KR102060494B1

KR102060494B1 - 추진효율향상장치

Info

Publication number: KR102060494B1
Application number: KR1020180034555A
Authority: KR
Inventors: 이희동; 김희정; 김희택; 이태구
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-12-30
Also published as: KR20190112501A

Abstract

추진효율향상장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 추진효율향상장치는 프로펠러의 전방에서 선미보스부에 지지되는 복수의 전류고정날개; 상기 각 전류고정날개의 끝단부에 연결되는 복수의 연결부; 및 양단부가 상기 복수의 연결부 중 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부에 각각 연결되는 복수의 덕트부재를 포함한다.

Description

추진효율향상장치{Propulsion efficiency enhancing apparatus}

본 발명은 추진효율향상장치에 관한 것이다.

최근 선박을 운용하는 과정에서 소비되는 에너지를 절감하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 실정이다.

에너지 절감기술의 일례로서, 프로펠러의 전방에 배치되는 덕트가 있다.

덕트는 선체의 표면을 따라 후방으로 이동하는 유동을 통과시키면서 추가적인 추력을 발생시킨다. 이 경우, 덕트는 추진효율을 증가시키는 요인이 될 수 있다.

종래, 덕트는 원호 형상으로 제작되어 설치되었다. 이 경우, 덕트를 원호 형상으로 제작하거나 원호 형상의 덕트를 설치하는데 많은 어려움이 있다.

공개특허공보 제10-2014-0015828호(2014.02.07. 공개)

본 발명의 실시예는, 제작 및 설치가 용이하고 추진효율을 향상시킬 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러의 전방에서 선미보스부에 지지되는 복수의 전류고정날개; 상기 각 전류고정날개의 끝단부에 연결되는 복수의 연결부; 및 양단부가 상기 복수의 연결부 중 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부에 각각 연결되는 복수의 덕트부재를 포함하는, 추진효율향상장치가 제공될 수 있다.

상기 프로펠러는 후방에서 볼 때 시계방향으로 회전하고, 상기 복수의 전류고정날개 중 선체의 좌현측에 위치하는 전류고정날개의 수는 상기 선체의 우현측에 위치하는 전류고정날개의 수보다 많을 수 있다.

상기 각 덕트부재는 후방에서 볼 때 직선형태를 가질 수 있다.

상기 각 덕트부재는 상기 각 덕트부재로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 설정된 받음각은 3도 이상 7도 이하의 범위에서 결정될 수 있다.

상기 각 덕트부재는 서로 다른 피치각을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 각 덕트부재는 연장방향을 따라 서로 이웃하게 배치되는 복수의 소영역을 갖도록 형성되고, 상기 각 소영역은 상기 각 소영역으로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성되고, 상기 각 소영역은 서로 다른 피치각을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 직선형태를 가지는 복수의 덕트부재가 연결부를 통해 선미보스부를 감싸도록 연결됨으로써 제작 및 설치가 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진효율향상장치를 좌측 후방에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1에서 프로펠러가 제거된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진효율향상장치를 후방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재와 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 선체의 좌현측에서 도 3의 덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진효율향상장치를 후방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진효율향상장치를 좌측 후방에서 바라본 사시도이고, 도 2는 도 1에서 프로펠러가 제거된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진효율향상장치를 후방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.

참고로, 도 1 내지 도 3에서 X축방향은 선체(10)의 길이방향을 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진효율향상장치(100)는 전류고정날개(111, 112, 113, 114), 연결부(131, 132, 133, 134) 및 덕트부재(151, 152, 153)를 포함한다.

본 실시예에 따른 추진효율향상장치(100)는 프로펠러(30)의 전방에 설치되어 추진효율을 향상시킬 수 있다.

프로펠러(30)는 회전하며 추력을 발생시킨다. 본 실시예에서, 프로펠러(30)는 후방에서 볼 때 시계방향으로 회전할 수 있다.

전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 프로펠러(30)의 전방에 배치된다.

전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 익형(airfoil) 단면을 가질 수 있다.

전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향의 선회류를 발생시킨다. 전류고정날개(111, 112, 113, 114)에 의한 선회류는 프로펠러(30)로 유입되어 프로펠러(30) 회전방향의 선회류를 감소시킴으로써 추진효율을 향상시킬 수 있다.

