KR101319442B1 - 방향타 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방향타에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방향타의 균형을 맞추어 추력을 향상시키는 방향타에 관한 것이다.
본 발명은, 프로펠러의 후방에 위치하여 선박의 침로 방향을 변경하는 방향타에 있어서, 방향타몸체부; 방향타몸체부의 상부 및 하부에 돌출되게 결합하는 상부 플레이트 및 하부 플레이트;그리고 방향타몸체부의 양측에서 방향타몸체부와 사이를 두고 위치하며, 상부 플레이트 및 하부 플레이트에 고정되는 좌측 떨림방지판 및 우측 떨림방지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방향타{RUDDER}
본 발명은 방향타에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방향타의 균형을 맞추어 추력을 향상시키는 방향타에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 선박의 방향타를 설명하기 위하여 설치상태를 나타낸 개략도이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 종래의 선박 추진장치는 선체(1)의 선저 후미에 형성된 포스트(13)의 허브(11)에 프로펠러(10)의 회전축(12)을 결합하고 프로펠러(10)의 후측에 상하로 형성된 방향타혼(20)의 거전(21)에 방향타(40)를 핀틀(21)로 결합하며 방향타(40)의 상측에 방향타스톡(30)을 연결하여 구성하였다.
이러한 종래의 선박 추진장치는 선박에 설치된 엔진에서 동력을 프로펠러(10)의 회전축(12)에 전달하게 되어 프로펠러가 회전하게 되고 따라서 유체를 후방으로 가속하여 밀어내어 후류를 발생시키고 이러한 후류의 반작용으로 선박이 추진력을 얻어 전방으로 이동하면서 항해하게 하도록 하였다.
또한, 선박의 방향전환은 프로펠러(10)의 후측방에 수직으로 설치된 방향타(40)를 방향타스톡(30)으로 각도를 조절하여 원하는 각도로 세팅하므로 후류의 방향을 콘트롤할 수 있어 선박이 좌현 또는 우현으로 방향을 전환시킬 수 있도록 하였다.
그러나 이러한 종래의 선박 추진장치는 프로펠러에서 얻은 추진력이 선수에서 보았을 때 반시계방향으로 회전을 하며 프로펠러 후방에 설치된 방향타에 의하여 반분되면서 프로펠러의 우측면 상부에 압력을 가하게 된다. 반대로 방향타의 좌측면 하부도 압력을 받게 되지만, 상대적으로 우측면 보다 적은 힘이 가해진다. 이러한 힘의 차이에 의해서 선박의 추력이 감소하고 진동이 발생하며, 케비테이션이 발생하는 문제가 있어 왔다.
또한, 선박의 선회시 프로펠러의 추력에 의해서 발생하는 후류가 방향타의 상, 하부로 넘쳐 흘러감으로써 상, 하부에 와류가 형성되고 방향타의 떨림과 선회성능의 저하를 일으키는 문제가 있어 왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 선행 기술이 일본 공개실용신안공보 평02-098095호 및 대한민국 공개특허공보 제10-1995-0000513호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 프로펠러의 추력에 의해서 발생하는 후류의 흐름을 안정시켜 와류의 발생을 저지하고 진동의 감소를 목적으로 한다.
또한, 방향타몸체부의 상, 하부에 플레이트를 설치하여 선회성능을 강화하고, 항속에도 도움을 주며, 케비테이션 감소를 목적으로 한다.
아울러, 방향타몸체부의 좌, 우측에 떨림방지판을 설치하고, 떨림방지판을 방향타몸체부 측으로 경사지게 결합하여 방향타몸체부의 좌, 우측면에 가해지는 힘의 균형을 맞추는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 프로펠러의 후방에 위치하여 선박의 침로 방향을 변경하는 방향타에 있어서, 방향타몸체부; 방향타몸체부의 상부 및 하부에 돌출되게 결합하는 상부 플레이트 및 하부 플레이트;그리고 방향타몸체부의 양측에서 방향타몸체부와 사이를 두고 위치하며, 상부 플레이트 및 하부 플레이트에 고정되는 좌측 떨림방지판 및 우측 떨림방지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로펠러의 회전에 의해 방향타몸체부에 힘이 가해지는 경우, 상대적으로 많은 힘이 가해지는 측의 떨림방지판이 경사져 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로펠러가 선수에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하는 경우, 우측 떨림방지판은 토출구 측이 방향타몸체부 방향으로 경사져 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로펠러가 선수에서 보았을 때 시계 방향으로 회전하는 경우, 좌측 떨림방지판은 토출구 측이 방향타몸체부 방향으로 경사져 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 좌측 떨림방지판 및 우측 떨림방지판은 강도를 보강하기 위한 보강판이 적어도 하나이상 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 방향타몸체부에 양측으로 돌출되도록 결합하여 추진력을 향상시키는 핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해 방향타의 상부 및 하부에 플레이트를 결합하여, 프로펠러의 추력에 의해서 발생하는 후류가 방향타의 상부 및 하부로 넘쳐 흘러가는 것을 막을수 있어, 와류의 발생을 저지하고 진동을 감소시키는 이점이 있다.
