KR20170051268A - 선미정류구조 및 선박 - Google Patents

Abstract

[과제] 선체의 선미에 설치한 선미정류구조에 의해 프로펠러면에 유입하는 흐름을 정류하는 것에 의해, 프로펠러의 효율을 보다 높이는 것과 함께, 정류할 때에 선미정류구조에 작용하는 추력성분을 보다 크게 해서 추진성능을 보다 향상하는 것이 가능한 것과 함께, 구조적으로도 견고한 선미정류구조 및 선박을 제공한다.
[해결수단] L자형 선미정류판(5A)과 추력발생보조부재(5B)로 이루어지고, L자형 선미정류판(5A)을, 선박(1)의 선체(2)의 선미의 외판상에 선체폭방향으로 돌출해서 설치되고, 선체폭방향으로 연장된 기판부분(10)과, 이 기판부분(10)의 선체폭방향의 단부에 설치된 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 갖고서 구성하는 것과 함께, 추력발생보조부재(5B)를 L자형 선미정류판(5A)의 하부와 선체(2) 사이에, 경사각도(α1)를 수평에 대해서 외측이 위쪽으로 향하는 각도로 0도보다도 크고 또한, 45도 이하로 해서 설치하여 구성한다.

Description

선미정류구조 및 선박{STERN PLATE CONSTRUCTION AND SHIP}

본 발명은, 선박의 선미에 배치하는 선미정류구조 및 이 선미정류구조를 배치한 선박에 관해서, 보다 상세하게는, 이들의 선미정류구조에 의해 프로펠러면에 유입하는 수류를 정류하는 것에 의해, 프로펠러의 효율을 높이는 것과 함께, 정류할 때에 선미정류구조에 작용하는 추력성분을 얻는 것으로 선박의 추진성능을 향상하는 것이 가능한 선미정류규조 및 선박에 관한 것이다.

선박에 있어서는, 도 20 및 도 21에서 나타내는 것처럼, 선미의 빌지(bilge)에서 생기는 흐름의 3차원 박리에 의해, 선체표면으로부터 조금 떨어진 위치에 중심(Pw)을 갖는 빌지 소용돌이가 발생한다. 이 빌지 소용돌이의 중심(Pw)과 선체표면사이에서는 하향성분을 갖는 흐름이 발생하고, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 외측에서는 상향성분을 갖는 흐름이 발생하고 있다. 이 빌지 소용돌이는 계속 발달하면서, 선체고정좌표에서 봤을 때, 후방으로 흘러서, 프로펠러면 내에 흘러들어온다.

프로펠러에 있어서는, 프로펠러 회전방향과 반대방향의 흐름이 유입하면 프로펠러 효율이 좋아지게 되고, 같은 방향의 흐름이 유입하면 프로펠러 효율이 나빠지게 되기 때문에, 선체후방에서 볼때 우회전인 프로펠러의 경우, 우현 측에서의 선체표면과 빌지 소용돌이의 중심 사이의 빌지 소용돌이에 의해 생기는 흐름의 하향성분은 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름이 되기 때문에 프로펠러 효율악화의 원인이 된다.

따라서, 이 빌지 소용돌이의 중심위치에 선미정류판의 선단(先端)이 배치되도록 선미정류판을 설치하는 것에 의해, 선미정류판에는 하향성분을 갖는 흐름만이 유입하고, 정류되는 것이기 때문에, 프로펠러에 유입하는 하향성분의 흐름은 약해지고, 프로펠러 효율의 악화가 줄어들게 되는 것과 함께, 또한 정류할 때에 선미정류판에 작용하는 힘의 추력방향성분이 선박의 추력으로서 작동한다.

이것과 관련하여, 선박의 선미부의 선미점성압력손실을 회복시켜서, 선체저항을 저감시키기 위해서, 선박의 후부에서 프로펠러 전방의 선체외벽상에, 높이방향에서는 프로펠러축의 축심위치로부터 프로펠러의 상단위치에 설치되고, 폭방향에서는 선체중심으로부터 프로펠러 반경의 55%~85%의 위치까지 돌출한 선미와류정류판을 갖는 선미점성저항저감장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조)

이 선미와류정류판은, 선미 와류의 와류중심이 형성되어 있는 범위에 배치되고, 선미 빌지부로부터의 선체후방을 향한 빠른 흐름을 동반하는 상승류에는 영향을 미치지 않아서, 선미 플레어(flare)부로부터의 하강류만을 규제하여 축류(軸流)방향으로 정류하는 것에 의해, 프로펠러축 위쪽의 선체표면으로부터 와류중심까지의 강한 하강류에 기인하는 압력손실이 저감되는 것이 되어, 선미선체표면의 압력을 회복시켜서 선체저항을 효과적으로 저감시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 이 선미와류정류판에는 날개의 작용이 요구되지 않기 때문에, 유도저항 등에 의한 저항증가에는 결부되지 않아서, 와류중심과 선체표면 사이의 흐름은 축류가 매우 평온한 것과, 선미와류정류판이 이것에 설치되어 하강류를 규제하도록 작용하는 것으로부터, 마찰저항 등의 고유저항의 증가는 고려하지 않아도 좋다라고 되어 있다.

하지만, 이 선미와류정류판은, 그 위치가 한정되어는 있지만 넓은 범위이고, 또한, 선미와류정류판도 좌우현에 한쌍의 단순한 평판형상의 판재로, 반드시 최적의 위치 및 최적의 형상이라고는 말할 수 없어서, 개량의 여지가 있다고 생각된다.

선행기술문헌

특허문헌 1 특개평 3-284497호 공보

한편, 본 발명자들은 많은 수조실험과 유체계산 프로그램에 의한 계산 시뮬레이션 등에 의해, 다음의 식견을 얻었다.

즉, 빌지부로부터 발생한 빌지 소용돌이가 선미단 부근에서 발달하고, 빌지 소용돌이의 중심으로부터 외측에는 상승류가, 내측에는 하강류가 발생한다. 이 내측의 하강류에 주목하여, 선미정류판을 이용하여 추진성능을 개선하기 위해서는, 프로펠러는 프로펠러 회전류와 역방향의 흐름이 유입하면 프로펠러 효율이 좋아지게 되는 것을 고려하면, 프로펠러로 유입하는 하강류를 효율적으로 정류하는 것이 중요하다.

그 때문에, 선미측에서 볼때 우회전하는 프로펠러의 경우에는, 우현 선체표면 근방에서 될 수 있는 한 정류한 쪽이, 하강류가 약해져서 프로펠러 효율이 좋아진다. 따라서, 빌지 소용돌이에 의해 생긴 하강류를 정류하여 약해지는 것이 중요하고, 선미 선체표면의 빌지 소용돌이 중심의 높이에 빌지 소용돌이의 중심까지의 폭을 갖는 선미정류판을 설치하는 것으로, 이 선미정류판에 의해 하강류를 받아내서 흐름을 후방으로 굽히는 것으로 하강류를 약하게 하는 것이 가능하다.

또한, 중요한 것인데, 선미정류판의 폭이 작으면 단부(端部)로부터 외측으로 빠져나가려는 흐름이 생기지만, 이 선미정류판의 위쪽면에서 받은 흐름을, 선미정류판의 단부를 위쪽으로 접어 꺾는 것에 의해, 외측에서 놓치는 것 없이 붙잡아서, 이 흐름도 뒤쪽으로 구부리는 것으로, 보다 정류효과를 높이는 것이 가능하다는 식견을 얻었다.

