KR950003362B1

KR950003362B1 - 선박용 추진장치

Info

Publication number: KR950003362B1
Application number: KR1019900702091A
Authority: KR
Inventors: 쇼오자부로오 야마자끼; 노리히꼬 고오또오; 노리히로 시라이시; 간지 오꼬찌; 미찌히로 고바야시; 이사오 사사다; 하쓰유끼 우에모리; 다이지 니시모도
Original assignee: 가부시끼가이샤 고오베 세이꼬오쇼; 가메다까 소끼찌
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-04-12
Also published as: DE69002413D1; JPH085431B2; EP0406451A4; EP0406451B1; JPH02279490A; EP0406451A1; WO1990008061A1; KR910700173A; DE69002413T2

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

선박용 추진장치

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 본 발명의 실시예를 도시한 정면도.

제 2 도는 같은 측면도.

제 3 도는 본 발명 실시예에 의한 앞측 프로펠러의 날개단면 흐름장도.

제 4 도는 같은 뒷측 터빈날개 단면 흐름장도를 각각 도시하고 있고.

제 5 도는 프로펠러날개와 터빈날개와의 전후 위치 관계를 도시한 그래프.

제 6 도는 프로펠러 효율 상승량과 터빈날개 위치와의 관계를 도시한 그래프.

제 7 도는 프로펠러 효율 상승량과 터빈날개의 날개수와의 관계를 도시한 그래프.

제 8 도는 프로펠러 효율 상승량과 터빈날개의 직경과의 관계를 도시한 그래프.

제 9 도는 프로펠러 1날개의 정면도.

제10도는 프로펄러날개 단면흐름장도.

제11도는 프로펠러날개 단면의 캠버를 도시하고,

제12도 및 제13도는 터빈날개를 프로펠러 보스와 프로펠러 캡과의 사이에 개재시킨 본 발명의 2개의 실시예를 도시한 주요부 측면도.

제14도 내지 제16도는 링에 대한 터빈날개의 부착 실시예의 3예를 도시한 정면도.

제17도는 프로펠러 보스에 플랜지를 통하여 터빈날개를 부착한 주요부 측면도.

제18도는 플랜지 부착 터빈날개의 측면도.

제19도는 같은 평면도.

제20도는 프로펠러 유도속도의 반경방향 분포(프로펠러 위치)를 도시한 그래프.

제21도는 프로펠러 유도속도의 전후방향 분포(r/R=R3)를 도시한 그래프.

제22도는 중속선의 반류분포를 도시한 설명도.

제23도는 프로펠러 유도속도에 의한 추력 저하량의 반경방향 분포를 도시한 그래프.

제24도는 프로펠러 유도속도에 의한 회전 저항토오크 증가량의 반경방향 분포를 도시한 그래프.

제25도는 중속선용 프로펠러 일양류속에 있어서의 θP과 βTi의 비교그래프.

제26도는 중속선용 프로펠러 반류중에 있어서의 θP와 βTi의 비교그래프.

제27도는 다른 중속선용 프로펠러 반류중에 있어서의 θP와 βTi의 비교그래프.

제28도는 고속선용 프로펠러 반류중에 있어서의θP와 βTi의 비교그래프.

제29도는 영양력각과 캠버 비의 관계를 도시한 그래프.

제30도는 종래예인 텐덤프로펠러에 있어서의 앞측 프로펠러의 날개 단면 흐름장도.

제31도는 같은 뒷측 프로펠러날개 단면 흐름장도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것이다.

[배경기술]

선박용 추진기(장치)로서 적어도 2조의 프로펠러를 전후로 이간시켜서 추진축에 부착시킨 텐덤프로펠러(특개소 57-205297호 공보), 전후의 프로펠러 직경의 비율을 바꾸고 있는 텐덤프로펠러(실개소 56-30195호 공보, 실개소 57-139500호 공보) 및 핀부착 프로펠러 보스캡(특개소 63-154494호 공보) 등이 있다.

