KR102358229B1 - Propeller for ship using composite materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러에 관한 것으로, 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러는 복합 재료로 이루어진 허브; 상기 허브에 결합되고 상기 복합 재료로 이루어진 날개; 및 금속으로 이루어지고 상기 날개에 결합되어 상기 날개의 전단 부를 이루는 보강 부재를 포함한다.The present invention relates to a marine propeller using a composite material, and the marine propeller using the composite material according to the present invention includes: a hub made of a composite material; a wing coupled to the hub and made of the composite material; and a reinforcing member made of metal and coupled to the wing to form a front end of the wing.

Description

복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러{Propeller for ship using composite materials}Propeller for ship using composite materials

본 발명은 선박용 프로펠러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a marine propeller, and more particularly, to a marine propeller using a composite material and a manufacturing method thereof.

일반적으로 선박에 사용되고 있는 대부분의 프로펠러는 내식성과 강도를 확보하기 위해 고가의 니켈-알류미늄-동으로 이루어지는 비철 재료를 사용하여 주물로 제작하고 있다.In general, most propellers used in ships are manufactured by casting using non-ferrous materials made of expensive nickel-aluminum-copper in order to secure corrosion resistance and strength.

한편, 위와 같이 프로펠러 전체를 주물로 제작하는 경우, 날개가 일체로 구비되는 프로펠러의 형상에 대응한 형틀을 제작해야 한다. 이에 따라, 프로펠러의 크기가 대형인 경우 프로펠러의 크기 이상의 크기를 갖는 형틀이 제작해야 하므로 형틀 제작에 많은 시간과 많은 작업 인원이 요구되는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of manufacturing the entire propeller by casting as described above, a mold corresponding to the shape of the propeller in which the blades are integrally provided must be manufactured. Accordingly, when the size of the propeller is large, since a mold having a size larger than that of the propeller must be manufactured, there is a problem in that a lot of time and a large number of workers are required to manufacture the mold.

그리고 주물의 특성상 불 균일한 냉각에 의해 기포 및 균열이 발생하는 주물 결함을 최소화하고자 많은 후 가공이 별도로 요구되는 문제점이 있다. 나아가서, 프로펠러의 제작이 번거롭고 제작 기간을 단축하기 어려워 대량 생산 및 생산성 향상을 기대할 수 없는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that a lot of post-processing is required in order to minimize the casting defects in which bubbles and cracks occur due to the characteristics of the casting due to non-uniform cooling. Furthermore, there is a problem in that it is difficult to manufacture the propeller and it is difficult to shorten the manufacturing period, so that mass production and productivity improvement cannot be expected.

그리고 주물로 제작된 프로펠러는 날개의 파손 또는 변형 시 프로펠러 보스와 날개가 일체로 이루어져 있기 때문에 부분적 수리를 할 수 없어 프로펠러를 새로 제작하여야 하는 문제점이 있다.In addition, the propeller manufactured by casting has a problem in that it cannot be partially repaired because the propeller boss and the wing are integrally formed when the wing is damaged or deformed, so a new propeller must be manufactured.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허공보 제10-2012-0076108호에 복합 재료를 이용한 프로펠러가 개시되어 있다.In order to solve the above problems, a propeller using a composite material is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0076108.

한편, 종래의 복합 재료를 이용한 프로펠러는 내구성이 낮아, 회전 시 압력을 가장 많이 받는 종래의 복합 재료를 이용한 프로펠러의 날개 전단 부가 이물질과 충돌하는 경우 파손 또는 손상되는 문제점이 있다.On the other hand, the propeller using the conventional composite material has low durability, and there is a problem in that the wing front end of the propeller using the conventional composite material, which receives the most pressure during rotation, is damaged or damaged when it collides with foreign substances.

이와 같은 종래의 복합 재료를 이용한 프로펠러의 문제점을 해결하기 위해, 종래의 복합 재료를 이용한 프로펠러의 날개 전단 부에 코팅 페인트가 칠해지거나 코팅 테이프가 부착된다.In order to solve the problems of the propeller using the conventional composite material, a coating paint is applied to the front end of the wing of the propeller using the conventional composite material, or a coating tape is attached.

