KR101010998B1 - 선박용 트위스트형 러더 - Google Patents

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KR101010998B1
KR101010998B1 KR1020090005735A KR20090005735A KR101010998B1 KR 101010998 B1 KR101010998 B1 KR 101010998B1 KR 1020090005735 A KR1020090005735 A KR 1020090005735A KR 20090005735 A KR20090005735 A KR 20090005735A KR 101010998 B1 KR101010998 B1 KR 101010998B1
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김문찬
전호환
박종주
김인환
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부산대학교 산학협력단
(주)해덕파워웨이
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • B63H25/382—Rudders movable otherwise than for steering purposes; Changing geometry

Abstract

본 발명은 선박용 트위스트형 러더{본 출원인은 HT러더(HAEDUK 러더, High Teck 러더)라고 지칭한다}에 의하면, 상부 러더와 하부 러더의 각 전단을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더를 개선하여 이루어진다. 이와 같은 본 발명에 따른 러더는 전장(C) 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)의 지점이 뒷날 부근으로 많이 옮겨진 X/C=0.37(±5%이내)에 위치되므로, 종래기술에 따른 러더에 비하여 캐비테이션이 최초 발생이 지연되어 침식은 물론 회전성능 및 박리지연 효과를 기대할 수 있다. 그리고, 상부 러더와 하부 러더가 접합되는 트위스트부에 상부 러더의 하측 단면과 하부 러더의 상측 단면에 겹치는 형상과 크기로 형성되는 접속 플레이트가 설치되므로, 트위스트형 러더의 제작을 용이하게 하고, 트위스트부에서의 강도를 향상시키며, 트위스트부에서 불연속으로 발생되는 와류에 의해 주변 유체의 속도 손실이 야기되는 문제점을 저감시키는 효과를 기대할 수 있다.

Description

선박용 트위스트형 러더{TWISTED TYPE RUDDER FOR SHIPS}
본 발명은 선박용 트위스트형 러더에 것으로, 좀 더 구체적으로는 상부 러더와 하부 러더의 각 전단을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더를 구성함에 있어서, 종래기술에 따른 트위스트형 러더에 비해 러더의 캐비테이션을 감소시켜, 추력 및 양력 증가를 꾀하여 효율을 향상시키고, 러더의 제작을 용이하도록 하는 선박용 트위스트형 러더에 관한 것이다.
선박의 기술 개선이 이루어질수록 최소한의 비용으로 최대한의 성능을 내기 위한 설계의 한계점으로 점점 접근해가면서 프로펠러의 캐비테이션 문제가 더욱 중요해지고 있다. 선체 뒤의 반류속에서 프로펠러의 높은 추력과 날개 끝의 빠른 속도로 인해 캐비테이션이 발생하고, 이 캐비테이션은 소음, 진동, 프로펠러 및 러더의 침식을 유발하여 선체에 심각한 문제를 야기시킬 수 있다. 특히, 컨테이너선의 경우, 대형화, 고속화에 의해 프로펠러와 러더에 미치는 유체력이 지속적으로 증가 하고 있으며, 이에 따라 심각한 캐비테이션 문제를 야기하고 있다.
이때, 러더{rudder; (방향)타, 키}는 선박의 조종에 사용되어지는 장치로써, 선박의 추진기(프로펠러) 후미에 선회가능케 장착되어 근접설치된 프로펠러에 의해서 얻어진 추진력의 방향을 조향하므로, 선체의 조종성능에 대한 주요 기능을 담당하고 있다. 이와 같은 러더는 선체에서 캐비테이션에 의한 침식을 가장 많이 받는 요소 중의 하나이다. 그리고, 러더가 캐비테이션으로 인하여 표면에 침식 및 부식이 발생하면, 러더의 양력, 추력 및 조종성이 감소하게 된다. 따라서, 이를 개선하기 위해서 러더의 형상 변형 및 부가물 등을 이용하여 러더의 성능의 재고를 위한 연구들이 진행 중에 있지만, 대부분의 연구들이 경험에 의한 직관을 기반으로 시행착오적 방법으로 타의 성능향상을 위한 기술을 개발하고 있는 실정이다.
이와 관련하여, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0309054호 "선박의 방향타"는 X-좌표에 대한 날개두께의 수치를 무차원적으로 표시한 하기 표와 같은 수치를 가지며,
Figure 112009004488120-pat00001
단면의 코오드 전범위 50％ 이상에서 상기 표에 제시된 날개두께에서 ±3.0％ 이내로 형성되도록 하여 캐비테이션의 발생을 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 공지된 방향타에 비해 타력을 증가시켜 선박의 조정 성능을 향상시킬 수 있는 것을 기대하는 기술을 제안하고 있고, 이와 유사한 기술로 공개특허공보 공개번호 제10-2007-0066403호 "선박의 러더", 등록실용신안공보 등록번호 제20-0419759호 "타 단면형상" 및 등록특허공보 등록번호 제10-0621222호 "선박용 고양력 방향타의 단면구조" 등이 제안되어 있다.
