KR20140016805A

KR20140016805A - 비대선

Info

Publication number: KR20140016805A
Application number: KR1020130036599A
Authority: KR
Inventors: 다케시 아오노; 요시마사 다나카; 교지 무라카미; 유타카 나카무라; 사부로 이와모토; 다케오 스가누마; 미치오 다카이
Original assignee: 스미도모쥬기가이 마린 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-02-10
Also published as: JP5868805B2; CN103569310A; KR20150073901A; CN103569310B; KR20180090770A; JP2014028551A

Abstract

더 나은 추진성능의 향상을 도모하는 것이 가능한 비대선을 제공한다.
비대선은, 선미부(10C)를 가지는 선체(10)와, 선체(10)를 추진하기 위한 프로펠러(2)와, 외방으로 돌출하도록 선체(10)의 측면에 설치된 후방핀(Fr1, Fr2) 및 전방핀(Ff)을 구비한다. 후방핀(Fr1, Fr2)은, 선미수선(AP)과, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 10% 전방위치와의 사이에 위치한다. 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 10% 전방위치보다 선수측이며 또한 선앙부보다 선미측에 위치함과 함께, 프로펠러(2)의 샤프트의 중심축보다 상방이며 또한 프로펠러(2)의 회전원에 있어서의 상단보다 하방에 위치한다.

Description

비대선{Full ship}

본 출원은, 2012년 7월 31일에 출원된 일본 특허출원 제2012-169492호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 비대선(肥大船)에 관한 것이다.

특허문헌 1은, 선체의 우현선측(船側) 및 좌현선측의 각각에 있어서 외측으로 돌출하도록 설치된 제1 및 제2 핀(fin)을 구비하는 선체구조를 개시하고 있다. 제1 및 제2 핀은, 선미수선(船尾垂線)과, 선장(船長)방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장(垂線間長)의 10% 전방위치와의 사이에 설치되어 있음과 함께, 수평방향을 따라 뻗어 있다. 제1 핀은, 제2 핀의 하방에 위치하고 있다. 제1 핀의 전단은, 제2 핀의 전단보다 전방(선수측)에 위치하고 있다.

일본 특허공개공보 2010-006175호

상기의 제1 및 제2 핀이 존재하지 않는 선체구조의 경우, 선체 외측의 선미부 주변의 흐름에, 박리를 수반하는 하강류가 발생하고, 이 하강류의 영향으로 추진성능이 저하되어 버리는 경우가 있었다. 특히, 선미수선과, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치와의 사이에, 선미부의 하강류가 발생하는 것이 발견되었다. 따라서, 특허문헌 1에 기재된 선체구조에서는, 선미수선과, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치와의 사이에 제1 및 제2 핀을 설치함으로써, 제1 및 제2 핀에서 하강류가 방해되고, 그 결과, 하강류를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 선체구조에서는, 제2 핀의 하방에 위치하는 제1 핀의 전단을, 제2 핀의 전단보다 전방에 위치시키고 있다. 따라서, 제1 핀에서 억제된 하강류의 흐름이 제1 핀과 제2 핀 사이로 유도되어, 하강류를, 후방을 향하는 수평방향의 흐름으로 정류하고 또한 가속할 수 있다. 따라서, 선미부 주변에 있어서의 흐름장(流場; flow field)의 안정화가 도모되는 결과, 추진성능을 충분히 향상시킬 수 있다.

그러나, 최근 점점 더 에너지 절약화가 요구되고 있어, 비대선에 있어서, 더 나은 추진성능의 향상이 요망되고 있었다.

이로 인하여, 본 발명의 목적은, 더 나은 추진성능의 향상을 도모할 수 있는 비대선을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일측면에 관한 비대선은, 후방을 향함에 따라 폭이 넓어지는 선수부(船首部)와, 선수부에 연속하여 뻗는 선앙부(船央部)와, 선앙부에 연속하여 뻗음과 함께 후방을 향함에 따라 폭이 좁아지는 선미부(船尾部)를 가지는 선체와, 선체를 추진하기 위한 프로펠러와, 외방으로 돌출하도록 선체의 측면에 설치된 후방핀 및 전방핀을 구비하고, 후방핀은, 선미수선과, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치와의 사이에 위치하고, 전방핀은, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치보다 선수측이며 또한 선미부에 위치함과 함께, 프로펠러의 샤프트의 중심축보다 상방이며 또한 프로펠러의 회전원에 있어서의 상단보다 하방에 위치하고 있다.

