KR20180055455A - 추진 장치 - Google Patents

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KR20180055455A
KR20180055455A KR1020160153333A KR20160153333A KR20180055455A KR 20180055455 A KR20180055455 A KR 20180055455A KR 1020160153333 A KR1020160153333 A KR 1020160153333A KR 20160153333 A KR20160153333 A KR 20160153333A KR 20180055455 A KR20180055455 A KR 20180055455A
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KR1020160153333A
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이태구
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

추진 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 추진 장치는, 러더 벌브의 전방에 배치되고, 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상의 허브; 상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 주 날개; 및 상기 복수의 주 날개 전방에서 상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 보조 날개를 포함한다.

Description

추진 장치{Propulsion apparatus}
본 발명은 추진 장치에 관한 것이다.
대부분의 선박은 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러가 회전하면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.
즉, 추진장치는 허브의 외주 부에 복수의 프로펠러가 구비되고, 프로펠러가 회전하는 것에 의해 양력을 발생하여, 그 양력이 샤프트 방향의 추진력으로 작용하여 추진력을 얻는 것이다.
최근 에너지 절감을 위해 추진효율향상 기술이 개발되고 있다. 이러한 기술 중 하나로 러더 벌브는 프로펠러 후류의 유동을 개선하여 추진효율을 향상시킨다.
그러나 프로펠러 허브와 러더 벌브의 직경차이로 인해 유동 교란이 발생하고 러더 벌브 측 저항이 증가하여 추진효율 향상율이 감소하게 된다.
본 발명의 실시예는, 추진효율이 향상되도록 구성된 추진장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 러더 벌브의 전방에 배치되고, 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상의 허브; 상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 주 날개; 및 상기 복수의 주 날개 전방에서 상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 보조 날개를 포함하는, 추진 장치가 제공될 수 있다.
상기 허브의 후단면의 직경은 상기 러더 벌브의 최대 직경보다 작을 수 있다.
상기 보조 날개는 상기 주 날개와 동일한 피치각을 가질 수 있다.
상기 복수의 보조 날개는, 상기 복수의 주 날개가 발산 형태의 허브에 결합됨으로써 발생되는 추력 손실을 보상하는 보조 추력을 발생시키는 표면적을 가질 수 있다.
상기 허브의 후단부에는 상기 보조 날개의 팁부에서 발생된 와류를 제거하기 위한 와류 제거 수단이 형성될 수 있다.
상기 와류 제거 수단은, 상기 허브의 후단부에 부착된 와류 제거 플레이트 또는 상기 허브의 후단부에 형성된 와류 제거 홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 허브를 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상으로 제작하여 허브를 통과한 후류에 의해 러더 벌브에 작용하는 저항을 감소시키고, 발산 형상의 허브에 결합된 주 날개의 전방에 보조 날개를 배치하여 주 날개의 추력 손실을 보상함으로써, 추진 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에 도시된 보조 날개의 위치에 대한 일 변형례를 나타내는 도면이고,
도 3은 전체적으로 동일한 단면적을 가지는 허브에 주 날개가 결합된 구조를 나타내는 도면이고,
도 4는 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상의 허브에 주 날개가 결합된 구조를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진 장치를 나타내는 도면이고,
도 6은 도 5에 도시된 와류 제거 수단의 다른 예를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치를 나타내는 도면이다. 도 1에서 볼 때 오른쪽이 선박 또는 추진 장치의 전방을 의미한다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 추진 장치(100)는 허브(110)와, 주 날개(130)와, 보조 날개(150)를 포함한다.
허브(110)는 러더(30)의 전방측에 형성된 러더 벌브(50)의 전방에 배치된다. 허브(110)는 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상을 가진다.
허브(110)의 후단면의 직경(DH)은 러더 벌브(50)의 최대 직경(DB)보다 작다. 예컨대, 허브(110)의 후단면의 직경(DH)은 러더 벌브(50)의 최대 직경(DB)의 80% 이상 95% 이하일 수 있다.
허브(110)의 각 단면 형상은 동일하고, 그 크기만 후방으로 갈수록 증가할 수 있다. 이때, 허브(110)의 각 단면의 단면적은 후방을 갈수록 선형적으로 변할 수 있다. 이 경우, 유동은 후방으로 선형적으로 경사진 허브(110)의 외측면을 따라 러더 벌브(50) 측으로 자연스럽게 흘러 정류될 수 있고, 이에 따라 러더 벌브(50)에 작용하는 저항이 효과적으로 저감되고 추진 효율이 향상될 수 있다.
허브(110)는 원형 단면을 가질 수 있다. 허브(110)는 박용 기관(미도시)과 연결된 샤프트(미도시)의 후단부에 고정 결합될 수 있다. 허브(110)는 회전 중심축(CL)을 중심으로 회전한다.
주 날개(130)는 허브(110)에 결합된다. 주 날개(130)는 복수로 제공되고, 복수의 주 날개(130)는 허브(110)에 방사상으로 결합된다. 주 날개(130)는 소정의 피치각을 갖도록 허브(110)에 결합될 수 있다. 주 날개(130)는 허브(110)에 고정되거나 피치각 조절 가능하도록 회전 가능하게 결합될 수 있다.
