KR20140072337A - Wind-propelled ship - Google Patents

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권종오
박경령
김세훈
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a wind-propelled ship to improve fuel efficiency by generating propulsion using wind to be used for auxiliary power as an airfoil functioning as a sail is installed on a large ship such as a cargo ship. The wind-propelled ship according to the present invention includes a streamlined airfoil installed on a deck of the ship to generate the propulsion of the ship using wind power; and a first driving source for rotating the airfoil in the horizontal direction according to the direction of wind. A movement and separation preventing plate is protruding vertically from the surface of the airfoil at the end of the airfoil.

Description

풍력 추진 선박{Wind-propelled ship}Wind-propelled ship

본 발명은 화물선과 같은 대형 선박에 돛과 같은 역할을 하는 에어포일(Airfoil)을 설치하여 바람에 의한 추력을 발생시키는 풍력 추진 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a wind propulsion vessel in which an airfoil serving as a sail is installed on a large ship such as a cargo ship to generate wind thrust.

화물선과 같은 대형 선박의 연비를 향상시키기 위해 화물선의 화물창 위에 돛의 역할을 할 수 있는 에어포일을 설치하여 풍력을 활용하여 추력(推力)을 얻는 연구가 활발하다. 풍력에 의해 추진되는 선박에는 화물창의 상부에 마스트(mast)가 설치되고 이 마스트에 바람을 받는 에어포일이 설치될 수 있다. 에어포일은 유압 액추에이터 등에 의해 바람을 최대로 받을 수 있는 각도로 회전될 수 있다. In order to improve the fuel efficiency of a large ship such as a cargo ship, studies have been actively conducted on the cargo ship by installing an airfoil which can act as a sail on the cargo ship to obtain thrust by utilizing wind power. On ships propelled by wind power, a mast is installed on the upper part of the cargo hold, and an airfoil receiving wind can be installed in the mast. The airfoil can be rotated at an angle to receive the maximum wind by a hydraulic actuator or the like.

이러한 에어포일은 리딩 에지(Leading edge) 부분과 트레일링 에지(trailing edge)부분이 마스트와 나란한 방향으로 배치될 수 있다.Such an airfoil may have a leading edge portion and a trailing edge portion arranged in a direction parallel to the mast.

그리고 에어포일은 액추에이터에 의해 회전되고 최대의 풍력을 받는 위치에 배치되면 바람을 받아 양력이 발생하고 이러한 양력은 최대 추력을 발생시킬 수 있다. And when the airfoil is rotated by the actuator and placed in the position receiving the maximum wind force, the wind is generated to generate lift, and this lift can generate the maximum thrust.

이때 에어포일의 상단부 또는 에어포일의 길이 방향 끝 부분에서 유체의 유동박리 현상이 발생하여 양력이 감소하면서 바람에 의한 추력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.At this time, there is a problem that the flow of the fluid is peeled off at the upper end of the airfoil or the longitudinal end of the airfoil, thereby reducing the lift force and reducing the thrust due to the wind.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 에어포일의 선단부에서 발생할 수 있는 유체의 유동박리 현상을 없애 에어포일에 작용하는 양력을 극대화시켜 바람에 의한 최대 추력을 얻을 수 있는 풍력 추진 선박을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to maximize the lifting force acting on the airfoil by eliminating the flow separation phenomenon of fluid, which may occur at the tip of the airfoil, And to provide a wind propulsion vessel capable of obtaining thrust.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박의 갑판에 설치되어 풍력에 의해 상기 선박의 추력을 발생시키는 유선형의 에어포일, 및 풍향에 따라 상기 에어포일을 수평방향으로 회전시키는 제1구동원을 포함하되, 상기 에어포일은 단부에 상기 에어포일의 표면에 수직하는 방향으로 돌출되는 유동박리 방지 플레이트를 포함하는 풍력 추진 선박을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides an airfoil including a streamlined airfoil installed on a deck of a ship to generate thrust of the ship by wind power, 1 < / RTI > drive source, wherein the airfoil includes a flow peel prevention plate projecting in a direction perpendicular to a surface of the airfoil at an end thereof.

