KR102065866B1 - Lift generator - Google Patents
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Abstract
배(1)의 추진 프로펠러(3)의 전방에 양력 발생체(10)가 위치한다. 양력 발생체(10)는 추진 프로펠러(3)의 중심축(C)의 연장선(Ce)을 회전하는 둘레 방향으로 연장되는 벽부(7)를 갖는다. 벽부(7)는 연장선(Ce)의 방향으로 관통하는 유로를 내측에 형성한다. 익형에서, 벽부(7)의 외주면(7a)을 형성하는 외측면이 오목부를 형성하도록 내측으로 구부러져 있다. 익형에서 두께가 최대가 되는 설정 위치로부터 후연까지의 전체 범위에 걸쳐, 익형은|dt/dx|≤0.15를 만족한다. dx는 익형의 익현 방향에서의 위치 좌표 x의 미소 변화량이며, dt는 dx에 대한 두께 t의 미소 변화량이며,|dt/dx|는 dt/dx의 크기이다.The lift generator 10 is located in front of the propulsion propeller 3 of the ship 1. The lift generator 10 has a wall portion 7 extending in the circumferential direction of rotating the extension line Ce of the central axis C of the propeller propeller 3. The wall part 7 forms the flow path which penetrates in the direction of the extension line Ce inside. In the airfoil, the outer surface forming the outer circumferential surface 7a of the wall portion 7 is bent inward to form a recess. The airfoil satisfies | dt / dx | ≦ 0.15 over the entire range from the set position where the thickness is maximum in the airfoil to the trailing edge. dx is a small change amount of the position coordinate x in the airfoil direction, dt is a small change amount of the thickness t with respect to dx, and | dt / dx | is a size of dt / dx.
Description
본 발명은 배에서 추진 프로펠러의 전방에 위치하는 양력 발생체에 관한 것이다.The present invention relates to a lift generator located in front of a propulsion propeller in a ship.
종래, 배의 선미부의 추진 프로펠러의 전방에 양력 발생체로서 덕트가 마련되는 경우가 있다. 추진 프로펠러의 회전에 의해 양력 발생체에는 배의 전방측으로부터 후방측으로 향하는 수류가 발생한다. 양력 발생체의 단면은 익형으로 이루어져 있으므로, 이 수류에 의해 양력 발생체에 양력이 발생한다. 이 양력은 배의 전방을 향하는 방향의 성분(전방을 향하는 성분)을 갖는다. 그 결과, 추진 프로펠러를 회전시키기 위한 동력이 저감된다. 이러한 양력 발생체는, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 덕트로서 기재되어 있다.Conventionally, a duct may be provided in front of the propulsion propeller of the stern part of a ship as a lift generating body. By the rotation of the propeller, the lift generator generates water flow from the front side to the rear side of the ship. Since the cross section of the lift generator is made of airfoil, lift is generated on the lift generator by this flow. This lifting force has a component (a component facing forward) of the ship facing forward. As a result, the power for rotating the propeller is reduced. Such a lift generator is described as a duct in patent documents 1 and 2, for example.
추진 프로펠러를 회전시키기 위한 동력을 더욱 저감시킬 수 있는 양력 발생체가 요구된다.There is a need for a lift generator capable of further reducing the power for rotating the propeller.
즉, 본 발명의 목적은, 종래의 양력 발생체(덕트)와 비교하여 동일한 동력으로 추진 프로펠러를 회전시키는 경우, 보다 크게 배를 추진할 수 있도록 하는 양력 발생체를 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a lift generator that can propel a ship larger when rotating the propeller with the same power as compared with a conventional lift generator (duct).
상기 서술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 추진 프로펠러를 구비하는 배에서, 상기 추진 프로펠러의 전방에 위치하는 양력 발생체로서,In order to achieve the above object, according to the present invention, in a ship provided with a propeller, a lift generator located in front of the propeller,
양력 발생체는 상기 추진 프로펠러의 중심축의 연장선을 회전하는 둘레 방향으로 연장되는 벽부를 가지며, 이 벽부는 상기 연장선의 방향으로 관통하는 유로를 내측에 형성하고,The lift generator has a wall portion extending in the circumferential direction of rotating the extension line of the central axis of the propeller propeller, the wall portion forms a flow path penetrating in the direction of the extension line on the inside,
상기 둘레 방향의 설정 범위에서, 상기 연장선을 포함하는 가상 평면에 따른 상기 벽부의 단면 형상은 익형이며,In the setting range of the circumferential direction, the cross-sectional shape of the wall portion along the imaginary plane including the extension line is airfoil,
상기 익형에서, 상기 벽부의 외주면을 형성하는 외측면이 오목부를 형성하도록 내측으로 구부러져 있고,In the airfoil, the outer surface forming the outer circumferential surface of the wall portion is bent inward to form a recess,
상기 익형의 두께는 그 두께가 최대가 되는 설정 위치로부터 후방으로 이행함에 따라 점차 작아지며,The thickness of the airfoil gradually decreases as it moves backward from the set position at which the thickness is maximum,
상기 설정 위치로부터 익형의 후연까지의 전체 범위에 걸쳐, 상기 익형은The airfoil over the entire range from the set position to the trailing edge of the airfoil
|dt/dx|≤0.15| Dt / dx | ≤0.15
를 만족하며, 이 부등식에서 dx는 상기 익형의 익현 방향에서의 위치 좌표 x의 미소 변화량이고, dt는 dx에 대한 상기 두께 t의 미소 변화량이며, |dt/dx|는 dt/dx의 크기인 양력 발생체가 제공된다.In this inequality, dx is a small change amount of the position coordinate x in the airfoil direction, dt is a small change amount of the thickness t with respect to dx, and dt / dx is a lift amount of dt / dx. A generator is provided.
