KR20150129529A - Duct structure of azimuth thruster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아지무스 스러스터의 덕트 구조에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 코앤다 효과에 의해 발생하는 추력 손실을 방지하기 위해 추력기 자체를 일정각도로 설계하는 것이 아니라, 덕트의 하부 끝단에 원형 부를 형성함으로써, 덕트 내부 자체에서 덕트의 하부의 원형 부를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여 추력 개선 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있는 아지무스 스러스터의 덕트 구조에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a duct structure of an azimuth thruster, and more particularly, to prevent a thrust loss caused by a coanda effect, a thruster itself is not designed at a certain angle but a circular portion is formed at a lower end of the duct The duct structure of the azimuth thruster which can induce a nose-and-busting effect in which the flow is bent along the circular portion of the lower portion of the duct in the duct itself, thereby achieving the thrust improvement effect and the fuel saving effect.
일반적으로 아지무스 스러스터(Azimuth Thruster)는 선박에 설치되는 프로펠러 장치로서, 임의의 수평방향으로 회전할 수 있도록 하는 연결부가 모터와 주변장치 등과 링크되어 있다.Generally, Azimuth Thruster is a propeller device installed on a ship, and a connecting part for rotating in any horizontal direction is linked to a motor and a peripheral device.
아지무스 스러스터의 상단부는 가이드 판이 부착되어 있는데, 이 가이드 판이 헐(Hull)에 긴밀하게 고정됨으로써, 선박 내부의 모터나 주변장치 등과 선박 외부에 돌출되는 프로펠러를 격리한다.The upper end of the Ajimus thruster is equipped with a guide plate. The guide plate is tightly fixed to the hull, thereby isolating the motor and the peripheral device inside the vessel and the propeller protruding outside the vessel.
이와 같은 아지무스 스러스터는 별도의 방향타가 필요 없고, 고정방식의 프로펠러와 방향타를 가지는 시스템보다 더 조정하기 용이하다는 등의 장점을 가지며, 세미-서브머서블 드릴 릭(Semi-Submersible Drill Rigs)과 같은 대형 선박에도 장착되고 있다.Such an azimuth thruster has the advantage that it is easier to adjust than a system having a fixed propeller and a rudder without the need for a separate rudder, and has advantages such as semi-submersible drill rigs It is also mounted on the same large ship.
또한, 해당 선박의 위치 및 선수각 유지를 위한 동적 위치 제어(Dynamic Positioning)에 사용된다.It is also used for dynamic positioning for maintaining the ship's position and bow angle.
아지무스 스러스터는 조류와 파랑이 심하고, 또한 저속에서도 좀 더 큰 추력을 내야 하기 때문에 프로펠러와 덕트를 포함할 수 있다.Azimuth thrusters can include propellers and ducts because they have a high degree of algae and blue, and also require greater thrust at low speeds.
프로펠러는 덕트 내부에서 회전되도록 설치되어 추진장치 앞쪽의 유체를 추진장치의 뒤쪽으로 유동시켜 추력을 발생시킨다. 이렇게 추력 발생은 프로펠러에 의존한다.The propeller is installed to rotate inside the duct, causing the fluid in front of the propulsion system to flow to the rear of the propulsion system to generate thrust. This thrust generation depends on the propeller.
덕트는 프로펠러 구동시 유체의 유입 및 분출 효율을 향상시키기 위해 설치되며, 특히 동적 위치제어가 수행되는 매우 저속 조건, 예컨대 볼라드(Bollard) 조건에서 큰 추력을 내게 된다.The duct is installed in order to improve the flow-in and outflow efficiency of the propeller when the propeller is driven. In particular, the duct is subjected to a large thrust at a very low speed condition such as a bollard condition in which dynamic position control is performed.
여기서, 볼라드(Bollard) 조건은 프로펠러가 구동하더라도 선박은 거의 움직이지 않고 부유되어 있는 상태의 조건을 의미할 수 있다.Here, the Bollard condition can mean a condition in which the ship is almost stationary and floating even when the propeller is driven.
최근 선박의 용량이 커지고, 요구되는 작업이 고도화됨에 따라, 선박에 필요한 추력이 증가하고 있다.Recently, as the capacity of the ship has increased and the required work has been advanced, the thrust required for the ship is increasing.
