KR100430505B1 - 러더 갭 캐비테이션 발생 제어 홀을 가진 러더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박에서 스크류에 의해 발생된 추진력의 방향을 조향하는 러더에 관한 것으로서, 특히 러더 혼에 발생하는 갭 캐비테이션을 방지하도록 제어홀을 형성한 러더 갭 캐비테이션 발생 제어 홀을 가진 러더에 관한 것이다.

본 발명은 러더 가동부가 러더 혼의 핀틀 선단부에 좌우로 회동가능하게 결합된 러더에 있어서, 핀들(5)의 선단부가 삽입되는 러더 가동부(2)의 결합홈 안쪽면 후방 측면에 지름이 500mm 이하인 호형의 폭방향 홀(13)을 수직으로 다수 형성하여 러더 가동부(2)가 회전한 방향의 유동이 일측 폭방향 홀(13)의 내측을 통해 인입된 반대편 폭방향 홀(13)쪽으로 배출될 수 있도록 하여 러더 가동부(2) 양측의 상대적 압력차를 낮춰 주도록 한 갭 캐비테이션 방지구조를 구성하여 됨을 특징으로 한다.

Description

러더 갭 캐비테이션 발생 제어 홀을 가진 러더{A Rudder having holes for preventing from rudder gap cavitation}

본 발명은 선박에서 스크류에 의해 발생된 추진력의 방향을 조향하는 러더에 관한 것으로서, 특히 러더 혼에 발생하는 갭 캐비테이션을 방지하도록 제어홀을 형성한 러더 갭 캐비테이션 발생 제어 홀을 가진 러더에 관한 것이다.

도 1에 도시되어 있듯이 러더는 크게 러더혼(1) 부분과 러더 가동부(2)로 나뉘는데, 상기 러더 혼(1)은 스크류(4)의 후방에 고정되어 있어서, 스크류(4)에서 발생하는 유속이 상기 러더혼(1)과 러더 가동부(2)를 연결시키는 핀틀 부위에 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 갭 캐비테이션 발생구역(10)이 형성된다.

일반적으로 선체에서 캐비테이션에 의한 침식을 가장 많이 받는 것 중의 하나가 러더이며 이러한 러더는 전술한 바와 같이 선박의 후미에 선회 가능캐 장착되어 근접 설치된 스크류(4)에 의해서 얻어진 추진력의 방향을 조향하는 역할을 담당한다. 상기 러더 가동부(2)는 일정각 선회될 수 있도록 선박의 후단부에 축결합되어 있다. 선박 내부의 엔진에 의해 회전하는 스크류(4)의 회동에 의하여 유체는 후방으로 유동하게 되고 선박은 유체의 이동의 반작용으로 추진력을 얻음으로서 전방으로 나아가게 된다. 이 추진력은 프로펠러의 후방에 근접설치된 러더에 의해 조향되어 선박이 원하는 방향으로 나아가게 된다. 즉 선박은 스크류의 회전에 의해 추진력을 얻고 이때 추진력의 작용방향을 러더의 축회전에 의해 조향함으로써 선박이 원하는 방향으로 항해할 수 있게 된다.

기존에는 대체로 선박이 20노트 이하의 저속으로 운항하였기 때문에 캐비테이션에 의한 침식의 문제는 거의 발생하지 않았으며 발생해도 그 정도가 무시할 정도로 미소하였기 때문에 특별히 캐비테이션 침식에 대한 대책을 세울 필요가 없었다.

하지만 선박의 기계성능이 향상됨에 따라 점점 고속으로 운항하게 되고 그로 인하여 스크류의 회전에 의한 캐비테이션이 러더에도 상대적으로 더 많이 발생하게 되었다. 따라서 스크류와 러더에 이러한 캐비테이션에 의한 침식이 큰 문제로 대두되기에 이르렀다. 이중 캐비테이션에 의해 직접 침식을 받는 스크류는 내침식 특성을 위한 코팅방법이 제공되고 있다. 그러나 러더에 대해서는 별다른 내침식 방안이 제시되고 있지 않다.

LNG선, 컨테이너선등 선속 20노트 이상의 고속선에서 빈번히 나타나는 러더의 갭 캐비테이션(Gap Cavitation)을 방지하기 위해 종래에는 러더의 단면 형상을 변경하거나 러더 갭 내부 러더 몸체 부분에 작은 험프(hump)를 두어 갭 유동을 억제하려는 시도가 있었으나 효과가 의문시되고 오히려 이로 인해 갭 안쪽의 캐비테이션 발생을 촉진시키는 경향이 있어왔다.

본 발명은 스크류에서 발생하는 유체의 흐름에 있어 러더에 제어홀을 형성해 유속을 감소시켜 갭 부분의 압력저하를 막아 갭 캐비테이션을 근본적으로 방지하고자 하는 목적을 가지고 있다.이를 위해 러더 가동부가 러더 혼의 핀틀 선단부에 좌우로 회동가능하게 결합된 러더에 있어서, 핀들(5)의 선단부가 삽입되는 러더 가동부(2)의 결합홈 안쪽면 후방 측면에 지름이 500mm 이하인 호형의 폭방향 홀(13)을 수직으로 다수 형성하여 러더 가동부(2)가 회전한 방향의 유동이 일측 폭방향 홀(13)의 내측을 통해 인입된 반대편 폭방향 홀(13)쪽으로 배출될 수 있도록 하여 러더 가동부(2) 양측의 상대적 압력차를 낮춰 주도록 한 갭 캐비테이션 방지구조를 제공하고자 한다.

