KR20130127593A - 선박용 추진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 추진 장치에 관한 것으로서, 선미에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 전방에 설치되는 덕트; 및 상기 덕트의 내면으로부터 상기 프로펠러 축 중심을 향하도록 돌출 형성되는 전류핀을 포함하며, 상기 전류핀은, 상기 덕트에 부착되지 않은 일단이 상기 선미로부터 일정 거리 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 추진 장치는, 덕트의 내측에 구비되는 전류핀을 선체로부터 이격시켜서, 유체의 유입 시 불필요한 저항의 발생을 미연에 방지하고 프로펠러에 유입류가 집중되도록 함으로써 추진 효율을 높일 수 있다.

Description

선박용 추진 장치{A propulsion apparatus for ship}

본 발명은 선박용 추진 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.

연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.

에너지 절감 부가 장치 중에서, 선체에 덕트를 결합하고 덕트의 내부에 핀을 구비하여, 프로펠러에 유입되는 유체의 흐름을 제어하는 장치가 다양한 선박에 널리 적용되고 있다. 그러나 종래 사용되고 있는 덕트 장치는, 덕트와 선체에 양끝단이 각각 연결된 핀을 사용하기 때문에, 유체가 유입될 때 핀에 의해 저항이 크게 발생할 수 있으며, 핀 제작 시 불필요하게 자재와 공수를 낭비할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 덕트의 내측에 전류핀을 구비하되, 전류핀의 일단이 덕트 또는 선체에서 이격되도록 함으로써, 저항을 감소시켜 추력을 향상시키고, 전류핀의 크기를 줄여서 자재 및 공수를 절약할 수 있는 선박용 추진 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 추진 장치는, 선미에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 전방에 설치되는 덕트; 및 상기 덕트의 내면으로부터 상기 프로펠러 축 중심을 향하도록 돌출 형성되는 전류핀을 포함하며, 상기 전류핀은, 상기 덕트에 부착되지 않은 일단이 상기 선미로부터 일정 거리 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 추진 장치는, 덕트의 내측에 구비되는 전류핀을 선체로부터 이격시켜서, 유체의 유입 시 불필요한 저항의 발생을 미연에 방지하고 프로펠러에 유입류가 집중되도록 함으로써 추진 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선박용 추진 장치는, 선미에 방사상으로 전류핀을 구비하되, 전류핀의 끝단이 덕트의 내면으로부터 일정 거리 떨어져 있도록 하여, 전류핀 제작 시 소모되는 자재 및 공수를 절감하고, 유체와의 마찰저항을 감소시켜 추력을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 배면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 측면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 배면도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 평면도이다. 다만 도 1 내지 도 3에서, 편의상 덕트(20)의 상방에 돌출되는 전류핀(30a)(도 4에서 좌측 상단에 배치된 전류핀(30a))만을 표시하였고 후술할 지지부(40)는 생략하였다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진 장치(1)는, 프로펠러(10), 덕트(20), 전류핀(30a), 지지부(40)를 포함한다.

프로펠러(10)는, 선미(2)에 결합되어 추진력을 발생시킨다. 본 실시예가 포함하고 있는 프로펠러(10)는 일반적으로 널리 사용되는 프로펠러(10)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

덕트(20)는, 프로펠러(10)의 전방에 설치되며, 유체의 흐름을 변화시킨다. 원호 형태를 가질 수 있으며, 일부분이 선미(2)에 직접 결합될 수 있다. 이때 덕트(20)의 축 중심은 프로펠러(10) 축 중심과 동일하거나 또는 일정 비율만큼 상향 편심될 수 있다.

덕트(20)의 단면은, 내측으로는 볼록하고 외측으로는 평평한 형태일 수 있다. 이는 유체의 흐름이 덕트(20)의 내측으로 유입될 때 불필요한 저항이 발생되지 않게 하기 위함이다.

