KR20090072242A - 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치 - Google Patents

추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치 Download PDF

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KR20090072242A
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황보승면
홍춘범
이재두
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 빌지 볼텍스가 선박 추진기로 유입되지 않게 하여 선박 추진기 상부 및 하부로 유입되는 유체의 흐름을 가속시킴으로써 선박 추진기에 의한 기진력을 감소시킴과 동시에 선체 저항을 감소시키는 선박의 다중 유동제어장치에 관한 것으로, 추진기의 작동에 의한 선박의 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 있어서, 선박의 길이방향으로는 2스테이션 내지 6스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 1부가물;및 선박의 길이방향으로는 0.5스테이션 내지 2스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 2부가물을 포함하는 것을 특징으로 하고 또한 제 1부가물 또는 제 2부가물의 윗면 또는 아랫면에 적어도 하나 위치하는 제 3부가물을 포함하는 것을 특징으로는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 선박의 추진축 아래에 일정한 형상을 갖는 복수개의 핀을 설치하여 제공함에 따라 유동박리 및 실속에 의한 저항 증가 현상을 방지하고, 나아가 저항 감소 효과를 극대화하면서, 빌지 볼텍스를 효과적으로 제어하여 추진기 기진력에 의한 선체 기진력을 크게 줄여줄 수 있는 이점이 있다.
Figure P1020070140297
선박 핀, 기진력 저감, 저항감소

Description

추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어 장치{Multi flow control appendages for reduction of exciting force induced by propeller}
본 발명은 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 선박의 추진축 아래에 일정한 형상의 다수개 부가물을 설치하여 빌지 볼텍스가 선박 추진기로 유입되지 않게 함으로써,선박 추진기에 의한 기진력을 감소시킴과 동시에 선체 저항을 감소시키는 선박의 다중 유동제어장치에 관한 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 운송 을 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 추진기 유기 기진력 저감 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다.
이러한 노력의 일환으로, 선박에 추진기 유기 기진력 감소 및 연료 절감의 효과를 제공할 수 있는 선박용 핀(Fin)에 대한 개념이 등장하였다.
도 1은 종래기술에 따른 선박의 핀 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 선박의 핀 장치에 의해 제어되는 유체의 흐름을 도시한 측면 개략도이다.
도 3은 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도와 도 1의 핀장치가 부착되지 않은 선박(이하, 베어 헐(bare hull)이라 한다.)의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
도 4는 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 등압력선과 베어 헐(bare hull)의 등압력선을 비교한 그림이다.
상기 선박의 핀 장치는 일본공개특허번호 제2002-362485호에 의해 공개된 것으로, 추진 효율의 향상과 선체 저항의 감소를 도모하기 위한 것이다.
상기 선박의 핀 장치는 앞 부분 핀(5)과 뒤쪽 핀(6)을 포함하고 있는데, 상기 양 핀(5, 6)은 선체 외판에 거의 직각 방향으로 돌출하도록 장착되어 있고, 박 판형상을 갖는다.
상기 앞 부분 핀(5)은 선미 수선(8)으로부터 선수 쪽에 거리 S(Lbp의 15% 이내)의 위치에 그 설치 기점을 가지고, 프로펠러(4)의 중심선 높이 이하에 설치되어, 선미 쪽으로 갈수록 선저로부터의 높이가 높아지도록 경사지게 설치된다. 상기 앞 부분 핀(5)의 길이(L1)는 프로펠러(4) 직경(D) 이하이고, 선체로부터의 돌출 폭은 프로펠러(4) 직경(D)의 10% 이하이다.
상기 뒤쪽 핀(6)은 선저와 평행하게 설치되고, 그 설치 높이가 프로펠러(4) 중심선으로부터 프로펠러 팁 사이에 위치하며, 상기 프로펠러의 바로 앞쪽에 설치된다. 상기 뒤쪽 핀(6)의 길이(L2)는 상기 프로펠러(4)의 직경(D) 이하이고, 선체로부터의 돌출 폭은 프로펠러(4) 직경(D)의 20% 이하이다.
