KR20120098941A - Thruster with duct attached and vessel comprising same - Google Patents

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KR20120098941A
KR20120098941A KR1020127019773A KR20127019773A KR20120098941A KR 20120098941 A KR20120098941 A KR 20120098941A KR 1020127019773 A KR1020127019773 A KR 1020127019773A KR 20127019773 A KR20127019773 A KR 20127019773A KR 20120098941 A KR20120098941 A KR 20120098941A
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이사오 후네노
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

프로펠러(4)의 주위에 구비한 익형(wing shape) 단면의 덕트(5)의 단면 형상을, 고속 항해 시에 덕트 전단부의 외면에 있어서 압력 변화를 억제하도록 표준 익형으로부터 바깥쪽으로 원호형 단면으로 팽출하는 팽출부(6)를 전단부 외주에 구비하고, 이 덕트(5)는, 저속 항해 시에 소정의 예인력을 발휘하도록 전단 방향이 넓어지는 개방각(α)을 갖고 있도록 함으로써 저속 작업 시에 있어서 안정된 예인력의 확보와, 고속 항해 시에 있어서 덕트 외면의 박리 와류를 억제하여 추진 효율을 향상시킬 수 있는 덕트 부착 스러스터를 제공한다. The cross-sectional shape of the duct 5 of the wing shape cross section provided around the propeller 4 is expanded from the standard airfoil to the arc-shaped cross section outward from the standard airfoil so as to suppress the pressure change in the outer surface of the front end of the duct during high speed navigation. The outgoing bulge 6 is provided on the outer circumference of the front end, and the duct 5 has an opening angle α in which the shear direction is widened so as to exert a predetermined towing force during low speed voyage. In the present invention, there is provided a thruster with a duct capable of securing a stable towing force in the sea, and suppressing peeling vortex on the outer surface of the duct during high-speed navigation, thereby improving propulsion efficiency.

Description

덕트 부착 스러스터 및 이를 구비한 선박 {THRUSTER WITH DUCT ATTACHED AND VESSEL COMPRISING SAME}Duct attached thrusters and ships with them {THRUSTER WITH DUCT ATTACHED AND VESSEL COMPRISING SAME}

본 발명은, 선박에 구비되는 덕트 부착 스러스트(thruster with duct attached)와 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
The present invention relates to a thruster with duct attached to a ship and a ship provided with the same.

종래, 선박용 스러스터(thruster)로서, 프로펠러(propeller)의 주위에 덕트(duct)가 설치된 덕트 부착 스러스터가 있다. 이 덕트 부착 스러스터는, 예를 들면 선체 선미부의 선내에 설치된 원동기의 출력을, 선저(船底)에서 아래쪽으로 향하여 돌출 설치시킨 스트럿(strut)의 내부를 통과하는 종회전축으로부터, 스트럿 하부에 설치된 기어 케이스(gear case)(포드(pod)) 내의 베벨 기어(bevel gear)를 통하여 횡회전축에 전달하고, 이 횡회전축으로 프로펠러를 구동하도록 구성되어 있다. 또, 프로펠러의 주위에 익형(wing shape) 단면을 가진 링(ring)형 덕트를 설치함에 따라 터그보트(tugboat) 등의 큰 예인력을 필요로 하는 선박에서 큰 추진력을 발생시키는 것이 가능하도록 하고 있다.BACKGROUND ART Conventionally, there is a thruster with a duct provided with a duct around a propeller as a ship thruster. This duct thruster is a gear provided in the lower part of the strut, for example, from the longitudinal axis passing through the inside of the strut which protrudes the output of the prime mover installed in the ship's stern part from the bottom to the bottom. It is configured to transmit to a transverse shaft through a bevel gear in a case (pod), and to drive a propeller with this transverse shaft. In addition, by installing a ring-shaped duct having a wing shape cross section around the propeller, it is possible to generate a large propulsion force in a ship that requires a large towing force such as a tugboat. .

더욱이, 이와 같은 스러스터는, 선체에 설치된 선회 구동용 원동기에 의해 프로펠러를 종축 주위로 360°중 어느 방향으로도 선회시킬 수 있도록 구성되고, 추력(推力)의 방향을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 프로펠러로서는, 사용 조건 등에 따라, 고정 피치(pitch) 프로펠러, 가변 피치 프로펠러 중 어느 한 쪽이 채용되고 있다.Moreover, such a thruster is comprised so that a propeller can be rotated in any of 360 degrees around a longitudinal axis by the swing drive prime mover provided in a ship body, and it can adjust the direction of thrust. Moreover, as a propeller, either a fixed pitch propeller or a variable pitch propeller is employ | adopted according to a use condition etc ..

도 8은, 덕트를 단면으로 도시한 일반적인 덕트 부착 스러스터(100)의 측면도이고, 기어 케이스(101)의 후부에 프로펠러(102)가 설치되고, 이 프로펠러(102)의 주위에 링(ring)형으로 형성된 익형 단면의 덕트(103)가 설치되어 있다. 이 덕트(103)의 익형 단면으로서는, 일반적으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 외면이 직선적이고, 내면이 팽창한 형상으로 되어 있고, 후술하는 바와 같이 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)에 따라 양력(揚力)이 생기도록 되어 있다. 또, 덕트(103)는, 소정의 각도로 전부(前部)가 벌어지도록 형성되어 있다. 이 익형 단면의 덕트(103)는, 단면 형상의 최전단을 「전연(前緣)(104)」, 후단부를 「후연(後緣)(105)」이라고 하고, 전연(104)을 포함하는 전단부분을 「전단부」, 후연(105)을 포함하는 후단부분을 「후단부」라고 한다. 또, 전연(104)과 후연(105)을 연결하는 직선분을 「노즈 테일 라인(nose tail line)(106)(익현선)」이라고 하고, 단면 형상의 두께 방향의 중심을 통과하는 중심선을 「캠버 라인(camber line)(107)(시고곡선(矢高曲線))」이라고 한다. 더욱이, 덕트 축심(X)(프로펠러 중심축)과 노즈 테일 라인이 이루는 각도를 「덕트 개방각(α)」이라고 한다(도면에서는, 덕트 축심(X)과 평행한 선으로 나타낸다).FIG. 8 is a side view of a general duct thruster 100 in which a duct is shown in cross section, and a propeller 102 is provided at the rear of the gear case 101, and a ring is provided around the propeller 102. The duct 103 of the airfoil cross section formed in the mold | type is provided. As the airfoil cross section of this duct 103, generally, as shown in FIG. 9, the outer surface is linear, and the inner surface has expanded shape, and it lifts according to Bernoulli's theorem as mentioned later. ) Is supposed to occur. Moreover, the duct 103 is formed so that the whole part may open at a predetermined angle. In the air duct 103 of the airfoil cross section, the front end of the cross-sectional shape is referred to as the "front edge 104" and the rear end "rear edge 105", and the front end including the leading edge 104. The rear end portion including the portion "front end" and the trailing edge 105 is called "rear end". In addition, a straight line connecting the leading edge 104 and the trailing edge 105 is referred to as a "nose tail line 106 (extrusion line)", and a center line passing through the center of the thickness direction of the cross-sectional shape is " It is called a camber line 107 (solid curve). Moreover, the angle which the duct shaft center X (propeller center axis) and the nose tail line make is called "duct opening angle (alpha)" (it shows by the line parallel to duct shaft center X in drawing).