그런데, 종래의 복합 재료를 이용한 프로펠러의 날개 전단 부에 코팅 페인트가 칠해지거나 코팅 테이프가 부착하는 경우, 주기적으로 날개 전단 부에 코팅 페인트를 칠하거나 코팅 테이프를 부착해야 하는 문제점이 있다.However, when the coating paint is painted or the coating tape is attached to the front end of the wing of the propeller using the conventional composite material, there is a problem in that it is necessary to periodically apply the coating paint or attach the coating tape to the front end of the wing.

또한, 코팅 페인트나 코팅 테이프는 크기가 큰 이물질에 의한 날개 전단 부의 파손 또는 손상을 보호하지 못하는 문제점이 있다.In addition, coating paint or coating tape has a problem in that it does not protect the breakage or damage of the front end of the wing due to a large foreign material.

한국공개특허공보 제10-2014-0015912호(발명의 명칭: 선박용 프로펠러 장치, 공개일자: 2014년2월17일)Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2014-0015912 (Title of Invention: Ship propeller device, publication date: February 17, 2014)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 날개의 전단 부에 주기적으로 코팅 페인트를 칠하거나 코팅 테이프를 부착할 필요가 없고, 날개의 전단 부에 큰 이물질과 충돌하는 경우에도 날개의 전단 부가 파손 및 손상되지 않는 선박용 복합 소재 프로펠러 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is devised to solve the above problems, and there is no need to periodically apply coating paint or attach a coating tape to the front end of the wing, and An object of the present invention is to provide a composite material propeller for ships that is not damaged or damaged even in the event of a collision and a method for manufacturing the same.

상기의 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성 하기 위한 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러는 복합 재료로 이루어진 허브; 상기 허브에 결합되고 상기 복합 재료로 이루어진 날개; 및 금속으로 이루어지고 상기 날개에 결합되어 상기 날개의 전단 부를 이루는 보강 부재를 포함한다.A marine propeller using a composite material according to the present invention for achieving the object to be solved by the present invention is a hub made of a composite material; a wing coupled to the hub and made of the composite material; and a reinforcing member made of metal and coupled to the wing to form a front end of the wing.

여기서, 상기 보강 부재는, 상기 날개의 상기 전단 부를 이루는 부분인 보강 부재 몸체; 및 상기 보강 부재 몸체에 연결되고, 상기 날개에 매몰되어 결합되는 연결 핀을 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결 핀의 보강 부재 몸체에 연결되는 부분의 폭은 상기 연결 핀의 날개에 매몰되는 부분의 폭보다 작은 것일 수 있다.Here, the reinforcing member may include a reinforcing member body which is a portion forming the front end of the wing; and a connecting pin connected to the reinforcing member body and coupled to the wing by being buried therein. In this case, a width of a portion of the connecting pin connected to the reinforcing member body may be smaller than a width of a portion buried in the wing of the connecting pin.

또한, 상기 복합 재료는 섬유와 수지를 복합시켜 얻어진 것일 수 있다. 여기서, 상기 복합 재료는 탄소섬유강화플라스틱 또는 유리섬유강화플라스틱인 것일 수 있다.In addition, the composite material may be obtained by compounding a fiber and a resin. Here, the composite material may be a carbon fiber reinforced plastic or a glass fiber reinforced plastic.

다른 측면에서, 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법은 날개 형틀에 복합 재료를 적층하는 단계; 상기 적층된 복합 재료의 상면에 보강 부재의 일부를 위치시키는 단계; 상기 적층된 복합 재료의 상면과 상기 보강 부재의 연결 핀의 상면에 상기 적층된 복합 재료와 다른 복합 재료를 적층하는 단계; 및 상기 복합 재료를 경화시키고, 경화된 복합 재료의 표면을 가공하는 단계를 포함한다.In another aspect, the method for manufacturing a marine propeller using a composite material according to the present invention comprises: laminating a composite material on a wing frame; positioning a portion of a reinforcing member on an upper surface of the laminated composite material; laminating a composite material different from the laminated composite material on an upper surface of the laminated composite material and an upper surface of a connecting pin of the reinforcing member; and curing the composite material and processing the surface of the cured composite material.

