KR102084764B1 - Manufacturng for propeller of ship using composite materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러는, 중공형 허브, 다수의 프로펠러 블레이드 및 상기 다수의 프로펠러 블레이드를 상기 중공형 허브에 연결하는 플랜지를 포함하는 선박 프로펠러로서, 상기 다수의 프로펠러 블레이드는 허브에 분포되어 있고, 허브의 측면부에 착탈 가능하도록 부착되고, 상기 중공형 허브에 연결되는 플랜지 각각은 허브의 원기둥부에 형성된 공동부와 스터드 볼트를 통해서 연결되고, 상기 프로펠러 블레이드는 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물로서, 상기 플랜지는 금속 재질로 형성되어 스터드 볼트가 관통하는 제1 개구부를 포함하고 상기 제1 개구부의 하면으로는 진공 인퓨전 성형 공정으로 사출 주입된 후 형성된 제2 개구부를 포함하여 상기 스터드 볼트가 상기 공동부 및 제1,2 개구부를 관통하도록 형성되어 있어서, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물인 다수의 프로펠러 블레이드, 금속 재질의 플랜지 및 상기 중공형 허브를 단단하게 결속시키고, 상기 스터드 볼트는 상기 중공형 허브 중심축과 수직하게 배치되고, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 형성된 사출물은, 수지로서 탄소섬유강화수지(carbon fiber reinforced plastics) 또는 유리섬유강화수지(glass figber reinforce plastics)를 사용하며, 경화제로서 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법에 있어서,
(a) 블레이드에 대한 3차원 설계를 CAD를 이용하여 수행하는 단계(s10);
(b) 상기 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 단계(s20);
(c) 비교된 오차가 적합하다고 판정된 제품에 대하여 진공 인퓨전 성형으로 상기 블레이드를 성형하는 단계(s30); 및
(d) 상기 블레이드와 플랜지 및 중공형 허브를 스터드 볼트를 이용하여 조립하는 단계(s40);를 포함하되,
상기 진공 인퓨전 성형 공법으로 제조하는 블레이드는,
(aa) 진공 인퓨전 성형용 몰드를 폴리싱하는 단계(s110);
(ab) 상기 폴리싱된 몰드에 대하여 마스킹 테이프를 부착하는 단계(s120);
(ac) 상기 몰드에 대하여 이형제 처리를 하는 단계(s130);
(ad) 상기 몰드에 이형천(peel ply)을 부착하는 단계(s140);
(ae) 수지공급라인과 진공라인으로 사용될 파이프를 설치하는 단계(s150);
(af) 마스킹 테이프를 제거하고, 실란트 테이프를 부착하는 단계(s160);
(ag) 진공 필름을 부착하는 단계(s170);
(ah) 상기 몰드에 진공 상태가 되도록 만드는 단계(s180); 및
(ai) 수지 주입라인을 통하여 수지를 주입하는 단계(s190)를 포함하되,
상기 수지는 CFRP 또는 GFRP를 포함하고 경화제로 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for manufacturing a propeller of a ship using composite materials.
The propeller of a ship using a composite material according to an embodiment of the present invention is a ship propeller including a hollow hub, a plurality of propeller blades, and a flange connecting the plurality of propeller blades to the hollow hub, the plurality of The propeller blades are distributed on the hub, and attached detachably to the side of the hub, and each of the flanges connected to the hollow hub is connected via a stud bolt and a cavity formed in the hub of the hub, and the propeller blade is vacuum As an injection molded by an infusion molding process, the flange is formed of a metal material and includes a first opening through which a stud bolt penetrates, and a second opening formed after injection injection by a vacuum infusion molding process to a lower surface of the first opening. The stud bolt includes the cavity and the first and second openings. It is formed to penetrate, and a plurality of propeller blades, metal flanges and the hollow hub, which are injection molded by the vacuum infusion molding process, are tightly bound, and the stud bolt is disposed perpendicular to the central axis of the hollow hub. The injection molding formed by the vacuum infusion molding process uses carbon fiber reinforced plastics or glass figber reinforced plastics as the resin, and uses an epoxy resin as a curing agent. In the method of manufacturing a propeller of a ship using a composite material,
(a) performing a three-dimensional design of the blade using CAD (s10);
(b) detecting an error by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade (s20);
(c) forming the blade by vacuum infusion molding on a product for which the compared error is determined to be suitable (s30); And
(d) assembling the blade and the flange and the hollow hub using a stud bolt (s40);
The blade manufactured by the vacuum infusion molding method,
(Aa) polishing the mold for vacuum infusion molding (s110);
(ab) attaching a masking tape to the polished mold (s120);
(ac) subjecting the mold to a release agent treatment (s130);
(ad) attaching a release ply to the mold (s140);
(ae) installing a pipe to be used as a resin supply line and a vacuum line (s150);
(af) removing the masking tape and attaching the sealant tape (s160);
(ag) attaching a vacuum film (s170);
(ah) making the mold to be vacuumed (s180); And
(ai) a step of injecting the resin through the resin injection line (s190),
The resin is characterized by including CFRP or GFRP and an epoxy resin as a curing agent.

Description

복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법{MANUFACTURNG FOR PROPELLER OF SHIP USING COMPOSITE MATERIALS}Manufacturing method of propeller for ships using composite materials {MANUFACTURNG FOR PROPELLER OF SHIP USING COMPOSITE MATERIALS}

본 발명은 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a propeller of a ship using composite materials.

현재 대부분의 대형선박용 프로펠러는 내식성과 강도를 최대화하기 위하여 고가의 비철재료를 사용하여 주물 제작하고 있다. 비철금속을 사용하여 대형프로페럴를 제작하기 위해서는 우선 목형을 제작하고, 상기 목형과 주물사로 프로펠러형상의 틀을 제작한다. 그 후 주물사틀에 고온의 비철금속 용액을 주입하여 프로펠러 형상을 만든다. 주물 냉각후 상기 주물사를 제거하고 기계가공을 하여 최종 형상의 프로펠러를 제작한다.Currently, most large ship propellers are manufactured using expensive non-ferrous materials to maximize corrosion resistance and strength. In order to manufacture a large-sized propeller using non-ferrous metal, first a wooden mold is manufactured, and a propeller-shaped mold is manufactured from the wooden mold and the casting sand. After that, a high temperature non-ferrous metal solution is injected into the casting mold to form a propeller. After the casting is cooled, the casting yarn is removed and machined to produce a propeller of the final shape.

이하 도면을 참조하여 종래기술 및 종래기술이 가지는 문제점을 기술한다.The problems of the prior art and the prior art will be described below with reference to the drawings.

도 1은 종래 프로펠러 제작과정을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional propeller manufacturing process.

도 1을 참조하면, 상기 도1은 종래 프로펠러 제작과정을 나타내는 선박용 프로펠러의 형상이 결정되면 주조 방안을 작성하고, 몸형을 제작하며, 몸형 제작 후 주물사 등을 이용하여 상하 형틀을 제작하는 조형 과정을 거치게 된다. 조형 후, 목형을 제거하고, 상, 하 주물사 틀을 합치는 합형 과정을 통해 주물 제작을 위한 주물사 틀의 제작이 완료된다. 그 후 용탕을 주입하고, 냉각 과정을 거친 후 주물사를 제거하는 탈사과정을 거쳐 초기 프로펠러형상이 만들어진다. 초기 프로펠러 형상은 기계 가공을 통하여 최종형상의 프로펠러가 된다. Referring to FIG. 1, when the shape of a ship propeller representing a conventional propeller manufacturing process is determined, a casting method is prepared, a body shape is produced, and after the body shape is manufactured, a molding process is performed using a casting thread or the like to produce a vertical mold. Will go through. After shaping, the production of the casting mold for casting is completed through the molding process of removing the wooden mold and combining the upper and lower casting molds. After that, the initial propeller shape is made through a de-injection process that injects molten metal, undergoes a cooling process, and then removes the casting sand. The initial propeller shape becomes a final shape propeller through machining.

도 2는 종래 금속류 프로펠러의 해수 중 108 cycle 피로강도를 나타낸 표이다. 2 is a table showing the fatigue strength of 10 8 cycles in seawater of a conventional metal propeller.

그런 도 2에 나타난 바와 같이 일반적인 금속류 프로펠러의 해수 중 108cycle 피로 강도는 약 50-100MPa정도에 불과하다. 즉 주물 제작의 특징 상 프로펠러의 강도가 불 균일하며 또한 많은 주물 결함을 포함하여, 결함 제거를 위한 후 가공 공수가 많이 소요되는 문제점이 있다.As shown in FIG. 2, the fatigue strength of 10 8 cycles of seawater of a typical metal propeller is only about 50-100 MPa. That is, due to the characteristics of casting production, the strength of the propeller is uneven, and also includes a large number of casting defects.