이러한 종류의 덕트 부착 스러스터에 관한 선행기술로서, 예를 들면 덕트(노즐(nozzle)) 내의 프로펠러의 형상 개량과, 덕트에 대한 프로펠러의 배치로 추진 효율의 향상을 도모하려고 한 선박용 추진 장치가 있다(예를 들면 특허문헌1 참조). As a prior art related to this type of duct thruster, there is a ship propulsion device which is intended to improve the propulsion efficiency by, for example, improving the shape of the propeller in the duct (nozzle) and arranging the propeller with respect to the duct. (For example, refer patent document 1).

또, 다른 선행기술로서, 프로펠러의 주위에 배치된 노즐의 단면 형상을, 내면에 크게 팽창하는 형상으로 함으로써 볼라드(bollard) 상태에 있어서, 스러스트(thrust)의 향상과 항주(航走) 시의 추진 효율 향상을 도모하려고 하는 노즐 프로펠러(nozzle propeller)도 있다(예를 들면 특허문헌2 참조).
In addition, as another prior art, the cross-sectional shape of the nozzles arranged around the propeller is made to expand greatly on the inner surface, so that the thrust is improved in the bollard state and the propulsion at the time of Hangzhou is carried out. There is also a nozzle propeller which tries to improve efficiency (for example, refer patent document 2).

일본국 특허출원 공개 제2009-1212호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2009-1212 일본국 특허출원 공개 제2006-306304호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2006-306304

그런데, 상기 덕트 부착 스러스트가 채용되는 일반적인 선박으로서 상기 터그보트가 있지만, 이 터그보트에는, 대형 선박을 좁은 항구 내 등에서 밀거나 끌어당기거나 하여 착안(着岸)시키는 저속 작업을 주로 행하는 하버 터그(harbor tug)와, 대형 탱커(tanker) 등의 앞쪽을 선도하여 안전을 확보하는 에스코트 터그(escort tug) 등이 있다. 하버 터그는, 예를 들면 13 노트(knot) 정도 이하의 저속 작업에서의 운용을 전제로 설계되어 있고, 에스코트 터그는, 예를 들면 15 노트 이상의 고속 항해에서의 운용을 전제로 설계되어 있다.By the way, although the said tug boat is a general ship to which the said duct thrust is employ | adopted, this tug boat has a harbor tug which performs mainly the low speed operation which pushes and pulls a large ship in a narrow port, etc., and focuses. tugs, and escort tugs leading the front of large tankers and the like to ensure safety. Harbor tug is designed on the premise of operation in low speed operation of about 13 knots or less, and escort tug is designed on the premise of operation on high speed voyage of 15 knots or more, for example.

그리고 종래에는 이와 같은 하버 터그, 에스코트 터그는 각각 적당한 성능을 가진 터그보트로서 제각기 존재하였지만, 근래에는 이와 같은 하버 터그와 에스코트 터그에 양용할 수 있는 터그보트의 요구가 있다.In the related art, such harbor tugs and escort tugs have existed as tugboats each having proper performance, but recently, there is a demand for a tugboat that can be used for both such harbor tugs and escort tugs.

한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 하버 터그로서 저속 작업을 행할 때의 상기 덕트 부착 스러스터(100)는, 거의 정지한 상태(볼라드 상태)에서 추력을 발생시키기 위하여, 프로펠러(102)에 의해 뒤쪽으로 흐르게 되는 수류(水流)(111)와, 덕트(103)의 외면에서부터 내면을 따라 흐르는 수류(110)가 있다. 수류(110)는, 덕트(103)의 외면 후부에 있어서 스태그네이션 포인트(stagnation point)에서부터 덕트(103)의 전연(104)을 통하여 덕트(103)의 내면으로 흐른다. 그 때문에, 이와 같은 저속 작업을 주로 행하는 덕트 부착 스러스터(100)는, 덕트(103)의 캠버 라인(107)(도 9)을 적절하게 하고, 이 덕트(103)의 개방각(α)을 수류(111)의 유입 방향에 대하여 최적인 각도로 함으로써 상기 베르누이 정리에 따라 덕트(103)의 내면 전단부가 부압(負壓)으로 되고, 이 덕트(103)에 의해 양력(L)이 발생하도록 되어 있다.On the other hand, as shown in FIG. 10, the said duct thruster 100 at the time of performing a low speed operation as a harbor tug is carried out by the propeller 102 in order to generate thrust in the state which stopped substantially (bollard state). There is a water flow 111 flowing back and a water flow 110 flowing from the outer surface of the duct 103 along the inner surface. The water flow 110 flows from the stagnation point to the inner surface of the duct 103 through the leading edge 104 of the duct 103 at the rear side of the outer surface of the duct 103. Therefore, the thruster 100 with duct which mainly performs such a low speed operation makes the camber line 107 (FIG. 9) of the duct 103 suitable, and sets the opening angle (alpha) of this duct 103. By setting the angle at an optimum angle with respect to the inflow direction of the water flow 111, the front end of the inner surface of the duct 103 becomes negative pressure according to the Bernoulli theorem, and the lift force L is generated by the duct 103. have.

그리고 이 양력(L)의 덕트 축심(X) 방향의 성분(LX)과, 프로펠러(102)의 추력에 의해 큰 예인력(T)(볼라드 추력)을 얻도록 하고 있다.Then, a large towing force T (bollard thrust) is obtained by the component L X in the direction of the duct shaft center X of the lifting force L and the thrust force of the propeller 102.

하지만, 도 11에 도시한 바와 같이 에스코트 터그로서 고속 항해할 때의 상기 덕트 부착 스러스터(100)는, 수류(110)의 스태그네이션 포인트(SP)가 덕트(103)의 전연(104)이 되고, 이 수류의 일부는 이 스태그네이션 포인트(SP)에서부터 덕트(103)의 외면을 따라 뒤쪽으로 흐르게 된다.However, as shown in FIG. 11, in the high speed voyage as the escort tug, the stagnation point SP of the water flow 110 becomes the leading edge 104 of the duct 103. A portion of this water flow flows backward from the stagnation point SP along the outer surface of the duct 103.

