NCR = 3825 [PS]

N _MCR = 220/60 [1/s]

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

33/73

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

1 전개 면적비

( A

_E

/ A

_o

)

가정

55

. 0 ) /

( A

_E

A

_o



^{로 가정}

2 속력 v 가정

] / [ 945 . 6 5144 . 0 5 . 13 ]

[ 5 .

13

kts m s

v    

] [ 5 .

13

kts

v 

로 가정

Ship Speed V [kts]

정수중

EHP [PS] T [kN] R [kN] w t η_R

13.5 2240 304 236.8 0.379 0.221 1.024 1.254

w t

H



  1

 1

※ 속력이 바뀔 경우 나머지 계수는 선형 보간으로 구함

] kW [ 758 . 2 024 . 1 98 . 0 736 . 0 025 . 1

825 , 736 3

. 0 025

. 1

.) .

(        



 NCR S W

_{T R}

DHP

P  

※ 단독 프로펠러를 기준으로 만든 곡선이므로 선미에서 전달되는 마력을 단독적으로 작동하는 마력으로 변환하기 위하여 η_R을 고려해야 함

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

34/73 34/87

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

 

9551 . 3 313

. 4 0 . 1 2

60 / 220 758

, 2

2 ⁵

2

5 2

1







 

 





 v

_A

n

C P  K

_Q

 C

₁

J

⁵

 3 . 9551 J

⁵

4 프로펠러 단독성능 곡선을 이용하여 여러 피치비에서 최대 효율(η₀)을 내는 J와 그 때의 를 구함

K

T

5 1J C K_Q 

313 . 4 ) 379 . 0 1 ( 945 . 6 ) 1

(     

 v w

v

_A

3 조건식1을 ⁵ 의 형태로 표현

1

J

C

K

_Q



Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

35/73 35/87

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

-J

5

C K

_Q

 



_{i P}

 

^t _{E O}



^{u v}

s v u t s

Q

C J P D A A z

K  

^{, , ,}

 

^/



^/



그래프의 교점

J 결정

가 최대가 되는 선정



0

D P J ,

_i

/

프로펠러 모형시험 자료

K

_Q

4

, 55 . 0 /

), / ( 313 . 4

, 220

), (

2758











z A

A

s m v

n KW

P

O E

A

마 력 주 기 관

저항 및 마력 추정 프로펠러 주요 치수 주기관 선정

P_i /D_P J η₀ K_T

0.50 0.3105 0.4542 0.1049

0.60 0.3323 0.4711 0.1428

0.70 0.3535 0.4684 0.1818

0.80 0.3737 0.4570 0.2215

0.90 0.3927 0.4418 0.2610

1.00 0.4105 0.4252 0.2999

1.10 0.4271 0.4086 0.3378

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

36/73

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

 ^{220 / 60}  ^{0 . 3323 3 . 5396 [ ]}

313 .

4 m

J n

D

_P

v

^A



 

 

6 구한 D_P와 가 조건식2를 만족하는가?

K

T

선박이 요구하는 추력(T_S) =

304 [ ]

221 . 0 1

8 . 236 1

kN t

R

_T

 

 

프로펠러가 낼 수 있는 추력(T_P)

] [ 8956 . 308 1428

. 0 5396

. 3 ) 60 / 220 ( 025 .

1

^{2 4}

2 4

kN K

D

n 

_P



_T

    



 

(선박이 요구하는 추력) < (프로펠러가 낼 수 있는 추력)

즉, 더 큰 속력을 낼 수 있음 -> 가정한 것 보다 더 큰 속력으로 가정하고 3~6의 과정 반복함 5 단계 4에서 구한 J를 이용해 D_P를 구함

P A

D n J v

 

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

37/73

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

- 속력 v 결정을 위한 “추력 동일” 비선형 방정식(T

_S

= T

_P

)의 해를 그래프를 이용하여 구하는 개념

V T

V ₍₁₎ V ₍₂₎ V ₁ V ₍₃₎ T _P(1)

T _P(3) T _P(2)

T _S(1) T _S(2) T _S(3)

마 력 주 기 관

저항 및 마력 추정 프로펠러 주요 치수 주기관 선정

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

38/73

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

A_E/A_O 0.55

v (Knots)

13.57

w 0.3788

v

_A(Knots) 8.4289 J 0.3339 η_O 0.4727 D_P(m) 3.5416 Pi/D_P 0.60 T_P(kN) 308.1892 T_S (kN) 307.6054 (T_P- T_S) 오차 = 0.5838

 전개 면적비

( A

_E

/ A

_o

)

가 0.55일 때, 프로펠러 주요 요목

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

39/73

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제

7 전개 면적비

( A

_E

/ A

_o

)

가 요구 전개면적비를 만족하는가?

