KR101523729B1 - 러더 어셈블리 - Google Patents

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    • 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
    • B63H25/381—Rudders with flaps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

러더 어셈블리가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 러더 어셈블리는 선체에 설치되며, 러더 블레이드; 러더 블레이드의 후단부에 제공되며, 플랩 회전축에 의해 러더 블레이드와 축 결합하는 플랩; 러더 블레이드의 상단에 고정 결합되며, 선체에 대해 러더 블레이드를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축; 제 1 구동축에 삽입되며, 플랩을 회전시키는 회전력을 전달하는 제 2 구동축; 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축을 동시에 동일한 방향으로 회전시키는 구동부; 상기 제 1 구동축에 결합하는 제 1 동력 전달 기어; 및 상기 제 2 구동축에 결합하는 제 2 동력 전달 기어를 포함하고, 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 포함하는를 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 고양력(high lift) 러더를 적용하거나 러더의 표면적을 늘리는 방법이 있다.
고양력 러더로는 대표적으로 플랩 러더(flap rudder)가 있다. 하지만, 종래의 플랩 러더는 러더 블레이드에 회동가능하게 결합되는 플랩을 구동시키기 위한 별도의 구동부가 필요하였으며 그 구조가 복잡하고 무겁고, 이를 설치하는데 많은 비용이 들었다. 따라서, 이러한 구동장치의 크기와 구조를 단순화하면서도 러더의 조종성능을 향상시킬 수 있는 대안이 필요하다.
일본공개실용신안공보 평05-022296호(1993.3.23)
본 발명의 실시예들은 조종 성능을 향상시킬 수 있는 러더 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 구조가 간단한 러더 블레이드와 플랩의 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 설치되는 러더 어셈블리로서, 러더 블레이드; 상기 러더 블레이드의 후단부에 제공되며, 플랩 회전축에 의해 상기 러더 블레이드와 축 결합하는 플랩; 상기 러더 블레이드의 상단에 고정 결합되며, 상기 선체에 대해 상기 러더 블레이드를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축; 상기 제 1 구동축에 삽입되며, 상기 플랩을 회전시키는 회전력을 전달하는 제 2 구동축; 및 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축을 동시에 동일한 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하는 러더 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동축은 상기 선체와 상기 러더 블레이드를 연결하며, 상기 제 2 구동축은 상단이 상기 선체 내부에 제공되고, 하단이 상기 러더 블레이더 내부에 제공될 수 있다.
또한, 상기 러더 어셈블리는, 상기 제 1 구동축에 결합하는 제 1 동력 전달 기어; 및 상기 제 2 구동축에 결합하는 제 2 동력 전달 기어를 더 포함하며, 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 러더 어셈블리는 상기 러더 블레이드의 내부에 위치하며, 상기 제 2 구동축에 결합된 제 1 회전 기어; 상기 플랩 회전축에 결합된 제 2 회전 기어; 및 상기 제 1 회전 기어와 상기 제 2 회전 기어에 맞물리며, 상기 제 2 구동축의 회전력을 상기 플랩 회전축에 전달하는 기어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 회전 기어는 상기 플랩의 내부에 위치하며, 상기 러더 블레이드에는 상기 플랩 측으로 개방되고 상기 제 1 회전 기어 및 상기 기어부가 수용되는 제 1 수용부가 마련되고, 상기 플랩에는 상기 러더 블레이드 측으로 개방되고, 상기 제 2 회전 기어가 수용되는 제 2 수용부가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 러더 블레이드와 동일한 방향으로 플랩이 회동하면서 러더에 큰 양력이 발생하므로, 조종 성능이 향상된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 구동축과 기어들의 연결로 러더 블레이드와 플랩을 구동시키는 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 실시예에 따라 러더 구동부가 구동되는 메커니즘을 보여주는 도면이고,
도 5 및 도 6은 도 4의 구동에 따라 러더의 움직임을 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 러더를 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.
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. 러더(100)는 러더 블레이드(110)와 플랩(120), 그리고 플랩 회전축(130)을 포함한다.
러더 블레이드(110)는 유체역학적 힘이 작용하는 주된 부분이다.