이에 비해, 종래의 일반적인 선회형 추진장치의 추력 용량은 제한되어 있기 때문에, 보다 경쟁력 있는 첨단 선박을 수주 및 건조하기 위해서는 추력 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.On the other hand, since the conventional thrust capacity of a conventional swing propulsion device is limited, it is urgently required to develop a technology for improving the thrust efficiency in order to order and dry a more competitive high-tech ship.
도 1은 종래 아지무스 스러스터를 보인 측면도이다.1 is a side view showing a conventional Ajmus thruster.
도 1을 참조하면, 종래 아지무스 스러스터(10)는 선체(1)에 스트럿(strut)(11)이 회전 가능하게 결합하며, 상기 스트럿(11)의 하단에는 유선형의 포드(pod)(12)가 결합한다.1, a conventional
상기 포드(12) 안에는 프로펠러 샤프트(propeller shaft)(13)가 샤프트 홀(미도시)을 관통하여 외측으로 돌출되게 설치된다.In the
상기 스트럿(11)의 내부에는 선체(1)의 엔진으로부터 동력을 전달할 수 있는 구동 샤프트(16)가 위치하며, 상기 구동 샤프트(16)는 상기 프로펠러 샤프트(13)와 치합된다.A
상기 프로펠러 샤프트(13)의 일단 부에는 프로펠러(14)가 결합한다. 덕트(15)는 전류고정날개(미도시) 및 스트럿(11)에 의해 지지되며, 상기 프로펠러(14) 외측을 커버링하는 역할을 한다.A propeller (14) is coupled to one end of the propeller shaft (13). The
그러나, 종래 아지무스 스러스터(10)는 덕트가 캠버를 갖는 끝단이 가는 날개 형상으로 형성되고, 선체 바닥에 가까이 위치하기 때문에 아지무스 스러스터를 통해 발생한 빠른 유속은 선체를 따라 진행하는 이른바, 코앤다 현상이 발생하여 추진 효율을 감소시키는 문제점이 발생한다.However, since the
이러한 문제점을 방지하기 위해서 최근에는 아지무스 스러스터 자체를 일정각도로 설치하는 기술이 제안된바 있으나, 여전히 추진 효율을 감소시키는 문제를 해결하지 못하고 있다.In order to prevent such a problem, recently, a technique of installing the azimuth thrusters themselves at a certain angle has been proposed, but the problem of reducing the propulsion efficiency still can not be solved.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 코앤다 효과에 의해 발생하는 추력 손실을 방지하기 위해 추력기 자체를 일정각도로 설계하는 것이 아니라, 오히려 덕트의 하부 끝단에 원형 부를 형성함으로써, 덕트 내부 자체에서 덕트의 하부의 원형 부를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여 추력 개선의 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있는 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is not designed to design a thruster itself at a certain angle in order to prevent a thrust loss caused by a coanda effect, but rather to form a circular part at the lower end of the duct, And it is an object of the present invention to provide a duct structure of an azimuth thruster which can induce a coanda effect in which a flow is bent along a circular portion of a lower portion of a duct to obtain an effect of improving thrust and a fuel saving effect.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선체에 회전 가능하게 결합하는 회전체와, 상기 회전체에 수평으로 회전 가능하게 설치된 프로펠러 샤프트(propeller shaft)에 결합하는 프로펠러와, 상기 회전체에 지지되어 상기 프로펠러를 커버하는 덕트를 구비하는 아지무스 스러스터로서, 상기 덕트의 끝단에 원형 부를 형성하고, 상기 원형 부를 따라 유체의 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여 선체의 추력을 개선하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a propeller comprising: a rotating body rotatably coupled to a hull; a propeller coupled to a propeller shaft rotatably installed horizontally on the rotating body; An azimuth thruster having a duct covering a propeller, wherein a circular portion is formed at an end of the duct, and a thrust of the hull is improved by inducing a nose-and-busting effect in which the flow of the fluid is bent along the circular portion. Provides a duct structure for a musstruster.
