KR101444293B1 - 추진 장치용 덕트 - Google Patents

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Abstract

추진 장치용 덕트가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치용 덕트에 따르면, 프로펠러 주위로 익형 단면이 형성된 덕트에 있어서, 상기 덕트의 단면 형상은, 상기 익형 단면의 앞쪽 꼭지점인 노즈; 상기 익형 단면의 뒤쪽 꼭지점인 테일; 상기 노즈와 상기 테일을 연결하는 직선분인 익현선; 및 상기 익현선의 전단 위쪽에서 볼록하게 형성된 전방부와, 상기 익현선의 후단 아래쪽에서 오목하게 형성된 후방부를 갖는 덕트의 외면을 포함할 수 있다.

Description

추진 장치용 덕트{DUCT FOR PROPULSION APPARATUS}
본 발명은 추진 장치용 덕트에 관한 것으로, 덕트에 유입되는 유동의 특성이 각각 상이한 일반 운항 조건, 위치 제어, 예인 조건에 따른 유동 특성에 맞춰 최적화된 덕트 단면을 갖는 추진 장치용 덕트에 관한 것이다.
최근 들어 선박의 조종 성능 및 추진 효율에 대한 관심이 증대되면서 선박에 부착된 메인 추진 장치 및 보조 추진 장치에 대한 관심이 점차 커지고 있다.
예컨대, 드릴쉽(Drillship, 시추선) 등과 같은 선박에는 고속 또는 저속으로 운항하는 항해시, 또는 정밀한 위치 제어, 또는 다른 선박을 예인하기 위하여, 추력을 발생시키는 아지무스 스러스터(azimuth thruster)가 사용되고 있다.
아지무스 스러스터는 용도에 따라 덕트(duct)를 가지지 않는 개방형 추진기(예: 프로펠러)와, 프로펠러 주위에 익형 단면의 덕트를 구비한 덕트형 추진기가 있다.
이러한 아지무스 스러스터는 선체 내부에 위치한 수평방향으로 회전이 가능한 기어를 구비하여 모든 방위각, 즉 전방위에 대해 추력을 낼 수 있다.
드릴쉽이 시추작업을 하기 위해서는 파에 의한 표류력(wave-drift force), 바람에 의한 외력, 조류에 의한 외력 등의 환경하중에 대항하여 정확한 위치제어가(dynamic positioning, DP) 필수적으로 요구된다.
또한, 드릴쉽이 시추 현장까지 운항하기 위해서는 보조 추진 장치로서 아지무스 스러스터를 사용함에 따라, 아지무스 스러스터의 일반 운항 조건도 매우 중요하게 되었고, 특히 운항 도중 큰 예인력을 필요로 하는 경우 예인 조건에 따라 큰 예인력을 발생시키는 것도 매우 중요할 수 있다.
발명의 배경이 되는 특허문헌에는 덕트 부착 스러스터 및 이를 구비한 선박이 개시되어 있다.
특허문헌에서는 덕트의 단면 형상이 고속 항해 시에 덕트 전단부의 외면에 있어서 압력 변화를 억제하도록 표준 익형으로부터 바깥쪽으로 원호형 단면으로 팽출하는 팽출부를 전단부 외주에 구비하고 있으며, 저속 작업 시에 소정의 예인력을 발휘하도록 전연 방향이 넓어지는 개방각을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 특허문헌의 기술은 팽출부의 형상 자체가 덕트의 전연에서부터 매끄러운 곡선으로 바깥쪽으로 팽출하고, 최대팽출부분에서부터 매끄러운 곡선으로 덕트 외면에 연결되어 덕트의 후연을 향하여 연장하도록 형성되어 있음으로 인하여 고속시 압력 변화를 억제하고, 저속시 예인력을 발휘하는 형상적 특징만을 개시하고 있을 뿐, 단형 형상의 특성에 의해 파에 의한 표류력(wave-drift force), 바람에 의한 외력, 조류에 의한 외력 등의 환경하중에 대항하여 정확한 위치제어(dynamic positioning, DP) 성능을 발휘할 수 있는 수단이 부재되어 있다.
또한, 특허문헌은 단순히 바깥쪽으로 팽출된 팽출 형상과 전연 방향이 넓어지는 개방각에 대해서만 언급하고 있을 뿐, 일반 운항 조건, 위치 제어 및 예인 조건과 같은 3개의 조건 모두를 모두 만족시킬 수 있는 중요 설계 인자값이 부재되어 있다.
