KR20120126875A - 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터에 관한 것으로, 그 목적은 사이드스러스터의 노즐을 가변 형상으로 챔퍼링시켜 선박 운항시 물 흐름이 챔퍼링되지 않은 터널과 충돌하지 않고 챔퍼링된 노즐을 통해 원활하게 흐르도록 함으로써 선박의 추력 감소를 예방토록 한 사이드 스러스터를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 원통형 케이싱(1) 내부에 선박 추진기와 같은 프로펠러(2)가 동력을 전달하는 기어케이싱몸통(3)에 설치되고, 이 기어케이싱몸통(3)은 선체(5)와 기어케이싱 목(4)으로 연결되고, 케이싱의 양측단에는 챔퍼링된 노즐(6)로 이루어져 선박의 선수 수면 밑에 잠긴 부근에 설치되는 사이드스러스터에 있어서, 상기 노즐은 상부 및 좌측면(후미쪽)은 하부 및 우측면(선수쪽) 챔퍼 시작선에서 90 ~ 95도 각도 위치에서 챔퍼가 시작되게 챔퍼링하되, 챔퍼링 영역은 노즐의 하부, 우측부 및 상부는 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D로 챔퍼영역이 형성되고, 노즐 좌측부(선미쪽)는 터널 직경(D)의 0.2 ~ 0.3D로 챔퍼영역이 가변 형성된 것가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터를 발명의 특징으로 한다.

Description

가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터{Tunnel thruster having variable chamfered nozzle structure}

본 발명은 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터에 관한 것으로, 자세하게는 노즐의 챔퍼링 영역이 후미쪽이 넓은 영역을 가지도록 챔퍼링하여 선박 운항시 유체의 흐름이 원활하도록 하여 선박의 추력 손실을 방지토록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 선박이 운하를 통과하거나 항구에 입출항시 안벽 또는 다른 선박과의 충돌을 방지하기 위해 예인선(Tugboat)을 이용한다.

하지만 최근에는 예인선 없이 자력으로 운항하거나 입출항 하기 위해 선박의 선수나 선미의 수면 밑에 잠긴부분에 가로방향 추진장치인 사이드 스러스터를 장착하는 것이 일반화 되어 가고 있다. 사이드스러스터의 종류는 대표적인 것으로 터널(Tunnel)형과 아지무스형이 있는데, 이하에서 설명되는 사이드스러스터는 터널형 사이드스러스터를 말한다.

도 4는 종래 터널형 스러스터의 평단면 및 유체 흐름을 보인 예시도인데, 도시된 바와 같이 사이드 스러스터(side thruster)의 구조는 원통형 터널(1) 내부에 선박 추진기와 같은 프로펠러(2)가 동력을 전달하는 기어케이싱몸통(3)에 설치되고, 이 기어케이싱몸통(3)은 선체(5)와 기어케이싱 목(4)으로 연결된 구조를 가진다. 또한 터널의 양측단은 챔퍼링된 노즐(6)을 이룬다.

이와 같이 구성된 사이드 스러스터는 프로펠러의 날개각을 좌/우현으로 조정하여 발생된 가로방향 추력을 이용하여 선박의 방향을 좌우 방향으로 조정하게 된다.

상기 사이드 스러스터에서 상기 챔퍼링된 노즐(6)은 통상 입구쪽 엣지를 처리하지 않거나, 일정하게 라운딩, 챔퍼링된 확대관 형상을 가지는 것이 일반적이다.

하지만 상기와 같은 형상을 가진 노즐은 선박 운항시 선체(5) 외벽을 수평방향으로 관통하게 설치된 터널형 사이드스러스터 구조로 인해 유입되는 물의 충돌로 선박의 추진력 감소가 발생한다는 문제점을 가진다.

즉, 선체 구조상 사이드스러스터를 구성하는 터널의 입구에 챔퍼링되어 형성된 노즐의 횡방향 길이(선체의 좌우폭)가 선수(앞쪽)쪽 보다 선미(뒤쪽)쪽 길이가 크므로 선박 운항시 선수에서 선미쪽으로 흐르는 유체 흐름이 동일한 각도로 라운딩, 챔퍼링된 노즐(6)의 후미쪽에서 챔퍼링되지 않은 부분과 충돌하게 되어 챔퍼링의 효과가 없는것과 같아 충돌시 저항력이 생겨 선박의 추진력을 상당하게 감소시키게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사이드스러스터의 노즐을 가변 형상으로 챔퍼링시켜 선박 운항시 물 흐름이 챔퍼링되지 않은 터널과 충돌하지 않고 챔퍼링된 노즐을 통해 원활하게 흐르도록 함으로써 선박의 추력 감소를 예방토록 한 사이드 스러스터를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 원통형 터널 내부에 선박 추진기와 같은 프로펠러가 동력을 전달하는 기어케이싱몸통에 설치되고, 이 기어케이싱몸통은 선체와 기어케이싱 목으로 연결되고, 터널의 양측단에는 챔퍼링된 노즐로 이루어져 선박의 선수 수면 밑에 잠긴 부근에 설치되는 사이드스러스터에 있어서,

