KR20080104432A - Waterjet driving method and propulsion - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 워터젯 추진방법 및 추진기를 설명하기 위한 블록다이어그램들;1 and 2 are block diagrams for explaining a waterjet propulsion method and propeller according to the spirit of the present invention;
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기를 설명하기 위한 사시도들;3A and 3C are perspective views illustrating a waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기에서 상부 하우징에 임펠러가 결합된 상태를 보여주는 저면도;Figure 4 is a bottom view showing a state in which the impeller is coupled to the upper housing in the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기가 선박에 설치된 일례를 설명하기 위한 도면;5 is a view for explaining an example in which a water jet propeller installed on a ship according to a preferred embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 사용시 선박의 운행방향을 조절하는 일례를 설명하기 위한 도면;6 is a view for explaining an example of adjusting the running direction of the vessel when using the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 사용시 선박의 운행방향을 조절하는 다른 예를 설명하기 위한 도면;7 is a view for explaining another example of adjusting the running direction of the ship when using the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 다른 사용예를 설명하기 위한 도면;8 is a view for explaining another use example of the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 또 다른 사용예 를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining another use example of the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 선박 3 : 선체 하판1: ship 3: hull bottom
10, 10' : 워터젯 추진기 20 : 하우징10, 10 ': water jet propeller 20: housing
22 : 유입구 24 : 수용공간22: inlet 24: receiving space
26, 26' : 분출로 28 : 분출구26, 26 ': spout 28: spout
30 : 상부 케이스 32 : (상부 케이스) 상면30: upper case 32: (upper case) upper surface
34 : (상부 케이스) 하면 36 : 홀34: upper case 36: hole
40 : 하부 케이스 42 : (하부 케이스) 상면40: lower case 42: (lower case) upper surface
44 : (하부 케이스) 하면 50 : 임펠러44: lower case 50: impeller
52 : 회전 플레이트 54 : (회전 플레이트) 상면52: rotating plate 54: (rotating plate) upper surface
56 : (회전 플레이트) 하면 58 : 플랜지56: (rotating plate) bottom 58: flange
60 : 블레이드 70 : 액추에이터60: blade 70: actuator
80 : 키 W : 워터젯80: key W: waterjet
본 발명은 워터젯 추진방법 및 추진기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 유체를 흡입하여 분출시켜 형성되는 워터젯을 사용하여 선박에 대한 추진력을 제공함에 있어 임펠러를 블로우 팬의 형태로 구성하므로써 종래기술에 비해 추진기의 설치면적을 줄일 수 있고, 선체 외부로 돌출되는 부분이 없도록 설치할 수 있는 워터젯 추진방법 및 추진기에 관한 것이다. The present invention relates to a waterjet propulsion method and propeller, and more particularly, by providing an impeller in the form of a blow fan in providing a propulsion force for a vessel using a waterjet formed by inhaling and ejecting a fluid compared to the prior art It relates to a waterjet propulsion method and propeller that can reduce the installation area of the propeller, and can be installed so that no part protrudes out of the hull.
일반적으로 선박 추진장치(추진기)에는 스크류 프로펠러를 이용한 방식과 임펠러를 이용한 워터젯 방식을 사용되고 있다. In general, a ship propulsion device (propulsion machine) uses a screw propeller method and a waterjet method using an impeller.
이때, 스크류 프로펠러를 사용하는 방식의 경우, 선체 외부에 돌출되어 설치되므로 수심이 낮은 강이나 해역에서 운항에 제한을 받으며 장소에 따라 운항이 매우 제한적이다. 이와 같은 추진기의 경우 프로펠러가 암초 또는 부유물과의 충돌시 날개손상이 유발된다. 그리고, 고속선의 경우 유체역학적으로 프로펠러 날개에 캐비테이션 현상이 발생하여 추진효율 감소, 날개표면 침식, 선체진동 유발, 수중소음 발생 등의 문제점이 있는 것으로 알려져 있다. At this time, in the case of using the screw propeller, because it is installed to protrude outside the hull is limited to the operation in rivers or seas with a low depth and the operation is very limited depending on the place. In the case of such a propeller, wing damage is caused when the propeller collides with a reef or float. In addition, in the case of high-speed craft, it is known that there are problems such as cavitation phenomenon on the propeller blade due to hydrodynamic reduction, propulsion efficiency decrease, wing surface erosion, hull vibration, underwater noise generation.
