KR20160056461A - Ship having auxiliary thrust apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a ship having an auxiliary thrust apparatus installed in the rear side of a propeller. The auxiliary thrust apparatus comprises: a support hub performing free rotation in accordance with the rotation of the propeller; and a plurality of blades radially extended from the support hub and having a curved end. Therefore, as the end is not exposed to the outside of free surface, the present invention can prevent a reduction in propulsion efficiency and can prevent damage at the same time. In addition, vibration and noise due to fluctuation pressure can be reduced by decreasing cavitation.

Description

보조 추력장치를 구비한 선박 {Ship having auxiliary thrust apparatus}[0001] Ship having auxiliary thrust apparatus [0002]

본 발명은 보조 추력장치를 구비한 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추진 효율의 감소를 방지하면서 손상을 방지할 수 있는 보조 추력장치를 구비한 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ship having an auxiliary thrust device, and more particularly to a ship having an auxiliary thrust device capable of preventing damage while preventing reduction in propulsion efficiency.

일반적으로, 선박이 추진하기 위해서는 선박의 후미에 설치된 프로펠러가 회전되어야 하는데, 가장 이상적인 조건은 프로펠러만 회전하고 그 주위의 유체는 회전하지 않고 프로펠러의 축 방향, 즉 선박의 진행에 작용하는 방향으로만 흐르는 것이다.In general, the propeller installed at the rear of the ship must be rotated to propel the ship. Ideally, only the propeller rotates and the fluid around it does not rotate but flows only in the axial direction of the propeller, will be.

그러나, 이러한 이상적인 상태는 실제 상황에서는 점성을 가지고 있는 유체(해수)의 특성상 프로펠러의 회전시 그 주위의 유체도 어느 정도 함께 회전하여 회전류가 발생하게 된다. 이러한 회전류는 선박의 추진력에 아무런 도움을 주지 못할 뿐만 아니라, 추진력의 손실만 가져오므로, 결국 선박의 실질적인 추진 효율은 이상적인 추진 효율에 비해 떨어질 수밖에 없다.However, in this ideal state, in the actual situation, due to the nature of the fluid having a viscosity (sea water), when the propeller rotates, the fluid around the rotor also rotates to some extent to generate a rotating current. Since such a rotating current can not only help the propulsion force of the ship, but also causes a loss of the propulsive force, the actual propulsion efficiency of the ship is inevitably lower than the ideal propulsion efficiency.

회전류에 의한 손실 에너지를 회수하기 위한 여러 방안들이 제시되어 왔는데, 그 중에 하나가 미국 특허 제4,623,299호에 개시되어 있다. Various schemes have been proposed for recovering the lost energy due to the rotating current, one of which is disclosed in U.S. Patent No. 4,623,299.

도 1에 도시된 추진장치에서와 같이, 선미(2)의 허브(4) 상에 복수의 날개(5a)를 가지는 프로펠러(5)가 형성되고, 그 후방으로 베인 휠(6)이 설치되어 있다. 이 베인 휠(6)은 허브(7)로부터 방사상으로 연장되는 복수의 날개(6a)를 갖는다. 도 1에서 미설명부호 3은 러더를 표시한다. A propeller 5 having a plurality of blades 5a is formed on the hub 4 of the stern 2 and a vane wheel 6 is installed behind the propeller 5 as in the propulsion device shown in Fig. . The vane wheel (6) has a plurality of vanes (6a) extending radially from the hub (7). In Fig. 1, reference numeral 3 denotes a rudder.

배인 휠(6)의 날개(6a)는 2개의 구별되는 세그먼트(Segment)로 형성되어 있는데, 프로펠러(5)의 흐름 내에 위치된 제1세그먼트(8)는 터빈의 날개 형태로 되어 있으며, 제2세그먼트(9)는 추가적인 추진 흐름을 발생시키게 된다.The wings 6a of the doubling wheel 6 are formed of two distinct segments, the first segment 8 located in the flow of the propeller 5 being in the form of a wing of a turbine, Segment 9 causes additional propelling flow.

