KR20160056470A - 선박용 추진장치 - Google Patents

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KR20160056470A
KR20160056470A KR1020140156288A KR20140156288A KR20160056470A KR 20160056470 A KR20160056470 A KR 20160056470A KR 1020140156288 A KR1020140156288 A KR 1020140156288A KR 20140156288 A KR20140156288 A KR 20140156288A KR 20160056470 A KR20160056470 A KR 20160056470A
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duct
present
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손영이
설안숙
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것으로서, 선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및 상기 선체의 좌현 및 우현 중 상기 프로펠러의 회전방향이 상방을 이루는 일측에 구비되어 상기 프로펠러에 유입되는 유체의 상방흐름을 제어하는 전류핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 프로펠러의 유입류에 영향을 주는 선체의 일 측에만 핀을 구비하여 프로펠러로 유입되는 유체의 상승류를 제어함으로써, 프로펠러의 효율을 증가시키는 효과가 있으며 프로펠러의 회전력을 증가시킬 수 있다.

Description

선박용 추진장치{A propulsion apparatus for ship}
본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: 10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용]
일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.
이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.
따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.
이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.
연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.
선박의 프로펠러 유입류는 프로펠러의 회전력이 선체의 추진력으로 전달되는 것을 저항할 수 있으며, 이에 도움이 될 수도 있다. 따라서, 선체의 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하기 위해 프로펠러의 유입류를 제어하는 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
일본특허공개공보 2001-138987 (2001.05.22) 일본특허공개공보 1988-017197 (1988.01.25)
본 발명의 목적은, 프로펠러로 유입되는 유체에 빌지보오텍스를 생성하는 선체의 후미에 덕트를 구비하여 빌지보오텍스의 회전방향과 유체의 유속을 제어함으로써, 선박의 직진성이 증대되고 선박의 추진력이 향상되는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 선체에서 프로펠러로 유입되는 유체에 빌지보오텍스를 발생시키는 지역의 일측에만 핀을 구비하여 유체의 회전방향을 제어함으로써, 프로펠러의 회전력을 강화하고 선체의 추진력을 극대화하는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 프로펠러의 유입류에 영향을 주는 선체의 양 측면 중 일측에만 와류 발생기를 구비하여 프로펠러 유입류의 유체를 제어함으로써, 선체의 에너지의 효율을 극대화할 수 있는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 선체의 선미 양 측면에서 프로펠러의 축 하부에 해당하는 위치에 스월발생기를 내부에 구비하는 덕트를 설치하여 프로펠러로 유입되는 유체를 제어함으로써, 선박의 직진성 확보 및 선체의 추진력을 극대화할 수 있는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 스월발생기를 내부에 구비하는 덕트를 선체의 스턴보스에서 전방으로 함몰된 부분의 전단과 프로펠러 사이에 구비하도록 하여 프로펠러로 유입되는 유체의 제어를 극대화할 수 있어, 프로펠러의 회전력을 증대시킬 수 있고, 이로 인해 선박의 추진력이 향상될 수 있는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 추진장치는, 선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및 상기 선체의 좌현 및 우현 중 상기 프로펠러의 회전방향이 상방을 이루는 일측에 구비되어 상기 프로펠러에 유입되는 유체의 상방흐름을 제어하는 전류핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 선체의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비되는 덕트를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는 상기 선체의 좌현의 일측 및 우현의 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 선체의 좌현 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 상기 전류핀을 제외하고 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 상기 선체의 좌현의 일측 또는 우현의 일측에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 전류핀은, 적어도 하나 이상 구비되며 이상 등간격으로 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 상기 선체의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 상기 선미에서 1.5 구역의 위치에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 반원 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 상기 선체의 종단면을 축으로 대칭되는 위치에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 상기 선체의 선수에서 선미로 갈수록 반경이 작아질 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 폐곡선 또는 다각형 또는 폐곡선 및 다각형의 양 단이 상기 선체에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 덕트는, 직경이 상기 프로펠러의 직경의 10~40%일 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 프로펠러의 유입류에 영향을 주는 선체 후미 양 측면의 프로펠러 축 기준 하부에 덕트를 구비하여 유체의 유속을 제어함으로써, 프로펠러로 유입되는 유체의 축방향 성분을 증대시키는 효과가 있어 프로펠러의 회전력을 극대화하는 효과가 있으며 선체의 추진력을 향상시키는 효과가 있고 선박의 직진성을 증대시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 프로펠러의 유입류에 영향을 주는 선체의 일 측에만 핀을 구비하여 프로펠러로 유입되는 유체의 상승류를 제어함으로써, 프로펠러 유입류의 축방향 속도를 증가시키는 효과가 있으며 프로펠러의 회전력을 증가시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 선체의 후미 프로펠러 축 하부의 양 측면 중 일측에만 와류발생기를 구비하여 프로펠러의 유입류를 제어함으로써, 선체의 추진효율이 증가하고 선박의 직진성이 증대되며 선박에 이용되는 에너지의 효율을 극대화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 선체의 양 측면 중 프로펠러 유입류를 제어할 수 있는 위치에 스월발생기를 구비한 덕트를 설치함으로써, 프로펠러의 회전력을 강화시킬 수 있으며 선체의 직진성을 극대화할 수 있고 선박의 추진력을 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 선박의 스턴보스에서 전방으로 함몰된 부분의 전단과 프로펠러 사이에 스월발생기를 구비하는 덕트를 설치함으로써, 프로펠러로 유입되는 유입류를 적절하게 컨트롤할 수 있는 효과가 있으며 이로 인해 프로펠러의 회전력이 향상되고 선체의 직진성이 극대화되며 선박의 에너지효율을 상승시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치의 부분도이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 9A는 선체 선미의 우현측 축방향 속도분포도이고, 도 9B는 선체 선미의 우현측 회전방향 속도분포도이다.
