KR20110010079A - 선박용 노즐 프로펠러 - Google Patents

Abstract

공지된 노즐 프로펠러와 대비되는 동일한 엔진 파워에서 증가된 속도 또는 증가된 견인줄 견인력을 달성하도록, 핀(fin) 시스템과 고정 노즐(10)을 구비한 선박용, 특히 연근해선과 예인선용 노즐 프로펠러(100)에서, 상기 프로펠러(100)는 축 베어링(13)상의 프로펠러 축(11)에 장착되고, 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 노즐 프로펠러(100)의 프로펠러 하향 측(29) 보다 노즐 프로펠러(100)의 프로펠러 상향 측(28)에 보다 많은 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)이 배치되게 배치되고 그리고/또는 상기 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 가이드 핀이 비대칭 핀 시스템을 형성하게 배치된다.

Description

선박용 노즐 프로펠러{NOZZLE PROPELLER FOR SHIPS}

본 발명은 선박, 특히 연근해선(offshore craft), 예인선(tug) 및 내륙 항행선(inland navigation vessel), 또는 프로펠러 및 핀(fin) 시스템을 둘러싸는 고정된 비회전식 노즐을 갖는 선박을 위한 노즐 프로펠러에 관한 것이다.

본원의 노즐 프로펠러는 노즐에 내장되며 일반적인 용어로 "스크류 프로펠러" 로도 불리우는 고정된 프로펠러를 부가로 포함한다.

노즐 링 형태의 노즐로 둘러싸이거나 노즐에 내장된 프로펠러를 포함하는 배(watercraft), 특히 선박의 구동 장치는 노즐 프로펠러로서 표시된다. 이러한 형태의 노즐 링은 "코트 노즐(Kort nozzle)" 로도 불리운다. 이 경우, 노즐의 내부에 배치된 프로펠러는 고정되도록 형성된다. 원래, 종래기술에 있어서, 노즐 프로펠러는 프로펠러를 둘러싸는 노즐이 고정되도록 형성되었다. 고정된 노즐을 갖는 이러한 형태의 노즐 프로펠러에 있어서, 부가의 조종 장치(manoeuvring arrangement), 특히 방향타(rudder)는 프로펠러 후방, 즉 선박의 진행 방향에서 보았을 때 노즐 프로펠러의 후방에 제공되어야 한다. 또한, 종래 기술에 있어서, 노즐 플로펠러는 노즐이 내부에 배치된 고정된 프로펠러 주위로 회전가능한 것으로 알려져 있다. 이러한 회전가능한 노즐 프로펠러는 방향타 등과 같은 부가의 조종 시스템이 선택적으로 생략될 수 있도록 선박을 제어하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 고정된 노즐을 갖는 노즐 프로펠러에 관한 것으로서, 회전가능한 노즐을 갖는 노즐 프로펠러에 관한 것은 아니다.

노즐 또는 노즐 링은 구동부의 트러스트(thrust)를 증가시키는 기능을 갖는다. 이에 관하여, 상기 노즐 프로펠러는 높은 트러스트를 각각 분배(deliver)해야만 하는 예인선, 공급 선박(supply ship), 등에 흔하게 사용된다. 노즐 링으로서 형성된 노즐은 이 경우 노즐의 벽을 형성하는 통상적으로 원추형으로 경사진 관(tube)이다. 선박의 선미(stern)를 향한 관의 경사로 인해, 노즐 프로펠러는 엔진 성능을 증가시킬 필요없이 부가의 트러스트를 배에 전달할 수 있다. 추진 강화 특성과 함께, 바다 항해중 피칭(pitching)은 상기 수단에 의해 더욱 감소되며, 그 결과 험한 바다에서 속도 손실이 감소되고 지지 안정성(bearing stability)을 증가시킬 수 있다. 노즐 프로펠러 또는 코트 노즐의 고유 저항이 선박의 속도 증가에 따라 대략 2차 방정식(quadratically)으로 증가하기 때문에, 대형 프로펠러 트러스트를 발생해야만 하는 저속 선박(예인선, 어선 등등)에 특히 효과적이다.

