KR20050102971A - Propeller with a curved rake - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로펠러의 끝단에 일정한 길이와 각도를 갖는 레이크를 구비하여 프로펠러의 추진력을 향상시키고, 프로펠러에서 발생하는 진동과 소음을 감소시키는 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러에 관한 것으로, 프로펠러 허브 외측에 부착된 다수 개의 프로펠러 날개 끝단에는 선미쪽으로 휘어진 레이크가 형성되는데, 상기 레이크는 프로펠러 기준선과 수직인 선에서 15~50°로 기울어진 레이크 각을 가지고, 프로펠러 팁에서 프로펠러 기준선 까지의 거리가 프로펄러 직경의 2~5%인 레이크 거리를 가지고, 상기 프로펠러의 끝단은 0.7R의 10~30%인 코드길이를 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a ship propeller having a curved rake and a cord length at a tip portion having a rake having a predetermined length and angle at the end of the propeller to improve propulsion of the propeller and to reduce vibration and noise generated from the propeller. At the ends of the propeller blades attached to the outside of the propeller hub, a rake bent toward the stern is formed, which has a rake angle inclined 15 to 50 ° from a line perpendicular to the propeller baseline, and the distance from the propeller tip to the propeller baseline. Has a rake distance of 2-5% of the propeller diameter, and the tip of the propeller has a cord length of 10-30% of 0.7R.
이러한 본 발명은 저주파수의 선체변동압력을 20% 정도 감소시키고, 고주파수의 선체변동압력이 50% 정도 감소시킴으로써 프로펠러에서 발생하는 진동과 소음을 줄이며, 동시에 선박용 프로펠러의 효율을 2~4% 정도 향상시키는 효과가 있다.The present invention reduces the hull fluctuation pressure of the low frequency by about 20%, and reduces the vibration and noise generated by the propeller by reducing the hull fluctuation pressure of the high frequency by about 50%, and at the same time improves the efficiency of the ship propeller by 2 to 4% It works.
Description
본 발명은 선박용 프로펠러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로펠러의 끝단에 일정한 길이와 각도를 갖는 레이크를 구비하여 프로펠러의 추진력을 향상시키고, 프로펠러에서 발생하는 진동과 소음을 감소시키는 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러에 관한 것이다.The present invention relates to a propeller for ships, and more particularly, having a rake having a predetermined length and angle at the end of the propeller to improve propulsion of the propeller and to reduce the vibration and noise generated in the propeller, with a curved rake The present invention relates to a marine propeller having a cord length.
일반적으로, 종래의 선박용 프로펠러는 ,도 1에 도시된 바와 같이, 프로펠러의 허브(1)와, 상기 프로펠러 허브(1)의 외측에 부착되어 회전하는 프로펠러 날개(40)로 구비되는데, 일정한 두께(5)를 갖는 상기 프로펠러 날개(40)는 프로펠러 기준선(4)을 기준으로 수직으로 형성된다.In general, the ship propeller of the prior art, as shown in Figure 1, is provided with a propeller hub (1) and a propeller blade (40) attached to the outer side of the propeller hub (1) and rotated, a constant thickness ( The propeller blade 40 with 5) is formed vertically with respect to the propeller baseline 4.
그러나, 상기와 같은 프로펠러가 설치되어 운항하는 선박의 후미에는 프로펠러에 의해 팁 보오텍스(Tip Vortex, 소용돌이)가 발생되어 고주파수의 선체 진동이 유발되고, 또한 공동현상(Cavitation)이 발생하게 되어 프로펠러의 추진효율이 감소하게 되었다.However, the tip vortex is generated by the propeller at the rear of the ship in which the propeller is installed and operated, causing high frequency hull vibration, and also causing cavitation. Propulsion efficiency is reduced.
따라서, 상기와 같은 문제점을 보완하여 제작된 것이 CLT(Contracted Loaded Tip Propeller)인데, 상기 CLT는 프로펠러의 끝에 끝단판(End Plate)을 부착하여 프로펠러의 추진효율을 향상시키는 것이다.Therefore, the CLT (Contracted Loaded Tip Propeller) produced by supplementing the above problems is to improve the propulsion efficiency of the propeller by attaching an end plate (End Plate) to the end of the propeller.