본 발명의 일측면에 관한 비대선에 의하면, 더 나은 추진성능의 향상을 도모할 수 있게 된다. 그 이유는, 이하와 같이 예상된다. 비대선의 항행시에는, 선앙부와 선미부의 경계 근방에 있어서 상승류가 발생하는 경우가 있다. 이때, 당해 상승류가 선저(船底)와 충돌함으로써 소용돌이가 발생한다. 또한, 전방핀이 상기의 위치에 있기 때문에, 당해 상승류가 전방핀에 의하여 억제됨과 함께, 당해 상승류가 전방핀과 충돌함으로써 다른 소용돌이가 발생한다. 당해 상승류는, 이들 소용돌이를 수반하여 선미를 향하여 흐른 후, 프로펠러의 전방에 있어서 하강류로 바뀐다. 후방핀이 상기의 위치에 있기 때문에, 당해 하강류가 후방핀에 의하여 충분히 저감된다. 이로 인하여, 당해 하강류는, 후방핀에 의하여 수평방향의 흐름으로 정류되고, 그 후, 프로펠러로 흘러 간다. 이와 같이, 본 발명의 일측면에 관한 비대선에서는, 선저에 있어서 발생한 소용돌이에 더해, 전방핀에 있어서 발생한 소용돌이가 프로펠러에 유도되므로, 선미부 근방(프로펠러 근방)에서의 흐름이 느려진다. 이로 인하여, 1-w(w：반류율(伴流率))로 나타나는 반류계수가 작아진다. 또한, 선미부 근방(프로펠러 근방)에서의 흐름이 느려짐으로써 선체측에 발생하는 부압(負壓)이 감소하여, 1-t(t：스러스트 감소율)로 나타나는 스러스트 감소계수가 작아진다. 이들의 결과, 추진효율이 대폭 향상된다.

전방핀은, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치와, 선장방향에 있어서 선미수선으로부터 수선간장의 35% 전방위치와의 사이에 위치해도 된다. 선앙부와 선미부의 경계 근방에 있어서 발생하는 상승류는 이 위치를 흐르는 경우가 많기 때문에, 전방핀에 의하여 소용돌이가 보다 발생하기 쉬워진다.

전방핀은 후방핀의 높이위치와 동일하거나 그보다 선저측에 위치해도 된다. 이와 같이 하면, 전방핀에 충돌한 상승류가, 그 후, 후방핀을 향하기 쉬워진다.

전방핀은 선체의 우현선측 및 좌현선측에 각각 설치되어 있어도 된다.

전방핀의 길이는 선체의 선장(船長)의 1/80~1/40이어도 된다. 전방핀의 길이가 선체 선장의 1/80 미만인 경우, 전방핀에 의한 소용돌이의 발생이 적어지는 경향이 있다. 전방핀의 길이가 선체 선장의 1/40을 넘는 경우, 비대선의 항행시에, 전방핀이 저항으로서 작용하기 쉬워지는 경향이 있다.

전방핀은 선장방향에 있어서 수평으로 뻗어 있어도 된다. 이 경우, 비대선의 항행시에, 전방핀이 저항이 되기 어렵다.

전방핀의 선체에 대한 장착각도는, 수평과, 선체의 외판에 대하여 수직과의 사이이어도 된다. 이 경우, 상승류가 전방핀에 충돌하기 쉬워지므로, 전방핀에 의하여 소용돌이가 더욱 발생하기 쉬워진다.

