KR20120124205A - Fuel-efficiecy Improving crown duct for ship - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fuel-saving crown duct for a ship is provided to improve energy efficiency and to save energy by countermining the pre-rotating flow of a propeller generated by the rotating energy of the propeller and the viscosity effect of water. CONSTITUTION: A fuel-saving crown duct for a ship(100) comprises a center pin(201), first and second pins(202,203), and third and fourth pins(204,205). The duct is installed in a stern(10) of a ship and is a semicircular shape. The center pin is connected to the duct and the stern and is installed in the right center. The first and second pins are installed on the duct in both sides of the center pin. The third and fourth pins are installed in both ends of the duct and the stern. The center pin and each pin are installed at 3-15°.

Description

연료절감형 선박용 크라운 덕트{Fuel-efficiecy Improving crown duct for ship}Fuel-efficiecy Improving crown duct for ship

본 발명은 선박 프로펠러의 전방에 정류자(Stator)와 세미덕트(Semi-Duct)가 복합적으로 구성된 선박용 부가물 크라운 덕트(Crown Duct)에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 프로펠러에 유입되는 물의 유동방향을 조절 되도록 함으로서 부가물 자체 저항을 최소화한 상태에서 추진력과 에너지 효율이 향상되도록 고안된 장치로 이로 인하여 선박운항 시 사용되는 연료를 절감할 수 있도록 한 선박용 크라운덕트에 관한 것이다.The present invention relates to a ship crown crown duct in which a commutator (Stator) and a semi-duct (Combination Duct) is formed in front of the ship propeller. Specifically, the present invention is designed to improve the propulsion force and energy efficiency in the state of minimizing the resistance of the adduct itself by adjusting the flow direction of the water flowing into the propeller, thereby reducing the fuel used during ship operation. It's about the crown duct.

일반적으로 균일류(Uniform Inflow)에서의 추진 효율이 선체 선미부에서와 같은 불균일류(Non-Uniform Inflow)에서의 효율보다 높다.In general, the propulsion efficiency in Uniform Inflow is higher than that in Non-Uniform Inflow, such as at the stern.

또한 프로펠러의 회전으로 인하여 프로펠러 후류는 회전방향의 속도 분포를 가지게 된다.In addition, the propeller wake has a velocity distribution in the rotational direction due to the rotation of the propeller.

그러나 이 회전 방향 속도 성분은 추진 성능에 도움을 주지 못하는 에너지 손실분이며, 통상적으로 엔진으로부터 프로펠러에 주어지는 에너지의 10?30%에 달한다.However, this rotational speed component is an energy loss that does not contribute to propulsion performance and typically amounts to 10-30% of the energy given to the propeller from the engine.

이 회전속도 성분으로 인한 에너지 손실을 방지하기 위하여 도 1(a)에서와 같이 프로펠러 앞 또는 뒤에 방사형의 날개를 가지는 스테이터(Stator)가 설치되어 프로펠러 회전과 반대방향의 속도 성분을 발생시켜, 전체적으로 프로펠러 뒤에서의 회전 방향 속도 성분을 감소시켜 에너지 손실을 최소화하기도 한다.In order to prevent energy loss due to the rotational speed component, as shown in FIG. 1 (a), a stator having a radial wing is installed in front of or behind the propeller to generate a speed component in the opposite direction to the propeller rotation. It also minimizes energy losses by reducing the component of rotational speed behind.

그러나 종래의 스테이터는 도 1(b)에서 보인 바와 같이 고정 단일 날개를 방사형으로 설치하며, 그 날개에 각도를 주어 프로펠러 회전 방향과 반대인 유체의 속도 성분을 발생시키도록 고안되었으나 날개의 수가 많고 길이가 길어 비효율적인 단점이 있다.However, the conventional stator is designed to radially install a fixed single wing as shown in FIG. 1 (b), and is designed to generate a velocity component of the fluid opposite to the propeller rotation direction by giving the angle to the wing, but having a large number of wings and a length. It has a long inefficient disadvantage.

또한 도 1(c)에 보인 바와 같이 원환을 이용하여 기존날개 사이에 짧은 보조날개를 설치하는 방법도 제안되었으나, 구조적으로 복잡하고, 원환과 보조날개의 연결부위에 구조적 취약성을 가지고 있다.Also, as shown in FIG. 1 (c), a method of installing a short auxiliary wing between the existing wings using the torus has also been proposed, but is structurally complicated and has structural weaknesses at the connection portion of the torus and the auxiliary wings.

