KR20150050919A - 추진 효율 향상 장치 - Google Patents

추진 효율 향상 장치 Download PDF

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KR20150050919A
KR20150050919A KR1020130132166A KR20130132166A KR20150050919A KR 20150050919 A KR20150050919 A KR 20150050919A KR 1020130132166 A KR1020130132166 A KR 1020130132166A KR 20130132166 A KR20130132166 A KR 20130132166A KR 20150050919 A KR20150050919 A KR 20150050919A
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송지수
노재욱
박광근
이동현
박형길
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삼성중공업 주식회사
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens

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Abstract

추진 효율 향상 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치는 프로펠러의 전방에 위치하고, 유입유에 대한 받음각 조정이 가능하도록 선체의 스턴 보스(STERN BOSS)에 회전 가능하게 설치되는 전류 고정 날개; 전류 고정 날개를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 전류 고정 날개의 받음각을 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

추진 효율 향상 장치{PROPULSION EFFICIENCY ENHANCING APPARATUS}
본 발명은 추진 효율 향상 장치에 관한 것이다.
종래 선박의 추진 효율을 향상시키기 위해 전류고정날개가 사용되고 있다. 전류고정날개는 통상 프로펠러가 회전하여 선체가 전진 주행하고 있을 때 선미부분의 물의 흐름을 프로펠러의 회전방향과 반대로 휘게 하여 프로펠러로 유입시킨다. 이때, 프로펠러에 의한 회전류가 감쇠되어 프로펠러의 추진효율이 향상된다.
통상적으로 전류고정날개는 특정한 프로펠러의 회전수 또는 선속에 최적화된 형태로 선체에 고정 설치되기 때문에 프로펠러의 회전수 또는 선속이 변경되는 상황에 대응하지 못하는 문제가 있다.
한국공개특허공보 제10- 2010-0103982호(2010.09.29)
본 발명의 실시예는, 프로펠러의 회전수 또는 선속에 대응하는 추진 효율 향상 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러의 전방에 위치하고, 유입유에 대한 받음각 조정이 가능하도록 선체의 스턴 보스(STERN BOSS)에 회전 가능하게 설치되는 전류 고정 날개; 상기 전류 고정 날개를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 상기 전류 고정 날개의 받음각을 조정하는 제어부를 포함하는, 추진 효율 향상 장치가 제공될 수 있다.
상기 제어부는, 운항 중 상기 프로펠러의 회전수 또는 선속에 대한 측정값을 수신하고, 상기 측정값에 따른 프로펠러의 회전류를 감쇠하기 위한 반대 방향의 회전류를 발생시키기 위해 상기 전류 고정 날개의 받음각을 조정할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 스턴 보스 내부에 위치하는 상기 전류 고정 날개의 회전 샤프트의 끝단에 결합된 제 1 베벨 기어; 상기 제 1 베벨 기어와 맞물리는 제 2 베벨기어; 및 모터 샤프트가 상기 제 2 베벨 기어와 연결되는 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 스턴 보스 내부에 위치하는 상기 전류 고정 날개의 회전 샤프트의 끝단에 결합된 피니언; 전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 스턴 보스 내부에 배치되고, 상기 피니언과 맞물리는 랙; 및 상기 랙이 전후 방향으로 이동하기 위한 구동력을 제공하는 유압 실린더를 포함할 수 있다.
상기 스턴 보스의 내부에는 상기 랙의 전후 방향 이동을 가이드하는 가이드 부재가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 프로펠러의 회전수 또는 선속에 따라 가변하는 프로펠러의 회전류에 대응하여 전류 고정 날개의 받음각을 조정함으로써, 추진 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에서 볼 때 좌측 방향은 선박(1) 또는 추진 효율 향상 장치의 전방을 의미한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 선박(1)은 선체(10)와 추진 효율 향상 장치(100)를 포함한다.
선체(10)의 스턴 보스(13) 후방에는 프로펠러(20)가 배치된다. 프로펠러(20)는 선체(10)를 전진시키기 위한 추력을 제공한다. 프로펠러(20)는 스턴 보스(13)를 관통하여 후방으로 돌출된 메인 샤프트(미도시)에 결합되고, 박용 기관(미도시)에 의해 메인 샤프트가 회전할 때 메인 샤프트와 함께 회전한다. 통상적으로 메인 샤프트와 프로펠러(20)의 회전수는 동일하다.
추진 효율 향상 장치(100)는 전류 고정 날개(110), 구동부 및 제어부(150)를 포함한다. 전류 고정 날개(110)는 프로펠러(20)의 전방에 위치한다. 전류 고정 날개(110)는 프로펠러(20)로 유입되는 유동을 프로펠러(20)의 회전방향과 반대방향으로 유도하여 프로펠러(20)의 회전방향과 반대방향의 회전류를 발생시킨다.
