KR20120136072A - 선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

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삼성중공업 주식회사
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens

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Abstract

선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 덕트는 압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 상부 몸체; 및 압력면이 내측을 향하고 흡입면이 외측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 하부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박{Duct for ship and ship including the same}
본 발명은 선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 추진력을 향상시키기 위해 선체의 선미에 덕트가 설치된다. 덕트는 길이방향으로 중공부를 갖는 기둥 형상으로 이루어지고, 전방에서 덕트를 향하는 유동에 대해 소정의 받음각을 갖는 익형 단면을 갖는다.
종래 기술에 따른 덕트는 예를 들어 원기둥 형상으로 이루어진 경우 원주 방향으로 동일한 형태의 익형 단면을 갖도록 형성된다. 이 경우, 덕트는 전체적으로 압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하는 익형 단면을 갖는다. 이와 같은 형상으로 이루어진 덕트의 경우, 덕트로 유입되는 유동에 의해 덕트의 상부 영역에서는 추력이 발생한다. 그러나, 덕트의 하부 영역에서는 과도한 받음각으로 인하여 유동박리가 발생하게 되고 그 결과 덕트 하부 영역이 저항으로 작용한다. 이러한 저항력은 덕트의 상부 영역에서 발생된 추력을 감쇠시킴으로써 선박의 추진 효율을 저감시킨다.
현재 덕트 하부 영역에서 발생되는 저항력을 제거 또는 감쇠시키기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.
본 발명의 실시예들은 선박의 추진 효율이 향상되도록 구성된 선박용 덕트 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박용 덕트에 있어서, 압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 상부 몸체; 및 압력면이 내측을 향하고 흡입면이 외측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 하부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트가 제공된다.
상기 상부 몸체의 전단과 상기 하부 몸체의 전단은 각각 동일한 수직 평면상에 위치하고, 상기 하부 몸체의 코드 길이는 하측으로 갈수록 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체; 및 상기 선체의 스케그에 의해 지지되는 상기 덕트를 포함하는 선박이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 덕트의 하부 몸체가 상부 몸체와 달리 압력면)이 내측을 향하고 흡입면이 외측을 향하는 익형 단면을 가짐으로써, 하부 몸체는 하부 몸체로 유입되는 유동과의 관계에서 저항력이 아닌 추력을 발생시키고, 선박의 추진효율을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트를 포함하는 선박의 측면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 덕트를 후방에서 바라본 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트의 부분 절개도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트의 측면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트의 부분 절개도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트를 포함하는 선박의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 덕트를 후방에서 바라본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트의 부분 절개도이다. 여기서, 도 1에서 볼 때 우측은 전방을 좌측은 후방을 나타내며, 이 하, 전후 방향을 선체의 길이방향 또는 덕트의 길이방향으로 정의한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 덕트(10)는 추진 프로펠러(5)와는 별개로 추력을 발생시키기 위해 사용된다. 덕트(10)는 추진 프로펠러(5)의 전방에 위치하며, 전방에서 덕트(10)를 향하는 유동에 의해 추력을 발생시킨다. 덕트(10)는 선체(2)의 스케그(skeg)(3)에 의해 부분적으로 지지될 수 있다.
덕트(10)는 길이방향으로 중공부를 갖는 기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 다시 말해 덕트(10)는 소정의 길이를 갖는 링 형상으로 이루어질 수 있다.
