KR20140131725A

KR20140131725A - 선미 핀이 장착된 선박

Info

Publication number: KR20140131725A
Application number: KR20130050661A
Authority: KR
Inventors: 김정후; 이강훈; 한명륜; 이창열
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-14

Abstract

본 발명의 선미 핀이 장착된 선박은 선미로부터 선박의 길이방향을 따라 후방으로 길게 연장되는 추진부; 상기 추진부에 장착되는 프로펠러; 및 상기 추진부에 형성되고, 상기 프로펠러의 전방에 배치되는 선미 핀;을 포함할 수 있다.

Description

선미 핀이 장착된 선박{Vessel equipped with stern fin}

본 발명은 고속 운항하는 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 선미 구조가 개선된 선미 핀이 장착된 선박에 관한 것이다.

선박의 선미에는 프로펠러가 장착된다. 프로펠러는 선박의 내부에 탑재된 내연기관과 연결되며, 내연기관의 왕복운동에 의해 선박의 운항에 필요한 추진력을 제공한다. 부연 설명하면, 프로펠러는 회전운동을 통해 주변의 물을 일 방향으로 밀어냄으로써, 선박이 전진 또는 후진하는데 필요한 추진력을 발생시킬 수 있다.

일반적으로 소형 선박은 저속 및 고속 운항에 따른 연료 손실이 크지 않으므로 선박의 형상에 따른 유체 저항을 크게 고려할 필요가 없다. 그러나 대형 화물선 및 대형 여객선은 저속 및 고속 운항에 따른 연료 손실이 크므로 선박의 형상에 따른 유체 저항을 반드시 고려해야 한다.

일 예로, 프로펠러가 장착되는 선박의 선미에서는 프로펠러로 유입되는 유체(즉, 해수)의 유동에 따른 유체 저항이 발생하며, 이러한 유체 저항은 선박의 운항속도를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 선박의 에너지 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 따라서, 선박의 운항속도 및 운항효율을 향상시키기 위해서는 선미 구조에 대한 개발 및 개선이 요청된다.

한편, 선박의 선미 구조에 관한 선행기술로는 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1은 에너지 절감을 위해 선미의 추진부에 덕트 구조체를 형성하는 기술사상을 소개하고 있다. 그러나 특허문헌 1에 소개된 덕트 구조체는 컨테이너선과 같이 고속으로 운항하는 선박에서는 실질적인 효과를 발휘하지 못한다.

따라서, 컨테이너선과 같이 고속으로 운항하는 선박에서 효과적으로 적용할 수 있는 선미 구조를 갖는 선박의 개발이 요청된다.

KR

2012-068250

A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박의 추진 성능과 에너지 절감 효과를 향상시킬 수 있는 선미 핀이 장착된 선박을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박은 선미로부터 선박의 길이방향을 따라 후방으로 길게 연장되는 추진부; 상기 추진부에 장착되는 프로펠러; 및 상기 추진부에 형성되고, 상기 프로펠러의 전방에 배치되는 선미 핀;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 선미 핀은 상기 프로펠러의 회전 축과 평행한 직선에 대해 제1설정 각도로 편향되게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 선미 핀의 높이는 상기 프로펠러 반지름의 0.8 ~ 1.0배일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 선미 핀의 길이(선단에서 후단까지의 길이)는 상기 프로펠러 반지름의 0.1 ~ 0.2배일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 선미 핀의 제1측면은 평면이고 제2측면은 곡면일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 제1측면은 선박의 배면을 기준면으로 상기 선미 핀의 왼쪽 측면이고, 상기 제2측면은 선박의 배면을 기준으로 상기 선미 핀의 오른쪽 측면일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박에서 상기 프로펠러는 선박의 배면을 기준으로 시계 방향으로 회전할 수 있다.

본 발명은 선박의 선미 부분을 따라 흐르는 유체의 유동방향을 조정하여 선박의 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 유체의 유동이 프로펠러의 추진력을 배가시키도록 조정하여 선박의 운항에 필요한 연료소비를 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선미 핀이 장착된 선박의 측면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 확대도이고,
도 3은 도 2에 도시된 선미 핀을 X-Y 평면 방향으로 절단한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

본 실시 예에 따른 선박(100)은 고속운항이 가능한 선박일 수 있다. 부연 설명하면, 본 실시 예에 따른 선박(100)은 선수(110)부터 선미(120)까지의 거리와 선박(100)의 너비 간의 비율이 통상적인 선박의 비율보다 클 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 선박(100)은 유조선에 비해 상대적으로 선수(110)부터 선미(120)까지의 거리가 긴 컨테이너선일 수 있다.

