KR102460797B1

KR102460797B1 - Duct structure for ship

Info

Publication number: KR102460797B1
Application number: KR1020220012244A
Authority: KR
Inventors: 박성재; 임동수; 김경재
Original assignee: 우현선박기술 주식회사
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-11-01

Abstract

A duct structure for a ship according to one embodiment of the present invention is installed between a stern part of a hull and a propeller. The duct structure for a ship includes: a plurality of blades having a predetermined length in a longitudinal direction of a propeller shaft and formed at intervals at portions in a circumferential direction of the propeller shaft viewed from a stern part in a bow direction; and a curved connecting surface having at least two or more divided passages connecting the ends of wings. Among the divided passages, a passage at the end of one side has a ratio (a_1/A_1) of the cross-sectional area of an outlet section (a_1) to the cross-sectional area of an inlet section (A_1), wherein the ratio (a_1/A_1) can be smaller than the ratio of the other passage. According to embodiments of the present invention, a flow wake distribution of a fluid flowing into the propeller can be uniformized, the velocity of the fluid flowing into the propeller can be increased, and a flow direction of the fluid can be controlled. Therefore, the propulsion efficiency of the ship can be increased, thereby achieving energy savings of the ship.

Description

Duct structure for ships {DUCT STRUCTURE FOR SHIP}

본 발명은 선박용 덕트 구조체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 프로펠러로 유입되는 유체의 유동에 영향을 주어, 선박의 추진 성능을 향상시킬 수 있는 선박 추진 개선 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a duct structure for a ship, and more particularly, to a ship propulsion improvement apparatus capable of improving the propulsion performance of a ship by affecting the flow of a fluid flowing into a propeller.

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이 때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.In general, in the case of a large ship, a method of advancing using the flow of fluid generated when the propeller attached to the rear of the hull rotates is used. At this time, a rudder is attached to the rear of the propeller, and as the rudder rotates left and right, the direction of navigation is changed by adjusting the flow direction of the fluid.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 연료를 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 연료가 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.As such, in order to achieve a constant speed through the rotation of the propeller, the engine must be driven using fuel such as diesel. .

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.Therefore, in recent years, various efforts have been made to reduce fuel consumption by reducing energy consumed during propulsion of ships. In particular, the IMO has discussed measures to reduce greenhouse gas emissions when operating ships, and is in the process of discussing the determination of standards and directions for fuel economy regulations.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 장치에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.As shipping companies joined this movement, shipping companies started to take interest in fuel-saving devices that could reduce the burden of fuel costs. In response to the needs of shipping companies, shipbuilders have been continuously researching and developing fuel-saving technologies that can reduce fuel consumption and reduce greenhouse gas emissions.

선박의 운항시 작동하는 프로펠러의 회전시, 프로펠러 후방의 수중에서는 프로펠러의 회전방향과 동일한 방향의 회전류가 발생되는데, 이러한 회전류는 선박의 추진성능에 도움이 되지 못하고, 오히려 그 에너지양만큼 선박의 추진 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다.During the rotation of the propeller operating during the operation of the ship, a rotational flow in the same direction as the rotational direction of the propeller is generated in the water behind the propeller. It acts as a factor that lowers the propulsion performance of

선체가 전진하는 경우에 손실되는 에너지를 회수하여 에너지를 절약하고 선박의 추진력을 향상시키기 위하여, 선체의 선미에는 프로펠러의 전방에 덕트가 설치된다. 덕트는 길이방향으로 중공부를 갖는 기둥 형상으로 이루어지고, 전방에서 덕트를 향하는 유동에 대해 소정의 받음각을 갖는 익형 단면을 갖는다.In order to recover energy lost when the hull moves forward to save energy and to improve the propulsion of the ship, a duct is installed in the stern of the hull in front of the propeller. The duct is in the shape of a column with a hollow in the longitudinal direction and has an airfoil cross-section with a predetermined angle of attack for the flow from the front towards the duct.

덕트는 선미 유동장내 회전성분을 펴줌으로써 얻을 수 있는 저항의 감소와, 상부에서 떨어지는 유체에 따라 발생하는 추력, 그리고 반류 이득과 프로펠러 전방에서 선미 유동의 반경방향 성분을 축방향으로 변화시키고, 반류를 보다 균일하게 함으로써 프로펠러 캐비테이션 성능의 개선에 보다 호의적인 유동장을 만들어 추진기 설계측면에서 효율 향상을 기대할 수 있다.The duct reduces the resistance that can be obtained by stretching the rotating component in the stern flow field, the thrust generated by the fluid falling from the top, and the return flow gain and the radial component of the stern flow in front of the propeller in the axial direction. By making it more uniform, a flow field more favorable to the improvement of propeller cavitation performance can be expected to improve efficiency in terms of thruster design.