플랩(120)은 러더 블레이드(110)의 후단부에서 플랩 회전축(130)에 의해 러더 블레이드(110)와 축 결합된다. 플랩 회전축(130)은 상하방향으로 플랩(120)의 전단부에 삽입되며, 상단과 하단이 각각 러더 블레이드(110)의 내부에 제공된다. 플랩 회전축(130)의 상단과 하단에는 보조 부재(131, 132)가 결합한다. 보조 부재(131, 132)는 러더 블레이드(110)에 대해 플랩 회전축(130)의 회전을 가능하게 하는 구성으로, 베어링을 포함한다.
플랩(120)은 플랩 회전축(130)의 회전으로 러더 블레이드(110)에 대해 상대 회동 가능하다. 플랩(120)은 선체(10)가 선회할 때 러더 블레이드(110)가 회동하는 방향과 동일한 방향으로 꺾임으로써 러더 블레이드(110)에 더 큰 양력을 발생시킨다.
러더 구동부(200)는 선체(10)에 대해 러더 블레이드(110)를 회동시키고, 동시에 플랩(120)을 러더 블레이드(110)에 대해 회동시킨다. 러더 구동부(200)는 제 1 구동축(210), 제 2 구동축(220), 제 1 동력 전달 기어(230), 제 2 동력 전달 기어(240), 제 1 회전 기어(250), 제 2 회전 기어(260), 기어부(270), 그리고 구동부(280)를 포함한다.
제 1 구동축(210)은 선체(10)의 저면에 제공된 트렁크(11)의 내부로부터 아래로 연장되며, 하단부가 러더 블레이드(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, 하단이 러더 블레이드(110) 내부에 위치한다. 제 2 구동축(220)의 상단과 하단에는 보조부재(221, 222)가 각각 결합하고, 상단은 트렁크(11)의 일부에 지지되고, 하단은 러더 블레이드(110)의 일부에 지지된다. 보조부재(221, 222)는 트렁크(11)와 러더 블레이드(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)는 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 마주하여 배치되며, 동일한 반경을 가질 수 있다. 제 2 동력 전달 기어(240)는 제 2 구동축(220)에 회전력을 전달한다.
제 1 회전 기어(250)는 러더 블레이드(110)의 내부에서 제 2 구동축(220)에 결합한다. 그리고, 제 2 회전 기어(260)는 플랩 회전축(130)에 결합한다. 제 2 회전 기어(260)는 플랩(120) 내부에 위치할 수 있다.
기어부(270)는 제 1 회전 기어(250)와 제 2 회전 기어(260)에 맞물리며, 제 1 회전 기어(250)의 회전력을 제 2 회전 기어(260)에 전달한다. 기어부(270)는 기어축(271)에 지지된다. 기어축(271)은 보조 부재(272, 273)의 개입으로, 러더 블레이드(110)에 대해 회전 가능하다. 기어부(270)는 제 1 회전 기어(250)와 제 2 회전 기어(260)가 동일한 방향으로 회전할 수 있는 구조로 제공된다. 본 실시예에서는 기어부(270)가 하나의 기어로 도시되었으나, 제 1 회전 기어(250)와 제 2 회전 기어(260)의 이격 거리에 따라 복수 개의 기어가 개입될 수 있다.
제 1 회전 기어(250) 및 기어부(270)는 러더 블레이드(110)에 마련된 제 1 수용부(111)에 수용된다. 제 1 수용부(111)는 플랩(120) 측으로 개방된다. 제 1 수용부(111)에는 해수가 유입되고, 러더 블레이드(110)는 제 1 수용부(111)로 유입된 해수가 그 내부로 유입되지 않도록 수밀 처리된다.
제 2 회전 기어(260)는 플랩(120)에 마련된 제 2 수용부(121)에 수용된다. 제 2 수용부(121)는 러더 블레이드(110) 측으로 개방된다. 제 2 수용부(121)에는 해수가 유입되고, 플랩(120)은 제 2 수용부(121)로 유입된 해수가 그 내부로 유입되지 않도록 수밀 처리된다.
구동부(280)는 제 1 동력 전달 기어(230)와 제 2 동력 전달 기어(240)에 동시에 회전력을 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)은 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 4는 본 실시예에 따라 러더 구동부가 구동되는 메커니즘을 보여주는 도면이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 구동에 따라 러더의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 모터(281)의 구동으로 제 1 구동 기어(283)와 제 2 구동 기어(284)가 회전하고, 이와 맞물려 제 1 동력 전달 기어(230)와 제 2 동력 전달 기어(240)가 회전한다.