등록특허 10-0425553호(선박용 프로펠러 주형 건조기)Patent No. 10-0425553 (propeller mold dryer for ships)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 선박용 프로펠러의 경우, 프로펠러의 허브와 블레이드가 일체화되어 있어서, 중량이 많이 나가고, 정밀주조로 제작하여 대량생산에 취약한 단점을 가지고 있었는데, A/S비용 및 수리 소요 기간이 오래 걸리는 문제점을 해결하기 위하여 복합소재를 사용하고, 착탈 분리가 용이하여 블레이드 손상으로 인한 비용을 감소시키고, A/S 기간을 단축시킬 수 있는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the above problems, and in the case of a marine propeller, the hub and the blade of the propeller are integrated, so they have a heavy weight and are manufactured by precision casting, which has a disadvantage of being vulnerable to mass production. In order to solve the problem that the / S cost and the long period of time required for repair are solved, a composite material is used, and it is easy to detach and detach, so that the cost of blade damage can be reduced and the A / S period can be shortened. It is an object to provide a method for manufacturing a propeller.

또한 금속으로 된 추진기는 주형을 제품 한 개 생산할 때마다 하나씩 만들어야 하는 소모품인 반면 복합재료로 된 프로펠러는 금형 혹은 몰드를 여러 번 사용할 수 있고, 성형 이후 후 가공이 필요가 없으므로 생산원가 절감에도 도움을 줄 수 있는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. In addition, the propeller made of metal is a consumable that must be made one by one every time a product is produced, whereas a propeller made of a composite material can use a mold or mold multiple times, and it does not need to be processed after molding, thus helping to reduce production costs. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a propeller of a ship using composite materials.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예의 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법은, 중공형 허브, 다수의 프로펠러 블레이드 및 상기 다수의 프로펠러 블레이드를 상기 중공형 허브에 연결하는 플랜지를 포함하는 선박 프로펠러로서, 상기 다수의 프로펠러 블레이드는 허브에 분포되어 있고, 허브의 측면부에 착탈 가능하도록 부착되고, 상기 중공형 허브에 연결되는 플랜지 각각은 허브의 원기둥부에 형성된 공동부와 스터드 볼트를 통해서 연결되고, 상기 프로펠러 블레이드는 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물로서, 상기 플랜지는 금속 재질로 형성되어 스터드 볼트가 관통하는 제1 개구부를 포함하고 상기 제1 개구부의 하면으로는 진공 인퓨전 성형 공정으로 사출 주입된 후 형성된 제2 개구부를 포함하여 상기 스터드 볼트가 상기 공동부 및 제1,2 개구부를 관통하도록 형성되어 있어서, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물인 다수의 프로펠러 블레이드, 금속 재질의 플랜지 및 상기 중공형 허브를 단단하게 결속시키고, 상기 스터드 볼트는 상기 중공형 허브 중심축과 수직하게 배치되고, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 형성된 사출물은, 수지로서 탄소섬유강화수지(carbon fiber reinforced plastics) 또는 유리섬유강화수지(glass figber reinforce plastics)를 사용하며, 경화제로서 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러에 있어서,
(a) 블레이드에 대한 3차원 설계를 CAD를 이용하여 수행하는 단계(s10);
(b) 상기 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 단계(s20);
(c) 비교된 오차가 적합하다고 판정된 제품에 대하여 진공 인퓨전 성형으로 상기 블레이드를 성형하는 단계(s30); 및
(d) 상기 블레이드와 플랜지 및 중공형 허브를 스터드 볼트를 이용하여 조립하는 단계(s40);를 포함하되,
상기 진공 인퓨전 성형 공법으로 제조하는 블레이드는,
(aa) 진공 인퓨전 성형용 몰드를 폴리싱하는 단계(s110);
(ab) 상기 폴리싱된 몰드에 대하여 마스킹 테이프를 부착하는 단계(s120);
(ac) 상기 몰드에 대하여 이형제 처리를 하는 단계(s130);
(ad) 상기 몰드에 이형천(peel ply)을 부착하는 단계(s140);
(ae) 수지공급라인과 진공라인으로 사용될 파이프를 설치하는 단계(s150);
(af) 마스킹 테이프를 제거하고, 실란트 테이프를 부착하는 단계(s160);
(ag) 진공 필름을 부착하는 단계(s170);
(ah) 상기 몰드에 진공 상태가 되도록 만드는 단계(s180); 및
(ai) 수지 주입라인을 통하여 수지를 주입하는 단계(s190)를 포함하되,
상기 수지는 CFRP 또는 GFRP를 포함하고 경화제로 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A method for manufacturing a propeller of a ship using a composite material of an embodiment according to the present invention for achieving the object of the above is a hollow hub, a plurality of propeller blades and a flange connecting the plurality of propeller blades to the hollow hub As a ship propeller, including a plurality of propeller blades are distributed on the hub, is attached to be detachably attached to the side of the hub, each of the flanges connected to the hollow hub is a cavity and a stud bolt formed in the cylindrical portion of the hub Connected through, the propeller blade is an injection molded by a vacuum infusion molding process, the flange is formed of a metal material and includes a first opening through which a stud bolt penetrates, and a vacuum infusion molding process by a lower surface of the first opening Including the second opening formed after injection injection into the Since the tud bolt is formed to penetrate the cavity and the first and second openings, a plurality of propeller blades, a metal flange, and the hollow hub, which are injection molded by the vacuum infusion molding process, are tightly bound, and the The stud bolt is disposed perpendicular to the central axis of the hollow hub, and the injection formed by the vacuum infusion molding process uses carbon fiber reinforced plastics or glass figber reinforced plastics as resin. And, in the propeller of the ship using a composite material, characterized in that using an epoxy resin as a curing agent,
(a) performing a three-dimensional design of the blade using CAD (s10);
(b) detecting an error by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade (s20);
(c) forming the blade by vacuum infusion molding on a product for which the compared error is determined to be suitable (s30); And
(d) assembling the blade and the flange and the hollow hub using a stud bolt (s40);
The blade manufactured by the vacuum infusion molding method,
(Aa) polishing the mold for vacuum infusion molding (s110);
(ab) attaching a masking tape to the polished mold (s120);
(ac) subjecting the mold to a release agent treatment (s130);
(ad) attaching a release ply to the mold (s140);
(ae) installing a pipe to be used as a resin supply line and a vacuum line (s150);
(af) removing the masking tape and attaching the sealant tape (s160);
(ag) attaching a vacuum film (s170);
(ah) making the mold to be vacuumed (s180); And
(ai) a step of injecting the resin through the resin injection line (s190),
The resin is characterized by including CFRP or GFRP and an epoxy resin as a curing agent.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법은, 외주 면에 끼움홈을 가지고, 전면부와 후면부에 뚜껑과 마개의 결합부를 구비한 중공형의 제2 허브와 상기 끼움홈에 끼워지는 블레이드는 뿌리 부에 직사각 기둥 형상의 끼움부를 구비하고, 압입 동작에 의하여 상기 중공형의 제2 허브에 탈착 부착될 수 있고, 상기 뚜껑과 마개는 상기 전면부와 후면부에 뚜껑과 마개의 결합부를 구비한 중공형의 제2 허브와 압입 후 볼트 등에 의하여 조립되어 일체화된 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러로서, 상기 블레이드는, 끼움부를 구비하고 있어서 손쉽게 전면부와 후면부에 뚜껑과 마개의 결합부 사이에 형성된 끼움홈을 가지는 중공형 제2 허브와 끼움 동작에 의하여 쉽게 탈 부착이 가능한 선박용 프로펠러이되, 상기 중공형 제2 허브의 끼움홈에 상기 블레이드를 끼운 후에 상기 중공형의 제2 허브에 형성된 결합부를 통해서 상기 뚜껑과 마개를 나사 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러에 있어서,
(a) 블레이드에 대한 3차원 설계를 CAD를 이용하여 수행하는 단계(s10);
(b) 상기 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 단계(s20);
(c) 비교된 오차가 적합하다고 판정된 제품에 대하여 진공 인퓨전 성형으로 상기 블레이드를 성형하는 단계(s30); 및
(d) 상기 블레이드와 플랜지 및 중공형 허브를 스터드 볼트를 이용하여 조립하는 단계(s40);를 포함하되,
상기 진공 인퓨전 성형 공법으로 제조하는 블레이드는,
(aa) 진공 인퓨전 성형용 몰드를 폴리싱하는 단계(s110);
(ab) 상기 폴리싱된 몰드에 대하여 마스킹 테이프를 부착하는 단계(s120);
(ac) 상기 몰드에 대하여 이형제 처리를 하는 단계(s130);
(ad) 상기 몰드에 이형천(peel ply)을 부착하는 단계(s140);
(ae) 수지공급라인과 진공라인으로 사용될 파이프를 설치하는 단계(s150);
(af) 마스킹 테이프를 제거하고, 실란트 테이프를 부착하는 단계(s160);
(ag) 진공 필름을 부착하는 단계(s170);
(ah) 상기 몰드에 진공 상태가 되도록 만드는 단계(s180); 및
(ai) 수지 주입라인을 통하여 수지를 주입하는 단계(s190)를 포함하되,
상기 수지는 CFRP 또는 GFRP를 포함하고 경화제로 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예 또는 다른 실시예에 있어서, 상기 플랜지는 중공형 제2 허브의 측면부에 결합되고, 상기 플랜지와 중공형 제 2허브의 측면부 사이에는 블레이드가 배치되어 스터드 볼트를 통하여 나사 결합되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a propeller of a ship using a composite material, has a fitting groove on an outer circumferential surface, a hollow second hub having a fitting portion of a cap and a stopper on the front and rear portions, and the fitting groove The blade to be fitted to the root portion has a rectangular pillar-shaped fitting portion, and can be detachably attached to the hollow second hub by a press-in operation, and the lid and stopper are capped and capped at the front and rear portions. As a propeller of a ship using a composite second material, which is assembled by a second hub of a hollow type having a coupling part and a bolt after being pressed, the blade is provided with a fitting part, so that the front part and the rear part are easily combined with a lid and a stopper A hollow second hub having a fitting groove formed therebetween and a propeller for a ship that can be easily attached and detached by a fitting operation, the hollow type In the ship's propeller to the fitting groove of the hub 2 After inserting the blade using a composite material characterized capable of screwing the cap and the cap through an engaging portion formed on the second hub of the hollow shape,
(a) performing a three-dimensional design of the blade using CAD (s10);
(b) detecting an error by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade (s20);
(c) forming the blade by vacuum infusion molding on a product for which the compared error is determined to be suitable (s30); And
(d) assembling the blade and the flange and the hollow hub using a stud bolt (s40);
The blade manufactured by the vacuum infusion molding method,
(Aa) polishing the mold for vacuum infusion molding (s110);
(ab) attaching a masking tape to the polished mold (s120);
(ac) subjecting the mold to a release agent treatment (s130);
(ad) attaching a release ply to the mold (s140);
(ae) installing a pipe to be used as a resin supply line and a vacuum line (s150);
(af) removing the masking tape and attaching the sealant tape (s160);
(ag) attaching a vacuum film (s170);
(ah) making the mold to be vacuumed (s180); And
(ai) a step of injecting the resin through the resin injection line (s190),
The resin is characterized by including CFRP or GFRP and an epoxy resin as a curing agent.