보조 날개(150)는 허브(110)에 결합된다. 보조 날개(150)는 복수로 제공된다. 복수의 보조 날개(150)는 주 날개(130)의 전방에서 허브(110)에 방사상으로 결합된다.
보조 날개(150)는 발산 형상의 허브(110)에 결합된 주 날개(130)의 루트부에서 발생되는 추력 손실을 만회한다. 발산 형상의 허브(110)에 결합된 주 날개(130)의 루트부에서 추력 손실이 발생되는 이유에 대해 후술한다.
보조 날개(150)는 주 날개(130)와 동일한 피치각을 가질 수 있다. 이 경우, 보조 날개(150)와 주 날개(130)를 지나는 유동이 동일한 방향성을 가지게 된다.
예컨대, 보조 날개(150)는 도 1과 같이 주 날개(130)는 다른 피치 라인(P1, P2) 상에 배치될 수 있다.
또는 보조 날개(150)는 도 2와 같이 주 날개(130)와 동일한 피치 라인(P3) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 보조 날개(150)와 주 날개(130)가 정렬되어 보조 날개(150)를 지난 유동이 주 날개(130)로 부드럽고 자연스럽게 유입될 수 있다. 참고로, 도 2는 도 1에 도시된 보조 날개의 위치에 대한 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 3은 전체적으로 동일한 단면적을 가지는 허브에 주 날개가 결합된 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상의 허브에 주 날개가 결합된 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 추진 장치(도 1의 100)에서 주 날개(도 1의 130)의 루트부에서 추력 손실이 발생되는 이유를 설명한다. 참고로, 도 3과 도 4에서 허브(110, 210)의 회전 중심축(CL)으로부터 주 날개(130, 230)의 끝단까지의 거리는 동일한 것으로 가정하고, 허브(110)의 전단면은 동일한 형상 및 크기를 갖는 것으로 가정한다. 그리고 도 3의 구조를 '케이스 A'라 하고, 도 4에 도시된 구조를 '케이스 B'라 지칭한다.
케이스 A와 케이스 B를 비교하면,
케이스 B의 주 날개(130)의 길이는 케이스 A의 주 날개(230)의 길이에 비해 도 4에 K로 표시된 부분만큼 짧다. 달리 표현하면 케이스 B의 주 날개(130)의 루트부의 길이는 케이스 A의 주 날개(230)의 루트부의 길이에 비해 도 4에 K로 표시된 부분만큼 짧다.
다른 측면에서, 케이스 B의 주 날개(130)의 표면적은 케이스 A의 주 날개(230)의 표면적에 비해 도 4에 K로 표시된 부분만큼 작다.
위와 같은 구조적 차이로 인해, 케이스 B의 주 날개(130)에서 발생되는 추력은 케이스 A의 주 날개(230)에서 발생되는 추력에 비해 상대적으로 작다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 추력 장치는 발산 형상의 허브(110)에 주 날개(130)가 결합됨으로써, 도 3의 케이스 A와 같은 구조에 비해 주 날개(130)의 루트부에서 추력 손실이 발생한다. 이러한 주 날개(130)의 루트부에서 발생된 추력 손실을 보상하기 위해 보조 날개(150)가 사용된다.
본 실시예에서, 복수의 보조 날개(150)는 복수의 주 날개(130)가 발산 형태의 허브(110)에 결합됨으로써 발생되는 추력 손실을 보상하기 위한 보조 추력을 발생시키는 표면적을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진 장치를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 추진 장치(100')는 허브(110)와, 주 날개(130)와, 보조 날개(150)를 포함한다.
본 실시예에서 허브(110)의 후단부에는 보조 날개(150)의 팁부에서 발생된 와류를 제거하기 위한 와류 제거 수단(170)이 형성된다.
일례로, 와류 제거 수단(170)은 도 5와 같이 허브(110)의 후단부에 부착된 와류 제거 플레이트(171)를 포함한다. 보조 날개(150)의 팁부에서 발생된 와류는 후방으로 이동하면서 와류 제거 플레이트(171)와 충돌하여 제거된다.
와류 제거 플레이트(171)는 보조 날개(150)의 피치 라인(P3) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 보조 날개(150)의 팁부에서 발생된 와류는 피치 라인(P3)을 따라 후방으로 이동하면서 와류 제거 플레이트(171)와 효과적으로 충돌하여 제거될 수 있다.
다른 예로, 와류 제거 수단(170)은 도 6과 같이 허브(110)의 후단부에 형성된 와류 제거 홈(173)을 포함한다. 참고로 도 6은 도 5에 도시된 와류 제거 수단의 다른 예를 나타내는 도면이다. 보조 날개(150)의 팁부에서 발생된 와류는 후방으로 이동하면서 와류 제거 홈(173)의 내측벽과 충돌하여 제거된다.
와류 제거 홈(173)은 보조 날개(150)의 피치 라인 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 보조 날개(150)의 팁부에서 발생된 와류는 피치 라인(P3)을 따라 후방으로 이동하면서 와류 제거 홈(173)과 효과적으로 충돌하여 제거될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 추진 장치
110 : 허브
130 : 주 날개
150 :; 보조 날개
170 : 와류 제거 수단

Claims (6)

  1. 러더 벌브의 전방에 배치되고, 후방으로 갈수록 단면적이 증가하는 발산 형상의 허브;
    상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 주 날개; 및
    상기 복수의 주 날개 전방에서 상기 허브에 방사상으로 결합되는 복수의 보조 날개를 포함하는, 추진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 허브의 후단면의 직경은 상기 러더 벌브의 최대 직경보다 작은, 추진 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 날개는 상기 주 날개와 동일한 피치각을 가지는, 추진 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보조 날개는,
    상기 복수의 주 날개가 발산 형태의 허브에 결합됨으로써 발생되는 추력 손실을 보상하는 보조 추력을 발생시키는 표면적을 가지는, 추진 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 허브의 후단부에는 상기 보조 날개의 팁부에서 발생된 와류를 제거하기 위한 와류 제거 수단이 형성되는, 추진 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거 수단은,
    상기 허브의 후단부에 부착된 와류 제거 플레이트 또는 상기 허브의 후단부에 형성된 와류 제거 홈을 포함하는, 추진 장치.
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