KR20160041130A - 선박 추진 개선장치 - Google Patents

선박 추진 개선장치 Download PDF

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KR20160041130A KR1020140134295A KR20140134295A KR20160041130A KR 20160041130 A KR20160041130 A KR 20160041130A KR 1020140134295 A KR1020140134295 A KR 1020140134295A KR 20140134295 A KR20140134295 A KR 20140134295A KR 20160041130 A KR20160041130 A KR 20160041130A
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안유원
정용관
김정후
한명륜
이창열
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Abstract

선박의 추진력을 대폭 향상시킬 수 있으며, 구조적인 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 저항 성능까지도 개선시킬 수 있는 선박 추진 개선장치가 개시된다. 상기 선박 추진 개선장치는 복수개가 소정각도를 이루도록 배치되어 프로펠러의 전방부에 위치하는 선미 부분에 설치되는 핀 및, 상기 프로펠러의 중심축 상단부 보다 하단부 측이 프로펠러에서부터 선체 측 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 비율이 더 크도록 테이퍼지게 형성되어 상기 핀에 내주면이 부착되는 덕트유닛을 포함할 수 있다.

Description

선박 추진 개선장치{APPARATUS FOR IMPROVEMENT OF MARINE PROPULSION}
본 발명은 선박 추진 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 프로펠러 전방부에 위치하도록 선미에 설치되어 선박의 추력을 증가시킬 수 있는 선박 추진 개선장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 엔진에서 발생된 동력으로 프로펠러를 회전시켜 물을 흡입 및 배출하는 과정을 통해 추진력을 얻게 된다.
상기와 같이 프로펠러를 회전시켜 물을 흡입 및 배출하는 과정을 통해 추진력을 얻게 되는 선박의 경우에는 추진 성능을 개선시키기 위하여 선박의 전방에 위치하도록 선미 부분에 링 형상의 덕트 구조물을 부가 설치하여 물의 흐름을 정류시킴과 동시에 가속시켜 선박의 추진 성능을 개선시키고 있는 실정이다.
이와 같은 덕트 구조물은 통상적으로 프로펠러 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼진 형태로 형성되며, 상하부가 동일하게 대칭된 형태로 형성되며, 상기 덕트 구조물 내부에 설치된 핀의 형상 또한 불규칙한 형태로 설치된다.
따라서, 상기 핀이 비틀릴 경우 실제 선박의 운항 상에서 유동의 불규칙성으로 인하여 프로펠러가 침식되는 경우가 발생될 뿐만 아니라, 선박의 직진성을 저해한다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2010-0097571호(공개일자 : 2010년 09월 03일, 선박 추진에 필요한 파워 요구를 감소시키기 위한 장치)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박의 추진력을 대폭 향상시킬 수 있으며, 구조적인 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 선박의 저항 성능까지도 개선시킬 수 있는 선박 추진 개선장치를 제공하는 것이다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 복수개가 소정각도를 이루도록 배치되어 프로펠러의 전방부에 위치하는 선미 부분에 설치되는 핀 및, 상기 프로펠러의 중심축 상단부 보다 하단부 측이 프로펠러에서부터 선체측 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 비율이 더 크도록 테이퍼지게 형성되어 상기 핀에 내주면이 부착되는 덕트유닛을 포함하는 선박 추진 개선장치를 제시한다.
여기서, 상기 핀은 상기 덕트유닛에서부터 상기 핀이 부착된 선미부분방향으로 갈수록 그 폭이 점차적으로 넓게 형성될 수 있다.
한편, 상기 핀은 상기 프로펠러의 전방부에 위치하는 선미 부분에 Y자 형태로 부착될 수 있다.
일예를 들면, 상기 덕트유닛은 상기 핀에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러에서부터 선체 측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 테이퍼지게 형성된 상부 덕트부 및, 상기 상부 덕트부와 캐스팅을 통해 서로 연결되도록 상기 핀에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러에서부터 선체 측으로 갈수록 테이퍼지는 각도가 상기 상부 덕트부 보다 더 크도록 테이퍼지게 형성된 하부 덕트부를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치는 프로펠러에서 선체 측으로 갈수록 상기 덕트유닛의 상단부 보다 하단부의 직경이 커지는 비율이 더 크도록 상기 덕트유닛을 제작하여 선체 하단부를 따라 흘러 덕트유닛으로 유입된 물의 회전 각도와 속도를 종래의 일반적인 선박에 적용되는 덕트유닛에 비하여 모두 증가시켜 프로펠러로 공급함으로써 프로펠러의 효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 덕트유닛의 하부에 배치된 핀은 선박의 운동 시 스케그 역할을 하여 선박의 조종성을 향상시켜 방향타 면적을 감소시킴으로써 선박의 저항 성능을 향상시킬 수 있으므로 궁극적으로 선박의 추진력을 대폭 개선시킬 수 있다.