이러한 기존의 스테이터는 방사형으로 설치되기 때문에, 프로펠러 앞의 좁은 선미 면적에 설치하기가 용이하지 않다는 문제점이 있다.Since the existing stator is radially installed, it is not easy to install in a narrow stern area in front of the propeller.

첨부된 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.When described according to the accompanying drawings as follows.

도 1의 (a),(b)는 종래의 스테이터로 길이(Span)가 거의 일정한 6개의 Fin으로 구성되었다.(A) and (b) of FIG. 1 are composed of six fins having a substantially constant length Span as a conventional stator.

도 1의 (c)는 이러한 단점을 보완하기 위하여 제안되었던 방법으로 원환(5)을 이용하여 기존날개(3) 사이에 짧은 보조날개(4)를 설치하는 방법이 제안되기도 하였다.1 (c) has been proposed to install a short auxiliary wing (4) between the existing wing (3) by using the annular ring (5) in a method that has been proposed to compensate for this disadvantage.

그러나 이 경우 구조적으로 복잡하고, 원환(5)과 보조날개(4)의 연결부위에 구조적 취약성을 가진다.In this case, however, it is structurally complicated and has structural weaknesses at the connecting portion of the torus 5 and the auxiliary wing 4.

따라서, 본 발명은 선박 운항 시 연료절약형 선박에 대한 선주들의 선호가 높아진 만큼 효율이 좋고 설치가 간편한 친환경 선박의 에너지 효율향상을 위한 추진성능 개선 부가물을 개발하여 운항경비 절감뿐 아니라 기존운항 선박 및 신 선박에 설치하고 IMO 기준 및 국가정책에 준하는 친환경 선박 에너지의 기반기술 확립을 할 수 있도록 한 연료절감형 선박용 크라운 덕트를 개발하기에 이르렀다.Therefore, the present invention has developed a propulsion performance improvement additive for improving the energy efficiency of an eco-friendly vessel that is efficient and easy to install as the ship owners' preference for fuel-saving vessels is increased during the operation of the vessel, as well as reducing the operating cost and operating vessels. It has led to the development of fuel-saving ship crown ducts that can be installed on new ships and establish foundation technologies for eco-friendly ship energy in accordance with IMO standards and national policies.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안 출 한 것으로, 선미 프로펠러 앞 부분에 보다 효율적인 구조로 본 발명 선박용 크라운 덕트를 설치함으로써, 선박의 에너지 효율 향상과 함께 선박 운항 시 사용되는 연료를 절감하는데 그 목적이 있다.Therefore, the object of the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, by installing the crown duct for ships of the present invention in a more efficient structure in front of the stern propeller, it is used in the ship operation while improving the energy efficiency of the ship The purpose is to save fuel.

본 발명은 연료절감형 선박용 크라운 덕트는 The present invention is a fuel-saving vessel crown duct

선박용 선미(10)에 설치되는 반원형 모양의 덕트(100); 및Semi-circular duct 100 is installed in the stern 10 for ships; And

상기 덕트(100)와 선미에 연결되며 정중앙에 설치되는 센터핀(201), 이 센터핀 양측에 덕트(100)상부에 설치되는 제 1 및 제2핀(202,203)과, 상기 덕트(100) 양단과 선미(10)에 설치되는 제3 및 제4핀(204,205)으로 이루어진 것을 특징으로 하고, 상기 센터핀(201) 및 각 핀(202,203,204,205)은 3~15°각도로 설치되며, 상기 덕트(100)는 프로펠러 지름의 40~60%의 지름을 갖으며, 샤프트 센터라인에서 센터 핀의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 80~120%이며, 제1 및 제2핀은 덕트 외판에서부터 핀의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 30~60%로 하고, 제 3 및 제4핀의 길이는 덕트 내부끝단까지의 길이로 하였다. A center pin 201 connected to the duct 100 and the stern and installed at the center of the center, first and second pins 202 and 203 installed on the duct 100 on both sides of the center pin, and both ends of the duct 100. And the third and fourth pins 204 and 205 installed on the stern 10, wherein the center pin 201 and the pins 202, 203, 204 and 205 are installed at an angle of 3 to 15 ° and the duct 100. ) Has a diameter of 40 to 60% of the propeller diameter, the length from the shaft centerline to the outer end of the center pin is 80 to 120% of the propeller radius, and the first and second fins are The length to the outer end of the was 30 to 60% of the propeller radius, the length of the third and fourth pins to the length of the inner end of the duct.