덕트(20)의 내측 단면을 살펴보면, 내측으로 돌출된 높이가 전후 방향을 따라 가변되며, 최대로 돌출된 부분은 선박의 전진 방향으로 일정 거리만큼 치우쳐 있을 수 있다. 즉 덕트(20)의 내측 단면은 전후 대칭이 아닌 에어포일 형태일 수 있다.

전류핀(30a)은, 덕트(20)의 내면으로부터 프로펠러(10) 축 중심을 향하도록 돌출 형성된다. 이때 전류핀(30a)은, 덕트(20)에 부착되지 않은 일단이 선미(2)로부터 일정 거리 이격되어 있을 수 있다.

즉 전류핀(30a)은 일단이 덕트(20)의 내면에 고정되고, 타단이 자유단으로 설치된다. 따라서 유체는 선미(2)와 전류핀(30a)의 사이 공간을 따라 흐르거나, 전류핀(30a)을 따라 흐르게 된다. 이때 본 실시예는 전류핀(30a)과 선미(2) 사이에 공간을 형성함으로써, 유체를 프로펠러(10)의 중심 방향으로 집중시키는 동시에 저항을 줄일 수 있고, 이를 통해 추진력 향상 효과를 얻을 수 있다.

전류핀(30a)은, 복수 개가 설치될 수 있으며, 덕트(20) 내면의 좌측과 우측에 각각 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 덕트(20) 내면의 좌측과 우측은, 후술할 지지부(40)에 의하여 구분되며, 덕트(20) 내면의 좌우는 프로펠러(10)에서 바라보았을 때를 기준으로 구분한다. 즉 덕트(20) 내면의 좌측은 좌현, 우측은 우현을 의미한다.

좌측에 설치된 전류핀(30a)은, 우측에 설치된 전류핀(30a)보다 상대적으로 많을 수 있다. 구체적으로, 덕트(20) 내면의 좌측에는 3개의 전류핀(30a)이, 우측에는 1개의 전류핀(30a)이 구비될 수 있다. 물론 본 발명이 전류핀(30a)의 개수를 상기와 같이 한정하는 것은 아니다.

이때 덕트(20) 내면의 좌측에 설치된 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 이격된 거리는, 덕트(20) 내면의 우측에 설치된 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 이격된 거리와 상이할 수 있다. 이는 프로펠러(10)의 회전 시 좌우 유체의 유동이 상이하게 나타날 수 있기 때문에, 이를 감안하여 프로펠러(10)에 유입되는 유입류를 조정함으로써, 프로펠러(10)에 의해 선박 전진 방향으로의 추력이 최대한 발생되도록 하기 위함이다.

전류핀(30a)과 선미(2) 사이의 이격된 거리는, 도 2에 도시된 바와 같이 전후 방향을 따라 가변될 수 있다. 즉 전류핀(30a)의 리딩 에지(31a)에서 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 거리는, 전류핀(30a)의 트레일링 에지(32a)에서 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 거리보다 상대적으로 길 수 있으며, 리딩 에지(31a)에서 트레일링 에지(32a)로 갈수록 선미(2)와의 이격 거리가 연속적으로 감소될 수 있다. 물론 본 실시예는 반대의 경우도 포함한다. 본 실시예가 이와 같은 형태를 갖는 이유는, 유체의 흐름을 최적화하여 추력 향상 효율을 높이기 위함이다.

즉 선미(2)에 인접한 전류핀(30a)의 일단은, 프로펠러(10) 축과 경사진 하나의 선에 놓일 수 있다. 물론 본 실시예에서, 전류핀(30a)의 일단은 도 3에 도시된 바와 같이 직선이 아닌 곡선 형태일 수 있고, 특히 선미(2) 방향으로 볼록한 형태일 수 있다. 이 경우 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 이격 거리는, 리딩 에지(31a)에서 최대이고 트레일링 에지(32a)로 가면서 도중에 최소값을 가질 수 있다.

