KR101487285B1 - 러더 어셈블리 - Google Patents

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KR101487285B1
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삼성중공업 주식회사
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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

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Abstract

러더 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 러더 어셈블리는 선체에 설치되며, 러더 바디와, 러더 바디의 일측에 제공된 제 1 이동 바디, 그리고 러더 바디의 타측에 제공된 제 2 이동 바디를 포함하는 러더; 및 선체에 대해 러더를 회동시키며, 동시에 제 1 이동 바디와 제 2 이동 바디를 러더 바디에 대해 상대 이동시키는 러더 구동부를 포함하고, 러더 구동부는, 러더 바디의 상단에 고정 결합되며, 러더 바디를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축; 제 1 구동축에 삽입되며, 러더 바디의 내측으로 제공되는 제 2 구동축; 러더 바디에 형성된 수용부에 위치하며, 제 2 구동축의 하단에 결합하는 피니언 기어; 러더 바디와 마주하는 제 1 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 피니언 기어와 맞물리는 제 1 랙기어; 및 러더 바디와 마주하는 제 2 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 피니언 기어와 맞물리는 제 2 랙기어를 포함한다.

Description

러더 어셈블리{RUDDER ASSEMBLY}
본 발명은 러더 어셈블리에 관한 것이다.
선박을 조종하기 위해 러더(rudder)가 널리 사용된다. 러더는 선체에 회동 가능하게 설치되는 러더 블레이드(rudder blade)를 포함하며, 러더 블레이드가 회동할 때 러더 블레이드에 작용하는 유체역학적 힘에 의해 선체가 선회한다.
최근 선박이 과거보다 대형화되면서 선박의 조종성능 향상이 중요한 이슈로 부각되고 있다. 선박의 조종성능을 향상시키기 위한 방법으로 러더의 면적을 증가시키는 방법이 있다.
러더의 면적 증가는 선박의 제작 원가를 상승시키며, 러더의 회동에 큰 구동력이 요구되어 구동 장치의 구현이 용이하지 않다.
일본공개특허공보 특개소62-251298호(1987.11.2)
본 발명의 실시예들은 조종 성능을 향상시킬 수 있는 러더 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 러더를 회동시키고, 동시에 러더 면적을 증가시킬 수 있는 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 설치되는 러더 어셈블리로서, 러더 바디와, 상기 러더 바디의 일측에 제공된 제 1 이동 바디, 그리고 상기 러더 바디의 타측에 제공된 제 2 이동 바디를 포함하는 러더; 및 상기 선체에 대해 상기 러더를 회동시키며, 동시에 상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디를 상기 러더 바디에 대해 상대 이동시키는 러더 구동부를 포함하는 러더 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 러더 구동부는 상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디 중 어느 하나를 상기 러더 바디의 전방으로 이동시키고, 다른 하나를 상기 러더 바디의 후방으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 러더 구동부는 상기 러더 바디의 상단에 고정 결합되며, 상기 러더 바디를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축; 상기 제 1 구동축에 삽입되며, 상기 러더 바디의 내측으로 제공되는 제 2 구동축; 상기 러더 바디에 형성된 수용부에 위치하며, 상기 제 2 구동축의 하단에 결합하는 피니언 기어; 상기 러더 바디와 마주하는 상기 제 1 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 상기 피니언 기어와 맞물리는 제 1 랙기어; 및 상기 러더 바디와 마주하는 상기 제 2 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 상기 피니언 기어와 맞물리는 제 2 랙기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 러더 구동부는 상기 제 1 구동축의 상단에 결합하는 제 1 동력 전달 기어; 상기 제 1 동력 전달 기어의 상측부에서 상기 제 2 구동축에 결합하는 제 2 동력 전달 기어; 및 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축을 동시에 동일한 방향으로 회전시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 모터; 상기 모터에 의해 회전하는 회전축; 상기 회전축에 결합되고 상기 제 1 동력 전달 기어와 맞물리는 제 1 구동 기어; 및 상기 회전축에 결합되고 상기 제 2 동력 전달 기어와 맞물리는 제 2 구동 기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 이동 바디의 내측면에는 제 1 수용부가 형성되고, 상기 제 2 이동 바디의 내측면에는 제 2 수용부가 형성되며, 상기 제 1 수용부와 상기 제 2 수용부는 서로 조합되어 상기 러더 바디가 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다.
