KR100868625B1 - Outlet for ship-S Scoop Cooling System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아웃렛 립이 제거된 선박용 쿨링시스템의 아웃렛에 관한 것으로, 그 목적은 스쿠프 냉각시스템을 적용하는 선박에서 콘덴서(Condenser)의 냉각기능을 유지하기 위한 충분한 유량을 확보하면서, 선체저항 증가를 최소화하며, 선박의 추진효율 및 프로펠러 캐비테이션 효과 개선에 기여할 수 있는 아웃렛 립이 제거된 선박용 쿨링시스템의 아웃렛을 제공하는 것이다. The present invention relates to an outlet of a marine cooling system in which an outlet lip has been removed, and an object thereof is to minimize an increase in hull resistance while ensuring a sufficient flow rate for maintaining a cooling function of a condenser in a vessel to which a scoop cooling system is applied. In addition, it is to provide an outlet of the ship cooling system for which the outlet lip is removed, which may contribute to the improvement of propulsion efficiency and propeller cavitation effect of the vessel.
본 발명은 항해중인 선박의 선속에 의한 동유체력으로 인렛에 해수가 유입되고, 유입된 해수는 내부의 콘덴서를 거쳐 배수관 및 아웃렛을 통해 배출되는 스쿠프 냉각시스템에 있어서; 상기 아웃렛은 배수관과 연결되는 제 1 연결부와 선체 외판과 연결되는 제 2 연결부를 구비하고, 상기 제 2 연결부의 내경은 제 1 연결부의 내경 보다 크게 형성되도록 되어 있다. The present invention provides a scoop cooling system in which seawater flows into an inlet with a dynamic fluid force by a ship's ship speed, and the inflowed seawater is discharged through a drain pipe and an outlet through an internal condenser; The outlet includes a first connection part connected to the drain pipe and a second connection part connected to the hull outer plate, and an inner diameter of the second connection part is larger than an inner diameter of the first connection part.
스쿠프 냉각시스템, 인렛, 아웃렛, 아웃렛 립, 스팀터빈엔진Scoop Cooling System, Inlet, Outlet, Outlet Lip, Steam Turbine Engine
Description
도 1 은 본 발명에 따른 아웃렛(Outlet)의 형상을 보인 예시도1 is an exemplary view showing the shape of an outlet according to the present invention (Outlet)
도 2 은 본 발명에 따른 아웃렛(Outlet)의 설치상태를 보인 예시도Figure 2 is an exemplary view showing an installation state of the outlet (Outlet) according to the present invention
도 3 은 본 발명의 또다른 응용을 보인 설치예시도Figure 3 is an installation example showing another application of the present invention
도 4 는 본 발명과 종래의 아웃렛 형상에 따른 유동특성을 보인 예시도Figure 4 is an exemplary view showing the flow characteristics according to the present invention and the conventional outlet shape
도 5 는 마력-Fn 사이의 관계를 나타낸 곡선도5 is a curve diagram showing the relationship between horsepower-Fn
도 6 은 가로-세로 길이 합의 비율 및 유량 사이의 관계를 나타낸 곡선도6 is a curve diagram showing the relationship between the flow rate and the ratio of horizontal to vertical length sum;
도 7 은 종래의 스쿠프 냉각 시스템의 인렛 및 아웃렛 형상을 보인 예시도7 is an exemplary view showing inlet and outlet shapes of a conventional scoop cooling system.
