KR20130085738A - 선박 - Google Patents

선박 Download PDF

Info

Publication number
KR20130085738A
KR20130085738A KR1020120006762A KR20120006762A KR20130085738A KR 20130085738 A KR20130085738 A KR 20130085738A KR 1020120006762 A KR1020120006762 A KR 1020120006762A KR 20120006762 A KR20120006762 A KR 20120006762A KR 20130085738 A KR20130085738 A KR 20130085738A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy recovery
blade
propeller
unit
rudder
Prior art date
Application number
KR1020120006762A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101334333B1 (ko
Inventor
이경준
서종수
배준환
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020120006762A priority Critical patent/KR101334333B1/ko
Publication of KR20130085738A publication Critical patent/KR20130085738A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101334333B1 publication Critical patent/KR101334333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • 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
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
    • B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B63J2003/046—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant using wind or water driven turbines or impellers for power generation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 선체에 회전 가능하게 결합되어 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러; 프로펠러에 인접된 위치에서 선체에 결합되어 선체의 진행 방향을 조정하는 러더; 프로펠러를 향한 러더의 일측에 회전 가능하게 배치되어 프로펠러의 회전 시 프로펠러 후방의 회전류에 의해 회전되는 에너지 회수용 메인 블레이드와, 에너지 회수용 메인 블레이드와 함께 회전되면서 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 추력 발생부를 구비하는 블레이드 유닛; 및 블레이드 유닛과 부분적으로 연결되고 러더의 내부에 마련되며, 블레이드 유닛의 회전 시 발생되는 에너지를 회수하는 에너지 회수모듈을 포함한다.

