KR20150145982A - 선미부 전류고정날개 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 전류고정날개에 관한 것으로서, 특히 전류고정날개에서 발생하는 캐비테이션을 감소시켜 추진효율을 증대시키며 전류고정날개 끝단에서 발생하는 캐비테이션으로부터 프로펠러의 손상을 방지할 수 있게 구성한 전류고정날개에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로펠러의 전방에 위치하며 일단이 선미부에 고정되는 전류고정날개들로서, 전류고정날개의 타단에는 복수의 핀들이 전류고정날개의 폭방향으로 간격을 두고 고정된 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

선미부 전류고정날개{Pre-swirl Stator of Ship Stem}

본 발명은 선박의 전류고정날개에 관한 것으로서, 특히 전류고정날개에서 발생하는 캐비테이션을 감소시켜 추진효율을 증대시키며 전류고정날개 끝단에서 발생하는 캐비테이션으로부터 프로펠러의 손상을 방지할 수 있게 구성한 전류고정날개에 관한 것이다.

일반적으로 선박에 있어 프로펠러는 회전하면서 추진력을 발생하기 때문에 프로펠러의 후류에서는 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분(Tangential Velocity)이 불가피하게 생성되고, 이러한 접선방향의 속도성분은 좌현(Port)과 우현(Starboard)에서 각각 상부를 향하게 된다. 이 결과, 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분은 선박의 추진효율을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.

이에 따라, 프로펠러의 후류에서 소실되는 프로펠러의 운동에너지를 회수하기 위한 다양한 형태의 개선 방안이 대두되었는 바, 그 중에서 프로펠러의 전방에서 프로펠러의 축방향 중심선에 대해 방사상으로 전류고정날개(Pre-swirl stator)를 설치하는 것도 개선 방안의 일환이었다. 그리고, 전류고정날개는 주로 저속 비대선에 적용되어 선박의 속도 성능을 향상시키고자 적용하였다.

즉, 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 있었다.

도 1은 종래 선박에 있어 전류고정날개가 설치된 상태를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 프로펠러(1)의 전방에 전류고정날개(3)가 다수로 설치되는 바, 전류고정날개(3)는 프로펠러(1)의 축방향 중심선을 기준으로 하여 방사상으로 배치되도록 구비된다.

그러나, 종래에는 상기 전류고정날개(3)의 길이에 대한 고려가 없었기 때문에 저속 비대선에 적용시에는 큰 문제가 발생하지 않았으나, 액화천연가스 운반선이나 컨테이너선과 같이 저속 비대선에 비해 선속이 상대적으로 빠른 중/고속 선박에 전류고정날개(3)를 적용할 경우에는 선박의 속도 증가에 의해 상기 전류고정날개의 단면을 따라 흐르는 유체의 유체역학적인 부하 증가로 귀결되어 전류고정날개(3)의 끝단부에서 발생하는 보오텍스에 의해 캐비테이션(5)이 발생하게 된다.

그리고, 전류고정날개(3)의 끝단부에서 발생된 보오텍스에 의한 캐비테이션 후류에서 회전하고 있는 프로펠러(1)의 날개 표면에 직접적인 영향을 주게 되어, 내구시 프로펠러(1)의 표면에 대한 침식발생으로 확대된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0103982호(공개일 2010-09.29)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 전류고정날개 끝단에서 발생하는 캐비테이션을 감소시켜 추진효율을 향상시킬 수 있도록 구성한 선미부 전류고정날개를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로펠러의 전방에 위치하며 일단이 선미부에 고정되는 전류고정날개들로서, 전류고정날개의 타단에는 복수의 핀들이 전류고정날개의 폭방향으로 간격을 두고 고정된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전류고정날개는 유체의 유동방향에 대해 익형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선미부 전류고정날개는 전류고정날개의 끝단에서 발생하는 보오텍스를 감소시켜 캐비테이션을 감소시킴으로써, 후류에 위치한 프로펠러의 침식현상을 감소시킬 수 있다는 장점과 더불어 추력효율을 증가시킨다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전류고정날개 및 프로펠러를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선미부 전류고정날개를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 팁 보오텍스의 측면도이며,
도 4는 도 2에 도시된 팁 보오텍스의 평면도이고,
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 전류고정날개에서 생성되는 보오텍스를 나타낸 시뮬레이션 이미지이다.