도 8 은 종래의 아웃렛에서 아웃렛 립이 부착된 상태를 보인 예시도8 is an exemplary view showing a state in which an outlet lip is attached to a conventional outlet;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(10) : 아웃렛 (11) : 제 1 연결부10: outlet 11: first connection portion
(12) : 제 2 연결부 (13) : 아웃렛 외부면12: second connection portion 13: the outer surface of the outlet
(20) : 배수관 (30) : 선체외판(20): drain pipe (30): hull shell
(40) : 스쿠프 냉각시스템의 인렛 40: inlet of scoop cooling system
(50) : 종래의 스쿠프 냉각 시스템의 아웃렛50: outlet of conventional scoop cooling system
(60) : 종래의 스쿠프 냉각 시스템 아웃렛 립 형상을 보인 예시도
60 is an exemplary view showing a conventional scoop cooling system outlet lip shape
본 발명은 아웃렛 립이 제거된 선박용 스쿠프 냉각시스템의 아웃렛에 관한 것으로, 아웃렛 내경의 비율을 조절하여 콘덴서의 냉각기능을 유지하기 위한 충분한 유량을 확보하고, 선체저항 증가를 최소화한 아웃렛 립이 제거된 선박용 스쿠프 냉각시스템의 아웃렛에 관한 것이다. The present invention relates to an outlet of a marine scoop cooling system from which an outlet lip has been removed. The outlet lip has been removed by adjusting the ratio of the inner diameter of the outlet to secure a sufficient flow rate for maintaining the cooling function of the condenser and minimizing the increase in hull resistance. An outlet for a marine scoop cooling system.
스팀 터빈 엔진(Steam Turbine Engine)은 증기를 사용하여 터빈을 회전시키게 되므로 뜨거워진 습증기를 냉각하는 콘덴서(Condenser)등이 필요하게 된다. 소형선이며 저속인 선박에는 콘덴서 냉각시, 주로 펌프를 사용하여 필요한 해수를 얻는 중앙 냉각 시스템(Central Cooling System)이 적용되지만, 고속의 대형선박에서는 콘덴서의 용량이 커지며, 이를 냉각시키기 위한 냉각수의 양도 증가하게 되므로 항해중인 선박의 선속에 의한 동유체력을 사용하는 스쿠프 냉각 시스템(Scoop Cooling System)을 사용하는 경우가 대부분이다. 이러한 냉각 시스템은 해수를 유입하는 인렛(Inlet)부, 유입된 해수를 이용해 냉각기능을 수행하는 콘덴서 및 해수를 배출하는 아웃렛(Outlet)부로 구분된다.
Steam Turbine Engine (Steam Turbine Engine) is to use a steam to rotate the turbine is required condenser (cooler) to cool the hot steam. For small vessels and low speed vessels, the central cooling system is used to cool down the condenser, mainly by pumping the required seawater, but the capacity of the condenser is increased at high speed large vessels, and the amount of cooling water to cool it is also increased. In most cases, a scoop cooling system using dynamic fluid force by the ship's ship speed is used. The cooling system is divided into an inlet unit for introducing seawater, a condenser that performs cooling function using the introduced seawater, and an outlet unit for discharging seawater.
도 7 은 종래의 스쿠프 냉각 시스템의 인렛(Inlet) 및 아웃렛(Outlet) 형상을 도시한 것으로, 스쿠프 냉각 시스템은 항해중인 선박의 선속에 의한 동유체력에 의해 인렛으로 해수가 유입되며, 유입된 해수는 냉각 시스템 내부의 콘덴서를 거쳐 아웃렛을 통하여 배출된다.
Figure 7 shows the inlet (Inlet) and Outlet (outlet) shape of the conventional scoop cooling system, the scoop cooling system is a seawater flows into the inlet by the dynamic fluid force by the ship's ship speed sailing, It is discharged through the outlet via a condenser inside the cooling system.
도 8 은 종래의 아웃렛에서 아웃렛 립이 부착된 상태를 도시한 것으로, 종래의 스쿠프 냉각 시스템은 인렛과 아웃렛의 압력차를 크게 하여 보다 많은 유량을 확보하고자 아웃렛 부위에 아웃렛 립(Outlet Lip)을 부착하였다.FIG. 8 illustrates a state in which an outlet lip is attached to a conventional outlet, and a conventional scoop cooling system attaches an outlet lip to an outlet part to increase a pressure difference between an inlet and an outlet and to secure a higher flow rate. It was.
