KR101444108B1

KR101444108B1 - 선박용 방향조절장치

Info

Publication number: KR101444108B1
Application number: KR1020130057167A
Authority: KR
Inventors: 김정중; 이주현; 박경령; 이용철; 서종수; 안성목
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2014-09-30

Abstract

본 발명은 선박용 방향조절장치에 관한 것으로서, 프로펠러 추진기를 구비한 선박에 있어서 상기 선박의 후미에서 돌출 형성되고 상기 프로펠러 후방에 배치되는 러더 및 상기 러더의 좌측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제1공간을 형성하는 제1덕트 및 상기 러더의 우측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제2공간을 형성하는 제2덕트를 포함하는 덕트유닛을 포함하는 선박용 방향조절장치가 개시된다.

Description

선박용 방향조절장치{Direction Control Apparatus for Ship}

본 발명은 선박용 방향조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추진기 후방에 덕트유닛을 구비하여 추력을 증가시키는 선박용 방향조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 추진기가 구비되며 조타 기능을 가지는 러더를 구비한다. 이러한 러더는 흐름속에 놓인 물체에 작용하는 양력의 원리를 이용하여 선박이나 비행기의 진행방향을 제어하는 장치로, 선박에 사용되고 있는 러더는 배의 구조, 종류 및 크기에 따라 다양한 형태가 적용된다.

특히 프로펠러형 추진기를 구비한 선박의 경우 프로펠러의 후방에 배치되어 발생되는 후류의 방향을 조절함에 따라 선박이 이동경로가 조절된다.

종래에 개발된 선박용 방향조절장치를 살펴보면 프로펠러의 후방에 별도의 러더를 구비하여 선택적으로 회전시킴으로써 양력이 발생하며 이에 따라 선박의 진행방향을 조절하도록 한다. 하지만 이와 같은 경우 프로펠러의 후방에서 단순히 선박의 진행방향만 조절할 뿐 추가적인 추력을 얻을 수 없었다.

특히, 프로펠러의 후방에서 발생된 후류 중 일부가 다시 프로펠러로 유입됨에 따라 저항이 증가하며 추력이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 이와 다른 형태로 종래에 개발된 선박용 방향조절장치를 살펴보면, 별도의 원통형 구조물을 구비하여 내부에 추진기가 위치하도록 함으로써, 추진기의 후류가 다시 추진기로 역류하는 것을 방지함과 동시에 선박의 진행방향을 조절할 수 있도록 구성하였다.

하지만 이와 같은 경우 단순히 추진기의 후류가 역류하는 것을 방지만 단순히 추력을 발생시킬 뿐 증가시키지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록실용 제20-0359124호

본 발명은 종래에 개발된 선박용 방향조절장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 추진기 후방에 배치되는 러더에 별도의 덕트유닛을 구비하여 덕트에서 추력이 발생하고, 러더에 유선체를 구비하여 추진기에서 발생하는 추력을 증가시킬 수 있는 선박용 방향조절장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 따른면, 프로펠러 추진기를 구비한 선박에 있어서, 상기 선박의 후미에서 돌출 형성되고 상기 프로펠러 후방에 배치되는 러더 및 상기 러더의 좌측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제1공간을 형성하는 제1덕트 및 상기 러더의 우측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제2공간을 형성하는 제2덕트를 포함하는 덕트유닛을 포함한다.

또한, 상기 제1덕트 및 상기 제2덕트는 상기 러더상에서 서로 대향하는 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 덕트유닛은 상기 제1덕트와 상기 제2덕트에 의해서 형성되는 단면적이 상기 프로펠러의 회전반경이 형성하는 단면적보다 상대적으로 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 덕트유닛은 중심부가 상기 프로펠러의 회전축의 연장선상에 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 덕트유닛은 상기 제1공간과 상기 제2공간이 서로 다른 단면적을 가지도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 러더는 상기 선박의 후미에서 하부방향으로 돌출되어 고정 결합되는 고정부 및 상기 고정부의 하부에 회전 가능하게 결합되며, 상기 덕트유닛이 고정 결합되는 회전부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 내부에서 상기 러더의 좌우 측면에 배치되어 상기 제1공간 및 상기 제2공간을 통과하는 해수의 전후방 압력을 조절하는 유선체를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 선박용 방향조절장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 프로펠러의 후방에 구비된 러더의 좌 우측면에 제1덕트 및 제2덕트를 구비하여 프로펠러에서 발생된 후류가 통과하도록 함으로써, 제1덕트 및 제2덕트에 의해서 양력이 발생하여 추력이 증가하는 이점이 있다.

