KR20120096800A - Ship having energy recovery device - Google Patents

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KR20120096800A
KR20120096800A KR1020110016115A KR20110016115A KR20120096800A KR 20120096800 A KR20120096800 A KR 20120096800A KR 1020110016115 A KR1020110016115 A KR 1020110016115A KR 20110016115 A KR20110016115 A KR 20110016115A KR 20120096800 A KR20120096800 A KR 20120096800A
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energy recovery
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rudder horn
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KR1020110016115A
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배준환
오세면
이영진
서종수
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A ship with an energy recovery device is provided to reduce the erosion and corrosion of a rudder horn and a rudder blade by reducing hub vortex cavitation. CONSTITUTION: A ship(100) with an energy recovery device comprises a hull(112), a dynamics propeller(116), a rudder horn(118), a power generating propeller(122), and an energy recovery unit. The dynamics propeller is rotatably coupled to the hull and generates thrust for propelling the hull. The rudder horn is coupled to the hull at the rear of the dynamics propeller. The power generating propeller is rotatably coupled to the rudder horn with facing the dynamics propeller and is rotated by a slipstream generating in the rotation of the dynamics propeller. The energy recovery unit is connected to a rotary shaft of the power generating propeller and produces electricity. A hub of the dynamics propeller and a hub of the power generating propeller rotatably support each other.

Description

에너지 회수 장치를 구비한 선박 {SHIP HAVING ENERGY RECOVERY DEVICE}Ship with energy recovery device {SHIP HAVING ENERGY RECOVERY DEVICE}

본 발명은 에너지 회수 장치를 구비한 선박에 관한 것이다. 보다 상세하게는 추진 프로펠러에서 발생하는 후류를 에너지로 회수할 수 있도록 한 에너지 회수 장치를 구비한 선박에 관한 것이다.
The present invention relates to a ship provided with an energy recovery device. More specifically, the present invention relates to a vessel provided with an energy recovery device capable of recovering the wake generated by the propeller as energy.

일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 추진기와, 이 추진기로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행방향을 조정하는 러더를 포함한다.In general, a ship includes a propeller for generating a propulsion force and a rudder for adjusting the propagation direction of the ship by using the propulsion force generated from the propeller.

추진기는 선체에 설치된 엔진(engine)과, 이 엔진의 회전축과 연결되며 선체의 외측으로 돌출된 프로펠러(propeller)를 포함하며, 이 프로펠러를 회전시킴에 따라 추진력을 발생시킨다.The propeller includes an engine installed on the hull, a propeller connected to the rotation axis of the engine and protruding outside the hull, and generates propulsion force by rotating the propeller.

이러한 프로펠러는 선체의 선미부 하부에 위치된다.　 또한, 선체에는 프로펠러의 후방에서 선박의 진행방향을 조정하기 위한 러더가 설치된다.This propeller is located below the stern of the hull. In addition, the hull is provided with a rudder for adjusting the traveling direction of the ship from the rear of the propeller.

러더는 선체에 대해 회전 가능하게 설치되며, 프로펠러로부터 발생된 추진력의 작용방향을 변경하여 선박의 진행방향을 조정한다.The rudder is installed rotatably with respect to the hull and adjusts the direction of the ship by changing the direction of action of the propulsion force generated from the propeller.

일반적으로 선박의 추진기로 사용되는 프로펠러는 주 엔진에서 발생하는 동력의 70% 정도만을 선박을 운항하는 추진력(thrust)으로 사용하고 나머지 엔진의 동력은 프로펠러 마찰, 열 손실 및 프로펠러 후방의 회전류로 낭비되게 된다. 이중 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지는 회수가 가능하며, 이러한 에너지를 회수하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.In general, propellers used as propellers of ships use only about 70% of the power generated by the main engines as thrusts for operating the ship, and the remaining engine power is wasted due to propeller friction, heat loss, and rotational flow behind the propellers. Will be. Energy lost by the rotary flow behind the double propeller can be recovered, and there is a need for technology development to recover such energy.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수부가 구비된 선박의 부분도이다. 도 1를 참조하면, 선체(1)의 프로펠러(3) 뒤 쪽에 러더혼(4)과 러더 블레이드(2)로 구성된 러더가 배치된다. 프로펠러(3)의 뒤 쪽의 러더혼(4)에 프로펠러(3)의 후류를 받고 회전하는 에너지 회수용 프로펠러(5)를 설치하고 베벨기어(7, 8)와 샤프트(9) 등으로 구성된 회전 전달 수단(10)을 통하여 선체(1) 내의 발전장치(11)에 회전력을 전달하여 에너지를 회수한다.1 is a partial view of a vessel provided with an energy recovery unit according to the prior art. Referring to FIG. 1, a rudder consisting of a rudder horn 4 and a rudder blade 2 is arranged behind the propeller 3 of the hull 1. In the rudder horn 4 at the rear of the propeller 3, an energy recovery propeller 5 which rotates in the wake of the propeller 3 is installed, and is composed of bevel gears 7 and 8, a shaft 9 and the like. Energy is recovered by transmitting rotational force to the power generator 11 in the hull 1 through the transmission means 10.

그러나, 종래 기술에 따른 에너지 회수부가 구비된 선박은, 에너지 회수용 프로펠러(5)가 러더혼(4)에 결합되어 있어 선체(1)에 결합되는 프로펠러(3)에 비해 러더혼(4)의 구조적 안전성이 저하될 우려가 있고, 에너지 회수용 프로펠러(5)의 회전으로 인해 러더혼(4)에 진동이 발생될 우려가 있다.However, in the ship provided with the energy recovery unit according to the prior art, the energy recovery propeller 5 is coupled to the rudder horn 4 and compared to the propeller 3 coupled to the hull 1 of the rudder horn 4. There is a concern that structural safety may be lowered, and vibration may be generated in the rudder horn 4 due to the rotation of the energy recovery propeller 5.

