KR20140111734A - apparatus and method for wake improving using fins of the stern - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy saving device for a ship and a method thereof and, more specifically, to a device and a method of improving the wake by mounting a fin on the end of the stern and reducing the vibration generated in a ship propeller. The fin is disposed between 1.0 to 1.5 station in the longitudinal direction of the ship from a propeller surface to the stemhead, and is disposed on the upper end of the propeller surface in the height direction of the ship.

Description

선미 끝단 핀 장착을 통한 반류 개선 장치 및 방법{apparatus and method for wake improving using fins of the stern}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for improving a half-

본 발명은 선박용 에너지 절감 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선미 끝단에 핀을 장착하여 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy saving apparatus and method for a marine vessel, and more particularly, to an apparatus and a method for improving a counter current by mounting a pin at aft end and reducing vibrations generated in a marine vessel propeller.

선박의 선미가 비대한 경우 선미 유동이 불안정해지고 박리 현상이 빨리 발생하여 선미부의 경계층이 두꺼워져 프로펠러 상부에서의 유속이 급격히 감소되어 결과적으로 동일 반경에서의 유속 차이가 심하게 발생하게 된다. 이로 인하여 프로펠러 날개의 부하가 비효율적으로 분배되며 캐비테이션의 영향 또한 악화될 수 있다.
If the stern of the ship is large, the stern flow becomes unstable and the peeling phenomenon occurs quickly, so that the boundary layer of the aft part becomes thick and the flow velocity at the upper part of the propeller sharply decreases, resulting in a serious difference in the flow velocity at the same radius. This causes the load on the propeller blades to be distributed inefficiently and the effect of cavitation can also deteriorate.

선박의 빌지부에서 발생된 보오텍스(vortex)는 프로펠러 면(propeller plane) 허브 위쪽에서 선박의 진행방향 속도 성분의 크기를 감소시키고 반경방향과 접선방향 속도 성분의 크기를 증가시켜 프로펠러 면에 유입되는 유동이 전체적으로 불균일한 형태를 지니게 한다.The vortex generated from the bilge of the ship reduces the magnitude of the velocity component in the direction of the ship at the top of the propeller plane hub and increases the magnitude of the radial and tangential velocity components to enter the propeller plane The flow has a non-uniform overall shape.

1. 선박용 반작용 핀 장치 및 이 반작용 핀 장치를 구비하는 선박(특허출원 제10-2009-0123779호)(도 4)1. Vessel having a reaction pin device and a reaction pin device (Patent Application No. 10-2009-0123779) (FIG. 4) 2. 핀을 이용한 오픈샤프트 선박의 유동제어장치(특허출원 제10-2005-0053205호)(도 5)2. An apparatus for controlling the flow of an open shaft ship using a pin (Patent Application No. 10-2005-0053205) (FIG. 5) 3. 받음각 조절 가능한 선박용 핀(특허출원 제10-2007-0114411호)(도 6)3. Marine pin with adjustable angle of attack (Patent Application No. 10-2007-0114411) (Fig. 6) 4. 핀이 설치된, 허브 볼텍스 저감용 선박의 프로펠러 허브 캡(특허출원 제10-2010-0058996호)(도 7)4. Propeller hub cap for a hub vortex abatement vessel with a pin (Patent Application No. 10-2010-0058996) (Fig. 7) 5. 선박의 비대칭 비틀림 유동제어 핀(특허출원 제10-2011-0083340호)(도 8)5. Asymmetric torsional flow control pin of ship (Patent Application No. 10-2011-0083340) (Figure 8)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 선미 끝단에 핀을 장착하여 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for improving a turbulence by mounting a pin at aft end and reducing vibration generated in a ship propeller.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

선미 끝단에 프로펠러 면 상단까지 돌출되는 핀을 장착하여 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키되, 상기 핀은 선박의 길이방향으로는 프로펠러 면에서 선수방향으로 1.0스테이션 내지 1.5스테이션 사이에 위치하며, 선박의 높이방향으로는 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 선미 끝단 핀 장착을 통한 반류 개선 장치를 제공한다.
A pin projecting to the top of the propeller face is mounted at the end of the stern to improve the counter current and reduce the vibration generated in the ship propeller. The pin is positioned in the longitudinal direction of the ship between 1.0 station and 1.5 station And is located at a height of 1.0R of the upper end of the propeller surface in the height direction of the ship.