달리 표현하면, 전류고정날개(111, 112, 113, 114)에 의해 프로펠러(30) 회전방향과 반대방향의 선회류가 발생되면, 프로펠러(30)로 유입되는 유동의 받음각이 증가하여 프로펠러(30)에서 발생되는 추력이 증가되고 이에 따라 추진효율이 향상될 수 있다.

전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 선체(10)의 선미보스부(11)에 지지된다. 이때, 전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 일단부가 선미보스부(11)에 결합되고, 끝단부가 선미보스부(11)에서 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.

전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 복수로 제공된다.

일례로, 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 수는 도 1 내지 도 3과 같이 네 개일 수 있다.

다른 예로, 전류고정날개의 수는, 도시되지 않았지만, 세 개 또는 다섯 개 등일 수 있다.

복수의 전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 프로펠러(30)의 회전방향으로 서로 이격되어 배치된다. 달리 표현하면, 복수의 전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 도 3과 같이 선미보스부(11)를 중심으로 원호방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

일례로, 프로펠러(30)가 후방에서 볼 때 시계방향으로 회전하는 경우, 복수의 전류고정날개(111, 112, 113, 114)는 도 3과 같이 후방에서 볼 때 선체(10)의 길이방향에 수직한 평면(예를 들어, 도 3에서 볼 때 YZ평면)에 나란하고 선미보스부(11)의 중심(BC)에서 선체(10)의 높이방향(예를 들어, 도 3에서 볼 때 Z축방향)으로 연장되는 기준선(RL)에 대해 좌측 하방 영역에서 우측 상방 영역에 걸쳐 상호 이격되어 배치될 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 도 3에 도시된 네 개의 전류고정날개(111, 112, 113, 114) 중 기준선(RL)에 대해 좌측 하방 영역의 가장 아래에서 위치하는 전류고정날개(111)를 제1전류고정날개(111)라고 하고, 제1전류고정날개(111)에 대해 시계방향으로 순차적으로 배치되는 전류고정날개들(112, 113, 114)을 각각 제2 내지 제4전류고정날개(112, 113, 114)라고 한다.

다른 예로, 도시되지 않았지만, 프로펠러가 후방에서 볼 때 반시계방향으로 회전하는 경우, 복수의 전류고정날개는 후방에서 볼 때 선체의 길이방향에 수직한 평면에 나란하고 선미보스부의 중심에서 선체의 높이방향으로 연장되는 기준선에 대해 좌측 상방 영역에서 우측 하방 영역에 걸쳐 상호 이격되어 배치될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에서는 복수의 전류고정날개(111, 112, 113, 114) 중 선체(10)의 좌현측에 위치하는 전류고정날개(111, 112, 113)의 수는 선체(10)의 우현측에 위치하는 전류고정날개(114)의 수보다 많을 수 있다.

보다 상세히, 프로펠러(30)가 후방에서 볼 때 시계방향으로 회전하는 경우, 통상적으로 전류고정날개가 없는 나선(barehull) 상태에서 프로펠러(30)로 유입되는 반류의 분포를 살펴보면, 좌현에서는 프로펠러(30)의 회전방향과 동일한 방향의 반류가 발생하고, 우현에서는 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향의 반류가 발생한다.

프로펠러(30)의 회전방향과 동일한 방향의 반류가 생성되는 좌현에서 전류고정날개(111, 112, 113)는 작은 피치각(부착각)으로 전류고정날개(111, 112, 113)로 유입되는 유입류를 프로펠러(30)의 회전방향의 반대방향으로 변경 가능하나, 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향의 반류가 생성되는 우현에서는 전류고정날개(114)가 좌현보다 더욱 큰 피치각으로 설치되어야만 전류고정날개(114)로 유입되는 유입류를 프로펠러(30)의 회전방향의 반대방향으로 변경할 수 있다.

이 경우, 작은 피치각으로 프로펠러(30)의 회전방향의 반대방향의 선회류를 발생시킬 수 있는 좌현에서는 전류고정날개(111, 112, 113)의 부착에 따른 저항 증가가 작으나, 큰 피치각으로 프로펠러(30)의 회전방향의 반대방향의 선회류를 발생시킬 수 있는 우현에서는 전류고정날개(114)의 부착에 따른 저항 증가가 과도해 진다. 그러므로, 높은 추진효율을 위해서는 우현보다 좌현에 더욱 많은 전류고정날개(111, 112, 113)를 배치하는 것이 바람직하다.

