KR101911013B1 - 저항 추진 개선을 위한 쌍축선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방향타를 통해 프로펠러 후방에서의 해수 흐름이 최소 저항으로 원활히 이루어질 수 있도록 함으로써 저항 추진을 개선할 수 있도록 할 뿐만 아니라 해수 흐름과의 접촉에 의한 방향타의 침식을 최소화할 수 있도록 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에 관한 것이다.
본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선은,
선박의 후미에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 프로펠러;
상기 프로펠러의 후방에 각각 설치되는 방향타를 포함하되,
상기 방향타는 전방의 선단에 유선형으로 돌출된 벌브가 마련되고, 프로펠러 사이의 내측에 위치하며, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

저항 추진 개선을 위한 쌍축선{twin skeg vessel for improving resistance and thrust}
본 발명은 쌍축선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방향타를 통해 프로펠러 후방에서의 해수 흐름이 최소 저항으로 원활히 이루어질 수 있도록 함으로써 저항 추진을 개선할 수 있도록 할 뿐만 아니라 해수 흐름과의 접촉에 의한 방향타의 침식을 최소화할 수 있도록 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에 관한 것이다.
선박의 후미에는 프로펠러 및 방향타가 설치되어 프로펠러 작동에 의해 선박 운항에 필요한 추진력을 얻게 되고, 방향타 작동에 의해 운행중인 선박의 방향 조절이 이루어지게 된다.
이때, 통상의 선박 후미에는 프로펠러가 단일로 설치되는 것이 일반적이었다.
그러나, 대형 선박이거나 고속 운항하는 선박의 경우 단일 프로펠러로는 만족할만한 추진력을 얻을 수 없는 문제가 있었다.
이러한 이유로 선박의 후미에 한 쌍의 프로펠러가 횡방향으로 간격을 두고 설치된 쌍축선이 제안된바 있다.
이와 같은 쌍축선은 운항시 두 개의 프로펠러가 동시에 작동하게 되므로 프로펠러가 단일로 설치되는 것에 비해 추진력이 배가될 수 있어 대형 선박이나 고속 운항하는 선박도 만족할만한 추진력을 얻을 수 있는 것이었다.
한편, 쌍축선의 프로펠러 후방에도 선박 운항시의 방향 조절을 위한 방향타가 마련된다.
이때, 일반 쌍축선(A')의 방향타(20')는 도 5에 도시된 바와 같이 각 프로펠러(10')의 직후방에 일직선으로 설치되는 것이 일반적이었다.
즉, 각 프로펠러(10')의 중심과 이의 후방에 위치하는 방향타(20')의 중심이 동일 선상에 위치하는 것이었다.
이와 같이 쌍축선의 방향타가 각 프로펠러 직후방에 일직선으로 설치되는 경우 방향타를 통한 방향 조절에는 별다른 문제가 없었으나, 프로펠러의 후방 즉, 방향타 측으로 유동하는 해수 흐름이 방향타와 충돌하는 과정에서 저항이 발생하며 도 6에 도시된 바와 같이 선박의 후미에 상당한 와류가 형성되므로 프로펠러 후방에서의 해수 유동이 원활하게 이루어질 수 없어 추진력 손실이 따르게 되었던바, 결과적으로 연료 소모의 증대로 이어지게 되는 문제가 있었다.
또한, 일반 쌍축선의 경우 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름이 방향타와 접하는 과정에서 충격이 가해지게 되므로 방향타의 침식이 이루어져 방향타의 수명이 단축되는 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당분야에서는 쌍축선의 프로펠러 작동시 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름이 방향타와 충돌함에 따라 저항이 발생하여 추진력이 손실되는 문제를 해소할 수 있도록 하는 방안과, 해수 흐름과의 접촉에 의한 방향타의 침식을 방지할 수 있도록 하는 방안을 모색하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 쌍축선의 프로펠러 작동시 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름이 방향타와 충돌하는 과정에서 저항이 발생함에 따라 추진력이 손실되는 문제와, 해수 흐름과의 접촉 과정에서 방향타의 침식이 이루어져 방향타의 수명이 단축되는 문제를 해소할 수 있도록 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선은,
선박의 후미에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 프로펠러;
상기 프로펠러의 후방에 각각 설치되는 방향타를 포함하되,
상기 방향타는 전방의 선단에 유선형으로 돌출된 벌브가 마련되고, 프로펠러 사이의 내측에 위치하며, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 것이다.