선박용 노즐 프로펠러는 미국 특허 2,139,594호에 공지되어 있다. 이러한 시스템은 이른바 코트 노즐을 갖는다. 그러나, 일반적인 노즐 프로펠러와는 달리, 상기 코트 노즐은 고정되지 않지만, 방향타 포스트에 의해 프로펠러 주위로 피봇가능하다. 방향타 동작을 증가시키기 위해, 수평 및 수직으로 정렬된 핀은 코트 노즐의 주 흐름 방향에서 보았을 때 프로펠러 후방에 배치된다. 마찬가지로 역전시(reversing) 회전가능한 또는 피봇가능한 코트 노즐의 방향타 동작을 강화하기 위해, 2개의 핀이 프로펠러의 전방에 제공되며; 상기 핀들은 노즐에 부착되어 노즐 내부로 돌출되며, 단면으로 보았을 때 각각의 경우에 있어서 노즐 프로펠러의 수직 중앙축선상에 마주하여 배치된다.

DD 267 383 A3호에는 단일-스크류 및 다수-스크류 내륙 항행선에서 유체 유입부(afflux)에 영향을 끼치는 가이드 장치가 개시되어 있다. 프로펠러 축선의 아래에 수직으로 배치된 단일의 대형 전류(pre-swirl) 핀 또는 가이드 핀과, 2개의 현존하는(existing) 프로펠러 브래킷 아암을 포함하는 장치가 개시되어 있다. 클램핑 평면에 대해 적어도 20°의 말단면(tail surface)의 입구 엣지의 경사 각도가 개시되어 있다. 유체 유입부의 프로펠러 원형면의 실질적인 영역에 있어서, 단일 말단면은 프로펠러 앞의 전류로서 그 회전 방향의 반대 방향으로 원주 성분을 발생시켜, 그 결과 프로펠러가 회전하는 동안에 매우 양호하게 활력적으로 작동하고, 매우 균일하게 로드(load)된다.

본 발명의 목적은 공지의 노즐 프로펠러에 비해 동일한 엔진 파워에서 증가된 속도 또는 증가된 견인줄의 견인(tow-rope pull)을 가능하게 하는 서두에 언급한 형태의 노즐 프로펠러를 제공하는 것이다. 더 많은 물이 전체 스크류 프로펠러에 더욱 양호하게 유체역학적으로 안내되는 것도 달성되며, 그 결과 동일한 엔진 파워에서 연료를 절감할 수 있다.

상기 목적은 프로펠러 흐름 방향에서 프로펠러의 앞에 배치된 하나 또는 다수의 (전류)가이드 핀을 포함하는 핀 시스템에 의해 달성되며, 이러한 방식에서는 노즐 프로펠러의 하향 측(downturning side)이 아니라 노즐의 프로펠러 상향 측(upturning side)에 더 많은 가이드 핀이 배치된다.

본 발명은 노즐 프로펠러, 특히 코트 노즐을 위한 "전류" 핀 시스템이 견인줄의 견인력을 증가시키는데 특히 양호하며 또한 상술한 가이드 핀의 배치에 특별하다는 사실에 기초한다. 핀 시스템의 가이드 핀의 이러한 배치에 의해, 견인줄의 견인력이 약 10% 증가되거나 또는 최대 10% 의 파워 절감이 달성된다.

"노즐 프로펠러의 프로펠러 상향 측" 이라는 용어는 단면도로 보았을 때 선박이 전방으로 전진 항해시에 프로펠러가 바닥으로부터 상부로 회전(turn)하는 노즐 프로펠러가 향하는 측(side)으로 이해한다. 따라서, 프로펠러는 프로펠러 하향 측에서 상부로부터 바닥으로 회전(turn)한다. 따라서, 프로펠러 상향 측 및 하향 측은 단면도로 보았을 때 가상의 내부 수직 중앙선에 의해 분리된다. 본 명세서에 있어서, 핀 시스템을 형성하는 가이드 핀은 노즐 프로펠러에 배치되어 프로펠러 유체 유입부에 영향을 끼치는 고정자 의미의 흐름 안내면이다. 상기 가이드 핀은 통상적으로 노즐 프로펠러에 고정되어 배치된다. 프로펠러 상향 측의 가이드 핀의 배치는 단면도로 보았을 때 상기 가이드 핀 또는 적어도 가이드 핀의 실질적인 부분이 노즐 프로펠러의 프로펠러 상향 측에 배치되는 방식으로 이해된다. 하향 측에도 동일하게 적용된다.