본 발명에 의하면, 더 나은 추진성능의 향상을 도모할 수 있는 비대선을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 비대선을 나타내는 측면도이다.
도 2는, 선미부를 나타내는 측면도이다.
도 3은, 선미부를 선미측에서 본 형상을 나타내는 도면이다.
도 4에 있어서, 도 4의 (a)는 도 2의 IVA-IVA선 단면도이고, 도 4의 (b)는 도 2의 IVB-IVB선 단면도이다.
도 5에 있어서, 도 5의 (a)는 도 2의 VA-VA선 단면도이고, 도 5의 (b)는 도 2의 VB-VB선 단면도이다.
도 6에 있어서, 도 6의 (a)는, 본 실시형태에 관한 비대선의 전방핀의 후방에 있어서의 흐름방향 및 유속을 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는, 전방핀을 구비하지 않은 비대선에 있어서 도 6의 (a)와 동일한 위치에서의 흐름방향 및 유속을 나타내는 도면이다.
도 7에 있어서, 도 7의 (a)는, 본 실시형태에 관한 비대선의 프로펠러 위치에 있어서의 흐름방향 및 유속을 나타내는 도면이고, 도 7의 (b)는, 전방핀을 구비하지 않은 비대선에 있어서 도 7의 (a)와 동일한 위치에서의 흐름방향 및 유속을 나타내는 도면이다.
도 8은, 다른 예에 관한 비대선의 선미부를 선미측에서 본 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는, 각 실시예에 있어서의 실시조건 및 추진성능 개선율을 나타내는 도면이다.
도 10은, 각 실시예의 추진성능 개선율을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 이하의 본 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용으로 한정하는 취지는 아니다. 설명에 있어서, 동일요소 또는 동일기능을 가지는 요소에는 동일부호를 사용하는 것으로 하고, 중복하는 설명은 생략한다. 이하의 설명에 있어서, "전", "후", "좌", "우", "상", "하"라는 말은, 선체의 전후방향(선장방향), 좌우방향(폭방향) 및 상하방향에 각각 대응한 것이다. 각 요소의 치수비율은 도시한 비율에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 관한 비대선(1)은, 예컨대 탱커나 벌크캐리어 등이며, 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 선체(10)와, 선체(10)(비대선(1))의 추진용 프로펠러(2)와, 키(3)와, 덕트(4)와, 후방핀(Fr1, Fr2)과, 전방핀(Ff)을 구비한다.

선체(10)는, 선수부(10A)와, 선앙부(10B)와, 선미부(10C)를 가진다. 선수부(10A)는, 후방을 향함에 따라 폭이 넓어지고 있다. 선앙부(10B)는, 선체(10)의 최대 선폭을 유지하면서, 선수부(10A)에 연속하여 대략 평행으로 뻗어 있다. 선미부(10C)는, 선앙부(10B)에 연속하여 뻗음과 함께 후방을 향함에 따라 폭이 좁아지고 있다.

선미부(10C)는, 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 좌우대칭구조이다. 우현의 선측외판인 우현선측(11R)과, 좌현의 선측외판인 좌현선측(11L)의 각각은, 선미부(10C)의 하측에서 곡면형상을 나타내고 있다. 구체적으로는, 선미부(10C)의 하측에 있어서의 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)은, 후방(선미측)으로부터 보아 내측을 향하여 오목하도록 경사진 곡면으로 구성된 오목부(12)와, 오목부(12)의 하단에 연속함과 함께 후방(선미측)으로부터 보아 외측을 향하여 볼록해지는 곡면으로 구성된 볼록부(13)를 가진다. 선미부(10C)의 하측에 있어서의 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)은, 도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 상방으로부터 보아, 후방을 향함에 따라 내측으로 경사진 곡면형상으로 되어 있다.

도 2로 되돌아가, 프로펠러(2)는, 그 회전축인 샤프트(2a)가 수평방향을 따라 뻗도록, 선미부(10C)의 하방에 설치되어 있다. 키(3)는, 선체(10)(비대선(1))의 추진방향을 제어하는 것이며, 프로펠러(2)의 후방에 위치하도록 선미부(10C)의 하방이며 또한 프로펠러(2)보다 후방에 설치되어 있다. 키(3)는, 상하방향을 따라 뻗는 키축(3a) 둘레로 회전가능하다.

덕트(4)는, 프로펠러(2)를 향하여 흐름을 정류하여 가속시키는 것으로서, 도 1~도 3에 나타나는 바와 같이, 그 외형이 대략 원형상을 나타내고 있다. 덕트(4)는, 프로펠러(2)의 전방에 위치하도록 선미부(10C)에 장착되어 있다. 덕트(4)의 축선은, 전후방향(선장방향)을 따라 뻗어 있다.

후방핀(Fr1, Fr2)은, 도 1~도 5에 나타나는 바와 같이, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)의 각각에 있어서 외측으로 돌출하도록 좌우대칭으로 한 쌍 설치되어 있다. 후방핀(Fr1, Fr2)은, 도 2에 나타나는 바와 같이, 전후방향(선장방향)에 있어서 수평방향을 따라 뻗어 있다. 후방핀(Fr1, Fr2)은, 선미수선(船尾垂線)(after perpendicular：AP)과, 이 선미수선(AP)으로부터 수선간장(垂線間長)(length between perpendiculars：Lpp)의 10% 전방위치와의 사이에 설치되어 있다. 여기에서, "선미수선"이란, 키축(3a)을 통과하는 수직선을 의미하고, "수선간장"이란, 선미수선과 선수수선(船首垂線)(만재(滿載)끽수선(喫水線)과 선수재(船首材)의 교점)과의 사이의 수평방향에 있어서의 길이를 의미한다.

