KR101326621B1 - 선박용 추진 및 조타 장치 - Google Patents

선박용 추진 및 조타 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101326621B1
KR101326621B1 KR1020077026957A KR20077026957A KR101326621B1 KR 101326621 B1 KR101326621 B1 KR 101326621B1 KR 1020077026957 A KR1020077026957 A KR 1020077026957A KR 20077026957 A KR20077026957 A KR 20077026957A KR 101326621 B1 KR101326621 B1 KR 101326621B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bulb
rudder
propeller
steering
marine propulsion
Prior art date
Application number
KR1020077026957A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080005560A (ko
Inventor
괴란 페터슨
카레 크로벨 네르란트
Original Assignee
롤스 로이스 아베
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SE0500895A external-priority patent/SE531482C2/sv
Application filed by 롤스 로이스 아베 filed Critical 롤스 로이스 아베
Publication of KR20080005560A publication Critical patent/KR20080005560A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101326621B1 publication Critical patent/KR101326621B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)

Abstract

본 발명은 선박용 추진 및 조타 장치에 관한 것이다. 본 발명의 조타 및 추진 장치는 스크류 프로펠러(3) 및 러더(6)를 포함한다. 유선형 추진 벌브(10)는 러더와 일체로 형성되거나 러더에 단단히 연결된다. 본 발명은 또한 본 발명의 장치가 제공된 선박(2)에 관한 것이다.

