KR20240054661A - 선박용 프로펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 프로펠러에 관한 것으로, 프로펠러를 구성하는 각 날개의 외측 가장자리 부분 즉 팁부에 관통공을 천공하고, 상기 관통공 주변으로는 회전방향에 대향하는 방향으로 가이드를 돌출형성하여, 물이 관통공을 통과하면서 흐름이 빨라지면서 가이드에 의하여 물의 흐름이 관통공으로 안내되도록 하여 추력이 더욱 향상되도록 하며, 이로 인하여 가장자리에 와류 발생이 감소되면서 가장자리파손 및 캐비테이션을 저감시키고 하중 감소로 인한 부하도 감소되도록 한 선박용 프로펠러를 제공하는 데 있다.

Description

선박용 프로펠러{ship propeller}

본 발명은 선박용 프로펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 날개 끝 부분에 관통공을 천공하고, 상기 관통공 주변에 가이드벽을 돌출형성하여 추력이 향상되도록 한 선박용 프로펠러에 관한 것이다.

현재 대부분의 선박은 기관-프로펠러 계에 의해 추진되고 있다. 즉, 기관에 의하여 생성된 동력이 축계에 의하여 프로펠러로 전달되며, 프로펠러는 회전하는데 필요한 동력을 공급받으면서 선박에 필요한 추력을 생성시켜 선박을 추진시킨다.

이러한 선박용 프로펠러에는 나선형 프로펠러(screw propeller), 물 분사 추진기(jet propeller), 외륜차, 보이드 슈나이더 프로펠러 등이 있다.

이 중에서 나선형 프로펠러는 다른 종류의 추진장치보다 추진효율이 비교적 높고, 구조가 간단하며, 제작비가 저렴하여 가장 많이 사용되고 있는데, 그 구조를 도 1을 참조하여 살펴본다.

종래 나선형 프로펠러는 복수의 날개로 구성된 것으로, 그 구조를 개략적으로 살펴보면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 동력을 전달받아 회전하는 허브(5)와, 상기 허브(5)의 외주면에 경사지게 고정 설치되고 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 날개(7)로 구성된다.

이때, 상기 날개(7)는 크게 허브(5)에 접착되는 부위인 몸통부(7a)와, 이 몸통부(7a)의 선단부에서 연장되는 날개(7)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부(7b)로 구분할 수 있다.

이와 같이 구성된 나선형 프로펠러는 경사진 날개가 회전하면서 물을 선박 뒤로 밀어내 그 반작용으로 추진력을 얻는 것으로, 프로펠러가 빨리 돌수록 많은 양의 물을 선박 뒤로 밀어낼 수 있어서 추진력도 강하게 된다.

그리고 프로펠러의 회전방향을 전진 방향과 반대로 하면 후진이 된다.

그러나 이러한 나선형 프로펠러에서는 프로펠러 전후의 물의 흐름이 완전한 직선방향의 흐름이 되지 못하고 프로펠러 회전에 의해 소용돌이 같은 회전류가 생긴다.

프로펠러가 회전류를 일으킨다는 것은 전진방향의 물의 흐름을 만들어서 선박을 앞으로 밀어주는 데 써야 할 에너지가 회전하는 흐름을 만드는 데 낭비되었다는 것이며 이는 결국 프로펠러의 추진효율이 떨어지는 것을 의미한다.

아울러 상기 와류에 의하여 날개의 가장자리에는 침식 등이 발생하여 프로펠러의 안정적인 동작을 저해하는 문제점이 있었다.

그리고 상기 와류는 프로펠러의 회전으로 후방으로 갈수록 원추형으로 확산e되고, 이와 같이 원추 형태로 확산된 물은 고속에서는 선박과 수면이 만나는 선(수선) 위로 물보라를 일으킴으로써 선박용 프로펠러의 효율, 즉 샤프트의 회전력을 추진력으로 바꾸는 비율을 떨어뜨린다.

뿐만 아니라 수선 위로 솟구치는 물보라는 선체 후미에 부딪혀 선체에 진동이 발생되도록 한다.

한편, 상기한 프로펠러의 하중은 축계에 부하로 발생되므로 중량이 커지면서 부하가 커지고 이로 인해 축계 발열이나 연결부 균열 등의 문제가 발생된다.

등록특허 10-1509956

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 프로펠러를 구성하는 각 날개의 외측 가장자리 부분 즉 팁부에 관통공을 천공하고, 상기 관통공 주변으로는 회전방향에 대향하는 방향으로 가이드를 돌출형성하여, 물이 관통공을 통과하면서 흐름이 빨라지면서 가이드에 의하여 물의 흐름이 관통공으로 안내되도록 하여 추력이 더욱 향상되도록 하며, 이로 인하여 가장자리에 와류 발생이 감소되면서 가장자리파손 및 캐비테이션을 저감시키고 하중 감소로 인한 부하도 감소되도록 한 선박용 프로펠러를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 허브에 고정된 복수개의 날개 각각의 가장자리부분 즉 팁부에 관통공을 형성한 선박용 프로펠러에 있다.