후방핀(Fr1, Fr2)은, 프로펠러(2)의 샤프트(2a)의 축중심의 상방이고, 또한, 프로펠러(2)의 회전원에 있어서의 상단(즉, 날개상단)(2b)의 하방이 되는 높이위치(도 2에 나타나는 H의 범위 내)에 설치되어 있다. 후방핀(Fr1, Fr2)의 길이방향에 있어서의 길이는, 하강류(Df)의 저감(후술)을 위하여, 측방에서 볼 때 수선간장(Lpp)의 5% 이하로 설정해도 되고, 측방에서 볼 때 수선간장(Lpp)의 3% 전후로 설정해도 된다.

후방핀(Fr1)은, 후방핀(Fr2)보다 하방(선저측)에 위치하고 있고, 후방핀(Fr1)의 전단(Fr1a)은, 후방핀(Fr2)의 전단(Fr2a)보다 전방에 위치하고 있다. 본 실시형태에서는, 측방으로부터 보아, 수평방향에 있어서의 전단(Fr1a)과 전단(Fr2a) 사이의 길이는, 후방핀(Fr1)의 길이방향 길이의 25%~75%(25% 이상 75% 이하)로 되어 있다.

후방핀(Fr1, Fr2)은, 도 3~도 5에 나타나는 바와 같이, 선체(10)의 외방을 향하여 돌출되어 있다. 본 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)은, 도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 선장방향으로부터 보아 수평방향을 향하여 돌출되어 있다. 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이(B)(도 5 참조)는, 선미 주변의 흐름의 경계층두께(δ)에 근거하여 설정되어 있다. 구체적으로는, 돌출길이(B)는, 수학식 1에 나타내는 바와 같이, 선장(船長)(L)과 계획(計劃)선속(船速)(V)의 관계로 이루어지는 경계층두께(δ)에 근거하여 설정된다. 단, 선박의 건조상의 규칙에 따라, 후방핀(Fr1, Fr2)의 선단이 선앙부(10B)의 최대선폭(船幅)을 넘지 않도록, 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이(B)가 설정된다. 본 실시형태에 있어서, 돌출길이(B)란, 후방핀(Fr1, Fr2)의 기단에서부터 선단까지의 길이를 의미하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 경계층두께(δ)란, 흐름에 있어서 점성에 의한 영향을 강하게 받는 층의 두께를 의미한다. 수학식 1에 있어서, a₁, a₂는 소정의 상수이다.

전방핀(Ff)은, 본 실시형태에 있어서, 도 1~도 3에 나타나는 바와 같이, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)의 각각에 있어서 외측으로 돌출하도록 좌우대칭으로 한 쌍 설치되어 있다. 전방핀(Ff)은, 도 2에 나타나는 바와 같이, 전후방향(선장방향)에 있어서 수평방향을 따라 뻗어 있다. 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 10% 전방위치보다 선수측이며 또한 선미부(10C)(선앙부(10B)보다 선미측)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 10% 전방위치와, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 35% 전방위치 사이에 위치하고 있어도 된다. 선앙부(10B)와 선미부(10C)의 경계 근방에 있어서 발생하는 상승류(Uf)(후술한다)는 이 위치를 흐르는 경우가 많기 때문에, 전방핀(Ff)에 의하여 소용돌이가 보다 발생하기 쉬워진다. 한편, 전방핀(Ff)을 이 범위 밖에 배치했을 경우, 추진효율의 향상을 거의 바랄 수 없다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 전방핀(Ff)의 선체(10)에 대한 장착위치는, 전방핀(Ff)의 길이방향에 있어서의 중앙을 기준으로 한다.