이것에 관해서, 본 발명자들은, 수조실험에 의해, 실제로 선미정류판의 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치한 L자형 선미정류판을 채용해서, 절곡부분이 없는 선미정류판에 비해 효율이 1% 정도 좋아진다는 결과를 얻었다. 또한, 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치한 것에 의해 기판부분의 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 선미측에서 볼때 우회전하는 프로펠러의 경우에는, 좌현측에서는 선체 근방의 정류효과를 높여서 하강류를 약하게 하면 프로펠러 효율의 경우에는 불리하게 되고, 정류효과만을 생각한 경우에는, 좌현측에서는 정류판은 오히려 없는 편이 좋지만, 흐름을 후방으로 구부릴 때에 선미정류판에 힘이 작동, 그 추진방향 성분이 추진성능의 개선에 기여한다. 그 때문에, 좌현측에도 선미정류판을 배치하여, 정류시의 추력성분을 얻는 것이 좋은 경우도 있다는 식견도 얻었다.

또한, 이 좌현측에서는, 정류효과를 약하게하면서 흐름을 굽힐 때의 힘의 추력성분을 얻기 위해서는, L자형 선미정류판의 단부에 설치한 위쪽으로 꺾여진 절곡부분의 선체 높이방향의 높이를 작게하거나, 또는 절곡부분이 없는 선미정류판을 배치하거나 하는 것도 효과적이다라는 식견을 얻었다.

이들 식견에 따라서, 본 발명자들은, 특원 2014-123955에서, 선박의 선체 선미의 외판상에 선체폭 방향으로 돌출하여 설치되는 선미정류판으로, 선체폭 방향으로 연장된 기판부분과, 그 기판부분의 선체폭 방향의 단부에 설치된 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 갖고 있는 L자형 선미정류판과, 이 L자형 선미정류판을, 선체의 선미 프로펠러가 선미로부터 볼 때 우회전하는 경우는 적어도 우현측에, 상기 프로펠러가 선미로부터 볼 때 좌회전하는 경우는 적어도 좌현측에 배치한 선박을 제안한다.

그러나, 그 후의 고찰에 의해, 이 L자형 선미정류판에서는, 프로펠러 직경에 비례해서 커지게 되기 때문에, 프로펠러 직경이 큰 선박의 경우는, 폭이 넓어지고 외팔보 상태로 선체에 고착하는 것만으로는, 지탱할 수 없다는 문제가 있다는 것에 도달했다.

본 발명은, 상기의 상황을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 선체의 선미에 설치한 선미정류구조에 의해 프로펠러면에 유입하는 흐름을 정류하는 것에 의해, 프로펠러의 효율을 보다 높이는 것과 함께, 정류할 때에 선미정류구조에 작용하는 추력성분을 보다 크게 하여 추진성능을 더욱 향상시키는 것과 함께, 구조적으로도 강고한 선미정류구조 및 선박을 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선미정류구조는, L자형 선미정류판과 추력발생보조부재로 이루어지고, 상기 L자형 선미정류판을, 선박의 선체의 선미의 외판상에 선체폭 방향으로 돌출하여 설치하고, 선체폭 방향으로 연장된 기판부분과, 그 기판부분의 선체폭 방향의 단부에 설치된 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 갖고 구성하는 것과 함께, 상기 추력발생보조부재를, 상기 L자형 선미정류판의 하부와 선체 사이에, 경사각도를 수평에 대해서 외측이 위쪽을 향하는 각도로 0도 보다도 크고 또한 45도 이하로 해서 설치하여 구성한다.

이 구성에 의하면, 빌지 소용돌이가, 빌지 소용돌이의 중심과 선체표면과의 사이에, 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 L자형 선미정류판에 있어서, 단순히 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치한다 라는 간단한 구조만으로, L자형 선미정류판으로의 하향성분의 흐름이 기판부분의 단부에서부터 외측으로 빠져나가려고 하는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해 L자형 선미정류판이 받는 힘도 커지게 되고, 그 추진방향성분인 선박의 추력으로서 얻는 몫도 커지게 되어, 추진효율을 향상시키는 것이 가능하다. 예를 들면, L자형 선미정류판만으로 추력발생보조부재를 설치하지 않은 구조라도, 경우에 따라서는 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치하지 않는 경우의 선미정류판과 비교해서, 추진성능이 1% 정도 향상하는 것을 실험적으로 알게 된다.

또한, L자형 선미정류판의 하부측에 추력발생보조부재를 설치하면, 추력발생보조부재분만큼 침수면적이 증가하기 때문에 마찰저항이 증가한다고 생각되지만, 추력발생보조부재가 L자형 선미정류판에 대하여 위쪽에서 아래로 흐르는 수류(水流)의 하류측에 배치되어 있기 때문에, 박리영역에 들어가게 되어, 그 추력성분보조부재의 저항은 크게 되지 않고, L자형 선미정류판과의 조합에 의해 이 추력발생보조부재는 추력을 발생하고, 추력발생보조부재를 설치하지 않은 경우보다도, 전체로서의 추력이 커지게 되는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. 즉, L자형 선미정류판의 하류측에 이 추력발생보조부재를 설치하는 것으로, 추력발생보조부재를 설치하지 않은 경우보다도, 추력을 크게하는 것이 가능하다.

게다가, L자형 선미정류판의 하부를 추력발생부재로 선체에 지지하고, 선체를 후방에서 봤을 때에 기판부분과 함께 대략 삼각형을 형성하고 있기 때문에, L자형 선미정류판이 단독으로 외팔보(cantilever)로 되어있는 구조에 비해서, 구조적으로 강한 선미정류구조로 하는 것이 가능하다.

또한, 선박의 선미형상에도 좌우되지만, 이 경사각도가, 수평에 대해서 외측이 위쪽을 향하는 각도에서 0도 보다도 크고 또한 45도 이하일 때에 추력이 발생하기 쉽게 되지만, 5도이상 30도 이하의 범위에서, 또한, 10도 이상 25도 이하의 범위에서, 추력이 보다 더 커지게 되는 경향이 있다는 것을 실험적으로 확인하고 있다.

상기의 선미정류구조에 있어서, 상기 추력발생보조부재가 상기 L자형 선미정류판과 접속하는 부위를, 선체의 폭방향에 관해서 상기 L자형 선미정류판의 중앙보다도 외측으로 배치해서 구성하면, 추력발생보조부재가 박리영역에 들어가서 저항이 커지지 않는 효과에 덧붙여서, 이 구성에 의하면 추력발생보조부재를 폭방향으로 크게 하는 것으로 보다 더 추력을 발생시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기의 선미정류구조에 있어서, 상기 추력발생보조부재의 전단(前端)의 두께와 후단(後端)의 두께를 중앙보다도 얇게하여, 상기 추력발생보조부재를 측면에서 볼때 익형(翼型)형상 혹은 다각형 형상으로 형성해서 구성하면, 보다 저항이 적어지고, 또한 보다 더 추력을 크게하는 것이 가능하다.

또한, 상기의 L자형 선미정류판에 있어서, 상기 절곡부분의 선체 높이방향의 높이를 상기 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 폭의 0.05배 이상에서 0.5배 이하의 높이로 하는 것과 함께, 상기 절곡부분의 상기 기판부분에 설치하는 근원부의 길이를 상기 기판부분의 상기 선체에 설치하는 근원부의 길이의 0.5배 이상에서 1.0배 이하의 길이로 해서 구성하면, 위쪽으로 꺾여진 절곡부분에서 정류하는 효과를 보다 높이는 것이 가능, 위쪽으로 꺾여진 절곡부분에 의한 효과를 유지하면서, 이 절곡부분의 크기를 작게해서, 경량화를 도모하는 것이 가능, L자형 선미정류판의 구조강도의 부담을 작게 할 수 있다.

그래서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박은, 선체의 선미의 프로펠러가 선미로부터 볼 때 우회전하는 경우는 적어도 우현측에, 상기 프로펠러가 선미로부터 볼 때 좌회전하는 경우는 적어도 좌현측에, 상기의 선미정류구조를 배치하여 구성한다. 또한, 이 구성은, 선체의 선미의 우현측 또는 좌현측의 한쪽 현측에 선미정류구조를 배치한 경우에 있어서, 다른쪽 현측에, 선미정류구조를 배치한 경우, 절곡부분을 설치하지 않은 선미정류판을 배치한 경우, 양쪽 모두 배치하지 않은 경우도 포함하고 있다.