본 발명에서는, 상기 익형에서 상기 벽부의 외주면을 형성하는 외측면은 오목부를 형성하도록 내측으로 구부려져 있다. 이에 따라, 익형에서 흐름의 순환이 커지고, 그 결과, 내측면의 압력이 저하되어 양력이 증대된다. 이와 같은 익형의 양력 증대에 의해, 익형의 양력의 전방을 향하는 성분도 커진다(이하, 이 작용을 양력 전방을 향하는 성분의 증가 작용이라 한다.).In the present invention, the outer surface that forms the outer circumferential surface of the wall portion in the airfoil is bent inward to form a recess. As a result, the circulation of the flow in the airfoil is increased, and as a result, the pressure on the inner side is lowered and the lifting force is increased. By increasing the lifting force of the airfoil, the component toward the front of the lift of the airfoil also increases (hereinafter, this action is referred to as the increase of the component toward the lift front).
또한, 본 발명에서는 설정 위치로부터 후연까지의 전체 범위에 걸쳐, 익현 방향의 위치 x의 미소 변화량 dx와, 상기 위치 x에서의 두께 t의 미소 변화량 dt와의 비율 dt/dx의 크기가 0.15 이하(dx와 dt의 단위는 동일)이다. 이에 따라, 상기 서술한 오목부를 형성하여도 익형의 유체 저항이 작게 억제된다(이하, 이 작용을 유체 저항의 저감 작용이라 한다.).Further, in the present invention, the size of the ratio dt / dx of the small change amount dx of the position x in the chord direction and the small change amount dt of the thickness t at the position x is 0.15 or less (dx over the entire range from the set position to the trailing edge) (dx And dt have the same unit). Thereby, even if the above-mentioned concave portion is formed, the air resistance of the airfoil is suppressed small (hereinafter, this action is referred to as the action of reducing fluid resistance).
본 발명에 의하면, 상기 서술한 양력의 전방을 향하는 성분 증가 작용과 유체 저항의 저감 작용이 합쳐져, 종래의 양력 발생체와 비교하여 동일한 동력으로 보다 크게 배를 추진할 수 있게 된다(예를 들면, 후술하는 비교예 1, 2와의 비교 참조).According to the present invention, the above-mentioned component increasing action toward the front of the lifting force and the reducing effect of the fluid resistance are combined, so that the ship can be driven with a larger power than the conventional lifting generator (for example, as described later). Comparison with Comparative Examples 1 and 2).
상기 서술한 양력 발생체는 이하와 같이 구성될 수 있다.The above-mentioned lift generator can be configured as follows.
상기 익형에서, 상기 외측면과 상기 벽부의 내주면을 형성하는 내측면은 각각 전체적으로 상기 유로측으로 만곡되어 있다.In the airfoil, the inner side surfaces forming the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the wall portion are each curved toward the flow path side.
이와 같이, 익형의 외측면과 내측면 각각은 전체적으로 내측으로 만곡되어 있다. 이에 따라, 익형(특히, 내측면)으로부터 유체가 쉽게 박리되므로, 양력 발생체를 통과한 유체는 흐트러져 그 유속이 내려간다. 따라서, 유속이 내려간 수류가 추진 프로펠러에 유입된다. 그 결과, 추진 프로펠러의 효율이 향상된다(이하, 이 작용을 프로펠러 효율의 향상 작용이라 한다).Thus, each of the outer side and the inner side of the airfoil is curved inwardly as a whole. As a result, the fluid is easily peeled off from the airfoil (especially the inner surface), so that the fluid passing through the lift generator is disturbed and the flow rate is lowered. Thus, the flow of the flow rate is lowered into the propeller propeller. As a result, the efficiency of the propulsion propeller is improved (hereinafter, this action is referred to as an improvement effect of the propeller efficiency).
따라서, 상기 서술한 양력 전방을 향하는 성분의 증가 작용, 유체 저항의 저감 작용 및 프로펠러 효율의 향상 작용이 합쳐져, 종래의 양력 발생체와 비교하여 동일한 동력으로 더욱 크게 배를 추진할 수 있게 된다.Therefore, the action of increasing the above-mentioned lift forward component, reducing the fluid resistance, and improving the propeller efficiency are combined, so that the ship can be driven even more with the same power as compared with the conventional lift generator.
상기 벽부는 상기 외주면이 연직 하방을 향하는 하단 부분을 가지고,The wall portion has a lower portion of the outer circumferential surface facing vertically downward,
상기 연장선의 방향에서 상기 하단 부분의 길이는 상기 벽부의 상단 부분의 길이보다 작다.The length of the lower portion in the direction of the extension line is smaller than the length of the upper portion of the wall portion.
