KR200396908Y1 - 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치에 관한 것으로;

그 기술구현의 목적은 선체의 표면, 냉각수 배출구 근접부위에 방향변환핀을 일체로 구비되게 하여, 배출되는 냉각수의 흐름방향을 의도적으로 변환, 제어되게 하므로서, 불필요한 프로펠러의 캐비테이션 및 그에 따른 선체변동압력의 증가를 방지할수 있도록 한 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치를 제공함에 있는 것이다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은;

선박의 냉각시스템으로 부터 냉각수를 배출시키기 위한 배출구를 포함하고;

상기, 배출구 근접부위에 선체 유선을 따라 일정거리 이격된 배치 형태로 방향변환핀을 일체로 장착되게 하므로서, 달성된다.

Description

핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치{Flow Control Device by using fin on Aft-body of Ship having Cooling System}

본 고안은 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스팀터빈을 주엔진으로 채택한 선박에 있어, 메인콘덴서의 냉각시스템으로 부터 배출되는 냉각수의 흐름방향을 기구적으로 변환, 제어되도록 하여, 선체의 진동현상을 예방되도록 한 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치에 관한 것이다.

오늘날, 산업의 발달과 시대변화에 따라 선박의 규모 또한 점진적으로 대형화, 고속화 되고 있는 추세이며. 이러한 선박의 기술적 변화에 부응하기 위하여는 부양성, 적재성, 이동성등의 세가지 요소를 모두 만족시켜야 하는 것이고, 특히 여기서 필수적인 핵심 기술은 대출력 추진장치라 할수 있다.

따라서, 과거에는 선박의 속도향상에 초첨을 맞추어 추진장치인 프로펠러의 구조적 측면에 상당한 관심을 가졌으나, 선박의 대형화 및 고속화에 따라 근래에는 프로펠러에 의한 캐비테이션, 즉, 진동 소음현상이 새로운 문제점으로 대두 되고 있는 실정이며, 아울러 상기 프로펠러에 간섭을 주는 또 다른 외부 환경적 요인의 작용으로 인해, 캐비테이션 현상을 더욱 악화되게 하고 있는 실정이다.

이에, 상기 외부 환경적 요인에 의한 케이테이션 악화 현상의 일예를 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같음을 알수 있다.

먼저, 스팀터빈을 주엔진으로 채택한 선박은 엔진 과열을 방지하기 위한 설비로서 냉각수를 순환되게 하는 냉각시스템을 구비하게 되고, 이와같은 설비에 의해 엔진을 냉각시킨 선박은 선미 일측면으로 형성된 배출구를 통해 냉각수를 선체 밖으로 배출시키게 된다.

하지만, 상기 냉각수가 배출되는 종래의 선박 배출구는 선체 표면에 단순히 통공이 형성된 구조을 취하는 것이었던바, 이에 상기 배출구를 통해 배출되는 냉각수는 선체 표면을 따라 그대로 유도, 흐름되며 배출구 후방의 유장을 교란시키게 되는 것이다.

따라서, 이와같은 유장교란 현상은 프로펠러로 유입되는 반류의 분포를 선체 중심축에 대하여 비대칭으로 변화시킴과 더불어, 반류를 크게하는 것이며;

또한, 이러한 프로펠러 면에서의 반류 변화는 프로펠러로 유입되는 입사각을 증가되게 하는 것으로, 이는 배출수가 없는 경우와 비교하여 프로펠러 캐비테이션 발생을 크게하며 약 2배 이상의 선체변동압력 증가로 나타나는 것이다.

이에, 전술한 바와같은 냉각수 배출에 따른 선체변동압력의 증가는 선체 진동 측면에서 매우 치명적인 성능 결함의 원인으로 작용되는 것이다.