여기서, 상기 적층된 복합 재료의 상면에 보강 부재의 일부를 위치시키는 단계는 상기 적층된 복합 재료의 상면에 상기 보강 부재의 연결 핀을 위치시키는 단계인 것일 수 있다.Here, the step of locating a portion of the reinforcing member on the upper surface of the laminated composite material may be a step of locating the connecting pin of the reinforcing member on the upper surface of the laminated composite material.

상기와 같은 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러 및 이의 제조 방법에 의하면, 날개의 전단 부가 내구성이 높은 보강 부재로 이루어짐으로써, 날개의 전단 부에 주기적으로 코팅 페인트를 칠하거나 코팅 테이프를 부착할 필요가 없게 되고, 날개의 전단 부에 큰 이물질과 충돌하는 경우에도 날개의 전단 부가 파손 및 손상되지 않게 된다.According to the marine propeller and its manufacturing method using the composite material according to the present invention as described above, the front end of the wing is made of a highly durable reinforcing member, so that the front end of the wing can be periodically painted with coating paint or attached with a coating tape. There is no need, and even if it collides with a large foreign material at the front end of the wing, the front end of the wing is not damaged or damaged.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view showing a marine propeller using a composite material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of A of FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a propeller for a ship using a composite material according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views for explaining a method of manufacturing a marine propeller using a composite material according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which is intended to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention, This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention is limited.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a ship propeller using a composite material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A를 확대한 도면이다.1 is a perspective view showing a marine propeller using a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of A of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러(100)는 구동 축에 결합되고 복합 재료로 이루어진 허브(110), 허브(110)에 결합되고 복합 재료로 이루어진 날개(121) 및 금속으로 이루어지고 날개(121)에 결합되어 전단 부(Leading edge)를 이루는 보강 부재(122)를 포함할 수 있다.1 and 2, a marine propeller 100 using a composite material according to an embodiment of the present invention is coupled to a drive shaft and a hub 110 made of a composite material, the hub 110 is coupled to the composite material It may include a wing 121 made of and a reinforcing member 122 made of metal and coupled to the wing 121 to form a leading edge.

허브(110)와 날개(121)은 일체로 형성될 수 있다.The hub 110 and the wing 121 may be integrally formed.

허브(110)와 날개(121)를 이루는 복합 재료는 섬유와 수지를 복합시켜 얻어진 것일 수 있다. 복합 재료는 탄소섬유강화플라스틱 또는 유리섬유강화플라스틱일 수 있다.The composite material constituting the hub 110 and the wing 121 may be obtained by combining fibers and resins. The composite material may be carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic.

보강 부재(122)는 날개(120)의 전단 부를 이루는 부분인 보강 부재 몸체(122-1) 및 보강 부재 몸체(122-1)에 연결되고 날개(121)에 매몰되어 날개(121)에 결합되는 연결 핀(122-2)을 포함할 수 있다.The reinforcing member 122 is connected to the reinforcing member body 122-1 and the reinforcing member body 122-1, which are portions forming the front end of the wing 120, and is buried in the wing 121 to be coupled to the wing 121. It may include a connection pin 122 - 2 .

연결 핀(122-2)의 보강 부재 몸체(122-1)에 연결되는 부분의 폭(W1)은 연결 핀(122-2)의 날개(121)에 매몰되는 부분의 폭(W2)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 연결 핀(122-2)가 날개(121)에서 쉽게 빠지지 않게 됨으로써, 보강 부재(122)가 날개(121)에서 분리되는 것이 방지된다.The width W1 of the portion connected to the reinforcing member body 122-1 of the connecting pin 122-2 may be smaller than the width W2 of the portion buried in the wing 121 of the connecting pin 122-2. have. Accordingly, the connecting pin 122 - 2 is not easily removed from the wing 121 , thereby preventing the reinforcing member 122 from being separated from the wing 121 .