또한, 프로펠러(3)의 회전에 따라 프로펠러(3)의 허브에서 허브 볼텍스 캐비테이션(hub vortex cavitation)이 발생하는데, 이러한 허브 볼텍스 캐비테이션은 추진기의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 러더혼(4)과 러더 블레이드(2)에 침식 및 부식을 야기할 수 있다.
In addition, as the propeller 3 rotates, a hub vortex cavitation occurs at the hub of the propeller 3, which not only degrades the performance of the propeller, but also the rudder horn 4 and the rudder blade. May cause erosion and corrosion in (2).

본 발명의 실시예는 프로펠러의 회전시 발생하는 후류를 이용하여 에너지를 회수할 수 있고, 러더혼의 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시켜 러더혼과 러더 블레이드에 침식 및 부식을 경감시킬 수 있는 에너지 회수 장치를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
Embodiment of the present invention can recover the energy by using the wake generated during the rotation of the propeller, to ensure the structural stability of the rudder horn, reducing the vortex cavitation of the hub vortex to reduce erosion and corrosion on the rudder horn and rudder blade It is to provide a vessel having an energy recovery device that can be made.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 상기 선체에 회전 가능하게 결합되고, 추력을 발생시키는 추진 프로펠러; 상기 추진 프로펠러의 후방에서 상기 선체와 결합되는 러더혼과; 상기 추진 프로펠러와 대향하도록 상기 러더혼에 회전 가능하게 결합되고, 상기 추진 프로펠러의 회전시 발생된 후류에 의해 회전하는 발전 프로펠러; 및 상기 발전 프로펠러의 회전축과 연결되어 전기를 생산하는 에너지 회수부를 포함하며, 상기 추진 프로펠러의 허브와 상기 발전 프로펠러의 허브는 서로 회전 가능하게 지지하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박이 제공된다.According to an aspect of the invention, the hull; A propulsion propeller rotatably coupled to the hull and generating thrust; A rudder horn coupled to the hull at the rear of the propeller; A power generation propeller rotatably coupled to the rudder horn so as to face the propeller propeller, and rotating by a wake generated during rotation of the propeller propeller; And an energy recovery unit connected to the rotating shaft of the power generation propeller to generate electricity, wherein the hub of the propulsion propeller and the hub of the power generation propeller are rotatably supported by each other.

상기 추진 프로펠러 및 상기 발전 프로펠러 사이에 지지축이 개재되고, 상기 지지축의 일단부는 상기 발전 프로펠러의 허브 또는 상기 추진 프로펠러의 허브에 결합되고, 상기 추진 프로펠러의 허브 또는 상기 발전 프로펠러의 허브에는 상기 지지축의 타단부가 회전가능하게 지지되는 지지홈이 형성될 수 있다.A support shaft is interposed between the propeller propeller and the power propeller, one end of the support shaft being coupled to a hub of the power propeller or a hub of the propeller propeller, and a hub of the propeller propeller or a hub of the power propeller A support groove in which the other end is rotatably supported may be formed.

상기 지지축과 상기 지지홈 사이에는 베어링이 개재될 수 있다.A bearing may be interposed between the support shaft and the support groove.

상기 지지축은 상기 추진 프로펠러의 회전축 또는 상기 발전 프로펠러의 회전축이 연장되어 형성될 수 있다.The support shaft may be formed by extending the rotation axis of the propeller or the rotation axis of the power propeller.

상기 추진 프로펠러, 상기 발전 프로펠러 및 상기 지지축은 각각 동일한 축선상에 배치될 수 있다.The propulsion propeller, the power propeller and the support shaft may be arranged on the same axis, respectively.

상기 에너지 회수부는 상기 러더 혼의 내부에 위치할 수 있다.The energy recovery unit may be located inside the rudder horn.

상기 에너지 회수부는, 상기 발전 프로펠러의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기; 및 상기 발전 프로펠러와 상기 발전기 사이에 개재된 증속기를 포함할 수 있다.The energy recovery unit, the generator for converting the rotational energy of the power propeller into electrical energy; And it may include a speed increaser interposed between the power propeller and the generator.

상기 에너지 회수부는 베벨기어 장치에 의해 상기 발전 프로펠러와 연결되고, 상기 베벨기어 장치는, 상기 발전 프로펠러의 회전축에 결합되는 제1 베벨기어; 및 상기 발전 프로펠러의 회전축과 직교하는 상기 증속기의 입력축에 결합되고 상기 제1 베벨기어와 치합되는 제2 베벨기어를 포함할 수 있다.The energy recovery unit is connected to the power generating propeller by a bevel gear device, the bevel gear device, the first bevel gear coupled to the rotation axis of the power propeller; And a second bevel gear coupled to an input shaft of the speed increaser orthogonal to the rotation axis of the power propeller and engaged with the first bevel gear.

상기 러더 혼의 내부의 상기 에너지 회수부를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a cooling unit for cooling the energy recovery unit inside the rudder horn.

상기 러더 혼의 상부와 상기 선체에는 상기 러더 혼과 상기 선체의 내부를 서로 연통하는 개구부가 형성되며, 상기 냉각부는, 상기 개구부에 결합되는 냉각팬을 포함할 수 있다.An opening in the upper portion of the rudder horn and the hull communicates with the rudder horn and the inside of the hull, and the cooling unit may include a cooling fan coupled to the opening.

