KR20140064223A

KR20140064223A - 선박용 추진기

Info

Publication number: KR20140064223A
Application number: KR1020120131301A
Authority: KR
Inventors: 김우진; 장영훈; 고원규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-28

Abstract

선박용 추진기를 개시한다.
추진기는 캡 핀을 장착함으로써, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐더러 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있으며, 캡 핀이 프로펠러 블레이드의 로딩을 분담함으로써, 프로펠러 블레이드 피치 각이 작아질 수 있고, 이로 인해 캐비테이션에 유리하게 작용하며, 캡 핀을 익형으로 형성하여, 양력 증가의 효과를 더 크게 얻을 수 있고, 이로 인해 추진 시스템 효율 향상 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있다.

Description

선박용 추진기{PROPELLER FOR VESSEL}

본 발명은 선박용 추진기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐더러 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있는 선박용 추진기에 관한 것이다.

현대에는 항공기 등의 운송수단의 발달로 화물이 전 세계 곳곳으로 신속하게 운송되고 있다.

그러나 석유, 천연가스, 자동차, 컨테이너 등과 같이 화물의 부피가 매우 크거나, 화물의 무게가 매우 무거운 경우, 항공기로는 운송할 수 없기 때문에, 다소 느리지만 선박을 이용하는 것이 일반적이다.

이처럼 선박을 이용하여 화물을 운반하는 경우, 많은 양의 화물을 일회적으로 운반하기엔 용이하지만, 선박 고유의 특징인 느린 속력으로 인하여 신속한 운송을 하기엔 많은 불편이 따랐던 것이 사실이다.

최근 이러한 선박 운송의 불편을 어느 정도 해결하기 위해 전 세계의 조선소에서는 대형 선박 및 고속 선박의 개발에 박차를 가하고 있다.

특히, 선박의 추진기 효율을 향상시키기 위한 해결 과제와, 고유가 시대에 당면한 연료 절감 문제 해결 과제를 비롯하여, 선주 등 고객 만족 실현을 위한 선박 속도 향상 및 진동 개선 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다.

대부분의 선박은 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러 블레이드가 회전하면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.

즉, 추진장치는 허브의 외주 부에 복수의 프로펠러 블레이드가 형성된 프로펠러를 구비하는데, 프로펠러가 회전하는 것에 의해 양력을 발생하여, 그 양력이 샤프트 방향의 추진력으로 작용하여 추진력을 얻는 것이다.

그러나, 이러한 프로펠러의 회전 시, 프로펠러의 허브 후방에선 허브 볼텍스(Hub Vortex)가 집중 발생하는데, 이러한 허브 볼텍스의 집중 현상은 선박 추진장치의 효율 감소, 추진기 자체의 진동 및 소음의 발생의 원인이 됨은 물론, 러더(Rudder)에서의 캐비테이션(Cavitation) 침식 문제의 원인이 되었다.

종래 프로펠러 추진 선박에서의 이러한 허브 볼텍스의 집중 현상을 방지하기 위한 노력의 일환으로서, 프로펠러 캡이 제안되었으나, 캡에 아무런 부가물이 장착되지 않은 구성이 대부분이었다.

도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도이고, 도 2는 종래 선박용 추진기에서의 와류 형성을 보인 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 선박용 추진기(10)는 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드(11)가 형성된 허브(보스)(12)를 구비하고, 상기 허브(12)에는 프로펠러 샤프트(13)가 결합하고, 상기 허브(12) 후단에는 허브 캡(14)이 설치된다.

종래 선박용 추진기(10)는 프로펠러 블레이드(13)의 회전으로 인하여 토오크(Q)와 추력(T)의 합력에 의해서 양력(L)이 발생하게 되는데, 프로펠러 블레이드(13) 후류에 와류가 발생하며, 허브(12) 후단의 압력 저하로 캐비테이션이 발생한다.

종래 선박용 추진기(10)는 고효율을 위한 과도한 로딩이 프로펠러 캐비테이션의 원인이 되며, 프로펠러 블레이드 후류에 발생하는 허브 볼텍스 역시 캐비테이션, 소음, 진동의 원인이 되고 있다.

따라서, 프로펠러 추진 시 발생되는 허브 볼텍스(Hub Vortex)의 집중(Roll-Up)을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론, 프로펠러의 진동 및 소음의 감소, 러더 캐비테이션 침식 문제 등을 모두 해결할 수 있는 허브 볼텍스 저감용 프로펠러 허브 캡에 대한 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐더러 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있는 선박용 추진기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 익형의 캡 핀을 구비함으로써, 양력 증가의 효과를 더 크게 얻을 수 있고, 이로 인해 추진 시스템 효율 향상 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있는 선박용 추진기를 제공함에 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선박용 추진기는 보스에 프로펠러 샤프트가 결합하고, 상기 보스의 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드가 형성되며, 상기 보스 후단에 보스 캡이 설치되는 추진기에 있어서, 상기 보스 캡의 외주면에는 캡 핀이 형성되며, 상기 캡 핀의 단면이 익형으로 형성된다.

상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드의 캠버선의 곡형과 같은 방향을 갖는다.

상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드와 동일한 갯수로 형성된다.

상기 캡 핀은 방사상으로 형성되며, 상기 캡 핀의 위치와 피치 각은 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 구성된다.

상기 캡 핀의 피치 각은 상기 프로펠러 샤프트를 중심으로 상기 프로펠러 블레이드의 피치 각과 상호 연동하도록 트위스트 되어 형성된다.

상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드의 로딩을 분담하여 상기 프로펠러 블레이드 피치 각이 종전에 비해 상대적으로 작아진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 캡 핀을 장착함으로써, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐더러 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있다.