또한 본 발명은,Further, according to the present invention,

선미 끝단에 프로펠러 면 상단까지 돌출되는 핀을 장착하되, 상기 핀은 선박의 길이방향으로는 프로펠러 면에서 선수방향으로 1.0스테이션 내지 1.5스테이션 사이에 위치하도록 하고, 선박의 높이방향으로는 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치하도록 하여, 상기 핀이 선체 표면에서 유동의 흐름을 직선화하고 선체 상부의 유속 성분을 개선함으로써 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키도록 하는 것을 특징으로 하는, 선미 끝단 핀 장착을 통한 반류 개선 방법을 제공한다.And a pin protruding to the upper end of the propeller surface at the end of the stern, the pin being positioned between 1.0 station and 1.5 station in the longitudinal direction of the propeller surface in the longitudinal direction of the ship, , And the pin is arranged at a height of 1.0R of the radius so as to straighten the flow of the flow at the surface of the hull and to improve the flow velocity component of the upper portion of the hull to thereby reduce the vibration generated in the marine propeller, To provide a rebound improvement method by mounting a stern end pin.

본 발명은 선미 끝단에 반류 개선을 위한 핀을 장착하여 프로펠러 면에 유입되는 유동을 개선하고 진동을 감소시키는 한편, 선박의 추진 효율 향상을 통하여 연료를 절감하는 효과가 있다.In the present invention, a fin for anti-twist improvement is installed at the end of aft end to improve flow flowing on a propeller surface, reduce vibration, and reduce fuel by improving propulsion efficiency of a ship.

도 1은 본 발명에서 핀의 전체적인 형상.
도 2는 베어 헐과 본 발명에 따른 핀 장착 시의 압력분포 비교 (실선: 베어 헐, 점선: 본 발명)
도 3은 베어 헐과 본 발명에 따른 핀 장착 시의 반류분포 비교 (좌측: 베어 헐, 우측: 본 발명)
도 4는 선행기술문헌으로서, 선박용 반작용 핀 장치 및 이 반작용 핀 장치를 구비하는 선박(특허출원 제10-2009-0123779호).
도 5는 선행기술문헌으로서, 핀을 이용한 오픈샤프트 선박의 유동제어장치(특허출원 제10-2005-0053205호).
도 6은 선행기술문헌으로서, 받음각 조절 가능한 선박용 핀(특허출원 제10-2007-0114411호).
도 7은 선행기술문헌으로서, 핀이 설치된, 허브 볼텍스 저감용 선박의 프로펠러 허브 캡(특허출원 제10-2010-0058996호).
도 8은 선행기술문헌으로서, 선박의 비대칭 비틀림 유동제어 핀(특허출원 제10-2011-0083340호).Figure 1 shows the overall shape of the pin in the present invention.
2 is a graph showing the comparison of pressure distributions during bare hull and pin mounting according to the present invention (solid line: bare hull, dotted line: present invention)
Fig. 3 is a graph showing a comparison between a bounce distribution at the time of mounting a bail and a pin according to the present invention (left: bare hole, right: the present invention)
Fig. 4 is a prior art document describing a marine reaction pin apparatus and a vessel equipped with this reaction pin apparatus (Patent Application No. 10-2009-0123779).
Fig. 5 is a prior art document showing an apparatus for controlling the flow of an open shaft ship using a pin (Patent Application No. 10-2005-0053205).
FIG. 6 is a prior art document showing a marine pin capable of adjusting the angle of attack (Patent Application No. 10-2007-0114411).
Fig. 7 is a prior art propeller hub cap for a hub vortex reduction vessel with a pin installed (Patent Application No. 10-2010-0058996).
Fig. 8 is a prior art document describing an asymmetric torsional flow control pin of a ship (Patent Application No. 10-2011-0083340).