상기 앞 부분 핀(5)은 선저로부터 선측으로 돌아나오는 소용돌이 즉, 빌지 볼텍스(9)를 약하게 함과 동시에, 순차적으로 프로펠러의 앞쪽으로 유도한다. 상기 뒤쪽 핀(6)은 상기 앞 부분 핀(5)에 의해 프로펠러(4)의 앞쪽으로 유도되는 빌지 볼텍스(9)의 확산을 방지하고, 앞 부분 핀(5)과 뒤쪽 핀(6)과의 사이 틈으로 흐르는 유체의 흐름(10)은 빌지 볼텍스(9)의 확산 방지 작용을 수행한다.
이와 같이 빌지 볼텍스(9)가 약화되는 경우, 프로펠러로 유입되는 유체가 더욱 균일해 지고, 빌지 볼텍스(9)의 확산이 방지되면, 빌지 볼텍스(9)에 의한 유도 저항이 줄어들기 때문에 선체 저항이 감소되어 선박의 추진 효율이 향상될 수 있다.
본 출원인은 이와 같은 종래기술의 효과를 확인하기 위하여 수치해석을 시행 하였고, 수치해석의 결과는 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
도 3에서 도시한 바와 같이 위에 위치한 그림은 베어 헐(bare hull)선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 나타낸 것이고, 아래에 위치한 그림은 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 나타낸 것이다.
도 4 에서 점선이 베어 헐(bare hull)선박의 등압력선을 나타낸 것이고, 실선이 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 등압력선을 나타낸 것이다. 도 4에서 선미쪽으로 갈수록 크기가 큰 등압력선을 의미한다. 상기 앞 부분 핀(5)을 선박의 길이방향으로는 선미수선(A.P.)으로부터 Lbp의 15%의 위치에, 선박의 높이방향으로는 선저로부터 추진기 직경의 30%의 위치에 장착하고, 상기 앞 부분 핀(5)의 길이를 추진기 직경과 동일하게, 폭을 추진기 직경의 7%로, 선저에 대한 각도를 10도로 설정하였다. 또한, 상기 뒤쪽 핀(6)을 선박의 길이방향으로는 추진기 바로 직전에, 선박의 높이방향으로는 선저로부터 추진기 직경의 90%의 위치에 장착하고, 뒤쪽 핀(6)의 길이를 추진기 직경의 80%로, 폭을 추진기 직경의 10%로, 각도는 선저와 평행하게 설정하였다.
이와 같은 조건에서 수치해석을 수행하였을 때, 도 3을 참조하여 살펴보면, 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도는 도 1의 베어 헐(bare hull)선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도에 비해 추진기의 하부면에 있어서는 거의 변화가 없음을 알 수 있고, 추진기의 상부면에 있어서는 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 경우 선속의 40% 이하 (그림에서 0.4 콘투어 라인(contour line)) 부분이 오히려 베어 헐(bare hull)의 선박의 경우보다 넓게 나타나고 있어, 유속이 감소되는 부분이 있음을 알 수 있으며, 이는 추진기에 의한 기진력을 줄이는 효과가 나타나고 있지 않음을 의미한다.
또한, 도 4를 살펴보면, 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 등압력선과 베어 헐(bare hull)선박의 등압력선 보다 선미쪽으로 치우치고 있음을 볼 수 있고, 압력저항이 오히려 증가하게 된다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 압력 저항이 감소하지 않음으로 인하여 선박의 추진 효율이 그다지 향상되지 않음을 알 수 있다.
본 출원인은 상기 수치해석을 함에 있어서, 핀의 부착조건을 일본공개특허번호 제2002-362485호에 개시된 실시예의 범위 내에서 설정하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 빌지 볼텍스가 선박 추진기로 유입되지 않게 하여, 선박 추진기에 의한 기진력을 감소시킴과 동시에 선체 저항을 감소시키고, 선박 추진기 상부로 유입되는 유체의 흐름을 가속시킴으로써 선박 추진기에 의한 기진력을 감소시킬 수 있는 선박의 다중 유동제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제는 선박의 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 있어서, 선박의 길이방향으로는 2스테이션 내지 6스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 1부가물;및 선박의 길이방향으로는 0.5스테이션 내지 2스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 2부가물을 포함하되, 상기 제 1부가물 및 제 2부가물의 길이는 상기 선박의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 5%사이이고, 폭은 상기 선박의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 1%사이인 것을 특징으로 하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 의해 실현된다.