전류 고정 날개(110)에 의한 회전류는 프로펠러(20)로 유입되어 프로펠러(20)의 회전방향의 회전류를 감소시킴으로써 추진 효율을 향상시킨다.
전류 고정 날개(110)는 선체(10)의 스턴 보스(13)에 회전 가능하게 설치된다. 이 경우, 전류 고정 날개(110)로 유입되는 유입유에 대한 받음각 조정이 가능하다.
구동부(130)는 전류 고정 날개(110)를 회전시키기 위한 구동력을 제공한다.
구동부(130)는 제 1 베벨 기어(131), 제 2 베벨 기어(133) 및 구동 모터(135)를 포함할 수 있다. 제 1 베벨 기어(131)는 스턴 보스(13)를 관통하여 스턴 보스(13) 내부에 위치하는 전류 고정 날개(110)의 회전 샤프트(113)의 끝단에 결합된다. 스턴 보스(13)에는 회전 샤프트(113)가 관통하는 관통홀(13a)이 형성되고, 회전 샤프트(113)의 외주면과 관통홀(13a)의 내주면 사이에 수밀 부재(미도시)가 개재될 수 있다.
제 2 베벨 기어(133)는 제 1 베벨 기어(131)와 맞물린다. 제 2 베벨 기어(133)는 스턴 보스(13) 내부에 위치한다. 제 2 베벨 기어(133)는 구동 모터(135)에 의해 회전한다. 구동 모터(135)의 모터 샤프트(135a)는 제 2 베벨 기어(133)와 연결된다.
이와 같은 구동부(130)는 구동 모터(135)의 구동력이 제 1 베벨 기어(131) 및 제 2 베벨 기어(133)를 통해 회전 샤프트(113)로 전달되어 전류 고정 날개(110)가 회전한다.
제어부(150)는 프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 따라 프로펠러(20)의 추진 효율이 향상되도록 전류 고정 날개(110)의 받음각을 조정한다. 이 경우, 제어부(150)는 전류 고정 날개(110)가 원하는 받음각을 갖도록 구동부(130)를 작동시킨다.
보다 상세히, 프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 따라 프로펠러(20)에 의한 회전류가 달라진다. 제어부(150)는 프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 따른 프로펠러(20)의 회전류에 대응하는 반대 방향의 회전류를 만들기 위해 전류 고정 날개(110)의 받음각을 조정한다.
프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 따른 프로펠러(20)의 회전류에 대한 데이터는 모형선 실험 또는 수치해석을 통해 획득할 수 있다. 위 데이터를 기초로 추진 효율을 향상시키기 위한 반대 방향의 회전류를 발생시키는 전류 고정 날개(110)의 받음각을 도출할 수 있다.
선박(1)에는 선속을 측정하기 위한 선속 측정부(미도시)가 제공될 수 있다. 선속 측정부는 지피에스(GPS)를 포함할 수 있다. 그리고 선박(1)에는 프로펠러(20)의 회전수를 측정하기 위한 회전수 측정부(미도시)가 제공될 수 있다. 프로펠러(20)의 회전수는 프로펠러(20)와 연결된 메인 샤프트의 회전수를 대신 측정하는 방식으로 측정될 수 있다.
제어부(150)는, 선박(1)의 운항 중 프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 대한 측정값을 수신하고, 측정값에 따른 프로펠러(20)의 회전류를 감쇠하기 위한 반대 방향의 회전류를 발생시키기 위해 전류 고정 날개(110)의 받음각을 조정한다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 프로펠러(20)의 회전수 또는 선속에 따라 가변하는 프로펠러(20)의 회전류에 대응하여 전류 고정 날개(110)의 받음각을 조정함으로써, 추진 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 나타내는 도면이다. 도 3에서 볼 때 좌측 방향은 추진 효율 향상 장치(200)의 전방을 의미한다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치(200)는 전류 고정 날개(210), 구동부(230) 및 제어부(250)를 포함한다.
본 실시예에 따른 전류 고정 날개(210) 및 제어부(250)는 앞선 실시예에 따른 전류 고정 날개(110) 및 제어부(150)와 동일하여 그 설명을 생략한다.
구동부(230)는, 피니언(231), 랙(233) 및 유압 실린더(235)를 포함할 수 있다. 피니언(231)은 스턴 보스(13)를 관통하여 스턴 보스(13) 내부에 위치하는 전류 고정 날개(210)의 회전 샤프트(213) 끝단에 결합된다. 스턴 보스(13)에는 회전 샤프트(213)가 관통하는 관통하는 관통홀(13a)이 형성되고, 회전 샤프트(213)의 외주면과 관통홀(13a)의 내주면 사이에 수밀 부재(미도시)가 개재될 수 있다.
랙(233)은 피니언(231)과 맞물린다. 랙(233)은 스턴 보스(13) 내부에서 전후 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 스턴 보스(13) 내부에는 랙(233)의 전후 방향 이동을 가이드하는 가이드 부재(233a)가 제공될 수 있다.
유압 실린더(235)는 랙(233)이 전후 방향으로 이동하기 위한 구동력을 제공한다. 유압 실린더(235)는 스턴 보스(13) 내에 고정 설치되고, 실린더의 후단은 랙(233)의 전단과 고정 결합된다.
이와 같은 구동부(230)는 유압 실린더(235)의 구동력이 랙(233)과 피니언(231)을 통해 회전 샤프트(213)로 전달되어 전류 고정 날개(210)가 회전한다. 또한 협소한 스턴 보스(13)에 가늘고 긴 형상의 랙(233)이 배치됨으로써 스턴 보스(13) 내부의 공간 활용성이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 선박 10 : 선체
13 : 스턴 보스 20 : 프로펠러
100 : 추진 효율 향상 장치 110, 210 : 전류 고정 날개
130, 230 : 구동부 150, 250 : 제어부