프로펠러로의 유체 유입은 선박의 선체에 의해 교란된다. 따라서, 전방 배치된 가이드 핀을 갖지 않은 프로펠러와 대비되는 프로펠러 백워시(backwash) 지대의 프로펠러 뒤에 유체의 작은 비틀림 흐름(a smaller twisting of the flow)을 설정하는 방식으로 정렬된 프로펠러의 앞에 배치된 가이드 핀에 의해 와류가 발생 된다. 놀랍게도, 프로펠러 백워시의 비틀림은 만일 적어도 하나 이상의 가이드 핀이 노즐 프로펠러의 프로펠러 상향 측에 배치되면, 프로펠러 하향 측에 배치된 경우에 비해 상당히 적어지는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 따른 핀 시스템이 하나 이상의 가이드 핀을 포함하기 때문에, 본 발명에 따른 최소한의 핀 시스템 배치는 하나의 가이드 핀을 프로펠러 상향 측에 배치하고 프로펠러 하향 측에는 가이드 핀이 없이 구성된다. 이러한 최소한의 핀 시스템에 있어서, 하나의 가이드 핀은 프로펠러 상향 측에 완전하게 배치되어야 한다. 프로펠러 상향 측과 프로펠러 하향 측 사이에, 즉 그 길이방향 축선에 대해 노즐 프로펠러의 수직 중앙선상에 배치된 가이드 핀은 이 경우 본 발명에 따라 양측(프로펠러 상향 측 및 프로펠러 하향 측) 모두 없는 것으로 또는 양측에 모두 있는 것으로 계산된다. 만일 가이드 핀이 한쪽 측에 완전하게 배치되지는 않지만 한쪽 측에 지배적인 부분 영역을 갖도록 선택적으로 배치된다면, 본 발명의 목적에 맞는 측에 배치되게 한다.

동시에 가이드 핀들 또는 핀들은 단순히 노즐 프로펠러에 유입되는 물체를 방지하는 보호 그리드 등과 같은 순수한 노즐 프로펠러 보호 장치와는 구별되어야 한다.

순수한 보호 그리드와는 달리, 가이드 핀들 또는 핀들은 흐름에 상당히 영향을 끼치는 흐름 안내면이다.

핀 시스템을 형성하는 가이드 핀들은 노즐 프로펠러의 영역에 배치된다. 상기 가이드 핀은 노즐 프로펠러 내에 적어도 부분적으로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 증가된 속도 또는 견인줄의 견인력이 동일한 엔진 파워에서 가능하다는 장점을 갖는다. 그 결과, 증가된 효율이 얻어진다.

동일한 속도 및 견인줄의 견인에서 필요한 엔진 파워의 감소도 가능하다. 그 결과, 연료 절감 및 엔진 구입 비용의 감소도 가능하다.

또한, 핀 시스템에 의한 전류의 발생으로 인해, 완전한 고효율의 프로펠러-노즐-가이드 핀 시스템이 달성된다.

전체 스크류 프로펠러 또는 전체 프로펠러에 더 많은 물이 유체역학적으로 양호한 방식으로 안내되기 때문에, 동일한 엔진 파워로 10% 이상의 연료가 절감될 수 있다.

본 발명은 얕은 물에서도 사용될 수 있으며, 또한 외부 물체에 의한 손상으로부터 프로펠러의 보호를 제공한다.

프로펠러 상향 측 및 프로펠러 하향 측에 가이드 핀의 분포(distribution)에 대해 선택적으로 또는 부가적으로, 핀 시스템의 가이드 핀은 상기 가이드 핀이 비대칭 핀 시스템을 형성하는 방식으로 정렬 배치될 수 있다. 이 경우, 비대칭은 프로펠러 축선과 관련하여 지향된 가이드 핀의 각도 배치 및/또는 프로필 길이, 프로필 단면 또는 기타 다른 양(quantity) 등과 같은 치수와 관련이 있다. 프로펠러 축선상에 지향된 각도 배치와 연관된 비대칭의 경우, 프로펠러 축선으로 방사방향으로 보았을 때 각각의 가이드 핀의 축선들 사이에는 불균일한 각도 분할(angular division)이 설정된다. 비대칭 배치는 노즐 프로펠러의 수직 중앙축선이 노즐 프로펠러의 단면 방향으로 대칭의 축선으로 취해질 경우에도 존재할 수 있다. 이와 동시에, 상기 대칭 축선은 노즐 프로펠러의 상향 측 및 하향 측을 분리시킨다. 이것은 형성 및 배치가 용이한 방식으로 특히 효과적인 핀 시스템이 되게 한다. 대부분의 경우, 프로펠러 하향 측이 아니라 프로펠러 상향 측에 더 많은 가이드 핀이 배치되는 핀 시스템은 비대칭이 될 것이다.