여기서, 상기 방향타의 벌브는 선박 중심으로부터 외측으로 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고 상기 방향타 각각은 프로펠러 중심으로부터 프로펠러 직경의 0.2-0.3배에 해당하는 폭만큼 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고 상기 방향타 각각은 후방으로 향하며 2-6°만큼 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선은 프로펠러 후방에 위치하는 방향타가 프로펠러 사이의 내측에 위치하는 것이고, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것인바, 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타와 충돌하여 해수 유동에 저항이 커지는 것을 방지할 수 있게 되고, 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타 외측으로 벗어나 해수 흐름이 양측으로 분산됨에 따라 추진력이 손실되는 방지할 수 있게 되며, 각 프로펠러 후방에서 유동하는 양측의 해수 흐름을 서로 간에 간섭을 최소화한 상태로 선박 중심측으로 유도할 수 있게 되므로 저항 추진이 개선될 수 있어 선박 운항시의 연료 소모를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선은 각 방향타의 전방 선단에 유선형으로 된 벌브가 마련된 것인바, 프로펠러 후방으로 유동하는 해수 흐름이 벌브와 접하는 과정에서 자연스럽게 분산되므로 해수 흐름과의 접촉 과정에서 발생하는 방향타의 침식이 최소화될 수 있어 방향타 수명을 장기간 유지할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에서 방향타의 설치 형태를 설명하기 위한 예시도
도 2는 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에서 프로펠러 후방의 해수 유동을 보인 예시도
도 3은 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에서 방향타가 선박 중심측으로 이동함에 따른 저항 추진 개선 효율을 보인 그래프
도 4는 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선에서 방향타의 벌브를 통한 해수 흐름 분산을 설명하기 위한 예시도
도 5는 일반 쌍축선에서 방향타의 설치 형태를 보인 예시도
도 6은 일반 쌍축선에서 프로펠러 후방의 해수 유동을 보인 예시도
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선(A)은 프로펠러(10)와 방향타(20)를 포함한다.
상기 프로펠러(10)는 선박의 후미에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 것이다.
이와 같은 프로펠러(10)는 일반 선박 및 쌍축선에 설치되는 통상의 프로펠러와 동일한 것이므로 프로펠러(10)에 관한 상세한 설명은 생략하는 바이다.
상기 방향타(20)는 프로펠러(10)의 후방에 각각 설치되는 것이다.
이와 같은 방향타(20)의 전방 선단에는 유선형으로 돌출된 벌브(21)가 마련되는 것이 바람직하다.
방향타(20)의 전방 선단에 유선형으로 돌출된 벌브(21)가 마련됨으로써 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름이 벌브(21)와 접하는 과정에서 자연스럽게 분산될 수 있게 되므로 충격 완화에 방향타(20)의 침식이 최소화될 수 있게 된다.
이때, 방향타(20)의 벌브(21)는 선박 중심으로부터 외측으로 경사를 이루는 것이 바람직하다.
방향타(20)의 벌브(21)가 선박 중심으로부터 외측으로 경사를 이룸으로써 벌브(21)와 접하는 해수 흐름의 일부가 양측 방향타(20) 사이 즉, 선박 중심 측으로 유도될 수 있게 된다.
그리고 방향타(20)는 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
즉, 각 방향타(20) 중심 사이의 간격이 각 프로펠러(10) 중심 사이의 간격에 비해 좁은 것이 바람직하다.