제 1 동력 전달 기어(230)의 회전과 함께 제 1 구동축(210)이 회전되어, 러더 블레이드(110)가 선체(10)에 대해 회동한다.
그리고, 제 2 동력 전달 기어(240)의 회전과 함께 제 2 구동축(220)이 회전하고, 제 1 회전 기어(250)가 회전한다. 제 1 회전 기어(250)의 회전으로 기어부(270)가 맞물려 회전하고, 제 2 회전 기어(260)가 기어부(270)에 맞물려 회전한다. 제 2 회전 기어(260)는 제 1 회전 기어(250)와 동일한 방향으로 회전한다. 제 2 회전 기어(260)의 회전으로 플랩 회전축(130)이 회전하고, 플랩(120)이 러더 블레이드(110)에 대해 회전한다. 플랩(120)은 러더 블레이드(110)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하여 큰 양력을 발생시킨다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 러더를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 러더(100)는 제 2 회전 기어(260)가 러더 블레이드(110)의 내부에서 플랩 회전축(130)의 상단에 결합한다. 본 실시예에 따르면, 제 2 구동축(220)의 회전력을 플랩 회전축(130)에 전달하는 구성들(250, 260, 270)이 러더 블레이드(110) 내부에 위치하므로 러더 블레이드(110)의 수밀성이 향상된다. 도 3의 실시예의 경우, 제 2 회전 기어(260)와 기어부(270)가 맞물리는 영역이 노출되므로, 플랩(120) 및 러더 블레이드(110) 내부로 해수 유입 방지를 위한 수밀 구조가 별도로 요구된다. 그러나, 본 실시예의 경우 이러한 수밀 구조가 별도 요구되지 않는다.
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 블레이드 20: 플랩
130: 플랩 회전축 200: 러더 구동부
210: 제 1 구동축 220: 제 2 구동축
230: 제 1 동력 전달 기어 240: 제 2 동력 전달 기어
250: 제 1 회전 기어 260: 제 2 회전 기어
270: 기어부 280: 구동부
281: 모터 282: 회전축
283: 제 1 구동 기어 284: 제 2 구동 기어

Claims (5)

  1. 선체에 설치되는 러더 어셈블리에 있어서,
    러더 블레이드;
    상기 러더 블레이드의 후단부에 제공되며, 플랩 회전축에 의해 상기 러더 블레이드와 축 결합하는 플랩;
    상기 러더 블레이드의 상단에 고정 결합되며, 상기 선체에 대해 상기 러더 블레이드를 회동시키는 중공 형상의 제 1 구동축;
    상기 제 1 구동축에 삽입되며, 상기 플랩을 회전시키는 회전력을 전달하는 제 2 구동축;
    상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축을 동시에 동일한 방향으로 회전시키는 구동부;
    상기 제 1 구동축에 결합하는 제 1 동력 전달 기어; 및
    상기 제 2 구동축에 결합하는 제 2 동력 전달 기어를 포함하고,
    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.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 구동축은 상기 선체와 상기 러더 블레이드를 연결하며,
    상기 제 2 구동축은 상단이 상기 선체 내부에 제공되고, 하단이 상기 러더 블레이더 내부에 제공되는 러더 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 러더 블레이드의 내부에 위치하며, 상기 제 2 구동축에 결합된 제 1 회전 기어;
    상기 플랩 회전축에 결합된 제 2 회전 기어; 및
    상기 제 1 회전 기어와 상기 제 2 회전 기어에 맞물리며, 상기 제 2 구동축의 회전력을 상기 플랩 회전축에 전달하는 기어부를 더 포함하는 러더 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 2 회전 기어는 상기 플랩의 내부에 위치하며,
    상기 러더 블레이드에는 상기 플랩 측으로 개방되고 상기 제 1 회전 기어 및 상기 기어부가 수용되는 제 1 수용부가 마련되고,
    상기 플랩에는 상기 러더 블레이드 측으로 개방되고, 상기 제 2 회전 기어가 수용되는 제 2 수용부가 마련되는 러더 어셈블리.
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