이와 같은 종래기술은 러더를 일체의 판형태로 구성하고, 러더의 양측면이 전단(Leading edge)으로부터 후단으로 동일한 두께비{X/C}를 갖도록 한 것으로, 그 후면에서의 유체 박리로 인하여 러더의 효과가 상실되는 실속각이 작고 러더의 저항이 매우 크다는 등의 여러 가지 문제점들을 가지고 있다.
이와 같은 일체의 판형태로 구성되는 러더의 문제점을 개선하기 위해 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0346512호 "선박의 방향타"는 프로펠러 회전축 높이의 전단이 상하로 분리되어 상부 전단과 하부 전단이 상호 역방향으로 비틀어지며 상부와 하부의 인접부분에 유선형의 벌브가 복합회전류의 비대칭 특성에 부합하는 형태로 부설되어, 프로펠러의 회전방향에 따른 복합회전류의 비대칭 특성에 의한 에너지 손실을 최대한 회수하여 그 손실이 최소화되고, 유체흐름이 강력하게 정류되어 선박의 추진효율이 향상시키고자 하는 기술을 제안하고 있고, 이와 유사한 기술로 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0103137호 "선박용 키" 등이 제안되어 있다.
이와 같은 종래기술은 러더에 의한 빌지(bilge) 와류 및 회전류의 정류효율을 증대시킬 때, 특히 좌현측(프로펠러의 역회전 방향)의 복합회전류에 대한 정류효율을 증대시켜 복합회전류의 에너지를 최대한 추력으로 회수할 수 있도록 하여 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 제안되었다.
그러나, 이와 같은 종래기술은 프로펠러의 회전축에서 급격히 떨어져 생기는 소용돌이 및 상부 전단과 하부 전단의 트위스트부(역방향 비틀림이 만나는 부분)에 불연속으로 생기는 와류에 의해 주변 유체의 속도 손실이 야기되어 저항이 증가되므로써 유체의 정류효율이 저하되는 문제점이 있고, 프로펠러 정회전 방향에서는 복합회전류가 위쪽으로 흐르고 역회전 방향에서는 아래쪽으로 흐르는 특성에는 부합하지 못하며, 이에 따라 정류효율이 떨어지고 종국에는 선박의 추진효율이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 트위스트형 통러더(Full-spade rudder)의 경우 일반 러더보다 스팬이 짧아 숄더부(Shoulder; 러더의 바닥 부분)가 일반 러더와 달리 프로펠러 후류속에 놓이게 되므로, 빠른 유속으로 인해 불안정한 케비테이션이 발생되어 침식 등을 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상부 러더와 하부 러더의 각 전단을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더를 구성함에 있어서, 종래기술에 따른 트위스크형 러더에 비해 러더의 캐비테이션을 감소시켜, 추력 및 양력 증가를 꾀하여 효율을 향상시키고, 러더의 제작을 용이하도록 할 수 있는 새로운 형태의 선박용 트위스트형 러더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 러더의 전장(C) 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax; Maximum Thickness)의 지점이 뒷날 부근으로 많이 옮겨진 X/C=0.37에 위치되도록 하므로써, 종래기술에 따른 러더에 비하여 캐비테이션(Cavitation)이 최초 발생이 지연되도록 하여 침식은 물론 회전성능 및 박리지연 효과가 탁월하게 되도록 하는 새로운 형태의 선박용 트위스트형 러더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상부 러더와 하부 러더가 접합되는 트위스트부에 상부 러더의 하측 단면과 하부 러더의 상측 단면에 겹치는 형상과 크기로 형성되는 접속 플레이트를 설치하므로써, 트위스트형 러더의 제작을 용이하게 하고, 트위스트부에서의 강도를 향상시키며, 트위스트부에서 불연속으로 발생되는 와류에 의해 주변 유체의 속도 손실이 야기되는 문제점을 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 형태의 선박용 트위스트형 러더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 상부 러더(20)와 하부 러더(30)의 각 전단(21, 31)을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더에 있어서, 상기 상부 러더(20)와 하부 러더(30)는 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)까지의 직선거리 전장을 C, 상기 전단(21, 31)으로부터 후단방향으로의 직선변위를 X, 상기 전장 C 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭을 Tmax라 할 때, 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)은 X/C=0.37에서 ±5%이내로 위치되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 상기 직선변위 X에서의 단면폭을 T라 할 때,
X 좌표에 대한 상부 러더의 두께분포는
X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975
두께비율
(Starboard)
0.000
0.030
0.217
0.375
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
두께비율
(Port)
0.000
0.300
0.403
0.465
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
와 같이 무차원적으로 적용되고,
X 좌표에 대한 하부 러더의 두께분포는
X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975
두께비율
(Starboard)
0.000
0.300
0.403
0.465
