KR102112493B1 - Ring propeller with forward screw - Google Patents
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Abstract
추력기(10)용 링 프로펠러(12)가 설명된다. 링 프로펠러(12)는 링(15), 중심 요소(16) 및 중심 요소(16)와 링(18) 사이에서 연장하고 상기 중심 요소 및 상기 링에 각각 부착되는 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)를 포함한다. 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)에는 전방 경사가 제공되고 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)의 선단 에지 프로파일(19)은 링 프로펠러(12)의 회전 축선(A)에 수직한 횡단면에 S-형상을 가진다.The ring propeller 12 for the thruster 10 is described. The ring propeller 12 includes a ring 15, a central element 16 and one or more propeller blades 18 extending between the central element 16 and the ring 18 and attached to the central element and the ring, respectively. do. The at least one propeller blade 18 is provided with a forward slope and the leading edge profile 19 of the at least one propeller blade 18 has an S-shape in a cross section perpendicular to the axis of rotation A of the ring propeller 12.
Description
본 발명은 링 프로펠러 및 영구 자석 모터(permanent magnet motor)에 의해 구동되는 링 프로펠러를 포함하는 추력기(thruster)에 관한 것이다.
The present invention relates to a thruster comprising a ring propeller and a ring propeller driven by a permanent magnet motor.
영구 자석 모터에 의해 구동되는 링 프로펠러를 갖는 이러한 타입의 추력기는 상이한 타입들의 베셀(vessel)들에 이용된다. 그러나, 공지된 영구 자석-구동 링 프로펠러들은 큰 경사(skew) 없이 디자인되었다.
Thrusters of this type with a ring propeller driven by a permanent magnet motor are used in different types of vessels. However, known permanent magnet-driven ring propellers have been designed without large skew.
본 링 프로펠러 및 영구 자석 모터에 의해 구동되는 추력기를 개량함에 있어서, 목적은 공지된 추력기들보다 더 큰 효율성을 갖는 영구 자석-구동 추력기를 제공하는 것이다.
In improving the thruster driven by the present ring propeller and the permanent magnet motor, the object is to provide a permanent magnet-driven thruster with greater efficiency than known thrusters.
캐비테이션(cavitation)의 시작 및 캐비테이션의 크기에 대한 더 양호한 제어를 제공하는 링 프로펠러를 갖는 영구 자석-구동 추력기를 제공하는 것이 추가적인 목적이다.
It is a further object to provide a permanent magnet-driven thruster with a ring propeller that provides better control of the size of cavitation and the onset of cavitation.
이러한 목적들은 제 1 항에서 정의되는 것과 같은 본 링 프로펠러, 제 7 항에서 정의되는 것과 같은 추력기 및 제 8 항에서 정의되는 것과 같은 링 프로펠러의 용도에 의해 달성된다. 링 프로펠러의 추가적인 실시예들은 제 2 항 내지 제 6 항에서 정의된다.
본원 발명과 연관된 배경기술로는 WO 2006/002464A1(2006년 1월 12일 공개)와 EP 0 111 908A2(1984년 6월 27일 공개)가 있다. These objects are achieved by the use of the present ring propeller as defined in claim 1, the thruster as defined in claim 7 and the ring propeller as defined in claim 8. Additional embodiments of the ring propeller are defined in claims 2 to 6.
Background arts associated with the present invention include WO 2006 / 002464A1 (published January 12, 2006) and EP 0 111 908A2 (published June 27, 1984).