아래에서는 본 발명에 따른 선미부 전류고정날개의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 선미부 전류고정날개를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 팁 보오텍스의 측면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 팁 보오텍스의 평면도이다. 그리고 도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 전류고정날개에서 생성되는 캐비테이션을 유발하는 보오텍스를 나타낸 시뮬레이션 이미지이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 선미에는 프로펠러(1)가 장착되며, 프로펠러(1)의 전방에는 전류고정날개(110)들이 방사형으로 선미에 고정된다. 그리고 프로펠러(1)의 후방에는 러더(7)가 장착되어 선박의 진행방향을 제어한다.

이와 같이 구성된 선미부에 있어서, 본 발명에 따른 선미부 전류고정날개(110)는 그 끝단에 전류고정날개(110)의 길이방향으로 복수의 핀(100)들이 고정된다.

보다 구체적으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 핀(100)은 전류고정날개(110)의 끝단에 길이방향으로 간격을 두고 고정되며, 전류고정날개(110)의 단면은 익형구조이며, 전류고정날개(110)에 고정된 핀(100)들 또한 전류고정날개(110)와 같은 익형구조를 갖는다.

이와 같이 핀(100)들이 전류고정날개(110)의 길이방향으로 간격을 두고 고정된 상태에서 프로펠러(1)가 작동하게 되면, 전류고정날개(110)의 폭방향으로 유동하는 유체는 전류고정날개(110)에 의해 보오텍스가 분산되어 캐비테이션(5)의 발생을 감소시킨다.

더불어 전류고정날개(110)의 끝단 즉 핀(100)들이 장착된 부위에서 또한 핀(100)에 의해 유동박리가 발생하여 캐비테이션(5)의 발생을 감소시킨다.

전류고정날개(110) 및 핀(100)에서 보오텍스가 분산되어 와류의 강도를 감소시켜 압력차에 따른 캐비테이션을 감소시킨다.

도 5에 도시된 시뮬레이션 이미지를 살펴보면, 도 5의 (a)에 도시된 시뮬레이션 이미지는 기존 전류고정날개(110) 즉 핀들이 형성되지 않은 전류고정날개에 의한 보오텍스 발생을 나타낸 시뮬레이션 이미지이고, 도 5의 (b)는 본 발명에 따른 핀(100)들이 고정된 전류고정날개(110)에 의한 캐비테이션을 유발하는 보오텍스 발생을 나타낸 이미지이다.

이미지 상에서 갈색 부분이 캐비테이션(5) 발생 부위이고, 녹색은 전류고정날개(3, 110)를 나타내고 있다. (a)와 (b)를 비교하였을 때에 (b)의 빨간색 박스 부위는 전류고정날개(110)의 끝단부위이다.

도 5의 (a)에서는 전류고정날개(110)의 끝단에서 전류고정날개(110)의 폭방향으로 넓게 캐비테이션(5; 갈색 부분)이 발생하고 있으나, 도 5의 (b)에 표시된 빨간 박스 내에는 갈색의 캐비테이션이 분산 감소되며 캐비테이션의 폭 또한 얇다는 것을 확인할 수 있다. 도 5의 (b)에 있어서 아래쪽 빨간 박스 내부에는 본 발명에 따른 핀(100)들이 표시되어 있으며, 핀(100)의 둘레에서 캐비테이션이 감소되는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이 전류고정날개의 끝단에 핀들이 고정됨에 따라 캐비테이션을 감소시킴을 알 수 있고, 그에 따라 후방에 위치한 프로펠러 및 러더에 가해지는 압력을 줄일 수 있어 프로펠러 및 러더의 내구성을 향상시킨다.

앞서, 전류고정날개(110)에 고정된 핀(100)에 의해 보오텍스가 분산되어 발생하고 그로 인해 캐비테이션의 감소를 설명한 바와 같이, 전류고정날개(110)에 고정된 핀(100)를 대신하여 홈(101)을 형성하더라도 보오텍스의 강도를 감소시키는 현상을 구현할 수 있다.

1 : 프로펠러
3, 110 : 전류고정날개
5 : 팁 보오텍스
7 : 러더
100 : 핀

Claims (2)

1. 프로펠러의 전방에 위치하며 일단이 선미부에 고정되는 전류고정날개들로서,
   전류고정날개의 타단에는 익형 구조의 복수 핀들이 전류고정날개의 선단에서 후단방향으로 간격을 두고 고정된 것을 특징으로 하는 선미부 전류고정날개.
   
2. 제1항에 있어서,
   전류고정날개는 유체의 유동방향에 대해 익형으로 형성된 것을 특징으로 하는 전류고정날개.
   

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