KR20120076108A - Connection structure of propeller boss and blade for propeller comprised of composite materials - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A connection structure of a propeller blade and a propeller boss is provided to facilitate a repairing work by individually manufacturing a propeller blade using a composite material and detachably coupling a unit blade to a propeller boss. CONSTITUTION: A connection structure of a propeller blade and a propeller boss comprises a propeller boss(12) and blade coupling holes(16). The propeller boss is formed into a hollow structure. The blade coupling holes are formed at predetermined intervals along the circumference of the propeller boss. A coupling part(10a) of unit blades(10) composed by a composite material is inserted into the blade coupling holes to fix the unit blades and the propeller boss.

Description

복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조{Connection Structure of Propeller boss and Blade for Propeller Comprised of Composite Materials} Connection Structure of Propeller boss and Blade for Propeller Comprised of Composite Materials}

본 발명은 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조에 관한 것으로, 프로펠러용 블레이드가 복합재료로 이루어지고, 이와 같이 제작되는 단위 블레이드가 프로펠러 보스에 분리 가능하게 결합 되도록 한 것이다.
The present invention relates to a propeller blade and a propeller boss connection structure made of a composite material, wherein the propeller blade is made of a composite material, so that the unit blade manufactured as described above is detachably coupled to the propeller boss.

일반적으로 선박이나 항공기에서 사용되고 있는 대부분의 프로펠러는 내식성과 강도를 확보하기 위해 고가의 니켈-알류미늄-동으로 이루어지는 비철 재료를 사용하여 주물로 제작하고 있다. 그런데, 위와 같이 프로펠러 전체를 주물로 제작하게 되면, 우선 블레이드가 일체로 구비되는 프로펠러의 형상 그 자체에 대하여 형틀을 제작하게 되는데, 이때 프로펠러의 크기가 대형인 경우 프로펠러의 크기 이상의 크기로 형틀이 제작하여야 함으로써 형틀 제작에 많은 시간과 함께 많은 작업 인원이 요구된다.In general, most propellers used in ships and aircraft are made of cast iron using non-ferrous materials made of expensive nickel-aluminum-copper to ensure corrosion resistance and strength. By the way, when the entire propeller is manufactured as described above, first, the mold is manufactured with respect to the shape of the propeller, in which the blade is integrally formed. In this case, when the size of the propeller is large, the mold is manufactured with a size larger than the size of the propeller. This requires a lot of time and a lot of personnel to make the mold.

또한, 주물의 특성상 불균일한 냉각에 의해 기포 및 균열이 발생하는 주물 결함을 최소화하고자 많은 후 가공이 별도로 요구됨으로써, 제작이 번거롭고 제작 기간을 단축하기 어려우며 그로 인해 대량 생산은 물론, 생산성 향상을 기대할 수 없다.In addition, due to the nature of the casting, a large number of post-processing is required separately to minimize casting defects in which bubbles and cracks are generated due to uneven cooling, which makes production difficult and shorten the manufacturing period, thereby increasing mass production and improving productivity. none.

또한, 일반적으로 주물로 제작된 프로펠러는, 블레이드의 파손 또는 변형시, 프로펠러 보스와 블레이드가 일체로 이루어져 있어 부분적인 수리가 불가능하여 프로펠러를 새로 제작하여야 하는 문제도 있다.
In addition, a propeller generally manufactured by casting has a problem in that, when the blade is broken or deformed, the propeller boss and the blade are integrally formed to partially repair the propeller, thereby making a new propeller.

이에 따라 본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드를 독립적으로 각각 제작하고, 이와 같이 제작된 단위 블레이드를 프로펠러 보스에 착탈 가능한 결합구조로 조립함으로써, 대형화 제작 작업, 수리 작업, 제작 결함에 대한 어려움을 모두 해소하고, 나아가 원가 절감은 물론, 내구성 및 강도를 한층 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems, by independently manufacturing each propeller blade made of a composite material, and by assembling the unit blades produced in such a detachable coupling structure to the propeller boss, large-scale production It aims to solve all the difficulties of work, repair work, and manufacturing defects, and further improve cost and durability and strength.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 중공 구조로 형성되는 프로펠러 보스에는 둘레를 따라 블레이드 결합공이 간격을 가지고 형성되어 있고; 상기 블레이드 결합공에는 단위 블레이드가 삽입되는 상태로 고정 결합되는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조가 제공된다.In order to achieve the above object, in the present invention, a propeller boss formed of a hollow structure has blade engaging holes formed along a circumference; The blade coupling hole is provided with a propeller blade and a propeller boss connection structure made of a composite material fixedly coupled to the unit blade is inserted.