예컨대, 특허문헌에서는 덕트 축(X축 또는 프로펠러의 회전축)과 평행인 덕트 내측면의 평행부로부터 각각 노즈(nose) 및 테일(tail)까지의 거리에 대한 내용이 부재되어 있고, 프로펠러의 블레이드의 끝단이 회전하여 그려나가는 추진기 면(Y-Z 평면: 프로펠러 회전 평면) 위치 기준으로 할 때, 평행부의 전방영역 및 후방영역이 어느 수치 범위를 갖는지 대한 중요 설계 인자를 알 수 없으므로, 상기 중요 설계 인자값이 전체 추력(thrust), 프로펠러 토크 및 스러스터 전체의 단독 효율에 어떠한 영향을 미치는지 알 수 없고, 이러한 특허문헌의 내용만으로는 더욱더 높은 추진 효율을 가지면서도, 동시에 정밀한 위치 조정 성능 및 고효율의 예인 성능을 발휘할 수 있는 추진 장치를 개발할 수 없다.
예컨대, 특허문헌의 기술은 전진비가 0.5이상의 영역에서만 효과가 나타나며, 0.5이하의 영역에서는 오히려 효율이 감소하므로, 일반 운항 조건, 위치 제어, 예인 조건과 같이 모든 덕트 운용 조건에 걸쳐 최적화된 성능을 발휘할 수 없는 단점을 갖는다.
공개특허공보 제10-2012-0098941호
본 발명의 실시예는 덕트 내측면의 평행부로부터 노즈(nose) 또는 테일(tail)간 사이 거리를 최적화하고, 최적화된 프로펠러 기준 평행부의 전방영역 및 후방영역으로 정의되는 단면 형상을 제공함으로써, 일반 운항 조건, 위치 제어 및 예인 조건을 모두 만족시킬 수 있어서, 선박의 운항 성능, 위치 제어 성능 및 예인 성능을 향상시킬 수 있는 추진 장치용 덕트를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러 주위로 익형 단면이 형성된 덕트에 있어서, 상기 덕트의 단면 형상은, 상기 익형 단면의 앞쪽 꼭지점인 노즈; 상기 익형 단면의 뒤쪽 꼭지점인 테일; 상기 노즈와 상기 테일을 연결하는 직선분인 익현선; 및 상기 익현선의 전단 위쪽에서 볼록하게 형성된 전방부와, 상기 익현선의 후단 아래쪽에서 오목하게 형성된 후방부를 갖는 덕트의 외면을 포함하는 추진 장치용 덕트이 제공될 수 있다.
또한, 상기 덕트의 단면 형상은, 상기 프로펠러의 회전축과 평행한 평행부; 상기 평행부로부터 상기 노즈까지 Y축 방향의 제 1 거리에 대응한 범위 내에서, 상기 평행부의 시작점으로부터 상기 노즈까지 곡면인 덕트 내면 전방부; 및 상기 제 1 거리에 비해 작되 상기 평행부로부터 상기 테일까지 Y축 방향의 제 2 거리에 대응한 범위 내에서, 상기 평행부의 끝점으로부터 상기 테일까지 곡면인 덕트 내면 후방부로 이루어진 덕트의 내면을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 평행부는, 상기 프로펠러가 회전할 때 그리는 원형면인 프로펠러 면 위치로부터 전장 대비 -4.0% ~　14.0% 범위를 갖는 상기 평행부의 전방영역; 및 상기 프로펠러 면 위치로부터 전장 대비 -30.0% ~　-10.0% 범위를 갖는 상기 평행부의 후방영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 덕트의 단면 형상은, 상기 평행부로부터 상기 노즈까지 전장 대비 18.0% ~　30.0% 범위의 상기 제 1 거리; 및 상기 평행부로부터 상기 테일까지 전장 대비 4.0% ~　10.0% 범위의 상기 제 2 거리를 포함할 수 있다.
또한, 상기 덕트는, 하기의 [수학식 1]에 의해 구해질 수 있는 추진기 효율을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 추진 장치용 덕트는 덕트 주위 유동 개선을 통한 성능 향상의 효과를 가진다.