방향타(20)가 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치함으로써 각 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름이 방향타(20) 선단에 직접 충돌하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 방향타(20) 각각은 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러(10) 직경의 0.2-0.3배에 해당하는 폭만큼 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 것이 바람직하다.
방향타(20)가 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러(10) 직경의 0.2배에 해당하는 폭 미만으로 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 경우 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20)와 충돌하게 되므로 해수 유동에 저항이 커지게 되고, 방향타(20)가 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러(10) 직경의 0.3배에 해당하는 폭 이상으로 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 경우 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20) 외측으로 벗어나 해수 흐름이 양측으로 분산되어 추진력 손실이 발생하는바, 방향타(20) 각각은 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러(10) 직경의 0.2-0.3배에 해당하는 폭만큼 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 것이 바람직하다.
여기서, 방향타(20)가 프로펠러(10) 내측에 위치하는 정도에 따른 저항 추진 개선 효과는 도 3에 도시된 바와 같다.
그리고 방향타(20)는 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것이 바람직하다.
즉, 좌우 방향타(20) 전방 선단 사이의 간격에 비해 후방 선단 사이의 간격이 좁은 것이 바람직하다.
방향타(20)가 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이룸으로써 양측 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름이 선박 중심측으로 유도될 수 있게 된다.
이때, 방향타(20) 각각은 후방으로 향하며 2-6°만큼 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것이 바람직하다.
방향타(20)가 후방으로 향하며 2°미만으로 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 경우 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름을 선박 중심측으로 유도하는 효과가 떨어지게 되고, 방향타(20)가 6°이상으로 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 경우 양측 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름이 서로 간에 간섭을 일으켜 해수 흐름에 정체가 발생하게 되는바, 방향타(20) 각각은 후방으로 향하며 2-6°만큼 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것이 바람직하다.
한편, 방향타(20)는 설치 위치 및 설치 각도에 특징이 있는 것일 뿐 일반 선박 및 쌍축선에 마련되는 방향타와 동일한 구조 및 기능을 갖는 것인바, 방향타(20) 자체에 관한 상세한 설명은 생략하는 바이다.
상기와 같은 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선(A)에서의 저항 추진 개선에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
선박 운항(직진)을 위하여 프로펠러(10) 작동이 이루어지게 되면 프로펠러(10) 후방으로 해수가 유동하게 된다.
이때, 프로펠러(10) 후방에는 방향타(20)가 마련되어 있는바, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름은 방향타(20)와 접하게 되므로 해수 흐름이 방향타(20) 선단에 충돌할 수 있다.
그러나, 본 발명에서 방향타(20)는 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치하고 있다.
즉, 좌우 방향타(20) 중심 사이의 간격은 좌우 프로펠러(10) 중심 사이의 간격에 비해 좁다.
따라서, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름이 방향타(20) 선단에 직접 충돌하는 것을 피할 수 있게 되므로 해수 흐름이 방향타(20) 선단에 직접 충돌함에 따라 저항이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 좌우 방향타(20) 중심 사이의 간격이 좌우 프로펠러(10) 중심 사이의 간격에 비해 별다른 차이가 없는 경우 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20)와 충돌하게 된다.
그리고 좌우 방향타(20) 중심 사이의 간격이 좌우 프로펠러(10) 중심 사이의 간격에 비해 지나치게 좁은 경우 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20) 외측으로 벗어나게 되므로 해수 흐름이 양측으로 분산된다.
그러나, 본 발명에서 방향타(20) 각각은 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러 직경의 0.2-0.3배에 해당하는 폭만큼 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는바, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20)와 충돌하여 해수 유동에 저항이 커지는 것을 방지할 수 있게 되고, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20) 외측으로 벗어나 해수 흐름이 양측으로 분산됨에 따라 추진력이 손실되는 방지할 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에서 방향타(20) 각각은 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루고 있다.
즉, 좌우 방향타(20) 전방 선단 사이의 간격에 비해 후방 선단 사이의 간격이 좁다.
