KR0158514B1 - 선박의 타구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 타에 관한 것으로 특히, 선박의 직진성과 조타성능을 향상시킨 타에 관한 것이다. 본 발명에 따른 타는 주타, 주타의 뒷면에 설치된 제1부타, 주타의 회전방향에 따라 제1부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제1부타구동기구, 주타의 앞면에 설치된 제2부타 및 주타의 회전방향에 따라 제2부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제2부타구동기구를 구비하여 구성되어 있다. 본 발명에 따른 타는 조타성능이 뛰어나고 선박의 직진성을 향상시켜준다.

Description

선박의 타구조

제1도의 본 발명에 따른 타의 구조를 설명하기 위한 설명도.

제2도는 제1, 제2부타를 동작시키기 위한 제1, 제2부타축의 연결관계를 설명하기 위한 설명도.

제3도는 본 발명에 따른 타의 동작시의 단면모양을 나타낸 도면.

제4도는 주타의 동작에 따른 제1, 제2부타의 동작각도를 설명하기 위한 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 타 110 : 주타

111 : 러더스톡 112 : 돌출부

120 : 제 1부타 121 : 제1부타축

122 : 제 1안내부 130 : 제2부타

131 : 제 2부타축 132 : 제2안내부

140 : 수평돌기

본 발명은 선박의 타에 관한 것으로 특히, 선박의 직진성과 조타성능을 향상시킨 타에 관한 것이다.

선박에는 선박의 운항경로를 조종하기 위한 타가 설치되어 있다. 선박의 운항경로는 타의 회전각도에 따라 결정된다. 통상, 선박에서는 타각이 0도이면 직진하여야 하나 프로펠러의 회전방향에 따라 경로가 좌현 또는 우현으로 약간식 기울어지게 된다. 예를 들어 선박의 뒤쪽에서 보았을 때 프로펠러가 시계방향으로 회전된다면 타각이 0도일 때 선박의 경로는 좌현쪽으로 약간 기울어지는 경향이 있다. 이에 따라 선박을 직진으로 운항하기 위해서는 프로펠러의 회전방향에 따라 좌현 또는 우현으로 약간의 타각을 주어야 된다. 또한, 직진성, 선회성에 문제가 있는 선박에서는 타를 2개 설치하는 등 선속에 크게 영향을 미치는 타구조를 사용하였다. 이로인해 스트링 기어(steering gear)의 용량이 초과되거나 별도의 스트링기어장치를 설치해야 했었다. 그러므로 타는 그 크기는 작으면서도 성능이 뛰어난 것이 좋다. 타가 크면 선체저항이 증가할 뿐만 아니라 타를 동작시키기 위한 주변기구들도 커져야 된다. 따라서 그 크기가 작으면서도 성능이 뛰어난 타의 개발이 요구된다. 이러한 취지하에서 개발된 것 중에는 베커러더(Becker rudder) 등이 있다. 베커러더는 주타의 뒤쪽부분에 부타를 설치하여 주타의 회전방향에 따라 자동적으로 부타가 필요한 방향으로 회동되게 하여 조타성능을 향상시킨 것이다. 이와같은 종래에 개발된 타는 어느정도 조타성능이 향상된 일면은 있지만 선박의 직진성은 고려하지 않았고, 프로펠러후류를 부드럽게 해주는 기능이 없어 선박을 선회시키기 위한 양력이 작게 발생된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 프로펠러후류를 부드럽게 받아들이므로써 큰양력을 발생시켜 조타성능이 뛰어나고, 선박은 직진성에도 도움을 주는 타를 제공하는데 있다.

이와같은 본 발명의 목적은 선박의 선체에 설치하여 상기 선박의 운항경로를 조정하기 위한 타에 있어서, 상기 선체에 러더스톡을 중심으로 소정각도 회동가능하게 설치된 주타, 상기 주타의 뒷면에 설치되고, 좌우회동 가능한 제1부타, 상기 주타의 회전방향에 따라 상기 제1부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제1부타구동기구, 상기 주타의 앞면에 설치되고, 좌우회동 가능한 제2부타, 및 상기 주타의 회전방향에 따라 상기 제2부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제2부타구동기구를 포함하며 타의 외주면에는 수평돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 타에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 타의 구조를 설명하기 위한 설명도로서, 보는 방향에 따라 제1(a)도 내지 제1(c)도에 각각 도시하였다. 제1(a)도는 선체에 설치된 타를 측면에서 본 모양을 나타낸 것이고, 제1(b)도는 타를 뒤에서 본 모양을 나타낸 것이며, 제1(c)도는 제1(a)도의 I-I에 따른 단면모양을 나타낸 것이다. 제1(a)도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 타(100)는 선박의 선미부 선체(10)에 설치되어 있다. 타(100)의 앞쪽에는 선박을 추진하기 위한 프로펠러(20)가 설치되어 있다. 즉, 타(100)는 프로펠러의 후류의 힘을 받아 선박을 선회시키기 위한 모우멘트를 발생시키게 된다. 제1(a)도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 타(100)는 주타(110)를 구비하고 있다. 이 주타(110)는 러더스톡(111)에 의해 선체에 소정각도 제자리 회동 가능하게 설치되어 있다. 이 주타(110)는 러더스톡(111)에 의해 스티어링기어(steering gear)와 연결하여 조타실에서의 조작에 의해 필요한 방향으로 회동된다. 이 주타(110)의 앞면과 뒷면에는 돌출부(112)가 형성되어 있다. 이 돌출부(112)는 제1부타(120)와 제2부타(130)를 설치하기 위한 것이다. 주타(110)의 뒷면에는 제 1부타(120)가 좌우회동 가능하게 설치 되어 있다. 이 제1부타(120)의 상면부에는 선박의 길이방향으로 제1안내부(122)가 형성되어 있는데 이에 관해서는 제2도 설명시 상세히 설명된다. 이 제1부타(120)는 제1부타축(121)에 연결되어 있다. 제1부타축(121)은 러더스톡(111)과 제1부타(120) 사이에 회전중심을 갖게 선체(10)에 제자리회동 가능하게 설치되어 있다. 제1부타축(121)의 아래부분은 뒤쪽으로 꺽여져 있고, 그 끝단은 제1부타(120)의 제1안내부에 연결되어 주타(110)의 회전방향에 따라 제1안내부의 안내를 받으며 제1부타(120)와 연동되어 작동되게 되어 있다. 즉, 제1부타축(121)은 제1부타(120)를 필요한 방향으로 회동시키기 위한 것이다. 주타(110)의 회동방향에 따른 제1부타(120)의 회동방향과 각도는 뒤에서 상세히 설명된다.