도 10A는 프로펠러 전면의 축방향 속도분포도이고, 도 10B는 프로펠러 전면의 회전방향 속도분포도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)는, 선체(10), 덕트(11,12), 프로펠러(20)를 포함한다.
선체(10)는, 선체 상부(101), 선체 하부(102) 및 선미(103)를 포함할 수 있으며, 후술할 제 1 덕트(11), 제 2 덕트(12) 및 프로펠러(20)가 설치될 수 있다. 다만, 본 발명의 제 1 실시예에서 포함하고 있는 선체(10)는, 일반적인 선박(단축선 또는 쌍축선)의 선체와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 본 발명의 구성요소들로 인해 도출되는 효과를 효과적으로 설명하기 위해, 우선적으로 도 9(A,B) 및 도 10(A,B)를 참조하여 도시된 실험자료들에 대해서 상세히 설명하도록 하겠다. 이하에서 회전방향의 기준은 선체(10)의 선미(103)에서 선수(도시하지 않음)를 바라보는 것을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향을 지정하는 것으로 한다.
도 9A는 선미(103)의 축방향 속도분포도이고, 도 9B는 선미(103)의 회전방향 속도분포도이고, 도 10A는 프로펠러(20) 전면의 축방향 속도분포도이고, 도 10B는 프로펠러(20) 전면의 회전방향 속도분포도이다.
도 9는 선체(10)의 선미(103)에서 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳의 우현측 축방향 속도 분포(도 9A)와 우현측 회전방향 속도분포(도 9B)를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 9A에서 Y는 선체(10)를 기준으로 수평선을 나타내는 좌표축이며, Z는 선체(10)를 기준으로 수직선을 나타내는 좌표축이고, Vx는 유체의 축방향 속도(선체(10)의 진행방향에 반대방향으로의 속도)를 속도별로 색깔을 지정하여 나타낸 속도값으로 선체(10) 주변에 흐르는 유체의 축방향 속도를 무차원화하여 나타낸 도면이다.
도 9B에서 Y 및 Z는 도 9A에서와 같으며 다수의 화살표는 유체 회전방향을 나타내고 화살표의 길이가 유체 회전속도의 정도값을 나타낸 것으로 선체(10)의 주변에 흐르는 유체의 회전방향 및 회전속도를 나타낸 도면이다.
따라서 도 9A 및 도 9B를 살펴보면 선체(10)의 진행 중 선체(10)의 선미(103)에서 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳에서의 유체의 유동은, 선체(10)로부터 일정 간격 이격된 지점을 기준으로 반시계방향으로 회전하며 유입되고 있는 것을 알 수 있으며, 선체(10)로부터 일정 간격 이격된 지점에 가까워질수록 축방향 속도는 느려지고 회전속도는 빨라지는 빌지보오텍스가 발생하는 것을 알 수 있다
도 9는 선체(10)의 우현측만을 나타낸 결과값으로 좌현측에 대한 값은 도 9에서 나타난 값과 Z축을 기준으로 대칭이다.
도 10은 프로펠러(20) 전면의 무차원화 된 축방향 속도 분포(도 10A)와 회전방향 속도분포(도 10B)를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 10에서는 도 9에서 나타낸 결과표의 지시값 및 기준값들은 동일하나 결과값을 측정한 지점이 선체(10)의 선미(103)에서 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳이 아닌 프로펠러(20) 전면이고, 선체(10)의 우현측만을 나타낸 값이 아닌 선체(10)의 좌현측 및 우현측 모두의 결과값을 도시한 도면이며, 또한, 도 10A 및 도 10B에서의 정 중앙부 흰 원형은 프로펠러(20)의 축부를 나타낸다.
도 10을 살펴보면 선체(10)의 진행 중 프로펠러(20)의 전면에서의 유체의 유동은, 우현은 반시계방향으로 상승 회전하며 유입되고 좌현은 시계방향으로 상승 회전하며 유입되고 있는 것을 알 수 있으며, 프로펠러(20)의 축에 가까워질수록 축방향 속도는 느려지고 회전속도는 빨라지는 빌지보오텍스가 발생하는 것을 알 수 있다
도 10에 대해 검토하여 보면 프로펠러(20)의 회전이 시계방향으로 회전하는 경우, 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체 중 좌현측의 유체는 프로펠러(20)의 회전방향과 정방향인 시계방향으로 상승한 후 유입되는 바, 프로펠러(20)의 효율을 감소시키며, 우현측의 유체는 프로펠러(20)의 회전방향과 역방향인 반시계방향으로 상승한 후 유입되어, 프로펠러(20)의 효율을 증가시키는 것을 알 수 있다.