그리고 상기 관통공 주변으로는 프로펠러의 회전방향을 제외하고 회전방향과 대향하는 방향에 가이드를 돌출형성하여 물의 흐름을 관통공으로 안내하도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면 프로펠러의 날개 전방에 위치한 물이 날개표면을 타고 흐른뒤 관통공을 통하여 날개 후방으로 빠르게 배출되므로 물의 흐름이 직선방향으로 빨라져서 선박의 추력이 향상된다.

또한 상기 관통공에 의하여 프로펠러 전후의 물의 흐름이 직선방향의 흐름이 되므로 프로펠러 회전에 의해 소용돌이 같은 회전류가 감소되고, 이로 인하여 종래 와류에 의하여 날개 가장자리에 발생되는 침식 등을 방지하여 프로펠러가 안정적으로 동작되도록 하고, 프로펠러의 후방으로 가더라도 물의 회전이 원추형으로 확산되지 않아 종래 발생되는 수선위로 물보라가 발생하지 않아 추력이 저하되지 않고 선체에 진동이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.

아울러 상기 물의 흐름은 가이드에 의하여 관통공으로 안내되므로 더욱 추력이 개선되는 효과가 있다.

그리고, 상기 관통공에 의하여 날개와 물의 마찰력이 감소되어 날개에 가해지는 부하가 감소될 뿐 아니라 날개의 하중이 감소되어 부하가 감소되므로 날개와 허브의 결합부 및 날개의 손상이 감소되는 효과가 있다.

한편, 상기한 프로펠러의 하중은 축계에 부하로 발생되므로 중량이 커지면서 부하가 커지고 이로 인해 축계 발열이나 연결부 균열 등의 문제가 발생된다.

도 1은 종래 선박용 프로펠러 구조를 나타내는 도면
도 2는 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 구조를 나타내는 도면
도 3은 관통공과 가이드 구성을 나타내는 확대도

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 선박용 프로펠러는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 허브(10)에 고정된 복수개의 날개(20) 각각의 가장자리부근 즉 팁부에 형성된 관통공(22)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 관통공(22) 주변으로는 프로펠러의 회전방향(A)을 제외하고 회전방향과 대향하는 방향에 가이드(24)가 돌출형성되어 물의 흐름(B)을 관통공(22)으로 안내하도록 한다.

한편, 상기한 날개(20)는 축에 수직방향에서 다소 휘어진 형태로 형성되고, 그 단면 두께는 가장자리로 갈수록 얇아지는 것으로, 통상의 선박용 나선형 프로펠러에 사용되는 날개면 어떠한 것이든 이용이 가능며, 날개의 수 또한 2개, 3개 등 다양하게 사용이 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 동력에 의하여 프로펠러가 회전하면 물은 날개의 전방 즉 압력면과 접촉되면서 회전하여 날개(20)를 따라 나선형으로 흐르게 되는데, 이때 나선형으로 흐르는 물은 관통공(22)을 통해서 일부가 날개의 뒷면 즉 흡입면으로 바로 관통되므로, 물이 직선형태로 흐르게 되면서 그 속도가 개선되어 추력이 향상된다.

그리고 이 과정에서 관통공(22)으로 물이 바로 관통되므로 물과 날개(20)사이의 접촉면적이 감소되면서 날개(20)에 물에 대한 저항력이 감소하게 되므로 날개(20)와 허브(10)간 결합부 및 날개(20)에 부하가 감소되어 손상이 방지된다.

또한, 상기 가이드(24)가 물이 흐르는 부분에는 형성되지 않아 가이드가 형성되지 않은 부분으로 흐른 물은 물의 흐르는 반대편에 형성된 가이드(24)에 의하여 관통공(22)으로 안내되므로 물의 유속이 더욱 빨라지면서 물과 프로펠러간 마찰저항을 감소시킴으로써 추력은 향상하고 프로펠러의 손상은 방지하게 된다.

10 : 허브 20 : 날개
22 : 관통공 24 : 가이드

Claims (2)

1. 는 도 2에 나타내는 바와 같이 허브(10)에 고정된 복수개의 날개(20) 각각의 가장자리부근 즉 팁부에 형성된 관통공(22)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 관통공(22) 주변으로는 프로펠러의 회전방향을 제외하고 회전방향과 대향하는 방향에 가이드(24)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러.

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