KR101403618B1 - Propeller system for vessel - Google Patents

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Abstract

선박용 추진 시스템을 개시한다.
추진 시스템은 캡 핀과 러더 벌브의 효과로 인하여 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐만 아니라 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있는 효과가 있다.A marine propulsion system is disclosed.
The propulsion system can control the hub vortex due to the effects of the cap pin and the rudder bulb, and it is not only very positive in terms of cavitation, noise and vibration, but also has the effect of recovering the thrust lost due to the hub vortex.

Description

선박용 추진 시스템{PROPELLER SYSTEM FOR VESSEL}[0001] PROPELLER SYSTEM FOR VESSEL [0002]

본 발명은 연료절감 장치인 러더 벌브(rudder bulb)와 캡 핀(cap fin)을 결합하는 선박용 추진 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 캡 핀과 러더 벌브의 효과로 인하여 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐만 아니라 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있는 선박용 추진기에 관한 것이다.The present invention relates to a propulsion system for a ship that combines a fuel saving device, a rudder bulb and a cap fin, and more particularly, a hub vortex can be controlled by the effect of a cap pin and a rudder bulb , Cavitation, noise, and vibration, as well as the propulsive force lost due to the hub vortex.

현대에는 항공기 등의 운송수단의 발달로 화물이 전 세계 곳곳으로 신속하게 운송되고 있다.In the modern world, cargo is being transported to every corner of the world with the development of transportation methods such as aircraft.

그러나 석유, 천연가스, 자동차, 컨테이너 등과 같이 화물의 부피가 매우 크거나 화물의 무게가 매우 무거운 경우, 항공기로는 운송할 수 없기 때문에, 다소 느리지만 선박을 이용하는 것이 일반적이다.However, if the volume of the cargo is very large, such as oil, natural gas, automobiles, containers, etc., or if the weight of the cargo is very heavy, it is generally a little slower to use the vessel because it can not be transported by aircraft.

이처럼 선박을 이용하여 화물을 운반하는 경우, 많은 양의 화물을 일회적으로 운반하기엔 용이하지만, 선박 고유의 특징인 느린 속력으로 인하여 신속한 운송을 하기엔 많은 불편이 따랐던 것이 사실이다.When carrying cargo using such a ship, it is easy to carry a large amount of cargoes at a time, but it is a fact that there were many inconveniences to carry out a rapid transportation owing to a slow speed characteristic of a ship.

최근 이러한 선박 운송의 불편을 어느 정도 해결하기 위해 전 세계의 조선소에서는 대형 선박 및 고속 선박의 개발에 박차를 가하고 있다.Recently, shipyards around the world are spurring the development of large-sized vessels and high-speed vessels to solve some of the inconveniences of shipping.

특히, 선박의 추진기 효율을 향상시키기 위한 해결 과제와, 고유가 시대에 당면한 연료 절감 문제 해결 과제를 비롯하여, 선주 등 고객 만족 실현을 위한 선박 속도 향상 및 진동 개선 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다. 대부분의 선박은 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러가 회전하면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.In particular, various researches to improve ship speed and vibration improvement for realizing customer satisfaction, such as ship owners, as well as solving the problems to improve the propeller efficiency of the ship, have. Most ships are propelled by propellers. In other words, when the propeller mounted on the lower part of the ship's stern rotates, propulsive force is generated, and by this propulsive force, the ship can be suspended.

즉, 추진장치는 허브의 외주 부에 복수의 프로펠러가 구비되고, 프로펠러가 회전하는 것에 의해 양력을 발생하여, 그 양력이 샤프트 방향의 추진력으로 작용하여 추진력을 얻는 것이다.That is, the propelling device is provided with a plurality of propellers on the outer periphery of the hub, generates a lift force by rotating the propeller, and the lift force acts as a propulsion force in the shaft direction, thereby obtaining propulsion.