본 발명 선박용 크라운 덕트는 선미 부분에서 프로펠러 전방에서 프로펠러의 회전에너지 및 물의 점성효과로 발생하는 프로펠러 전방 회전유동(Pre-Rotating Flow)을 역이용하고 또한 부분적으로 균일하게 해 주는 역할을 하여 에너지 효율향상과 함께 본 발명품을 부착하지 않은 선박과 비교하여 약 4~5% 가량의 연료 절감 효과를 볼 수 있다.The ship crown duct of the present invention uses the propeller forward rotational flow (Pre-Rotating Flow) generated by the viscous effect of the propeller's rotational energy and water in front of the propeller at the stern part, and also serves to uniformly partially improve energy efficiency and Along with the vessel without the present invention can be seen about 4 ~ 5% fuel savings.

특히 이는 일반적으로 약 0.2knot 정도의 속도 증가 효과에 해당하며 년 간 항해일수로 환산하면 상당한 연료비를 절감할 수 있다. In particular, this generally corresponds to a speed increase of about 0.2 knots, which translates into significant fuel savings in terms of years of sailing.

따라서, 본 발명은 신 선박뿐 아니라 기존에 운항하던 선박에도 부착할 수 있는 이점이 있다.Therefore, the present invention has the advantage that can be attached to the existing vessel as well as the new vessel.

도 1은 종래의 스테이터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료절감형 선박용 크라운 덕트가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional stator.
2 is a view showing a state in which a fuel-saving vessel crown duct is installed in accordance with the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the preferred embodiments of the present invention in more detail with reference to the accompanying drawings as follows.

본 발명은 연료절감형 선박용 크라운 덕트에 관한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, The present invention relates to a fuel-saving vessel crown duct, as shown in Figure 2,

선박용 선미에 반원형 모양의 덕트(100)가 설치된다.Semi-circular duct 100 is installed on the stern for ships.

상기 덕트(100)에는 여러 개의 핀이 일정한 간격으로 설치된다.The duct 100 is provided with a plurality of pins at regular intervals.

예를 들면, 정중앙에 센터핀(201)이 설치되는 데, 상기 센터핀(201)은 덕트(100)와 선미(10)에 연결되되고, 이 센터핀(201) 양측에는 제 1 및 제2핀(202,203)이 설치되고, 상기 덕트(100) 양단과 선미(10) 외판에는 제3 및 제4핀(204,205)이 설치된다.For example, the center pin 201 is installed in the center, the center pin 201 is connected to the duct 100 and the stern 10, the first and second on both sides of the center pin 201 Fins 202 and 203 are installed, and third and fourth fins 204 and 205 are installed at both ends of the duct 100 and the outer plate of the stern 10.

이때, 상기 센터핀(201) 및 각 핀(202,203,204,205)는 대략 3~15°각도로 설치된다.At this time, the center pin 201 and each pin (202, 203, 204, 205) is installed at an angle of about 3 ~ 15 °.

또한, 상기 덕트(100)의 설치면적은 프로펠러(도시하지 않음) 지름의 40~60%를 치지하며, 샤프트(20) 센터라인에서 센터 핀(201)의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 80~120%를 차지한다.In addition, the installation area of the duct 100 covers 40 to 60% of the diameter of the propeller (not shown), the length from the shaft 20 centerline to the outer end of the center pin 201 is the propeller radius Account for 80-120% of the total.

또한, 상기 제1 및 제2핀(202,203)은 덕트(100)의 외판에서부터 핀의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 30~60%로 하고, 제 3 및 제4핀(204,205)의 길이는 덕트(100) 내부끝단까지의 길이로 하였다. In addition, the length of the first and second pins 202 and 203 from the outer plate of the duct 100 to the outer end of the pin is 30 to 60% of the propeller radius, and the third and fourth pins 204 and 205 The length was made into the length to the inner end of the duct 100.