상기 냉각부는, 상기 에너지 회수부의 외면에 형성되는 냉각핀을 포함하며, 상기 냉각핀은 상기 러더 혼의 내벽과 연결될 수 있다.The cooling unit may include a cooling fin formed on an outer surface of the energy recovery unit, and the cooling fin may be connected to an inner wall of the rudder horn.

상기 러더혼에는 벌브가 형성될 수 있다.A bulb may be formed in the rudder horn.

상기 발전 프로펠러의 직경은 상기 추진 프로펠러 직경의 70% 내지 90%일 수 있다.
The diameter of the power propeller may be 70% to 90% of the diameter of the propeller propeller.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 추진 프로펠러의 회전시 발생하는 후류를 이용하여 에너지를 회수할 수 있고, 러더혼의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, energy can be recovered using the wake generated during the rotation of the propeller, and structural stability of the rudder horn can be ensured.

또한, 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시켜 러더혼과 러더 블레이드에 침식 및 부식을 경감시킬 수 있다.It also reduces hub vortex cavitation to reduce erosion and corrosion on rudder horns and rudder blades.

또한, 추진 프로펠러를 지지하는 스케그(skeg) 내부의 축계 시스템의 축 하중을 경감시켜 스케그 내부의 구조 안정성을 높일 수 있다.
In addition, it is possible to reduce the axial load of the shaft system in the skeg supporting the propeller, thereby improving structural stability in the skeg.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수부가 구비된 선박의 부분도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 발전 프로펠러를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 냉각부를 설명하기 위한 도면.1 is a partial view of a vessel provided with an energy recovery unit according to the prior art.
Figure 2 is a side view of a vessel equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially enlarged view of a ship equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a power generation propeller of a ship equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a cooling unit of a ship equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.　 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

이하, 본 발명에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a vessel equipped with an energy recovery device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicated thereto. The description will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 부분 확대도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 발전 프로펠러를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회수 장치가 구비된 선박의 냉각부를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 도 5를 참고하면, 선체(112), 추진 프로펠러 회전축(114), 추진 프로펠러(116), 추진 프로펠러 허브(117), 발전 프로펠러 블레이드(119), 러더혼(118), 발전 프로펠러 회전축(120), 발전 프로펠러(122), 발전 프로펠러 허브(123), 발전 프로펠러 블레이드(125), 에너지 회수부(124), 증속기(126), 발전기(128), 벌브(130), 러더 블레이드(134), 축선(136), 후류 영역(138), 개구부(144), 냉각팬(146), 냉각핀(148), 지지축(151), 지지홈(153), 베어링(155)이 도시되어 있다.2 is a side view of a ship equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a partially enlarged view of a ship equipped with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 5 is a view illustrating a power generation propeller of a ship provided with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view illustrating a cooling unit of a ship provided with an energy recovery device according to an embodiment of the present invention. . 2 to 5, the hull 112, the propulsion propeller rotation shaft 114, the propeller propeller 116, the propeller propeller hub 117, the power propeller blade 119, the rudder horn 118, the power propeller rotation shaft 120, power propeller 122, power propeller hub 123, power propeller blade 125, energy recovery unit 124, gearbox 126, generator 128, bulb 130, rudder blade ( 134, axis 136, wake region 138, opening 144, cooling fan 146, cooling fins 148, support shaft 151, support groove 153, bearing 155 are shown. have.

본 실시예에 따른 에너지 회수 장치를 구비한 선박(100)은, 선체(112)와; 선체(112)에 회전 가능하게 결합되고, 선체(112)를 추진시키는 추력을 발생시키는 추진 프로펠러(116)와; 추진 프로펠러(116)의 후방에서 선체(112)와 결합되는 러더혼(118)과; 추진 프로펠러(116)와 대향하도록 러더혼(118)에 회전 가능하게 결합되고, 추진 프로펠러(116)의 회전시 발생된 후류에 의해 회전하는 발전 프로펠러(122); 및 발전 프로펠러의 회전축(120)과 연결되어 전기를 생산하는 에너지 회수부(124)를 포함하며, 추진 프로펠러(116)의 허브(117)와 발전 프로펠러(122)의 허브(123)는 서로 회전 가능하게 지지된다.The ship 100 provided with the energy recovery device according to the present embodiment includes a hull 112; A propulsion propeller 116 rotatably coupled to the hull 112 and generating thrust to propel the hull 112; A rudder horn 118 coupled with the hull 112 at the rear of the propeller propeller 116; A power generation propeller 122 rotatably coupled to the rudder horn 118 so as to face the propulsion propeller 116 and rotating by the wake generated during the rotation of the propeller propeller 116; And an energy recovery unit 124 connected to the rotation shaft 120 of the power propeller to produce electricity, wherein the hub 117 of the propulsion propeller 116 and the hub 123 of the power propeller 122 are rotatable with each other. Is supported.

본 실시예에 따르면, 선체(112)의 내부에 화물창, 엔진 룸 등이 배치되며, 이 엔진 룸에 설치된 엔진(engine)의 구동력을 이용하여 추진 프로펠러(116)가 회전한다.According to this embodiment, a cargo hold, an engine room, etc. are arrange | positioned inside the hull 112, and the propulsion propeller 116 rotates using the driving force of the engine installed in this engine room.

추진 프로펠러(116)는 엔진 룸의 엔진에서 연장되는 추진 프로펠러 회전축(114)과 연결되며, 엔진의 구동에 따라 회전한다.The propulsion propeller 116 is connected to the propulsion propeller rotating shaft 114 extending from the engine of the engine room and rotates according to the driving of the engine.

