KR102350695B1 - 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선외기(선내기)에 선택적으로 결합하여 선박의 추진효율을 극대화할 시킬 수 있는 덕트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 진행 방향 기준으로 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련되는 바디부, 상기 바디부 내부에 형성되어 상기 바디부 내부로 유체를 흡입 할 수 있게 마련되는 추진부 및 쌍으로 형성되어, 상기 바디부 양측에 연결 형성되며, 흡입 된 상기 유체를 후방으로 고속 배출할 수 있게 마련되는 덕트부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 해수 유입을 용이하게 할 수 있고, 유입된 해수가 배출되는 과정에서 저항을 최소화할 수 있고, 유입된 해수가 배출되는 과정에서 투입되는 출력보다 높은 출력으로 해수를 분사할 수 있는 효과가 있다.

Description

선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트{Boat engine combined type high efficiency thruster duct}

본 발명은 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선외기 및 선내기 등과 같이, 선박에 동력을 형성하고, 추진력을 발생시키는 추진기에 선택적으로 결합 가능하게 형성되어 추진효율을 극대화할 시킬 수 있는 환형(ring shape) 덕트에 관한 것이다.

선외기(또는 선내기)는 일반적으로 보트 등이 선박에 장착되어 추력을 형성하는 것으로, 점차 강화되고 있는 해양 환경규제에 의해, 추진효율을 높이기 위한 요구가 증가하고 있다.

이를 위한 개선 기술 중 하나로 선외기(선내기)에 결합하여 추진효율을 높일 수 있는 덕트의 구조개선 기술이 공개되고 있다.

이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, ‘외부로 노출된 날개가 없는 선박용 아지무스 트러스터’가 대한민국 등록특허 제10-1940048호에 개시되고 있으나, 이는 해수의 유입이 부드럽게 진행되지 못하고, 유입된 해수가 배출되는 과정에서 구조적으로 저항이 다수 형성되어 후방으로 고속 배출이 어려운 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1940048호 (2019.01.14)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 해수 유입을 용이하게 할 수 있는 덕트를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유입된 해수가 배출되는 과정에서 저항을 최소화할 수 있는 덕트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유입된 해수가 배출되는 과정에서 투입되는 출력보다 높은 출력으로 해수를 분사할 수 있는 덕트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 진행 방향 기준으로 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련되는 바디부, 상기 바디부 내부에 형성되어 상기 바디부 내부로 유체를 흡입 할 수 있게 마련되는 추진부 및 쌍으로 형성되어, 상기 바디부 양측에 연결 형성되며, 흡입 된 상기 유체를 후방으로 고속 배출할 수 있게 마련되는 덕트부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 해수 유입을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유입된 해수가 배출되는 과정에서 저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유입된 해수가 배출되는 과정에서 투입되는 출력보다 높은 출력으로 해수를 분사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 상부 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 하부 사시도이다.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 측면도이다.
도 3의 (b)는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트를 A-A’방향 단면도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 추진부의 구성을 단면도로 나타낸 것이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 정면도이다.
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 B-B’ 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트의 날개부가 형성된 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 진행 방향 기준으로 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련되는 바디부(1), 상기 바디부(1) 내부에 형성되어 상기 바디부(1) 내부로 유체를 흡입 할 수 있게 마련되는 추진부(2) 및 쌍으로 형성되어, 상기 바디부(1) 양측에 연결 형성되며, 흡입 된 상기 유체를 후방으로 고속 배출할 수 있게 마련되는 덕트부(3)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 바디부(1)는, 진행 방향 기준으로 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련된다.

상기 바디부(1)는, 선외기(선내기) 하부에 연결되어 유영 시, 해수에 잠긴 상태로 이동되는 부분으로, 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련되어야 함은 자명할 것이다.

구체적으로, 상기 바디부(1)는, 메인수로부(11), 결합부(12), 연결부(13), 필터부(14)가 더 마련된다.

먼저, 상기 메인수로부(11)는, 수직으로 관통 형성되는 관 형태의 유체 이동통로가 마련된다.

