KR101552214B1 - 선박의 추진블레이드 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 추진블레이드 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속재질의 허브본체에 복수로 결합되는 블레이드가 복합재료로 형성되어 서로 이종 재질인 허브본체와 블레이드가 간편하면서도 견고하게 장착될 수 있으며, 상기 추진블레이드 구동 시 반력에 의한 피로균열이 발생하는 확률을 저감할 수 있는 선박의 추진블레이드 구조체에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 선박의 운항을 위하여 해저에서 회전하여 추력을 제공하는 추진블레이드 구조체에 있어서, 중앙에는 구동모터의 회전축이 삽입되는 관통공이 형성되는 파이프 형상의 허브본체가 구비되고, 상기 허브본체의 외면에는 일정 간격으로 장착부가 형성되어 상기 장착부에 블레이드의 단부를 삽입함으로써 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 추진블레이드 구조체{DRIVING BLADE STRUCTURE OF SHIP}

본 발명은 선박의 추진블레이드 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속재질의 허브본체에 복수로 결합되는 블레이드가 복합재료로 형성되어 서로 이종 재질인 허브본체와 블레이드가 간편하면서도 견고하게 장착될 수 있으며, 상기 추진블레이드 구동 시 반력에 의한 피로균열이 발생하는 확률을 저감할 수 있는 선박의 추진블레이드 구조체에 관한 것이다.

최근 크루즈선과 같이 승객이 해상에 장시간 머무는 선박의 경우 승객이 해상에 머물면서 안락함과 안전함을 느낄 수 있도록 선박의 진동 및 소음을 최소화하기 위한 기술개발 노력이 많이 이루어지고 있다.

선박의 진동 및 소음의 원인이 되는 원인, 즉 기진원으로는 보통 프로펠러 기진원, 주 엔진의 불평형 우력 그리고 샤프트(shaft)의 진동 등이 있는데, 선박진동을 유발하는 외력(기진력) 중 가장 중요한 것은 프로펠러에 의한 기진력이다.

프로펠러는 대부분 선박의 후미에 설치하게 되는데, 프로펠러가 불균일 반류분포에서 회전하기 때문에 시간에 따라 크기가 변하는 힘이 발생된다. 또한 프로펠러에서는 캐비테이션 현상(물의 흐름이 빨라지면 압력이 낮아지고 압력이 낮아지면 낮은 온도에서 물이 끓게 된다)이 발생되기 쉬운데, 캐비테이션이 발생되면 기진력이 매우 커진다. 따라서, 선박진동을 줄이기 위해서는 우선 프로펠러에 의한 기진력을 줄여야 한다.

일반적인 선박용 스크루 프로펠러는 보스에 복수의 블레이드가 방사대칭형으로 접합된 구조를 갖는다. 프로펠러에 의한 소음 진동의 주요 원인인 캐비테이션은 프로펠러의 압력면에서 물을 미는 속도가 흡입면에서 물을 따라오는 속도 보다 빠르기 때문에 나타나는 현상이다. 그런데, 일반적인 프로펠러는 블레이드의 피치(Pitch)가 직선인 구조를 갖기 때문에 선속도가 빠른 블레이드의 말단으로 갈수록 캐비테이션 현상이 심하게 나타난다. 일반적인 프로펠러의 블레이드 중심 단면의 경우 블레이드가 보스 접합부분에서 말단까지 직선으로 형성됨을 알 수 있다.

이러한 이유로 현재 대부분의 대형 선박용 프로펠러의 블레이드는 고가(高價)의 비철 금속으로 제작되고 있다.

이러한 대형 선박용 프로펠러의 블레이드의 회전에 의하여 유체의 흐름에 변화가 생기고 그에 따른 유체의 속도에 변화가 생기며, 속도의 변화는 압력차를 발생시키게 됨으로, 주위 압력이 유체의 증기압 이하로 강하되는 경우에 액체 상태의 유체가 기체 상태로 바뀌는 캐비테이션(공동현상(cavitation))이 일어나게 되고, 기포(airbubble)인 공동(cavity)의 생성 및 소멸에 의해 프로펠러에 소음과 진동을 발생시키는 동시에 마모나 침식을 일으키는 캐비테이션 손상에 의해 프로펠러의 출력 저하 및 수명을 감소시키고, 프로펠러의 불규칙한 진동이나 소음에 의해 선체 구조물 및 승조원에 불쾌감을 주게 된다.

그러나, 현재 주물로 제작되는 금속제의 프로펠러의 블레이드는 금속 재료로 제조되어 강성은 유지되고 있으나 블레이드 자체가 휘거나 구부러지는 유연성(flexible)이 전혀 없어서 캐비테이션에 적절하게 대응하지 못하여 프로펠러 블레이드에 캐비테이션 손상이 반복적으로 발생되는 문제점이 있다.

