KR100899737B1 - Full spade rudder with twisted leading edge having a small rudder bulb - Google Patents

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Abstract

본 발명은 러더벌브를 구비한 선박의 비대칭 전가동러더에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 컨테이너선, 가스운반선 등의 러더 캐비테이션에 의한 러더의 축심 주위의 영향을 미치는 프로펠러 허브 보오텍스의 영향을 완화시켜 러더 표면의 침식을 최소화할 수 있는 선박의 비대칭 전가동러더에 관한 것이다.The present invention relates to an asymmetric fully mobile rudder of a ship having a rudder bulb, and more particularly, to reduce the influence of propeller hub botex affecting the axial center of the rudder by rudder cavitation such as container ships and gas carrier ships. The present invention relates to an asymmetric fully mobile rudder of a ship that can minimize surface erosion.

본 발명에 의하면, 선박의 후미에 러더(10)가 설치되는 비대칭 전가동러더에 있어서, 상기 전가동러더는 상부 러더와 하부 러더로 구성되고 상기 상부 러더의 노즈 스트립은 좌현(BB)측으로부터 우현(SB)측으로 향하게 되어 있고, 상기 하부 러더는 상기 상부 러더와 다른 측으로 향하여 중심에서 벗어나 있어 상기 러더(10)의 프로펠러 축심 높이 주위에 불연속면을 형성하고, 상기 상부 및 하부 노즈 스트립은 각각 직선상이고 상기 불연속면에는 이를 감싸는 러더 벌브(20)가 형성된 것을 특징으로 한다. According to the present invention, in the asymmetric fully mobile rudder in which the rudder 10 is installed at the rear of the ship, the full movable rudder is composed of the upper rudder and the lower rudder and the nose strip of the upper rudder is starboard (BB) from the port side (BB) side. SB) side, the lower rudder away from the center towards the other side of the upper rudder to form a discontinuous surface around the propeller shaft center height of the rudder 10, wherein the upper and lower nose strips are each linear and the discontinuous surface It characterized in that the rudder bulb 20 is formed to surround it.

비대칭, 전가동러더, 러더, 러더벌브 Asymmetrical, Mobile Rudder, Rudder, Rudder Bulb

Description

러더벌브를 구비한 선박의 비대칭 전가동러더{Full spade rudder with twisted leading edge having a small rudder bulb}Full spade rudder with twisted leading edge having a small rudder bulb

본 발명은 러더벌브를 구비한 선박의 비대칭 전가동러더에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 컨테이너선, 가스운반선 등의 러더 캐비테이션에 의한 러더의 축심 주위의 영향을 미치는 프로펠러 허브 보오텍스의 영향을 완화시켜 러더 표면의 침식을 최소화할 수 있는 선박의 비대칭 전가동러더에 관한 것이다.The present invention relates to an asymmetric fully mobile rudder of a ship having a rudder bulb. More specifically, the present invention relates to an asymmetric fully mobile rudder of a ship capable of minimizing the erosion of the rudder surface by mitigating the influence of propeller hub botex around the axial center of the rudder by rudder cavitation such as container ships and gas carriers. .

일반적으로, 각종 선박에는 그 진행방향을 조정하기 위한 수단의 하나로서 러더(rudder)가 사용되고 있으며, 이 러더는 물의 흐름 속에 놓여진 상태에서 받음각을 가질 때 여기에 작용하는 양력의 수직성분을 회두력으로 이용하여 선박의 진행방향을 조정하는 원리로 작동된다In general, a rudder is used as a means for adjusting the direction of travel of various ships, and the rudder uses the vertical component of the lifting force acting on the angular force when the angle of attack is placed in the state of water flow. It operates on the principle of adjusting the ship's direction by using

이러한 러더에 요구되는 성능 중에는 큰 양력을 발생시킬 수 있을 것, 받음각을 크게 하더라도 실속(失速)이 잘 안될 것, 받음각을 크게 변화시키더라도 양력의 착력점의 위치변화가 작을 것 등이 중요한 것으로 알려져 있다.Among the performances required for these rudders, it is important to be able to generate a large lift, not to stall even if the angle of attack is large, and to change the position of the landing point of lift by a small change of angle of attack. have.