상기 메인수로부(11)는, 진행 방향 기준으로 수직으로 형성되고, 하부로부터 해수(유체)를 유입하여 하기의 덕트부(3)가 위치하는 양측부로 상기 해수를 배출하기 위한 수로가 형성되는 부분이다.

상기 메인수로부(11)는, 하부로부터 유입되는 해수를 용이하게 수용할 수 있고, 상기 선외기(선외기)로부터 연결되는 회전축이 용이하게 수용될 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 결합부(12)는, 상부에 형성되어, 선외기(선내기)의 하부에 결합 가능하게 마련된다.

상기 결합부(12)는, 상기 선외기(선내기)의 하부에 용이하게 결합 가능한 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 연결부(13)는, 상기 메인수로부(11)의 양측방향으로 관통구가 형성되어 유체의 유출이 가능하게 마련된다.

상기 연결부(13)는, 상기 메인수로부(11)의 양측부에 형성된 관통구 형태로 해수(유체)의 유입이 가능한 형태로 구성되고, 하기의 연결수용부(31)와 일체로 형성되어, 유입된 해수가 용이하게 덕트부(3)로 이동할 수 있는 통로가 된다.

이때, 상기 연결부(13)는, 유입된 해수가 하기의 덕트부(3)를 향해 이동 시, 자연스럽게 하기의 덕트부(3)의 내주면을 따라 고속 이동하여 원심력이 발생될 수 있도록 유도할 수 있는 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 필터부(14)는, 상기 메인수로부(11) 하부에 선택적으로 체결 가능한 형태로 마련되어 흡수되는 유체의 필터링을 실시할 수 있게 마련된다.

상기 필터부(14)는, 상기 메인수로부(11) 하부에 형성되어, 하부로부터 유입되는 해수(유체)의 필터링을 실시할 수 있는 필터가 형성되는 부분이다.

상기 필터는 선택적으로 교체할 수 있음은 자명할 것이다.

이때, 상기 필터로 인해, 유입되는 해수(유체)의 유속이 저하되는 것은 최소화되어야 하므로 벌크 수준의 이물질을 필터링 할 수 있는 정도가 바람직하다.

다음으로, 상기 추진부(2)는, 상기 바디부(1) 내부에 형성되어 상기 바디부(1) 내부로 유체를 흡입 할 수 있게 마련된다.

구체적으로, 상기 추진부(2)는, 상기 바디부(1) 내부에 형성된 상태로 상기 선외기(선내기)의 동력에 연결되어 구동되며, 상기 바디부(1) 내부로 해수(유체)가 유입될 수 있게 마련된다.

보다 구체적으로, 상기 추진부(2)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러부(21), 플라이휠부(22), 유도부(23)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 프로펠러부(21)는, 상기 메인수로부(11) 내에 형성되며, 상기 메인수로부(11)의 길이방향에 평행한 회전축이 형성되어 유체를 하부로부터 상방으로 유도할 수 있는 동력을 발생시킨다.

상기 프로펠러부(21)의 형태는 하부로부터 상방으로 해수를 용이하게 유입할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 플라이휠부(22)는, 상기 프로펠러부(21)의 회전축에 일체로 형성되고, 상기 메인수로부(11) 내경에 대응되는 외경이 형성되어 상기 프로펠러부(21)의 회전 시, 함께 회전하며, 관성모멘트를 유지할 수 있게 마련된다.

상기 플라이휠부(22)는, 상기 메인수로부(11) 내부에서 상기 프로펠러부(21)와 동일한 회전축에 연결되어 함께 회전하는 구성으로, 고속 회전하는 상기 프로펠러부(21)의 관성모멘트 유지를 지원함으로 인해, 안정적인 고속회전이 실시될 수 있도록 하며, 이를 위한 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

상기 유도부(23)는, 상기 프로펠러부(21)의 회전축을 수용하며, 상기 플라이휠부(22) 하부에 형성되고, 유입되는 유체를 상기 연결부(13)로 유도할 수 있는 경사로가 마련된다.