벽부에서 외주면이 연직 하방을 향하는 하단 부분에는 항력이 발생하기 쉽다.Drag is likely to occur in the lower portion of the wall where the outer circumferential surface is vertically downward.
이에 대해, 상기 구성에서는 벽부에서 하단 부분의 길이를 상단 부분의 길이보다 작게하고 있으므로, 하단 부분에서의 항력이 억제된다.On the other hand, in the said structure, since the length of a lower part is made smaller than the length of an upper part in a wall part, drag in a lower part is suppressed.
상기 하단 부분의 상기 단면의 형상은, 익형이지만 상기 오목부를 가지지 않거나, 또는 익형이 아니다.The shape of the cross section of the lower end portion is airfoil but does not have the recess or is not airfoil.
상기 서술한 바와 같이 항력이 발생하는 하단 부분에는 상기 오목부나 익형의 단면이 불필요하다. 이에 따라, 하단 부분의 단면 형상을 단순하게 할 수 있다.As mentioned above, the recessed part or the cross section of a blade shape is unnecessary in the lower end part which a drag generate | occur | produces. Thereby, the cross-sectional shape of a lower part can be simplified.
상기 설정 범위는 상기 벽부의 외주면이 경사 상방을 향하고 있는 상기 둘레 방향의 범위 중 적어도 일부를 포함한다.The setting range includes at least a part of the range in the circumferential direction in which the outer peripheral surface of the wall portion is inclined upward.
이 범위에서는 익형에 큰 양력을 발생시킬 수 있다.This range can generate a great lift on the airfoil.
본 발명에 의하면, 익형의 외측면은 오목부를 형성하도록 내측으로 구부러져 있으므로, 익형에 발생하는 양력이 커진다. 그 결과, 익형의 양력의 전방을 향하는 성분도 커진다.According to the present invention, since the outer surface of the airfoil is bent inwardly to form a recess, the lift force generated in the airfoil increases. As a result, the component toward the front of the lift of the airfoil also increases.
또한, 설정 위치에서 후연까지의 전체 범위에 걸쳐, 익현 방향의 위치 x의 미소 변화량 dx와, 상기 위치 x에서의 두께 t의 미소 변화량 dt의 비율 dt/dx의 크기가 0.15 이하이다. 이에 따라, 상기 서술한 오목부를 형성하여도 익형의 유체 저항이 작게 억제된다.Moreover, the magnitude | size of the ratio dt / dx of the small amount of change dx of the position x in the chord direction, and the small amount of change dt of the thickness t in the said position x is 0.15 or less over the whole range from a setting position to a trailing edge. Thereby, even if it forms the recessed part mentioned above, fluid resistance of a blade shape is suppressed small.
이러한 양력의 전방을 향하는 성분 증가와 익형의 유체 저항 저감이 합쳐져, 종래의 양력 발생체와 비교하여 동일한 동력으로 보다 크게 배를 추진할 수 있게 된다.This forward component of lifting force and the decrease in the fluid resistance of the airfoil are combined, so that the ship can be driven larger with the same power as compared with the conventional lifting generator.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 양력 발생체가 적용된 배의 선미부를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 화살표 B-B 방향으로부터 바라본 도면이다.
도 2a는 도 1b의 선 II-II을 따라서 본 단면도이다.
도 2b는 도 1b의 선 II-II을 따라서 본 단면도이며, 익형의 다른 특징을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태의 구체예에 따른 익형과 비교예 1에 따른 익형을 비교 설명하는 도면이다.
도 3b는 구체예와 비교예 1을 비교 설명하는 다른 도면이다.
도 3c는 구체예와 비교예 1을 비교 설명하는 다른 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시 형태의 구체예에 따른 익형과 비교예 2에 따른 익형을 비교 설명하는 도면이다.
도 4b는 구체예와 비교예 2를 비교 설명하는 다른 도면이다.
도 5a는 구체예에 의한 익형과 비교예 2에 의한 익형의 형상 차이를 나타낸다.
도 5b는 구체예와 비교예 2의 형상 차이를 나타내는 다른 그래프이다.
도 6은 양력 발생체의 변경예를 나타낸다.1A shows a stern of a ship to which a lift generator according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 1B is a view seen from the arrow BB direction in FIG. 1A.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1B.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1B, showing other features of the airfoil.
It is a figure explaining the airfoil according to the comparative example 1 with the airfoil which concerns on the specific example of embodiment of this invention.
It is another figure explaining and comparing a specific example and the comparative example 1. FIG.
It is another figure explaining and comparing a specific example and the comparative example 1. FIG.
It is a figure explaining the airfoil concerning the airfoil according to the specific example of embodiment of this invention, and airfoil according to the comparative example 2. FIG.
4B is another diagram illustrating the comparison between Specific Example and Comparative Example 2. FIG.
5A shows the shape difference between the airfoil according to the specific example and the airfoil according to Comparative Example 2. FIG.
5B is another graph showing the difference in shape between the specific example and Comparative Example 2. FIG.