링 프로펠러는 추력기용으로 제공된다. 링 프로펠러는 링, 중심 요소 및 중심 요소와 링 사이에서 연장하고 상기 중심 요소 및 상기 링에 부착되는 하나 이상의 프로펠러 블레이드를 포함한다. 프로펠러 블레이드는 선단 에지 프로파일(leading edeg profile) 및 단말 에지 프로파일(trailing edge profile)을 가지고, 전방 경사가 제공된다. 게다가 하나 이상의 프로펠러 블레이드의 선단 에지 프로파일은 링 프로펠러의 회전 축선에 수직한 횡단면 내에 S-형상을 가진다. 하나 이상의 프로펠러 블레이드의 단말 에지 프로파일은 링 프로펠러의 회전 축선에 수직한 횡단면 내에 S-형상을 또한 가질 수 있다. 하나 이상의 프로펠러 블레이드의 선단 에지 프로파일 및/또는 단말 에지 프로파일 상의 S-형상과 하나 이상의 프로펠러 블레이드의 전방 경사의 조합은 더 양호한 캐비테이션 조건들, 즉 감소된 캐비테이션을 제공한다.
Ring propellers are provided for thrusters. The ring propeller includes a ring, a center element and one or more propeller blades extending between the center element and the ring and attached to the center element and the ring. The propeller blade has a leading edeg profile and a trailing edge profile, and a forward slope is provided. In addition, the leading edge profile of one or more propeller blades has an S-shape in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the ring propeller. The terminal edge profile of the one or more propeller blades may also have an S-shape in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the ring propeller. The combination of the S-shape on the leading edge profile and / or the terminal edge profile of one or more propeller blades and the forward slope of the one or more propeller blades provides better cavitation conditions, i.e. reduced cavitation.
선단 에지는 링 프로펠러의 회전 축선에 수직한 단면에서 본 선단 에지 프로파일을 가진다. 따라서, 프로펠러 블레이드들의 단말 에지는 자연스럽게, 링 프로펠러의 회전 축선에 수직한 단면에서 본 단말 에지 프로파일을 갖는 프로펠러 블레이드의 반대 측 상의 에지가 될 것이다. 링 프로펠러의 블레이드들이 전방 경사를 가진다는 사실은 링에 부착되는 프로펠러 선단부(tip)가 프로펠러의 회전에 대한 수직 방향을 향하여 전방으로 경사지며, 그 결과로써 블레이드의 최외측(outermost) 부분이 이전에 변경된 속도를 갖는 영역과 만난다는 것을 의미한다. 프로펠러 블레이드들의 전방 경사와 관련하여, 경사 각도가 정의될 수 있다. 경사 각도는, 링 프로펠러의 회전 축선에 수직한 횡단면에서 본, 프로펠러 블레이드의 중심 시위선(centre chord line)/경사선(skew line)이 링 프로펠러의 포위 링(emcompassing ring) 및 회전 축선과 만나는 점으로부터 그려지는 직선과 프로펠러 블레이드의 중심 시위선 및 회전 축선 상의 점에 접하는 선 사이에서 측정된 가장 큰 가능 각도이다. 상기 링 프로펠러 상의 프로펠러 블레이드의 경사 각도 및프로펠러 블레이드의 중심 시위선이 첨부된 도면들에 도시된다.
The leading edge has a leading edge profile seen in a section perpendicular to the axis of rotation of the ring propeller. Thus, the terminal edge of the propeller blades will naturally be an edge on the opposite side of the propeller blade with the terminal edge profile seen in a cross section perpendicular to the rotational axis of the ring propeller. The fact that the blades of the ring propellers have a forward inclination is such that the propeller tip attached to the ring is inclined forward toward the vertical direction with respect to the rotation of the propeller, resulting in the outermost part of the blade being previously This means that it encounters an area with a changed speed. With respect to the forward inclination of the propeller blades, an inclination angle can be defined. The angle of inclination is the point at which the center chord line / skew line of the propeller blade meets the ring propeller's emcompassing ring and rotation axis as viewed from a cross section perpendicular to the rotation axis of the ring propeller. It is the largest possible angle measured between the straight line drawn from and the line that touches the point on the axis of rotation and the center of the propeller blade. The inclination angle of the propeller blade on the ring propeller and the central protest line of the propeller blade are shown in the accompanying drawings.