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
두께비율
(Port)
0.000
0.030
0.217
0.375
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
와 같이 무차원적으로 적용될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 상기 상부 러더(20)와 하부 러더(30)가 접합되는 트위스트부(40)에 설치되는 접속 플레이트(42)를 더 포함하되; 상기 접속 플레이트(42)는 상기 상부 러더(20)의 하측 단면(24)과 상기 하부 러더(30)의 상측 단면(34)에 겹치는 형상과 크기로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 상기 하부 러더(30)의 숄더부(Shoulder; 50)는 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 50도의 기준 각도에서 ±5도 범위의 각도로 기울어져 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 상기 하부 러더(30)의 숄더부(50)의 전단(56)은 구의 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 선박용 트위스트형 러더에 의하면, 상부 러더와 하부 러더의 각 전단을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더에 있어 종래기술에 따른 트위스크형 러더에 비해 러더의 캐비테이션을 감소시켜, 추력 및 양력 증가를 꾀하여 효율을 향상시키고, 러더의 제작을 용이하다. 즉, 본 발명에 따른 러더는 전장(C) 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)의 지점이 뒷날 부근으로 많이 옮겨진 X/C=0.37에 위치되므로, 종래기술에 따른 러더에 비하여 캐비테이션이 최초 발생이 지연되어 침식은 물론 회전성능 및 박리지연 효과가 탁월하게 된다. 그리고, 상부 러더와 하부 러더가 접합되는 트위스트부에 상부 러더의 하측 단면과 하부 러더의 상측 단면에 겹치는 형상과 크기로 형성되는 접속 플레이트가 설치되므로, 트위스트형 러더의 제작을 용이하게 하고, 트위스트부에서의 강도를 향상시키며, 트위스트부에서 불연속으로 발생되는 와류에 의해 주변 유체의 속도 손실이 야기되는 문제점을 효과적으로 저감시킨다.
이하, 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9b에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명의 선박용 트위스트형 러더와 관련하여 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더를 전단방향에서 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 저면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 개략적인 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따 른 선박용 트위스트형 러더와 종래 독일 베커 마린 시스템즈사의 단면을 비교하여 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 접속 플레이트의 단면 형상을 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 하부 러더 숄더부의 전단의 형상을 상세히 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는 통상의 트위스트 러더와 동일하게 상부 러더(20)와 하부 러더(30)의 각 전단(21, 31)을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성된다.
이와 같은 선박용 트위스트형 러더(10)는, 도시하지는 않았지만, 하부 러더(30)가 프로펠러 회전축에 근접되고, 정위치 고정시 하부 러더(30)의 전단(31)이 프로펠러 회전축과 직교선상에 배치된다. 그리고, 도 2, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상부 러더(20)의 외주면(22)은 상측에서 하측으로 갈수록 그리고 또한 전단(21)에서 후단(23)으로 갈수록 프로펠러의 역회전 방향으로 편향되게 비틀어지게 형성된다. 그리고, 하부 러더(30)의 외주면(32)은 하부에서 상부로 갈수록 그리고 전단(32)에서 후단(33)으로 갈수록 프로펠러의 정회전 방향으로 편향되게 비틀어지게 형성되고, 전단(32)이 프로펠러 회전축과 직교선상에 배치되게 상측 단면(34)이 상부 러더(20)의 하측 단면(24)에 접합되어 서로 어긋나게 결합된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는 이와 같은 기본적인 구성 아래 상부 러더(20)와 하부 러더(30)가 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)까지의 직선거리 전장을 C, 전단(21, 31)으로부터 후단방향으로의 직선변위를 X, 전장 C 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭을 Tmax라 할 때, 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)이 X/C=0.37에 위치되도록 한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는 종래기술에 따른 선박용 트위스트형 러더가 최대 폭(Tmax; Maximum Thickness)의 지점이 X/C=0.3 또는 X/C=0.35에 위치되도록 하는 반면, 전장(C) 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)의 지점이 뒷날 부근으로 많이 옮겨진 X/C=0.37에 위치되도록 하는 기술적 특징을 갖는다.