상술의 텐덤프로펠러는 앞측의 프로펠러에 의해 유기되는 유도속도의 방향이 프로펠러측 후방에 흐름을 가속하고, 또 회전방향과 같은 방향에 따라 또는 방향이기 때문에 이 앞측 프로펠러의 뒷흐름중에서 작동하는 뒷측 프로펠러의 효율은 나빠질 수 밖에 없었다. 이 때문에 텐덤프로펠러에 의한 프로펠러 효율의 개선은 어려운 것이었다.

즉, 제 9 도 내지 제11도 및 제30도 내지 제31도를 참조하여 텐덤프로펠러에 대하여 개략 설명한다.

제 9 도에 프로펠러 1날개를 키측에서 본 도면을 도시한다.

프로펠러 반경을 R, 임의의 반경위치를 r로 한다. 프로펠러날개를 반경(r)이 원통으로 잘라서 절단면을 평면으로 뻗은 도면을 제10도에 도시한다. 프로펠러날개는 나사와 같이 피치가 있고, 회전방향에 대하여 피치각(θ) (날개의 앞가장자리와 날개의 뒷가장자리를 연결한 소위 제10도에 도시한다. 프로펠러날개는 나사와 같이 피치가 있고, 회전방향에 대하여 피치각(θ) (날개의 앞가장자리와 날개의 뒷가장자리를 연결한 소위 Nose-Tail Line으로 피치면을 정의한다.)이 부착되어 있다. 또 날개의 단면에는 프로펠러 앞방향으로 캠버가 부착되어 있다(제11도 참조).

프로펠러가 회전하고, 전진했을 경우, 물은 회전방향에 대하여 βi의 방향에서 들어온다(또 제10도중 프로펠러 유도속도와는 프로펠러의 회전, 전진운동에 의해 유기되는 물의 흐름이고, 프로필러에 빨아들어져서 또한 프로펠러 방향에 따라 돈다). 날개에 작용하는 양력(L)은 θ와 βi의 차, 즉 양각(θ-βi)이 클수록 또는 날개단면의 캠버 가 클수록 커진다.

또, 양력(L)은 물의 유입방향에 직각으로 움직이고, 그의 전진방향 성분이 추력(T), 회전방향 성분이 회전저항력(F)으로 된다.

T = Lcos βi (1)식

F= Lsin βi

엔진에서 전달되는 회전토오크와 회전저항 토오크 Q=F×r이 균형이 잡히도록 피치과 캠버가 결정되고, 프로펠러효율(ηo)은 이 추력과 회전 저항력의 비 T/F가 클수록 좋다.

ηo∞T/F=cot βi (2)식

다음에 텐덤프로펠러에 대하여 생각한다. 텐덤프로펠러의 경우, 앞측 프로펠러는 뒷측 프로펠러의 전방에 놓여지기 때문에 뒷측 프로펠러에 의한 유도속도가 가하여 지고 제30도에 도시한 바와같이 βi는 다소 크게 되어 βi로 된다.

그결과, (2)식에서 알 수 있는 바와같이 ηo은 작아지고 프로펠러 효율은 나빠진다.

뒷측 프로펠러도 동일하게 앞측 프로펠러의 뒤흐름중에 놓여지기 때문에 앞측 프로펠러에 의한 유도속도가 가해지고(프로펠러 유도속도는 가속되어서 후방으로 갈수록 빨라진다), 또는 뒷측 프로펠러 자체에 의한 유도속도가 가해져서 제31도에 도시한 바와같이 β1은 크게βi"로 된다. 엔진에서 전달되는 회전토오크를 전후의 프로펠러 합계로 흡수하면 좋고, 또 전후의 프로펠러의 직경, 피치등을 변화신킬 수가 있어, 이상과같은 설명만으로 효율개선에 대하여 결론지을 수 없으나 전후의 프로펠러의 유도속도가 상호 악영향하여 프로펠러 효율이 개선되기 힘든다는 것은 명백하다.