링에 대한 부착점에서의 일부분에서, S-형 선단 에지 프로파일은 오목한 형상을 가질 수 있다. 실제로 이것은 링 프로펠러의 포위 링에 대한 부착점에서의 선단 에지 프로파일에 대한 접선 및 동일한 부착점에서의 포위 링에 대한 접선이 0˚보다 크고 90˚보다 작은 각도를 형성한다는 것을 의미할 것이다.
At a portion at the point of attachment to the ring, the S-shaped leading edge profile can have a concave shape. In practice this would mean that the tangent to the leading edge profile at the point of attachment of the ring propeller to the encircling ring and the tangent to the encircling ring at the same point of attachment form an angle greater than 0 ° and less than 90 °.
본 발명의 실시예에 있어서, S-형 단말 에지 프로파일은 링에 대한 부착점에서의 일부분에 오목한 형상을 또한 가질 수 있다. 위와 동일한 방법으로, 이것은 링 프로펠러의 포위 링에 대한 부착점에서의 단말 에지 프로파일에 대한 접선 및 동일한 부착점에서의 포위 링에 대한 탄젠트부가 0˚보다 크고 90˚보다 작은 각도를 형성한다는 것을 의미한다.In an embodiment of the invention, the S-shaped terminal edge profile may also have a concave shape at a portion at the point of attachment to the ring. In the same way as above, this means that the tangent to the terminal edge profile at the point of attachment of the ring propeller to the enclosure ring and the tangent to the enclosure ring at the same attachment point forms an angle greater than 0 ° and less than 90 °. .
블레이드들의 강도에 관련하여, 블레이드들은 바람직하게는 프로펠러 링으로의 천이부에 두꺼운 형상(필릿(fillet))으로 주어진다. 블레이드들의 최외측 부분 상에 오목한 형상을 사용함으로써, 간격(space)이 더 얇은 필릿(slimmer fillet)을 위해 제공되고 그에 의해 프로펠러의 최외측 부분 상의 더 양호한 유체역학적 조건들을 위해 제공된다.
With regard to the strength of the blades, the blades are preferably given a thick shape (fillet) in the transition to the propeller ring. By using a concave shape on the outermost portion of the blades, space is provided for a slimmer fillet and thereby for better hydrodynamic conditions on the outermost portion of the propeller.
본 발명의 실시예에서, 링 프로펠러의 링에는 바람직하게는, 링 프로펠러가 추력기 내에 장착될 때 상기 영구 자석들은 영구 자석 모터의 일부분을 형성하는 곳에 영구 자석들이 제공된다.
In an embodiment of the invention, the ring of the ring propeller is preferably provided with permanent magnets where the permanent magnets form part of a permanent magnet motor when the ring propeller is mounted in a thruster.
링 프로펠러 및 영구 자석 모터를 포함하는 추력기가 또한 제공된다. 추력기는 전술된 바와 같은 링 프로펠러 및 링 프로펠러의 링을 둘러싸고 영구자석 모터의 고정자 권취부들을 포함하는 추력기 하우징을 포함한다. 이에 의해 영구 자석 모터는 링 프로펠러를 구동시키기 위해 제공된다. 추력기의 링 프로펠러는 바람직하게는 전술된 것과 다르게 디자인되고 유리하게는 베셀에 사용될 수 있다.
A thruster comprising a ring propeller and a permanent magnet motor is also provided. The thruster includes a ring propeller as described above and a thruster housing surrounding the ring of the ring propeller and including stator windings of the permanent magnet motor. The permanent magnet motor is thereby provided to drive the ring propeller. The ring propeller of the thruster is preferably designed differently from that described above and can advantageously be used in vessels.
본 발명의 비제한적인 실시예가 도면들을 참조로 하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 링 프로펠러의 회전 축선(A)에 수직한 본 발명에 따른 링 프로펠러를 갖는 추력기의 횡단면이다.