본 발명의 양호한 전개에 있어서, 각각의 가이드 핀은 노즐의 내벽면에서 그 한쪽 단부에 고정되고 선미관(stern tube) 또는 축 베어링상에서 다른쪽 단부에 고정되는 고정자(stator)를 형성한다. 상기 축 베어링은 프로펠러 축을 장착하기 위해 형성되며, 프로펠러의 근처에 양호하게 배치된다. 축 베어링은 예를 들어 이른바 "선미관"에 의해 형성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 가이드 핀은 축 베어링과 노즐 내벽 사이에 고정된 고정자로서 각각 형성된다. 축 베어링과의 연결 또는 노즐과의 연결은 본 기술분야에 공지된 적절한 접합 기술, 특히 용접에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 노즐 내벽상의 고정에 있어서, 노즐 전방측에 고정이 제공될 수도 있다.

만일 가이드 핀이 노즐 프로펠러 또는 노즐의 내측에 완전하게 배치된다면 더욱 바람직하다. 원래, 가이드 핀의 섹션(section)은 노즐의 내측의 외측에 배치될 수 있다. 그러나, 본 출원인에 의해 시행된 실험은 대부분의 적용 상황에 있어서 노즐에 의해 둘러싸인 공간 내부에 가이드 핀을 완전히 배치하는 것이 유체역학적으로 바람직하다는 것을 보인다.

상술한 바와 같이, 원래 핀 시스템은 프로펠러 상향 측에 완전하게 배치되는 최소한 오직 하나의 가이드 핀을 포함할 수 있다. 그러나, 각각의 시스템은 적어도 3개의 가이드 핀을 갖는 것이 바람직하다. 적어도 2개의 가이드 핀이 프로펠러 상향 측에 배치될 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예는 핀 시스템이 3개 내지 7개의 가이드 핀을 가지며, 2개 내지 4개의 가이드 핀이 프로펠러 상향 측에 배치되고 1개 내지 3개의 가이드 핀이 프로펠러 하향 측에 배치될 수 있게 구성된다.

유체역학적으로, 만일 각각의 가이드 핀이 외향하여 굴곡된 흡입측과 광폭 영역에 대해 평탄한 압력측을 갖는다면 더욱 바람직하다. 이것은 항공기의 에어포일(airfoil)에 사용되는 바와 같은 전통적인 상승(uplift) 프로필이 되게 한다.

다수의 가이드 핀의 사용은 가이드 핀의 상이한 단면 형상을 가능하게 한다. 이러한 수단에 의해 노즐 내측의 흐름은 더욱 최적화될 수 있다.

가이드 핀이 프로펠러 축선에 대해 상이한 입사 각도(attack angle)로 배치되는 경우도 바람직하다. 전류의 최적화도 가능하다.

본 발명은 단일 프로펠러 시스템에 적용될 수 있다. 그러나, 다수 프로펠러 시스템에의 적용은 더욱 바람직하다. 상기 다수 프로펠러 시스템은 반대의 회전 방향을 갖는 2개의 인접하여 배치된 노즐 프로펠러를 포함한다. 따라서, 2개의 노즐 프로펠러의 핀 시스템은 서로 거울 대칭으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 더욱 양호한 실시예에서는 전류를 생성하도록 사용되는 프로펠러 브래킷 아암이 제공된다. 추진에 있어서의 또 다른 개선점은 이러한 수단에 의해 달성된다. 프로펠러 브래킷 아암은 통상적으로 선미관 또는 노즐 프로펠러를 지지하기 위해 사용되며, 선체에 단단히 연결된다. 이러한 실시예에 있어서, 프로펠러 브래킷 아암의 적어도 부분적인 영역, 특히 흐름 방향에서 보았을 때 노즐 내부에 배치되는 부분 영역은 본 발명의 개념으로는 가이드 핀으로서 형성될 수 있다. 프로펠러 브래킷 아암의 나머지 부분 영역은 상이하게 형성될 수도 있으며, 예를 들어 상이한 프로필을 가질 수도 있다. 그러나, 원칙적으로 프로펠러 브래킷 아암은 전체적으로 동일하게 형성될 수 있으며, 프로펠러 축선에 대해 동일한 입사 각도를 갖는다. 이에 의해, 본 발명의 구조는 더욱 간단해지는데, 그 이유는 노즐 프로펠러를 지지하기 위해 제공되는 프로펠러 브래킷 아암이 가이드 핀으로서 사용되기 때문이다.

