KR101402562B1 - 선박용 러더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 러더에 관한 것으로서, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 러더에 있어서, 상기 러더의 양측에 돌출 형성되는 러더 핀을 포함하되, 상기 러더 핀은, 유체의 흐름에 따라 형상이 변화되는 플렉시블 소재로 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더의 양측면에 러더 핀을 부착하되, 러더 핀의 재질을 유체에 의하여 휘어질 수 있는 유연한 재질로 한정함으로써, 유류에 따라 받음각이 자동 변화되도록 하여 추진 성능을 대폭 증대시킬 수 있다.

Description

선박용 러더{A rudder for ship}

본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용].

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.

연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.

에너지 절감 부가 장치 중에서, 특히 러더의 좌우 표면에 수평 돌출되는 핀을 구비하여 유체의 흐름을 제어하는 장치가 다양한 선박에 널리 적용되고 있다. 그러나 종래 사용되고 있는 러더 핀 장치는, 고정된 받음각을 갖기 때문에 다양한 상황에 따라 유체의 흐름을 적절히 제어하지 못하여, 추진 향상의 성능이 좋지 못하다는 문제점이 있다.
이와 같은 종래기술은, 공개특허공보 제10-2008-0097658호(2008.11.06. 공개), 공개특허공보 제10-2012-0029004호(2012.03.23. 공개), 등에 공개되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유체의 흐름에 의하여 받음각이 변화할 수 있는 재질로 러더 핀을 제작함으로써, 러더 핀을 통해 유류를 최적화시켜 추진 효율을 높이는 선박용 러더를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 러더에 있어서, 상기 러더의 양측에 돌출 형성되는 러더 핀을 포함하되, 상기 러더 핀은, 유체의 흐름에 따라 형상이 변화되는 플렉시블 소재로 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더의 양측면에 러더 핀을 부착하되, 러더 핀의 재질을 유체에 의하여 휘어질 수 있는 유연한 재질로 한정함으로써, 유류에 따라 받음각이 자동 변화되도록 하여 추진 성능을 대폭 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 러더 벌브(10), 러더 핀을 포함한다.

러더 벌브(10)는, 선박용 러더(1)의 중앙부에 구비되며, 전단이 구 형태이다. 유체의 흐름을 원활하게 제어함으로써 공동 현상을 감소시키는 역할을 한다. 구체적으로는 러더(1)의 축심 주위에 영향을 미치는 프로펠러 허브 보텍스(Hub Vortex)의 영향을 완화시켜서, 선박용 러더(1) 표면의 침식을 최소화한다.

러더 벌브(10)의 전단은 러더(1)의 리딩 에지(부호 미도시)로부터 돌출된 형태이며, 러더 벌브(10)의 후단은 러더(1) 측면의 일정 지점까지 후방으로 연장되며, 점으로 모이는 뾰족한 형태를 가질 수 있다.

러더 핀(20)은, 러더(1)의 양측에 돌출 형성되며, 구체적으로는 러더 벌브(10)의 양측면에 구비될 수 있다. 이때 러더 핀(20)은, 유체의 흐름에 따라 형상이 변화되는 플렉시블 소재로 제작된다.

즉 일반적으로 사용되는 러더 핀(20)의 경우 강철 재질로 제작되기 때문에 유체의 흐름 방향과는 상관없이 일정한 받음각을 유지한다. 그러나 본 실시예의 경우, 러더 핀(20) 자체를 플렉시블 소재로 제작함으로써, 유류 방향에 따라 받음각이 자유롭게 조절되도록 하여, 러더 핀(20)이 프로펠러 후류를 적절히 변화시켜서 추력을 높일 수 있다.

러더 핀(20)은 유연한 소재인 플라스틱 또는 금속포일 소재로 제작될 수 있고, 구체적으로는 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN: polyethylene naphthalate), 폴리에스터(PES: Polyester), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리이미드(PI: Polyimide), 및 폴리염화비닐(PVC: Polyvinyl Cholride) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 소재의 혼합으로 제작될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 강철 소재를 탈피하고 유연한 소재로 러더 핀(20)을 제작하기 때문에, 받음각의 조절이 매우 효과적이다. 즉 받음각이 고정된 종래의 러더 핀이나, 별도의 구동부를 이용하여 받음각을 조절하는 러더 핀과 대비할 때, 유체의 흐름을 따로 파악할 필요없이 유체의 흐름에 따라서 자연스럽게 받음각이 조절될 수 있다.

따라서 본 실시예는 받음각을 유류에 맞게 신속 정확하게 조절할 수 있으므로, 불필요하게 저항이 발생되는 것을 원천 차단하고, 유체의 흐름을 정류하여 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

이때 러더 핀(20)은, 러더(1)의 일면에 부착된 일단은 전면 고정되며, 타단으로 갈수록 유체에 의한 형상의 변화량이 상대적으로 증가하는 형태일 수 있다. 일례로 러더 핀(20)이 플라스틱으로 이루어졌을 경우, 유체의 흐름이 변화되더라도 러더 핀(20)에서 러더(1)에 부착된 일단은 변화되지 않는다. 다만 타단의 경우 유체의 흐름에 따라 받음각이 조절되기 때문에, 러더 핀(20) 전체적으로 볼 때 꼬인 형태가 될 수 있다.