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명은 선미 끝단에 프로펠러 면 상단까지 돌출되는 핀(1)을 장착하여 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키고자 하는바(도 1), 이 경우 핀(1)은 선박의 길이방향으로는 프로펠러 면에서 선수방향으로 1.0스테이션 내지 1.5스테이션 사이에 위치하며, 선박의 높이방향으로는 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치한다(도 2). 핀(1)의 길이는 선박의 종류에 따라 다르게 정해지며 선미부의 압력저항 성분을 기준으로 결정된다.
In the present invention, a pin (1) protruding to the upper end of the propeller surface is mounted at the end of the stern to improve the counter current and to reduce the vibration generated in the ship propeller (FIG. 1). In this case, Direction is located between 1.0 to 1.5 stations in the direction of the bow from the propeller plane, and is located at a height of 1.0R of the propeller surface in the height direction of the vessel, i.e., 1.0R (Fig. 2). The length of the pin 1 is determined according to the type of ship and is determined on the basis of the pressure resistance component of the aft part.

핀(1)은 선체 표면에서 유동의 흐름을 직선화하고 선체 상부의 유속 성분을 개선하는 작용을 한다. 이하, 이와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.
The fin 1 acts to straighten the flow of the flow at the surface of the hull and to improve the flow velocity component at the top of the hull. Hereinafter, this will be described in more detail.

프로펠러 면의 유속이 불균일해지는 원인은 다양하게 설명이 되어질 수 있으나, 일반적으로는 선박의 빌지부에서 발생한 보오텍스에 의한 흐름이 프로펠러 면의 상단에서 선박 진행방향 속도 성분의 크기를 감소시키는 것에 근거하는 것으로 알려져 있다. 이로 인해 프로펠러로 입사되는 유동의 입사각이 상대적으로 커져서 불안정한 캐비테이션을 발생시키고 또한 프로펠러의 성능저하와 진동소음을 유발하게 되는 것이다.
The reason why the flow velocity on the propeller surface is uneven can be variously explained, but generally, the flow caused by the vortex generated in the bilge part of the ship is based on the decrease of the velocity component in the direction of ship forward direction at the top of the propeller surface . As a result, the angle of incidence of the flow entering the propeller becomes relatively large, which causes unstable cavitation, and also causes deterioration of propeller performance and vibration noise.

따라서 본 발명에서와 같이 프로펠러 면 상단으로 유입되는 유동의 흐름을 균일하게 해주는 핀(1)을 장착함으로써 반류를 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
Therefore, as in the present invention, it is possible to obtain an effect of improving the counter current by mounting the fin 1 which makes the flow of the flow to the upper end of the propeller uniform.

즉, 본 발명에서 핀(1)은 선미 부근에서 핀(1) 상방의 하강류와 핀(1) 하방의 상승류를 제어함(핀(1) 상방의 급속한 하강류를 차단하고 핀(1) 하방의 상승류 속도를 저하시킴)을 통하여 프로펠러 면 상단으로 유입되는 유동의 흐름을 균일하게 해줌으로써 반류를 개선하는 것이다.
That is, in the present invention, the pin 1 controls the downward flow above the pin 1 and the upward flow below the pin 1 in the vicinity of the stern (blocking the rapid downward flow above the pin 1, The downward rising flow velocity is lowered) to uniformly flow the flow flowing into the upper end of the propeller surface, thereby improving the rebound.

한편, 본 발명에서 핀(1)은 (그 효과가 그리 크지는 않으나) 선미 경계층을 감소시켜 압력의 회복을 빠르게 하여 점성 압력저항을 감소시켜(약 1~2% 저항 감소) 저항성능 개선에도 도움을 준다.
On the other hand, in the present invention, the fin (1) (although its effect is not so large) decreases the stern boundary layer to accelerate the recovery of the pressure, thereby reducing the viscous pressure resistance .