바람직하게는 상기 제 1 부가물 또는 상기 제 2 부가물의 압력구배를 증가시키도록, 상기 제 1 부가물 또는 상기 제 2 부가물의 윗면 또는 아랫면 상에 다각 플레이트 형상의 압력구배증가용 보조부가물이 더 부착 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 압력구배증가용 보조부가물의 길이는 상기 제1부가물 및 제2부가물의 길이 보다 작고, 높이는 상기 제1부가물 및 제2부가물의 길이의 50%이하인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1부가물 및 제 2부가물은 다각형 모양의 박판 또는 다면체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하며 상기 제 1부가물 및 제2부가물은 선미방향으로 상향되도록 설치되되, 상기 제 1부가물과 선저면이 이루는 각은 5°내지 30°이고 상기 제 2부가물과 선저면이 이루는 각은 5°내지 40°가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 의하면, 선박의 추진축 아래에 일정한 형상을 갖는 복수개의 부가물을 설치하여 제공함에 따라 유동박리 및 실속에 의한 저항 증가 현상을 방지하고, 나아가 저항 감소 효과를 극대화하면서, 빌지 볼텍스를 효과적으로 제어하여 추진기에 의한 선체 기진력을 크게 줄여줄 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는, 본 발명에 따른 선박의 다중 유동제어장치의 일 실시예가 부착된 선미측면을 나타낸 측면도이다.
일 실시예의 경우, 도 5에서 도시한 바와 같이 선박(100)의 높이 방향(Z축방향) 기준으로 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 방향의 가상선(Q)사이를 기준으로 선박(100)의 좌,우현에 제 1부가물 및 제 2부가물(10,20)의 중심이 포함되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1부가물(10)은 선박(100)의 길이방향(X축방향)으로 2스테이션 내지 6스테이션 사이에 위치한다.
선박(100)의 높이방향(Z축방향)으로 가상선(Q) 높이 보다 높게 부착되는 부가물은 추진기면에 유입되는 유동을 제어할 수 없기 때문에, 상기 제 1부가물(10)은 선박(100)의 높이방향(Z축방향)으로 선저(bottom)로부터 가상선(Q) 높이 보다 낮은 높이(H1,H2)에 위치한다. 여기서 H1,H2는 선저로부터 부가물 중심까지의 높이이다. 그리고 상기 제 1부가물(10)은 선미방향으로 상향되도록 설치된다.
이때 상기 제 1부가물(10)이 선저면과 이루는 각도(D1,D2)가 5°이하이면 유동 교란 효과가 떨어지고, 30°이상이면 박리로 인한 저항이 증가하므로, 도 5의 D1과 D2는 5°~ 30°가 되도록 상기 제 1부가물(10)을 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 2부가물(20)은 선박(100)의 길이방향(X축방향)으로 0.5스테이션 내지 2스테이션 사이에 위치하고, 선박(100)의 높이방향(Z축방향)으로 가상선(Q) 높이 보다 높게 부착되는 부가물은 부가물은 추진기면에 유입되는 유동을 제어할 수 없기 때문에, 선박(100)의 높이방향(Z축방향)으로 선저(bottom)로부터 가 상선(Q) 높이 보다 낮은 높이(H3, H4)에 위치한다. 여기서 H3,H4는 선저로부터 부가물 중심까지의 높이이다.
그리고 상기 제 2부가물(20)도 선미방향으로 상향되어 설치된다.
이때 상기 제 2부가물(20)이 선저면과 이루는 각도(D3,D4)가 5°이하이면 유동 교란 효과가 떨어지고, 40°이상이면 박리로 인한 저항이 증가하므로, 도 5의 D3과 D4가 5°~ 40°가 되도록 상기 제 2부가물(20)을 설치하는 것이 바람직하다.
여기서 스테이션이란, 선수수선 및 선미수선(A.P)간 거리(Lbp)를 20개의 동일구간으로 분리한 후 각각의 구간의 경계를 칭하는 말이다.