한국공개특허 10-2014-0015828호Korean Patent Publication No. 10-2014-0015828 한국공개특허 10-2015-0013962호Korean Patent Publication No. 10-2015-0013962

본 발명의 일측면은 프로펠러로 유입되는 유체의 흐름 반류 분포를 균일화할 수 있는 선박용 덕트 구조체를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a duct structure for a ship that can uniformize the flow countercurrent distribution of the fluid flowing into the propeller.

또한 본 발명의 다른 일측면은 프로펠러로 유입되는 유체의 속도를 증가시키고, 유체의 흐름 방향을 조절할 수 있는 선박용 덕트 구조체를 제공하는 것이다.In addition, another aspect of the present invention is to increase the speed of the fluid flowing into the propeller, and to provide a duct structure for a ship capable of controlling the flow direction of the fluid.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체는 선체의 선미 부분과 프로펠러의 사이에 설치되는 선박용 덕트 구조체로서, 프로펠러 축의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 선미 부분에서 선수방향으로 본 프로펠러 축의 원주방향을 따라 일부분에 간격을 두고 형성되는 복수의 날개; 및 날개의 단부를 연결하여 적어도 2 이상의 분할된 통로를 가지는 곡선형의 연결면;을 포함하며, 분할된 통로 중 일측 말단의 통로는 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 다른 통로의 비율보다 작을 수 있다. The ship duct structure according to an embodiment of the present invention is a ship duct structure installed between the stern portion of the hull and the propeller, and has a predetermined length along the longitudinal direction of the propeller shaft. a plurality of wings formed at intervals along the direction; and a curved connecting surface having at least two or more divided passages by connecting the ends of the wing; and, the passage of one end of the divided passages is of the cross-sectional area of the water inlet (A ₁ ) compared to the cross-sectional area of the water outlet (a ₁ ) The ratio (a ₁ /A ₁ ) may be smaller than the ratio of the other passages.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체에 있어서, 분할된 통로의 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n)은 일측 말단의 통로에서 인접하는 통로 방향으로 순차적으로 증가할 수 있다. In the ship duct structure according to an embodiment of the present invention, the ratio (a _n /A _n ) of the cross-sectional area of the ingestion part (A _n ) of the divided passage to the cross-sectional area of the water outlet (a _n ) is adjacent in the passage of one end. It may increase sequentially in the direction of the passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체에 있어서, 일측 말단의 통로와 인접하는 통로를 구별하는 날개의 수평 단면은 일측 말단 통로측 면이 인접하는 통로측 면 대비 상대적으로 더 볼록한 형상일 수 있다.In the duct structure for ships according to an embodiment of the present invention, the horizontal cross-section of the wing that distinguishes the passage from one end of the passage and the passage adjacent to one end may have a more convex shape compared to the passage-side surface adjacent to the passage-side surface at one end. .

본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체는 선체의 선미 부분과 프로펠러의 사이에 설치되는 선박용 덕트 구조체로서, 프로펠러 축의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 선미 부분에서 선수방향으로 본 프로펠러 축의 원주방향을 따라 일부분에 간격을 두고 형성되는 복수의 날개; 및 날개의 단부를 연결하여 적어도 2 이상의 분할된 통로를 가지는 곡선형의 연결면;을 포함하고, 일측 말단의 통로에서 배출되는 유체의 유속이 다른 통로 대비 상대적으로 빠를 수 있다. A ship duct structure according to another embodiment of the present invention is a ship duct structure installed between the stern portion of the hull and the propeller, and has a predetermined length along the longitudinal direction of the propeller shaft. a plurality of wings formed at intervals along the direction; and a curved connecting surface having at least two or more divided passages by connecting the ends of the wings, and the flow rate of the fluid discharged from the passage at one end may be relatively faster than the other passage.