Description

선박용 추진 및 조타 장치 {A PROPULSION AND STEERING ARRANGEMENT FOR A SHIP}
본 발명은 선박의 조타 및 추진 장치에 관한 것이다. 이 장치는 프로펠러, 이 프로펠러 뒤에 위치하는 러더 및 벌브(bulb)를 포함하는 종류의 장치이다. 본 발명은 또한 이러한 장치가 제공되는 선박에 관한 것이다.
선박을 추진하기 위한 가장 통상적인 수단은 스크류 프로펠러이며, 이 스크류 프로펠러에서는 블레이드의 회전 축선이 선박의 운동 방향을 따라 배치된다. 연료 소모를 감소시키기 위해, 프로펠러의 효율은 가능한 높아야 한다. 이러한 의미로, 선박에 장착되는 프로펠러의 효율은 선박을 전방으로 추진하기 위해 필요한 동력과 간단히 선박을 전방으로 드래그(drag)하기 위해 필요한 동력 사이의 비율로서 정의된다. 통상적으로 프로펠러의 효율은 60 내지 70%이다. 연료 소모가 프로펠러의 효율에 직접 종속되기 때문에, 효율에서의 어떠한 개선도 연료 소모의 대응하는 감소를 초래한다.
프로펠러의 효율을 개선하기 위하여, 프로펠러가 프로펠러 뒤에 배치되고 프로펠러와 동축선에 있는 유선형 바디와 조합하는 것이 제안되었다. 이러한 유선형 바디는 때때로, 코소타-벌브(Costa-bulb), 추진 벌브 또는 단순히 벌브로서 지칭된 다. 이 같은 추진 벌브가 예를 들면 영국 특허 명세서 GB 762,445호에 공개된다. 이 서류는 프로펠러가 러더 포스트를 가지는 러버의 전방의 선박 상에 장착되는 장치를 보여준다. 벌브가 프로펠러 후방에 배치되고 벌브용 지지 부재가 러더 포스트에 의해 형성된다. 토피도형 바디(torpedo-shaped body)가 프로펠러 뒤에 배치될 수 있는 것이 WO 97/11878호에서 제안된다. 토피도형 바디는 러더 혼에 매달려서 선박에 대해 스윙될 수 없는 것으로 설명된다.
선박에 대해, 기동성이 가능한 좋은 것이 바람직하다. 이러한 의미로, 기동성은 러더의 소정 각도 변위로 달성될 수 있는 측방향 힘으로서 정의된다.
본 발명의 목적은 개선된 효율을 가지는 선박의 조타 및 추진용 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 조타 기어 토크를 증가시키지 않으면서 개선된 기동성을 가지는 조타 및 추진용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 선박용 추진 및 조타 장치는 허브 및 하나 또는 수개의 프로펠러 블레이드를 구비한 로터리 프로펠러를 포함한다. 바람직하게는, 프로펠러는 두 개 이상의 프로펠러 블레이드를 가진다. 회전가능한 러더(turnable rudder)는 선박의 이동 방향으로 프로펠러 뒤에 배치된다. 러버는 평면형 대신, 트위스트형(twist), 즉 곡선형이다. 유선형 추진 벌브는 러더와 일체로 형성되어 프로펠러 뒤에 배치되어 프로펠러에 의해 후방으로 가압되는 해수가 벌브 주위로 유동하게 된다. 벌브의 전방 단부는 갭에 의해 프로펠러 및 허브로부터 분리된다. 밸브와 프로펠러 사이의 갭은 허브 캡에 의해 연결된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 허브 캡은 프로펠러와 벌브가 최대 직경이 되는 부분 사이의 위치에서 벌브와 만난다. 허브 캡 및 벌브의 전방 단부는 러더와 회전할 때 일정한 벌브와 캡 사이의 거리를 유지하도록 설계된다.
벌브의 최대 직경은 프로펠러 허브의 직경과 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 유용한 실시예에서, 벌브의 최대 직경은 프로펠러 허브의 직경 보다 크다. 허브의 최대 직경은 프로펠러 허브의 지경 보다 1% 내지 40% 많이, 바람직하게는 20% 많이 클 수 있다.
벌브는 프로펠러의 회전 축선과 평행한 또는 동축선인 축을 따라 연장할 수 있지만, 다른 실시예에서, 프로펠러의 회전 축선과 예각을 형성하는 축선을 따라 연장할 수도 있다. 다른 실시예에서, 벌브의 후방 단부는 벌브와 프로펠러 축선 사이의 각도가 1° 내지 14°가 되도록 벌브의 전방 단부 위의 레벨에 있을 수 있다. 바람직하게는, 벌브와 프로펠러 축선 사이의 각도가 3° 내지 5°이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 러더의 트위스트가 프로펠러에 대해 말단부에 있는 후방 단부에 대해 프로펠러에 인접한 전방 단부로부터 감소하여, 러버의 후방 단부가 직선을 따라 연장한다. 다른 실시예에서, 러더의 적어도 일 부분이 러더의 전방 단부로부터 러더의 후방 단부로 연속적으로 트위스트된다.
바람직하게는, 벌브는 러더를 서로에 대해 반대방향으로 트위스트되는 하부 및 상부로 나눈다. 모든 실시예에서, 러더의 트위스트는 벌브의 영역에서 가장 크고 벌브로부터 거리가 감소한다. 바람직하게는, 트위스트는 벌브로부터 거리가 선형적으로 감소한다. 러더의 최대 트위스트는 최고 15°일 수 있다.
도 1은 선박의 선미에 배치되는 본 발명에 따른 장치를 보여주며,
도 2는 도 1의 장치의 상세도이며,
도 3은 도 2의 러더의 단면도이며,
도 4는 러더의 다른 단면도이며,
도 5는 러더의 평면도이며,
도 6은 다른 실시예에 따른 단면도이며,
도 7은 도 6에 도시된 동일한 실시예의 단면도이며,
도 8은 러더가 중립 위치에 있을 때 러더 및 허브 캡의 평면도이며,
도 9는 도 8과 유사한 러더로서, 선박의 이동 방향을 바꾸기 위해 회전하는 러더를 보여주는 도면이며,
도 10은 도 2와 유사하지만, 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면이며,
도 11은 일 실시예에 따른 허브 캡 및 벌브의 단면도이며,
도 12a는 도 11에 도시된 실시예의 벌브를 보여주는 도면이며,
도 12b는 도 12a의 우측으로부터 본, 도 12a에 도시된 벌브의 정면도이다.
