KR101403243B1 - Thrust increasing apparatus for ship - Google Patents

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Abstract

본 발명의 선박의 추력 증가장치에 관한 것으로, 일반적으로 선박이 추진하기 위해서 후미에 스크류가 회전하여 물을 후방으로 밀어낸다. 이때 스크류의 회전에 의해 물의 속도는 직선류와 회전류가 복합하여 발생한다. 직선류는 실제 선박의 추력에 사용되지만 회전류는 그냥 손실되는 에너지다. 본 발명은 회전류 발생을 최소화시키기 위하여 스크류의 물을 밀어내는 뒷면의 전단부에 공기가 분출되도록 다수의 공기홀을 생성하고 그 곳으로 공기를 주입함으로써 물과 스크류의 경계면에 공기층을 형성하여 마찰을 최소화시킨다. 이로 인해 회전류 발생을 최소화시키고, 또한 물의 마찰에 의한 저항도 감소시킨다. 이로 인해 전제 추력 효율은 증가한다.The present invention relates generally to a thrust increasing device for a ship, and in general, a screw is rotated at the rear end to propel the water backward. At this time, the speed of the water is generated by the combination of the straight flow and the rotating current by the rotation of the screw. The straight line is used for the actual ship's thrust, but the return current is just lost energy. In order to minimize the generation of the rotating current, the present invention forms a plurality of air holes so that air is blown out at the front end of the rear surface pushing the water of the screw, and air is injected there to form an air layer at the interface between the water and the screw, . This minimizes the generation of the rotating current and also reduces the resistance due to water friction. This increases the total thrust efficiency.

Description

선박의 추력 증가장치{Thrust increasing apparatus for ship}[0001] The present invention relates to a thrust increasing apparatus for ship,

본 발명은 선박의 추력 증가장치에 관한 것으로, 선박의 후미에서 회전하는 스크류가 회전하면서 물을 후방으로 밀어낸다. 그런데 스크류가 회전하면서 스크류 표면 근처에는 경계층유동이 형성되고, 이 경계층이 두꺼울수록 마찰에 의한 손실이 커진다. 또한 이 마찰이 클수록 회전류가 더 크게 발생하여 회전류에 의한 손실도 커진다. 본 발명은 스크류와 물 사이의 마찰을 최소화시킴으로 인해 스크류에 의한 손실을 최소화시키는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thrust increasing device for a ship, and a screw rotating at the rear of the ship rotates to push water backward. However, as the screw rotates, a boundary layer flow is formed near the surface of the screw, and the thicker the boundary layer, the greater the loss due to friction. Also, the larger the friction, the larger the return current is, and the loss due to the rotating current becomes larger. The present invention relates to a technique for minimizing the loss due to a screw by minimizing the friction between the screw and water.

실용신안 출원번호 20-1984-0010797(제목: 선박 손실에너지의 회수장치), 특허출원번호 10-2005-0034286(제목: 선박용 추력 날개), 또 본 출원인이 출원후 등록된 특허출원번호 10-2008-0075837(제목: 선박의 추진 에너지 증가장치) 등의 기술은 스크류의 후방에 에너지 회수장치를 설치하여 스크류에 의해 회전하는 회전류에서 일부 또는 많은 부분의 에너지를 회수함으로써 선박 추진에너지의 전체 에너지 효율을 높이는 기술에 관한 것이다.Patent Application No. 10-2005-0034286 (Title: Ship Thrust Blade), and Patent Application No. 10-2008 registered after the filing of the present application by the present applicant -0075837 (Title: propulsion energy increasing device of ship) is to install an energy recovery device behind the screw to recover part or many parts of energy from rotating current by screw, so that total energy efficiency of ship propulsion energy Quot;

그러나 이러한 기술은 스크류에 의해 이미 상당한 회전류가 이미 많이 발생한 상태가 되었기 때문에 회전류에 의해 손실된 에너지를 회수한다고 해서 한계가 있다. 또한 스크류와 물과의 마찰에 의해 발생한 경계층유동에 의한 손실은 그대로 발생한다.
However, this technique is limited by the recovery of the energy lost by the rotating current because the already considerable amount of the rotating current has already been generated by the screw. Also, the loss due to the boundary layer flow caused by the friction between the screw and the water occurs as it is.

본 발명은 스크류가 회전할 때 마찰력을 최소화시켜, 물과의 마찰에 의한 효율저하를 감소시킴은 물론 회전류 발생도 최소화시키는 것이 목적이다.The present invention minimizes the frictional force when the screw rotates, thereby reducing the efficiency deterioration due to friction with water and minimizing the generation of the rotating current.

