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[Propeller Design] -1- NomenclatureDesign Tool 2020. 12. 17. 23:24반응형
2020.12.13 우연한 기회에 수중추진기 설계를 해볼 기회가 생겼다.
대학생 때도, 현직에 있으면서도 기계설계만 했었지 Data Based Modeling은 처음이라 흥미가 생겼다.
3D Modeling은 SP505 NACA66 프로펠러를 기초로 Dia.150 mm 프로펠러를 설계했다.
다음주부터 유동해석을 진행할 계획이다. (이 과정에서 형태가 많이 변하겠지)
막상 부탁 받았을 무렵에는 처음 다뤄보는 주제였기에 귀찮음이 컸지만, 가전제품에도 (목적은 다르지만) Fan이 사용되기에 좋은 경험이겠다는 생각이 들어서 돕기로 했다.
물론, 가전제품에 사용되는 Fan의 경우 흡기/ 배기/ 환기를 목적으로 사용되는 것이기에 프로펠러랑은 분명히 다르다.
하지만, 회전체를 설계해본 경험을 쌓는다면 Fan에 관한 이해도 높아질 것이라 생각한다.
선박용 프로펠러는 선풍기 날개처럼 생겼는데, 단면이 익형(foil)이지만 물 속에서 사용한다고 수중익형(Hydrofoil)이라고 한다. (항공용은 아시다시피 airfoil이다.) 애초에 추력(Thrust)을 발생시키는 프로펠러랑 양력(Lift)을 발생시키기 위한 로터는 분명히 다르다.
1. Propeller Section View (foil)
Fig.2에서 보이듯, 대부분의 프로펠러의 절단면은 익형 모양을 띄고 있다.
-A circular arc section cut through the blade at some radius. When this section is flattened out it looks like a foil section. 절단면은 익형모양
프로펠러 설계를 하는데, 익형에 대해 이야기를 할 때 알아야하는 용어는 알아야 한다. 간단히 정리해보자.
* Meanline : Half distance along a section between the upper and lower surface of the blade.
* Nose-Tail line : leading edge meanline point to the trailing edge meanline point
* Chordlength : Nose ~ tail length
* Chord : 에어포일에서 전연과 후연을 잇는 직선
* Camberheight : distance between nose-tail line and meanline to the nose-tail line
* Max Camber : Maximum camber height along the section.
* Meanline distribution : A standard distribution of camber height as a function of chordwise position starting at the section leading edge.
Quite often these are tabulated forms such as NACA A=0.8 Meanline, and can be obtained from standard foil literature.
BASIC NOMENCLATURE Hub
The hub of a propeller is the solid center disk that mates with the propeller shaft and to which the blades are attached.
Ideally the hub should be as small in diameter as possible to obtain maximum thrust, however there is a tradeoff between size and strength.
*Too small a hub ultimately will not be strong enough.
Blades
Twisted fins or foils that protrude from the propeller hub.
The shape of the blades and the speed at which they are driven dictates the torque a given propeller can deliver.
Blade root and blade tip
The root of a propeller blade is where the blade attaches to the hub. The tip is the outermost edge of the blade at a point furthest from the propeller shaft.
Pitch
The pitch of a propeller is defined similarly to that of a wood or machine screw. It indicates the distance the propeller would drive forward for each full rotation. If a propeller moves forward 10 inches for every complete turn it has a 10 inch nominal pitch.
Rake
Aixal distance from the midchord point at the hub section and the section of interest.
Skew or Skew angle
Tangential component of the angle formed on the propeller between a radial line going through the hub section midchord point and a radial line going through the midchord of the section of interest and projected.
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