상기 유도부(23)는, 상기 메인수로부(11) 내부로 유입된 해수가 효과적으로 자연스럽게 양측에 위치한 하기의 덕트부(3)를 향해 유입될 수 있도록 해수의 경로를 유도하는 구성이다.

이를 위해, 상기 유도부(23)는, 하방으로부터 상방으로 향할수록 단면적이 증가하는 형태의 원뿔 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 하부 단면적은 상기 프로펠러부(21)의 중심 직경과 동일하게 형성되어, 유연한 표면이 연장 형성될 수 있도록 하고, 상부 단면적은 상기 연결부(13)의 상단과 유연한 표면이 연장 형성될 수 있도록 한다.

이는, 모두 해수(유체)의 유입과정에서 저항을 최소화하기 위함이다.

또한, 상기 유도부(23)의 하방으로부터 상방으로 향할수록 증가하는 단면적은 수직한 단면 기준으로 사이클로이드 곡선 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 유도부(23)를 통해 해수(유체)가 유도될 때, 저항을 최소화하며, 가장 빠른 유속으로 하기의 덕트부(3) 내부로 투입되도록 하기 위함이다.

다음으로, 상기 덕트부(3)는, 쌍으로 형성되어, 상기 바디부(1) 양측에 연결 형성되며, 흡입 된 상기 유체를 후방으로 고속 배출할 수 있게 마련된다.

구체적으로, 상기 덕트부(3)는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 중공이 형성되는 환형의 에어포일 구조로 마련되되, 일반적인 에어포일 구조상의 상부표면이 내경을 형성하는 구조로 마련되고, 상기 에이포일 내부에 유입되는 유체는 원심력에 의해 가속되어 후방으로 고속 배출될 수 있게 마련된다.

보다 구체적으로, 상기 덕트부(3)는, 연결수용부(31), 스테이터부(32)가 더 마련된다.

상기 연결수용부(31)는, 상기 바디부(1) 양측에 일체로 연결 형성되어, 유도되는 유체를 수용할 수 있게 마련된다.

상기 연결수용부(31)는, 상기 연결부(13)와 연결되는 구성으로, 유입되는 해수를 용이하게 수용할 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성 가능하다.

다음으로, 상기 스테이터부(32)는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 에어포일 내부에 방사형으로 마련되어, 상기 연결수용부(31)로부터 나선형으로 유입되어 고속의 원심력이 형성되는 유체의 후방으로의 진행경로를 저항이 최소화되는 형태로 형성한다.

상기 스테이터부(32)는, 상기 유도부(23)를 통해 측방향으로 고속 유입되어 상기 덕트부 내부에서 고속의 원심력이 형성되는 해수가 자연스럽게 상기 스테이터부(32)를 따라 유도되어, 상기 덕트부(3)의 후방으로 배출 시, 진행방향의 정반대 방향으로 정확하게 배출될 수 있게 유도하는 구성이다.

이를 통해, 후방으로 배출되는 유속의 유실 없이 강한 추진력을 형성할 수 있다.

이때, 상기 덕트부의 후방으로 배출되는 해수(유체)는, 초기 유입되는 입구대비 단면적이 1/2 이상 축소된 배출구를 통해 배출되므로 비례하여 보다 높은 유속을 형성할 수 있음은 자명할 것이다.

또한, 상기 덕트부(3)는, 중공이 형성되는 환형으로 구성되며, 에어포일 구조상의 상부표면이 내경으로 형성됨으로 인해, 진행방향으로 진행 시, 상기 중공을 통과하는 해수에 보다 낮은 압력이 형성됨과 동시에 보다 높은 유속이 발생되어 추진 효율을 극대화할 수 있다.

또 다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(1) 하부에 날개부(4)가 더 마련될 수 있다.

상기 날개부(4)로 인해, 수중익선과 같은 형태의 고속 주행이 가능하게 마련될 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 발명의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트는, 선박의 엔진(동력) 가동을 통해 상기 프로펠러부(21)가 가동된다.

상기 프로펠러부(21)의 가동을 통해 하부로부터 해수가 상기 메인수로부(11) 내부로 고속으로 유입된다.