그리고 상기 저속 작업에서의 운용을 전제로 설계되어 있는 하버 터그를, 고속 항해시켜 운용하려고 하면, 상기 큰 예인력(T)이 얻어지는 익형 단면으로 설계된 덕트(103)에서는, 상술한 도 8에도 도시한 바와 같이, 덕트 외면의 흐름이 흐트러져 박리 와류(ablative eddy)(112)를 일으키고, 덕트(103)에 의한 저항이 증가하여 추진 효율이 낮아져버린다.And when the harbor tug designed on the premise of the said low-speed operation is going to operate at high speed, in the duct 103 designed in the airfoil cross section which the said large towing force T is obtained, it also shows in FIG. 8 mentioned above. As described above, the flow of the duct outer surface is disturbed to cause an ablation eddy 112, and the resistance by the duct 103 increases to lower the propulsion efficiency.

또한, 상기 특허문헌1에 기재된 선박용 추진 장치는, 덕트 안쪽에 배치되는 프로펠러의 형상과 배치의 개량이기 때문에, 상기한 바와 같이 저속 작업과 고속 항해를 행하는 선박에 있어서 충분한 추진 효율을 얻을 수 있는 것이 아니다. 또, 상기 특허문헌2에 기재된 추진 장치는, 덕트의 내면을 크게 팽창시키는 형상으로 함으로써 추력 향상을 도모하고 있지만, 고속 항해 시에 있어서 덕트 외면에서의 박리 와류를 억제할 수 있는 것이 아니고, 추진 효율이 낮아져 버린다.Moreover, since the propulsion device for ships described in the patent document 1 is an improvement in the shape and arrangement of the propeller disposed inside the duct, it is possible to obtain sufficient propulsion efficiency in a ship that performs low speed operation and high speed navigation as described above. no. Moreover, although the propulsion apparatus of the said patent document 2 aims at the thrust improvement by making it the shape which expands the inner surface of a duct largely, peeling eddy current on the outer surface of a duct at the time of high speed navigation is not suppressed, and propulsion efficiency Will be lowered.

따라서 본 발명은, 저속 작업 시에 있어서 안정된 예인력의 확보와, 고속 항해 시에 있어서 덕트 외면의 박리 와류를 억제한 추진 효율의 향상을 도모할 수 있는 덕트 부착 스러스터와, 이를 구비한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention provides a thruster with a duct capable of securing a stable towing force in low speed operation, improving propulsion efficiency by suppressing peeling vortex on the outer surface of the duct during high speed sailing, and a vessel equipped with the same. It aims to provide.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 덕트 부착 스러스터는, 프로펠러 주위에 익형 단면의 덕트를 구비한 덕트 부착 스러스터이고, 상기 덕트의 단면 형상은, 고속 항해 시에 덕트 전단부의 외면에 있어서 압력 변화를 억제하도록 표준 익형으로부터 바깥쪽으로 원호형 단면으로 팽출하는 팽출부를 전단부 외주에 구비하고, 그 덕트는, 저속 작업 시에 소정의 예인력을 발휘하도록 전연 방향이 넓어지는 개방각을 갖고 있다. 이 명세서 및 특허청구범위의 서류 중에 있어서 「표준 익형(standard wing shape)」은, 덕트 부착 스러스터에 있어서 일반적으로 채용되고 있는 「19A 익형」을 말한다. In order to achieve the above object, the ducted thruster according to the present invention is a ducted thruster having a airfoil duct around the propeller, the cross-sectional shape of the duct is in the outer surface of the front end of the duct at high speed navigation A bulge is formed on the outer periphery of the front end portion so as to suppress the pressure change from the standard airfoil outwardly in an arcuate cross section, and the duct has an open angle in which the leading edge direction is widened so as to exert a predetermined towing force during low speed operation. have. In this specification and the documents of the claims, the "standard wing shape" refers to a "19A airfoil" generally employed in a duct thruster.

이에 따라, 덕트의 전단부 외주에 구비된 팽출부에 의해, 고속 항해 시에 덕트 전연에서부터 외면을 따르는 흐름의 급격한 압력 변화를 억제할 수 있기 때문에, 덕트 외면의 전단부에 박리 와류가 발생하는 것을 억제할 수 있어 추진 효율의 향상을 도모할 수 있다. 게다가 덕트의 전영 방향이 넓어지는 개방각에 의해, 저속 작업 시에 있어서 예인력을 확보할 수 있다.As a result, the bulging portion provided on the outer circumference of the front end of the duct can suppress a sudden pressure change in the flow along the outer surface from the leading edge of the duct during high-speed voyage. It can suppress, and the improvement of propulsion efficiency can be aimed at. In addition, the towing force in which the ducting direction is widened can secure a towing force at the time of low speed operation.

또, 상기 팽출부는, 상기 덕트의 전연에서부터 매끄러운 곡선으로 바깥쪽으로 팽출하고, 최대팽출부분에서부터 매끄러운 곡선으로 덕트 외면에 연결되어 덕트의 후연을 향하여 연장하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 덕트 외면의 팽출부에서부터 덕트 후연을 향하여 매끄러운 곡선으로 수류를 흐르게 할 수 있다.The swelling portion is preferably formed so as to swell outwardly from the leading edge of the duct to a smooth curve, and to be connected to the duct outer surface with a smooth curve from the largest swelling portion to extend toward the trailing edge of the duct. In this way, the water flow can flow in a smooth curve from the bulging part of the duct outer surface toward the duct trailing edge.

더욱이, 상기 팽출부는, 덕트의 전장에 대한 비율로, 최대팽출부분의 축 방향 위치가 덕트 전연에서부터 뒤쪽으로 2.5%를 초과하고 30% 이하의 범위이고, 또한 최대팽출부분의 반경 방향 위치가 덕트 전연에서부터 바깥쪽으로 2.8%를 초과하고 10% 이하의 범위가 되도록 구성되고, 상기 덕트의 개방각은, 상기 덕트 전연과 덕트 후연을 연결하는 노즈 테일 라인이 덕트 축심에 대하여 8°를 초과하고 12°이하의 범위가 되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 저속 작업 시에 보다 안정된 예인력을 얻음과 아울러 고속 항해 시에 더욱더 추진 효율의 향상을 도모할 수 있다.Moreover, the bulge is in the ratio with respect to the total length of the duct, wherein the axial position of the largest bulge is in the range of more than 2.5% and less than 30% from the duct leading edge to the rear, and the radial position of the largest bulge is the duct leading edge. And the duct opening angle is greater than 8 ° and less than 12 ° with respect to the duct axis of the nose tail line connecting the duct leading edge and the duct trailing edge. It is preferable that it is comprised so that it may become the range of. In this way, a more stable towing force can be obtained at low speeds, and the propulsion efficiency can be further improved at high speeds.