한편, 워터젯 방식인 후자의 경우 주로 축류식 방식의 임펠러를 사용하는데, 이와 같은 임펠러를 사용한 워터젯 방식은 유체의 유입 및 워터젯의 분출방향이 회전축과 동일하게 이루어지고, 많은 양의 유체에 낮은 압력을 주는데 적절한 것으로 알려져 있다. 이와 같은 임펠러를 사용한 워터젯 방식은 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0004265호 "고속 해양 선박, 특히 함선용 추진 시스템", 공개 번호 제10-2004-0107529호 "이중 선체 및 워터젯 드라이브를 구비한 고속 해양 선박" 및 공개번호 제10-2006-0121175호 "선외 제트 드라이브 선박 추진 시스템" 등에서 제안되고 있다.On the other hand, in the latter case of the waterjet method, the axial flow type impeller is mainly used. In the waterjet method using such an impeller, the fluid inflow and the jet direction of the waterjet are made to be the same as the rotation axis, and a low pressure is applied to a large amount of fluid. It is known to be suitable for giving. The waterjet method using such an impeller is provided with the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0004265 "propulsion system for high speed marine vessels, especially ships", Publication No. 10-2004-0107529 "double hull and waterjet drive A high speed marine vessel "and publication No. 10-2006-0121175" Overboard Jet Drive Ship Propulsion System "and the like.
이와 같은 워터젯 방식은 스크류 프로펠러 방식에 비해 캐비테이션 현상이나 날개표면 침식, 수중소음 면에서 향상됨을 보이는 것으로 알려져 있지만, 그 영향이 아주 작은 것으로 알려져 있고, 일정동력 사용시 흡입유량에 비해 분사되어 배출되는 배출유량이 급격히 줄어들어 효율면에서 떨어지는 문제점이 있는 것으로 알려져 있다. 그리고, 이와 같이 유체의 사출방향과 동일하게 설치되는 임펠러를 사용하는 방식은 임펠러 높이와 장치가 차지하는 부피, 유체가 이동하는 유로가 많은 비중을 차지하게 되어 그 크기를 축소시키는데 한계가 있고, 선체에서 차지하는 면적을 줄일 수 없는 문제점이 있다. This waterjet method is known to show improvement in cavitation phenomenon, wing surface erosion, and underwater noise, compared to the screw propeller method, but its effect is known to be very small. It is known that there is a problem that is sharply reduced and falls in efficiency. In addition, the method using the impeller installed in the same direction as the injection direction of the fluid has a limit in reducing the size of the impeller height, the volume occupied by the device, the flow path in which the fluid moves takes a large proportion, and in the hull There is a problem that can not reduce the area occupied.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해, 종래 워터젯의 분출방향이 회전축과 동일하게 이루어지도록 하는 방법과 달리 워터젯의 분출이 임펠러의 원주방향으로 이루어져 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 하는 새로운 형태의 워터젯 추진방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention, in order to improve the problems of the prior art, unlike the conventional waterjet jetting direction is made to be the same as the rotation axis, the jet of the waterjet is made in the circumferential direction of the impeller made to use the centrifugal force of the ship The aim is to provide a new type of waterjet propulsion method to obtain.
또한, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해, 원심력을 이용하여 원주방향으로 워터젯의 분출이 이루어지도록 하고, 선박의 외부로 돌출시키지 않으면서 선박에 설치할 수 있으며, 그 설치면적을 최대한 줄일 수 있는 새로운 형태의 워터젯 추진기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention, in order to improve the problems of the prior art, the jet of the waterjet to be made in the circumferential direction by using a centrifugal force, can be installed on the vessel without protruding to the outside of the vessel, the installation area to the maximum It is an object to provide a new type of waterjet propeller that can be reduced.
