KR102042906B1 - 이중 반전 프로펠러 추진 방식의 선박 - Google Patents

이중 반전 프로펠러 추진 방식의 선박 Download PDF

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Abstract

선박은, 주 프로펠러 (20) 와, 조타 기구 (11) 에 의해 조타되는 포드 추진기 (30) 와, 조타 기구 (12) 에 의해 조타되는 키판 (40) 을 구비한다. 주 프로펠러 (20), 포드 추진기 (30), 키판 (40) 은, 선체 중심선 (C) 상에 배치된다. 포드 추진기 (30) 는, 케이싱 (31) 과, 포드 프로펠러 (33) 와, 스트러트 (34) 를 구비한다. 포드 추진기 (30) 는 주 프로펠러 (20) 의 후방에 배치된다. 키판 (40) 은 스트러트 (34) 의 후방에 배치된다. 주 프로펠러 (20) 및 포드 프로펠러 (33) 은 이중 반전 프로펠러를 구성한다. 포드 추진기 (30) 및 키판 (40) 의 타각이 모두 제로일 때, 키판 (40) 의 전연 (41) 의 적어도 일부는 케이싱 (31) 의 후단 (31a) 보다 전후 위치가 전방측이다. 이로써, 고속 항행 조타시에 있어서 CRP (Contra Rotating Propeller) 효과를 유지하고, 포드 추진기 이외에 형성되는 키에 의한 저항 증가를 억제할 수 있다.

Description

이중 반전 프로펠러 추진 방식의 선박{CONTRA-ROTATING PROPELLER PROPULSION-TYPE SHIP}
본 발명은 주 프로펠러와 포드 추진기의 프로펠러가 이중 반전 프로펠러를 구성하는 선박에 관한 것이다.
포드 추진기를 구비한 선박이 알려져 있다. 포드 추진기는, 포드와, 포드 내에 형성된 프로펠러 구동 기구에 의해 구동되는 프로펠러를 구비한다. 프로펠러에 의해 추진 기능이 얻어진다. 선체 내에 형성된 조타 기구에 의해 포드 추진기의 방향을 바꿈으로써 조타 기능이 얻어진다.
특허문헌 1 은, 포드 추진기를 구비한 선박을 개시하고 있다. 선체의 후부 등의 선체 외판에 포드 추진기가 스트러트를 개재하여 수직축 둘레에 회전 가능하게 장착되어 있다. 이 선박은, 포드 추진기에 추가하여, 독립된 조타 장치를 구비하고 있다. 이 조타 장치의 키판은 스트러트의 후방에 배치되고, 수직축 둘레에 회전 가능하게 선체에 장착되어 있다. 스트러트와 키판이 충돌하는 등의 간섭이 일어나지 않고 키판을 회전시킬 수 있도록 되어 있다.
시운전의 조타 시험시, 고속 항행시, 또는 긴급 회피를 위한 대타각 (大舵角) 조타시에는, 포드 추진기에 의한 조타는 실시하지 않거나 약간의 타각에 의한 조타를 실시하고, 독립된 조타 장치의 키판을 필요한 타각, 예를 들어 최대 타각으로 하여 충분한 타력을 발생시킨다. 스트러트의 후방에 근접하여 키판이 배치되어 있기 때문에, 물의 흐름에 대한 상호 간섭을 이용하여 큰 타력을 얻을 수 있다. 포드 추진기에 의한 조타는 실시하지 않거나 약간의 타각에 의한 조타가 실시되기 때문에, 포드 추진기에 큰 힘이 작용하지도 않고, 에로션에 의해 손상이 발생하는 것도 방지된다. 또한, 특허문헌 1 은, 포드 추진기의 프로펠러와 다른 프로펠러에 의해 이중 반전 프로펠러를 구성하는 것을 개시하고 있지 않다.