상기 유동박리 방지 플레이트는 상기 에어포일의 양단부에 설치될 수 있다. The flow peeling prevention plate may be installed at both ends of the airfoil.

상기 에어포일은, 리딩에지를 포함하는 몸체부와, 트레일링 에지를 포함하는 플랩부를 포함하고, 상기 플랩부를 상기 몸체부에 대해 수평방향으로 회전시키는 제2구동원을 더 포함할 수 있다.The airfoil may further include a second driving source that includes a body portion including a leading edge and a flap portion including a trailing edge, and rotates the flap portion in a horizontal direction with respect to the body portion.

이와 같은 본 발명은 에어포일의 길이 방향 끝단부에서 발생하는 유동박리 현상이 유동박리 방지 플레이트에 의해 방지되어 에어포일에 작용하는 양력을 향상시키고 이러한 양력의 향상이 바람에 의한 선박의 추력을 증대시켜 선박의 연비를 증대시키는 효과가 있다.In the present invention, the flow separation phenomenon occurring at the longitudinal end portion of the airfoil is prevented by the flow separation preventing plate to improve the lift force acting on the airfoil, and such improvement of the lift force increases the thrust of the ship by wind There is an effect of increasing the fuel consumption of the ship.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 에어포일(Airfoil)이 설치된 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 선박에 설치된 에어포일의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 선박에 설치된 에어포일의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 선박에 설치된 에어포일의 또 다른 예시를 도시한 도면이다.1 is a view showing a ship equipped with an airfoil for explaining an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of an airfoil installed on a ship for explaining an embodiment of the present invention.
3 is a view showing another example of an airfoil installed on a ship for explaining an embodiment of the present invention.
4 is a view showing another example of an airfoil installed on a ship for explaining an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도로, 풍력 추진 선박을 도시하고 있다.1 is a perspective view for explaining an embodiment of the present invention, showing a wind propulsion vessel.

본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박은 화물선과 같은 대형 선박이 적용될 수 있다. 그리고 이러한 대형 선박은 엔진을 구동원으로 하고, 바람에 의해 발생한 추력을 보조 동력으로 사용할 수 있다.The wind propulsion vessel of the embodiment of the present invention may be a large ship such as a cargo ship. These large vessels can use the engine as the driving source and the thrust generated by the wind as auxiliary power.

본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박은 갑판(D)의 상부에 마스트(1, Mast)가 세로 방향으로 설치될 수 있다. 마스트(1)는 다수가 간격을 이루어 설치될 수 있다.In the wind propulsion vessel of the embodiment of the present invention, a mast (1, Mast) may be installed in the longitudinal direction on the upper part of the deck (D). A plurality of masts (1) can be installed at intervals.

마스트(1)에는 에어포일(3, Airfoil)이 결합된다. 에어포일(3)은 대략 선수(船首) 측을 향하는 리딩 에지(3a, Leading edge)와 선미(船尾) 측을 향하는 트레일링 에지(3b, trailing edge)가 마스트(1)와 나란한 방향으로 배치될 수 있다.An airfoil (3) is coupled to the mast (1). The airfoil 3 has a leading edge 3a and a trailing edge 3b directed to the stern side in a direction parallel to the mast 1 .

에어포일(3)은 유선형으로 이루어질 수 있으며 적어도 일면이 곡면을 가지며 양면의 면적이 서로 다르게 이루어질 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 에어포일(3)은 항공기 날개에 사용되는 형상이 적용될 수 있다.The airfoil 3 can be made streamlined and at least one side has a curved surface and the areas on both sides can be made different from each other. The airfoil 3, which can be applied to this embodiment of the present invention, can be applied to a shape used for an aircraft wing.