이때, 상기 메인수로부(11) 내부로 유입되는 해수의 벌크 이물질들은 상기 필터부(14)를 통해 필터링 될 수 있다.

다음으로, 상기 메인수로부(11) 내부로 유입된 상기 해수는, 상기 유도부(23)를 통해 상기 연결부(13)로 저항 없이 고속으로 유입된다.

상기 연결부(13)를 통해 유입되는 해수는 상기 덕트부(3) 내부로 측방향으로 고속 유입된다.

유입된 해수는 상기 덕트부(3) 내주면을 따라 유입되며 원심력이 형성되어 보다 높은 유속이 형성된다.

다음으로, 해수는 상기 스테이터부(32)를 통해 자연스럽게 후방으로 유도되며, 진행방향의 정반대 방향으로 고속 배출된다.

이때, 입구의 단면적 대비 1/2 이상 줄어든 배출구의 단면적으로 인해 보다 더 높은 유속이 형성되어 매우 높은 추진력을 형성한다.

이때, 중공이 형성되는 에어포일 구조의 덕트로 인해, 진행방향으로 진행 시, 상기 덕트부(3)의 중공을 통과하는 해수는 보다 높은 유속 및 유량을 형성할 수 있어, 출력 효율을 추가로 높일 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

W : 유체(해수)
1 : 바디부
11 : 메인수로부
12 : 결합부
13 : 연결부
14 : 필터부
2 : 추진부
21 : 프로펠러부
22 : 플라이휠부
23 : 유도부
3 : 덕트부
31 : 연결수용부
32 : 스테이터부
4 : 날개부

Claims (5)

1. 진행 방향 기준으로 저항이 최소화 될 수 있는 형태의 유선형으로 마련되는 바디부;
   상기 바디부 내부에 형성되어 상기 바디부 내부로 유체를 흡입 할 수 있게 마련되는 추진부; 및
   쌍으로 형성되어, 상기 바디부 양측에 연결 형성되며, 흡입 된 상기 유체를 후방으로 고속 배출할 수 있게 마련되는 덕트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디부는,
   수직으로 관통 형성되는 관 형태의 유체 이동통로가 마련되는 메인수로부;
   상부에 형성되어, 선외기(선내기)의 하부에 결합 가능하게 마련되는 결합부;
   상기 메인수로부의 양측방향으로 관통구가 형성되어 유체의 유출이 가능하게 마련되는 연결부; 및
   상기 메인수로부 하부에 선택적으로 체결 가능한 형태로 마련되어 흡수되는 유체의 필터링을 실시할 수 있게 마련되는 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 추진부는,
   상기 메인수로부 내에 형성되며, 상기 메인수로부의 길이방향에 평행한 회전축이 형성되어 유체를 하부로부터 상방으로 유도할 수 있는 동력이 마련되는 프로펠러부;
   상기 프로펠러부의 회전축에 일체로 형성되고, 상기 메인수로부 내경에 대응되는 외경이 형성되어 상기 프로펠러부의 회전 시, 함께 회전하며, 관성모멘트를 유지할 수 있게 마련되는 플라이휠부;
   상기 프로펠러부의 회전축을 수용하며, 상기 플라이휠부 하부에 형성되고, 유입되는 유체를 상기 연결부로 유도할 수 있는 경사로 마련되는 유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 덕트부는,
   중공이 형성되는 환형의 에어포일 구조로 마련되되, 에어포일 구조상 상부표면이 내경을 형성하는 구조로 마련되고, 상기 에이포일 내부에 유입되는 유체는 원심력에 의해 가속되어 후방으로 고속 배출되는 것을 특징으로 하는 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 덕트부는,
   상기 바디부 양측에 일체로 연결 형성되어, 유도되는 유체가 투입될 수 있게 마련되는 연결수용부; 및
   상기 에어포일 내부에 방사형으로 마련되어, 상기 연결수용부로부터 나선형으로 유입되어 고속의 원심력이 형성되는 유체의 후방으로의 진행경로를 저항이 최소화되는 형태로 형성하는 스테이터부;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 선박엔진 결합형 고효율 추진 덕트.
   
   
   
   

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