구동수단(12)에 의해 스크류(1)와 축(2)이 회전함으로써 추진되는 선박의 추진 증가장치에 있어서, 상기 스크류(1)에는 회전시 물을 밀어내기 위한 뒷면의 전단부에 공기가 분출되는 다수의 공기홀(3)이 형성되어 있고, 또한 공기원(5)에서 형성된 공기를 상기 공기홀(3)에 공급하기 위한 공기공급통로(4)가 상기 스크류(1)와 축(2)에 형성된다.In a propulsion increasing apparatus for a ship propelled by rotation of a screw (1) and a shaft (2) by a drive means (12), air is blown into a front end portion of a back surface And an air supply passage 4 for supplying the air formed in the air source 5 to the air hole 3 is formed between the screw 1 and the shaft 2, As shown in FIG.

그리고 상기 축(2)의 적어도 일단에 상기 공기원(5)에 있는 공기를 상기 축(2)의 공기공급통로(4)에 공급하기 위한 공기공급통로(6)이 형성된 공기이송수단(7)이 구비된다.And at least one end of the shaft 2 is provided with air transfer means 7 having an air supply passage 6 for supplying air in the air source 5 to the air supply passage 4 of the shaft 2, Respectively.

더구나 상기 공기이송수단(7)은 러더축(16)과 스크류(1)의 축(2) 사이에 설치되어 있고, 상기 러더축(16)에는 공기원(5)에 있는 공기를 상기 공기이송수단(7)으로 이송하기 위한 러더통로(16')이 형성된다.In addition, the air transfer means 7 is provided between the rudder shaft 16 and the shaft 2 of the screw 1, and the air in the air source 5 is supplied to the rudder shaft 16, A rudder passage 16 'is formed for conveying the workpiece W to the work 7.

또한, 상기 축(2)의 일부분에 공기공급통로(4)와 연결된 축홀(4')이 형성되고, 상기 공기원(5)에 있는 공기를 상기 축홀(4')로 공급하기 위한 공기이송수단(7)이 구비되며, 상기 공기이송수단(7)의 내부에는 공기공급통로(6)와 원형부(6')가 형성된다.
A shaft hole 4 'connected to the air supply passage 4 is formed in a part of the shaft 2 and an air transferring means 4' for supplying the air in the air source 5 to the shaft hole 4 ' (7), and an air supply passage (6) and a circular portion (6 ') are formed in the air transfer means (7).

본 발명에 의해, 스크류가 회전할때 물과의 마찰을 줄이므로써 추진에너지를 높이고, 또한 회전류를 최소화시켜 회전류에 의한 에너지 손실도 줄이는 효과가 있다.
According to the present invention, by reducing the friction with water when the screw rotates, it is possible to increase the propulsion energy, minimize the rotation current, and reduce the energy loss due to the rotation current.

도1은 본 발명의 장치의 중요부를 설명하기 위한 도면
도2는 도1의 단면 A-A를 절단한 도면,
도3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 전체 전체 개략도,
도4는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 전체 개략도,
도5는 본 발명의 또 다른 실시예를 위한 전체 개략도,
도6은 도5의 단면 B-B를 절단한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining an important part of an apparatus of the present invention;
Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 1,
3 is an overall overall schematic view for explaining an embodiment of the present invention,
4 is an overall schematic view for explaining another embodiment of the present invention,
Figure 5 is an overall schematic view for another embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig.