전방핀(Ff)은, 프로펠러(2)의 샤프트(2a)의 축중심의 상방이고, 또한, 프로펠러(2)의 회전원에 있어서의 상단(즉, 날개상단)(2b)의 하방이 되는 높이위치(도 2에 나타나는 H의 범위 내)에 설치되어 있다. 전방핀(Ff)은, 후방핀(Fr2)의 높이위치와 동일하거나 그보다 하방(선저측)에 위치하고 있다. 전방핀(Ff)의 길이방향에 있어서의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 1/80~1/40 정도(1.25%~2.5% 정도)로 설정해도 된다. 전방핀(Ff)의 길이가 선체(10)의 선장의 1/80 미만인 경우, 전방핀(Ff)에 의한 소용돌이(V2)(후술한다)의 발생이 적어지는 경향이 있다. 전방핀(Ff)의 길이가 선체(10)의 선장의 1/40을 넘는 경우, 비대선(1)의 항행시에, 전방핀(Ff)이 저항으로서 작용하기 쉬워지는 경향이 있다.

전방핀(Ff)은, 도 3에 나타나는 바와 같이, 선체(10)의 외방을 향하여 돌출되어 있다. 본 실시형태에서는, 동 도면에 나타나는 바와 같이, 전방핀(Ff)은, 선장방향으로부터 보아 수평방향을 향하여 돌출되어 있다. 전방핀(Ff)의 돌출길이는, 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이와 동일하게 하여 설정된다. 단, 선박의 건조상의 규칙에 따라, 전방핀(Ff)의 선단이 선앙부(10B)의 최대선폭을 넘지 않도록, 전방핀(Ff)의 돌출길이(B)가 설정된다.

그런데, 비대선(1)의 항행시에는, 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 선앙부(10B)와 선미부(10C)의 경계 근방에 있어서 상승류(Uf)가 발생하는 경우가 있다. 이때, 상승류(Uf)가 선저와 충돌함으로써 소용돌이(V1)(도 2 참조)가 발생한다. 또한, 본 실시형태에 관한 비대선(1)은 상기의 전방핀(Ff)을 구비하기 때문에, 상승류(Uf)가 전방핀(Ff)에 의하여 억제됨과 함께, 상승류(Uf)가 전방핀(Ff)과 충돌함으로써 다른 소용돌이(V2)(도 2 참조)가 발생한다. 이 점에 관하여, 본 실시형태에 관한 비대선(1)의 모형을 작성하여 수조시험을 행하여, 전방핀(Ff)의 후방에 있어서의 흐름방향 및 유속을 측정한 바, 도 6의 (a)의 영역 R1에 있어서 나타나는 바와 같이, 전방핀(Ff)의 후방에서 소용돌이가 발생하는 것이 확인되었다. 다만, 도 6에 있어서, 화살표는 연직면에 있어서의 유속벡터를 나타내고, 등고선은 후방을 향하는 유속의 크기를 나타낸다.

상승류(Uf)는, 이들 소용돌이를 수반하고 선미를 향하여 흐른 후, 프로펠러(2)의 전방에 있어서 하강류(Df)로 바뀐다. 본 실시형태에 관한 비대선(1)은 상기의 후방핀(Fr1, Fr2)을 구비하기 때문에, 하강류(Df)가 후방핀(Fr1, Fr2)에 의하여 충분히 저감된다. 이로 인하여, 하강류(Df)는, 후방핀(Fr1, Fr2)에 의하여 수평방향의 흐름으로 정류되고, 그 후, 프로펠러(2)로 흘러간다. 이와 같이, 본 실시형태에 관한 비대선(1)에서는, 선저에 있어서 발생한 소용돌이(V1)에 더해, 전방핀(Ff)에 있어서 발생한 소용돌이(V2)가 프로펠러(2)에 유도되므로, 선미부(10C) 근방(프로펠러(2) 근방)에서의 흐름이 느려진다. 이로 인하여, 1-w(w：반류율(伴流率))로 나타나는 반류계수가 작아진다. 이 점에 관하여, 본 실시형태에 관한 비대선(1)의 모형을 작성하여 수조시험을 행하여, 프로펠러(2)의 위치에 있어서의 흐름방향 및 유속을 측정한 바, 도 7의 (a)의 영역 R2에 있어서 나타나는 바와 같이, 전방핀(Ff)이 없는 경우와 비교하여, 프로펠러(2)를 포함하는 연직면에 있어서 느린 흐름이 증가하고 있는(반류이득이 커지고 있는) 것이 확인되었다. 다만, 도 7에 있어서, 화살표는 연직면에 있어서의 유속벡터를 나타내고, 등고선은 후방을 향하는 유속의 크기를 나타낸다.