본 발명의 실시예들에 따르면, 프로펠러로 유입되는 유체의 반류 분포를 균일화할 수 있고, 프로펠러로 유입되는 유체의 속도를 증가시키고, 유체의 흐름 방향을 조절할 수 있다. 따라서, 선박의 추진효율을 증대시키고, 그에 따라 선박의 에너지 절감을 이룰 수 있다.According to embodiments of the present invention, the countercurrent distribution of the fluid flowing into the propeller can be uniformed, the speed of the fluid flowing into the propeller can be increased, and the flow direction of the fluid can be adjusted. Therefore, it is possible to increase the propulsion efficiency of the ship, and thereby achieve the energy saving of the ship.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체가 장착된 선박을 간략히 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 평면도이다.1 is a side view schematically showing a ship equipped with a duct structure for a ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a duct structure for a ship according to a first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a duct structure for a ship according to a second embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a duct structure for a ship according to a third embodiment of the present invention.
Figure 5 is a rear view of the duct structure for a ship according to the first embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a duct structure for a ship according to a first embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 선박용 덕트 구조체에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, the duct structure for a ship according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, throughout the specification, "on" means to be located above or below the target part, and does not necessarily mean to be located above the direction of gravity.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체가 장착된 선박을 간략히 나타낸 측면도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다.1 is a side view schematically showing a ship equipped with a duct structure for a vessel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a duct structure for a vessel according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 선체(20)의 선미 부분과 프로펠러(30)의 사이에 설치되며, 프로펠러(30)에 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 추진력을 발생시킨다. 선박용 덕트 구조체(10)는 프로펠러 축(31)의 상측에 배치된다. As shown in FIG. 1, the duct structure 10 for ships according to the first embodiment of the present invention is installed between the stern portion of the hull 20 and the propeller 30, and the fluid flowing into the propeller 30 control the flow to generate propulsion. The marine duct structure 10 is disposed above the propeller shaft 31 .

선박은 프로펠러(30)의 회전에 의하여 추진하게 되는데, 프로펠러(30)는 선미에 연결된 프로펠러 축(31)에 결합되며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 선박을 전진 또는 후진시킬 수 있다. 프로펠러(30)는 일반적으로 널리 사용되는 스크류 프로펠러와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.The ship is propelled by the rotation of the propeller 30, the propeller 30 is coupled to the propeller shaft 31 connected to the stern, and rotates clockwise or counterclockwise to move the ship forward or backward. Since the propeller 30 is generally the same as a widely used screw propeller, a detailed description thereof will be omitted.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체(10)는 복수의 날개(100) 및 연결면(110)을 포함한다. Referring to FIG. 2 , the marine duct structure 10 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of wings 100 and a connection surface 110 .

날개(100)는 프로펠러 축(31)의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 프로펠러 축(31)으로부터 방사형으로 연장 형성된다. 날개(100)는 복수개로 구비되어 선미 부분에서 선수방향으로 본 프로펠러 축(31)의 원주방향을 따라 프로펠러 축의 상측 일부분에 간격을 두고 배열된다. The wing 100 is formed to extend radially from the propeller shaft 31 while having a predetermined length along the longitudinal direction of the propeller shaft 31 . The blades 100 are provided in plurality and are arranged at intervals in the upper portion of the propeller shaft along the circumferential direction of the propeller shaft 31 viewed from the stern portion in the bow direction.

연결면(110)은 날개(100)의 단부를 연결하여 적어도 2 이상의 분할된 통로(200)를 구성하며, 원호 형상과 같은 곡선형으로 형성될 수 있다. The connection surface 110 connects the ends of the wings 100 to form at least two or more divided passages 200 , and may be formed in a curved shape such as an arc shape.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 날개(100)가 제1 날개부(101), 제2 날개부(102), 제3 날개부(103) 및 제4 날개부(104)로 구성되는 경우, 날개부(101 ~ 104)와 연결면(110)에 의해 제1 통로(201), 제2 통로(202), 제3 통로(203)가 형성될 수 있다. 각 통로들(201 ~ 203)은 프로펠러 축의 상측에 프로펠러 축(31)의 원주방향을 따라 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 4개의 날개부(101 ~ 104)에 의해서 3개의 통로가 형성되나, 날개부 및 통로의 개수는 설명을 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in FIG. 2 , when the plurality of wings 100 are composed of a first wing unit 101 , a second wing unit 102 , a third wing unit 103 , and a fourth wing unit 104 . , a first passage 201 , a second passage 202 , and a third passage 203 may be formed by the wing portions 101 to 104 and the connecting surface 110 . Each of the passages 201 to 203 may be arranged along the circumferential direction of the propeller shaft 31 on the upper side of the propeller shaft. In this embodiment, three passages are formed by the four wing portions 101 to 104, but the number of the wing portions and passages is only an example for description and is not limited thereto.