In one embodiment or another embodiment, the flange is coupled to the side of the hollow second hub, and a blade is disposed between the flange and the side of the hollow second hub and screwed through a stud bolt. do.

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도 1은 종래 프로펠러 제작과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 금속류 프로펠러의 해수 중 108 cycle 피로강도를 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그 몰드의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카본 블레이드에 플랜지와 중공형 허브가 결합되어 있는 모습을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카본 블레이드에 플랜지가 결합되어 있는 것을 보여주는 단면도이다.
도 6은 진공 인퓨전 성형 공정(VIMP)에 사용되는 장치의 구성을 보여주는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지를 진공 인퓨전 성형공법으로 만드는 공정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합재료를 이용한 프로펠러의 분해사시도이다.1 is a view showing a conventional propeller manufacturing process.
2 is a table showing the fatigue strength of 10 8 cycles in seawater of a conventional metal propeller.
3 is a view showing the configuration of a plug mold according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph showing a flange and a hollow hub coupled to a carbon blade according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing that the flange is coupled to the carbon blade according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing the configuration of a device used in a vacuum infusion molding process (VIMP).
7 is a view exemplarily showing a process of making a resin according to an embodiment of the present invention by a vacuum infusion molding method.
8 is an exploded perspective view of a propeller using a composite material according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. do. Also, when a part is said to “include” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding the other component unless otherwise stated.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합재료를 이용한 프로펠러의 구성에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a configuration of a propeller using a composite material according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

높은 비 강도, 강성, 하중과 같은 좋은 성질 때문에 복합재료는 항공, 자동차, 소형 선박의 파이프, 풍력터빈 날개 등과 같은 많은 분야에서 사용되고 있다. 해양분야와 관련하여 복합재료는 선체, 갑판, 칸막이 벽, 그리고 배의 프레임 등에 주로 사용된다. 특히 그것들은 프로펠러와 배의 방향타 같은 다른 중요한 장비에도 적용된다.Because of its good properties such as high specific strength, stiffness, and load, composite materials are used in many fields such as aviation, automobiles, pipes of small ships, and wind turbine blades. In the marine sector, composite materials are mainly used for hulls, decks, partition walls, and ship frames. In particular, they also apply to other important equipment such as propellers and ship rudders.

프로펠러는 회전운동을 추진력으로 바꿈으로써 동력을 전달하는 송풍기의 한 형태이다. 프로펠러는 선미 뒤 매우 열악한 환경에서 회전과 전진운동을 수행하고 바닷물은 복합적인 자연환경이면서 프로펠러가 작동하는 주 환경이다.A propeller is a type of blower that transmits power by converting rotational motion into propulsion. The propeller performs rotation and forward movement in a very poor environment after the stern, and the seawater is a complex natural environment and the main environment in which the propeller operates.

그러므로 프로펠러에 작용하는 힘들은 동 수압(hydrodynamic pressure), 부유물의 충격 등이 포함되며 복합적이다. 프로펠러가 물속에서 작동할 때 굽힘 및 비틀림 하중 외에도 표면 위의 궤식(cavitational erosion) 현상에 의해 손상이 생긴다. 따라서 프로펠러에 요구되는 기하학적 특성들은 매우 복합적이다.Therefore, the forces acting on the propeller are complex, including hydrodynamic pressure and impact of floating materials. In addition to bending and torsional loads when the propeller operates in water, it is damaged by cavitational erosion on the surface. Therefore, the geometric properties required for the propeller are very complex.

많은 해상용 프로펠러들은 청동이나 강철과 같은 금속물질로 만들어지고 있다. 최근 프로펠러를 금속에서 섬유강화 플라스틱 복합재료로 대체하여 사용하고 있는 데 복합재료 프로펠러의 장점은 더 가볍고, 내부식성이 있다는 것이다. 다른 중요한 장점은 복합재료 프로펠러의 변형이 그 성능을 개선시키기 위해 제어될 수 있다는 점이다. 원하는 형상을 얻기 위하여 금속 프로펠러는 캐스팅과 밀링 방법을 사용하여 만들어지지만 복합재료 프로펠러는 오직 캐스팅법으로만 만들어진다. 대부분 복합재료 프로펠러의 캐스팅 몰드는 알루미늄 합금으로 만들어진다. 복합재료 프로펠러와 그 제조방법과 관련된 연구가 많이 수행되었다.Many marine propellers are made of metallic materials such as bronze or steel. Recently, propellers have been used as replacement materials for fiber-reinforced plastic composites in metal. The advantage of composite propellers is that they are lighter and more corrosion resistant. Another important advantage is that the deformation of the composite propeller can be controlled to improve its performance. In order to obtain the desired shape, the metal propeller is made using the casting and milling method, but the composite propeller is made only by the casting method. The casting molds of most composite propellers are made of aluminum alloy. There have been many studies related to the composite material propeller and its manufacturing method.

복합재료 몰드와 프로펠러를 만들기 위해 불포화 폴리에스테르 수지, Epovia gelcoat, 그리고 유리섬유를 사용할 수 있다. 알루미늄 프로펠러 모델에 의해 이형제(polywax)를 도포하고 실내온도에서 압축 및 진공방법을 이용하여 복합재료 플러그 몰드를 제작할 수 있다. 상기 플러그 몰드는 5개의 부분으로 나누어 질 수 있고, 코어 부분만 뺀 나머지 4부분만 복합재료로 만들 수 있다.Unsaturated polyester resin, Epovia gelcoat, and fiberglass can be used to make composite molds and propellers. By using an aluminum propeller model, a mold release agent (polywax) can be applied and a composite material plug mold can be manufactured using a compression and vacuum method at room temperature. The plug mold can be divided into five parts, and only the four parts except the core part can be made of a composite material.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그 몰드의 구성을 보여주는 도면이다.3 is a view showing the configuration of a plug mold according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 흡입 몰드(suction mold)는 선박의 진행방향 플러그 몰드 부분이고 압축 몰드는 플러그 몰드 부분일 수 있다.Referring to Figure 3, the suction mold (suction mold) may be a plug mold portion of the vessel in the direction of travel and the compression mold may be a plug mold portion.

압축과 흡입 몰드를 이형제(polywax)로 닦은 후 Epovia gelcoat를 플러그 몰드 표면에 도포할 수 있다. 이때 진공 백(vacuum bag) 공정을 사용할 수 있다. 복합재료 플러그 몰드를 제작하고 난 후 프로펠러 블레이드 또는 허브에 대한 몰드의 이형제로 상기 polywax 을 사용할 수 있다.After the compression and suction molds have been cleaned with a polywax, an Epovia gelcoat can be applied to the plug mold surface. At this time, a vacuum bag process may be used. After manufacturing the composite material plug mold, the polywax may be used as a mold release agent for a propeller blade or a hub.

물론 이와 같은 과정의 진행을 위해서는 3차원으로 스캔된 데이터와 상기 스캔 장비에서 촬영된 사진을 정합하여 실제 표면 형상에 대한 정밀한 구현이 가능할 수 있다. 설계 모델(CAD data)와 사출을 통해 얻어진 프로펠러 블레이드 또는 허브의 스캔 데이터를 비교하여 오차에 대한 평가가 가능할 수 있다.Of course, in order to proceed with such a process, it may be possible to precisely implement a real surface shape by matching data scanned in 3D with a picture taken by the scanning device. It may be possible to evaluate the error by comparing the scan data of a propeller blade or hub obtained through injection with a design model (CAD data).

좀더 구체적으로, 카본 프로펠러 제작을 위한 3D기반의 블레이드 설계와 5축 성형 가공 기를 이용하여 상기 플러그 몰드를 개발할 수 있다.More specifically, the plug mold can be developed using a 3D-based blade design and a 5-axis molding machine for carbon propeller production.