본 발명은 이제 도 1 및 도 2를 참조하여 더 상세하게 설명된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선박(2)의 조타 및 추진을 위한 본 발명의 장치(1)가 선박(2)의 후미 부분에 장착된다. 본 발명의 장치는 구동 샤프트(4)에 장착된 로터리 프로펠 러(3)를 포함한다. 프로펠러가 구동 샤프트(4)에 의해 구동될 때, 프로펠러(3)는 선박을 화살표(A) 방향 전방으로 추진한다(구동부는 후진하도록 역전될 수 있다는 것을 이해하여야 한다). 선박(2)이 프로펠러(3)에 의해 전방으로 추진될 때, 프로펠러(3)를 지나가는 물은 프로펠러(3)의 하류부, 즉 프로펠러(3) 뒤에 위치하는 회전가능한 러더(6)에 대해 후방으로 이동한다. 여기에서, 용어 "하류부(downstream)" 및 "후방(behind)"은 선박의 전방 이동 방향(화살표(A)로 표시된 바와 같은)을 기준으로 하는 것으로 이해하여야 한다. 러더(6)는 러더(6)의 위치를 제어하기 위하여 회전할 수 있는 러더 스톡(7) 상에 장착된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프로페러(3)는 허브(5)를 가지며, 허브 상에 프로펠러 블레이드가 장착된다. 원칙적으로, 프로펠러(3)는 단 하나의 프로펠러 블레이드를 가지지만, 바람직하게는 두 개 이상의 프로펠러 블레이드를 가진다. 두 개의 블레이드보다 많이 가질 수 있다. 예를 들면, 3개의 블레이드 또는 4개의 블레이드를 가질 수 있다.
유선형 벌브(10)는 러더(6)와 일체로 형성된다. 프로펠러(3)가 작동 중 일 때, 프로펠러로부터의 물은 벌브(10) 위로 유동하게 된다. 물이 유선형 벌브(10) 위를 유동할 때, 프로펠러의 효율이 증대된다. 이론에 구속되지 않더라도, 벌브는 스크류 프로펠러(3) 후방의 캐비테이션 및 회전 손실을 감소시키며 이는 증가된 효율 때문이다. 벌브(10)는 갭(e) 만큼 프로펠러(3)로부터 분리된다. 발명자는 최대 효율에 대해, 이러한 갭이 페쇄되어야 한다는 것을 알았다. 이를 위해, 프로펠러(3)의 허브(5)는 프로펠러(3)와 허브(10) 사이의 갭(e)을 연결하는 허브 캡(13) 을 가진다. 허브 캡(3)은 허브(5)와 일체로 형성되거나 허브(5)에 단단히 연결된다. 따라서, 허브 캡(13)은 허브(5)와 같이 회전한다. 이는 물과 허브 캡 사이의 저항을 증가시킨다. 결과적으로, 약간이기는 하지만, 효율이 다소 감소된다. 이 때문에, 허브 캡(13)은 상대적으로 짧은 것이 바람직하다. 한편, 허브 캡(13)의 길이를 제로까지 감소시키는 것이 바람직하며, 이는 벌브(10)와 프로펠러 사이의 갭을 브리지하기 위해 벌브(10)의 길이를 증가시키는 것이 필요하기 때문이다. 벌브(10)가 러더와 일체로 형성되기 때문에, 이는 러더(6)를 회전하기가 더 어렵게 한다. 허브 캡(13)의 길이는 결론적으로 부분적으로 반대되는 조건들 사이의 절충이어야 한다.
도 2, 도 8 및 도 9에 표시된 바와 같이, 허브 캡(13)은 벌브(10)의 전방 단부(11)가 허브 캡(13)의 부분 내로 돌출하는 변화부(14)에서 벌브(10)의 전방 단부(11) 또는 상류부와 만난다. 그러나, 벌브(10)는 허브 캡(13)과의 실제적인 접촉을 위해 필요한 것은 아니다. 바람직한 실시예에서, 벌브(10)의 전방 단부(11)와 허브 캡(13) 사이에 작은 거리가 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 러더(6)는 회전할 수 있다. 러더(6)가 회전할 때, 허브 캡(13)에 대해 반드시 회전하여야 한다. 허브 캡(13) 및 벌브(10) 사이의 접촉을 피하기 위해, 허브 캡 및 벌브(10)의 전방 단부는 러더(6)가 회전할 때 벌브(10)와 캡 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 설계된다. 이를 달성하기 위하여, 벌브(10)의 전방 단부(11)는 만곡되어 러더 스톡(7)으로부터 벌브(10)의 전방 단부(11)로의 거리에 대응하는 곡률을 가진다. 전술된 것으로부터, 벌브(10)가 바람직하게는 허브 캡(13)과 접촉하지 않으며, 벌브(10)가 허브 캡의 일 부분 내로 돌출하기 때문에, 허브 캡(13)은 여전히 갭(e)을 브리지할 수 있다. 본 발명의 많은 실시예에서, 갭(e)은 프로펠러 직경의 약 15 내지 25%일 수 있다(통상적으로 프로펠러 직경은 2 내지 6 m 일 수 있다).
허브 캡(13)은 벌브(10)가 최대 직경에 도달하는 벌브(10)의 부분과 프로펠러(3) 사이의 위치(14)에서 벌브(10)와 만나는 것이 바람직하다. 변화부를 벌브(10)의 최대 직경과 일치하게 형성하는 것은 그 다지 바람직하지 않다. 그 이유는 벌브의 최대 직경이 최하 수압과 일치하기 때문이다. 결론적으로, 변화부(14)가 벌브의 최대 직경과 일치하는 경우, 이는 허브 캡(13)과 벌브(10) 사이에 부압(underpressure)을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 벌브(10)의 최대 직경은 프로펠러 허브(5)의 직경 보다 1% 내지 40% 더 크다. 발명자에 의한 실험은 벌브의 최대 직경이 프로펠러 허브(5)의 직경 보다 20% 더 클 때, 가장 높은 효율 개선이 달성된다.
러더의 설계가 도 3 내지 도 7을 참조하여 지금부터 설명된다. 본 발명에 따라, 러더(6)는 트위스트되어 만곡면을 가진다. 러더의 트위스트는 러더가 중립 위치에 있을 때 러더(6)의 일 부분이 수직면(P)으로부터 벗어나는 각도(β)로서 표현될 수 있으며 수직면(P)은 구동 샤프트(4)의 축선 및 러더 스톡(7)의 축선에 의해 형성된 평면이 된다. 러더(6)의 트위스트 또는 곡률은 프로펠러(3)가 선박을 전방으로 구동할 때, 프로펠러(3)에 의해 후방으로 추진되는 물의 회전 방향에 대응한다. 러더는 러더(6)에 대해 유동하는 선회 물과 만나는 방식으로 트위스트된 다. 러더의 최대 트위스트는 벌브(10) 주위 영역에 형성되도록 한다. 벌브(10)는 프로펠러 축선(4) 또는 구동 샤프트(4)와 실질적으로 동축으로 위치한다(편리함을 위해, 프로펠러 축선이 구동 샤프트(4)와 일치하기 때문에 동일한 도면부호(4)는 프로펠러 축선과 구동 샤프트 둘다 표시하기 위하여 이용된다). 이를 위해, 물의 회전 운동은 벌브 위 및 아래에서 상이한 방향을 가진다. 따라서, 벌브(10)의 바로 위 영역은 하나의 방향으로 트위스트/만곡되며, 벌브(10)의 바로 아래 영역은 반대 방향으로 트위스트/만곡된다. 러더(6)의 트위스트는 회전 물 내의 에너지의 일 부분이 회복하는 효과를 달성한다. 이는 효율을 증가시킨다.