이때, X 좌표에 대한 각 러더의 두께분포는 바람직하게 직선변위 X에서의 단면폭을 T라 할 때, 다음 [표 1]과 같이 무차원적으로 적용되고, X-좌표는 상기에 제시된 기준치수에서 ±5%이내로 위치될 수 있다.
X 좌표에 대한 상부 러더의 두께분포는
X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975
두께비율
(Starboard)
0.000
0.030
0.217
0.375
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
두께비율
(Port)
0.000
0.300
0.403
0.465
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
X 좌표에 대한 하부 러더의 두께분포는
X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975
두께비율
(Starboard)
0.000
0.300
0.403
0.465
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
두께비율
(Port)
0.000
0.030
0.217
0.375
1.500
0.465
0.295
0.105
0.035
이때, 본 발명에서 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)이 X/C=0.37에 위치되도록 하는 것이 가장 바람직한데, 이와 같은 단면의 최대 폭(Tmax)에 대한 X-좌표는 상기에 제시된 기준치수에서 ±5%이내로 위치되도록 할 수 있으며, 이 범위를 벗어나는 경우, 본 발명에 따른 효과를 얻지 못하고, 종래기술의 문제점이 발생하게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는, 도 2, 도 4 및 도 6에서 보는 바와 같이, 상부 러더(20)와 하부 러더(30)가 접합되는 트위스트부(40)에 접속 플레이트(42)를 설치하여 트위스트형 러더의 제작을 용이{즉, 러더의 가공시 접속 플레이트(42)에 서로 맞대어 일체화시키는 공정이 가능하다}하게 하고, 트위스트부에서의 강도를 향상시키며, 트위스트부에서 불연속으로 발생되는 와류에 의해 주변 유체의 속도 손실이 야기되는 문제점을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한다. 이와 같은 접속 플레이트(42)는 상부 러더(20)의 하측 단면(24)과 하부 러더(30)의 상측 단면(34)에 겹치는 형상과 크기로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 접속 플레이트(42)는 전술한 상부 러더(20)및 하부 러더(30)의 두께분포와 동일하게 단면의 최대 폭(Tmax)이 X/C=0.37에 위치되도록 한다. 즉, 전단으로부터 후단까지의 직선거리 전장을 C, 전단으로부터 후단방향으로의 직선변위를 X, 전장 C 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭을 Tmax, 직선변위 X에서의 단면폭을 T라 할 때, 다음 [표 2]과 같이 무차원적으로 적용된다. 물론, 이와 같은 접속 플레이트(42)의 X-좌표는 상하부 러더(20, 30)에 제시된 기준치수의 변위가능 폭(±5%)에 연동되어 변화된다.
X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975
두께비율 0.000 0.590 0.800 0.910 1.000 0.930 0.590 0.210 0.070
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 하부 러더(30)의 숄더부(Shoulder; 50)가 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 45도 내지 55도 범위의 각도(α'˚, α"˚)로 기울어져 형성되도록 하여, 셜더부(50)에서의 캐비테이션의 영향을 감소시켜 하부에서 생성된 캐비테이션이 바닥면(54)에는 영향을 거의 미치지 않고 하류로 빠져 나가도록 한다. 그리고, 도 7에서 보는 바와 같이, 프로펠러 후류가 러더와 만나는 지점인 하부 러더(30)의 숄더부(50)의 전단(56)이 구의 형상으로 형성되도록 하여, 후류로 인한 러더 하부에의 급격한 압력 변화를 주지 않아 결과적으로 캐비테이션을 방지하도록 한다.
도 8a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트(Port) -6도일 때 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면이고, 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트 -10도일 때 바닥면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면이며, 도 9a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트 -6도일 때 측면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면이고, 도 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 스타보드(Starboard) +6도일 때 측면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면이다. 이때, 각 도면에서 (a)는 본 발명에 따른 선박용 트위스트형 러더의 테스트 결과에 대한 사진이고, (b)는 종래기술인 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더의 테스트 결과에 대한 사진이다.