이 구성에 의하면, 빌지 소용돌이가, 적어도 빌지 소용돌이의 중심과 선체표면 사이에, 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 선미정류구조의 L자형 선미정류판에 있어서, 단지 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치한다는 단순한 구조만으로, L자형 선미정류판에서의 하향성분의 흐름이 기판부분의 단부로부터 외측으로 빠져나가려고 하는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 상기의 선박에 있어서, 상기 L자형 선미정류판의 선체전후방향의 배치위치는, 프로펠러 보스 앞쪽 끝의 위치와 선미수선으로부터 수선간장(Lpp)의 0.1배 길이분만큼 앞의 위치와의 사이가 되는 제 1 범위 내에 있도록 구성한다. 이 제 1 범위내에서는, 선미의 빌지에서 생기는 흐름의 3차원 박리에 의해, 선체표면부근에서는 하향성분을 갖는 흐름이 되고, 선체표면으로부터 어느 정도 떨어진 위치에서는 상향성분을 갖는 흐름이 되는 빌지 소용돌이가 발달한다. 이 L자형 선미정류판을 상기의 제 1 범위내에 있도록 배치하면, 빌지 소용돌이가 발달한 범위에 L자형 선미정류판을 배치할 수 있고, 정류효과를 높이는 것이 가능하다.

또한, 상기의 선박에 있어서, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단부위의 높이의 위치는, 프로펠러 회전축으로부터 위쪽에 프로펠러 직경의 0.4배의 높이분 만큼 높은 위치에서, 프로펠러 회전축까지의 제 2 범위내에 있고, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단부위의 선체폭방향의 위치는, 상기 뒤쪽 가장자리의 근원에 선체표면이 있는 경우는, 선체표면으로부터 선체표면에서 프로펠러 직경의 0.4배의 폭 만큼 떨어진 위치까지의, 상기 뒤쪽 가장자리의 근원에 선체표면이 없는 경우는, 선체중심선으로부터 프로펠러 직경의 0.05 배의 폭만큼 떨어진 위치로부터 선체중심선에서 프로펠러 직경의 0.4배의 폭만큼 떨어진 위치까지의 제 3 범위 내에 있도록 구성한다.

이 제 2 범위 내 및 제 3 범위 내에서는, 선미의 빌지에서 생기는 흐름의 3차원 박리에 의해, 선체표면부근에서는 하향성분을 갖는 흐름이 되고, 선체표면으로부터 어느정도 떨어진 위치에서는 상향성분을 갖는 흐름이 되는 빌지 소용돌이가 발달한다. 그래서, 이 L자형 선미정류판의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단을 상기의 제 2 범위 내 및 제 3 범위 내에 배치하면, 빌지 소용돌이의 중심위치 근방에 선미정류판의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단이 배치되기 때문에, L자형 선미정류판에는 하향성분을 갖는 흐름만이 유입하고, 단순한 형상의 L자형 선미정류판이라도, 프로펠러에 유입하는 흐름을 효율적으로 정류할 수 있거나, L자형 선미정류판에 작용하는 추력성분을 얻거나 하는 것이 가능하다.

또한, 상기의 선박에 있어서, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분의 앞쪽 가장자리의 선단부위의 높이의 위치는, 프로펠러 회전축으로부터 위쪽에 프로펠러 직경의 0.4배의 높이분만큼 높은 위치에서부터, 선저까지의 제 4 범위 내에 있고, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분의 앞쪽 가장자리의 선단부위의 선체폭방향의 위치는, 선체표면에서부터, 선체표면에서 프로펠러 직경의 0.4배의 폭만큼 떨어진 위치까지의 제 5 범위 내에 있도록 구성하고, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분을, 후방측이 위쪽이 되도록, 프로펠러 회전축에 대해서 0도 이상에서 20도 이하의 범위내의 각도로 경사지도록 배치해서 구성하면, 다음과 같은 효과를 이루어 낼 수 있다.

즉, 이 앞쪽 가장자리의 배치에 의하면, L자형 선미정류판의 기판부분의 앞쪽 가장자리의 선단이 상기의 제 4 및 제 5 범위 내에 배치되게 되고, L자형 선미 정류판의 기판부분의 앞쪽 가장자리쪽도, 선체가 발생하는 빌지 소용돌이의 발생부분의 근방에 들어가기 때문에, 빌지 소용돌이에 기인하는 흐름을 효과적으로 이용가능하게 되어, 효율적으로 정류하거나, 추력을 얻거나 하는 것이 가능하다.

또한, 빌지 소용돌이가 프로펠러의 회전방향과 역방향성분의 흐름을 발생시키는 쪽의 L자형 선미정류판 또는 절곡부분을 갖지 않는 선미정류판은, 이 빌지 소용돌이의 작용효과를 받아들이기 위해서, L자형 선미정류판의 기판부분 또는 절곡부분을 갖지 않는 선미정류판의 기판부분은, 프로펠러 회전축과 대략 평행으로 할지, 또는 후방측이 위쪽이 되는 각도는 작은 각도로 하는 것이 바람직하다. 한편, 빌지 소용돌이가, 빌지 소용돌이의 중심과 선체표면과의 사이에, 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 성분의 흐름을 발생시키는 쪽의 L자형 선미정류판은, 이 빌지 소용돌이의 작용효과를 억제하기 위해서, 프로펠러의 회전방향과는 역방향성분의 큰 흐름을 발생시키도록, 기판부분의 후방측이 위쪽이 되는 각도를 큰 각도로 경사지게 하는 것이 바람직하여, 이 L자형 선미정류판의 기판부분의 경사 구성에 의해, 프로펠러의 회전방향과 역방향 성분의 흐름을 더욱 빠르게 해서, 보다 효과적으로 프로펠러의 회전과는 역방향성분의 큰 흐름을 발생시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기의 선박에 있어서, 상기 L자형 선미정류판의 상기 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단의 위치를, 상기 L자형 선미정류판을 설치하지 않은 때에 발생하는 선미 빌지 소용돌이의 중심위치를 중심으로 하고, 그 반경이 프로펠러 직경의 0.2배의 반경인 원내의 제 6 범위 내에 배치한다. 또한, 이 L자형 선미정류판을 설치하지 않은 때의 선미 빌지 소용돌이의 중심위치는 수조시험과 유체해석 프로그램에 의한 계산에 의해, 용이하게 특정하는 것이 가능하다.

이 구성은, 용이하게 해당 선박의 수조시험과, 유체해석 프로그램을 사용해서 수치계산에 의한 유체 시뮬레이션을 실시할 수 있어서, 빌지 소용돌이의 중심의 위치를 추정할 수 있는 경우밖에 사용할 수 없지만, 이 구성에 의하면, 보다 정밀도 있게, L자형 선미정류판의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단을 빌지 소용돌이의 중심의 위치 근방에 배치할 수 있기 때문에, L자형 선미정류판에 의해 발생하는 힘을 보다 최대한으로 이용가능한 것과 함께, 또한, L자형 선미정류판에 의한 프로펠러 효율의 향상도 최대한으로 가능하기 때문에, 선박의 추진성능을 보다 더 향상하는 것이 가능하다.

또한, L자형 선미정류판의 기판부분의 평면형상을, 삼각형 형상, 사각형 형상, 각을 둥글게 한 삼각형 형상 혹은 각을 둥글게 한 사각형 형상으로 하면, 비교적 단순한 형상으로 효과가 있는 선미정류판을 형성할 수 있다. 또한, 위쪽으로 꺾여진 절곡부분의 측면형상을, 삼각형 형상, 사각형 형상, 각을 둥글게 한 삼각형 형상, 혹은, 각을 둥글게 한 사각형 형상으로 하면, 비교적 단순한 형상으로 효과가 있는 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 형성할 수 있다.