도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시예에 따라, 러더(6)의 트위스트는 프로펠러(3)에 인접한 전방 단부(8)로부터 프로펠러(3)에 대해 말단부에 있는 후방 단부(9)로 감소하여 러더(6)의 후방 단부(9)가 직선을 따라 연장한다. 도 3 내지 도 5에 따른 실시예에서, 러더(6)의 트위스트가 벌브(10)의 영역에서 가장 크고 벌브(10)로부터의 거리로 선형으로 감소한다. 도 5는 러더(6)의 평면도이고 트위스트형 러더(6)의 상부 및 하부 둘다 구별할 수 있다. 여기서, 러더의 전방 단부(8)가 벌브(10) 위의 하나의 방향으로 그리고 벌브(10) 아래 반대 방향으로 트위스트되는 방식을 볼 수 있다. 간단함을 위해, 벌브(10)가 도 5에 도시되지 않는다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 러더(6)의 후방 단부(9)는 트위스트되지 않고 후방 단부(9)가 직선으로 연장한다. 도 3은 러더(6)의 상단부(17)에 대응하는 러더의 단면을 보여준다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 러더(6)의 상단부(17)가 트위스트되지 않는다. 도 4에서, 러더(6)의 하단부(18)에 대응하는 단면을 볼 수 있 다. 여기서, 소정의 남아있는 트위스트가 있지만 각도(β)에 의해 표시되는 바와 같은 트위스트는 여기서 벌브(10)에 근접한 트위스트 보다 매우 작다. 트위스트가 벌브로부터 거리에 따라 감소하는 것은 물의 회전이 프로펠러 축선(4)으로부터 거리로 변화하는 것이기 때문이다. 벌브(10)의 바로 위 또는 아래 러더(6)의 최대 트위스트는 최고 15°일 수 있다.
러더(6)의 상이한 실시예는 도 6 및 도 7을 참조하여 지금부터 설명된다. 도 6 및 도 7에 따른 실시예에서, 러더(6)의 하나 이상의 부분은 러더(6)의 전방 단부(8)로부터 러더의 러더 단부(9)로 연속적으로 트위스트된다. 여기서, 러더(6)가 중립 위치에 있을 때 조차, 러더(6)의 후방 단부(9)는 프로펠러 축선(4)과 일치하는 평면(P)과 각도(Ω)를 형성한다(심벌(Ω)이 러더의 후방을 위해 이용되지만, 이러한 심벌은 심벌(β)과 같은 트위스트 각도를 표시한다). 도 6은 벌브(10) 바로 위 러더의 단면을 표시하며, 도 7은 벌브(10) 바로 위 러더의 단면을 표시한다. 연속 만곡형 러더는 물 내의 운동 에너지의 더 큰 부분이 회수될 수 있는 효과를 가진다. 이는 효율을 개선시킨다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 트위스트 각도(β)는 벌브 위 및 벌브 아래가 동일하게 크지 않아야 한다. 즉, 트위스트는 벌브 주위에서 반드시 대칭일 필요는 없다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 벌브(10) 아래 및 벌브로부터 소정의 거리에 있는 트위스트 각도(β)는 실제로 벌브(10) 위 동일한 거리에 있는 트위스트 각도(β) 보다 작다. 그 이유는 아래와 같다. 러더(6)의 트위스트는 물의 회전 운동에 대응한다. 물의 운동은 축방향 성분 및 접선방향 성분을 가진다. 프로펠러 축선 위에서, 물은 선박(2)의 선체에 근접해 있다. 이는 물의 축방향 속도를 감소시킨다. 그 결과, 프로펠러(3) 하류부의 물 운동의 접선방향 성분은 축방향 성분에 대해 상대적으로 더 크다. 프로펠러 축선 아래, 접선방향 성분은 절대적인 의미로 동일하게 크지만 축방향 성분도 크다. 따라서, 물은 상이한 각도로 러더(6)와 만난다.
벌브를 참조하면, 상이한 실시예가 도 10을 참조하여 지금부터 설명된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 벌브(10)는 프로펠러(3)의 회전 축선과 평행하거나 동축인 축선(15)을 따라 연장한다. 벌브(10)는 회전 대칭 바디인 것이 적절하다(즉, 벌브(10)는 회전 축선에 대해 대칭이다)는 것을 이해하여야 한다. 벌브(10)가 따라서 연장하는 축선(15)은 회전 대칭의 축선(15)으로서 이해되어야 한다. 그러나, 발명자는 많은 경우 벌브(10)가 프로펠러(3)의 회전 축선과 예각을 형성하는 축선(15)(특히 회전 대칭의 축선(15))을 따라 연장하는 경우 더 향상된 결과를 얻을 수 있다는 것을 알았다. 그 이유는 프로펠러로부터 물의 유동이 후방 직선으로 향하는 대신 종종 프로펠러로부터 약간 상방으로 이동하기 때문이다. 따라서, 물 유동이 벌브(10) 주위에서 대칭이 되도록, 벌브(10)는 유사하게 기울어져야 한다. 벌브(15)가 회전 축선 주위에서 대칭이 아닌 경우, 벌브의 축선(15)은 벌브(10)의 최전방 지점으로부터 벌브(10)의 최후방 지점으로의 직선으로서 생각되어야 한다.
벌브(10)의 후방 단부(16)는 벌브(10)의 전방 단부 위의 레벨에 있으며 벌브(10)와 프로펠러 축선 사이의 각도는 현실적으로 1°내지 14°의 범위 내에 있으 며 다수의 이용시 적절한 값은 3°내지 5°일 수 있다.