연결부(131, 132, 133, 134)는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 끝단부에 연결된다.

예컨대, 연결부(131, 132, 133, 134)는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 끝단부에 고정 결합될 수 있다. 이 경우, 연결부(131, 132, 133, 134)는 주물 등의 방법으로 제작되고, 전류고정날개(111, 112, 113, 114)에 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다.

연결부(131, 132, 133, 134)의 전류고정날개(111, 112, 113, 114)와 결합하는 결합부위는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 끝단부 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 연결부(131, 132, 133, 134)는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)와 연속적으로 연결될 수 있다.

연결부(131, 132, 133, 134)는 복수로 제공된다. 연결부(131, 132, 133, 134)의 수는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 수에 따라 결정된다. 이 경우, 복수의 연결부(131, 132, 133, 134)는 각각 대응하는 각 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 끝단부에 배치되어 연결될 수 있다.

예컨대, 전류고정날개(111, 112, 113, 114)가 도 3과 같이 네 개일 때, 연결부(131, 132, 133, 134)의 수는 네 개일 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 도 3에 도시된 네 개의 연결부(131, 132, 133, 134) 중 제1전류고정날개(111)에 연결된 연결부(131)를 제1연결부(131), 제2전류고정날개(112)에 연결된 연결부(132)를 제2연결부(132), 제3전류고정날개(113)에 연결된 연결부(133)를 제3연결부(133), 제4전류고정날개(114)에 연결된 연결부(134)를 제4연결부(134)라고 한다.

덕트부재(151, 152, 153)는 양단부가 복수의 연결부(131, 132, 133, 134) 중 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부(131, 132, 133, 134)에 각각 연결된다.

예컨대, 덕트부재(151, 152, 153)는 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부(131, 132, 133, 134) 사이에 배치되고, 각 단부가 한 쌍의 연결부(131, 132, 133, 134) 중 대응하는 연결부(131, 132, 133, 134)에 고정 결합될 수 있다. 이 경우, 덕트부재(151, 152, 153)의 각 단부는 대응하는 연결부(131, 132, 133, 134)와 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다.

이때, 덕트부재(151, 152, 153)는 일단부가 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부(131, 132, 133, 134) 중 어느 하나의 연결부(131, 132, 133, 134)에 결합되고, 타단부가 나머지 연결부(131, 132, 133, 134)를 향해 연장되어 결합될 수 있다.

이 경우, 연결부(131, 132, 133, 134)의 덕트부재(151, 152, 153)와 결합하는 결합부위는 덕트부재(151, 152, 153)의 끝단부 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 연결부(131, 132, 133, 134)는 덕트부재(151, 152, 153)와 연속적으로 연결될 수 있다.

덕트부재(151, 152, 153)는 익형 단면을 가질 수 있다. 이와 같은 덕트부재(151, 152, 153)는 덕트부재(151, 152, 153)의 전방에서 유입되는 유입류에 의해 부가적인 추력을 발생시킬 수 있다.

덕트부재(151, 152, 153)는 복수로 제공된다. 이때, 덕트부재(151, 152, 153)의 수는 연결부(131, 132, 133, 134) 또는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)의 수보다 하나가 적게 제공될 수 있다.

예컨대, 연결부(131, 132, 133, 134) 또는 전류고정날개(111, 112, 113, 114)가 도 3과 같이 네 개일 때, 덕트부재(151, 152, 153)의 수는 세 개일 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 도 3에 도시된 세 개의 덕트부재(151, 152, 153) 중 제1연결부(131) 및 제2연결부(132)와 연결되는 덕트부재(151)를 제1덕트부재(151), 제2연결부(132) 및 제3연결부(133)에 연결되는 덕트부재(152)를 제2덕트부재(152), 제3연결부(133) 및 제4연결부(134)에 연결되는 덕트부재(153)를 제3덕트부재(153)라고 한다.