따라서, 본 고안은 선박에 있어, 냉각수 배출시 야기되는 종래 선체변동압력 증가의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;

본 고안의 목적은 선체의 표면, 냉각수 배출구 근접부위에 방향변환핀을 일체로 구비되게 하여, 배출되는 냉각수의 흐름방향을 의도적으로 변환, 제어되게 하므로서, 불필요한 프로펠러의 캐비테이션 및 그에 따른 선체변동압력의 증가를 방지할수 있도록 한 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치를 제공함에 있는 것이다.

한편, 본 고안의 또 다른 목적으로는 냉각수 배출방향 변환에 따른 선체변동압력 증가의 예방으로서, 선박 운항중 발생할수 있는 치명적인 성능결함의 원인을 미연에 방지되도록 하고, 아울러 이와같은 성능결함 방지에 따라 선박의 내구성을 증대되도록 한 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치를 제공함에 있는 것이다.

이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구체적 수단으로는;

선박의 냉각시스템으로 부터 냉각수를 배출시키기 위한 배출구를 포함하고;

상기, 배출구 근접부위에 선체 유선을 따라 일정거리 이격된 배치 형태로 방향변환핀을 일체로 장착되게 하므로서, 달성된다.

이하, 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치 개략구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치 요부확대도이며, 도 3은 본 고안에 의해 개선된 선체변동압력 그래프이고, 도 4는 본 고안에 의해 개선된 유동 상태도서, 그 일련의 구성을 살펴보면;

선박(1)의 냉각수 배출구(2) 근접부위에 방향변환핀(3)를 일체로 구비되게 하므로서, 구성되는 것이다.

이때, 상기 선박(1)은 스팀터빈(도시생략)을 주엔진으로 구축되게 한 일반적 구성의 선박으로서, 이는 통상, 엔진 과열을 방지하기 위한 설비 구성으로, 냉각수를 순환되게 하는 냉각시스템(도시생략)을 구비하고, 상기 냉각수를 선체 밖으로 배출시키기 위한 수단으로, 선미일측 표면에 도 1로 도시된 바와같은 통공구조의 배출구(2)를 구비하게 된다.(도면 미설명 부호 4는 프로펠러, 5는 조타장치.)

또한, 상기 방향변환핀은(3)는 선체(선미) 표면 일측에 일체로 장착되는 본 고안의 핵심적 요지구성으로서, 이에 이와같은 방향변환핀(3)은 도 1 또는 도 2으로 도시된 바와같이, 전술한 배출구(2)를 기준으로, 그 배출구(2)의 후면 근접부위에 선체 유선을 따라 일정거리 이격된 배치 형태로 장착 구성되게 함이 바람직하다

이때, 상기와 같이 형성되는 방향변환핀(3)은 건조되는 선박의 크기(배출구의 크기) 변화에 따라 적절히 대응할수 있도록 그 형성 규격이 가변되는 것으로, 이러한 방향변환핀(3)의 설치위치(L1)는 선체에 형성된 배출구(2) 직경의 3배 거리를 벗어나지 않는 범위내에 형성되도록 함이 바람직하며;

그 모양에 있어서는, 브이(V)자 형상의 쐐기형부재(Wedge) 또는 별도의 물리적 작동관계를 갖는 와동발생부재(Vortex Generator)등으로 선택적 구성할수 있는 것으로, 이는 단지 방향변환핀의 외형적 형상 변형에 불과할 뿐, 그 기능면에 있어 본 고안의 핵심 요지를 벗어나는 것은 아니다

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 냉각수 배출방향 제어기능을 갖는 선박 설계관계의 일예를 살펴보면;

먼저, 선박의 길이(Lbp)가 270m 이고, 아웃립의 직경이 1.6m이며, 상기 아웃립의 중심위치가 선미로부터 37.29m, 그리고 선체 바닥으로 부터 3.72m라 할 경우,

상기 방향변환핀(3)의 설치각도는 수위 또는 선체수평면에 대해 16 ~ 30°를 이루도록 하고, 또한 방향변환핀(3)의 높이(H)는 배출구(2) 직경의 0.2 ~ 0.6배로 형성되도록 하며, 아울러, 방향변환핀(3)의 길이(폭;L2)은 배출구(2) 직경의 0.5 ~ 1.3배로 이루어지도록 함이 바람직하다.