더욱 상세하게 본 발명의 실시예는 덕트 내측면의 평행부로부터 노즈 또는 테일간 사이의 제 1, 제 2 거리를 최적화 함으로써, 일반 운항 조건, 위치 제어 및 예인 조건을 모두 만족시킬 수 있고, 선박의 운항 성능, 위치 제어 성능 및 예인 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 추진기 면(Y-Z 평면) 위치(프로펠러 위치)를 기준으로 평행부 전방영역 및 후방영역에 의해 한정된 평행부를 가지고 있음에 따라, 볼라드 조건(bollard condition)시의 추력을 향상시켜서, 아이스 잼(ice jam)과 같은 정지 상태에서 출발시의 추력 발휘 성능, 또는 정지 상태에서 위치 조정 성능, 또는 빙해 중에 갇힌 다른 선박을 예인하기 위한 예인 성능을 극대화하면서도 일반 운항 성능도 함께 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치용 덕트를 보여주는 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 덕트의 2차원 전산유체해석(CFD) 결과에 따른 유선 분포를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 덕트에서 프로펠러 면 위치를 기준으로 전장 대비 평행부의 전방영역 및 후방영역의 범위에 따른 추진기 효율의 변화 경향을 도시한 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 덕트에서 평행부와 노즈 사이의 제 1 거리에 대한 전장 대비 범위와, 평행부와 테일 사이의 제 2 거리에 대한 전장 대비 범위에 따른 추진기 효율의 변화 경향을 도시한 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 덕트와 비교예간 볼라드(Bollard) 성능 곡선(Power-thrust)을 보인 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 덕트와 비교예간 선속 및 필요마력의 상관관계 곡선을 보인 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 덕트와 비교예의 성능을 비교 검증하기 위하여, 수조 시험에 의해 얻어진 각각의 추진 성능 특성 곡선을 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 비교예는 표준 익형으로서, 덕트형 아지무스 스러스트와 같은 종류의 덕트에 있어서 공작성이 우수함으로써 일반적으로 채용되고 있는 마린(marin) 19A 익형(이하, 비교예로 호칭함)이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치용 덕트를 보여주는 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 덕트의 2차원 전산유체해석(CFD) 결과에 따른 유선 분포를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 선체쪽의 기어 케이스 및 회전샤프트로부터 동력을 전달받는 허브(10)와, 허브(10)의 원주면을 따라 배열된 다수의 블레이드로 이루어진 프로펠러(20)와, 프로펠러(20)의 주위에 링형상의 덕트(100)를 포함할 수 있다.
덕트(100)의 단면 형상은 프로펠러(20)의 회전축(X축)을 기준으로 덕트(100)의 전체 둘레를 따라 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.
예컨대, 덕트(100)의 단면 형상은 드릴쉽 또는 해양구조물과 같은 선박의 운항 특성, 선박의 위치 제어 특성 및 빙해 중에 갇힌 다른 선박의 예인 특성을 모두 고려하여 덕트(100)형 추진 장치의 효율을 향상시킬 수 있도록 최적화된 설계 인자를 갖는 덕트(100)의 외면(DO) 및 내면(DI)을 포함할 수 있다.
덕트(100)의 단면 형상은 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)에 따라 양력(揚力)이 생기도록 되어 익형 단면으로서, 덕트(100)의 익형 단면의 앞쪽 꼭지점인 노즈(104)(nose); 익형 단면의 뒤쪽 꼭지점인 테일(108)(tail); 및 노즈(104)와 테일(108)을 연결하는 직선분인 익현선(105)을 포함할 수 있다.
덕트(100)의 단면 형상은 익현선(105)의 전단 위쪽에서 볼록하게 형성된 전방부(113); 및 익현선(105)의 후단 아래쪽에서 오목하게 형성된 후방부(112)를 갖는 덕트(100)의 외면(DO)을 포함할 수 있다.
여기서, 덕트(100)의 외면(DO)의 전방부(113)는 익현선(105)이 덕트(100)의 외면(DO)에 만나는 지점으로부터 노즈(104)까지의 곡면을 의미할 수 있다.
또한, 덕트(100)의 외면(DO)의 후방부(112)는 익현선(105)이 덕트(100)의 외면(DO)에 만나는 지점으로부터 테일(108)까지의 곡면을 의미할 수 있다.
