KR20150030419A

KR20150030419A - 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템

Info

Publication number: KR20150030419A
Application number: KR20130109628A
Authority: KR
Inventors: 장영훈
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-20
Also published as: KR102111521B1

Abstract

본 발명은 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템은 프로펠러의 전방에 설치되는 전류고정날개에 유체 배출관이 설치되고, 상기 유체 배출관의 일단 부에는 유체 배출 부가 형성되고, 상기 유체 배출관의 타단 부에는 유체 주입 부가 형성되며, 상기 유체 주입 부에는 유체 공급 유닛이 연결되고 상기 유체 배출 부에서는 유체가 분출되는 구성이다.

Description

압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템{COMPRESSED AIR JET PRE-WIRL STATOR AND CAVITATION PREVENTION SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 전류고정날개의 내부 혹은 외부에 유체 배출관이 설치되고, 그 유체 배출관을 통해서 전류고정날개 끝단의 팁 보오텍스가 발생하는 위치에 공기를 분사하여 전류고정날개 팁 보오텍스 생성을 방지함으로써, 전류고정날개의 팁 보오텍스에 의한 후방에 위치하는 프로펠러의 캐비테이션 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박에 있어 프로펠러는 회전하면서 추진력을 발생하기 때문에 프로펠러의 후류에서는 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도 성분(Tangential Velocity)이 불가피하게 생성되고, 이러한 접선방향의 속도 성분은 좌현(Port)과 우현(Starboard)에서 각각 상부를 향하게 된다.

이 결과, 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분은 선박의 추진효율을 떨어뜨리는 원인으로 작용한다.

이에 따라, 프로펠러의 후류에서 소실되는 프로펠러의 운동에너지를 회수하기 위한 다양한 형태의 개선 방안이 연구되었다.

그 중에서 프로펠러의 전방에서 프로펠러의 축 방향 중심선에 대해 방사상으로 전류고정날개(Pre-swirl stator)를 설치하는 개선 방안이 연구되었다.

전류고정날개는 프로펠러에 의해 유기되는 접선방향의 속도와 반대되는 방향의 접선방향 속도를 주기 위하여 프로펠러의 전방에서 고정날개의 형태로 설치됨으로써, 프로펠러의 후류에서 회전방향 운동에너지의 손실을 최소화하고 이를 통해 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 전류고정날개의 설치구조를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 프로펠러(1)의 전방에 전류고정날개(3)가 다수 설치되는바, 상기 전류고정날개(3)는 상기 프로펠러(1)의 축 방향 중심선을 기준으로 하여 방사상으로 배치되도록 구비된다.

그러나, 종래 전류고정날개는 선박의 속도 증가에 의해 상기 전류고정날개(3)의 단면을 따라 흐르는 유체의 유체역학적인 부하 증가로 귀결되어 상기 전류고정 날개(3)의 끝단 부에서 유동박리현상에 따른 캐비티(5; Cavity)가 발생한다.

그리고, 전류고정날개(3)의 끝단 부에서 발생한 유동박리현상에 의한 캐비티(5)는 후류에서 회전하고 있는 프로펠러(1)의 날개 표면에 직접적인 영향을 주게 되어, 상기 프로펠러(1)의 표면에 대한 침식발생으로 확대된다. 즉, 전류고정날개(3)의 끝단 부에서 발생하는 유동박리현상에 의한 캐비티(5)가 프로펠러(1)의 표면에 대한 침식(7)을 유발하여 내구성을 떨어뜨리는 문제가 있다.

공개번호 10-2012-0058632 공개번호 10-2010-0103982

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전류고정날개의 내부 혹은 외부에 유체 배출관이 설치되고, 그 유체 배출관을 통해서 전류고정날개 끝단의 팁보오텍스가 발생하는 위치에 공기를 분사하여 전류고정날개 팁 보오텍스 생성을 방지함으로써, 전류고정날개 팁 보오텍스에 의한 후방에 위치하는 프로펠러의 캐비테이션 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 압축공기 분사 전류고정날개는 프로펠러의 전방에 설치되는 것으로, 일 측에 유체가 분출되는 유체 배출관이 설치되는바, 상기 유체 배출관의 일단 부에 유체 배출 부가 형성되고, 상기 유체 배출관의 타단 부에 유체 주입 부가 형성되며, 상기 유체 주입 부에 유체 공급 유닛이 연결된다. 상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관의 유체 배출 부를 통해서 분사되어, 끝단 부에서 생성되는 팁 보오텍스 발생을 방지한다.