둘째, 제1덕트 및 제2덕트에 의해서 형성된 덕트유닛의 중심부에 위치하며 러더상에 구비되는 유선체를 더 포함함으로써, 덕트유닛의 전 후방 압력차가 발생하여 이에 따라 추력이 증가하는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향조절장치가 선박에 부착된 상태를 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 선박용 조절장치에서 덕트유닛에 의해서 추력이 증가하는 상태를 나타낸 도면;
도 3은 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더의 일부가 덕트유닛과 함께 회전하는 상태를 나타낸 도면;
도 4는 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더의 회전에 따라 양력이 발생하는 상태를 나타낸 도면; 및
도 5는 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더의 형상에 의해서 발생된 양력이 덕트유닛의 중심부로 작용하는 상태를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향조절장치의 구성에 대해서 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향조절장치가 선박에 부착된 상태를 나타낸 도면이고 도 2는 도 1의 선박용 조절장치에서 덕트유닛에 의해서 추력이 증가하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더의 일부가 덕트유닛과 함께 회전하는 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 선박용 방향조절장치는 선박의 후미에서 추진기로부터 발생된 추력의 방향을 조절하는 구성으로써, 선택적으로 선박의 진행방향을 조절한다.

구체적으로 본 실시예에서 선박용 방향조절장치는 프로펠러 추진기를 구비한 선박에 적용된 상태로 하여 설명한다.

본 실시예에 따른 선박용 방향조절장치는 크게 선박(V)의 후미에서 회전하여 선박(V)의 진행방향을 조절하는 러더(100), 상기 러더(100)에 구비되어 추력을 증가시키는 덕트유닛(200) 및 유선체(300)를 포함하며, 프로펠러 추진기를 구비한 선박(V)에 적용될 수 있다.

러더(100)는 선박(V)의 후미에서 돌출 형성되고 선박(V)의 후미에 구비된 프로펠러(S)의 후방에 배치된다. 보다 상세하게는 상하방향으로 길게 형성되며 길이방향에 따른 적어도 일부가 프로펠러(S)의 후방에 배치되도록 형성되어 프로펠러(S)의 구동에 의해 발생되는 해류의 흐름을 통해 선박(V)의 진행방향을 조절한다.

본 실시예에서 러더(100)는 일반적으로 선박(V)에 적용되는 러더(100)와 유사하게 형성되며 횡단면이 유선형으로 형성되며 적어도 일부가 회전 가능하게 구성되어 선택적으로 회전 각도가 조절된다.

구체적으로 본 실시예에서 러더(100)는 선박과 고정 결합되는 고정부(110) 및 선택적으로 회전 가능하게 결합되는 회전부(120)를 포함하여 구성된다.

고정부(110)는 선박(V)의 후미에서 하부방향으로 돌출되며 횡단면이 유선형으로 형성되어 선박(V)의 이동에 따른 해류의 저항을 최소화 시키도록 구성된다.

그리고 회전부(120)는 고정부(110)의 돌출된 방향, 즉 길이방향에 따른 하측 끝단부에 회전 가능하게 결합되며 선택적으로 회전 가능하게 결합된다.

여기서, 회전부(120)는 외형적으로 고정부(110)와 유사하게 횡단면이 유선형으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 덕트유닛(200)은 러더(100)의 길이방향에 따른 일부에 결합되며 프로펠러(S)의 후방에서 전후방으로 연통되도록 배치되어, 프로펠러(S)에 의해서 발생되는 추력을 증가시키는 구성으로, 본 실시예에서 덕트유닛(200)은 크게 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)를 포함한다.

