KR20120121112A - 선박의 전류고정날개 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 추진효율을 증대시키고, 프로펠러 표면의 침식발생을 줄일 수 있도록 한 선박의 전류고정날개가 개시된다.
본 발명은 선박의 프로펠러의 전방이면서 프로펠러의 축과 연결된 선미 부분에 설치되는 전류고정날개로서, 상기 전류고정날개의 끝단부에 돌출부를 형성한 구조이다.

Description

선박의 전류고정날개{Pre-swirl Stator of Ship}

본 발명은 선박의 전류고정날개에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 추진효율을 증대시키고, 프로펠러 표면의 침식발생을 줄일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 선박에 있어 프로펠러는 회전하면서 추진력을 발생하기 때문에 프로펠러의 후류에서는 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분(Tangential Velocity)이 불가피하게 생성되고, 이러한 접선방향의 속도성

분은 좌현(Port)과 우현(Starboard)에서 각각 상부를 향하게 된다. 이 결과, 프로펠러의 회전방향에 대한 접선방향의 속도성분은 선박의 추진효율을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.

이에 따라, 프로펠러의 후류에서 소실되는 프로펠러의 운동에너지를 회수하기 위한 다양한 형태의 개선 방안이 대두되었는 바, 그 중에서 프로펠러의 전방에서 프로펠러의 축방향 중심선에 대해 방사상으로 전류고정날개(Pre-swirl stator)를 설치하는 것도 개선 방안의 일환이었다. 그리고, 전류고정날개는 주로 저속 비대선에 적용되어 선박의 속도 성능을 향상시키고자 적용하였다.

즉, 전류고정날개는 프로펠러에 의해 유기되는 접선방향의 속도와 반대되는 방향의 접선방향 속도를 주기 위하여 프로펠러의 전방에서 고정날개의 형태로 설치됨으로써, 프로펠러의 후류에서 회전방향 운동에너지의 손실을 최소화하고, 이를 통해 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있었다.

도 1은 종래 선박에 있어 전류고정날개가 설치된 상태를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 프로펠러(1)의 전방에 전류고정날개(3)가 다수 설치되는데, 상기 전류고정날개(3)는 상기 프로펠러(1)의 축방향 중심선을 기준으로 하여 방사형으로 배치되도록 구비된다.

그러나, 종래에는 상기 전류고정날개(3)의 길이에 대한 고려가 없었기 때문에 저속 비대선에 적용시에는 큰 문제가 발생하지 않았으나, 액화천연가스(LNG) 운반선이나 컨테이너선과 같이 저속 비대선에 비해 선속이 상대적으로 빠른 중/고속 선박에 상기 전류고정날개(3)를 적용할 경우에는 선박의 속도 증가에 의해 상기 전류고정날개(3)의 단면을 따라 흐르는 유체의 유체역학적인 부하 증가로 귀결되어 상기 전류고정날개(3)의 끝단부에서 유동박리현상에 따른 캐비티(5; Cavity)가 발생하게 된다.

그리고, 상기와 같이 전류고정날개(3)의 끝단부에서 발생된 유동박리현상에 의한 캐비티(5)는 후류에서 회전하고 있는 프로펠러(1)의 날개 표면에 직접적인 영향을 주게 되어, 상기 프로펠러(1)의 표면에 대한 침식발생으로 확대된다.

즉, 종래 전류고정날개(3)에 있어 반경방향의 길이에 대한 고려가 없었기 때문에 그 길이가 상기 프로펠러(1)의 반경 이하로 적용되는 경우에는 상기 전류고정날개(3)의 끝단부에서 발생하는 유동박리현상에 의한 캐비티(5)가 프로펠러(1)의 표면에 대한 침식(7)을 유발하여 내구성을 저하시키는 문제가 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전류고정날개(12)를 프로펠러(10)의 회전반경보다 크게 형성한 구조가 제안되었는데, 이러한 구조는 프로펠러(10)의 끝단부에서 유동박리현상에 따라 발생하는 캐비티(14)가 프로펠러(10)의 표면과 만나지 않고 그대로 후류로 흘러갈 수 있기때문에, 프로펠러의 침식현상은 어느정도 줄일 수 있었으나, 전류고정날개(12)가 크기때문에, 그로인한 저항이 증가하여 추진 효율면에서 오히려 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 선박의 추진효율을 증대시키면서 프로펠러의 침식현상을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박의 프로펠러의 전방이면서 프로펠러의 축과 연결된 선미 부분에 설치되는 전류고정날개로서, 상기 전류고정날개의 끝단부에 돌출부를 형성한 것이다.