도 2는 위와 동일한 도면을 예시하지만, 링과 선단 에지 프로파일 그리고 단말 에지 프로파일 사이의 각도들이 각각 표시된 도면이다.A non-limiting embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
1 is a cross-section of a thruster with a ring propeller according to the invention perpendicular to the axis of rotation A of the ring propeller.
FIG. 2 illustrates the same view as above, but the angles between the ring and the leading edge profile and the terminal edge profile are respectively shown.
도 1은 본 발명에 따른 추력기(10)를 예시한다. 추력기(10)는 추력기 하우징(13) 및 회전 축선(A)을 중심으로 추력기 하우징(13) 내에 회전가능하게 장착될 수 있는 링 프로펠러(12)를 포함한다. 링 프로펠러(12)는 링(15) 및 중심 요소(16)를 포함한다. 링(15)과 중심 요소(16) 사이에서 다수의 프로펠러 블레이드(18)들이 바람직하게는 중심 요소(16) 및 링(15)에 장착되고 부착된다. 따라서 링 프로펠러(12)는 프로펠러 블레이드(18)들이 일정한 피치(pitch)를 가지는 모노블록(monoblock)이다. 추력기(10)는 (도면들에 도시되지 않은) 베셀에 부착을 위해 배열된다. 이러한 목적을 위하여 추력기(10)에는 부착 요소(17)가 제공될 수 있으며, 이에 의해 예를 들어 추력기(10)가 베셀에 나사결합되고, 볼트 결합(bolt)되거나 용접되는 것을 가능하게 한다.
1 illustrates a
링 프로펠러(12)는 바람직하게는 링(15) 내에 장착되는 (도면들에 도시되지 않은) 영구 자석들을 더 포함한다. 추력기 하우징(13) 내에서 (도면에 도시되지 않은) 고정자 권취부(stator winding)들이 유사하게 제공되며, 그 결과로써 링 프로펠러가 영구 자석 모터에 의해 구동된다. 영구 자석 모터를 위한 전력은 예를 들어 부착 요소(17)를 통해 공급될 수 있다.
The
프로펠러 블레이드(18)들은 도 1에서 나타낸 것처럼 링 프로펠러(12)의 회전 축선(A)에 수직한 단면에 선단 에지 프로파일(19) 및 단말 에지 프로파일(20)을 가진다. 선단 에지 프로파일(19) 및 단말 에지 프로파일(20)은 도 1 에서 예시되는 것처럼 링 프로펠러(12)의 회전 방향(R)에 대해 한정된다.
The
프로펠러 블레이드(18)는 중심 요소(16)으로부터 중심선이 링(15)과 교차하는 점(27)으로 연장하는 가상 중심 시위선(24)을 가진다. 중심 시위선(24)은 프로펠러 블레이드(18) 상의 단말 에지 프로파일(20)로부터의 거리와 동일한 선단 에지 프로파일(19)로부터의 거리에 위치되는 가상 선이다.
The
도면들에서 나타낸 것처럼, 프로펠러에는 전방 경사가 디자인되며, 즉, 프로펠러 블레이드(18)가 프로펠러의 회전(R)에 대해 수직 방향의 방향으로 전방으로 경사지며, 그 결과로써 블레이드의 최외측 부분이 이전에 변경된 속도를 갖는 영역과 만나게 된다. 전방 경사의 정도는 경사 각도(V)에 의해 나타낼 수 있다. 경사 각도(V)는 중심 선(24)이 링(15)의 내경을 횡단하는 점(27) 및 회전 축선(A)을 통과하는 제 1 선(25)과 중심 선(24) 상의 점(28) 및 회전 축선(A)을 통과하는 제 2 선(26) 사이에서 형성되는 가장 큰 각도이다. 프로펠러 블레이드의 전방 경사의 정도에 따라, 중심 선 상의 점(28)은 변경될 수 있다. 도 1에서, 가장 큰 각도, 즉 경사 각도(V)를 제공할 중심 선(24) 상의 점(28)은 정확히 중심 요소(16)에 있다. 다른 디자인들에서 점(28)은 중심 요소(16)과 링(15) 사이의 중심 선 상의 어딘가에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로 전방 경사를 갖는 링 프로펠러(12)를 제공함으로써, 링 프로펠러(12)는 더 양호한 캐비테이션 특성들을 획득할 것인데, 이는 프로펠러 블레이드(18)의 선단부(tip)가 총 추력의 더 작은 부분을 취하기 때문이다.