Description

선박{A SHIP}
본 발명은, 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있는 선박에 관한 것이다.
선박은 추진력을 발생시키는 추진기와, 추진기로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(rudder)를 포함한다.
추진기는 선체에 설치된 엔진(engine)과, 엔진의 회전축과 연결되고 선체의 외측으로 돌출된 프로펠러(propeller)를 포함하며, 엔진의 동력에 기초하여 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 발생시킨다.
러더는 선체의 선미부 하부에 위치되는 프로펠러에 이웃되게 배치된다. 러더는 선체에 대해 회전 가능하게 설치되며, 프로펠러로부터 발생된 추진력의 작용 방향을 변경하여 선박의 진행 방향을 조정한다.
한편, 엔진에서 발생되는 동력의 70% 정도만을 선박을 운항하는 추진력(thrust)으로 사용하는 것이 일반적인데, 나머지 엔진의 동력은 프로펠러의 마찰, 열 손실 및 프로펠러 후방의 회전류로 낭비되고 있는 실정이다. 만약, 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수만 있다면 동력 손실을 최소화하고 추진력 향상에 기여할 수 있다.
따라서 근래에는 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있도록 하는 기술 개발이 진행되고 있다.
예컨대, 러더 영역에 블레이드를 장착하고 선체에 발전기를 마련하여 프로펠러 후방의 회전류에 의해 블레이드가 회전됨으로써 발전기를 통해 에너지를 회수할 수 있도록 하는 기술 개발이 진행되고 있다.
그런데, 이러한 기술들을 개발함에 있어, 블레이드가 에너지를 회수하기 위한 용도로 적용되고 있기는 하지만 선박의 추진 관점에서 볼 때 블레이드가 오히려 저항체로 작용할 수도 있고 과도한 경우, 오히려 선박의 추진 효율이 감소되는 요인이 될 수 있으므로 이에 대한 보완이 요구된다.
대한민국특허청 공개번호 실1986-0004782호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 회전 가능하게 결합되어 상기 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러에 인접된 위치에서 상기 선체에 결합되어 상기 선체의 진행 방향을 조정하는 러더; 상기 프로펠러를 향한 상기 러더의 일측에 회전 가능하게 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 상기 프로펠러 후방의 회전류에 의해 회전되는 에너지 회수용 메인 블레이드와, 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 함께 회전되면서 상기 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 추력 발생부를 구비하는 블레이드 유닛; 및 상기 블레이드 유닛과 부분적으로 연결되고 상기 러더의 내부에 마련되며, 상기 블레이드 유닛의 회전 시 발생되는 에너지를 회수하는 에너지 회수모듈을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
상기 블레이드 유닛은, 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 추력 발생부가 결합되는 유닛 허브; 및 상기 에너지 회수모듈과 상기 유닛 허브를 연결하는 블레이드 회전축을 더 포함할 수 있다.
상기 유닛 허브는 원형의 단면 형상을 가질 수 있으며, 상기 에너지 회수용 메인 블레이드는 상기 유닛 허브의 둘레면에 등각도 간격을 가지고 다수 개가 이격 배치될 수 있다.
상기 블레이드 유닛은, 상기 유닛 허브의 둘레면에서 상기 에너지 회수용 메인 블레이드들의 사이사이에 배치되는 다수의 에너지 회수용 서브 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 추력 발생부는, 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 단부 영역에서 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 길이 방향을 따라 연장되는 추력 발생용 블레이드일 수 있다.
상기 추력 발생용 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드는 일체로 제작될 수 있다.
상기 추력 발생용 블레이드를 측면에서 바라볼 때, 상기 프로펠러를 향한 상기 추력 발생용 블레이드의 전방벽부와 상기 전방벽부의 반대편인 후방벽부는 가상의 수직축선에 대해 미리 결정된 각도의 기울기를 가질 수 있다.
상기 전방벽부의 기울기가 상기 후방벽부의 기울기보다 크게 형성될 수 있다.
상기 전방벽부의 기울기는 15도 내지 50도의 범위를 가지며, 상기 후방벽부의 기울기는 1도 내지 30도의 범위를 가질 수 있다.
상기 메인바디로부터 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 길이는 동일하게 제작될 수 있다.
상기 메인바디의 둘레 방향을 따라 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드는 상호간 등각도 간격을 가지고 배열될 수 있다.
상기 에너지 회수용 서브 블레이드와 상기 추력 발생용 블레이드를 합한 길이는 상기 프로펠러 날개 직경의 95% 내지 110%의 범위를 가질 수 있다.
상기 에너지 회수모듈은, 상기 에너지 회수용 메인 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기; 및 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 발전기 사이에 개재되어 상기 에너지 회수용 메인 블레이드의 속도를 증속시키는 증속기를 포함할 수 있다.
상기 러더는 러더 혼(rudder horn)과 벌브(bulb)를 포함할 수 있으며, 상기 에너지 회수모듈은 상기 러더 혼 또는 상기 벌브의 내부에 마련될 수 있다.
상기 에너지 회수모듈은 상기 러더 혼 내에 마련될 수 있으며, 상기 벌브의 내부에는 상기 에너지 회수모듈과 상기 블레이드 유닛을 연결하는 기어박스가 더 마련될 수 있다.