또한, 선미부(10C) 근방(프로펠러(2) 근방)에서의 흐름이 느려짐으로써, 선체(10)측에 발생하는 부압(負壓)이 감소하여, 1-t(t：스러스트 감소율)로 나타나는 스러스트 감소계수가 작아진다. 이들의 결과, 추진효율이 대폭으로 향상된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 비대선(1)에 의하면, 추진효율이 대폭으로 향상된다.

본 실시형태에서는, 전방핀(Ff)이 후방핀(Fr2)의 높이위치와 동일하거나 그보다 선저측에 위치하고 있다. 이로 인하여, 전방핀(Ff)에 충돌한 상승류(Uf)가, 그 후, 후방핀(Fr1)과 후방핀(Fr2) 사이를 향하기 쉬워지게 된다.

본 실시형태에서는, 전방핀(Ff)이 선장방향에 있어서 수평으로 뻗어 있다. 이로 인하여, 비대선(1)의 항행시에, 전방핀(Ff)이 저항이 되기 어려워지고 있다.

본 실시형태에서는, 선장방향으로부터 보아 전방핀(Ff)이 수평방향으로 돌출되어 있다. 이로 인하여, 상승류(Uf)가 전방핀(Ff)에 충돌하기 쉬워지므로, 전방핀(Ff)에 의하여 소용돌이(V2)가 더욱 발생하기 쉬워진다.

본 실시형태에서는, 후방핀(Fr2)의 하방에 위치하는 후방핀(Fr1)의 전단(Fr1a)을, 후방핀(Fr2)의 전단(Fr2a)보다 전방에 위치시키고 있다. 이로 인하여, 후방핀(Fr1)에서 억제된 하강류(Df)가 후방핀(Fr1)과 후방핀(Fr2) 사이로 유도된다. 그 결과, 하강류(Df)를 후방(프로펠러(2))을 향하는 수평방향의 흐름으로 정류하고 또한 가속시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)이, 프로펠러(2)의 샤프트(2a)의 축중심보다 상방, 또한, 프로펠러(2)의 회전원에 있어서의 상단(2b)보다 하방이 되는 높이위치에 설치되어 있다. 이로 인하여, 선미부(10C) 주변에서 발생하는 하강류(Df)를 더욱 저감시킬 수 있다. 이는, 당해 높이위치에 있어서 하강류(Df)가 특히 발생하기 때문이다.

본 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)이, 선장방향으로부터 보아 수평방향으로 돌출되어 있다. 이로 인하여, 하강류(Df)가 더욱 적합하게 차단되어 저감된다. 또한, 하강류(Df)가, 후방을 향하는 수평방향의 흐름으로 더욱 정류되고 또한 가속된다.

본 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이가, 선미부(10C) 주변의 흐름의 경계층두께(δ)에 근거하여 설정되어 있다. 이로 인하여, 본 발명의 효과를 발휘하는 데에 있어서, 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이가 적당한 것이 된다. 따라서, 후방핀(Fr1, Fr2)의 돌출길이가 너무 길어 강도가 부족해지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시형태에서는, 수평방향에 있어서의 후방핀(Fr1)의 전단(Fr1a)과 후방핀(Fr2)의 전단(Fr2a) 사이의 길이가, 측방에서 볼 때 후방핀(Fr1)의 길이방향에 있어서의 길이의 25%~75%로 되어 있다. 전단(Fr1a)과 전단(Fr2a) 사이의 길이방향에 있어서의 길이가 25%보다 짧으면, 하강류(Df)의 흐름을 후방핀(Fr1)과 후방핀(Fr2) 사이로 유도하는 것이 곤란해진다. 전단(Fr1a)과 전단(Fr2a) 사이의 길이방향에 있어서의 길이가 75%보다 길면, 하강류(Df)를 후방을 향하는 수평방향의 흐름으로 정류하고 또한 가속시키는 것이 곤란해진다.

본 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)의 길이방향 길이가, 측방에서 볼 때 수선간장(Lpp)의 5% 이하로 되어 있다. 이는, 후방핀(Fr1, Fr2)의 길이방향 길이가 수선간장(Lpp)의 5%보다 길면, 오히려 선미부(10C)주변에 있어서의 흐름장(流場) 의 안정화 및 균일화를 저해해 버리는 경우가 있기 때문이다.