본 실시예에서, 각 덕트부재(151, 152, 153)는 후방에서 볼 때 직선형태를 가진다. 이 경우, 복수의 덕트부재(151, 152, 153)는 도 3과 같이 선미보스부(11)를 부분적으로 감싸도록 배치될 수 있다.

이와 관련하여, 종래 프로펠러의 전방에 배치되는 덕트는 단일 구조물로써 선미보스부를 감싸는 원호 형태로 제공되었다. 이러한 종래 덕트는 원호 형상으로 제작하는 데 많은 시간과 비용이 들었다. 나아가, 원호 형상의 덕트를 복수의 전류고정날개에 대해 연결하는 것 역시 많은 시간과 비용이 들었다.

본 실시예에 따른 추진효율향상장치(100)는 각각 직선형태를 가지는 복수의 덕트부재(151, 152, 153)가 연결부(131, 132, 133, 134)를 통해 선미보스부(11)를 감싸도록 연결됨으로써 제작 및 설치가 용이하다.

본 실시예에 따르면, 덕트부재(151, 152, 153)는 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각(P)을 갖도록 형성될 수 있다.

이와 관련하여, 도 4는 도 3의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재와 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 관계를 나타내는 도면이다. 참고로, 도 4에서 도 3의 덕트부재들 중 제2덕트부재가 선택된 것은 설명의 편의를 위해 임의로 결정된 것이며, 이하 제2덕트부재에 대한 설명은 나머지 제1덕트부재와 제3덕트부재에도 동일하게 적용된다.

도 4를 참조하면, 제2덕트부재(152)는 특정한 피치각(P)을 가진다. 이때, 유입류(F)는 제2덕트부재(152)에 대해 특정한 유입각(I) 및 받음각(A)을 형성하며, 제2덕트부재(152)로 유입된다.

여기서, 피치각(P)은 선체(10)의 길이방향 중심선에 나란한 가상의 연장선(C)과 제2덕트부재(152)의 코드라인(CL)이 이루는 사잇각이고, 유입각(I)은 선체(10)의 길이방향 중심선에 나란한 가상의 연장선(C)과 제2덕트부재(152)의 전방에서 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)의 사잇각이고, 받음각(A)은 유입류(F)와 제2덕트부재(152)의 코드라인(CL)이 이루는 사잇각이다.

이때, 피치각(P), 유입각(I) 및 받음각(A)의 관계는 다음과 같다.

피치각(P)=유입각(I)-받음각(A) --------------------------수학식 1

수학식 1에 의하면, 피치각(P), 유입각(I) 및 받음각(A) 중 어느 두 개가 결정되면, 자동적으로 나머지 하나가 결정될 수 있다. 예컨대, 받음각(A)이 5도이고, 유입각(I)이 10도이면, 수학식 1에 의해 피치각(P)은 5도로 결정될 수 있다.

도 5는 도 3의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서, 방위각(B)은 도 3과 같이 후방에서 볼 때 선체(10)의 길이방향에 수직한 평면(예를 들어, 도 3에서 볼 때 YZ평면)에 나란하고 선미보스부(11)의 중심(BC)에서 선체(10)의 높이방향(예를 들어, 도 3에서 볼 때 +Z방향)으로 연장되는 기준선(RL)에 대해 선미보스부(11)를 중심으로 반시계방향으로 회전한 각이고, 기준선(RL)에서의 방위각(B)은 O도일 수 있다.

도 5와 같이 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각, 나아가 도시되지 않았으나 제1덕트부재와 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각은 실험 또는 수치해석을 통해 미리 도출될 수 있다.

도 5를 참조하면, 제2방위각(B₂)과 제3방위각(B₃) 사이 범위에서 제2덕트부재(도 3의 152)가 연장 배치될 수 있다.

이때, 제2방위각(B₂)과 제3방위각(B₃) 사이 범위에서 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)의 유입각(I)은 방위각(B)에 따라 변한다. 다시 말해, 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)의 유입각(I)은 제2덕트부재(152)의 연장방향을 따라 가변한다.

이때, 제2방위각(B₂)과 제3방위각(B₃) 사이에서 가변하는 유입류(F)의 유입각(I)의 평균값인 평균 유입각(MI₂)이 도출될 수 있다. 이 경우, 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)는 제2덕트부재(152)의 연장방향을 따라 동일한 평균 유입각(MI₂)을 가지는 것으로 볼 수 있다.