특히, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해, 블로우 팬 형태로 이루어지는 임페러를 구성하므로써, 비교적 간단하게 추진기를 구성할 수 있고, 선박에서 추진기가 차지하는 면적을 줄이며, 유체의 분출을 위한 유로의 높이 및 길이를 감소시키고, 캐비테이션 현상 및 수중소음을 개선시키며, 출력효율 향상으로 고속 고압의 워터젯을 발생시킬 수 있는 새로운 형태의 워터젯 추진방법 및 워터젯 추진기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In particular, in order to improve such a problem of the prior art, by constructing an impeller in the form of a blow fan, the present invention can compose a propeller relatively simply, reduce the area occupied by the propeller in a ship, and It is an object of the present invention to provide a new type of waterjet propulsion method and waterjet propeller that can reduce the height and length of the flow path, improve the cavitation phenomenon and underwater noise, and generate a high speed and high pressure waterjet by improving the output efficiency.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 임펠러로 유체를 흡입 및 분출시켜 형성되는 워터젯을 사용하여 선박에 대한 추진력을 제공하는 워터젯 추진방법에 있어서, 상기 임펠러(50)가 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 하여 워터젯(W)이 상기 임펠러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하므로써, 상기 임펠러(50)의 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 한다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a water jet propulsion method using a water jet formed by sucking and ejecting the fluid into the impeller, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법에서 상기 임펠러(50)에 유입되는 유체는 상기 임펠러(50)에 수직방향으로 유입되도록 할 수 있다. In such a waterjet propulsion method according to the present invention, the fluid flowing into the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법에서 상기 임펠러(50)는 상기 선박(1)의 후미에 배치되고, 상기 선박(1)의 선체 하판(3)에 형성된 유입구(22) 상에 결합되며, 상기 분출로(26)는 상기 선박(1)의 후방향으로 배치되어 상기 선박(1)의 후미 하측의 유체가 수직으로 유입되어 후방향으로 분출되도록 할 수 있다. In the waterjet propulsion method according to the present invention, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법에서 상기 선박(1)은 상기 분출로(26)를 통해 흐르는 유체의 방향을 제어하는 키(80)를 사용하여 운행방향을 조절할 수 있다. In the waterjet propulsion method according to the present invention as described above, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법에서 상기 임펠러(50)는 적어도 한쌍으로 이루어지고, 상기 선박(1)의 좌우 측면에 서로 대칭되도록 설치되므로써, 상기 선박(1)의 측면방향에서 물이 유입되어 상기 선박(l)의 후방향으로 분출되도록 하고, 좌우 임펠러(50)가 서로 다른 세기의 워터젯을 분출하여 상기 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있다. In the waterjet propulsion method according to the present invention, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법에서 상기 임펠러(50)는 적어도 한쌍으로 이루어지고, 상기 선박(1)의 후미 좌우에 서로 대칭되도록 설치되므로써, 상기 선박(1)의 하면방향에서 물이 유입되어 상기 선박(l)의 후방향으로 분출되도록 하고, 좌우 임펠러(50)가 서로 다른 세기의 워터젯을 분출하도록 하여 상기 선 박(1)의 운행방향을 조절할 수 있다. In the waterjet propulsion method according to the present invention, the
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 워터젯(W)을 사용하여 선박(1)에 대한 추진력을 제공하는 워터젯 추진기에 있어서, 액추에이터(70)에 접속되어 회전되므로써 유체를 흡입 및 분출시켜 워터젯을 형성시키기 위한 임펠러(50) 및; 상기 임펠러(50)로 유체가 유입되는 유입구(22)와, 상기 유입구(22)와 연통되어 상기 임펠러(50)가 내부에 위치되도록 형성되는 수용공간(24) 및, 상기 수용공간(24)과 연통되어 상기 임펠러(50)에 의해 유체가 흘러 분출구(28)를 통해 워터젯(W)이 분출되는 경로를 형성하는 분출로(26)를 갖는 하우징(20)을 포함하되; 상기 임펠러(50)는 상기 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 형성되어 상기 분출로(26)를 통해 형성되는 워터젯(W)이 상기 임펠러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하므로써, 상기 임펠러(50)의 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 할 수 있다. According to another feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a