선미수선(A.P)이란 명확한 타주(rudder post)를 가지는 선박에서는 타주의 뒷면과 설계수선과의 교점을 지나는 연직선이며, 그렇지 않은 선박에서는 타두재(rudder stock)의 중심선과 설계수선과의 교점을 지나는 연직선이다.
위와 같이, 상기 제 1부가물(10)과 제 2부가물(20)을 추진축 축심 방향의 가상선(Q)아래에 설치하는 것은 빌지 볼텍스와 상기 제 1부가물(10)과 제 2부가물(20)의 볼텍스의 상호작용을 이용하기 위함이다.
즉, 상기 제 1부가물(10)과 제 2부가물(20)은 선저에 대한 유선의 흐름 각도와 다르기 때문에, 볼텍스(vortex)를 발생시키고, 볼텍스는 선저로부터 선측으로 돌아오는 소용돌이 즉, 빌지 볼텍스(bilge vortex)와 상호작용하여, 상기 빌지 볼텍스가 추진기 보다 상부로 흐르도록 상기 빌지 볼텍스를 유도한다. 따라서, 빌지 볼텍스는 추진기 면으로 유입되지 아니하고, 불안정한 소용돌이인 빌지 볼텍스가 추진기 날개로 유입되지 아니하면, 추진기 날개에서의 반류가 균일화되어 선체변동 압력을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 선체의 기진력이 감소한다.
상기 제 1부가물(10)과 제 2부가물(20)은 다각형 모양의 박판 또는 다면체의 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되고 선박(100)의 좌,우현에 대칭되도록 설치된다.
도 6은, 선박의 측면에 부착된 도 5에서 도시한 제 1부가물 및 제 2부가물의 평면을 나타낸 평면도이다.
도 6에서 도시한 바와 같이 상기 제 1부가물(10) 및 제 2부가물(20)의 길이(L)는 상기 선박(100)의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 5%사이의 값을 가지고, 폭(W)은 상기 선박(100)의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 1%사이의 값을 가진다.
위와 같은 구성을 갖는 일 실시예의 효과를 입증하기 위해 수조에서 모형시험을 수행하였다.
상기 제 1부가물(10)및 제 2부가물(20)들은 선수에서 선미쪽으로 갈수록 상기 선박의 유선을 변화시킬 수 있도록 설치각도(D1,D2,D3,D4)를 5°내지 40°사이에서 필요에 따라 적절하게 가변시키는 것이 가능하다.
이와 같은 조건 하에서 모형시험과 수치해석을 수행한 결과가 도 7 내지 도 11에 도시되어 있다.
도 7은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박표면의 유선과 도 5의 실시예가 부착되지 않은 선박의 유선을 비교한 그림이다.
도 8은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도 와 도 5의 실시예가 부착되지 않은 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
도 9는, 도 5의 일 실시예가 부착된 추진기에서 발생하는 공동과 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 추진기에서 발생하는 공동(cavitation)을 비교한 그림이다.
도 10은, 도 9의 공동(cavitation)발생결과를 추진기의 회전각도에 대하여 비교한 그림이다.
도 11은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박의 선미압력과 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 선미압력을 비교한 그림이다.
도 7에서 도시한 발명안은 기존보다 일 실시예에 의해 개선된 한계유선을 보여주고 있다. 추진기 전방에서 하방으로 흐르는 유선을 상방으로 유도함을 볼 수 있다.
도 8은 추진기로 유입되는 유체의 속도를 도시한 것인데, 기존과 발명안 을 비교하여 보면, 기존에서는 추진기의 상부로 유입되는 유속이 0.4내지 0.5의 속도로 유체가 추진기로 유입되나, 발명안에서는 도 8의 A에서와 같이 0.5 내지 0.7의 속도로 유체가 추진기로 유입됨을 알 수 있다. 또한, 발명안에서는 추진기의 하부로 유입되는 유속이 0.7에서 0.9로 빨라졌음을 알 수 있다.
이와 같이 추진기로 유입되는 유속이 빨라지면 추진기 날개에서 공동현상(캐비테이션(cavitation))이 덜 발생하게 되고, 이로 인해 선체변동압력이 감소하여 선체의 기진력이 감소된다. 공동현상이란 일정 온도에서 주위압력이 증기압 이하로 강하되어 액체의 상태에서 기체의 상태로 바뀌는 현상을 말한다.