따라서, 선박의 추진력을 대폭 향상시킬 수 있으므로 선박 운행 시 소모되는 연료 소모량 또한 저감시킬 수 있으므로 선박의 운행비용까지도 절감할 수 있는 장점이 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치를 설명하기 위한 사시도
도 2는 덕트유닛을 설명하기 위한 사시도
도 3은 덕트유닛을 설명하기 위한 단면도
도 4는 하부 덕트부의 테이퍼진 각도에 따라 덕트유닛의 추진력의 변화를 설명하기 위한 그래프
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치를 설명하기 위한 사시도, 도 2는 덕트유닛을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 덕트유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치(100)는 복수개의 핀(110) 및, 덕트유닛(120)을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 핀(110)은 상기 프로펠러(210)의 전방부에 위치하는 선미 부분에 소정각도를 이루도록 배치되어 설치될 수 있다.
예를 들면, 상기 핀(110)은 상기 프로펠러(210)의 전방부에 위치하는 선미 부분에 3개가 Y자 형태로 설치될 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 핀(110) 중 상기 프로펠러(210) 중심(CL1)의 상부에 배치되는 제1, 2 핀(111)(112)은 제3 핀(113) 보다 그 높이가 더 높게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1, 2 핀(111)(112) 사이의 각도 보다 제1, 3 핀(111)(113) 사이의 각도와 제2, 3 핀(112)(113) 사이의 각도가 더 크도록 상기 제1 내지 제3 핀(111)(112)(113)이 배치되어 선미 부분에 설치될 수 있으며, 상기 제1, 3 핀(111)(113) 사이의 각도와 상기 제2, 3 핀(112)(113) 사이의 각도는 동일하게 형성되도록 상기 제1 내지 제3 핀(111)(112)(113)이 배치되어 선미 부분에 설치될 수 있다.
한편, 상기 핀(110)은 상기 덕트유닛(120)에서부터 상기 핀(110)이 부착된 선미부분방향으로 갈수록 그 폭이 점차적으로 넓게 형성됨으로써 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 핀(110)은 구조적으로 덕트유닛(120)에 부착되는 부분에 가장 작은 하중이 걸리며 상기 선미부분에 부착된 부분에 가장 큰 하중이 걸리게 되나, 본 발명에서는 구조적으로 가장 작은 하중이 걸리는 덕트유닛(120)에서부터 구조적으로 가장 큰 하중이 걸리는 선미부분 방향으로 갈수록 상기 핀(110)이 폭이 점차적으로 커지는 사다리꼴 형태로 형성됨으로써 상기 핀(110)의 구조적인 안정성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 제1, 2 핀(111)(112)은 선체(220)를 따라 흐르는 물의 유동을 회전유동으로 변화시켜 프로펠러(210)의 효율을 향상시킬 수 있으며, 상기 제3 핀(113)은 선박의 운동 시 스케그 역할을 하여 선박의 조종성을 향상시킴으로써 방향타(230)의 면적을 감소시킬 수 있으므로 선박의 저항 성능을 개선시킬 수 있다.
상기 덕트유닛(120)은 상기 프로펠러(210)의 전방부에 위치하도록 상기 복수개의 핀(110)에 내주면이 부착될 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 핀(110) 중 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 하부에 배치된 제3 핀(113)의 높이가 상기 프로펠러(210) 중심축(CL1) 상부에 배치된 제1, 2 핀(111)(112)의 높이 보다 낮게 형성됨으로써 상기 복수개의 핀(110)에 내주면이 결합된 덕트유닛(120)의 중심축(CL2)은 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 보다 상부에 위치하게 된다.