덕트(10)는 전방에서 덕트(10)를 향하는 유동(W1, W2)에 대해 소정의 받음각을 갖는 익형 단면을 갖는다. 여기서, 덕트(10)를 향하는 유동(W1, W2) 방향은 선체(2)의 선미부 형상에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 전방 상측에서 후방 하측을 향한다.
본 실시예에 따르면, 덕트(10)는 상부 몸체(11)와 하부 몸체(13)를 포함한다.
상부 몸체(11)는 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 압력면(11a)이 덕트(10)의 외측을 향하고 흡입면(11b)이 덕트(10)의 내측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는다. 이와 같이 형성된 상부 몸체(11)는 상부 몸체(11)로 유입되는 유동(W1)에 대해 소정의 받음각(θ1)을 가짐으로써 양력(L1)을 발생시키고 이와 같은 양력(L1)의 수평 성분(L1X)은 선체(2)를 추진시키는 추력으로 작용한다.
하부 몸체(13)는 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 압력면(13a)이 덕트(10)의 내측을 향하고 흡입면(13b)이 덕트(10)의 외측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는다. 이와 같이 형성된 하부 몸체(13)는 하부 몸체(13)로 유입되는 유동(W2)에 대해 소정의 받음각(θ2)을 가짐으로써 양력(L2)을 발생시키고 이와 같은 양력(L2)의 수평 성분(L2X)은 선체(2)를 추진시키는 추력으로 작용한다.
종래 기술에 따른 덕트는 전체적으로 압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하는 익형 단면을 갖는다. 즉, 덕트의 하부 영역은 상부 영역과 마찬가지로 압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는다. 이 경우, 덕트 하부 영역으로 유입되는 유동에 대해 덕트의 하부 영역의 익형 단면의 받음각이 과도하게 커지게 되고, 이에 따라 항력이 급격하게 증가한다. 증가된 항력은 선체를 후진 시키는 저항력으로 작용한다.
본 실시예에 따르면, 덕트(10)의 하부 몸체(13)는 상부 몸체(11)와 달리 압력면(13a)이 내측을 향하고 흡입면(13b)이 외측을 향하는 익형 단면을 가짐으로써, 하부 몸체(13)는 하부 몸체(13)로 유입되는 유동(W2)과의 관계에서 저항력이 아닌 추력을 발생시키고, 선박(2)의 추진효율을 향상시킨다.
상부 몸체(13)와 하부 몸체(14)는 개별적으로 제작되어 결합될 수 있다. 이 경우, 상부 몸체(13)와 하부 몸체(14)의 결합부위가 연속적으로 연결되도록 하기 위한 작업이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트의 부분 절개도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 덕트(20)는 압력면(21a)가 외측을 향하고 흡입면(21b)가 내측을 향하는 익형 단면을 갖는 상부 몸체(21) 및 압력면(23a)이 내측을 향하고 흡입면(23b)가 외측을 향하는 익형 단면을 갖는 하부 몸체(23)를 포함한다. 이와 같이 형성된 상부 몸체(21) 및 하부 몸체(23)가 각각 추력을 발생시키는 메커니즘은 앞선 실시예에 따른 덕트(10)에 대한 설명을 대신한다.
상부 몸체(21)의 전단과 하부 몸체(23)의 전단은 각각 동일한 수직 평면상에 위치한다.
하부 몸체(23)의 코드 길이(chord length)는 하측으로 갈수록 감소된다. 이와 같은 본 실시예에 따르면, 하부 몸체(23)의 코드 길이가 도 6에 도시된 것보다 길어질 경우 하부 몸체(23)의 후방 하측 영역(A)에서 발생 가능성이 있는 유동박리가 미연에 방지될 수 있다.
나아가 하부 몸체(23)의 코드 길이가 상부 몸체(21)의 코드 길이 보다 작게 형성됨으로써 하부 몸체의 코드 길이가 상부 몸체의 코드 길이와 동일한 경우에 비해 하부 몸체(23)의 표면 마찰 저항이 훨씬 감소될 수 있다.
나아가, 도 5에서는 상부 몸체(23)의 전 영역에서 코드 길이가 동일한 것으로 도시되어 있다. 그러나 상부 몸체(23)는 이에 국한되지 않고 하측으로 갈수록 코드 길이가 감소하도록 형성될 수 있음은 물론이다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
2 : 선체
3 : 스케그(skeg)
10 : 덕트
11, 21 : 상부 몸체
13, 23 : 하부 몸체

Claims (3)

  1. 선체에 의해 지지되는 선박용 덕트에 있어서,
    압력면이 외측을 향하고 흡입면이 내측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 상부 몸체; 및
    압력면이 내측을 향하고 흡입면이 외측을 향하도록 형성된 익형 단면을 갖는 하부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 몸체의 전단과 상기 하부 몸체의 전단은 각각 동일한 수직 평면상에 위치하고,
    상기 하부 몸체의 코드 길이는 하측으로 갈수록 감소되는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트.
  3. 선체; 및
    상기 선체에 의해 지지되는 제1항 또는 제2항에 따른 덕트를 포함하는 선박.
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