상기 회전체는 상기 선체에 회전 가능하게 설치되는 스트럿과, 상기 스트럿 하부에 결합하는 포드로 구성될 수도 있고, 포드가 상기 선체에 회전 가능하게 설치되는 구성일 수도 있다.The rotating body may be composed of a strut rotatably installed on the hull and a pod coupled to a lower portion of the strut, or a pod may be rotatably installed on the hull.
상기 원형 부는 상기 덕트의 하부 끝단에 형성되는 것이 바람직하다.The circular portion is preferably formed at a lower end of the duct.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 코앤다 효과에 의해 발생하는 추력 손실을 방지하기 위해 추력기 자체를 일정각도로 설계하는 것이 아니라, 오히려 덕트의 하부 끝단에 원형 부를 형성함으로써, 덕트 내부 자체에서 덕트의 하부의 원형 부를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여 추력 개선의 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the thrusters themselves are not designed to have a certain angle in order to prevent the thrust loss caused by the coanda effect, but rather the circular part is formed at the lower end of the duct, It is possible to obtain an effect of improving the thrust and a fuel saving effect by inducing a coanda effect in which the flow bends along the lower circular portion.
도 1은 종래 아지무스 스러스터를 보인 측면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 보인 측면도
도 3은 코앤다 효과를 설명하는 도면
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 보인 측면도1 is a side view showing a conventional azimuth thruster
FIG. 2 is a side view showing a duct structure of the azumuth thruster according to the first embodiment of the present invention. FIG.
3 is a view for explaining a coanda effect;
FIG. 4 is a side view showing a duct structure of the azumuth thruster according to the second embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a duct structure of an azimuth thruster according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 보인 측면도이고, 도 3은 코앤다 효과를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a side view showing the duct structure of the Ajmus thruster according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining a coanda effect.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 아지무스 스러스터(100)는 선체(1)에 회전 가능하게 결합하는 회전체(110)를 구비한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
상기 회전체(110)는 선체(1)에 회전 가능하게 설치되는 스트럿(111)과, 상기 스트럿(111) 하부에 결합하는 포드(112)로 구성될 수 있다.The rotating
상기 포드(112)에 수평으로 회전 가능하게 설치된 프로펠러 샤프트(propeller shaft)(120)에는 프로펠러(130)가 결합한다.The
상기 프로펠러(130)는 선박에 추력(thrust)을 제공하는 장치로, 프로펠러 샤프트(120)의 일단 부에 결합하며, 프로펠러 샤프트(120)의 회전력을 선박의 직선운동으로 바꾸어 주는 역할을 한다.The
상기 스트럿(111)의 내부에는 선체(1)의 엔진으로부터 동력을 전달할 수 있는 구동 샤프트(16)가 위치하며, 상기 구동 샤프트(16)는 상기 프로펠러 샤프트(120)와 결합한다.A
상기 구동 샤프트(16)와 상기 프로펠러 샤프트(120)와 동력 전달 구조는 공지의 기술에 해당하므로 본 발명에서 구체적인 설명은 생략한다.Since the power transmission structure between the
덕트(150)는 전류고정날개(미도시) 및 스트럿(111)에 의해 지지될 수 있으며, 상기 프로펠러(130) 외측을 커버링하는 역할을 한다.The
상기 덕트(150)는 선박의 진행 방향에 따라 물의 흐름을 가이드 하는 튜브 형태의 장치로, 덕트(150)의 형상에 따라서 유속이 증가하거나 감소할 수 있다.The
예를 들어, 유속이 증가하도록 덕트(150)를 형성하면 프로펠러(130)의 부하를 줄일 수 있으며, 유속이 감소하도록 덕트(150)를 형성하면 캐비테이션(cavitation) 발생을 지연시킬 수 있다.For example, forming the
본 발명의 아지무스 스러스트의 덕트 구조에서는, 코앤다 효과에 의해 발생하는 추력 손실을 방지하기 위해서 아지무스 스러스트 자체를 일정 각도로 설계하는 것이 아니라 오히려, 덕트(150)의 하부 끝단(151)에 원형 부(152)를 형성함으로써, 덕트(150) 내부 자체에서 원형 부(152)를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여 추력 개선의 효과 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있다.In the duct structure of the azimuth thrust of the present invention, instead of designing the azimuth thrust itself at a certain angle in order to prevent the thrust loss caused by the coanda effect, The effect of improving the thrust and reducing the fuel consumption can be obtained by inducing the coanda effect that the flow is bent along the
코앤다 효과(coanda effect)란 유동이 곡면을 따라 흐르는 현상, 즉 고속의 기체, 유체의 벽면 흡착현상을 말하는 것으로, 본 발명은 유체의 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도함으로써, 추력 개선의 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있다.The coanda effect refers to a phenomenon in which a flow flows along a curved surface, that is, a phenomenon in which a gas or a fluid is adsorbed on a wall at a high speed. The present invention induces a coanda effect in which a fluid flow is bent, The fuel saving effect can be obtained.