또한, 상기 블레이드 결합공으로 삽입되는 단위 블레이드 표면에는 팽창성 접착제가 도포되어 결합 고정력을 강화하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조가 제공된다.In addition, a blade for propeller and a propeller boss connection structure made of a composite material which is coated with an expandable adhesive to reinforce the bond holding force is provided on the surface of the unit blade inserted into the blade coupling hole.

또한, 상기 블레이드 결합공의 내면 및, 이 블레이드 결합공으로 삽입되는 단위 블레이드의 표면에는 요철로 이루어지는 접합면증대부가 형성되는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조가 제공된다.In addition, a blade for propeller and a propeller boss connection structure made of a composite material having a joint surface enlargement part formed of irregularities are provided on the inner surface of the blade coupling hole and the surface of the unit blade inserted into the blade coupling hole.

또한, 상기 단위 블레이드는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
In addition, the unit blade is preferably made of any one of carbon fiber reinforced plastics (Glass Fiber Reinforced Plastics) or glass fiber reinforced plastics (Glass Reinforced Plastics).

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 프로펠러용 블레이드가 복합재료를 사용하여 개별적으로 제작되고, 이와 같이 제작되는 단위 블레이드가 프로펠러 보스에 분리 가능하게 결합 되는 구조를 취하게 됨으로써, 주물 제작에 따른 주물 결함, 제작에 많은 작업 인원 및 시간 소요, 재료비 및 기계가공비 상승, 대량 생산에 따른 어려움 등을 모두 해소할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, the propeller blades are individually manufactured by using a composite material, and the unit blades thus manufactured have a structure in which the blades are detachably coupled to the propeller boss. It can be expected to solve all the defects, labor and time required for manufacturing, increase of material and machining costs, and difficulty in mass production.

나아가, 프로펠러의 파손시 파손된 해당 구성요소만을 교체하는 방식이 적용될 수 있게 됨으로써, 작업에 대한 편의는 물론, 수리 작업의 신속 간편함을 제공받을 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Furthermore, the method of replacing only the corresponding component damaged when the propeller is broken can be applied, and thus, the convenience of the work can be expected, as well as the effect of being provided with the simplicity of the repair work.

도 1a는 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 간에 일부 분리된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 결합 사시도이다.
도 2는 도 1b를 나타낸 단면도이다.
도 3a ~ 도 3d는 본 발명에 따른 블레이드와 보스의 접합 면 증대를 위한 각 실시예를 보여주는 분리 사시도이다.Figure 1a is a perspective view showing a part separated state between the propeller blades and propeller boss made of a composite material according to the present invention, Figure 1b is a combined perspective view.
2 is a cross-sectional view of FIG. 1B.
Figures 3a to 3d is an exploded perspective view showing each embodiment for increasing the joint surface of the blade and the boss according to the present invention.

아래에서, 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the propeller blade and propeller boss connection structure made of a composite material according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a에서는 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 간에 일부 분리된 상태를 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 1b는 결합 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2에서는 도 1b를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.Figure 1a is a perspective view showing a part separated state between the propeller blades and propeller boss made of a composite material according to the present invention, Figure 1b is a perspective view of the coupling. Also shown in FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1B.

도면에서 보듯이, 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 복합재료를 사용하여 단위 블레이드(10)를 성형, 가공 제작하고, 이와 같이 제작된 단위 블레이드(10)를 프로펠러 보스(12)에 조립한다.As shown in the drawings, the unit blade 10 is formed, processed and fabricated by using a composite material of either carbon fiber reinforced plastics or glass fiber reinforced plastics. The unit blade 10 is assembled to the propeller boss 12.

구체적으로 프로펠러 보스(12)는 내부에 프로펠러 축(S)이 결합될 수 있도록 삽입공(14)을 형성한 중공 구조로 이루어져 있다. 이러한 프로펠러 보스(12)에는 둘레를 따라 서로 간격을 가지고 배치되는 블레이드 결합공(16)이 삽입공(14)과 통하는 상태로 형성되어 있다. 이러한 블레이드 결합공(16)에는 사전에 제작된 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 삽입되는 끼워맞춤 구조로 결합 고정된다.Specifically, the propeller boss 12 has a hollow structure in which an insertion hole 14 is formed so that the propeller shaft S may be coupled therein. The propeller boss 12 is formed in a state in which the blade coupling hole 16 is disposed at intervals from each other along the circumference to communicate with the insertion hole 14. The blade coupling hole 16 is fixedly coupled with a fitting structure into which the coupling portion 10a of the pre-fabricated unit blade 10 is inserted.

