KR900005713B1 - 수직의 선체중심면에 설치된 프로펠러를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수직의 선체중심면에 설치된 프로펠러를 구비한 선박

제1도는 본 발명에 따른 선박의 선미의 예를 도시하는 정면선도.

제2도는 본 발명에 따른 프로펠러 디스크면에 관한 수류를 도시하는 도식적인 벡터 다이어그램.

제3도는 본 발명에 따른 프로펠러의 회전방향과 프로필러 날개에 대한 수류사이의 관계를 예시하는 도식도.

제4도는 본 발명의 실시예의 일반적인 구조를 도시하는 평면도.

제5도는 제4의 선 X-X를 따라 도시한 도면도.

제6도는 선체중심선에서부터 치우쳐 위치선정된 선미의 단부에지와 프로펠러 샤프트 사이의 거리와, 선행기술에대한 상대 추진출력비의 관계를 도시하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 횡단면형상 2 : 수직의 선체 중심면

3 : 프로펠러 샤프트 4 : 프로펠러 디스크면

7 : 수직면 b : 벡터

본 발명은 선박의 선체형태에 관한 것으로, 특히 선박의 선미부분의 구조에 관한 것이다.

관례적인 단일 스크루 선박은 수직선체 중심면에 관하여 대칭인가 또는 대칭이 아닌가에 상관없이 선체중심면상에 프로펠러 샤프트를 설비하고 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 위와같은 대칭형 선박의 선미부분 아래에서 발생하는 수류는 세로축 주변에서 수직형 맴돌이를 형성하도록 선박의 프로펠러 샤프트에 관하여 대칭을 이루면서 외부쪽에서 내부쪽으로 및 위쪽에서 아래쪽으로 유동되며 프로펠러 날개속으로 유입된다. 비대칭형 선박의 경우에 있어서, 프로펠러 날개에 대한 수류는 비대칭적인 유동을 형성한다. 이러한 반류의 복합분포는 선박의 항해시 발생된다.

높은 방형비척계수 및 넓은 폭을 갖는 대형 선박은 적재능력을 개선하려는 여망에 따라 수적으로 점점 증가되고 있다. 그러나, 프로펠러 디스크면상에서 상술한 반류로부터 발생하는 세로축 주변의 수직형 맴돌이는 높은 방형비척계수와 넓은 폭 때문에 더욱 더 증가되었다. 이 수직맴돌이는 양현측에 의해 대칭쌍을 이루며 발생되며, 프로펠러 디스크면상에서 반류를 불균형하게 한다. 이것은 추진효율 감소뿐만 아니라 선체 저항증가를 야기하는 것이다.

이와같은 조건에서, 적재능력의 개선과 동시에 항해시의 연료 소비비율의 감소가 요구되고 있다. 이들 요구를 만족시키기 위해서는 추진효율의 개선이 선행되어져야한다. 하지만 선박의 추진효율의 감소를 야기하는 수직형 맴돌이의 발생은 큰 적재능력을 갖는 선박에 있어서는 피할수 없는 것이었다. 이들 문제를 극복하기 위하여 프로펠러 날개에 대한 수류방향의 조정이 선박의 형태에 따라 취해지고 있다.

예를들면, 일본 특허공개공보(KOKOKU) 제37315/72호는 다음과 같은 방법을 서술하고 있다.

(1) 선박의 프로펠러 샤프트는 선체 중심선상에 위치되게하고, 선미의 단부에지는 선체중심선에서부터 매우 치우쳐 위치선정되게 한다.

(2) 선미단부에지를 통과하는 선과 중심면사이의 거리는 프로펠러 날개가 회전함으로써 형성하는 프로펠러 디스크면의 반경보다 더 크게하고 프로펠러 디스크면은 선체 중심면에서부터 완전히 떨어져 선박의 한 측면에 위치 선정되게 한다.

(3) 발생 맴돌이는 프로펠러 날개회전방향의 반대방향으로 유동되게 한다.

그러나, 우와같은 방법은 다음과 같은 단점을 갖는다.

(a) 선미단부에지를 통과하는 선과 선체중심면사이의 거리는 프로펠러 디스크면의 반경보다 더욱 더 길어야하며, 따라서 선체 중심면에서 선미단부에지까지의 거리가 커진다. 이것은 선박 건조비용을 증가시킬뿐만 아니라 선박의 조타성능에 바람직하지 못한 영향을 미친다.

(b) 선미부분의 한 측면의 형태는 매우 빈약한 공간을 갖는다. 결과적으로 엔진의 설치가 매우 제한되고, 운송효율이 저하되게 된다.