도면을 참고하면서 본 발명에 따른 실시예를 구제적으로 설명한다.Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도1은 본 발명의 장치의 중요부를 설명하기 위한 도면이며, 도2는 도1의 단면 A-A를 절단한 도면이다. 도면에서 화살표 방향은 스크류가 회전하는 방향을 나타낸 것이다. 축(2)에 스크류(1)가 고정되어져 있다. 이것은 종래기술과 동일하다. 그런데 축(2)과 스크류(1)에는 공기공급통로(4)가 형성되어져 있으며, 이곳으로 공기가 공급된다. 스크류가 회전할때 스크류의 앞면(입수부)에는 압력이 낮아 물이 빨려 들어오게 되고, 스크류의 뒷면(배출부)에는 압력이 높아 물을 밀게 된다. 이때 회전하는 스크류(1)의 뒷면의 전면(맨처음 물과 만나면 부분. 앞부분)에 공기홀(3)이 복수개 형성되어 있다. 도면에서는 원형으로 되어 있지만, 장공이나 직사각형이나 다른 여러 가지 모양이 가능하고 공기를 효과적으로 배출하기만 하면 어떤 형상이든 가능하다. 상기 공기홀(3)은 스크류(1)와 축(2)에 형성된 공기공급통로(4)와 연결되어 있다. 상기 공기공급통로는 하기 설명할 공기원(5)와 연결되어, 공기원(5)에서 발생한 공기가 상기 공기공급통로(4)와 공기홀(3)을 통하여 스크류(1)의 뒷면의 전면에서 배출되어 수많은 공기방울(버블)이 형성된다. 이 수많은 공기방울에 의해 스크류(1)의 표면에는 물과 접촉이 최소화되고, 마찰도 최소화된다. 그러므로 스크류(1)표면과 물의 경계층의 두께가 매우 얇아지고, 물의 마찰저항은 많이 줄게 된다. 또한 마찰이 줄어듬으로 인해 물의 회전류도 줄게 된다. 즉, 스크류가 회전할때 물은 직선방향과 회전방향의 합으로 흘러나오는데 본 발명의 장치로 인해 종래보다 직선방향이 크지고, 회전방향은 작아짐으로 인해 스크류의 추진효율은 극대화된다.Fig. 1 is a view for explaining an important part of the apparatus of the present invention, and Fig. 2 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. The arrow direction in the drawing indicates the direction in which the screw rotates. A screw (1) is fixed to the shaft (2). This is the same as in the prior art. An air supply passage (4) is formed in the shaft (2) and the screw (1), and air is supplied to the air supply passage (4). When the screw rotates, the pressure is low on the front side (incoming side) of the screw, and the back side (discharge side) of the screw has a high pressure to push the water. At this time, a plurality of air holes (3) are formed on the front surface of the rotating screw (1). Although it is circular in the drawing, it can be a long hole, a rectangle, or various other shapes, and any shape can be achieved simply by discharging air effectively. The air hole 3 is connected to the screw 1 and the air supply passage 4 formed in the shaft 2. The air supply passage is connected to the air source 5 to be described below so that the air generated in the air source 5 flows through the air supply passage 4 and the air hole 3 from the front surface of the rear side of the screw 1 A large number of air bubbles are formed. By this large number of air bubbles, the surface of the screw 1 is minimized in contact with water and friction is minimized. Therefore, the thickness of the boundary layer between the surface of the screw (1) and the water becomes very thin, and the frictional resistance of water is greatly reduced. In addition, the reduction of friction reduces the water return current. That is, when the screw rotates, the water flows in a sum of the linear direction and the rotational direction. Due to the device of the present invention, the linear direction becomes larger and the rotational direction becomes smaller, thereby maximizing the propulsion efficiency of the screw.

도3은 공기공급통로(4)에 공기를 공급하기 위한 실시예를 나타낸 도면인데, 선체(11)에 지지베어링(15)이 설치되고, 스크류(1)와 연결된 축(1)이 상기 지지베어링(15)에 의해 설치되고, 구동수단(12) 및 동력전달수단(13,14)에 의해 상기 축(2)는 회전하게 된다. 상기 구동수단(12)는 엔진 및 변속기 등으로 구성되고, 동력전달수단(13,14)는 기어 등이 이용될 수 있는데, 이 부분은 종래기술과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 축(2)의 내부에는 공기공급통로(4)가 형성되어져 맨 오른쪽 끝단까지 형성되어 있다. 오른쪽 끝단에는 공기이송수단(7)이 설치되고, 상기 공기이송수단(7)의 내부에는 공기공급통로(6)이 형성되어져 있다. 상기 공기공급통로(6)는 공기원(5)와 연결된다. 여기서 주목할 것은 축(2)은 회전하고, 공기이송수단(7)은 고정되어 있다. 즉, 축(2)과 공기이송수단(7)은 서로 상대적으로 회전하게 되고, 밀봉해야할 필요가 발생한다. 여기서 밀봉기술은 종래에 오링이나 메카니칼씰 등이 많이 있기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다. 3 is a view showing an embodiment for supplying air to the air supply passage 4 in which a support bearing 15 is provided on the hull 11 and a shaft 1 connected to the screw 1 is connected to the support bearing (15), and the shaft (2) is rotated by the drive means (12) and the power transmission means (13, 14). The driving means 12 is composed of an engine and a transmission, and the power transmitting means 13 and 14 may be gears or the like, which are the same as those of the prior art, and thus a detailed description thereof will be omitted. An air supply passage (4) is formed in the shaft (2) to the rightmost end. An air conveying means 7 is provided at the right end and an air supplying passage 6 is formed in the air conveying means 7. The air supply passage (6) is connected to the air source (5). Note that the shaft 2 rotates, and the air transfer means 7 is fixed. That is, the shaft 2 and the air conveying means 7 rotate relative to each other, and it is necessary to seal them. Here, since there are many sealing techniques such as an o-ring and a mechanical seal in the related art, a detailed description thereof will be omitted.

