KR101778315B1 - 상하 분리 구동형 트위스트 러더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 선미에 설치되는 러더(방향타)에 관한 것으로서, 선미에 설치된 러더축에 결합되는 상부러더와, 상기 상부러더 하측부에 설치되며, 상기 상부러더와 독립적으로 회동 가능하도록 상기 러더축이 관통 결합되는 하부러더, 및 상기 하부러더에 내설되어 상기 러더축과 하부러더를 결합시키되 상기 하부러더가 상기 러더축을 기준으로 소정의 각도만큼 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 상기 하부러더에 회전력을 부가할 수 있도록 구비되는 구동수단으로 구성됨으로써, 프로펠러로부터 전달되는 수류의 특성에 대응하여 적절한 각도 유지가 가능하도록 하여 러더의 양력 성능과 효율성을 향상시킬 수 있는 상하 분리 구동형 트위스트 러더에 관한 것이다.

Description

상하 분리 구동형 트위스트 러더{Separatable drive twist rudder having the upper and lower side}

본 발명은 선박의 선미에 설치되는 러더(방향타)에 관한 것으로서, 선미에 설치되는 러더를 상부러더와 하부러더로 분리 구성하되, 하부러더는 러더축을 기준으로 독립적으로 회동조절이 가능하도록 함으로써, 프로펠러로부터 전달되는 수류의 특성에 적절하게 대응할 수 있도록 하여 러더의 양력 성능과 효율성을 향상시킬 수 있는 상하 분리 구동형 트위스트 러더에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 선미에 설치된 추진 장치인 프로펠러(propeller)의 회전에 의하여 해상에서 추진력을 얻어 진행하게 되는 데, 이때 프로펠러는 선박 주위의 물을 뒤쪽으로 가속시켜 선박에 추진력을 부가함으로써 선박을 전진시키게 된다.

이때 선박에는 선박의 진행 방향을 조정할 수 있도록 선미 중심선 상의 프로펠러 후방에 러더(rudder)(방향타)가 설치되고 있다.

여기서 러더는 타각을 조정함으로써, 프로펠러 후방의 유체 흐름에 의해 받게 되는 양력의 수직 성분을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하게 되는 것이다.

따라서 러더는 상대적으로 큰 양력을 발생시킴과 동시에 에너지 손실을 최소화하여 추진 효율이 향상되도록 하는 것이 중요하다.

이하 종래의 방향타를 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.

도 1은 종래의 러더가 선미에 설치된 상태의 측면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 러더(200)는 선미(100)의 프로펠러(300) 후방에 방향 조정(타각)이 가능하도록 설치되며, 통상적으로 유체의 저항이 최소화되도록 유선형으로 구비된다.

이때 러더(200)는 프로펠러(300)의 후방에 설치되기 때문에, 프로펠러(300)가 일방향으로 회전되는 특성상 러더(200)의 양측부는 물론 상,하 방향에서 유체 흐름이 동일하게 형성되지 못하게 되고, 이에 따라 러더(200) 주변에는 상부수류와 하부수류가 형성된다.

그러나 종래의 러더는 일정 면적을 가지는 일체형 구조로 형성되어 있기 때문에 상기와 같은 상부수류와 하부수류에 적절하게 대응할 수 없게 됨으로써, 양력 성능이 현저히 저하될 뿐 아니라, 조종 효율성 또한 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 상부러더와 하부러더로 분리 구성함과 동시에 하부러더는 상부러더와 별개로 독립적으로 회전 작동이 가능한 트위스트 구조를 구현함으로써, 프로펠러로부터 전달되는 상부수류와 하부수류에 적절하게 대응할 수 있게 하여 최적의 조종 성능을 발휘할 수 있는 상하 분리 구동형 트위스트 러더를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선미에 설치된 러더축에 결합되는 상부러더와, 상기 상부러더 하측부에 설치되며, 상기 상부러더와 독립적으로 회동 가능하도록 상기 러더축이 관통 결합되는 하부러더, 및 상기 하부러더에 내설되어 상기 러더축과 하부러더를 결합시키되 상기 하부러더가 상기 러더축을 기준으로 소정의 각도만큼 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 상기 하부러더에 회전력을 부가할 수 있도록 구비되는 구동수단으로 구성된다.

여기서 상기 구동수단은 상기 하부러더의 하우징 내주면에 결합되는 구동모터, 및 상기 구동모터의 구동축과 상기 러더축을 연결하되, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 하부러더가 상기 러더축을 기준으로 회동되도록 하는 기어연결부로 구성된다.