또한, 본 발명은 캡 핀이 프로펠러 블레이드의 로딩을 분담함으로써, 프로펠러 블레이드 피치 각이 작아질 수 있고, 이로 인해 캐비테이션에 유리하게 작용한다.

또한, 본 발명의 캡 핀은 익형의 단면을 구비함으로써, 양력 증가의 효과를 더 크게 얻을 수 있고, 이로 인해 추진 시스템 효율 향상 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 선박용 추진기를 측면도
도 2는 종래 선박용 추진기에서의 와류 형성을 보인 사진
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기를 보인 측면도
도 4는 도 3의 요부발췌 확대도
도 5는 본 발명의 캡 핀 단면을 보인 도면
도 6은 본 발명의 선박용 추진기 작동을 보인 사진

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기를 보인 측면도, 도 4는 도 3의 요부발췌 확대도, 도 5는 본 발명의 캡 핀 단면을 보인 도면 그리고, 도 6은 본 발명의 추진기 작동을 보인 사진이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기(100)는 보스(110)에 프로펠러 샤프트(13)가 결합하고, 상기 보스(110)의 외주면에 복수의 프로펠러 블레이드(120)가 형성되며, 상기 보스(110) 후단에는 보스 캡(130)이 설치된다.

상기 보스 캡(130)의 외주면에는 캡 핀(140)이 형성되며, 상기 캡 핀의 단면은 도 5에 보인 바와 같이, 익형으로 형성된다.

상기 캡 핀(140)은 상기 프로펠러 블레이드(120)의 캠버선의 곡형과 같은 방향을 갖는다.

상기 캡 핀(140)은 상기 프로펠러 블레이드(120)와 동일한 갯수로 형성될 수 있고, 상기 캡 핀(140)은 방사상(放射狀)으로 형성된다.

상기 캡 핀(140)의 위치와 피치 각(회전면에 대한 프로펠러 깃 단면의 기울기)은 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 구성된다.

상기 캡 핀(140)의 피치 각은 상기 프로펠러 샤프트(13)를 중심으로 상기 프로펠러 블레이드(120)의 피치 각과 상호 연동하도록 트위스트 되게 형성된다.

상기 캡 핀(140)은 상기 프로펠러 블레이드(120)의 로딩을 분담하여 상기 프로펠러 블레이드 피치 각이 종전보다 상대적으로 작게 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기(100)에 대하여 좀더 구체적으로 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 추진기(100)에 있어서는, 캡 핀(140)의 단면을 익형(翼型)으로 형성하고, 프로펠러 블레이드(120)의 캠버선의 곡형과 같은 방향을 갖도록 함으로써, 양력 증가 효과를 높일 수 있고 추진 시스템의 효율성 향상 및 연료 절감 효과를 얻을 수 있다.

상기 보스 캡(130)의 외주면에 프로펠러 블레이드(120)의 갯수와 동일하게 캡 핀(140)을 형성하되, 상기 캡 핀(140)을 방사상으로 형성한다.

상기 캡 핀(140)은 종전의 캡 핀에 비해서 상대적으로 코드 및 반경을 작게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 캡 핀(140)의 위치와 피치 각에 있어서는, 프로펠러 블레이드(120)로부터 캡 핀(140) 단면으로 들어오는 입사각이 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 한다.

바람직하게는 캡 핀(140)의 피치 각은 프로펠러 샤프트(13)를 중심으로 임의의 반경에서 프로펠러 블레이드(120)의 피치 각과 상호 연동되어 트위스트 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 추진기(100)에 있어서는, 캡 핀(140)을 장착함으로써, 허브 볼텍스를 제어할 수 있으며, 캐비테이션, 소음, 진동 측면에서 매우 긍정적일 뿐더러 허브 볼텍스로 인해 손실되는 추진력도 회수할 수 있다.

또한, 프로펠러(120)의 회전으로 인하여 토오크(Q1)와 추력(T1)의 합력에 의해서 양력(L1)이 발생하게 된다.

또한, 캡 핀(140)의 회전으로 인하여 토오크(Q2)와 추력(T2)의 합력에 의해서 양력(L2)이 추가로 발생하게 되어, 캡 핀(140)이 프로펠러 블레이드의 로딩을 분담함으로써, 프로펠러 블레이드 피치 각이 작아질 수 있고, 이로 인해 캐비테이션에 유리하게 작용한다.

또한, 본 발명의 캡 핀(140)은 익형의 단면을 구비함으로써, 양력 증가의 효과를 더 크게 얻을 수 있고, 이로 인해 추진 시스템 효율 향상 및 연료절감의 효과를 얻을 수 있다.

100: 선박용 추진기
110: 보스
120: 프로펠러 블레이드
130: 보스 캡
140: 캡 핀
Q1, Q2: 토오크
T1, T2: 추력
L1, L2: 양력

Claims

보스에는 프로펠러 샤프트가 결합하고, 상기 보스의 외주면에는 복수의 프로펠러 블레이드가 형성되며, 상기 보스 후단에는 보스 캡이 설치되는 추진기에 있어서,
상기 보스 캡의 외주면에는 캡 핀이 형성되며, 상기 캡 핀의 단면은 익형(翼型)인 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드의 캠버선의 곡형과 같은 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드와 동일한 갯수로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀은 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀의 위치와 피치 각은 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀의 피치 각은 상기 프로펠러 샤프트를 중심으로 상기 프로펠러 블레이드의 피치 각과 상호 연동하도록 트위스트 되는 구조인 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 핀은 상기 프로펠러 블레이드의 로딩을 분담하여 상기 프로펠러 블레이드 피치 각이 상대적으로 작아지는 구조인 것을 특징으로 하는 선박용 추진기.