KR20180026363A

KR20180026363A - 선박

Info

Publication number: KR20180026363A
Application number: KR1020177015057A
Authority: KR
Inventors: 코우타쿠 야마모토; 히데아키 아키바야시; 사오리 오카
Original assignee: 미쯔이 죠센 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2018-03-12
Also published as: KR102463848B1; CN107428403A; WO2016158725A1; JP2016193625A; JP6418451B2; CN107428403B

Abstract

덕트부재(11)와 스트럿(12a), (12b)의 접속부위(13)를 덕트(10)를 설치하지 않은 경우에서의 선미에서 생기는 빌지 소용돌이의 근방에 배치하고, 덕트부재를 전단측이 후단측보다도 프로펠러 회전축선(Lp)에 대해서 바깥쪽이 되는 0˚이상 40˚이하의 열림각도(α)를 갖고 형성하는 것과 함께, 스트럿을 선체전후방향(X)에 관해서, 프로펠러 회전방향(R)과 역방향의 흐름성분이 증가하도록 유도하는 각도(τa),(τb)를 주어서 설치한다. 이것에 의해, 선미에 덕트를 배치한 선박(1)에 있어서, 덕트부재에 의한 추력이 얻어지는 것과 함께, 덕트부재와 스트럿의 접속부위에 의해 빌지 소용돌이를 정류하여, 프로펠라 회전방향과 같은 방향의 흐름을 약화시키는 것과 함께, 스트럿에 의해, 프로펠러 면(Sp)에 유입하는 수류의 방향을 프로펠러(3)의 회전방향과 역방향에 방향변환시켜서, 프로펠러 효율을 향상한다.

Description

선박{VESSEL}

본 발명은, 선미에 덕트를 구비한 선박에 관한 것이다.

일반 상용선 등의 배수량형의 선박에서 프로펠러 축의 높이보다 위쪽에서는, 선미측의 선체에 의해 발생하는 빌지 소용돌이에 의해, 선미에서 볼 때 우회전하는 프로펠러의 경우는, 좌현측에서는 빌지 소용돌이의 외측에서 프로펠러 회전과 같은 방향의 흐름이 유기(誘起)되며 우현측에서는 빌지 소용돌이의 내측에서 프로펠러 회전과 같은 방향의 흐름이 유기되고, 좌회전의 프로펠러의 경우는 그 반대가 되기 때문에, 프로펠러에 유입하는 수류(水流)의 상대적인 유속이 늦어져서, 프로펠러 효율이 나빠진다는 문제가 있다.

이에 대한 대책 중 하나로서, 예를 들면, 일본출원특개 2008-137462호 공보에 기재되어 있듯이, 에너지 절약효과가 높고 제조가 용이한 선박의 덕트 장치로서, 대략 원뿔대 형상의 통을 중심축을 포함한 평면으로 거의 반으로 절단한 대략 반원뿔대 형상의 외각(外殼)과, 외각을 선미부에 고정하는 2개의 연결판을 구비하고, 외각 지름의 짧은 쪽을 프로펠러쪽으로 향하는 것과 동시에 외각이 프로펠러의 상반분의 부분과 마주보도록 외각을 배치한 선박의 덕트장치가 제안되고 있다.

이 선박의 덕트장치에서는, 통상 원형의 덕트에서의 프로펠러 회전축보다도 아래쪽 부분에 저항이 발생하여 덕트에 의한 추력(推力)에 비해서 저항이 커져서 에너지 절약효과가 저하된다는 문제에 대해서, 덕트가 유효하게 추력을 발생하고 또한 정류효과를 높이도록 원형의 덕트의 하측부분을 배제하고, 추력을 발생하는 덕트의 윗부분만(외각)을 남긴 반원호 덕트를 채용하고, 이 외각의 길이와 높이위치를 설정하고 있다.

그러나 이 선박의 덕트장치에서는, 외각을 선미부에 고정하는 외각의 양단부에 접속하는 2개의 연결판에 대해서는, 덕트장치를 통하는 수류에 대해서 저항이 되기 어려운 형상인 것이 바람직하다고 되어있지만, 단순한 외각의 지지구조로서만 사용되고 있다.