주타(110)의 앞면에는 제2부타(130)가 좌우회동 가능하게 설치되어 있다. 이 제2부타(130)의 상면부에는 선박의 길이방향으로 제2안내부(132)가 형성되어 있는데 이에 관해서는 제2도를 보면 알 수 있다. 이 제2부타(130)는 제2부타축(131)에 연결되어 있다. 제2부타축(131)은 제2부타(130)의 회전중심 앞쪽에 회전중심을 갖게 선체(10)에 제자리 회동 가능하게 설치되어 있다. 제2부타축(131)의 아래부분은 앞쪽으로 꺽여져 있고, 그 끝단은 제2부타(130)의 제2 안내부(132)에 연결되어 주타(110)의 회전방향에 따라 제2안내부(132)의 안내를 받으며 제2부타(130)와 연동되어 작동되게 되어 있다. 즉, 제2부타축(131)은 제2부타(130)를 필요한 방향으로 회동시키기 위한 것이다. 주타(110)의 회동방향에 따른 제2부타(130)의 회동방향과 각도는 뒤에서 상세히 설명된다. 경우에 따라서 제2부타축(131)은 선체(10)에 고정설치하고 제2부타(130)의 일측과 연결하여 구성할 수도 있다. 그렇게 하면 주타(110)가 회동되더라도 제2부타(130)는 항상 선박의 정면을 향하게 된다. 이와같은 타(100)의 전체적인 수평단면모양은 제1(c)도에 도시된 바와같이 유선형이 되게 하는 것이 타(100)에 의한 저항성분을 줄이는데 도움이 된다.

본 발명에 따른 타(100)의 외주면에는 수평돌기(140)가 형성되어 있다. 이 수평돌기(140)의 단면모양은 제1(b)도에 도시된 바와 같이 위로 볼록하게 형성되어 있다. 수평돌기(140)의 평면모양은 제1(c)도를 보면 알 수 있다. 이와같은 수평돌기(140)가 타(100)의 외주면을 따라 수평되게 형성되어 있다. 이 수평돌기(140)의 수는 필요에 따라 증감할 수 있다. 이 수평돌기(140)는 프로펠러(20)에 의해 교란된 프로펠러후류를 정류해주므로써, 선박의 직진성에 도움을 준다. 또한, 수평돌기(140)는 프로펠러(20)에 의해 발생되는 회전수류의 일부를 선박의 뒤쪽으로 향하는 직선수류로 바꾸어주므로써 선박의 추진에도 도움을 준다.

제2도는 제1,제2부타를 동작시키기 위한 제1, 제2부타축의 연결관계를 설명하기 위한 설명도로서, 보는 방향에 따라 제2(a)도와 제2(b)도에 각각 도시하였다. 제2(a)도는 앞에서 본 모양을 나타낸 것이고, 제2(b)도는 위에서 본 모양을 나타낸 것이다. 제2도에 도시된 바와같이 부타(120,130)의 상면부에는 오목홈모양의 안내부(122,132)를 형성하고, 필요에 따라 부타축(121,132)의 끝단부가 안내부(122,132)를 따라 이동될 수 있게 설치하면 된다.