또한 복합소재인 블레이드(210, 220, 230, 240)와 중공형 허브(150)와의 결속을 위해 블레이드 뿌리 부분의 금속 볼팅(ballting) 접합을 위한 카본 블레이드(본 발명에서는 블레이드(210, 220, 230, 240)의 주재료로 탄소섬유강화 복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 사용하기 때문에 블레이드(210. 220. 230, 240)를 카본 블레이드라고 칭하기로 한다.)와 금속 소재인 플랜지(260) 및 중공형 허브(150)와의 일체화 공정이 필요할 수 있다. In addition, a carbon blade for bonding metal balls at the root portion of the blade for binding between the blades 210, 220, 230, and 240 of the composite material and the hollow hub 150 (blades 210, 220, 230 in the present invention , 240) because carbon fiber reinforced plastics are used as the main materials, the blades 210. 220. 230, 240 will be referred to as carbon blades) and flanges 260 and hollow metals. The integration process with the mold hub 150 may be necessary.

본 발명에서는 이러한 카본 블레이드(210,220, 230, 240)과 중공형 허브(150)와의 일체화를 위하여 볼팅 공정을 이용할 수 있다. 볼팅 공정은 접합 시에 볼트에 가해지는 압력에 의해서 결속력을 강화할 수 있는 공정으로 기존의 주조 공정(casting)에 비하여 분리 조립이 용이한 특징을 가진다. 또한 분리 조립이 용이하기 때문에 고장의 발생시 또는 개별 블레이드(210, 220, 230, 240)의 파손 등에 의한 교체 작업을 용이하게 진행할 수 있다.In the present invention, a bolting process may be used to integrate the carbon blades 210, 220, 230, and 240 with the hollow hub 150. The bolting process is a process that can strengthen the binding force by the pressure applied to the bolts at the time of joining, and has a characteristic of easy assembly and disassembly compared to the existing casting process. In addition, since it is easy to separate and assemble, it is possible to easily perform a replacement operation due to a failure or damage to individual blades 210, 220, 230, and 240.

본원 발명은 이와 같이 블레이드(210, 220, 230,240)와 허브(150)를 일체형으로 제작하는 것이 아니라 분리식으로 제작할 수 있기 때문에 이러한 분리형 중공형 허브(150)와 카본 블레이드(210, 220, 230, 240)는 3차원 설계 공정에 의하여 제작될 수 있고, 단단하게 결속되기 위하여 스터드 볼트(135)를 사용할 수 있다.In the present invention, since the blades 210, 220, 230, 240 and the hub 150 can be manufactured separately, rather than integrally, the detachable hollow hub 150 and the carbon blades 210, 220, 230, 240) may be manufactured by a three-dimensional design process, and may use a stud bolt 135 to be tightly coupled.

스터드 볼트(stud bolt, 135)는 환봉의 양쪽 끝에 나사를 절삭한 볼트를 지칭한다. 양쪽 끝 모두 수나사로 관통하는 구멍을 뚫을 수 없는 경우에 사용한다. 한쪽 끝은 상대 쪽에 암나사를 만들어 미리 박음을 하고 다른 쪽 끝은 너트를 끼워 조일 수 있다.The stud bolt (135) refers to a bolt that cuts a screw at both ends of a round bar. It is used when it is not possible to drill a hole through the male screw at both ends. One end can be screwed in advance by making a female thread on the other end, and the other end can be tightened with a nut.

본원 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 블레이드(210, 220, 230, 240)의 경우에는 중공형 허브(150)와의 볼트 결합 시에 플랜지(260)에 제1 개구부를 형성하고, 상기 플랜지(260)의 양 측부에 탄소 블레이드(210, 220, 230, 240)의 원료가 되는 진공 인퓨전 성형 공정에 의하여 수지가 몰딩 공정을 통해서 삽입되기 때문에 단단한 결속을 위하여 스터드 볼트(135)와 같은 결속력이 우수한 소재를 사용할 수 있다.In the case of the carbon blades 210, 220, 230, and 240 according to an embodiment of the present invention, a first opening is formed in the flange 260 when bolting with the hollow hub 150, and the flange 260 Since the resin is inserted through the molding process by the vacuum infusion molding process, which is a raw material of the carbon blades 210, 220, 230, and 240 on both sides of the material, an excellent binding force material such as a stud bolt 135 is used. Can be used.

하지만 필요 시에는 탄소 블레이드(210, 220, 230, 240)의 중공형 허브(150)로부터의 분리가 필요할 수 있기 때문에 조립 및 분리가 용이하도록 플랜지(260) 쪽에서 너트를 이용하여 조일 수 있도록 구성될 수 있다.However, when necessary, since the carbon blades 210, 220, 230, and 240 may need to be separated from the hollow hub 150, it can be configured to be tightened using a nut on the flange 260 side for easy assembly and separation. You can.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카본 블레이드에 플랜지와 중공형 허브가 결합되어 있는 모습을 보여주는 사진이고 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카본블레이드가 플랜지를 통해서 중공형 허브에 결속되어 있는 것을 보여주는 단면도이다.4 is a photograph showing a flange and a hollow hub coupled to a carbon blade according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a carbon blade according to an embodiment of the present invention bound to a hollow hub through a flange It is a sectional view showing what is being done.

도 4를 참조하면, 본 발명의 카본 블레이드(210, 220, 230, 240)은 플랜지(260)에 의하여 뿌리부가 둘러싸인 상태일 수 있다. 상기 플랜지(260)에는 중공형 허브 및 상기 카본 블레이드(210, 220, 230, 240)과의 볼팅 결합을 위한 제1 개구부(265)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the carbon blades 210, 220, 230, and 240 of the present invention may be in a state in which the root portion is surrounded by the flange 260. A first opening 265 for bolting coupling between the hollow hub and the carbon blades 210, 220, 230, and 240 may be formed on the flange 260.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카본 블레이드에 플랜지가 결합되어 있는 것을 보여주는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing that the flange is coupled to the carbon blade according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 플랜지(260)는 날개 형상을 이루는 카본 블레이드(210, 220, 230, 240)이 진공 인퓨전 성형 공정(VIMP)에 의하여 수지 성분이 침투하여 경화될 수 있는 부분을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the flange 260 may include a portion where the carbon blades 210, 220, 230, and 240 forming a wing shape can be hardened by penetration of a resin component by a vacuum infusion molding process (VIMP). have.

따라서 이와 같은 공정에 의하여 플랜지(260), 카본 블레이드(210, 220, 23-, 240) 및 중공형 허브(150)를 일체화시켰을 때, 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240)와 중공형 허브(150)의 결속력은 증대시킬 수 있으면서도, 성형 이후 후가공이 필요없으므로 단순한 공정에 의하여 내구성을 향상시키고 조립성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the flange 260, the carbon blades 210, 220, 23-, and 240 and the hollow hub 150 are integrated by the above process, the propeller blades 210, 220, 230, 240 and the hollow hub Although the binding force of 150 can be increased, since post-processing is not required after molding, durability can be improved and assembly performance can be improved by a simple process.

진공 인퓨전 성형 공정(Vacuum Infusion Molding Process)는 복합재료의 제조공정 중 하나이다. 밀 정해진 방위에 따라 손으로 프리프레그 낱장을 층층이 쌓거나 직물과 수지를 교대로 바른 다음 경화함으로써 적층 복합재료를 만드는 Hand layup방식에 비하여 경량 및 고강도의 복합재료를 제조할 수 있는 성형방법이다.The Vacuum Infusion Molding Process is one of the composite material manufacturing processes. It is a molding method that can produce composite materials of light weight and high strength compared to the hand layup method of stacking prepreg sheets by hand or applying fabrics and resins alternately and then hardening them according to the determined direction.

또한 수지를 미리 함침시키고 직물을 적층시켜서 복합재료를 제조하는 방법인 프리프레그 공정과 비교하였을 때, 선 함침 공정이 없고, 냉동고 보관 및 운송하는 비용이 들지 않으며 사용시효에 대한 걱정이 없다. Resin Transfer Molding과 비교하였을 때는 금형 비가 더 낮으며, 캐비티(cavity)의 크기를 한정하지 않기 때문에 라미네이트를 자유롭게 설계 및 제작이 가능하다는 장점이 있다. In addition, when compared with the prepreg process, which is a method of manufacturing a composite material by impregnating the resin in advance and laminating the fabric, there is no pre-impregnation process, there is no cost of storing and transporting the freezer, and there is no worry about use aging. Compared to Resin Transfer Molding, the mold ratio is lower, and since the size of the cavity is not limited, the laminate can be designed and manufactured freely.

그러나 VIMP를 적용한 복합 재료는 적층한 Dry fabric에 수지를 주입하고, 과잉수지는 진공 챔버(chamber)로 빠져나오는 방식이기 때문에 기지 재와 보강제를 원하는 비율로 맞추기 어렵다는 단점이 있다.However, the composite material to which VIMP is applied has a disadvantage in that it is difficult to match the base material and the reinforcing agent in a desired ratio because the resin is injected into the laminated dry fabric and the excess resin is discharged into the vacuum chamber.

VIMP를 적용한 복합 재료의 제조 공정은 다음과 같다.The manufacturing process of the composite material to which VIMP is applied is as follows.