또한, 상기 러더 바디의 양 측면에는 가이드 레일이 수평 방향으로 형성되고, 상기 제 1 이동 바디의 내측면과 상기 제 2 이동 바디의 내측면에는 상기 가이드레일이 삽입되는 가이드 홈이 수평 방향으로 형성되며, 상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선박의 선회 시 러더의 면적이 증가되어 큰 양력이 발생하므로, 선박의 조종 성능이 향상된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 구동축과 기어들의 연결로 러더를 회동시키는 구동 장치가 단순한 구조를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 러더 어셈블리가 설치된 선박을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 선체의 측면에서 바라본 러더 어셈블리의 외관을 나타내는 도면이고,
도 3은 러더 어셈블리의 구동 메커니즘을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 러더를 나타내는 평면도이고,
도 5는 도 4의 러더가 분해된 모습을 나타내는 도면이고,
도 6은 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이고,
도 7은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이고,
도 8은 본 실시예에 따라 러더 구동부가 구동되는 메커니즘을 보여주는 도면이고,
도 9는 도 8의 구동에 따라 러더의 움직임을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 러더 어셈블리가 설치된 선박을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(1)은 선체(10)와, 선체(10)의 저면에 설치되는 러더 어셈블리(20)를 포함한다. 러더 어셈블리(20)는 선체(10)의 조종성능 향상을 위해 선체(10)의 후단부 저면에 설치된다. 러더 어셈블리(20)는 러더(100)의 면적을 가변시켜 러더(100)에 작용하는 유체역학적 힘을 증대시킨다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 러더 어셈블리를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 선체의 측면에서 바라본 러더 어셈블리의 외관을 나타내는 도면이고, 도 3은 러더 어셈블리의 구동 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 러더 어셈블리(20)는 러더(100)와 러더 구동부(200)를 포함한다.
러더(100)는 선체(10)가 회전할 때 유체역학적 힘이 작용하는 부분으로, 전단에서 후단으로 유선형의 단면을 갖는다. 본 실시예에서 러더(100)는 전가동타 형태인 것으로 설명하나 혼타 형태일 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 러더를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4의 러더가 분해된 모습을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 7은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 러더(100)는 러더 바디(110), 제 1 이동 바디(120), 제 2 이동 바디(130)를 포함한다.
러더 바디(110)는 직육면체 형상의 블럭이다. 러더 바디(110)에는 수용부(111)가 형성된다. 수용부(111)는 러더 구동부(200)의 피니언 기어(250)가 위치하는 공간으로 제공된다. 러더 바디(110)의 양 측면에는 가이드 레일(112, 113)이 형성된다. 가이드 레일(112, 113)은 러더 바디(110)의 전단에서 후단으로 수평 방향으로 형성된다. 가이드 레일(112a와 112b, 113a와 113b)은 수용부(111)를 사이에 두고 러더 바디(110)의 상부 영역과 하부 영역에 각각 형성될 수 있으며, 서로 나란하게 배치된다.
러더 바디(110)의 일측에는 제 1 이동 바디(120)가 위치하고, 타측에는 제 2 이동 바디(130)가 위치한다. 제 1 이동 바디(120)의 외부면과 제 2 이동 바디(130)의 외부면은 유선형의 곡면으로 제공된다. 러더 바디(110)와 마주하는 제 1 이동 바디(120)의 내측면에는 제 1 수용부(121)가 형성되고, 제 2 이동 바디(130)의 내측면에는 제 2 수용부가(131) 형성된다. 제 1 수용부(121)와 제 2 수용부(131)는 서로 조합되어 러더 바디(110)가 위치하는 수용 공간(151)을 형성한다. 수용 공간(151)은 러더(100)의 전방에서 후방으로 향하는 방향으로 러더 바디(110)의 길이보다 큰 길이를 갖는다. 이는 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)가 러더 바디(110)의 전방 및 후방으로 상대 이동하는 경우, 러더 바디(110)와의 간섭을 방지한다.
제 1 이동 바디(120)의 내측면과 제 2 이동 바디(130)의 내측면에는 가이드 홈(122, 132)이 형성된다. 가이드 홈(122, 132)은 가이드 레일(112, 113)에 대응하는 높이에 형성된다. 가이드 홈(122, 132)은 가이드 레일(112, 113)보다 길게 형성될 수 있다.
가이드 홈(122, 132)에는 가이드 레일(112, 113)이 삽입된다. 가이드 레일(112, 113)은 가이드 홈(122, 132)을 따라 슬라이드 이동하며 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)의 이동을 안내한다. 또한, 가이드 레일(112, 113)과 가이드 홈(122, 132)의 결합은 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)를 러더 바디(110)에 결속시킨다.
본 실시예에서는 가이드 레일(112, 113)이 러더 바디(110)에 형성되고, 가이드 홈(122, 132)이 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)에 가이드 레일이 형성되고, 러더 바디(110)에 가이드 홈이 형성될 수 있다.
러더 구동부(200)는 선체(10)에 대해 러더(100)를 회동시키고, 동시에 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)를 이동시킨다. 러더 구동부(200)는 제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130) 중 어느 하나를 러더 바디(110)의 전방으로 직선 이동시키고, 다른 하나를 러더 바디(110)의 후방으로 직선 이동시킨다.
