KR20120051427A - 선박용 유체분사 추진 시스템 - Google Patents

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KR20120051427A
KR20120051427A KR1020100112860A KR20100112860A KR20120051427A KR 20120051427 A KR20120051427 A KR 20120051427A KR 1020100112860 A KR1020100112860 A KR 1020100112860A KR 20100112860 A KR20100112860 A KR 20100112860A KR 20120051427 A KR20120051427 A KR 20120051427A
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주광욱
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 선박을 추진하는 선박용 유체분사 추진 시스템에 관한 것으로, 기화된 해수를 고속으로 분사하므로 추진효율을 향상시킨 선박용 유체분사 추진 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 선미에 회전 가능하게 설치되는 스트럿과; 상기 스트럿을 회전시키는 회전수단과; 상기 스트럿에 고정 설치되며 유체를 분사하여 추력을 발생시키는 유체분사 추진기를 포함하는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공한다.

Description

선박용 유체분사 추진 시스템{A fluid jet propulsion system for a ship}
본 발명은 선박을 추진하는 선박용 유체분사 추진 시스템에 관한 것으로, 기화된 해수를 고속으로 분사함으로써 추진효율을 향상시킨 선박용 유체분사 추진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 항해하기 위해서 선박의 저항을 감당할 수 있는 추진력이 필요하다. 이러한 추진력은 선박의 주기관에서 나온다. 주기관은 연료를 연소시켜 회전동력을 발생시키고, 발생된 회전동력은 축계를 통하여 추진기에 전달된다. 추진기는 선체 외부에서 물과 작용하여 회전동력을 추력으로 변환시킨다.
아울러 선박은 추진력을 발생시키는 주기관 이외에 전력을 생산하기 위한 보조기관이 설치되는 것이 일반적이다. 이 보조기관은 증기를 생산하는 보일러와, 이 보일러에서 생산된 증기를 이용하여 전기를 발생시키는 터빈으로 이루어진다.
또한 선박은 이러한 기관 이외에도 직선안정성(straight line stability)이 부족하여 직진하는 도중 외력이 가해져 항로를 조금만 벗어나면 선수각이 점점 커져 직선항로를 되찾을 수 없게 되므로 선수각이 증가하지 못하도록 외력을 발생시키는 조타장치가 부가적으로 필요하다.
이러한 조타장치는 대개 타(rudder)와 이를 구동시키기 위한 구동장치로 구성된다. 여기서 타는 선박의 진행시 선박의 침로를 유지시키는 것과 항로변경을 위해 선박을 선회시키는 데 이용된다.
상기와 같은 종래의 축계가 필요한 선박들은 정확한 동력의 전달과 진행방향의 조절을 위하여 반드시 축정렬 작업(shaft alignment)이 필요하다. 하지만 정렬할 축이 중량이고 대형이므로 작업이 난해하고 그 시간 또한 과도하게 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 선미에서 유체를 분사하여 추력을 발생시키는 유체분사 추진기가 설치되므로 추진력을 얻기 위한 중량의 주기관 및 축들을 설치할 필요가 없으므로 선박의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기와 같이 주기관이나 축들을 설치할 필요가 없으므로 선박의 건조단가를 줄일 수 있는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 상기와 같이 선박의 중량을 획기적으로 줄이므로 운항시 연료 소비를 절감할 수 있는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 중량의 주기관 및 축들을 설치할 필요가 없으므로 축정렬작업으로 인한 시간과 노력을 절감할 수 있도록 된 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 유체분사 추진기에서 유체를 분사하여 용이하게 추진력을 얻을 수 있도록 된 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 해수를 흡입하여 압축하는 해수압축기가 설치되므로 분사압력이 증가하여 선박의 최고운항속도를 향상시킬 수 있는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 해수압축기에서 압축된 해수를 기화시키도록 복수 개의 증기코일이 형성되므로 유체의 분사 속도가 증가하므로 더욱 강한 추진력을 얻을 수 있는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 증기가 증기공급원으로 환류되어 열회수가 가능하도록 구비하므로 열효율이 향상된 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 선미에 회전 가능하게 설치되는 스트럿과; 상기 스트럿을 회전시키는 회전수단과; 상기 스트럿에 고정 설치되며 유체를 분사하여 추력을 발생시키는 유체분사 추진기를 포함하는 선박용 유체분사 추진 시스템을 제공한다.