본 발명에 관한 선미정류구조에 의하면, 빌지 소용돌이가, 빌지 소용돌이의 중심과 선체표면 사이에, 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 L자형 선미정류판에 있어서, 단지 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치한다는 간단한 구조만으로, L자형 선미정류판으로의 하향성분의 흐름이 기판부분의 단부에서 바깥쪽으로 빠져나가려고 하는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능한 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해 L자형 선미정류판이 받는 힘도 커지게 되고, 그 추진방향성분인 선박의 추력으로서 얻는 몫도 커지게 되기 때문에, 추진효율을 향상하는 것이 가능하다. 예를 들면, L자형 선미정류판만으로 추력발생보조부재를 설치하지 않은 구조라도, 경우에 따라서는, 기판부분의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 설치하지 않은 경우의 선미정류판과 비교해서, 추진성능이 1% 정도 향상하는 것을 실험적으로 알 수 있다.

또한, L자형 선미정류판의 하부측에 추력발생보조부재를 설치하는 것에 의해, L자형 선미정류판과의 조합에 의해 이 추력발생보조부재는 추력을 발생하고, 추력발생보조부재를 설치하지 않은 경우보다도, 전체로서의 추력을 크게 하는 것이 가능하다. 게다가, L자형 선미정류판의 하부를 추력발생보조부재로 선체에 지지하고, 선체를 후방에서 봤을 때에 기판부분과 함께 대략 삼각형을 형성하고 있기 때문에, L자형 선미정류판이 단독으로 외팔보로 되어있는 구조에 비해서, 구조적으로 강한 선미정류구조로 하는 것이 가능하다.

그리고, 본 발명에 관한 선박에 의하면, 선미에서 발달하는 빌지 소용돌이의 중심 위치의 근방에, L자형 선미정류판의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단이 위치하도록 선미정류구조를 배치하여, 빌지 소용돌이가 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 선미정류구조에 있어서, 빌지 소용돌이에 대해서 정류하는 효과를 높이는 것이 가능, 이것에 의해, 프로펠러의 효율을 보다 높이는 것이 가능하다. 또한 선미정류구조의 강도를 늘리는 것이 가능하다.

그리고, 이 선미정류구조에 의해 정류효과를 높이는 것에 의해, 정류할 때에 선미정류구조가 받는 힘도 크게 하는 것이 가능하고, 그 추진방향성분인 선박의 추력으로서 얻는 몫도 크게 하는 것이 가능하여, 이것에 의해, 선박의 추진성능을 향상하는 것이 가능하다.

[도 1] 본 발명의 실시의 형태의 선미정류구조를 나타내는 모식적인 선박의 선미부분의 측면도이다.
[도 2] 절곡부분의 형상의 제 1의 예를 나타내는 사시도이다.
[도 3] 절곡부분의 형상의 제 2의 예를 나타내는 사시도이다.
[도 4] 절곡부분의 형상의 제 3의 예를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 선미정류판의 기판부분의 형상의 제 1의 예를 나타내는 평면도이다.
[도 6] 선미정류판의 기판부분의 형상의 제 2의 예를 나타내는 평면도이다.
[도 7] 선미정류판의 기판부분의 형상의 제 3의 예를 나타내는 평면도이다.
[도 8] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미에서 볼 때 우회전하는 경우에, 우현측에 선미정류구조를, 좌현측에 선미정류판을 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 9] 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미로부터 볼 때 우회전하는 경우에, 우현측과 좌현측의 양쪽에 선미정류구조를 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 10] 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미로부터 볼 때 우회전하는 경우에, 우현측에만 선미정류구조를 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 11] 본 발명의 제 4의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미로부터 볼 때 좌회전하는 경우에, 좌현측에 선미정류구조를, 우현측에 선미정류판을 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 12] 본 발명의 제 5의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미로부터 볼 때 좌회전하는 경우에, 우현측과 좌현측의 양쪽에 선미정류구조를 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 13] 본 발명의 제 6의 실시의 형태의 선박에서의, 프로펠러가 선미로부터 볼 때 좌회전하는 경우에, 좌현측에만 선미정류구조를 배치한 선박의 모식적인 선미로부터 본 도이다.
[도 14] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 우현측의 선미정류구조의 선체전후방향의 배치위치를 나타내는 모식적인 선박의 선미부분의 측면도이다.
[도 15] 본 발명의 제 1 의 실시의 형태의 선박에서의, 우현측의 선미정류구조의 높이방향의 배치위치를 나타내는 모식적인 선박의 선미부분의 측면도이다.
[도 16] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 좌현측의 선미정류판의 높이방향의 배치위치를 나타내는 모식적인 선박의 선미부분의 측면도이다.
[도 17] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 선미정류구조의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단의 높이방향과 선체폭방향의 배치위치를 나타내는 모식적인 선박의 선미방향에서 본 배경도이다.
[도 18] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 선미정류구조의 기판부분의 앞쪽 가장자리의 선단의 높이방향과 선체폭방향의 배치위치를 나타내는 모식적인 선박의 선미방향에서 본 배경도이다.
[도 19] 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 선박에서의, 선미정류구조의 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 선단의 배치위치와 빌지 소용돌이의 제 6 영역을 나타내는 모식적인 선박의 선미방향에서 본 배경도이다.
[도 20] 선박의 선미에 있어서 빌지 소용돌이가 발생하는 모양을 나타내는 모식적인 선박의 우현측의 선미부분의 측면도이다.
[도 21] 선박의 선미에 있어서 빌지 소용돌이가 발생하는 모양을 모식적으로 나타내는, 도 20의 XX-XX 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시의 형태의 선미정류구조 및 선박에 대해서, 도면을 참조해가며 설명한다. 이 실시의 형태의 선미정류구조는, 선박의 선체의 선미에 설치된 횡단면이 L자형상을 한 선미정류판을 구비한 구조이고, 또한, 이 실시의 형태의 선박은, 이 실시의 형태의 선미정류구조를 설치한 선박이고, 그 선미에서의 일반적인 배치를 도 1에서 나타낸다. 또한, 선미정류구조의 L자형 선미정류판의 형상의 예를 도 2~도 4, 및 도 5 및 도 7에서 나타내고, 선박에서의 좌우현에서의 배치의 예를 도 8~도 13으로 나타내고, 선박에서의 선미정류구조, 선미정류판의 배치위치를 도 14~도 19로 나타낸다.

처음으로, 본 발명의 실시의 형태의 선미정류구조에 대해서 설명한다. 도 1에서 나타내듯이, 이 선미정류구조(5)는, L자형 선미정류판(5A)과 추력발생보조부재(5B)로 구성한다.

그리고, 이 L자형 선미정류판(5A)을, 기판부분(10)과 절곡부분(13)을 갖고서 구성한다. 이 기판부분(10)은, 선박(1)의 선체(2)의 선미의 외판상에 선체폭방향으로 돌출하여 설치되어, 선체폭방향에 연장되듯이 구성되고, 절곡부분(13)은, 이 기판부분(10)의 선체폭방향의 단부(端部)에 설치되어, 위쪽으로 꺾여진 형상으로 구성된다.

또한, 그것과 함께, 추력발생보조부재(5B)를 L자형 선미정류판(5A)의 하부와 선체(2)의 사이에, 경사각도(α1)를 수평에 대해서 외측이 위쪽을 향하는 각도로 0도(degree)보다도 크고 또한 45도 이하로 하여 설치해서 구성한다.