본 실시형태에서는, 프로펠러(2)의 전방에 덕트(4)를 설치하고 있다. 이로 인하여, 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)과 덕트(4)가 서로 적합하게 협동하여, 프로펠러(2)를 향하는 흐름이 정돈되므로, 추진성능이 더욱 충분히 향상되게 된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타나는 바와 같이, 선장방향으로부터 보았을 때의 전방핀(Ff)의 선체(10)에 대한 장착각도가, 선체(10)의 외판에 대하여 수직이어도 된다. 즉, 선장방향으로부터 보았을 때의 전방핀(Ff)의 선체(10)에 대한 장착각도는, 예컨대, 수평과, 선체(10)의 외판에 대하여 수직 사이로 설정되어 있어도 된다.

상기 실시형태에서는, 전방핀(Ff)은, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)의 각각에 있어서 외측으로 돌출하도록 좌우대칭으로 한 쌍 설치되어 있었지만, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)의 일방에만 설치되어 있어도 된다. 예컨대, 프로펠러(2)가 후방으로부터 보아 시계방향으로 회전하고 있는 경우에는, 전방핀(Ff)을 좌현선측(11L) 쪽에만 설치하도록 해도 되고(도 8의 (b) 참조), 프로펠러(2)가 후방으로부터 보아 반시계방향으로 회전하고 있는 경우에는, 전방핀(Ff)을 우현선측(11R) 쪽에만 설치하도록 해도 된다.

상기 실시형태에서는, 후방핀(Fr1, Fr2)은, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)의 각각에 있어서 외측으로 돌출하도록 좌우대칭으로 한 쌍 설치되어 있었지만, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L) 중 일방에만 설치되어 있어도 된다.

상기 실시형태에서는, 우현선측(11R) 또는 좌현선측(11L)에 있어서, 2개의 후방핀(Fr1, Fr2)이 설치되어 있었지만, 후방핀은 하나 뿐이어도 된다.

상기 실시형태에서는, 전방핀(Ff)이 후방핀(Fr1)보다 선저측(하방)에 위치하고 있었지만, 전방핀(Ff)이 후방핀(Fr1)과 동일한 정도의 높이위치이어도 되고, 전방핀(Ff)이 후방핀(Fr1)보다 상방에 위치하고 있어도 된다.

상기 실시형태에서는, 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)이 선장방향에 있어서 수평으로 뻗어 있었지만, 선장방향에 있어서 경사져 있어도 된다.

전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)은, 선체 중심선을 통과하는 연직면에 관하여, 좌우대칭의 위치에 있어도 되고, 좌우비대칭의 위치에 있어도 된다.

전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)의 선장방향에 있어서의 장착각도는, 선체 중심선을 통과하는 연직면에 관하여, 좌우로 대칭이어도 되고 비대칭이어도 된다. 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)의 선장방향으로부터 보았을 때의 돌출방향은, 선체 중심선을 통과하는 연직면에 관하여, 좌우로 대칭이어도 되고 비대칭이어도 된다.

비대선(1)이 덕트(4)를 구비하지 않아도 된다.

상기 실시형태에 있어서의 "수평방향"에는, 완전하게 수평인 경우뿐만 아니라, 치수공차나 제조상의 오차 등에 의하여 대략 수평으로 되어 있는 경우도 포함된다.

[실시예]

이하, 실시예 및 도 9, 도 10에 근거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예에 관한 비대선의 모형(A~E)을 작성하여 수조시험을 행하고, 비교예에 관한 비대선의 모형에 대한 추진성능 개선율을 구했다. 여기서 말하는 추진성능 개선율이란, 실시예에 관한 비대선의 추진효율이, 비교예에 관한 비대선의 추진효율에 대하여 증가한 비율을 나타낸다.

(모형 A)

모형 A는, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)에 각각 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)을 장착했다. 좌현선측(11L)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 20% 전방에 배치했다. 우현선측(11R)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 25% 전방에 배치했다. 전방핀(Ff)의 장착각도는, 전후방향 및 폭방향에 있어서 수평이었다. 전방핀(Ff)의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 2.5%였다.

(모형 B)

모형 B는, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)에 각각 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)을 장착했다. 좌현선측(11L)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 15% 전방에 배치했다. 우현선측(11R)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 15% 전방에 배치했다. 전방핀(Ff)의 장착각도는, 전후방향에 있어서 수평이며, 폭방향에 있어서 선체(10)의 외판에 대하여 수직이었다. 전방핀(Ff)의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 2.0%였다.