As shown in the figures, the propeller is designed with a forward slope, ie the
도면들에서 예시되는 것처럼, 프로펠러 블레이드(18)들의 선단 에지 프로파일(19)는 약간 S-형상으로 디자인된다. 이것은 링(15)으로의 천이부에 있어서, 프로펠러 블레이드(18)를 얇은 단면으로 디자인하는 것이 가능하여 양호한 유체역학 효과를 제공하는 동시에 충분한 강도를 제공할 것이라는 것을 의미한다. 단말 에지 프로파일들은 도면들에서 나타낸 것처럼 약간 S-형상으로 또한 디자인될 수 있다.
As illustrated in the figures, the leading
프로펠러 블레이드들의 선단 에지 프로파일(19)과 링(15) 사이의 천이부에 있어서, 프로펠러 블레이드(18)들은 바람직하게는 오목한 형상을 가진다. 이것은, 부착점(37) 내의 프로펠러 블레이드의 선단 에지 프로파일(19)에 대한 접선(30) 및 링에 대한 부착점(37) 내의 링(15)에 대한 접선(31)이 표시된 도 2에서 더 자세하게 예시된다. 프로펠러 블레이드(18)는 오목한 형상을 가진다는 사실로 인해, 링 상의 개방 각도(35)는 90˚보다 작고 0˚보다 크다.
In the transition between the leading
유사한 방식으로, 프로펠러 블레이드들의 단말 에지(19)와 링(15) 사이의 천이부에 있어서, 프로펠러 블레이드(18)는 바람직하게는 오목한 형상을 가진다. 이것은, 부착점(38) 내의 프로펠러 블레이드의 선단 에지 프로파일(20)에 대한 접선(tangent)(32) 및 링에서의 부착점(38) 내의 링(15)에 대한 접선(33)이 표시된 도 2에서 또한 예시된다. 프로펠러 블레이드(18)들이 오목한 형상을 가진다는 사실로 인해, 링 상의 개방 각도(36)는 또한 90˚보다 작고 0˚보다 크다.In a similar manner, in the transition between the
Claims (8)
상기 링 프로펠러(12)는 링(15), 중심 요소(16), 및 중심 요소(16)와 링(15) 사이에서 연장하고 상기 중심 요소(16) 및 상기 링(15)에 각각 부착되는 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)를 포함하며,
상기 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)가, 링 프로펠러(12)의 회전 축선(A)에 수직한 횡단면에서 링 프로펠러(12)의 회전 방향(R)에 대해 전방으로 그리고 후방으로, 선단 에지 프로파일(leading edge profile; 19) 및 말단 에지 프로파일(trailing edge profile; 20)을 갖는, 추력기용 링 프로펠러에 있어서,
하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)의 최외측 부분(outermost part)이 이전에 변경된 속도를 갖는 영역들과 만나도록, 하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)에는 전방 경사(forward skew)가 제공되고,
하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)의 선단 에지 프로파일(19)은, S-형상을 갖고, 선단 에지 프로파일(19)과 링(15) 사이의 천이부에서 상기 회전 방향(R)으로부터 볼 때 오목한 형상을 갖고,
링 프로펠러(12)의 포위 링(encompassing ring)에 대한 부착점에서의 상기 선단 에지 프로파일에 대한 접선, 및 동일한 부착점에서의 상기 포위 링에 대한 접선은, 상기 회전 방향(R)의 전방측 상에서 0˚보다 크고 90˚보다 작은 각도(35)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
추력기용 링 프로펠러.