한편, 본 발명의 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템은 프로펠러의 전방에 설치되는 전류고정날개에 유체 배출관이 설치되고, 상기 유체 배출관의 일단에 유체 배출 부가 형성되고, 상기 유체 배출관의 타단에 유체 주입 부가 형성되며, 상기 유체 주입 부에 유체 공급 유닛이 연결되고 상기 유체 배출 부에서 유체가 분출되는 구성이다.

상기 유체는 압축공기 또는 해수 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 상기 유체 배출 부는 분사 노즐일 수 있다.

상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관의 유체 배출 부를 통해서 분사되어, 상기 전류고정날개의 끝단 부에서 생성되는 팁보오텍스 발생을 방지한다.

상기 유체 배출관은 상기 전류고정날개의 외부로 노출되는 구조일 수도 있고, 상기 유체 배출관은 상기 전류고정날개의 내부에 설치되는 구조일 수도 있다.

상기 유체 공급 유닛은 엔진 룸에 설치되는 압축기; 및 상기 압축기에서 생성된 압축 유체를 상기 유체 배출관 안으로 이송하기 위한 이송관;을 구비한다.

상기 압축기는 상기 프로펠러의 추진축의 회전에 의해서 발전하는 발전기로부터 전기를 공급받아 구동될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전류고정날개의 내부 혹은 외부에 유체 배출관이 설치되고, 그 유체 배출관을 통해서 전류고정날개 끝단의 팁보오텍스가 발생하는 위치에 공기를 분사하여 전류고정날개 팁 보오텍스 생성을 방지함으로써, 전류고정날개의 팁보오텍스에 의한 후방에 위치하는 프로펠러의 캐비테이션 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 종래 전류고정날개의 설치구조를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템을 보인 측면 구성도
도 3은 외부로 노출된 유체 배출관을 보인 평면도
도 4는 내부에 설치된 유체 배출관을 보인 평면도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템을 보인 측면 구성도, 도 3은 외부로 노출된 유체 배출관을 보인 평면도, 그리고 도 4는 내부에 설치된 유체 배출관을 보인 평면도이다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 압축공기 분사 전류고정날개(100)는 프로펠러(1)의 전방에 설치되는 것으로, 일 측에 유체가 분출되는 유체 배출관(20)이 설치된다.

상기 유체 배출관(20)의 일단 부에는 유체 배출 부(21)가 형성되고, 상기 유체 배출관(20)의 타단 부에는 유체 주입 부(22)가 형성된다.

상기 유체 주입 부(22)에 유체 공급 유닛(30)이 연결된다. 상기 유체 공급 유닛(30)에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관(20)의 유체 배출 부(21)를 통해서 분사되어, 끝단 부에서 생성되는 팁 보오텍스 발생을 방지한다.

상기 유체 배출관(20)은 상기 전류고정날개(100)의 외부로 노출되는 구조일 수도 있고(도 2 참조), 상기 유체 배출관(20)은 상기 전류고정날개(100)의 내부에 설치되는 구조일 수도 있다(도 3 참조).

이하, 본 발명의 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템은 프로펠러(1)의 전방에 설치되는 전류고정날개(100)에 유체 배출관(20)이 설치되고, 상기 유체 배출관(20)의 일단에는 유체 배출 부(21)가 형성된다. 상기 유체 배출관(20)의 타단에는 유체 주입 부(22)가 형성된다.

상기 유체 주입 부(22)에는 유체 공급 유닛(30)이 연결되고 상기 유체 배출 부(21)에서 유체가 분출되는 구성이다.

상기 유체는 압축공기 또는 해수 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 상기 유체 배출 부(21)는 분사 노즐일 수 있다.

상기 유체 공급 유닛(30)에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관(20)의 유체 배출 부(21)를 통해서 분사되어, 상기 전류고정날개(100)의 끝단 부에서 생성되는 팁 보오텍스 발생을 방지한다.