waterjet propeller that provides a driving force for the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진기에서 상기 하우징(20)은 상면(32)과 하면(34)을 갖고, 상기 하면(34)상에 상기 수용공간(24) 및 분출로(26)가 형성되며, 상기 수용공간(24)의 중심에서 상기 상면(32)으로 관통되어 상기 액추에이터(70)가 상기 임펠러(50)와 접속되는 홀(36)이 형성되는 상부 케이스(30) 및, 상면(42)과 하면(44)을 갖고, 상기 상부 케이스(30)의 수용공간(24)과 수직되도록 상기 상면(42)과 하면(44)을 관통하여 상기 유입구(22)가 형성되며, 상기 상부 케이 스(30)의 하면(34)에 결합되는 하부 케이스(40)를 구비할 수 있다. In the water jet propeller according to the present invention, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진기에서 상기 임펠러(50)는 상면(54)과 하면(56)을 갖고, 중심에 상기 액추에이터(70)에 접속되는 플랜지(58)가 형성되는 회전 플레이트(52)와, 상기 회전 플레이트(52)의 반지름 방향으로 정해진 각도를 사이에 두고 상기 회전 플레이트(52)에 수직되도록 결합되는 다수개의 블레이드(60)를 구비하여 이루어지므로써, 블로우 팬의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. In the waterjet propeller according to the present invention, the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진기에서 상기 하우징(20)의 하부 케이스(40)는 상기 선박(1)의 선체 하판(3)일 수 있다. In the water jet propeller according to the present invention, the
도 1 및 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 워터젯 추진방법 및 추진기를 설명하기 위한 블록다이어그램들로서, 도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 워터젯 추진방법의 개념을 설명하기 위해 임펠러(50)의 하방향에서 보인 블록다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 워터젯 추진기의 개념을 설명하기 위해 임펠러(50)의 측방향에서 보인 블록다이어그램이다. 1 and 2 are block diagrams for explaining the waterjet propulsion method and propeller according to the technical idea of the present invention, Figure 1 is a view of the
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 임펠러로 유체를 흡입 및 분출시켜 형성되는 워터젯을 사용하여 선박에 대한 추진력을 제공하는 워터젯 추진방법은 임펠러(50)가 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 하여 워터젯(W)이 임펠 러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하므로써, 임펠러(50)의 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 한다. 1 and 2, a waterjet propulsion method for providing a propulsion force for a vessel using a waterjet formed by inhaling and ejecting fluid with an impeller according to the
이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법은 유체의 유입 및 분출방향이 회전축과 동일하게 이루어지도록 하는 종래기술과 달리 임펠러(50)가 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 하므로써 워터젯(W)이 임펠러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 즉, 본 발명에 따른 워터젯 추진방법은 임펠러(50)의 회전축이 유체의 유입 및 분출방향에 대해 수직되게 설치되도록 하는 것이다. 이와 같은 본 발명은 선박(1)의 추진력을 얻기 위해 유입구(22)를 통해 유체를 선박 외부로부터 끌어 들여 수용공간(24)에 위치된 임펠러(50)를 통해 회전동력이 압력에너지로 바뀌도록 하여 분출로(26)를 통해 고속으로 분사되도록 하는 원리를 적용한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 유체가 임펠러(50)로 유입(흡입)된 후 압축되어 토출되게 되므로, 압력이 상승하여 캐비테이션의 발생 또한 줄어들게 되는 것이다. The water jet propulsion method according to the present invention is water jet (W) by allowing the
한편, 본 발명에 따른 워터젯(W)을 사용하여 선박(1)에 대한 추진력을 제공하는 워터젯 추진기(10)는, 도 2에서 보는 바와 같이, 액추에이터(70)에 접속되어 회전되므로써 유체를 흡입 및 분출시켜 워터젯(W)을 형성시키기 위한 임펠러(50)와, 이 임펠러(50)가 결합되어 유체의 유입 및 분출을 통해 워터젯(W)이 형성되도록 하기 위한 하우징(20)으로 이루어진다. 이때, 하우징(20)은 임펠러(50)로 유체 가 유입되는 유입구(22)와, 이 유입구(22)와 연통되어 임펠러(50)가 내부에 위치되도록 형성되는 수용공간(24) 및, 이 수용공간(24)과 연통되어 임펠러(50)에 의해 유체가 흘러 분출구(28)를 통해 워터젯(W)이 분출되는 경로를 형성하는 분출로(26)를 갖는다. 그리고, 임펠러(50)는 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 형성되어 분출로(26)를 통해 형성되는 워터젯(W)이 임펠러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하므로써, 임펠러(50)의 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 한다. On the other hand, the waterjet propeller 10 for providing a driving force for the