또한, 상기 돌출부는 타원형으로 형성되는 구조이다.

또한, 상기 돌출부의 폭은 전류고정날개의 단부의 폭에 대해 100% ~ 150%로 형성되는 구조이다.

또한, 상기 전류고정날개는 좌현과 우현에 비대칭으로 배치되도록 전류고정날개의 갯수를 달리하여 배치한 구조이다.

이와 같이, 본 발명은 전류고정날개의 끝단부에 돌출부를 형성하여 유동박리현상을 방지하여 프로펠러 표면의 침식현상을 감소시키고, 프로펠러 후류에서 회전방향의 운동에너지 손실을 줄여서 추진효율이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선박에 전류고정날개가 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 선박에 도 1과 다른 전류고정날개가 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류고정날개가 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하나의 전류고정날개의 끝단부에 형성된 돌출부와의 폭길이에 대한 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 전류고정날개의 배치관계를 나타낸 도면이다.
도 5b는 도 5a와 다른 배치관계를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전류고정날개의 사시도로서, 프로펠러는 생략한 상태이다.

본 발명에 따른 전류고정날개(20)는 프로펠러(도시되지 않음)의 앞쪽이면서 프로펠러의 축과 연결된 선미부분에 복수,형성되는데, 이 전류고정날개(20)의 끝단부에는 돌출부(21)가 형성된 구조이다.

상기 돌출부(21)는 타원형으로 형성됨이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고 유체의 유동박리현상을 방지할 수 있도록 스무드하게 유선이동이 가능하도록 하는 여러가지 형상의 유선형으로 형성될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(21)의 폭(W1)은 전류고정날개(20)의 단부 폭(W2)에 대하여 100% 내지 150% 범위내에서 형성된 구조를 가진다.

또한, 전류고정날개(20)는 프로펠러의 축(31)을 중심으로 좌현과 우현에 배치수를 달리하여 비대칭구조를 이루도록 한다.

다시 말해서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 프로펠러(30)가 우측으로 회전하는 경우에는, 좌현의 전류고정날개(20)의 갯수가 우현의 전류고정날개(20)의 갯수보다 많게 배치한다.

선박의 선미 형상을 고려할 때, 프로펠러(30)가 작동하는 면에서의 선미 형상에 의한 유동의 상승속도가 커서 우회전 프로펠러인 경우에, 좌현에서의 접선 속도가 우현에서의 접선 속도보다 더 크게 된다.

따라서, 좌현의 전류고정날개(20)의 갯수를 우현의 전류고정날개(20)의 갯수보다 많게 배치하여야 충분한 회전류 상쇄효과를 기대할 수 있다.

한편, 프로펠러(30)가 좌측으로 회전하는 경우에는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 우현의 전류고정날개(20)의 갯수가 좌현의 전류고정날개(20)의 갯수보다 많게 배치하면 되는 것이다.

이러한 구성을 가지는 본 발명은 전류고정날개(20)의 끝단부에 돌출부(21)가 형성되어 있기때문에, 유체의 유동이 부드럽게 빠져나가서 유동박리현상을 방지할 수 있고, 그에따라 캐비티의 발생이 현저히 감소되어 종래와 같이 프로펠러의 표면에 침식현상을 대폭 줄일 수 있다.

따라서, 전류고정날개(20)의 크기를 프로펠러보다 크게 형성하더라도 종래의 전류고정날개에 비해 저항이 크게 발생하지 않게된다.

또한, 프로펠러의 전방에서 전류고정날개(20)에 의해 프로펠러에 의해 유기되는 접선방향의 속도와 반대되는 방향의 접선방향 속도를 생성하여 프로펠러(30)의 후류에서 회전방향 운동에너지의 손실을 최소화하고, 이를 통해 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 청구범위내에 포함됨은 자명한 사실이다.

1 : 프로펠러
3 : 전류고정날개
5 : 캐비티
7 : 침식
10 : 프로펠러
12 : 전류고정날개
14 : 캐비티
20 : 전류고정날개
21 : 돌출부
31 : 축

Claims (4)

1. 선박의 프로펠러의 전방이면서 프로펠러의 축과 연결된 선미 부분에 설치되는 전류고정날개로서,
   상기 전류고정날개의 끝단부에 돌출부를 형성한 것을 특징으로 하는 선박의 전류고정날개.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 전류고정날개.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 돌출부의 폭은 전류고정날개의 단부의 폭에 대해 100% ~ 150%로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 전류고정날개.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전류고정날개는 좌현과 우현에 비대칭으로 배치되도록 전류고정날개의 갯수를 달리하여 배치하는 것을 특징으로 하는 선박의 전류고정날개.
   

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