따라서, 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 상부 보다 하부의 상기 덕트유닛(120) 면적이 좁음으로써 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 하부에 위치한 덕트유닛(120)을 통과하는 물의 유속이 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 상부에 위치한 덕트유닛(120)을 통과하는 물의 유속보다 빠르게 형성되어 프로펠러(210)에 공급되어 상기 프로펠러(210)에 추진력을 더해 줌으로써 상기 프로펠러(210)의 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 덕트유닛(120)은 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 상단부 보다 하단부 측이 상기 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 비율이 더 크도록 테이퍼지게 형성됨으로써 선체(220) 하부를 따라 흐르는 물이 더 빠른 속도로 덕트유닛(120)을 통과함과 동시에 회전유동으로 변화시켜 프로펠러(210)에 공급함으로써 프로펠러(210)의 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
환언하면, 상기 덕트유닛(120)은 후술되는 상부 덕트부(121)가 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 직경이 증가되도록 테이퍼지는 각도(A1) 보다 하부 덕트부(121)가 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 직경이 증가되도록 테이퍼지는 각도(A2)가 더 크게 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 덕트유닛(120)은 상부 덕트부(121) 및, 하부 덕트부(122)를 포함할 수 있다.
상기 상부 덕트부(121)는 상기 핀(110)에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 상부 덕트부(121)는 반원 형태의 링 형태로 형성됨과 동시에 상기 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 테이퍼지게 형성되어 내주면이 제1, 2 핀(111)(112)에 부착될 수 있다.
예를 들면, 상기 상부 덕트부(121)의 테이퍼지는 각도는 3도 내지 5도로 형성될 수 있다. 테이퍼지는 각도가 5도를 초과할 경우 덕트 상부의 유동이 원활하지 않아 유선이 꼬이고 덕트의 추력 손실을 야기 할 수 있으며, 테이퍼지는 각도가 3도 미만일 경우 프로펠러로 유입되는 유동의 양이 작아져 덕트로 인한 유동 개선 효과가 떨어진다.
상기 하부 덕트부(122)는 상기 상부 덕트부(121)와 연결되도록 상기 핀(110)에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 갈수록 테이퍼지는 각도가 상기 상부 덕트부(121) 보다 더 크도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 하부 덕트부(122)는 반원 형태의 일 형태로 형성됨과 동시에 상기 프로펠러(210)에서부터 선체(220) 측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 테이퍼지게 형성되어 양측 끝단부가 상기 상부 덕트부(121)의 양측 끝단부와 연결되며 제3 핀(113)에 부착될 수 있다. 그리고, 상기 하부 덕트부(122)는 상기 프로펠러(210) 측으로 갈수록 직경이 커지는 비율이 상기 상부 덕트부(121) 보다 더 크도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 따라서, 선체(220) 하부를 따라 흐르는 물이 상기 하부 덕트부(122)를 통과하면서 더 빠른 속도로 증속됨과 동시에 회전유동으로 변화되어 프로펠러(210)에 공급되어 상기 프로펠러(210)의 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 하부 덕트부(122)의 테이퍼지는 각도는 5도 내지 10도로 형성될 수 있다. 상부 덕트와 하부 덕트의 테이퍼지는 각도는 선체 상부와 하부의 형상에 의해 선체를 따라 흐르는 유동 방향 성분의 차이에 의해 다르게 설정하여야 한다. 하부 덕트의 경우 선체 하부를 따라 흐르는 유동이 프로펠러로 유입되면서 테이퍼지는 각도가 5도 이상 10도 이하 일 때 하부 덕트로 인한 추력 발생이 최대가 된다.
한편, 상기 상부 덕트부(121)와 하부 덕트부(122)는 단차지는 것을 최소화하며 부드럽게 서로 연결시키기 위하여 캐스팅을 통해 서로 연결되는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치의 작용 효과에 대하여 설명한다.
도 4는 하부 덕트부의 테이퍼진 각도에 따라 덕트유닛의 추진력의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치(100)는 덕트유닛(120)의 중심축(CL2)이 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 보다 상부에 위치하도록 상기 덕트유닛(120)을 배치함과 동시에 하부 덕트부(122)가 프로펠러(210)에서 선체(220) 측으로 갈수록 테이퍼지는 각도가 상기 상부 덕트부(121) 보다 더 크도록 형성됨으로써 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 하부에 위치한 덕트부를 통과하는 물의 유속이 상기 프로펠러(210)의 중심축(CL1) 상부에 위치한 덕트부를 통과 물의 유속보다 빠르게 형성됨과 동시에 선체(220) 하부를 따라 흐르는 물의 유동을 회전 유동으로 변화시켜 