이 경사각도(α1)는, 선박(1)의 선미형상에도 좌우되는데, 수평에 대해서 외측이 위쪽을 향한 각도로 0도보다도 크고 또한 45도 이하일 때에 추력이 발생하기 쉽게 되지만, 실험적으로 5도이상 30도 이하의 범위로 하고, 또한, 10도 이항 25도 이하의 범위로 하면, 추력이 보다 커지게 되는 경향이 있는 것이 확인되고 있기 때문에, 보다 바람직하다.

그리고, 추력발생보조부재(5B)가 L자형 선미정류판(5A)과 접속하는 부위를, 선체(2)의 폭방향에 관해서 L자형 선미정류판(5A)의 중앙보다도 외측으로 배치한다. 이것에 의해, 추력발생보조부재(5B)가 박리영역에 들어가 저항이 커지게 되지 않는 효과에 더해서, 이 구성에 의해 추력발생보조부재(5B)를 폭방향으로 크게 하는 것으로 보다 추력을 발생시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 추력발생보조부재(5B)의 전단(前端)의 두께와 후단(後端)의 두께를 중앙보다도 얇게 해서, 추력발생보조부재(5B)를 측면시에서 익형 형상 혹은 다각형 형상으로 형성하여, 바꿔말하면, 추력발생보조부재(5B)의 선장방향에 수직의 단면형상을 익형 형상으로 형성하여, 보다 저항을 적게 하고 또한 보다 추력을 크게 하는 것이 바람직하다.

이 선미정류구조(5)에 의하면, 빌지 소용돌이가, 빌지 소용돌이의 중심과 선체표면의 사이에, 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 L자형 선미정류판(5A)에 있어서, 단지 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치하는 간단한 구조만으로, L자형 선미정류판(5A)으로의 하향성분의 흐름이 기판부분(10)의 단부에서 외측으로 빠져나가려고 하는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해 L자형 선미정류판(5A)이 받는 힘도 커지게 되고, 그 추진방향성분인 선박의 추력으로서 얻는 몫도 커지게 되어, 추진효율을 향상하는 것이 가능하다. 예를 들면, L자형 선미정류판(5A)만으로 추력발생보조부재(5B)를 설치하지 않는 구조라도, 경우에 따라서는, 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치하지 않은 경우의 선미정류판과 비교해서, 추진성능이 1% 정도 향상하는 것을 실험적으로 알게 된다.

또한, L자형 선미정류판(5A)의 하부측에 추력발생보조부재(5B)를 설치하면, 추력발생보조부재(5B)의 부분만 침수면적이 증가하기 때문에 마찰저항이 증가한다고 생각되어지지만, 추력발생보조부재(5B)가 L자형 선미정류판(5A)에 대해서 위에서부터 아래로 흐르는 수류의 하류측에 배치되어있기 때문에, L자형 선미정류판(5A)에 흘러들어오는 수류의 박리영역에 들어오게 되어서, 이 추력발생보조부재(5B)의 저항은 커지지 않고, L자형 선미정류판(5A)과의 조합에 의해 이 추력발생보조부재(5B)는 추력을 발생하여, 추력발생보조부재(5B)를 설치하지 않은 경우보다도, 전체로서의 추력이 커지게 된다. 이것은 실험적으로 확인되었다. 즉, L자형 선미정류판(5A)의 하부측에 이 추력발생보조부재(5B)를 설치하는 것으로, 추력발생보조부재를 설치하지 않은 경우보다도, 추력을 더 크게 하는 것이 가능하다.

게다가, L자형 선미정류판(5A)의 하부를 추력발생보조부재(5B)로 선체(2)에 지지하고, 선체(2)를 뒤쪽에서 봤을 때에 기판부분(10)과 함께 대략 삼각형을 형성하고 있기 때문에, L자형 선미정류판(5A)이 단독으로 외팔보로 되어있는 구조에 비해서, 구조적으로 강한 선미정류구조(5)로 하는 것이 가능하다.

그리고, 이 L자형 선미정류판(5A)은, 도 2~도 7에서 나타내듯이, 선박(1)의 선체(2)의 선미 외판상에 선체폭방향에 돌출하여 설치되는, 횡단면이 L자형상을 한 선미정류판이고, 선체폭방향으로 연장되는 기판부분(10)과, 이 기판부분(10)의 선체폭방향의 단부에 설치된 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 갖고서 구성된다.

또한, 도 2~도 4에서 나타내듯이, 이 절곡부분(13)의 선체높이방향의 높이(Hg)는 기판부분(10)의 뒤쪽 가장자리(12)의 폭(Bg)의 0.05배 이상에서 0.5배 이하의 높이로 하는 것과 동시에, 절곡부분(13)의 기판부분(10)에 설치한 근원부(13b)의 길이(Lg)를. 기판부분(10)의 선체(2)에 설치한 근원부(10b)의 길이(La)의 0.5배 이상에서 1.0배 이하의 길이로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 근원부(10b), (13b)의 길이라는 것은 근원부(10b), (13b)를 따라서 계측한 길이이다.

이들 구성으로 하면, L자형 선미정류판(5A)에 있어서, 보다 작은 부재로 정류하는 효과를 높이는 것이 가능, 절곡부분(13)에 의한 효과를 유지하면서, 절곡부분(13)의 크기를 작게 해서, 경량화를 도모하는 것이 가능, L자형 선미정류판(5A) 자체의 구조강도 및 L자형 선미정류판(5A)의 설치강도의 부담을 작게 할 수 있다.

또한, 이 L자형 선미정류판(5A)의 절곡부분(13)의 측면형상을, 도 2에서 나타내는 삼각형 형상, 도 3에서 나타내는 사각형 형상, 도 4에서 나타내는 각을 둥글게 한 사각형 형상, 혹은, 각을 둥글게 한 삼각형 형상 등으로 하면, 비교적 단순한 형상으로 효과가 있는 절곡부분(13)을 형성할 수 있다. 또한, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 평면형상을, 도 5에서 나타내는 삼각형 형상, 도 6에서 나타내는 사각형 형상, 도 7에서 나타내는 각을 둥글게 한 사각형 형상, 혹은 각을 둥글게 한 삼각형 형상 등으로 하면, 비교적 단순한 형상으로 효과있는 L자형 선미정류판(5A)을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 구성의 L자형 선미정류판(5A)에 의하면, 빌지 소용돌이가, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)과 선체표면의 사이에, 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽에 배치된 L자형 선미정류판(5A)에 있어서는, 단순히 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치한다는 간단한 구조만으로, L자형 선미정류판(5A)으로의 하향성분의 흐름이 기판부분(10)의 단부에서 외측으로 나가려고 하는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다.

또한, 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해 L자형 선미정류판(5A)이 받는 힘도 커지게 되고, 그 추력방향성분인 선박(1)의 추력으로서 얻는 몫도 커지게 되어, 추진효율을 향상하는 것이 가능하다. 예를 들면, L자형 선미정류판(5A)만으로 추력발생보조부재(5B)를 설치하지 않은 구조라도, 경우에 따라서는, 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치하지 않은 경우의 선미정류판(6)과 비교해서, 추진성능이 1% 정도 향상하는 것을 실험적으로 알게 된다.

다음으로, 이 실시의 형태의 선박에 대해서 설명한다. 도 8~도 13에서 나타내듯이, 이 선박(1)은, 선미정류구조(5)를 구비한 선박으로, 도 8~도 10에서 나타내듯이, 선체(2)의 선미의 프로펠러(3)가 선미로부터 볼 때 우회전하는 경우는 적어도 우현측에, 도 11~도 13에서 나타내듯이, 프로펠러(3)가 선미로부터 볼 때 좌회전인 경우는 적어도 좌현측에, 선미정류구조(5)를 배치하여 구성된다.