또한, 이에 관련해서, 예를 들면, 일본출원특개 2011-178222호 공보에 기재되어 있듯이, 반원형의 덕트의 측면부분에서 추력 발생량이 작은 것을 개량하기 위해, 선미부에 설치된 프로펠러와, 프로펠러의 전방 또한 선미부에 발생하는 선미 종방향 와동의 중심위치보다도 위쪽에 배치되고 선박 후방에서 전방을 향해 직경 확장된 원호형상의 덕트와, 덕트의 양쪽 하단부와 선미부의 측면과의 사이를 프로펠러의 반직경 방향으로 각각 늘리고 선박 후방에서 전방을 향해서 앞쪽이 올라가게 경사가 지게 하는 주요 핀(fin)을 구비한 선박이 제안되고 있다.

이 선박에서는, 주요 핀은 아래쪽에 볼록한 날개 단면 형상으로 형성되어 있는 것과 동시에, 선박 후방에서 전방을 향하여 앞쪽이 올라가게 경사지고, 덕트의 내측을 위쪽에서 아래쪽을 향하여 흐르는 하강류로부터 보조추력을 얻는 것에 의해, 효율적으로 추력을 발생시키는 것이 가능하며 저항이 증가할 일이 없게 되어 있다.

또한, 그 외측에 연접(延接)된 보조 핀은, 위쪽으로 볼록한 날개 단면 형상으로 형성되는 것과 동시에, 선박 후방에서 전방을 향하여 앞쪽이 내려가게 경사지고 덕트의 외측을 아래에서 위를 향하여 흐르는 상승류로부터 보조추력을 얻는 것에 의해 효율적으로 추력을 발생하는 것이 가능하며, 저항이 증가할 일이 없게 되어있다.

선행기술문헌

특허문헌

특허문헌 1: 일본출원특개 2008-137462호 공보

특허문헌 2: 일본출원특개 2011-178222호 공보

발명의 개요

본 발명자들은, 이 덕트(외각(外殼))와 이 덕트를 지지하는 스트럿(연결판, 주요 핀)의 유체적 효과를 생각한 결과, 스트럿의 덕트 지지기능은 필요하지만, 종래 기술에 있어서는, 덕트도 스트럿도 추력을 얻는 것을 목적으로 그 형상이 결정되어 있다. 그러나 추력발생 이외에도, 빌지 소용돌이를 정류하여, 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 약화시키는 기능과 프로펠러면에 유입하는 수류의 방향을 프로펠러의 회전방향과 반대가 되게 하는 유향변환기능을 갖게 하는 것이 가능하여, 추력을 얻을 뿐만 아니라 프로펠러 효율 향상에 큰 역할을 할 수 있지 않을까라고 생각해서 본 발명에 도달했다.

본 발명은, 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 선미에 덕트부재와 이 덕트부재를 지지하는 스트럿을 갖고 구성된 덕트를 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선보다도 위쪽에 배치한 선박에 있어서, 덕트부재와 이 덕트부재를 지지하는 스트럿에 의해 덕트부재에 의한 추력을 얻을 수 있는 것과 동시에, 덕트부재와 스트럿의 접속부위에 의해 빌지 소용돌이를 정류하여 프로펠러의 회전방향과 같은 방향의 흐름을 약화시키는 것과 함께, 스트럿에 의해 프로펠러 면에 유입하는 수류의 방향을 프로펠러의 회전방향과 역방향에 방향 전환시켜서 프로펠러 효율을 향상할 수 있는 선박을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 선박은 덕트부재와 그 덕트부재를 선체에 지지하는 스트럿을 갖고서 구성된 덕트를 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 축선보다도 위쪽에 배치한 선박에 있어서 상기 덕트부재의 양단부에 상기 스트럿을 접속하고, 상기 덕트부재와 상기 스트럿의 접속부위를 상기 덕트를 설치하지 않은 경우에서의 선미에서 발생하는 빌지 소용돌이의 중심 근방에 배치하고, 상기 덕트부재를 전단측이 후단측보다도 상기 프로펠러 회전축선에 대해서 바깥쪽이 되는 30°이상 40°이하의 열림각도를 갖고 형성하는 것과 함께, 상기 스트럿을 선체 전후방향에 관해서, 프로펠러 회전방향과 역방향의 흐름성분이 증가하도록 유도하는 각도를 주어서 설치하여 구성한다.