최근 선박의 조종 성능에 대한 관심이 증대되면서 조종 성능을 고려한 최적 타(rudder) 설계에 대한 관심이 점차 커지고 있다. 또한 이와 함께 캐비테이션에 의한 타의 침식발생을 최소화할 수 있는 방안에 대한 관심도 증가되고 있는 추세이다.Recently, as interest in steering performance of ships is increasing, interest in optimal rudder design considering steering performance is gradually increasing. At the same time, there is a growing interest in ways to minimize the occurrence of other erosion by cavitation.

일반적으로 타에 발생하는 손상은 프로펠러에 의해 발생되는 팁 보오텍스(tip vortex) 캐비테이션과 허브 보오텍스(hub vortex) 캐비테이션에 의한 영향과 입사류의 유속증가 또는 입사각의 증가에 의해 타에서 발생하는 타 자체 캐비테이션의 영향 등으로 구분할 수 있다. 타의 상부는 주로 프로펠러로부터 발생하는 팁 보오텍스(tip vortex) 캐비테이션에 의해 손상되며, 타의 중간 부분은 주로 허브 보오텍스(hub vortex) 캐비테이션에 의해 손상이 되고 있다. 또한 특별한 경우 타 자체 캐비테이션 등에 의한 타의 하부손상 및 소울(sole) 캐비테이션에 의한 하부 끝 단 부분에서 손상이 발생하기도 한다. In general, the damage to the rudder is caused by the tip vortex cavitation and hub vortex cavitation caused by the propeller and the rudder caused by the increase in the flow velocity or incident angle of the inflow. It can be divided into the effects of its own cavitation. The top of the rudder is damaged mainly by tip vortex cavitation, which originates from the propeller, and the middle part of the rudder is mainly damaged by the hub vortex cavitation. In particular, damage may occur at the lower end of the rudder by sole cavitation and lower end by sole cavitation.

이와 같이 캐비테이션에 의한 손상은 캐비테이션 발생원과 형태에 따라 변화되므로 각각의 캐비테이션 거동에 대한 규명과 함께 발생 메커니즘에 대한 연구가 선행되어야 한다.As the damage caused by cavitation varies according to the source and type of cavitation, research on the mechanism of occurrence along with the identification of each cavitation behavior should be preceded.

최근의 연구를 보면 캐비테이션 거동에 대한 기초연구가 다각도에서 수행되어지고 신뢰할 만한 정도의 결과를 제공하고 있지만 캐비테이션 발생 영역이나 크기에 국한된 것이어서 프로펠러 후방에 위치한 타와 같이 복잡한 유동 조건 하에서 거동을 정확히 예측하기는 매우 힘든 상황이며 잘 알려진 대형 캐비테이션 터널에서 모형시험을 통하여 캐비테이션 성능을 예측 및 검증하고 있다.Recent studies have shown that basic research on cavitation behavior has been carried out at multiple angles and provides reliable results, but is limited to the area or size of cavitation to accurately predict behavior under complex flow conditions, such as the rudder behind the propeller. Is a very difficult situation and predicts and validates cavitation performance through model tests in well-known large cavitation tunnels.

기존 비대칭 전가동러더의 경우 프로펠러 축심 높이의 전단판(scissors plate)을 중심으로 단면이 불연속적으로 변하도록 설계하게 되는 데, 프로펠러 허브에서 발생된 보오텍스가 러더 전단판의 불연속면 주위 표면에 침식을 초래하게 되었다.In the case of the existing asymmetric fully mobile rudder, the cross section is designed to be discontinuously around the propeller shaft height scissors plate. The vortex generated from the propeller hub erodes the surface around the discontinuous surface of the rudder shear plate. Brought about.

또한, 기존 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 러더벌브를 설치한 경우 프로펠러 쪽으로 상당히 돌출되고 크기도 상당히 큰 벌브가 설치되어야 하는 단점이 있었다.In addition, when the rudder bulb is installed in order to improve the propulsion efficiency of the existing vessel, there is a disadvantage in that a bulb which protrudes greatly toward the propeller and has a considerable size is installed.