이와 관련한 선행기술로, 국내공개특허공보 제2013-0119070호(선박용 프로펠러 블레이드, 2013.10.31. 공개)가 있다.

본 발명은, 허브본체의 외면에 일정 간격으로 돌출 형성되는 장착부가 구비되고, 상기 장착부에 형성된 삽입홈에 블레이드의 단부를 삽입함으로써 상기 허브본체에 블레이드의 착탈을 용이하고 신속하게 하면서도 견고한 장착상태를 유지할 수 있는 선박의 추진블레이드 구조체를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 블레이드의 단부에 도브테일과 같은 별도의 경사면이 형성되지 않음으로써 반력에 의한 피로균열이 발생하는 확률을 저감함으로써 추진블레이드 구조체의 내구성을 향상하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 허브본체의 외면에서 돌출 형성되는 장착부의 측부에 삽관되어 삽입홈에 삽입된 블레이드의 단부를 견고히 고정하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 선박의 운항을 위하여 해저에서 회전하여 추력을 제공하는 추진블레이드 구조체에 있어서, 중앙에는 구동모터의 회전축이 삽입되는 관통공이 형성되는 파이프 형상의 허브본체가 구비되고, 상기 허브본체의 외면에는 일정 간격으로 장착부가 형성되어 상기 장착부에 블레이드의 단부를 삽입함으로써 구성된다.

상기 허브본체와 블레이드는 서로 이종 재료로 형성된다.

상기 장착부는, 상기 허브본체의 외면에서 돌출형성되며 상기 블레이드의 단부가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성된다.

상기 장착부는, 상기 장착부의 측부에서 상기 삽입홈으로 삽관되는 고정수단이 구비된다.

상기 장착부는 상기 허브본체와 일체로 형성된다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은, 허브본체의 외면에 일정 간격으로 돌출 형성되는 장착부가 구비되고, 상기 장착부에 형성된 삽입홈에 블레이드의 단부를 삽입함으로써 상기 허브본체에 블레이드의 착탈을 용이하고 신속하게 하면서도 견고한 장착상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 블레이드의 단부에 도브테일과 같은 별도의 경사면이 형성되지 않음으로써 반력에 의한 피로균열이 발생하는 확률을 저감함으로써 추진블레이드 구조체의 내구성을 향상하는 효과도 있다.

또, 상기 허브본체의 외면에서 돌출 형성되는 장착부의 측부에 삽관되어 삽입홈에 삽입된 블레이드의 단부를 더욱 견고히 고정할 수 있는 효과도 있다.

도 1은, 허브본체 및 블레이드를 도시한 도면.
도 2는, 허브본체에 돌출 형성된 장착부에 블레이드의 단부를 삽입하여 구성되는 본 발명에 따른 추진블레이드 구조체를 도시한 사시도.
도 3은, 도 2에서 장착부의 삽입홈에 삽입된 블레이드의 단부를 도시한 투시도.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은, 허브본체(100) 및 블레이드(200)를 도시한 도면이다.

일반적으로 상기 허브본체(100)는 금속재질로 형성되고, 상기 블레이드(200)는 복합재료로 형성되어 허브본체(100)와 블레이드(200)가 서로 이종재질로 제작됨에 따라 이종재질인 허브본체(100)와 블레이드(200)가 견고히 결합되도록 하기 위해 도브테일 형상과 같은 여러가지의 결합구조를 이용하고 있다.

상기 도브테일은 부등변사각형, 즉 사다리꼴 형상으로써 비둘기의 꼬리형상과 같다고 하여 붙여진 명칭이다.

이와 같이 도브테일 구조에 의해 결합되는 블레이드(200) 구조체는 선박의 이동시 상기 블레이드(200)에는 반력이 작용하게 되며, 이 반력은 블레이드(200)의 도브테일 구조에 반복적인 하중으로 작용하여 피로균열을 발생하게 된다.

본 발명은 상기 블레이드(200)를 허브본체(100)에 결합하기 위하여 피료균열에 취약한 도브테일 구조를 이용하지 않고, 상기 블레이가 허브본체(100)에 삽입되되 상기 블레이드(200)의 단부(210)의 강성을 보강해주는 결합구조를 갖도록 함으로써 내구성을 향상하는 효과가 있다.

도 2는, 허브본체(100)에 돌출 형성된 장착부(110)에 블레이드(200)의 단부(210)를 삽입하여 구성되는 본 발명에 따른 추진블레이드 구조체를 도시한 사시도이고, 도 3은, 도 2에서 장착부(110)의 삽입홈(120)에 삽입된 블레이드(200)의 단부(210)를 도시한 투시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 선박의 추진블레이드 구조체를 설명하면, 선박의 운항을 위하여 해저에서 회전하여 추력을 제공하는 추진블레이드 구조체에 있어서, 중앙에는 구동모터의 회전축이 삽입되는 관통공(130)이 형성되는 파이프 형상의 허브본체(100)가 구비되고, 상기 허브본체(100)의 외면에는 일정 간격으로 장착부(110)가 형성되어 상기 장착부(110)에 블레이드(200)의 단부(210)를 삽입함으로써 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 허브본체(100)는 금속재질로 형성되고, 상기 블레이드(200)는 복합재료로 형성된다.