다음에 프로펠러 유도속도, 특히 선미반류중에 있어서의 프로펠러 유도속도와 프로펠러 효율과의 관계에 대하여 프로펠러 양력면 이론과 무한날개수 이론에 의한 계산예를 사용하여 검토한다. 프로펠러 유도속도의 크기는 프로펠러의 반경위치 또는 전후 위치에서 다르다. 일예로서, 중속선용으로 설계된 프로펠러가 일량류(一樣流) 속에서 회전하고 있을때의 값을 프로펠러 양력면 이론과 무한날개수 이론에 의해 구한 결과를 제20도, 제21도에 실선으로 도시하고 있다. 제20도는 프로펠러 위치에 있어서의 반경방향의 분포형이고, 제21도는 r/R=0.3에 있어서의 전후방향의 분포형이다.

도면중 Wx는 프로펠러에 빨려들어가 후방으로 쓸어내는 프로펠러 유도속도이고, Wθ는 프로펠러 회전방향에 따라 회전하는 프로펠러 유도속도이다.

Wx,Wθ도 프로펠러 위치에서 급격하게 가속되어 있는 것을 알 수 있다. 실제로는 프로펠러는 복잡한 선미 수류중에서 작동하기 때문에 프로펠러 유도속도도 변화한다. 선미의 프로펠러 위치에 있어서의 흐름에 대하여 생각하면, 물에 점성이 있기 때문에 선체 표면근방의 물이 배어 끌려서 프로펠러 위치에서의 흐름은 선속(Vs)보다도 다소 늦고 Vs(1-W)로 된다. Vs ·W가 배에 끌려지는 물의 속도이고 이 흐름을 반류라 부르고 W를 반류계수라 부른다. 반류는 프로펠러 원판내에 있어서 불균일한 분포를 하고 있다(이 분포를 반류분포라 부른다).

중속선의 반류분포를 제22도에 도시한다.

일반 상선으로는 통상 제22도와 같이 중심부에서 반류가 크고 흐름이 늦고, 날개선단측 정도 반류가 작아서 흐름이 빨라지고 있다. 이 반류중에서 프로펠러가 회전하고 있을때의 프로펠러 유도속도의 계산결과를 제20도, 제21도중에 파선으로 도시하고 있다.

일양류중과 비교하여 반류중에서는 반류가 큰 r/R=0.2∼r/R=0.6의 범위로 프로펠러 유도속도가 대폭으로 증가하는 것을 알 수 있다. 프로펠러 유도속도는 프로펠러의 추력의 저하 및 회전 저항토오크의 증대 즉 프로펠러 효율의 저하를 초래한다.

제20도의 프로펠러 유도속도에 대응한 추력 저하량과 회전 저항토오크 증가량의 반경방향 분포형(프로렐러 양력면 이론계산결과)를 제23도, 제24도에 도시한다. 실선이 일양류중의 결과이고 파선이 반류중의 결과이다.

프로펠러 유도속도에 의한 추력 저하량은 일양류중, 프로펠러 추력의 4% 인데 대하여 반류중에서는 프로펠러 추력의 10%로 증대하고 있다. 프로펠러 유도속도에 의한 회전 저항토오크도 증가량도 일양류중 전체의 21% 인데 대하여 반류중에서는 28%로 증가하고 있다.

제23도, 제24도에서 그들은 어느것도 반류가 큰 범위에 대응한 r/R=0.2~r/R=0.6으로 집중하고 있는 것을 알 수 있다.

특개소 63-154494호 공보에 개시되어 있는 핀부착 프로펠러 보스캡(이하, PBCF라 약칭한다.)은, 프로펠러 보스캡에 정류판을 설치한 것이다.

이 정류판이 프로펠러 보스캡 뒤흐름에 있어서의 수류를 허브 소용돌이의 발생을 감소하는 방향으로 안내하기 위한 정류판의 작용을 하고, 허브 소용돌이가 확산되어서 프로펠러날개면상의 소용돌이에 의한 유기저항력이 감소한다고 되어 있으나 상술한 바와같이 프로펠러 효율은 프로펠러 유도속도, 특히 불균일한 선미반류중에 있어서의 프로펠러 유도속도에 의존하는 것이고 이점을 해결하는 일이 없고서는 충분히 그 효과를 달성할 수 없는 것이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이고 프로펠러날개의 후방에 터빈날개를 부착하여 프로펠러 효율을 개선함과 동시에 토오크감소를 도모하는 것을 제 1의 목적으로 한다.