상기 러더 혼의 내부에는 상기 에너지 회수모듈을 냉각시키는 모듈 냉각부가 더 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 프로펠러 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이다.
도 2는 도 1의 A 영역에 대한 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 블레이드 유닛과 프로펠러 간의 배치 구조도이다.
도 4는 블레이드 유닛의 정면도이다.
도 5는 추력 발생용 블레이드의 개수에 따른 효율증가분을 도시한 그래프이다.
도 6은 프로펠러 날개의 길이 대비 추력 발생용 블레이드의 길이에 따른 효율증가분을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 요부 확대 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 요부 확대 구조도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이고, 도 2는 도 1의 A 영역에 대한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 선박은, 선체(110)와, 선체(110)의 후미에 마련되는 스턴 벌브(111, stern bulb)의 단부에 회전 가능하게 결합되어 선체(111)의 추진을 위한 추진력을 발생시키는 프로펠러(120, propeller)와, 프로펠러(120)에 인접된 위치에서 선체(110)에 결합되어 선체(110)의 진행 방향을 조정하는 러더(130)와, 프로펠러(120)를 향한 러더(130)의 일측에 회전 가능하게 배치되고 프로펠러(120)의 회전 시 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 회전되는 블레이드 유닛(140)과, 블레이드 유닛(140)과 부분적으로 연결되고 러더(130)의 내부에 마련되며, 블레이드 유닛(140)의 회전 시 발생되는 에너지를 회수하는 에너지 회수모듈(150)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있으며, 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.
선체(110)의 일측에는 스러스터(112, thruster)가 마련될 수 있다. 모든 종류의 선박에 스러스터(112)가 마련되는 것은 아니지만 스러스터(112)가 마련되면 선박의 정지 또는 항해 시 조정 성능을 향상시키고 선박의 오퍼레이션(operation)을 용이하게 한다. 도 1처럼 선체(110)의 일측, 특히 선수부(113)에 마련되는 스러스터(112)를 바우 스러스터(bow thruster)라 부르기도 한다.
선체(110)의 선미부(114) 영역에는 러더(130)가 마련된다. 본 실시예에서 개시하고 있는 러더(130)는 벌브(135)가 마련된 벌브 러더(130)이다. 즉 벌브 러더(130)는 러더 본체(131)와 러더 본체(131)에 결합되는 벌브(135)를 구비한다.
러더 본체(131)는 프로펠러(120)에 인접되게 배치되어 선박의 진행 방향을 조정하는 역할을 한다.
본 실시예에서 적용되는 러더 본체(131)는 샤프트(134, shaft)에 러더 혼(132)이 고정되고, 고정된 러더 혼(132)에 대하여 회전 타(133)가 회전되면서 선박의 진행 방향을 조정하는 소위, 혼(horn) 타로 적용되고 있다.
혼(horn) 타는, 구조적으로 안정될 뿐만 아니라 강한 특성을 갖는 이점이 있다. 하지만, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한될 수 없으며, 본 실시예의 권리범위는 일체형 타의 일종인 풀 스페이드 러더(full spade rudder) 등에도 적용될 수 있다.
뿐만 아니라 도면에는 러더 본체(131)가 상하의 중심 축선에 대하여 양측이 서로 대칭되는 구조로 되어 있으나 비대칭 구조의 러더에도 본 실시예의 권리범위가 적용될 수 있다.
벌브(135)는 프로펠러(120)의 정 중앙에 배치되는 보스(120a)에 미리 결정된 거리만큼 인접되게 배치되어 프로펠러(120) 후방의 유체 흐름을 정류시킴으로써 추진 효율을 향상시키는 역할을 한다.
도시된 것처럼 벌브(135)의 전체적인 외관 형상은 물방울 형태의 유선형 구조를 가질 수 있다. 이러한 벌브(135)의 내부에는 도 2에 도시된 것처럼 에너지 회수모듈(150)이 마련될 수 있다.
이에 대해 도 2를 참조하여 살펴본다. 벌브(135)의 내부에 배치될 수 있는 에너지 회수모듈(150)은, 블레이드 유닛(140)의 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들 및 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전기(151)와, 블레이드 유닛(140)과 발전기(151) 사이에 개재되는 증속기(152)를 포함하는 모듈 단위로 제작될 수 있다. 증속기(152)는 출력측(153)의 회전 속도를 입력측(154)인 블레이드 회전축(142)의 속도보다 증속시키는 역할을 한다.
이처럼 본 실시예의 경우, 에너지 회수모듈(150)은 모듈 단위로서 벌브(135)의 내부에 배치될 뿐만 아니라 블레이드 유닛(140)과 에너지 회수모듈(150) 간의 거리가 짧고 직결되는 구조를 제시하고 있기 때문에 축계 시스템을 단순화시킬 수 있다. 따라서 축계 시스템이 길어짐으로써 축 손실이 발생되거나 축 배열 상의 불일치(misalignment)로 인해 진동 문제가 발생되는 등의 다양한 문제점을 큰 비용 없이 효과적으로 해소할 수 있다.
참고로, 도 1 및 도 2에 도시된 형상은 본 실시예를 설명하기 위한 예시적인 도면일 뿐 도면의 형상에 본 실시예의 권리범위가 제한되지 않는다.
따라서 벌브(135)가 없는 러더(미도시)라도 본 발명이 적용될 수 있을 것인데, 이러한 경우라면 본 실시예의 에너지 회수모듈(150)이 러더 혼(132) 내에 모듈 단위로서 콤팩트하게 배치되면 그것으로 충분하다.
한편, 본 실시예의 경우, 프로펠러(120)의 후류 에너지를 흡수하여 에너지 회수모듈(150)로 전달하기 위하여 블레이드 유닛(140)이 마련된다.