이 구성에 의하면, 덕트부재에서는, 프로펠러면의 상부에 유입하는, 선체를 따라서 흐르는 하향 수류에 의한 날개 효과로 양력을 발생하고, 이 양력의 선체 전후방향성분을 추력으로서 이용한다. 한편, 덕트부재를 선체에 지지하는 스트럿에서는, 유입해오는 수류의 방향에 대해서 각도를 갖고서 배치되고, 수류의 방향 변환을 행하는 것으로, 즉, 프로펠러 면에 유입하는 수류를 프로펠러 회전방향과 역방향의 흐름성분이 증가하도록 바꾸는 것으로, 프로펠러의 추진효율을 높이는 효과를 얻는다.

또한, 선미에서 발달하는 빌지 소용돌이는, 선미에서 볼 때, 우회전의 프로펠러의 경우는, 좌현측에서는 빌지 소용돌이의 외측에서, 우현측에서는 빌지 소용돌이의 내측에서 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 유도하고, 좌회전의 프로펠러의 경우는, 좌현측에서는 빌지 소용돌이의 내측에서, 우현측에서는 빌지 소용돌이의 외측에서 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 유도하기 때문에 프로펠러 효율이 나빠지지만, 덕트 부재와 스트럿의 접속부위를 빌지 소용돌이의 중심 근방에 배치하는 것으로, 덕트부재와 스트럿에 의해 빌지 소용돌이를 정류하여 빌지 소용돌이의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 약화시키는 것이 가능하다.

상기 선박에 있어서, 상기 스트럿의 단면형상을 프로펠러가 회전해 가는 방향쪽에 볼록한 캠버를 갖는 형상으로 형성하여 구성하면, 스트럿에 의해, 프로펠러 면에 유입하는 수류에 있어서, 프로펠러의 회전방향과 역방향으로 흐름 성분을 크게 하는 것이 가능하기 때문에, 프로펠러 효율을 향상시킬 수 있다.

상기의 선박에 있어서, 상기 덕트부재의 단면형상을 내측에 볼록한 캠버를 갖는 날개형상으로 형성하면, 보다 더 덕트부재에서 발생하는 양력을 크게 하는 것이 가능하여 덕트로부터 얻어지는 추력을 크게 하는 것이 가능하다.

상기의 선박에 있어서, 상기 스트럿의 단면형상을 날개형상으로 형성하면, 수류의 방향을 변화시키는 기능을 유지한 채로 스트럿에 작용하는 저항성분을 약화시키는 것이 가능하여 스트럿의 저항을 적게 하는 것이 가능하다.

상기의 선박에 있어서, 상기 덕트부재를 다각형 형상으로 구성하면, 덕트를 원호형상으로 형성하는 경우보다도, 보다 더 양력의 발생에 적합한 부위에 덕트의 부재를 배치하는 것이 가능한 것과 함께, 덕트부재의 영각(迎角)을 각각의 다각형의 변의 덕트부재의 위치에 대해서 최적의 각도로 하는 것이 가능하여 덕트부재에서 발생하는 추력을 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 다각형 형상으로 하면 원호형상에 비해서 덕트부재의 용접 등의 접속작업은 증가하지만, 덕트부재를 휨가공 할 필요가 없어지게 되기 때문에 공작성은 나빠지지 않는다.

상기의 선박에 있어서, 상기 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선의 높이에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 좌현측에, 또는, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전의 경우는 우현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서 선단위치가 프로펠러 회전원의 근방이 되는 제 1 수평핀을 설치하여 상기 빌지 소용돌이의 외측의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성하면, 즉, 제 1 수평핀에 의해, 프로펠러 전방의 빌지 소용돌이의 외측의 상승류를 억제하도록 구성하면, 선미에서 볼 때 우회전의 프로펠러에서는 좌현측에서, 선미에서 볼 때 좌회전 프로펠러에서는 우현측에서, 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 갖는 영역에 제 1 수평핀의 선단측이 배치되어, 프로펠러 회전방향과 역방향의 흐름이 되도록 수류를 유도하기 때문에 프로펠러 효율을 올리는 것이 가능하다.

상기의 선박에 있어서, 상기 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선의 높이에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 우현측에, 또는 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전의 경우는 좌현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서 선단위치가 상기 빌지 소용돌이의 중심의 선폭방향위치의 근방이 되는 제 2 수평핀을 설치하여 상기 빌지 소용돌이의 내측의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성하면, 즉, 제 2 수평핀에 의해, 빌지 소용돌이의 중심보다 내측에 생기는 하강류를 억제하도록 구성하면, 선미에서 볼 때 우회전의 프로펠러에서는 우현측에서, 선미에서 볼 때 좌회전의 프로펠러에서는 좌현측에서, 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 갖는, 빌지 소용돌이의 중심의 선폭방향 위치의 근방까지의 범위에서만, 수평핀을 배치가능하기 때문에, 이 수평핀에 의해, 프로펠러 회전방향과 역방향의 흐름이 되도록 수류를 유도하여 프로펠러 효율을 올리는 것이 가능하다.