위와 같이 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 블레이드 결합공(16)으로 삽입될 때, 상기 결합부(10a)의 표면에는 팽창성 접착제(18)가 도포 되며, 이러한 팽창성 접착제(18)의 접착력에 의해 프로펠러 보스(12)와 단위 블레이드(10) 간에는 강력한 접합 고정력 및 결합력을 지니게 된다.When the coupling portion 10a of the unit blade 10 is inserted into the blade coupling hole 16 as described above, an expandable adhesive 18 is applied to the surface of the coupling portion 10a, and the expandable adhesive 18 By the adhesive force between the propeller boss 12 and the unit blade 10 has a strong bonding fixing force and coupling force.

참고로, 상기 팽창성 접착제(18)는, 팽창성 에폭시, 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄 중 어느 하나의 재질로 이루어지며, 이러한 팽창성 접착제(18)는 일반적으로 널리 사용되고 있는 것을 적용한 공지기술이므로 팽창성 접착제에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
For reference, the expandable adhesive 18 is made of any one of an expandable epoxy, a polyolefin, and a thermoplastic polyurethane. Since the expandable adhesive 18 is a publicly known technique that is widely used, specific examples of the expandable adhesive are described. Description is omitted.

도 3a ~ 도 3d는 본 발명에 따른 블레이드와 보스의 접합 면 증대를 위한 각 실시예를 보여주는 사시도이다. 설명에 앞서 상기 블레이드 결합공(16)의 내면 및, 이 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 결합부(10a) 표면에는 다양한 요철로 이루어지는 접합면증대부가 각각 형성된다. 이러한 접합면증대부는 후술하는 톱니부(20a), 반구 형상이 이어지는 라운드부(20b), 복합형상부(20c), 스크래치부(20d) 중 어느 하나가 형성된다.3A to 3D are perspective views showing respective embodiments for increasing the joining surface of the blade and the boss according to the present invention. Prior to the description, the inner surface of the blade coupling hole 16 and the surface of the coupling portion 10a of the unit blade 10 inserted into the blade coupling hole 16 are each formed with a joint surface enlargement portion formed of various irregularities. This joint surface enlargement part is provided with any one of the tooth part 20a mentioned later, the round part 20b which continues in the hemispherical shape, the compound shape part 20c, and the scratch part 20d.

구체적으로, 도 3a에서는 결합부(10a)와 블레이드 결합공(16)의 접합 면 증대를 위하여 블레이드 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 기어 이 모양이 서로 이어지는 톱니부(20a)가 각각 형성된다. 도 3b에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 반구 형상이 서로 이어지는 라운드부(20b)가 각각 형성된다.In detail, in FIG. 3A, in order to increase the joining surface of the coupling part 10a and the blade coupling hole 16, a tooth part in which a gear shape is connected to each other on the inner surface of the blade coupling hole 16 and the surface of the coupling part 10a is formed. 20a) are formed respectively. In FIG. 3B, round portions 20b are formed on the inner surface of the coupling hole 16 and the surface of the coupling portion 10a so that hemispherical shapes are connected to each other.

도 3c에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에는 앞서 설명된 톱니부(20a)와 라운드부(20b)를 포함하고, 그 외 형상이 조합되는 복합형상부(20c)도 가능할 것이다. 도 3d에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 스크래치부(20d)가 각각 형성된다.In FIG. 3C, the inner surface of the coupling hole 16 and the surface of the coupling portion 10a include the tooth portion 20a and the round portion 20b described above, and the complex shape portion 20c in which the other shapes are combined is also shown. It will be possible. In FIG. 3D, scratches 20d are formed on the inner surface of the coupling hole 16 and the surface of the coupling portion 10a, respectively.

그러나, 앞서 소개된 형상은 하나의 일 예에 불과할 뿐 이로 한정하거나 국한될 필요는 없으며, 접합 면을 증대시킬 수 있다면 그 어떤 모양이나 형상 구조도 상관없다.However, the shape introduced above is only one example and need not be limited or limited, and any shape or shape structure may be used as long as the joint surface can be increased.