6 shows a modification of the lift generator.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.Best Mode for Carrying Out the Invention A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part common in each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 양력 발생체(10)가 적용된 배(1)의 선미부(1a)를 나타내는 측면도이다.1: A is a side view which shows the
배(1)는, 바다, 호수 또는 강을 항행하는 것이다. 배(1)는, 예를 들면 선박 또는 함정이다. 배(1)는 선미부(1a)에 추진 프로펠러(3)를 구비한다. 추진 프로펠러(3)는 스크류 프로펠러일 수 있다. 추진 프로펠러(3)는 수중에서 회전 구동되어 배(1)의 전진 추력을 발생시킨다. 추진 프로펠러(3)의 회전에 의해, 배(1)의 전방측으로부터 후방측을 향하는 방향(이하, 후향이라 한다.)에 추진 프로펠러(3)로 향하는 흐름이 생긴다. 한편, 본원에서 전방이란 배(1)의 전측(뱃머리측)을 의미하고, 후방이란 배(1)의 후측(선미측)을 의미한다.The ship 1 sails the sea, a lake, or a river. The ship 1 is a ship or a ship, for example. The ship 1 is provided with the
양력 발생체(10)는 추진 프로펠러(3)의 전방에 마련된다. 즉, 양력 발생체(10)(후술의 익형(9))는 추진 프로펠러(3)에 의한 후향의 상기 흐름안에 배치된다. 도 1a에서 양력 발생체(10)는 추진 프로펠러(3)의 바로 앞에 위치한다.The
도 1b는 도 1a의 화살표 B-B의 방향으로부터 바라본 도면이다. 양력 발생체(10)는 추진 프로펠러(3)의 중심축(C)의 연장선(Ce)을 회전하는 둘레 방향(이하, 간단히 둘레 방향이라 한다.)으로 연장되는 벽부(7)를 갖는다. 이 벽부(7)는 연장선(Ce)의 방향으로 관통하는 유로(5)를 내측에 형성한다. 이 유로(5)에 연장선(Ce)이 위치한다. 한편, 도 1에서는 양력 발생체(10)의 벽부(7)에서 상단 부분의 둘레 방향 끝면이 선미부(1a)에 결합되며, 양력 발생체(10)는 결합 부재(6)를 통해서도 선미부(1a)에 결합되어 있다. 단, 양력 발생체(10)는 다른 수단에 의해서도 선미부(1a)에 결합될 수 있다. 중심축(C)은 배(1)의 선체 중심선 방향(도 1a에서의 좌우 방향)을 향하고 있을 수 있으며, 이 중심선 방향으로부터 배(1)의 좌우와 상하의 일방 또는 양방으로 기울어져 있을 수도 있다.FIG. 1B is a view seen from the direction of arrow B-B in FIG. 1A. The
도 2a는 도 1b의 선 II-II를 따라서 본 단면도이다. 둘레 방향의 설정 범위(이하, 간단히 설정 범위라 한다.)에서, 연장선(Ce)을 포함하는 가상 평면에 따른 벽부(7)의 단면 형상은 익형(9)이다. 이 익형(9)을 도 2에 기초하여 설명한다. 설정 범위에서, 모든 둘레 방향 위치에서의 상기 단면의 형상은 이하에서 설명하는 익형(9)과 동일할 수 있다.FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1B. In the setting range of the circumferential direction (hereinafter simply referred to as the setting range), the cross-sectional shape of the
설정 범위는 적어도 벽부(7)의 외주면(7a)이 경사 상방을 향하고 있는 둘레 방향의 범위(θ1)(도 1b 참조)를 포함한다. 본 실시 형태에서, 설정 범위는 벽부(7)가 둘레 방향으로 연장되어 있는 모든 범위이다. 이 경우, 도 1b에서 설정 범위는, 범위(θ1), 벽부(7)의 외주면(7a)이 수평 또는 경사 하방을 향하고 있는 둘레 방향의 범위(θ2)(도 1b 참조), 및 벽부(7)의 외주면(7a)이 연직 하방을 향하고 있는 둘레 방향의 범위(θ3)로 이루어진다.The setting range includes at least the range θ1 (see FIG. 1B) in the circumferential direction in which the outer
익형(9)의 익현(Bc)(즉, 도 2a에서 익형(9)의 전연(Pf)과 후연(Pr)을 연결하는 직선)은 추진 프로펠러(3)의 중심축(C)으로부터 기울어져 있다. 또한, 익현(Bc) 상의 점은 전방측으로 이행함에 따라 중심축(C)의 연장선(Ce)으로부터 멀어진다. 즉, 익현(Bc) 상의 점이 전방측으로 이행함에 따라, 이 연장선(Ce)과 직교하는 방향(반경 방향)에서 익현(Bc) 상의 상기 점과 연장선(Ce)의 거리(D1)가 커지게 되어 있다. 이에 따라, 전방을 향하는 성분을 가지는 양력이 익형(9)에 발생한다. 편의상, 도 2a에서 연장선(Ce)을 실제의 위치로부터 익형(9)의 근처에 평행 이동하여 도시하고 있다.A blade Bc of the airfoil 9 (that is, a straight line connecting the leading edge Pf and the trailing edge Pr of the