특허문헌 2 는, 주 프로펠러와 포드형 추진 장치의 프로펠러가 이중 반전 프로펠러를 구성하는 선박을 개시하고 있다. 포드형 추진 장치는, 선체에 대해 회전 가능하게 장착된 지지축과, 지지축의 하단부에 장착된 동체부와, 동체부의 하면에 장착된 핀과, 동체부 내에 내장된 전동 모터에 의해 회전 구동되는 프로펠러를 구비하고 있다. 지지축은, 선체 내에 형성된 전동 모터에 의해 회전 구동된다. 포드형 추진 장치는, 지지축 및 핀이 모두 키로서의 기능을 구비하고 있다. 선박은 포드형 추진 장치의 측방에 2 개의 키가 배치 형성되어 있다. 2 개의 키는 선체의 센터 라인과 선측의 중간 부근에 배치되어 있다. 선박은 키의 기능을 갖는 지지축을 구비한 포드형 추진 장치를 갖고 있기 때문에, 본래는 2 개의 키를 형성할 필요가 없다. 그런데, 고속 항행시에는 지지축 근방에서 캐비테이션이 발생한다. 이 캐비테이션은 타각이 클수록 현저하기 때문에, 고속 항행시에는 지지축의 타각을 소정 각도 내로 제한한다. 그렇게 하면 선박의 항행에 지장을 초래하므로, 2 개의 키를 형성한 것이다.
특허문헌 2 는, 주 프로펠러와 포드형 추진 장치의 프로펠러가 이중 반전 프로펠러를 구성하는 다른 선박을 개시하고 있다. 다른 선박은, 포드형 추진 장치의 후방에 1 개의 키가 설치되어 있다. 키가 1 개만으로 충분하기 때문에, 2 개의 키를 설치하는 경우에 비해 설치 비용이 저감된다. 게다가, 주 프로펠러 및 포드형 추진 장치의 프로펠러에 의한 수류를 받는 위치에 키가 있기 때문에, 키가 1 개여도 충분한 조타성을 확보할 수 있다.
특허문헌 3 은, 선수측으로부터 주 프로펠러, 포드 (POD) 추진기, 키의 순서로 킬선 상에 일직선이 되도록 형성한 선박을 개시하고 있다.
일본 공개특허공보 2006-103490호 일본 공개특허공보 2004-182096호 일본 공개특허공보 2003-212189호
본 발명의 목적은, 주 프로펠러와 포드 추진기의 프로펠러가 이중 반전 프로펠러를 구성하는 선박에 있어서, 고속 항행 조타시에 있어서 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과를 유지하고, 포드 추진기 이외에 형성되는 키 (보조키) 에 의한 저항 증가를 억제하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점에 의한 선박은, 주 프로펠러와, 제 1 조타 기구에 의해 조타되는 포드 추진기와, 제 2 조타 기구에 의해 조타되는 키판을 구비한다. 상기 주 프로펠러, 상기 포드 추진기 및 상기 키판은, 선체 중심선 상에 배치된다. 상기 포드 추진기는, 케이싱과, 상기 케이싱 내에 형성된 프로펠러 구동 기구와, 상기 프로펠러 구동 기구에 의해 구동되는 포드 프로펠러와, 상기 케이싱에 장착된 스트러트를 구비한다. 상기 포드 추진기는 상기 주 프로펠러의 후방에 배치된다. 상기 키판은 상기 스트러트의 후방에 배치된다. 상기 주 프로펠러 및 상기 포드 프로펠러는 이중 반전 프로펠러를 구성한다. 상기 포드 추진기 및 상기 키판의 타각이 모두 제로일 때, 상기 키판의 전연 (前緣) 의 적어도 일부는 상기 케이싱의 후단보다 전후 위치가 전방측이다.