러더 구동부(200)는 제 1 구동축(210), 제 2 구동축(220), 제 1 동력 전달 기어(230), 제 2 동력 전달 기어(240), 피니언 기어(250), 제 1 랙 기어(260), 제 2 랙 기어(270), 그리고 구동부(280)를 포함한다.
제 1 구동축(210)은 선체(10)의 저면에 제공된 트렁크(11)의 내부로부터 아래로 연장되며, 하단부가 러더 바디(110)에 삽입 고정된다. 제 1 구동축(210)은 중공축이 사용된다. 제 1 구동축(210)은 보조 부재(211)의 개입으로 트렁크(11)에 대해 회동 가능하다. 보조 부재(211)는 제 1 구동축(210)의 회전을 가능하게 할 뿐만 아니라, 해수가 트렁크(11) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 구조로 제공된다. 보조 부재(211)는 수밀 기능을 갖는 베어링을 포함한다.
제 2 구동축(220)은 제 1 구동축(210)에 삽입되며, 상단이 트렁크(11) 내부에 위치하고, 러더 바디(110) 내부로 제공되어 하단이 수용부(111)에 위치한다. 제 2 구동축(220)의 상단과 하단에는 보조부재(221, 222)가 각각 결합하고, 상단은 트렁크(11)의 일부에 지지되고, 하단은 러더 바디(110)의 일부에 지지된다. 보조부재(221, 222)는 트렁크(11)와 러더 바디(110)에 대해 제 2 구동축(220)의 회전을 가능하게 하는 구성으로, 베어링을 포함한다.
제 1 동력 전달 기어(230)는 제 1 구동축(210)에 결합한다. 제 1 동력 전달 기어(230)는 제 1 구동축(210)의 상단에 결합될 수 있다. 제 1 동력 전달 기어(230)에는 제 2 구동축(220)이 삽입되는 공간이 중심 영역에 형성된다. 제 1 동력 전달 기어(230)는 제 1 구동축(210)을 회전시키는 회전력을 전달한다.
제 2 동력 전달 기어(240)는 제 1 동력 전달 기어(230)의 상부에서 제 2 구동축(220)에 결합한다. 제 2 동력 전달 기어(240)는 제 1 동력 전달 기어(230)와 마주 배치되며, 동일한 반경을 가질 수 있다. 제 2 동력 전달 기어(240)는 제 2 구동축(220)을 회전시킨다.
피니언 기어(250)는 제 2 구동축(220)의 하단에 결합한다. 피니언 기어(250)는 제 2 구동축(220)과 함께 회전한다.
제 1 랙 기어(270)는 제 1 이동 블럭(120)의 내측면에서 수평 방향으로 배치되고, 제 2 랙 기어(280)는 제 2 이동 블럭(130)의 내측면에서 수평 방향으로 배치된다. 제 1 랙 기어(270)는 피니언 기어(250)의 일측과 맞물리고, 제 2 랙 기어(280)는 피니언 기어(250)의 타측과 맞물린다. 피니언 기어(250)의 회전으로 제 1 랙 기어(270)와 제 2 랙 기어(280)는 서로 다른 방향으로 직선 이동한다. 피니언 기어(250)가 시계방향으로 회전하는 경우, 제 1 랙 기어(270)는 러더 바디(110)의 전방으로 이동하고, 제 2 랙 기어(280)는 러더 바디(110)의 후방으로 이동한다. 피니언 기어(110)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제 1 랙 기어(270)는 러더 바디(110)의 후방으로 이동하고, 제 2 랙 기어(280)는 러더 바디(110)의 전방으로 이동한다.
구동부(280)는 제 1 동력 전달 기어(230)와 제 2 동력 전달 기어(240)에 회전력을 동시에 전달한다. 구동부(280)는 트렁크(11) 내부에 위치하며, 모터(281), 회전축(282), 제 1 구동 기어(283), 그리고 제 2 구동 기어(284)를 포함한다.
모터(281)는 구동력을 발생시킨다. 회전축(282)는 모터(281)의 전단에 장착되며, 모터(281)의 구동력으로 회전한다. 모터(281)는 회전축(282)의 회전 방향을 변경할 수 있다. 제 1 구동 기어(283)는 회전축(282)에 장착되며, 제 1 동력 전달 기어(230)와 맞물린다. 제 2 구동 기어(284)는 제 1 구동 기어(283)의 상부에서 회전축(282)에 장착되며, 제 2 동력 전달 기어(240)와 맞물린다. 제 1 구동 기어(283)와 제 2 구동 기어(284)의 회전으로, 모터(281)의 구동력이 제 1 구동축(210)과 제 2 구동축(220)에 동시에 전달된다.
도 8은 본 실시예에 따라 러더 구동부가 구동되는 메커니즘을 보여주는 도면이고, 도 9는 도 8의 구동에 따라 러더의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 모터(281)의 구동으로 제 1 구동 기어(283)와 제 2 구동 기어(284)가 시계 방향으로 회전하고, 이와 맞물려 제 1 동력 전달 기어(230)와 제 2 동력 전달 기어(240)가 반시계 방향으로 회전한다.
제 1 동력 전달 기어(230)의 회전과 함께 제 1 구동축(210)이 회전되어, 러더(100)가 선체(10)에 대해 반시계 방향으로 회동한다.
그리고, 제 2 동력 전달 기어(240)의 회전과 함께 제 2 구동축(220)이 회전하고, 리니어 기어(250)가 회전한다. 리니어 기어(250)의 회전으로 제 1 랙 기어(270)와 제 2 랙 기어(280)가 맞물려 직선 이동한다. 이에 의해, 제 1 이동 바디(120)는 러더 바디(110)의 후방으로 직선이동하고, 제 2 이동 바디(130)는 러더 바디(110)의 전방으로 직선 이동한다.
제 1 이동 바디(120)와 제 2 이동 바디(130)의 이동으로 해수와 접촉하는 러더(100)의 면적이 증가하여 양력 발생이 증대된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1: 선박 10: 선체
20: 러더 어셈블리 100: 러더
110: 러더 바디 120: 제 1 이동 바디
130: 제 2 이동 바디 200: 러더 구동부
210: 제 1 구동축 220: 제 2 구동축
230: 제 1 동력 전달 기어 240: 제 2 동력 전달 기어
250: 피니언 기어 260: 제 1 랙 기어
270: 제 2 랙 기어 280: 구동부
281: 모터 282: 회전축
283: 제 1 구동 기어 284: 제 2 구동 기어