이와 반대로 프로펠러(20)의 회전이 반시계방향으로 회전하는 경우, 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체 중 좌현측의 유체는 프로펠러(20)의 효율을 증가시키며, 우현측의 유체는 프로펠러(20)의 효율을 감소시키는 것을 알 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시되는 결과값을 종합적으로 검토하여보면 선체(10)의 선미(103)에서 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳에서 발생되는 빌지보오텍스가 프로펠러(20) 전면까지 발달하여 진행되는 것을 알 수 있다.
따라서, 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체의 흐름은 선체(10)의 선미(103)에서 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있다.
이에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)는 프로펠러(20)의 전방으로 유입되는 빌지보오텍스를 와류발생시점(바람직하게 1.5구역)에서 제어함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화하는데 도움을 주고, 선체(10)의 전진성 및 추진력을 극대화하며, 선박의 에너지 효율 또한 극대화할 수 있다.
이러한 효과를 구체적으로 하기에 기술하기 위해서 도 1 및 도 2와 함께 도 9 및 도 10을 종합적으로 참조하여 기술하도록 하겠다.
덕트(11,12)는, 선체(10)에 부착되고 프로펠러(20)의 전방에 구비된다. 구체적으로, 측면에서 볼때 프로펠러(20)의 축 하부에 위치되어 프로펠러(20)에 유입되는 빌지보오텍스를 제어하고 유속이 증가하도록 한다.
프로펠러(20)의 회전방향과 무관하게 양쪽에서 발생하는 빌지보오텍스의 축방향 속도를 증가시켜, 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도를 증가시키기 위해 덕트(11,12)를 설치할 수 있다.
이로 인해서 본 발명의 제 1 실시예에서는, 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주어 프로펠러(20)의 회전력을 향상시킬 수 있고, 선박의 추진력으로 전달되는 프로펠러(20)의 회전력이 손실없이 온전하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 선박의 에너지 효율이 향상되고, 선박의 직진성이 극대화될 수 있으며, 선박의 추진성능이 강화될 수 있다.
도 2를 참조하여 보면 선체(10)의 후미(103)에 발생하는 유체의 흐름(A)이 덕트(11)를 통과하면, 덕트(11)를 통과한 후의 유체의 흐름(B)의 축방향 속도가 덕트(11)를 통과하기 전의 유체의 흐름(A)의 축방향 속도보다 빨라지게 된다.
덕트(11,12)는, 직경이 프로펠러(20)의 직경의 10~40%으로 설계하여 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체를 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며, 선체(10)의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비될 수 있다.
구체적으로, 덕트(11,12)는, 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 1.5 구역(도시하지 않음)의 위치에 구비될 수 있다.
덕트(11,12)는, 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)를 포함할 수 있으며, 제 1 덕트(11) 또는 제 2 덕트(12)는, 선체(10)의 종단면을 축으로 대칭되는 위치에 구비될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 편의를 위해 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)로 명기하였을뿐이며, 이에 한정되지 않고 설계에 따라 다수 개 설치될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서 양 측에 다수 개 설치되는 제 1 덕트(11) 또는 제 2 덕트(12)는, 덕트(11,12)로 유입되는 유체의 속력 증가를 극대화하기 위해서 선체(10)의 선수(부호 도시하지 않음)에서 선미(103)로 갈수록 반경이 작아질 수 있다.
덕트(11,12)는, 선체(10)의 좌현(부호 도시하지 않음)의 일측 또는 우현(부호 도시하지 않음)의 일측에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 또한, 선체(10)의 좌현의 일측 및 우현의 일측에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
추가적으로 덕트(11,12)는, 반원 형태일 수 있고, 폐곡선 또는 다각형 또는 폐곡선 및 다각형의 양 단이 선체(10)에 설치되는 형상일 수 있으며, 상기 기술한 덕트(11,12)를 구현하는 형상은 본 발명의 한 실시예에 불과한 바 상기 기술된 내용에 한정되지 않는다.
프로펠러(20)는, 선미(103)에 구비되어 추진력을 발생시킨다. 구체적으로, 프로펠러(20)는, 선미(103)에 부착되며 선체(10)에 구비되는 구동축(도시하지 않음)에 의해 회전력을 전달받을 수 있다. 이때 구동축의 회전력은 프로펠러(20)가 고정되는 프로펠러(20)의 축으로 전달되고, 프로펠러(20)의 축이 상기 회전력을 프로펠러(20)로 전달하여 프로펠러(20)가 회전되게 된다.