선박의 진행방향에 따라 유체가 흐르면서(FF 방향) 통로(200)를 지난다. 통로(200)는 유체가 유입되는 입수부(전단부)와, 유체가 유출되는 출수부(후단부)를 구비한다. 통로(200)를 통과한 유체는 프로펠러(30)에 유입되면서 프로펠러에 추진력을 부가할 수 있다. The fluid flows (FF direction) according to the traveling direction of the vessel and passes through the passage 200 . The passage 200 includes a water inlet (front end) through which the fluid flows, and an outlet (rear end) through which the fluid flows. The fluid passing through the passage 200 may add a driving force to the propeller 30 while flowing into the propeller 30 .

일측 말단의 제1 통로(201)와 인접하는 제2 통로(202)를 구별하는 날개부(101)의 수평 단면은 일측 말단 통로(201)측 면이 인접하는 통로(202)측 면 대비 상대적으로 더 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.The horizontal cross-section of the wing portion 101 that separates the first passage 201 at one end and the second passage 202 adjacent to the one end passage 201 side is relatively compared to the adjacent passage 202 side surface. It may be formed in a more convex shape.

분할된 통로 중 일측 말단의 제1 통로(201)는 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 제2 및 제3 통로(202, 203)의 비율보다 작을 수 있다. 그리고, 그 비율은 프로펠러 축(31)의 일측 말단의 제1 통로(201)에서 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다. 즉, 제1 통로(201)의 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 가장 작고, 인접하는 제2 통로(202) 및 제3 통로(203)로 갈수록 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n)이 커진다.The first passage 201 at one end of the divided passages has a ratio (a ₁ /A ₁ ) of the cross-sectional area of the water inlet (A ₁ ) to the cross-sectional area of the water outlet (a ₁ ) of the second and third passages (202, 203). may be less than the ratio of And, the ratio may increase sequentially from the first passage 201 at one end of the propeller shaft 31 in the direction of the adjacent passage. That is, the ratio (a ₁ /A ₁ ) of the water outlet cross-sectional area (a ₁ ) to the water outlet cross-sectional area (A ₁ ) of the first passage (201) is the smallest, and the adjacent second passage (202) and the third passage ( 203), the ratio (a _n /A _n ) of the cross-sectional area of the water outlet (a _n ) to the cross-sectional area of the ingestion part (A _n ) increases.

이와 같이 형성되는 경우, 일측 말단의 제1 통로(201)에서 배출되는 유체의 유속이 다른 제2 및 제3 통로(202, 203)와 대비하여 상대적으로 빠를 수 있다. 이에 대한 기능 및 효과는 후술한다.When formed in this way, the flow rate of the fluid discharged from the first passage 201 at one end may be relatively high compared to the other second and third passages 202 and 203 . Functions and effects thereof will be described later.

제1 실시예에서는 각 통로(201 ~ 203)의 단면이 프로펠러 축(31)을 중심으로하는 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 각 통로(201 ~ 203)는 입수부 측 단면의 반경 및 중심각의 크기가 동일하여 및 원호의 길이(L) 및 입수부 단면적(A_n)이 모두 동일한 반면, 출수부 측 단면의 반경은 동일하나 중심각의 크기가 상이하여 각 통로마다 원호(l1, l2)의 길이 및 출수부 단면적(a_n)이 상이할 수 있다. 즉, 일측 말단의 제1 통로(201)에서 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 통로의 중심각 크기가 증가하고, 이에 따라 각 통로의 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n) 역시 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다.In the first embodiment, the cross-section of each passage 201 to 203 may be formed in a sectoral shape centered on the propeller shaft 31 . At this time, each passage (201 ~ 203) has the same radius and central angle of the cross-section of the water outlet side, and the length (L) of the arc and the cross-sectional area of the obtaining area (A _n ) are all the same, whereas the radius of the water outlet side cross-section is the same. is the same, but the size of the central angle is different, so that the length of the arcs l1 and l2 and the cross-sectional area a _n of the water outlet may be different for each passage. That is, the size of the central angle of the passage sequentially increases in the direction of the adjacent passage from the first passage 201 at one end, and accordingly, the cross-sectional area of the water inlet (A _n ) of each passage versus the cross-sectional area of the water outlet (a _n ) (a _n /A _n ) may also increase sequentially in the direction of an adjacent passage.