도 6은 진공 인퓨전 성형 공정(VIMP)에 사용되는 장치의 구성을 보여주는 모식도이다.6 is a schematic view showing the configuration of a device used in a vacuum infusion molding process (VIMP).

도 6을 참조하면, 작업 테이블(250) 상에 건조 직물(Dry Fabric)를 배치하고, 성형 소재(M)인 수지를 주입하여 진공 인퓨전 성형 공정을 진행할 수 있다.Referring to FIG. 6, a dry fabric is disposed on the work table 250, and a resin that is a molding material M is injected to perform a vacuum infusion molding process.

이와 같은 진공 인퓨전 성형 공정을 진행하기 전에 설계에 맞추어 제작된 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 과정을 진행할 수 있다(s20).Before performing such a vacuum infusion molding process, a process of detecting an error may be performed by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade manufactured according to the design ( s20).

이렇게 오차 검출 과정을 통해 적합성이 인정된 제품에 대한 진공 인퓨전 성형 공정을 진행할 수 있다(s30)Through this error detection process, a vacuum infusion molding process can be performed for a product whose conformity is recognized (s30).

이와 같은 진공 인퓨전 성형 공정을 설명하면 다음과 같다.The vacuum infusion molding process is as follows.

먼저 폴리싱(polishing) 작업이 필요하다. VIMP를 이용한 복합재료의 제조에는 테이블(250)이나 몰드(mold)를 사용한다. 몰드의 표면 상태에 따라 제품의 표면상태가 결정되기 때문에, 몰드 표면의 이물질 제거 및 표면광택을 위하여 폴리싱작업(s110)은 필수적이다.First, polishing is required. The table 250 or a mold is used to manufacture the composite material using the VIMP. Since the surface condition of the product is determined according to the surface condition of the mold, the polishing operation (s110) is essential for removing foreign substances and surface luster of the mold surface.

폴리싱 작업이 끝난 몰드의 가장 자리에는 마스킹 테이프를 붙여야 한다. 마스킹 테이프를 붙인 자리에는 나중에 실란트(silant) 테이프를 붙이게 되며, 만약 마스킹 테이프를 붙이지 않고 이형제 처리를 할 경우, 실란트 테이프 부착시 몰드와의 접착력이 떨어지게 되며, 이는 진공백 작업시 진공압 누설의 원인이 될 수 있다. 마스킹 작업은 실란트 테이프를 붙일 자리를 보호할 뿐 아니라, 작업 영역을 표시하는 역할도 한다(s120).Masking tape should be applied to the edge of the mold after polishing. A sealant tape is later applied to the place where the masking tape is applied, and if a release agent treatment is performed without attaching the masking tape, the adhesive strength with the mold decreases when the sealant tape is attached, which causes vacuum pressure leakage during vacuum bag operation. Can be The masking operation not only protects the place where the sealant tape is to be applied, but also serves to mark the working area (s120).

마스킹 작업이 끝나면, 완성된 복합재료 제품을 손상시키지 않으면서 몰드에서 분리하기 위하여 이형제 처리를 한다(s130).When the masking operation is completed, a release agent treatment is performed to separate from the mold without damaging the finished composite product (s130).

제조할 제품의 형상에 맞게 보강재로 사용할 유리섬유나, 카본섬유 등의 직조섬유를 적층한다. 섬유를 한 장씩 쌓으면서 움직이지 않도록 고정해야 하며 본원발명과 같이, 3차원(Dimensional) 스캐너 등을 통하여 설계가 이루어진 경우(s10), 스프레이 접착제(Spray adhesive), 유리섬유(Fiberglass), 메쉬 테이프(mesh tape)를 이용하여 몰드의 코너 부분과 라운드 부분이 잘 밀착되도록 할 수 있다.Laminated woven fibers such as glass fibers and carbon fibers to be used as reinforcing materials according to the shape of the product to be manufactured. The fibers must be fixed so that they do not move while stacking them one by one, and, as in the present invention, the design was made through a three-dimensional scanner (s10), spray adhesive, fiberglass, and mesh tape ( mesh tape) to make the corner and round parts of the mold adhere well.

건조 직물(dry fabric)의 접착이 충분하지 않은 경우에, 경화 과정에서 섬유층의 일부가 수축하면서 제품의 품질에 영향을 줄 수 있다. 그리고 적층 과정에서의 문제로 브릿지(bridge)가 발생할 경우 나중에 수지가 없거나 과잉 수지가 되는 주원인이 되기 때문에 신중한 작업수행이 필요하다.When the adhesion of the dry fabric is insufficient, a part of the fiber layer shrinks during curing, which may affect product quality. Also, if a bridge occurs due to a problem in the lamination process, it is necessary to perform careful work because it becomes the main cause of the absence of resin or excess resin.

섬유를 적층하기 전에 제품의 원하는 두께를 얻기 위해 섬유를 몇 장 사용해야 하는 지 대략적인 예측이 필요하다. Dry fabric의 적층 수나 두께를 바꿔가면서 여러 번 제조하여 원하는 두께의 복합재료를 얻을 수 있다.Before laminating fibers, a rough estimate of how many fibers should be used to achieve the desired thickness of the product is needed. It is possible to obtain a composite material of a desired thickness by manufacturing it several times while changing the number or thickness of layers of the dry fabric.

이형천(peel ply)는 복합 재료의 성형 후 제품과 부자재의 분리에 반드시 필요한 자재이다. 건조직물의 적층이 끝난 뒤, 적층한 재료와 나중에 설치할 수지주입라인(50)과 진공 라인(40)을 모두 덮을 수 있는 크기로 peel ply를 씌우고, 접착스프레이를 이용하여 고정할 수 있다(s140). 이형천은 제품의 분리를 도울 뿐만 아니라, 수지가 수지주입 라인(50) 밖으로 흐르지 않도록 break의 역할도 할 수 있다. 또한 몰드의 가장 자리에 있는 진공라인(40)은 이형천을 통하여 계속해서 부분적으로 진공을 가할 수 있다. Peel ply is a material that is necessary for the separation of products and subsidiary materials after molding of composite materials. After the lamination of the dried fabric is finished, a peel ply is covered to a size that can cover both the laminated material and the resin injection line 50 and vacuum line 40 to be installed later, and can be fixed using an adhesive spray (s140). . Lee Hyeong-cheon can not only help the separation of the product, but also act as a break so that the resin does not flow out of the resin injection line (50). In addition, the vacuum line 40 at the edge of the mold may be partially vacuumed continuously through the release cloth.

수지분포 매재(resing distribution mediums, resin flow)는 수지를 주입하였을 때, 수지의 흐름을 좋게 하기 위한 자재이다. Resin flow를 사용하지 않을 경우 수지가 충분히 함침되기 전에 부분적인 경화가 발생할 수 있다. Resin flow는 몰드의 크기에 맞게 재단하거나 보다 작게 재단하여 사용해야 하며, 어떻게 사용하였을 때, 수지가 몰드 전체에 빠르게 퍼질 수 있는 지에 대한 감각이 필요할 수 있다. 진공라인(40)과 거리가 너무 가까울 경우 수지가 진공라인(40)으로 흘러갈 수 있으므로, 주의하여야 한다. 수지 플로우를 설치해야 할 수 있다(s145).Resing distribution mediums (resin flows) are materials to improve the flow of resin when resin is injected. If the resin flow is not used, partial curing may occur before the resin is sufficiently impregnated. Resin flow should be cut to fit the size of the mold or cut to a smaller size, and when used, a sense of how the resin can spread quickly across the mold may be needed. If the distance from the vacuum line 40 is too close, the resin may flow into the vacuum line 40, so be careful. It may be necessary to install a resin flow (s145).

수지공급라인(50)과 진공라인(40)으로 사용되는 파이프는 수지공급라인과 진공라인으로 사용되는 가에 따라 다른 역할을 수행할 수 있다. 즉 수지공급라인(50)으로 사용될 때에는, 파이프를 따라 흐르던 수지가 나선 모양으로 나 있는 틈을 흘러나와서 건조 직물(22)에 함침되며, 진공라인(40)으로 역할을 할 때에는 진공 필름(30)이 파이프를 감싸면서 나선 모양의 틈을 메우면서 일반적인 파이프의 역할을 하면서 진공압을 가할 수 있다. 이와 같은 수지공급라인(50)과 진공라인(40)으로 사용되는 파이프에 대한 설치가 필요하다(s150).Pipes used as the resin supply line 50 and the vacuum line 40 may perform different roles depending on whether they are used as the resin supply line and the vacuum line. That is, when used as the resin supply line 50, the resin flowing along the pipe flows through the gap formed in a spiral shape and is impregnated into the dry fabric 22, and when acting as the vacuum line 40, the vacuum film 30 The vacuum pressure can be applied while filling the spiral gap while wrapping the pipe and acting as a general pipe. It is necessary to install the pipe used as the resin supply line 50 and the vacuum line 40 (s150).

진공라인(40)을 통한 진공 압에 의하여 수지공급라인(50)을 통하여 수지가 건조직물에 침투하기 때문에 수지공급라인(50)과 진공라인(40)을 제품의 형상에 맞게 효율적으로 설치하는 것이 중요할 수 있다.Efficient installation of the resin supply line (50) and vacuum line (40) according to the shape of the product is effective because the resin penetrates the dry fabric through the resin supply line (50) by vacuum pressure through the vacuum line (40). It can be important.