즉, 프로펠러와 터빈의 기본적인 차이는 전자는 유체에 에너지를 부여하여 그 반대힘에 의해 추력을 얻는 장치인 것에 대하여 후자는 유체가 갖는 에너지에서 회전토오크를 얻는 장치이고, 그들의 유도속도도 전부역방향으로 생긴다. 이 기본적 차이에 착안하여 상술의 제 1 의 목적을 달성한 것이다.

본 발명은 프로펠러날개의 뒷측에 터빈날개를 장착함에 있어 터빈날개를 프로펠러보스, 프로펠러 캡과는 따로 제작하여 프로펠러 보스 또는 이 보스와 프로펠러 캡과의 사이에 붙이고 떼기 자유롭게 부착함으로써, 기존의 프로펠러에 대하여 기존의 캡을 그대로 사용하여 터빈날개 부착의 선박용 추진장치를 제공하는 것을 제 2 의 목적으로 한다.

[발명의 개시]

본 발명은 상술의 제 1 의 목적을 달성하기 위하여 다음의 기술적 수단을 강구하고 있다.

즉, 본 발명은 프로펠러 축(1)에 프로펠러날개(2)와 터빈날개(3)를 장착한 선박용 추진장치이고, 상기 프로펠러날개(2)가 앞측에 터빈날개(3)가 뒷측에 장착되어 있고, 상기 양날개(2,3)의 축길이( ℓ)가 6% 이상으로 되고, 터빈날개(3)의 날개수는 프로펠러날개(2)의 날개수의 정수배로 되어 있고, 또한 터빈날개(3)의 직경은 프로펠러날개(2)의 직경의 33~60%로 되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치이다.

단, 상기 축길이( ℓ)는 양날개(2,3)의 중앙선 사이의 거리를 프로펠러 직경으로 나눈 값(%)이다.

또, 본 발명은 프로펠러날개(2)의 피치각(θP)과 터빈날개 (3)의 피치각(θT)이 0.3r/R0.6의 위치에 있어서 θTθP+20˚로 함으로써 상술의 제 1의 목적을 달성하고 있다.

본 발명은 상술의 제 2의 목적을 달성하기 위해 다음의 기술적 수단을 강구하고 있다.

즉, 프로펠러날개(2)의 뒷측에 장착되는 터빈날개(3)가 그의 기부에 플랜지 (13A)를 가지고, 이 플랜지(13A)를 체결하여 이루는 것을 특징으로 한다. 또, 프로펠러날개(2)의 뒷측에 장착되는 터빈날개(3)가 그의 기부에 링(3A)을 가지고, 이 링(3A)을 프로펠러 보스(2A)와 이 보스(2A) 후방의 프로펠러캡(4)과의 사이에 붙이고 떼기 고정 자유롭게 개재한 것을 특징으로 한다. 또한, 터빈날개(3)는 링(3A)에 일체 성형되어 있는 것을 특징으로 한다. 또 터빈날개(3)는 링(3A)에 나사 체결수단을 통하여 붙이고 떼기 고정 자유롭게 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

최후로 터빈날개(3)는 링(3A)의 외주에 축방향에 따라서 형성된 도브테일홈(3B)에 붙이고 떼기 가능하게 끼워맞추어겨 있는 것을 특징으로 한다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예와 작용을 설명한다.

제 1도 및 제 2도에 있어서, 프로펠러 축(1)에 프로펠러날개(2)가 앞측(진행방향측, 또는 선체측)에 터빈날개(3)가 뒷측에 장착되어 있고 상기 양날개(2,3)의 축길이 ( ℓ)(제 5도 참조)가 6% 이상으로 되고, 터빈날개(3)의 날개수는 프러펠러날개(2)의 날개수의 정수배로 되어 있고, 또한 터빈날개(3)의 직경은 프로펠러날개(2)의 직경의 33~60%로 된 선박용 추진장치가 도시되어 있고, 제 2도에 있어서 2A는 프로펠러 보스, 4는 캡을 도시하고 있다.

단, 상기 축길이( ℓ)는 양날개(2,3)의 중앙선 사이의 거리를 프로펠러 직경으로 나눈 값(%)이다(제 5도 참조).