또한, 이 「제 1 수평핀」과 「제 2 수평핀」에서의 「수평핀」이라는 것은, 선박을 바로 뒤에서 본 경우에 대략 수평으로 예를 들면, 수평의 플러스 마이너스 10°이내의 각도로, 장착된 핀을 말한다. 또한, 이 제 1 수평핀과 제 2 수평핀의 단면형상은 바람직하게는 앞쪽 가장자리가 선수측, 뒤쪽 가장자리가 선미측에 있는 날개형으로 한다.

본 발명에 의하면, 덕트부재의 날개효과로 추력을 발생하는 것과 함께, 덕트부재를 지지하는 스트럿에서의 프로펠러 면에 유입하는 수류의 방향변환효과에 의해 프로펠러의 추진효율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 덕트부재와 스트럿의 접속부위를 빌지 소용돌이의 중심근방에 배치하는 것으로, 선미에서 발생하는 빌지 소용돌이를 정류하여 빌지 소용돌이의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 약화시키는 것이 가능하므로 프로펠러 효율을 향상할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태의 선박에서의 덕트의 배치를 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는, 도 1의 선박의 뒤쪽에서 본 덕트의 배치를 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은, 덕트부재의 개각도(開角度)를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는, 덕트부재와 스트럿의 단면위치를 나타내기 위한 배면도이다.
도 5는, 덕트부재의 단면을 나타낸 도 4의 Y1-Y1 단면도이다.
도 6은, 우현측의 스트럿의 단면을 나타낸 도 4의 Y2-Y2 단면도이다(선미에서 볼 때 우회전 프로펠러의 경우).
도 7은, 좌현측 스트럿의 단면을 나타낸 도 4의 Y3-Y3 단면도이다(선미에서 볼 때 우회전 프로펠러의 경우).
도 8은, 사각형 형상의 덕트를 모식적으로 나타낸 배면도이다.
도 9는, 오각형 형상의 덕트를 모식적으로 나타낸 배면도이다.
도 10은, 육각형 형상의 덕트를 모식적으로 나타낸 배면도이다.
도 11은, 제 1 수평핀과 제 2 수평핀을 모식적으로 나타낸 배면도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시의 형태의 선박에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에서 나타내듯이, 이 선박(1)은 선체(2)의 뒤쪽 부분에 프로펠러(3)와 키(4)를 갖고, 선미에 있어서, 프로펠러(3)의 바로 앞에서, 또한, 프로펠러 회전축선(Lp)보다도 위쪽에 덕트(10)를 배치하여 구성된다.

도 1 및 도 2에서 나타내듯이, 이 덕트(10)는, 덕트부재(11)와 이 덕트 부재(11)를 선체(2)에 지지하는 스트럿(12a), (12b)을 갖고 구성되어 있다. 이 스트럿(12a), (12b)은, 덕트부재(11)의 단부(端部)와 선체(2)와의 사이에 설치되어 있고, 덕트부재(11)의 우현측 단부에 우현측의 스트럿(12a)을 접속하고, 덕트부재(11)의 좌현측 단부에 좌현측의 스트럿(12b)을 접속하고 있다. 즉, 덕트부재(11)의 양단부에 스트럿(12a), (12b)을 접속하고 있다. 또한 도 2의 원(20)은 프로펠러(3)의 선단이 그리는 원(프로펠러 회전원)을 나타내고 있고, 이 원(20)의 직경이 프로펠러 지름(Dp)이 된다.

그리고, 본 발명에서는, 도 2에서 나타내듯이, 이 덕트부재(11)와 스트럿(12a), (12b)의 접속부위(13)를, 덕트(10)를 설치하지 않은 경우에서의 선미에서 발생하는 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방에 배치한다. 바꿔 말하자면, 이 접속부위(13)의 전단(前端)을, 이 전단을 포함한 프로펠러 회전축선(Lp)에 수직한 면내에 있어서, 덕트(10)를 설치하지 않은 경우에서의 선미에서 발생하는 빌지 소용돌이의 중심(Pw)을 중심으로 하고, 반지름(ra)이 프로펠러 직경(Dp)의 0.15배의 원(C1)보다도 내측에 배치한다. 또한, 이 덕트(10)를 설치하지 않을 때의 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 위치는 수조시험과 유체해석 프로그램에 의한 계산에 의해, 용이하게 특정하는 것이 가능하다.