도 2에 도시된 바와 같이, 일측 말단의 제1 통로(201) 출수부의 원호(l1)가 인접하는 제2 통로(202) 출수부의 원호(l2)보다 작게 형성(l1 < l2)됨으로써, 제1 통로(201)는 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 제2 통로(202)의 비율(a_n/A_n)보다 작을 수 있다.As shown in FIG. 2 , the arc l1 of the water outlet of the first passage 201 at one end is formed smaller than the arc l2 of the water outlet of the adjacent second passage 202 (l1 < l2), so that the first The passage 201 may have a ratio (a ₁ /A ₁ ) of the water outlet cross-sectional area (a ₁ ) to the cross-sectional area of the ingestion part (A ₁ ) is smaller than the ratio (a _n /A _n ) of the second passageway 202 (a n /A n ).

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다. 제2 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체는 통로(200)의 형상이 변형된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 선박용 덕트 구조체와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.3 is a perspective view of a duct structure for a ship according to a second embodiment of the present invention. The duct structure for ships according to the second embodiment has the same configuration as the duct structure for ships of the first embodiment described above, except that the shape of the passage 200 is deformed. Descriptions of components overlapping with those of the first embodiment will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same members as those of the first embodiment.

제2 실시예에서는 각 통로(201 ~ 203)의 단면이 프로펠러 축(31)을 중심으로하는 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 각 통로(201 ~ 203)는 입수부 측 단면의 반경(R) 및 중심각의 크기가 동일하여 입수부의 단면적의 크기가 모두 동일한 반면, 출수부 측 단면의 중심각의 크기는 동일하나 반경의 크기(r₁, r₂)가 상이하여 이에 따라 각 통로마다 출수부 단면적이 상이할 수 있다. 즉, 일측 말단의 제1 통로(201)에서 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 반경의 크기가 증가하고, 이에 따라 각 통로의 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n) 역시 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다.In the second embodiment, the cross-section of each passage (201 to 203) may be formed in a sectoral shape centered on the propeller shaft (31). At this time, each passage (201 ~ 203) has the same radius (R) and the size of the central angle of the cross section on the side of the receiving part, so the size of the cross-sectional area of the receiving part is the same, whereas the size of the central angle of the cross section on the side of the water outlet is the same, but the size of the radius Sizes (r ₁ , r ₂ ) are different, and accordingly, the cross-sectional area of the water outlet may be different for each passage. That is, the size of the radius sequentially increases in the direction of the adjacent passage from the first passage 201 at one end, and accordingly, the ratio of the water outlet cross-sectional area (A _{n ) to the water outlet cross-sectional area (A n} ₎ of each passage ( a _n /A _n ) may also increase sequentially in the direction of an adjacent passage.

도 3에 도시된 바와 같이, 일측 말단의 제1 통로(201) 출수부의 반경(r₁)이 인접하는 제2 통로(202) 출수부의 반경(r₂)보다 작게 형성(r₁ < r2)됨으로써, 제1 통로(201)는 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 제2 통로(202)의 비율(a_n/A_n)보다 작을 수 있다.As shown in Figure 3, the radius (r ₁ ) of the water outlet of the first passage 201 at one end is formed smaller than the radius (r ₂ ) of the water outlet of the adjacent second passage 202 (r ₁ < r2) by , in the first passage 201, the ratio (a ₁ /A ₁ ) of the cross-sectional area of the water outlet (a ₁ ) to the cross-sectional area of the ingestion part (A ₁ ) is smaller than the ratio (a _n /A _n ) of the second passageway 202 (a n /A n ) can

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 사시도이다. 제3 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체는 통로(200)의 형상이 변형된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 선박용 덕트 구조체와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.4 is a perspective view of a duct structure for a ship according to a third embodiment of the present invention. The duct structure for ships according to the third embodiment has the same configuration as the duct structure for ships of the first embodiment, except that the shape of the passage 200 is deformed. Descriptions of components overlapping with those of the first embodiment will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same members as those of the first embodiment.

