KR102647301B1

KR102647301B1 - 이동식 전류고정날개

Info

Publication number: KR102647301B1
Application number: KR1020160181619A
Authority: KR
Inventors: 신기호
Original assignee: 한화오션 주식회사
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2024-03-13
Also published as: KR20180076924A

Abstract

본 발명은 가변형 전류고정날개에 관한 것으로, 운항시 흘수 및 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 전류고정날개를 스턴 보스의 원주를 따라서 이동시킬 수 있고, 고정유닛의 스토퍼가 작동하여 고정 홈에 결합하여 전류고정날개의 위치를 고정함은 물론 받음각 조절 유닛은 전류고정날개의 회전 샤프트를 중심으로 전류고정날개를 일정각도로 가변시켜서 받음 각을 조절함으로써, 모든 운항 상황에서 최적 선속 운항 및 추진 효율이 가능하다.

Description

이동식 전류고정날개{MOVABLE TYPE PRE-SWIRL STATOR}

본 발명은 이동식 전류고정날개에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 운항시 흘수 및 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 전류고정날개를 스턴 보스의 원주를 따라서 이동시킬 수 있고, 고정유닛의 스토퍼가 작동하여 고정 홈에 결합하여 전류고정날개의 위치를 고정함은 물론 받음각 조절 유닛이 전류고정날개의 회전 샤프트를 중심으로 전류고정날개를 일정각도로 가변시켜서 받음 각을 조절함으로써, 모든 운항 상황에서 최적 선속 운항 및 추진 효율이 가능한 이동식 전류고정날개에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 프로펠러는 회전하면서 추진력을 발생하기 때문에 프로펠러의 후류에서 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분(tangential velocity)이 불가피하게 생성되고, 이러한 접선방향의 속도성분은 선체의 좌현(port)과 우현(starboard)에서 각각 상부를 향하게 된다. 이 결과, 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분은 선박의 추진 효율을 떨어뜨리는 원인으로 작용하게 된다.

이에 따라, 프로펠러의 후류에서 소실되는 프로펠러의 운동 에너지를 회수하기 위한 다양한 형태의 개선 방안이 제시되었는바, 그 중에서 프로펠러의 전방에서 프로펠러의 축 방향 중심선에 대해 방사상으로 전류고정날개(pre-swirl stator)를 설치하는 방안이 제시되었다.

전류고정날개는 주로 저속 비대선에 적용되어 선박의 속도 성능을 향상시키고자 적용하였는데, 프로펠러에 의해 유기되는 접선방향의 속도와 반대되는 방향의 접선방향 속도를 주기 위하여 프로펠러의 전방에서 고정날개의 형태로 설치됨으로써, 프로펠러의 후류에서 회전방향 운동에너지의 손실을 최소화하고, 이를 통해 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 선박의 선미에 설치된 전류고정날개를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프로펠러(1)의 전방에 다수 개의 전류고정날개(3)가 설치되는바, 종래 전류고정날개(3)는 프로펠러(1)의 축 방향 중심선을 기준으로 선미에 방사상으로 배치된다.

그러나 종래에는 전류고정날개(3)의 구조 및 형상에 대하여 고려가 없어 저속 비대선에 적용시에는 큰 문제가 발생하지 않았으나, 액화천연가스 운반선이나 컨테이너선과 같이 저속 비대선에 비해 선속이 상대적으로 빠른 중/고속 선박에 전류고정날개(3)를 적용할 경우는, 선박의 속도 증가에 의해서 전류고정날개의 단면을 따라 흐르는 유체의 유체 역학적인 부하 증가로 인하여 전류고정날개(3)의 끝단 부에서 발생하는 보오텍스에 의해 캐비테이션이 발생한다.

전류고정날개(3)의 끝단 부에서 발생한 캐비테이션에 의해서, 후류에서 회전하고 있는 프로펠러(1)의 날개 표면에 직접적인 영향을 주게 되어 프로펠러(1)의 표면 침식을 초래한다.

종래의 전류고정날개는 고정된 구조로 한가지 설계 점에 최적화되어 설계속도가 아닌 다른 속도나 ballast draft로 운항시 최적의 효율을 내기가 힘들다.