상기 노즐은 상부 및 좌측면(선미쪽)은 하부 및 우측면(선수쪽) 챔퍼 시작선에서 90 ~ 95도 각도 위치에서 챔퍼가 시작되게 챔퍼링하되, 챔퍼링 영역은 노즐의 하부, 우측부 및 상부는 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D로 챔퍼영역이 형성되고, 노즐 좌측부(선미쪽)는 터널 직경(D)의 0.2 ~ 0.3D로 챔퍼영역이 가변 형성된 것을 특징으로 하는 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터를 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 노즐 챔퍼 영역의 중심축은 선체 외부의 유체흐름에 따라 10~15도의 기울기를 가지게 형성할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 선체의 외벽에 형성된 사이드스러스터를 구성하는 횡방향 터널의 입부쪽에 형성된 노즐의 형상을 가변 형상으로 챔퍼링하여 스러스터 토출 추력의 손실을 줄여주고 운항 시에는 추진효율 감소를 방지하는 효과가 있다.

또한 노즐의 선수쪽 및 선미쪽의 챔퍼 시작위치를 비슷하게 챔퍼링함으로써 선박 운항시 후미쪽으로 흐르는 유체와의 저항을 줄이고 챔퍼영역 및 형상을 위치에 따라 각각 다르게 적용함으로써 선박추진력의 손실을 최소화 하였다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스터의 종단면을 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스트의 측면을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스트의 평단면 및 유체 흐름을 보인 예시도이고,
도 4는 종래 터널형 스러스터의 평단면 및 유체 흐름을 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스터의 종단면을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스트의 측면을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 사이드스러스트의 평단면 및 유체 흐름을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 본 발명의 사이드 스러스터(side thruster)의 구조는 원통형 터널(1) 내부에 선박 추진기와 같은 프로펠러(2)가 동력을 전달하는 기어케이싱몸통(3)에 설치되고, 이 기어케이싱몸통(3)은 선체(5)와 기어케이싱 목(4)으로 연결된 구조를 가진다. 또한 터널의 양측단은 챔퍼링된 노즐(6)을 이루는데 통상적인 노즐의 챔퍼링과 다르게 가변형상으로 챔퍼링되어 있다. 이에 따라 스러스터 사용시 유체의 출입흐름을 원활히 하고 운항 중에는 횡방향으로 설치된 스러스터의 터널로 인한 선체의 추진효율을 저감시키지 않게 된다.

구체적으로 종단면도에서 보이는 바와 같이 노즐 하부의 챔퍼링 시작 위치(a)는 선체외벽에서 터널(1) 안쪽으로 0.1 ~ 0.15D 위치에서 챔퍼를 시작한다. 또한 노즐 상부 선체에 챔퍼링된 폭 영역(c)은 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D 만큼 챔퍼링하였다. 즉, 챔퍼링된 노즐의 영역 끝단은 터널 직경(D) + 0.1 ~ 0.15D인 영역을 가진다.

이와 같은 챔퍼링 시장 위치와 챔퍼링 폭 영역을 가질때 가장 좋은 유체흐름을 가진다.

또한 노즐 상부는 챔퍼링 시작 위치(b)는 하부 챔퍼 시작위치에서 수직방향으로 즉, 터널의 길이방향을 0도의 시작선으로 기준시 90 ~ 95도 각도인 위치에서 챔퍼가 시작되도록 하였다. 이와 같은 각도 구간을 가질때 선수쪽에서 선미쪽으로 흐르는 유체가 선박의 요동에 의해 하부쪽 유체가 상부쪽 유체쪽으로 흐를 경우 노즐의 챔퍼 부분이 아닌 터널과 충돌함에 따른 추력 손실을 방지할 수 있게 된다.

또한 노즐 상부의 선체에 챔퍼링된 폭 영역(e)은 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D 만큼 챔퍼링하였다. 즉, 챔퍼링된 노즐의 영역 끝단은 터널 직경(D) + 0.1 ~ 0.15D인 영역을 가진다.

이에 따라 상하부의 챔퍼링된 폭은 동일하게 가공되었음을 알 수 있다.

또한 도시된 바와 같이 챔퍼링된 노즐의 좌우현은 대칭형상을 가진다.