상기 키판의 상기 전연은, 전연 하측 부분과, 상기 전연 하측 부분보다 연직에 가까운 전연 상측 부분을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스트러트의 후연 (後緣) 은, 후연 하측 부분과, 상기 후연 하측 부분보다 연직에 가까운 후연 상측 부분을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 포드 추진기 및 상기 키판의 타각이 모두 제로일 때, 상기 후연 하측 부분의 후방에 상기 전연 하측 부분이 배치되고, 상기 후연 상측 부분의 후방에 상기 전연 상측 부분이 배치되고, 상기 전연 하측 부분과 상기 후연 하측 부분이 대략 평행이고, 상기 전연 상측 부분과 상기 후연 상측 부분이 대략 평행인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점에 의한 선박의 조타 방법은, 주 프로펠러와, 제 1 조타 기구에 의해 조타되는 포드 추진기와, 제 2 조타 기구에 의해 조타되는 키판을 구비하는 선박의 조타 방법이다. 상기 주 프로펠러, 상기 포드 추진기 및 상기 키판은 선체 중심선 상에 배치된다. 상기 포드 추진기는, 케이싱과, 상기 케이싱 내에 형성된 프로펠러 구동 기구와, 상기 프로펠러 구동 기구에 의해 구동되는 포드 프로펠러와, 상기 케이싱에 장착된 스트러트를 구비한다. 상기 포드 추진기는 상기 주 프로펠러의 후방에 배치된다. 상기 키판은 상기 스트러트의 후방에 배치된다. 상기 포드 추진기 및 상기 키판의 타각이 모두 제로일 때, 상기 키판의 전연의 적어도 일부는 상기 케이싱의 후단보다 전후 위치가 전방측이다. 그 선박의 조타 방법에 있어서, 상기 주 프로펠러의 회전에 의해 생성된 선회류를 상기 포드 프로펠러의 회전에 의해 회수하고 있을 때, 상기 키판의 타각을 크게 한다.
본 발명에 의하면, 주 프로펠러와 포드 추진기의 프로펠러가 이중 반전 프로펠러를 구성하는 선박에 있어서, 고속 항행 조타시에 있어서 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과가 유지되고, 포드 추진기 이외에 형성되는 키 (보조키) 에 의한 저항 증가가 억제된다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 선박의 선미부의 측면도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 선박의 선미부의 하면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 선박의 선미부의 측면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 선박 및 선박의 조타 방법을 실시하기 위한 형태를 이하에 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 선박은, 선체 (10) 와, 선체 (10) 내에 형성된 조타 기구 (11) 와, 선체 (10) 내에 형성된 조타 기구 (12) 와, 주 프로펠러 (20) 와, 포드 추진기 (30) 와, 키판 (40) 을 구비하고 있다. 조타 기구 (11 및 12) 는 조타기라고 불리는 경우가 있다. 포드 추진기 (30) 는, 포드형 케이싱 (31) 과, 케이싱 (31) 내에 형성된 프로펠러 구동 기구 (32) 와, 프로펠러 구동 기구 (32) 에 의해 구동되는 포드 프로펠러 (33) 와, 케이싱 (31) 에 장착된 스트러트 (34) 와, 케이싱 (31) 에 장착된 핀 (36) 을 구비한다. 핀 (36) 은 케이싱 (31) 의 하방에 배치된다. 프로펠러 구동 기구 (32) 는, 예를 들어 전동 모터를 구비한다. 스트러트 (34) 는 케이싱 (31) 의 상방에 배치되고, 키로서의 기능을 갖는다. 주 프로펠러 (20) 는 선체 (10) 내에 형성된 주기 (主機) (도시 생략) 에 의해 구동된다. 포드 추진기 (30) 는 조타 기구 (11) 에 의해 조타된다. 키판 (40) 은 조타 기구 (12) 에 의해 조타된다. 키판 (40) 의 타각은 포드 추진기 (30) 의 타각과 독립적으로 설정 가능하다. 포드 추진기 (30) 는 주 프로펠러 (22) 의 후방에 배치된다. 키판 (40) 은 스트러트 (34) 의 후방에 배치된다. 키판 (40) 의 하단 (42) 은, 포드 프로펠러 (33) 의 회전축심 (S) 보다 높은 위치에 배치되어도 되고, 회전축심 (S) 보다 낮은 위치에 배치되어도 된다. 스트러트 (34) 및 키판 (40) 은 단면 형상이 날개형인 것이 바람직하다.
도 2 를 참조하여, 주 프로펠러 (20), 포드 추진기 (30) 및 키판 (40) 은, 선체 중심선 (C) 상에 배치된다.