전반적으로 약 2배의 정도의 유속을 증가시켜 추진기에 의해 발생하는 기진력을 획기적으로 줄 일수 있다.
도 9는 추진기에서 발생하는 공동 현상을 비교한 것으로, 도 5의 일 실시예가 부착된 발명안의 추진기에서 발생하는 공동의 크기가 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 기존의 선박의 추진기에서 발생하는 공동의 크기 보다 80% 이상 감소한 것을 보여주고 있다.
도 10은, 도 9의 추진기의 회전각도에 따른 공동의 크기를 비교한 것으로, 공동이 주로 발생하는 -90도 ~ +90도 사이에서 도 5의 일 실시예가 부착된 발명안 추진기에서 발생하는 공동의 크기(도 10의 점선)가 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 추진기에서 발생하는 공동의 크기(도 10의 실선)보다 80% 이상 감소한 것을 보여주고 있다.
또한 도 11에서 도시한 바와 같이, 기존보다 발명안은 선미의 압력이 회복되어 압력저항의 감소도 도모할 수 있음을 알 수 있다.
도 12는, 도 5에서 도시한 일 실시예가 설치된 선박의 유효마력을 표시한 그림이다.
도 12에서 도시한 바와 같이, 일 실시예가 부착된 발명안의 선박의 경우(도 11의 실선), 기존의 선박의 경우(도11의 점선)보다 유효마력이 5%정도 개선되었음을 알 수 있다.
도 13은 도 5에서 도시한 제 1부가물 또는 제 2 부가물에 압력구배증가용 보 조부가물이 부착된 모습을 나타낸 측면도 및 정면도이다.
도 13의(a),(b)는 상기 제 1부가물(10) 또는 제 2 부가물(20)에 설치된 압력구배증가용 보조부가물(30)이 설치된 모습의 측면과 정면을 각각 나타낸 측면도 및 정면도이다.
도 13에서 도시한 바와 같이 일 실시예의 압력구배증가용 보조부가물(30)은 직사각형 형상을 갖는 플레이트로 형성되며, 상기 제 1부가물(10) 및 제 2부가물(20)의 윗면 또는 아래면에 하나 이상 부착되어 상기 윗면과 아래면 압력의 차이를 더욱 증가시켜 큰 볼텍스를 일으키는 역할을 수행 할 수 있다.
이는 압력차에 의하여 부가물의 측면에서의 발생되는 유동을 억제하기 위함이다.
상기 압력구배증가용 보조부가물(30)의 형상은 필요에 따라 다각형 또는 장방형 형상을 갖는 플레이트로 구성될 수 있다.
한편, 상기 압력구배증가용 보조부가물(30)은 그 길이(LP)가 상기 제1,2 부가물(10,20)들의 길이 보다 크면 구조적으로 취약하게 되기 때문에, 상기 제 1,2부가물(10,20)들의 길이 보다 작게 설치한다. 또한 압력구배증가용 보조부가물(30)의 높이(HP)가 상기 제1,2 부가물(10,20)들의 길이의 50% 이상이 되면 상기 압력구배증가용 보조부가물(30)에 의한 저항이 증가하므로, 상기 제 1,2 부가물(10,20)의 길이의 50% 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 13과 같은 구성을 갖는 또 하나의 일 실시예의 효과를 입증하기 위해 수조에서 모형시험을 수행하였다.
도 14는, 도 5의 일 실시예만 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도와 도 13의 일 실시예가 더 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
도 14는 추진기로 유입되는 유체의 속도를 도시한 것인데, 도 14의 위에 위치한 그림에서 나타낸 상기 압력구배증가용 보조부가물(30)이 부착되지 않은 경우는 추진기의 상부로 유입되는 유속이 선속의 0.5내지 0.75의 속도로 유체가 추진기로 유입되는 반면에, 도 14의 아래에 위치한 그림에서 나타낸 상기 압력구배증가용 보조부가물(30)이 부착된 경우는 도 14의 B에서와 같이 선속의 0.65 내지 0.85의 속도로 유체가 추진기로 빠르게 유입됨을 알 수 있다. 이와 같이 추진기로 유입되는 유속이 빨라지면 추진기 날개에서 공동현상(캐비테이션(cavitation))이 더욱 감소하게 되고, 이로 인해 선체변동압력이 더욱 감소하여 선체의 기진력이 더욱 감소된다.