블레이드 유닛(140)은 프로펠러(120)를 향한 러더(130)의 일측에 회전 가능하게 배치되고 프로펠러(120)의 회전 시 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 회전되면서 회전 에너지를 발생시킨다. 특히, 본 실시예의 블레이드 유닛(140)은 에너지 회수용으로만 사용되는 것이 아니라 선박을 추진시키는 추력 발생용으로도 사용되기 때문에 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있다. 블레이드 유닛(140)의 구체적인 구조에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 블레이드 유닛과 프로펠러 간의 배치 구조도이고, 도 4는 블레이드 유닛의 정면도이다.
도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 선박에 적용되는 블레이드 유닛(140)은, 유닛 허브(141)와, 에너지 회수모듈(150)과 유닛 허브(141)를 연결하는 블레이드 회전축(142)과, 유닛 허브(141)의 둘레면에 결합되는 에너지 회수용 메인 블레이드(143), 에너지 회수용 서브 블레이드(144) 및 추력 발생부(145)를 포함할 수 있다.
유닛 허브(141)는 블레이드 유닛(140)의 중심 몸체를 형성하는 부분으로서, 에너지 회수용 메인 블레이드(143)와 에너지 회수용 서브 블레이드(144)가 결합되는 장소를 형성한다. 유닛 허브(141)는 원형의 단면 형상을 가질 수 있다.
에너지 회수용 메인 블레이드(143)와 에너지 회수용 서브 블레이드(144)는 용접 방식에 의해 유닛 허브(141)에 결합될 수도 있고, 아니면 볼팅 방식에 의해 유닛 허브(141)에 결합될 수도 있다. 뿐만 아니라 에너지 회수용 메인 블레이드(143)와 에너지 회수용 서브 블레이드(144)는 유닛 허브(141)와 함께 일체형의 주물로도 제작이 가능하다.
블레이드 회전축(142)은 그 일단부가 에너지 회수모듈(150)의 입력측(154)과 직결(또는 베벨 기어 등으로 간접 연결)되고 타단부는 유닛 허브(141)에 직결된다.
에너지 회수용 메인 블레이드(143)는 유닛 허브(141)의 둘레면에 등각도 간격을 가지고 다수 개가 이격 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 3개의 에너지 회수용 메인 블레이드(143)가 유닛 허브(141)의 둘레면에 등각도 간격을 가지고 배치되어 있다.
이러한 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들은 프로펠러(120)의 회전 시 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 회전되면서 회전 에너지를 에너지 회수모듈(150)로 입력시킨다.
에너지 회수용 서브 블레이드(144)는 유닛 허브(141)의 둘레면에서 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들 사이사이에 배치된다. 본 실시예의 경우, 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들이 3개 적용되고 있으므로 에너지 회수용 서브 블레이드(144) 역시 3개가 마련될 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이의 수치에 제한되지 않는다.
이러한 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들 역시 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 마찬가지로 프로펠러(120)의 회전 시 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 회전되면서 회전 에너지를 에너지 회수모듈(150)로 입력시키는 역할을 담당한다.
따라서 유닛 허브(141)로부터 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 길이와 그 형상은 서로 동일하게 제작되는 것이 바람직하다.
뿐만 아니라 유닛 허브(141)의 둘레 방향에서 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들은 상호간 등각도 간격을 가지고 배열되는 것이 바람직하며, 그래야만 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들이 안정적으로 회전되면서 회전 에너지를 에너지 회수모듈(150)로 입력시킬 수 있다.
한편, 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들은 모두가 에너지 회수모듈(150)로 회전 에너지를 입력시키는 역할을 담당한다. 특히, 본 실시예의 경우, 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들이 더 마련되고 있으므로 회전 에너지의 입력량이 증가할 수 있어 유리할 수 있다.
다만, 이러한 경우, 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들이 선박의 추진 관점에서 볼 때 저항체로 작용할 수도 있고 과도한 경우, 오히려 선박의 추진 효율이 감소되는 요인이 될 수도 있는데, 이러한 현상을 적절하게 대비하기 위해 본 실시예의 블레이드 유닛(140)에는 추력 발생부(145)가 갖춰진다.
추력 발생부(145)는 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들과 함께 회전되기는 하되 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 역할과는 달리 선박의 추진을 위한 추력을 발생시키는 역할을 담당한다.
본 실시예에서 추력 발생부(145)는 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 단부 영역에서 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 길이 방향을 따라 연장되는 추력 발생용 블레이드(145)로 적용되고 있다.
이러한 추력 발생용 블레이드(145)는 에너지 회수용 서브 블레이드(144)와 일체로 제작될 수 있다. 따라서 유닛 허브(141)의 회전 시 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들, 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들, 그리고 추력 발생용 블레이드(145)들이 모두 함께 회전될 수 있다.