선박(100)은 프로펠러(140), 방향 키(150), 선미 핀(160)을 포함할 수 있다. 부연 설명하면, 선박(100)의 선미(120)에는 프로펠러(140), 방향 키(150), 선미 핀(160)이 장착될 수 있다. 더욱 상세히 설명하면, 프로펠러(140)와 선미 핀(160)은 선미(120)로부터 후방으로 연장되는 추진부(130)에 장착될 수 있다. 여기서, 추진부(130)는 선박(100)의 내연기관과 연결되는 동력 축이 인출되는 부분일 수 있다.

프로펠러(140)는 선박(100)의 선미(120)에 장착될 수 있다. 프로펠러(140)는 복수의 날개를 포함할 수 있으며, 선박(100)의 내연기관에 의해 다양한 속도로 회전할 수 있다. 이를 위해 프로펠러(140)의 동력 축은 내연기관의 크랭크 축과 연결될 수 있다. 또는 프로펠러(140)의 동력 축은 상기 크랭크 축과 연결되는 변속기와 연결될 수 있다.

프로펠러(140)는 선박(100)의 배면을 기준으로 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전할 수 있다. 참고로, 본 명세서 및 도면에 첨부된 프로펠러(140)는 시계 방향으로 회전하여 선박(100)을 전방으로 이동시키는 추진력을 발생시키고, 반 시계 방향으로 회전하여 선박(100)을 후방으로 이동시키는 추진력을 발생시키는 날개 구조를 가질 수 있다. 그러나 프로펠러(140)의 날개 구조가 전술된 형태로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 이와 반대일 수 있다. 아울러, 쌍축선의 선박(100)인 경우에는, 서로 다른 날개구조를 갖는 2개의 프로펠러(140)가 좌우 대칭 형태로 선미(120)에 장착될 수 있다.

방향 키(150)는 선박(100)의 선미(120)에 장착될 수 있다. 부연 설명하면, 방향 키(150)는 선박(100)의 선미(120)에서 하방으로 길게 연장되도록 장착되며, 프로펠러(140)의 뒤쪽에 배치될 수 있다. 아울러, 방향 키(150)는 도 1의 Z축과 평행한 축을 기준으로 회전할 수 있으며, 이를 통해 프로펠러(140)로부터 생성되는 추진력의 방향을 변경하거나 또는 선박(100)의 순항방향을 변경시킬 수 있다. 참고로, 방향 키(150)의 하단은 프로펠러(140)의 (하부) 날개 끝까지 연장되는 것이 바람직하다.

선미 핀(160)은 선박(100)의 선미(120)에 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 선미 핀(160)은 선박(100)의 추진부(130)에 형성될 수 있으며, 프로펠러(140)의 전방에 위치될 수 있다. 여기서, 선미 핀(160)과 프로펠러(140) 간의 거리(S)는 프로펠러(140)의 날개 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 거리(S)는 프로펠러(140) 날개의 반지름(R)보다 클 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여 선미 핀(160)의 상세 구조를 설명한다.

선미 핀(160)은 소정의 높이(h)와 길이(L)를 가질 수 있다. 여기서, 선미 핀(160)의 높이(h)는 추진부(130)와 연결되는 최저 지점으로부터 선미 핀(160)의 상단까지의 크기를 의미하고, 선미 핀(160)의 길이(L)는 선미(120)와 연결되는 최전방으로부터 프로펠러(140)와 가장 가까운 지점까지의 크기를 의미할 수 있다.

선미 핀(160)의 높이(h)는 프로펠러(140)의 반지름(R)보다 작을 수 있다. 부연 설명하면, 선미 핀(160)의 높이(h)는 프로펠러(140)의 반지름(R)의 0.1 ~ 0.2배일 수 있다. 여기서, 선미 핀(160)의 높이(h)가 상기 범위보다 작으면 선미 핀(160)에 의한 유체유동의 변경에 따른 추진효율의 증가효과가 미미하고, 상기 범위보다 크면 선미 핀(160)에 의한 유체유동의 변경에 따른 추진효율의 증가효과보다 선미 핀(160)에 의한 유체 저항이 클 수 있다. 그러나 선미 핀(160)의 높이(h)가 반지름(R)의 0.1 ~ 0.2배로 한정되는 것은 아니다. 한편, 선미 핀(160)의 상단(선미 핀(160)에서 제일 높은 지점)은 도 2에 도시된 바와 같이 프로펠러(140)의 상단보다 낮은 것이 바람직하다. 그러나 선미 핀(160)의 상단이 프로펠러(140)의 상단보다 반드시 낮아야 하는 것은 아니다.