구체적으로 제1덕트(210)는 러더(100)의 좌측면에 결합되며, 프로펠러(S)의 후류가 통과하는 제1공간(212)을 형성한다. 그리고 제2덕트(220)는 러더(100)의 우측면에 결합되며 프로펠러(S)의 후류가 통과하는 제2공간(222)을 형성한다.

즉, 제1덕트(210) 및 제2덕트(220) 각각은 프로펠러(S)의 후방에서 각각 러더(100)의 좌 우측면에 결합되며 각각이 전후방으로 연통되어 프로펠러(S)의 후류가 통과되도록 하는 제1공간(212) 및 제2공간(222)을 형성한다.

본 실시예에서 제1덕트(210)는 회전부(120)의 좌측면에 결합되고 제2덕트(220)는 회전부(120)의 우측면에 결합되며 각각은 반원형태의 단면적을 가지는 제1공간(212) 및 제2공간(222)을 형성한다.

그리고 프로펠러(S)의 후류 중 일부가 각각 분기되어 제1공간(212) 및 제2공간(222)을 통과하며 후방으로 이동한다. 여기서, 제1덕트(210) 및 제2덕트(220) 각각은 회전부(120)의 좌측면과 우측면에 고정 결합되며 회전부(120)의 회전에 의해서 함께 회전한다.

한편, 도시된 바와 같이 상기 제1덕트(210) 및 상기 제2덕트(220)는 상기 회전부(120) 상에서 서로 대향하는 방향으로 배치될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)가 서로 대향하도록 배치됨에 따라 덕트유닛(200) 자체가 원통 형상을 가지며 전후방으로 연통되도록 배치된다.

이와 같이 덕트유닛(200)이 원통 형상을 가지며 회전부(120)에 고정 결합됨에 따라 프로펠러(S)에서 발생되는 후류의 해수 일부가 제1공간(212) 및 제2공간(222)을 통과하여 후방으로 배출된다.

뿐만 아니라, 프로펠러(S)의 후방에 덕트유닛(200)이 구비됨에 따라, 프로펠러(S)의 동작에 의해서 발생되는 후류 중 일부가 다시 프로펠러(S)로 유입되는 것을 방지함으로써 선박(V)의 추력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이 원통 형상을 가지는 덕트유닛(200)의 중심부가 프로펠러(S)의 회전축(L)의 연장선상에 배치되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 덕트유닛(200)의 중심부가 프로펠러(S)의 회전축(L) 연장선상에 위치하도록 배치됨으로써 프로펠러(S)의 후류중 일부가 고르게 덕트유닛(200) 내부를 통과하게 되며 이에 따라 선박(V)의 추력이 고르게 증가하게 된다.

프로펠러(S)의 후류 일부가 덕트유닛(200) 내부를 통과함에 따라 선박(V)의 추력이 증가하는 상태에 대해서는 후술한다.

유선체(300)는 러더(100)상에 구비되어 선박(V)의 추진 효율을 향상시키는 구성으로써 구체적으로 본 실시예에서는 회전부(120) 상에 고정 결합되며 프로펠러(S)의 후류가 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)를 통과함에 따라 덕트유닛(200)의 전방과 후방의 압력차가 발생하도록 함으로써 선박(V)의 추력을 증가시킬 수 있다.

본 실시예에서 유선체(300)는 회전부(120)의 좌측면과 우측면 각각에 배치되며 덕트유닛(200)의 단면에 따른 중심부에 위치하도록 구성된다. 이와 같이 유선체(300)가 회전부(120)상에 구비됨에 따라 프로펠러(S)에서 발생된 후류가 유선체(300)를 통과하며 유속이 증가하고, 유속증가에 의해 유선체(300)의 전 후방 압력차가 발생하여 추력이 증가한다.

이와 같이 구성된 선박용 방향조절장치를 구비함에 따라 선박(V)의 추력이 증가하게 된다.

구체적으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 덕트유닛(200)은 제1덕트(210)와 제2덕트(220)에 의해서 형성되는 단면적이 프로펠러(S)의 회전반경이 형성하는 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

즉, 제1덕트(210)와 제2덕트(220)에 의해서 형성된 원 형태의 단면적이 프로펠러(S)의 회전반경에 의해서 형성되는 원 형태의 단면적보다 작게 형성된다. 이하 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)에 의해서 형성된 단면적을 제1단면적(A1)이라 하고 프로펠러(S)의 회전반경에 의해서 형성된 단면적을 제2단면적(A2)으로 하여 설명한다.