도 8a 내지 도 9b에서 보는 바와 같이, 전장(C) 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)의 지점이 뒷날 부근으로 많이 옮겨진 X/C=0.37에 위치되도록 하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는 최대 폭(Tmax)의 지점이 X/C=0.3에 위치되도록 하는 종래기술에 따른 선박용 트위스트형 러더에 비해 캐비테이션의 초생을 지연(Port : 1.5˚ 이상 지연, Starboard : 1˚ 이상 지연)시키는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 대각도(10˚이상)에서 캐비테이션양이 반 가까이 감소함을 알 수 있어 침식은 물론 회전성능 및 박리지연 효과도 탁월하게 될 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 전술한 바와 같이, 하부 러더(30)의 숄더부(50)가 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 바람직하게는 50도(α'˚, α"˚; 기준 각도)로 기울어져 형성되고, 이 기준 각도에서 ±5도 범위의 각도로 기울어져 형성되고, 하부 러더(30)의 숄더부(50)의 전단(56)이 구의 형상으로 형성되도록 한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 종래기술에 따른 선박용 트위스트형 러더에 비해 하부에서 생성된 캐비테이션이 바닥면(54)에는 영향을 거의 미치지 않고 하류로 빠져 나감을 알 수 있었다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는 상부 러더(20)와 하부 러더(30)가 접합되는 트위스트부(40)에 접속 플레이트(42)를 설치하여 트위스트형 러더의 제작을 용이하게 하고, 트위스트부에서의 강도를 향상시키는데, 이와 같은 접속 플레이트(42)에 의해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더(10)는, 도 9b에서 보는 바와 같이, 종래기술에 따른 선박용 트위스트형 러더에 비해 트위스트부에서 불연속으로 발생되는 와류가 저감됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 사시도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더를 전단방향에서 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 저면도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더의 개략적인 분해사시도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 종래 독일 베커 마린 시스템즈사의 단면을 비교하여 보여주는 도면;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 접속 플레이트의 단면 형상을 보여주는 도면;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더에서 하부 러더 숄더부의 전단의 형상을 상세히 보여주는 도면;
도 8a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트(Port) -6도일 때 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면;
도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트 -10도일 때 바닥면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면;
도 9a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 포트 -6도일 때 측면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면;
도 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 트위스트형 러더와 독일 베커 마린 시스템즈사의 러더가 스타보드(Starboard) +6도일 때 측면에서의 캐비테이션 테스트 결과를 비교하여 보여주는 사진 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 선박용 트위스트형 러더
20 : 상부 러더 21, 31 : 전단
23, 33 : 후단 24 : (상부 러더의) 하측 단면
30 : 하부 러더 34 : (하부 러더의) 상측 단면
40 : 트위스트부 42 : 접속 플레이트
50 : 숄더부 52 : (숄더부) 양측면
54 : (숄더부) 바닥면 56 : (숄더부) 전단

Claims (5)

  1. 상부 러더(20)와 하부 러더(30)의 각 전단(21, 31)을 서로 좌우로 어긋나도록 하여 이형 날개의 단면을 갖도록 형성되는 선박용 트위스트형 러더에 있어서,
    상기 상부 러더(20)와 하부 러더(30)는 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)까지의 직선거리 전장을 C, 상기 전단(21, 31)으로부터 후단방향으로의 직선변위를 X, 상기 전장 C 모두에 걸쳐 단면의 최대 폭을 Tmax라 할 때, 각 러더의 전단(21, 31)으로부터 후단(23, 33)에 걸쳐 단면의 최대 폭(Tmax)은 X/C=0.37에서 ±5%이내로 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 트위스트형 러더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직선변위 X에서의 단면폭을 T라 할 때,
    X 좌표에 대한 상부 러더의 두께분포는
    X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975 두께비율
    (Starboard)
    0.000
    0.030
    0.217
    0.375
    1.500
    0.465
    0.295
    0.105
    0.035         두께비율
    (Port)
    0.000
    0.300
    0.403
    0.465
    1.500
    0.465
    0.295
    0.105
    0.035
    와 같이 무차원적으로 적용되고,
    X 좌표에 대한 하부 러더의 두께분포는
    X 좌표 0.000 0.025 0.100 0.200 0.370 0.500 0.700 0.900 0.975 두께비율
    (Starboard)
    0.000
    0.300
    0.403
    0.465
    1.500
    0.465
    0.295
    0.105
    0.035         두께비율
    (Port)
    0.000
    0.030
    0.217
    0.375
    1.500
    0.465
    0.295
    0.105
    0.035
    와 같이 무차원적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 선박용 트위스트형 러더.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 러더(20)와 하부 러더(30)가 접합되는 트위스트부(40)에 설치되는 접속 플레이트(42)를 더 포함하되;
    상기 접속 플레이트(42)는 상기 상부 러더(20)의 하측 단면(24)과 상기 하부 러더(30)의 상측 단면(34)에 겹치는 형상과 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 트위스트형 러더.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 러더(30)의 숄더부(Shoulder; 50)는 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 50도의 기준 각도에서 ±5도 범위의 각도로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 트위스트형 러더.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 러더(30)의 숄더부(50)의 전단(56)은 구의 형상으로 형성되는 것 을 특징으로 하는 선박용 트위스트형 러더.
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