익형(9)(즉, 익형(9)의 윤곽)에서, 벽부(7)의 외주면(7a)(도 1a 및 도 1b 참조)을 형성하는 외측면(9a)은 오목부(11)를 형성하도록 내측(유로(5)쪽)으로 구부러져 있다. 본 실시 형태에서는 익형(9)에서, 외측면(9a), 및 벽부(7)의 내주면(7b)을 형성하는 내측면(9b)은 각각 전체적으로 내측으로 만곡되어 있다. 이에 대해, 외측면(9a) 및 내측면(9b)(특히, 내측면(9b))에서의 유체 박리에 의한 난류가 추진 프로펠러(3)에 유입되도록, 양력 발생체(10)는 추진 프로펠러(3)에 근접해 있다.In the airfoil 9 (ie, the contour of the airfoil 9), the
익형(9)의 두께 t는 익현 방향에서의 설정 위치(Ps)에서 최대로 되어 있다. 익현 방향이란, 익현(Bc)과 평행한 방향이다. 본 실시 형태에서 설정 위치(Ps)는, 익현(Bc)의 중앙(즉, 익현(Bc)을 이등분하는 점)보다 전방측에 있다. 단, 설정 위치(Ps)는 익현(Bc)의 중앙일 수 있고, 익현(Bc)의 중앙보다 후방측에 있을 수도 있다.The thickness t of the
익형(9)의 두께 t는 익형(9)의 캠버 라인(Lc)과 직교하는 방향의 두께이다. 캠버 라인(Lc)은 전연(Pf)으로부터 후연(Pr)까지 연장되는 선으로, 익형(9)의 외측면(9a)과 내측면(9b)으로부터 동일한 거리에 있는 선(즉, 도 2a의 일점 쇄선)이다. 한편, 익현 방향의 위치 좌표 x에서의 날개(9)의 두께 t란, 익현 방향의 위치가 상기 좌표 x가 되는 캠버 라인(Lc) 상의 점에서 캠버 라인(Lc)과 직교하여 외측면(9a)으로부터 내측면(9b)까지 연장되는 선분의 길이이다. 익형(9)의 두께 t는 전연(Pf)으로부터 설정 위치(Ps)까지 후방측으로 이행함에 따라 점차 커지고, 설정 위치(Ps)로부터 후연(Pr)까지 후방측으로 이행함에 따라 점차 작아진다.The thickness t of the
도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 벽부(7) 단면의 익형(9)의 익현 길이(또는, 연장선(Ce) 방향에서의 익형(9)의 치수)는 하방으로 이행함에 따라 감소되어 있다. 따라서, 벽부(7)의 하단 부분(즉, 범위 θ3의 부분)의 익현 길이는 벽부(7)의 상단 부분의 익현 길이보다 작다.As can be seen from FIG. 1A, the blade length (or dimension of the
본 실시 형태의 양력 발생체(10)는 이하의 특징 A~C를 갖는다.The
(특징 A)(Feature A)
도 2a에서, 설정 위치(Ps)로부터 후연(Pr)까지의 전체 범위에 걸쳐, 익형(9)은 다음의 부등식을 만족한다.In FIG. 2A, the
|dt/dx|≤0.15| Dt / dx | ≤0.15
여기서, dx는 익형(9)의 익현 방향에서의 위치 좌표 x의 미소 변화량이며, dt는 위치 좌표 x에서의 dx에 대한 두께 t의 미소 변화량이며,|dt/dx|는 dt/dx의 크기(절대값)이다. dt/dx는 위치 좌표 x에 의한 두께 t의 미분일 수도 있다. 다시 말하면, dt/dx는 미소 변화량 dx에 대한 dt의 비율이다. 위치 좌표 x와 두께 t의 단위는 동일하다. 설정 위치(Ps)로부터 후연(Pr)까지의 전체 범위에서 |dt/dx|가 0.15 이하임에 따라, 익형(9)의 유체 저항이 낮게 억제된다.Here, dx is a small change amount of the position coordinate x in the chord direction of the
(특징 B)(Feature B)
도 2b는 도 1b의 선 II-II을 따라서 본 단면도이지만, 익형(9)의 다른 특징을 나타낸다. 익현(Bc)의 길이를 C라고 하고 익형(9)의 두께 t의 최대값을 tm이라고 하고, 익현 방향과 직교하는 방향에서의 익현(Bc)과 외측면(9a)의 최대 거리를 Dm이라 한다.FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1B, but showing other features of the
tm/C는 0.05≤tm/C≤0.3을 만족하는 것이 바람직하다.It is preferable that tm / C satisfies 0.05 ≦ tm / C ≦ 0.3.
Dm/tm은 0.06<Dm/tm≤0.4, 0.2<Dm/tm≤0.4, 또는 0.3<Dm/tm≤0.4를 만족하는 것이 바람직하다.Dm / tm preferably satisfies 0.06 <Dm / tm ≦ 0.4, 0.2 <Dm / tm ≦ 0.4, or 0.3 <Dm / tm ≦ 0.4.