그런데, 상기와 같은 CLT는 모형제작이 상당히 어려워서 모형시험이 거의 불가능하고, 실선에서 상당히 큰 끝단판이 용접되어 부착되기 때문에 제작비가 비싸고 제작 자체도 어려워지고, 또한 끝단판과 프로펠러 접속면에서 너클(Knuckle, 꺽여진 관절)이 생겨 유동의 흐름을 방해하는 부가저항이 발생하는 문제점이 있었다.By the way, the CLT is difficult to manufacture the model because the CLT is very difficult to manufacture the model, and because the end plate is welded and attached to the solid line, the manufacturing cost is expensive and the manufacturing itself becomes difficult, and the knuckle at the end plate and the propeller connection surface is also difficult. , A broken joint) has a problem in that an additional resistance is generated that hinders the flow of the flow.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 프로펠러의 끝단에 일정한 길이와 각도를 갖는 레이크를 구비하여 프로펠러에 발생하는 보오텍스(소용돌이 현상)와 캐비테이션(공동 현상)을 감소시켜 선체변동압력을 감소시키고 프로펠러의 추진효율을 향상시키는 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention is provided with a rake having a constant length and angle at the end of the propeller to reduce the hull fluctuation pressure by reducing the vortex (cavity phenomenon) and cavitation (cavity phenomenon) generated in the propeller The purpose of the present invention is to provide a propeller for ships having a curved rake and a cord length at the tip portion to improve propulsion efficiency of the propeller.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러는 프로펠러 허브 외측에 부착된 다수 개의 프로펠러 날개 끝단에는 선미쪽으로 휘어진 레이크가 형성되는데,In order to achieve the above object, a ship propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention is formed with a rake bent toward the stern at the end of a plurality of propeller blades attached to the outside of the propeller hub,
상기 레이크는 프로펠러 기준선과 수직인 선에서 15~50°로 기울어진 레이크 각을 가지고, 프로펠러 팁에서 프로펠러 기준선 까지의 거리가 프로펄러 직경의 2~5%인 레이크 거리를 가지고, 상기 프로펠러의 끝단은 0.7R의 10~30%인 코드길이를 갖는 것을 특징으로 한다.The rake has a rake angle inclined at 15-50 ° from a line perpendicular to the propeller baseline, the distance from the propeller tip to the propeller baseline has a rake distance of 2-5% of the propeller diameter, and the end of the propeller It has a code length of 10-30% of 0.7R.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러에 대한 일 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings there may be a plurality of exemplary embodiments for a ship propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention, the following describes the most preferred embodiment.
도 2는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 곡선 레이크를 도시한 상세도이고, 도 4는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 코드길이를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 사시도이고, 도 6은 본 발명과 종래 발명의 효율을 비교 도시한 그래프도이고, 도 7은 본 발명과 종래 발명의 작용효과를 비교 도시한 막대 그래프도이다.2 is a side view of a ship propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention, Figure 3 is a detailed view showing a curved rake of a marine propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention 4 is a front view showing a cord length of a ship propeller having a curved rake and a cord length at a tip part according to the present invention, and FIG. 5 is a ship propeller having a curved rake and a cord length at a tip part according to the present invention. 6 is a graph showing a comparison between the efficiency of the present invention and the conventional invention, Figure 7 is a bar graph showing a comparison of the effects of the present invention and the conventional invention.
도 2내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 팁 부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러는 프로펠러 허브(1) 외측에 부착된 다수 개의 프로펠러 날개(20) 끝단에는 선미쪽으로 휘어진 레이크(6)가 형성되는데,2 to 5, the ship propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention is a rake bent toward the stern at the ends of a plurality of propeller blades 20 attached to the outside of the propeller hub (1) (6) is formed,
상기 레이크(6)는 프로펠러 기준선(4)과 수직인 선에서 15~50°로 기울어진 레이크 각(α)을 가지고, 프로펠러 팁에서 프로펠러 기준선(4) 까지의 거리가 프로펄러 직경의 2~5%인 레이크 거리(a)를 가지고, 상기 프로펠러의 끝단은 0.7R의 10~30%인 코드길이(30)를 갖는다.The rake 6 has a rake angle α inclined at 15 to 50 ° from a line perpendicular to the propeller baseline 4, and the distance from the propeller tip to the propeller baseline 4 is 2 to 5 of the propeller diameter. With a rake distance a of%, the end of the propeller has a cord length 30 of 10-30% of 0.7R.