연근해선, 예인선 및 내륙 항행선에 본 발명에 따른 노즐 프로펠러를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 선박에서는 2개의 인접한 노즐이 선미 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 노즐 프로펠러는 본 발명이 이들에게도 적합하도록 내륙 항행선에 우월적으로 사용된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 노즐 프로펠러의 단면도이고,
도2는 노즐 프로펠러 당 3개의 가이드 핀을 가진 다수-프로펠러 장치를 나타낸 도면이고,
도3은 노즐 프로펠러 당 7개의 가이드 핀을 가진 외향 작동 다수-프로펠러 장치를 나타낸 도면이고,
도4는 가이드 핀의 단면도이고, 그리고
도5는 가이드 핀의 단면이 표시된 다른 노즐 프로펠러의 단면도이다.

도1은 선박, 특히 내륙 항행선 또는 예인선용 노즐 프로펠러(100)를 도시한 도면이다. 상기 노즐 프로펠러(100)에는 아래에서 상세하게 설명되는 핀 시스템과, 견인줄의 견인력을 증가하게 소위 코트 노즐로 설계된 고정 노즐(10)이 설치된다. 상기 코트 노즐은 그 자체가 예를 들어 미국특허 2,139,594호로부터 알려진 것이어서, 본원에서는 설명하지 않는다. 도1의 도면은 종방향(종방향 섹션)으로 노즐 프로펠러(100)를 절단한 단면도이다. 명료하게 나타내기 위해서 노즐 프로펠러 장치의 상부 절반만을 나타내었다.

상기 노즐 프로펠러(100)는 스크루 또는 프로펠러(12)를 포함하고 그리고 선미관으로 구성된 축 베어링(13)에 프로펠러 축(11)이 장착된다. 도1에 가이드 핀(14)을 나타내었다. 상기 가이드 핀은 (전류)가이드 핀(14) 또는 핀으로 명시되고, 프로펠러(12)에서 전류를 발생하게 설계된다. 또한, 명시한 "가이드 핀" 또는 "가이드 면"은 "핀(fin)"에 대해서도 사용된다. 또한, "노즐 전류 핀"으로의 명시도 가능하다. 프로펠러(12)는 또한 "스크루 프로펠러"로서 명시될 수 있다. (전류)가이드 핀(14)은 유체 흐름방향으로 프로펠러(12)의 앞에 배치된다. (전류)가이드 핀(14)은 도1에 도시한 바와 같이, 노즐(10)의 내벽면의 일측 단부(15)에 그리고 축 베어링(13)에 타측 단부(16)가 고정된다.

도1은 또한 (전류)가이드 핀(14)이 노즐의 내부 공간에서 제1섹션(14a)으로 신장하고 그리고 제2섹션(14b)으로 노즐(10) 외측으로 돌출한 것을 나타낸다. 도1의 종방향 단면에서, 가이드 핀(14)은 내부섹션(14a)에서 끝나는 대략 수직하여 이어진 내부 엣지와 상부에서 바닥까지 비스듬하게 외향하여 이어진 외부 엣지를 구비하고, 상기 외부 엣지는 노즐(10)의 외측에 위치한 외부섹션(14b)에서 끝나고, 그리고 상부 영역에서 노즐(10)의 전방면에 대하여 접한다.

대체로 상기 가이드 핀(14)의 전방 협폭부가 흐름부에 배치되도록 프로펠러 축선의 방향으로 또는 프로펠러 흐름방향으로 광폭측(broad side)이 배치되게 상기 가이드 핀(14)을 배치한다. 프로펠러 축선(11)에 대한 가이드 핀(14)의 입사 각도에 따라, 가이드 핀(14)의 2개의 평탄한 측이 다소간 흐름부에 배치된다.

도2는 선체(20)의 A측에서 노즐 프로펠러(100)가 다수의, 특정하게는 3개의 (전류)가이드 핀(17a, 18a, 19a)을 가진 핀 시스템이 제공된 노즐 프로펠러(100)가 있는 선박의 선체(20)를 나타낸 도면이다. 유사하게, 상기 선체(20)의 B측에는 3개의 (전류)가이드 핀(17b, 18b, 19b)이 다른 노즐 프로펠러(100)에 제공되었다. 상기 시스템은 2개-프로펠러 시스템으로 설계되며, 따라서 다수-프로펠러 시스템에 속한다.