이와 관련된 종래 기술로서 한국특허 출원번호 제10-2004-0086554호(선박용 키)와 일본실용신안 출원번호 제1985-122626호(병렬 반동(反動) 러더)가 공지되어 있다.As a related art, Korean Patent Application No. 10-2004-0086554 (ship key) and Japanese Utility Model Application No. 1985-122626 (parallel reaction rudder) are known.

상기 한국특허 제10-2004-0086554호는 키 날개(100)와, 키와 관련되고 구동가능한 프로펠러 회전축(225)에 위치된 프로펠러(220)를 포함하는 선박용 키에 있어서, 상기 키 날개(100)는 두 개의 포개어 놓인 키 날개부(10, 20)를 구비하고, 한 노즈 스트립(11)은 좌현(BB) 측으로 또는 우현(SB) 측으로 향하게 되어 있고 다른 노즈 스트립(21)은 우현(SB) 측으로 또는 좌현(BB) 측으로 중심에서 벗어나 있는 방식으로 프로펠러(220) 쪽으로 향하는 전방 노즈 스트립(11, 21)이 서로에 대하여 중심에서 벗어나 있어서, 키 날개(100)의 양 측벽면은 프로펠러(220)로부터 멀리 떨어진 쪽으로 향하는 단부 스트립(30)에 수렴하는 것을 특징으로 하고 있다.Korean Patent No. 10-2004-0086554 discloses a key for a ship including a key blade 100 and a propeller 220 positioned on a propeller rotating shaft 225 associated with a key, wherein the key blade 100 Has two nested key wings 10, 20, one nose strip 11 directed towards the port (BB) side or the starboard (SB) side and the other nose strip 21 toward the starboard (SB) side. Or the front nose strips 11, 21 facing towards the propeller 220 in an off-center manner towards the port BB side so that both sidewall surfaces of the key wing 100 are separated from the propeller 220. It is characterized by converging to the end strip 30 facing away.

상기 일본실용신안 제1985-122626호는 프로펠러의 후방에 배치된 키의 전단 가장자리 및 후단 가장자리의 각 능선을 어느 것이나 상하 방향으로 직선이 되도록 형성함과 동시에, 상기 각 능선 내 적어도 한쪽의 능선을 프로펠러 중심부에서 상하로 나누고, 이 분할된 능선이 수평방향으로 어긋나 배치되도록 구성된 것을 특징으로 한다. The Japanese Utility Model No. 1985-122626 forms each of the ridges of the front and rear edges of the keys disposed behind the propeller so that all of the ridges are straight in the vertical direction, and at least one ridge in the ridges is propeller. It is divided so as to be divided up and down at the center, and the divided ridges are arranged to be shifted in the horizontal direction.

그러나, 상기의 공지 기술들은 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 러더벌브를 설치한 경우 프로펠러 쪽으로 상당히 돌출되고 크기도 상당히 큰 벌브가 설치되어야 하는 단점이 있었다.However, the above known techniques have a disadvantage in that a bulb having a large protrusion and a considerable size should be installed when the rudder bulb is installed to improve the propulsion efficiency of the ship.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 러더의 축심 주위의 영향을 미치는 프로펠러 허브 보오텍스의 영향을 완화시킴으로써 러더 표면의 침식을 최소화할 수 있는 비교적 작은 크기의 러더벌브를 구비한 비대칭 전가동러더를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the present invention is to provide a rudder bulb of a relatively small size to minimize the erosion of the rudder surface by mitigating the influence of the propeller hub botex affecting around the axial center of the rudder. The aim is to provide an asymmetric fully mobile rudder.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명에 의하면, 선박의 후미에 러더(10)가 설치되는 비대칭 전가동러더에 있어서, 상기 전가동러더는 상부 러더와 하부 러더로 구성되고 상기 상부 러더의 노즈 스트립은 좌현(BB)측으로부터 우현(SB)측으로 향하게 되어 있고, 상기 하부 러더는 상기 상부 러더와 다른 측으로 향하여 중심에서 벗어나 있어 상기 러더(10)의 프로펠러 축심 높이 주위에 불연속면을 형성하고, 상기 상부 및 하부 노즈 스트립은 각각 직선상이고 상기 불연속면에는 이를 감싸는 러더 벌브(20)가 형성된 것을 특징으로 한다. According to the present invention as a technical idea for achieving the object of the present invention, in the asymmetric fully movable rudder rudder 10 is installed on the rear of the ship, the full movable rudder is composed of the upper rudder and the lower rudder and the upper The nose strip of the rudder is directed from the port (BB) side to the starboard (SB) side, the lower rudder away from the center towards the other side of the upper rudder to form a discontinuity around the propeller shaft height of the rudder 10 The upper and lower nose strips are each linear and have a rudder bulb 20 formed around the discontinuous surface.