도4는 공기이송수단(7)이 축(2)의 왼쪽에 설치된 실시예를 나타낸 것이다. 구동수단(12)이 축(2)과 직접 연결되어 있어 축(2)을 회전시킨다. 물론 구동수단(12)를 도3과 같이 배치해도 무방하다. 축의 왼쪽에 공기이송수단(7)이 설치되고, 상기 공기이송수단(7)의 내부에 공기공급통로(6)이 설치된다. 그리고 공기이송수단은 러더축(16)과 연결되어져 있으며 상기 러더축(16)의 내부에도 러더통로(16')가 형성되어 상기 공기이송수단(7)의 공기공급통로(6)와 공기원(5)를 연결하는 역할을 한다.Fig. 4 shows an embodiment in which the air transfer means 7 is installed on the left side of the shaft 2. Fig. The driving means 12 is directly connected to the shaft 2 to rotate the shaft 2. [ Of course, the driving means 12 may be arranged as shown in Fig. Air transfer means 7 is provided on the left side of the shaft and an air supply passage 6 is provided inside the air transfer means 7. The air transfer means is connected to the rudder shaft 16 and a rudder passage 16 'is formed in the rudder shaft 16 so that the air supply passage 6 of the air transfer means 7 and the air source 5).

본 실시예에서도 축(2)은 회전하고, 공기이송수단(7)은 고정되어 있다. 즉, 축(2)과 공기이송수단(7)은 서로 상대적으로 회전하게 되고, 밀봉해야할 필요가 발생한다. 여기서 밀봉기술은 종래에 오링이나 메카니칼씰 등이 많이 있기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다. 본 실시예의 작동을 설명하면 구동수단(12)에 의해 축(2)과 스크류(1)는 회전하게 되고, 공기원(5)에서 발생된 공기는 러더축(16)의 내부에 형성된 러더통로(16')를 통해 이동하고, 공기이송수단(7)의 내부에 형성된 공기공급통로(6)으로 이동하여 축(2)과 스크류(1)의 내부에 형성된 공기공급통로(4)로 이동된다. 본 실시예의 장점은 종래의 선박구조를 크게 변경하지 않고, 러더(17)가 고정되는 러더축(16)만 설계 변경함으로써 쉽게 본 발명은 구현할 수 있다는 장점이 있다.In this embodiment also, the shaft 2 rotates, and the air transfer means 7 is fixed. That is, the shaft 2 and the air conveying means 7 rotate relative to each other, and it is necessary to seal them. Here, since there are many sealing techniques such as an o-ring and a mechanical seal in the related art, a detailed description thereof will be omitted. The shaft 2 and the screw 1 are rotated by the driving means 12 and the air generated in the air source 5 is supplied to the rudder passage 16 16 'and moves to the air supply passage 6 formed inside the air transfer means 7 and to the air supply passage 4 formed inside the shaft 2 and the screw 1. [ The advantage of the present embodiment is that the present invention can be easily implemented by changing only the design of the rudder shaft 16 to which the rudder 17 is fixed without significantly changing the conventional ship structure.

도5는 또 다른 실시예를 도시한 것이고, 도6은 도5의 단면 B-B를 절개한 모습을 나타낸 것이다.FIG. 5 shows another embodiment, and FIG. 6 shows an incision taken along section B-B of FIG.