본 발명의 실시예의 에어포일(3)은 유압 엑추에이터와 같은 구동원(도시생략)에 의해 회전할 수 있다. 구동원은 마스트(1)를 기준으로 에어포일(3)의 방향을 전환하는 회전을 수행할 수 있으며, 경우에 따라서는 마스트와 에어포일(3)을 함께 회전시키는 구조로 설치될 수 있다.The airfoil 3 of the embodiment of the present invention can be rotated by a driving source (not shown) such as a hydraulic actuator. The driving source may perform a rotation to change the direction of the airfoil 3 with respect to the mast 1 and may be installed in a structure that rotates the mast and the airfoil 3 together.

도 2는 본 발명의 실시예의 일 예시를 설명하기 위한 사시도로, 에어포일(3)을 도시하고 있다.Fig. 2 is a perspective view for explaining an example of an embodiment of the present invention, showing an airfoil 3. Fig.

본 발명의 실시예의 에어포일(3)에는 길이 방향을 기준(선체를 기준으로는 상단부와 하단부)으로 양 끝단부에 유동박리 방지 플레이트(5)가 결합된다.In the airfoil 3 of the embodiment of the present invention, the anti-flow peeling plate 5 is attached to both ends of the airfoil 3 with reference to the longitudinal direction (upper and lower ends with respect to the hull).

유동박리 방지 플레이트(5)는 에어포일(3)을 폭 방향으로 자른 단면과 동일한 모양으로 이루어질 수 있으며, 유동박리 방지 플레이트(5)의 크기는 에어포일(3)을 폭 방향으로 자른 단면의 크기보다 더 크게(도 2에서 H로 표시함) 이루어지는 것이 바람직하다.The flow separation preventive plate 5 may be formed in the same shape as the cross section cut in the widthwise direction of the airfoil 3 and the size of the flow separation prevention plate 5 may be equal to the size of the cross section of the airfoil 3 cut in the width direction (Indicated by H in Fig. 2).

유동박리 방지 플레이트(5)는 에어포일(3)이 이루는 면과 직각 방향으로 에어포일(3)의 양끝부분에 결합되는 것이 바람직하다. 유동박리 방지 플레이트(5)는 에어포일(3)에 볼트와 같은 체결부재로 결합될 수 있다.It is preferable that the anti-flow peeling plate 5 is coupled to both ends of the airfoil 3 at a direction perpendicular to the plane formed by the airfoil 3. The anti-flow peeling plate 5 may be joined to the airfoil 3 with a fastening member such as a bolt.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박이 바람에 의해 추력을 얻는 과정을 설명하면 다음과 같다.The process of obtaining the thrust force by the wind by the wind propulsion vessel of the embodiment of the present invention will be described as follows.

본 발명의 풍력 추진 선박은 엔진이 장착되어 엔진을 메인 동력으로 사용하면서 항해를 할 수 있다. 이때 구동원을 이용하여 바람을 최대로 받을 수 있는 각도로 에어포일(3)을 회전시킨다. 그러면 도 2에 도시한 바와 같이 화살표 방향으로 공기의 흐름이 발생하고 에어포일(3)의 양면의 면적이 다르므로 선박이 진행하는 방향과 같은 방향으로 양력이 발생한다. The wind propulsion vessel of the present invention is equipped with an engine and can navigate while using the engine as a main power source. At this time, the airfoil 3 is rotated at an angle at which the wind can be maximally received by using the driving source. Then, as shown in FIG. 2, a flow of air is generated in the direction of the arrow, and since the area of both surfaces of the airfoil 3 is different, lift occurs in the same direction as the ship advances.

이때 에어포일(3)의 양면을 따라 흐르는 공기는 유동박리 방지 플레이트(5)에 의해 에어포일(3)의 외측(길이 방향을 기준으로 사이드측을 의미하며 선박에 세워진 경우를 기준으로 할 때 선단부 끝 부분)으로 공기의 유동박리가 일어나는 것을 차단할 수 있다. 따라서 이러한 유체의 흐름에 의해 선박의 추진 방향으로 발생하는 양력이 대략 30-40% 이상 증가하여 선박의 추력을 증가시킬 수 있다. At this time, the air flowing along both sides of the airfoil 3 is discharged from the outside of the airfoil 3 (i.e., the side on the side of the longitudinal direction is referred to as " End portion) of the air flow. Therefore, the lift generated in the propulsion direction of the ship is increased by about 30-40% or more by the flow of the fluid, so that the thrust of the ship can be increased.