상기 허브본체(100)는 상기 회전축에 복수의 블레이드(200)를 구비하기 위한 것으로, 상기 블레이드(200)의 단부(210)가 허브본체(100)의 외면에 삽입될 때 상기 장착부(110)가 블레이드(200)의 단부(210) 부분을 감싸도록 구비됨으로써 상기 블레이드(200)에 피로균열이 발생하는 확률을 저감하는데 주요 기술적 특징이 있다.

이를 위하여 상기 장착부(110)는, 허브본체(100)의 외면에서 돌출되도록 형성되며, 그 중앙에는 상기 블레이드(200)의 단부(210)가 삽입될 수 있는 삽입홈(120)이 형성된다.

상기 장착부(110)는 허브본체(100)에 용접 결합되는 별도의 구성일 수 있으나, 본 발명에서는 높은 강도를 위해서 상기 장착부(110)와 허브본체(100)가 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 허브본체(100)의 외면에는 상기 장착부(110)가 복수로 돌출되게 형성되며, 돌출된 장착부(110)의 중앙에는 블레이드(200)의 단부(210)가 삽입되는 삽입홈(120)이 형성된다.

상기 삽입홈(120)에 블레이드(200)의 단부(210)를 삽입하면 상기 장착부(110)가 블레이드(200)의 단부(210) 부분을 감싸게 되어 블레이드(200) 단부(210)의 강성을 보강하게 된다.

이에 따라, 선박에 추력을 제공하기 위해 추진블레이드 구조체가 고속으로 회전할 때 발생하는 반력에 의해 블레이드(200) 단부(210)에 하중이 작용할 때 상기 장착부(110)가 블레이드(200) 단부(210)의 강성을 보강해 줌으로써 상기 블레이드(200)가 허브본체(100)에 결합된 부분에서 피로균열이 발생하는 확률을 저감할 수 있는 효과가 있다.

이 때, 상기 장착부(110)에는, 상기 장착부(110)를 횡방향으로 관통하도록 장착부(110)의 측부에서 삽입홈(120)으로 삽관되는 고정수단이 구비된다.

상기 고정수단은 상기 장착부(110)의 측부에서 삽입홈(120)으로 삽관되어 상기 삽입홈(120)에 삽입되어 있는 블레이드(200)의 단부(210)를 가압하거나, 또는 상기 블레이드(200)의 단부(210)를 관통함으로써 상기 장착부(110)에 블레이드(200)를 더욱 견고히 고정하게 된다.

이처럼, 상기 블레이드(200)의 단부(210)를 허브본체(100)에 형성된 장착부(110)에 삽입하여 결합이 이루어짐에 따라 상기 허브본체(100)와 블레이드(200) 간의 착탈을 신속하고 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

또, 상기 장착부(110)가 허브본체(100)의 외면에서 돌출 형성되어 블레이드(200) 단부(210)를 감싸게 되어 추진블레이드 구조체의 강성을 보강함으로써, 내구성을 향상하고, 또 고정수단에 의해 상기 장착부(110)에서 블레이드(200)가 이탈하지 않도록 견고히 고정시킬 수 있어 신뢰성 및 안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

100 : 허브본체
110 : 장착부
120 : 삽입홈
130 : 관통공
200 : 블레이드
210 : 블레이드의 단부

Claims (5)

1. 선박의 운항을 위하여 해저에서 회전하여 추력을 제공하는 추진블레이드 구조체에 있어서,
   중앙에는 구동모터의 회전축이 삽입되고 관통공이 형성되는 파이프 형상의 허브본체;
   상기 허브본체의 둘레방향을 따라 서로 이격되고 복수 개 구비되는 장착부; 및
   상기 장착부에 착탈 가능하게 장착되는 블레이드를 포함하고,
   상기 장착부는,
   상기 허브본체의 외면에서 돌출형성되어 블레이드 단부가 삽입되는 삽입홈을 형성하고, 측부에서 상기 삽입홈으로 삽관되어 상기 삽입홈에 삽입되어 있는 상기 블레이드의 단부를 가압하거나, 상기 블레이드의 단부를 관통하여 상기 블레이드를 고정하는 고정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진블레이드 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브본체와 블레이드는 서로 이종 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진블레이드 구조체.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 장착부는 상기 허브본체와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진블레이드 구조체.

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