프로펠러날개(2)화 터빈날개(3)의 기하형상은 프로펠러날개에서는 피치와 캠버가

θ+o-βi>0 (3)식

으로 설계되는데 대하여 터빈날개로는

θ+o-βi<0 (4)식

으로 설계된다. 또o는 날개단면의 영양력각(영양력이 영으로 될때의 물의 유입방향과 피치면이 이루는각)이고 캠버가 앞방향에서는 정, 뒷방향에서는 부, 캠버가 영에서는 영으로 된다.

프로펠러와 터빈의 기본적인 차이는 전자(프로펠러)가 유체에 에너지를 부여하여 그의 반대 힘에 의해 추력을 얻는 장치인데 대하여 후자(터빈)은 유체가 가지는 에너지에서 회전토오크를 얻는 장치이다.

터빈날개 부착 프로펠러의 앞측 프로펠러와 뒷측 터빈날개 단면의 흐름소을 제 3도, 제 4도에 도시한다. 제 3도에 도시한 바와같이 프로펠러날개로는 회전저항력(FP')에 상당한 회전토오크를 부여하여 추력(TP')을 얻는데 대하여 터빈날개로는 제 4도에 도시한 바와같이 추력은 뒷방향의 저항력-TT"로 되는 대신에 회전 저항력은 그것을 감하는 힘-FT"로 된다.

추력은 프로펠러가 발생하고 터빈날개는 프로펠러 뒤흐름에서 에너지를 얻고 회전저항 토오크를 감하는 보조날개로서의 기능밖에 완수하지 않는 점에서 터빈날개 부착 프로펠러는 텐덤프로펠러와는 아주 다른 장치라 할 수 있다. 터빈날개의 유도속도는 프로펠러 유도속도와 전혀 역방향에 생긴다. 프로펠러 유도속도가 프로펠러에 빨아들여져서, 또한 프로휄러 회전방향으로 따라도는데 대하여 터빈날개의 유도속도는 흐름을 전방으로 밀어내고, 또한 프로펠러의 회전과 역방향으로 회전한다.

터빈날개 부착 프로펠러의 효율에 대하여 생각한다.

앞측 프로펠러에 대하여는 터빈날개의 유도속도에 의해 βi가 β'Pi로 작아진다. 그결과, 앞측의 프로펠러의 효율을 향상한다. 한편, 뒷측의 터빈날개에 대하여는 발생하는 방향이 프로펠러와 역방향이기 때문에 βi가 클수록 효율이 좋다.

프로펠러날개의 βPi와 비교하여 터빈날개의 βTi 가

βPi< βTi (5)식

을 만족하도록 터빈날개를 설계할 수가 있으면 효율은 더욱 좋아진다.

프로펠러의 앞측에서는 βTi는 작으나 프로펠러의 뒷측에 터빈날개를 두면 프로펠러 유도속도가 가속되어서 βTi가 커지고 유효하다.

또한 프로펠러 흐름이 터빈날개면에 충돌하면 터빈날개가 고체벽으로 되고, 프로펠러 뒤흐름을 막는 효과도 생각된다. 특히, 프로펠러 뒤흐름중 프로펠러 유도속도가 가속되어 있는 속에 터빈날개를 두면 이 막는 효과도 커진다고 생각된다. 또, 상술의 선미 반류중의 프로펠러 유도속도와 프로펠러 효율의 관계에서 터빈날개 부착 프로펠러의 효과는 반류중에서 크고, 또, 터빈날개의 직경은 반류의 큰 범위에서 선정하면 좋은것으로 생각된다.

이상의 고찰을 기초로 하여 고속선용 4날개 프로펠러를 대상으로 하여 그 후방에 배치한 터빈날개의 날개수, 직경등을 변경하여 반류중의 터빈날개 부착 프로펠러의 효율을 프로펠러 양력면 이론에 의해 계산하였다.