또, 상기 최대팽출부분의 축 방향 위치는, 덕트의 전장에 대한 비율로, 덕트 전연에서부터 뒤쪽으로 10% 이상이고 25% 이하의 범위이고, 또한 상기 최대팽출부분의 반경 방향 위치는, 덕트 전연에서부터 바깥쪽으로 4% 이상이고 8% 이하의 범위가 되도록 구성되고, 상기 덕트의 개방각은, 노즈 테일 라인이 덕트 축심에 대하여 8°를 초과하고 10°이하의 범위가 되도록 구성되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 더욱 안정된 예인력과, 더욱 안정된 추진 효율의 향상을 양립시킬 수 있음과 아울러 중량 증가를 억제한 덕트 부착 스러스터를 구성할 수 있다.The axial position of the largest expanded portion is in the range of 10% or more and 25% or less from the duct leading edge to the rear of the duct's total length, and the radial position of the largest expanded portion is from the duct leading edge. It is more preferably configured to be at least 4% and out of 8%, and the opening angle of the duct is more preferably configured such that the nose tail line is in a range of more than 8 ° and less than 10 ° with respect to the duct axis. . In this manner, a more stable towing force and a more stable improvement in propulsion efficiency can be achieved, and a ducted thruster can be configured to suppress weight increase.

한편, 본 발명에 따른 선박은, 상기 어느 하나의 덕트 부착 스러스터를 구비하고, 그 덕트 부착 스러스터는, 선체의 후부에 설치되어 있다. 이에 따라, 저속 작업 시에는 안정된 예인력을 발휘할 수 있음과 아울러 고속 항해 시에는 덕트 외면의 박리 와류의 발생을 억제한 추진 효율이 좋은 선박을 구성할 수 있다.
On the other hand, the ship which concerns on this invention is equipped with any one of said duct thrusters, and the duct thruster is provided in the rear part of a ship body. As a result, a stable towing force can be exerted at low speeds, and a ship with good propulsion efficiency can be constructed with a suppression of peeling vortex on the outer surface of the duct during high speed navigation.

본 발명에 따르면, 저속 작업 시에는 예인력을 안정되게 발휘할 수 있음과 아울러 고속 항해 시에는 높은 추진 효율로 항해할 수 있으므로 저속 작업과 고속 항해에 양용할 수 있는 덕트 부착 스러스터를 제공하는 것이 가능해진다.According to the present invention, the towing force can be stably exhibited at low speeds and can be sailed with high propulsion efficiency at high speeds. Therefore, it is possible to provide a ducted thruster that can be used for both low speeds and high speeds. Become.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트 부착 스러스터를 도시한 도면으로, 덕트를 단면으로 하여 도시한 측면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 덕트 부착 스러스터에 있어서, 덕트 단면의 외측 팽출부분 위치를 축 방향과 반경 방향으로 파라메트릭(parametric)으로 변화시켰을 때의 저항 계수(Cd)의 변화 경향을 도시한 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시한 덕트 부착 스러스터의 고속 항해 시에 있어서 수류를 도시한 측면도이다.
도 4는, 비교예의 2차원 CFD(Computational Fluid Dynamics) 계산에 의한 고속 항해 시의 유선(流線) 분포를 도시한 도면이다.
도 5는, 실시예의 2차원 CFD 계산에 의한 고속 항해 시의 유선 분포를 도시한 도면이다.
도 6은, 도 1에 도시한 덕트 부착 스러스터와 종래의 덕트 부착 스러스터의 성능을 비교 검증하기 위하여, 수조(水槽) 시험에 의해 얻어진 각각의 추진 성능 특성 곡선을 도시한 도면이다.
도 7은, 도 1에 도시한 덕트 부착 스러스터와 종래의 덕트 부착 스러스터의 성능을 비교 검증하기 위하여, 선속(船速)과 필요 마력의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은, 종래의 덕트 부착 스러스터의 고속 항해 시에 있어서 수류를 도시한 측면도이다.
도 9는, 도 8에 도시한 덕트 부착 스러스터의 덕트 단면도이다.
도 10은, 덕트 부착 스러스터의 저속 작업 시에 있어서 덕트에 작용하는 수류의 설명도이다.
도 11은, 덕트 부착 스러스터의 고속 작업 시에 있어서 덕트에 작용하는 수류의 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a duct attached thruster according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows the change tendency of the resistance coefficient Cd when the position of the outer bulge portion of the duct cross section is changed parametrically in the axial direction and the radial direction in the duct thruster according to the present invention. Drawing.
FIG. 3 is a side view showing the water flow during the high speed navigation of the thruster with duct shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a streamline distribution at high speed sailing by two-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) calculation of a comparative example.
FIG. 5 is a diagram showing a streamline distribution during high-speed navigation by the two-dimensional CFD calculation of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing respective propulsion performance characteristic curves obtained by a water tank test in order to compare and verify the performance of the ducted thruster shown in FIG. 1 and the conventional ducted thruster. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between ship speed and required horsepower in order to compare and verify the performance of the ducted thruster shown in FIG. 1 and the conventional ducted thruster.
Fig. 8 is a side view showing water flow in the high speed navigation of a conventional duct thruster.
FIG. 9 is a sectional view of the duct with the duct shown in FIG. 8.
It is explanatory drawing of the water flow which acts on a duct at the time of low speed operation of the thruster with a duct.
It is explanatory drawing of the water flow which acts on a duct at the time of the high speed | work of the thruster with a duct.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 이하의 실시예에 있어서 「표준 익형」은, 이런 종류의 덕트에 있어서 공작성이 우수함으로써 일반적으로 채용되고 있는 「19A 익형」이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following examples, the "standard airfoil" is a "19A airfoil" generally employed due to excellent workability in this type of duct.

도 1에 도시한 바와 같이, 덕트 부착 스러스터(1)는, 기어 케이스(2)에서 돌출된 횡회전축(3)에 프로펠러(4)가 설치되고, 이 프로펠러(4)의 주위에 링형 덕트(5)가 설치되어 있다. 이 덕트(5)는, 익형 단면(도면은 단면이고, 해칭(hatching)을 생략)으로 형성되어 있고, 덕트 축심(X)(프로펠러(4)의 축심)에 대하여 전체 둘레에서 동일한 단면 형상으로 되어 있다.As shown in FIG. 1, in the thruster 1 with a duct, a propeller 4 is provided on the transverse shaft 3 protruding from the gear case 2, and a ring-shaped duct (around the propeller 4) is provided around the propeller 4. 5) is installed. This duct 5 is formed in a blade shape cross section (drawing is a cross section, hatching is omitted), and becomes the same cross-sectional shape in the whole circumference with respect to the duct axis X (axis center of the propeller 4). have.