프로펠러(210)로 공급하여 상기 프로펠러(210)의 효율을 향상시켜 선박의 추력을 향상시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 하부 덕트부(122)의 테이퍼진 각도가 7도에서 9도로 점차적으로 증가됨에 따라 덕트유닛(120)의 추력이 점차적으로 증가되는 것을 도 4에 도시된 바와 같이 살펴볼 수 있는 바, 프로펠러(210)에서부터 선체 부분으로 갈수록 상부 덕트부(121) 보다 하부 덕트부(122)의 직경이 커지는 비율, 즉 상부 덕트부(121) 보다 하부 덕트부(122)의 테이퍼진 각도가 더 크게 형성된 상기 덕트유닛(120)은 선체(220)에 더 큰 추력을 더해 주게 됨으로써 선박의 추력을 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치(100)는 복수개의 핀(110)이 상기 덕트유닛(120) 내부에 Y자 형태로 배치되어 상부에 배치된 두 개의 핀(110)은 선체를 따라 흐르는 물의 유동을 회전 유동으로 변화시켜 프로펠러(210)의 효율을 향상시키며, 하부에 배치된 하나의 핀(110)은 선박의 운동 시 스케그 역할을 하여 선박의 조종성을 향상시켜 궁극적으로 방향타(230)의 면적을 감소시킬 수 있으므로 선박의 저항 성능을 개선시킴으로써 선박의 추력을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치(100)는 구조적으로 가장 작은 하중이 걸리는 덕트유닛(120)에서부터 구조적으로 가장 큰 하중이 걸리는 선미부분 방향으로 갈수록 복수개의 핀(110)이 폭이 점차적으로 커지는 사다리꼴 형태로 형성됨으로써 상기 핀(110)의 구조적인 안정성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 선박 추진 개선장치(100)는 프로펠러(210)에서 선체(220) 측으로 갈수록 상기 덕트유닛(120)의 상단부 보다 하단부의 직경이 커지는 비율이 더 크도록 상기 덕트유닛(120)을 제작하여 선체(220) 하단부를 따라 흘러 덕트유닛(120)으로 유입된 물의 회전 각도와 속도를 종래의 일반적인 선박에 적용되는 덕트유닛에 비하여 모두 증가시켜 프로펠러(210)로 공급함으로써 프로펠러(210)의 효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 덕트유닛(120)의 하부에 배치된 핀(110)은 선박의 운동 시 스케그 역할을 하여 선박의 조종성을 향상시켜 방향타 면적을 감소시킴으로써 선박의 저항 성능을 향상시킬 수 있으므로 궁극적으로 선박의 추진력을 대폭 개선시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(110) : 핀　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (120) : 덕트유닛
(121) : 상부 덕트부　　　　　　　　 　　　　 (122) : 하부 덕트부

Claims (4)

  1. 복수개가 소정각도를 이루도록 배치되어 프로펠러의 전방부에 위치하는 선미 부분에 설치되는 핀; 및
    상기 프로펠러의 중심축 상단부 보다 하단부 측이 프로펠러에서부터 선체 측 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 비율이 더 크도록 테이퍼지게 형성되어 상기 핀에 내주면이 부착되는 덕트유닛을 포함하는 선박 추진 개선장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 핀은,
    상기 덕트유닛에서부터 상기 핀이 부착된 선미부분방향으로 갈수록 그 폭이 점차적으로 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 선박 추진 개선장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 핀은,
    상기 프로펠러의 전방부에 위치하는 선미 부분에 Y자 형태로 부착되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 개선장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 덕트유닛은,
    상기 핀에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러에서부터 선체 측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 테이퍼지게 형성된 상부 덕트부; 및
    상기 상부 덕트부와 캐스팅을 통해 서로 연결되도록 상기 핀에 내주면이 부착되며 상기 프로펠러에서부터 선체 측으로 갈수록 테이퍼지는 각도가 상기 상부 덕트부 보다 더 크도록 테이퍼지게 형성된 하부 덕트부를 포함하는 선박 추진 개선장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017206078A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶

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JP2017206078A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶

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