터빈날개의 전후 위치에 대하여는 보스표면상 프로펠러 중앙센서에서 도모한 터빈날개 중앙선까지의 거리를 프로펠러 직경으로 나눈 값( ℓ) (%)으로 표시하고 터빈날개를 프로펠러 후방에 둔 경우를 정으로 한다(제 5도 참조). 터빈날개의 직경에 대하여는 프로펠러 직경의 퍼어센트로 표시한다.

터빈날개의 날개수를 4날개로 하고 직경을 프로펠러 직경의 45%로 하여 터 빈날개의 위치를 0%, 13%, 20%로 변경하여 계산한 곁과 표1, 제 6도에 표시한다.

표중 KT는 스러스트 계수 (T/ρn2 DP4, T : 추력 ρ : 물의 밀도 : 프로펠러 회전수, DP : 프로펠러 직경), KQ는 토오크계수(T/ρn2 DP5 , Q=토오크),ηo 는 프로펠러단체의 효율과 비교한 효율 상승량(%)이다.

이들의 도표에서 터빈날개를 ℓ=1%에서 프로펠러 후방으로 배치하면 프로펠러 효율이 상승하고 터빈날개의 설계, 제조등의 코스트를 고려하면 상승 1.8% 이상의 상승의 범위에 한정되면, ℓ는

ℓ>6% (6)식

가 된다.

[표 1]

터빈날개 위치를 ℓ=13%로 하고, 터빈날개의 직경을 프로펠러 직경의 45%로 하여 터빈날개의 날개수를 4날개, 8날개, 12날개로 변경한 경우의 결과를 표 2와 제 7도에 도시한다.

이들의 도표에서 터빈날개의 날개수를 프로펠러날개수의 정수배(1∼3배)로 하면, 효율 1.8% 이상의 상승으로 되는 것을 알 수가 있다.

[표 2]

터빈날개 위치를 ℓ=13%로 하고, 터빈날개의 날개수를 4날개로 하고 터빈날개의 직경을 25%,35%,45%,55%,65%로 변경했을 경우의 결과를 표 3과 제 8도에 도시한다.

이들의 도표에서 터빈날개의 직경을 늘리면 효율상승량은 증가하지만 너무 늘리면 역으로 감소하고,

33% DP<터빈날개의 직경 <60% DP (7)식

[표 3]

다음에 앞측의 프로펠러의 피치각과 뒷측 터빈날개의 피치각의 상관에 대하여 조사하였다.

기본적으로는 (4)식을 만족하도록 뒷측의 날개의 피치와 캠버를 결정하면 터빈날개로 되지만 제 4도중의 기호를 사용하여 (4)식을 고쳐쓰면 다음식으로 된다.

θT+To-β'Ti<0 (4)'식

단To : 뒷측 터빈날개의 영양력각

여기서 가령 뒷측의 날개의 캠버를 영, 즉 평판으로 하면To가 0으로 되고, (4)'식은

θT -β'Ti < 0 (8)식

으로 된다.

또한, 뒷측의 날개의 퍼치각(θr)을 프로펠러 뒤흐름의 방향 βTi에 일치시키면 뒷측의 날개에 의한 유도속도가 영으로 되서 β'Ti는 βTi와 동등하게 된다. 즉, 평판으로 한 뒷측의 날개의 퍼치각을,

θr<βTi (9)식

으로 하면 뒷측의 날개는 터빈날개로 된다.

그래서 프로펠러 양력면이론과 무한 날개수 이론을 사용하여 βTi를 계산하여 프로펠러의 피치각(θp)와 비교하였다.

비교결과를 제25도~제28도에 도시한다.

제25도는 중속선용 프로펠러의 일양류속의 결과이고, 제26도는 제25도와 같은 프로펠러의 반류중의 결과, 제27도는 다른 중속선용 프로펠러의 반류중의 결과, 제28도는 고속선용 프로펠러의 반류중의 결과이다.

도면중 βTi(0), βTi(10), βTi(20)는 각각 ℓ=0%, 10%, 20%에 있어서의 βTi이다.

이 결과에서 프로펠러에 들어가는 흐름이나 프로펠러자체의 차이에 불구하고, ℓ>6% 위치에서는

βTi≒θP for 0.3r/R0.6 (10)식

이라할 수 있다. 이것을 (9)식에 대입하면,

θT< θP for 0.3r/R0.6 (11)식

으로 된다. (11)식은 평판의 경우이고, 여기에 캠버를 붙이면,

θT< θP-Po for 0.3r/R0.6 (12)식

으로 된다. 캠버비(=캠버/날개폭)와o의 관계의 1예를 제29도에 도시한다. 제29도에서 캠버비 1%에 대하여 영양력각이 대략 1˚변화한다고 말할 수 있다. 터빈날개의 캠버가 후방에 붙여지고 캠버비가 고작 20% 까지로 하면, (12)식은

θTθP +20˚for 0.3r/R0.6 (13)식

으로 된다(또 (10)식~ (13)식중의 R은 프로펠러 반경이다).

즉 r/'R=0.3∼r/R=0.6의 위치에 있어서 (3)식을 만족하도록 뒷측의 날개의 피치각을 선정하면 터빈날개로 되고, 상술의 효과가 기대된다. r/R<0.3에 있어서는 βTi가 급격하게 크게되고, θT을 제법 큰 값으로 하여도 터빈날개로 되기 때문에 여기서는 특히 제한하지 않는다. 또 r/R=0.3~r/R=0.6의 사이의 일부분의 범위로 (13)식을 만족하지 않도록 θT를 선정하여도 날개전체로서 터빈날개의 기능을 가지게 되는 설계가 가능하지만 상술의 효과가 감소된다고 생각된다.

제12도에서 제19도를 참조하면 터빈날개 (3)의 장착(부착) 수단의 실시예의 몇개인가가 예시되어 있다.

제12도 및 제13도는 터빈날개(3)의 기부에 설치된 링(3A)을 프로펠러보스(2A)와 이 보스후방의 프로펠러 캡(4)과의 사이에 개재시켜서 프로펠러축(1)에 덮고, 볼트(5,6,7)호 붙이고 떼기 고정 자유롭게 부착한 것이고, 이 경우 제12도에서는 볼트(5)로 프로펠러보스(2A), 링(3A), 및 캡(4)의 3자를 같이 조인 실시예를 도시하고 제13도는 프로펠러보스(2A)에 링(3A)를 볼트(6)에 체결하고, 링(3A)에 캡(4)을 볼트(7)로 체 결한 것을 도시하고 있고 제14도∼제16도에서 도시한 바와같이 링(3A)에 방사형상배치로 축방향에 형성한 볼트 삽통구멍(3C)을 이용하여 각 볼트(5, 6, 7)가 체결된다.

제l7도에서 제19도는 터빈날개(3)를 프로펠러보스(2A)의 외주면상에 나사체결수단에 의해 붙이고 떼기 고정자운롭게 부착된 실시예이고, 터빈날개(3)는 그의 기부에 체결구멍(13B)을 가지는 평판형상의 플랜지(13A)를 가지고, 이 플랜지(13A)를 프로펠러보스(2A)의 외주면상에 겹켜서 볼트(13C)를 각 체결구멍(13B)에 끼워통하고 각 볼트(13C)를 보스에 형성한 암나사에 체결하여 이루어진다.

제14도에서 제16도는 링(3A)과 터빈날개(3)와의 관계를 도시하고 있고 제14도는 링(3A)의 외주 방사형 상위치에 축방향으로 도브테일홈(3B)을 형성하고, 터빈날개(3)의 기부단면을 링(3A)의 외주면상에 겹친상태로 터빈날개(3)의 기부에 형성한 도브테일형상의 돌기(3D)를 상기 도브테일홈(3B)에 축방향에서 끼워 맞춘것이고, 이 실시예에서는 돌기(3D)의 축방향 규제는 프로펠러보스(2A)와 프로펠러캡(4)으로 이루어진다.

제15도는 터빈날개(3)와 링(3A)을 주물 또는 용접등에 의해 일체성형한 실시예를 도시하고 있다.

또, 제17도∼제19도에 도시한 실시예에서는 터빈날개(3)와 플랜지(13A)는 상술과 같이 일체 성형된다.

