KR200492903Y1 - 프로펠러 허브 보텍스 감소장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 선박용 프로펠러 허브에 발생하는 보텍스를 감소시키기 위한 것으로서, 특히 허브 보텍스를 제어할 수 있으며 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 우수할 뿐 아니라 허브 보텍스로 인해 손실되는 추진력을 회수할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치는 프로펠러가 고정된 프로펠러 샤프트의 단부에 장착된 차동기어조립체와, 차동기어조립체의 출력축인 보넷 축과, 보넷 축의 원주를 따라 장착된 복수의 보넷 핀을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

프로펠러 허브 보텍스 감소장치{Propeller hub vortex reduce apparatus}
본 고안은 선박용 프로펠러 허브에 발생하는 보텍스를 감소시키기 위한 것으로서, 특히 허브 보텍스를 제어할 수 있으며 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 우수할 뿐 아니라 허브 보텍스로 인해 손실되는 추진력을 회수할 수 있게 구성한 것이다.
현대에는 항공기 등의 운송수단의 발달로 화물이 전 세계 곳곳으로 신속하게 운송되고 있다.
그러나 석유, 천연가스, 자동차, 컨테이너 등과 같이 화물의 부피가 매우 크거나, 화물의 무게가 매우 무거운 경우, 항공기로는 운송할 수 없기 때문에, 다소 느리지만 선박을 이용하는 것이 일반적이다.
이처럼 선박을 이용하여 화물을 운반하는 경우, 많은 양의 화물을 일회적으로 운반하기엔 용이하지만, 선박 고유의 특징인 느린 속력으로 인하여 신속한 운송을 하기엔 많은 불편이 따랐던 것이 사실이다.
최근 이러한 선박 운송의 불편을 어느 정도 해결하기 위해 전 세계의 조선소에서는 대형 선박 및 고속 선박의 개발에 박차를 가하고 있다.
특히, 선박의 추진기 효율을 향상시키기 위한 해결 과제와, 고유가 시대에 당면한 연료 절감 문제 해결 과제를 비롯하여, 선주 등 고객 만족 실현을 위한 선박 속도 향상 및 진동 개선 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다.
대부분의 선박은 나선형 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러 블레이드가 회전하면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.
즉, 선박의 추진장치는 허브의 외주에 복수의 프로펠러 블레이드가 형성된 프로펠러를 구비하는데, 프로펠러가 회전하는 것에 의해 양력을 발생하여, 그 양력이 샤프트 방향의 추진력으로 작용하여 추진력을 얻는 것이다.
그러나, 이러한 프로펠러의 회전 시, 프로펠러의 허브 후방에선 허브 보텍스(Hub Vortex)가 집중 발생하는데, 이러한 허브 보텍스의 집중 현상은 선박 추진장치의 효율 감소, 추진기 자체의 진동 및 소음의 발생의 원인이 됨은 물론, 러더(Rudder)에서의 캐비테이션(Cavitation) 침식 문제의 원인이 되었다.
종래 프로펠러 추진 선박에서의 이러한 허브 보텍스의 집중 현상을 방지하기 위한 노력의 일환으로서, 프로펠러 허브 캡이 제안되었으나, 허브 캡에 아무런 부가물이 장착되지 않은 구성이 대부분이었다.
도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 선박용 추진기(10)는 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드(11)가 형성된 허브(보스)(12)를 구비하고, 허브(12)에는 프로펠러 샤프트(13)가 결합되며, 허브(12)의 후단에는 허브 캡(14)이 설치된다.
종래 선박용 추진기(10)는 프로펠러 블레이드의 회전으로 인하여 양력과 항력이 발생하게 되는데, 프로펠러 블레이드(13) 후류에 와류가 발생하며, 허브(12) 후단의 압력 저하로 캐비테이션이 발생한다.
종래 선박용 추진기(10)는 고효율을 위한 과도한 로딩이 프로펠러 캐비테이션의 원인이 되며, 프로펠러 블레이드 후류에 발생하는 허브 보텍스 역시 소음, 진동의 원인이 되고 있다.
따라서, 프로펠러 추진 시 발생되는 허브 보텍스(Hub Vortex)의 집중(Roll-Up)을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론, 프로펠러의 진동 및 소음의 감소, 러더 캐비테이션 침식 문제 등을 모두 해결할 수 있는 허브 보텍스 감소장치에 대한 개발이 시급한 실정이다.
허브 보텍스 저감용 프로펠러 허브 캡의 개발과 관련하여 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0064223호(공개일; 2014.05.28)에 기술된 내용에 따르면, 허브 캡의 외주면에 캡 핀들을 형성하여 프로펠러와 캡 핀이 동일한 회전수로 회전하다는 것에 특징이 있다.