그리고 상기 덕트(5)의 전단부에 있어서 외주에, 표준 익형에서부터 바깥쪽으로 원호형 단면으로 팽출하는 팽출부(6)가 구비되어 있다. 이 팽출부(6)는, 덕트(5)의 전연(7)에서부터 매끄러운 곡선으로 바깥쪽으로 팽출하고, 최대팽출부분(8)에서부터 매끄러운 곡선으로 덕트 외면(9)에 이어지고 덕트의 후연(10)을 향하여 연장하도록 형성되어 있다.And in the outer periphery of the front end of the said duct 5, the bulging part 6 which expands in circular arc cross section from a standard airfoil to the outer side is provided. The bulge 6 extends outwardly with a smooth curve from the leading edge 7 of the duct 5, and continues from the maximum bulge 8 with a smooth curve to the duct outer surface 9 and the trailing edge 10 of the duct. It is formed to extend toward.

상기 팽출부(6)는, 최대팽출부분(8)의 축 방향 위치(A)가, 상기 덕트(5)의 전장(Ld)에 대한 비율로, 덕트 전연(7)에서부터 뒤쪽으로 2.5%를 초과하고 30% 이하의 범위이고, 또한 반경 방향 위치(B)가 덕트 전연(7)에서부터 외주 방향으로 2.8%를 초과하고 10% 이하의 범위가 되도록 구성된다.The swelling portion 6 has an axial position A of the largest swelling portion 8 in excess of 2.5% from the duct leading edge 7 in the ratio with respect to the full length Ld of the duct 5. 30% or less, and the radial position B is configured such that the radial position B exceeds 2.8% in the circumferential direction from the duct leading edge 7 and falls within a range of 10% or less.

이 최대팽출부분(8)의 축 방향 위치(A)가 덕트 전장(Ld)에 대한 비율로 전연(7)에서 뒤쪽으로 2.5%를 초과하지 않으면, 덕트 외면의 전연부가 외면을 향하여 뾰족한 형상으로 되어, 앞쪽으로부터 유입하여 오는 수류가 최대팽출부분(8)의 개소(個所)에서 흐름의 박리를 일으키고 박리 와류를 발생하여 저항이 된다. 이 축 방향 위치(A)가 30%를 초과하면, 최대팽출부분(8)에서부터 후연부로의 덕트 외면의 경사가 급경사가 되고, 박리 와류를 발생하여 저항이 된다. 게다가 덕트의 중량 증가를 초래할 우려가 있다.If the axial position A of this largest expansion part 8 does not exceed 2.5% from the leading edge 7 to the rear at the ratio with respect to the duct full length Ld, the leading edge of the duct outer surface becomes pointed toward the outer surface. The water flow flowing in from the front causes separation of the flow at the location of the largest swelling portion 8 and generates peeling vortex to become resistance. When this axial position A exceeds 30%, the inclination of the outer surface of the duct from the largest swelling part 8 to the trailing edge part will be steeply inclined, and peeling vortex will be generated to become resistance. In addition, there is a risk of causing an increase in the weight of the duct.

또, 최대팽출부분(8)의 반경 방향 위치(B)가, 덕트 전장(Ld)에 대한 비율로 전연에서부터 외주 방향으로 2.8%를 초과하지 않으면, 덕트 전연부 부근이 뾰족한 형상으로 되고, 전연부 부근의 압력 분포가 외면을 향하여 급격하게 변화하고, 흐름의 박리가 생겨 저항이 된다. 이 반경 방향 위치(B)가 10%를 초과하면, 덕트 외면의 돌출량이 커짐과 아울러 덕트 후연을 향하여 급경사가 되고, 앞쪽에서 유입하여 오는 수류가 최대팽출부분(8)의 개소에서 흐름의 박리를 일으키고 박리 와류를 발생하여 저항이 된다.Moreover, if the radial position B of the largest swelling part 8 does not exceed 2.8% from the leading edge to the circumferential direction at the ratio with respect to the duct full length Ld, the vicinity of the leading edge of the duct will become a pointed shape, The pressure distribution in the vicinity changes abruptly toward the outer surface, causing peeling of the flow to become a resistance. When this radial position B exceeds 10%, the amount of protrusion of the outer surface of the duct increases, and the steep slope is inclined toward the trailing edge of the duct, and the flow of water flowing in from the front causes separation of the flow at the location of the largest expansion portion 8. Causing peeling vortex to become resistance.

더욱이, 상기 최대팽출부분(8)은, 축 방향 위치(A)가 덕트 전연(7)에서부터 뒤쪽으로 10% 이상이고 25% 이하의 범위이고, 또한 반경 방향 위치(B)가 덕트 전연(7)에서부터 외주 방향으로 4% 이상이고 8% 이하의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 범위로 함으로써 더욱 저항 계수(Cd)가 작아짐과 아울러 덕트 부착 스러스터(1)의 중량 증가를 억제하여 원동기의 대형화나 선체의 변경 등 대폭적인 비용 상승을 억제할 수 있다.Moreover, the maximum expansion portion 8 has an axial position A in the range of 10% or more and 25% or less from the duct leading edge 7 to the rear, and the radial position B in the duct leading edge 7. More preferably 4% or more and 8% or less in the circumferential direction. By setting it as this range, the resistance coefficient Cd becomes small further, and the weight increase of the duct thruster 1 can be suppressed, and the cost increase, such as enlargement of a prime mover and a ship body, can be suppressed.

이 팽출부(6)의 최대팽출부분(8)을 상기 축 방향 위치(A)와 반경 방향 위치(B)의 범위로 하는 근거는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 위치 범위 내에서 덕트의 저항 계수(Cd)가 거의 최소로 되는 경향이 있음에 의거한 것이다. 도 2는, 도 1의 덕트 단면 형상과 유사한 2차원 익(翼)에 대한 2차원 경계층 이론 계산 프로그램을 사용하여 저항 계수(Cd)를 추정 계산한 것이고, 유입 영각(迎角)을 일정하게 하고, 팽출부(6)의 최대팽출부분(8)의 축 방향 위치(A)와 반경 방향 위치(B)를 패러메틱으로 변경한 때의 저항 계수(Cd)의 변화를 도시한 것이다. 도면에서 파선은 반경 방향 위치(B)를 어느 위치에 고정한 각 저항 계수(Cd) 곡선의 포락선(包絡線)을 나타내고 있고, 이 예에서는, 최대팽출부분(8)의 위치를, 반경 방향 위치(B)를 덕트 전장(Ld)에 대한 비율로 전연(7)에서부터 바깥쪽으로 5%인 위치로 하였을 경우, 축 방향 위치(A)가 덕트 전장(Ld)에 대한 비율로 전연(7)에서부터 뒤쪽으로 15%인 위치로 함으로써 저항 계수(Cd)를 가장 작게 할 수 있고, 이 도면으로부터 상기 최대팽출부분(8)의 축 방향 위치(A)와 반경 방향 위치(B)의 최적인 조합 범위의 경향을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the reason for making the largest expansion part 8 of this bulging part 6 into the range of the said axial position A and the radial direction B is as follows. This is based on the fact that the resistance coefficient Cd tends to be almost minimum. FIG. 2 estimates the resistance coefficient (Cd) using a two-dimensional boundary layer theory calculation program for two-dimensional blades similar to the duct cross-sectional shape of FIG. 1, and makes the inflow angle constant. Shows the change in the resistance coefficient Cd when the axial position A and the radial position B of the largest expanded portion 8 of the expanded portion 6 are parametrically changed. In the drawing, the broken line indicates the envelope of each curve of the resistance coefficient Cd in which the radial position B is fixed at a certain position. In this example, the position of the maximum expansion portion 8 is referred to as the radial position ( When B) is set at a position 5% outward from the leading edge 7 in the ratio with respect to the duct length Ld, the axial position A is rearward from the leading edge 7 with the ratio with respect to the duct length Ld. By setting it as the position which is 15%, the resistance coefficient Cd can be made smallest. From this figure, the tendency of the optimal combination range of the axial position A and the radial position B of the said largest bulging part 8 is shown. Able to know.