전방부(113)와 후방부(112)는 익현선(105)이 덕트(100)의 외면(DO)에 만나는 지점의 전후에서 자연스럽게 천이되어서 연결될 수 있다.
이렇게 덕트(100)의 외면(DO)의 전방부(113)는 익현선(105)의 전단 위쪽에서 볼록하게 형성되어 있다.
도 2를 참조하면, 볼라드 조건(bollard condition)에서, 도면부호 'F1'로 표시한 전방 외측 영역의 유동이 덕트의 노즈 방향으로 흘러가는 패턴을 보이고 있다. 따라서 덕트의 외면의 전방부가 익현선 위쪽으로 볼록하게 형성된 형상적 특징을 갖고 있음으로써, 프로펠러로 유입되는 유동이 가속되는 것을 알 수 있다. 이러한 가속 효과로 인하여 덕트 추력 향상 및 프로펠러 토크 감소가 가능하다.
한편, 도 1을 재 참조하면, 덕트(100)의 외면(DO)의 후방부(112)가 익현선(105)의 후단 아래쪽에서 오목하게 형성되어 있다.
도 2를 재 참조하면, 볼라드 조건(bollard condition)에서, 'F2'로 표시한 후방 외측 영역의 유동이 덕트의 테일 방향으로 원활하게 흘러가고, 테일에서 와류를 형성하여 덕트 추력을 향상시키는 효과를 나타낸다.
또한, 도 1을 참조하면, 덕트(100)의 단면 형상은 프로펠러(20)의 회전축(X축)과 익현선(105)이 이루는 각도인 받음각(α)을 가질 수 있다. 여기서, 덕트(100)의 받음각(α)은 5° ~ 20°중에서 선택된 어느 하나의 각도를 가질 수 있다.
또한, 덕트(100)의 단면 형상은 프로펠러(20)의 회전축(X축)과 평행한 평행부(111); 평행부(111)로부터 노즈(104)까지 Y축 방향의 제 1 거리(C)에 대응한 범위 내에서, 평행부(111)의 시작점(109)으로부터 노즈(104)까지 완만하게 돌출된 곡면인 덕트 내면 전방부(106); 및 제 1 거리(C)에 비해 작되 평행부(111)로부터 테일(108)까지 Y축 방향의 제 2 거리(D)에 대응한 범위 내에서, 평행부(111)의 끝점(110)으로부터 테일(108)까지 완만하게 돌출된 곡면인 덕트 내면 후방부(107)로 이루어진 덕트(100)의 내면(DO)을 포함할 수 있다.
또한, 평행부(111)는 프로펠러(20)가 회전할 때 그리는 원형면인 프로펠러 면(Y-Z 평면) 위치(103)를 기준으로 평행부(111)의 전방영역(A) 및 후방영역(B)도 선박의 운항 특성, 위치 제어 특성 및 예인 특성을 모두 고려한 중요한 덕트 설계 인자로서, 3차원 전산유체해석(CFD) 결과를 토대로 추력 성능을 극대화할 수 있는 전장(L)에 대비한 % 범위(A/L, B/L)로 한정될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 덕트에서 프로펠러 면 위치를 기준으로 전장 대비 평행부의 전방영역 및 후방영역의 범위에 따른 추진기 효율의 변화 경향을 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 3차원 전산유체해석(CFD)을 이용하여 프로펠러(10)가 장착된 선박의 위치 제어 특성 및 예인 특성을 알 수 있는 볼라드 조건(bollard condition)에서의 덕트(100)의 추진기 효율(η0, Merit coefficient)(그래프 종축)과, 전장(L) 대비 평행부(111)의 전방영역(A)의 범위(A/L)(그래프 횡축), 및 전장(L) 대비 평행부(111)의 전방영역(B)의 범위(B/L)(그래프 안쪽의 다수의 그래프)가 도시되어 있다.
여기서, 추진기 효율(η0, Merit coefficient)은 덕트형 프로펠러, 아지무스형 프로펠러 등과 같이, 예인이나 위치 제어 조건에서의 성능을 중요한 설계 조건으로 고려하여 하기의 [수학식 1]을 이용하여 구한 것일 수 있다.