본 발명의 목적은 높은 추진효율을 갖는 선박을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 단일 스크루 추진시스템과, 수직인 선체중심면을 갖는 선체를 구비한 선박에 있어서, 상기 단일 스크루 추진시스템은 선체 중심면상에 위치선정된 프로펠러 샤프트와, 상기 샤프트에 연결되며, 상기 샤르프에 의하여 회전된때, 정해진 직경의 프로펠러 디스크면을 형성하는 프로펠러를 포함하며 ; 상기 선체는 상기 수직의 선체중심면에 대하여 거의 대칭으로 설치된 상갑판부와, 상기 상갑판부에 연결되며, 상기 선박의 선미단부를 통과하는 세로평면을 가지는 선미부를 포함하며 ; 상기 선미부의 상기 세로평면은 상기 수직의 선체중심면으로부터 상기 프로펠러 디스크면의 상기 직경의 5-25% 측방으로 치우쳐 위치되는 선박이 제공된다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부도면에 관하여 세부에 걸쳐 서술된 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.

지금부터 본 발명에 일치하는 실시예는 도면에 관하여 서술될 것이다.

제1도는 후부에서 본 정면선도를 예시한다. 부호(1)는 선미의 선체프레임의 횡단면형을 표시한다. 프로펠러 샤프트(3)는 선체중심선을 포함하는 수직의 선체중심면(2)상에 위치 선정되어 있다. 프로펠러 날개는 직경 "D"를 갖는 프로펠러 디스크면(4)을 형성하도록 프로펠러 샤프트(3)의 축상에서 시계바늘 회전방향으로 회전된다. 선미의 단부에지는 수직의 선체 중심면에서부터 치우쳐 위치선정되며, 즉, 고물의 선미부분의 선체부분내에 수직면(7)은 수직의 선체 중심면(2)에서부터 거리 "d"만큼 측방으로 치우쳐 위치 선정되어 있다.

다음으로 상술한 위치선정의 효과는 특별히 제2도의 도면에 관하여 설명될 것이다. 제2도는 후부에서 본 프로펠러 디스크면(4)에 대한 수류의 가로속도를 예시하는 벡터 다이어그램을 도식적으로 나타낸다. 수류의 벡터(b)는 축(7)에 관하여 대칭인 순환유동을 형성한다. 또한, 수직의 선체중심면(2)상에 위치 선정된 프로펠러 샤프트(3)는 선체 중심면의 축상에서 시계바늘 회전방향으로 회전하는 프로펠러 디스크면(4)을 형성한다.

제3도는 수류의 방향과 프로펠러 날개회전방향 사이의 관계를 예시한다. 화살표(5)는 제2도에 도시한 벡터(b)에 의하여 예시한 바와 같은 수류의 방향을 표시한다. 화살표(6)는 프로펠러의 회전방향을 표사힌다. 제3도로부터 명백한 바와 같이, 프로펠러날개는 그 전체면상에서 화살표(6)로 표시한 것과 같은 회전방향에 대항하는 화살표(5)로 표시한 것과 같은 방향을 갖는 수류를 받아 들인다. 화살표(5와6)의 방향은 완전히 역방향이다. 이러한 역방향 수류의 수용은 마치 프로펠러 샤프트(3)의 회전속도가 증가된 것과 같은 효과를 가져온다. 따라서, 추진효율의 증가는 상술한 관계에 의하여 달성될 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 실시예의 일반적인 구조를 도시하는 평면도를 예시한다. 제5도는 제4도의 선 X-X를 따라 취한 단면도를 예시한다. 제4도와 제5도에서 도시한 바와 같이, 선미단부에지를 통과하는 선체부분내의 수직면(7)은 수직의 선체중심면으로부터 치우쳐 위치 선정되며, 상갑판의 외형선(8)은 수직의 선체중심면에 관하여 대칭을 이루고 있다. 따라서, 이와같은 형태의 선박의 외관과 거주성은 일반선박의 외관 및 거주성과 거의 동일하다.

이 실시예에서, 프로펠러 샤프트(3)는 수직의 선체중심면(2)상에 위치선정되고, 프로펠러 날개는 시계바늘 회전방향으로 회전되며, 선미단부에지를 통과하는 선체부분내의 수직면(7)은 수직의 선체중심면에서부터 치우쳐 좌현쪽에 위치 선정되어 있다. 프로펠러 샤프트(3)는 수직의 선체중심면(2)상에 위치 선정되고 프로펠러 날개는 시계바늘 반대방향으로 회전되며 수직면(7)은 수직의 선체중심면에서부터 치우쳐 우현쪽에 위치 선정되는 또다른 실시예가 선택적으로 제공될수 있다. 그러나, 프로펠러 날개가 시계바늘 회전방향으로 회전되고 수직면(7)이 수직의 선체 중심면에서부터 치우쳐 우현쪽에 위치 선정되는 경우, 또는 프로펠러 날개가 시계바늘 반대방향으로 회전되고 수직면(7)이 수직의 선체중심면으로부터 치우쳐 좌현쪽에 위치 선정되는 경우에는 프로펠러 날개의 회전방향이 추진효율을 낮추도록 프로펠러 날개에 대한 수류방향과 동일하게 회전되기 때문에, 그러한 위치선정은 바람직하지 못하다.

