KR20150064868A - 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형의 내측 둘레면을 갖는 덕트 및 상기 덕트의 내측에 구비되어 회전하는 프로펠러를 포함하여 이루어진 덕티드 팬에 있어서, 상기 덕트의 내측 둘레면에는 상기 프로펠러의 회전에 간섭되지 않는 다수 개의 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬에 관한 것으로써, 특히, 덕트 내부 표면에서 유동 박리가 크게 일어날 수 있는 영역에 와류발생수단을 설치하여 유동 박리를 지연시켜 양력 및 추력 등의 덕티드 팬 효율을 향상시킬 수 있는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬에 관한 것이다.

Description

와류발생수단이 구비된 덕티드 팬{DUCTED FAN WITH VORTEX GENERATING MEANS}

본 발명은 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 덕트 내부 표면에서 유동 박리가 크게 일어날 수 있는 영역에 와류발생기를 설치하여 유동 박리를 지연시켜 추력 등의 덕티드 팬 효율을 향상시킬 수 있는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬에 관한 것이다.

최근 무인항공기는 다양한 정찰 및 교통, 환경 감시 등의 다양한 용도로 사용되고 있으며 장애물이 많은 환경 가운데 운용되고 있다.

이러한 운용 환경으로 인해 수직이착륙 형태의 비행체가 많이 쓰이고 있으며, 덕티드 팬은 프로펠러 팁(tip)에서 생기는 손실을 저감시켜 추진효율을 향상시키고 소음저감을 하는 등 다양한 이점으로 인해 무인기 시스템에 많이 응용되고 있는 추세다

이상적인 상태에서 일반적인 프로펠러에 대한 덕티드 팬 시스템의 효율은 아래의 표와 같다.

υ= 덕트의 입구와 출구의 면적 비율을 나타내며, D_g, T, P_i 값은 기준값이다.

즉, 상기 표에 나타난 바와 같이, 출구 면적이 클수록 시스템의 효율이 향상된다.

그러나, 실제로는 덕트 출구 면적이 증가하면서 덕트 벽면에서의 유동의 박리 현상으로 인해 실제 추력이 감소한다.

특히, 전진비행을 위해 덕티드 팬 시스템이 회전하는 상태에서 덕트 내부에 큰 유동 박리가 생길 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 항공기 날개(10)에 많이 쓰이는 와류발생기(11)의 경우 외부 유동과 벽면 유동을 혼합하여 유동 박리를 지연시키고 이를 통하여 항공기 전체의 양력을 향상시키게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 덕트 내부 표면에서 유동 박리가 크게 일어날 수 있는 영역에 와류발생기를 설치하여 유동 박리를 지연시켜 양력 및 추력 등의 덕티드 팬 효율을 향상시킬 수 있는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬은 원형의 내측 둘레면을 갖는 덕트 및 상기 덕트의 내측에 구비되어 회전하는 프로펠러를 포함하여 이루어진 덕티드 팬에 있어서, 상기 덕트의 내측 둘레면에는 상기 프로펠러의 회전에 간섭되지 않는 다수 개의 와류발생수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 덕트 내부 표면의 유동 박리가 크게 일어날 수 있는 영역에 와류발생수단을 설치함으로써, 유동 박리를 지연시켜 양력 및 추력 등의 덕티드 팬 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 날개에서의 와류발생기의 설치 예를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단의 설치 위치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단의 파라미터 값을 나타내기 위해 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단(100)을 개략적으로 나타낸 도면이며, 이를 참조하면 다음과 같다.

본 발명은 원형의 내측 둘레면을 갖는 덕트(21) 및 덕트(21)의 내측에 구비되어 회전하는 프로펠러(22)를 포함하여 이루어진 덕티드 팬(20)에 있어서, 덕트(21)의 내측 둘레면에는 프로펠러(22)의 회전에 간섭되지 않는 다수 개의 와류발생수단(100)이 더 구비됨으로써 달성된다.

와류발생수단(100)은 덕트(21)의 표면에서 내측 방향으로 돌출되어 형성되며, 덕트(21)의 내측 둘레면에 20도 간격으로 18개로 형성하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단(100)의 설치 위치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬의 일실시예에 의한 와류발생수단(100)의 파라미터 값을 나타내기 위해 도시한 도면이다.

도 3 내도 도 5를 참조하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 와류발생수단(100)은 덕트(21) 내부의 유동방향으로 경사지게 형성된다.

즉, 도 3을 기준으로 덕트(21) 표면 상부에서 덕트(21)의 내측 하부로 경사지게 형성된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 와류발생수단(100)은 입구(도 3의 상부)부터 출구(도 3의 하부)까지 전체 덕트(21)의 높이가 180㎜(A)일때 입구로부터 100㎜(B) 하단부에 위치시키는 것이 바람직하다.

한편, 와류발생수단(100)은 사각뿔 형상으로 구성할 수 있으며, 전체 덕트(21)의 높이가 180㎜인일때, 도 4를 기준으로 너비는 5㎜, 길이는 25㎜, 각도는 8도로 설정하고, 도 5를 기준으로 높이는 5㎜로 형성하는 것이 바람직하다.

이상은 본 발명의 일실시예를 도시하고 설명한 것으로써, 와류발생수단(100)은 프로펠러(22)의 회전에 간섭되지 않고, 덕트(21)의 내측 둘레면 상부에서 하부로 경사지게 돌출된 구조라면 그 형상, 크기 및 개수를 한정하는 것은 바람직하지 않다.

10 : 항공기 날개 11 : 와류발생기
20 : 덕티드 팬 21 : 덕트
22 : 프로펠러
100 : 와류발생수단

Claims (6)

1. 원형의 내측 둘레면을 갖는 덕트 및 상기 덕트의 내측에 구비되어 회전하는 프로펠러를 포함하여 이루어진 덕티드 팬에 있어서,
   상기 덕트의 내측 둘레면에는 상기 프로펠러의 회전에 간섭되지 않는 다수 개의 와류발생수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 와류발생수단은,
   덕트 내부로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 와류발생수단은,
   덕트 내부의 유동방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 와류발생수단은,
   사각뿔 형상인 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 와류발생수단은,
   입구부터 출구까지 전체 덕트의 높이가 180㎜를 기준으로 입구로부터 100㎜ 하단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와류발생수단은,
   20도 간격으로 18개가 구비된 것을 특징으로 하는 와류발생수단이 구비된 덕티드 팬.

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