그러나, 이러한 프로펠러의 회전 시, 프로펠러의 허브 후방에선 허브 볼텍스(Hub Vortex)가 집중 발생하는데, 이러한 허브 볼텍스의 집중 현상은 선박 추진장치의 효율 감소, 추진기 자체의 진동 및 소음의 발생의 원인이 됨은 물론, 러더에서의 캐비테이션(Cavitation) 침식 문제의 원인이 되었다.However, when the propeller is rotated, the hub vortex concentrates in the rear of the hub of the propeller. The concentration of the hub vortex causes a reduction in the efficiency of the propulsion device of the propeller, and a vibration and noise of the propeller itself. Of course, it caused cavitation erosion problems in the rudder.

종래 프로펠러 추진 선박에서의 이러한 허브 볼텍스의 집중 현상을 방지하기 위한 노력의 일환으로서, 프로펠러 캡이 제안되었으나, 캡에 아무런 부가물이 장착되지 않은 구성이 대부분이었다.As a part of efforts to prevent such hub vortex concentration phenomenon in the conventional propeller propulsion vessel, a propeller cap has been proposed, but most of the cap has no attachment.

도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도이고, 도 2는 종래 선박용 추진기에서의 와류 형성을 보인 사진이다.FIG. 1 is a side view of a conventional marine propeller, and FIG. 2 is a photograph showing vortex formation in a conventional marine propeller.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 선박용 추진기(10)는 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드(11)가 형성된 프로펠러(12)를 구비한다. 프로펠러(12)의 허브(13) 후단에는 허브 캡(14)이 설치된다.1 and 2, a conventional marine propeller 10 includes a propeller 12 having a plurality of propeller blades 11 formed on an outer circumferential surface thereof. A hub cap (14) is provided at the rear end of the hub (13) of the propeller (12).

또한, 선박이 파도나 바람 등 각종 교란력에 대항하여 계속해서 일정한 침로를 유지하기 위함은 물론 선박을 선회 또는 정지 또는 후진시키기 위해서는, 이에 대응된 기능을 발휘할 각종 선박용 장치가 필수적으로 요구된다. 이러한 선박용 장치 중 러더(Rudder, '키' 또는 '방향타'라고도 한다)(15)는 프로펠러를 추진장치로 하는 선박(해양구조물 포함)에 장착되어 이용되는 것으로, 러더(15)는 선박의 프로펠러(11) 후방에서 프로펠러(11)의 중심축을 경계로 하여 좌우 대칭되는 유선형 단면 형상을 가지며, 스티어링기어(Steering Gear)에 연결된 러더 스톡(Rudder Stock)을 내장하고 있는 러더혼(16, Rudder Horn)에 의해 상기 선박 상에 회동 가능하게 연결되어 있다.In addition, in order for a ship to keep a certain steep path against various disturbance forces such as waves and winds, it is indispensably required that various marine apparatuses capable of exhibiting the functions corresponding to the turning, stopping or reversing of the ship are required. A rudder 15 is also mounted on a ship (including an offshore structure) having a propeller as a propulsion device. The rudder 15 is a propeller of a ship 11, a rudder horn 16 having a streamlined cross-sectional shape symmetrical with respect to the central axis of the propeller 11 and having a built-in rudder stock connected to a steering gear Which is rotatably connected to the ship.

종래 선박용 추진기(10)는 고효율을 위한 과도한 로딩이 프로펠러 캐비테이션의 원인이 되며, 프로펠러 후류에 발생하는 허브 볼텍스 역시 캐비테이션, 소음, 진동의 원인이 되고 있다.Conventional marine propeller (10) causes propeller cavitation due to excessive loading for high efficiency, and hub vortex generated in the wake of the propeller also causes cavitation, noise and vibration.