도 1 에 나타내는 상태에서는, 포드 추진기 (30) 및 키판 (40) 의 타각은 모두 제로이며, 포드 프로펠러 (33) 는 케이싱 (31) 의 전방에 배치된다. 즉, 포드 프로펠러 (33) 는 주 프로펠러 (20) 의 후방에 근접하여 배치된다. 주 프로펠러 (20) 및 포드 프로펠러 (33) 는 이중 반전 프로펠러를 구성한다. 키판 (40) 과 포드 추진기 (30) 의 스트러트 (34) 가 가능한 한 근접하고 있는 것이 바람직하므로, 키판 (40) 의 전연 (41) 의 적어도 일부는 케이싱 (31) 의 후단 (31a) 보다 전후 위치가 전방측이다.
다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 조타 방법을 설명한다.
제 1 실시형태에 관련된 선박이 고속 항행할 때, 포드 추진기 (30) 및 키판 (40) 의 타각은 모두 제로 또는 제로의 근방이다. 주 프로펠러 (20) 및 포드 프로펠러 (33) 는 서로 역방향으로 회전하여 이중 반전 프로펠러를 구성한다. 즉, 주 프로펠러 (20) 의 회전에 의해 생성된 선회류를 포드 프로펠러 (33) 의 회전에 의해 회수하는 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과가 얻어진다. 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과에 의해 에너지 절약 효과가 얻어진다. 조타시에는, 포드 추진기 (30) 의 타각을 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과가 얻어지는 각도로 유지하면서, 키판 (40) 의 타각을 크게 한다. 이로써, 고속 항행 조타시에 있어서 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과가 유지된다. 또한, 고속 항행시에 포드 추진기 (30) 를 사용하여 조타를 실시하면, 이중 반전 프로펠러 (CRP; Contra Rotating Propeller) 효과가 상실될 가능성이 있다.
본 실시형태에 의하면, 하나의 키로서의 키판 (40) 이 보조키로서 스트러트 (34) 의 후방에 형성된다. 그 때문에, 포드 추진기 (30) 의 양측에 2 개의 키를 형성하는 경우에 비해, 보조키에 의한 저항 증가가 억제된다. 예를 들어, 어느 조건의 경우, 포드 추진기 (30) 의 양측에 2 개의 키를 형성한 경우의 저항 증가는 약 3 ％ 이지만, 키판 (40) 을 형성한 것에 의한 저항 증가는 약 1 ％ 정도이다. 또한, 키판 (40) 의 전연 (41) 의 적어도 일부가 케이싱 (31) 의 후단 (31a) 보다 전후 위치가 전방측이기 때문에, 키판 (40) 과 포드 추진기 (30) 의 스트러트 (34) 가 근접하고 있다. 그 때문에, 키판 (40) 에 의한 저항 증가가 매우 작아진다.
본 실시형태에 의하면, 키판 (40) 이 주 프로펠러 (20) 및 포드 프로펠러 (33) 에 의해 가속된 수류 중에 배치된다. 그 때문에, 포드 추진기 (30) 의 양측에 2 개의 키를 형성하는 경우에 비해, 동일 키 면적의 경우에도 동일 타각에 있어서의 타력이 향상된다. 예를 들어, 어느 조건의 경우, 약 20 ％ 이상의 타력 향상이 달성된다.
본 실시형태에 의하면, 포드 추진기 (30) 의 양측에 2 개의 키를 형성하는 경우에 비해, 타수 및 동일 타력 발생을 위한 필요 키 면적이 삭감되기 때문에, 키판 및 조타기를 포함한 키 전체의 비용이 삭감된다.
[제 2 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 선박 및 선박의 조타 방법은, 이하의 설명을 제외하고 제 1 실시형태에 관련된 선박 및 조타 방법과 동일하다.