도 2와 같이, 프로펠러 허브(1)의 일측에는 프로펠러 날개(20)가 부착고정되고, 상기 프로펠러 날개(20)는 프로펠러 기준선(4)을 따라 수직으로 유지되다가 끝부분이 선수쪽 허브직경(2) 방향이 아닌 선미쪽 허브직경(3) 방향으로 휘게된다.2, a propeller blade 20 is fixed to one side of the propeller hub 1, and the propeller blade 20 is maintained vertically along the propeller reference line 4, and the end portion has a bow hub diameter 2 It is bent in the direction of the hub diameter (3) on the stern side rather than the
이 때, 도 3과 같이, 0.8R인 지점에서 레이크(6)가 휘기 시작해서 0.9R지점까지는 어느정도 완만한 기울기로 휘다가 0.95R 되는 지점에서 급격한 경사를 이루면서 1.0R 되는 곳 즉 프로펠러의 끝단까지 급경사가 유지된다.At this time, as shown in FIG. 3, the rake 6 starts to bend at the point of 0.8R, bends to a slightly gentle slope to the point of 0.9R, and forms a steep slope at the point of 0.95R to the point of 1.0R, that is, to the end of the propeller. Steep slopes are maintained.
상기 레이크(6)가 기울어진 정도를 나타내는 레이크 각(α)은 프로펠러 기준선(4)과 수직인 선에서 15~50°로 이루어지고, 프로펠러 팁에서 프로펠러 기준선(4) 까지의 거리인 레이크 거리(a)는 프로펄러 직경의 2~5%로 형성된다.The rake angle α indicating the degree of inclination of the rake 6 is 15 to 50 ° from a line perpendicular to the propeller reference line 4, and a rake distance (distance from the propeller tip to the propeller reference line 4) a) is formed at 2-5% of the propeller diameter.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러의 정면을 보면 프로펠러의 허브(1) 상측에 날개가 형성되는데, 가운데 표시된 선이 프로펠러의 스큐(9)이고, 좌측에 그려진 선이 프로펠러 날개의 후연(11)이고, 우측에 그려진 선이 프로펠러 날개의 전연(10)을 나타낸 것이고, 프로펠러 날개의 상측끝에 형성된 단면이 코드길이(30)를 나타낸 것으로 그 길이는 0.7R의 10~30%를 이룬다.And, as shown in Figure 4, when looking at the front of the propeller blades are formed on the hub (1) upper side of the propeller, the line shown in the middle is the skew (9) of the propeller, the line drawn on the left is the trailing edge of the propeller blade ( 11), the line drawn on the right shows the leading edge 10 of the propeller blade, the cross section formed on the upper end of the propeller blade represents the cord length 30, the length is 10 to 30% of 0.7R.
이하, 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, looking at the effect of the ship propeller having a curved rake and cord length on the tip portion according to the present invention.
일반적으로, 선박이 운항을 하게되면 프로펠러 날개(20)의 끝에서는 흡입면(8)과 압력면(7)이 서로 교차하는 3차원 형태의 흐름이 나타나며, 이 흐름은 팁 보오텍스를 발생시켜 고주파수의 선체 진동을 야기시킬 뿐만 아니라, 프로펠러의 추진효율도 감소시킨다.In general, when the ship is operated, a three-dimensional flow appears at the end of the propeller blades 20 at which the suction surface 8 and the pressure surface 7 cross each other, and this flow generates a tip vortex to generate a high frequency. In addition to causing the hull vibration, the propeller's propulsion efficiency is also reduced.