또한 상기 기어연결부는 상기 구동축에 결합되는 워엄기어 및 상기 회전축의 외주면에 원호 형상으로 결합되는 워엄횔로 구성될 수 있다.

한편 상기 상부러더의 하측면과 상기 하부러더의 상측면 중 어느 하나에는 원호 형상의 조정홈을 형성하고, 다른 하나에는 상기 조정홈에 삽입될 수 있는 돌기를 형성하여 상기 하부러더가 일정 각도 내에서만 회동될 수 있도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 하부러더의 각도를 독립적으로 조절함으로써, 프로펠러로부터 전달되는 상부수류와 하부수류에 적절히 대응하여 최적의 위치 설정이 가능하게 되고, 이로 인해 러더의 양력 성능의 향상은 물론 조종 효율성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 러더가 선미에 설치된 상태의 측면도,
도 2는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 사시도,
도 3은 본 발명에 구비된 하부러더의 단면도,
도 4는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 평면 투시도,
도 5는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 작동 상태도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 구비된 하부러더의 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 평면 투시도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더는 상부러더(10)와 하부러더(60) 및 구동수단(50)으로 구성된다.

상부러더(10)는 선미에 설치되는 러더축(20)에 결합되어 러더축(20)과 함께 회전될 수 있게 구비되는 것으로서, 양측면은 수류를 안내할 수 있도록 일정 면적을 가지도록 형성되며, 이때 선단부에서 후단부로 갈수록 점차로 단면이 작아지는 유선형으로 구비된다.

여기서 상부러더(10)의 선단부에는 도시된 바와 같이 선체에 결합된 러더축(10)이 수직으로 관통 결합된다.

한편 상부러더(10)는 도시하지는 않았지만 일반적인 축체결부재를 이용하거나 용접을 통해 러더축(20)에 고정시킬 수 있으며, 또한 내부에는 다수개의 보강프레임 등이 설치된다.

따라서 상부러더(10)는 러더축(20)의 회전에 대응하여 좌,우 방향으로 회동하게 되는 것이다.

한편 하부러더(60)는 상부러더(10)의 하단부에 연결되도록 설치된다.

하부러더(60)는 상부러더(10)와 동일한 형상으로 구비될 수 있으며, 선단부에는 러더축(20)이 관통 결합된다.

여기서 하부러더(60)는 러더축(20)이 끼워진 상태에서 하향 이탈되지 않도록 설치되며, 이때 하부러더(60)의 하우징(62)은 러더축(20)에 직접 결합되지 않고, 하기에서 설명하는 구동수단(50)에 의해 연결되어 회동 가능하도록 설치되는 것이다.

따라서 하부러더(60)와 상부러더(10)는 러더축(20)의 회전과 함께 회전할 수 있게 되고, 이때 하부러더(60)는 구동수단(50)에 의해 러더축(20)을 기준으로 독립적으로도 회동할 수 있게 설치되는 것이다.

한편 하부러더(60)의 하우징(62) 내측부에는 구동수단(50)이 설치된다.

여기서 구동수단(50)은 하부러더(60)에 내설되어 하부러더(60)가 러더축(20)을 기준으로 소정의 각도만큼 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 하부러더(60)에 회전력을 부가하는 역할을 하는 것이다.

구동수단(50)은 구동모터(40)와 기어연결부(30)로 구성된다.

구동모터(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하부러더(60)의 하우징(62) 내측부 일측면에 고정 설치되며, 러더축(20)과 기어연결부(30)에 의해 연결된다.

이때 기어연결부(30)는 워엄기어(31)와 워엄휠(35)로 구성될 수 있다.

워엄기어(31)는 구동모터(40)의 구동축에 결합되고, 워엄휠(35)은 러더축(20)의 외주면에 결합되는 것이다.

여기서 워엄휠(35)은 하부러더(60)의 조정 가능한 회전 각도를 고려하여 적절한 크기의 원호 형상을 가지도록 형성된다.

워엄휠은 러더축(20)의 외주면을 따라 형성되도록 하여 용접 결합시킬 수 있을 것이다.

따라서 구동모터(40)의 회전에 의해 워엄기어(31)가 회전하게 되면, 이때 워엄휠(35)은 러더축(20)에 고정되어 있기 때문에 워엄기어(31)가 회전하면서 워엄휠(35)을 따라 이동하게 되는 것이다.

이때 구동모터(40)가 러더축(20)을 기준으로 상대적인 회전운동을 하게 되어 하부더러가(60)가 러더축(20)을 기준으로 회동하게 되는 것이다.

한편 상부러더(10)의 하측면과 하부러더(60)의 상측면에는 서로 대응되어 끼워 맞추어질 수 있는 조정돌기(15)와 조정홈(65)이 각각 형성된다.