제 1의 실시의 형태의 선박의 구성에서는, 도 8에서 나타내듯이, 프로펠러(3)가 선미방향으로부터 볼때 우회전(시계방향)하는 경우에서의 구성에서, 선체(2)의 선미의 우현측에 선미정류구조(5)를, 좌현측에 절곡부분(13)을 설치하지 않은 선미정류판(이하, 단지 선미정류판이라 한다)(6)을 각각 배치하여 구성된다. 또한, 도 9에서 나타내듯이, 제 2의 실시의 형태의 제 2의 실시의 형태의 선박에서는, 선체(2)의 선미의 우현측과 좌현측의 양쪽에 선미정류구조(5)를 배치하고, 좌현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)의 절곡부분(13)의 선체높이방향의 높이(Hg)를 우현측보다도 작게해서 구성된다. 또한, 도 10에서 나타내듯이, 제 3의 실시의 형태의 선박에서는, 선체(2)의 선미의 우현측에 선미정류구조(5)를 배치하지만, 좌현측에는 선미정류구조(5)와 선미정류판(6)중 어느 것도 배치하지 않고서 구성된다.

또한, 이 도 8~도 10에서는, 프로펠러(3)가 선미방향에서 볼 때 우회전하는 경우의 실시의 형태의 구성을 나타내는데, 프로펠러(3)가 선미방향에서 볼 때 좌회전(반시계방향)하는 경우에서는, 도 11~도 13에서 나타내듯이, 선미정류구조(5)와, 이 절곡부분(13)을 갖고 있지 않은 선미정류판(6)의 구성이 제 1~제 3의 실시의 형태의 선박에 있어서 좌우현으로 서로 교대한 구성의 제 4~제 6의 실시의 형태의 선박이 된다.

그리고, 이 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)의 절곡각(ｒ)(도 2 참조)은, 60도 이상 120도 이하, 바람직하게는, 80도 이상 100도 이하로 한다. 또한, 이 절곡부분(13)은, 기판부분(10)의 판을 위쪽으로 꺾어지게 해서 제작하여도 좋고, 기판부분(10)의 단부에 절곡부분(13)을 용접하는 것에 의해 접합해서 제작해도 좋다.

다음으로, 이하에서는, 도 8의 제 1의 실시의 형태의 선박(1)의 선미정류구조(5) 및 선미정류판(6)의 배치위치에 대해서, 도 14~도 19를 참조하면서 설명하는데, 제 2~제 6의 실시의 형태의 선박의 선미정류구조(5) 및 선미정류판(6)의 배치위치에도 적용할 수 있다.

제 1의 실시의 형태의 선박(1)에서의, 프로펠러(3)가 선미방향에서 볼 때 우회전하는 경우의 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)의 선체전후방향의 배치위치는, 도 14에서 나타내듯이, 프로펠러 보스 전단의 위치(X1)와, 선미수선(A. P.)에서 수선간장(Lpp)의 0.1배의 길이분 만큼 앞의 위치(X2)와의 사이가 되는 제 1 범위(R1) 내에 배치하여 구성된다.

또한, 이 L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a)의 부위의 높이위치(Ha)는, 도 15 및 도 17에서 나타내듯이, 프로펠러 회전축(Pc)에서 위쪽에 프로펠러 직경(Dp)의 0.4배의 높이분 만큼 높은 위치(H2)에서부터, 프로펠러 회전축(Pc)까지의 제 2 범위(R2) 내에 배치하여 구성된다.

또한, 도 17에서 나타내듯이, 선미정류구조(5)와 선미정류판(6)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a) 부위의 선체폭방향위치(Ba)는, L자형 선미정류판(5A)과 선미정류판(6)의 뒤쪽 가장자리(12)의 근원(12b)에 선체표면(B3)이 있는 경우는, 선체표면(B3)으로부터 선체표면(B3)에서 프로펠러 직경(Dp)의 0.4배의 폭만큼 떨어진 위치(B32)까지의 제 3 범위(R3) 내에 있도록 구성된다.

또한, L자형 선미정류판(5A)과 선미정류판(6)의 뒤쪽 가장자리(12)의 근원(12b)에 선체표면(B3)이 없는 경우는, L자형 선미정류판(5A)과 선미정류판(6)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a) 부위의 선체폭방향위치(Ba)는, 선체중심선(Lc)에서 프로펠러 직경(Dp)의 0.05배의 폭만큼 떨어진 위치(B31)에서, 선체중심선(Lc)에서 프로펠러 직경(Dp)의 0.4배의 폭만큼 떨어진 위치(B32)까지의 제 3 범위(R3) 내에 있도록 구성된다.

그리고, 이 L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a) 부위를 상기의 제 2 범위내 및 제 3 범위내에 배치하는 구성에 의해, 많은 상업용 선박의 계획항행속도에서의 항해중의 선박(1)의 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방내에 L자형 선미정류판(5A)을 배치할 수 있고, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a)을 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방내에 배치가능하기 때문에, L자형 선미정류판(5A)에는 하향 성분을 갖는 흐름만이 유입하여, 단순한 형상의 L자형 선미정류판(5A)이라도, 효율적으로 정류할 수 있고, 정류시에는 보다 큰 L자형 선미정류판(5A)에 작용하는 추력성분을 얻는 것이 가능하다.

또한, 도 15 및 도 18에서 나타내듯이, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 앞쪽 가장자리(11)의 선단(11a) 부위의 높이위치(Hf)는, 프로펠러 회전축(Pc)에서 위쪽에 프로펠러 직경(Dp)의 0.4배의 높이분 만큼 높은 위치(H2)에서부터, 선저(H4)까지의 제 4 범위(R4) 내에 배치하여 구성된다.

또한, 도 18에서 나타내듯이, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 앞쪽 가장자리(11)의 선단(11a) 부위의 선체폭방향위치(Bf)는, 선체표면(B5)에서부터, 선체표면(B5)에서 프로펠러 직경(Dp)의 0.4배의 폭만큼 떨어진 위치(B52)까지의 제 5 범위(R5) 내에 배치하여 구성된다.

이 L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 앞쪽 가장자리(11)의 선단(11a)을 제 4 범위(R4)내 및 제 5 범위(R5)내에 배치하는 구성에 의해, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 앞쪽 가장자리(11)를, 선체(2)가 발생하는 빌지 소용돌이의 발생부분의 근방에 넣는 것이 가능하기 때문에, 빌지 소용돌이에 기인하는 흐름을 효과적으로 이용할 수 있게 되어, 효율적으로 정류하거나, 추력을 얻거나 하는 것이 가능하다.

또한, 도 14에서 나타내듯이, 우현측의 L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)을 후방측이 위쪽이 되도록, 프로펠러 회전축(Pc)에 대해서 0도 이상에서 20도 이하의 범위내의 각도(영각(迎角))(β)로 경사지게 하여 배치한다.

이 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)에 있어서, 기판부분(10)을 후방측이 위쪽이 되도록 경사지게 배치하는 것에 의해, 빌지 소용돌이의 중심의 내측에 있어서, 프로펠러(3)의 회전방향과 역방향 성분의 흐름이, 보다 효과적으로 정류되고, 정류시에 L자형 선미정류판(5A)에 작용하는 것보다 큰 추진성분을 얻는 것이 가능하다.

또한, 용이하게 선박(1)의 수조시험과, 유체해석 프로그램을 사용하여 수치계산에 의한 유체 시뮬레이션을 실시가능하여, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 위치를 추정할 수 있는 경우에 있어서는, 도 19에서 나타내듯이, 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a)의 위치를, L자형 선미정류판(5A)을 설치하지 않은 때에 발생하는 선미 빌지 소용돌이의 중심(Pw)을 중심으로 해서, 그 반경(ra)이 프로펠러 직경(Dp)의 0.2배의 반경인 원(C1)내의 제 6범위(R6)내에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 이 L자형 선미정류판(5A)을 설치하지 않은 때의 선미 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 위치는 수조시험과 유체분석 프로그램에 의한 계산에 의해, 용이하게 특정하는 것이 가능하다.