보다 구체적으로, 베인 휠(6)은 선체로부터의 동력이 전달되지 않고서 자유회전될 수 있도록 구성되어 있어, 선박이 진행할 때 베인 휠(6)은 그 회전력을 프로펠러(5)의 직경 안쪽에서 얻고, 얻어진 회전력은 프로펠러(5)의 직경보다 큰 외곽 부분의 날개(즉, 제2세그먼트)에서 추력으로 변환하도록 되어 있다. 이를 위해서 프로펠러(5)의 반경보다 베인 휠(6)의 반경이 크게 되도록 설계된다. More specifically, the vane wheel 6 is configured to be freely rotatable without transmitting power from the hull, so that when the ship is moving, the vane wheel 6 obtains its rotational force from inside the diameter of the propeller 5, The obtained rotational force is converted into a thrust force in a wing (that is, a second segment) of an outer portion larger than the diameter of the propeller 5. For this purpose, the radius of the vane wheel 6 is designed to be larger than the radius of the propeller 5.

다시 말해서, 베인 휠(6)의 안쪽 부분을 이루는 제1세그먼트(8)는 회전류를 흡수하여 동력을 얻는 터빈부로 작용하고, 외곽 부분을 이루는 제2세그먼트(9)는 제1세그먼트(8)에서 얻은 회전력을 이용하여 추력을 얻는 임펠러부로 역할을 하게 되는 것이다.In other words, the first segment 8 constituting the inner portion of the vane wheel 6 serves as a turbine portion for absorbing the return current to obtain power, and the second segment 9 constituting the outer portion acts as the first segment 8, And the thrust is obtained by using the rotational force obtained from the impeller portion.

이러한 추진장치에서는, 베인 휠(6)의 크기가 프로펠러(5)의 직경보다 훨씬 커서 프로펠러(5)에서 발생하는 소용돌이(Vortex)와 공동현상(Cavitation)에 의해 손상되거나 내구 강도가 저하되는 문제점이 있다. In such a propulsion device, the problem is that the size of the vane wheel 6 is much larger than the diameter of the propeller 5, so that it is damaged by the vortex and cavitation generated in the propeller 5, have.

또한, 선박이 짐을 싣지 않은 상태로 운항할 때 베인 휠(6)의 끝단이 자유수면 밖으로 나오는 상황이 발생하게 되고, 이러한 경우에 공기의 침투로 인해 추진 효율이 감소함과 더불어 베인 휠(6)의 침식 가능성이 높게 되는 문제점이 있다.In this case, the propelling efficiency is reduced due to the infiltration of air. In addition, the vane wheel 6 is prevented from being damaged by the vane wheel 6, There is a problem that the possibility of erosion is high.

더구나, 전술한 공동현상은 자유수면과 가까운 날개(5a, 6a)의 팁 부분에서 주로 생성되고 소멸되는데, 이러한 생성과 소멸이 선박의 운항 중에 반복됨으로써 팁 부분의 유체영역에서 변동하는 압력이 발생하게 되고, 이 압력이 위쪽의 선체에 전달되어 선체에 진동과 소음을 유발하는 문제점도 있다. Moreover, the aforementioned cavitation is mainly generated and eliminated at the tips of the vanes 5a and 6a close to the free surface. Such generation and disappearance are repeated during the operation of the ship, thereby causing a fluctuating pressure in the fluid region of the tip portion And this pressure is transmitted to the upper hull, causing vibration and noise in the hull.

이에 본 발명은 프로펠러의 후방에 설치되어 추진 효율의 감소를 방지함과 동시에 손상을 방지할 수 있고, 공동현상을 저감시켜 변동압력으로 인한 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 보조 추력장치를 구비한 선박을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a ship having an auxiliary thrust device installed at the rear of a propeller to prevent a decrease in propulsion efficiency and to prevent damage, and to reduce vibration and noise due to fluctuation pressure by reducing cavitation, The main purpose of which is to provide.

본 발명에 따른 선박은, 프로펠러의 후방에 설치되는 보조 추력장치를 구비한 선박으로서, 상기 보조 추력장치는, 상기 프로펠러의 회전에 따라 자유회전하는 지지허브; 및 상기 지지허브로부터 방사상으로 연장되고, 끝단이 휘어진 복수의 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다. A ship according to the present invention is a ship having an auxiliary thrust device installed at the rear of a propeller, wherein the auxiliary thrust device comprises: a support hub rotatable in accordance with rotation of the propeller; And a plurality of vanes extending radially from the support hub and bent at an end thereof.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 프로펠러의 후방에 설치되고 끝단이 선수 쪽으로 휘어진 복수의 날개를 포함한 보조 추력장치를 구비함으로써, 끝단이 자유수면 밖으로 노출되지 않게 되어 추진 효율의 감소를 방지함과 동시에 손상을 방지할 수 있고, 공동현상을 저감시켜 변동압력으로 인한 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, since the auxiliary thrust device including a plurality of blades whose rear ends are bent toward the bow is provided at the rear of the propeller, the end is not exposed outside the free water surface, It is possible to reduce the cavitation phenomenon and reduce the vibration and noise due to the fluctuating pressure.