한편, 이와 같이 덕트(5)의 전단부 외면에 팽출부(6)를 구비시킴으로써 외주면을 팽창시켰을 경우, 덕트 단면의 캠버 라인(11)이 변화하여 최대 캠버비가 감소함으로써 캠버가 작아져 외주면에 의한 양력이 감소한다. 따라서 덕트 전연(7)과 덕트 후연(10)을 연결하는 노즈 테일 라인(12)의 덕트 축심(X)에 대한 영각(迎角), 즉 덕트(5)의 개방각(α)을 크게 함으로써 그 양력의 감소분을 보충하도록 증가시키고 있다. 요컨대, 캠버의 감소분을 보충하도록 개방각(α)을 크게 함으로써 예인력을 증가시켜 최대 캠버비의 감소에 따른 예인력의 감소분을 보충하도록 하고 있다. On the other hand, when the outer peripheral surface is expanded by providing the bulging part 6 on the outer surface of the front end portion of the duct 5 in this way, the camber line 11 of the duct cross section changes and the maximum camber ratio decreases, thereby reducing the camber to be caused by the outer peripheral surface. Lift is reduced. Therefore, by increasing the angle of inclination of the nose tail line 12 connecting the duct leading edge 7 and the duct trailing edge 10 with respect to the duct axis X, that is, the opening angle α of the duct 5 is increased. It is increasing to compensate for the decrease in lift. In short, the towing force is increased by increasing the opening angle α to compensate for the reduction of the camber to compensate for the reduction of the towing force due to the reduction of the maximum camber ratio.

이 덕트(5)의 개방각(α)으로서는, 노즈 테일 라인(12)이 덕트 축심(X)에 대하여 8°를 초과하고 12°이하의 범위가 되도록 하고 있다. 덕트(5)의 개방각(α)이 8°를 초과하지 않으면, 저속 시에 큰 예인력이 얻어지지 않는다. 또, 반대로 개방각(α)이 12°를 초과하면, 고속 항해 시에 덕트(5)가 실속(失速) 현상을 일으켜 큰 저항이 된다. 이와 같이, 덕트(5)의 개방각(α)은, 고속 항해 시의 팽출부(6)에 의한 덕트(5)의 전연부 외면에 있어서 압력 및 유속 변화의 억제와, 저속 작업 시의 덕트(5)에 의한 예인력의 발휘를 양립시키는 것이 가능한 각도로 설정된다.As the opening angle (alpha) of this duct 5, the nose tail line 12 is made to be more than 12 degrees with respect to the duct axis center X more than 8 degrees. If the opening angle α of the duct 5 does not exceed 8 °, a large towing force is not obtained at low speed. On the contrary, when the opening angle α exceeds 12 °, the duct 5 stalls during high-speed voyage, resulting in large resistance. Thus, the opening angle (alpha) of the duct 5 is the suppression of a change in pressure and flow velocity on the outer surface of the leading edge of the duct 5 by the bulging part 6 at the time of high speed sailing, It is set at the angle which can make the exercise of towing force by 5) compatible.

그리고 상기한 바와 같이 덕트(5)의 외주에 팽출부(6)를 설치함과 아울러 덕트(5)의 개방각(α)을 설정함에 따라, 도 3에 도시한 바와 같이, 고속 항해 시에 있어서 덕트(5)의 전단부 외면 부근에 있어서 박리 와류가 발생하는 것을 억제하여 덕트(5)의 저항 감소에 따른 추진 효율의 향상을 도모하면서 저속 작업 시에 있어서 예인력을 안정되게 발휘할 수 있다.As shown in FIG. 3, the swelling portion 6 is provided on the outer circumference of the duct 5 and the opening angle α of the duct 5 is set as described above. A towing force can be stably exhibited at the time of low-speed operation | movement, restraining generation | occurrence | production of peeling eddy current in the vicinity of the outer surface of the front end part of the duct 5, and aiming at the improvement of the propulsion efficiency by reducing the resistance of the duct 5.

따라서 상기 덕트 부착 스러스터(1)에 따르면, 저속 작업 시에 있어서 예인력의 확보와, 고속 항해 시에 있어서 추진 효율의 향상을 양립시키는 것이 가능해져 예를 들면 하버 터그로서 사용할 수 있음과 아울러 에스코트 터그로서도 사용할 수 있는 선박의 추진기로서 이용할 수 있다.Therefore, according to the thruster 1 with a duct, it is possible to make both to secure towing force at the time of low speed operation, and to improve the propulsion efficiency at the time of high speed navigation, for example, to use as a harbor tug, and to escort It can be used as a propeller of a ship which can also be used as a tug.

또, 상기 팽출부(6)의 위치 및 크기(팽출량)와, 덕트(5)의 개방각(α)은, 선회 저항의 증가, 중량 증가로 인한 선회 동력의 증가, 제조 비용 등을 고려하여 결정하면 좋고, 이에 따라 생산 비용의 증가 등을 억제하도록 하면 좋다.In addition, the position and size (expansion amount) of the bulging part 6 and the opening angle α of the duct 5 are considered in consideration of the increase in the turning resistance, the increase in the turning power due to the weight increase, the manufacturing cost, and the like. What is necessary is just to decide, and it is good to suppress an increase in production cost etc. by this.

더욱이, 이상과 같은 덕트 부착 스러스터(1)에 따르면, 예를 들면 종래의 표준 익형 단면의 덕트 부착 스러스터와 비교하면, 이하에 설명하는 바와 같이 약 4% 정도의 추진 효율 향상을 도모할 수 있다.Moreover, according to the above-mentioned duct thruster 1, for example, compared with the conventional duct thruster of a standard airfoil cross section, about 4% of the propulsion efficiency can be improved as demonstrated below. have.