이때, 본 발명에서 하우징(20)은 기본적으로 임펠러(50)가 위치되는 수용공간(24)을 형성하고, 분출로(26)의 형성을 통해 유체의 유입 및 분출을 통해 워터젯(W)이 형성되도록 하기 위한 구성으로, 이와 같은 하우징(20)은 선박(1)의 선체와의 관계를 통해 구성될 수 있다. 예컨대, 유체{해수, 담수 등 선박(1)이 운행하는 지역의 물}가 유입되는 유입구(22)는 도 2에서 보는 바와 같이 선박(1)의 선체 하판(3), 도 5에서 보는 바와 같이 별도의 하부 케이스{40, 워터젯 추진기(10)가 선박의 선체 외부로 들어나도록 설치하는 경우이고, 선체내에 워터젯 추진기(10)가 설치되는 경우 외부 유체가 선체내{즉, 워터젯 추진기(10)의 유입구(22)}로 유입되도록 하기 위한 홀 또는 설비(별도의 유체 송급장치를 부가할 수 있는 것이다}, 또는 도 7 및 도 9에서 보는 바와 같이 선박(1)의 선후부(도 7, 참조번호 미기입) 또는 선체 측판(도 9, 참조번호 미기입)에 형성될 수 있는 것이다. 즉, 본 발명에서 유입구(22)는 그 위치에 제한되거나 그 형상 및 구성에 제안되는 의미가 아니며, 임펠러(40)내 위치되는 하우징(20)의 수용공간(24)으로 유체가 유입되도록 하 는 구성을 지칭하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 워터젯 추진기(10, 10')의 하우징(20)에서 분출로(26, 26')의 구성은 통상 유체의 흐름을 고려한 설계에 의해 이루어지는 것이다. 이와 같은 분출로(26)는 수용공간(24)에 위치되는 임펠러(50)에 의해 압축형성된 유체가 토출되어 선박(1)의 외부로 분출되므로써 최종적으로 워터젯(W)을 형성하기 위해 구성된다. At this time, in the present invention, the
한편, 본 발명은 도 2, 도 5, 도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이 선박(1)을 일방향으로 추진시키기 위한 워터젯 추진기(10)뿐만아니라, 도 7에서 보는 바와 같이, 임펠러(50)의 양측으로 분출로(26, 26')를 형성하여 임펠러(50)의 회전방향을 정역시키므로써 선박을 전후 양방향으로 추진시킬 수 있도록 하는 워터젯 추진기(10')로 구성할 수 있는 것이다. 그리고, 본 발명에 따른 워터젯 추진기(10)는 선박(1)의 운행을 위한 추진력을 위해 적용하는 것을 기본으로 하고 있으나, 도 6에서 보인 키(80)를 적용하여 선박(1)의 운행방향을 조절하는 형태를 탈피하여, 도 8 및 도 9와 같이 선박(1)상에서 좌우 한쌍으로 배치되도록 구성되어 각 워터젯 추진기(10)의 출력을 조절하므로써 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있고, 도 7에서 보인 워터젯 추진기(10')를 별도로 사용{이 경우 워터젯 추진기(10')의 분출로(26, 26')은 선박(1)의 측부로 형성될 것이다}하여 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있는 것이다. On the other hand, the present invention, as shown in Figures 2, 5, 8 and 9, as well as the
이와 같은 본 발명의 워터젯 추진방법 및 추진기에 의하면, 임펠러가 분출로 에 대해 수평되게 배치되도록 형성되어 분출로를 통해 형성되는 워터젯이 임펠러의 원주방향으로 이루어지도록 하므로 종래 기술에 비해 소형 및 박형으로 제작할 수 있어 추진기의 설치면적으로 줄일 수 있고, 흡입된 유체의 유량과 배출되는 유체의 유량을 일정하게 할 수 있으며, 수중 소음이 적은 고속고압의 추진력을 제공할 수 있다. 또한, 유체의 유입 및 분출방향이 회전축과 동일하게 이루어지도록 하는 종래기술과 달리 선박의 선체 외부로 돌출되는 요소를 없앨 수 있으므로 운행상 수심의 영향이 적어 수로 및 파이프 등의 얕은 수심환경에서도 운항이 자유로운 선박을 구현할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 임펠러과 아주 근접하여 연결된 분출로가 구현되므로 종래 기술과 달리 세어 나가는 유체의 양을 최소화하고 배출되는 유량을 최대화할 수 있다. According to the water jet propulsion method and the propeller of the present invention, the impeller is formed to be horizontally disposed with respect to the jet passage to be formed in the circumferential direction of the impeller so that the water jet formed through the jet passage to be made smaller and thinner than the prior art It can reduce the installation area of the propeller, it is possible to make the flow rate of the suction fluid and the discharged fluid constant, and to provide a high-speed high-pressure propulsion force with less underwater noise. In addition, unlike the prior art in which the inflow and outflow directions of the fluid are made to be the same as the rotation axis, the elements protruding out of the hull of the ship can be eliminated, so that the operation is less affected by the depth of operation, so that the operation is possible even in shallow water environments such as waterways and pipes. Free shipping can be implemented. In particular, according to the present invention, since the ejection path is implemented in close proximity to the impeller, unlike the prior art, it is possible to minimize the amount of fluid to be counted and to maximize the discharge flow rate.