여기서 조정돌기(15)와 조정홈(65)은 하부러더(60)의 회전 각도를 제한하는 역할을 하는 것이다.

즉, 상부러더(10)의 하측면과 하부러더(60)의 상측면 중 어느 하나에는 원호 형상의 조정홈(65)을 형성하고, 다른 하나에는 조정홈(65)에 삽입될 수 있는 조정돌기(15)를 형성함으로써, 하부러더(60)의 회전시 조정돌기(15)가 조정홈(65)을 따라 이동하도록 하는 것이다.

따라서 하부러더(60)는 조정홈(65)의 범위 내에서 조정 가능하게 되는 것이다.

이하 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 작동 과정을 설명한다.

여기서 도 5는 본 발명의 상하 분리 구동형 트위스트 러더의 작동 상태도를 나타낸 것이다.

먼저 상부러더(10)와 하부러더(60)는 프로펠러(300)로부터 발생되는 수류의 방향을 고려하여 적절한 위치와 각도로 셋팅된다.

이때 상부러더(10)와 하부러더(60)는 러더축(20)의 회전에 의해 러더축(20)과 함께 회동하게 된다.

상기와 같이 상부러더(10)와 하부러더(60)가 회전되어 위치 조정이 완료되면, 하부러더(60)를 프로펠러(300)의 하부수류를 고려하여 추가적으로 각도를 조정하는 것이다.

하부러더(60)의 각도 조정 방법은 다음과 같다

먼저, 구동수단(50)에 구비된 구동모터(40)를 회전시켜 구동축에 결합된 워엄기어(31)를 회전시킨다.

이때 워엄기어(31)에 맞물리는 워엄휠(35)은 러더축(20)에 고정되어 있기 때문에, 워엄기어(31)는 회전하면서 워엄휠(35)을 따라 이동하게 되고, 따라서 구동모터(40)가 러더축(20)을 기준으로 상대운동을 하게 됨으로써, 하부러더(60)가 러더축(20)을 기준으로 회동하게 되는 것이다.

여기서 하부러더(60)는 프로펠러(300)로부터 발생되는 하부수류의 방향을 고려하여 적절한 각도로 회동시키면 될 것이다.

이때 하부러더(60)는 조정홈(65)의 범위 안에서 각도 조정이 가능하며, 대략 10도 정도로 회동시킬 수 있도록 하면 될 것이다.

따라서 본 발명은 상부러더(10)와 하부러더(60)가 상,하로 분리됨과 동시에 하부러더(60)는 상부러더(10)와 별개로 독립적으로도 회전 작동이 가능하게 됨으로써, 하부러더(60)는 프로펠러(300)의 수류 방향을 고려하여 최적의 각도를 유지하는 것이 가능하게 되고, 이에 따라 최적의 조종 성능과 효율성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 상부러더 15 : 조정돌기
20 : 러더축 30 : 기어연결부
31 : 워엄기어 35 : 워엄휠
40 : 구동모터 50 : 구동수단
60 : 하부러더 65 : 조정홈
100 : 선미 200 : 러더
300 : 프로펠러

Claims (4)

1. 선미에 설치된 러더축에 결합되는 상부러더;
   상기 상부러더 하측부에 설치되며, 상기 상부러더와 독립적으로 회동 가능하도록 상기 러더축이 관통 결합되는 하부러더; 및
   상기 하부러더에 내설되어 상기 러더축과 하부러더를 결합시키되, 상기 하부러더가 상기 러더축을 기준으로 소정의 각도만큼 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 상기 하부러더에 회전력을 부가할 수 있도록 구비되는 구동수단을 포함하고,
   상기 상부러더의 하측면과 상기 하부러더의 상측면 중 어느 하나에는 원호 형상의 조정홈을 형성하고, 다른 하나에는 상기 조정홈에 삽입될 수 있는 조정돌기를 형성하여 상기 하부러더가 일정 각도 내에서만 회동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 상하 분리 구동형 트위스트 러더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동수단은,
   상기 하부러더의 하우징 내주면에 결합되는 구동모터; 및
   상기 구동모터의 구동축과 상기 러더축을 연결하되, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 하부러더가 상기 러더축을 기준으로 회동되도록 하는 기어연결부;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 상하 분리 구동형 트위스트 러더.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기어연결부는 상기 구동축에 결합되는 워엄기어 및 상기 러더축의 외주면에 원호 형상으로 결합되는 워엄휠로 구성되는 것을 특징으로 하는 상하 분리 구동형 트위스트 러더.
4. 삭제

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