S20단계에서 부착한 마스킹 테이프를 모두 제거한 뒤, 그 자리에 실란트 테이프(60)를 부착하는 작업을 수행할 수 있다(s160). 그 후, 30%의 여유를 주고, 재단한 진공필름(30)을 진공필름(30)과 실란트 테이프(60)가 잘 밀착되어 진공이 누설되지 않도록 부착한다(s170). After removing all of the masking tape attached in step S20, an operation of attaching the sealant tape 60 in place may be performed (s160). After that, 30% of the margin is given, and the cut vacuum film 30 is attached so that the vacuum film 30 and the sealant tape 60 are well adhered so that the vacuum does not leak (s170).

마지막으로 진공펌프를 사용하여 진공 압을 가하여 진공필름으로 덮힌 내부가 진공상태가 되도록 만들 수 있다(s180). 진공 압을 가하는 과정에서 진공필름(30)이 손상되어 공기가 유입될 수 도 있으므로, 수지를 주입하기 전에 최소 5분간 진공을 유지하여 진공이 누설되는 곳이 있는지 확인하는 작업이 필요할 수 있다.Finally, a vacuum pressure is applied using a vacuum pump to make the inside covered with the vacuum film to be in a vacuum state (s180). In the process of applying the vacuum pressure, the vacuum film 30 may be damaged and air may flow in, so it may be necessary to maintain a vacuum for at least 5 minutes before injecting the resin to check whether there is a leak.

수지(본 발명에 사용되는 수지로는 탄소섬유강화수지(Carbon Fiber Reinforeced Plastic) 또는 유리섬유강화수지(glass fiber reinforced plastics))와 경화제(본 발명에서는 이러한 경화제로 에폭시 수지를 사용할 수 있다.)를 잘 혼합한 뒤, 수지주입 라인을 통하여 수지를 주입하면 진공 압에 의하여 수지가 건조직물에 함침(impregnation)되며, 여분의 수지는 진공 챔버(vacuum chamber)로 들어갈 수 있다. 수지가 완전히 함침이 되더라도 진공을 충분히 가하여 여분의 수지와 발생한 gas를 배출할 수 있다. 경화가 완료되면 충분히 냉각시킨 후 탈형(demolding)을 할 수 있다(s190).Resin (Carbon Fiber Reinforeced Plastic or glass fiber reinforced plastics as the resin used in the present invention) and curing agent (in the present invention, an epoxy resin may be used as such curing agent). After mixing well, the resin is impregnated into the dry fabric by vacuum pressure when the resin is injected through the resin injection line, and the excess resin can enter the vacuum chamber. Even if the resin is completely impregnated, it is possible to discharge excess resin and generated gas by applying a sufficient vacuum. When the curing is completed, it can be sufficiently cooled and demolded (s190).

섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic)은 매트릭스인 플라스틱에 유리섬유나 탄소섬유 등의 보강재를 혼합하여 기계적 강도와 내열성을 향상시킨 것으로서, 건축자재나 요트, 소형선박의 선체, 자동차 부품 등에 두루 쓰이고 있다. 특히, 매트릭스로는 폴리에스테르와 같은 열경화성 수지가 많이 사용되고, 보강재로 유리섬유를 적용하면 높은 장력강도와 내 충격성을 갖게 한다.Fiber Reinforced Plastic (Fiber Reinforced Plastic) is a matrix plastic mixed with reinforcing materials such as glass fiber or carbon fiber to improve mechanical strength and heat resistance.It is used throughout construction materials, yachts, small ship hulls, and automobile parts. In particular, as a matrix, a thermosetting resin such as polyester is often used, and when glass fibers are used as a reinforcing material, it has high tensile strength and impact resistance.

이러한 섬유강화 플라스틱을 이용하여 제품을 성형하는 방법의 하나로 핸드레이업공법(Hand Lay-up; 수적층제작공법)이 소개되어 있는데, 이 방법은 제품의 외형 형상의 반쪽 형틀 위에 드라이촙스트랜드 매트를 한 장씩 놓고, 그 위에 액체로 된 수지를 부은 후 롤러를 이용하여 섬유매트에 수지를 함침시킨 후 경화시켜 성형하는 방법으로 주로 이루어진다. 그러나, 핸드레이업법은 수작업으로 이루어짐으로 인해 제품의 내구성 불량이나 표면 불량과 같은 품질 문제를 일으킬 수 있으며 대량 생산의 어려움으로 인한 부품단가 상승 문제를 유발한다. 또한 작업자의 숙련도에 따라 제품의 질이 좌우되므로, 균일한 품질의 확보가 어렵고, 생산량에 한계가 있다는 문제가 있다.As a method of forming a product using such fiber-reinforced plastics, a hand lay-up method (water lamination method) has been introduced. This method uses a dry strand strand mat on the half of the outer shape of the product. It consists mainly of a method of placing one sheet at a time, pouring a resin made of liquid thereon, and impregnating the resin into a fiber mat using a roller, followed by curing. However, the hand-lay-up method may cause quality problems such as poor durability or surface defects of the product due to manual operation, and cause a problem of component cost increase due to difficulties in mass production. In addition, since the quality of the product depends on the skill level of the worker, it is difficult to secure a uniform quality, and there is a problem that there is a limit to the production amount.

이와 같은 핸드 레이 업 공법의 문제점을 개선하기 위해 수지침투 몰딩법 또는 수지 이송 성형법(Resin Transfer Molding: RTM)이라고도 하는 방법이 개발되었는데, 이 방법은 제품의 외부 형상을 지닌 성형 틀 사이의 공간 내에 강화섬유로 된 제품의 외부 형상을 지닌 성형 틀 사이의 공간 내에 강화섬유로 된 제품 형상의 예비 성형 체를 위치시킨 후, 상하 성형 틀을 닫고 수지 주입기를 이용하여 고압으로 수지를 주입함으로써, 예비성형체에 액체수지가 주입된 상태로 경화시켜 원하는 형상의 섬유강화플라스틱을 제조하는 방법이다. In order to improve the problems of the hand lay-up method, a method called resin permeation molding method or resin transfer molding (RTM) has been developed, which is strengthened in the space between the molds having the outer shape of the product. After placing the preform of the product shape of the reinforcing fiber in the space between the molds having the outer shape of the product made of fiber, closing the upper and lower molds and injecting the resin at a high pressure using a resin injector to the preform. It is a method of manufacturing fiber-reinforced plastics of desired shape by curing in a state where liquid resin is injected.

한편 수지침투 몰딩 법 또는 수지 이송 성형법(RTM)의 변형된 형태로서 진공 인퓨전 몰딩 공법(Vacuum Infusion Molding Process; VIMP)이 개발되어 있는데, 이것은 진공상태에서 진공 압을 이용해 액상수지를 원재료에 채워 필요한 성질의 섬유강화 플라스틱 제품을 만들게 된다. 이 공법은 RTM이 소형(1~2m) 제품에 적합한 반면 수십 미터 크기의 대형제품의 성형이 가능하다는 장점이 있다.Meanwhile, a vacuum infusion molding process (VIMP) has been developed as a modified form of the resin permeation molding method or the resin transfer molding method (RTM), which is a property required by filling a liquid resin with a raw material in a vacuum using vacuum pressure. To make fiber-reinforced plastic products. This method has the advantage that RTM is suitable for small (1 ~ 2m) products, but can be molded into large products of several tens of meters in size.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지를 진공 인퓨전 성형공법으로 만드는 공정을 예시적으로 보여주는 도면이다.7 is a view exemplarily showing a process of making a resin according to an embodiment of the present invention by a vacuum infusion molding method.

본 발명에서 사용되는 금형은 제2 몰드(10)는 상형과 하형으로 구분되지 않고 일체형의 단일 제2 몰드로 제작될 수 있다. 이 제2 몰드(10)에는 성형하고자하는 제품의 형상에 따른 성형면(11)을 구비하고 있으며, 상형과 하형으로 구분되지 않으므로 종래의 몰드와 달리 상형과 하형 사이에 발생하는 틈을 배제할 수 있다.In the mold used in the present invention, the second mold 10 is not divided into an upper mold and a lower mold, and may be manufactured as an integral single second mold. The second mold 10 is provided with a molding surface 11 according to the shape of the product to be molded, and since it is not divided into upper and lower molds, unlike conventional molds, gaps occurring between the upper mold and the lower mold can be excluded. have.

제2 몰드(10)의 예로서 도 7에는 수회에 걸쳐 절곡된 단부가 형성된 몰드가 나타나 있다. 예시된 제2 몰드(10)에는 세 개의 수평부가 형성되어 있는데, 이중에 중앙부에 위치한 수평 부에 성형제품의 성형면(11)이 구비되어 있다.As an example of the second mold 10, FIG. 7 shows a mold in which a bent end is formed several times. In the illustrated second mold 10, three horizontal portions are formed, of which a molding surface 11 of a molded product is provided in a horizontal portion located in the center portion.