본 실시예에서 에너지 회수용 서브 블레이드(144)가 3개 마련되고 있기 때문에 추력 발생용 블레이드(145) 역시 3개가 마련된다. 도 5는 추력 발생용 블레이드의 개수에 따른 효율증가분을 도시한 그래프로서, 이를 참조하면 추력 발생용 블레이드(145)의 개수는 적절하게 선택될 수 있는데, 3개 내지 7개의 범위 내로 추력 발생용 블레이드(145)를 설치할 경우, 추력과 관련된 효율이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 프로펠러 날개의 길이 대비 추력 발생용 블레이드의 길이에 따른 효율증가분을 도시한 그래프로서, 이를 참조하면 에너지 회수용 메인 블레이드(143)와 추력 발생용 블레이드(145)를 합한 길이는 프로펠러(120) 날개(121) 직경(L)의 95% 내지 110%의 범위를 가질 수 있는데, 이와 같은 조건을 가질 때 추력과 관련된 효율이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 앞서도 기술한 것처럼 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들은 프로펠러(120)의 후류에 의해 단지 회전되는 역할만 수행하고 있는데 반해, 추력 발생용 블레이드(145)들은 회전 시 선박을 추진시키는 추력을 발생시킨다. 따라서 추력 발생용 블레이드(145)의 형상은 에너지 회수용 메인 블레이드(143) 및 에너지 회수용 서브 블레이드(144)의 형상과 다르다.
이에 대해 살펴보면, 도 3에 확대 그림처럼 추력 발생용 블레이드(145)를 측면에서 바라볼 때, 프로펠러(120)를 향한 추력 발생용 블레이드(145)의 전방벽부(145a)와 전방벽부(145a)의 반대편인 후방벽부(145b)는 가상의 수직축선(C)에 대해 미리 결정된 각도의 기울기(θ1,θ2)를 갖는다.
이때, 전방벽부(145a)의 기울기(θ1)가 후방벽부(145b)의 기울기(θ2)보다 크게 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 전방벽부(145a)의 기울기(θ1)는 15도 내지 50도의 범위를 가질 수 있고, 후방벽부(145b)의 기울기(θ2)는 1도 내지 30도의 범위를 가질 수 있다.
이러한 조건으로 추력 발생용 블레이드(145)의 전방벽부(145a)와 후방벽부(145b)에 일정한 기울기(θ1,θ2)를 형성함으로써 추력 발생용 블레이드(145)는 회전 시 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들과 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들과 달리 선박을 추진시키는 방향으로의 추력을 발생시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 에너지 회수모듈(150)로의 회전 에너지를 입력하기 위한 에너지 회수용 메인 블레이드(143)들 외에 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들을 더 마련하고, 이에 더하여 에너지 회수용 서브 블레이드(144)들의 단부에 추력 발생용 블레이드(145)들을 더 형성하게 되면, 에너지 회수모듈(150)로 입력되는 회전 에너지의 양이 증가하여 에너지 회수량이 많아질 수 있음은 물론 추력 발생용 블레이드(145)들로 인해 추력이 감소하는 현상을 저지할 수 있어 추력 향상에 기여할 수 있다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 선박에 따르면, 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 요부 확대 구조도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 에너지 회수모듈(250)이 발전기(251)와 증속기(252)를 구비하고 있다. 그리고 에너지 회수모듈(250)은 러더 혼(132) 내에 배치되고 있다.
다만, 본 실시예의 경우에는 에너지 회수모듈(250)과 블레이드 유닛(140) 사이에 기어박스(270)가 더 마련되고 있다.
기어박스(270)는 제1 및 제2 베벨기어(271,272)를 포함할 수 있다. 제1 베벨기어(271)는 블레이드 회전축(142)에 연결되고, 제2 베벨기어(272)는 증속기(252)에 연결되고 있다. 이러한 기어박스(270)는 벌브(135) 내에 마련되어 에너지 회수모듈(250)과 블레이드 유닛(140)을 연결할 수 있다. 기타, 블레이드 유닛(140)과 프로펠러(120)의 구성은 전술한 실시예와 동일하다.
이와 같은 구조의 에너지 회수모듈(250)이 적용되더라도 프로펠러(120) 후방의 회전류에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 추진 효율이 감소되는 현상을 예방할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 요부 확대 구조도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 선박에는 러더 혼(132) 내에 마련되어 에너지 회수모듈(250)을 냉각시키는 모듈 냉각부(380)가 더 마련된다.
모듈 냉각부(380)는 에너지 회수모듈(250) 쪽으로 냉각공기를 분사하는 냉각팬(382)과, 냉각팬(382)에 연결되어 냉각팬(382)을 회전 구동시키는 모터(381)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 모터(381)가 냉각팬(382)에 직결되어 있지만 이들 사이에 베벨 기어 등의 기어박스가 더 개재될 수도 있다.
이와 같이, 모듈 냉각부(380)가 마련되면 에너지 회수모듈(250)의 동작 시 발생되는 열로 인해 에너지가 손실되는 현상을 방지할 수 있어 에너지 회수에 유리한 효과를 이끌어낼 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 선체 111 : 스턴 벌브
120 : 프로펠러 130 : 러더
131 : 러더 본체 132 : 러더 혼
133 : 회전 타 134 : 샤프트
135 : 벌브 140 : 블레이드 유닛
141 : 유닛 허브 142 : 블레이드 회전축
143 : 에너지 회수용 메인 블레이드 144 : 에너지 회수용 서브 블레이드
145 : 추력 발생부 150 : 에너지 회수모듈
151 : 발전기 152 : 증속기
153 : 출력측 154 : 입력측