따라서, 상기와 같이 설치되는 연료절감형 선박용 크라운 덕트는, 도 2 와 같이 프로펠러(도시하지 않음)의 전방의 정류자와 세미덕트가 복합적 구성된 선박용 부가물로서 특히 각 정류자의 날개 길이를 달리하여 필요 이상의 길이를 축소하여 날개에 받는 하중을 최소화하고 각 핀의 부착위치(Setting Angle), 부착각(Attach of Angle)을 적절히 조정하여 프로펠러로 유입되는 물의 흐름에 의한 저항을 최소한 상태에서 회전에너지를 역 이용하여 추진효율이 향상될 수 있는 방향으로 설계 및 선박에 설치된다. Therefore, the fuel-saving marine crown duct installed as described above is a marine additive that is composed of a commutator and a semi-duct of the front of the propeller (not shown) as shown in FIG. Minimize the load on the wings by reducing the length and adjust the setting angle and attachment angle of each pin properly to reverse the rotational energy while minimizing the resistance caused by the flow of water into the propeller. Therefore, the propulsion efficiency is designed and installed in the direction of the ship.

또한, 각 핀의 부착위치나 부착각도는 유동계산이나 반류계측 모형시험에 의하여 도출된 자료에 근거하여 결정된다.In addition, the attachment position or angle of attachment of each pin is determined based on the data derived by flow calculation or counter-measurement model test.

따라서, 선미(10) 부분에서 프로펠러 전방에서 프로펠러의 회전에너지 및 물의 점성효과로 발생하는 프로펠러 전방 회전유동(Pre-Rotating Flow)을 역이용하고, 또한 부분적으로 균일하게 해 주는 역할을 하여 에너지 효율향상과 함께 본 발명 연료절감형 선박용 크라운 덕트를 부착하지 않은 선박과 비교하여 약 4~5% 가량의 연료 절감 효과를 볼 수 있다. 이는 일반적으로 약 0.2노트(knot) 정도의 속도 증가 효과에 해당하며 연간 항해일수로 환산하면 상당한 연료비를 절감할 수가 있다. Therefore, in the stern 10, the propeller forward rotation flow (Pre-Rotating Flow) generated by the viscous effect of the propeller's rotational energy and water in front of the propeller is also reversely used, and also serves to uniformly partially improve energy efficiency. In addition, compared to the vessel without the present invention fuel-saving vessel crown duct can be seen about 4 ~ 5% fuel savings. This generally corresponds to a speed increase of about 0.2 knots, which translates into significant fuel savings in terms of annual sailing days.

또한, 본 발명 연료절감형 선박용 크라운 덕트는 신 선박뿐만 아니라 기존에 운항하던 선박에도 부착할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention fuel-saving crown crown duct has the advantage that can be attached to the existing vessels as well as the new vessels.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
Although the present invention has been described with reference to the above-described preferred embodiments and the accompanying drawings, different embodiments may be constructed within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and is not to be construed as limited to the specific embodiments described herein.

10 : 선미 20 : 샤프트
100 : 덕트 201 : 센터핀
202,203,204,205 : 핀10: stern 20: shaft
100: duct 201: center pin
202,203,204,205: pin

Claims (3)

선박용 선미에 설치되는 반원형 모양의 덕트; 및
상기 덕트와 선미에 연결되며 정중앙에 설치되는 센터핀, 이 센터핀 양측에 덕트에 설치되는 제 1 및 제2핀과, 상기 덕트 양단과 선미에 설치되는 제3 및 제4핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료절감형 선박용 크라운 덕트. Semi-circular duct installed in the stern for ship; And
A center pin connected to the duct and the stern and installed at the center, a first pin and a second pin installed at both sides of the center pin, and third and fourth pins installed at both ends and the stern of the duct. Fuel-efficient marine crown duct. 제 1항에 있어서,
상기 센터핀 및 각 핀은 3~15°각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 연료절감형 선박용 크라운 덕트.The method of claim 1,
The center pin and each pin is a fuel-saving vessel crown duct, characterized in that installed at an angle of 3 ~ 15 °. 제1항에 있어서,
상기 덕트는 프로펠러 지름의 40~60%의 지름을 갖으며, 샤프트 센터라인에서 센터 핀의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 80~120%이며, 제1 및 제2핀은 덕트 외판에서부터 핀의 바깥쪽 끝 부분까지의 길이는 프로펠러 반경의 30~60%로 하고, 제 3 및 제4핀의 길이는 덕트 내부까지의 길이로 한 것을 특징으로 하는 연료절감형 선박용 크라운 덕트.The method of claim 1,
The duct has a diameter of 40-60% of the propeller diameter, the length from the shaft centerline to the outer end of the center pin is 80-120% of the propeller radius, and the first and second pins are from the duct shell. The length of the outer end of the fin is 30 ~ 60% of the propeller radius, and the length of the third and fourth pins to the length of the inside of the duct, fuel-saving vessel crown duct.
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