러더혼(118)은 추진 프로펠러(116)의 후방에 위치하도록 선체(112)의 선미부에 결합된다. 러더혼(118)에는 러더 블레이드(134)가 회전 가능하게 결합되며, 러더 블레이드(134)가 회전하면서 추진 프로펠러(116)에서 발생한 후류의 방향을 변경하여 선체(112)의 진행방향을 조정하게 된다. The rudder horn 118 is coupled to the stern of the hull 112 to be located behind the propulsion propeller 116. The rudder horn 118 is rotatably coupled to the rudder blade 134, the rudder blade 134 is rotated to change the direction of the wake generated from the propeller propeller 116 to adjust the traveling direction of the hull 112. .

러더혼(118)의 외면은 강판으로 이루어지고 러더혼(118)의 내부는 이러한 강판을 지지하는 보강재가 배치될 수 있다. 이에 따라, 러더혼(118)의 내부에는 일정한 공간이 형성될 수 있다.The outer surface of the rudder horn 118 is made of a steel plate and the inside of the rudder horn 118 may be provided with a reinforcing material supporting the steel plate. Accordingly, a predetermined space may be formed inside the rudder horn 118.

발전 프로펠러(122)는 추진 프로펠러(116)와 대향하도록 러더혼(118)에 회전 가능하게 결합되고, 추진 프로펠러(116)의 회전 시 발생된 후류에 의해 회전할 수 있다.The power generation propeller 122 is rotatably coupled to the rudder horn 118 so as to face the propulsion propeller 116, and may rotate by the wake generated when the propulsion propeller 116 is rotated.

발전 프로펠러 회전축(120)의 일단은 러더혼(118)의 내부에서 외측으로 돌출되어 발전 프로펠러(122)와 결합되고, 발전 프로펠러 회전축(120)의 타단은 러더혼(118)의 내부에 위치한다. 발전 프로펠러 회전축(120)은 추진 프로펠러 회전축(114)과 일렬로 정렬되도록 배치될 수 있다. 즉, 발전 프로펠러 회전축(120)은 추진 프로펠러 회전축(114)과 동일 직선 상에 위치하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 발전 프로펠러 회전축(120)과 추진 프로펠러 회전축(114)의 배치는 발전 프로펠러 회전축(120)과 추진 프로펠러 회전축(114)이 각각 동일한 축선(136)을 갖도록 도시된 도 4를 통해 알 수 있다.One end of the power propeller rotating shaft 120 protrudes outward from the inside of the rudder horn 118 and is coupled to the power generating propeller 122, and the other end of the power generating propeller rotating shaft 120 is located inside the rudder horn 118. The power propeller rotating shaft 120 may be arranged to be aligned with the propulsion propeller rotating shaft 114. That is, the power propeller rotating shaft 120 may be disposed on the same straight line as the propeller rotating shaft 114. The arrangement of the power propeller rotation shaft 120 and the propeller propeller rotation shaft 114 can be seen in FIG. 4 in which the power propeller rotation shaft 120 and the propeller propeller rotation shaft 114 have the same axis 136, respectively.

추진 프로펠러(116)의 회전에 따라 그 후방에는 소용돌이 형태의 후류가 발생하는데, 이러한 후류의 축방향 성분은 선체(112)의 추진에 사용되나, 후류의 회전성분은 선체(112)의 추진에 영향을 미치지 않으므로 에너지를 회수할 필요가 있다. 발전 프로펠러(122)는 이러한 회전류를 받아 회전되도록 설계될 수 있으며, 추진 프로펠러(116)의 회전 시 발생하는 후류에 의해 회전하게 된다.As the propulsion propeller 116 rotates, a vortex wake occurs at the rear of the propeller propeller 116. The axial component of the wake is used to propel the hull 112, but the rotational component of the wake influences the propulsion of the hull 112. It is not necessary to recover energy. The power generation propeller 122 may be designed to rotate by receiving such a rotational flow, and may be rotated by the wake generated when the propulsion propeller 116 rotates.

본 실시예에 따르면, 추진 프로펠러(116)의 허브(117)와 발전 프로펠러(122)의 허브(123)는 서로 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수 있다. 추진 프로펠러(116)는 추진 프로펠러 허브(117)와 추진 프로펠러 블레이드(119)로 구성되고, 발전 프로펠러(122) 또한 발전 프로펠러 허브(123)와 발전 프로펠러 블레이드(125)로 구성된다. 추진 프로펠러 허브(117)는 추진 프로펠러 회전축(114)과 결합되고, 발전 프로펠러 허브(123)는 발전 프로펠러 회전축(120)에 결합된다. According to the present embodiment, the hub 117 of the propeller propeller 116 and the hub 123 of the power propeller 122 may be configured to rotatably support each other. The propulsion propeller 116 is composed of a propeller propeller hub 117 and a propeller propeller blade 119, and the power generation propeller 122 is also composed of a power propeller hub 123 and a power propeller blade 125. The propulsion propeller hub 117 is coupled to the propulsion propeller rotation shaft 114 and the power generation propeller hub 123 is coupled to the power generation propeller rotation shaft 120.

추진 프로펠러 허브(117)와 발전 프로펠러 허브(123)는 실질적으로 동일한 축선(136)상에 위치하게 되며, 서로에 대해 회전 가능하게 지지하도록 함으로써, 추진 프로펠러(116)를 지지하는 스케그와 발전 프로펠러(122)를 지지하는 러더혼(118)이 구조적으로 상호 보완되어 구조적 안정성을 확보할 수 있다.  The propulsion propeller hub 117 and the power generation propeller hub 123 are located on substantially the same axis 136 and are supported so as to be rotatably supported with each other, thereby supporting the skeg and the power generation propellers. The rudder horn 118 supporting the 122 may be structurally complemented to secure structural stability.