이 구성에 의하면, 보다 정밀도 있게, L자형 선미정류판(5A)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a)을 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방에 배치가능하기 때문에, L자형 선미정류판(5A)으로 정류할 때에 L자형 선미정류판(5A)에 작용하는 힘의 추력성분을 보다 최대한으로 이용가능한 것과 동시에 또한, 선미정류구조(5)에 의한 프로펠러(3)의 효율의 향상도 최대한으로 가능하기 때문에, 선박의 추진성능을 보다 더 향상하는 것이 가능하다.

그리고, 프로펠러(3)가 선미에서 볼 때 우회전하는 경우의 제 1 실시의 형태의 선박는, 도 16에서 나타내듯이, 좌현측의 선미정류판(6)(혹은 절곡부분의 높이가 작은 L자형 선미정류판(5A))을 프로펠러 회전축과 대략 평행으로 배치하여, 이 좌현측의 선미정류판(6)의 길이(Lb)를, 도 14 및 도 15에서 나타내는 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)의 길이(La)보다도 길게 형성해서 구성한다. 또한, 이 대략 평행이라는 것은 완전한 평행만이 아니라, 5도 이내 정도까지의 경사의 범위도 포함하는 것을 의미한다.

또한, 좌현측의 선미정류판(6)의 기판부분(10)의 앞쪽 가장자리(11)의 선단(11a) 부위의 높이위치(Hf) 및 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a) 부위의 높이위치(Ha)에 대해서도, 도 16에서는, 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)과 대략 같은 형태의 배치위치를 나타내고 있지만, 좌현측의 선미정류판(6)에 관해서는, 본 발명은 이 배치위치에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 좌우현에서의 선미정류구조(5)와 선미정류판(6)의 역할에 대해서 설명한다. 프로펠러(3)가 선미에서 볼 때 우회전하는 경우는 우현측(좌회전의 경우는 좌회전)에서는, 선미에서 발달하는 빌지 소용돌이는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 내측에 있어서는 프로펠러(3)의 회전방향과는 같은 방향의 유속을 주고, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 외측에 있어서 프로펠러(3)의 회전방향과는 역방향의 유속을 주도록 작용하기 때문에, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 외측의 흐름은 받아들이고, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 내측의 흐름만을 정류하면 좋다.

또한, 좌현측(우현측)에서는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 내측에 있어서는 프로펠러(3)의 회전방향과는 역방향의 유속을 세게하도록 작용하고, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 외측에 있어서는 프로펠러(3)의 회전방향과는 같은 방향의 유속을 주도록 작용한다. 또한, 프로펠러(3)는 반경방향에 관해서는 내측(보스 부근)보다도 외측(팁 부근) 쪽이 추력을 내기 때문에, 좌현측(우현측)에 있어서는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 내측의 프로펠러(3)와는 역방향의 흐름을 남기는 것보다, 빌지 소용돌이가 발달하기 시작한 부위에 빌지 소용돌이의 발달을 방해하는 장애물이 되는 절곡 높이가 작은 L자형 선미정류판(5) 또는 선미정류판(6)을 설치, 빌지 소용돌이의 발생 및 발달을 억제하는 것으로, 빌지 소용돌이의 중심의 외측에 있어서, 프로펠러(3)의 회전방향과는 같은 방향의 성분의 유속을 약화하는 것이 가능, 프로펠러 효율을 높이는 것이 가능하다.

따라서, 빌지 소용돌이의 중심의 내측에서 빌지 소용돌이가 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향성분의 흐름을 발생시키는 우현측(좌현측)에 있어서는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 내측에 있어서 빌지 소용돌이의 작용효과를 억제할 필요가 있기 때문에, 빌지 소용돌이가 충분히 발달한 선미단 부근에만, 짧은 L자형 선미정류판(5A)을 구비한 선미정류구조(5)를 배치한다.

즉, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 외측은 프로펠러 회전과 역방향의 상승류를 남기고, 한편, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 내측은 프로펠러 회전과 같은 방향의 하강류를 정류할 필요가 있는 우현측(좌현측)은, 빌지 소용돌이가 충분히 다 발달했다는 바, 내측의 하강류만을 정류하기 위해서, 선미단 근방에, 짧은 L자형 선미정류판(5A)을 구비한 선미정류구조(5)를 배치한다.

한편, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 내측에서 빌지 소용돌이가 프로펠러(3)의 회전방향과 역방향의 성분의 흐름을 발생시키는 좌현측(우현측)에 있어서는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 외측에 있어서 빌지 소용돌이의 작용효과를 억제할 필요가 있어서, 빌지 소용돌이가 충분히 발달한 선미단 부근 뿐만아니라, 소용돌이가 발달을 다 끝내지 않은 앞쪽까지, 약간 긴 선미정류판(6)을 배치한다.

즉, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 내측의 프로펠러 회전과 역방향의 하강류를 남기는 것보다도, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 외측의 프로펠러 회전과 같은 방향의 상승류를 정류할 필요가 있는 좌현측(우현측)은, 외측의 상승류의 발생을 막기위해서, 약간 긴 선미정류판(6)을 배치한다.

이것에 의해, 짧은 L자형 선미정류판(5A)을 구비한 선미정류구조(5)와 긴 선미정류판(6)을 적재적소에서 배치가능하고, 비교적 간단한 구성으로, 보다 큰 추진력과, 보다 큰 프로펠러 효율을 얻는 것이 가능하다. 따라서 비교적 간단하고 경량의 구성으로, 프로펠러 효율을 높이는 것이 가능하다.

또한, 프로펠러(3)의 회전방향이 선미에서 볼 때 우회전하는 경우의, 우현측의 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)과 좌현측의 선미정류판(6)에 있어서는, 선체전후방향에 대한 영각(β)을 다르게 하여 형성한다. 즉, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 내측에 있어서, 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향의 성분의 흐름을 억제하는 우현측의 선미정류구조(5)는, 프로펠러(3)의 회전방향과는 역방향의 흐름을 세게하기 위해서, 후방측이 위쪽이 되도록, 크게 경사지게 하는 것에 의해, 프로펠러(3)의 회전방향과 역방향 성분의 흐름을 가능한 한 빠르게 한다. 한편, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 내측에 있어서, 프로펠러(3)의 회전방향과 역방향 성분의 흐름을 억제하는 좌현측의 선미정류판(6)은, 대략 수평의 작은 경사로 하는 것에 의해, 프로펠러(3)의 회전방향과는 역방향 성분의 큰 흐름을 가능한 한 유지한다. 이들의 구성에 의해, 보다 효율적으로 프로펠러(3)의 회전과는 역방향 성분의 큰 흐름을 발생시키는 것이 가능하다.

따라서, 상기의 구성의 선미정류구조(5)에 의하면, 단지 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치한다는 간단한 구조로, L자형 선미정류판(5A)으로의 하향성분의 흐름이 기판부분(10)의 단부에서부터 외측으로 빠져나가려는 것을 억제해서, 정류하는 효과를 높이는 것이 가능할 뿐만 아니라 강도를 늘리는 것이 가능하다. 또한, 기판부분(10)의 단부에 절곡부분(13)을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해 L자형 선미정류판(5A)이 받는 힘을 크게 하여, 그 추진방향성분인 선박의 추력으로서 얻는 몫도 크게 하는 것이 가능하기 때문에, 추진효율을 향상하는 것이 가능하다.

또한, L자형 선미정류판(5A)과 추력발생보조부재(5B)의 조합에 의해, 추력발생보조부재(5B)에도 추력을 발생시켜서, 추력발생보조부재(5B)를 설치하지 않은 경우보다도, 전체로서의 추력을 크게하는 것이 가능하다. 게다가, L자형 선미정류판(5A)의 하부를 추력발생보조부재(5B)로 선체에 지지하기 때문에, L자형 선미정류판(5A)이 단독으로 외팔보로 되어있는 구조와 비교해서, 구조적으로 강한 선미정류구조(5)가 된다.