여기서 상기 유체분사 추진기는 입구와 출구가 연통되도록 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 증기를 공급하는 증기공급관으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 유체분사 추진기는 케이싱의 입구측에 해수를 흡입하여 압축하는 해수압축기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 유체분사 추진기는 케이싱의 내부에 상기 해수압축기에 의해서 압축된 해수를 기화시키도록 형성된 복수 개의 증기코일을 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 증기코일은 증기공급원으로 열회수가 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 회전수단은 상기 스트럿의 상부에 형성된 종동기어와, 상기 종동기어에 맞물려 회전하는 주동기어와, 상기 주동기어를 구동시키는 구동모터로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 선미에서 유체를 분사하여 추력을 발생시키는 유체분사 추진기가 설치되므로 추진력을 얻기 위한 중량의 주기관 및 축들을 설치할 필요가 없으므로 선박의 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 상기와 같이 주기관이나 축들을 설치할 필요가 없으므로 선박의 건조단가를 줄일 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 상기와 같이 선박의 중량을 획기적으로 줄이므로 운항시 연료 소비를 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 상기 중량의 주기관 및 축들을 설치할 필요가 없으므로 축정렬작업으로 인한 시간과 노력을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 유체를 분사하여 용이하게 추진력을 얻을 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 해수를 흡입하여 압축하는 해수압축기가 설치되므로 분사압력이 증가하므로 선박의 최고운항속도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 해수압축기에 의해서 압축된 해수를 기화시키도록 복수 개의 증기코일이 형성되므로 유체의 분사 속도가 증가하여 더욱 강한 추진력을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 증기가 증기공급원으로 환류되어 열회수가 가능하도록 구비하므로 열효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 유체 분사 추진 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 유체 분사 추진 시스템의 유체 분사 추진기를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 절개한 유체 분사 추진기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 유체 분사 추진 시스템의 유체분사 추진기를 나타내는 배면도이다.
도 5는 도 4의 B-B선을 절개한 유체 분사 추진기의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 유체분사 추진 시스템은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 선박(100)의 선미에 설치된 스트럿(10)과, 상시 스트럿(10)을 회전시키는 회전수단(20)과, 상기 스트럿(strut; 10)에 고정설치는 유체분사 추진기(30)를 포함한다.
여기서 선박(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 유체분사 추진기(30)에 필요한 증기를 공급하기 위해 증기공급원(102)이 구비되는 데, 증기공급원(102)은 선박의 전기를 발생시키기 위한 보조기관인 보일러인 것이 바람직하다. 여기서 보조기관에는 증기공급원(102)인 보일러 이외에 보일러에서 발생한 증기에 의해 회전하는 증기터빈(104)과, 증기터빈(104)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전기(106)가 설치된다. 또한 상기 유체분사 추진기(30)에 필요한 증기를 공급하기 위하여 증기를 가압하는 증기펌프(108)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 스트럿(10)은 선미에 회전가능하게 설치된다. 또한 상기 스트럿(10)의 하부에는 상기 유체분사 추진기(30)가 고정 설치된다. 따라서 상기 스트럿(10)이 회전하면 이에 연동되어 상기 유체분사 추진기(30)가 회전한다. 여기서 상기 스트럿(10)은 회전수단(20)에 의해 선미에서 연직축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비된다.