하지만, 프로펠러와 캡 핀이 같은 회전수로 회전함에 따라 프로펠러에 미치는 보텍스의 저감효과가 크지 않을 뿐만 아니라 캡 핀의 회전에 따른 보텍스가 발생하는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0064223호(공개일; 2014.05.28)
본 고안은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 선박의 프로펠러의 회전속도보다 작은 속도로 회전하거나 또는 프로펠러의 회전에도 불구하고 정지 상태를 유지할 수 있는 보넷 핀을 구성한 프로펠러 허브 보텍스 감소장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치는 프로펠러가 고정된 프로펠러 샤프트의 단부에 장착된 차동기어조립체와, 차동기어조립체의 출력축인 보넷 축과, 보넷 축의 원주를 따라 장착된 복수의 보넷 핀을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 보넷 핀의 날개각은 프로펠러의 날개각과 반대 방향으로 형성된다.
또한, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 프로펠러 샤프트의 끝단에는 차동기어조립체를 감싸는 허브 캡이 고정되고, 허브 캡을 관통한 보넷 축은 베어링에 의해 허브 캡에 지지되며 허브 캡과 다른 회전이 가능하다.
또한, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 차동기어조립체는, 프로펠러 샤프트에 고정되어 공전하거나 자체 자전 가능한 복수의 유성기어와, 복수의 유성기어에 기어물림된 태양기어를 포함하며, 태양기어에는 보넷 축이 고정된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치는 프로펠러의 회전수보다 작은 회전수로 보넷 핀이 회전하거나 또는 보넷핀이 정지할 수 있게 구성함으로써, 프로펠러의 회전에 의해 발생하는 보텍스를 저감할 수 있게 구성한 것이다.
도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치를 나타낸 측면도이고,
도 3은 도 2에 도시된 프로펠러 허브 보텍스 감소장치의 단면도이며,
도 4는 도 3에 도시된 차동기어조립체를 나타낸 상세도이고,
도 5는 보넷 축의 유무에 따른 컴퓨터 유체 역학(CFD;Computational Fluid Dynamics) 해석 이미지다.
아래에서는 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 2는 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 프로펠러 허브 보텍스 감소장치의 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 차동기어조립체를 나타낸 상세도이고, 도 5는 보넷 축의 유무에 따른 컴퓨터 유체 역학(CFD;Computational Fluid Dynamics) 해석 이미지다.
도 2에 도시된 바와 같이, 선미에 추진력을 발생하는 프로펠러(111)가 장착되며, 프로펠러 샤프트(110)의 끝단에는 허브 캡(115)이 고정된다.
한편, 허브 캡(115)을 관통해 허브 캡(115)의 후방으로 연장된 보넷 축(120)에는 보넷 핀(123)들이 간격을 두고 보넷 축(120)의 원주를 따라 고정되며, 보넷 축(120)이 회전함에 따라 보넷 핀(123)이 회전하면서 프로펠러(111)의 회전에 의해 발생하는 보텍스를 감소시킨다.
아래에서는 이와 같이 구성된 프로펠러 허브 보텍스 감소장치에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 선미로 연장된 프로펠러 샤프트(110)에는 프로펠러(111)의 허브(113)가 고정된다.
그리고 프로펠러(111)의 허브(113) 끝단에는 허브 캡(115)이 고정되며, 허브 캡(115)의 내부에는 프로펠러 샤프트(110)에 고정되는 차동기어조립체(130)가 장착되며, 차동기어조립체(130)의 태양기어(135)에 고정된 출력축인 보넷 축(120)은 허브 캡(115)을 관통해 허브 캡(115)의 후방으로 연장된다. 앞서 설명한 바와 같이 허브 캡(115)의 외부로 연장된 보넷 축(120)에는 보넷 핀(123)이 원주를 따라 간격을 두고 고정된다.
한편 도 4에 보이듯이, 차동기어조립체(130)는 프로펠러 샤프트(110)에 고정되어 프로펠러 샤프트(110)와 공전하거나 자체 자전 가능한 2개의 유성기어(133)와, 2개의 유성기어(133)에 기어물림된 태양기어(135)를 포함한다. 그리고 태양기어(135)에는 보넷 축(120)이 고정된다.
보넷 축(120)에는 베어링(125)이 장착되어 허브 캡(115)에 지지된 상태로 자유롭게 회전 가능하다.
프로펠러(111)가 회전함에 따라 허브 캡(115) 또한 회전하지만, 보넷 축(120)은 베어링(125)에 의해 허브 캡(115)에 지지됨에 따라 허브 캡(115)의 회전은 보넷 축(120)의 회전에 영향을 미치지 않게 된다.
한편, 프로펠러 샤프트(110)가 회전함에 따라 유성기어(133)가 공전 및 자전하면서 보넷 축(120)의 독립적인 움직임을 가능하게 한다.
유성기어(133)와 태양기어(135)의 감속비가 큰 상태에서 유성기어가 샤프트의 일부 동력을 전달하낟면 보넷 축(120)은 감속된 회전수로 회전하게 된다. 이때 태양기어(135)에 연결된 보넷 축(120)은 프로펠러 샤프트(110)의 회전방향과 동일 방향으로 회전하게 된다.