본 실시예에서 포함하고 있는 프로펠러(20)는, 일반적으로 선박(도시하지 않음)에 사용되는 프로펠러와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)는, 프로펠러(20)의 유입류에 영향을 주는 선체(10) 후미(103) 양 측면의 프로펠러(20)의 축 기준 선체 하부(102)에 덕트(11,12)를 구비하여 유체의 축방향 속도를 제어함으로써, 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 성분을 증대시키는 효과가 있어 프로펠러(20)의 회전력을 극대화하는 효과가 있으며 선체(10)의 추진력을 향상시키는 효과가 있고 선박의 직진성을 증대시키는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 추진장치(2)는, 선체(10), 덕트(11,12), 핀(14), 프로펠러(도시하지 않음;20)를 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에서 덕트(11,12), 핀(14) 이외의 각 구성들은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용한, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 함께 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 추진장치(2)를 설명하며, 도 9 및 도 10에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시예에서 기술한 바, 이에 갈음하도록 한다.
덕트(11,12)는, 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 편의를 위해 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)로 명기한 것이며, 이에 한정되지 않고 설계에 따라 다수 개 설치될 수 있음은 물론이다.
덕트(11,12)는, 선체(10)의 좌현(부호 도시하지 않음)의 일측 및 우현(부호 도시하지 않음) 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 선체(10)의 좌현의 일측 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 후술할 전류핀(14)을 제외하고 구비될 수 있다.
이는 선박의 구동측면에서 후술할 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 달라질 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 핀(14)에서 기술하도록 하겠다.
덕트(11,12)는, 직경이 프로펠러(20)의 직경의 10~40%으로 설계하여 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체를 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며, 선체(10)의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비될 수 있다.
이로 인해서 본 발명의 제 2 실시예에서는, 프로펠러(20)의 전방으로 유입되는 빌지보오텍스를 발생시점에서 제어함으로써, 빌지보오텍스의 축방향 속도를 증가시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.
핀(14)은, 선체(10)의 좌현 및 우현 중 프로펠러(20)의 회전 방향이 상방을 이루는 일측에 구비되어 프로펠러(20)에 유입되는 유체의 상방흐름을 제어한다.
핀(14)은, 적어도 하나 이상 구비되며 등간격으로 설치될 수 있고, 덕트(11,12)의 내측에 구비되어 선체(10)와 덕트(11,12)를 연결할 수 있으며, 그 개수는 설계에 따라 유연하게 정할 수 있다.
도 9 및 도 10의 결과를 참조하여 보면, 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳에서 발생되는 빌지보오텍스가 프로펠러(20) 전면까지 발달하여 진행하는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 제 2 실시예에서는, 상기 결과를 이용하여 1.5 구역에 위치한 곳의 유체 흐름 중 프로펠러(20)의 회전방향과 같은 방향인 유체의 흐름을 핀(14)으로 억제함으로써, 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되도록 하여 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주고, 프로펠러(20)의 효율을 증가시키는 효과가 있다.
구체적으로, 프로펠러(20)의 회전 방향이 시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류(반시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되어 프로펠러(20)의 효율 증가에 도움을 주므로, 선체(10)의 우현에는 제 2 덕트(12)를 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 속도를 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화할 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류(시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 선체(10)의 좌현에는 핀(14)을 설치하거나 제 1 덕트(11)와 핀(14)을 조합하여 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 상승류를 억제함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
프로펠러(20)의 회전 방향이 반시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 본 발명의 제 2 실시예에서는 선체(10)의 우현에는 핀(14)을 설치하거나 제 2 덕트(12)와 핀(14)을 조합하여 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 상승류를 억제함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화할 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되어 프로펠러(20)의 효율 증가에 도움을 주므로, 본 발명의 제 2 실시예에서는 선체(10)의 좌현에는 제 1 덕트(11)를 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 속도를 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 제 2 실시예에서는, 프로펠러(20)의 회전력이 선체(10)의 추진력으로 온전히 전달될 수 있도록 할 수 있으며, 프로펠러(20)의 회전력이 강화되어 선체(10)의 직진성 및 추진력이 증가하는 효과가 있다. 또한, 선박의 에너지 효율이 증대되는 효과가 있다.
상기와 같이 선박의 운행에 따른 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 선박에 설치되는 핀(14) 또는 덕트(11,12)의 위치가 변경될 수 있다.
핀(14)은, 선체(10)와 덕트(11,12)를 간접적으로 연결시켜 덕트(11,12)가 지지되도록 할 수 있으며, 덕트(11,12)를 향해 방사형으로 형성되어 결합될 수 있고, 덕트(11,12)가 선체(10)로부터 이격되는 간격을 정할 수 있다.
핀(14)은, 에어포일 형태의 단면을 가질 수 있으며, 선체(10)로부터 멀어질 수록 전후 폭이 동일하거나 또는 가변하는 형태를 가질 수 있다. 또한, 핀(14)의 전후 폭은 덕트(11,12)의 전후 폭보다 상대적으로 작을 수 있으며, 덕트(11,12)의 전면에 근접 설치될 수 있다.