다른 실시예는 도 11 및 도 12a 및 도 12b를 참조하여 설명한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 허브 캡(13)은 벌브(10)에 인접한 만곡면(19)을 가진다. 도 11 및 도 12a에 도시된 바와 같이, 벌브(10)의 전방 단부(11)는 러더 스톡(7)의 축선을 따라 가상 지점(24)으로부터 연장하는 곡률 반경(R1)을 가진다. 허브 캡(13)의 만곡면(19)은 곡률 반경(R1) 보다 다소 큰 곡률 반경(R2)을 가진다. 표면(19)의 곡률 반경(R2)은 벌브(10)의 전방 단부(11)의 곡률 반경(R1)과 동일한 가상 지점(24)으로부터 연장되는 것으로서 이해되어야 한다. 결론적으로, 허브 캡(13)과 벌브(10)의 거리는 러더가 회전할 때 일정하게 남아 있을 수 있다. 도 12a 및 도 12b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 단지 곡률 반경(R1)을 가지는 벌브(10)의 전방 단부(11) 상의 중앙 표면(20)이 있다. 중앙 표면(20)은 곡률 반경(R3)을 가지는 고리형 표면(21)에 의해 둘러싸인다. 도 12a 및 도 12b에서, 도면부호 "22"는 중앙 표면(20)과 주위 고리형 표면(21) 사이의 경계선을 표시한다. 고리형 표면(21)의 곡률 반경(R3)은 공간 내의 지점이 아닌 가상 원(23)으로부터 연장하는 것으로서 이해되어야 한다. 고리형 표면(21)의 곡률 반경(R3)은 중앙 표면의 곡률 반경(R1) 보다 작다. 결론적으로, R2 > R1 > R3 이다. 고리형 표면(21)의 곡률 반경(R3)은 R3의 값이 벌브(10)의 직경(DB)의 최대 값의 4% 내지 25%가 되도록 선택되 는 것이 바람직하다. 중앙 표면(20) 보다 작은 곡률 반경을 가지는 고리형 표면(R3)을 구비하는 벌브(10)를 형성함으로써, 벌브 표면의 나머지와 만곡된 중앙 표면(20) 사이의 변화부가 더 매끄럽게 된다. 벌브 표면의 나머지는 경사지는 원통형 표면(25), 즉 일부가 원뿔형 표면과 유사한 표면으로 설명될 수 있다. 결론적으로, 벌브(10) 주위의 물의 유동은 러더가 중립 위치로부터 이탈될 때 적게 교란된다. 이는 효율을 개선한다. 최대 벌브 직경의 4% 내지 25%의 R3에 대한 바람직한 범위는 러더 각도를 최대 5°로 효율을 최적화하기 위해 선택된다. 더 큰 러더 각도에서, 효율에서의 개선이 매우 크지 않아서 중요하지 않다. 설계가 최고 5°러더 각도에 대해 최적화되어야 하는 이유는 5°까지의 러더 각도가 상업적 무역에서의 항해의 대부분 동안 기대되는 것일 수 있기 때문이다. 5°보다 큰 러더 각도는 항구 외부에서 가끔 필요하다.
발명자에 의해 수행되는 실험은 고리형 표면(21)의 반경(R3)이 벌브(10)의 최대 직경(DB)의 약 25%일 때 최상의 결과가 기대될 수 있다. 이론적으로, 벌브(10)는 물론 벌브 단부(11)의 중앙 표면(20)이 벌브(10)가 최대 직경에 도달하는 영역으로 어떠한 불연속점 없이 연장하는 방식으로 설계된다. 그러나, 이는 대부분의 실제 적용시 벌브(10)를 상당히 크게 만든다. 최대 벌브 직경의 25% 보다 더 큰 반경(R3)을 만드는 것이 바람직하지 않다는 것을 발명자가 믿어 왔으며 이는 일부의 경우 허브 캡(13)과 벌브(10) 사이의 폐쇄 조립에 대해 불리하기 때문이다.
발명자에 의해 심사숙고된 실제 실시예에서, 벌브 단부(11)의 반경(R1)은 프로펠러 직경의 약 15 내지 35%일 수 있으며(통상적으로 프로펠러 직경은 2 내지 6 m이다) 반면 허브 캡(13)의 만곡면(19)의 반경(R2)은 약간 더 크며 적절하게는 100 mm 더 크다.
도 11 및 도 12a 및 도 12b를 참조하여 설명되는 설계는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명되는 기술적 해결책과 조합하는 것이 바람직하다. 이는 개선된 효율의 목적에 기여하게 된다. 그러나, 도 11 내지 도 12b에 공개된 기술적 특징은 또한 러더 장치가 다르게 설계되었는지와 무관하게 이용된다.
발명자는 본 발명의 트위스트형 러더, 벌브 및 허브 갭을 구비한 프로펠러의 조합이 효율을 개선시킨다는 것을 알았다. 시험 결과는 본 발명의 개념이 이용될 때 효율이 5% 까지 증가될 수 있다는 것을 보여준다. 이는 연료 소모의 유사한 감소에 직접 대응한다. 각각의 개별 분야의 정밀한 상황에 따라, 5% 이상 만큼 효율을 증가시키는 것이 가능할 수 있다. 선박의 기동성이 개선된다.
러더 스톡(7)의 상류부에 위치하는(즉, 프로펠러에 근접한) 벌브 및 러더의 부분에 대해, 돌출된 측부 영역은 총 러더 면적(벌브(10)의 둘출 면적을 포함하여)의 25% 내지 30%인 것이 바람직하다. 발명자는 러더 스톡의 상류부의 벌브 및 러더의 면적이 총 러더 면적의 30% 이상을 나타내는 경우, 러더 상의 음의 토크를 초래하게 된다는 것을 알았다. 이때 러더는 중립 위치로부터 벗어나려고 하며 러더(6)가 중립 위치로부터 벗어나는 것을 방지하도록 토크가 인가되어야 한다. 한 편, 러더 스톡(7)의 상류부 면적이 총 러더 면적의 25% 보다 작은 경우, 러더는 매우 강하게 중립 위치에 있을려고 한다. 불필요하게 높은 토크는 러더(6)를 회전시키기기 위해 요구된다. 그러나, 물론 돌출된 측부 면적이 총 러더 면적의 30%를 초과하거나 총 러더 면적의 25% 보다 작은 실시예를 실시하는 것도 가능하다.
본 발명의 실제 실시예에서, 프로펠러는 보통 1.5 m 내지 6 m의 범위의 직경을 가진다. 프로펠러 허브는 통상적으로 프로펠러 직경의 25% 내지 30%인 직경을 가진다. 6m의 직경을 가지는 프로펠러에 대해, 허브는 1.5 m 내지 1.8 m의 범위의 직경을 가진다. 러더는 통상적으로 프로펠러의 직경에 상응하는 높이를 갖는다.
본 발명은 선박의 조타 및 추진을 위한 장치로 위에서 설명되었지만, 본 발명은 또한 본 발명의 장치가 제공되는 선박으로 설명한다. 본 발명은 또한 상술된 본 발명의 장치를 가지는 선박을 제공하기 위하여 요구되는 단계를 필수 구성으로 하여 포함하는 방법으로 선박을 개조하기 위한 방법을 설명한다.