본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the duct structure of the azumustrer according to the present invention is as follows.
덕트(150)의 단면에 있어서는, 외면 부분보다 내면 부분이 더 큰 곡면을 갖게 되는 형태, 즉 캠버(camber)를 갖게 된다.In the cross section of the
유체가 덕트(150)의 입구 측에서 출구 측으로 유체가 흐를 때, 유체가 내면 부분의 곡면을 따라 이동하는데, 덕트(150)의 하부 끝단(151)에 원형 부(152)를 형성하여 덕트(150) 내부 자체에서, 도 3에 화살표로 표시된 바와 같이, 덕트(150)의 하부의 원형 부(152)를 따라 유체의 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도함으로써,추력 개선의 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있다.
When the fluid flows from the inlet side to the outlet side of the
한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 아지무스 스러스터의 덕트 구조를 보인 측면도이다.4 is a side view showing a duct structure of the azumuth thruster according to the second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 아지무스 스러스터(200)는 전술한 제1 실시 예에 따른 아지무스 스러스터(100)와는 달리 스트럿 없이, 선체(1)에 회전체로서 포드(210)가 직접 회전 가능하게 설치되는 구조이다. 4, the
상기 포드(210)에 수평으로 회전 가능하게 설치된 프로펠러 샤프트(propeller shaft)(220)에는 프로펠러(230)가 결합하고, 덕트(250)의 하부 끝단(251)에 원형 부(252)를 형성함으로써, 덕트(250) 내부 자체에서 덕트(250)의 원형 부(252)를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여, 추력 개선의 효과 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있다.A
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 코앤다 효과에 의해 발생하는 추력 손실을 방지하기 위해 추력기 자체를 일정각도로 설계하는 것이 아니라, 오히려 덕트의 하부 끝단에 원형 부를 형성함으로써, 덕트 내부 자체에서 덕트의 하부의 원형 부를 따라 유동이 휘어지는 코앤다 효과를 유도하여, 추력 개선의 효과 및 연료절감 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, the thrusters themselves are not designed to have a certain angle in order to prevent the thrust loss caused by the coanda effect, but rather the circular part is formed at the lower end of the duct, The coin effect in which the flow is bent along the lower circular portion is induced, and the effect of improving thrust and the fuel saving effect can be obtained.
1: 선체
100: 아지무스 스러스터
111: 스트럿(strut)
112: 유선형의 포드(pod)
120: 프로펠러 샤프트(propeller shaft)
130: 프로펠러
150: 덕트
151: 원형 끝단
152: 원형 부1: Hull
100: Ajimus Thruster
111: strut
112: streamlined pod
120: propeller shaft
130: Propeller
150: Duct
151: Round end
152:
Claims (4)
상기 회전체는 상기 선체에 회전 가능하게 설치되는 스트럿과, 상기 스트럿 하부에 결합하는 포드로 구성되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 덕트 구조.The method according to claim 1,
Wherein the rotating body comprises a strut rotatably installed on the hull and a pod coupled to a lower portion of the strut.
상기 회전체는 상기 선체에 회전 가능하게 설치되는 포드로 구성되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 덕트 구조.The method according to claim 1,
Wherein the rotating body is formed of a pod rotatably installed on the hull.
상기 원형 부는 상기 덕트의 하부 끝단에 형성되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 덕트 구조.The method according to claim 1,
And the circular portion is formed at a lower end of the duct.
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