도 3 을 참조하여, 키판 (40) 의 전연 (41) 은, 전연 하측 부분 (41a) 과 전연 상측 부분 (41b) 을 구비한다. 전연 상측 부분 (41b) 은 전연 하측 부분 (41a) 의 상방에 배치되고, 전연 하측 부분 (41a) 보다 연직에 가깝다. 스트러트 (34) 의 후연 (35) 은, 후연 하측 부분 (35a) 과 후연 상측 부분 (35b) 을 구비한다. 후연 상측 부분 (35b) 은 후연 하측 부분 (35a) 의 상방에 배치되고, 후연 하측 부분 (35a) 보다 연직에 가깝다.
포드 추진기 (30) 및 키판 (40) 의 타각이 모두 제로일 때, 후연 하측 부분 (35a) 의 후방에 전연 하측 부분 (41a) 이 배치되고, 후연 상측 부분 (35b) 의 후방에 전연 상측 부분 (41b) 이 배치되고, 전연 하측 부분 (41a) 과 후연 하측 부분 (35a) 이 대략 평행이고, 전연 상측 부분 (41b) 과 후연 상측 부분 (35b) 이 대략 평행이다. 따라서, 키판 (40) 과 스트러트 (34) 사이의 간극을 좁게 할 수 있고, 키판 (40) 을 형성한 것에 의한 저항 증가가 더욱 억제된다.
이상, 실시형태를 참조하여 본 발명에 의한 선박 및 선박의 조타 방법을 설명하였지만, 본 발명에 의한 선박 및 선박의 조타 방법은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 상기 실시형태에 변경을 가하거나 상기 실시형태끼리를 조합하거나 하는 것이 가능하다.
또한, 이 출원은 2012년 8월 22일에 출원된 일본 특허출원 2012-183130호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 인용에 의해 여기에 편입한다.

Claims (1)

  1. 주 프로펠러와,
    제 1 조타 기구에 의해 조타되는 포드 추진기와,
    제 2 조타 기구에 의해 조타되는 키판을 구비하고,
    상기 주 프로펠러, 상기 포드 추진기 및 상기 키판은, 선체의 중심선 상에 배치되고,
    상기 포드 추진기는,
    케이싱과,
    상기 케이싱 내에 형성된 프로펠러 구동 기구와,
    상기 프로펠러 구동 기구에 의해 구동되는 포드 프로펠러와,
    상기 케이싱에 장착된 스트러트를 구비하고,
    상기 포드 추진기는 상기 주 프로펠러의 후방에 배치되고,
    상기 키판은 상기 스트러트의 후방에 배치되고,
    상기 주 프로펠러 및 상기 포드 프로펠러는 서로 역방향으로 회전하여 이중 반전 프로펠러를 구성하고, 주 프로펠러의 회전에 의해 생성된 선회류를 포드 프로펠러의 회전에 의해 회수하는 단계를 포함하고, 포드 추진기의 타각을 이중 반전 프로펠러 효과가 얻어지는 각도로 유지하면서, 키판의 타각을 크게하며,
    상기 포드 추진기 및 상기 키판의 타각이 모두 제로일 때, 상기 키판의 전연의 적어도 일부는 상기 케이싱의 후단보다 전후 위치가 전방측이고,
    상기 키판의 상기 전연의 하측 부분은 경사 형상이고, 상기 키판의 하단은, 상기 포드 프로펠러의 회전 축심보다 높은 위치에 배치되고, 상기 키판의 상기 하단의 전체는, 상기 케이싱의 후단보다 전후 위치가 후방측이고, 상기 키판의 후방측 단부는 상기 케이싱의 후단보다 후방이 되도록 배치되고, 상기 키판은, 상기 스트러트보다 작은 형상이고, 상기 키판의 전연 상측 부분 및 하측 부분은, 상기 스트러트의 후단 및 상기 케이싱의 후단과 간극을 갖도록 배치되고, 상기 키판의 상측 부분은 상기 선체의 저면과 간극을 갖도록 배치되고,
    상기 키판은, 상기 주 프로펠러 및 상기 포드 프로펠러에 의해 가속된 수류 중에 배치되도록, 상기 키판의 상단이 상기 주 프로펠러의 선체측 단부 위치보다 상측에 형성되는 선박.
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