Dm/tm은 오목부(11)의 크기를 나타내는 지표가 된다. Dm/tm의 크기를 상기와 같이 설정함으로써, 오목부(11)가 없는 경우와 비교하여 익형(9)에서 흐름의 순환이 커진다. 그 결과, 내측면(9b)의 압력이 저하하여 익형(9)에 발생하는 양력이 증대된다. 따라서, 익형(9)의 양력의 전방을 향하는 성분도 커진다.Dm / tm is an index indicating the size of the
(특징 C)(Feature C)
도 1a에서, 벽부(7)의 후단(13)(즉, 둘레 방향으로 연장되는 후단(13))의 전체는, 배(1)의 선체 중심선 방향(도 1a에서 좌우 방향)으로부터 바라본 경우, 추진 프로펠러(3)가 회전하여 통과하는 영역(R)(이하, 추진 프로펠러(3)의 통과 영역(R)이라 한다.) 내에 위치하고 있다. 이 구성으로 인해, 익형(9)을 통과하여 상기에서 설명한 바와 같이 난류가 됨에 따라 유속이 저하된 흐름의 전부 또는 거의 전부가 추진 프로펠러(3)의 통과 영역(R)에 유입되게 된다. 그 결과, 추진 프로펠러(3)의 효율이 보다 확실하게 향상된다.In FIG. 1A, the whole of the rear end 13 (that is, the
단, 본 발명에 의하면, 배(1)의 선체 중심선 방향으로부터 보았을 때, 벽부(7)의 하단이 추진 프로펠러(3)의 통과 영역(R)에 위치하고 있으면 된다. 이 경우에도, 바람직하게는 추진 프로펠러(3)의 중심축(C)의 연장선(Ce)은 유로(5)(즉, 벽부(7)의 내측)에 위치한다.However, according to the present invention, the lower end of the
다음으로, 본 실시 형태에 따른 익형(9)의 구체예를, 비교예 1과 비교하여 설명한다.Next, the specific example of the
도 3a는 본 실시 형태에 따른 구체예의 익형(9)과 비교예(1)의 익형을 나타낸다. 도 3a에서, 실선은 구체예를 나타내고 파선은 비교예 1을 나타낸다. 비교예 1의 익형(9)은 외측면에서 실질적으로 오목부를 가지지 않는다.3A shows the
도 3b에 나타낸 바와 같이, 구체예와 비교예 1의 익형에는 동일한 방향의 양력이 발생하지만, 비교예 1보다 구체예가 양력은 커진다. 그 결과, 양력의 전방을 향하는 성분은 구체예가 비교예 1보다 커진다.As shown in FIG. 3B, the lift of the same direction occurs in the airfoil of the specific example and the comparative example 1, but the lift of the specific example becomes larger than the comparative example 1. FIG. As a result, the component facing forward of lifting force becomes larger than a specific example.
도 3c는 일정한 추력을 배에 발생시키는 경우, 추진 프로펠러(3)를 회전 구동하기 위한 동력의 저감 효과(이하, 동력 저감 효과라 한다.)를 배(1)의 유체 저항 저감량으로서 나타내고 있다. 즉, 도 3c는 추진 프로펠러(3)의 회전에 의해 얻어지는 추력과, 양력 발생체(10)의 유체 저항 및 양력을 종합한 경우의 동력 저감 효과를 배(1)의 유체 저항 저감량으로 환산한 값을 나타낸다. 도 3c의 결과는 CFD(computational fluid dynamics)에 의한 시뮬레이션으로 얻어졌다. 이 시뮬레이션에서, 구체예와 비교예 1에서는 도 3a와 같이 익형을 달리 하고, 다른 조건을 동일하게 하였다.FIG. 3C shows the effect of reducing the power (hereinafter referred to as the power reduction effect) for rotating the
도 3c에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 유체 저항 저감량을 100%로 한 경우, 구체예의 유체 저항 저감량이 110% 약간 이상이었다. 따라서, 구체예에서는 비교예 1보다 약 10% 이상 유체 저항(동력)이 많이 저감된다.As shown in FIG. 3C, when the fluid resistance reduction amount of Comparative Example 1 was 100%, the fluid resistance reduction amount of the specific example was 110% or more. Therefore, in the specific example, the fluid resistance (power) is about 10% or more lower than that of Comparative Example 1.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 익형(9)의 구체예를 비교예 2와 비교하여 설명한다.Next, the specific example of the
도 4a는 본 실시 형태에 따른 구체예의 익형(9)과 비교예(2)의 익형을 나타낸다. 도 4a에서, 실선은 구체예를 나타내며 도 3a의 경우와 동일하고, 파선은 비교예 2를 나타낸다. 비교예 2의 익형은 구체예와 동일한 정도의 크기의 오목부를 가지지만, 익현 방향의 위치 좌표 x에 의한 두께 t의 미분 dt/dx가 구체예와 다르다.4A shows the airfoil of the
도 5a는 익현 방향의 위치 좌표 x와 익형(9)의 두께 t의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5a에서, 횡축은 전연(Pf)의 좌표 x를 0으로 하고 익현 길이를 1로 한 경우의 좌표 x를 나타낸다. 도 5a에서 종축은 익형(9)의 두께 t를 익현 길이로 나눈 값(두께/익현 길이)을 나타낸다.5A is a graph showing the relationship between the position coordinate x in the chord direction and the thickness t of the
도 5b는 익현 방향의 위치 좌표 x와 상기 서술한 미분 dt/dx의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5b에서 횡축은 전연(Pf)의 좌표 x를 0으로 하고 익현 길이를 1로 한 경우의 좌표 x를 나타낸다. 도 5b에서, 종축은 미분 dt/dx의 값을 나타낸다.5B is a graph showing the relationship between the position coordinate x in the chord direction and the differential dt / dx described above. In FIG. 5B, the horizontal axis represents the coordinate x when the coordinate x of the leading edge Pf is 0 and the chord length is 1. In FIG. 5B, the vertical axis represents the value of the derivative dt / dx.