이것에 의해, 덕트(10)에서는 덕트부재(11)를 빌지 소용돌이의 중심(Pw)까지 갖고 가는 것으로 적절한 영각(迎角)으로 덕트부재(11)에 물이 유입하여 추력을 얻는 것이 가능하고, 또한, 스트럿(12a), (12b)에 의해 빌지 소용돌이에 의해 생기는 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 역방향으로 변환하는 것이 가능하기 때문에, 추진성능, 프로펠러 효율을 향상하는 것이 가능하다.

또한, 도 3에서 나타내듯이, 덕트부재(11)를 전단측이 후단측보다도 프로펠러 회전축선(Lp)에 대해서 바깥쪽이 되는 30°이상 40°이하의 열림각도(α)를 갖고 형성한다. 이것에 의해, 덕트부재(11)에서, 프로펠러면(Sp)의 상부에 유입하는, 선체(2)를 따라 흐르는 하향의 수류(W)에 의한 날개효과로 양력(L)을 발생하고, 이 양력(L)의 선체전후방향성분(Lf)을 추력으로서 이용한다.

또한, 도 5에서 나타내듯이, 덕트부재(11)의 단면형상을 내측으로 볼록한 캠버를 갖는 날개형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 보다 더 덕트부재(11)에서 발생하는 양력(L)을 크게 하는 것이 가능하여 덕트(10)로부터 얻어지는 추력(Lf)을 크게 하는 것이 가능하다.

또한, 도 6 및 도 7 에서 나타내듯이, 스트럿(12a), (12b)에 대해서는, 선체의 전후방향에 대해서, 스트럿(12a), (12b)의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리를 연결하는 선의 각도(τa), (τb)를 0°~20°로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 덕트부재(11)를 선체(2)에 지지하는 스트럿(12a), (12b)에서는, 유입해오는 수류(W)의 방향에 대해서 각도(βa), (βb)를 갖고 배치되어, 수류(W)의 방향변환을 행하기 때문에, 즉, 프로펠러면(Sp)에 유입하는 수류(W)의 방향을 프로펠러 회전방향(R)과 역방향의 흐름의 성분을 증가시키는 것이 가능하기 때문에, 프로펠러(3)의 추진효율을 높이는 효과를 얻는 것이 가능하다.

또한, 도 6 및 도 7에서 나타내듯이, 스트럿(12a), (12b)의 단면형상을, 프로펠러(3)가 회전해가는 방향쪽(R)에 볼록한 캠버를 갖는 형상으로 형성해서 구성하면, 스트럿(12a), (12b)에 의해, 프로펠러면(Sp)에 유입하는 수류(W)에 있어서 프로펠러 회전방향(R)과 역방향의 성분을 증가하는 것이 가능하기 때문에, 프로펠러 효율을 향상할 수 있다.

또한, 스트럿(12a), (12b)의 단면형상을 날개형상으로 형성하면, 수류(W)의 방향을 변경시키는 기능을 유지한 채, 스트럿(12a), (12b)에 작용하는 저항성분을 약화시키는 것이 가능하여 스트럿(12a), (12b)의 저항을 작게 하는 것이 가능하다.

또한, 도 8~도 10에서 나타내는 덕트(10A), (10B), (10C)에서 나타내듯이, 사각형 형상, 오각형 형상, 육각형 형상 등의 다각형 형상으로 구성하면, 덕트(10)를 원호형상으로 형성하는 경우보다도, 보다 더 양력(L)의 발생에 적합한 부위에 덕트부재(11)를 배치하는 것이 가능한 것과 함께, 덕트부재(11)의 열림각도(영각(迎角))(α)를 각각의 다각형의 변의 덕트부재(11)의 위치에 대해서 최적의 각도로 하는 것이 가능하여 덕트부재(11)에서 발생하는 추력(Lf)을 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 다각형형상으로 하면 원호형상에 비해서, 덕트부재(11)의 용접 등의 접속작업은 증가하지만, 덕트부재(11)를 휨가공할 필요가 없게 되기 때문에 공작성이 나빠지지 않는다.