그리고, 이와 같은 본 발명에 따른 워터젯 추진방법 및 추진기는 소형 선박, 위그선 등의 고속선, 놀이용 선박, 준설선 등 다양한 선박에 적용할 수 있을 것이다. In addition, the waterjet propulsion method and propeller according to the present invention can be applied to a variety of vessels, such as small vessels, high-speed vessels such as wig ships, amusement vessels, dredgers.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3a 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 한편 각 도면에서 일반적인 선박의 추진기(장치) 특히, 워터젯 추진기의 기술적 구성 및 작용, 선박 추진기에 적용되는 액추에이터의 구성 및 작용, 이 액추에이터와 임펠러의 접속에 대한 구성 및 작용, 구성간 결합 및 수밀을 위한 기계요소의 구성 및 작용 등 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 9. On the other hand, in each drawing, the technical configuration and action of a general ship propeller (especially a waterjet propeller), the configuration and action of an actuator applied to the ship propeller, the configuration and action of the connection between the actuator and the impeller, the coupling and watertightness between the configurations The construction and operation of the mechanical elements for the construction and the illustration and detailed description of the construction and the operation and effects thereof that can be easily known from related art in the art have been briefly or omitted, and are shown around the parts related to the present invention.
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기를 설명하기 위한 사시도들이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기에서 상부 하우징에 임펠러가 결합된 상태를 보여주는 저면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기가 선박에 설치된 일례를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 사용시 선박의 운행방향을 조절하는 일례를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 사용시 선박의 운행방향을 조절하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 다른 사용예를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기의 또 다른 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 3A and 3C are perspective views illustrating a waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a bottom view showing a state where an impeller is coupled to an upper housing in a waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention. 5 is a view for explaining an example in which a water jet propeller installed in a ship according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 6 is an example of adjusting the running direction of the vessel when using the water jet propeller according to a preferred embodiment of the present invention Figure 7 is a view for explaining, Figure 7 is a view for explaining another example of adjusting the running direction of the vessel when using the water jet propeller according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 8 is a water jet propeller according to a preferred embodiment of the present invention 9 is a view for explaining another use example of the waterjet propeller according to a preferred embodiment of the present invention. A diagram for explaining another use example.