또한, 비슷한 기술인 날개 각도만 변형하는 기술로는 최적 성능을 내는데에 부족함이 있다.

국내 공개특허 제10-2015-0145982 국내 공개특허 제10-2015-0132922호

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 운항시 흘수 및 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 전류고정날개를 스턴 보스의 원주를 따라서 이동시킬 수 있고, 고정유닛의 스토퍼가 작동하여 고정 홈에 결합하여 전류고정날개의 위치를 고정함은 물론 받음각 조절 유닛이 전류고정날개의 회전 샤프트를 중심으로 전류고정날개를 일정각도로 가변시켜서 받음 각을 조절함으로써, 모든 운항 상황에서 최적 선속 운항 및 추진 효율이 가능한 이동식 전류고정날개를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이동식 전류고정날개는 선미의 스턴 보스의 원주 방향으로 회전 가능하게 설치되는 다수개의 전류고정날개, 상기 전류고정날개의 위치를 고정하기 위한 고정 유닛, 및 상기 전류고정날개로 유입되는 유입류에 대한 받음각 조정을 위한 받음각 조절 유닛을 포함한다.

상기 받음각 조절 유닛은 상기 전류고정날개의 하부에 형성되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 끝단에 형성되는 제1 베벨 기어; 제1 베벨 기어에 결합하는 제2 베벨 기어; 및 제2 베벨 기어를 회전시키는 구동 모터를 포함한다.

선미의 스턴 보스의 내측에는 원주 방향을 따라 가이드 레일이 형성되고, 상기 전류고정날개의 하단부는 상기 가이드 레일 안에 슬라이드 이동 가능하게 결합할 수 있다.

상기 고정유닛은 상기 스턴 보스의 원주 면에 형성되는 다수의 고정 홈; 및 상기 고정 홈에 결합하여 상기 전류고정날개의 위치를 고정하는 스토퍼를 포함한다.

상기 전류고정날개는 선수 선미 방향으로 이동 가능하게 설치될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 운항시 흘수 및 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 전류고정날개를 스턴 보스의 원주를 따라서 이동시킬 수 있고, 고정유닛의 스토퍼가 작동하여 고정 홈에 결합하여 전류고정날개의 위치를 고정함으로써, 모든 운항 상황에서 최적 선속으로 운항이 가능 하다.

또한, 운항시 흘수, 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 받음각 조절 유닛은 전류고정날개의 회전 샤프트를 중심으로 전류고정날개를 일정각도로 가변시켜서 받음 각을 조절함으로써, 다른 흘수 혹은 선속에서 최적 운항 및 추진 효율이 가능하다.

도 1은 종래 선박의 선미에 설치된 전류고정날개를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 배면도
도 4는 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 종단면도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 이동식 전류고정날개에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 배면도, 및 도 4는 본 발명의 이동식 전류고정날개를 도시한 종단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 이동식 전류고정날개는 선미의 스턴 보스(10)의 원주 방향으로 회전 가능하게 설치되는 다수개의 전류고정날개(블레이드)(100), 전류고정날개(100)의 위치를 고정하기 위한 고정 유닛(200), 전류고정날개(100)로 유입되는 유입류에 대한 받음각 조정을 위한 받음각 조절 유닛(300)을 포함한다.

선미의 스턴 보스(10)의 내측에 원주 방향을 따라 가이드 레일(20)이 형성되고, 전류고정날개(100)의 하단부는 가이드 레일(20) 안에 슬라이드 이동 가능하게 결합한다. 가이드 레일(20)은 선미의 스턴 보스(10)의 내측에 형성되는 것에 국한되지 않고, 스턴 보스(10)의 외측에 형성될 수도 있다.

전류고정날개(블레이드)(100)는 익형으로 형성되며, 하단부가 가이드 레일(20) 안에 결합하도록 대략 "T"자 형상으로 형성될 수 있다.

받음각 조절 유닛(300)은 전류고정날개(100)로 유입되는 유입류에 대한 받음각 조정을 위하여 전류고정날개(100)의 회전 샤프트(310)을 중심으로 전류고정날개(100)를 일정각도로 가변시킬 수 있도록 한다.