선미 핀(160)의 길이(L)는 프로펠러(140)의 반지름(R)과 동일하거나 또는 이보다 작을 수 있다. 부연 설명하면, 선미 핀(160)의 길이(L)는 프로펠러(140)의 반지름(R)의 0.8 ~ 1.0배일 수 있다. 여기서, 선미 핀(160)의 길이(L)가 상기 범위보다 작으면 유체유동의 변경에 따른 추진효율의 증가효과가 미미하고, 상기 범위보다 크면 선미 핀(160)에 의한 유체유동의 변경에 따른 추진효율의 증가효과보다 선미 핀(160)에 의한 유체 저항이 클 수 있다. 그러나 선미 핀(160)의 길이(L)가 반지름(R)의 0.8 ~ 1.0배로 한정되는 것은 아니다.

선미 핀(160)의 횡 단면(X-Y 평면으로 절단한 단면)은 도 3에 도시된 바와 같이 대체로 비행기의 날개 단면과 동일 또는 유사한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 선미 핀(160)의 제1측면(162)은 평면이고, 선미 핀(160)의 제2측면(164)은 곡면일 수 있다. 여기서, 제1측면(162)은 선박(100)의 배면을 기준으로 선미 핀(160)의 왼쪽 면일 수 있고, 제2측면(164)은 선박(100)의 배면을 기준으로 선미 핀(160)의 오른쪽 면일 수 있다. 아울러, 선미 핀(160)의 횡 단면은 도 3에 도시된 바와 같이 프로펠러(140)의 회전 축(C-C)에 대해 제1설정 각도(θ)로 편향될 수 있다. 여기서, 상기 제1설정 각도(θ)는 5 ~ 25도일 수 있다. 바람직하게는 상기 제1설정 각도(θ)는 10 ~ 20도일 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 제1설정 각도(θ)는 15도일 수 있다. 참고로, 상기 제1설정 각도(θ)가 10도인 경우에는 2.08%의 에너지 절감 효과를 얻었으며, 상기 제1설정 각도(θ)는 20도인 경우에는 2.60%의 에너지 절감 효과를 얻었으며, 상기 제1설정 각도(θ)는 15도인 경우에는 2.80%의 에너지 절감 효과를 얻을 수 있었다.

위와 같이 형성된 선미 핀(160)은 선박(100)의 선수(110)로부터 선미(120)를 따라 흐르는 유체(즉, 해수)의 유동을 프로펠러(140)의 회전 거동에 유리하게 유도할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 프로펠러(140)의 회전 효율을 상승시킬 수 있으며, 이를 통해 선박(100)의 추진 효율 및 선박(100)의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

100 선박
110 선수
120 선미
130 추진부
140 프로펠러
150 방향 키
160 선미 핀

Claims

선미로부터 선박의 길이방향을 따라 후방으로 길게 연장되는 추진부;
상기 추진부에 장착되는 프로펠러; 및
상기 추진부에 형성되고, 상기 프로펠러의 전방에 배치되는 선미 핀;
을 포함하는 선미 핀이 장착된 선박.
제1항에 있어서,
상기 선미 핀은 상기 프로펠러의 회전 축과 평행한 직선에 대해 제1설정 각도로 편향되게 형성되는 선미 핀이 장착된 선박.
제1항에 있어서,
상기 선미 핀의 높이는 상기 프로펠러 반지름의 0.8 ~ 1.0배인 선미 핀이 장착된 선박.
제1항에 있어서,
상기 선미 핀의 길이(선단에서 후단까지의 길이)는 상기 프로펠러 반지름의 0.1 ~ 0.2배인 선미 핀이 장착된 선박.
제1항에 있어서,
상기 선미 핀의 제1측면은 평면이고 제2측면은 곡면인 선미 핀이 장착된 선박.
제5항에 있어서,
상기 제1측면은 선박의 배면을 기준면으로 상기 선미 핀의 왼쪽 측면이고,
상기 제2측면은 선박의 배면을 기준으로 상기 선미 핀의 오른쪽 측면인 선미 핀이 장착된 선박.
제6항에 있어서,
상기 프로펠러는 선박의 배면을 기준으로 시계 방향으로 회전하는 선미 핀이 장착된 선박.