따라서 선박은 엔진의 동력을 메인 동력으로 항해를 하면서 에어포일(3)을 이용하여 보조적으로 추력을 얻을 수 있어 대형 선박의 연비를 향상시킬 수 있다.Therefore, the ship can obtain supplementary thrust by using the airfoil (3) while navigating the power of the engine as the main power, thereby improving the fuel efficiency of the large ship.

도 3은 본 발명의 실시예의 다른 예시를 설명하기 위한 도면으로, 에어포일(3)을 도시하고 있다. 본 발명의 실시예의 다른 예시에서는 상술한 예시와 비교하여 다른 점만을 설명하기로 한다. 상술한 실시예의 예시에서는 유동박리 방지 플레이트(5)가 에어포일(3)의 양끝단부에 배치된 예를 도시하여 설명하였으나, 본 발명의 실시예의 예시에서는 에어포일(3)의 일끝단부(선박을 기준으로 할 때 상단부)에만 설치된다. 이러한 본 발명의 실시예의 예시는 에어포일(3)의 하부는 갑판과 가깝게 배치될 수 있어 이를 생략하여 간단하게 에어포일(3)을 제조할 수 있다.Fig. 3 is a view for explaining another example of the embodiment of the present invention, showing an airfoil 3. Fig. In the other example of the embodiment of the present invention, only the difference from the above-mentioned example will be described. Although the example of the above-described embodiment shows an example in which the flow separation preventive plate 5 is disposed at both ends of the airfoil 3, in the example of the embodiment of the present invention, one end of the airfoil 3 As shown in FIG. In the example of the present invention, the lower portion of the airfoil 3 can be disposed close to the deck, and the airfoil 3 can be manufactured simply by omitting it.

도 4는 본 발명의 실시예의 또 다른 예시로 상술한 실시예와 비교하여 다른 점 만을 설명하기로 한다.Fig. 4 is a view showing still another example of the embodiment of the present invention, which is different from the above-described embodiment.

에어포일(3)은 몸체부(7)와 플랩부(9)를 포함한다. 즉, 본 발명의 실시예의 또 다른 예시는 몸체부(7)의 길이 방향을 따라 일측에 플랩부(9)가 회전 가능하게 배치되어 양력을 극대화시킬 수 있다. The airfoil (3) includes a body portion (7) and a flap portion (9). That is, another example of the embodiment of the present invention is that the flap portion 9 is rotatably disposed on one side along the longitudinal direction of the body portion 7, thereby maximizing lifting force.

이러한 몸체부(7)는 회전판(11)에 결합되고, 회전판(11)은 모터 또는 유압 액추에이터와 같은 제1 구동원(13)에 의해 회전할 수 있다. 그리고 플랩부(9)는 회전판(11)에 힌지 결합되어 또 다른 모터 또는 유압 액추에이터와 같은 제2 구동원(15)에 의해 회전할 수 있다.The body portion 7 is coupled to the rotary plate 11 and the rotary plate 11 can be rotated by a first drive source 13 such as a motor or a hydraulic actuator. The flap portion 9 is hinged to the rotary plate 11 and can be rotated by a second driving source 15 such as another motor or a hydraulic actuator.

본 발명의 실시예의 또 다른 예시에서 설명하는 에어포일(3)의 결합구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 몸체부(7)에 플랩부(9)가 힌지 결합되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.The joint structure of the airfoil 3 described in the other example of the embodiment of the present invention is not limited thereto and it is also possible to have a structure in which the flap portion 9 is hinged to the body portion 7. [

그리고 몸체부(7)의 측면(선박을 기준으로 상단부)의 끝단부에는 메인 유동박리 방지 플레이트(17)가 볼트(B) 등의 체결부재로 결합된다. 그리고 플랩부(9)의 측면(선박을 기준으로 상단부)의 끝단부에는 보조 유동박리 방지 플레이트(19)가 또 다른 볼트(B) 등의 체결부재로 결합된다.The main flow peeling prevention plate 17 is coupled to the end of the side of the body portion 7 (upper end with respect to the ship) by a fastening member such as a bolt B or the like. The auxiliary flow separation preventive plate 19 is joined to the end of the side surface of the flap portion 9 (upper end with respect to the ship) by a fastening member such as another bolt B or the like.