도 1은 종래의 추진장치의 배치상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 프로펠러의 후방에 설치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 추력장치를 구비한 선박의 선미를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 보조 추력장치의 사시도이다.1 is a view showing an arrangement state of a conventional propulsion device.
2 is a front view of a ship equipped with an auxiliary thrust device according to an embodiment of the present invention installed at the rear of a propeller.
3 is a perspective view of an auxiliary thrust device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 프로펠러의 후방에 설치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 추력장치를 구비한 선박의 선미를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 보조 추력장치의 사시도이다.FIG. 2 is a front view of a ship having an auxiliary thrust device according to an embodiment of the present invention installed at the rear of a propeller, and FIG. 3 is a perspective view of an auxiliary thrust device applied to an embodiment of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 프로펠러(5)의 후방에 설치되는 보조 추력장치(10)를 구비한 선박으로서, 보조 추력장치(10)는, 프로펠러(5)의 회전에 따라 자유회전하는 지지허브(11); 및 이 지지허브(11)로부터 방사상으로 연장되고, 끝단(13)이 휘어진 복수의 날개(12)를 포함하고 있다. As shown in these drawings, a ship according to an embodiment of the present invention is a ship having an auxiliary thrust device 10 installed at the rear of a propeller 5. The auxiliary thrust device 10 includes a propeller 5) which rotates freely according to the rotation of the support hub (11); And a plurality of vanes 12 radially extending from the support hub 11 and having an end 13 bent.

선미(2)의 허브(4) 상에 복수의 날개(5a)를 가지는 프로펠러(5)가 형성되고, 그 후방으로 본 발명의 보조 추력장치(10)가 설치된다. 도 2에서 미설명부호 3은 러더를 표시한다. A propeller 5 having a plurality of blades 5a is formed on the hub 4 of the stern 2 and an auxiliary thrust device 10 of the present invention is installed behind the propeller 5. In Fig. 2, reference numeral 3 denotes a rudder.

보조 추력장치(10)는 팁 부분에 소정의 곡선 레이크와 코드 길이를 갖는 복수의 날개(12)를 포함한다. 지지허브(11)의 외측에 부착된 날개(12)의 끝단(13)은 선수 쪽으로 휘어진 형상을 갖는다. The auxiliary thrust device (10) includes a plurality of blades (12) having a predetermined curved rake and a cord length at the tip portion. The end (13) of the blade (12) attached to the outside of the support hub (11) has a shape bent toward the bow.

하지만, 날개(12)의 끝단(13)이 휘어지는 방향은 이에 한정되지 않으며, 선수의 반대쪽, 즉 선미 쪽으로 휘어진 형상을 가질 수도 있다. However, the direction in which the end 13 of the blade 12 is bent is not limited to this, and may have a shape bent toward the opposite side of the bow, that is, toward the stern.

예를 들어, 각 날개(12)는 보조 추력장치(10)의 기준선(O)에 직각인 가상선(H)과 최대 두께의 중심선이 15∼45도의 각도(A)를 날개의 끝에서 가질 수 있다. 또, 보조 추력장치(10)의 기준선(O)과 최대 두께의 중심선이 3∼10도의 각도(B)를 지지허브(11)의 부분에서 가질 수 있다. For example, each wing 12 may have an angle A between the imaginary line H perpendicular to the reference line O of the auxiliary thrust device 10 and the center line of the maximum thickness at the end of the wing have. The center line of the auxiliary thrust device 10 and the center line of the maximum thickness can have an angle B of 3 to 10 degrees at the portion of the support hub 11. [