위와 같이 도 4 및 도 5를 통해 설명한 내용을 통해 본 실시예를 다시 살펴보면, 제2덕트부재(152)는 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각(MI₂)에서 설정된 받음각을 뺀 피치각(P)을 갖도록 형성될 수 있다.

이때, 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각(도 5의 MI₂)은 앞서 설명한 바와 같이 제2덕트부재(152)가 연장 배치된 방위각(B) 사이 범위에서 방위각(B)에 따라 가변하는 유입류(F)의 유입각(I)을 평균함으로써 도출될 수 있다.

그리고 설정된 받음각은 유입류(F)가 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)에 의해 제2덕트부재(152)가 추력을 최대로 발생시키는 것으로 결정된 받음각(A)이다. 이와 같은 설정된 받음각은 다수의 모형실험 또는 수치해석 방법 등을 통해 결정될 수 있다. 일례로, 설정된 받음각은 3도 이상 7도 이하의 범위에서 결정될 수 있다. 이러한 범위에서도 설정된 받음각은 5도로 결정될 수 있다.

예컨대, 제2덕트부재(152)로 유입되는 평균 유입각(도 5의 MI₂)이 7도이고, 설정된 받음각이 5도일 때, 제2덕트부재(152)의 피치각(P)은 위 수학식 1에 의해 2도로 결정될 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 제2덕트부재(152)로 유입되는 유입류(F)에 의해 발생되는 추력을 최대화할 수 있어 추진효율이 향상될 수 있다.

한편, 제1덕트부재(151) 및 제3덕트부재(153)는 각각 제1덕트부재(151) 및 제3덕트부재(153)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각(P)을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 대한 설명은 앞서 설명한 제2덕트부재(152)에 대한 설명으로 대신한다.

본 실시예에 따르면, 각 덕트부재(151, 152, 153)는 서로 다른 피치각(P)을 갖도록 형성될 수 있다.

보다 상세히, 복수의 덕트부재(151, 152, 153)는 도 3 및 도 6과 같이 각각 다른 방위각(B)의 범위에 배치된다. 참고로, 도 6은 선체의 좌현측에서 도 3의 덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다. 그리고 도시되지 않았으나 선체의 우현측으로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계 그래프는 도 6에 도시된 그래프와 방위각 0도를 기준으로 좌우 대칭을 구조를 가진다.

예컨대, 제1덕트부재(151)는 도 3 및 도 6과 같이 제1방위각(B₁)과 제2방위각(B₂) 사이에 배치되고, 제2덕트부재(152)는 제2방위각(B₂)과 제3방위각(B₃) 사이에 배치된다. 그리고 제3덕트부재(153)는 그 일부(도 3에서 볼 때 제3덕트부재(153) 중 기준선(RL)에 대해 선체(도 1의 10)의 좌현측에 위치하는 측부)가 제3방위각(B₃)과 방위각 0도 사이에 위치하고, 그 나머지(도 3에서 볼 때 제3덕트부재(153) 중 기준선(RL)에 대해 선체(도 1의 10)의 우현측에 위치하는 측부)는 도 6에서 볼 때 방위각 0도를 기준으로 좌측 영역에 위치하도록 배치될 수 있다.

이 경우, 각 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 유입류(F)의 유입각(I)의 방위각(B)에 따른 변화는 도 6과 같이 각 덕트부재(151, 152, 153)가 배치되는 방위각(B)의 범위에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 각 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각은 각 덕트부재(151, 152, 153)가 배치되는 방위각(B)의 범위에 따라 서로 달라질 수 있다.

이때, 각 덕트부재(151, 152, 153)는 각 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 평균 유입각이 달라지므로, 각 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 유입류(F)의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각(P)이 서로 다르게 형성될 수 있다.

다시 말해, 각 덕트부재(151, 152, 153)는 각 덕트부재(151, 152, 153)가 배치되는 방위각(B)의 범위에서 각 덕트부재(151, 152, 153)로 유입되는 유입류(F)에 의해 추력을 최대로 발생시킬 수 있는 피치각(P)이 달라질 수 있다.

