KR100853983B1

KR100853983B1 - 단면형상이 비대칭인 러더

Info

Publication number: KR100853983B1
Application number: KR1020060129487A
Authority: KR
Inventors: 권석암; 양희준; 지용해
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-08-26
Also published as: KR20080056504A

Abstract

본 발명은 단면형상이 비대칭인 러더에 관한 것으로, 러더 단면의 코(nose)를 원점으로 하고, 상기 원점으로부터 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축으로 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽선의 Y좌표와 우현쪽 외곽선의 Y좌표의 중점들을 연결한 선을 민 라인(mean line)이라 하였을 때, 상기 러더의 코드 길이(cord length)에 대한 상기 민 라인의 Y좌표의 비는, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.4일 경우에는 0, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5일 경우에는 0.0001 내지 0.0003, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6일 경우에는 0.0002 내지 0.001, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7일 경우에는 0.0005 내지 0.0018, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8일 경우에는 0.0008 내지 0.0025, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9일 경우에는 0.0011 내지 0.0033, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1일 경우에는 0.0015 내지 0.004 인 것을 특징으로 하는 단면형상이 비대칭인 러더를 제공한다.

본 발명에 의하면, 프로펠러에 유입되는 유동은 대칭이나 프로펠러의 회전에 의해 선박이 똑바로 운항하지 못하는 경우에 가장 적합하고, 선박에 장착되었을 때, 단면형상이 대칭인 러더보다 조종성능이 더 양호한 단면형상이 비대칭인 러더를 제작할 수 있고, 또한, 러더가 휘어져 있지 아니하고, 러더 단면의 일측면의 볼록한 정도가 정량적으로 제시되어 있어 단면형상이 비대칭인 러더의 제작이 용이한 효과가 발생한다.

러더, 프로펠러, 코(nose), 꼬리(tail), 코드 길이(cord length), 민 라인(mean line)

Description

단면형상이 비대칭인 러더{Rudder with asymmetric section}

도 1은 종래기술에 따른 비대칭 러더를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 단면형상이 비대칭형인 러더의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 민 라인(mean line) 편향 정도를 도시한 것이다.

도 4는 러더 각도에 따른 오버슈트 각을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 단면형상이 비대칭형인 러더의 제2실시예의 민 라인(mean line) 편향 정도를 도시한 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

102 : 프로펠러 회전 중심선 104 : 코(nose), 원점

106 : 러더 단면의 좌현쪽 외곽선 108 : 러더 단면의 우현쪽 외곽선

116 : 민 라인(mean line) 120 : 코드 길이

122 : 꼬리(tail)

본 발명은 단면형상이 비대칭인 러더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로펠러에 유입되는 유동은 대칭이나 프로펠러의 회전에 의해 선박이 똑바로 운항하지 못하는 경우에 가장 적합한 단면형상이 비대칭인 러더와, 러더가 휘어져 있지 아니하고, 러더 단면의 일측면의 볼록한 정도가 정량적으로 제시되어 있어 그 제작이 용이하며, 선박에 장착되었을 때, 단면형상이 대칭인 러더보다 조종성능이 더 양호한 단면형상이 비대칭인 러더에 관한 것이다.

프로펠러를 추진장치로 하는 선박에 장착되는 러더는 프로펠러 중심축에 대하여 좌우 대칭의 유선형 형상을 하고 있다. 그러나, 러더의 단면 형상이 이와 같이 대칭인 경우, 한쪽 방향으로만 회전하는 프로펠러, 비대칭형상을 하고 있는 선박의 선미부, 선박의 일 측면에만 장착된 부가물 등으로 인해 러더에 작용하는 좌우 면의 압력의 크기가 다르게 되어 항해시 선박이 한쪽 방향으로 압력의 차이만큼 편심되므로 선박을 똑바로 운항하기 위해서는 타를 소정의 각도만큼 편향하여야 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술이 일본공개특허공보 평3-109198에 개시되어 있다.

도 1은 종래기술에 따른 비대칭 러더를 도시한 단면도이다.

종래의 비대칭 러더(4)는 선박의 일측면에만 부가물이 부착되거나, 선박 선미단(1)이 좌측 또는 우측으로 편위되는 등의 이유로 인해 직진시 프로펠러(3)에 들어오는 유동이 좌우 비대칭이 되는 구조를 갖는 선박에 설치되는 것으로서, 선체 중심선(12)에 대해 선수를 돌리려고 하는 측면(4')이 타측면(4'')보다 볼록한 단면 익형을 가지고 있다.

그러나, 이와 같은 종래기술은 선박에 부착되는 부가물 또는 한쪽으로 편위된 선미단으로 인해 직진시 프로펠러(3)에 들어오는 유동이 좌우 비대칭이 되는 구조를 갖는 선박에 적용되기 위한 것이어서, 프로펠러(3)에 들어오는 유동은 대칭이나, 프로펠러의 회전으로 인해 선박이 똑바로 운항하지 못하는 경우에 그대로 적용하기 어려운 문제가 있다.

