KR20110029347A - 선박용 프로펠러 - Google Patents

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KR20110029347A
KR20110029347A KR1020090086982A KR20090086982A KR20110029347A KR 20110029347 A KR20110029347 A KR 20110029347A KR 1020090086982 A KR1020090086982 A KR 1020090086982A KR 20090086982 A KR20090086982 A KR 20090086982A KR 20110029347 A KR20110029347 A KR 20110029347A
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장진호
이태구
유성선
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

선박용 프로펠러가 개시된다. 허브(hub), 허브에 결합되는 복수의 블레이드(blade) 및 블레이드의 뒷전(tailing edge)과 이격되는 복수의 플랩(flap)를 포함하는 선박용 프로펠러는, 그 추진력이 향상되어, 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다.
프로펠러, 슬롯, 플랩

Description

선박용 프로펠러 {Propeller for Ship}
본 발명은 선박용 프로펠러에 관한 것이다.
선박은 프로펠러가 회전하면서 발생되는 추진력을 이용하여 운항하게 된다. 프로펠러가 회전하게 되면, 그 전후의 압력의 차이로 인해, 프로펠러 주변의 해수를 밀어냄으로써, 선박을 추진하는데 필요한 추력을 발생시키게 된다.
프로펠러가 회전하면 프로펠러 블레이드의 단면은 받음각을 가지게 되고, 이 때, 블레이드 전후에서 발생되는 압력 차이에 의해 양력과 항력이 발생된다. 이러한 블레이드의 단면의 양력과 항력의 합력이 프로펠러의 추력과 토오크로 작용하게 된다. 따라서, 프로펠러 블레이드의 단면의 형상 및 그에 따른 유체 역학적 특성은 프로펠러의 추진 효율과 관련된 주요한 인자로 작용하게 된다.
프로펠러 설계에 있어서, 주요한 설계 인자로는 프로펠러의 직경, 전개면적비, 블레이드 단면의 형상 등이 있으며, 이러한 파라미터의 최적화를 통해 프로펠러의 추진효율을 향상시킬 수 있게 된다.
프로펠러의 추진 효율을 향상시키기 위해 다양한 형태의 연구 및 고안이 이 루어져 왔다.예를 들면, 고효율 블레이드 단면 형상을 개발하여 프로펠러의 추진 효율을 꾀하거나, 프로펠러의 허브의 끝단에서 발생하는 와류의 감소를 위해 캡에 부착되는 프로펠러 보스 캡 핀(PBCF)이나, 추가적인 추력을 얻기 위해 프로펠러 후방에 작은 직경의 보조 프로펠러를 부가하는 방법 등이 제안된 바 있으나,
본 발명은 추진이 증가되어 추진 효율이 향상된 프로펠러를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 허브(hub) 및 허브에 결합되는 복수의 블레이드(blade)를 포함하며, 블레이드의 단면은 슬롯 플랩 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러가 제공된다.
여기서, 블레이드의 후미에는 반경 방향으로 선박용 프로펠러의 반경의 70% 이하의 범위에 슬롯이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 허브(hub), 허브에 결합되는 복수의 블레이드(blade) 및 블레이드의 뒷전(tailing edge)과 이격되는 복수의 플랩(flap)를 포함하는 선박용 프로펠러가 제공된다.
여기서, 플랩은 허브에 결합될 수 있다. 그리고, 선박용 프로펠러는 허브의 후미에 결합되는 캡을 더 포함하며, 플랩은 캡에 결합될 수 있다. 또한, 플랩은 블레이드의 캠버라인을 따라 블레이드의 뒷전과 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 프로펠러의 추력이 증가 되어, 추력-토오크 비가 향상되고, 결과적으로 선박의 추진 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 선박용 프로펠러의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 선박용 프로펠러(0)를 나타낸 정면도이다. 선박용 프로펠러(0)는 허브(10)와 복수의 블레이드(20)로 구성된다. 실린더 형상의 허브(10)는 프로펠러(0)의 중심부를 이루는 부분으로, 허브(10) 내부에 형성된 중공부에 샤프트가 삽입되어, 엔진으로부터 동력을 전달 받는다.
프로펠러의 블레이드(20)는 허브(20)의 외주면에 방사 상으로 결합되며, 블레