즉, 선박의 운항 시 선체 표면의 유선 분포에 따라 선수와 선미 간에는 소정의 압력 차이가 발생하며 이러한 압력 차이는 결국 선박의 진행을 방해하는 전체적인 저항으로 작용하게 된다. 한편, 통상적으로 선박의 선미는 수면 아래의 횡단면이 점차 줄어들면서 급격한 굴곡의 변화를 동반하는 형상을 갖기 때문에, 선미에서는 하강류와 상승류가 고속으로 밀집하여 만나 후방으로 빠져나가는 유선 분포를 이루게 되며, 이 과정에서 발생하는 선미의 압력 강하는 선수와 선미 간에 발생하는 압력 차이의 주된 원인이 된다. 따라서 본 발명에서 핀(1)이 선미의 하강류와 상승류를 적절히 제어하여 선미의 압력 강하를 줄이고 이에 따라 선수와 선미 간에 발생하는 압력 차이를 줄이는 것은 곧 선체의 전체적인 저항저감을 유도하는 방안으로 연결될 수 있는 것이다.
In other words, a predetermined pressure difference occurs between the bow and stern according to the distribution of the wings on the surface of the ship during the operation of the ship, and this pressure difference acts as an overall resistance which hinders the progress of the ship. On the other hand, since the ship's stern typically has a shape that accompanies a sudden change in curvature as the transverse section below the water surface gradually decreases, the downward flow and upward flow converge at a high speed at the stern, , The aft pressure drop occurring in this process is the main cause of the pressure difference between the aft and stern. Accordingly, in the present invention, the pin 1 appropriately controls the descending flow and the ascending flow of the stern to reduce the pressure drop at the stern, and accordingly, to reduce the pressure difference generated between the stern and the stern is to reduce the overall resistance of the hull It can be connected.

도 2는 베어 헐(bare hull)과 본 발명에 따른 핀(1) 장착 시의 압력분포를 비교한 것이다(실선: 베어 헐, 점선: 본 발명). 프로펠러 반경 높이에 따른 해석 결과 핀(1)이 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치하는 경우 그 효과가 가장 크게 나타남을 확인할 수 있었다.
Fig. 2 is a graph comparing pressure distributions when a bare hull and a pin 1 according to the present invention are mounted (solid line: bare hull, dotted line: present invention). As a result of the analysis according to the height of the propeller radius, it was confirmed that the effect is the greatest when the pin (1) is located at the top of the propeller surface, that is, 1.0R of the radius.

도 3은 베어 헐(bare hull)과 본 발명에 따른 핀(1) 장착 시의 반류분포를 비교한 것이다(좌측: 베어 헐, 우측: 본 발명). 핀(1)의 장착을 통해 프로펠러 면에 유입되는 속도를 가속하고 이로 인한 반류 개선의 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
3 compares the half-flow distribution when the bare hull is attached to the pin 1 according to the present invention (left: bare hull, right: the present invention). It was confirmed that the speed of flowing into the propeller surface through the attachment of the pin 1 is accelerated and the effect of the improvement of the convection can be obtained.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

1 : 핀1: pin

Claims (2)

선미 끝단에 프로펠러 면 상단까지 돌출되는 핀(1)을 장착하여 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키되, 상기 핀(1)은 선박의 길이방향으로는 프로펠러 면에서 선수방향으로 1.0스테이션 내지 1.5스테이션 사이에 위치하며, 선박의 높이방향으로는 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 선미 끝단 핀 장착을 통한 반류 개선 장치.A pin (1) protruding to the upper end of the propeller surface is mounted at the end of the stern to improve the counter current and reduce vibration generated in the ship propeller. The pin (1) has a 1.0 station To 1.5 stations, and is located at a height of 1.0R of the upper end of the propeller surface, that is, 1.0R in the height direction of the ship. 선미 끝단에 프로펠러 면 상단까지 돌출되는 핀(1)을 장착하되, 상기 핀(1)은 선박의 길이방향으로는 프로펠러 면에서 선수방향으로 1.0스테이션 내지 1.5스테이션 사이에 위치하도록 하고, 선박의 높이방향으로는 프로펠러 면 상단 즉, 반경의 1.0R의 높이에 위치하도록 하여, 상기 핀(1)이 선체 표면에서 유동의 흐름을 직선화하고 선체 상부의 유속 성분을 개선함으로써 반류를 개선하고 선박 추진기에서 발생하는 진동을 감소시키도록 하는 것을 특징으로 하는, 선미 끝단 핀 장착을 통한 반류 개선 방법.And a pin (1) protruding to the upper end of the propeller surface is mounted at the end of the stern, and the pin (1) is positioned between 1.0 station and 1.5 station in the longitudinal direction of the ship from the propeller face, Is located at the top of the propeller face, that is, at a height of 1.0R of the radius, the pin (1) straightens the flow of the flow at the surface of the hull and improves the flow velocity component at the upper part of the hull, So as to reduce the vibration of the stator.
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