핀(14)은 리딩엣지(부호 도시하지 않음)의 받음 각이 꼬여있음으로써 덕트(11,12)로 유입되는 유체를 Pre-swirl 시키는 정도를 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 추진장치(2)는, 프로펠러(20)의 유입류에 영향을 주는 선체(10)의 일 측에만 핀(14)을 구비하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 상승류를 제어함으로써, 프로펠러(20) 유입류의 축방향 속도를 증가시키는 효과가 있으며 프로펠러(20)의 회전력을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치(3)는, 선체(10), 덕트(11,12), 와류 발생기(15), 프로펠러(도시하지 않음; 20)를 포함한다.
본 발명의 제 3 실시예에서 와류 발생기(15) 이외의 각 구성들은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용한 것이며, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 함께 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치(3)를 설명하며, 도 9 및 도 10에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시예에서 기술한 바, 이에 갈음하도록 한다.
덕트(11,12)는, 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 편의를 위해 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)로 명기하였을뿐이며, 이에 한정되지 않고 설계에 따라 다수 개 설치될 수 있음은 물론이다.
덕트(11,12)는, 선체(10)의 좌현(부호 도시하지 않음)의 일측 및 우현(부호 도시하지 않음) 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 선체(10)의 좌현의 일측 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 후술할 와류 발생기(15)를 제외하고 구비될 수 있다.
이는 선박의 구동측면에서 후술할 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 달라질 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 와류 발생기(15)에서 기술하도록 하겠다.
덕트(11,12)는, 직경이 프로펠러(20)의 직경의 10~40%으로 설계하여 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체를 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며, 선체(10)의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비될 수 있다.
이로 인해서 본 발명의 제 3 실시예에서는, 프로펠러(20)의 전방으로 유입되는 빌지보오텍스를 발생시점에서 제어함으로써, 빌지보오텍스의 축방향 속도를 증가시켜, 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.
와류 발생기(15)는, 선체(10)의 좌현 및 우현 중 프로펠러(20)의 회전방향이 하방을 이루는 일측에 구비되어 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 상방 흐름을 강화한다.
와류 발생기(15)는, 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 등간격으로 설치될 수 있다. 와류 발생기(15)는, 제 1 와류 발생기(15A), 제 2 와류 발생기(15B), 제 3 와류 발생기(15C), 제 4 와류 발생기(15D)를 구비할 수 있으며, 이는 본 발명의 제 2 실시예에서 설명을 위해 분류한 것으로, 설치 개수는 이에 한정되지 않고 설계에 따라 유연하게 변경될 수 있음은 물론이다.
와류 발생기(15)는, 덕트(11,12)와 선체(10) 사이에 설치될 수 있으며, 삼각형의 형상으로 선체(10)에서 돌출되어 형성될 수 있고, 받음각이 꼬여있어 유체가 와류를 발생하도록 형성될 수 있다.
다만 본 발명의 제 3 실시예에서 와류 발생기(15)의 형상은, 상기에 기재한 형상에 한정되지 않으며 와류를 발생시킬 수 있는 형상은 제한되지 않고 적용될 수 있다.
도 9 및 도 10의 결과를 참조하여 보면, 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳에서 발생되는 빌지보오텍스가 프로펠러(20) 전면까지 발달하여 진행하는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 제 3 실시예에서는, 상기 결과를 이용하여 1.5 구역에 위치한 곳의 유체 흐름 중 프로펠러(20)의 회전방향과 반대방향인 유체의 흐름을 와류 발생기(15)로 강화함으로써, 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되도록 하여 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주고, 프로펠러(20)의 효율을 증가시키는 효과가 있다.
구체적으로, 프로펠러(20)의 회전 방향이 시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류(반시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되어 프로펠러(20)의 효율 증가에 도움을 주므로, 본 발명의 제 3 실시예에서는 선체(10)의 우현에 와류 발생기(15)를 설치하거나 와류 발생기(15)와 제 2 덕트(12)를 조합하여 설치하여 와류 발생기(15)가 프로펠러(20)로 유입되는 유체를 더욱 Pre-swirl 시킴과 동시에 제 2 덕트(12)가 유체의 축방향 속도를 더욱 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화시킬 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류(시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 본 발명의 제 3 실시예에서는 선체(10)의 좌현에 제 1 덕트(11)를 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도를 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
프로펠러(20)의 회전 방향이 반시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 본 발명의 제 3 실시예에서는 선체(10)의 우현에 제 2 덕트(12)를 설치하여 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도를 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되어 프로펠러(20)의 효율 증가에 도움을 주므로, 본 발명의 제 3 실시예에서는 선체(10)의 좌현에 와류 발생기(15)를 설치하거나 제 1 덕트(11)와 와류 발생기(15)를 조합하여 설치하여 와류 발생기(15)가 프로펠러(20)로 유입되는 유체를 더욱 Pre-swirl 시킴과 동시에 제 1 덕트(11)가 유체의 축방향 속도를 더욱 증가시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화할 수 있다.
상기와 같이 선박의 운행에 따른 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 선박에 설치되는 와류 발생기(15) 또는 덕트(11,12)의 위치가 변경될 수 있다.
이를 통해 본 발명의 제 3 실시예에서는, 프로펠러(20)의 회전력이 선체(10)의 추진력으로 온전히 전달될 수 있도록 할 수 있으며, 프로펠러(20)의 회전력이 극대화되어 선체(10)의 직진성 및 추진력이 증가하는 효과가 있다. 또한, 선박의 에너지 효율이 증대되는 효과가 있다.