또한 도2, 3에서 보는 바와 같이 본 발명 사이드 스러스트의 좌우 챔퍼의 형상을 보면 우측(선수쪽)의 챔퍼링 폭 영역(d)의 형상은 도 1에 도시된 챔퍼링 영역 폭과 같이 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D 만큼 챔퍼링하였다. 즉, 챔퍼링된 노즐의 영역 끝단은 터널 직경(D) + 0.1 ~ 0.15D인 영역을 가진다.

하지만 좌측(선미쪽)은 선박의 운항중 유체의 흐름에 의한 충돌을 방지하기 위해 폭 영역(g)이 터널 직경(D)의 0.2 ~ 0.3 D 만큼 챔퍼링하였다. 따라서 챔퍼링된 노즐의 영역 끝단은 터널 직경(D) + 0.2 ~ 0.3 D인 영역을 가진다.

이때 노즐의 좌측(후미쪽) 노즐의 챔퍼링 시작 위치는 선수쪽 챔퍼 시작위치에서 수직방향으로 즉, 터널의 길이방향을 0도의 시작선으로 기준시 90 ~ 95도 각도인 위치에서 챔퍼가 시작되도록 하였다. 이와 같은 각도 구간을 가질때 선수쪽에서 선미쪽으로 흐르는 유체가 노즐의 챔퍼 부분이 아닌 터널과 충돌함에 따른 추력 손실을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 챔퍼링 영역을 가지게 챔퍼링 되었을때 선박 운항 시 유체흐름의 뒤쪽이 되는 터널의 좌측부(선미쪽)의 챔퍼 시작 위치를 터널의 하부 챔퍼 시작위치와 비슷하게 함으로써 유체의 흐름을 방해하거나 부딪힌 유체가 사이드 스러스터를 구성하는 터널 안쪽으로 흘러 들어오려는 현상을 방지하게 된다. 즉, 선박 운항 시 유체흐름을 뒤쪽으로 자연스럽게 유도하게 된다.

또한 본 발명에서 선미쪽 방향 노즐의 챔퍼 폭 영역(g)의 중심축은 선체 외부의 유체흐름에 따라 결정되며 약 10~15도의 기울기를 가지도록 적용한다.

이와 같은 각도를 가지는 것은 일반적으로 선수부분은 선수의 코부분(아래 볼록 튀어나온 부분) 형상의 영향으로 스러스터가 설치되는 위치에서 유체의 흐름이 10 ~ 15도의 하향구배를 가지기 때문이다. 따라서 상기와 같은 스러스터의 기울기 각도는 선수에 설치되는 스러스터(BOW THRUSTER)에만 해당되는 사항이며 선미에 설치되는 스러스터(STERN THRUSTER)와는 해당사항이 없다.

상기에서 살펴본 바를 정리하면 본 발명에 따른 노즐의 상부 및 좌측면(후미쪽)은 하부 및 우측면(선수쪽) 챔퍼 시작선에서 90~95도 각도인 위치에서 챔퍼가 시작되게 챔퍼링된다.

또한 노즐 하부, 우측부, 상부는 터널(1) 직경(D)의 0.1~0.15D로 챔퍼영역이 형성되고, 노즐 좌측부(선미쪽)는 터널(1) 직경(D)의 0.2~0.3D로 챔퍼영역이 형성된다.

또한 노즐 챔퍼영역의 중심축은 선체 외부의 유체흐름에 따라 10~15도의 기울기가 형성되도록 형성된다. 이 기울기 각도의 기준은 선체의 길이방향을 0도의 기준선으로 했을때의 각도이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 터널 (2) : 프로펠러
(3) : 기어케이싱몸통 (4) : 기어케이싱 목
(5) : 선체 (6) : 노즐

Claims (2)

1. 원통형 터널(1) 내부에 선박 추진기와 같은 프로펠러(2)가 동력을 전달하는 기어케이싱몸통(3)에 설치되고, 이 기어케이싱몸통(3)은 선체(5)와 기어케이싱 목(4)으로 연결되고, 터널의 양측단에는 챔퍼링된 노즐(6)로 이루어져 선박의 선수의 수면 밑에 잠긴 부근에 설치되는 사이드스러스터에 있어서,
   상기 노즐은 상부 및 좌측면(후미쪽)은 하부 및 우측면(선수쪽) 챔퍼 시작선에서 90 ~ 95도 각도 위치에서 챔퍼가 시작되게 챔퍼링하되, 챔퍼링 영역은 노즐의 하부, 우측부 및 상부는 터널 직경(D)의 0.1 ~ 0.15D로 챔퍼영역이 형성되고, 노즐 좌측부(선미쪽)는 터널 직경(D)의 0.2 ~ 0.3D로 챔퍼영역이 가변 형성된 것을 특징으로 하는 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐 챔퍼 영역의 중심축은 선체 외부의 유체흐름에 따라 10~15도의 기울기를 가지게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 챔퍼링된 노즐 구조를 가지는 터널형 스러스터.
   
   
   

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