이상에서 본 발명에 따른 선박의 다중 유동제어장치의 바람직한 일 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 종래기술에 따른 선박의 핀 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 선박의 핀 장치에 의해 제어되는 유체의 흐름을 도시한 측면 개략도이다.
도 3은 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도와 도 1의 핀장치가 부착되지 않은 선박(이하, 베어 헐(bare hull)이라 한다.)의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
도 4는 도 1의 핀 장치가 부착된 선박의 등압력선과 베어 헐(bare hull)의 등압력선을 비교한 그림이다.
도 5는, 본 발명에 따른 선박의 다중 유동제어장치의 일 실시예가 부착된 선미측면을 나타낸 측면도이다.
도 6은, 선박의 측면에 부착된 도 5에서 도시한 제 1부가물 및 제 2부가물의 평면을 나타낸 평면도이다.
도 7은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박표면의 유선과 도 5의 실시예가 부착되지 않은 선박의 유선을 비교한 그림이다.
도 8은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도와 도 5의 실시예가 부착되지 않은 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
도 9는, 도 5의 일 실시예가 부착된 추진기에서 발생하는 공동과 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 추진기에서 발생하는 공동(cavitation)을 비교한 그림이다.
도 10은, 도 9의 공동(cavitation)발생결과를 추진기의 회전각도에 대하여 비교한 그림이다.
도 11은, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박의 선미압력과 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 선미압력을 비교한 그림이다.
도 12는, 도 5의 일 실시예가 부착된 선박의 유효마력과 도 5의 일 실시예가 부착되지 않은 선박의 유효마력을 비교한 그림이다.
도 13은 도 5에서 도시한 제 1부가물 또는 제 2 부가물에 압력구배증가용 보조부가물이 부착된 모습을 나타낸 측면도 및 정면도이다.
도 14는, 도 5의 일 실시예만 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도와 도 13의 일 실시예가 더 부착된 선박의 추진기로 유입되는 유체의 속도를 비교한 그림이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 제 1부가물 20: 제 2부가물
30: 압력구배증가용 부가물
D1,D2,D3,D4: 설치각도 H1,H2,H3,H4: 설치높이

Claims (5)

  1. 선박의 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치에 있어서,
    선박의 길이방향으로는 2스테이션 내지 6스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 1부가물;및
    선박의 길이방향으로는 0.5스테이션 내지 2스테이션 사이에, 선박의 높이방향으로는 선저(bottom)로부터 추진축 축중심 사이에 적어도 하나 위치하는 제 2부가물을 포함하되,
    상기 제 1부가물 및 제 2부가물의 길이는 상기 선박의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 5%사이이고, 폭은 상기 선박의 선수수선 및 선미수선간 거리(LBP)의 0.1% 내지 1%사이인 것을 특징으로 하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부가물 또는 상기 제 2 부가물의 압력구배를 증가시키도록, 상기 제 1 부가물 또는 상기 제 2 부가물의 윗면 또는 아랫면 상에 다각 플레이트 형상의 압력구배증가용 보조부가물이 더 부착 형성된 것을 특징으로 하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압력구배증가용 보조부가물의 길이는 상기 제1부가물 및 제2부가물의 길이 보다 작고, 높이는 상기 제1부가물 및 제2부가물의 길이의 50%이하인 것을 특징하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치.
  4. 제 1항에 있어서
    상기 제 1부가물 및 제 2부가물은 다각형 모양의 박판 또는 다면체의 형상인 것을 특징으로 하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1부가물 및 제2부가물은 선미방향으로 상향되도록 설치되되, 상기 제 1부가물과 선저면이 이루는 각은 5°내지 30°이고 상기 제 2부가물과 선저면이 이루는 각은 5°내지 40°가 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 추진기 유기 기진력 저감을 위한 선박의 다중 유동제어장치.
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