연료절감의 필요성이 심해질수록 추진기는 고효율이 최고의 우선순위가 되어가고 있다. 이러한 관점에서 프로펠러는 과한 로딩이 걸리게 된다. 또한 프로펠러 후류에는 허브 볼텍스가 발생하게 된다. 프로펠러 후류에 위치하는 러더에는 프로펠러에 의한 회전류와 빌지에 의한 와류가 존재한다. 이러한 회전류가 러더와 추진효율에 중요하게 작용한다. 허브 볼텍스는 소음, 진동 및 캐비테이션을 발생시킨다.As the need for fuel savings grows, propellers are becoming the highest priority of high efficiency. In this respect, the propeller is overloaded. Also, a hub vortex occurs at the wake of the propeller. In the rudder located at the downstream of the propeller, there is a rotating current by the propeller and eddy by the bilge. This rotating current is important for rudder and propulsion efficiency. The hub vortex generates noise, vibration and cavitation.

또한, 프로펠러 후류의 회전류와 빌지 와류에 의한 좌우 비대칭 복합류는 편심 현상에 의한 에너지 손실을 야기한다.In addition, the asymmetric complex flow caused by the return current of the propeller and the bilge vortex causes energy loss due to the eccentric phenomenon.

일본 공개실용신안공보 소58-087698호Published Japanese utility model publication No. 58-087698

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캡 핀과 러더 벌브의 효과로 인하여 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐만 아니라 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있는 선박용 추진기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention solves the above-mentioned problems, and it is possible to control the hub vortex due to the effect of the cap pin and the rudder bulb, and it is very positive in terms of cavitation, noise and vibration, The present invention relates to a propeller for a marine vessel.

또한, 본 발명은 익형의 캡 핀을 구비함으로써, 양력 증가의 효과를 더 크게 얻을 수 있고, 이로 인해 추진 시스템 효율 향상 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있는 선박용 추진 시스템을 제공함에 다른 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a propulsion system for a marine vessel which has a cap pin of an airfoil to obtain an effect of increasing the lift force even more, thereby improving the efficiency of the propulsion system and reducing the fuel consumption.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선박용 추진 시스템은 허브 외주면에 두 개 이상의 프로펠러 블레이드가 형성되는 프로펠러; 상기 허브의 후단에 설치되며, 외주면에 캡 핀이 형성되는 보스 캡; 상기 프로펠러의 하류부에 배치되고, 선미에 회전 조절가능하게 설치되는 러더; 및 상기 러더에 일체로 형성되고, 상기 보스 캡에 인접 위치하는 러더 벌브;를 포함한다.To achieve the above object, the propulsion system for a marine vessel of the present invention includes a propeller having two or more propeller blades formed on an outer circumferential surface of a hub; A boss cap installed at a rear end of the hub and having a cap pin formed on an outer circumferential surface thereof; A rudder disposed downstream of the propeller and rotatably mounted on the stern; And a rudder bulb integrally formed with the rudder and located adjacent to the boss cap.

상기 보스 캡의 후면에는 상기 러더 벌브가 파고들어 갈 수 있는 오목한 홈이 형성된다.The boss cap has a rear surface formed with a concave groove into which the rudder bulb can enter.

상기 보스 캡은 후면에 형성된 상기 홈의 형상에 따라 발산형(Divergence type) 또는 절두형(Truncated type) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 러더 벌브는 유선형으로 형성될 수 있다.The boss cap may be a divergent type or a truncated type according to the shape of the groove formed on the rear surface. The rudder bulb may be formed in a streamlined shape.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 캡 핀과 러버 벌브를 장착함으로써, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐만 아니라 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있다.As described above, according to the present invention, the hub vortex can be controlled by mounting the cap pin and the rubber bulb, and it is possible not only to be very positive in terms of cavitation, noise and vibration, but also to recover thrust lost due to the hub vortex.

또한, 본 발명에서는 캡 핀이 프로펠러의 로딩을 분담함으로써, 프로펠러 피치 각이 작아질 수 있고, 이로 인해 캐비테이션에 유리하게 작용한다.Further, in the present invention, since the cap pin shares the loading of the propeller, the pitch angle of the propeller can be made small, which is advantageous for cavitation.

또한, 본 발명에서는 러더 벌브의 존재로 인해 프로펠러 후류의 편심 현상을에 의한 에너지 손실을 회수하여 추진시스템 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.Further, in the present invention, energy loss due to the eccentric phenomenon of the wake of the propeller can be recovered by the presence of the rudder bulb, thereby improving the efficiency of the propulsion system.