예컨대, 도 6과 같이, 제1덕트부재(151)가 배치되는 제1방위각(B₁)과 제2방위각(B₂) 사이에서 평균 유입각(MI₁)이 10도이고 설정된 받음각이 5도라면, 제1덕트부재(151)의 피치각(P)은 위 수학식 1에 의해 5도로 결정될 수 있다.

또한 제2덕트부재(152)가 배치되는 제2방위각(B₂)와 제3방위각(B₃) 사이 범위에서 평균 유입각(MI₂)이 7도이고 설정된 받음각이 5도라면, 제2덕트부재(152)의 피치각은 위 수학식 1에 의해 2도로 결정될 수 있다.

또는, 제3덕트부재(153)의 좌측부가 배치되는 제3방위각(B₃)과 방위각 0도 사이 범위에서 평균 유입각(MI₃)이 12도이고 설정된 받음각 5도라면, 제3덕트부재(153)의 좌측부의 피치각(P)은 위 수학식 1에 의해 7도로 결정될 수 있다.

이와 관련하여 단일 구조물의 형태의 종래 덕트는 전체적으로 동일한 피치각을 갖도록 제작되었다. 이 경우, 종래 덕트는 방위각에 따라 유입각이 달라지는 유입류에 대해 추력을 효과적으로 발생시키기 어렵다.

따라서, 본 실시예에 따른 추진효율향상장치(100)는 선미보스부(11)를 감싸도록 연결되는 복수의 덕트부재(151, 152, 153)가 각각 추력을 최대로 발생시킬 수 있는 다른 피치각(P)을 갖도록 형성됨으로써, 추진효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 각 덕트부재(151, 152, 153)는 연장방향을 따라 전체적으로 동일한 피치각(P)을 갖도록 형성될 수 있다.

그러나 다른 실시예에서, 각 덕트부재(151', 152', 153')는 도 7과 같이 연장방향을 따라 서로 이웃하게 배치되는 복수의 소영역을 갖도록 형성될 수 있다.

참고로, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진효율향상장치를 후방에서 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 본 실시예에 따른 추진효율향상장치(100')는 각 덕트부재(151', 152', 153')가 복수의 소영역을 갖는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다.

예컨대, 복수의 덕트부재(151', 152', 153')중 임의로 선택된 제2덕트부재(152')는 도 7과 같이 세 개의 소영역(152'a, 152'b, 152'c)을 가질 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 제2덕트부재(152')의 세 개의 소영역(152'a, 152'b, 152'c) 중 기준선(RL)에 대해 좌측 하방으로 가장 아래에서 위치하는 소영역(152'a)을 제1소영역(152'a)이라 하고, 제1소영역(152'a)에 대해 시계방향으로 순차적으로 배치되는 소영역들(152'b, 152'c )을 각각 제2 및 제3소영역(152'b, 152'c)이라고 한다. 이하에서는, 제2덕트부재(152')의 세 개의 소영역(152'a, 152'b, 152'c)에 대한 피치각이 형성되는 구조를 설명한다. 다만, 제1덕트부재(151') 및 제3덕트부재(153')에 각각 형성되는 복수의 소영역(미도시)에 대한 피치각이 형성되는 구조는 제2덕트부재(512')의 세 개의 소영역(152'a, 152'b, 152'c)에 대한 피치각이 형성되는 구조와 실질적으로 동일하여 상세한 설명은 생략한다.

복수의 소영역(152'a, 152'b, 152'c)은 각각 다른 방위각(B)의 범위에 배치될 수 있다. 그리고 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)으로 유입되는 유입류의 유입각은 방위각(B)에 따라 달라질 수 있다. 이 경우, 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각은 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)이 배치되는 방위각(B)의 범위에 따라 서로 달라질 수 있다.

본 실시예에 따르면, 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)은 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 소영역(152'a, 152'b, 152'c)은 소영역(152'a, 152'b, 152'c)으로 유입되는 유입류(F)에 의해 추력을 최대로 발생시킬 수 있다. 이와 관련한 설명은 앞선 실시예의 설명과 동일하게 적용될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)은 서로 다른 피치각을 갖도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)은 각 소영역(152'a, 152'b, 152'c)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각이 서로 다르게 형성될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 추진효율향상장치(100')는 각 덕트부재(151', 152', 153')에 형성된 복수의 소영역 각각이 추력을 최대로 발생시킬 수 있는 다른 피치각을 갖도록 형성됨으로써, 추진효율을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

예컨대, 제2덕트부재(152')는 도 8과 같이 제1소방위각(B₂₁)과 제4소방위각(B₂₄) 사이에 배치될 수 있다. 참고로, 도 8은 도 7의 덕트부재들 중 하나인 제2덕트부재로 유입되는 유입류의 유입각과 방위각의 관계를 나타내는 그래프이다.