Claims (7)

  1. 선체에 설치되는 러더 어셈블리에 있어서,
    러더 바디와, 상기 러더 바디의 일측에 제공된 제 1 이동 바디, 그리고 상기 러더 바디의 타측에 제공된 제 2 이동 바디를 포함하는 러더; 및
    상기 선체에 대해 상기 러더를 회동시키며, 동시에 상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디를 상기 러더 바디에 대해 상대 이동시키는 러더 구동부를 포함하고,
    상기 러더 구동부는,
    상기 러더 바디의 상단에 고정 결합되며, 상기 러더 바디를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축;
    상기 제 1 구동축에 삽입되며, 상기 러더 바디의 내측으로 제공되는 제 2 구동축;
    상기 러더 바디에 형성된 수용부에 위치하며, 상기 제 2 구동축의 하단에 결합하는 피니언 기어;
    상기 러더 바디와 마주하는 상기 제 1 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 상기 피니언 기어와 맞물리는 제 1 랙기어; 및
    상기 러더 바디와 마주하는 상기 제 2 이동 바디의 내측면에 수평 방향으로 제공되며, 상기 피니언 기어와 맞물리는 제 2 랙기어를 포함하는, 러더 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 러더 구동부는
    상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디 중 어느 하나를 상기 러더 바디의 전방으로 이동시키고, 다른 하나를 상기 러더 바디의 후방으로 이동시키는 러더 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 러더 구동부는
    상기 제 1 구동축에 결합하는 제 1 동력 전달 기어;
    상기 제 1 동력 전달 기어의 상측에서 상기 제 2 구동축에 결합하는 제 2 동력 전달 기어; 및
    상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축을 동시에 동일한 방향으로 회전시키는 구동부를 더 포함하는 러더 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터;
    상기 모터에 의해 회전하는 회전축;
    상기 회전축에 결합되고 상기 제 1 동력 전달 기어와 맞물리는 제 1 구동 기어; 및
    상기 회전축에 결합되고 상기 제 2 동력 전달 기어와 맞물리는 제 2 구동 기어를 포함하는 러더 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 이동 바디의 내측면에는 제 1 수용부가 형성되고, 상기 제 2 이동 바디의 내측면에는 제 2 수용부가 형성되며,
    상기 제 1 수용부와 상기 제 2 수용부는 서로 조합되어 상기 러더 바디가 수용되는 수용 공간을 형성하는 러더 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 러더 바디의 양 측면에는 가이드 레일이 수평 방향으로 형성되고,
    상기 제 1 이동 바디의 내측면과 상기 제 2 이동 바디의 내측면에는 상기 가이드레일이 삽입되는 가이드 홈이 수평 방향으로 형성되며,
    상기 제 1 이동 바디와 상기 제 2 이동 바디는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동하는 러더 어셈블리.
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