또한, 떨림방지판을 설치하여 진동을 감소시키며, 우측 떨림방지판을 경사지게 하여 프로펠러의 회전에 의해 방향타에 가해지는 힘의 균형을 동일하게 함으로써 항속에 도움을 주며, 케비테이션 현상을 현저하게 감소시키는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 선박의 방향타를 설명하기 위하여 설치상태를 나타낸 개략도.
도 2은 본 발명에 따른 방향타를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 방향타를 상부에서 본 모습의 단면을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 방향타를 선박에 결합한 모습을 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 방향타를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 방향타를 상부에서 바라본 모습의 단면을 나타낸 도면이다. 도 4a 및 도4b는 방향타를 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 선박용 방향타(100)의 실시예를 설명하면, 본 실시예는 프로펠러(200) 중심축을 경계로 대칭의 유선형 단면을 갖는 방향타몸체부(110)와, 상기 방향타몸체부(110)의 상부에 형성된 상부 플레이트(120) 및 방향타몸체부(110) 하부에 형성된 하부 플레이트(125)를 포함한다. 또한, 방향타몸체부(110)에 추진성능을 향상시킬 수 있도록 핀(140)이 결합되며, 방향타몸체부(110)의 양측에는 상부 플레이트(120) 및 하부 플레이트(125)에 의해 고정되는 떨림방지판(130, 135)이 위치한다.
본 실시예는 프로펠러(200)를 추진장치로 하는 선박에 적용 가능하며, 선박의 선회모멘트를 최대로 하기 위해서 선박 자체의 선회 중심으로부터 가장 먼 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 방향타몸체부(110)는 프로펠러(200)의 후방에서 프로펠러(200)의 중심축을 경계로 대칭의 유선형 단면을 갖는것이 바람직하다. 상기 방향타몸체부(110)의 상부에는 상부 플레이트(120)가 형성된다. 이러한 상부 플레이트(120)는 상기 방향타몸체부(110)의 상부단면의 폭 보다 크게 양측으로 돌출되는 형상을 가질 수 있는데, 길이는 상기 방향타몸체부(110)가 방향타스톡(Rudder Stock) 및 방향타혼(Rudder Horn)에 의한 회동에 간섭되지 않는 범위 내에서 적정한 길이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향타몸체부(110)의 하부에는 하부 플레이트(125)가 형성된다. 이러한 하부 플레이트(125)는 폭이 상기 방향타몸체부(110)의 하부단면보다 더 크게 양측으로 돌출되어 형성된다. 따라서, 상술한 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(125)는 서로 대응되도록 폭 및 길이가 유사하게 형성될 수 있다.
또한, 방향타몸체부(110)는 양측으로 돌출되는 핀(140)이 장착되며, 방향타 근방의 하강, 상승, 선회하는 흐름에 대해 적당한 영각(迎角)을 갖게 한 핀(140)이 추력을 발생시키기 때문에, 선체 저항을 줄여 추진 마력을 저감시킬 수 있게 된다. 이때, 핀(140)은 방향타몸체부(110)의 중심부에서 양측으로 소정의 길이만큼 돌출되며, 후술할 떨림방지판(130, 135)과는 맞닿지 않으며, 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 돌출된 길이의 반을 넘지 않는 것이 바람직하다.
또한, 방향타몸체부(110)의 양측으로 좌측 떨림방지판(135) 및 우측 떨림방지판(130)이 위치하며, 각각의 떨림방지판은 상부 플레이트(120) 및 하부 플레이트에 고정되어, 방향타몸체부(110)와 일체로 회전할 수 있게 된다. 떨림방지판(130, 135)은 방향타몸체부(110)와 만들어진 공간으로 물의 안정되고 일정한 흐름이 있어 방향타(100) 양면의 균형을 잡아 방향타(100)의 떨림을 방지하게 된다.