한편, 보넷 축(120)에 장착된 보넷 핀(123)의 날개각은 프로펠러(111)의 허브(113)에 고정된 프로펠러(111)의 날개각과 반대 방향으로 장착된다. 따라서 보넷 핀(123)이 회전하면서 발생하는 추력은 프로펠러(111)가 회전하면서 발생하는 추력과 반대방향으로 형성된다. 이럴 경우에 보넷 핀(123)에서 발생하는 추력과 보넷 축(120)으로 전달되는 동력이 일치할 경우, 프로펠러(111)는 회전하지만 보넷 축(120)이 정지 즉 보넷 핀(123)이 회전하지 않는 상태를 유지할 수 있다.
한편, 앞에서는 보넷 핀(123)의 날개각이 프로펠러(111)의 날개각과 반대 방향으로 장착된 예를 설명하고 있으나, 이와 달리 보넷 핀(123)의 날개각이 프로펠러(111)의 날개각과 같은 방향으로도 장착되며, 보넷 핀(123)의 날개각이 프로펠러(111)의 날개각과 다르게 구성할 수도 있다. 여기에서 보넷 핀(123)의 날개각은 회전수 등에 의해 그 방향 및 날개각을 다양하게 구성할 수 있으며, 설령 보넷 핀(123)이 구성되지 않고 보넷 축(120)만 형성되더라도 본 고안의 목적을 도 5에 도시된 바와 같이 구현 가능하다.
도 5의 (a)는 보넷 축과 보넷 핀이 설치되지 않은 종래 기술에 따른 컴퓨터 유체 역학(CFD;Computational Fluid Dynamics) 해석 이미지고, 도 5의 (b)는 허브 캡에 보넷 축만이 형성된 상태에서의 컴퓨터 유체 역학 해석 이미지다.
도 5의 (a)의 경우 소용돌이(vorticity)가 심하게 발생되는 적색 부분이 허브 캡의 후방으로 폭 넓게 나타난 반면에, 도 5의 (b)의 경우 보넷 축의 후방으로 적색 부분이 나타나지만 도 5의 (a)에 비해 폭이 작음을 알 수 있다.
이와 같이 프로펠러 후방으로 발생하는 소용돌이 즉 선박용 프로펠러 허브에 발생하는 보텍스가 본 고안에 따른 프로펠러 허브 보텍스 감소장치에 의해 감소됨을 확인할 수 있다.
110 : 프로펠러 샤프트
111 : 프로펠러
113 : 허브
115 : 허브 캡
120 : 보넷 축
123 : 보넷 핀
125 : 베어링
130 : 차동기어조립체
133 : 유성기어
135 : 태양기어

Claims (4)

  1. 프로펠러(111)가 고정된 프로펠러 샤프트(110)의 단부에 장착된 차동기어조립체(130)와,
    차동기어조립체(130)의 출력축인 보넷 축(120)과,
    보넷 축(120)의 원주를 따라 장착된 복수의 보넷 핀(123)을 포함하며,
    프로펠러 샤프트(110)의 끝단에는 차동기어조립체(130)를 감싸는 허브 캡(115)이 고정되고, 허브 캡(115)을 관통한 보넷 축(120)은 베어링(125)에 의해 허브 캡(115)에 지지되며 허브 캡(115)과 다른 회전이 가능하며,
    차동기어조립체(130)는,
    프로펠러 샤프트(110)에 고정되어 공전하거나 자체 자전 가능한 복수의 유성기어(133)와, 복수의 유성기어(133)에 기어물림된 태양기어(135)를 포함하며, 태양기어(135)에는 보넷 축(120)이 고정된 것을 특징으로 하는 프로펠러 허브 보텍스 감소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    보넷 핀(123)의 날개각은 프로펠러(111)의 날개각과 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 허브 보텍스 감소장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101470896B1 (ko) * 2014-05-28 2014-12-09 한국해양과학기술원 허브 볼텍스 캐비테이션 저감을 위한 무회전 프로펠러 캡
JP6034240B2 (ja) * 2013-05-20 2016-11-30 日本電信電話株式会社 分析方法、分析装置および分析プログラム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034240Y2 (ja) * 1979-12-06 1985-10-11 トヨタ自動車株式会社 シ−ト組立装置
JPS57139500U (ko) * 1981-02-26 1982-08-31
KR20140064223A (ko) 2012-11-20 2014-05-28 대우조선해양 주식회사 선박용 추진기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6034240B2 (ja) * 2013-05-20 2016-11-30 日本電信電話株式会社 分析方法、分析装置および分析プログラム
KR101470896B1 (ko) * 2014-05-28 2014-12-09 한국해양과학기술원 허브 볼텍스 캐비테이션 저감을 위한 무회전 프로펠러 캡

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