또한, 러더의 단면에서 볼록한 면(4')이 어느 정도 볼록한지 그 양이 구체적으로 기재되어 있지 않아 실시하기가 용이하지 않으며, 러더가 전체적으로 활처럼 휘어져 있어, 러더의 제작 또한 용이하지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프로펠러에 유입되는 유동은 대칭이나 프로펠러의 회전에 의해 선박이 똑바로 운항하지 못하는 경우에 가장 적합한 단면형상이 비대칭인 러더와, 러더가 휘어져 있지 아니하고, 러더 단면의 일측면의 볼록한 정도가 정량적으로 제시되어 있어 그 제작이 용이하며, 선박에 장착되었을 때, 단면형상이 대칭인 러더보다 조종성능이 더 양호한 단면형상이 비대칭인 러더를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 러더 단면의 코(nose)를 원점으로 하고, 상기 원점으로부터 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축으로 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽선의 Y좌표와 우현쪽 외곽선의 Y좌표의 중점들을 연결한 선을 민 라인(mean line)이라 하였을 때, 상기 러더의 코드 길이(cord length)에 대한 상기 민 라인의 Y좌표의 비는,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.4일 경우에는 0,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5일 경우에는 0.0001 내지 0.0003,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6일 경우에는 0.0002 내지 0.001,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7일 경우에는 0.0005 내지 0.0018,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8일 경우에는 0.0008 내지 0.0025,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9일 경우에는 0.0011 내지 0.0033,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1일 경우에는 0.0015 내지 0.004

인 것을 특징으로 하는 단면형상이 비대칭인 러더를 제공한다.

또한 본 발명은 러더 단면의 코(nose)를 원점으로 하고, 상기 원점으로부터 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축으로 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽선의 Y좌표와 우현쪽 외곽선의 Y좌표의 중점들을 연결한 선을 민 라인(mean line)이라 하였을 때, 상기 러더의 코드 길이(cord length)에 대한 상기 민 라인의 Y좌표의 비는,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.3일 경우에는 0,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.4일 경우에는 -0.0005 내지 -0.0004,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5일 경우에는 -0.003 내지 -0.0026,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6일 경우에는 -0.0051 내지 -0.0038,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7일 경우에는 -0.006 내지 -0.0036,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8일 경우에는 -0.0059 내지 -0.0022,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9일 경우에는 -0.0048 내지 0.0002,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1일 경우에는 -0.0025 내지 0.004

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

<제1실시예>

도 2는 본 발명에 따른 단면형상이 비대칭형인 러더의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 실시예의 민 라인(mean line) 편향 정도를 도시한 것이고, 도 4는 러더 각도에 따른 오버슈트 각을 설명하기 위한 도면이다.

선미 방향으로 연장된, 프로펠러(미도시)의 회전 중심선(102)과 러더의 단면이 만나는 점인 코(nose, 104)를 원점으로 하고, 상기 원점(104)으로부터 상기 중심선(102)을 따라 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점(104)으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축이라 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽선(106)의 Y좌표(110)와 우현쪽 외곽선(108)의 Y좌표(112)의 중점(118)들을 연결한 선을 민 라인(mean line, 116)이라 하였을 때, 단면형상이 대칭인 러더는 상기 중심선(102)과 민 라인(116)이 일치한다.

그러나, 본 실시예에서는 상기 중심선(102)과 민 라인(116)이 일치하지 아니하고, 상기 민 라인(116)이 우현 방향으로 편향되어 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 민 라인(116)의 편향 정도를 상세하게 설명한다.

러더의 코드 길이(cord length, 120)에 대한 상기 민 라인(116)의 Y좌표의 비는, 상기 러더의 코드 길이(120)에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.4인 지점에서는 0이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5인 지점에서는 0.0001 내지 0.0003이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6인 지점에서는 0.0002 내지 0.001이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7인 지점에서는 0.0005 내지 0.0018이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8인 지점에서는 0.0008 내지 0.0025이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9인 지점에서는 0.0011 내지 0.0033이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1인 지점에서는 0.0015 내지 0.004이다.

여기서, 코드 길이란 러더 단면의 코(104)와 꼬리(tail, 122) 간의 길이를 의미한다.

본 출원인은 상기한 범위 내의 단면을 갖는 러더 중 하나를 선택하여 실선에 부착하고 지그 재그 테스트(zig zag test)를 수행하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 10/10 지그 재그 1st는 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이, 처음에 러더를 좌현 방향으로 10도 회전시키고, 일정 시간이 지난 후 선수각이 10도가 될 때, 러더를 우현 10도로 회전시키는 것을 말하고, 10/10 지그 재그 2nd란 우현 10도로 러더를 회전시킨 후 선수각이 다시 10도가 될 때, 다시 러더를 좌현 10도로 회전시키는 것으로, 타의 움직임에 따라 선박이 지그 재그로 움직이는 궤적을 나타낸다. (도 4 의 우측에 도시된 바와 같이 처음에 러더를 우현 방향으로 회전시킨 경우에는 상술한 것과 방향이 반대이다.)