Claims (16)

  1. 선체에 회전 가능하게 결합되어 상기 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러;
    상기 프로펠러에 인접된 위치에서 상기 선체에 결합되어 상기 선체의 진행 방향을 조정하는 러더;
    상기 프로펠러를 향한 상기 러더의 일측에 회전 가능하게 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 상기 프로펠러 후방의 회전류에 의해 회전되는 에너지 회수용 메인 블레이드와, 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 함께 회전되면서 상기 선체의 추진을 위한 추력을 발생시키는 추력 발생부를 구비하는 블레이드 유닛; 및
    상기 블레이드 유닛과 부분적으로 연결되고 상기 러더의 내부에 마련되며, 상기 블레이드 유닛의 회전 시 발생되는 에너지를 회수하는 에너지 회수모듈을 포함하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드 유닛은,
    상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 추력 발생부가 결합되는 유닛 허브; 및
    상기 에너지 회수모듈과 상기 유닛 허브를 연결하는 블레이드 회전축을 더 포함하는 선박.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 허브는 원형의 단면 형상을 가지며,
    상기 에너지 회수용 메인 블레이드는 상기 유닛 허브의 둘레면에 등각도 간격을 가지고 다수 개가 이격 배치되는 선박.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블레이드 유닛은,
    상기 유닛 허브의 둘레면에서 상기 에너지 회수용 메인 블레이드들의 사이사이에 배치되는 다수의 에너지 회수용 서브 블레이드를 더 포함하는 선박.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 추력 발생부는, 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 단부 영역에서 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 길이 방향을 따라 연장되는 추력 발생용 블레이드인 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추력 발생용 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드는 일체로 제작되는 선박.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 추력 발생용 블레이드를 측면에서 바라볼 때, 상기 프로펠러를 향한 상기 추력 발생용 블레이드의 전방벽부와 상기 전방벽부의 반대편인 후방벽부는 가상의 수직축선에 대해 미리 결정된 각도의 기울기를 갖는 선박.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전방벽부의 기울기가 상기 후방벽부의 기울기보다 크게 형성되는 선박.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전방벽부의 기울기는 15도 내지 50도의 범위를 가지며, 상기 후방벽부의 기울기는 1도 내지 30도의 범위를 갖는 선박.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 메인바디로부터 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드의 길이는 동일하게 제작되는 선박.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 메인바디의 둘레 방향을 따라 상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 에너지 회수용 서브 블레이드는 상호간 등각도 간격을 가지고 배열되는 선박.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 에너지 회수용 서브 블레이드와 상기 추력 발생용 블레이드를 합한 길이는 상기 프로펠러 날개 직경의 95% 내지 110%의 범위를 갖는 선박.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 회수모듈은,
    상기 에너지 회수용 메인 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기; 및
    상기 에너지 회수용 메인 블레이드와 상기 발전기 사이에 개재되어 상기 에너지 회수용 메인 블레이드의 속도를 증속시키는 증속기를 포함하는 선박.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 러더는 러더 혼(rudder horn)과 벌브(bulb)를 포함하며,
    상기 에너지 회수모듈은 상기 러더 혼 또는 상기 벌브의 내부에 마련되는 선박.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에너지 회수모듈은 상기 러더 혼 내에 마련되며,
    상기 벌브의 내부에는 상기 에너지 회수모듈과 상기 블레이드 유닛을 연결하는 기어박스가 더 마련되는 선박.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 러더 혼의 내부에는 상기 에너지 회수모듈을 냉각시키는 모듈 냉각부가 더 마련되는 선박.
KR1020120006762A 2012-01-20 2012-01-20 선박 KR101334333B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120006762A KR101334333B1 (ko) 2012-01-20 2012-01-20 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120006762A KR101334333B1 (ko) 2012-01-20 2012-01-20 선박