 

 

6363 .

0 15 . 4 81 . 9 025 . 1 047 . 99 ( 5416

. 3

1892 .

308 )

4 3 . 0 3 . 1 2 (

. 0

3 . 0 3 . / 1

2

* 0

2

 











 











 



v P

O

E

D p gh p

T K z

A

A 

새로운 전개 면적비를 가정하여 2~7의 과정을 반복함

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

40/73 40/87

프로펠러 최적 주요치수 결정 예제 - 최소 전개 면적비(A _E /A _O )의 검토

0.4 0.55 J* 0.7 A

_E

/A

_O

D 

₀

(A

_E

/A

_O

)

_min

A

_E

/A

_O

P/D

D



₀

P /D A

E

/A

O

0.4 0.55 0.7

마 력 주 기 관

저항 및 마력 추정 프로펠러 주요 치수 주기관 선정

A_E/A_O 0.65

v (Knots)

13.48

w 0.3791

v

_A(Knots) 8.3696 J 0.3329 η_O 0.4650 D_P(m) 3.5278 Pi/D_P 0.65

K_T 0.1411 K_Q 0.0161 T_P(kN) 301.1685 T_S (kN) 302.9741 (T_P- T_S) -1.8056 A_E/A_O (Keller) 0.6401

Result

주어진 프로펠러에서 속력

-마력-회전수 결정

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

42/73

주어진 프로펠러에서 속력 -마력-회전수 결정(1)

-

프로펠러 주요치수가 결정된 후, 주어진 속력을 내기 위한 프로펠러 회전수 및 그 때의 소요 마력 결정 문제

 조건식1 : 디젤엔진이 전달한 토오크를 프로펠러가 흡수하는 조건

Q

P

K

D n n

P  

²



⁵



2 



 조건식2 : 배가 어떤 속력에서 필요로 하는 추력을 프로펠러가 내야 하는 조건

T P

T

n D K

t

R    



2 4

1 

Find

D

_P

, Pi, v [m/s], A

_E

/A

_O

Given

P [kW] , n [

1/s

]

R

_T

(v) [kN], z ,

_{2개의 미지수}

2개의 등식

비선형 방정식 문제

Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

43/73 43/87

주어진 프로펠러에서 속력 -마력-회전수 결정(2)

1 조건식2를 ² 의 형태로 표현

2

J C K

_T



조건식2

,

1

2 4

 

 



    



^{P T}

T

n D K

t

R 

P A

D n J v

 

2 2 2

2 2 2

4 2

4

( 1 ) ( 1 )

1 )

1 (

J C J

v D t

R v

D J D

t R D n

t K R

A P T

A P

P T

P T

T



 

 



 

  

 

 

   

 



 



 



P A

D J n v

 





 





 

_{2 2}

2

( 1 )

_{P A}

T

v D t

C R



Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

44/73 44/87

주어진 프로펠러에서 속력 -마력-회전수 결정(3)

프로펠러 단독 성능 곡선 P/D = 0.67

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 K_T,



_O

0.35 0.40 0.45

0.30 0.50



_O 0.463

K_T

J = 0.351 K_T/J₂

1.435

K

_T

/ J

²

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

J

프로펠러 주요치수가 결정된 후 , 주어진 속력을 내기 위한

프로펠러 전달 마력 및 회전수 구하기

마 력 주 기 관

저항 및 마력 추정 프로펠러 주요 치수 주기관 선정

 





 





 

2 2 2

) 1

(

_{P A}

T

v D t

C R



2

C

2

J K

_T



Ship design, Determination of Propeller Dimension,2008.4

45/73 45/87

240

15% S.M NCR

주어진 프로펠러에서 속력 -마력-회전수 결정(4) - 속력-마력-회전수 곡선

14.5 12.5 13.0 13.5 14.0 2,000

3,000 4,000 5,000 BHP (PS) 200 210 220 230

13.48kts

n_MCR

rpm

1

MCR

12.95kts

2′ 1′

2

Vs(knots)

설계 속도

NCR Power

문서에서 Propeller Dimension (페이지 32-45)