이 경우, 제2덕트부재(152')의 제1소영역(152’a)은 제1소방위각(B₂₁)과 제2소방위각(B₂₂) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1소영역(152'a)은 제1소방위각(B₂₁)과 제2소방위각(B₂₂) 사이에서 제1소영역(152'a)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각 (MI₂₁)에서 설정된 받음각을 뺀 피치각으로 형성될 수 있다.

또는, 제2덕트부재(152')의 제2소영역(152’b)은 제2소방위각(B₂₂)과 제3소방위각(B₂₃) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제2소영역(152'b)은 제2소방위각(B₂₂)과 제3소방위각(B₂₃) 사이에서 제2소영역(152'b)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각(MI₂₂)에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성될 수 있다.

또는, 제2덕트부재(152')의 제3소영역(152’c)은 제3소방위각(B₂₃)과 제4소방위각(B₂₄) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제3소영역(152'c)은 제3소방위각(B₂₃)과 제4소방위각(B₂₄) 사이에서 제3소영역(152'c)으로 유입되는 유입류의 평균 유입각(MI₂₃)에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만, 각 덕트부재에 형성되는 소영역의 수는 각 덕트부재가 배치되는 방위각의 범위 또는 각 덕트부재로 유입되는 유입류의 방위각에 따른 유입각의 변화 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 선체
11: 선미보스부
30: 프로펠러
100, 100': 추진효율향상장치
111, 112, 113, 114: 전류고정날개
131, 132, 133, 134: 연결부
151, 152, 153, 151', 152', 153': 덕트부재

Claims

프로펠러의 전방에서 선미보스부에 지지되는 복수의 전류고정날개;
상기 각 전류고정날개의 끝단부에 연결되는 복수의 연결부; 및
양단부가 상기 복수의 연결부 중 서로 이웃하는 한 쌍의 연결부에 각각 연결되는 복수의 덕트부재를 포함하고,
상기 각 전류고정날개에 대응하는 상기 각 연결부의 결합부위는 상기 각 전류고정날개와 연속적으로 연결되도록 상기 각 전류고정날개의 끝단부 형상에 대응하는 형상으로 형성되고,
상기 각 덕트부재에 대응하는 상기 각 연결부의 결합부위는 상기 각 덕트부재와 연속적으로 연결되도록 상기 각 덕트부재의 끝단부 형상에 대응하는 형상으로 형성되는, 추진효율향상장치.
제1항에 있어서,
상기 프로펠러는 후방에서 볼 때 시계방향으로 회전하고,
상기 복수의 전류고정날개 중 선체의 좌현측에 위치하는 전류고정날개의 수는 상기 선체의 우현측에 위치하는 전류고정날개의 수보다 많은, 추진효율향상장치.
제1항에 있어서,
상기 각 덕트부재는 후방에서 볼 때 직선형태를 가지는, 추진효율향상장치.
제1항에 있어서,
상기 각 덕트부재는 상기 각 덕트부재로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성되는, 추진효율향상장치.
제4항에 있어서,
상기 설정된 받음각은 3도 이상 7도 이하의 범위에서 결정되는, 추진효율향상장치.
제4항에 있어서,
상기 각 덕트부재는 서로 다른 피치각을 갖도록 형성되는, 추진효율향상장치.
제1항에 있어서,
상기 각 덕트부재는 연장방향을 따라 서로 이웃하게 배치되는 복수의 소영역을 갖도록 형성되고,
상기 각 소영역은 상기 각 소영역으로 유입되는 유입류의 평균 유입각에서 설정된 받음각을 뺀 피치각을 갖도록 형성되고,
상기 각 소영역은 서로 다른 피치각을 갖도록 형성되는, 추진효율향상장치.