그러나 이러한 아웃렛 립(Outlet Lip)은 선체 표면에 하나의 새로운 부가물을 만들게 되므로 이로 인해 선박의 저항이 증가하게 되고, 프로펠라 전면부의 유동변화로 인한 추력감소계수의 증가에 따른 추진성능 저하 현상도 나타나는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 아웃렛 립을 부착한 선박은 아웃렛 립이 다른 물체와의 충돌이나 피로약화 등으로 인해 떨어져 나간 상태로 운행되기도 하고, 시간이 지남에 따라 아웃렛 주위에 해조류나 따개비 등이 달라붙는 현상 등으로 지속적으로 안정적인 냉각수 유량을 확보하는데 어려움이 있었다. 또한,아웃렛을 통해 뿜어져 나오는 유동이 프로펠러 면으로부터 바로 유입되므로 불균일 반류를 생성시켜 프로펠러 캐비테이션(Propeller Cavitation)의 심화 및 선체 진동의 원인으로 작용 될 수 있는 등 여러가지 문제점이 있었다. However, since this outlet lip makes a new addition to the hull surface, this increases the resistance of the ship, and the propulsion performance decreases due to the increase of the thrust reduction coefficient due to the flow change in the front of the propeller. There was a problem. In addition, a ship with a conventional outlet lip may run in a state where the outlet lip has fallen off due to collisions with other objects, fatigue, or the like, and algae or barnacle sticks around the outlet over time. As a result, there was a difficulty in ensuring a continuously stable coolant flow rate. In addition, since the flow flowing out through the outlet flows directly from the propeller surface, there are various problems such as generating a nonuniform return and acting as a cause of deepening of the propeller cavitation and hull vibration.
상기와 같은 문제점으로 개선하기 위한 방법으로 스쿠프 냉각 시스템(Scoop Cooling System)을 적용하는 선박에서 아웃렛 앞에 유동을 개선시킬 수 있는 부가 물을 부착하여 저항 감소를 시도하고자 한 1999년도 특허출원 제 0034509 호도 있었으나, 이 역시, 아웃렛부 전방에 사각형이나 사다리꼴 평판 또는 쐐기형의 부가물을 부착하는 것이므로, 별도의 작업이 필요하고, 부가물의 정확한 위치를 설정해야 하는 등 여러가지 문제점이 있었다.
As a method for improving the above problems, there was also a patent application No. 0034509 of 1999 that attempted to reduce the resistance by attaching an additive to improve the flow in front of the outlet in a ship to which the scoop cooling system was applied. Also, since this is to attach a quadrilateral, trapezoidal flat plate, or wedge-shaped adduct in front of the outlet part, there are various problems such as additional work and setting the exact position of the adjunct.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 스쿠프 냉각 시스템을 적용하는 선박에서 콘덴서의 냉각기능을 유지하기 위한 충분한 유량을 확보하면서, 선체저항 증가를 최소화하고, 선박의 추진효율 및 프로펠러 캐비테이션 효과 개선에 기여할 수 있는 아웃렛 립이 제거된 선박용 쿨링시스템의 아웃렛을 제공하는 것이다.
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to minimize the increase in hull resistance, while ensuring sufficient flow rate to maintain the cooling function of the condenser in the ship to which the scoop cooling system is applied, and the propulsion efficiency of the ship and It is to provide an outlet for the marine cooling system with the outlet lip removed which can contribute to the improvement of the propeller cavitation effect.
도 1 은 본 발명에 따른 아웃렛의 형상을 보인 예시도를, 도 2 은 본 발명에 따른 아웃렛의 설치상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 항해중인 선박의 선속에 의한 동유체력으로 인렛에 해수가 유입되고, 유입된 해수는 내부의 콘덴서를 거쳐 배수관 및 아웃렛을 통해 배출되는 스쿠프 냉각시스템에 있어서; 상기 아웃렛은 배수관과 연결되는 제 1 연결부와 선체 외판과 연결되는 제 2 연결부를 구비하고, 상기 제 2 연결부의 내경은 제 1 연결부의 내경 보다 크게 형성되어 있다.1 is an exemplary view showing the shape of the outlet according to the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing an installation state of the outlet according to the present invention, the present invention is the inlet by the dynamic fluid force by the ship's speed of the sailing vessel In the scoop cooling system in which the seawater is introduced, the seawater is discharged through the drain pipe and the outlet through an internal condenser; The outlet includes a first connection part connected to the drain pipe and a second connection part connected to the hull outer plate, and an inner diameter of the second connection part is larger than an inner diameter of the first connection part.