따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해 프로펠러 팁부분에 급격한 레이크(6)와 코드길이(30)를 형성함으로써 팁에서의 날개의 형상이 끝단판 역활을 하게 된다.Therefore, in order to solve the problem, the present invention forms a sharp rake 6 and a cord length 30 at the propeller tip part to serve as an end plate shape of the blade at the tip.
여기서, 끝단판의 역활은 흡입면(8)의 압력강하가 일반 프로펠러에 비해 작고, 상대적으로 압력면(7)에서는 매우 높은 압력이 형성되기 때문에 흡입면(8)에서 발생하는 캐비테인션(Cavitation)을 감소시켜 저주파수의 선체변동압력을 감소시키고, 동시에 날개(20) 끝에서의 부하(Loading) 증가로 효율이 향상된다. 또한 날개 끝에서 발생하는 3차원의 흐름을 막아 팁 보오텍스의 발생량을 감속시켜 고주파수의 선체변동압력을 감소시킨다.Here, the role of the end plate is the cavitation generated in the suction surface (8) because the pressure drop of the suction surface (8) is smaller than that of the general propeller and relatively high pressure is formed in the pressure surface (7) Reduction) decreases the hull fluctuation pressure of the low frequency, and at the same time the efficiency is improved by increasing the load (Loading) at the tip of the blade (20). In addition, it prevents the three-dimensional flow generated at the tip of the wing, reducing the amount of tip votex and reducing the hull fluctuation pressure of high frequency.
따라서, 팁 보오텍스의 발생에 의한 에너지 손실의 감소와 프로펠러 날개(20) 끝의 부하(Loading)의 증가로 (즉 추진력의 증가로) 프로펠러의 효율이 향상된다.Therefore, the efficiency of the propeller is improved by reducing the energy loss due to the generation of the tip votex and increasing the loading of the tip of the propeller blade 20 (that is, by increasing the driving force).
또한, 프로펠러의 끝단에 형성된 코드길이(30)로 인해 팁 보오텍스의 롤업(Roll-up)을 효과적으로 감소시켜 선체에 작용하는 변동압력을 감소시킬 뿐만 아니라, 팁 부분의 흡입면(8)의 압력강하를 감소시켜 프로펠러 날개면에서 발생하는 캐비테이션을 감소시키고, 날개에서 떨어져 나가는 거동을 보다 안정적으로 만들게 된다.In addition, the cord length 30 formed at the end of the propeller effectively reduces the roll-up of the tip botex to reduce the fluctuation pressure acting on the hull, as well as the pressure on the suction surface 8 of the tip portion. By reducing the descent, it reduces the cavitation occurring on the propeller wing surface and makes the wing falling off more stable.
팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러에서는 캐비테이션 감소에 의한 저주파수의 선체변동압력이 20% 정도 감소되고, 팁 보오텍스 감소에 의한 고주파수의 선체변동압력이 50% 정도 감소된다.In ship propellers with curved rakes and cord lengths at the tip, the low frequency hull fluctuation pressure is reduced by 20% due to the reduction of cavitation, and the high frequency hull fluctuation pressure is reduced by 50% due to the reduction of tip votex.
도 6은 본 발명과 종래 발명의 효율을 비교한 도면으로써, JA는 프로펠러가 한바퀴 회전할때 선박이 전진하는 거리를 나타내는 전진비이고, KT 는 추력계수를 표시하는 부호이자 출력(OUT PUT)을 나타내고, 10×KQ는 토크계수로써 입력(IN PUT)을 의미하고, ηO는 입력에 대한 출력의 비를 나타낸 것으로, JA×KT/(2×π×K Q)를 의미한다.6 is a view comparing the efficiency of the present invention and the conventional invention, J A is the forward ratio indicating the distance the ship is moving when the propeller rotates one round, K T is the sign and output indicating the thrust coefficient (OUT PUT ), 10 × K Q means IN PUT as the torque coefficient, η O means the ratio of output to input, and means J A × K T / (2 × π × K Q ) do.