도 1은 종래의 러더가 설치된 상태를 도시한 개략도.

도 2는 러더에 캐비테이션이 발생되는 곳을 도시한 도면.

도 3은 도 2의 수평 단면도.

도 4a는 종래의 러더의 핀틀 부위 수평 단면도.

도 4b는 종래의 러더가 우현으로 각도가 10도 정도 이동된 상태의 유체 흐름도.

도 5는 본 발명의 홀이 형성된 러더의 유체 흐름도.

도 6은 도 5의 종단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 러더 혼 2 : 러더 가동부

3 : 스크류 4 : 축

5 : 핀틀 10 : 갭 캐비테이션 발생구역

11 : 우측 돌출부 12 : 좌측 돌출부

13 : 폭방향 홀

본 발명은 러더 가동부가 러더 혼의 핀틀 선단부에 좌우로 회동가능하게 결합된 러더에 있어서, 핀들(5)의 선단부가 삽입되는 러더 가동부(2)의 결합홈 안쪽면 후방 측면에 지름이 500mm 이하인 호형의 폭방향 홀(13)을 수직으로 다수 형성하여 러더 가동부(2)가 회전한 방향의 유동이 일측 폭방향 홀(13)의 내측을 통해 인입된 반대편 폭방향 홀(13)쪽으로 배출될 수 있도록 하여 러더 가동부(2) 양측의 상대적 압력차를 낮춰 주도록 한 갭 캐비테이션 방지구조를 구성하여 됨을 특징으로 한다.이하 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.갭 캐비테이션은 도 4a에 도시된 바와 같이 러더의 각도가 0도인 경우는 갭 캐비테이션의 발생이 상대적으로 경미하고, 도 4b에 도시된 바와 같이 러더의 각도가 10도 근방에서 갭 캐비테이션의 발생량이 큰 것으로 조사되었다.이것은 러더 가동부(2)가 우측으로 회전하였을 때 러더 가동부(2)의 우측으로 유입되는 유선 V1이 러더 가동부(2)의 우측돌출부(11)를 만나 일부는 외부로 흘러가고 일부가 갭 내로 흘러들면서 유량이 증가되고 좌측 돌출부(12) 부위에서 유속이 증가하면서 압력강하를 유발하기 때문이다. 이러한 갭을 지나는 유동의 압력강하로 인하여 러더의 좌측 돌출부(12)에 캐비테이션이 발생한다.

반대로 러더 가동부가 좌측으로 회전하는 경우에는 러더 가동부의 우측 돌출부에 갭 캐비테이션이 발생한다.

이와 같이 유체의 흐름에 의해 발생하는 압력차이를 해소하여 압력저하를 막아 갭 캐비테이션을 방지하고자 하는 것이 본 발명의 주요 요지이다.

본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 러더 가동부(2)의 핀틀 후방에 지름 500mm 이하의 홀을 형성하되 러더의 폭방향으로 폭방향 홀(13)을 다수개 형성한다.

이와 같이 폭방향 홀(13)을 형성하면 러더의 우측으로 흘러가는 유동이 폭방향 홀(13)로 유입되어 좌측으로 즉, (V1 → V2)방향으로 흘러가도록 한다.따라서 본 발명 폭방향 홀(13)에 의해 유속이 감소됨으로서 갭 부분의 압력저하를 막아 갭 캐비테이션을 근본적으로 방지하게 되는 것으로 수직으로 폭방향 홀(13)이 다수 형성된 러더 가동부(2)가 회전한 방향의 유동이 일측 폭방향 홀(13)의 내측을 통해 인입된 반대편 폭방향 홀(13)쪽으로 배출될 수 있도록 하여 러더 가동부(2) 양측의 상대적 압력차를 낮춰 주게 되며 전술한 폭방향 홀(13)의 크기와 개수는 러더의 구조적 강도를 만족할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 LNG, 컨테이너선등 선속 20노트 이상의 고속선에서 타의 수명과 선박의 안전 운항에 심각한 영향을 주는 러더 갭 캐비테이션을 근본적으로 차단할 수 있도록 갭을 지나는 유동의 압력 저하를 완화시켜주는 효과가 있다

Claims (2)

1. 러더 가동부가 러더 혼의 핀틀 선단부에 좌우로 회동가능하게 결합된 러더에 있어서, 핀들(5)의 선단부가 삽입되는 러더 가동부(2)의 결합홈 안쪽면 후방 측면에 지름이 500mm 이하인 호형의 폭방향 홀(13)을 수직으로 다수 형성하여 러더 가동부(2)가 회전한 방향의 유동이 일측 폭방향 홀(13)의 내측을 통해 인입된 반대편 폭방향 홀(13)쪽으로 배출될 수 있도록 하여 러더 가동부(2) 양측의 상대적 압력차를 낮춰 주도록 한 갭 캐비테이션 방지구조를 구성하여 됨을 특징으로 하는 러더 갭 캐비테이션 발생 제어 홀을 가진 러더.
2. 삭제