그리고, 추진 프로펠러 허브(117)와 발전 프로펠러 허브(123)의 결합을 통해, 추진 프로펠러 허브(117)에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션(hub vortex cavitation)을 발전 프로펠러 허브(123)가 감소시켜 선박의 추진 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, through the combination of the propeller hub 117 and the power propeller hub 123, the propeller hub 123 reduces the hub vortex cavitation generated in the propeller hub 117 to propel the ship. It can improve performance.

본 실시예에 따르면, 추진 프로펠러 허브(117)와 발전 프로펠러 허브(123)는 서로 회전 가능하게 지지한다. 이를 위해, 추진 프로펠러(116)과 발전 프로펠러(122) 사이에 지지축이 개재될 수 있다. According to the present embodiment, the propeller propeller hub 117 and the power propeller hub 123 are rotatably supported by each other. To this end, a support shaft may be interposed between the propulsion propeller 116 and the power generation propeller 122.

본 실시예는 추진 프로펠러 허브(117)에 대해 발전 프로펠러 허브(123)가 회전 가능하게 지지된 형태로서, 발전 프로펠러 허브(123)에는 추진 프로펠러 허브(117) 방향으로 연장되는 지지축(151)의 일단부가 결합되고, 추진 프로펠러 허브(117)에는 지지축(151)의 타단부를 회전 가능하게 지지하는 지지홈(153)이 형성되어, 지지축(151)의 단부가 추진 프로펠러 허브(117)의 지지홈(153)에 회전 가능하게 삽입되도록 구성한 것이다. 지지축(151)과 지지홈(153) 사이에는 베어링(155)을 개재시켜 지지축(151)의 단부가 지지홈(153)내에서 마찰저항 없이 용이하게 회전되도록 할 수 있다.In this embodiment, the power propeller hub 123 is rotatably supported with respect to the propeller propeller hub 117, and the power propeller hub 123 includes a support shaft 151 extending in the direction of the propeller propeller hub 117. One end is coupled to the propeller propeller hub 117 is formed with a support groove 153 rotatably supporting the other end of the support shaft 151, the end of the support shaft 151 of the propeller propeller hub 117 It is configured to be rotatably inserted into the support groove 153. A bearing 155 may be interposed between the support shaft 151 and the support groove 153 to allow the end of the support shaft 151 to be easily rotated without frictional resistance in the support groove 153.

이 경우, 발전 프로펠러 회전축(120)이 발전 프로펠러 허브(123)를 관통하도록 하여 관통된 발전 프로펠러 회전축(120)이 지지축(151)의 역할을 수행하도록 구성될 수도 있다.In this case, the power generation propeller rotation shaft 120 may pass through the power generation propeller hub 123 so that the power generation propeller rotation shaft 120 may serve as the support shaft 151.

이외에, 도시되지 않았으나 발전 프로펠러 허브에 대해 추진 프로펠러 허브가 회전 가능하게 지지된 형태로서, 추진 프로펠러 허브에는 발전 프로펠러의 발전 프로펠러 허브 방향으로 연장되는 지지축의 일단부가 형성되고, 발전 프로펠러 허브에는 지지축의 타단부를 회전 가능하게 지지하는 지지홈이 형성되어, 지지축의 단부가 발전 프로펠러 허브의 지지홈에 회전 가능하게 삽입되도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 또한, 추진 프로펠러 허브를 관통하는 추진 프로펠러 회전축이 지지축의 역할을 수행하도록 구성할 수 있다. In addition, although not shown, the propulsion propeller hub is rotatably supported with respect to the power propeller hub, and the propeller hub has one end of a support shaft extending in the direction of the power propeller hub of the power propeller, and the other end of the support shaft is formed on the power propeller hub. It is also possible to form a support groove for rotatably supporting the end portion such that the end of the support shaft is rotatably inserted into the support groove of the power generating propeller hub. In this case, the propulsion propeller rotating shaft penetrating the propeller hub may be configured to serve as a support shaft.

발전 프로펠러(122)의 직경은 추진 프로펠러(116) 직경의 70% 내지 90%로 제작될 수 있다. 도 4를 참조하면, 추진 프로펠러(116)의 회전에 따라 발생하는 후류 영역(138)는 추진 프로펠러(116) 직경(2R)의 70% 내지 90% 영역 내에서 형성된다. 발전 프로펠러(122)는 이러한 후류 영역(138) 내에 존재하여야 하며, 일부라도 후류 영역(138)을 벗어나면 저항체로 작용하게 된다. 따라서, 발전 프로펠러(122)의 직경(2r)은 후류 영역(138) 내에 존재하도록 결정된다.The diameter of the power propeller 122 may be manufactured from 70% to 90% of the diameter of the propeller propeller 116. Referring to FIG. 4, the wake region 138 that occurs as the propeller propeller 116 rotates is formed within a region of 70% to 90% of the diameter 2R of the propeller propeller 116. The power generation propeller 122 must be present in the wake region 138, and at least part of the power propeller 122 acts as a resistor. Thus, the diameter 2r of the power propeller 122 is determined to be in the wake region 138.