이러한 제2 몰드(10)에 대하여 탈 부착이 가능한 인서트 코어(20)를 위치시킨다(S1). 인서트 코어(20)는 제2 몰드(10)에 대해 탈 부착이 가능하므로 제품 성형 이후에 탈형이 용이하게 이루어진다. 인서트코어(20)에는 성형면(11)의 반대쪽 부근에 만곡부(21)를 구비하고 있다. The insert core 20 that can be detached from the second mold 10 is positioned (S1). Since the insert core 20 is detachable to the second mold 10, demoulding is easily performed after product molding. The insert core 20 is provided with a curved portion 21 near the opposite side of the forming surface 11.

다음 단계로, 제2 몰드(10)와 인서트 코어(20)를 진공용 멤브레인으로 실링한다(S2). 진공용 멤브레인은 본원 발명에 진공필름과 동일한 실리콘 시트 또는 플라스틱 비닐 필름으로 이루어지며, 제2 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이로 성형소재(M)인 섬유강화 플라스틱이 주입되었을 때, 성형 소재(M)가 누출되지 않도록 실링하게 된다. 이러한 진공필름(30)이 제2 몰드(10)와 인서트 코어(20)및 성형 소재(M)의 외측을 충분히 감싸면서 실링할 수 있는 길이로 이루어지는 것이 바람직한 실링이 이루어진 다음에는 제2 몰드(10)와 인서트 코어(20) 측에 진공 압착이 된다.As a next step, the second mold 10 and the insert core 20 are sealed with a vacuum membrane (S2). The vacuum membrane is made of the same silicone sheet or plastic vinyl film as the vacuum film in the present invention, and when the fiber-reinforced plastic as a molding material (M) is injected between the second mold 10 and the insert core 20, the molding material It is sealed so that (M) does not leak. It is preferable that the vacuum film 30 is made of a length capable of sealing while sufficiently surrounding the outside of the second mold 10, the insert core 20, and the molding material M, and then the second mold 10 ) And the vacuum press on the insert core 20 side.

다음 단계로, 제2 몰드(10)의 성형면(11)과, 인서트 코어(20) 사이에 성형소재(M)를 주입하고, 진공 압착을 함으로써 제품을 성형한다(S3). 이때, 인서트 코어(20)의 만곡부(21)와 접하는 부분에서는 진공필름(30)이 진공압에 의하여 완전히 밀착되면서 압착됨으로써 제2 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이에 주입된 성형 소재(M)가 중력에 의해 처지는 현상을 방지하게 된다.As a next step, a molding material M is injected between the molding surface 11 of the second mold 10 and the insert core 20, and the product is molded by vacuum pressing (S3). At this time, in the portion in contact with the curved portion 21 of the insert core 20, the vacuum film 30 is compressed while being completely in contact with the vacuum pressure, thereby molding material injected between the second mold 10 and the insert core 20 ( M) prevents sagging due to gravity.

이렇게 제품이 성형되는 과정에서 기존의 인퓨전 몰드와 달리 상형과 하형으로 몰드가 구분되지 않으므로, 상형과 하형 사이에 발생하는 틈이 배제되어 성형되는 제품의 강도와 표면이 매우 균일하게 된다. 또한 성형 시 사용된 진공필름(30)이 인서트 코어(20)의 만곡부(21) 측으로 밀착되어 고정이 되므로 성형제품이 보다 매끄럽게 형성되며 강도가 균일해진다.In the process of forming the product, unlike the conventional infusion mold, since the mold is not divided into upper and lower molds, the gap between the upper mold and the lower mold is excluded, so that the strength and surface of the molded product are very uniform. In addition, since the vacuum film 30 used during molding is fixed in close contact with the curved portion 21 of the insert core 20, the molded product is formed more smoothly and the strength becomes uniform.

마지막으로, 진공필름(30)과 인서트 코어(20)를 몰드(10)로부터 탈형함으로써, 공정을 마치게 된다(S4).Finally, the process is completed by demolding the vacuum film 30 and the insert core 20 from the mold 10 (S4).

이와 같이 진공 인퓨전 성형 공정으로 제조된 사출물에 대하여 제2 개구부(215)를 만들고 난 후 볼팅 공정으로 스터드 볼트(135)를 삽입하여 프로펠러를 제조할 수 있다(s40).Thus, after making the second opening 215 for the injection material manufactured by the vacuum infusion molding process, the propeller may be manufactured by inserting the stud bolt 135 through the bolting process (s40).

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합재료를 이용한 프로펠러의 분해사시도이다.8 is an exploded perspective view of a propeller using a composite material according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합 재료를 이용한 프로펠러 (210a) 중 중공형의 제2 허브(180)는, 외주 면에 끼움홈(180a)을 가지고, 전면부와 후면부에 뚜껑(110)과 마개(120)의 제1,2 결합부(110a, 120a)를 구비한 뚜껑(110)과 마개(120)에 끼울 수 있는 끼움부(180b)를 구비한 상태일 수 있다.Referring to FIG. 8, the hollow second hub 180 of the propeller 210a using the composite material according to the embodiment of the present invention has a fitting groove 180a on an outer circumferential surface, and a lid on the front and rear portions It may be provided with a lid 110 provided with the first and second coupling portions 110a and 120a of the 110 and the stopper 120 and a fitting portion 180b fitted with the stopper 120.

상기 뚜껑(110)과 마개(120)는 상기 전면부와 후면부의 결합부(110a, 120a)에 중공형 허브(180)를 압입한 후, 볼트(미도시)에 의하여 결합된 상태일 수 있다.The lid 110 and the stopper 120 may be in a state of being coupled by a bolt (not shown) after pressing the hollow hub 180 into the coupling parts 110a and 120a of the front and rear parts.

이와 같이 상기 중공형의 제2 허브(180)는 끼움홈(180a)에 블레이드(210a)를 끼운 후에 상기 중공형 제2 허브(180)에 형성된 결합부(180b)를 통해서 상기 뚜껑(110)과 마개(120)를 압입하는 방식으로 끼운 상태일 수 있다.As described above, after the second hub 180 of the hollow type is fitted with the blade 210a in the fitting groove 180a, the lid 110 and the coupling part 180b are formed in the hollow second hub 180. The stopper 120 may be fitted in a press-fitting manner.

이와 같이 뚜껑(110)과 마개(120)를 압입하는 방식으로 끼운 후에 볼트와 나사 등을 통해서 결합력을 높일 수 있다.As described above, after the lid 110 and the stopper 120 are fitted in a press-fitting manner, the coupling force may be increased through bolts and screws.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described in relation to specific embodiments, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed within the limits that do not depart from the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to those of ordinary skill.

10: 제2 몰드 11: 성형면
20: 인서트 코어 21: 만곡부
30: 진공필름 M: 성형 소재
135: 스터드 볼트
150: 중공형 허브 165: 공동부
180: 중공형 제2 허브
210: 제1 프로펠러 블레이드
215: 제2 개구부
220: 제2 프로펠러 블레이드
230: 제3 프로펠러 블레이드
240: 제4 프로펠러 블레이드
260: 플랜지 265: 제1 개구부10: second mold 11: forming surface
20: insert core 21: bent
30: vacuum film M: molding material
135: stud bolt
150: hollow hub 165: cavity
180: hollow second hub
210: first propeller blade
215: second opening
220: second propeller blade
230: third propeller blade
240: fourth propeller blade
260: flange 265: first opening

Claims (4)