상기 회전수단(20)은 상기 스트럿(10)의 상부에 형성된 종동기어(22)와, 상기 종동기어(22)에 맞물려 회전하는 주동기어(24)와, 상기 주동기어(24)를 구동시키는 구동모터(26)로 이루어진다. 따라서 구동모터(26)가 회전하면 구동모터(26)에 연결된 주동기어(24)가 회전하고, 주동기어(24)가 회전하면 주동기어(24)에 맞물려 있는 종동기어(22)가 회전하며, 종동기어(22)가 회전하면 상기 종동기어(22)와 일체로 형성된 스트럿(10)이 회전하게 된다. 상기 스트럿(10)이 회전하게 되면 상기 스트럿(10)의 하부에 고정 설치된 유체분사 추진기(30)가 회전되어 필요한 방향으로 선박을 선회시킬 수 있다.
상기 유체추진기(30)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 입구(32a)와 출구(32b)가 연통되도록 형성된 케이싱(32)과, 상기 케이싱(32)의 내부에 증기를 공급하는 증기공급관(34)으로 이루어진다. 여기서 케이싱(32)은 입구(32a)와 출구(32b) 사이에 해수가 통과할 수 있도록 통로(32c)가 형성되어 있다. 또한 증기공급관(34)은 증기공급원(102)과 연통되어 케이싱(32)의 내부로 증기를 공급한다. 여기서 증기공급원(102)은 본 실시예에서는 보일러로 구비되지만 필요에 따라 원자로를 사용할 수 있음은 물론이다. 증기공급원(102)으로부터 증기공급관(34)을 통하여 증기유입관(52)에 공급된 증기는 케이싱(32)의 통로(32c)로 유입되는 해수를 가열하는데 사용되고, 열을 해수에 전달하고 온도가 떨어진 증기는 다시 증기회수관(54)을 통하여 증기공급원(102)으로 회수된다. 또한 상기 케이싱(32)의 통로와 연통되는 입구(32a)의 전방에는 해수를 압축하기 위한 해수압축기(40)가 설치된다.
상기 해수압축기(40)는 해수를 압축하기 위하여 설치되며 상기 해수의 압력이 높아지면 상기 유체추진 분사기(30)를 통하여 배출되는 분사압력이 높아져 선박의 최고운행속도가 증대된다. 또한 상기 케이싱(32)의 통로(32c)에는 압축된 해수를 기화하기 위한 복수 개의 증기코일(50)이 설치된다. 상기 복수 개의 증기코일(50)은 해수를 기화시키므로 해수의 분사 속도가 빨라져 더욱 강한 추진력을 얻게 된다.
상기 복수 개의 증기코일(50)은 증기가 유입되는 증기공급관(34)과 분기되어 증기를 공급하는 증기유입관(52)과, 해수를 기화하고 온도가 떨어진 증기를 회수하는 증기회수관(54)으로 이루어진다. 따라서 증기공급원(102)으로부터 증기공급관(34)을 통하여 증기유입관(52)에 공급된 증기는 케이싱(32)의 통로(32c)로 유입되는 해수를 가열하는데 사용되고, 열을 해수에 전달하고 온도가 떨어진 증기는 다시 증기회수관(54)을 통하여 증기공급원(102)으로 회수된다. 상기 복수 개의 증기코일(50)은 상기 케이싱(32) 내부의 통로(32c)에 설치된다. 이와 같이 해수를 기화하기 위해 사용된 증기는 증기회수관을 통하여 다시 증기공급원(102)으로 환류되므로 열회수가 이루어져 효율이 향상된다.
10 : 스트럿 20 : 회전수단
22 : 종동기어 24 : 주동기어
26 : 구동모터 30 : 유체분사추진기
32 : 케이싱 32a : 입구
32b : 출구 32c : 통로
34 : 증기공급관 40 : 해수압축기
50 : 증기코일 52 : 증기유입관
54 : 증기회수관

Claims (6)

  1. 선미에 회전 가능하게 설치되는 스트럿과;
    상기 스트럿을 회전시키는 회전수단과;
    상기 스트럿에 고정 설치되며 유체를 분사하여 추력을 발생시키는 유체분사 추진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체분사 추진기는 입구와 출구가 연통되도록 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 증기를 공급하는 증기공급관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유체분사 추진기는 케이싱의 입구측에 해수를 흡입하여 압축하는 해수압축기가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유체분사 추진기는 케이싱의 내부에 상기 해수압축기에 의해서 압축된 해수를 기화시키도록 형성된 복수 개의 증기코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수 개의 증기코일은 증기공급원으로 열회수가 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전수단은 상기 스트럿의 상부에 형성된 종동기어와, 상기 종동기어에 맞물려 회전하는 주동기어와, 상기 주동기어를 구동시키는 구동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 유체분사 추진 시스템.
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