받음각 조절 유닛(300)은 전류고정날개(100)의 하부에 형성되는 회전 샤프트(310), 회전 샤프트(310)의 끝단에 형성되는 제1 베벨 기어(320), 제1 베벨 기어(320)에 결합하는 제2 베벨 기어(330), 및 제2 베벨 기어(330)를 회전시키는 구동 모터(350)를 포함한다.

고정유닛(200)은 전류고정날개(100)의 받음 각 위치를 고정하기 위한 장치로서 스턴 보스(10)의 원주 면에 형성되는 다수의 고정 홈(210), 및 고정 홈(210)에 결합하여 전류고정날개(100)의 위치를 고정하는 스토퍼(220)를 포함한다.

스토퍼(220) 및 고정 홈(210)의 설치 위치는 본 실시 예에 국한되는 것은 아니며, 그 반대의 경우도 가능하다.

또한, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 전류고정날개(100)는 선수 선미 방향(선체 길이방향)으로 이동 가능하게 설치될 수 있는데, 예를 들어 가이드 레일(20)이 선수 선미 방향(선체 길이방향)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 이동식 전류고정날개에서는, 전류고정날개(블레이드)(100)의 하단부가 가이드 레일(20) 안에 슬라이드 가능하게 결합하므로, 운항시 흘수 및 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 전류고정날개(100)를 스턴 보스(10)의 원주를 따라서 이동시킬 수 있고, 고정유닛(200)의 스토퍼(220)가 작동하여 고정 홈(210)에 결합하여 전류고정날개(100)의 위치를 고정한다.

또한, 운항시 흘수, 선속에서의 웨이크(wake)를 고려하여 받음각 조절 유닛(300)은 전류고정날개(100)의 회전 샤프트(310)를 중심으로 전류고정날개(100)를 일정각도로 가변시켜서 받음 각을 조절할 수 있다.

즉, 선박의 운항 중 프로펠러의 회전수 또는 선속에 대한 측정값을 수신하고, 측정값에 따른 프로펠러의 회전류를 감쇠하기 위한 반대 방향의 회전류를 발생시키기 위해 전류 고정 날개(100)의 받음 각을 조정한다.

받음각 조절 유닛(300)의 작동을 설명하면, 구동 모터(350)의 동력은 제2 베벨 기어(330)와 제1 베벨 기어(320)에 순차적으로 전달되고, 회전 샤프트(310)가 회전하여서 전류고정날개(100)의 받음 각을 조절한다.

10: 스턴 보스
20: 가이드 레일
100: 전류고정날개(블레이드)
200: 고정 유닛
210: 고정 홈
220: 스토퍼
300: 받음각 조절 유닛
310: 회전 샤프트
320: 제1 베벨 기어
330: 제2 베벨 기어
350: 구동 모터

Claims

선미의 스턴 보스(10)의 원주 방향으로 회전 가능하게 설치되는 다수개의 전류고정날개(100); 및
상기 전류고정날개(100)의 위치를 고정하기 위한 고정 유닛(200);을 포함하고,
선미의 스턴 보스(10)의 내측에는 원주 방향을 따라 가이드 레일(20)이 형성되고, 상기 전류고정날개(100)의 하단부는 상기 가이드 레일(20) 안에 슬라이드 이동 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 가변형 전류고정날개.
청구항 1에 있어서,
상기 전류고정날개(100)로 유입되는 유입류에 대한 받음각 조정을 위한 받음각 조절 유닛(300);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 전류고정날개.
청구항 2에 있어서,
상기 받음각 조절 유닛(300)은
상기 전류고정날개(100)의 하부에 형성되는 회전 샤프트(310);
상기 회전 샤프트(310)의 끝단에 형성되는 제1 베벨 기어(320);
제1 베벨 기어(320)에 결합하는 제2 베벨 기어(330); 및
제2 베벨 기어(330)를 회전시키는 구동 모터(350);를 포함하는 가변형 전류고정날개.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 고정유닛(200)은
상기 스턴 보스(10)의 원주 면에 형성되는 다수의 고정 홈(210); 및
상기 고정 홈(210)에 결합하여 상기 전류고정날개(100)의 위치를 고정하는 스토퍼(220);를 포함하는 가변형 전류고정날개.
청구항 1에 있어서,
상기 전류고정날개(100)는 선수 선미 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가변형 전류고정날개.