전류핀(30a)은, 단면이 에어포일 형태일 수 있다. 즉 전류핀(30a)의 단면을 살펴보면, 좌측과 우측 모두 볼록한 좌우 대칭 형상이며, 다만 덕트(20)의 내측 단면 형상에서 언급한 바와 같이, 전후 비대칭인 형태를 가질 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 덕트(20)의 내면에 비대칭으로 복수 개의 전류핀(30a)을 구비하고, 전류핀(30a)의 일단이 선미(2)와 이격되도록 하여, 유체가 전류핀(30a)을 따라 흐르거나 또는 전류핀(30a)의 일단과 선미(2) 사이의 공간을 따라 흐르도록 함으로써, 프로펠러(10)에 유입되는 유입류의 양을 증대시켜서 프로펠러(10)에 의해 발생되는 추력을 높일 수 있다.

지지부(40)는, 덕트(20)의 내면에 결합되며 덕트(20)를 선미(2)에 고정한다. 지지부(40)는 일단이 덕트(20)의 내면 상방 또는 하방에 연결되고 타단이 선미(2)에 연결될 수 있다. 물론 지지부(40)는 덕트(20)의 내면 상방과 하방에 각각 하나씩 구비될 수 있으며, 이 경우 두 개의 지지부(40)는 하나의 선 상에 놓이게 된다.

지지부(40)는, 전류핀(30a)과 유사하게 에어포일 형태의 단면을 가질 수 있다. 이는 선미(2)를 따라 흐른 유체가 지지부(40)를 통과할 때, 저항이 발생되지 않고 프로펠러(10)에 유입되도록 하여, 추진 효율의 저하를 방지하기 위함이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 측면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 평면도이다. 다만 도 5 내지 도 7에서, 편의상 선미(2)의 상방으로 돌출되는 전류핀(30b)(도 8에서 좌측 상단에 배치된 전류핀(30b))만을 표시하였고 지지부(40)는 생략하였다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진 장치(1)는, 프로펠러(10), 덕트(20), 전류핀(30b), 지지부(40)를 포함한다. 제2 실시예에서의 프로펠러(10), 덕트(20), 지지부(40)는, 제1 실시예에서의 각 구성과 동일하므로, 상기 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

전류핀(30b)은, 선미(2)로부터 프로펠러(10) 축 중심에서 멀어지는 방향으로 돌출 형성된다. 이때 전류핀(30b)은 선미(2)에 부착되지 않은 일단이 덕트(20)의 내면으로부터 일정 거리 이격되어 있다.

즉 전류핀(30b)은 일단이 선미(2)의 외면에 고정되고, 타단이 자유단으로 설치된다. 따라서 유체는 전류핀(30b)과 덕트(20)의 내면 사이 공간을 통해 흐르거나, 전류핀(30b)을 따라 흐르게 된다.

이를 통해 본 실시예는, 전류핀(30b)의 크기를 감축함으로써 전류핀(30b)의 제작 시 소요되는 자재 및 공수를 절감할 수 있으며, 또한 전류핀(30b)에서 발생할 수 있는 마찰 저항을 감소시켜, 추진 성능을 높일 수 있다.

전류핀(30b)은, 복수 개가 설치될 수 있으며, 좌현과 우현에 각각 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 이 경우 좌현에 설치된 전류핀(30b)은, 우현에 설치된 전류핀(30b)보다 상대적으로 많을 수 있다. 구체적으로, 좌현에는 3개의 전류핀(30b)이 설치되고, 우현에는 1개의 전류핀(30b)이 설치될 수 있으며, 물론 본 발명이 전류핀(30b)의 개수를 상기와 같이 한정하는 것은 아니다.

이때 좌현에 설치된 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이의 이격된 거리는, 우현에 설치된 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이의 이격된 거리와 상이할 수 있다. 이는 제1 실시예에서 설명한 바와 마찬가지로, 프로펠러(10)의 회전 시 프로펠러(10)를 지난 후류의 유동이 좌우 비대칭으로 나타남에 따라, 프로펠러(10)에 유입되는 유입류를 조정하여 후류를 제어함으로써 추진 성능을 높이기 위함이다.