또한, 도 11에서 나타내듯이, 프로펠러(3)의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선(Lp)의 높이에, 프로펠러 회전방향(R)이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 좌현측에, 또는 도시하지 않지만, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전인 경우는 우현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서, 선단위치가 프로펠러 회전원(20)의 근방이 되는 제 1 수평핀(14)을 설치하여 빌지 소용돌이의 외측의 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성한다. 즉, 선단위치가 프로펠러 회전원(20)의 근방(R1)이 되는 제 1 수평핀(14)을 설치한다. 이 제 1 수평핀(14)을 횡방향에서 볼 때, 앞쪽 가장자리가 뒤쪽 가장자리에 대해서 위가 되는 각도를 플러스로 할 경우, ±30°이내, 바람직하게는 ±20°이내, 보다 바람직하게는 -10°이상 20°이하의 각도를 갖고서 배치된다. 이 제 1 수평핀(14)에 의해, 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 수류를 유도한다. 즉, 제 1 수평핀(14)에 의해, 제 1 수평핀(14)의 선단측에서의 프로펠러 전방의 상승류, 바꿔말하자면, 빌지 소용돌이의 외측의 상승류를 억제한다. 또한, 도 11에서는, 보기 쉽게 하기 위해서, 빌지 소용돌이는 우현측만 도시하고 있다.

이것에 의해, 선미에서 볼 때 우회전의 프로펠러에서는 좌현측에서, 또는 선미에서 볼 때 좌회전의 프로펠러에서는 우현측에서, 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 갖는 영역에 제 1 수평핀(14)의 선단측을 배치하여 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 수류를 유도하기 때문에, 프로펠러 효율을 높이는 것이 가능하다.

또한, 도 11에서 나타내듯이, 프로펠러(3)의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선(Lp)의 높이에, 프로펠러 회전방향(R)이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 우현측에, 또는 도시하지 않지만, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전의 경우는 좌현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서, 선단위치가 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 선폭방향위치의 근방이 되는 제 2 수평핀(15)을 설치하여 빌지 소용돌이의 내측의 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성한다. 즉, 선단위치가 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 선폭방향위치의 근방(R2)이 되는 제 2 수평핀(15)을 설치한다. 이 제 2 수평핀(15)은 횡방향에서 볼 때, 앞쪽 가장자리가 뒤쪽 가장자리에 대해서 위가 되는 각도를 플러스로 할 경우 ±30°이내, 바람직하게는, ±20°이내, 보다 바람직하게는 -10°이상 20°이하의 각도를 갖고서 배치된다. 이 제 2 수평핀(15)에 의해, 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 수류를 유도한다. 즉, 제 2 수평핀(15)에 의해, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)보다 내측에 생기는 하강류를 억제한다.

이것에 의해, 선미에서 볼 때 우회전의 프로펠러(3)에서는 우현측에서, 선미에서 볼 때 좌회전의 프로펠러(3)에서는 좌현측에서, 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 갖는, 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 선폭방향위치의 근방(R2)까지의 범위에서만, 제 2 수평핀(15)을 배치가능하기 때문에, 이 제 2 수평핀(15)에 의해 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 수류를 유도하여 프로펠러 효율을 높이는 것이 가능하다.

또한, 이 제 1 수평핀(14)과 제 2 수평핀(15)은, 선박을 바로 뒤에서 본 경우에 대략 수평으로, 예를 들면, 수평의 ±10°이내의 각도로 설치되어있다. 또한, 이 제 1 수평핀(14)과 제 2 수평핀(15)의 단면형상은 바람직하게는 앞쪽 가장자리가 선수측, 뒤쪽 가장자리가 선미측에 있는 날개형상으로 한다.

또한, 이 제 1 수평핀(14)의 선단위치를 나타내는 프로펠러 회전원(20)의 근방의 범위(R1)는, 프로펠러 직경(Dp)에 대해서, Dp×0.5배의 원과 Dp×1.15배의 원과의 사이이고 , 제 2 수평핀(15)의 선단위치를 나타내는 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 선폭방향위치의 근방의 범위(R2)는, 선체중심선에서의 수평거리가, 선체중심선에서 빌지 소용돌이의 중심(Pw)까지의 거리에 대해서, 프로펠러 직경(Dp)의 0.15배의 거리만큼 플러스·마이너스 또한 범위의 내측(R2)을 말한다.