이때, 상기 비대칭 단면 변화폭은 축심상부 단면(21)과 축심하부 단면(22) 간의 거리인 것을 특징으로 한다. 상기 거리는 축심상부 단면(21)의 상단부와 축심하부 단면의 하단부의 거리이다. At this time, the asymmetrical cross-sectional change width is characterized in that the distance between the shaft center upper end surface 21 and the shaft center lower end surface 22. The distance is the distance between the upper end of the shaft center upper end section 21 and the lower end of the shaft center lower end section.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 러더의 축심 주위의 영향을 미치는 프로펠러 허브 보오텍스의 영향을 완화시킴으로써 기존의 단순 전단판을 가진 비대칭 전가동러더에 비하여 프로펠러 허브 보오텍스에 의한 러더 침식현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, by mitigating the influence of the propeller hub botex affecting the axial center of the rudder, the rudder erosion caused by the propeller hub botex is minimized compared to the conventional asymmetric fully movable rudder with a simple shear plate. It can work.

또한, 본 발명은 컨테이너선, 가스운반선 등 러더 캐비테이션에 의한 러더표면의 침식이 우려되는 선박에 용이하게 적용할 수 있다.In addition, the present invention can be easily applied to a ship which is concerned about erosion of the rudder surface by rudder cavitation, such as a container ship or a gas carrier ship.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 러더벌브를 구비한 비대칭 전가동러더의 측면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 러더벌브의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원의 비대칭 전가동러더를 나타낸 사시도이다. 1 is a side view of an asymmetric fully movable rudder with a rudder bulb according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the rubber bulb shown in FIG. 1. 3 is a perspective view showing a three-dimensional asymmetric fully movable rudder according to an embodiment of the present invention.

도 1을 살펴보면, 본 발명은 선박의 후미에 설치되는 러더(10)의 축심 높이 주위에 불연속면을 감싸는 벌브 형상의 러더벌브(20)를 설치한다.Referring to Figure 1, the present invention installs a bulb-shaped rudder bulb 20 surrounding the discontinuous surface around the height of the axial center of the rudder 10 installed in the rear of the vessel.

이때, 상기 러더벌브(20)는 도 3에서와 같이 3차원의 표면 모델로 형성할 수 있으며, 선박의 프로펠러 허브에서 발생된 보오텍스가 러더 전단판의 불연속면 주위 표면에 침식을 최소화하기 위해 형성한다.At this time, the rudder bulb 20 may be formed as a three-dimensional surface model, as shown in Figure 3, the vortex generated from the propeller hub of the ship is formed to minimize the erosion on the surface around the discontinuous surface of the rudder shear plate .

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 비대칭 전가동러더 단면이 변하는 프로펠러의 축심 높이에서 단면(축심상부 단면(21)과 축심하부 단면(22)간의 두께)의 변화만을 감쌀 수 있는 러더벌브(20)를 형성하고, 이를 선박의 길이방향 축을 중심으로 회전시켜 만든 회전체를 비대칭 전가동러더에 장착한다. 도 2로부터 알수 있는 바와 같이, 러더벌브(20)는 전방으로 돌출하지 않는다. Also, as shown in FIG. 2, the rudder bulb can cover only a change in the cross section (thickness between the upper end of the shaft 21 and the lower end of the shaft 22) in the shaft height of the propeller whose cross section of the asymmetric fully movable rudder of the present invention changes. (20) is formed, and a rotating body made by rotating it about the longitudinal axis of the ship is mounted on an asymmetric fully movable rudder. As can be seen from FIG. 2, the rudder bulb 20 does not protrude forward.