3개의 가이드 핀(17a, 18a, 19a)의 배치는 2개의 가이드 핀(17a, 18a)이 프로펠러 상향 측(28)에 배치되고 그리고 1개의 가이드 핀(19a)이 프로펠러 하향 측(29)에 배치되는 방식으로 이루어진다. A측의 프로펠러와 B측의 프로펠러에서는 노즐 프로펠러 또는 프로펠러(12)가 선박(20)이 전진이동을 하는 중에 회전방향을 나타낸 화살표(33)방향으로의 회전을 한다. 양측 프로펠러(12)가 내측에서 외측으로 회전하는데, 그 예를 들면 A측의 프로펠러(12)가 반시계방향으로 회전하고 반면에 B측의 프로펠러(12)는 시계방향으로 회전한다. 또한, 수직 중앙축선(34)을 각각의 노즐 프로펠러(100)에 표시하였다. 상기 축선은 노즐 프로펠러(100)의 중앙을 통하고 그리고 노즐 프로펠러(100)를 프로펠러 상향 측(28)과 프로펠러 하향 측(29)으로 분할한다. 2개의 노즐 프로펠러(100)의 회전방향(33)이 서로 반대이어서, 프로펠러 상향 측(28)이 각각 중앙을 향하여 배치되고 반면에 프로펠러 하향 측(29)은 각각 외측에 위치한다. 따라서, 프로펠러 상향 및 하향 측(28, 29)은 각각 노즐 프로펠러(100)의 절반(half)을 형성한다. 개별 가이드 핀(17a, 18a, 19a; 또는 17b, 18b, 19b)은 각각 축 베어링(13)의 외측으로부터 노즐(10)의 내측 또는 내벽면까지 이어진다. 도2에 도시한 바와 같이, 개별적으로 2개의 가이드 핀은 이들이 프로펠러 상향 측(28)에 완전하게 배치하는 방식으로 각각의 노즐 프로펠러(100)에 배치된다. 유사하게, 제3가이드 핀은 각 경우에서 프로펠러 하향 측(29)에 완전하게 배치된다. 이러한 가이드 핀(17a, 18a, 19a; 또는 17b, 18b, 19b)의 배치는 차례로 프로펠러 백워시의 비틀림이 거의 없게 인도하는 프로펠러의 프리플로우(preflow)에서 양호한 와류의 발생을 초래한다. 상기 가이드 핀(17a, 18a, 19a; 또는 17b, 18b, 19b)은 이들의 협폭측을 도2의 단면도에 도시한 바와 같이, 예를 들면 이들의 광폭측은 대체로 프로펠러 흐름방향으로, 예를 들어 노즐 프로펠러의 종방향으로 정렬하는 방식으로 배치된다. 도시한 모든 가이드 핀(17a, 18a, 19a, 17b, 18b, 19b)은 대체로 동일한 길이이다.

부가하여, 상기 (전류)가이드 핀(17a, 18a, 19a; 또는 17b, 18b, 19b), 예를 들면 A측의 가이드 핀과 B측의 가이드 핀은 이들이 비대칭 핀 시스템을 형성하는 방식으로 배치된다. 상기 비대칭은 수직 중앙축선(34)이 대칭 축선으로 사용되었을 때에 프로펠러 상향 측(28)과 프로펠러 하향 측(29)에 동일하지 않은 수의 가이드 핀을 배치하여 얻어진다. 또한, 가이드 핀(17a, 18a, 19a)과 가이드 핀(17b, 18b, 19b)사이의 각도 분할은 같지 않다. 따라서, 예를 들어, A측의 노즐 프로펠러(100)에서, 프로펠러 축선의 교차점에 대한 가이드 핀(17a, 18a) 사이의 각도는, 가이드 핀((17a 및 19a 및 18a 및 19a) 사이의 각도보다 현저하게 더 작다. 유사한 상태가 B측의 노즐 프로펠러(100)에서도 얻어진다.