오버슈트(overshoot) 각은 선수각이 10도를 넘어서는 각도를 의미하며, 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 처음에 러더를 좌현 방향으로 회전시킨 경우, 좌현에서 우현으로 전향될 때, 선수의 각도에서 10도를 뺀 각도를 1st 오버슈트 각이라 하고, 우현에서 좌현으로 전향될 때, 선수의 각도에서 10도를 뺀 각도를 2nd 오버슈트 각이라 한다. (도 4의 우측에 도시된 바와 같이 처음에 러더를 우현 방향으로 회전시킨 경우에는 상술한 것과 방향이 반대이다.)

[표 1]의 "좌현 열"에는 처음에 러더를 좌현 방향으로 회전시킨 경우의 1st 오버슈트 각 및 2nd 오버슈트 각이 기재되어 있고, "우현 열"에는 처음에 러더를 우현 방향으로 회전시킨 경우의 1st 오버슈트 각 및 2nd 오버슈트 각이 기재되어 있다.

제1실시예를 장착한 선박의 지그 재그 테스트 결과

표 1을 살펴보면, 단면의 좌우가 대칭인 러더가 장착된 선박보다 본 실시예가 장착된 선박이 모든 테스트에서 오버슈트 각이 작음을 알 수 있다. 오버슈트 각이 작다는 것은 선박이 더 빠르게 전향한다는 것을 의미하므로, 본 실시예가 장착된 선박이 단면의 좌우가 대칭인 러더가 장착된 선박보다 조종성능이 뛰어나다는 것을 알 수 있으며, 아울러, IMO(International Maritime Organization)의 요구치 내에 부합되는 것을 알 수 있다.

<제2실시예>

도 5는 본 발명에 따른 단면형상이 비대칭형인 러더의 제2실시예의 민 라인 편향 정도를 도시한 것이다. 본 실시예는 제1실시예와 러더의 코드 길이(cord length, 120)에 대한 민 라인(116)의 Y좌표의 비만 상이하므로, 이 부분만 설명한다.

본 실시예에서 러더의 코드 길이(cord length, 120)에 대한 상기 민 라인(116)의 Y좌표의 비는, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.3인 지점에서는 0이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.4인 지점에서는 -0.0005 내지 -0.0004이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5인 지점에서는 -0.003 내지 -0.0026이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6인 지점에서는 -0.0051 내지 -0.0038이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7인 지점에서는 -0.006 내지 -0.0036이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8인 지점에서는 -0.0059 내지 -0.0022이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9인 지점에서는 -0.0048 내지 0.0002이고, 상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1인 지점에서는 -0.0025 내지 0.004이다.

본 출원인은 상기한 범위 내의 단면을 갖는 러더 중 하나를 선택하여 실선에 부착하고 지그 재그 테스트(zig zag test)를 수행하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

제2실시예를 장착한 선박의 지그 재그 테스트 결과

표 2를 살펴보면, 단면의 좌우가 대칭인 러더가 장착된 선박보다 본 실시예가 장착된 선박이 모든 테스트에서 오버슈트 각이 작음을 알 수 있다. 즉, 본 실시예가 장착된 선박이 단면의 좌우가 대칭인 러더가 장착된 선박보다 조종성능이 뛰어나다는 것을 알 수 있으며, 아울러 IMO(International Maritime Organization)의 요구치에도 부합되는 것을 알 수 있다.

Claims

러더 단면의 코(nose)를 원점으로 하고, 상기 원점으로부터 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축으로 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽선의 Y좌표와 우현쪽 외곽선의 Y좌표의 중점들을 연결한 선을 민 라인(mean line)이라 하였을 때, 상기 러더의 코드 길이(cord length)에 대한 상기 민 라인의 Y좌표의 비는,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.4일 경우에는 0,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5일 경우에는 0.0001 내지 0.0003,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6일 경우에는 0.0002 내지 0.001,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7일 경우에는 0.0005 내지 0.0018,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8일 경우에는 0.0008 내지 0.0025,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9일 경우에는 0.0011 내지 0.0033,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1일 경우에는 0.0015 내지 0.004

인 것을 특징으로 하는 단면형상이 비대칭인 러더.
러더 단면의 코(nose)를 원점으로 하고, 상기 원점으로부터 선미 방향으로 향하는 축을 양의 X축, 상기 원점으로부터 우현 방향으로 향하며, 상기 X축과 수직한 축을 양의 Y축으로 하며, X축상 임의의 위치에서 상기 러더 단면의 좌현쪽 외곽 선의 Y좌표와 우현쪽 외곽선의 Y좌표의 중점들을 연결한 선을 민 라인(mean line)이라 하였을 때, 상기 러더의 코드 길이(cord length)에 대한 상기 민 라인의 Y좌표의 비는,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0 내지 0.3일 경우에는 0,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.4일 경우에는 -0.0005 내지 -0.0004,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.5일 경우에는 -0.003 내지 -0.0026,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.6일 경우에는 -0.0051 내지 -0.0038,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.7일 경우에는 -0.006 내지 -0.0036,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.8일 경우에는 -0.0059 내지 -0.0022,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 0.9일 경우에는 -0.0048 내지 0.0002,

상기 코드 길이에 대한 X좌표의 비가 1일 경우에는 -0.0025 내지 0.004

인 것을 특징으로 하는 단면형상이 비대칭인 러더.