이드(20)의 개수는 일반적으로 추진 효율과 프로펠러가 받는 하중에 따른 캐비테이션
및 진동 특성을 고려하여 결정된다.
도 2는 종래기술에 따른 선박용 프로펠러 블레이드(20)의 단면도(도1의 프로펠러 반경 방향 A0-B0 단면)로서, 효과적으로 양력을 발생시킬 수 있도록 날개 단면 형상(30)이 적용된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(100)를 나타낸 정면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(100)는, 블레이드(120)에 슬롯(slot, 122)을 포함한다.
허브(110)는 프로펠러(100)의 몸체를 이루는 부분이다. 허브(110)는 실린더 형상을 가지며, 허브(110)의 내부에는 중공부가 형성된다. 중공부에 엔진의 샤프트가 삽입되어, 엔진의 구동력을 전달 받는다.
블레이드(120)는 허브(110)의 외주면에 결합되며, 허브(110)의 중심을 기준으로 방사상으로 연장되는 형태를 가진다. 블레이드(120)는 예를 들어, 4개가 허브(110)에 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(100)를 나타낸 측면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 슬롯(122)은 블레이드(120)의 후미에 블레이드(120)가 연장되는 방향으로 형성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러 블레이드(120)의 단면도(도 3과 도 4의 프로펠러 반경 방향 A1-B1 단면)로서, 일반 날개 단면 형상에 비 해 훨
씬 큰 양력을 발생시킬 수 있는 슬롯 플랩 날개 단면 형상이 적용된다.
슬롯 플랩(slotted flap) 단면 형상은 블레이드(120)의 단면에 있어서, 블레이드(120)와 플랩(121) 사이에 슬롯이 형성되는 것을 의미하며, 이 때의 슬롯은 프로펠러의 정면에서 볼 때, 블레이드(120)의 후미에 반경 방향으로 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 슬롯(122)의 전방 블레이드 단면이 주날개(123) 역할을 하게 되며, 슬롯(122)의 후방 블레이드 단면이 플랩(121) 역할을 하게 된다. 도 5에서 볼 수 있듯이 플랩(121)은 블레이드(120)의 캠버를 증가시키는 효과를 발생시켜서 양력이 증가하게 된다.
이와 더불어, 슬롯(122)은 블레이드(120) 하면의 상대적으로 고속인 유동을 블레이드(120)의 상면 경계층 내부로 유입시킴으로써, 블레이드(120) 뒷면의 박리 현상의 발생을 지연시키게 되고 항력의 증가를 억제한다.
결국, 블레이드(120)의 양력이 증가하고 항력이 감소되어, 선박용 프로펠러(100) 추력이 증가하고, 추진효율이 향상될 수 있다.
또한 프로펠러의 하중 분담을 주날개(123)와 플랩(121)으로 분산시킬 수 있으므로, 캐비테이션 성능 개선에 의한 변동 압력 감소도 기대할 수 있다. 선박용 프로펠러(100)의 추력의 대부분은 블레이드(120)의 바깥 쪽에서 발생되며, 최대값은 직경의 70% 부근에서 발생한다.
따라서 슬롯(122)은 발생하는 추력의 비중이 상대적으로 낮은 블레이드(120)의 안쪽 반경의 추력을 증가시키기 위하여, 선박용 프로펠러 반경의 70% 이내에 설 치될 수도 있다.
슬롯(122)은 블레이드(120)의 후미에 반경 반향으로 형성되므로, 슬롯(122)이 선박용 프로펠러(100)의 반경의 70%이하 범위에 형성된다고 함은, 슬롯(122)의 외측 말단이 선박용 프로펠러(100)의 반경의 70% 이하 범위에 위치함을 말한다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(200)를 나타낸 측면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(200)는 허브(210), 블레이드(220) 및 플랩(230)을 포함함으로써, 그 추력이 증가하고, 추진 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(200)의 허브(210) 및 블레이드(220)는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(100)의 허브(110) 및 블레이드(120)와 동일할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 블레이드(220)에는 슬롯의 형성이 생략될 수 있다.
보조 블레이드 형태의 플랩(230)이 블레이드(220)의 뒷전과 이격되어 허브(210)에 결합된다. 각각의 플랩(230)은 해당 블레이드(220)의 캠버라인을 따라 해당 블레이드(220)의 후미에 놓이게 되고, 도 6의 프로펠러(200)의 블레이드(220)의 반경 방향 A1-B1 단면은 도 5에 도시한 슬롯 플랩 날개 단면을 형성하게 된다.