도3은 7개의 가이드 핀(21-28)을 가진 2-프로펠러 시스템의 다른 예를 나타낸 도면으로, 명료하게 나타내기 위해서 A측에만 도면 번호를 기재하였다. B측의 노즐 프로펠러(100)의 구성은 A측의 구성에 따라서 이루어진다. 2개의 가이드 핀(21, 22)이 프로펠러 하향 측에 배치되고 반면에 3개 가이드 핀(24, 25, 27)은 프로펠러 상향 측에 배치된다. 또한, 가이드 핀(23, 26)은 대체로 수직 중앙축선(34)을 따라서 배치된다. 예를 들면, 가이드 핀(26)은 축 베어링(13)으로부터 노즐 벽까지 수직 상방향으로 이어지고 그리고 가이드 핀(23)은 축 베어링(13)으로부터 노즐 벽까지 수직 하방향으로 이어진다. 따라서, 4개 가이드 핀 모두가 프로펠러 상향 측(28)에 배치되고 그리고 3개 가이드 핀 모두가 프로펠러 하향 측(29)에 배치되게, 개별적으로 2개 핀(23, 26) 중의 1개를 프로펠러 상향 측(28)에 할당하고 그리고 나머지 1개를 프로펠러 하향 측(29)에 할당한다. 원칙적으로, 가이드 핀(23, 26)도 또한 3개 가이드 핀이 프로펠러 상향 측(28)에 배치되고 그리고 2개 가이드 핀은 프로펠러 하향 측(29)에 배치되도록 상기 2개 측의 어디에도 속하지 않게 할당할 수도 있다. 여기서 중요한 것은 각각의 경우에서 적어도 1개 이상의 가이드 핀이 프로펠러 상향 측(28)에 배치되는 것이다. 가이드 핀(26, 27)은 추가로 선체(20)에 축 베어링(13)을 연결하는 프로펠러 브래킷 아암으로서의 기능을 갖는다. 노즐(10) 외측에서, 프로펠러 브래킷 아암(26, 27)에는 가이드 핀 프로필이 필수적으로 제공되지는 않는다. 그러나 가이드 핀 프로필은 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 도2와 도3에서는 모든 가이드 핀이 각각 유체흐름방향으로 프로펠러(12)의 앞에 배치되는 것을 확인할 수 있다.

도1 내지 도3에 도시한 가이드 핀(14, 17a, 18a, 19a 또는 17b, 18b, 19b, 21-24, 및 26, 27)은 서로 다른 횡단면 프로필을 가질 수 있다.

일반적으로, 각각의 전류 가이드 핀은 프로펠러 종축선에 대해 서로 다른 입사 각도를 갖는다.

상술한 시스템은 유체 유입부의 프로펠러 원형구역의 실질적인 영역에서, 원주 성분이 프로펠러가 회전하는 동안에 매우 양호하게 활력적으로 작동하고, 매우 균일하게 접근한 결과로 회전 방향의 반대 방향으로 프로펠러 앞의 전류로서 발생하는 기본원리에 따르는 작동을 한다.

상기 시스템은 도시된 예에 한정되지 않고, 견인줄의 견인력 및 속도가 증가하게 예인선과 연근해선의 고정된 노즐의 앞에서 전류를 발생하는 다른 시스템도 가능한 것이다.

또한, 본 발명은 도시 또는 상술된 다른 예의 다른 특징으로 도시 또는 기술되어진 예의 한 특징을 결합할 수도 있는 것이다. 이것은 특히 도3에 따르는 프로펠러 브래킷 아암의 장치에 적용한다.

비대칭성은 3개 핀의 경우에 120도의 일정한 각도로 분할하여 정렬되지 않았음을 의미한다. 4개 핀의 경우에 각도 분할은 90도의 각도를 벗어나 있다.

도4는 본 발명에 따르는 노즐 프로펠러의 핀 시스템에 사용될 수 있는 가이드 핀(32)의 1예의 횡단면도이다. 상기 핀(32)은 도4의 도면에서 상부에 배치된 곡선의 흡입측(32a)과 반대편에 배치된 대체로 평탄한 압력측(32b)을 갖는다. 둥근 면(32a)은 노즐 프로펠러에 설치된 상태에서 흐름부에 배치된다. 다시 말하면, 둥근 면은 상류에 배치되고 반면에 대략 뾰족한 면(32d)이 프로펠러의 하류에 배치된다.

도5는 도1에 도시한 실시예에 대체로 대응하는 노즐 프로펠러의 다른 예의 실시예의 단면도이다. 도1의 설명과 다르게, 도5의 실시예에서의 가이드 핀(14)은 노즐(10) 또는 노즐 링에 의해 싸인 공간에 또는 노즐(10)의 내부 공간에 완전하게 배치되고 그리고 노즐(10)로부터 밖으로 돌출하거나 그 너머로 내밀어진 섹션을 갖지 않는 방식으로 구성된다. 이 면에서, 도5의 측면도에서 가이드 핀(14)의 전방 및 후방 엣지가 서로 평행하게 배열되고, 상기 전방 엣지는 노즐(10)의 전방 엣지와 대략 같은 높이에서 끝난다. 또한, 도5는 노즐(10)의 내부 공간 내측에 배치된 다른 가이드 핀(14a)의 개략적인 단면도이고 그리고 도5의 도면에서 프로펠러 축 종축선이 교차한다. 가이드 핀(14a)의 횡단면 프로필은 프로펠러 축의 축선에 대해 경사져 위치되어 있음을 볼 수 있다. 이러한 상태를 설명하기 위해서, 가이드 핀(14a)의 횡단면 프로필은 노즐 프로펠러(100)의 우측에 분리하여 다시 나타내었으며, 특히 프로펠러 축의 축선(18)에 대해 동일한 위치에 나타내었다. 또한, 입사 각도(α)로 프로펠러 축의 축선과 교차하는 중앙선(19)은 분리하여 도시한 가이드 핀(14a)의 횡단면 프로필을 통해 지나간다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 입사 각도(α)는 노즐 프로펠러(100)의 다른 가이드 핀에 맞게 변하여 최적한 입사 각도(α)를 가이드 핀의 각각의 위치에 따라서 설정할 수 있다.