또한, 상기의 구성의 선박(1)에 의하면, 선미에서 발달하는 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방에, 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)의 뒤쪽 가장자리(12)의 선단(12a)이 위치하도록 L자형 선미정류판(5A)을 배치하는 것에 의해, 빌지 소용돌이가 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽에 배치되는 L자형 선미정류판(5A)에 있어서, 단지 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치한다는 간단한 구조에 의해, L자형 선미정류판(5A)으로의 하향성분의 흐름이 기판부분(10)의 단부에서부터 외측으로 빠져 나가려고 하는 것을 억제해서, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)에서 내측의 흐름만을 정류하는 효과를 높이는 것이 가능, 이것에 의해, 프로펠러(3)의 효율을 보다 높이는 것이 가능하다.

그리고, 이 선미정류구조(5)의 L자형 선미정류판(5A)에서는, 기판부분(10)의 단부에 위쪽으로 꺾여진 절곡부분(13)을 설치해서 정류효과를 높이는 것에 의해, 정류할 때에 L자형 선미정류판(5A)이 받는 힘도 크게하는 것이 가능하기 때문에, 그 추진방향성분인 선박(1)의 추력으로서 얻는 몫도 크게하는 것이 가능, 이것에 의해, 선박(1)의 추진성능을 향상하는 것이 가능하다.

또한, 빌지 소용돌이의 내측이 프로펠러(3)의 회전방향과 반대의 흐름을 발생시키는 쪽에 있어서, 절곡부분(13)을 설치하지 않은 선미정류판(6)을 배치하면, 이것에 의해, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)으로부터 외측의 프로펠러 회전과 역방향의 흐름의 발달을 억제해서, 이 정류할 때에 선미정류판(6)에 작용하는 힘의 추력방향성분에 의해, 조금이라도 많은 선박(1)의 추력이 되는 힘을 얻는 것이 가능하다.

따라서, 상기 구성의 선박(1)에 의하면, 선미에서 발달하는 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 위치 근방에, L자형 선미정류판(5A)의 기판부분(10)의 뒤쪽 가장자리의 선단이 위치하도록 선미정류구조(5)를 배치하여, 빌지 소용돌이가 프로펠러(3)의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 발생시키는 쪽의 선미정류구조(5)에 있어서, 빌지 소용돌이에 대한 정류하는 효과를 높이는 것이 가능, 이것에 의해, 프로펠러(3)의 효율을 보다 높이는 것이 가능하다. 또한 선미정류구조(5)의 강도를 늘리는 것이 가능하다.

그리고, 이 선미정류구조(5)에 의해 정류효과를 높이는 것에 의해, 정류할 때에 선미정류구조(5)가 받는 힘도 크게 하는 것이 가능, 그 추진방향성분이 선박의 추력으로서 얻는 몫도 크게 하는 것이 가능, 이것에 의해, 선박의 추진성능을 향상하는 것이 가능하다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명의 선미정류구조 및 선박에 의하면, 선체의 선미에 설치한 선미정류구조에서 프로펠러면에 유입하는 흐름을 정류하는 것에 의해, 프로펠러의 효율을 보다 높이는 것과 함께, 정류할 때에 선미정류구조에 작용하는 추력성분을 보다 크게 해서 추진성능을 향상하는 것이 가능하기 때문에, 많은 선박에 이용하는 것이 가능하다.

1 선박
2 선체
3 프로펠러
4 키
5 선미정류구조
5A L자형 선미정류판(절곡부분 있음)
5B 추력발생보조부재
6 선미정류판(절곡부분 없음)
10 기판부분
10b 기판부분의 근원부
11 L자형 선미정류판(선미정류판)의 앞쪽 가장자리
11a L자형 선미정류판(선미정류판)의 앞쪽 가장자리의 선단
12 L자형 선미정류판(선미정류판)의 뒤쪽 가장자리
12a L자형 선미정류판(선미정류판)의 뒤쪽 가장자리의 선단
13 절곡부분
A. P. 선미수선
B3 L자형 선미정류판(선미정류판)의 뒤쪽 가장자리의 근원부위의 선체표면의 선체폭방향위치
B31 제 3범위의 최소치
B32 제 3범위의 최대치
B5 제 5 범위의 최소치
B52 제 5 범위의 최대치
Ba L자형 선미정류판(선미정류판)의 뒤쪽 가장자리의 선단부위의 선체폭방향위치
Bf L자형 선미정류판(선미정류판)의 앞쪽 가장자리의 선단부위의 선체폭방향위치
Bg 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 폭
C1 제 6 범위의 원
Dp 프로펠러 직경
H2 제 2 범위 및 제 4 범위의 상한치
H4 제 4 범위의 하한치(선저)
Ha L자형 선미정류판(선미정류판)의 뒤쪽 가장자리의 선단부위의 높이위치
Hf L자형 선미정류판(선미정류판)의 앞쪽 가장자리의 선단부위의 높이위치
Hg 절곡부분의 선체높이방향의 높이
La L자형 선미정류판의 근원부의 길이
Lb 선미정류판의 길이
Lc 선체중심선
Lg 절곡부분의 근원부의 길이
Lpp 수선간장
Pc 프로펠러 회전축
Pw 선미 빌지 소용돌이의 중심
R1 제 1 범위
R2 제 2 범위
R3 제 3 범위
R4 제 4 범위
R5 제 5 범위
R6 제 6 범위
ra 제 6 범위의 원의 반경
X1 프로펠러 보스 전단(前端)의 위치
X2 선미수선에서 수선간장(Lpp)의 0.1배의 길이분 만큼 앞의 위치
α1 경사각도
β 영각
τ 절곡각

Claims (5)

1. L자형 선미정류판과 추력발생보조부재로 이루어지고,
   상기 L자형 선미정류판을, 선박의 선체의 선미의 외판상에 선체폭 방향으로 돌출하여 설치되고, 선체폭방향으로 연장된 기판부분과, 그 기판부분의 선체폭방향의 단부에 설치된 위쪽으로 꺾여진 절곡부분을 갖고서 구성하는 것과 함께,
   상기 추력발생보조부재를, 상기 L자형 선미정류판의 하부와 선체의 사이에, 경사각도를 수평에 대해서 외측이 위쪽을 향하는 각도로 0도보다도 크고 또한 45도 이하로 해서 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 선미정류구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 추력발생보조부재가 상기 L자형 선미정류판과 접속하는 부위를, 선체의 폭방향에 관해서 상기 L자형 선미정류판의 중앙보다도 외측에 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 선미정류구조.
3. 제 1 또는 2항에 있어서,
   상기 추력발생보조부재의 전단(前端)의 두께와 후단(後端)의 두께를 중앙보다도 얇게해서, 상기 추력발생보조부재를 측면에서 볼 때 익형 형상 혹은 다각형 형상으로 형성해서 구성한 것을 특징으로 하는 선미정류구조.
4. 제 1~3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절곡부분의 선체높이방향의 높이를 상기 기판부분의 뒤쪽 가장자리의 폭의 0.05배 이상에서 0.5배 이하의 높이로 하는 것과 함께, 상기 절곡부분의 상기 기판부분에 설치하는 근원부의 길이를 상기 기판부분의 상기 선체에 설치하는 근원부의 길이의 0.5배 이상에서 1.0배 이하의 길이로 하는 것을 특징으로 하는 선미정류구조.
5. 제 1~4항 중 어느 한 항에 있어서,
   선체의 선미의 프로펠러가 선미에서 볼 때 우회전하는 경우는 적어도 우현측에, 상기 프로펠러가 선미에서 볼 때 좌회전하는 경우는 적어도 좌현측에, 선미정류구조를 설치한 것을 특징으로 하는 선박.

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