또한, 프로펠러 유입류의 속도가 감소하여 hull efficiency 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 오목한 형태의 캡은 러더 벌브와 캡 핀의 효과가 더욱 유기적으로 작용할 수 있도록 한다.In addition, the speed of the propeller inlet flow is reduced to improve the hull efficiency, and the concave shape of the cap allows the effects of the rudder bulb and the cap pin to work more organically.

도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도
도 2는 종래 선박용 추진기에서의 와류 형성을 보인 사진
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진 시스템을 설명하기 위한 도면으로, 발산형(Divergence type) 보스 캡을 보인 측면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진 시스템을 설명하기 위한 도면으로, 절두형(Truncated type) 보스 캡을 보인 측면도FIG. 1 is a side view
2 is a photograph showing a vortex formation in a conventional marine propeller;
FIG. 3 is a view for explaining a marine propulsion system according to a preferred embodiment of the present invention, in which a side view showing a divergence type boss cap
FIG. 4 is a view for explaining a marine propulsion system according to a preferred embodiment of the present invention, in which a side view showing a truncated type boss cap

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a marine propeller according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진 시스템을 설명하기 위한 도면으로, 발산형(Divergence type) 보스 캡을 보인 측면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진 시스템을 설명하기 위한 도면으로, 절두형(Truncated type) 보스 캡을 보인 측면도이다.FIG. 3 is a side view showing a divergence type boss cap according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view illustrating a propulsion system for a ship according to a preferred embodiment of the present invention. And is a side view showing a truncated type boss cap.

위 도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진 시스템은 보스(110)의 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드(121)가 형성된 프로펠러(120)를 구비한다. 상기 보스(110) 후단에는 보스 캡(130)이 설치된다. 상기 보스 캡(130)의 외주면에는 캡 핀(140)이 형성된다. Referring to the drawings, a propulsion system for a ship according to a preferred embodiment of the present invention includes a propeller 120 having a plurality of propeller blades 121 formed on an outer circumferential surface of a boss 110. A boss cap 130 is installed at a rear end of the boss 110. A cap pin 140 is formed on an outer circumferential surface of the boss cap 130.

상기 캡 핀(140)은 상기 프로펠러 블레이드(121)와 동일한 갯수로 형성될 수 있고, 상기 캡 핀(140)은 방사상(放射狀)으로 형성된다.The cap pin 140 may be formed in the same number as the propeller blade 121 and the cap pin 140 may be radially formed.

상기 캡 핀(140)의 위치와 피치 각(회전면에 대한 프로펠러 깃 단면의 기울기)은 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 구성된다.The position of the cap pin 140 and the pitch angle (slope of the propeller blade face with respect to the rotation plane) are configured to exert additional thrust in the direction of travel of the ship.

상기 캡 핀(140)의 피치 각은 상기 프로펠러 샤프트를 중심으로 상기 프로펠러 블레이드(121)의 피치 각과 상호 연동하도록 트위스트 되게 형성된다.The pitch angle of the cap pin 140 is twisted to interwork with the pitch angle of the propeller blade 121 about the propeller shaft.

상기 캡 핀(140)은 상기 프로펠러 블레이드(121)의 로딩을 분담하여 상기 프로펠러 피치 각이 종전보다 상대적으로 작게 형성된다. The cap pin 140 shares the loading of the propeller blade 121 so that the propeller pitch angle is relatively smaller than before.

상기 프로펠러(120)의 하류부에는 러더(150)가 배치되고, 상기 러더(150)는 선미에 회전 조절가능하게 설치된다. 상기 러더(150)에는 러더 벌브(160)가 일체로 형성되는데, 상기 보스 캡(130)에 인접 위치하도록 구성된다. 상기 러더 벌브(160)는 유선형으로 형성될 수 있다.A rudder 150 is disposed downstream of the propeller 120, and the rudder 150 is rotatably mounted on the stern. The rudder 150 is integrally formed with the rudder bulb 160 and is positioned adjacent to the boss cap 130. The rudder bulb 160 may be formed in a streamlined shape.