도 3에서는 우측 떨림방지판(130)이 경사져 있는 모습을 볼 수 있는데, 선박의 경우 프로펠러(200)가 선박 앞에서 보았을 때 반시계방향으로 회전하며, 이때 방향타몸체부(110)의 우측면 상부는 프로펠러(200)에 의해 회전되는 유체로부터 힘을 받게 된다. 물론 방향타몸체부(110)의 좌측면 하부도 힘을 받게 되지만, 우측면 상부보다 상대적으로 작은 힘을 받게 된다. 따라서, 프로펠러(200)에 의해 발생하는 추력은 방향타몸체부(110)의 우측면에 압력을 가하게 되므로, 방향타(100)의 좌, 우 힘의 균형을 맞추기 위해 우측 떨림방지판(130)은 토출구(136) 측을 방향타몸체부(110)쪽으로 경사지게 한다. 즉, 방향타몸체부(110)와 우측 떨림방지판(130) 사이로 흐르는 유체가 경사진 우측 떨림방지판(130)에 압력을 가하게 되어, 프로펠러(200)의 회전에 의해 방향타몸체부 우측면에 가하는 힘을 상쇄시키게 된다. 결과적으로 방향타몸체부(110)와 좌측 떨림방지판(135) 사이로 흐르는 유체와 방향타몸체부(110)와 우측 떨림방지판(130) 사이로 흐르는 유체가 서로 힘의 균형을 이룰 수 있어 선박의 추력을 향상시키고, 진동을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 베르누이 정리에 따르면, 에너지 보존 법칙에 의해 유체의 속도가 빨라지면 압력이 감소하게 되는데, 방향타몸체부(110)의 우측면과 우측 떨림방지판(130) 사이로 흐르는 유체는 우측 떨림방지판(130)을 경사지게 함으로써 토출구(136)가 유입구에 비해 좁아져 유입구에 비해 속도가 빠르게 된다. 따라서, 우측 토출구(136)는 압력이 낮아지게 되며, 상대적으로 속도 변화가 없는 좌측 토출구 측에 비해 압력이 낮게 된다. 결국, 프로펠러(200)의 회전에 의해 방향타몸체부(110)의 우측면에 가해지는 힘과, 우측 떨림방지판(130)을 경사지게 구성하여 좌측 토출구(137)와 우측 토출구(136)의 압력차에 따른 방향타몸체부(110)의 좌측면에 가해지는 힘을 동일하게 구성하여, 방향타(100)의 균형을 이룰 수 있게 된다.
반대로 프로펠러를 선수에서 보았을 때 시계방향으로 회전하는 경우에는, 방향타몸체부(110)의 좌측면에 상대적으로 많은 힘이 가해지므로, 이를 상쇄하기 위해 좌측 떨림방지판(135)은 토출구측이 방향타몸체부(110) 측으로 경사지게 하여 상부 플레이트(120) 및 하부 플레이트(125)와 결합한다.
아울러, 좌측 떨림방지판(135) 및 우측 떨림방지판(130)은 강도를 보강하고 변형을 방지하기 위하여 각각의 떨림방지판에 적어도 하나 이상의 보강판(150)이 방향타몸체부(110) 방향으로 결합하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허 청구 범위에 속한다고 할 것이다.
100 : 방향타 110 : 방향타몸체부
120 : 상부 플레이트 125 : 하부 플레이트
130 : 우측 떨림방지판 135 : 좌측 떨림방지판
140 : 핀

Claims (6)

  1. 프로펠러의 후방에 위치하여 선박의 침로 방향을 변경하는 방향타에 있어서,
    방향타몸체부;
    방향타몸체부의 상부 및 하부에 돌출되게 결합하는 상부 플레이트 및 하부 플레이트;그리고
    방향타몸체부의 양측에서 방향타몸체부와 사이를 두고 위치하며, 상부 플레이트 및 하부 플레이트에 고정되는 떨림방지판을 포함하며,
    프로펠러의 회전에 의해 방향타몸체부에 힘이 가해지는 경우, 방향타몸체부의 양측에 위치하는 떨림방지판 중 더 많은 힘이 가해지는 측에 위치한 떨림방지판은 토출구 측이 방향타몸체부 방향으로 경사져 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 방향타.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    프로펠러가 선수에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하는 경우, 우측 떨림방지판은 토출구 측이 방향타몸체부 방향으로 경사져 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 방향타.
  4. 제1항에 있어서,
    프로펠러가 선수에서 보았을 때 시계 방향으로 회전하는 경우, 좌측 떨림방지판은 토출구 측이 방향타몸체부 방향으로 경사져 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 방향타.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    좌측 떨림방지판 및 우측 떨림방지판은 강도를 보강하기 위한 보강판이 적어도 하나 이상 결합하는 것을 특징으로 하는 방향타.
  6. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    방향타몸체부에 양측으로 돌출되도록 결합하여 추진력을 향상시키는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향타.


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