이와 같이 상기 제1단면적(A1)이 상기 제2단면적(A2)보다 작게 형성되면, 프로펠러(S)의 구동에 의해서 발생되는 후류의 일부가 덕트유닛(200) 외부로 이동하게 되고 일부가 덕트유닛(200) 내부를 통과하여 이동한다.

이때, 도시된 바와 같이 덕트유닛(200) 외부로 이동하는 후류는 후방으로 이동함과 동시에 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)의 외면을 가압하게 된다.

이에 따라 제1덕트(210) 및 제2덕트(220) 외면을 가압하는 힘에 의해 덕트유닛(200)의 중심방향으로 양력(F)이 작용하게 되며, 이로 인해 선박의 추력이 증가하게 된다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 덕트유닛(200)이 원통 형상을 가지도록 형성됨에 따라 프로펠러(S)에 의해 발생된 후류의 일부가 덕트유닛(200)의 외면을 가압하고, 이로 인해 양력(F)이 덕트유닛(200)의 중심으로 작용하게 된다.

즉, 덕트유닛(200)이 원통 형상을 가지도록 형성됨에 따라, 프로펠러(S)의 후류에 의해서 발생되는 양력(F)이 고르게 된다.

한편, 본 실시예와 달리 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)의 형상이 서로 다르게 구성될 수도 있다. 즉, 제1공간(212)과 제2공간(222)이 서로 다른 단면적을 가지며 이에 따라 프로펠러(S)의 후류에 의해서 발생되는 양력(F)의 세기도 상기 회전축(L)을 중심으로 균일하지 않게 구성될 수 있다.

일반적으로 단일 프로펠러(S)를 추진기로 사용하는 선박(V)에서 프로펠러(S)의 회전 방향이 일정하기 때문에 이에 따라 발생하는 반류가 생기기 되며 이는 좌우 또는 상하방향을 기준으로 불균일하게 작용하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 제1덕트(210) 및 제2덕트(220)의 크기나 형상을 다르게 하여 발생되는 추력을 조절할 수 있다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 회전부(120)와 고정부(110)의 회전상태에 따라 덕트유닛(200)이 함께 회전하며 선박용 방향조절장치가 동작하는 상태에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더(100)의 회전에 따라 양력(F)이 발생하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1의 선박용 방향조절장치에서 러더(100)의 형상에 의해서 발생된 양력(F)이 덕트유닛(200)의 중심부로 작용하는 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 러더(100)는 회전부(120) 및 고정부(110)를 포함하여 구성된다. 여기서 덕트유닛(200)은 회전부(120)의 좌 우측면에 고정 결합되어 원통 형상을 이루도록 구성된다.

이와 같이 구성된 방향조절장치에서 선박(V)의 진행방향을 조절하기 위해 선택적으로 회전부(120)가 회전 가능하게 구성되며 도시된 바와 같이 회전부(120)가 회전함에 따라 회전부(120)에 결합된 덕트유닛(200)도 함께 회전을 한다.

여기서, 러더(100)는 회전부(120)가 프로펠러(S)의 후방에 배치되며 이에 따라 덕트유닛(200) 역시 프로펠러(S)의 후방에 배치되고, 프로펠러(S)에서 발생된 후류가 덕트유닛(200) 및 회전부(120)로 전달된다. 이와 같이 프로펠러(S)에서 발생된 후류가 덕트유닛(200) 및 회전부(120)로 전달됨에 따라, 덕트유닛(200)에 의해 선박(V)의 추력이 증가하게 된다.

구체적으로 도 5의 (a)에 도시된 도면을 살펴보면, 먼저 회전부(120)가 회전을 하지 않은 상태에서 프로펠러(S)의 후방에 덕트유닛(200)이 전후방으로 연통되도록 배치된 상태이다.