에너지 회수부(124)는 발전 프로펠러 회전축(120)에 연결되어 전기를 생산한다. 에너지 회수부(124)는, 발전 프로펠러(122)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기(128)와, 발전 프로펠러(122)와 발전기(128) 사이에 개재된 증속기(126)를 포함한다. 증속기(126)는 출력축(132)의 회전속도를 입력축인 발전 프로펠러 회전축(120)의 회전속도보다 증속시킨다.The energy recovery unit 124 is connected to the power propeller rotating shaft 120 to produce electricity. The energy recovery unit 124 includes a generator 128 that converts rotational energy of the power generation propeller 122 into electrical energy and a speed increaser 126 interposed between the power generation propeller 122 and the generator 128. . The speed increaser 126 speeds up the rotation speed of the output shaft 132 than the rotation speed of the power generation propeller rotation shaft 120 which is an input shaft.

본 실시예에 따르면, 에너지 회수부(124)를 구성하는 증속기(126)와 발전기(128)는 러더혼(118)의 내부에 설치될 수 있다. 대안적으로, 도시되지 않았으나, 에너지 회수부는 발전 프로펠러 회전축과 연결되는 축계 시스템을 통해 선체(112)의 내부에 설치될 수 있다. 즉, 러더혼의 상부에 위치한 선체(112) 내부에 에너지 회수부가 설치되어 발전 프로펠러 회전축과 연결될 수 있다.According to the present embodiment, the speed increaser 126 and the generator 128 constituting the energy recovery unit 124 may be installed inside the rudder horn 118. Alternatively, although not shown, the energy recovery unit may be installed inside the hull 112 through an axis system connected to the power propeller rotating shaft. That is, the energy recovery unit is installed inside the hull 112 located at the top of the rudder horn can be connected to the power propeller rotation shaft.

에너지 회수부(124)를 러더혼(118)의 내부에 배치하는 경우 발전 프로펠러(122)와 에너지 회수부(124)까지의 거리가 짧게 되어 축계 시스템을 단순화시킬 수 있다. 단순화된 축계 시스템은 회수된 에너지의 손실을 최소화하여 에너지 회수 효율을 높일 수 있다.When the energy recovery unit 124 is disposed inside the rudder horn 118, the distance between the power generation propeller 122 and the energy recovery unit 124 may be shortened to simplify the shaft system. Simplified shafting systems can increase energy recovery efficiency by minimizing the loss of recovered energy.

러더 혼(118)의 단면폭이 협소하여 증속기(126)와 발전기(128)를 발전 프로펠러 회전축(120)과 일렬로 배치하기가 용이하지 않은 경우, 에너지 회수부(124)와 발전 프로펠러 회전축(120) 사이에 베벨기어 장치(140)를 두어 에너지 회수부(124)를 발전 프로펠러 회전축(120)과 수직한 방향으로 배치할 수 있다. 이 경우, 에너지 회수부(124)는 베벨기어 장치(140)에 의해 발전 프로펠러(122)와 연결된다.When the cross section width of the rudder horn 118 is narrow and it is not easy to arrange the speed increaser 126 and the generator 128 in line with the power generation propeller rotation shaft 120, the energy recovery unit 124 and the power generation propeller rotation shaft 120 The bevel gear device 140 may be disposed between the energy recovery units 124 in a direction perpendicular to the power propeller rotation shaft 120. In this case, the energy recovery unit 124 is connected to the power generation propeller 122 by the bevel gear device 140.

베벨기어 장치(140)는 제 1 베벨기어(141)과 제 2 베벨기어(142)를 포함할 수 있다. 제1 베벨기어(141)는 발전 프로펠러 회전축(120)과 결합된다. 제2 베벨기어(142)는 발전 프로펠러 회전축(120)과 직교하는 증속기(126)의 입력축(127)에 결합되고 제1 베벨기어(141)와 치합한다. 이 경우, 발전기(128)는 증속기(126)의 출력축(132)에 결합될 수 있다.The bevel gear device 140 may include a first bevel gear 141 and a second bevel gear 142. The first bevel gear 141 is coupled to the power propeller rotating shaft 120. The second bevel gear 142 is coupled to the input shaft 127 of the speed increaser 126 orthogonal to the power propeller rotation shaft 120 and meshes with the first bevel gear 141. In this case, the generator 128 may be coupled to the output shaft 132 of the speed increaser 126.

이와 같은 베벨 기어 장치(140)를 통해, 발전 프로펠러(122)의 회전 에너지가 발전 프로펠러 회전축(120), 제 1 베벨기어(141), 제 2 베벨기어(142), 증속기(126)의 입력축(127) 및 증속기(126)의 출력축(132)를 통해 발전기(128)로 전달된다. Through such a bevel gear device 140, the rotational energy of the power propeller 122 is input shaft of the power propeller rotating shaft 120, the first bevel gear 141, the second bevel gear 142, the speed increaser 126. It is transmitted to the generator 128 through the output shaft 132 of the 127 and the gearbox 126.

그리고, 러더혼(118)의 단면폭이 큰 경우에는, 도시되지 않았으나 증속기(126)와 발전기(128)를 발전 프로펠러 회전축(120)과 일렬로 배치하여 축계 시스템을 더 단순화시킬 수 있다.In addition, when the cross section width of the rudder horn 118 is large, although not shown, the gearbox 126 and the generator 128 may be arranged in line with the power propeller rotating shaft 120 to further simplify the shaft system.

러더혼(118)에는 벌브(130)가 형성될 수 있다. 벌브(130)의 내부는 러더혼(118)의 내부와 연통되며, 발전 프로펠러 회전축(120)은 벌브(130)에 회전 가능하게 지지되도록 할 수 있다. A bulb 130 may be formed in the rudder horn 118. The interior of the bulb 130 is in communication with the interior of the rudder horn 118, the power propeller rotating shaft 120 may be rotatably supported by the bulb 130.