상기 유체 공급 유닛(30)은 엔진 룸에 설치되는 압축기(31); 및 상기 압축기(31)에서 생성된 압축 유체를 상기 유체 배출관(20) 안으로 이송하기 위한 이송관(32);을 구비한다.

상기 압축기(31)는 상기 프로펠러 추진축(1a)의 회전에 의해서 발전하는 발전기(40)로부터 전기를 공급받아 구동될 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축공기 분사 전류고정날개 및 그 압축공기 분사 전류고정날개를 이용한 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템의 작동에 대하여 설명한다.

프로펠러 추진축(1a)의 회전으로 프로펠러(1)가 회전하고 선반은 운항을 하게 된다. 이때 프로펠러(1)의 후류에서 회전방향 운동에너지의 손실을 최소화하고, 이를 통해 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다. 압축기(31)가 구동하여 유체, 압축공기를 이송관(32)으로 이송한다.

압축공기는 상기 유체 배출관(20)의 유체 유입 부(22)를 통해서 유입된 후, 상기 유체 배출 부(21)를 통해서 분사된다. 이때, 분사 위치는 전류고정날개 끝단의 팁보오텍스가 발생하는 위치에 분사되어 팁 보오텍스 생성을 방지함으로써, 전류고정날개 후방에 위치하는 프로펠러(1)의 캐비테이션 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 압축기(31)는 별도의 선박의 전원을 이용할 수도 있지만, 프로펠러 추진축(1a)의 회전에 의해 발전하는 발전기(40)로부터 전원을 공급받아 구동될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전류고정날개의 내부 혹은 외부에 유체 배출관이 설치되고, 그 유체 배출관을 통해서 전류고정날개 끝단의 팁 보오텍스가 발생하는 위치에 유체를 분사하여 팁 보오텍스 생성을 방지함으로써, 전류고정날개 후방에 위치하는 프로펠러의 캐비테이션 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 압축공기 분사 전류고정날개
1: 프로펠러
20: 유체 배출관
21: 유체 배출 부
22: 유체 주입 부
30: 유체 공급 유닛
31: 압축기
32: 이송관
40: 발전기

Claims

프로펠러의 전방에 설치되는 전류고정날개에 유체 배출관이 설치되고, 상기 유체 배출관의 일단에는 유체 배출 부가 형성되고, 상기 유체 배출관의 타단에는 유체 주입 부가 형성되며, 상기 유체 주입 부에는 유체 공급 유닛이 연결되고 상기 유체 배출 부에서 유체가 분출되는 구성인 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관의 유체 배출 부를 통해서 분사되어, 상기 전류고정날개의 끝단 부에서 생성되는 팁 보오텍스 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 배출 부는 분사 노즐인 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 배출관은 상기 전류고정날개의 외부로 노출되는 구조인 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 배출관은 상기 전류고정날개의 내부에 설치되는 구조인 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체는 압축공기 또는 해수 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 공급 유닛은
엔진 룸에 설치되는 압축기; 및
상기 압축기에서 생성된 압축 유체를 상기 유체 배출관 안으로 이송하기 위한 이송관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 압축기는 상기 프로펠러의 추진축의 회전에 의해서 발전하는 발전기로부터 전기를 공급받아 구동되는 것을 특징으로 하는 프로펠러의 캐비테이션 손상방지 시스템.
프로펠러의 전방에 설치되는 전류고정날개에 있어서,
일 측에 유체가 분출되는 유체 배출관이 설치되는 것을 특징으로 하는 압축공기 분사 전류고정날개.
청구항 9에 있어서,
상기 유체 배출관의 일단 부에 유체 배출 부가 형성되고, 상기 유체 배출관의 타단 부에 유체 주입 부가 형성되며, 상기 유체 주입 부에 유체 공급 유닛이 연결되는 것을 특징으로 하는 압축공기 분사 전류고정날개.
청구항 9에 있어서,
상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 상기 유체 배출관의 유체 배출 부를 통해서 분사되어, 끝단 부에서 생성되는 팁보오텍스 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 압축공기 분사 전류고정날개.