본 실시예에서는 축(2)의 가운데부분에 축홀(4')을 형성하고 상기 축홀(4')은 축(2)의 공기공급통로(4)와 연결되어 있다. 상기 축홀(4')의 외주연을 감싸도록 공기이송수단(7)이 설치되어져 있는데, 상기 공기이송수단(7)의 내부는 공기공급통로(6)이 형성되고, 맨 하단에는 원형부(6')가 형성되어져 있다. 상기 원형부(6')가 축(2)의 축홀(4')을 감싸기 때문에 공기공급통로(6)에서 축홀(4')로 공기가 원활하게 공급된다. 이 실시예의 장점은 구동수단(12)을 다이렉트로 축(2)에 연결할 수 있는 장점이 있다.
In the present embodiment, a shaft hole 4 'is formed at the center of the shaft 2, and the shaft hole 4' is connected to the air supply passage 4 of the shaft 2. An air conveying means 7 is provided to enclose the outer periphery of the shaft hole 4 'and an air supply passage 6 is formed inside the air conveying means 7 and a circular portion 6 '). Air is smoothly supplied from the air supply passage 6 to the shaft hole 4 'because the circular portion 6' covers the shaft hole 4 'of the shaft 2. The advantage of this embodiment is the advantage that the drive means 12 can be connected directly to the shaft 2.

1: 스크류, 2: 축, 3: 공기홀, 4: 공기공급통로, 4': 축홀,
5: 공기원, 6: 공기공급통로, 6': 원형부, 7: 공기이송수단
11: 선체, 12: 구동수단, 13,14: 동력전달수단, 15: 지지베어링
16: 러더축, 16': 러더통로
17: 러더, 100: 공기(버블)1: screw, 2: shaft, 3: air hole, 4: air supply passage, 4 ': shaft hole,
5: air source, 6: air supply passage, 6 ': circular part, 7: air conveying means
11: hull, 12: drive means, 13,14: power transmission means, 15: support bearing
16: rudder shaft, 16 ': rudder passage
17: rudder, 100: air (bubble)

Claims (4)

구동수단(12)에 의해 회전하는 축(2) 및 다수의 공기홀(3)이 형성된 스크류(1)와,
공기를 발생시키는 공기원(5)과,
공기를 상기 다수의 공기홀(3)에 공급하기 위한 공기이송수단(7)과,
상기 공기이송수단(7)과 상기 다수의 공기홀(3) 사이에서 공기가 흐르도록 상기 축(2)과 스크류(1)에 형성된 공기공급통로(4)를 포함하는 선박의 추진 장치에 있어서,
상기 다수의 공기홀(3)은 상기 스크류(1)에서 물을 밀어내는 뒷면의 전단부(앞부분)에 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 추진 증가장치.A screw 1 having a shaft 2 rotated by the driving means 12 and a plurality of air holes 3,
An air source 5 for generating air,
Air transfer means (7) for supplying air to the plurality of air holes (3)
And an air supply passage (4) formed in the shaft (2) and the screw (1) such that air flows between the air transfer means (7) and the plurality of air holes (3)
Wherein the plurality of air holes (3) are formed at a front end portion of a rear surface of the screw (1) that pushes water out. 제1항에 있어서,
상기 공기이송수단(7)은 상기 축(2)에서 스크류(1)의 반대편에 구비되고,
상기 축(2)에는 상기 스크류(1)와 상기 공기이송수단(7)의 사이에 구동수단(12)의 회전력을 전달하는 동력전달수단(13,14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 증가장치.
The method according to claim 1,
The air transfer means 7 is provided on the shaft 2 on the opposite side of the screw 1,
Characterized in that the shaft (2) comprises power transmission means (13,14) for transmitting the rotational force of the drive means (12) between the screw (1) and the air transfer means (7) Increasing device.
제1항에 있어서,
상기 공기이송수단(7)은 러더축(16)과 스크류(1)의 축(2) 사이에 설치되고,
러더축(16)에는 상기 공기원(5)에 있는 공기를 상기 공기이송수단(7)으로 이송하기 위한 러더통로(16')가 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 추진 증가장치.The method according to claim 1,
The air transfer means 7 is provided between the rudder shaft 16 and the shaft 2 of the screw 1,
Wherein the rudder shaft (16) is provided with a rudder passage (16 ') for transferring the air in the air source (5) to the air transfer means (7). 제1항에 있어서,
상기 축(2)의 일부분에 공기공급통로(4)와 연결된 축홀(4')이 형성되고,
상기 공기이송수단(7)의 내부에는 공기공급통로(6)와 원형부(6')가 형성되고,
상기 원형부(6')는 상기 축홀(4')을 감싸는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 증가장치.
The method according to claim 1,
A shaft hole (4 ') connected to the air supply passage (4) is formed in a part of the shaft (2)
An air supply passage 6 and a circular portion 6 'are formed in the air transfer means 7,
, And the circular portion (6 ') is configured to surround the shaft hole (4').
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