와류 발생기(15)는, 에어포일 형태의 단면을 가질 수 있으며, 선체(10)로부터 멀어질 수록 전후 폭이 동일하거나 또는 가변하는 형태를 가질 수 있다. 또한 와류 발생기(15)의 전후 폭은 덕트(11,12)의 전후 폭보다 상대적으로 작을 수 있으며, 와류 발생기(15)는 덕트(11,12)의 전면에 근접 설치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박용 추진장치(3)는, 선체(10)의 후미(103) 프로펠러(20) 축 하부의 양 측면 중 일측에만 와류발생기(15)를 구비하여 프로펠러(20)의 유입류를 제어함으로써, 선체(10)의 추진효율이 증가하고 선박의 직진성이 증대되며 선박에 이용되는 에너지의 효율을 극대화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이고, 도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치의 부분도이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치(4)는, 선체(10), 덕트(11,12), 스월(swirl)발생기(16), 프로펠러(도시하지 않음; 20)를 포함한다.
본 발명의 제 4 실시예에서 덕트(11,12), 스월발생기(16) 이외의 각 구성들은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용한 것이며, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 함께 참조하여 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치(4)를 설명하며, 도 9 및 도 10에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시예에서 기술한 바, 이에 갈음하도록 한다.
덕트(11,12)는, 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 편의를 위해 제 1 덕트(11) 및 제 2 덕트(12)로 명기하였을뿐이며, 이에 한정되지 않고 설계에 따라 다수 개 설치될 수 있음은 물론이다.
덕트(11,12)는, 선체(10)의 좌현(부호 도시하지 않음)의 일측 및 우현(부호 도시하지 않음) 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 선체(10)의 좌현의 일측 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 후술할 스월발생기(16)를 제외하고 구비될 수 있다.
이는 선박의 구동측면에서 후술할 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 달라질 수 있으며 이에 대한 자세한 설명은 스월발생기(16)에서 기술하도록 하겠다.
덕트(11,12)는, 직경이 프로펠러(20)의 직경의 10~40%으로 설계하여 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체를 더욱 효과적으로 제어할 수 있으며, 선체(10)의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비될 수 있다.
이로 인해서 본 발명의 제 4 실시예에서는, 프로펠러(20)의 전방으로 유입되는 빌지보오텍스를 발생시점에서 제어함으로써, 빌지보오텍스의 축방향 속도를 증가시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예에서는, 덕트(11,12)의 크기보다 큰 와류들은 깨트려서 불필요한 와류의 발생을 억제하고 덕트(11,12)의 크기보다 작은 와류들은 축방향 속도를 강화시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.
스월발생기(16)는, 선체(10)의 좌현 및 우현 중 적어도 일측에 구비되는 덕트(11,12)의 내측면에 구비되어 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 회전 방향과 정방향 또는 역방향으로 회전하는 스월(swirl)을 발생시켜 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 회전 유동을 제어한다.
스월발생기(16)는, 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며 등간격으로 설치될 수 있다. 스월발생기(16)는, 제트형으로 덕트(11,12)의 내부에서 유체를 분사하여 스월을 발생시킬 수 있으며, 분사 방향을 조절함으로써 스월의 회전방향을 제어할 수 있다.
도 9 및 도 10의 결과를 참조하여 보면, 선체(10)의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 선체(10)의 선미(103)에서 대략 1.5 구역에 위치한 곳에서 발생되는 빌지보오텍스가 프로펠러(20) 전면까지 발달하여 진행하는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 제 4 실시예에서는, 상기 결과를 이용하여 1.5 구역에 위치한 곳의 유체 흐름 중 프로펠러(20)의 회전방향과 같은 방향인 유체의 흐름을 스월 발생기(16)로 억제하거나, 프로펠러(20)의 회전방향과 반대 방향인 유체의 흐름을 프로펠러(20)의 회전방향과 반대방향이 되도록 하여 프로펠러(20)의 회전력을 극대화하고, 유체의 축방향 속도 성분을 증대시키는 효과가 있다.
구체적으로, 프로펠러(20)의 회전 방향이 시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류(반시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되므로, 본 발명의 제 4 실시예에서는, 선체(10)의 우현에 스월 발생기(16)를 설치한 제 2 덕트(12)를 설치하여 제 2 덕트(12)로 인해 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도가 증가되고 스월 발생기(16)가 유체의 상승류와 동일한 방향으로 스월을 발생시켜 유체의 상승류를 강화시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화시킬 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류(시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 본 발명의 제 4 실시예에서는, 선체(10)의 좌현에 스월 발생기(16)를 설치한 제 1 덕트(11)를 설치하여 제 1 덕트(11)로 인해 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도가 증가되고 스월 발생기(16)가 유체의 상승류와 반대 방향으로 스월을 발생시켜 유체의 상승류를 억제함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
프로펠러(20)의 회전 방향이 반시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되지 않으므로, 본 발명의 제 4 실시예에서는, 선체(10)의 우현에 스월 발생기(16)를 설치한 제 2 덕트(12)를 설치하여 제 2 덕트(12)로 인해 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도가 증가되고 스월 발생기(16)가 유체의 상승류와 반대 방향으로 스월을 발생시켜 유체의 상승류를 억제함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화할 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 Pre-swirl 되므로, 본 발명의 제 4 실시예에서는, 선체(10)의 좌현에 스월 발생기(16)를 설치한 제 1 덕트(11)를 설치하여 제 1 덕트(11)로 인해 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 축방향 속도가 증가되고 스월 발생기(16)가 유체의 상승류와 동일한 방향으로 스월을 발생시켜 유체의 상승류를 강화시킴으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화시킬 수 있다.