전류핀(30b)과 덕트(20)의 내면 사이의 이격된 거리는, 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 전후 방향을 따라 가변될 수 있다. 즉 전류핀(30b)의 리딩 에지(31b)에서 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이의 거리는, 전류핀(30b)의 트레일링 에지(32b)에서 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이의 거리보다 상대적으로 길 수 있다.

이때 전류핀(30b)의 리딩 에지(31b)에서 트레일링 에지(32b)로 갈수록, 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20) 내면 간의 거리는 연속적으로 감소될 수 있으며, 이 경우 전류핀(30b)의 일단은 프로펠러(10) 축과 경사진 하나의 선에 놓일 수 있다.

물론 전류핀(30b)의 일단은, 도 7에 도시된 바와 같이 덕트(20) 내면을 향하는 방향으로 볼록한 곡선 형태를 가지거나, 또는 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이의 거리가 불연속적으로 가변되는 단차진 형태를 가질 수도 있다.

전류핀(30b)의 단면은 에어포일 형태일 수 있다. 이는 제1 실시예에서 이미 설명한 바와 같으며, 유체의 흐름을 부드럽게 하여 저항을 줄이고 추력을 높이기 위함이다.

이와 같이 본 실시예는, 선미(2)의 좌현과 우현에 전류핀(30b)을 구비하되, 전류핀(30b)의 일단과 덕트(20)의 내면 사이에 빈 공간을 형성함으로써, 전류핀(30b)의 크기를 최소화하여 제조단가를 줄이는 동시에 불필요한 저항 발생을 미연에 방지하여, 추진 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 전류핀(30a,30b)을 구비하되, 덕트(20) 내부의 좌측과 우측 중에서 어느 일측에 구비된 전류핀(30a)은 일단이 덕트(20)에 고정되고 타단이 선미(2)와 이격되도록 하고, 타측에 구비된 전류핀(30b)은 일단이 선미(2)에 고정되고 타단이 덕트(20)와 이격되도록 하는 제3 실시예를 포함할 수 있다. 즉 제3 실시예는, 제1 실시예와 제2 실시예를 조합한 형태일 수 있으며, 이때 전류핀(30a,30b)의 일단과 선미(2) 또는 덕트(20)와의 이격 여부는, 다양하게 한정될 수 있다.

즉 제3 실시예는, 제1 실시예에서의 전류핀(30a)과 제2 실시예에서의 전류핀(30b)의 조합 시, 각 전류핀(30a,30b)의 배치를 별도로 한정하지 않으며, 가능한 모든 경우를 포함할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박용 추진 장치 2: 선미
10: 프로펠러 20: 덕트
30a,30b: 전류핀 31a,31b: 리딩 에지
32a,32b: 트레일링 에지 40: 지지부

Claims (7)

1. 선미에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러;
   상기 프로펠러의 전방에 설치되는 덕트; 및
   상기 덕트의 내면으로부터 상기 프로펠러 축 중심을 향하도록 돌출 형성되는 전류핀을 포함하며,
   상기 전류핀은,
   상기 덕트에 부착되지 않은 일단이 상기 선미로부터 일정 거리 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류핀은,
   상기 덕트 내면의 좌측과 우측에 각각 적어도 하나 이상 설치되며, 좌측에 설치된 전류핀이 우측에 설치된 전류핀보다 상대적으로 많은 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전류핀은,
   상기 덕트 내면의 좌측에 3개, 우측에 1개가 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 덕트 내면의 좌측에 설치된 전류핀의 일단과 상기 선미 사이의 이격된 거리는, 상기 덕트 내면의 우측에 설치된 전류핀의 일단과 상기 선미 사이의 이격된 거리와 상이한 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전류핀과 상기 선미 사이의 이격된 거리는, 전후 방향을 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 덕트의 내면에 결합되며 상기 덕트를 상기 선미에 고정하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 지지부는,
   일단이 상기 덕트의 내면 상방 또는 하방에 연결되고 타단이 상기 선미에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.

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