즉, L1 < 3D 이고, H = (0.2~0.6)D, L2 = (0.5 ~ 1.3)D 이다.

D : 배출구직경 H : 방향변환핀 높이

L1 : 방향변환키 설치위치 L2 : 방향변환핀 길이

한편, 또 다르게 상기와 같은 구성 및 설계관계로 이루어진 본 고안에 따른 냉각수 배출방향 제어기능을 갖는 선박의 일련의 상호작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스팀터빈을 주엔진으로 채택한 선박(1)으로 부터 배출구(2)를 통해 냉각수가 배출되면, 상기 배출되는 냉각수는 배출구(2)의 후면 근접부위로 형성된 방향변환핀(3)에 의해 간섭을 받아 그 배출되는 냉각수의 유선을 교란시키게 되고 이와같은 유선 교란작용에 의해 프로펠러(4) 면에서의 유속분포를 개선되게 하는 것이다.

이에, 전술한 바와같은 프로펠라(4) 면에서의 유속분포 개선에 따라 종래 냉각수 배출에 의해 2배 이상 증가하였던 캐비티의 크기는 도 3으로 도시된 바와같이 감소하게 되고, 이러한 캐비티 크기의 감소에 따라 종래 문제로 대두되었던 선체변동압력의 증가 또한 억제되는 것이다.

부연적으로, 도 4는 본 고안에 의해 변경된 유동 상태도로서, 이를 참고로 하면 종래 냉각수 배출작용에 의해 느려진 유속이 회복되었음을 알수 있고, 유속의 분포 또한 선체 중심축에 대칭을 보이고 있음을 알수 있다.

이상, 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치는 냉각수 배출구 근접부위에 방향변환핀을 일체로 구비되게 하여, 배출되는 냉각수의 흐름방향을 의도적으로 변환, 제어되게 하므로서, 불필요한 프로펠러의 캐비테이션 및 그에 따른 선체변동압력의 증가를 방지되도록 한 것이다.

또 다르게, 상기와 같은 선체변동압력 증가의 예방으로서, 선박 운항중 발생할수 있는 치명적인 성능결함의 원인을 미연에 방지되도록 하여, 선박의 내구성을 증대되도록 한 것으로, 매우 유용한 기대효과를 제공하게 되는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치 개략구성도

도 2는 본 고안에 따른 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치 요부확대도

도 3은 본 고안에 의해 개선된 선체변동압력 그래프

도 4는 본 고안에 의해 개선된 유동 상태도

< 도면 주요부위에 대한 부호의 설명 >

1 : 선박

2 : 배출구

3 : 방향변환핀 :

Claims (3)

1. 선박의 냉각시스템으로 부터 냉각수를 배출시키기 위한 배출구를 포함하고;

   상기 배출구 선체 유선을 따라 일정거리 이격된 배치 형태로 방향변환핀을 일체로 장착시켜 구성하며;

   상기 방향변환핀의 위치는 배출구로 부터 배출구 직경의 3배 내에 위치하고,

   상기 방향변환핀의 설치각도는 선체 수평면에 대해서 16 ~ 30°이고;

   상기 방향변환핀의 높이는 배출구 직경의 0.2 ~ 0.6배 이며;

   상기 방향변환핀의 길이(폭)은 배출구 직경의 0.5 ~ 1.3배인 것을 특징으로 하는 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 방향변환핀은 쐐기형부재(Wedge)로 이루어짐을 특징으로 하는 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 방향변환핀은 와동발생부재(Vortex Generator)로 이루어짐을 특징으로하는 핀을 이용한 선박 냉각 배출수의 유동제어장치.