상기와 같이 선박의 운행에 따른 프로펠러(20)의 회전방향에 따라 선박에 설치되는 스월 발생기(16)를 구비한 덕트(11,12)의 위치가 변경될 수 있다.
이를 통해 본 발명의 제 4 실시예에서는, 프로펠러(20)의 회전력이 선체(10)의 추진력으로 온전히 전달될 수 있도록 할 수 있으며, 프로펠러(20)의 회전력이 강화되어 선체(10)의 직진성 및 추진력이 증가하는 효과가 있다. 또한, 선박의 에너지 효율이 증대되는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치(4)는, 선체(10)의 양 측면 중 프로펠러(20) 유입류를 제어할 수 있는 위치에 스월발생기(16)를 구비한 덕트(11,12)를 설치함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 강화시킬 수 있으며 선체(10)의 직진성을 극대화할 수 있고 선박의 추진력을 향상시키는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 선박용 추진장치의 측면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 선박용 추진장치(5)는 선체(10), 제 3 덕트(13), 스월발생기(16), 프로펠러(20)를 포함한다.
본 발명의 제 5 실시예에서 제 3 덕트(13), 스월발생기(16) 이외의 각 구성들은, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박용 추진장치(4)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용한, 것이며, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 함께 참조하여 본 발명의 제 5 실시예에 따른 선박용 추진장치(5)를 설명하며, 도 9 및 도 10에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시예에서 기술한 바, 이에 갈음하도록 한다.
제 3 덕트(13)는, 선체(10)의 스턴보스에서 전방으로 함몰된 부분의 전단과 프로펠러(20) 사이에 구비된다. 또한, 제 3 덕트(13)는 프로펠러(20)의 축부의 중심과 동심 또는 편심을 이루도록 구비될 수 있으며, 원 형태일 수 있다.
제 3 덕트(13)는, 프로펠러(20)의 전방에 구비되므로 직경이 프로펠러(20)의 직경의 50~80%로 설치되어 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 속도를 극대화할 수 있다.
제 3 덕트(13)는, 선체(10)의 좌현(부호 도시하지 않음)의 일측 및 우현(부호 도시하지 않음) 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 선체(10)의 좌현의 일측 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 후술할 스월발생기(16)를 제외하고 구비될 수 있다.
이로 인해서 본 발명의 제 5 실시예에서는, 프로펠러(20)의 전방으로 유입되는 와류를 프로펠러(20)로의 유입 바로 직전에서 제어하여 프로펠러(20)의 회전력에 도움을 줄 수 있는 와류를 쉽게 제어함으로써, 프로펠러(20)의 회전력을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 덕트(11,12)의 크기보다 큰 와류들은 깨트려서 불필요한 와류의 발생을 억제하고 덕트(11,12)의 크기보다 작은 와류들은 축방향 속도를 강화시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.
물론, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 본 발명의 제2 및 제3 실시예에서와 같이 제 3 덕트(13)에 핀(14) 및 와류 발생기(15)를 추가 구성할 수 있으며, 이에 대한 설명은 본 발명의 제2 및 제3 실시예에서 기술한 바 이에 갈음하도록 한다.
스월발생기(16)는, 제 3 덕트(13)의 좌측내면(부호 도시하지 않음) 또는 우측내면(부호 도시하지 않음)에 적어도 하나 이상 구비되어 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 회전 방향과 정방향 또는 역방향으로 회전하는 스월(swirl)을 발생시켜 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 회전 유동을 제어한다.
스월발생기(16)는, 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며 등간격으로 설치될 수 있고, 제트형으로 덕트(11,12)의 내부에서 유체를 분사하여 스월을 발생시킬 수 있으며, 분사 방향을 조절함으로써 스월의 회전방향을 제어할 수 있다.
도 10의 결과를 참조하여 보면, 프로펠러(20)의 전방에는 프로펠러(20)의 축을 기준으로 좌측과 우측 모두 유체의 상승류(좌측의 상승류-시계방향, 우측의 상승류-반시계방향)가 발생하는 것을 알 수 있고, 프로페러(20)의 축에 가까운 유체일수록 축방향 속도 및 회전 속도가 작아지는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 제 5 실시예에서는, 상기 결과를 이용하여 프로펠러(20) 전방에 위치한 곳의 유체 흐름 중 프로펠러(20)의 회전에 저항을 주는 유체의 상승류를 스월발생기(16)로 억제하고, 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주는 유체의 상승류를 스월발생기(16)로 강화함으로써, 프로펠러(20)로 유입되는 유체가 상승성분이 제거 또는 강화되도록 하여 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주고, 유체의 축방향 속도 성분을 증대시키는 효과가 있다.