위와 같이, 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드를 사용하게 되면, 비철 재료로 제작되는 블레이드 비해 무게를 줄일 수 있으면서 기계가공을 최소화하고, 재질의 특성상 내구성과 강도가 보장될 수 있게 된다.As described above, when using the blade for the propeller made of a composite material, it is possible to reduce the weight compared to the blade made of non-ferrous material while minimizing the machining, it is possible to ensure durability and strength in the nature of the material.

이와 같이 제작된 단위 블레이드(10)가 프로펠러 보스(12)에 분리 가능한 결합구조에 의해 프로펠러가 완성됨으로써, 종래에 제시된 주물불량, 대형화 제작, 기계가공 결함 등 여러 제반 문제점을 모두 해소할 수 있음을 물론, 원가 절감을 실현할 수 있게 된다.As the propeller is completed by the coupling structure detachable to the propeller boss 12, the unit blade 10 manufactured as described above can solve all the various problems such as casting defects, enlargement manufacturing, and machining defects. Of course, cost reduction can be realized.

특히, 상기 단위 블레이드(10)와 프러펠러 보스(12)가 분리 가능한 결합 구조에 의해 단위 블레이드(10) 또는 프러펠러 보스(12) 중 어느 하나의 파손이 발생하더라도 종래와 같이 전체를 새로 제작하는 것이 아니라 파손된 해당 구성요소만을 교체하는 방식으로 수리하게 됨으로써, 작업에 대한 편의는 물론, 수리 작업의 신속 간편함을 제공받을 수 있게 되다. 나아가 주물로 제작함에 따른 작업 공수를 현저히 줄일 수 있게 된다.In particular, even if any one of the unit blade 10 or the propeller boss 12 is broken by a coupling structure in which the unit blade 10 and the propeller boss 12 can be separated, the whole new body is manufactured as in the prior art. Instead of being repaired by replacing only the corresponding broken component, it is possible to provide convenience and quick and easy repair work. Furthermore, the work maneuver by casting can be significantly reduced.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실기 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 구성 및 변형 가능함은 물론이다.
As described above, although the present invention has been described by means of limited practical examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various configurations and modifications may be made within the equivalent scope of the claims to be described.

10 : 단위 블레이드 12 : 프로펠러 보스
14 : 삽입공 16 : 블레이드 결합공
18 : 팽창성 접착제 10: unit blade 12: propeller boss
14: insertion hole 16: blade coupling hole
18: expandable glue

Claims (5)

중공 구조로 형성되는 프로펠러 보스(12)에는 둘레를 따라 블레이드 결합공(16)이 간격을 가지고 형성되어 있고;
상기 블레이드 결합공(16)에는 복합재료로 이루어진 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 삽입되는 상태로 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.
In the propeller boss 12 formed of a hollow structure, blade engaging holes 16 are formed at intervals along the circumference;
The blade coupling hole (16) propeller blades and propeller boss connection structure made of a composite material, characterized in that the coupling portion (10a) of the unit blade 10 made of a composite material is fixedly coupled.
제 1항에 있어서,
상기 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 표면에는 팽창성 접착제(18)가 도포되어 결합 고정력을 강화하는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.
The method of claim 1,
Blade of the propeller blade and propeller boss connection structure made of a composite material, characterized in that the inflating adhesive 18 is applied to the surface of the unit blade 10 is inserted into the blade coupling hole 16 to strengthen the bond holding force.
제 2항에 있어서,
상기 블레이드 결합공(16)의 내면과, 이 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 결합부(10a) 표면에는 요철로 이루어지는 접합면증대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.The method of claim 2,
The inner surface of the blade coupling hole 16 and the surface of the coupling portion 10a of the unit blade 10 to be inserted into the blade coupling hole 16 is a composite material, characterized in that the joint surface enlargement portion formed of irregularities is formed Propeller blade and propeller boss connection structure. 제 3항에 있어서,
상기 접합면증대부는 톱니부(20a), 반구 형상이 이어지는 라운드부(20b), 스크래치부(20c) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.
The method of claim 3,
The joining surface enlargement portion is a propeller blade and propeller boss connection structure made of a composite material, characterized in that any one of the toothed portion (20a), hemispherical round portion (20b), the scratch portion (20c).
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단위 블레이드(10)는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 재질로 성형되는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.The method according to any one of claims 1 to 4,
The unit blade 10 is a propeller blade and propeller boss connection made of a composite material, characterized in that formed of any one of carbon fiber reinforced plastics (Carbon Fiber Reinforced Plastics) or glass fiber reinforced plastics (Glass Reinforced Plastics) material rescue.
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