실시예로서, 덕트(5)와 덕트(103)의 단면 형상의 차이에 의한 영향을 CFD(Computational Fluid Dynamics: 수치 유체 역학) 계산에 의해 비교 검증한 결과를 이하에 나타낸다. 계산 조건으로서는, 2차원 계산이고, 고속 항해 시의 실선(實船) 상태를 모의하였다. 도 4에 덕트(103)의 유선 분포를 도시하고, 도 5에 덕트(5)의 유선 분포를 도시한다. 이들 도면에서, 흐름은 오른쪽에서 왼쪽으로 흐르고 있다. 도 4에서는, 덕트 전연부 외면 부근에서, 유선이 과도하게 집중하고, 흐름의 박리가 일어날 가능성을 나타내고 있다. 한편, 도 5에서는, 같은 개소에서 유선의 집중이 완화되고 흐름이 부드러워져 흐름의 박리가 일어나기 어려운 것을 나타내고 있다. As an example, the result by which the influence by the difference in the cross-sectional shape of the duct 5 and the duct 103 was compared and verified by CFD (Computational Fluid Dynamics) calculation is shown below. As calculation conditions, it is two-dimensional calculation and the solid state state at the time of high speed navigation was simulated. The streamline distribution of the duct 103 is shown in FIG. 4, and the streamline distribution of the duct 5 is shown in FIG. In these figures, the flow is flowing from right to left. In FIG. 4, in the vicinity of the outer surface of the leading edge of the duct, the streamline is excessively concentrated, which shows the possibility of separation of flow. On the other hand, in FIG. 5, the concentration of the mammary gland is relaxed and the flow becomes soft at the same location, indicating that the separation of the flow hardly occurs.

다음에, 성능 검증 실시예로서, 덕트 부착 스러스터의 단독 성능 수조 시험을 실시한 결과를 도 6에 도시한다. 수조 시험은, 길이 200m, 폭 13m, 깊이 6.5m의 시험 수조에, 실기(實機)의 약 1/8.5의 스케일(scale) 비인 덕트 부착 스러스터와 같은 모형을 제작하고, 덕트를 덕트(5)와 덕트(103)로 변경한 것 이외에는, 프로펠러, 스트럿 등을 공통으로 하였다. 수조 시험에서의 계측 항목은, 전진 속도(Va), 스러스터 전체의 스러스트(T t ), 프로펠러 토크(Q), 프로펠러 회전수(n)이다.Next, as a performance verification example, the result of having performed the independent performance tank test of the duct thruster is shown in FIG. In the water tank test, a model such as a duct thruster with a scale ratio of about 1 / 8.5 of the actual machine is produced in a test tank having a length of 200 m, a width of 13 m, and a depth of 6.5 m, and the duct (5) ) And the duct 103, the propeller, the strut, etc. were common. The measurement items in the water tank test are the forward speed Va, the thrust T t of the whole thruster, the propeller torque Q, and the propeller rotation speed n.

도 6에 도시한 실선이 덕트(5)의 것이고, 파선이 덕트(103)의 것이다. 또, 도 6의 횡축(J)은 프로펠러 전진 계수(= Va/(nD)), 종축의 K tt 는, 전체 스러스트 계수(T t /(ρn2D4)), Kq는 프로펠러 토크 계수(= Q/(ρn2D5), ηo는 스러스터 전체의 단독 효율(= K tt J/(2πKq))을 나타낸다. 단, ρ는 청수(淸水) 밀도, D는 프로펠러 직경이다.The solid line shown in FIG. 6 is the duct 5, and the broken line is the duct 103. 6 is the propeller forward coefficient (= Va / (nD)), K tt of the vertical axis is the total thrust coefficient (T t / (ρn 2 D 4 )), and Kq is the propeller torque coefficient (= Q / (ρn 2 D 5 ) and ηo represent the single efficiency of the whole thruster (= K tt J / (2πKq), where p is the fresh water density and D is the propeller diameter.

도 6으로부터, 프로펠러 전진 계수(J)가 약 0.5 이하에서는, 양 덕트의 특성은 거의 같지만, 고속 항해 시와 등가인 프로펠러 전진 계수(J)가 약 0.5를 초과하면, 덕트(5)를 구비한 스러스터 쪽의 전체 스러스터 계수(K tt )가 덕트(103)를 구비한 스러스터의 것보다 상회하고 있다. 즉, 덕트의 저항이 감소하였기 때문에, 결과로서 단독 효율(ηo)은 덕트(5)를 구비한 스러스터 쪽이 덕트(103)를 구비한 스러스터의 것보다 상회하는 것을 알 수 있다. 요컨대, 덕트(5)를 구비한 스러스터는 고속 항해 시에, 보다 높은 추진 효율을 갖는 것을 알 수 있다.From Fig. 6, when the propeller forward coefficient J is about 0.5 or less, the characteristics of both ducts are almost the same. However, when the propeller forward coefficient J, which is equivalent to that at high speed, exceeds about 0.5, the duct 5 is provided. The total thruster coefficient K tt of the thruster side is higher than that of the thruster provided with the duct 103. That is, since the resistance of the duct decreases, as a result, it is understood that the single efficiency? O is higher than that of the thruster provided with the duct 103 than the thruster provided with the duct 5. In short, it can be seen that the thruster provided with the duct 5 has a higher propulsion efficiency during high-speed navigation.

다음에, 도 6의 추진 성능 특성 곡선을 이용하여, 동일 선체이고 동일 항해 조건으로 실선(實船)의 추진 필요 마력을 추정하여 비교 검증한 결과를 도 7에 도시한다. 횡축은 선속(Vs), 종축은 필요 마력(Pd)이다. 실선이 본 발명의 실시예인 덕트(5)를 구비한 스러스터에 의한 것이고, 파선은 비교로서 종래의 일반적인 덕트(103)를 구비한 스러스터에 의한 것이다.Next, using the propulsion performance characteristic curve of FIG. 6, the result of having estimated and compared the propulsion required horsepower of a solid ship in the same hull and the same sailing conditions is shown in FIG. The horizontal axis represents the ship speed Vs, and the vertical axis represents the required horsepower Pd. The solid line is based on the thruster provided with the duct 5 which is an embodiment of this invention, and the broken line is based on the thruster provided with the conventional general duct 103 as a comparison.

도시한 바와 같이, 덕트(5)를 구비한 스러스터는, 동일한 선속을 내기 위한 필요 마력이 덕트(103)를 구비한 스러스터와 비교하여 약 4%~5% 정도 감소되어 있어 약 4%~5% 정도의 추진 효율 향상을 도모할 수 있다고 말할 수 있다.As shown, in the thruster provided with the duct 5, the required horsepower for producing the same ship speed is reduced by about 4%-5% compared with the thruster provided with the duct 103, about 4%- It can be said that the driving efficiency can be improved by about 5%.