중공형 허브(150), 다수의 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240) 및 상기 다수의 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240)를 상기 중공형 허브(150)에 연결하는 플랜지(260)를 포함하는 선박 프로펠러로서, 상기 다수의 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240)는 허브(150)에 분포되어 있고, 허브(150)의 측면부에 착탈 가능하도록 부착되고, 상기 중공형 허브(150)에 연결되는 플랜지(260) 각각은 허브(150)의 원기둥부에 형성된 공동부(165)와 스터드 볼트(135)를 통해서 연결되고,
상기 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240)는 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물로서, 상기 플랜지(260)는 금속 재질로 형성되어 스터드 볼트(135)가 관통하는 제1 개구부(265)를 포함하고 상기 제1 개구부(265)의 하면으로는 진공 인퓨전 성형 공정으로 사출 주입된 후 형성된 제2 개구부(215)를 포함하여 상기 스터드 볼트(135)가 상기 공동부(165) 및 제1,2 개구부(265,215)를 관통하도록 형성되어 있어서, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 성형된 사출물인 다수의 프로펠러 블레이드(210, 220, 230, 240), 금속 재질의 플랜지(260) 및 상기 중공형 허브(150)를 단단하게 결속시키고,
상기 스터드 볼트(135)는 상기 중공형 허브(150) 중심축과 수직하게 배치되고, 상기 진공 인퓨전 성형 공정으로 형성된 사출물은, 수지로서 탄소섬유강화수지(carbon fiber reinforced plastics) 또는 유리섬유강화수지(glass figber reinforce plastics)를 사용하며, 경화제로서 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러에 있어서,
(a) 블레이드에 대한 3차원 설계를 CAD를 이용하여 수행하는 단계(s10);
(b) 상기 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 단계(s20);
(c) 비교된 오차가 허용오차 이내인 제품에 대하여 진공 인퓨전 성형으로 상기 블레이드를 성형하는 단계(s30); 및
(d) 상기 블레이드와 플랜지 및 중공형 허브를 스터드 볼트를 이용하여 조립하는 단계(s40);를 포함하되,
상기 진공 인퓨전 성형 공법으로 제조하는 블레이드는,
(aa) 진공 인퓨전 성형용 몰드를 폴리싱하는 단계(s110);
(ab) 상기 폴리싱된 몰드에 대하여 마스킹 테이프를 부착하는 단계(s120);
(ac) 상기 몰드에 대하여 이형제 처리를 하는 단계(s130);
(ad) 상기 몰드에 이형천(peel ply)을 부착하는 단계(s140);
(ae) 수지공급라인과 진공라인으로 사용될 파이프를 설치하는 단계(s150);
(af) 마스킹 테이프를 제거하고, 실란트 테이프를 부착하는 단계(s160);
(ag) 진공 필름을 부착하는 단계(s170);
(ah) 상기 몰드에 진공 상태가 되도록 만드는 단계(s180); 및
(ai) 수지 주입라인을 통하여 수지를 주입하는 단계(s190)를 포함하되,
상기 수지는 CFRP 또는 GFRP를 포함하고 경화제로 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법.Hollow hub 150, a plurality of propeller blades (210, 220, 230, 240) and the plurality of propeller blades (210, 220, 230, 240) the flange 260 connecting the hollow hub 150 As a ship propeller, including a plurality of propeller blades (210, 220, 230, 240) is distributed to the hub 150, is attached to be detachably attached to the side of the hub 150, the hollow hub 150 Each of the flanges 260 connected to) is connected through the cavities 165 formed in the cylindrical portion of the hub 150 and the stud bolts 135,
The propeller blades 210, 220, 230, and 240 are injection moldings formed by a vacuum infusion molding process, and the flange 260 is formed of a metal material and includes a first opening 265 through which the stud bolt 135 penetrates. And the lower surface of the first opening 265, including the second opening 215 formed after injection injection by a vacuum infusion molding process, the stud bolt 135, the cavity 165 and the first and second openings It is formed so as to penetrate (265,215), a plurality of propeller blades (210, 220, 230, 240), an injection molded by the vacuum infusion molding process, a metal flange 260 and the hollow hub 150 Tightly bound,
The stud bolt 135 is disposed perpendicular to the central axis of the hollow hub 150, and the injection formed by the vacuum infusion molding process is made of carbon fiber reinforced plastics or glass fiber reinforced resin as a resin ( Glass figber reinforced plastics), in the propeller of a ship using a composite material, characterized in that using an epoxy resin as a curing agent,
(a) performing a three-dimensional design of the blade using CAD (s10);
(b) detecting an error by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade (s20);
(c) forming the blade by vacuum infusion molding for a product having a compared error within a tolerance (s30); And
(d) assembling the blade and the flange and the hollow hub using a stud bolt (s40);
The blade manufactured by the vacuum infusion molding method,
(Aa) polishing the mold for vacuum infusion molding (s110);
(ab) attaching a masking tape to the polished mold (s120);
(ac) subjecting the mold to a release agent treatment (s130);
(ad) attaching a release ply to the mold (s140);
(ae) installing a pipe to be used as a resin supply line and a vacuum line (s150);
(af) removing the masking tape and attaching the sealant tape (s160);
(ag) attaching a vacuum film (s170);
(ah) making the mold to be vacuumed (s180); And
(ai) a step of injecting the resin through the resin injection line (s190),
The resin includes CFRP or GFRP, and a propeller manufacturing method using a composite material, characterized in that it comprises an epoxy resin as a curing agent. 외주 면에 끼움홈(180a)을 가지고, 전면부와 후면부에 뚜껑(110)과 마개(120)의 결합부(180b)를 구비한 중공형의 제2 허브(180)와 상기 끼움홈(180a)에 끼워지는 블레이드(210, 220, 230, 240)는 뿌리 부에 직사각 기둥 형상의 끼움부(180b)를 구비하고, 압입 동작에 의하여 상기 중공형의 제2 허브(180)에 탈착 부착될 수 있고, 상기 뚜껑(110)과 마개(120)는 상기 전면부와 후면부에 뚜껑(110)과 마개(120)의 결합부(110a, 120a)를 구비한 중공형의 제2 허브(180)와 압입 후 볼트 등에 의하여 조립되어 일체화된 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러로서,
상기 블레이드(210, 220, 230, 240)는, 끼움부(180b)를 구비하고 있어서 손쉽게 전면부와 후면부에 뚜껑과 마개(120)의 결합부(110a, 120a) 사이에 형성된 끼움홈(180a)을 가지는 중공형 제2 허브(180)와 끼움 동작에 의하여 쉽게 탈 부착이 가능한 선박용 프로펠러이되, 상기 중공형 제2 허브(180)의 끼움홈(180a)에 상기 블레이드(210, 220, 230, 240)를 끼운 후에 상기 중공형의 제2 허브(180)에 형성된 결합부(180b)를 통해서 상기 뚜껑(110)과 마개(120)를 나사 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러에 있어서,
(a) 블레이드에 대한 3차원 설계를 CAD를 이용하여 수행하는 단계(s10);
(b) 상기 블레이드에 대한 3차원 설계 데이터에 맞추어 사출성형으로 제작된 제품의 스캔데이터와 상기 설계 데이터를 비교하여 오차를 검출하는 단계(s20);
(c) 비교된 오차가 허용오차 이내인 제품에 대하여 진공 인퓨전 성형으로 상기 블레이드를 성형하는 단계(s30); 및
(d) 상기 블레이드와 플랜지(260) 및 중공형 허브를 스터드 볼트를 이용하여 조립하는 단계(s40);를 포함하되,
상기 진공 인퓨전 성형 공법으로 제조하는 블레이드는,
(aa) 진공 인퓨전 성형용 몰드를 폴리싱하는 단계(s110);
(ab) 상기 폴리싱된 몰드에 대하여 마스킹 테이프를 부착하는 단계(s120);
(ac) 상기 몰드에 대하여 이형제 처리를 하는 단계(s130);
(ad) 상기 몰드에 이형천(peel ply)을 부착하는 단계(s140);
(ae) 수지공급라인과 진공라인으로 사용될 파이프를 설치하는 단계(s150);
(af) 마스킹 테이프를 제거하고, 실란트 테이프를 부착하는 단계(s160);
(ag) 진공 필름을 부착하는 단계(s170);
(ah) 상기 몰드에 진공 상태가 되도록 만드는 단계(s180); 및
(ai) 수지 주입라인을 통하여 수지를 주입하는 단계(s190)를 포함하되,
상기 수지는 CFRP 또는 GFRP를 포함하고 경화제로 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법.
A hollow second hub 180 having the fitting groove 180a on the outer circumferential surface and having a coupling portion 180b of the lid 110 and the stopper 120 on the front and rear portions, and the fitting groove 180a Blades (210, 220, 230, 240) fitted to the root portion has a rectangular pillar-shaped fitting portion (180b), and can be detachably attached to the hollow second hub 180 by a press-fitting operation, , After the lid 110 and the stopper 120 are press-fitted with the hollow second hub 180 having the coupling portions 110a and 120a of the lid 110 and the stopper 120 on the front and rear portions As a propeller of a ship using composite materials assembled and assembled by bolts,
The blades 210, 220, 230, and 240 are provided with a fitting portion 180b, so that the fitting groove 180a formed between the engaging portions 110a, 120a of the lid and the stopper 120 is easily formed on the front and rear portions. Having a hollow second hub 180 and a propeller for a ship that can be easily detached by a fitting operation, the blade 210, 220, 230, 240 in the fitting groove 180a of the hollow second hub 180 ) After fitting the propeller of a ship using a composite material, characterized in that the lid 110 and the stopper 120 can be screwed through the coupling portion 180b formed in the hollow second hub 180. In,
(a) performing a three-dimensional design of the blade using CAD (s10);
(b) detecting an error by comparing the scan data of the product manufactured by injection molding with the design data in accordance with the 3D design data for the blade (s20);
(c) forming the blade by vacuum infusion molding for a product having a compared error within a tolerance (s30); And
(d) assembling the blade and the flange 260 and the hollow hub using a stud bolt (s40);
The blade manufactured by the vacuum infusion molding method,
(Aa) polishing the mold for vacuum infusion molding (s110);
(ab) attaching a masking tape to the polished mold (s120);
(ac) subjecting the mold to a release agent treatment (s130);
(ad) attaching a release ply to the mold (s140);
(ae) installing a pipe to be used as a resin supply line and a vacuum line (s150);
(af) removing the masking tape and attaching the sealant tape (s160);
(ag) attaching a vacuum film (s170);
(ah) making the mold to be vacuumed (s180); And
(ai) a step of injecting the resin through the resin injection line (s190),
The resin includes CFRP or GFRP, and a propeller manufacturing method using a composite material, characterized in that it comprises an epoxy resin as a curing agent.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플랜지(260)는 중공형 제2 허브(180)의 측면부에 결합되고, 상기 플랜지(260)와 중공형 제 2허브(150)의 측면부 사이에는 블레이드(210, 220, 230, 240)가 배치되어 스터드 볼트(135)를 통하여 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 선박의 프로펠러 제조방법. The method according to claim 1 or 2,
The flange 260 is coupled to the side of the hollow second hub 180, and the blades 210, 220, 230, and 240 are disposed between the flange 260 and the side of the hollow second hub 150. Becomes a screw propeller manufacturing method using a composite material characterized in that the screw is coupled through the stud bolt (135).
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