본 실시예에 따르면, 벌브(130)의 내부에는 발전 프로펠러 회전축(120)과 에너지 회수부(124)를 연결하는 베벨기어 장치(140)가 배치될 수 있다.According to the present exemplary embodiment, the bevel gear device 140 may be disposed in the bulb 130 to connect the power propeller rotating shaft 120 and the energy recovery unit 124.

또는, 도시되지 않았으나 벌브(130) 내에 에너지 회수부(124)를 두어 발전 프로펠러(122)와 에너지 회수부(124)까지의 거리를 짧게 구성할 수 있다.Alternatively, although not shown, the energy recovery unit 124 may be provided in the bulb 130 to shorten the distance between the power generation propeller 122 and the energy recovery unit 124.

벌브(130)의 외형은, 추진 프로펠러(116)의 회전시 발생된 후류를 분산시켜 캐비테이션의 발생을 억제하고, 이에 따른 추진력의 저하를 방지할 수 있도록 유선형상으로 이루어질 수 있다. The outer shape of the bulb 130 may be formed in a streamline shape so as to disperse the wake generated during the rotation of the propeller 116 to suppress the occurrence of cavitation, thereby preventing the fall of the propulsion force.

한편, 러더 혼(118)의 내부가 협소한 경우, 러더 혼(118) 내부에 존재하는 에너지 회수부(124)에 의해 러더 혼(118)의 내부 온도가 상승하여 발전효율에 영향을 미칠 수 있으므로, 러더 혼(118)의 내부의 에너지 회수부(124)를 냉각시키는 냉각부가 설치될 수 있다.On the other hand, when the inside of the rudder horn 118 is narrow, the internal temperature of the rudder horn 118 is increased by the energy recovery unit 124 present in the rudder horn 118, which may affect the power generation efficiency. In addition, a cooling unit for cooling the energy recovery unit 124 inside the rudder horn 118 may be installed.

도 5를 참조하면, 러더 혼(118)의 상부와 선체(112)에는 러더 혼(118)과 선체(112)의 내부를 서로 연통하는 개구부(144)가 형성될 수 있으며, 냉각부는 개구부(144)에 결합되는 냉각팬(146)을 포함할 수 있다. 냉각팬(146)의 회전으로 인해 러더 혼(118)의 내부 공기를 순환시켜 러더 혼(118)의 내부의 온도를 낮추고 이를 통해 에너지 회수부(124)를 냉각시킬 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 냉각팬(146)이 배치된 형태를 제시하고 있으나, 러더 혼(118) 내부에 신선한 공기를 주입하기 위한 인렛용 냉각팬 및 러더 혼(118)의 내부의 더운 공기를 배출하기 위한 아웃렛용 냉각팬을 두는 형태도 가능하다.Referring to FIG. 5, an opening 144 may be formed in the upper portion of the rudder horn 118 and the hull 112 so as to communicate the interior of the rudder horn 118 and the hull 112 with each other, and the cooling portion may have an opening 144. It may include a cooling fan 146 coupled to). Due to the rotation of the cooling fan 146, the internal air of the rudder horn 118 may be circulated to lower the temperature of the rudder horn 118, thereby cooling the energy recovery unit 124. In this embodiment, one cooling fan 146 is disposed, but the inlet cooling fan for injecting fresh air into the rudder horn 118 and the discharge of hot air inside the rudder horn 118 are discharged. It is also possible to have a cooling fan for the outlet.

그리고, 냉각부는 에너지 회수부(124)의 외면에 형성되는 냉각핀(148)을 포함할 수 있다. 증속기(126)와 발전기(128)의 외면에서 돌출된 냉각핀(148)은 러더 혼(118)의 내벽과 연결되어 증속기(126)와 발전기(128)에서 발생된 열을 러더 혼(118)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 선박의 운항 시 러더 혼(118)은 해수에 잠겨있게 되므로 러더 혼(118)의 내벽과 연결된 냉각핀(148)을 통해 에너지 회수부(124)에서 발생된 열을 용이하게 외부로 방출할 수 있다. 냉각핀(148)으로는 열전도율이 높은 금속이 사용될 수 있다.
The cooling unit may include a cooling fin 148 formed on an outer surface of the energy recovery unit 124. The cooling fins 148 protruding from the outer surfaces of the speed increaser 126 and the generator 128 are connected to the inner wall of the rudder horn 118 to transfer heat generated from the speed increaser 126 and the generator 128 to the rudder horn 118. Can be discharged to outside. Since the rudder horn 118 is immersed in seawater during operation of the ship, the heat generated from the energy recovery unit 124 can be easily released to the outside through the cooling fin 148 connected to the inner wall of the rudder horn 118. . As the cooling fin 148, a metal having high thermal conductivity may be used.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

112 : 선체 114 : 추진 프로펠러 회전축
116 : 추진 프로펠러 117 : 추진 프로펠러 허브
118 : 러더혼 119 : 추진 프로펠러 블레이드
120 : 발전 프로펠러 회전축 122 : 발전 프로펠러
123 : 발전 프로펠러 허브 124 : 에너지 회수부
125 : 발전 프로펠러 블레이드 126 : 증속기
128 : 발전기 130 : 벌브
134 : 러더 블레이드 136 : 축선
138 : 후류 영역 151 : 지지축
153 : 지지홈 155 : 베어링112 hull 114: propulsion shaft
116 propulsion propeller 117 propeller propeller hub
118: Rutherhorn 119: propeller blades
120: power propeller rotating shaft 122: power propeller
123: power propeller hub 124: energy recovery unit
125: power propeller blade 126: gearbox
128: generator 130: bulb
134: rudder blade 136: axis
138: wake area 151: support shaft
153: support groove 155: bearing