이때, 본 발명의 러더벌브(20)는 불연속면의 비대칭 단면 변화폭만을 감쌀 정도의 크기로 최소화한다.
또한, 상기 전가동러더는 상부 러더와 하부 러더로 구성되고 상기 상부 러더의 노즈 스트립은 좌현(BB)측으로부터 우현(SB)측으로 향하게 되어 있다. 또한, 상기 하부 러더는 상기 상부 러더와 다른 측으로 향하여 중심에서 벗어나 있어 상기 러더(10)의 프로펠러 축심 높이 주위에 불연속면을 형성하고, 상기 상부 및 하부 노즈 스트립은 직선상이고 상기 불연속면에는 이를 감싸는 러더 벌브(20)가 형성되어 있다. At this time, the rudder bulb 20 of the present invention is minimized to a size that only covers the asymmetric cross-sectional width of the discontinuous surface.
The full movable rudder is composed of an upper rudder and a lower rudder, and the nose strip of the upper rudder is directed from the port BB side to the starboard SB side. In addition, the lower rudder away from the center toward the other side of the upper rudder to form a discontinuous surface around the height of the propeller shaft center of the rudder 10, the upper and lower nose strips are linear and the rudder bulb surrounding the discontinuous surface ( 20) is formed.

따라서, 본 발명은 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 러더벌브(20)를 설치한 경우 기존의 단순 전단판을 가진 비대칭 전가동러더에 비하여 프로펠러 허브 보오텍스에 의한 러더 침식현상을 최소화할 수 있다.Therefore, when the rudder bulb 20 is installed in order to improve the propulsion efficiency of the ship, the rudder erosion by the propeller hub botex can be minimized as compared with the conventional asymmetric fully movable rudder having a simple shear plate.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예로서 러더벌브를 구비한 비대칭 전가동러더에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.As described above, the asymmetric fully mobile rudder having a rudder bulb has been described as a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the specific preferred embodiment described above, but the gist of the present invention as claimed in the claims Without departing from the scope of the present invention to those skilled in the art that various modifications can be made, of course, such changes may be included within the technical scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 러더벌브를 구비한 비대칭 전가동러더의 측면도이다.1 is a side view of an asymmetric fully movable rudder with a rudder bulb according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 러더벌브의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the rubber bulb shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원의 비대칭 전가동러더를 나타낸 사시도이다. 3 is a perspective view showing a three-dimensional asymmetric fully movable rudder according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10: 러더 20: 러더벌브10: Ruther 20: Ruther Bulb

21: 축심 높이에서의 상부단면 22: 축심 높이에서의 하부단면21: Upper section at shaft center height 22: Lower section at shaft center height

Claims (3)

선박의 후미에 러더(10)가 설치되는 비대칭 전가동러더에 있어서,In the asymmetric fully movable rudder in which the rudder 10 is installed at the rear of the ship, 상기 전가동러더는 상부 러더와 하부 러더로 구성되고 상기 상부 러더의 노즈 스트립은 좌현(BB)측으로부터 우현(SB)측으로 향하게 되어 있고, 상기 하부 러더는 상기 상부 러더와 다른 측으로 향하여 중심에서 벗어나 있어 상기 러더(10)의 프로펠러 축심 높이 주위에 불연속면을 형성하고, 상기 상부 및 하부 노즈 스트립은 각각 직선상이고 상기 불연속면에는 이를 감싸는 러더 벌브(20)가 형성된 것을 특징으로 하는 비대칭 전가동러더.The full mobile rudder consists of an upper rudder and a lower rudder and the nose strip of the upper rudder is directed from the port side BB side to the starboard side SB, and the lower rudder is off the center toward the other side of the upper rudder. Asymmetric fully movable rudder, characterized in that the discontinuous surface is formed around the height of the propeller shaft center of the rudder (10), the upper and lower nose strips are each linear and the rudder bulb (20) is formed on the discontinuous surface. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 러더벌브(20)는 불연속면의 비대칭 단면 변화폭만을 감쌀 수 있도록 형성된 것임을 특징으로 하는 비대칭 전가동러더. The rudder bulb 20 is an asymmetric fully movable rudder, characterized in that formed to cover only the asymmetric cross-sectional change width of the discontinuous surface. 삭제delete
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