구체예 및 비교예 2 모두, 익형(9)의 두께 t는 도 5a와 같이 좌표 x가 0.3의 설정 위치(Ps)에서 최대로 되어 있다.In both the specific example and the comparative example 2, as for the thickness t of the
구체예에서, dt/dx의 크기는 도 5b와 같이 설정 위치(Ps)로부터 익형(9)의 후연(Pr)(즉, 후단(13)의 위치)까지의 전체 범위에 걸쳐 0.15보다 작게 되어 있다. 비교예 2에서는, 이와 같이 되어 있지 않다. 즉, 비교예 2에서 dt/dx의 크기는 좌표 x가 0.86의 위치로부터 익형의 후단까지의 범위에 걸쳐 0.15 이상으로 되어 있다.In an embodiment, the size of dt / dx is smaller than 0.15 over the entire range from the set position Ps to the trailing edge Pr of the airfoil 9 (ie, the position of the rear end 13) as shown in FIG. 5B. . In Comparative Example 2, this is not done. That is, in the comparative example 2, the magnitude | size of dt / dx becomes 0.15 or more over the range from the position of coordinate x 0.86 to the rear end of a airfoil.
도 4b는 도 3c의 경우와 마찬가지로, 동력 저감 효과를 배의 유체 저항 저감량으로 환산한 값을 나타낸다. 도 4b의 결과는 CFD에 의한 시뮬레이션으로 얻어졌다. 이 시뮬레이션에서, 구체예와 비교예 2는, 도 4a, 도 5a 및 도 5b와 같이 익형을 달리하고, 다른 조건을 동일하게 하였다.4B shows a value obtained by converting the power reduction effect into the amount of reduction in fluid resistance of a ship, as in the case of FIG. 3C. The results in FIG. 4B were obtained by simulation with CFD. In this simulation, the specific example and the comparative example 2 changed airfoils like FIG. 4A, FIG. 5A, and FIG. 5B, and made the other conditions the same.
도 4b에 나타낸 바와 같이, 비교예 2의 유체 저항 저감량을 100%로 한 경우, 구체예의 유체 저항 저감량이 115% 약간 이하였다. 따라서, 구체예에서는 비교예 2보다 약 15% 가까이 유체 저항(동력)이 많이 저감된다.As shown in FIG. 4B, when the fluid resistance reduction amount of Comparative Example 2 was 100%, the fluid resistance reduction amount of the specific example was slightly less than 115%. Therefore, in the specific example, the fluid resistance (power) is much reduced by about 15% closer than that of Comparative Example 2.
본 발명은 상기 서술한 실시의 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 여러 가지 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 이하의 변경예 1~3 중 어느 하나를 단독으로 채용할 수 있고, 변경예 1~3 중 2개 이상을 임의로 선택하여 채용할 수도 있다. 이 경우, 이하에서 설명하지 않는 점은 상기 서술한 바와 동일할 수 있다.This invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, various changes can be added within the range of the technical idea of this invention. For example, any one of the following modifications 1-3 can be employ | adopted independently, and 2 or more of the modifications 1-3 can also be selected arbitrarily, and can be employ | adopted. In this case, the points not described below may be the same as described above.
(변경예 1)(Change example 1)
벽부(7)의 단면 형상이 상술한 익형(9)으로 되어 있는 상술한 설정 범위는 상기 서술에 한정되지 않는다. 예를 들면, 이 설정 범위는 도 1b에 나타내는 상기의 범위 θ2와 범위 θ3 중 일방 또는 양방의 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 상기 설정 범위는 상기의 범위 θ1 중 일부만을 포함하고 있을 수 있다. 이 경우, 상기 설정 범위는 상기의 범위 θ2와 범위 θ3 중 일방 또는 양방의 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있다.The above-mentioned setting range in which the cross-sectional shape of the
(변경예 2)(Change example 2)
도 6은 도 1b에 상당하지만, 양력 발생체(10)의 변경예 2를 나타낸다. 도 6과 같이, 벽부(7)의 내측 유로(5)는 연직 하방(반경 방향)으로 개구되어 있을 수 있다. 한편, 유로(5)는 다른 반경 방향(즉, 연장선(Ce)과 직교하는 방향)으로도 개구되어 있을 수 있다.Although FIG. 6 is corresponded to FIG. 1B, the modified example 2 of the
(변경예 3)(Change example 3)
선미부(1a)에 복수의 추진 프로펠러(3)가 마련되는 경우, 각 추진 프로펠러(3)의 전방에 양력 발생체(10)가 마련될 수 있다.When a plurality of
(변경예 4)(Change example 4)
벽부(7)에서 하단 부분의 상기 단면의 형상은, 익형이지만 상기 오목부(11)를 가지지 않을 수 있다. 또는, 이 하단 부분의 상기 단면의 형상은 익형이 아닐 수도 있다.The shape of the cross section of the lower end portion in the
1: 배 1a: 선미부
3: 추진 프로펠러 5: 유로
6: 결합 부재 7: 벽부
7a: 외주면 7b: 내주면
9: 익형 9a: 외측면
9b: 내측면 10: 양력 발생체
11: 오목부 13: 후단
Bc: 익현 C: 중심축
Ce: 중심축의 연장선
D1: 중심축의 연장선과 익현상의 점의 거리
Ps: 설정 위치 Pf: 전연
Pr: 후연1:
3: propeller 5: flow path
6: coupling member 7: wall portion
7a:
9:
9b: inner side 10: lift generator
