KR20100057247A - 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 프로펠러의 케비테이션 현상으로 인한 진동과 소음을 차단할 수 있는 장치를 제공하기 위해서, 선박의 선저외판에서 수직 하방향으로 설치된 연결 부재와, 일단부가 상기 연결 부재와 힌지결합되어 일정각도로 상하 운동되며, 프로펠러의 상부에 일정한 간격으로 이격배치되는 보호판으로 구성되어, 프로펠러가 회전됨에 따라 발생되는 기포가 상기 보호판에 접촉되어 선박의 선저외판에 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있음을 특징으로 하여, 연결 부재에 힌지결합된 보호판을 통해서 캐비테이션 현상으로 발생된 기포가 직접적으로 선저외판에 접촉되는 것을 방지할 수 있으므로 진동과 소음이 선체로 전달되는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

선박 프로펠러 케비테이션 소음 진동 방진 방음

Description

선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치{anti-vibration and sound device for ship's propeller}

본 발명은 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 선박의 프로펠러의 회전에 의해서 발생되는 캐비테이션 현상으로 인한 진동과 소음이 선체에 직접적으로 전달되는 것을 차단할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박용 프로펠러는 앞, 뒷면의 압력차이를 발생시킴으로써 추력을 얻게 된다. 이 때 앞면에서 압력이 증기압(Vapor Pressure)이하로 떨어지는 영역에서 공기방울이 발생되는 공동 현상(또는 캐비테이션(Cavitation)이라함)이 발생하게 된다.

이러한 캐비테이션은 발생단계에서 얻어진 엄청난 열화학적 에너지가 캐비티 소멸단계에서 순간적으로 방출되어 날개 표면의 침식을 일으키기도 하며, 공기방울이 선저외판에 접촉되면서 선미부의 진동 및 소음의 주요 원인이 된다.

따라서, 이러한 캐비테이션을 방지하기 위해서 다양한 기술들이 제안되고 있으며, 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제20-1990-0020766호, 10-2000-0061151호 등에서는 프로펠러의 형상을 변경하거나 선저외판에 별도의 방진/방음재를 부착하는 방법을 제안하였다.

도 1은 종래의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 도시하는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 선박(S)의 선미 하부에는 추력을 발생시키는 프로펠러(P)가 설치되고, 상기 프로펠러의 후방에는 선박의 방향을 제어하는 방향타(J)가 설치된다.

선박의 운항 중 프로펠러(P)는 고속으로 회전하게 되며, 상기 프로펠러(P)의 표면에서 압력 저하로 인한 기포(V)가 발생하게 되며, 이러한 기포(V)가 선저외판에 접촉되면서 소멸되는 과정에서 발생되는 충격을 흡수하기 위해서 방진/방음재(T)를 설치하게 된다.

그러나, 종래의 이러한 방법들은 각각 선박의 추력을 저하시키거나, 충분한 방진/방음 효과를 가져올 수 없다는 사용상의 문제점이 있다.

또한, 이러한 캐비테이션 현상으로 발생된 공기 방울(기포)은 높은 에너지를 가지지만 별다른 에너지 회수 장치가 없어 버려지므로 에너지 낭비가 크다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 프로펠러의 케비테이션 현상으로 인한 진동과 소음을 차단할 수 있는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하면서 동시에 케비테이션 현상으로 발생되는 기포를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치는 선박의 선저외판에서 수직 하방향으로 설치된 연결 부재와, 일단부가 상기 연결 부재와 힌지결합되어 일정각도로 상하 운동되며, 프로펠러의 상부에 일정한 간격으로 이격배치되는 보호판으로 구성되어, 프로펠러가 회전됨에 따라 발생되는 기포가 상기 보호판에 접촉되어 선박의 선저외판에 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있음을 특징으로 한다.

여기서 상기 보호판의 상하 운동을 일방향 회전운동으로 전환하는 동력 전달 수단과, 전기를 생성하는 발전기가 더 포함되어, 프로펠러에서 발생된 기포에 의해서 상기 보호판이 상하 운동됨에 따라서 상기 발전기가 전력을 생산할 수 있음을 특징으로 한다.

그리고 상기 동력 전달 수단은 상기 보호판의 상하 운동에 따라 좌우로 회전되는 구동축과, 상기 구동축에 결합된 일방향 클러치와, 상기 일방향 클러치에 결합된 구동 기어와, 상기 구동 기어와 기어 결합되며 상기 발전기의 중심축에 결합된 종동 기어로 구성됨을 특징으로 한다.

마지막으로 상기 보호판은 일정 곡률로 굽어진 곡면판임을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치는 연결 부재에 힌지축을 중심으로 상하운동 가능하게 결합된 보호판을 통해서 캐비테이션 현상으로 발생된 기포가 직접적으로 선저외판에 접촉되는 것을 방지할 수 있으므로 진동과 소음이 선체로 전달되는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 보호판이 발생된 기포에 의해서 상하 운동되는 것을 동력 전달 수단을 통해서 발전기에 연결시켜 전기를 생산할 수 있으므로 버려지는 에너지를 회수하여 선박 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 도시하는 설치도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치는 선박의 선저외판(S1)에서 수직 하방향으로 설치된 연결 부재(34)와, 일단부가 상기 연결 부재(34)와 결합되어 일정각도로 상하 운동가능하며, 프로펠러(10)의 상부에 일정한 간격으로 이격배치되는 보호판(32)으로 구성된다.