(모형 C)

모형 C는, 좌현선측(11L)에 전방핀(Ff)을 장착함과 함께, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L) 각각 후방핀(Fr1, Fr2)을 장착했다. 좌현선측(11L)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 15% 전방에 배치했다. 전방핀(Ff)의 장착각도는, 전후방향에 있어서 수평이며, 폭방향에 있어서 선체(10)의 외판에 대하여 수직이었다. 전방핀(Ff)의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 2.0%였다.

(모형 D)

모형 D는, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)에 각각 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)을 장착했다. 좌현선측(11L)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 20% 전방에 배치했다. 우현선측(11R)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 15% 전방에 배치했다. 전방핀(Ff)의 장착각도는, 전후방향 및 폭방향에 있어서 수평이었다. 전방핀(Ff)의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 2.5%였다.

(모형 E)

모형 E는, 우현선측(11R) 및 좌현선측(11L)에 각각 전방핀(Ff) 및 후방핀(Fr1, Fr2)을 장착했다. 좌현선측(11L)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 13.5% 전방에 배치했다. 우현선측(11R)에 있어서의 전방핀(Ff)은, 선장방향에 있어서 선미수선(AP)으로부터 수선간장의 13.5% 전방에 배치했다. 전방핀(Ff)의 장착각도는, 전후방향 및 폭방향에 있어서 수평이었다. 전방핀(Ff)의 길이는, 측방에서 볼 때 선체(10)의 선장의 2.3%였다.

(비교예)

비교예에 관한 모형은, 실시예에 관한 모형 A~E에 있어서 전방핀(Ff)을 구비하지 않은 것 이외에는 모형 A~E와 동일했다. 즉, 비교예에 관한 모형은, 후방핀(Fr1, Fr2)을 구비하지만, 전방핀(Ff)을 구비하고 있지 않았다.

(결과)

모형 A의 추진성능 개선율은 1.8%이었다. 모형 B의 추진성능 개선율은 4.1%이었다. 모형 C의 추진성능 개선율은 2.9%이었다. 모형 D의 추진성능 개선율은 2.3%이었다. 모형 E의 추진성능 개선율은 5.3%이었다. 이와 같이, 실시예에 관한 모형 A~E에 있어서는, 어느 것도 추진성능의 충분한 향상이 확인되었다.

1…비대선
2…프로펠러
2a…샤프트
3…키
10…선체
10A…선수부
10B…선앙부
10C…선미부
11R…우현선측
11L…좌현선측
12…오목부
13…볼록부
AP…선미수선
Ff…전방핀
Fr1, Fr2…후방핀

Claims

후방을 향함에 따라 폭이 넓어지는 선수(船首)부와, 상기 선수부에 연속하여 뻗는 선앙(船央)부와, 상기 선앙부에 연속하여 뻗음과 함께 후방을 향함에 따라 폭이 좁아지는 선미(船尾)부를 가지는 선체와,
상기 선체를 추진하기 위한 프로펠러와,
외방으로 돌출하도록 상기 선체의 측면에 설치된 후방핀(fin) 및 전방핀
을 구비하고,
상기 후방핀은, 선미수선(船尾垂線)과, 선장(船長)방향에 있어서 상기 선미수선으로부터 수선간장(垂線間長)의 10% 전방위치와의 사이에 위치하고,
상기 전방핀은, 선장방향에 있어서 상기 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치보다 선수측이고 또한 상기 선미부에 위치함과 함께, 상기 프로펠러의 샤프트의 중심축보다 상방이고 또한 상기 프로펠러의 회전원에 있어서의 상단보다 하방에 위치하고 있는, 비대선.
청구항 1에 있어서,
상기 전방핀은, 선장방향에 있어서 상기 선미수선으로부터 수선간장의 10% 전방위치와, 선장방향에 있어서 상기 선미수선으로부터 수선간장의 35% 전방위치 사이에 위치하는, 비대선.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 전방핀은, 상기 후방핀의 높이위치와 동일하거나 그보다 선저측에 위치하고 있는, 비대선.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전방핀은, 상기 선체의 우현선측 및 좌현선측에 각각 설치되어 있는, 비대선.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전방핀의 길이는, 상기 선체의 선장의 1/80~1/40인, 비대선.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전방핀은, 선장방향에 있어서 수평으로 뻗어 있는, 비대선.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
선장방향으로부터 보았을 때의 상기 전방핀의 상기 선체에 대한 장착각도는, 수평과, 상기 선체의 외판에 대하여 수직의 사이인, 비대선.