11: recess 13: rear end
Bc: Ikhyeon C: Central axis
Ce: Extension of the central axis
D1: Distance between the extension line of the central axis and the point of the phenomenon
Ps: Setting Position Pf: Leading Edge
Pr: trailing edge
Claims (5)
양력 발생체(10)는 상기 추진 프로펠러(3)의 중심축(C)의 연장선(Ce)을 회전하는 둘레 방향으로 연장되는 벽부(7)를 가지며, 이 벽부는 상기 연장선(Ce)의 방향으로 관통하는 유로(5)를 내측에 형성하고,
상기 둘레 방향의 설정 범위에서, 상기 연장선(Ce)을 포함하는 가상 평면에 따른 상기 벽부(7)의 단면 형상은 전방을 향하는 성분을 가지는 양력을 발생시키는 익형(9)이며,
상기 익형(9)에서, 상기 벽부(7)의 외주면(7a)을 형성하는 외측면(9a)이 오목부(11)를 형성하도록 내측으로 구부러져 있고,
상기 익형(9)의 두께(t)는 그 두께(t)가 최대가 되는 설정 위치(Ps)로부터 후방으로 이행함에 따라 점차 작아지며,
상기 설정 위치(Ps)로부터 익형(9)의 후연(Pr)까지의 전체 범위에 걸쳐, 상기 익형은
|dt/dx|≤0.15
를 만족하며, 이 부등식에서 dx는 상기 익형(9)의 익현(Bc) 방향에서의 위치 좌표 x의 미소 변화량이고, dt는 dx에 대한 상기 두께(t)의 미소 변화량이며, |dt/dx|는 dt/dx의 크기인, 양력 발생체.In the ship 1 provided with the propeller propeller 3, the lift generator 10 located in front of the propeller propeller,
The lift generator 10 has a wall portion 7 extending in the circumferential direction of rotating the extension line Ce of the central axis C of the propeller propeller 3, which wall portion is in the direction of the extension line Ce. The flow path 5 penetrating is formed inside,
In the setting range of the circumferential direction, the cross-sectional shape of the wall portion 7 along the imaginary plane including the extension line Ce is the airfoil 9 for generating a lift having a component facing forward,
In the airfoil 9, the outer surface 9a that forms the outer circumferential surface 7a of the wall portion 7 is bent inward to form the recessed portion 11,
The thickness t of the airfoil 9 becomes gradually smaller as it moves backward from the set position Ps at which the thickness t becomes the maximum,
The airfoil over the entire range from the set position Ps to the trailing edge Pr of the airfoil 9
| Dt / dx | ≤0.15
In this inequality, dx is a small change amount of the position coordinate x in the tip Bc direction of the airfoil 9, dt is a small change amount of the thickness t with respect to dx, and dt / dx | Is a lift generator, where dt / dx is magnitude.
상기 익형(9)에서, 상기 외측면(9a), 및 상기 벽부(7)의 내주면(7b)을 형성하는 내측면(9b)은 각각 전체적으로 상기 유로(5)측으로 만곡되어 있는, 양력 발생체.The method of claim 1,
In the airfoil (9), the lifting surface generator (9a) and the inner surface (9b) forming the inner circumferential surface (7b) of the wall portion (7) are each curved toward the flow path (5) as a whole.
상기 벽부(7)는 상기 외주면(7a)이 연직 하방을 향하는 하단 부분을 가지고,
상기 연장선(Ce)의 방향에서, 상기 하단 부분의 길이는 상기 벽부(7)의 상단 부분의 길이보다 작은, 양력 발생체.The method according to claim 1 or 2,
The wall portion 7 has a lower end portion of which the outer circumferential surface 7a faces vertically downward,
Lifting body in the direction of the extension line (Ce), the length of the lower portion is smaller than the length of the upper portion of the wall (7).
상기 하단 부분의 상기 단면의 형상은, 익형이지만 상기 오목부(11)를 가지지 않거나, 또는 익형이 아닌, 양력 발생체.The method of claim 3,
The shape of the cross section of the lower end portion is a airfoil, but does not have the concave portion (11), or is not a airfoil lift lifting body.
상기 설정 범위는 상기 벽부(7)의 외주면(7a)이 경사 상방을 향하고 있는 상기 둘레 방향의 범위(θ1) 중 적어도 일부와, 상기 벽부(7)의 외주면(7a)이 경사 하방을 향하고 있는 상기 둘레 방향의 범위(θ2) 중 적어도 일부를 포함하는, 양력 발생체.The method according to claim 1 or 2,
The setting range is at least a portion of the range θ1 in the circumferential direction in which the outer circumferential surface 7a of the wall portion 7 is inclined upward, and the outer circumferential surface 7a of the wall portion 7 is inclined downward. A lift generator comprising at least a portion of the range θ2 in the circumferential direction.
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