따라서, 도 6을 검토해 보면 실선인 본 발명이 점선인 종래 프로펠러에 비해 ηO 값 ,즉 다시 말하면 입력에 대한 출력의 비가 우수하기 때문에 프로펠러의 추진효율이 종래 프로펠러에 비해 2~4% 정도로 증가한다.Therefore, Reviewing to Fig. 6 and propulsive efficiency of the propeller is increased about 2-4% compared to a conventional propeller since the ratio is excellent in the output of the η O value, that is, in other words the input compared to a conventional propeller of the solid line of this invention dotted lines .
또한, 도 7에서 f는 선체의 변동압력의 저주파 성분을 나타낸 막대이고, g는 선체의 변동압력의 고주파 성분을 나타낸 막대로써, 본 발명이 종래 프로펠러에 비해 f,g값이 각각 20%,50% 정도로 현저히 떨어진다는 것을 알 수 있다.In addition, in Figure 7, f is a bar showing a low frequency component of the fluctuation pressure of the hull, g is a bar showing a high frequency component of the fluctuation pressure of the hull, the present invention is 20%, 50 f, g value compared to the conventional propeller It can be seen that it is significantly reduced by about%.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러는 캐비테이션 감소에 의한 저주파수의 선체변동압력을 20% 정도 감소시키고, 팁 보오텍스 감소에 의한 고주파수의 선체변동압력이 50% 정도 감소시킴으로써 프로펠러에서 발생하는 진동과 소음을 줄이며, 동시에 선박용 프로펠러의 효율을 2~4% 정도 향상시키는 효과가 있다.Ship propeller having a curved rake and cord length in the tip portion according to the present invention having the configuration as described above reduces the hull fluctuation pressure of the low frequency by 20%, the hull fluctuation pressure of the high frequency by reducing the tip votex By reducing this 50%, the vibration and noise generated from the propeller are reduced, and at the same time, the efficiency of the ship propeller is improved by 2 to 4%.
또한, 프로펠러 효율의 증가에 따라서 선박의 속도가 증가하고, 동일 선속에서는 낮은 연료소모율을 유지하고, 동일 부하(추진력 혹은 출력)에 대해 프로펠러의 직경이 감소하므로, 이에 따른 프로펠러의 제작비용이 감소되는 효과가 있다.In addition, as the propeller efficiency increases, the speed of the ship increases, the fuel consumption rate is maintained at the same ship speed, and the diameter of the propeller decreases for the same load (propulsion force or output), thereby reducing the production cost of the propeller. It works.
도 1은 종래 프로펠러의 측면도;1 is a side view of a conventional propeller;
도 2는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 측면도;Figure 2 is a side view of the ship propeller having a curved rake and cord length on the tip portion according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 곡선 레이크를 도시한 상세도;3 is a detailed view showing a curved rake of the ship propeller having a curved rake and a cord length in the tip portion according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 코드길이를 도시한 정면도;Figure 4 is a front view showing the cord length of the ship propeller having a curved rake and cord length on the tip portion according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 팁부분에 곡선 레이크와 코드길이를 갖는 선박용 프로펠러의 사시도;5 is a perspective view of a marine propeller having a curved rake and cord length at the tip portion according to the present invention;
도 6은 본 발명과 종래 발명의 효율을 비교 도시한 그래프도;6 is a graph showing a comparison of the efficiency of the present invention and the conventional invention;
도 7은 본 발명과 종래 발명의 작용효과를 비교 도시한 막대 그래프도이다.7 is a bar graph showing the operation and effect of the present invention and the conventional invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1: 프로펠러의 허브 2: 선수쪽 허브직경1: hub of propeller 2: hub side diameter
3: 선미쪽 허브직경 4: 프로펠러 기준선3: stern hub diameter 4: propeller baseline
5: 날개 두께 6: 레이크5: wing thickness 6: rake
7: 프로펠러 압력면 8: 프로펠러 흡입면7: propeller pressure surface 8: propeller suction surface
9: 프로펠러의 스큐 10: 프로펠러 날개의 전연9: Propeller Skew 10: Propeller Wings
11: 프로펠러 날개의 후연 20: 프로펠러 날개11: Propeller wing trailing 20: Propeller wing
30: 코드길이30: code length
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