따라서, 양측 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름이 방향타(20)의 내측면에 접하면서 선박 중심측으로 유도될 수 있게 된다.
이때, 각 방향타(20)의 선박 중심측으로 기우는 정도가 지나치게 완만한 경우 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름을 선박 중심측으로 유도하는 효과가 떨어지게 된다.
그리고 각 방향타(20)의 선박 중심측으로 기우는 정도가 지나치게 급격한 경우 양측 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 해수 흐름이 서로 간에 간섭을 일으키게 된다.
그러나, 본 발명에서 방향타(20) 각각은 후방으로 향하며 2-6°만큼 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것인바, 각 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 양측의 해수 흐름을 서로 간에 간섭을 최소화한 상태로 선박 중심측으로 유도할 수 있게 된다.
따라서, 선박 후미에서의 해수 유동이 원활히 이루어질 수 있게 되므로 도 2에 도시된 바와 같이 선박 후미에서의 해수 와류 발생이 최소화될 수 있게 된다.
한편, 방향타가 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치하는 것이고, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것이더라도 해수 흐름과 접할 때에는 충격이 가해지게 되므로 충격에 의해 방향타(20)의 침식이 이루어질 수 있다.
그러나, 본 발명에서 방향타(20)의 전방 선단에는 유선형으로 돌출된 벌브(21)가 마련되어 있는바, 해수 흐름이 방향타(20)에 미치면서 벌브(21)와 접하게 될 때 도 4에 도시된 바와 같이 해수 흐름의 분산이 이루어지게 되므로 충격이 완화될 수 있어 해수 흐름과의 접촉에 의한 방향타(20)의 침식이 최소화될 수 있게 된다.
상기에서와 같이 본 발명에 의한 저항 추진 개선을 위한 쌍축선(A)은 프로펠러(10) 후방에 위치하는 방향타(20)가 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치하는 것이고, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것인바, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20)와 충돌하여 해수 유동에 저항이 커지는 것을 방지할 수 있게 되고, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름의 상당 부분이 방향타(20) 외측으로 벗어나 해수 흐름이 양측으로 분산됨에 따라 추진력이 손실되는 방지할 수 있게 되며, 각 프로펠러(10) 후방에서 유동하는 양측의 해수 흐름을 서로 간에 간섭을 최소화한 상태로 선박 중심측으로 유도할 수 있게 되므로 저항 추진이 개선될 수 있어 선박 운항시의 연료 소모를 절감할 수 있게 될 뿐만 아니라 각 방향타(20)의 전방 선단에 유선형으로 돌출된 벌브(21)가 마련된 것인바, 프로펠러(10) 후방으로 유동하는 해수 흐름이 벌브(21)와 접하는 과정에서 자연스럽게 분산되므로 해수 흐름과의 접촉 과정에서 발생하는 방향타(20)의 침식이 최소화될 수 있어 방향타(20) 수명을 장기간 유지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
10, 10' : 프로펠러 20, 20' : 방향타
21 : 벌브 A, A' : 쌍축선

Claims (4)

  1. 선박의 후미에 횡방향으로 간격을 두고 설치되는 프로펠러(10); 상기 프로펠러(10)의 후방에 각각 설치되는 방향타(20); 를 포함하되,
    상기 방향타(20)는 전방의 선단에 유선형으로 돌출된 벌브(21)가 마련되고, 프로펠러(10) 사이의 내측에 위치하며, 후방으로 향하며 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루고,
    상기 벌브(21)는 선박 중심으로부터 외측으로 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향타(20) 각각은 프로펠러(10) 중심으로부터 프로펠러(10) 직경의 0.2-0.3배에 해당하는 폭만큼 선박 중심 측으로 이동하여 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방향타(20) 각각은 후방으로 향하며 2-6°만큼 선박 중심측으로 기울어 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 저항 추진 개선을 위한 쌍축선.
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