수평거리와 추진효율의 관계는 워터 탱크 시험결과를 토대로 얻어졌으며 제6도에 관하여 서술될 것이다. 수평거리는 수직의 전체 중심면에서부터 치우쳐 위치선정된 선미단부에지와 프로펠러 샤프트(3)사이의 거리이다. 제6도에서, 세로좌표는 HP(O)/HP(C)의 비율(여기에서 HP(O)는 수직의 선체중심면에서부터 치우쳐 위치선정된 선미단부에지를 갖는 엔진에서 발생되는 추진마력을 나타내며 HP(C)는 수직의 선체중심면상에 프로펠러 샤프트를 갖는 관례적인 선박의 엔진에서부터 발생되는 추진마력을 나타냄)을 나타낸다. 가로좌표 d/D의 비율(여기에서 d는 프로펠러 샤프트에서 선미단부에지까지의 수평거리를 표시하고 D는 프로펠러 디스크면의 직경을 나타냄)을 나타낸다.

제6도로부터 명백한 바와 같이, 추진효율은 d/D비율이 5에서 25%까지의 범위에 있을 때 현저하게 증가 되었다. 만일 비율이 5%이하라면, 추진효율은 증가되지 않는다. 또한, 비율이 25%이상일 때, 역시 추진효율은 증가되지 않는다. 가장 바람직한 비율범위는 10에서 25%이다.

또한, 다른 시험결과는 러더위치가 특별히 제한될 필요가 없다는 것과 조타 성능이 바람직하지 못한 영향을 받지 않는다는 것을 증명하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 물속에 잠기는 고물의 단면형상을 대략적으로 대칭으로 유지함과 동시에 수직의 선체중심면으로부터 미소하게 치우쳐 위치선정하며, 다음장점을 갖는다.

(a) 대형 선박의 추진효율을 감소시키는 원인이 되었던 세로축 둘레의 수지형 맴돌이는 프로펠러의 회전방향에 대하여 역방향으로 순환하는 프로펠러 날개로 물이 유입하는 것을 이용하는 것에 의하여 추진효율을 증가시킬수 있게 되었다.

(b) 추진효율은, 디스크 평면의 회전방향에 대해 역방향으로 순환하는, 선박의 타측면을 따르는 수류를 수용하도록 프로펠러 디스크면이 수직의 선체 중심면에 관해 공간의 다른 선체측면에 위치 하도록 하는것에 의하여, 더욱 효율적으로 증가된다.

(c) 선미단부에지가 수직의 선체 중심면에서부터 단지 미소하게 치우쳐 위치 선정되어 있기 때문에, 조타성능은 상술한 위치선정에 의하여 거의 영향을 받지 않는다.

(d) 이와같은 선체형상의 선박의 선박건조 비용은 선박의 선체형상이 거의 대칭형이기 때문에 비대칭형상의 선박의 건조비용에 비하여 경제적이다.

Claims (5)

1. 단일 스크루 추진시스템과, 수직인 선체중심면(2)을 구비한 선체로 구성되는 선박에 있어서, 상기 단일 스크루 추진시스템은 상기 수직의 선체중심면(2)에 설치된 회전가능한 프로펠러 샤프트(3)와, 상기 샤프트에 연결되며, 상기 샤프트(3)에 의하여 회전된때, 정해진 직경의 프로펠러 디스크면(4)을 형성하는 프로펠러를 포함하며 ; 상기 선체는 상기 수직의 선체중심면(2)에 대하여 거의 대칭으로 설치된 상갑판부와, 상기 상갑판부에 연결되며, 상기 선박의 선미단부를 통과하는 세로평면을 가지는 선미부를 포함하며 ; 상기의 선미부의 상기 세로평면은 상기 수직의 선체중심면(2)으로부터 상기 프로펠러 디스크면(4)의 상기 직경의 5-25%측방으로 치우쳐서 위치되는 것을 특징으로하는 수직의 선체중심면에 설치된 프로펠러를 구비한 선박.
2. 제1항에 있어서, 상기 선미부의 상기 세로평면은 상기 수직의 선체중심면(2)으로부터 상기 프로펠러 디스크면(4)의 상기 직경의 10-15%측방으로 치우쳐서 위치되는 것을 특징으로하는 선박.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러 샤프트(3)는 시계방향으로 회전가능하며, 상기 프로펠러 샤프트(3)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 선미부의 상기 세로평면은 상기 선박의 좌현쪽에 위치되는 것을 특징으로하는 선박.
4. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러 샤프트(3)는 반시계방향으로 회전 가능하며, 상기 프로펠러 샤프트(3)가 반시계방향으로 회전되는 경우, 상기 선미부의 상기 세로평면은 상기 선박의 우현쪽에 위치되는 것을 특징으로하는 선박.
5. 제1항에 있어서, 상기 선미부의 상기 세로평면은 상기 선박의 선미단부에지를 통과하는 선상에 위치되는 세로의 수직면(7)이며, 상기 선미부는 상기 세로평면에 대하여 비대칭인 것을 특징으로하는 선박.

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