상기 구성의 선박(1)에 의하면, 덕트부재(11)의 날개효과로 발생하는 추력(Lf)과, 덕트부재(11)를 지지하는 스트럿(12a), (12b)에서의 프로펠러면(Sp)에 유입하는 수류(W)의 방향변환의 효과에 의해, 프로펠러(3)의 추진효율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 덕트부재(11)와 스트럿(12a), (12b)의 접속부위(13)를 빌지 소용돌이의 중심(Pw)의 근방에 배치하는 것으로, 빌지 소용돌이를 정류해서, 프로펠러 회전방향(R)과 같은 방향의 빌지 소용돌이의 흐름을 약화시키는 것이 가능하여 프로펠러 효율을 향상할 수 있다.

산업상의 이용가능성

본 발명의 선박에 의하면, 덕트부재의 날개효과로 발생하는 추력과, 덕트부재를 지지하는 스트럿에서의 프로펠러면에 유입하는 수류의 방향변환의 효과에 의해 프로펠러의 추진효율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 덕트부재와 스트럿의 접속부위를 빌지 소용돌이의 중심근방에 배치하는 것으로, 빌지 소용돌이를 정류해서, 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 빌지 소용돌이의 흐름을 약화시키는 것이 가능하여 프로펠러 효율을 향상하는 것이 가능하기 때문에, 많은 선박에 이용하는 것이 가능하다.

1 선박
2 선체
3 프로펠러
4 키
10, 10A, 10B, 10C, 덕트
11 덕트부재
12a, 12b, 스트럿
13 접속부위
14 제 1 수평핀
15 제 2 수평핀
20 프로펠러의 선단(先端)궤적의 원(프로펠러 회전원)
C1 원(빌지 소용돌이의 근방)
Dp 프로펠러 지름
L 양력
Lf 추력
Lp 프로펠러 회전축선
Ls 양력(L)의 연직방향성분
Pc 프로펠러 회전중심
Pw 빌지 소용돌이의 중심
R 프로펠러 회전방향
ra 원의 반지름
Sp 프로펠러 면
W 수류(水流)
α 덕트부재의 열림각도
βa, βb 스트럿의 수류에 대한 각도
τa, τb 스트럿의 선체전후방향에 대한 각도
δ 수류의 선체전후방향에 대한 각도

Claims

덕트부재와 그 덕트부재를 선체에 지지하는 스트럿을 갖고 구성된 덕트를 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선보다도 위쪽에 배치한 선박에 있어서,
상기 덕트부재의 양단부에 상기 스트럿을 접속하되, 상기 덕트부재와 상기 스트럿의 접속부위를 상기 덕트를 설치하지 않은 경우에서의 선미에서 생기는 빌지 소용돌이의 중심의 근방에 배치하고,
상기 덕트부재를 전단측이 후단측보다도 상기 프로펠러 회전축선에 대해서 바깥쪽이 되는 30°이상 40°이하의 열림각도를 갖고 형성하는 것과 함께,
상기 스트럿을 선체전후방향에 관해서, 프로펠러 회전방향과 역방향의 흐름성분이 증가하도록 유도하는 각도를 주어서 설치한 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항에 있어서,
상기 스트럿의 단면형상을 프로펠러가 회전해 가는 방향측으로 볼록한 캠버를 갖는 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 선박.
제1 또는 2항에 있어서,
상기 덕트부재의 단면형상을 내측으로 볼록한 캠버를 갖는 날개형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 선박.
제1~3항중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트럿의 단면형상을 날개형상으로 형성한 것을 특징으로 한 선박
제 1~4항중 어느 한 항에 있어서,
상기 덕트부재를 다각형 형상으로 형성한 것을 특징으로 한 선박
제 1~5항중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선의 높이에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 좌현측에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전의 경우는 우현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서, 선단위치가 프로펠러 회전원의 근방이 되는 제 1 수평핀을 설치하고, 상기 빌지 소용돌이의 외측의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성한 선박.
제 1~6항중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로펠러의 바로 앞에서 프로펠러 회전축선의 높이에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 우회전의 경우는 우현측에, 프로펠러 회전방향이 선미에서 볼 때 좌회전의 경우는 좌현측에, 선체외판에서 선폭방향으로 늘려서, 선단위치가 상기 빌지 소용돌이의 중심의 선폭방향위치의 근방이 되는 제 2 수평핀을 설치하여 상기빌지 소용돌이의 내측의 프로펠러 회전방향과 같은 방향의 흐름을 억제하도록 구성한 선박.