날개(12)의 끝단(13)이 휘어진 형상을 갖게 됨으로써, 보조 추력장치(10)의 실제 직경은 줄어들게 된다. 그러나, 보조 추력장치(10)의 직경은 여전히 프로펠러(5)보다 큰 직경을 유지한다. The end 13 of the blade 12 has a curved shape, so that the actual diameter of the auxiliary thrust device 10 is reduced. However, the diameter of the auxiliary thrust device 10 is still larger than the diameter of the propeller 5.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 보조 추력장치의 작용을 살펴보기로 한다. Hereinafter, an operation of the auxiliary thrust device in a ship according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명에서는 전술한 바와 같이, 보조 추력장치(10)의 팁 부분에 급격한 레이크를 형성함으로써 팁에서 발생하는 공동현상을 저감시켜 변동압력으로 인한 진동 및 소음을 감소시킬 수 있게 된다. In the present invention, as described above, by forming the abrupt rake in the tip portion of the auxiliary thrust device 10, cavitation occurring in the tip can be reduced, and vibration and noise due to the fluctuating pressure can be reduced.

또, 날개(12)의 끝에서 발생하는 3차원의 흐름을 막아 소용돌이의 발생량을 감소시키고 이 소용돌이에 의한 에너지 손실을 줄임과 동시에, 날개(10)의 끝에서부하(Loading)의 증가(즉, 추진력의 증가)로 인해 보조 추력장치(10)의 추진 효율이 2~4% 정도 향상되는 효과가 있다. It is also possible to prevent the flow of the three-dimensional flow generated at the end of the vane 12 to reduce the amount of vortex generated and to reduce the energy loss due to the vortex and to increase the load at the end of the vane 10 The thrust efficiency of the auxiliary thrust device 10 is improved by about 2 to 4%.

또한, 보조 추력장치(10)의 추진 효율이 증가함에 따라 선박의 속도가 증가하고, 동일 선속에서는 낮은 연료소모율을 유지하며, 동일 부하(추진력)에 대해 보조 추력장치(10)의 직경이 감소하여 보조 추력장치의 제작 비용이 절감되는 효과도 부수적으로 얻을 수 있다.In addition, as the propulsion efficiency of the auxiliary thrust device 10 is increased, the speed of the ship is increased, the fuel consumption rate is kept low in the same line, and the diameter of the auxiliary thrust device 10 is decreased with respect to the same load The effect of reducing the manufacturing cost of the auxiliary thrust device can also be obtained incidentally.

더욱이, 보조 추력장치(10)의 팁 부분에 급격한 레이크를 부여하여 줄어든 반경만큼, 선박이 짐을 싣지 않은 상태로 운항할 때 날개(12)의 끝이 자유수면 밖으로 노출되지 않게 되어서, 추진 효율이 감소되는 것을 방지하고 더불어 날개(12)의 침식 가능성을 낮추게 된다. Further, when the ship is operated in a state in which the ship is not loaded, the tip of the auxiliary thrust device 10 is not exposed to the free water surface when the ship is operated with a reduced radius by abrupt rake, And also reduces the possibility of erosion of the wings 12.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

5: 프로펠러
10: 보조 추력장치
11: 지지허브
12: 날개
13: 끝단5: Propeller
10: Auxiliary thrust device
11: Supporting hub
12: Wings
13: End

Claims (4)

프로펠러의 후방에 설치되는 보조 추력장치를 구비한 선박으로서,
상기 보조 추력장치는,
상기 프로펠러의 회전에 따라 자유회전하는 지지허브; 및
상기 지지허브로부터 방사상으로 연장되고, 끝단이 휘어진 복수의 날개
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 추력장치를 구비한 선박.1. A ship having an auxiliary thrust device installed at the rear of a propeller,
Wherein the auxiliary thrust device comprises:
A supporting hub rotatably rotating with rotation of the propeller; And
A plurality of blades extending radially from the support hub,
And an auxiliary thrust device for supporting the auxiliary thrust device. 제1항에 있어서,
상기 날개의 끝단은 선수를 향해 휘어진 것을 특징으로 하는 보조 추력장치를 구비한 선박.The method according to claim 1,
And an end of the wing is bent toward the bow. 제2항에 있어서,
상기 보조 추력장치의 직경은 상기 프로펠러의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 보조 추력장치를 구비한 선박. 3. The method of claim 2,
Wherein the diameter of the auxiliary thrust device is greater than the diameter of the propeller. 제3항에 있어서,
상기 선박이 짐을 싣지 않은 상태로 운항할 때 상기 날개의 끝이 자유수면 밖으로 노출되지 않는 것읕 특징으로 하는 보조 추력장치를 구비한 선박.
The method of claim 3,
Characterized in that the end of the wing is not exposed to the outside of the free water surface when the ship is operated without loading.
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