Claims (15)

  1. a) 허브(5) 및 두 개 이상의 프로펠러 블레이드를 가지는 로터리 프로펠러(3),
    b) 상기 프로펠러(3)의 하류부에 배치되는 회전가능한 러더(6),
    c) 상기 러더(6) 상에, 상기 러더(6)와 일체로 형성되고 갭(e) 만큼 상기 프로펠러(3)로부터 분리되는, 유선형 벌브(10), 및
    d) 상기 프로펠러 허브(5) 상의 캡(13)으로서, 상기 프로펠러(3)와 상기 벌브(10) 사이의 갭(e)을 연결하는 허브 캡(13)을 포함하는, 선박(2)용 추진 및 조타 장치에 있어서,
    상기 러더가 트위스트(twist)되고, 상기 러더가 상기 벌브(10)의 영역 내에서 가장 크고 상기 벌브(10)로부터 거리에 따라 감소하며,
    상기 벌브로부터 일정한 거리를 두고 형성되는 상기 트위스트의 각도(β)가 상기 벌브 위에서보다 상기 벌브 아래에서 작으며,
    상기 허브 캡(13)은 상기 벌브(10)가 최대 직경이 되는 상기 벌브(10)의 부분과 상기 프로펠러(3) 사이의 위치에서 상기 벌브(10)와 만나며,
    상기 벌브(10)의 전방 단부 및 상기 허브 캡(13)은 상기 러더(6)가 회전할 때 상기 벌브(10)와 상기 캡(13) 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 설계되며,
    상기 벌브(10)의 전방 단부(11)는 곡률 반경(R1)을 구비한 중앙 표면(20)을 가지며, 상기 중앙 표면(20)은 고리형 표면(21)에 의해 둘러싸이며, 상기 허브 캡(13)의 만곡면(19)은 곡률 반경(R2)을 구비하며, 상기 고리형 표면은 상기 중앙 표면(20)의 곡률 반경(R1) 보다 작고 최대 벌브 직경(DB)의 4% 내지 25%인 곡률 반경(R3)을 가지며, R2 > R1 > R3인,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 벌브(10)의 최대 직경은 상기 프로펠러 허브(5)의 직경 보다 1% 내지 40% 더 큰,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벌브(10)는 상기 프로펠러(3)의 회전 축선과 평행하거나 동축선상에 있는 축선(15)을 따라 연장하는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 벌브(10)는 상기 프로펠러(3)의 회전 축선과 예각을 형성하는 축선(15)을 따라 연장하는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 벌브(10)의 후방 단부(16)는 상기 벌브(10)의 전방 단부 위의 레벨에 있으며, 상기 벌브(10)와 상기 프로펠러 축선 사이의 각도가 1°내지 14°인,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 러더(6)의 트위스트는 상기 프로펠러(3)에 인접한 전방 단부(8)로부터 상기 프로펠러(3)에 대해 말단부에 있는 후방 단부(9)로 감소하여 상기 러더(6)의 후방 단부(9)가 직선을 따라 연장하도록 하는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 러더(6)의 적어도 일 부분이 상기 러더(6)의 전방 단부(8)로부터 상기 러더의 후방 단부(9)로 연속적으로 트위스트되는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 러더(6)의 트위스트는 상기 벌브(10)로부터 거리에 따라 선형적으로 감소하는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 러더(6)의 최대 트위스트는 15°인,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 러더(6)는 상기 벌브(10)의 위쪽 및 아래쪽에서 상이한 방향으로 트위스트되는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    러더 스톡(7)의 상류부에 위치하는 상기 벌브(10)와 상기 러더(6)의 부분은 상기 벌브(10)와 상기 러더(6)의 총 돌출 측면적의 30% 보다 작은 돌출 측면적을 가지는,
    선박용 추진 및 조타 장치.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 따른 장치가 제공되는,
    선박.
KR1020077026957A 2005-04-20 2006-03-29 선박용 추진 및 조타 장치 KR101326621B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0500895-8 2005-04-20
SE0500895A SE531482C2 (sv) 2005-04-20 2005-04-20 Arrangemang för framdrivning och styrning av ett fartyg
SE0502423 2005-10-31
SE0502423-7 2005-10-31
PCT/SE2006/050048 WO2006112787A1 (en) 2005-04-20 2006-03-29 A propulsion and steering arrangement for a ship