상기 아웃렛(10)은 냉각시스템의 배수관(20)과 연결되는 것으로, 배수관과 연결되는 제 1 연결부(11)는 배수관(20)의 형상과 동일한 형상을 구비하며, 선체 외판(30)에 연결되는 제 2 연결부(12)는 원형 또는 타원형상을 구비한다. The
또한, 상기 배수관(20)과 제 1 연결부(11)는 동일중심선을 구비하나, 제 2 연결부(12)의 중심점은 배수관(20) 및 제 1 연결부(11)의 동일중심선 상에 위치하지 않는다. 즉, 상기 제 2 연결부(12)의 중심점은 선수쪽을 기준으로 배수관(20)과 제 1 연결부(11) 중심선의 후방에 위치한다. In addition, the
또한, 상기 제 2 연결부의 가로길이(a′)와 세로길이(b′)의 합 / 제 1 연결부의 가로길이(a)와 세로길이(b)의 합의 비율은 1.4∼2.5 로 설정되며, 바람직하게는 1.9 가 되게 설정되어 있다. 즉, (a′+ b′) /(a + b) = 1.4 ∼ 2.5 를 이루도록 형성되어 있다. In addition, the ratio of the sum of the horizontal length (a ') and the vertical length (b') of the second connection part / the sum of the horizontal length (a) and the vertical length (b) of the first connection part is set to 1.4 to 2.5, preferably It is set to 1.9. That is, it is formed so that (a '+ b') / (a + b) = 1.4-2.5.
상기와 같이 구성된 본 발명의 아웃렛(10)은 전체적으로 원뿔대통형상과 유사한 형상을 구비하고 있으며, 제 1,2 연결부(11,12)를 연결하는 아웃렛의 외부면(13)은 전부와 후부가 서로 다른 기울기를 구비하는 테이퍼진 형상을 구비하도록 되어 있다.
The
도 3 은 본 발명의 또다른 응용을 보인 설치예시도를 도시한 것으로, 일측은 냉각시스템의 배수관과 아웃렛의 외경이 부드럽게 곡선으로 연결된 경우를 도시한 것으로 또다른 일측은 아웃렛 상류 즉, 아웃렛의 제 2 연결부가 후류쪽으로 이동되어 배수관 유동이 원활해지도록 한 것이다. Figure 3 shows an installation example showing another application of the present invention, one side shows a case in which the outer diameter of the outlet and the outlet of the cooling system is smoothly connected to the other side of the outlet upstream, that is, the outlet of the outlet 2 The connection is moved to the downstream side to facilitate the flow of the drain pipe.
도 4 는 본 발명과 종래의 아웃렛 형상에 따른 유동특성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 종래의 아웃렛은 주로 아웃렛 립 전후의 압력차이로 해수를 배출하므로 아웃렛을 지난 후류의 비균일성이 증가하여 저항증가의 원인이 된다. 이 비균일성이 심화된 아웃렛을 지난 후류는 프로펠러로 바로 유입되게 되므로 추진효율의 저하 및 추진기에서 생성되는 공동현상(Cavitation)의 질적 수준을 악화시키는 원인이 될 수도 있다. Figure 4 shows an exemplary view showing the flow characteristics according to the present invention and the conventional outlet shape, the conventional outlet mainly discharges seawater with a pressure difference before and after the outlet lip increases the non-uniformity of the wake after passing through the outlet It causes an increase in resistance. Since the downstream side of this inhomogeneous outlet flows directly into the propeller, it may cause a decrease in propulsion efficiency and a deterioration of the quality of cavitation generated in the propeller.
이에 반하여 본 발명의 아웃렛은 아웃렛 립(Outlet Lip)이 없는 대신 아웃렛 외부 유동 즉, 선체표면 주위유동과 접하는 아웃렛 면적을 넓힘으로서 유체의 연속체로서의 작용에 의하여 해수를 배출하게 되므로 아웃렛을 지난 후류가 안정적으로 거동하게 된다.