제3 실시예에서는 각 통로(201 ~ 203)의 단면이 프로펠러 축(31)을 중심으로하는 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 각 통로(201 ~ 203)는 입수부 측 단면의 반경 및 중심각의 크기가 동일하여 원호의 길이(L) 및 입수부의 단면적의 크기가 동일한 반면, 출수부 측 단면의 반경은 동일하나 통로 사이의 날개부(102, 103)의 두께가 달라 각 통로마다 중심각의 크기 및 출수부 단면적이 상이할 수 있다. 즉, 일측 말단의 제1 통로(201)에서 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 중심각의 크기가 증가하고, 이에 따라 각 통로의 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n) 역시 인접하는 통로 방향으로 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다.In the third embodiment, the cross-section of each passage 201 to 203 may be formed in a sector shape centered on the propeller shaft 31 . At this time, each passage (201 to 203) has the same radius and central angle of the cross-section of the ingestion part, so the length (L) of the arc and the size of the cross-sectional area of the acquisition part are the same, whereas the radius of the water outlet side cross-section is the same, but the passage The thickness of the wing portions 102 and 103 therebetween may be different, so that the size of the central angle and the cross-sectional area of the water outlet may be different for each passage. That is, the size of the central angle sequentially increases in the direction of the adjacent passage from the first passage 201 at one end, and accordingly, the ratio of the water outlet cross-sectional area (a _n ) to the water inlet cross-sectional area (A _n ) of each passage ( a _n /A _n ) may also increase sequentially in the direction of an adjacent passage.

도 4에 도시된 바와 같이, 일측 말단의 제1 통로(201) 출수부의 중심각이 인접하는 제2 통로(202) 출수부의 중심각보다 작게 형성됨으로써, 제1 통로(201)의 원호(l1)가 제2 통로(202)의 원호(l2)보다 작게 형성(l1 < l2)되고, 제1 통로(201)는 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 제2 통로(202)의 비율보다 작을 수 있다.As shown in FIG. 4, the central angle of the water outlet of the first passage 201 at one end is formed smaller than the central angle of the water outlet of the adjacent second passage 202, so that the arc l1 of the first passage 201 is 2 is formed smaller than the arc l2 of the passage 202 (l1 < l2), and the first passage 201 has a ratio (a ₁ /A ₁ ) of the cross-sectional area of the water inlet (A ₁ ) to the cross-sectional area of the outlet (a ₁ ) ) may be smaller than the ratio of the second passageway 202 .

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 기능을 설명한다. Hereinafter, the function of the duct structure for a ship according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 배면도이며, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 덕트 구조체의 평면도이다.Figure 5 is a rear view of the duct structure for ships according to the first embodiment of the present invention, Figure 6 is a plan view of the duct structure for ships according to the first embodiment of the present invention.

도 5에서 선미에서 바라본 방향을 기준으로 프로펠러(30)가 시계방향으로 회전한다고 하면, 통로(200)를 통과한 유체에 FR 방향으로의 흐름이 생긴다. 이 때, 1 통로(201)의 입수부 단면적(A₁) 대비 출수부 단면적(a₁)의 비율(a₁/A₁)이 가장 작고, 제2 통로(202) 및 제3 통로(203)로 갈수록 커지기 때문에, 일측 말단의 제1 통로(201)에서 배출되는 유체의 유속이 다른 제2 및 제3 통로(202, 203)와 대비하여 상대적으로 빠를 수 있다.If the propeller 30 rotates clockwise with respect to the direction viewed from the stern in FIG. 5 , a flow in the FR direction occurs in the fluid passing through the passage 200 . At this time, the ratio (a ₁ /A ₁ ) of the water outlet cross-sectional area (a ₁ ) to the water outlet cross-sectional area (A ₁ ) of the first passage (201) is the smallest, and the second passage (202) and the third passage (203) As it increases toward the , the flow rate of the fluid discharged from the first passage 201 at one end may be relatively faster than that of the other second and third passages 202 and 203 .

따라서 통로(200)에 유입되는 유체(Fin)는 통로(200)를 통과하면서 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 통로(201)에서 배출되는 유체(Fout)와 제2 및 제3 통로(202, 203)에서 통과하는 유체(Fout)의 유속의 차이에 의해 제2 및 제3 통로(202, 203)를 통과한 유체가 제1 통로(201)로 쏠리면서 와류가 발생한다. Accordingly, as the fluid Fin flowing into the passage 200 passes through the passage 200 , as shown in FIG. 6 , the fluid Fout discharged from the first passage 201 and the second and third passages 202 . , 203, the fluid that has passed through the second and third passages 202 and 203 is concentrated to the first passage 201 due to the difference in the flow velocity of the fluid Fout passing through, and a vortex is generated.