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080005560A KR20080005560A (ko) 2008-01-14
KR101326621B1 true KR101326621B1 (ko) 2013-11-08

Family

ID=37116258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077026957A KR101326621B1 (ko) 2005-04-20 2006-03-29 선박용 추진 및 조타 장치

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7661379B2 (ko)
EP (1) EP1871659B1 (ko)
JP (1) JP5162449B2 (ko)
KR (1) KR101326621B1 (ko)
DK (1) DK1871659T3 (ko)
ES (1) ES2516648T3 (ko)
NO (1) NO337231B1 (ko)
PL (1) PL1871659T3 (ko)
RU (1) RU2390464C2 (ko)
WO (1) WO2006112787A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120079975A1 (en) * 2006-11-13 2012-04-05 Becker Marine Systems Gmbh & Co.Kg Rudder for ships
NL2001693C2 (nl) * 2008-06-17 2009-12-18 Marifin Beheer B V Samenstel uit een roer en een schroef.
ES2385822T3 (es) * 2008-08-13 2012-08-01 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Dispositivo de timón para embarcaciones de gran velocidad, con un timón reductor de la cavitación, torsionado, en especial completamente suspendido
DK2163471T3 (da) * 2008-09-12 2011-10-24 Waertsilae Netherlands B V Fremdrifts- og styrearrangement
EP2163472B1 (en) 2008-09-12 2015-08-26 Wärtsilä Netherlands B.V. Propulsion and steering arrangement
JP5496563B2 (ja) * 2009-07-24 2014-05-21 新潟原動機株式会社 舶用推進装置
KR101399960B1 (ko) * 2011-10-05 2014-05-27 삼성중공업 주식회사 러더 벌브가 부착된 러더를 구비하는 선박
EP2626290B1 (en) * 2012-02-09 2015-09-23 ABB Oy Propulsion arrangement in a ship
KR101424383B1 (ko) * 2013-01-15 2014-08-04 현대중공업 주식회사 선박용 러더
JP2015074434A (ja) * 2013-10-11 2015-04-20 ナカシマプロペラ株式会社 推進装置
EP3446960A4 (en) * 2016-04-21 2019-11-06 Japan Marine United Corporation BOAT DRIVE DEVICE
KR102199864B1 (ko) * 2016-04-28 2021-01-11 재팬 마린 유나이티드 코포레이션 다축선의 추진 장치
CN115180093B (zh) * 2022-08-11 2023-08-01 上海外高桥造船有限公司 一种船舶轴线引出工装及使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2111007A (en) * 1981-12-08 1983-06-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd Rudder bulb
KR930004152A (ko) * 1991-08-08 1993-03-22 후지이 요시히로 선박키
JPH06305487A (ja) * 1993-04-21 1994-11-01 Hitachi Zosen Corp 舵
KR20010009112A (ko) * 1999-07-07 2001-02-05 권상문 선박의 방향타