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130085738A true KR20130085738A (ko) 2013-07-30
KR101334333B1 KR101334333B1 (ko) 2013-11-28

Family

ID=48995846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120006762A KR101334333B1 (ko) 2012-01-20 2012-01-20 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101334333B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220170105A (ko) * 2021-06-22 2022-12-29 주식회사 일렉트린 세일드라이버

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3426333A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-30 Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg Antriebsaggregat fuer schiffe
JPH0512160Y2 (ko) * 1986-06-02 1993-03-26
JPH11222188A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Hitachi Zosen Corp 船舶におけるチップ渦エネルギーの回収装置
KR100346513B1 (ko) * 1999-07-07 2002-08-01 삼성중공업 주식회사 선박의 방향타

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220170105A (ko) * 2021-06-22 2022-12-29 주식회사 일렉트린 세일드라이버

Also Published As

Publication number Publication date
KR101334333B1 (ko) 2013-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8435089B2 (en) Marine engine assembly including a pod mountable under a ship's hull
ES2213352T3 (es) Sistema de propulsion.
JP5231878B2 (ja) 船舶用ダクト付きスラスタ
US10703453B2 (en) Marine vessel
KR101261867B1 (ko) 포드형 추진기 및 이를 구비하는 선박
WO2011102103A1 (ja) ダクト付きスラスタ及びそれを備えた船舶
KR101323828B1 (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
KR101334333B1 (ko) 선박
KR101334345B1 (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
JP5675264B2 (ja) 船舶及び推進装置
JP2008149746A (ja) 舶用二重反転プロペラ装置
JP6132295B2 (ja) 船舶
KR101506050B1 (ko) 선박용 덕트 구조체
JP2004090841A (ja) ポッドプロペラ
KR101236944B1 (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
KR101215610B1 (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
JP2014019199A (ja) 船舶
KR20120068250A (ko) 선박용 덕트 구조체
KR101302035B1 (ko) 선박
KR20160027557A (ko) 추진 시스템
KR20150145333A (ko) 선박용 추진장치
KR101556207B1 (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
KR20120096800A (ko) 에너지 회수 장치를 구비한 선박
JP2004106582A (ja) 船舶およびその運用方法
FI127797B (en) PROPULSION BRACKET

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee