WO2014178685A1 - Device for controlling flow of open shaft ship - Google Patents

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WO2014178685A1
WO2014178685A1 PCT/KR2014/003958 KR2014003958W WO2014178685A1 WO 2014178685 A1 WO2014178685 A1 WO 2014178685A1 KR 2014003958 W KR2014003958 W KR 2014003958W WO 2014178685 A1 WO2014178685 A1 WO 2014178685A1
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propeller
flow control
angle
attack
cavitation
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PCT/KR2014/003958
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Inventor
김정중
한재문
이경준
김진학
이진석
문종태
정재권
이정훈
김진규
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A device for controlling the flow of an open shaft ship is provided. A device for controlling the flow of an open shaft ship according to an embodiment of the present invention comprises: a thrust shaft member exposed to the outside towards the rear of the ship; a propeller hub rotatably coupled to the thrust shaft member; a propeller wing positioned on the outer surface of the propeller hub; and a flow control member arranged in front of the propeller wing with reference to the forward moving direction of the ship, wherein the flow control member comprises a plurality of base units protruding from the circumference of the thrust shaft member at a distance from each other and a connection unit for connecting the plurality of base units.

Description

【명세서】  【Specification】
【발명의 명칭】  [Name of invention]
오픈 샤프트 선박의 유동제어장치 【기술분야】  Flow control device of open shaft ship 【Technical field】
본 발명은 선박의 유동제어장치에 관한 것으로, 보다 상세히, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에 관한 것이다ᅳ  The present invention relates to a flow control device for a ship, and more particularly, to a flow control device for an open shaft ship.
【배경기술】 Background Art
선박의 대형화 및 고속화에 따라 근래에는 프로펠러에 의한 캐비테이션 (cavitation), 즉, 진동 소음현상이 새로운 문제점으로 대두 되고 있는 실정이다.  In recent years, the cavitation of the propeller, that is, the vibration noise phenomenon has emerged as a new problem as the size and speed of the ship have increased.
이러한 캐비테이션 현상은 선박이 저속으로 운항 시 프로펠러 날개에서 발생하지 않다가 선박의 속도를 높이기 위해 프로펠러 날개 희전속도를 증가시키면 프로펠러 날개 표면의 압력이 낮아져 특정 속도에서 발생하고 이처럼 캐비테이션이 발생되는 최초 속도를 캐비테이션 초생 속도 (CIS: Cavitation Inception Speed)라 한다.그리고 이러한 캐비테이션의 발생은 소음,진동 발생 및 프로펠러 날개 침식 가능성을 크게 높인다. 이러한 캐비테이션 현상은 프로펠러 날개 주위 유동의 압력이 급격히 낮아져 포화 수증기압력 이하로 떨어지면 프로펠러 주위의 유체가 기화하면서 발생하게 된다.  This cavitation phenomenon does not occur at the propeller blades when the ship is operating at low speed, but if the propeller wing stroke speed is increased to increase the speed of the ship, the pressure on the surface of the propeller blades is lowered and occurs at a certain speed. This is called the Cavitation Inception Speed (CIS), and the occurrence of cavitation greatly increases the likelihood of noise, vibration, and propeller wing erosion. This cavitation phenomenon occurs when the pressure around the propeller blades drops rapidly and falls below the saturated steam pressure, causing the fluid around the propellers to vaporize.
근본적으로 선박의 프로펠러에 의한 추진 방법은 프로펠러 회전에 의해 발생된 프로펠러 날개의 압력면 (pressure-side)과 흡입면 (suction-side)의 압력 차이를 통해 추력을 얻게 된다. 그리고, 선박의 속도를 높인다는 것은 프로펠러 회전 속도를 더 높여 프로펠러 압력면과 흡입면의 압력차이가 더욱 커지도록 한 것을 의미하므로 고속으로 운항할수록 흡입면의 압력 강하로 인한 캐비테이션 발생은 반드시 수반되게 된다.  Basically, propulsion by propeller of ship is thrust through pressure difference between pressure-side and suction-side of propeller blade generated by propeller rotation. In addition, increasing the speed of the ship means that the propeller rotation speed is increased to increase the pressure difference between the propeller pressure surface and the suction surface, so that the cavitation generation due to the pressure drop of the suction surface is necessarily accompanied by the high speed operation. .
한편, 다양한 선박들 중에서도 군함은 특성상 피탐 가능성을 낮추는 동시에 기동성올 확보해야 하므로 캐비테이션 초생 속도가 더욱 중요한 성능 지표가 될 수 있다. 캐비테이션이 발생하는 시점부터 수중 방사소음이 급격히 증가하여 피탐 가능성이 급격히 증가하기 때문에 캐비테이션이 발생하지 않는 범위 내에서의 최고 운항 속도가 중요할 수밖에 없다. 따라서, 통상적으로 군함용 프로펠러 설계 시 캐비테이션 초생 속도를 중점적으로 고려하고 있다. 그러나 상기에서 설명한 바와 같이 속도의 증가는 캐비테이션 발생을 수반하기 때문에 캐비테이션 초생 속도를 높이는 것은 쉽지 않다. On the other hand, among the various ships, because the nature of the ship to lower the likelihood of detection, while ensuring the maneuverability, the initial cavitation speed may be a more important performance indicator. Cavitation does not occur because the underwater noise is rapidly increased from the point of cavitation and the probability of detection is increased. The highest operating speed within range is indispensable. Therefore, in general, when designing a propeller for a ship, the cavitation initial speed is mainly considered. However, as described above, it is not easy to increase the cavitation start-up speed because the increase in speed involves cavitation occurrence.
군함의 경우 대부분 오픈 샤프트 구조의 선박이다. 이러한 오픈 샤프트 선박의 경우,선체 외부로 추진축과 상기 추진축을 고정하는 받침지주가 노출되는 구조로 이루어지고, 또한, 일반적으로 프로펠러를 회전시키기 위한 추진축이 수평면 대비 기을어져 있다. 이러한 추진축의 기울어짐과 노출된 받침지주가 프로펠러 면으로 유입되는 유동, 즉, 유입류의 특성을 결정하게 된다.  Most warships are open-shaft vessels. In the case of such an open shaft vessel, the propulsion shaft and the supporting column fixing the propulsion shaft are exposed to the outside of the hull, and in general, the propulsion shaft for rotating the propeller is inclined relative to the horizontal plane. The inclination of the propulsion shaft and the exposed support column determine the characteristics of the flow, that is, the inflow, into the propeller plane.
이러한 유입류의 특성으로 인해 추진축에 프로펠러 날개를 고정시키기 위한 프로펠러 허브와 프로펠러날개의 연결부분 즉, 프로펠러 날개에서 프로펠러 허브와의 경계 부분에서의 프로펠러날개 단면 기준 유동 입사각 또는 받음각 (AOA: Angle of Attack)은 프로펠러 반경 방향으로 날개 끝쪽의 단면보다는 프로펠러 회전 동안 훨씬 큰 변화를 갖게 되고, 이에 따라 프로펠러 날개의 1회전 동안 프로펠러 날개의 프로펠러 허브와의 경계 부분에서는 특정 프로펠러 날개 각도 위치 영역에서는 프로펠러 날개 흡입면의 압력이 압력면 보다 낮아지는 현상이 발생하고 또 다른 특정 프로펠러 날개 각도 위치 영역에서는 압력면의 압력이 흡입면의 압력보다도 더 낮아지게 되는 현상이 발생하므로 프로펠러의 회전 속도 증가에 따라 흡입면 뿐만 아니라 압력면에서의 캐비테이션 발생 확률도 동시에 증가한다.  Due to the characteristics of the inflow, the angle of attack or angle of attack based on the propeller blade cross-section at the propeller blade's boundary between the propeller blade and the propeller blade for securing the propeller blade to the propulsion shaft (AOA) ) Has a much larger change during propeller rotation than the cross section at the wing tip in the radial direction of the propeller, so that during one revolution of the propeller wing, the propeller wing suction surface at a specific propeller wing angle position area at the boundary of the propeller wing with the propeller hub The pressure of the pressure surface is lower than the pressure surface, and in another specific propeller wing angle position region, the pressure on the pressure surface is lower than the pressure on the suction surface. On the pressure side The probability of occurrence of cavitation increases at the same time.
따라서, 일반적으로 군함의 프로펠러 날개에서 프로펠러 허브와의 경계 부분의 단면 피치 및 캠버 설정은 추력 발생보다는 흡입면과 압력면의 캐비테이션 발생을 적절히 조화시키는 부분에 초점이 맞추어 진다. 즉, 흡입면의 캐비테이션 초생 속도를 높이기 위해 프로펠러 날개 형상을 설계하게 되면, 압력면의 캐비테이션 초생 속도가 낮아지고, 반대로 압력면의 캐비테이션 초생 속도를 높이기 위해 프로펠러 날개 형상을 설계하면 흡입면의 캐비테이션 초생 속도가 낮아지는 상호 대립적인 관계에 있어 선형과 프로펠러 전방 샤프트 지지 구조물, 추진축의 기울어짐과 같은 요소에 의해 프로펠러 유입 유동 분포 특성이 결정된 상황에서 형상 설계 변형만으로 프로펠러 날개에서 프로펠러 허브와의 경계 부분 압력면과 흡입면의 캐비테이션 초생 속도를 모두 높일 수는 없다. 【발명의 상세한 설명】 Thus, in general, the cross-sectional pitch and camber setting of the propeller blades at the boundary of the ship's propeller blades are focused on a portion that properly balances the occurrence of cavitation between the suction and pressure surfaces rather than the thrust generation. That is, if the propeller blade shape is designed to increase the cavitation regeneration speed of the suction surface, the cavitation regeneration speed of the pressure surface is lowered, and if the propeller wing shape is designed to increase the cavitation regeneration speed of the pressure surface, the cavitation regeneration of the suction surface In the opposing relationship of slow speed, the propeller inflow flow distribution boundary pressure with the propeller hub at the propeller blades is determined by the shape design deformation only when the propeller inflow flow distribution characteristics are determined by factors such as linear and propeller front shaft support structure and propulsion inclination. It is not possible to increase both the cavitation initial speed of the cotton and the suction surface. [Detailed Description of the Invention]
【기술적 과제】  [Technical problem]
본 발명의 일 실시예는 캐비테이션이 발생되기 시작하는 캐비테이션 초생 속도를 향상시킬 수 있게 한 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치를 제공하고자 한다.  One embodiment of the present invention is to provide a flow control device of an open shaft vessel that enables to improve the cavitation start speed when cavitation begins to occur.
【기술적 해결방법】 Technical Solution
본 발명의 일 측면에 따른, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치는 상기 선박의 후방을 향하여 외부로 노출되는 추진축 부재, 상기 추진축 부재에 회전가능하게 결합된 프로펠러 허브, 상기 프로펠러 허브의 외면에 위치하는 프로펠러 날개 및 상기 선박이 전진하는 방향을 기준으로 상기 프로펠러 날개의 전방에 배치되는 유동제어부재를 포함하며, 상기 유동제어부재는, 상기 추진축 부재의 둘레로부터 돌출되고, 서로 이격되게 형성된 복수의 베이스부들과, 상기 복수의 베이스부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.  In accordance with an aspect of the present invention, the flow control device of the open shaft ship is a propeller shaft which is exposed to the outside toward the rear of the vessel, the propeller hub rotatably coupled to the propeller shaft member, the propeller located on the outer surface of the propeller hub And a flow control member disposed in front of the propeller blade based on a wing and a direction in which the vessel is advanced, wherein the flow control member includes: a plurality of base portions protruding from the periphery of the propulsion shaft member and spaced apart from each other; It may include a connecting portion for connecting the plurality of base parts.
이때, 상기 복수의 베이스부들과 연결부는 일체로 형성될 수 있다.  In this case, the plurality of base parts and the connection part may be integrally formed.
이때, 상기 연결부는 상기 추진축 부재로부터 멀어지는 방향으로 돌출되도록 휘어지게 형성될 수 있다.  In this case, the connection part may be formed to be bent to protrude in a direction away from the propulsion shaft member.
이때, 상기 베이스부의 단면은 수중익형 (hydrofoil sect ion)으로 이루어질 수 있다.  In this case, the base section may have a hydrofoil sect ion.
이때, 상기 유동제어부재는 상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 마이너스 값이 되는 영역에 형성될 수 있다.  In this case, the flow control member may be formed in a region in which the angle of attack (AOA) of the propeller blade becomes a negative value on the circumferential surface of the propulsion shaft member.
이때, 상기 유동제어부재는 상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 최저값이 되는 부근에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 베이스부는 2개이고, 상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 최저값이 되는 지점이 상기 2개의 베이스부의 사이에 위치하도록 상기 2개의 베이스부가 형성될 수 있다. 이때, 상기 받음각은 상기 프로펠러날개에서 상기 프로펠러 허브와의 경계 부분의 단면에서의 받음각일 수 있다. 이때, 상기 복수의 베이스부들 각각은 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. At this time, the flow control member may be formed in the vicinity of the lowest angle of attack (AOA) of the propeller blades on the circumferential surface of the propulsion shaft member. At this time, the two base parts are formed, and the two base parts are formed such that the point at which the angle of attack (AOA) of the propeller blade becomes the minimum value on the circumferential surface of the propulsion shaft member is located between the two base parts. Can be. In this case, the angle of attack may be the angle of attack at the cross section of the boundary portion of the propeller blade and the propeller hub. In this case, each of the plurality of base parts may be spaced apart from each other at regular intervals.
이때, 상기 연결부는 상기 베이스부들 각각의 끝부분을 연결할 수 있다. 【유리한 효과】  In this case, the connection unit may connect ends of each of the base units. Advantageous Effects
본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서는, 프로펠러 유입류 특성 및 프로펠러 날개와 프로펠러 허브의 경계 부분의 단면 기준 피치각도 설정에 의해 결정된 받음각이 최소화되는 회전방향 각도 위치 부분에 유동제어부가 설치된다. 이에 따라, 받음각 그래프에서 마이너스 피크 값이 상대적으로 상승하여 유동제어장치가 없는 경우에 비해 프로펠러 날개 단면의 압력면의 1회전 기준 압력 변화를 볼 때 최소 압력 값이 높아지게 됨으로써, 동일 속도 조건에서 압력면의 캐비테이션 발생확률이 감소될 수 있다ᅳ 이로 인하여 프로펠러 날개와 프로펠러 허브의 경계 부분의 단면 기준 압력면의 캐비테이션 초생 속도가 동일 부분 흡입면 캐비테이션 초생속도의 감소 없이도 향상될 수 있다.  In the flow control apparatus of the open shaft ship according to an embodiment of the present invention, the flow angle in the rotational direction angle position is minimized by the propeller inflow characteristic and the angle of attack determined by the cross-sectional reference pitch angle setting of the boundary between the propeller blade and the propeller hub The control unit is installed. Accordingly, in the angle of attack graph, the negative peak value is relatively increased, so that the minimum pressure value is increased when the reference pressure change of the pressure surface of the propeller blade section is increased compared to the case without the flow control device. The probability of occurrence of cavitation can be reduced. This allows the cavitation velocities of the cross-sectional reference pressure surface at the boundary of the propeller blades and propeller hub to be improved without a reduction in the same part suction surface cavitation velocities.
또한, 본 발명에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서 유동제어부재가 복수의 베이스부의 끝부분이 연결부에 의해 연결된 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 베이스부의 끝부분에서 소용돌이 (vortex)가 발생되는 것을 억제함으로써, 이러한 소용돌이가 프로펠러 날개로 유입되어 캐비테이션이 부가적으로 발생되는 현상을 방지할 수 있다.  In addition, in the flow control device of the open shaft ship according to the present invention, the flow control member is formed in a shape in which the ends of the plurality of base parts are connected by the connecting portion. Accordingly, by suppressing the generation of vortex at the end of the base portion, it is possible to prevent the phenomenon that such vortex flows into the propeller blades and additionally cavitation occurs.
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유등제어장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 사시도이다.  1 is a perspective view showing a state in which the lighting control device of the open shaft ship according to an embodiment of the present invention is installed on the ship.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오픈 사프트 선박의 유동제어장치의 유동제어부재만 발췌하여 도시한 사시도이다.  Figure 2 is a perspective view showing only the flow control member of the flow control device of the open shaft ship according to another embodiment of the present invention.
도 3은, 도 1에 도시된 오픈 샤프트 선박에서 유동제어장치가 설치된 부분을 확대하여 도시한 도면이다.  3 is an enlarged view of a portion in which the flow control device is installed in the open shaft vessel shown in FIG. 1.
도 4는, 본 발명에 따른 유동제어장치가 포함된 선박과 포함되지 않은 선박에서의 프로펠러 날개와 프로펠러 허브의 경계 부분의 단면 기준 받음각을 측정한 그래프이다. 4 is a cross-sectional reference angle of attack between the propeller blades and the propeller hub in the vessel with and without the flow control device according to the present invention. It is a graph measured.
도 5는, 본 발명에 따른 유동제어장치가 포함된 선박과 포함되지 않은 선박에서의 프로펠러 날개 면에서의 유동장 그래프이다. < 부호의 설명 >  5 is a flow field graph of the propeller blade surface in the vessel with and without the flow control device according to the present invention. <Explanation of Codes>
10: 선박 20: 지지대  10: ship 20: support
100: 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치  100 : flow control device of open shaft ship
110: 추진축 부재 120: 프로펠러 날개  110: propulsion shaft member 120: propeller blade
121: 프로펠러 허브 130: 유동제어부재  121: propeller hub 130: flow control member
131: 베이스부 132: 연결부  131 : base portion 132: connecting portion
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】 [Best form for implementation of the invention]
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.  Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.  Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 사시도이다.  1 is a perspective view showing a state in which a flow control device of an open shaft ship according to an embodiment of the present invention is installed on the ship.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치는 추진축 부재 (110)와, 프로펠러 허브 (121)와, 프로펠러 날개 (120)와, 유동제어부재 (130)를 포함할 수 있다.  Referring to FIG. 1, a flow control apparatus of an open shaft vessel according to an embodiment of the present invention includes a propulsion shaft member 110, a propeller hub 121, a propeller blade 120, and a flow control member 130. It may include.
추진축 부재 (110)는 선박 (10)의 저면으로부터 선박 (10)의 후방을 향하여 외부로 노출될 수 있다. 추진축 부재 (110)는 선박 (10)의 저면에 형성된 지지대 (20)에 의해 고정될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.  The propulsion shaft member 110 may be exposed to the outside from the bottom of the vessel 10 toward the rear of the vessel 10. The propulsion shaft member 110 may be fixed by the support 20 formed on the bottom of the vessel 10, but is not limited thereto.
프로펠러 허브 (121)는 추진축 부재 (110)에 회전가능하게 결합된다. 프로펠러 날개 (120)는 프로펠러 허브 (121)의 외면에 위치한다. 즉, 추진축 부재 (110)의 끝부분에서 프로펠러 날개 (120)가 회전될 수 있다. The propeller hub 121 is rotatably coupled to the propulsion shaft member 110. The propeller blades 120 are located on the outer surface of the propeller hub 121. That is, the propeller blades 120 may be rotated at the end of the propulsion shaft member 110.
선박 (10) 내부의 동력원으로부터 발생된 동력이 추진축 부재 (110)에 전달되고, 이러한 동력에 의해 프로펠러 날개 (120)가 회전될 수 있다.  Power generated from the power source inside the vessel 10 is transmitted to the propulsion shaft member 110, the propeller blades 120 can be rotated by this power.
유동제어부재 (130)는 프로펠러 날개 (120)에서 프로펠러 허브 (121)와의 경계 부분 단면의 압력면에서의 캐비테이션 발생확률을 감소시키는 역할을 한다. 이를 위한 유동제어부재 (130)는 선박 (10)이 전진하는 방향을 기준으로 프로펠러 날개 (120)의 전방에 배치될 수 있다. 이러한 유동제어부재 (130)에 의해 프로펠러 날개 (120)의 받음각 (AOA: Angle of Attack)의 편차가 감소될 수 있다. 이러한 받음각은 프로펠러 날개 (120)와 프로펠러 날개 허브 (121)의 경계부분의 단면에 대한 받음각이다. 그러므로 프로펠러 날개 (120)에서 프로펠러 허브 (121)와의 경계 부분의 단면의 받음각의 편차가 감소될 수 있다. 이하에서는, '프로펠러 날개 (120)와 프로펠러 허브 (121)의 경계 부분'은 '프로펠러 날개 (120)의 뿌리 (root) 부분'인 것으로 정의하여 설명하기로 한다. 이에 따라, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리부분에서의 단면의 압력면에서의 압력이 상대적으로 높아짐으로써, 유동제어부재 (130)는 추진축 부재 (110)의 특정위치에 설치되어 캐비테이션의 발생을 억제하는 역할을 한다. 이를 위한, 유동제어부재 (130)는 복수의 베이스부 (131)들과, 연결부 (132)를 포함한다.  Flow control member 130 serves to reduce the probability of cavitation in the pressure surface of the cross section of the boundary portion with the propeller hub 121 in the propeller blade (120). Flow control member 130 for this may be disposed in front of the propeller blades 120 on the basis of the direction in which the ship 10 is advanced. By the flow control member 130, the deviation of the angle of attack (AOA) of the propeller blades 120 can be reduced. This angle of attack is the angle of attack for the cross section of the boundary of the propeller blades 120 and the propeller blade hub 121. Therefore, the deviation of the angle of attack of the cross section of the boundary portion with the propeller hub 121 in the propeller blade 120 can be reduced. Hereinafter, the 'boundary portion of the propeller blade 120 and the propeller hub 121' will be described as being defined as the 'root portion of the propeller blade 120'. Accordingly, the pressure in the pressure surface of the cross section at the root portion of the propeller blade 120 is relatively high, so that the flow control member 130 is installed at a specific position of the propulsion shaft member 110 to suppress the occurrence of cavitation. Play a role. To this end, the flow control member 130 includes a plurality of base parts 131 and the connection part 132.
복수의 베이스부 (131)는 추진축 부재 (110)의 둘레로부터 돌출되도록 형성된다. 예를 들에 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 베이스부 (131)는 단면이 원형인 추진축 부재 (110)의 반경 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있으며, 추진축 부재 (110)의 길이 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다.  The plurality of base parts 131 are formed to protrude from the circumference of the propulsion shaft member 110. For example, as shown in FIG. 1, the plurality of base portions 131 may be formed to protrude in a radial direction of the propulsion shaft member 110 having a circular cross section, and extend in the longitudinal direction of the propulsion shaft member 110. It may be formed in the form.
복수의 베이스부 (131)는 서로 이격되게 형성된다. 복수의 베이스부 (131) 각각은 설계에 따라 길이 또는 두께 등의 형상이 상이하게 형성될 수 있다. 복수의 베이스부 (131)들 각각은 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 즉ᅳ 복수의 베이스부 (131)는 두 개일 수도 있고, 그 이상인 것도 가능할 수 있다. 복수의 베이스부 (131)의 형상은 일례로 수중익형 (hydrofoil section)으로 이투어질 수 있다. 수중익형이란 물이나 공기의 저항을 최소한으로 하기 위하여 앞부분을 곡선으로 만들고, 뒤쪽으로 갈수록 뾰족하게 한 형태이다ᅳ 죽, 유동제어부재 (130)는 전체형상이 수중날개 (hydrofoil) 형상으로 이루어질 수 있다. The plurality of base parts 131 are formed to be spaced apart from each other. Each of the plurality of base parts 131 may be formed to have a different shape such as length or thickness according to the design. Each of the plurality of base parts 131 may be spaced apart from each other at regular intervals. That is, the plurality of base parts 131 may be two or more. The shape of the plurality of base portions 131 may be contoured to, for example, a hydrofoil section. The hydrofoil is a curved shape of the front part in order to minimize the resistance of water or air, and the pointed shape toward the rear of the hydrofoil, the flow control member 130 can be made in the shape of a hydrofoil. have.
연결부 (132)는 베이스부 (131)들의 끝부분을 연결한다. 연결부 (132)의 소재는 베이스부 (131)의 소재와 동일할 수 있다. 이와 다르게, 연결부 (132)의 소재는 베이스부 (131)의 소재와 상이할 수 있다. 다만, 연결부 (132)와 베이스부 (131)의 소재가 동일한 것이 연결부 (132)와 베이스부 (131)를 용접 방법에 의해 용이하게 연결시키는데 있어서 유리할 수 있다. 연결부 (132)는 복수의 베이스부 (131)들 각각의 끝부분을 연결한다.  The connecting portion 132 connects the ends of the base portions 131. The material of the connection part 132 may be the same as the material of the base part 131. Alternatively, the material of the connecting portion 132 may be different from the material of the base portion 131. However, the same material of the connecting portion 132 and the base portion 131 may be advantageous in easily connecting the connecting portion 132 and the base portion 131 by a welding method. The connecting portion 132 connects ends of each of the plurality of base portions 131.
이러한 연결부 (132)는 베이스부 (131)의 끝부분에서 발생될 수 있는 소용돌이에 의한 캐비테이션 발생을 방지한다.  This connecting portion 132 prevents the cavitation generated by the vortex that may occur at the end of the base portion 131.
전술한 구조와 다르게, 유동제어부재 (130)가 연결부 (132)를 포함하지 않고 베이스부 (131)로만 이루어진 경우, 베이스부 (131)의 끝부분 (tip)에서 소용돌이 (vortex)가 발생될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서 유동제어부재 (130)가 복수의 베이스부 (131)의 끝부분이 연결부 (132)에 의해 연결된 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 베이스부 (131)의 끝부분에서 소용돌이가 발생되는 것을 억제할 수 있다.  Unlike the above-described structure, when the flow control member 130 does not include the connecting portion 132 and consists only of the base portion 131, a vortex may be generated at the tip of the base portion 131. have. However, in the flow control apparatus of the open shaft ship according to the present invention, the flow control member 130 has a shape in which the ends of the plurality of base parts 131 are connected by the connection part 132. As a result, it is possible to suppress the occurrence of vortex at the end of the base portion 131.
더욱 상세하게 설명하면, 베이스부 (131)의 끝부분에서 발생될 수 있는 소용돌이에 의한 캐비테이션은 베이스부 (131)로 유입되는 유동 입사각에 매우 민감할 수 있다. 실제 선박의 운항 시, 선박의 홀수의 차이값 (trim)이 일시적으로 변하는 경우와 같은 환경에서 베이스부 (131)로 유입되는 유동 입사각이 변하여 베이스부 (131)의 끝부분에서 소용돌이에 의한 캐비테이션이 발생할 가능성이 있다.  In more detail, the cavitation caused by the vortex that may occur at the end of the base portion 131 may be very sensitive to the flow incident angle flowing into the base portion 131. In actual operation of the vessel, the flow incident angle flowing into the base portion 131 is changed in an environment such as when the odd value of the odd number of the vessel temporarily changes, so that the cavitation caused by the vortex at the end of the base portion 131 is changed. There is a possibility.
또한, 베이스부 (131)의 끝부분에서 소용돌이가 캐비테이션 형태로 변하지 않더라도, 소용돌이의 세기 (strength)가 강하면, 소용돌이가 프로펠러 날개로 유입될 수 있다. 이때, 프로펠러 날개의 앞날 (leading edge)주위 유동의 낮은 압력으로 인하여 상기 소용돌이는 캐비테이션으로 발전할 가능성이 있다. 따라서ᅳ 베이스부 (131)의 끝부분에 소용돌이가 발생되는 것을 억제하거나, 소용돌이의 세기를 최소화하는 것도 중요한 요소이다.  In addition, even if the vortex does not change in the form of cavitation at the end of the base portion 131, if the vortex strength is strong, the vortex may flow into the propeller blades. At this time, the vortex may develop into cavitation due to the low pressure of the flow around the leading edge of the propeller blades. Therefore, it is also important to suppress the generation of vortex at the end of the base portion 131 or to minimize the strength of the vortex.
한편, 전술한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 오픈 샤프트 선박 (100)의 유동제어장치에 포함된 유동제어부재 (130)에 의해 캐비테이션 초생 속도가 향상되었다는 것은 후술하기로 한다. 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따론 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치의 유동제어부재만 발췌하여 도시한 사시도이다. On the other hand, it will be described later that the cavitation initial speed is improved by the flow control member 130 included in the flow control device of the open shaft vessel 100 according to the present invention having the above-described structure. 2 is a perspective view showing only the flow control member of the flow control device of the open shaft vessel according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서 유동제어부재 (230)를 구성하는 베이스부 (231)들과 연결부 (232)는 일체로 형성된다. 그리고, 연결부 (232)는 추진축 부재로부터 멀어지는 방향으로 돌출되도록 휘어지게 형성될 수 있다. 이 경우, 베이스부 (231)는 두 개일 수 있다.  2, in the flow control apparatus of the open shaft ship according to another embodiment of the present invention, the base portions 231 and the connection portion 232 constituting the flow control member 230 are integrally formed. In addition, the connection part 232 may be formed to be bent to protrude in a direction away from the propulsion shaft member. In this case, the base portion 231 may be two.
이러한 구조는 전술한 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에 포함된 유동제어부재 (130, 도 1 참조)보다 내구성이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 유동제어부재 (230)의 형상이 곡선 형태로 이루어져 있으므로, 베이스부 (231)와 연결부 (232)의 연결 부분이 매끄럽게 형성된다. 이에 따라, 유동제어부재 (230)에 각진 부분이 없게 되어 유동제어부재 (230) 자체에서 캐비테이션이 발생하는 것을 방지할 수 있다.  Such a structure may be more durable than the flow control member 130 (see FIG. 1) included in the flow control apparatus of the open shaft ship according to the above-described embodiment. In addition, since the shape of the flow control member 230 has a curved shape, the connection portion of the base portion 231 and the connection portion 232 is smoothly formed. Accordingly, there is no angled portion in the flow control member 230 can prevent the cavitation from occurring in the flow control member 230 itself.
도 3은, 도 1에 도시된 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치의 설치 상태를 확대하여 도시한 그림이다.  Figure 3 is an enlarged view showing the installation state of the flow control device of the open shaft vessel shown in FIG.
도 3을 참조하면, 추진축 부재 (110)의 중심에서부터 유동제어부재 (130)의 가장 끝 부분까지의 거리 (A)는 프로펠러 날개 (120)의 반경의 70%를 넘지않도록 형성될 수 있다. 이는, 추진축 부재 (110)의 중심에서부터 유동제어부재 (130)의 가장 끝 부분까지의 거리 (A)가 프로펠러 날개 (120)의 반경의 70%를 넘는 경우, 유동제어부재 (230)에 캐비테이션 발생 확률이 증가될 수 있기 때문이다.  Referring to FIG. 3, the distance A from the center of the propulsion shaft member 110 to the extreme end of the flow control member 130 may be formed not to exceed 70% of the radius of the propeller blades 120. This causes cavitation in the flow control member 230 when the distance A from the center of the propulsion shaft member 110 to the extreme end of the flow control member 130 exceeds 70% of the radius of the propeller blade 120. This is because the probability can be increased.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 유동제어부재 (130)의 바람직한 설치 위치에 대해 설명한다.  Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred installation position of the flow control member 130.
도 4는, 본 발명에 따른 유동제어장치가 포함된 선박과 포함되지 않은 선박에서의 프로펠러 날개에서 프로펠러 허브와의 경계 부분의 단면의 받음각을 측정한 그래프이고, 도 5는, 본 발명에 따른 유동제어장치가 포함된 선박과 포함되지 않은 선박에서의 프로펠러 날개 면에서의 유동장 그래프, 또는 공칭 반류 (nominal wake) 분포이다.  Figure 4 is a graph measuring the angle of attack of the cross section of the propeller hub in the propeller blades in the vessel with and without the flow control device according to the present invention, Figure 5 is a flow according to the present invention Flow field graph, or nominal wake distribution, on the propeller vane face on ships with and without control.
도 4에서 X축의 값은 프로펠러 날개의 회전 방향 각도값을 나타낸 것으로, 도면상에서 프로펠러의 날개가 수직 상방, 즉 12시 방향에 있을 때를 0°또는 360°로 설정한 것이고, 선박의 전방에서 후방을 바라봤을 때를 기준으로 시계방향을 따라 이동하면서 각도값이 증가된다. 이때, 프로펠러 회전방향은 시계방향이다. 본 명세서에서 '프로펠러 날개의 회전 방향 각도값 ' 또는 '프로펠러 날개 각도 위치 '란 전술한 기준에서의 각도값 또는 각도 위치를 의미한다 . 도 4에서 y축의 값은 받음각을 나타낸 것으로, 프로펠러 날개 (120)에서 반경의 30%가 되는 위치, 즉, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리부분 부근에서의 단면의 받음각을 수치화한 것이다. In Fig. 4, the value of the X-axis represents the angle of rotation of the propeller blade, which is set to 0 ° or 360 ° when the blade of the propeller is vertically upward, that is, at 12 o'clock in the drawing, and from the front of the ship to the rear. Based on The angle value is increased while moving clockwise. At this time, the propeller rotation direction is clockwise. As used herein, the term 'rotation direction angle value of the propeller blade' or 'propeller blade angle position' means an angle value or an angle position in the aforementioned criteria. In FIG. 4, the value of the y-axis represents the angle of attack, which is a numerical value of the angle of attack of the cross section near the root of the propeller blade 120 at the position of 30% of the radius of the propeller blade 120.
받음각 계산은 임의의 단면 피치 각도가 결정된 상태에서, 임의의 동일 프로펠러 회전 속도일 때, 유동제어장치 (130)가 포함된 조건과 포함되지 않은 조건 각각의 프로펠러 면에서의 공칭 반류 (nominal wake)를 기준으로 산정되었다. 여기서, 받음각 계산은 일반적인 받음각 계산방법이 사용되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.  The angle of attack calculates the nominal wake on the propeller face of each of the included and uncontrolled conditions of the flow controller 130 at any same propeller rotational speed, with any cross-sectional pitch angle determined. It was calculated as a standard. Here, the angle of attack calculation is used a general angle of attack calculation method, a detailed description thereof will be omitted.
이하에서는 프로펠러 날개 (120)에서 프로펠러 허브 (121)와의 경계 부분의 받음각이 마이너스 값일 때와 플러스 값일 때의 캐비테이션 발생에 대하여 간략하게 설명한다.  In the following, the cavitation generation when the angle of attack of the propeller blades 120 at the boundary portion with the propeller hub 121 is negative and positive is briefly described.
우선 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분에서의 단면이 가지는 피치 각도와 프로펠러 회전속도와, 프로펠러 날개 (120) 면의 유입 유동장을 기반으로 계산된 단면의 받음각이 플러스 (+)가 된다는 것은 프로펠러 날개 (120) 단면의 흡입면의 압력이 압력면의 압력 보다 낮아지게 되는 것을 의미하고 이렇게 될 경우 흡입면에 캐비테이션이 발생할 수 있다는 것이다.  First, the pitch angle of the cross section at the root of the propeller blade 120, the propeller rotation speed, and the angle of attack of the cross section calculated based on the inflow flow field of the propeller blade 120 surface are positive (+). 120) This means that the pressure on the suction side of the cross section will be lower than the pressure on the pressure side, in which case cavitation may occur on the suction side.
이와 반대로 날개 단면의 받음각이 마이너스 (-) 값이 된다는 것은 프로펠러 날개 단면의 압력면 (pressure side)의 압력이 흡입면 (suction side)의 압력보다 낮아지게 되는 것을 의미하고 이렇게 될 경우 압력면에 캐비테이션이 '발생할 수 있다는 것이다. On the contrary, a negative angle of attack of the wing section means that the pressure on the pressure side of the propeller wing is lower than the pressure on the suction side. this' that it may occur.
프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 캐비테이션 초생속도는 압력면 기준으로 받음각의 최소값이 높을수록 즉, 마이너스 (-) 정점 (peak)의 절대값이 작을수록 증가하고, 흡입면 기준으로 받음각의 최대값이 작을수록 즉, 플러스 (+) 정점 (peak)의 절대값이 작을수록 증가한다 . 따라서 받음각 분포의 최대값과 최소값의 편차가 작을수록 흡입면과 압력면 모두의 캐비테이션 초생 속도에 유리하다. The cavitation initial velocity of the root portion of the propeller blades 120 increases as the minimum value of the angle of attack relative to the pressure plane is higher, that is, as the absolute value of the negative (-) peak is smaller, and the maximum value of the angle of attack relative to the suction plane is increased. The smaller this is, the smaller the absolute value of the positive peak increases. Therefore, the smaller the deviation between the maximum and minimum angles of the angle of attack, the faster the cavitation initial velocity of both the suction and pressure surfaces. It is advantageous.
도 4의 그래프는 비교예 (X)와 실시예 (0)의 2개의 받음각이 도시되어 있으며, 비교예 (X)는 유동제어부재 (130)가 형성되지 않은 구조에서의 받음각이고ᅳ 실시예 (0)는 유동제어부재 (130)가 형성된 구조에서의 받음각이다. 그리고 실시예 (0)에서는 유동제어부재 (130)가 추진축 부재 (110)의 둘레면에 형성된 상태이다.  The graph of FIG. 4 shows two angles of attack of Comparative Example (X) and Example (0), and Comparative Example (X) is the angle of attack in the structure in which the flow control member 130 is not formed. 0) is the angle of attack in the structure in which the flow control member 130 is formed. In the embodiment (0), the flow control member 130 is formed on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110.
도 4의 받음각 그래프에서 즉 X축 값이 180° 내지 300°인 구간, 즉 특정각도 영역 (S)를 중점적으로 비교해 보면 유동제어부재 (130)가 형성되지 않은 구조 (X)에서의 받음각이 전체적으로 마이너스 (-) 값인 것을 알 수 있다.  In the angle of attack graph of FIG. 4, that is, a section in which the X-axis value is 180 ° to 300 °, that is, the specific angle area S, the angle of attack in the structure X in which the flow control member 130 is not formed is generally It can be seen that it is a negative value.
아렇게 받음각이 마이너스가 되면 상기 설명한 바와 같이, 프로펠러 날개 단면의 압력면에서 캐비테이션 발생할 수 있다. 이 영역 구간에서 유동제어부재 (130)가 형성된 구조 (0)에서의 받음각과 비교해 보면 유동제어부재 (130)가 형성되지 않은 구조 (X)에서의 받음각이 전체적으로 더 낮은 값, 즉, 부호를 생략한 절대값 측면에서는 더 큰 값이고, 이렇게 되면 동일 프로펠러 날개 (120)의 회전 속도 조건에서 유동제어부재 (130)가 형성된 구조 (0)에 비해 유동제어부재 (130)가 형성되지 않은 구조 (X)의 프로펠러 날개 (120) 압력면 앞단에서의 압력이 상술한 특정 각도 구간에서 상대적으로 더 낮아지게 되어 프로펠러 날개 압력면에서 캐비테이션 발생확률이 증가하고 최종적으로 이 부분의 캐비테이션 초생 속도는 낮아 지게 된다.  If the angle of attack becomes negative, as described above, cavitation may occur in the pressure plane of the propeller blade cross section. Compared with the angle of attack in the structure (0) in which the flow control member 130 is formed in this region section, the angle of attack in the structure (X) in which the flow control member 130 is not formed is generally lower, that is, the sign is omitted. It is a larger value in terms of an absolute value, so that the flow control member 130 is not formed compared to the structure (0) in which the flow control member 130 is formed under the rotational speed condition of the same propeller blade 120 (X). The pressure at the front end of the propeller blades 120 at the pressure plane is lower in the above-described specific angular section, which increases the probability of cavitation in the propeller blade pressure plane and finally lowers the cavitation initial velocity of this part.
한편, 본 발명에 따른 유동제어장치에서 유동제어부재 (130)는 프로펠러 회전 방향 기준으로 프로펠러 날개의 받음각이 마이너스 값이 되는 추진축 부재 (110)의 둘레면의 특정 각도 영역 (S)에 형성될 수 있다.  Meanwhile, in the flow control apparatus according to the present invention, the flow control member 130 may be formed in a specific angle region S of the circumferential surface of the propeller shaft member 110 in which the angle of attack of the propeller blade becomes a negative value based on the propeller rotation direction. have.
상세하게 설명하면, 유동제어부재 (130)는, 기 설계된 프로펠러 날개 (120) 형상 및 추진축 부재 (110)와 같은 배의 형상이 결정됨에 따라, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 단면을 기준으로, 프로펠러 날개 (120)의 회전방향으로 회전하면서 1회전 동안 겪게 되는 유동 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 주로 마이너스 값이 될 때의 프로펠러 날개 (120)의 회전 방향 각도값 영역의 전방이면서, 추진축 부재 (110)의 둘레면의 영역에 형성될 수 있다.  In detail, the flow control member 130 has a predetermined shape of the propeller blade 120 and the shape of a ship such as the propulsion shaft member 110, and is determined based on the cross section of the root portion of the propeller blade 120. The propulsion shaft is forward of the angle of rotation of the propeller blades 120 when the angle of attack (AOA) experienced during one revolution while rotating in the direction of rotation of the propeller blades 120 becomes a negative value. It may be formed in the region of the peripheral surface of the member (110).
보다 상세히는, 유동제어부재 (130)가 형성되는 위치는, 프로펠러 날개 (120)의 회전 면에서 프로펠러 날개 (120)의 회전 방향 각도값으로 나타낸 0。~360。의 영역 중 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 유동 받음각이 마이너스 값이 되는 영역에 대웅되는 전방 영역으로서 추진축 부재 (110)의 둘레면 상의 영역이다. In more detail, the position at which the flow control member 130 is formed is represented by the rotation direction angle value of the propeller blade 120 in the rotational surface of the propeller blade 120. It is an area | region on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110 as a front area | region which the flow angle of attack of the root part of the propeller blade 120 becomes a negative value among the area | regions of 0 degrees-360 degrees.
이 때, 본 명세서에서 지칭하는 '전방 '은 유동의 흐름을 기준으로 정의한 것이다. 즉, 유동제어부재 (130)가 형성되는 1전방' 영역을 통과하는 유동은 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 유동 받음각이 마이너스 값이 되는 영역을 지나가는 유동과 대웅되는 것을 의미한다. At this time, the 'forward' referred to herein is defined based on the flow of the flow. That is, the flow passing through the 1 forward 'region where the flow control member 130 is formed means that the flow angle of attack of the root portion of the propeller blades 120 passes through the region that becomes a negative value.
따라서, 이해의 편의를 위해서, 본 명세서에서는 유동제어부재 (130)가 형성되는 위치를, 유동제어부재 (130)의 위치를 통과하는 유동과 대웅되는 후방 유동이 프로펠러 날개 (120)의 특정 위치를 兽과할 때를 기준으로, 프로펠러 날개 (120)의 회전면에서의 프로펠러 날개 (120) 각도 위치로 표현한다. Therefore, for the sake of understanding, in the present specification, the position at which the flow control member 130 is formed is defined, and the flow passing through the position of the flow control member 130 is referred to as a specific position of the propeller blade 120. Based on the time of passing, it expresses by the propeller blade | wing 120 angle position in the rotation surface of the propeller blade | wing 120.
오픈 샤프트 선박의 경우 프로펠러 날개를 회전시키기 위한 추진축 부재가 수평선 기준으로 선박의 후미 부분이 아래를 향하도록 기울어진 것이 일반적이다. 그러므로 프로펠러 날개로 유입되는 유동은 프로펠러 평면 기준으로 위로 향하는 속도 성분이 많이 포함될 수 있다. 이는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 유동제어장치가 포함되지 않은 경우의 프로펠러 날개 면에서의 유동장 그래프, 또는 공칭 반류 (nominal wake) 분포의 유동 흐름 방향 백터를 통해서도 잘 알 수 있다. 이러한 경우, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분 단면 기준으로 프로 ¾러 날개가 1회전하는 동안 겪게 되는 받음각의 변화 편차가 도 4에 도시된 유동제어 부재가 형성되지 않은 경우 (X)처럼 매우 심하게 될 수 있다.  In the case of open shaft vessels, it is common that the propulsion shaft member for rotating the propeller blades is inclined so that the rear portion of the vessel faces downward with respect to the horizontal line. Therefore, the flow into the propeller blades may contain a lot of upward velocity components relative to the propeller plane. This can also be seen from the flow field graph on the propeller blade surface when the flow control device according to the invention shown in FIG. 5 is not included, or the flow flow direction vector of the nominal wake distribution. In this case, the deviation of the angle of attack experienced during one revolution of the propeller blade relative to the root section cross-section of the propeller blade 120 may be very severe as in the case where the flow control member shown in FIG. 4 is not formed (X). Can be.
만약 이러한 상황에서 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분에서도 추력 발생 관점에서만 프로펠러를 설계한다면, 프로펠러 날개의 회전 방향으로 모든 각도 위치에서 압력면에서 흡입면 방향으로 힘이 발생되도록 해야 하며, 이를 위해서는 모든 프로펠러 날개 위치 영역에서 받음각이 플러스 (+) 값을 가지도록 프로펠러 날개 단면의 피치를 다시 설정해야 한다.  If the propeller is designed only in terms of thrust generation in the root portion of the propeller blade 120 in such a situation, the force must be generated from the pressure side to the suction side at all angular positions in the rotational direction of the propeller blade. The pitch of the propeller blade section must be reset so that the angle of attack is positive in the wing position area.
그러나 이렇게 할 경우 추진축 부재나 추진축의 기울어짐 등으로 결정된 프로펠러로 유입되는 유동장은 변하지 않기 때문에 받음각의 최대 최소 편차는 그대로 유지되고 따라서 받음각의 최대값이 극단적으로 커지게 되어 흡입면의 캐비테이션 발생 확률이 급격히 증가하고 결국 프로펠러 날개의 뿌리 부분의 흡입면의 캐비테이션 초생 속도가 급격히 낮아지는 결과를 초래한다. 이것은 군함과 같이 캐비테이션 초생 속도가 중요한 경우에는 프로펠러 날개의 뿌리 부분 단면의 받음각이 모두 플러스 ( + )값이 되도록 프로펠러 날개 단면의 피치 값을 설정할 수는 없음을 의미한다. However, in this case, the flow field flowing into the propeller determined by the propeller shaft member or the propeller shaft inclination does not change, so the maximum minimum deviation of the angle of attack remains unchanged. Sharply increased and eventually the root of the propeller wing This results in a sharp decrease in the cavitation initial velocity of the suction surface. This means that when the cavitation initial velocity is important, such as a ship, it is not possible to set the pitch value of the propeller blade section so that the angle of attack of the root section of the propeller blade is positive (+).
통상적으로, 추진축 부재나 추진축의 기울어짐 등으로 결정된 프로펠러 유입 유동을 바탕으로 적절한 받음각 분포가 되도록 즉, 압력면이나 흡입면의 캐비테이션 초생 속도가 모두 일정 수준에 이르게 하는 프로펠러 날개의 뿌리 부분의 단면의 피치 각도를 설정한다. 다시 말해, 추진축 부재나 추진축의 기울어짐 등으로 결정된 프로펠러로 유입되는 유입류 (공칭 반류)의 특성이 변하지 않는 상황에서는 프로펠러 날개의 뿌리 부분의 캐비테이션 초생 속도를 프로펠러 형상 변화만으로 향상시키는 것은 한계가 있다는 것을 의미한다.  Generally, the propeller inlet flow determined by the propeller shaft member or the propeller shaft inclination is used to provide an appropriate angle of attack distribution, that is, the cross section of the root portion of the propeller blades at which the cavitation initial velocity of both the pressure and suction surfaces reaches a certain level. Set the pitch angle. In other words, in the situation where the characteristics of the inflow (nominal return) flowing into the propeller determined by the propeller shaft member or the propeller shaft inclination do not change, there is a limit to improving the cavitation initial velocity of the root portion of the propeller blade by changing only the propeller shape. Means that.
본 발명은 이러한 한계를 극복하고자 프로펠러 날개 (120)로 유입되는 유입류 (공칭 반류)의 특성을 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 캐비테이션 초생 속도를 향상 시키는 방향, 즉, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분 단면의 받음각 기준으로 편차를 줄이는 방향으로 변화시키기 위한 것이다.  In order to overcome this limitation, the present invention is directed to improving the cavitation parasitic speed of the root portion of the propeller blades 120, that is, the propeller blades 120 of the propeller blades 120. This is to change the direction of angle of attack based on the angle of attack of the root section.
도 4에 도시된 바와 같이, 유동제어부재 (130)를 포함하지 않은 비교예 00에 따른 구조와 다르게, 유동제어부재 (130)를 포함하는 실시예 (0)에 따른 구조에서는, y축 값 -4.00이하 값들이 -4.00값 이상으로 변경되었다. 이에 따라, 비교예 (X)에 따^ 구조에서는 편차가 T1 이었으나, 실시예 (0)에 따른 구조에서는 편차가 T2로 감소하였음을 확인할 수 있다.  As shown in FIG. 4, in the structure according to Example (0) including the flow control member 130, unlike the structure according to Comparative Example 00 without the flow control member 130, the y-axis value − Values below 4.00 have been changed to values above -4.00. Accordingly, in the structure according to Comparative Example (X), the deviation was T1, but in the structure according to Example (0), the deviation was reduced to T2.
즉, 본 발명에 따른 유동제어장치에서는, 유동제어부재 (130)가 추진축 부재 (110)의 둘레면에 형성되되, 프로펠러날개의 뿌리 부분의 단면의 받음각이 마이너스 값이 되는 프로펠러 날개 각도 위치 영역에 대웅되는 전방 영역에 형성됨으로써, 마이너스 (-)값의 절대값이 전체적으로 감소하거나, 플러스 (+) 값으로 변환될 수 있다. 이러한 결과로부터 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 단면의 압력면 압력이 높아져서 이 부분의 캐비테이션 발생확를이 감소됨을 알 수 있다.  That is, in the flow control apparatus according to the present invention, the flow control member 130 is formed on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110, the propeller blade angle position area where the angle of attack of the cross section of the root portion of the propeller blade becomes a negative value By being formed in the front area to be treated, the absolute value of the negative (-) value can be reduced as a whole or converted into a positive (+) value. From this result, it can be seen that the pressure surface pressure of the cross section of the root portion of the propeller blade 120 is increased, thereby reducing the probability of cavitation in this portion.
일반적으로 선박의 속력이 증가할수록 프로펠러의 회전수가 증가되면서 프로펠러로 유입되는 유체의 유입량 (속도)이 증가하고, 이에 따라 유동 압력이 낮아짐으로써, 캐비테이션이 증가할 수 있으나, 본 발명에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서는 유동제어부재 (130)에 의해 특정 영역, 즉, 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 단면의 압력면 캐비테이션 발생확률이 높은 구간에서 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분에 유입되는 유입 각도가 변화한다. 이에 따라, 동일 속도에서 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 압력면에서의 캐비테이션 발생이 감소되고, 최종적으로 프로펠러 뿌리 부분의 형상이 결정된 상황에서 프로펠러 날개 (120)의 뿌리부분 흡입면의 캐비테이션 초생 속도의 감소 없이 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 단면 압력면의 캐비테이션 초생 속도는 증가하게 된다. In general, as the speed of the ship increases, the inflow amount (velocity) of the fluid flowing into the propeller increases as the rotation speed of the propeller increases, and thus the flow pressure decreases, thereby increasing the cavitation, but the open shaft according to the present invention. In the ship's flow control device, the flow control member 130 flows into the root portion of the propeller blade 120 in a region having a high probability of occurrence of pressure surface cavitation in a specific area, that is, the cross section of the root portion of the propeller blade 120. The inlet angle changes. Accordingly, the generation of cavitation at the pressure side of the root portion of the propeller blade 120 at the same speed is reduced, and finally the cavitation initial velocity of the root portion suction surface of the propeller blade 120 in the situation that the shape of the propeller root portion is finally determined. The cavitation initial velocity of the cross-sectional pressure surface of the root portion of the propeller blades 120 is increased without decreasing.
한편, 본 발명에 따른 유동제어장치에 1개의 유동제어부재 (130)가 추진축 부재 (110)의 둘레면에 형성되는 경우, 유동제어부재 (130)는 추진축 부재 (110)의 둘레면에서 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분의 단면의 받음각이 최저값이 되는 프로펠러 날개 각도 위치 부근에 형성될 수 있다. 이에 따라, 하나의 유동제어부재 (130)를 형성하는 것만으로 받음각의 편차를 최소화할 수 있다. 한편 전술하였듯이, 본 발명에 따른 유동제어장치에서 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)는 복수 개일 수 있다. 그리고 복수 개의 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)는 서로 일정거리 이격되도록 배치될 수 있으며 ,각 베이스부 (130)의 길이 ,두께,주 추진축의 축 방향 기준으로 설치 각도 등은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)는 2개로 이루어질 수 있다. 단, 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)가 2개인 것으로 한정하지는 않는다.  On the other hand, when one flow control member 130 is formed on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110 in the flow control device according to the present invention, the flow control member 130 is a propeller blade on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110. The angle of attack of the cross section of the root portion of 120 may be formed near the propeller blade angle position, which is the lowest value. Accordingly, the deviation of the angle of attack can be minimized only by forming one flow control member 130. Meanwhile, as described above, in the flow control apparatus according to the present invention, the base portion 131 of the flow control member 130 may be plural. The base parts 131 of the plurality of flow control members 130 may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and the length, thickness, and installation angle of the base parts 130 based on the axial direction of the main propulsion shaft are different from each other. Can be. For example, the base portion 131 of the flow control member 130 may be composed of two. However, the base portion 131 of the flow control member 130 is not limited to two.
한편, 유동제어부재 (130)도 복수 개가 추진축 부재 (110)의 들레면에 형성될 수 있으며, 본 발명이 유동제어부재 (130)가 1개인 경우에 한정하지는 않는다.  On the other hand, a plurality of flow control member 130 may also be formed on the thrust surface of the propulsion shaft member 110, the present invention is not limited to one flow control member (130).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유동제어장치에서 유동제어부재 (130)가 복수 개의 베이스부 (131)로 이루어진 경우, 복수 개의 베이스부 (131)는 추진축 부재 (110)의 둘레면에서 프로펠러 날개 뿌리 부분 단면의 받음각이 마이너스 (-) 값이 되는 영역에 형성될 수 있다.  On the other hand, in the flow control apparatus according to the embodiment of the present invention, when the flow control member 130 is composed of a plurality of base portion 131, the plurality of base portion 131 is a propeller blade on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110 The angle of attack of the root section cross section may be formed in a region that becomes a negative (-) value.
즉, 다시 말해, 복수 개의 베이스부 (131)는 추진축 부재 (110)의 둘레면에 형성되되, 프로펠러 날개의 회전면에서의 프로펠러 날개 각도 위치를 기준으로 프로펠러 날개의 뿌리 부분 단면의 받음각이 마이너스 (-) 값이 되는 영역에 대웅되는 전방 영역에 형성될 수 있다. That is, in other words, the base portion 131 is formed on the circumferential surface of the propeller shaft member 110, the angle of attack of the root portion cross-section of the propeller blade relative to the propeller blade angle position on the rotation surface of the propeller blade is negative (- ) Area It may be formed in the front area to be raised.
이 때, 복수 개의 베이스부 (131)는 추진축 부재 (110)의 둘레면에서, 프로펠러 날개 각도 위치를 기준으로 프로펠러 날개 뿌리 부분 단면의 받음각이 최저값이 되는 지점의 부근에 형성될 수 있다.  In this case, the plurality of base parts 131 may be formed in the vicinity of the point where the angle of attack of the propeller blade root portion cross section becomes the minimum value based on the propeller blade angle position on the circumferential surface of the propeller shaft member 110.
즉, 다시 말해, 복수 개의 베이스부 (131)는 추진축 부재 (110)의 둘레면에 형성되되, 프로펠러 날개의 회전면에서의 프로펠러 날개 각도 위치를 기준으로 프로펠러 날개 뿌리 부분 단면의 받음각이 최저값이 되는 지점에 대응되는 전방 지점 부근에 형성될 수 있다.  In other words, the base portion 131 is formed on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110, the angle of attack of the propeller blade root section cross-section based on the propeller blade angle position on the rotation surface of the propeller blade is the minimum value It may be formed near the front point corresponding to the.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)가 2개인 경우, 추진축 부재 (110)의 둘레면에서, 프로펠러 날개 각도 위치를 기준으로 프로펠러 날개의 받음각이 최저값이 되는 지점이 2개의 베이스부 (131)의 사이에 위치하도록 2개의 베이스부 (131)가 형성될 수 있다. 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러 날개에서 프로펠러 허브와의 경계 부분의 단면의 받음각이 최저값이 되는 X축 값은 대략 240°이므로, 도 4에서는 유동제어부재 (130)를 구성하는 2개의 베이스부 (131)가 추진축 부재 (110)의 둘레 상에서 프로펠러 날개 각도 위치가 220° 및 250° 인 지점의 대웅되는 위치에 각각 형성되어 있다.  For example, according to an embodiment of the present invention, when the base portion 131 of the flow control member 130 is two, on the circumferential surface of the propulsion shaft member 110, the propeller blade angle of the propeller blades relative to the position Two base parts 131 may be formed such that a point at which the angle of attack becomes a minimum is positioned between the two base parts 131. Referring to the drawings in more detail, as shown in Fig. 4, since the X-axis value at which the angle of attack of the cross section of the boundary portion with the propeller hub in the propeller blade is the minimum value is approximately 240 °, in Fig. 4 the flow control member Two base portions 131 constituting 130 are formed at positions where the propeller blade angle positions are 220 ° and 250 °, respectively, on the circumference of the propulsion shaft member 110.
이로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 유동제어부재 (130)를 포함하는 실시예 (0)에 따른 구조에서는 2개의 베이스부 (131)가 설치된 위치인 220° 및 250ο에서의 받음각이 비교예 (X)에 비하여 크게 상승하였으며, 베이스부 (131)가 설치된 위치의 주변에서의 받음각도 상승하였음을 볼 수 있다. 특히 비교예 (X)에서 받음각이 최저값이던 240°부근도 2개의 베이스부 (131)의 영향으로 인하여 받음각이 크게 상승하였다. For this reason, in the structure according to the embodiment (0) including the flow control member 130 as shown in FIG. 4, the angle of attack at 220 ° and 250 o is a position where two base portions 131 are installed. It can be seen that the angle of view was greatly increased compared to X), and the angle of attack at the periphery of the position where the base portion 131 was installed was also increased. In particular, in the comparative example (X), the angle of attack increased considerably due to the influence of the two base parts 131 around 240 °, which was the lowest value.
단, 프로펠러 날개 (120)의 형상 및 크기, 추진축 부재 (110)와 주변부재의 구조에 따라, 측정된 받음각 분포가 변경될 수 있다. 즉, 선박 (10)의 세부 구조에 따라 받음각이 변경될 수 있고, 이에 따라 유동제어부재 (130)의 설치위치도 변경될 수 있으므로, 유동제어부재 (130)의 베이스부 (131)가 추진축 부재 (110)의 둘레 상에서 반드시 프로펠러 날개 각도 위치가 220°, 250° 지점, 또는 두 각도 사이에 대웅되도록 위치하는 것으로 한정하지는 않는다.  However, depending on the shape and size of the propeller blade 120, the structure of the propulsion shaft member 110 and the peripheral member, the measured angle of attack distribution can be changed. That is, the angle of attack can be changed according to the detailed structure of the vessel 10, and thus the installation position of the flow control member 130 can be changed, so that the base portion 131 of the flow control member 130 is the propulsion shaft member. The propeller blade angle position on the periphery of 110 is not necessarily limited to being positioned between 220, 250, or two angles.
도 5에서, 좌측의 그래프는 유동제어부재가 형성되지 않은 비교예 (X)에서의 프로펠러 날개 면에서의 유입류 유동장 또는 공칭 반류 분포이고, 우측의 그래프는 유동제어부재 (130)가 형성된 실시예 (0)에서의 유동장 또는 공칭 반류 분포이다. 5, the graph on the left shows that the flow control member is not formed. An inflow flow field or nominal return flow distribution on the propeller blade face in Comparative Example (X), and the graph on the right is a flow field or nominal return distribution in Example (0) in which the flow control member 130 is formed.
각 유동장은 선체 전방에서 후방 방향으로 바라봤을 때를 기준으로 도시한 것이며 이때, 프로펠러의 회전 방향은 시계 방향이다. 또한, 도 5에서 각 유동장의 색깔은 배의 전진방향 성분 속도 크기를 나타내고, 화살표 들은 각 점에서의 전진방향을 제외한 나머지 방향으로의 유동 흐름 방향을 나타낸다. 도 5에서의 G영역은 프로펠러 반경 방향으로는 프로펠러 뿌리 근처, 프로펠러 회전방향으로는 도 4에서의 X축 값이 200ο 내지 300°가 되는 부근을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유동제어장치는 유동제어부재 (130)가 프로펠러 날개의 받음각이 마이너스 값이 되는 추진축 부재의 둘레면의 특정 영역에 형성됨에 따라, 비교예 (X)의 G영역과 실시예 (0)의 G영역의 유도 흐름 방향이 변화된 것을 확인할 수 있다. Each flow field is shown relative to the hull forward and rearward, and the direction of rotation of the propeller is clockwise. In addition, in FIG. 5, the color of each flow field represents the magnitude of the forward component velocity of the ship, and the arrows indicate the flow direction of the flow in the remaining directions except for the forward direction at each point. The region G in FIG. 5 represents the vicinity of the propeller root in the propeller radial direction and the vicinity of the X axis value in FIG. 4 in the propeller rotation direction from 200 o to 300 °. Referring to FIG. 5, in the flow control apparatus according to the present invention, as the flow control member 130 is formed in a specific region of the circumferential surface of the propeller shaft member whose angle of attack of the propeller blade is negative, G of the comparative example (X) It can be seen that the induced flow direction of the region and the G region of the example (0) is changed.
비교예 (X)의 G영역에서는 속도 백터가 주로 위쪽을 향하고 있다면, 실시예 (0)의 G영역에서의 속도 백터는 프로펠러 중심 축을 향하게 되어 회전방향 속도 성분이 크게 감소되었음을 알 수 있다.  If the velocity vector in the G region of the comparative example (X) is mainly directed upward, the velocity vector in the G region of the example (0) is directed toward the propeller center axis, so that the rotational speed component is greatly reduced.
이와 같이 G영역의 프로펠러 회전방향 속도 성분 감소는 프로펠러 날개 단면의 받음각의 증가, 즉, 마이너스 (-)인 받음각의 절대값이 줄어드는 것을 의미하고, 이렇게 되면 상기 전술한 바와 같이 프로펠러 단면의 압력면에서의 압력 강하가 감소되는 방향임을 알 수 있다.  As described above, the decrease in the propeller rotational velocity component of the G region means an increase in the angle of attack of the propeller blade cross-section, that is, an absolute value of the angle of attack, which is negative (-), and thus, in the pressure plane of the propeller cross-section as described above. It can be seen that the pressure drop in the direction of the decrease.
따라서, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유동제어장치는 유동제어부재 (130)에 의한 프로펠러 날개 (120)로 유입되는 유입류의 제어를 통해 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분 단면 받음각이 최소가 되는 구간의 받음각을 증가시켜 압력면의 압력이 동일 속도에서 상대적으로 증가되도록 하여 이 부분의 캐비테이션 발생확률이 감소되도록 한 것이며, 최종적으로, 본 발명에 따른 유동제어장치 (130)에 의해 프로펠러 날개 (120)의 뿌리 부분 단면 흡입면의 캐비테이션 초생 속도 감소 없이 압력면의 캐비테이션 초생 속도가 높아질 수 있다.  Therefore, as described above, in the flow control apparatus according to the present invention, the angle of attack of the root portion of the propeller blade 120 is minimized through the control of the inflow flowing into the propeller blade 120 by the flow control member 130. The angle of attack of the section is increased so that the pressure on the pressure surface is increased relatively at the same speed so that the probability of occurrence of cavitation in this part is reduced. Finally, the propeller blades 120 are controlled by the flow control device 130 according to the present invention. The cavitation velocities of the pressure face can be increased without decreasing the cavitation velocities of the root section cross section suction surface.
예를 들어, 종래의 유동제어장치를 포함하지 않는 구조에서 프로펠러 날개 뿌리 부분 흡입면의 캐비테이션 초생 속도가 15노트, 압력면의 캐비테이션 초생 속도가 10노트였다면, 유동제어장치를 포함하는 오픈 샤프트 선박의 경우 흡입면의 캐비테이션 초생 속도는 15노트로 변함이 없는 상태에서 압력면의 캐비테이션 초생속도는 15노트로 향상될 수 있다. For example, in the structure that does not include the conventional flow control device, the cavitation start speed of the propeller blade root portion suction surface is 15 knots, and the cavitation start speed of the pressure surface is If the speed was 10 knots, in the case of an open shaft vessel including a flow control device, the cavitation initial speed of the suction surface can be increased to 15 knots without changing the cavitation initial speed of the suction surface to 15 knots.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다. 【산업상 이용가능성】  While various embodiments of the present invention have been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments set forth herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add components within the same scope. Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, etc., but this will also fall within the spirit of the present invention. Industrial Applicability
본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서는, 프로펠러 유입류 특성 및 프로펠러 날개와 프로펠러 허브의 경계 부분의 단면 기준 피치각도 설정에 의해 결정된 받음각이 최소화되는 회전방향 각도 위치 부분에 유동제어부가 설치된다. 이에 따라 받음각 그래프에서 마이너스 피크 값이 상대적으로 상승하여 유동제어장치가 없는 경우에 비해 프로펠러 날개 단면의 압력면의 1회전 기준 압력 변화를 볼 때 최소 압력 값이 높아지게 됨으로써, 동일 속도 조건에서 압력면의 캐비테이션 발생확률이 감소될 수 있다. 이로 인하여 프로펠러 날개와 프로펠러 허브의 경계 부분의 단면 기준 압력면의 캐비테이션 초생 속도가 동일 부분 흡입면 캐비테이션 초생속도의 감소 없이도 향상될 수 있다.  In the flow control apparatus of the open shaft vessel according to an embodiment of the present invention, the flow angle in the rotational angle position portion is minimized by the propeller inflow characteristics and the angle of attack determined by the cross-sectional reference pitch angle setting of the boundary between the propeller blades and the propeller hub The control unit is installed. As a result, the minus peak value in the angle of attack rises relatively, so that the minimum pressure value is increased when one pressure reference pressure change of the pressure surface of the propeller blade section is increased, compared to the case without the flow control device. The probability of occurrence of cavitation can be reduced. Thereby, the cavitation initial velocity of the cross-sectional reference pressure surface of the boundary between the propeller blades and the propeller hub can be improved without reducing the same part suction surface cavitation initial velocity.
또한, 본 발명에 따른 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치에서 유동제어부재가 복수의 베이스부의 끝부분이 연결부에 의해 연결된 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 베이스부의 끝부분에서 소용돌이 (vortex)가 발생되는 것을 억제함으로써, 이러한 소용돌이가 프로펠러 날개로 유입되어 캐비테이션이 부가적으로 발생되는 현상을 방지할 수 있다. In addition, in the flow control device of the open shaft ship according to the present invention, the flow control member is formed in a shape in which the ends of the plurality of base parts are connected by the connecting portion. Accordingly, by suppressing the generation of vortex at the end of the base portion, it is possible to prevent the phenomenon that such vortex flows into the propeller blades and additionally cavitation occurs.

Claims

【청구의 범위】 [Range of request]
【청구항 1】  [Claim 1]
선박의 후방을 향하여 외부로 노출되는 추진축 부재,  Propulsion shaft member exposed to the outside toward the rear of the ship,
상기 추진축 부재에 회전가능하게 결합된 프로펠러 허브,  Propeller hub rotatably coupled to the propulsion shaft member,
상기 프로펠러 허브의 외면에 위치하는 프로펠러 날개, 및  Propeller blades located on the outer surface of the propeller hub, and
상기 선박이 전진하는 방향을 기준으로 상기 프로펠러 날개의 전방에 배치되는 유동제어부재를 포함하며,  It includes a flow control member disposed in front of the propeller blades relative to the direction in which the ship is advanced,
상기 유동제어부재는,  The flow control member,
상기 추진축 부재의 둘레로부터 돌출되고, 서로 이격되게 형성된 복수의 베이스부들과,  A plurality of base parts protruding from the periphery of the propulsion shaft member and spaced apart from each other;
상기 복수의 베이스부를 연결하는 연결부를 포함하는, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치.  And a connection part connecting the plurality of base parts.
_ _
【청구항 2】 [Claim 2]
제 1 항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 복수의 베이스부들과 연결부는 일체로 형성된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치.  The plurality of base portions and the connecting portion integrally formed, the flow control device of the open shaft vessel.
【청구항 3] [Claim 3]
제 2 항에 있어서,  The method of claim 2,
상기 연결부는 상기 추진축 부재로부터 멀어지는 방향으로 돌출되도록 휘어지게 형성된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치.  The connecting portion is formed to be bent to protrude in a direction away from the propulsion shaft member, the flow control device of the open shaft vessel.
【청구항 4】 [Claim 4]
제 1 항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 베이스부의 단면은 수중익형 (hydrofoil sect ion)으로 이루어진, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치 .  Cross section of the base portion is made of hydrofoil sect ion, flow control device of an open shaft vessel.
【청구항 5] [Claim 5]
제 1 항에 있어서 상기 유동제어부재는 상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 마이너스 값이 되는 영역에 형성된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치 . The method of claim 1 The flow control member is formed in a region where the angle of attack (AOA) of the propeller blades on the circumferential surface of the propeller shaft member, the flow control device of an open shaft vessel.
【청구항 6】 [Claim 6]
제 1 항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 유동제어부재는 상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 최저값이 되는 지점의 부근에 형성된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치 .  The flow control member is formed in the vicinity of the point of the angle of attack (AOA) of the propeller blades on the circumferential surface of the propulsion shaft member, the flow control device of the open shaft vessel.
【청구항 7】 [Claim 7]
제 6 항에 있어서,  The method of claim 6,
상기 베이스부는 2개이고,  The base portion is two,
상기 추진축 부재의 둘레면에서 상기 프로펠러 날개의 받음각 (AOA: Angle of Attack)이 최저값이 되는 지점이 상기 2개의 베이스부의 사이에 위치하도록 상기 2개의 베이스부가 형성된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치.  And the two base portions are formed between the two base portions at a point at which an angle of attack (AOA) of the propeller blade becomes the minimum value on the circumferential surface of the propulsion shaft member.
【청구항 8] [Claim 8]
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,  The method according to any one of claims 1 to 7,
상기 받음각은 상기 프로펠러 날개에서 상기 프로펠러 허브와의 경계 부분의 단면에서의 받음각인, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치.  And the angle of attack is the angle of attack at the cross section of the boundary portion with the propeller hub at the propeller blades.
【청구항 9】 [Claim 9]
거 11 항에 있어서,  In claim 11,
상기 복수의 베이스부들 각각은 서로 일정한 간격으로 이격된, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치 .  Each of the plurality of base portions are spaced apart from each other at regular intervals, the flow control device of the open shaft vessel.
【청구항 10】 [Claim 10]
거 11 항에 있어서,  According to claim 11,
상기 연결부는 상기 베이스부들 각각의 끝부분을 연결하는, 오픈 샤프트 선박의 유동제어장치. Said connecting portion connecting an end of each of said base portions, an open shaft Vessel Flow Control System.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2559635Y2 (en) * 1991-03-29 1998-01-19 川崎重工業株式会社 Overhang bearing structure for high-speed ship propulsion shaft
WO2010023522A2 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Drs Drag Reduction Systems Sa Device for channelling a flow of water around the hub of a boat propeller
KR20110134191A (en) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성중공업 주식회사 Open shaft type ship
KR20110139033A (en) * 2010-06-22 2011-12-28 삼성중공업 주식회사 Propulsion apparatus and ship including the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2559635Y2 (en) * 1991-03-29 1998-01-19 川崎重工業株式会社 Overhang bearing structure for high-speed ship propulsion shaft
WO2010023522A2 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Drs Drag Reduction Systems Sa Device for channelling a flow of water around the hub of a boat propeller
KR20110134191A (en) * 2010-06-08 2011-12-14 삼성중공업 주식회사 Open shaft type ship
KR20110139033A (en) * 2010-06-22 2011-12-28 삼성중공업 주식회사 Propulsion apparatus and ship including the same

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