발생한 와류는 프로펠러(30)의 회전 방향과 동일하기 때문에, 프로펠러(30)로 유입되는 유체의 속도를 증가시킴으로써 시계방향으로 회전하는 프로펠러(30)를 회전을 가속할 수 있고, 이에 따라 선박의 추진효율을 증대시키고, 그에 따라 선박의 에너지 절감을 이룰 수 있다.Since the generated vortex is the same as the rotational direction of the propeller 30, by increasing the speed of the fluid flowing into the propeller 30, the rotation of the clockwise rotating propeller 30 can be accelerated, and accordingly, the propulsion of the ship It is possible to increase the efficiency and thereby achieve energy saving of the vessel.

또한, 와류가 발생하는 방향이 프로펠러(30)의 회전 방향과 일치해야 하므로, 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n)이 감소하는 방향, 즉 통로에서 배출되는 유체의 유속이 증가하는 방향은 프로펠러(30)의 회전 방향에 의해 결정된다.In addition, since the direction in which the vortex is generated must coincide with the rotational direction of the propeller 30, the ratio (a _n /A _n ) of the cross-sectional area of the ingestion part (A _n ) to the cross-sectional area of the water outlet (a _n ) decreases, that is, The direction in which the flow rate of the fluid discharged from the passage increases is determined by the rotational direction of the propeller 30 .

예를 들어, 본 실시예들에서는 프로펠러(30)가 선미에서 바라볼 때 시계방향으로 회전하므로, 입수부 단면적(A_n) 대비 출수부 단면적(a_n)의 비율(a_n/A_n)이 가장 작아 유체의 유속이 가장 빠른 제1 통로(201)가 도 2 ~ 도 4에서 가장 오른쪽에 배열된다. 프로펠러(30)의 회전 방향이 반시계방향으로 회전한다면, 제1 통로(201)가 가장 왼쪽에 배열될 수 있다.For example, in the present embodiments, since the propeller 30 rotates in a clockwise direction when viewed from the stern, the ratio (a _n /A _n ) of the inlet cross-sectional area (A _n ) to the water outlet cross-sectional area (a _n ) is The first passage 201 having the smallest and fastest fluid flow rate is arranged on the rightmost side in FIGS. 2 to 4 . If the rotation direction of the propeller 30 rotates counterclockwise, the first passage 201 may be arranged on the leftmost side.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.This embodiment and the drawings attached to this specification merely clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and those skilled in the art can easily infer within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all possible modifications and specific embodiments are included in the scope of the present invention.

10 : 선박용 덕트 구조체 20 : 선체
30 : 프로펠러 축 31: 프로펠러
100: 날개 101 : 제1 날개부
102 : 제2 날개부 103 : 제3 날개부
104 : 제4 날개부 110 : 연결면
200 : 통로 201 : 제1 통로
202 : 제2 통로 203 : 제3 통로10: duct structure for ships 20: hull
30: propeller shaft 31: propeller
100: wing 101: first wing portion
102: second wing 103: third wing
104: fourth wing 110: connection surface
200: passage 201: first passage
202: second passage 203: third passage

Claims

As a ship duct structure installed between the stern part of the hull and the propeller,
A plurality of blades having a predetermined length along the longitudinal direction of the propeller shaft and formed at intervals along the circumferential direction of the propeller shaft viewed from the stern portion in the bow direction; and
A curved connecting surface having at least two or more divided passages by connecting the ends of the wings;
including,
In the passage of one end of the divided passages, the ratio (a ₁ /A ₁ ) of the cross-sectional area of the water inlet (A ₁ ) to the cross-sectional area of the water outlet (a ₁ ) is smaller than the ratio of the other passages,
The ratio (a _n /A _n ) of the cross-sectional area of the water outlet (a _n ) to the cross-sectional area of the water inlet (A _n ) of the divided passage is a duct structure for ships that sequentially increases in the direction of the adjacent passage in the passage at the one end.

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The method of claim 1,
The horizontal cross-section of the wing that distinguishes the passage from the one end of the passage and the adjacent passage is a duct structure for a vessel in which the one end passage-side surface is relatively more convex than the adjacent passage-side surface.

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