Claims (5)

  1. 프로펠러의 전방에 위치하고, 유입유에 대한 받음각 조정이 가능하도록 선체의 스턴 보스(STERN BOSS)에 회전 가능하게 설치되는 전류 고정 날개;
    상기 전류 고정 날개를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및
    상기 전류 고정 날개의 받음각을 조정하는 제어부를 포함하는, 추진 효율 향상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    운항 중 상기 프로펠러의 회전수 또는 선속에 대한 측정값을 수신하고, 상기 측정값에 따른 프로펠러의 회전류를 감쇠하기 위한 반대 방향의 회전류를 발생시키기 위해 상기 전류 고정 날개의 받음각을 조정하는, 추진 효율 향상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스턴 보스 내부에 위치하는 상기 전류 고정 날개의 회전 샤프트의 끝단에 결합된 제 1 베벨 기어;
    상기 제 1 베벨 기어와 맞물리는 제 2 베벨기어; 및
    모터 샤프트가 상기 제 2 베벨 기어와 연결되는 구동 모터를 포함하는, 추진효율 향상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스턴 보스 내부에 위치하는 상기 전류 고정 날개의 회전 샤프트의 끝단에 결합된 피니언;
    전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 스턴 보스 내부에 배치되고, 상기 피니언과 맞물리는 랙; 및
    상기 랙이 전후 방향으로 이동하기 위한 구동력을 제공하는 유압 실린더를 포함하는, 추진 효율 향상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스턴 보스의 내부에는 상기 랙의 전후 방향 이동을 가이드하는 가이드 부재가 마련되는, 추진 효율 향상 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180052572A (ko) * 2018-04-30 2018-05-18 류재원 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치
KR20180076924A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 대우조선해양 주식회사 이동식 전류고정날개
WO2020080628A1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-23 김호준 다방향 유동이 가능한 선박

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