구체적으로, 프로펠러(20)의 회전 방향이 시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류(시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주므로, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 제 3 덕트(13)의 내부 중 우측 내부에 스월 발생기(16)를 유체의 상승류와 동일한 방향으로 스월을 발생시키도록 설치하여 유체의 상승류가 강화됨으로써 프로펠러(20)의 회전력을 강화할 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류(반시계방향으로 유입되는 유체의 흐름)는 프로펠러(20)의 회전에 저항을 주므로, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 제 3 덕트(13)의 내부 중 좌측 내부에 스월 발생기(16)를 유체의 상승류와 반대되는 방향으로 스월을 발생시키도록 설치하여 유체의 상승류가 억제됨으로써 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
프로펠러(20)의 회전 방향이 반시계방향인 경우, 선체(10)의 우현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)의 회전에 저항을 주므로, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 제 3 덕트(13)의 내부 중 우측 내부에 스월 발생기(16)를 유체의 상승류와 반대되는 방향으로 스월을 발생시키도록 설치하여 유체의 상승류가 억제됨으로써 프로펠러(20)의 회전력을 극대화시킬 수 있다.
선체(10)의 좌현에 발생하는 유체의 상승류는 프로펠러(20)의 회전에 도움을 주므로, 본 발명의 제 5 실시예에서는, 제 3 덕트(13)의 내부 중 좌측 내부에 스월 발생기(16)를 유체의 상승류와 동일한 방향으로 스월을 발생시키도록 설치하여 유체의 상승류가 강화됨으로써 프로펠러(20)의 회전력을 강화할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 제 5 실시예에서는, 프로펠러(20)에 유입되는 유체를 프로펠러(20) 바로 전방에서 제어할 수 있어, 프로펠러(20)에 유입되는 유체의 제어가 간단해지고, 프로펠러(20)에 유입되는 유체를 쉽게 제어할 수 있어 프로펠러(20)의 회전력 강화, 선체(10)의 추진력 강화, 선체(10)의 직진성 강화를 효과적으로 할 수 있다.
따라서 본 발명의 제 5 실시예에서는, 프로펠러(20)의 회전력이 선체(10)의 추진력으로 온전히 전달될 수 있도록 할 수 있고 선박의 에너지 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명의 제 5 실시예에서 스월 발생기(16)를 구비한 제 3 덕트(13)가 선체(10)의 좌현 또는 우현 또는 좌현 및 우현에 각각 설치되는 경우에는, 본 발명의 제 4 실시예에서 설명한 바와 유사하므로 이에 갈음하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 제 5 실시예에 따른 선박용 추진장치(5)는, 선박의 스턴보스에서 전방으로 함몰된 부분의 전단과 프로펠러(20) 사이에 스월발생기(16)를 구비하는 제 3 덕트(13)를 설치함으로써, 프로펠러(20)로 유입되는 유입류를 적절하게 컨트롤할 수 있는 효과가 있으며 이로 인해 프로펠러(20)의 회전력이 향상되고 선체(10)의 직진성이 극대화되며 선박의 에너지효율을 상승시키는 효과가 있다.
1,2,3,4,5: 선박용 추진장치 10: 선체
101: 선체 상부 102: 선체 하부
103: 선미 11: 제 1 덕트
12: 제 2 덕트 13: 제 3 덕트
14: 핀(fin) 15: 와류(vortex) 발생기
15a: 제 1 와류 발생기 15b: 제 2 와류 발생기
15c: 제 3 와류 발생기 15d: 제 4 와류 발생기
16: 스월(swirl) 발생기 20: 프로펠러
A: 선체 후미의 유체 흐름 B: 덕트를 통과한 유체 흐름

Claims (11)

  1. 선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및
    상기 선체의 좌현 및 우현 중 상기 프로펠러의 회전방향이 상방을 이루는 일측에 구비되어 상기 프로펠러에 유입되는 유체의 상방흐름을 제어하는 전류핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 스턴보스(stern boss)에서 전방으로 함몰된 부분의 전단의 전방에 구비되는 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는
    상기 선체의 좌현의 일측 및 우현의 일측에 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 선체의 좌현 및 우현의 일측 중 어느 하나에만 상기 전류핀을 제외하고 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는,
    상기 선체의 좌현의 일측 또는 우현의 일측에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전류핀은,
    적어도 하나 이상 구비되며 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는,
    상기 선체의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 상기 선체의 선미에서 1.5 구역의 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는,
    반원 형태인 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 덕트는,
    상기 선체의 종단면을 축으로 대칭되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 덕트는,
    상기 선체의 선수에서 선미로 갈수록 반경이 작아지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는,
    폐곡선 또는 다각형 또는 폐곡선 및 다각형의 양 단이 상기 선체에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 덕트는,
    직경이 상기 프로펠러의 직경의 10~40%인 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
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