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US666077A (en) * 1900-07-05 1901-01-15 William Miller Walters Screw-propeller and rudder.
DE913866C (de) * 1950-02-07 1954-06-21 Erich Grundt Schiffsruder
GB762445A (en) 1954-05-05 1956-11-28 Leo Costa Device for improving the propelling and manceuvrability of screw-propelled vessels
DE1140484B (de) * 1958-04-30 1962-11-29 Maierform Holding Sa Schiffsruder mit zueinander versetzten oberen und unteren Ruderhaelften
JPS5816996A (ja) * 1981-07-22 1983-01-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 舵
JPS59113300U (ja) * 1983-01-24 1984-07-31 三井造船株式会社 コスタバルブ舵
JPS6127798U (ja) * 1984-07-25 1986-02-19 三菱重工業株式会社 リアクシヨン舵
JPS6190699U (ko) * 1984-11-20 1986-06-12
JP2512049Y2 (ja) * 1985-12-27 1996-09-25 三井造船株式会社 舶用プロペラ
DE3632590A1 (de) 1986-09-25 1988-04-07 Maierform Sa Schraubenantriebsanordnung fuer schiffe mit hinter der schiffsschraube angeordnetem stroemungsleitkoerper
JPH02109798U (ko) * 1989-02-21 1990-09-03
JPH0727276Y2 (ja) * 1992-09-04 1995-06-21 三井造船株式会社 舶用プロペラのキャップ
US5456200A (en) * 1993-10-13 1995-10-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Rudder for reduced cavitation
GB2303832B (en) * 1995-04-11 1998-02-11 Mitsui Shipbuilding Eng Ship
NO302515B1 (no) 1995-09-29 1998-03-16 Waertsilae Nsd Norway As Fremdrifts- og styreenhet for et fartöy
JP3004238B2 (ja) * 1997-11-06 2000-01-31 川崎重工業株式会社 船舶の推進性能向上装置
JP3751260B2 (ja) 2001-05-09 2006-03-01 ジャパン・ハムワージ株式会社 大型船用二枚舵システム
JP3886049B2 (ja) * 2003-03-28 2007-02-28 三井造船株式会社 バルブ、舵、船舶

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2111007A (en) * 1981-12-08 1983-06-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd Rudder bulb
KR930004152A (ko) * 1991-08-08 1993-03-22 후지이 요시히로 선박키
JPH06305487A (ja) * 1993-04-21 1994-11-01 Hitachi Zosen Corp 舵
KR20010009112A (ko) * 1999-07-07 2001-02-05 권상문 선박의 방향타

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006112787A1 (en) 2006-10-26
NO337231B1 (no) 2016-02-15
US7661379B2 (en) 2010-02-16
ES2516648T3 (es) 2014-10-31
RU2390464C2 (ru) 2010-05-27
EP1871659A1 (en) 2008-01-02
EP1871659A4 (en) 2011-10-19
DK1871659T3 (da) 2014-09-22
NO20075228L (no) 2008-01-08
EP1871659B1 (en) 2014-07-16
PL1871659T3 (pl) 2015-02-27
US20090120343A1 (en) 2009-05-14
KR20080005560A (ko) 2008-01-14
JP5162449B2 (ja) 2013-03-13
RU2007138338A (ru) 2009-05-27
JP2008536761A (ja) 2008-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101326621B1 (ko) 선박용 추진 및 조타 장치
EP2163472B1 (en) Propulsion and steering arrangement
EP2163471B1 (en) Propulsion and steering arrangement
EP2305558B1 (en) Tunnel thrusters for vessels
CN1031388C (zh) 船用反作用鳍板装置
DK2570341T3 (en) propeller nozzle
AU2018214002A1 (en) Steering mechanism for a boat having a planing hull
CN101559828B (zh) 翼舵
SE531482C2 (sv) Arrangemang för framdrivning och styrning av ett fartyg
US7503818B1 (en) Propulsion system for a ship or seagoing vessel
MX2010004441A (es) Sistema de propulsion marina.
KR20140131767A (ko) 선박용 방향타
WO2021187418A1 (ja) 船のプロペラの両側に配置される左舵と右舵を備えるゲートラダー
KR20140145242A (ko) 선박용 방향타
US6491554B1 (en) Watercraft with steerable planing surface
KR102288939B1 (ko) 러더벌브를 포함하는 선박용 방향타
KR20140131768A (ko) 선박용 방향타
EP4129816A1 (en) Stern bulbs
KR101006285B1 (ko) 리버스 혼 러더
JP2023527023A (ja) 船舶の推進力要件を軽減する構成
KR101335257B1 (ko) 선박용 타, 그 구동방법 및 이를 갖춘 선박
KR20140131104A (ko) 선박용 방향타
KR20130002580A (ko) 스테이터를 구비한 선박용 추진조타장치
WO2002090180A1 (fr) Vis a arbre spiral et gouvernail a angle de deplacement a segments multiples
KR20150133362A (ko) 선박용 러더

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161202

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171020

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181023

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191025

Year of fee payment: 7