KR20160043399A - 원통형 추진 프레임 - Google Patents

Abstract

액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임은, 액체 유입구의 구경보다 액체 방출구의 구경이 더 크도록 형성되며, 내부방향으로 볼록한 곡면으로 형성되는 원통형 내부 프레임과, 상기 원통형 내부 프레임을 감싸되, 상기 원통형 내부 프레임 사이에 액체 이동통로가 형성되도록 구성되는 원통형 외부 프레임과, 상기 원통형 외부 프레임의 외면에 연결되어 상기 액체 이동통로에 액체를 공급하는 액체 유입관을 포함하며, 상기 액체 이동통로에 공급된 액체가 상기 원통형 내부 프레임의 내면으로 공급될 수 있도록, 상기 원통형 내부 프레임에 형성된 링형태의 관통홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원통형 추진 프레임{CYLINDRICAL PROPULSION FRAME}

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임에 관한 것이다.

종래의 선박용 추진장치는 스크류 프로펠러(screw propeller) 방식 및 워터제트(water jet) 방식 두 가지를 주로 이용하여 제조되고 있다.

스크류 프로펠러 방식의 경우에는 배가 고속 주행을 할 때, 스크류의 회전운동으로 회전하는 날의 가장자리 부분과 바깥쪽 부분의 회전 속도 차이가 발생하게 되면서 와류현상이 발생하게 된다. 와류현상으로 인하여 물이 없는 빈공간이 발생하게 되며 프로펠러가 혼자서 헛돌게 되는 공동화 현상이 일어나게 되므로 추진 효율이 급격하게 떨어지게 된다. 결국 공동화 현상으로 인하여 최고 속도의 제한이 존재하게 된다. 또한, 돌출된 프로펠러에 의하여 미역과 같은 해초류가 걸리는 일도 많이 발생하고, 심지어는 매너티나 고래, 바다 거북등 수중의 희귀생물에 피해를 주는 일도 발생하고 있다.

상술한 바와 같은 스크류 프로펠러 방식의 단점인 속도제한을 극복하기 위해서, 워터제트 방식의 추진 장치가 개발이 되어 사용되고 있다. 하지만, 기존의 워터제트 방식은 프로펠러 방식에 비해서 설계가 복잡하며, 제작비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 추진력 대비 연료 소비량이 굉장히 많아서 효율적이지 않다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 원통형 내부 프레임의 내부 공간의 압력을 낮춤으로써, 액체 유입구로부터 보다 많은 액체가 유입되게 하여 보다 강한 추진력을 얻을 수 있는 구조로 형성된 원통형 추진 프레임을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임에 있어서, 액체 유입구의 구경보다 액체 방출구의 구경이 더 크도록 형성되며, 내부방향으로 볼록한 곡면으로 형성되는 원통형 내부 프레임; 상기 원통형 내부 프레임을 감싸되, 상기 원통형 내부 프레임 사이에 액체 이동통로가 형성되도록 구성되는 원통형 외부 프레임; 상기 원통형 외부 프레임의 외면에 연결되어 상기 액체 이동통로에 액체를 공급하는 액체 유입관; 및 상기 액체 이동통로에 공급된 액체가 상기 원통형 내부 프레임의 내면으로 공급될 수 있도록, 상기 원통형 내부 프레임에 형성된 링형태의 관통홈;을 포함하는 원통형 추진 프레임이 제공된다.

상기 링형태의 관통홈은 상기 액체 유입구에 인접한 곳에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 내부 프레임 및 원통형 외부 프레임은, 수직방향 보다 수평방향으로 더 긴 지름을 갖는 원통형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 유입관을 통해서 공급된 액체는 상기 액체 이동통로 및 상기 링형태의 관통홈을 통해서 상기 원통형 내부 프레임의 내부 곡면을 따라 상기 액체 방출구 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임을 이용할 경우, 공동화 현상이 발생하지 않으므로 기존의 스크류 프로펠러 방식에 비해서 최고 속도는 더 빨라지며, 기존의 워터제트 방식에 비해서 추진력 대비 연료 소모가 줄어드는 장점이 발생한다. 또한, 기존의 스크류 프로펠러 방식처럼 해양 동식물에 피해를 주지 않는 장점이 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 추진 프레임의 수직방향 단면도.
도 2는 도 1의 원통형 추진 프레임의 동작 구성도.
도 3은 도 1의 원통형 추진 프레임의 액체 유입구 방향에서의 정면도.
도 4는 도 1의 원통형 추진 프레임의 평면도.
도 5는 도 1의 원통형 추진 프레임의 B-B' 방향 단면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 추진 프레임(1)의 수직방향 단면도이고, 도 2는 도 1의 원통형 추진 프레임의 동작 구성도이고, 도 3은 도 1의 원통형 추진 프레임의 액체 유입구 방향에서의 정면도이고, 도 4는 도 1의 원통형 추진 프레임의 평면도이고, 도 5는 도 1의 원통형 추진 프레임의 B-B' 방향 단면도이다.

본 실시예에 따른 원통형 추진 프레임(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.

도 1 내지 도 5를 동시에 참조하면, 액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임(1)은, 원통형 내부 프레임(100)과, 원통형 외부 프레임(200)과, 액체 유입관(300)과, 링형태의 관통홈(400)을 포함한다.

상기와 같이 구성되는 원통형 추진 프레임(1)의 세부구성을 살펴보면 다음과 같다.