따라서, 프로펠러(10)가 회전됨에 따라 발생되는 기포(V)가 상기 보호판(32)에접촉되어 선박의 선저외판(S1)에 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다만, 상기 보호판(32)이 상하 이동되는 각도는 선저외판(S1) 및 프로펠러(10)에 직접 접촉되지 않도록 일정 각도 이내로 제한되어야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 보호판(32)는 중심부에서 일정 곡률로 굽어진 곡면판으로 제작되어 프로펠러에서 발생된 기포가 보호판(32)의 하부로 유동되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 보호판(32)의 하부면에 기포가 이르게 되면 소멸하면서 열역학적 에너지를 방출하게 되고, 상기 기포가 소멸되면서 배출되는 에너지와 기포의 상승력에 의해서 보호판(32)이 힌지축(32a)을 중심으로 회전 운동되며, 이때 소멸되지 못한 일부 기포는 선저외판측으로 이동하게 된다.

따라서 상기 기포가 선저외판에 접촉되면서 진동과 소음이 발생할 수 있으므로 도 3에 도시되지는 않았지만 종래의 방진/방음재를 선저외판에 추가적으로 부착하면 선저외판에 접촉되는 기포에 의한 진동과 소음을 효율적으로 차단할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 차단 장치를 이용하여 전기를 생산하는 원리에 대해 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치의 작동도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 프로펠러에서 발생된 기포(V)는 상승하면서 보호판(32)의 하부면에 접촉되며, 하부면에 접촉된 기포(V)는 소멸하면서 충격에너지를 배출하게 되고, 일정량 이상이 모이게 되면 보호판(32)이 힌지축을 중심으로 상승하게 된다.

이때 상기 보호판(32)의 상하 운동을 일방향 회전운동으로 전환하는 동력 전달 수단을 통해서 전기를 생산하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 전기를 생성하는 발전기(20)가 선미측에 설치되고, 프로펠러에서 발생된 기포에 의해서 상기 보호판이 상하로 왕복 운동됨에 따라서 상기 발전기가 전력을 생산할 수 있다.

여기서, 상기 동력 전달 수단은 상기 보호판의 상하 왕복 운동에 따라 좌우로 회전되는 구동축(42)과, 상기 구동축(42)에 결합된 일방향 클러치(44)와, 상기 일방향 클러치(44)에 결합된 구동 기어(46)와, 상기 구동 기어(46)와 기어 결합되며 상기 발전기(20)의 중심축에 결합된 종동 기어(49)를 포함하여 구성된다.

상기 구동축(42)은 보호판(32)이 연결 부재(34)에 결합된 힌지축(32a)과 간접 동력 전달 수단(벨트 또는 체인:B)을 통해서 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하게 되며, 상기 일방향 클러치(44)를 통해서 한 방향으로만(도 4에 도시된 것은 반시계 방향) 구동 기어(46)를 회전시키게 된다.

따라서 상기 구동 기어(46)를 통해서 종동 기어(49)가 회전되면서 발전기(20)의 중심축을 한 방향으로 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

여기서 상기 구동 기어(46)과 종동 기어(49)사이에 가속의 목적으로 연결 기어(48)를 추가할 수 있다.

상기 동력 전달 수단은 도 4에 도시된 형태에 한정되지 않으며 회전 왕복 운동을 이용하여 발전기의 중심축을 회전시킬 수 있도록 다양한 형태로 변형가능하다.

이상과 같이 본 발명은 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 도시하는 개념도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치를 도시하는 설치도.

도 3은 도 2의 측면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치의 작동도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 프로펠러 20: 발전기

32: 보호판 32a: 힌지축

34: 연결 부재 42: 구동축

44: 일방향 클러치 46: 구동 기어

48: 종동기어 49: 가속 기어

40: 방향타

Claims (4)

1. 선박의 선저외판에서 수직 하방향으로 설치된 연결 부재와;

   일단부가 상기 연결 부재와 힌지결합되어 일정각도로 상하 운동되며, 프로펠러의 상부에 일정한 간격으로 이격배치되는 보호판;으로 구성되어,

   프로펠러가 회전됨에 따라 발생되는 기포가 상기 보호판에 접촉되어 선박의 선저외판에 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있음을 특징으로 하는 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호판의 상하 운동을 일방향 회전운동으로 전환하는 동력 전달 수단과;

   전기를 생성하는 발전기;가 더 포함되어,

   프로펠러에서 발생된 기포에 의해서 상기 보호판이 상하 운돔됨에 따라서 상기 발전기가 전력을 생산할 수 있음을 특징으로 하는 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 동력 전달 수단은,

   상기 보호판의 상하 운동에 따라 좌우로 회전되는 구동축과;

   상기 구동축에 결합된 일방향 클러치와;

   상기 일방향 클러치에 결합된 구동 기어와;

   상기 구동 기어와 기어 결합되며, 상기 발전기의 중심축에 결합된 종동 기어;로 구성됨을 특징으로 하는 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호판은,

   일정 곡률로 굽어진 곡면판임을 특징으로 하는 선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치.

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