도 3a 및 도 5를 주도면으로 하여 도 3a 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기(10)는 액추에이터(70)에 접속되어 회전되므로써 유체를 흡입 및 분출시켜 워터젯(W)을 형성시키기 위한 임펠러(50)와, 이 임펠러(50)가 결합되어 유체의 유입 및 분출을 통해 워터젯(W)이 형성되도록 하기 위한 하우징(20)으로 이루어진다. Referring to FIGS. 3A to 9 with the main surface of FIGS. 3A and 5 as shown in FIG. 3, the
이때, 하우징(20)은 임펠러(50)로 유체가 유입되는 유입구(22)와, 이 유입구(22)와 연통되어 임펠러(50)가 내부에 위치되도록 형성되는 수용공간(24) 및, 이 수용공간(24)과 연통되어 임펠러(50)에 의해 유체가 흘러 분출구(28)를 통해 워터젯(W)이 분출되는 경로를 형성하는 분출로(26)를 갖는다. 여기서, 분출로(26)는 임펠러(50)의 회전방향과 일치하는 방향으로 설계된다. 그리고, 본 실시예에서 분출로(26)는 하우징(20)과 일체되는 형태로 제시하였으나, 이와 같은 분출로(26)는 별도의 관을 적용하여 구성할 수도 있는 것이다. 특히, 본 실시예에서 하우징(20)은 상부 케이스(30)와 하부 케이스(40)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 상부 케이스(30)는 상면(32)과 하면(34)을 갖고, 하면(34)상에 수용공간(24) 및 분출로(26)가 형성되며, 수용공간(24)의 중심에서 상면(32)으로 관통되어 액추에이터(70)가 임펠러(50)와 접속되는 홀(36)이 형성된다. 그리고, 하부 케이스(40)는 상면(42)과 하면(44)을 갖고, 상부 케이스(30)의 수용공간(24)과 수직되도록 상면(42)과 하면(44)을 관통하여 유입구(22)가 형성되며, 상부 케이스(30)의 하면(34)에 결합된다. 이때, 하부 케이스(40)는, 도 2에서 보는 바와 같이 선박(1)의 선체 하판(3)로 적용될 수 있고, 도 9에서 보는 바와 같이, 선박(1)의 선체 측판으로 적용될 수 있는 것이다. 또한, 도시하지는 않았지만, 유입구(22)에는 망을 설치하여 항해 중 임펠러(50)로 이물질이 들어오는 것을 방지할 수 있을 것이다. In this case, the
그리고, 임펠러(50)는 분출로(26)에 대해 수평되게 배치되도록 형성되어 분출로(26)를 통해 형성되는 워터젯(W)이 임펠러(50)의 원주방향으로 이루어지도록 하므로써, 임펠러(50)의 원심력을 이용하여 선박의 추진력을 얻도록 한다. 이때, 본 실시예에서 임펠러(50)는 회전 플레이트(52)와 다수개의 블레이드(60)를 구비하여 블로우 팬의 형태를 갖도록 형성된다. 회전 플레이트(52)는 상면(54)과 하면(56)을 갖고, 중심에 액추에이터(70)에 접속되는 플랜지(58)가 형성된다. 다수개의 블레이드(60)는 회전 플레이트(52)의 반지름 방향으로 정해진 각도를 사이에 두고 회전 플레이트(52)에 수직되도록 결합된다. 본 실시예에서 임펠러(50)는 그 중심이 액추에이터(70)의 동력축과 일치한다. 그리고, 다수개의 블레이드(60)는 유체의 흐름을 서로 방해하지 않으면서 원심력에 의한 유체의 배출을 용이하게 할 수 있도록 일정 간격으로 수직하게 배치된다. 그리고, 블레이트(60)는 선체와의 사이에 마찰이 일어나지 않을 만큼의 미세한 틈을 유지함으로써 캐비테이션 현상을 감소시키고 유체의 세어나감을 최소화시킨다.And, the
이와 같은 본 실시예에 따른 워터젯 추진기(10)의 작용을 살피면, 유체는 유입구(22)를 통해 임펠러(50)가 위치된 수용공간(24)으로 들어오게 되고, 임펠러(50)의 회전에 의한 원심력이 발생하여 회전 중심에서 바깥방향으로 유체가 이동하게 되며, 유체의 압력에 의해 가속되게 된다. 이렇게 가속된 유체는 분출로(26)를 통해 바깥쪽으로 분출되어 워터젯을 형성하게 되고, 선박(1)은 그 반작용으로 추진력을 얻게 된다. 이때, 본 실시예에서 분출로(26)는 임펠러(50)와 직접적으로 연결되어 유체가 세어나가는 것을 방지한다. 그리고, 임펠러(50)의 회전방향을 따라 분출로(26)가 설계되어 유체가 분출로(26)를 따라 흐르면서 생기는 저항을 최소 화함으로써 출력을 향상시킬 수 있다.In view of the action of the
한편, 본 발명에 따른 워터젯 추진기(10)는 도 5 및 도 8에서 보는 바와 같이 임펠러(50)를 선박(1)의 후미에 배치되도록 하여, 선박(1)의 후미 하측의 유체가 수직으로 유입되어 후방향으로 분출되도록 구성된다. 이때, 분출로(26)는 선박(1)의 후방향으로 배치되지만, 선박(1) 외부의 유체 유입을 위한 유입구(22)는, 도 2에서 보는 바와 같이 선박(1)의 선체 하판(3)에 형성된 형태, 도 5에서 보는 바와 같이 하부 케이스(40)에 형성된 형태(이 경우는 별도의 유체 공급 장치를 적용할 수도 있다)를 적용할 수 있다. 그리고, 이와 별개의 형태로, 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진기(10')는 임펠러(50)에 연결되는 분출로(26, 26')의 방향을 양쪽으로 하여 선박이 전/후진 가능하도록 구성할 수 있다. 이와 같은 워터젯 추진기(10')는 액추에이터(70, 대표적으로 모터)의 회전이 시계방향일 때 유입된 유체가 우측의 분출로(26')를 따라 우측으로 토출되므로 선박은 좌측으로 이동하고, 액추에이터(70)의 회전이 반시계 방향일 때 유체가 좌측의 분출로(26)로 토출되므로 선박은 우측으로 이동하게 된다.On the other hand, the
한편, 본 실시예에 따른 워터젯 추진기(10)는, 도 6에서 보는 바와 같이, 통상의 선박과 같이 키(80)를 사용하여 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있다. 이와 같은 키(80)는 분출로(26)를 통해 흐르는 유체의 방향을 제어하므로써 운행방향을 조절하게 되는데, 이 키(80)는 분출구(28, 도 5 참조)상에 위치되도록 하우징(20) 에 설치되거나 선박(1)의 후미에 설치할 수 있을 것이다. On the other hand, the