비교예로서, 특허문헌에는 단순히 스러스터 전체의 단독 효율[=KttJ/(2πKq)]로 구한 반면, 본 실시예에서는 하기의 [수학식 1]에 의해 구한 것으로서, 프로펠러 추력, 덕트 추력, 프로펠러 토크, 프로펠러 직경, 프로펠러 회전수, 및 유체(예: 청수)의 밀도를 변수로 한 예인 조건 및 위치 제어 조건이 고려된 것이다.
Figure 112013011872849-pat00001
상기 [수학식 1]에서 η0는 추진기 효율(Merit coefficient), TP는 프로펠러 추력이고, TD는 덕트 추력이고, Q는 프로펠러 토크이고, DP는 프로펠러 직경이고, n은 프로펠러 회전수이고, ρ는 유체(예: 청수)의 밀도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 덕트(100)의 단면 형상은, 프로펠러 면 위치(103)로부터 전장(L) 대비 -4.0% ~　14.0% 범위(A/L)를 갖는 평행부(111)의 전방영역(A)과, 프로펠러 면 위치(103)로부터 전장(L) 대비 -30.0% ~　-10.0% 범위(B/L)를 갖는 평행부(111)의 후방영역(B)을 포함할 수 있다.
특히, 덕트(100)에서 프로펠러(20)와 인접하는 평행부(111)가 일정한 길이를 유지하여야 효율이 향상될 수 있다. 따라서 전장(L) 대비 평행부(111)의 전방영역(A)인 A/L 값이, -4.0% 미만이거나, 전장(L) 대비 평행부(111)의 후방영역(B)인 B/L 값이 -10.0%를 초과하는 경우 평행부(111)의 길이가 협소하여 효율 향상 효과가 미미할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 평행부(111)로부터 노즈(104) 사이의 제 1 거리(C)와, 평행부(111)로부터 테일(108) 사이의 제 2 거리(D)는 선박의 운항 특성뿐만 아니라, 위치 제어 특성 및 예인 특성을 모두 고려한 중요한 덕트 설계 인자로서, 3차원 전산유체해석(CFD) 결과를 토대로 추력 성능을 극대화할 수 있는 전장(L) 대비 % 범위(C/L, D/L)로 한정될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 덕트에서 평행부와 노즈 사이의 제 1 거리에 대한 전장 대비 범위와, 평행부와 테일 사이의 제 2 거리에 대한 전장 대비 범위에 따른 추진기 효율의 변화 경향을 도시한 그래프이다.
도 4의 그래프 종축은 볼라드 조건(bollard condition)에서의 추진기 효율(η0, Merit coefficient)(그래프 종축)을 나타낸다. 또한 도 4의 그래프 횡축은 및 제 1 거리(C)에 대한 전장(L) 대비 % 범위(C/L)를 나타낸다. 또한, 도 4의 그래프 안쪽에는 제 2 거리(D)에 대한 전장(L) 대비 % 범위(D/L)가 도시되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 덕트(100)의 단면 형상은, 평행부(111)로부터 노즈(104)까지 전장(L) 대비 18.0% ~　30.0% 범위(C/L)의 제 1 거리(C)와, 평행부(111)로부터 테일(108)까지 전장(L) 대비 4.0% ~　10.0% 범위(D/L)의 제 2 거리(D)를 포함할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 덕트와 비교예간 볼라드(Bollard) 성능 곡선(Power-thrust)을 보인 그래프이다.
도 5의 결과를 도출하기 위해서, 앞서 설명한 덕트의 익형 단면이 사용되었고, 볼라드(Bollard) 성능 비교를 위하여, 비교예로서 마린(marin) 19A 익형이 사용되었다. 또한, 본 실시예 및 비교예에 따른 각 익형 단면에 대한 볼라드(Bollard) 성능 곡선(Power-thrust)은 모형시험(수조 시험)을 통해 얻을 수 있다.
이런 볼라드(Bollard) 성능 곡선(Power-thrust)을 살펴본 결과 본 실시예에 따른 덕트의 익형 단면은 비교예에 비해 약 6.0% 정도로 볼라드 조건(bollard condition)시의 추력이 향상된 것으로 확인될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 덕트와 비교예간 선속 및 필요마력의 상관관계 곡선을 보인 그래프이다.
도 6의 비교예와 본 실시예의 익형 단면간 선속 및 필요마력의 상관관계 곡선을 통해서 알 수 있듯이, 일반 운항 조건에서도 약 4.6% 정도의 성능 개선이 되었음을 알 수 있다.