즉, 메인 유동박리 방지 플레이트(17)와 보조 유동박리 방지 플레이트(19)는 서로 다른 플레이트로 이루어지며 서로 인접한 위치에 배치되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the main flow peeling prevention plate 17 and the auxiliary flow peeling prevention plate 19 are made of different plates and are arranged at positions adjacent to each other.

그리고 메인 유동박리 방지 플레이트(17)와 보조 유동박리 방지 플레이트(19)는 상술한 실시예의 유동박리 방지 플레이트(5)와 유사한 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 메인 유동박리 방지 플레이트(17)는 몸체부(7)가 이루는 면과 직각 방향으로 돌출되어 결합되고, 보조 유동박리 방지 플레이트(19)는 플랩부(9)가 이루는 면과 직각 방향으로 돌출되는 구조로 결합된다.The main flow peeling prevention plate 17 and the auxiliary flow peeling prevention plate 19 are preferably formed in a shape similar to the flow peeling prevention plate 5 of the embodiment described above. Of course, the main flow peeling prevention plate 17 protrudes and engages in a direction perpendicular to the surface of the body portion 7, and the auxiliary flow peeling prevention plate 19 protrudes in a direction perpendicular to the plane formed by the flap portion 9 Structure.

이러한 본 발명의 실시예의 또 다른 실시예는 플랩부(9) 구조를 추가하여 선박의 추력을 더욱 향상시킬 수 있다. Another embodiment of this embodiment of the present invention can further improve the thrust of the ship by adding the structure of the flap portion 9.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

1. 마스트,
3. 에어포일, 3a. 리딩 에지, 3b. 트레일링 에지,
5. 유동박리 방지 플레이트,
7. 몸체부,
9. 플랩부,
11. 회전판,
13. 제1 구동원,
15. 제2 구동원,
17. 메인 유동박리 방지 플레이트,
19. 보조 유동박리 방지 플레이트1. The mast,
3. Airfoil, 3a. Leading edge, 3b. Trailing edge,
5. Flow peel-off plate,
7. Body,
9. Flap,
11. Rotating plate,
13. The first drive source,
15. Second drive source,
17. Main anti-flow plate,
19. Auxiliary anti-flow plate

Claims (3)

선박의 갑판에 설치되어 풍력에 의해 상기 선박의 추력을 발생시키는 유선형의 에어포일, 및
풍향에 따라 상기 에어포일을 수평방향으로 회전시키는 제1구동원을 포함하되,
상기 에어포일은 단부에 상기 에어포일의 표면에 수직하는 방향으로 돌출되는 유동박리 방지 플레이트를 포함하는 풍력 추진 선박. A streamlined airfoil installed on the deck of the ship for generating thrust of the ship by wind power, and
And a first driving source for horizontally rotating the airfoil according to the wind direction,
Wherein the airfoil includes a flow-peeling prevention plate which protrudes at an end portion in a direction perpendicular to the surface of the airfoil. 제1항에 있어서,
상기 유동박리 방지 플레이트는 상기 에어포일의 양단부에 설치되는 풍력 추진 선박. The method according to claim 1,
And the flow separation prevention plate is installed at both ends of the airfoil. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 에어포일은, 리딩에지를 포함하는 몸체부와, 트레일링 에지를 포함하는 플랩부를 포함하고,
상기 플랩부를 상기 몸체부에 대해 수평방향으로 회전시키는 제2구동원을 더 포함하는 풍력 추진 선박. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the airfoil includes a body portion including a leading edge and a flap portion including a trailing edge,
And a second driving source for rotating the flap in a horizontal direction with respect to the body.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107651148A (en) * 2017-09-26 2018-02-02 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） Trigonometric expression sail
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