이러한 보강 부재(122)에 의해, 날개(120)의 전단 부에 주기적으로 코팅 페인트를 칠하거나 코팅 테이프를 부착할 필요가 없게 되고, 날개(120)의 전단 부에 큰 이물질과 충돌하는 경우에도 날개(120)의 전단 부가 파손 또는 손상되지 않게 된다.By such a reinforcing member 122, there is no need to periodically apply a coating paint or attach a coating tape to the front end of the wing 120, even if the wing collides with a large foreign material at the front end of the wing 120 The front end of 120 is not broken or damaged.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a propeller for a ship using a composite material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a flowchart showing a method of manufacturing a propeller for a ship using a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 7 are a method of manufacturing a propeller for a ship using a composite material according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for

도 3을 참조하면, 우선, 도4에서 도시되는 바와 같이, 날개(120)의 형상에 대응하는 날개 형틀(F1)을 준비한다(301).Referring to FIG. 3 , first, as shown in FIG. 4 , a wing frame F1 corresponding to the shape of the wing 120 is prepared ( 301 ).

그 다음, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 날개 형틀(F1)에 복합 재료(C0)를 적층한다(302).Next, as shown in FIG. 5 , a composite material C0 is laminated on the wing frame F1 ( 302 ).

그 다음, 도 6에서 도시되는 바와 같이, 적층된 복합 재료(C0)의 상면에 보강 부재(122)의 일부를 위치시킨다(303). 여기서, 적층된 복합 재료(C0)의 상면에 보강 부재(122)의 연결 핀(122-2)를 위치시킬 수 있다.Next, as shown in FIG. 6 , a part of the reinforcing member 122 is positioned on the upper surface of the laminated composite material C0 ( 303 ). Here, the connection pin 122 - 2 of the reinforcing member 122 may be positioned on the upper surface of the laminated composite material C0.

그 다음, 도 7에서 도시되는 바와 같이, 적층된 복합 재료(C0)의 상면과 보강 부재(122)의 일부의 상면에 적층된 복합 재료(C0)와 다른 복합 재료(C0)를 적층한다(304).Then, as shown in FIG. 7 , the laminated composite material C0 and another composite material C0 are laminated on the upper surface of the laminated composite material C0 and the upper surface of a portion of the reinforcing member 122 (304). ).

마지막으로, 복합 재료를 경화시키고, 경화된 복합 재료의 표면을 가공한다(305).Finally, the composite material is cured, and the surface of the cured composite material is processed (305).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러 110: 허브
121: 날개 122: 보강 부재100: marine propeller using a composite material 110: hub
121: wing 122: reinforcing member

Claims (7)

복합 재료로 이루어진 허브(110);
상기 허브(110)에 결합되고 상기 복합 재료로 이루어진 날개(121); 및
금속으로 이루어지고 상기 날개(121)에 결합되어 상기 날개(121)의 전단 부를 이루는 보강 부재(122)를 포함하고,
상기 보강 부재(122)는,
상기 날개(121)의 상기 전단 부를 이루는 부분인 보강 부재 몸체(122-1); 및
상기 보강 부재 몸체(122-1)에 연결되고, 상기 날개(121)에 매몰되어 결합되는 연결 핀(122-2)을 포함하되,
상기 연결 핀(122-2)의 보강 부재 몸체(122-1)에 연결되는 부분의 폭(W1)은, 상기 날개(121)로부터 분리되는 것이 방지되도록, 상기 연결 핀(122-2)의 날개(121)에 매몰되는 부분의 폭(W2)보다 작은 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러.Hub 110 made of a composite material;
a wing 121 coupled to the hub 110 and made of the composite material; and
and a reinforcing member 122 made of metal and coupled to the wing 121 to form a front end of the wing 121,
The reinforcing member 122 is
a reinforcing member body 122-1 that is a portion forming the front end of the wing 121; and
It is connected to the reinforcing member body 122-1, and includes a connection pin 122-2 that is buried and coupled to the wing 121,
The width W1 of the portion of the connecting pin 122-2 connected to the reinforcing member body 122-1 is the wing of the connecting pin 122-2 to prevent separation from the wing 121. (121) Ship propeller using a composite material, characterized in that smaller than the width (W2) of the part buried in. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복합 재료는 섬유와 수지를 복합시켜 얻어진 것인 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러.The method of claim 1,
Said composite material is a marine propeller using a composite material, characterized in that obtained by compounding a fiber and a resin. 제4항에 있어서,
상기 복합 재료는 탄소섬유강화플라스틱 또는 유리섬유강화플라스틱인 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 선박용 프로펠러.5. The method of claim 4,
The composite material is a marine propeller using a composite material, characterized in that carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic. 삭제delete 삭제delete
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