결국, 블레이드(220)의 뒷전과 플랩(230)의 앞전 사이에 슬롯부(221)가 형성되어, 상술한 슬롯(122)과 동일한 작용과 효과를 발휘하게 된다.
선박용 프로펠러(200)의 추력의 대부분은 블레이드(220)의 바깥 쪽 반경에서 발생하며, 최대값은 프로펠러 반경(또는 직경)의 70% 부근에서 발생한다. 따라서 보조 블레이드 형태의 플랩(230)은 발생하는 추력의 비중이 상대적으로 낮은 블레이드(220)의 안쪽 반경의 추력을 증가시키기 위하여, 프로펠러 반경의 70% 이내에 설치될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(300)를 나타낸 측면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러(300)는 허브(310)의 후미에 결합되는 캡(340)을 포함하며, 보조 블레이드 형태의 플랩(330)은 이 캡(340)에 결합된다.
본 실시예의 플랩(330)은 그 결합위치가 캡(340)인 것을 제외하고, 상술한 본 발명의 다른 일 실시예의 플랩(230)과 동일하다.
캡(340)은 허브(310)의 후미에 결합되며, 보조 블레이드 형태의 플랩(330)은 캡(340)의 외주면에 블레이드(320)와 같이 허브(310)의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 결합된다. 블레이드(320)와 플랩(330)의 사이는 역시 슬롯부(321)를 형성하여, 상술한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 슬롯부(221)와 동일한 작용과 효과를 구현할 수 있다.
본 실시예의 선박용 프로펠러(300)는 기존의 선박용 프로펠러의 구조를 변경시키지 않고, 보조 블레이드 형태의 플랩(330)이 결합된 캡(340)을 허브(310)에 결합함으로써, 선박용 프로펠러(300)의 추진 효율을 향상시키게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 정면도.
도 2는 종래기술에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 측면도.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러의 블레이드를 나타낸 단면도.
도 6는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 측면도.
도 7는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러를 나타낸 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300: 선박용 프로펠러 110, 210, 310: 허브
120, 220, 320: 블레이드 122: 슬롯
221, 321: 슬롯부 121: 플랩부
230, 330: 플랩 340: 캡

Claims (6)

  1. 허브; 및
    상기 허브에 결합되는 복수의 블레이드를 포함하며,
    상기 블레이드의 단면은 슬롯 플랩 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드의 후미에는 반경 방향으로 상기 선박용 프로펠러의 반경의 70% 이하 범위에 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
  3. 허브(hub);
    상기 허브에 결합되는 복수의 블레이드(blade); 및
    상기 블레이드의 뒷전(tailing edge)과 이격되는 복수의 플랩(flap)을 포함하는 선박용 프로펠러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플랩은 상기 허브에 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 허브의 후미에 결합되는 캡을 더 포함하며,
    상기 플랩은 상기 캡에 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플랩은 상기 블레이드의 캠버라인(camber line)을 따라 상기 블레이드의 뒷전과 이격되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102367064A (zh) * 2011-05-26 2012-03-07 郑霞 盘式螺旋桨
CN105083508A (zh) * 2015-08-14 2015-11-25 苏州金业船用机械厂 一种抗压型螺旋桨

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