이 경우 내구성이 문제될 수 있으므로, 러더 핀(20)은 제1 소재로 제작되는 외측부(도시하지 않음)와, 제1 소재보다 강도가 상대적으로 강한 제2 소재로 제작되는 내측부를 포함할 수 있다. 이때 제1 소재는 앞서 언급한 플라스틱 또는 금속포일과 같은 플렉시블 소재일 수 있고, 제2 소재는 플렉시블 소재가 아닌 강철 등일 수 있다.

즉 본 실시예는 강철 소재의 와이어 등으로 러더 핀(20)의 기본 뼈대를 형성한 뒤, 뼈대의 주위를 플렉시블 소재로 덮어 제작함으로써, 유체 흐름 변화에 따라 자연스럽게 받음각의 조절이 가능하면서도, 받음각이 바뀜에 따라 러더 핀(20)이 파손되는 것을 충분히 방지할 수 있다.

러더 핀(20)은, 러더(1)의 일면으로부터 멀어질수록 상방 또는 하방으로 휘어진 형태일 수 있다. 이때 러더 핀(20)은, 러더(1)의 일면으로부터 멀어질수록 상방으로 휘어진 형태인 좌측 러더 핀(21)과, 러더(1)의 일면으로부터 멀어질수록 하방으로 휘어진 형태인 우측 러더 핀(22)을 포함할 수 있다.

러더 핀(20)을 좌우 비대칭으로 형성하는 것은, 프로펠러에 의해 발생하는 후류의 압력이 좌우 상이하기 때문이다. 즉 좌측 러더 핀(21)과 우측 러더 핀(22)의 휘어진 방향을 다르게 함으로써, 프로펠러에 의해 발생하는 비대칭 후류를 정류하여 추진 효율을 높일 수 있다.

또한 본 실시예는 앞서 언급한 바와 같이, 유류가 좌측 러더 핀(21) 또는 우측 러더 핀(22)의 전방 에지(211,221)에 유입되어 후방 에지(212,222)로 지나갈 경우, 유체의 흐름에 따라 좌측 러더 핀(21) 또는 우측 러더 핀(22)의 형상이 변화되어 받음각이 조절되므로, 불필요한 저항 발생의 방지 및 추진력 향상이라는 효과를 확보할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다. 도 4에서, 점선으로 표시된 부분은 러더(1)의 일면에 부착된 러더 핀(20)의 일단이며, 실선으로 표시된 부분은 러더 핀(20)의 타단을 의미한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더(1)에서, 유체의 흐름이 전방 에지(211,221)에 유입될 때, 러더 핀(20)은 유체의 흐름에 맞춰 받음각이 자동 조절될 수 있다. 또한 유체가 휘어져서 전방 에지(211,221)에 유입된 후 후방 에지(212,222)를 따라 흐르는 경우에도, 러더 핀(20)은 유체의 흐름에 맞추어 형상이 다양하게 변화될 수 있다.

따라서 본 실시예는 러더 핀(20)을 플렉시블 소재로 제작함에 따라 별도의 구동부를 사용하지 않더라도 받음각의 조절이 가능하기 때문에, 추진 성능을 극대화하여 에너지를 대폭 절감할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박용 러더 10: 러더 벌브
20: 러더 핀 21: 좌측 러더 핀
211: 전방 에지 212: 후방 에지
22: 우측 러더 핀 221: 전방 에지
222: 후방 에지

Claims (7)

1. 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 러더에 있어서,
   상기 러더의 양측에 돌출 형성되어 상기 러더에 유입되는 유류를 정류하는 러더 핀을 포함하되,
   상기 러더 핀은,
   유체의 흐름에 따라 형상이 변화되어 받음각이 조절되는 플렉시블 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   일단 전체면이 상기 러더의 일면에 부착되어 외팔보 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   플라스틱 또는 금속포일 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   섬유강화플라스틱(FRP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에스터(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 및 폴리염화비닐(PVC) 중에서 적어도 어느 하나 이상의 소재의 혼합으로 제작되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   제1 소재로 제작되는 외측부와, 상기 제1 소재보다 강도가 상대적으로 강한 제2 소재로 제작되는 내측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   상기 러더의 일면으로부터 멀어질수록 상방 또는 하방으로 휘어진 형태인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 러더 핀은,
   상기 러더의 일면으로부터 멀어질수록 상방으로 휘어진 형태인 좌측 러더 핀과, 상기 러더의 일면으로부터 멀어질수록 하방으로 휘어진 형태인 우측 러더 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.

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