또한, 본 실시예에서 선박(1)의 운행방향의 제어는 임펠러(50) 차체로 가능하도록 할 수 있다. 즉, 도 8에서 보는 바와 같이 적어도 한쌍의 임펠러(50)를 선박(1)의 후미 좌우에 서로 대칭되도록 설치하므로써, 선박(1)의 하면방향에서 물이 유입되어 선박(l)의 후방향으로 분출되도록 하고, 좌우 임펠러(50)가 서로 다른 세기의 워터젯을 분출하도록 하여 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있는 것이다. 그리고, 도 9에서 보는 바와 같이, 적어도 한쌍의 임펠러(50)를 선박(1)의 좌우 측면에 서로 대칭되도록 설치하므로써, 선박(1)의 측면방향에서 물이 유입되어 선박(l)의 후방향으로 분출되도록 하고, 좌우 임펠러(50)가 서로 다른 세기의 워터젯을 분출하여 선박(1)의 운행방향을 조절할 수 있는 것이다. 도 9에서 보인 예와 같이 선박(1)의 측면에 워터젯 추진기(10)를 부착시키는 예는 극단적으로 수심이 얕아 선체가 바닥에 닿아 임펠러(50)로 유체가 흡입되지 못하여 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있다. 물론, 도 8 및 도 9에서 보인 형태는 워터젯 추진기(10)를 설치하는 일부의 예를 보인 것으로, 이와 같은 설치예 외에도 본 발명의 기술적 사상아래 다양한 적용이 가능한 것이다. In addition, in this embodiment, the control of the driving direction of the
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 추진방법 및 추진기를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변 경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. As described above, the waterjet propulsion method and the propeller according to the preferred embodiment of the present invention is shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described for example and various changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. And changes can be made by those skilled in the art.
본 발명에 의한 워터젯 추진방법 및 추진기에 의하면, 임펠러가 분출로에 대해 수평되게 배치되도록 형성되어 분출로를 통해 형성되는 워터젯이 임펠러의 원주방향으로 이루어지도록 하므로 종래 기술에 비해 소형 및 박형으로 제작할 수 있어 추진기의 설치면적으로 줄일 수 있고, 흡입된 유체의 유량과 배출되는 유체의 유량을 일정하게 할 수 있으며, 수중 소음이 적은 고속고압의 추진력을 제공할 수 있다. 또한, 유체의 유입 및 분출방향이 회전축과 동일하게 이루어지도록 하는 종래기술과 달리 선박의 선체 외부로 돌출되는 요소를 없앨 수 있으므로 운행상 수심의 영향이 적어 수로 및 파이프 등의 얕은 수심환경에서도 운항이 자유로운 선박을 구현할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 임펠러과 아주 근접하여 연결된 분출로가 구현되므로 종래 기술과 달리 새어 나가는 유체의 양을 최소화하고 배출되는 유량을 최대화할 수 있다. According to the water jet propulsion method and propeller according to the present invention, the impeller is formed so as to be horizontally arranged with respect to the ejection passage so that the water jet formed through the ejection passage is made in the circumferential direction of the impeller can be manufactured in a smaller and thinner than the prior art Therefore, it is possible to reduce the installation area of the propeller, to make the flow rate of the suctioned fluid and the discharged fluid constant, and to provide a high speed and high pressure propulsion with less underwater noise. In addition, unlike the prior art in which the inflow and outflow directions of the fluid are made to be the same as the rotation axis, the elements protruding out of the hull of the ship can be eliminated, so that the operation is less affected by the depth of operation, so that the operation is possible even in shallow water environments such as waterways and pipes. Free shipping can be implemented. In particular, according to the present invention, since the ejection passage is connected in close proximity to the impeller, unlike the prior art, it is possible to minimize the amount of leaking fluid and maximize the discharged flow rate.
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