좀더 부연 설명하면, 상기 보스 캡(130)의 후면에는 상기 러더 벌브(160)가 파고들어 갈 수 있는 오목한 홈(131)이 형성된다.More concretely, a recess 131 is formed in the rear surface of the boss cap 130 to allow the rudder bulb 160 to penetrate.

상기 보스 캡(130)은 후면에 형성된 상기 홈(131)의 형상에 따라 도 3에 도시된 발산형(Divergence type)과 도 4에 도시된 절두형(Truncated type)으로 구성될 수 있다.The boss cap 130 may have a divergence type shown in FIG. 3 and a truncated type shown in FIG. 4 depending on the shape of the groove 131 formed on the rear surface.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 추진 시스템에 있어서는, 러버 벌브(160)와 캡 핀(140)을 장착함으로써, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐만 아니라 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있다.In the propulsion system according to the preferred embodiment of the present invention configured as described above, the rubber bulb 160 and the cap pin 140 can be mounted to control the hub vortex, which is very positive in terms of cavitation, noise, and vibration The thrust lost due to the hub vortex can also be recovered.

또한, 본 발명에서는 캡 핀(140)이 프로펠러 블레이드(121)의 로딩을 분담함으로써, 프로펠러 블레이드 피치 각이 작아질 수 있고, 이로 인해 캐비테이션에 유리하게 작용한다.Further, in the present invention, since the cap pin 140 shares the loading of the propeller blade 121, the pitch angle of the propeller blade can be made small, and thus, it is advantageous for cavitation.

또한, 본 발명에서는 러더 벌브(160)의 존재로 인해 프로펠러 후류의 편심 현상에 의한 에너지 손실을 회수하여 추진시스템 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.In the present invention, energy loss due to the eccentric phenomenon of the wake of the propeller can be recovered by the presence of the rudder bulb 160, thereby improving the efficiency of the propulsion system.

또한, 프로펠러 유입류의 속도가 감소하여 hull efficiency 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 오목한 형태의 캡은 러더 벌브와 캡 핀의 효과가 더욱 유기적으로 작용할 수 있도록 한다.In addition, the speed of the propeller inlet flow is reduced to improve the hull efficiency, and the concave shape of the cap allows the effects of the rudder bulb and the cap pin to work more organically.

110: 보스
120: 프로펠러
121: 프로펠러 블레이드
130: 보스 캡
131: 홈
140: 캡 핀
150: 러더
160: 러더 벌브110: Boss
120: Propeller
121: Propeller blade
130: Boss cap
131: Home
140: cap pin
150: Rudder
160: rudder bulb

Claims (4)

허브 외주 면에 두 개 이상의 프로펠러 블레이드가 형성되는 프로펠러; 상기 허브의 후단에 설치되며, 외주면에 캡 핀이 형성되는 보스 캡; 상기 프로펠러의 하류부에 배치되고, 선미에 회전 조절가능하게 설치되는 러더; 및 상기 러더에 일체로 형성되고, 상기 보스 캡에 인접 위치하는 러더 벌브;를 포함하되,
상기 보스 캡은 후면에 상기 러더 벌브가 파고들어 갈 수 있는 오목한 홈이 형성되고, 상기 보스 캡은 직경이 상기 러더 벌브의 직경보다 크게 형성되며 발산형의 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.A propeller in which two or more propeller blades are formed on the outer surface of the hub; A boss cap installed at a rear end of the hub and having a cap pin formed on an outer circumferential surface thereof; A rudder disposed downstream of the propeller and rotatably mounted on the stern; And a rudder bulb integrally formed with the rudder and positioned adjacent to the boss cap,
Wherein the boss cap is formed with a concave groove through which the rudder bulb can penetrate, the boss cap having a diameter larger than a diameter of the rudder bulb and formed in a divergent structure . 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 러더 벌브는 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the rudder bulb is formed in a streamlined shape.
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