On the contrary, the outlet of the present invention has no outlet lip, but expands the outlet area in contact with the outer flow of the outlet, i.e., the flow around the hull surface, thereby discharging the seawater by acting as a continuum of fluid, so that the wake after the outlet is stable. Will behave.
도 5 는 마력-Fn 사이의 관계를 나타낸 곡선도를 도시한 것으로, (a′+ b′) /(a + b) = 1.9 인 아웃렛을 설치할 때의 마력과, 종래의 아웃렛 립을 설치했을 때의 마력은 설계속도에서 저항 및 자항에서의 효과를 합쳐 약 3~5%의 소요마력이 절감됨을 알 수 있다.Fig. 5 shows a curve diagram showing the relationship between horsepower-Fn, where horsepower when installing an outlet having (a '+ b') / (a + b) = 1.9 and when a conventional outlet lip is installed It can be seen that the horsepower is reduced by about 3 ~ 5% of horsepower by combining the effects of resistance and magnetic term at design speed.
도 6 은 가로-세로 길이 합의 비율(Length Ratio) 및 유량 사이의 관계를 나타낸 곡선도를 도시한 것으로, X-축을 가로-세로의 길이 비율, Y-축을 유량으로 나타낸 것으로, 가로-세로 길이 합의 비율이 증가함에 따라 유량이 서서히 증가하며, 그 비율이 1.9 근처 이후부터는 비슷하거나 매우 낮은 기울기로 증가하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있다. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the length-to-length length ratio and the flow rate, in which the X-axis is the length-to-length ratio and the Y-axis is the flow rate, and the horizontal-vertical length sum is shown. As the ratio increases, the flow rate gradually increases, and the ratio tends to increase with a similar or very low slope from around 1.9.
즉, 제 2 연결부의 가로-세로길이의 합(a′+ b′) / 제 1 연결부의 가로-세로길이의 합(a + b)의 비율이 1.4 미만일 경우, 기존형의 배출유량보다 적은 유량이 배출되고, 2.5 를 초과할 경우, 배출유량의 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 그러므로, (a′+ b′) /(a + b) = 1.4 ∼ 2.5 일 때, 최적의 배출유량을 구비하고 있음을 알 수 있다.
That is, when the ratio of the horizontal-vertical length sum (a '+ b') of the second connection part / the horizontal-vertical length sum (a + b) of the first connection part is less than 1.4, the flow rate is smaller than the conventional discharge flow rate. When the gas is discharged and exceeds 2.5, it can be seen that there is little change in the discharge flow rate. Therefore, when (a '+ b') / (a + b) = 1.4-2.5, it turns out that it has the optimal discharge flow volume.
이와 같이 본 발명은 배수관과 연결되는 제 1 연결부의 내경보다 선체 외판에 연결되는 제 2 연결부의 내경을 더 크게하여 콘덴서의 냉각 기능을 유지하기 위한 충분한 유량을 확보함과 동시에, 상기에서 설명한 바와 같이 아웃렛 립을 제거함으로 인해 선체저항 증가를 최소화 할 수 있으며, 프로펠러로 유입되는 유체의 불균일 후류를 개선함으로써, 선박의 추진효율 향상 및 프로펠러 캐비테이션 효과 개선 등으로 진동 기진력을 줄일 수 있는 효과가 있다.
As described above, the present invention ensures a sufficient flow rate for maintaining the cooling function of the condenser by increasing the inner diameter of the second connecting portion connected to the hull shell plate rather than the inner diameter of the first connecting portion connected to the drain pipe. By removing the outlet lip, it is possible to minimize the increase in hull resistance, and by improving the non-uniform wake of the fluid flowing into the propeller, it is possible to reduce the vibration vibration force by improving the propulsion efficiency of the ship and improving the propeller cavitation effect.
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2004
- 2004-05-12 KR KR1020040033272A patent/KR100868625B1/en not_active IP Right Cessation
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