이와 같은 결과로부터, 덕트 전단부분에 있어서 외주에 팽출부(6)를 구비시킴에 따라 고속 항해 시에 있어서 추진 효율의 향상을 도모할 수 있고, 팽출부(6)를 설치함에 따른 캠버의 감소를 보충하도록 덕트(5)의 개방각(α)을 설정함으로써 저속 작업 시에 있어서 예인력의 안정된 확보와의 양립을 도모할 수 있다고 말할 수 있다.From these results, by providing the swelling portion 6 on the outer circumference of the duct front end, it is possible to improve the propulsion efficiency during high-speed navigation, and to reduce the camber by installing the swelling portion 6. It can be said that by setting the opening angle α of the duct 5 so as to replenish it, it is possible to attain both a stable securing of the towing force during low-speed operation.

또한, 상기 실시예에 있어서 표준 익형은 일예이고, 일반적인 익형 단면이라면 동일한 작용 효과를 이룰 수 있고, 익형 단면은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다.In addition, in the above embodiment, the standard airfoil is one example, and the general airfoil cross section can achieve the same effect, and the airfoil cross section is not limited to the above embodiment.

또, 상술한 실시예는 일예를 나타내고 있고, 본 발명의 요지를 손상시키지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니다.In addition, the above-mentioned embodiment shows an example, and various changes are possible in the range which does not impair the summary of this invention, and this invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

본 발명에 따른 덕트 부착 스러스터는, 저속 작업 시에 안정된 예인력을 얻고 싶은 하버 터그 등으로서의 사용과, 고속 항해 시에 추진 효율 향상을 도모하고 싶은 에스코트 터그 등으로서의 사용을 양립시키고 싶은 선박에 이용할 수 있다.
The thruster with duct which concerns on this invention can be used for the ship which wants to use both as a harbor tug etc. which wants to obtain stable towing force at low speed operation, and an escort tug etc. which wants to improve the propulsion efficiency at high speed voyage. Can be.

1: 덕트 부착 스러스터
4: 프로펠러
5: 덕트
6: 팽출부
7: 전연
8: 최대팽출부분
9: 덕트 외면
10: 후연
11: 캠버 라인
12: 노즈 테일 라인
15,16: 수류
X: 덕트 축심
α: 개방각
A: 축 방향 위치
B: 반경 방향 위치1: duct attachment thruster
4: propeller
5: duct
6: bulge
7: leading edge
8: maximum expansion
9: duct exterior
10: trailing edge
11: camber line
12: nose tail line
15,16: Current
X: Duct Shaft
α: opening angle
A: axial position
B: radial position

Claims (5)

프로펠러(propeller) 주위에 익형(wing shape) 단면의 덕트(duct)를 구비한 덕트 부착 스러스터(thruster with duct attached)로서,
상기 덕트의 단면 형상은, 고속 항해 시에 덕트 전단부의 외면에 있어서 압력 변화를 억제하도록 표준 익형으로부터 바깥쪽으로 원호형 단면으로 팽출하는 팽출부를 전단부 외주에 구비하고,
상기 덕트는, 저속 작업 시에 소정의 예인력을 발휘하도록 전연 방향이 넓어지는 개방각을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 덕트 부착 스러스터.
A thruster with duct attached having a duct with a wing shape cross section around a propeller,
The cross-sectional shape of the duct is provided on the outer circumference of the front end portion with a bulge that expands in an arcuate cross section from the standard airfoil to the outside so as to suppress the pressure change on the outer surface of the duct front end portion at high speed,
The said duct has the opening angle in which the leading edge direction becomes wide so that a predetermined towing force may be exhibited at the time of low speed operation.
제1항에 있어서, 상기 팽출부는, 상기 덕트의 전연에서부터 매끄러운 곡선으로 바깥쪽으로 팽출하고, 최대팽출부분에서부터 매끄러운 곡선으로 덕트 외면에 연결되어 덕트의 후연을 향하여 연장하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 덕트 부착 스러스터.
The duct according to claim 1, wherein the bulging portion is formed to expand outwardly from the leading edge of the duct to a smooth curve, and is connected to the outer surface of the duct with a smooth curve from the maximum bulging portion and extends toward the trailing edge of the duct. Attached thruster.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽출부는, 덕트의 전장(全長)에 대한 비율로, 최대팽출부분의 축 방향 위치가 덕트 전연에서부터 뒤쪽으로 2.5% 초과 30% 이하의 범위이고, 또한 최대팽출부분의 반경 방향 위치가 덕트 전연에서부터 바깥쪽으로 2.8% 초과 10% 이하의 범위가 되도록 구성되고,
상기 덕트의 개방각은, 상기 덕트 전연과 덕트 후연을 연결하는 노즈 테일 라인이 덕트 축심에 대하여 8°초과 12°이하의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 덕트 부착 스러스터.
The said bulging part is a ratio with respect to the full length of a duct, The axial position of a largest bulging part is the range of 2.5% or more and 30% or less from the leading edge of a duct to the rear, and is the maximum The radial position of the bulge is configured to be in the range of more than 2.8% and less than 10% outward from the leading edge of the duct,
The opening angle of the said duct is comprised so that the nose tail line which connects the said duct leading edge and the duct trailing edge may be in the range of more than 8 degrees and 12 degrees with respect to a duct shaft center.
제3항에 있어서, 상기 최대팽출부분의 축 방향 위치는, 덕트의 전장에 대한 비율로, 덕트 전연에서부터 뒤쪽으로 10% 이상 25% 이하의 범위이고, 또한 상기 최대팽출부분의 반경 방향 위치는, 덕트 전연에서부터 바깥쪽으로 4% 이상 8% 이하의 범위가 되도록 구성되고,
상기 덕트의 개방각은, 노즈 테일 라인이 덕트 축심에 대하여 8°초과 10°이하의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 덕트 부착 스러스터.
According to claim 3, The axial position of the largest expansion portion is in the range of 10% or more and 25% or less from the leading edge of the duct in the ratio with respect to the full length of the duct, and the radial position of the maximum expansion portion, It is configured to be in the range of 4% or more and 8% or less from the leading edge of the duct,
The opening angle of the said duct is a thruster with a duct characterized by that the nose tail line is comprised so that it may be more than 8 degrees and 10 degrees or less with respect to a duct shaft center.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 덕트 부착 스러스터를 구비하고,
상기 덕트 부착 스러스터는, 선체의 후부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박.The thruster with a duct of any one of Claims 1-4 is provided,
The said duct thruster is provided in the rear part of a ship body, The ship characterized by the above-mentioned.
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