100: 노즐 프로펠러 10: 노즐 11:프로펠러 축
12: 프로펠러 13: 축 베어링 14, 14a: 전류 가이드 핀
15: 전류 가이드 핀의 외단부 16: 전류 가이드 핀의 내단부
17a,18a,19a: A측상의 전류 가이드 핀
17b,18b,19b: B측상의 전류 가이드 핀 18: 프로펠러 축의 축선
19: 가이드 핀 중앙선 20: 선체 21 내지 25: 가이드 핀
26: 제1프로펠러 브래킷 아암
27: 제2프로펠러 브래킷 아암
28: 프로펠러 상향 측 29: 프로펠러 하향 측 32: 가이드 핀
32a: 흡입측 32b: 압력측 32c: 상류면 32d: 하류면
33: 회전방향 34: 수직 중앙축선

Claims (15)

1. 핀 시스템과 고정된 노즐(10) 및 프로펠러(12)를 포함하는 선박, 특히 연근해선과 예인선 및 내륙 항행선용 노즐 프로펠러(100)에 있어서, 상기 프로펠러(12)는 노즐(10) 내측에 배치되고, 상기 핀 시스템은 흐름방향으로 프로펠러(12)의 앞에 배치된 1개 이상의 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)을 포함하고, 그리고 상기 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 노즐 프로펠러(100)의 프로펠러 하향 측(29)보다 노즐 프로펠러(100)의 프로펠러 상향 측(28)에 보다 많은 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)이 배치되게 배치되고 그리고/또는 상기 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 상기 가이드 핀이 비대칭 핀 시스템을 형성되게 배치되는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
2. 제1항에 있어서, 각각의 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 그 일 단부가 노즐(10)의 내벽면에 고정되고 그리고 그 타 단부가 프로펠러(12)의 프로펠러 축(11)을 장착하게 구성된 축 베어링(13), 특히 선미관에 고정되는 고정자를 형성하는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
3. 제2항에 있어서, 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 노즐(10)의 내부 공간에 완전하게 배치된 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐 프로펠러(100)는 적어도 3개, 바람직하게는 3개 내지 7개의 가이드 핀(17, 18, 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
5. 제4항에 있어서, 2개 내지 4개의 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 프로펠러 상향 측(29)에 배치되고 그리고 1개 내지 3개의 가이드 핀은 프로펠러 하향 측(29)에 배치되는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀 시스템은 홀수의 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로펠러(100)는 3개의 가이드 핀(17, 18, 19)을 포함하고, 제1 및 제2가이드 핀(17, 18)은 다른 하나에 대해서 50도 내지 110도, 바람직하기는 60도 내지 100도, 더욱 바람직하기는 70도 내지 90도의 각도로 배치되고 그리고 상기 제1 및 제2가이드 핀(17, 18)은 각각 제3가이드 핀(19)에 대해 125도 내지 155도, 바람직하기는 130도 내지 150도, 더욱 바람직하기는 135도 내지 145도 의 각도 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 프로펠러(100)는 모두가 노즐 프로펠러(100)의 프로펠러 상향 측(28)에 약 180도의 각도 범위 내에 배치되는 4개의 가이드 핀(21, 22, 23, 24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 외향하여 곡선을 이룬, 특히 원형-아크 형태의 흡입측(30)과 평탄한 압력측(31)을 가진 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 다른 횡단면 형태를 가진 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 핀(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)은 프로펠러 축선에 대해 방사방향으로 다른 입사각(α)으로 배치된 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 다수-프로펠러 시스템으로 설계된 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(10)은 코트 노즐로서 설계되는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 1개 이상의 프로펠러 브래킷 아암(26, 27)이 제공되며 그 중 적어도 개별적으로 1개의 부분 영역은 가이드 핀으로 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 프로펠러.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 1개 이상의 노즐 프로펠러를 가진 선박, 특히 연근해선, 예인선 또는 내륙 항행선.
    

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