As a ring propeller 12 for a thruster (10),
The ring propeller 12 is a ring 15, a central element 16, and one extending between the central element 16 and the ring 15 and attached to the central element 16 and the ring 15, respectively. It includes the propeller blade 18 or more,
The at least one propeller blade 18 is forward and backward with respect to the rotational direction R of the ring propeller 12 in a cross section perpendicular to the rotation axis A of the ring propeller 12, leading edge profile In the ring propeller for a thruster having an edge profile (19) and a trailing edge profile (20),
The one or more propeller blades 18 are provided with a forward skew so that the outermost part of the one or more propeller blades 18 meets areas with a previously changed speed,
The leading edge profile 19 of the at least one propeller blade 18 has an S-shape and has a concave shape when viewed from the direction of rotation R at the transition between the leading edge profile 19 and the ring 15. Have,
The tangent to the leading edge profile at the point of attachment of the ring propeller 12 to the encompassing ring, and the tangent to the encircling ring at the same point of attachment, is on the front side of the rotational direction R Characterized in that forming an angle (35) greater than 0˚ and less than 90˚,
Ring propeller for thrusters.
하나 이상의 프로펠러 블레이드(18)의 단말 에지 프로파일(20)은 링 프로펠러(12)의 회전 축선(A)에 수직한 횡단면에 S-형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
추력기용 링 프로펠러.
According to claim 1,
The terminal edge profile 20 of the one or more propeller blades 18 is characterized by having an S-shape in a cross section perpendicular to the rotational axis A of the ring propeller 12,
Ring propeller for thrusters.
링(15)에 대한 단말 에지의 부착점(38)에서의 프로펠러 블레이드(18)의 부분에서, 하나 이상의 프로펠러 블레이드의 S-형 단말 에지 프로파일(20)은 오목한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
추력기용 링 프로펠러.
According to claim 2,
In the part of the propeller blade 18 at the point of attachment 38 of the terminal edge to the ring 15, the S-shaped terminal edge profile 20 of the one or more propeller blades is characterized by having a concave shape,
Ring propeller for thrusters.
링 프로펠러의 링(15)에는 영구 자석들이 제공되며, 링 프로펠러(12)가 추력기(10) 내에 장착될 때, 상기 영구 자석들은 영구 자석 모터의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는,
추력기용 링 프로펠러.
The method of claim 1 or 2,
The ring propeller ring 15 is provided with permanent magnets, characterized in that when the ring propeller 12 is mounted in the thruster 10, the permanent magnets form part of the permanent magnet motor,
Ring propeller for thrusters.
링 프로펠러(12)가 프로펠러 블레이드(18)들이 고정된 피치를 가지는 모노블록인 것을 특징으로 하는,
추력기용 링 프로펠러.
The method of claim 1 or 2,
The ring propeller 12 is characterized in that the propeller blades 18 are monoblocks having a fixed pitch,
Ring propeller for thrusters.
상기 추력기(10)는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 링 프로펠러(12) 및 링 프로펠러(12)의 링(15)을 에워싸며 영구 자석 모터의 고정자 권취부들을 포함하는 추력기 하우징(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
링 프로펠러 및 영구 자석 모터를 포함하는 추력기.
A thruster (10) comprising a ring propeller (12) and a permanent magnet motor,
The thruster 10 surrounds the ring propeller 12 and the ring 15 of the ring propeller 12 according to claim 1 or 2, and includes a thruster housing 13 including stator windings of a permanent magnet motor. Characterized in that it comprises,
Thruster including ring propeller and permanent magnet motor.
링 프로펠러(12)가 베셀(vessel) 상의 추력기(10)에서 사용되며, 링 프로펠러(12)가 영구 자석 모터에 의해 구동되는,
추력기용 링 프로펠러.
The method of claim 1 or 2,
The ring propeller 12 is used in the thruster 10 on a vessel, and the ring propeller 12 is driven by a permanent magnet motor,
Ring propeller for thrusters.
Applications Claiming Priority (3)
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