원통형 내부 프레임(100)은 액체 유입구의 구경보다 액체 방출구의 구경이 더 크도록 형성되며, 내부방향으로 볼록한 곡면으로 형성된다. 따라서 원통형 내부 프레임(100)의 내부는 액체 유입구에서 액체 방출구 방향으로 점점 지름이 커지는 원형 또는 타원형 공간이 형성된다.

원통형 외부 프레임(200)은 원통형 내부 프레임(100)의 외면을 감싸도록 구성되는데, 원통형 외부 프레임(200)과 원통형 내부 프레임(100) 사이에는 액체 이동통로(500)로 사용되는 일정한 공간이 형성된다.

액체 유입관(300)은 원통형 외부 프레임(200)의 외면에 연결되어 액체 이동통로(500)에 액체를 공급한다. 본 실시예에서 액체 유입관(300)은 원통형 외부 프레임(200)의 상부 외면에 연결된다.

링형태의 관통홈(400)은 액체 이동통로(500)에 공급된 액체가 원통형 내부 프레임(100)의 내면으로 공급될 수 있도록 원통형 내부 프레임(100)에 형성된다. 즉, 링형태의 관통홈(400)은 액체 유입구에 인접한 곳의 원통형 내부 프레임(100)에 형성된다. 이때 링형태의 관통홈(400)은 액체 이동통로(500)을 통해서 공급되는 액체가 빠른 속도로 원통형 내부 프레임(100)의 내부로 이동할 수 있도록 매우 작은 구경을 갖는 관통홈으로 형성되는 것이 바람직하다.

액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임(1)의 내부동작을 설명하면 다음과 같다.

기본적으로 워터제트 방식과 동일한 방식을 통해서, 액체 유입관(300)을 통해서 액체가 유입되면 액체 이동통로(500)를 경유하여 매우 작은 구경의 갖는 링형태의 관통홈(400)을 통해서 원통형 내부 프레임(100)의 내부 공간으로 배출된다. 이때, 작은 구경을 갖는 링형태의 관통홈(400)을 통해서 액체가 배출되므로, 액체의 속도는 매우 빨라진다. 이때, 원통형 내부 프레임(100)의 내면은 내부방향으로 볼록한 곡면형태로 형성되어 있으므로, 링형태의 관통홈(400)을 통해서 배출되는 액체는 원통형 내부 프레임(100)의 내부 곡면을 따라 액체 방출구 방향으로 빠르게 이동한다. 즉, 액체 유입관(300)을 통해서 공급된 액체는 액체 이동통로(500) 및 링형태의 관통홈(400)을 통해서 원통형 내부 프레임(100)의 내부 곡면을 따라 액체 방출구 방향으로 빠르게 이동한다.

원통형 내부 프레임(100)의 내부 곡면을 따라 액체 방출구 방향으로 빠르게 이동하는 액체로 인해서 원통형 내부 프레임(100)의 내부 공간의 압력은 낮아진다. 결과적으로 원통형 내부 프레임(100)의 내부 공간의 압력이, 액체 유입구 쪽의 압력보다 낮아지게 되므로, 액체 유입구 쪽의 액체가 압력차이로 인해서 원통형 내부 프레임(100)의 내부 공간으로 빨려 들어오게 된다. 이와 같은 기술적인 특징을 통해서 원통형 추진 프레임(1)은 보다 많은 액체를 유입시켜서 액체 방출구로 방출할 수 있으므로, 추진력이 보다 강해진다.

참고적으로, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 추진 프레임(1)은, 유체가 곡면의 표면을 따라 이동하는 원리인 "코안다 효과"와, 빠르게 이동하는 유체의 속력에 의해서 압력이 낮아지는 원리인 "베리누이의 원리"가 적용되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 원통형 내부 프레임(100) 및 원통형 외부 프레임(200)은, 수직방향 보다 수평방향으로 더 긴 지름을 갖는 타원 원통형 구조로 형성될 수 있다. 이러한 타원형 구조의 종횡비는 실시예에 따라 조절될 수 있으며, 타원이 아닌 원형구조로 형성될 수 있을 것이다.

1 : 원통형 추진 프레임
100 : 원통형 내부 프레임
200 : 원통형 외부 프레임
300 : 액체 유입관
400 : 링형태의 관통홈
500 : 액체 이동통로

Claims (4)

1. 액체분사를 이용한 선박용 추진장치의 원통형 추진 프레임에 있어서,
   액체 유입구의 구경보다 액체 방출구의 구경이 더 크도록 형성되며, 내부방향으로 볼록한 곡면으로 형성되는 원통형 내부 프레임;
   상기 원통형 내부 프레임을 감싸되, 상기 원통형 내부 프레임 사이에 액체 이동통로가 형성되도록 구성되는 원통형 외부 프레임;
   상기 원통형 외부 프레임의 외면에 연결되어 상기 액체 이동통로에 액체를 공급하는 액체 유입관; 및
   상기 액체 이동통로에 공급된 액체가 상기 원통형 내부 프레임의 내면으로 공급될 수 있도록, 상기 원통형 내부 프레임에 형성된 링형태의 관통홈;
   을 포함하는 원통형 추진 프레임.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 링형태의 관통홈은, 상기 액체 유입구에 인접한 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 추진 프레임.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 원통형 내부 프레임 및 원통형 외부 프레임은,
   수직방향 보다 수평방향으로 더 긴 지름을 갖는 원통형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 추진 프레임.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 액체 유입관을 통해서 공급된 액체는 상기 액체 이동통로 및 상기 링형태의 관통홈을 통해서 상기 원통형 내부 프레임의 내부 곡면을 따라 상기 액체 방출구 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 원통형 추진 프레임.

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