도 2개 이상의 피스톤(1i)을 이용하게 되며 그에 따라 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)의 각도를 조절하게 된다.
본 발명은 상기한 구성과 기능으로 선체를 따라 흐르는 유체의 특성과 프로펠러 회전 특성에 의해 발생되는 유동장의 불균형을 줄이기 위한 것으로서, 비대칭의 복수의 고정 날개(21, 22, 23, 24)의 내부에 움직일 수 있는 안쪽 날개(31, 32, 33, 34)를 설치하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화에 의한 유입 수류 변화와, 가변 피치 프로펠러의 피치각 변화에 따른 수류 유입 변화에 대응되게 함으로써 회전방향의 운동에너지 손실을 줄일 수 있는 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치를 제공한다.
본 발명은 선박에 관련된 기술을 생산, 제조, 유통, 판매, 연구하는 산업에 매우 유용하다.
특히 본 발명은 선박의 프로펠러와 관련된 기술을 생산, 제조, 유통, 판매, 연구하는 산업에 매우 유용하다.
01: 장치 1: 덕트/노즐
1E: 유체 유입 면 1P: 프로펠러 전면
02: 장치의 중심 축 03: 프로펠러 축
21: 고정 날개 22: 고정 날개
23: 고정 날개 24: 고정 날개
31: 안쪽 날개 32: 안쪽 날개
33: 안쪽 날개 34: 안쪽 날개
1s: 안쪽 날개의 축 1s': 안쪽 날개의 피스톤 지지 축
1s'-1 : 상부 피스톤 지지축
1s'-2 : 하부 피스톤 지지축
1sh: 1s를 지지해주는 구멍 1s": 고정 날개의 피스톤지지 축
1a: 1의 절단 면 1C: 선박과 접촉되는 날개의 면
Θ1: 1의 좁아지는 각도 1d: 03과 02의 거리
Θ2: 안쪽 날개의 변위 각도 01p: 1과 프로펠러의 거리
1i: 피스톤 2L: 안쪽 날개의 길이
1f: 01의 설치 지지 핀 1D: 1과 가까운 안쪽 날개면의 거리
2S: 선체와 가까운 안쪽 날개면의 거리
2h: 피스톤 양단의 구멍

Claims (5)

  1. 덕트(1), 덕트 내의 축(02)을 기준으로 방사상 비대칭으로 설치되는 적어도 하나 이상의 전류 고정 날개를 포함하되,
    상기한 전류 고정 날개는 5개로 구성되며,
    유체의 유입 면(1E)에서 보았을 경우 상기한 전류 고정 날개 A(21) 또는 U(25)는 아래로 볼록한 형상을 취하고, 전류 고정 날개 B(22), C(23), D(24)는 위로 볼록한 형상으로 구성되되,
    전류 고정 날개 A(21)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 AO 반경 방향으로 -60도~-55도 사이 또는 -90도의 각으로 형성되어 있고,
    전류 고정 날개 B(22)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 OB 반경방향으로 20도~25도 사이의 각으로 형성되어 있고,
    전류 고정 날개 C(23)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 BC 반경방향으로 40도~45도 사이의 각으로 형성되어 있고,
    전류 고정 날개 D(24)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 CD 반경방향으로 45도~50도 사이의 각으로 형성되어 있으며,
    전류 고정 날개 U(25)는 덕트 원주의 수직방향 선(1EO)을 기준으로 UO 반경방향으로 -90도의 각으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 고정 날개 내부에 설치 될 수 있고 움직일 수 있는 안쪽 날개를 포함하여 구성된 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01).
  3. 제2항에 있어서,
    상기한 덕트(1)와 선체를 고정하는 지지핀(1f)이 더 부가되어 구성되고,
    선체 후미에서 선수 방향으로 볼 때 프로펠러의 상방 회전 방향인 부분이 하방 회전 방향인 부분보다 전류 고정 날개의 수가 많게 설치되고,
    상기한 지지핀(1f)과 덕트(1) 내의 고정 날개에 의해 선체 후미, 프로펠러 앞에 일정거리(01p)만큼 떨어진 곳에 고정되며, 덕트(1)의 축(02)은 프로펠러의 축(03)으로부터 일정거리(1d) 만큼 상향된 곳에 설치된 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기한 안쪽 날개가 각각의 범위의 각도(Θ2)를 조절할 수 있도록 구성하여 고정 피치 프로펠러의 RPM변화와 가변 피치 프로펠러에서 피치가 변함에 따라 변경되는 수류의 변화에 유동적으로 대응할 수 있는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 선박 프로펠러 추진 향상 장치(01).
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