예컨대, 동일한 필요마력(DHP) 대비 본 실시예는 비교예에 비하여 더 빠른 속도를 낼 수 있거나, 동일한 속도 대비 비교예에 비하여 더 작은 필요마력을 요구하여 성능 개선이 이루어졌음을 알 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 덕트와 비교예의 성능을 비교 검증하기 위하여, 수조 시험에 의해 얻어진 각각의 추진 성능 특성 곡선을 도시한 그래프이다.
도 7의 그래프에서, 그래프 횡축은 추진기 전진비(J)에 대한 변화 경향을 나타내고, 그래프 종축은 추력(Kt), 토크(10Kq), 효율(ηO)을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 덕트는 비교예의 19A 익형과 비교하여 모든 전진계수(J) 영역에서 토크(10Kq)가 감소하였다.
특히 볼라드 영역(J=0)에서의 10Kq, Kt 결과를 이용하여 동일 엔진 마력으로 계산 시 약 6% 추력을 더 발생(Kq : 약 7% 감소, Kt : 약 1% 감소)시키며, 일반 운항 조건인 전진계수(J) 0.4이상의 영역에서는 4.0% ~ 7.0%의 단독 효율(ηO) 향상 효과를 나타내고 있다. 즉, 덕트의 흡인력 증가로 인하여 프로펠러로 유입되는 유속이 증가되고, 이는 프로펠러의 토크(10Kq)를 감소시켜 모든 전진계수(J) 영역에서 효율이 향상되었음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10 : 허브 20 : 프로펠러
100 : 덕트 104 : 노즈
105 : 익현선 106 : 덕트 내면 전방부
107 : 덕트 내면 후방부 108 : 테일
111 : 평행부 112 : 후방부
113 : 전방부

Claims (5)

  1. 프로펠러 주위로 익형 단면이 형성된 덕트에 있어서,
    상기 덕트의 단면 형상은,
    상기 익형 단면의 앞쪽 꼭지점인 노즈;
    상기 익형 단면의 뒤쪽 꼭지점인 테일;
    상기 노즈와 상기 테일을 연결하는 직선분인 익현선; 및
    상기 익현선의 전단 위쪽에서 볼록하게 형성된 전방부와, 상기 익현선의 후단 아래쪽에서 오목하게 형성된 후방부를 갖는 덕트의 외면을 포함하고,
    상기 프로펠러의 회전축과 평행한 평행부;
    상기 평행부로부터 상기 노즈까지 Y축 방향의 제 1 거리에 대응한 범위 내에서, 상기 평행부의 시작점으로부터 상기 노즈까지 곡면인 덕트 내면 전방부; 및
    상기 제 1 거리에 비해 작되 상기 평행부로부터 상기 테일까지 Y축 방향의 제 2 거리에 대응한 범위 내에서, 상기 평행부의 끝점으로부터 상기 테일까지 곡면인 덕트 내면 후방부로 이루어진 덕트의 내면을 더 포함하는 추진 장치용 덕트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행부는,
    상기 프로펠러가 회전할 때 그리는 원형면인 프로펠러 면 위치로부터 전장 대비 -4.0% ~　14.0% 범위를 갖는 상기 평행부의 전방영역; 및
    상기 프로펠러 면 위치로부터 전장 대비 -30.0% ~　-10.0% 범위를 갖는 상기 평행부의 후방영역을 포함하는 추진 장치용 덕트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트의 단면 형상은,
    상기 평행부로부터 상기 노즈까지 전장 대비 18.0% ~　30.0% 범위의 상기 제 1 거리; 및
    상기 평행부로부터 상기 테일까지 전장 대비 4.0% ~　10.0% 범위의 상기 제 2 거리를 포함하는 추진 장치용 덕트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트는,
    하기의 수학식에 의해 구해지는 추진기 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 추진 장치용 덕트.
    (수학식)
    Figure 112013011872849-pat00002

    상기 수학식에서, η0는 추진기 효율(Merit coefficient), TP는 프로펠러 추력이고, TD는 덕트 추력이고, Q는 프로펠러 토크이고, DP는 프로펠러 직경이고, n은 프로펠러 회전수이고, ρ는 유체의 밀도임.
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