제16도는 링(3A)에 방사형상배치로 부착구멍(3E)을 형성하고, 이 부착구멍 (3E)에 나사부를 가지는 돌기(3D)를 끼워 통하여 너트(8)로 나사체결한 실시예를 도시하고 있다.

또, 상술한 각 실시예에 있어서, 링(3A)는 이것을 절단형링으로 할 수가 있고, 터빈날개(3)는 부착각도 조정수단을 구비시킬 수도 있다. 또, 터빈날개 (3)와 링(3A) 또는 플랜지(13A)는 프로펠러와 같은 재료(예컨대 동합금) 또는 FRP등의 복합재료등으로 작성할 수 있다.

본 발명은 설명한바 대로 프로펠러날개의 후방에 터빈날개를 설치한 것이기 때문에 프로펠러 유도속도가 클수록 즉 프로펠러축 후방으로의 흐름이 빠를수록, 또 회전방향에 따라 또는 흐름이 클수록 효과가 있고, 여기에 프로펠러 효율이 향상된다.

또, 토오크가 감소하기 때문에 이미 취항한 배에 있어서, 선체오손이나 주기계의 노후화등으로 프로펠러의 회전이 무거워진(회전이 저하한) 프로펠러에 터빈날개를 부착시키면 회전을 가볍게 할 수도 있다.

또한, 터빈날개의 기부에 플랜지 또는 링을 가지고, 프로펠러보스의 외주상에 플랜지를 또는 이 보스와 프로펠러 캡과의 사이에 링을 붙이고 떼기 자유롭게 하고 있기 때문에 기존의 프로펠러에 대하여 기존의 캡을 그대로 사용할 수 있어 터빈날개 부착의 추진장치를 염가로 개조할 수 있고, 링의 두께를 적당하게 함으로써 터빈날개의 부착도 일체형, 용접형, 끼워넣기식, 볼트 멈춤등, 제법 자유로 되고, 설계 제조가 용이하게 된다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 프로펠러축에 프로펠러날개와 터빈날개를 장착한 선박용 추진장치에 이용할 수 있다.

Claims

프로펠러축(1)에 프로펠러날개(2)와 터빈날개(3)를 장착한 선박용 추진장치에 있어서, 상기 프로펠러날개(2)가 앞측에, 터빈날개(3)가 뒷측에 장착되어 있고, 상기 양날개(2) (3)의 축길이( ℓ)가 6% 이상으로 되고 터빈날개(3)의 날개수는 프로펠러날개(2)의 날개수의 정수배로 되어 있고, 또한, 터빈날개(3)외 직경은 프로펠러날개(2)의 직경의 33∼60%로 되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.

단, 상기 축길이 (ℓ)는 양날개(2) (3)의 중앙선 사이의 거리를 프로펠러 직경으로 나눈값(%)이다
제 1 항에 있어서 프로펠러날개(2)의 피치각(θP)과 터빈날개(3)의 피치각(θT)이 0.3r/R0.6의 위치에 있어서 θTθP +20˚인 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.

단, (R)는 프로펠러날개반경, (r)는 임의의 반경위치이다
제 1 항에 있어서, 프로펠러날개(2)의 뒷측에 장착되는 터빈날개(3)가 그의 기부에 플랜지(13A)를 가지고, 이 플랜지(13A)를 프로펠러 보스(12A)의 외주상에 붙이고 떼기 자유롭게 나사체결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치
제 1항에 있어서, 프로펠러날개(2)의 뒷측에 장착되는 터빈날개(3)가 그의 기부에 링(3A)을 가지고, 이 링(3A)을 프로펠러보스(2A)와 이 보스(2A) 후방의 프로펠러 캡(4)과의 사이에 붙이고 떼기 고정 자유롭게 개재한 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치
제 4 항에 있어서, 터빈날개(3)는 링(3A)에 일체 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치
제 4 항에 있어서, 터빈날개(3)는 링(3A)에 나사체결수단을 통하여 붙이고 떼기 고정 자유롭게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치
제 4 항에 있어서, 터빈날개(3)는 링(3A)의 외주에 축방향에 따라서 형성된 도브테일흠(3B)에 붙이고 떼기 가능하게 끼워 맞춤되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치