이와 같이 덕트유닛(200) 및 회전부(120)가 배치됨에 따라, 프로펠러(S)에서 발생되는 후류의 일부는 덕트유닛(200)의 외측면을 가압하며 덕트유닛(200)의 중심 방향으로 양력(F)이 발생하게 된다. 이에 따라 발생된 양력(F)에 의해 선박(V)의 추력이 증가하게 된다.

한편, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 회전부(120) 및 덕트유닛(200)이 시계방향으로 회전을 하는 경우, 선박은 시계 반대방향으로 회전하면서 추진한다.

구체적으로 회전부(120) 및 덕트유닛(200)이 프로펠러(S)의 후방에서 시계방향으로 회전하면, 프로펠러(S)에서 발생되는 후류가 제1덕트(210)의 외측면, 회전부(120)의 좌측면 및 제2덕트(220)의 내측면을 가압한다.

이에 따라, 제1덕트(210), 회전부(120) 및 제2덕트(220) 각각에 부딪힌 프로펠러(S)의 후류는 좌측방향으로 배출됨과 동시에, 제1덕트(210), 회전부(120) 및 제2덕트(220) 각각은 작용하는 프로펠러(S)의 후류에 의해서 우측 방향으로 양력(F)을 발생시킨다.

여기서, 회전부(120) 및 덕트유닛(200)은 회전에 의해서 프로펠러(S)의 후류가 이동하는 경로를 기준으로 차단면을 형성하게 되고 이에 따라 프로펠러(S)에서 발생된 후류는 가속되지 않고 회전부(120) 및 덕트유닛(200)에 부딪히며 양력(F)을 발생시키게 된다.

이와 같이 회전부(120)와 덕트유닛(200)이 시계방향으로 회전함에 따라, 프로펠러(S)의 후류에 의해 덕트유닛(200) 및 회전부(120)에서 양력(F)이 발생되며, 발생된 양력(F)으로 인해 선박(V)의 추력이 증가하게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방향조절장치는 회전 가능하게 구성된 러더(100)에 별도의 덕트유닛(200) 및 유선체(300)를 구비하여 선박(V)의 추진방향을 조절할 뿐만 아니라 프로펠러(S)의 후류에 의해 발생되는 추력을 증가시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 러더 110: 고정부
120: 회전부 200: 덕트유닛
210: 제1덕트 220: 제2덕트
300: 유선체 S: 프로펠러
L: 회전축

Claims

프로펠러 추진기를 구비한 선박에 있어서,
상기 선박의 후미에서 돌출 형성되고 상기 프로펠러 후방에 배치되는 러더; 및
상기 러더의 좌측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제1공간을 형성하는 제1덕트 및 상기 러더의 우측면과 결합되며, 상기 프로펠러의 후류가 통과되는 제2공간을 형성하는 제2덕트를 포함하는 덕트유닛;을 포함하며,
상기 러더는 상기 선박의 후미에서 하부방향으로 돌출되어 고정 결합되는 고정부 및 상기 고정부의 하부에 회전 가능하게 결합되며 상기 덕트유닛이 고정 결합되는 회전부를 포함하는 선박용 방향조절장치.
제1항에 있어서,
상기 제1덕트 및 상기 제2덕트는, 상기 러더상에서 서로 대향하는 방향으로 배치되는 선박용 방향조절장치.
제1항에 있어서,
상기 덕트유닛은, 상기 제1덕트와 상기 제2덕트에 의해서 형성되는 단면적이 상기 프로펠러의 회전반경이 형성하는 단면적보다 상대적으로 작게 형성되는 선박용 방향조절장치.
제1항에 있어서,
상기 덕트유닛은, 중심부가 상기 프로펠러의 회전축의 연장선상에 위치하도록 배치되는 선박용 방향조절장치.
제1항에 있어서,
상기 덕트유닛은, 상기 제1공간과 상기 제2공간이 서로 다른 단면적을 가지도록 구성되는 선박용 방향조절장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1공간 및 상기 제2공간 내부에서 상기 러더의 좌우 측면에 배치되어 상기 제1공간 및 상기 제2공간을 통과하는 해수의 전후방 압력을 조절하는 유선체를 더 포함하는 선박용 방향조절장치.