Claims (13)

선체;
상기 선체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 선체를 추진시키는 추력을 발생시키는 추진 프로펠러;
상기 추진 프로펠러의 후방에서 상기 선체와 결합되는 러더혼;
상기 추진 프로펠러와 대향하도록 상기 러더혼에 회전 가능하게 결합되고, 상기 추진 프로펠러의 회전시 발생된 후류에 의해 회전하는 발전 프로펠러; 및
상기 발전 프로펠러의 회전축과 연결되어 전기를 생산하는 에너지 회수부를 포함하며,
상기 추진 프로펠러의 허브와 상기 발전 프로펠러의 허브는 서로 회전 가능하게 지지하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
hull;
A propulsion propeller rotatably coupled to the hull and generating thrust for propelling the hull;
A rudder horn coupled to the hull at the rear of the propeller;
A power generation propeller rotatably coupled to the rudder horn so as to face the propeller propeller, and rotating by a wake generated during rotation of the propeller propeller; And
It is connected to the rotating shaft of the power propeller includes an energy recovery unit for producing electricity,
And a hub of the propulsion propeller and the hub of the power propeller to rotatably support each other.
제1항에 있어서,
상기 추진 프로펠러 및 상기 발전 프로펠러 사이에 지지축이 개재되고,
상기 지지축의 일단부는 상기 발전 프로펠러의 허브 또는 상기 추진 프로펠러의 허브에 결합되고, 상기 추진 프로펠러의 허브 또는 상기 발전 프로펠러의 허브에는 상기 지지축의 타단부가 회전가능하게 지지되는 지지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 1,
A support shaft is interposed between the propeller and the power propeller,
One end of the support shaft is coupled to the hub of the power propeller or the hub of the propeller propeller, the hub of the propeller propeller or the hub of the power propeller is characterized in that the support groove is rotatably supported on the other end of the support shaft A ship provided with an energy recovery device.
제2항에 있어서,
상기 지지축과 상기 지지홈 사이에는 베어링이 개재되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 2,
A ship having an energy recovery device, characterized in that a bearing is interposed between the support shaft and the support groove.
제2항에 있어서,
상기 지지축은 상기 추진 프로펠러의 회전축 또는 상기 발전 프로펠러의 회전축이 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 2,
The support shaft is a vessel having an energy recovery device, characterized in that the rotating shaft of the propeller propeller or the rotating shaft of the power generating propeller is formed extending.
제2항에 있어서,
상기 추진 프로펠러, 상기 발전 프로펠러 및 상기 지지축은 각각 동일한 축선상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 2,
And said propeller propeller, said power propeller and said support shaft are each arranged on the same axis.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지 회수부는 상기 러더 혼의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And the energy recovery part is located inside the rudder horn.
제6항에 있어서,
상기 에너지 회수부는,
상기 발전 프로펠러의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기; 및
상기 발전 프로펠러와 상기 발전기 사이에 개재된 증속기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 6,
The energy recovery unit,
A generator for converting rotational energy of the power propeller into electrical energy; And
And a speed increaser interposed between the power generation propeller and the generator.
제7항에 있어서,
상기 에너지 회수부는 베벨기어 장치에 의해 상기 발전 프로펠러와 연결되고,
상기 베벨기어 장치는,
상기 발전 프로펠러의 회전축에 결합되는 제1 베벨기어; 및
상기 발전 프로펠러의 회전축과 직교하는 상기 증속기의 입력축에 결합되고 상기 제1 베벨기어와 치합되는 제2 베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 7, wherein
The energy recovery unit is connected to the power generation propeller by a bevel gear device,
The bevel gear device,
A first bevel gear coupled to the rotating shaft of the power propeller; And
And a second bevel gear coupled to the input shaft of the speed increaser orthogonal to the rotation axis of the power propeller and engaged with the first bevel gear.
제6항에 있어서,
상기 러더 혼의 내부의 상기 에너지 회수부를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 6,
And a cooling unit for cooling the energy recovery unit inside the rudder horn.
제9항에 있어서,
상기 러더 혼의 상부와 상기 선체에는 상기 러더 혼과 상기 선체의 내부를 서로 연통하는 개구부가 형성되며,
상기 냉각부는,
상기 개구부에 결합되는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
10. The method of claim 9,
An upper portion of the rudder horn and the hull are formed with openings communicating with the rudder horn and the inside of the hull.
The cooling unit includes:
And a cooling fan coupled to the opening.
제9항에 있어서,
상기 냉각부는, 상기 에너지 회수부의 외면에 형성되는 냉각핀을 포함하며, 상기 냉각핀은 상기 러더 혼의 내벽과 연결되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
10. The method of claim 9,
The cooling unit includes a cooling fin formed on an outer surface of the energy recovery unit, wherein the cooling fin is connected to the inner wall of the rudder horn, the ship having an energy recovery device.
제6항에 있어서,
상기 러더혼에는 벌브가 형성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method of claim 6,
A vessel is provided with an energy recovery device, characterized in that a bulb is formed in the rudder horn.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발전 프로펠러의 직경은 상기 추진 프로펠러 직경의 70% 내지 90%인 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.The method according to any one of claims 1 to 5,
The diameter of the power propeller is a ship having an energy recovery device, characterized in that 70% to 90% of the diameter of the propeller propeller.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107021198A (en) * 2017-06-09 2017-08-08 浙江舟山博斯特船舶设计研究院有限公司 A kind of rudder system device for ship

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