제3도는 본 발명에 따른 타의 동작시의 단면모양을 나타낸 것으로, 타의 회동방향에 따라 제3(a)와 제3(b)도에 각각 도시하였다. 제3(a)도는 선박의 좌현쪽으로 타각을 주었을 때의 단면모양이고, 제3(b)도는 선박의 우현쪽으로 타각을 주었을 때의 단면모양이다. 제3(a)도에 도시된 바와 같이 주타(110)가 선박의 좌현쪽으로 회동되면 제1부타(120)는 주타(110)를 기준으로 제1부타축에 의해 좌현쪽으로 더 꺽이게 되고, 제2부타(130)는 반시계방향으로 소정 각도만큼 회동되게 되어 타는 전체적으로 부드러운 곡선모양을 이루게 된다. 이에 따라 타의 우현쪽 측면에는 곡면흐름에 발생되고 기존의 타에서 보다 큰 양력이 발생되게 된다. 또한, 제3(b)도에 도시된 바와같이 주타(110)가 선박의 우현쪽으로 회동되면 제1부타(120)는 주타(110)를 기준으로 우현쪽으로 더 꺽이게 되고, 제2부타(130)는 시계방향으로 소정각도 회동되게 되어 타는 전체적으로 부드러운 곡선모양을 이루게 된다. 이에 따라 타의 좌현쪽 측면에는 곡면흐름이 발생되고 선박을 선회시키는 데 도움이 되는 큰 양력이 발생되게 된다. 즉, 본 발명에 따른 타는 조타성능이 뛰어나게 된다. 이와같은 본 발명에 따른 타에서의 부타들의 동작각도를 제4도를 참조하여 설명한다.

제4도는 주타의 동작에 따른 제1, 제2부타의 동작각도를 설명하기 위한 설명도이다. 제4(a)도에서 러더스톡(111)과 주타(110)의 앞날과의 거리는 c₁, 러더스톡(111)과 주타(110)의 뒷날과의 거리는 c₂, 제1부타(120)의 코드(chord)의 길이는 c_t, 제2부타(130)의 코드의 길이는 c_f로 둔다. 또한, 러더스톡(111)과 제1부타축(121)과의 거리는 a, 제1부타축(121)과 제1부타(120)와의 거리는 b, 러더스톡(111)과 제2부타(130)와의 거리는 c, 제2부타축(131)과 제2부타(130)의 앞날과의 거리는 d로 둔다. 그리고, 주타각은 θ₁, 제1부타각은 θ₂, 제2부타각은 θ₃로 가정한다. 이와같은 가정하에서 제4(b)도를 참조하여 주타의 동작에 따른 제1부타의 동작각도를 설명한다. 제4(b)도에서 주타(110)가 θ₁만큼 회동되었을 때 제1부타각 θ는 다음과 같다.

제4(b)도에서

z = c₂sinθ₁

y = c₂cosθ₁- a

그러므로, 피타고라스의 정리에 의해서

따라서, 코사인 제2정리에 의해

가 된다. 그러므로

이때부터 제1부타각 θ₂는 프로펠러후류에 의해 타가 양력을 더 크게 받게 하므로 θ₂는 0보다 크고 θ₁보다는 작아야 한다. 즉, 제2부타축(131)의 위치는 러더스톡(111)과 제1부타(120)사이에 있어야 한다.

주타의 동작에 따른 제2부타의 동작각도를 제4(c)도를 참조하여 설명한다. 제4(c)도에서 제2부타각 θ₃는 타가 양력을 크게 받기 위해서 0보다 크거나 같고 θ₁보다 작아야 한다. 그러기 위해서는 d의 길이가 c 또는 c₁보다 크거나 같고(c+c_f)보다 작아야 한다. 적당한 θ₃를 구하기 위해서는 c와 (c+c_f) 사이의 길이로 d를 정한다.

이상 제1도 내지 제4도를 통하여 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 타는 조타성능이 뛰어나고 선박의 직진성을 향상시켜준다.

Claims (5)

1. 선박의 선체에 설치하여 상기 선박의 운항경로를 조정하기 위한 타에 있어서, 상기 선체에 러더스톡을 중심으로 소정 각도 회동가능하게 설치된 주타; 상기 주타의 뒷면에 설치되고, 좌우회동 가능한 제1부타; 상기 주타의 회전방향에 따라 상기 제1부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제1부타구동기구; 상기 주타의 앞면에 설치되고, 좌우회동 가능한 제2부타; 및 상기 주타의 회전방향에 따라 상기 제2부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제2부타구동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 타.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1부타구동기구는 상기 제1부타 상면부에 상기 선박의 길이방향으로 설치된 제1안내부, 상기 러더스톡과 상기 제1부타 사이에 회전중심을 갖게 상기 선체에 제자리 회동 가능하게 설치되고, 상기 주타의 회전방향에 따라 상기 제1안내부와 연동되어 상기 제1부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제1부타축을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 타.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2부타구동기구는 상기 제2부타상면부에 상기 선박의 길이방향으로 설치된 제2안내부, 상기 제2부타의 회전중심앞쪽에 회전중심을 갖게 상기 선체에 제자리회동 가능하게 설치되고, 상기 주타의 회전방향에 따라 제2부타의 제2안내부와 연동되어 상기 제2부타를 필요한 방향으로 회동시키는 제2부타축을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 타.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2부타구동기구는 상기 선체에 고정설치되고 상기 제2부타의 일측과 연결되어 상기 제2부타가 항상 상기 선박의 정면을 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 타.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 타의 외주면에는 수평돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 타.