KR20080097658A - 선박용 추력날개 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 추력날개에 관한 것으로, 그 목적은 선박용 프로펠러의 후류가 축대칭 분포가 아니라 불균일한 특성을 가지는 것을 고려하여 방향타의 양측 추력날개가 굽어지는 형상을 갖도록 함으로써 추력 발생을 극대화하여 궁극적으로 선박의 연료비를 보다 크게 절감할 수 있는 선박용 추력날개를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 방향타에 부착되는 추력날개에 있어서, 상기 추력날개는 방향타의 좌우 양측에 설치되며, 방향타로부터 멀어질수록 상부 또는 하부로 굽어지게 형성된 선박용 추력날개에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

추력날개, 방향타, 추진효율, 유속분포

Description

선박용 추력날개{The Thrust Fin for Ships}

도 1 은 유속분포층정기에 의해 측정된 프로펠러 유입 속도 분포도,

도 2 는 종래의 추력날개를 부착상태를 나타낸 예시도,

도 3 은 수치해석에 의한 프로펠러 후류 속도 분포도

도 4 는 본 발명에 따른 추력날개의 형상결정의 원리를 나타낸 예시도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 절곡형으로 굽어진 선박용 추력날개의 형상을 나타낸 예시도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 곡선형으로 굽어진 선박용 추력날개의 형상을 나타낸 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 방향타 (110) : 추력날개

본 발명은 프로펠러 후방의 회전류로 인한 에너지 손실을 회수하여 추력으로 변환시키는 선박용 추력 날개(thrust fin)에 관한 것으로, 특히 선박 프로펠러에 의해 발생된 후류의 유속분포가 불균일한 것을 고려하여 추력날개가 굽어지도록 형성된 선박용 추력날개에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 프로펠러는 회전함에 의하여 추력(thrust)을 발생하나 도 1 에서 볼 수 있는 바와 같이 프로펠러의 회전으로 인한 프로펠러 후방에는 회전류가 발생하게 된다. 그런데 이 회전류는 추력 발생과는 아무런 관련이 없고 단지 에너지 손실과 연관되므로 프로펠러 후방에서 야기되는 회전류로 인한 에너지 손실 중 상당량을 회수함으로써 추진효율을 현저히 향상시킬 수 있으며 추력날개는 바로 이러한 장치중의 하나라고 할 수 있다.

한편 종래의 추력날개(10)는 유입 유동이 균일한 경우 프로펠러(20) 후류가 중심축 바로 뒤에서 가장 큰 회전 방향 속도 성분을 가지며 축대칭 분포를 가진다고 가정하고 추력날개(10)의 제작의 편의성 및 방향타와의 간섭 영향의 최소화를 고려하여 도 2에서와 같이 프로펠러 중심축상과 일직선상에 위치하면서 수평으로 설치되는 것이 보편적이다.

그러나 선박용 프로펠러는 비행기 프로펠러와는 달리 도 1에서 보인 바와 같이 선체에 의한 불균일 유동장에서 작동하게 되므로, 프로펠러 후류 역시 축대칭 분포를 가지지 못하고 도 3에서와 같이 비대칭 유동 특성을 가짐에 따라 프로펠러의 중심축상에서 일직선상으로 설치되는 종래의 추력날개는 기대 이하의 효과를 나타내는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 선박용 프로펠러의 후류가 축대칭 분포가 아니라 불균일한 특성을 가지는 것을 고려하여 방향타의 양측 추력날개가 굽어지는 형상을 갖도록 함으로써 추력 발생을 극대화하여 궁극적으로 선박의 연료비를 보다 크게 절감할 수 있는 선박용 추력날개를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 방향타에 부착되는 추력날개에 있어서,

상기 추력날개는 방향타의 좌우 양측에 설치되며, 방향타로부터 멀어질수록 상부 또는 하부로 굽어지게 형성된 선박용 추력날개를 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4 는 본 발명에 따른 추력날개의 형상결정의 원리를 나타낸 예시도를 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 추력날개는 양측에 설치되며, 방향 타의 양측에 설치된 추력날개는 방항타로부터 멀어질수록 상부 또는 하부로 굽어지게 형성된 것으로 구성된다.

한편 본 발명에 따른 추력날개의 형상은 프로펠러 후류의 유속분포가 선체에 의한 불균일 반류 효과로 인하여 축대칭 분포를 가지지 못하는 점에 착안한 것으로, 유속분포데이터를 기준으로 회전 방향 유속 성분이 큰 곳에 날개가 위치하여 추진 효율의 향상을 얻을 수 있도록 한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 절곡형으로 굽어진 선박용 추력날개의 형상을 나타낸 예시도를 도시하고 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 추력날개는 중간부에 불연속점을 갖도록 절곡형으로 굽어지게 형성될 수 있다. 앞서 설명된 바와 마찬가지로 방향타의 양측에 설치된 두 추력날개는 도 5a와 같이 같은 방향으로 굽어지게 형성될 수도 있으며, 도 5b와 같이 서로 다른 방향으로 굽어지게 형성될 수도 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 곡선형으로 굽어진 선박용 추력날개의 형상을 나타낸 예시도를 도시하고 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 추력날개는 회전 방향 유속 성분이 큰 곳에 위치하도록 곡선형으로 굽어지게 형성될 수 있다. 이때 방향타의 양측에 설치된 두 추력날개가 도 6a와 같이 같은 방향으로 굽어지게 형성될 수도 있으며, 도 6b와 같이 서로 다른 방향으로 굽어지게 형성될 수도 있다.

도 7은 도 5b에 도시된 선박용 추력날개 및 수평형 추력날개를 이용한 모형시험결과를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 점선은 일반적인 수평형 추력날개에 의한 추진효율의 변화를 나타낸 것이고, 실선은 본 발명에 따른 추력날개에 의한 추진효율의 변화를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 추력날개가 기존의 추력날개에 비해 추진효율이 향상됨을 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 모형선을 이용하여 선미측 수류의 유속분포를 측정함으로써 얻어진 유속분포데이터에 기초하여 추력날개의 형상을 결정하도록 함으로써 선박의 선형에 최적화된 추력날개를 제공할 수 있게 되었으며, 최적화된 추력날개에 의해 선박의 추력효율을 높일 수 있게 되었다.

Claims (6)

1. 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 방향타에 부착되는 추력날개에 있어서,

   상기 추력날개는 방향타의 좌우 양측에 설치되며, 방향타로부터 멀어질수록 상부 또는 하부로 굽어지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 추력날개는 날개의 중간부분에서 불연속점을 갖도록 절곡된 형상으로 굽어지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 추력날개는 곡선형으로 굽어지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 방향타의 좌우 양측의 추력날개는 동일한 방향으로 굽어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 방향타의 좌우 양측의 추력날개는 서로 다른 방향으로 굽어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.
6. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 추력날개의 굽어지는 형상은 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 선미측 수류의 회전방향 유속성분이 큰 곳에 추력날개가 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 추력날개.

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