KR101824602B1 - 선박용 러더 - Google Patents

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송지수
양희준
김희정
박형길
이동현
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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
    • B63H25/381—Rudders with flaps
    • B63B2718/00—

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

선박용 러더가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더는 선체에 회전 가능하게 설치되는 러더 몸체; 상기 러더 몸체의 후단부에 설치되어 팽창 공간을 형성하고, 상기 러더 몸체의 회전 시 상기 러더 몸체의 후단부에서 상기 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 변형되는 플랩 부재; 및 상기 팽창 공간으로 상기 플랩 부재를 변형시키기 위한 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하고, 상기 팽창 공간은, 상기 러더 몸체가 일 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 1 팽창 공간과 상기 러더 몸체가 타 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 2 팽창 공간을 포함한다.

Description

선박용 러더{Rudder for ship}
본 발명은 선박용 러더에 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 회동 가능하게 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 실시예는, 간단한 구조로 플랩 러더 형태를 구현하는 선박용 러더를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 회전 가능하게 설치되는 러더 몸체; 상기 러더 몸체의 후단부에 설치되어 팽창 공간을 형성하고, 상기 러더 몸체의 회전 시 상기 러더 몸체의 후단부에서 상기 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 변형되는 플랩 부재; 및 상기 팽창 공간으로 상기 플랩 부재를 변형시키기 위한 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하는, 선박용 러더가 제공될 수 있다.
상기 팽창 공간은, 상기 러더 몸체가 일 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 1 팽창 공간과 상기 러더 몸체가 타 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 2 팽창 공간을 포함할 수 있다.
상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간은 상기 러더 몸체의 후단부에 지지되어 상기 러더 몸체의 후방으로 돌출된 구획 부재에 의해 구획될 수 있다.
상기 구획 부재는, 상기 러더 몸체의 횡단면의 코드 라인 상에 배치될 수 있다.
상기 유체 공급부는, 상기 러더 몸체의 회전 방향에 따라 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 중 어느 하나에 유체를 공급할 수 있다.
상기 선박용 러더는 상기 러더 몸체의 회전 방향을 감지하는 센서; 및 상기 센서로부터 감지값을 수신하고, 상기 플랩 부재가 상기 러더 몸체의 후단부에서 상기 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 상기 유체 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 러더는, 상기 팽창 공간의 팽창으로 변형된 상기 플랩 부재를 지지하도록 상기 러더 몸체에 고정되고, 유체가 통과하는 구조를 가지는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는 망 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 러더 몸체의 후단부에 설치되어 팽창 공간을 형성하고, 러더 몸체의 회전 시 러더 몸체의 후단부에서 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 변형되는 플랩 부재와 유체 공급부를 사용하여 선박용 러더를 구성함으로써, 간단한 구조의 플랩 러더를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 AA선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이고,
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 제어부를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더를 나타내는 도면이고,
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하는 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 선박용 러더를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 AA선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이다. 참고로 도 1에서 X축 방향은 선체(10)의 길이 방향을 의미하고, 도 1의 러더 몸체(110)는 선체(10)의 길이 방향과 나란한 방향으로 배치된 것으로 가정한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선박용 러더(100)는 러더 몸체(110)와, 플랩 부재(130)와, 유체 공급부(150)를 포함한다. 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 전가동타 형태인 것으로 설명하나 혼타와 같은 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
러더 몸체(110)는 선체(10)에 회전 가능하게 설치된다. 러더 몸체(110)는 선체(10)에 회전 가능하게 지지되는 러더 스톡(115)에 결합된다. 러더 스톡(115)은 선체(10) 내부에 설치된 회전 구동부(미도시)의 회전 구동력을 러더 몸체(110)에 전달한다.
러더 몸체(110)는 도 2와 같이 유선형 단면을 가질 수 있다. 이때, 러더 몸체(110)는 도 2와 같이 후단부가 뭉뚝한 형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
러더 몸체(110)의 후단부에는 플랩 부재(130)가 설치될 수 있다. 플랩 부재(130)는 러더 몸체(110)의 후단부에 팽창 공간(140)을 형성한다. 플랩 부재(130)는 탄성 재질 또는 신축성 재질을 가진다.
플랩 부재(130)는 러더 몸체(110)의 회전 시 러더 몸체(110)의 후단부에서 러더 몸체(110)의 회전 방향으로 돌출되도록 변형된다. 이에 대해 후술한다.
본 실시예에서, 러더 몸체(110)의 후단부에 부착된 플랩 부재(130)가 형성하는 팽창 공간(140)은 제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 제 1 공간은 도 2에서 러더 몸체(110)의 단면의 코드 라인(chord line)을 중심으로 좌측(+Y 방향)에 위치하고, 제 2 공간은 도 2에서 러더 몸체(110)의 단면의 코드 라인(chord line)을 중심으로 우측(-Y 방향)에 위치하는 것으로 가정한다.
제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142)은 러더 몸체(110)의 회전 방향에 따라 후술하는 유체 공급부(150)로부터 선택적으로 유체를 공급받아 팽창할 수 있다.
본 실시예에서, 러더 몸체(110)의 후단부에 구획 부재(120)가 지지될 수 있다. 구획 부재(120)는 러더 몸체(110)의 후방으로 돌출된다. 구획 부재(120)는 상하 방향(도 2에서 Z축 방향)으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 구획 부재(120)는 러더 몸체(110)의 단면의 코드 라인(chord line) 상에 배치될 수 있다.
플랩 부재(130)는 일부 영역이 구획 부재(120)의 후단에 고정 지지된 형태로 러더 몸체(110)의 후단부에 부착될 수 있다. 이때, 플랩 부재(130)와 러더 몸체(110)의 후단부 사이에 형성된 팽창 공간(140)은 구획 부재(120)를 중심으로 제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142)으로 분리되어 구획된다.
한편, 위와 같은 구획 부재(120)를 사용하지 않고 러더 몸체(110)의 후단부에 설치된 플랩 부재(130)에 의해 형성된 팽창 공간(140)을 두 개의 공간으로 구획하기 위한 다양한 형태의 구조가 제안될 수 있음은 물론이다.
유체 공급부(150)는 플랩 부재(130)에 의해 형성된 팽창 공간(140)을 팽창시키기 위한 유체를 공급한다. 유체는 기체 또는 액체일 수 있다. 기체는 공기 또는 불활성 기체일 수 있다. 액체는 물일 수 있다.
본 실시예에서, 유체 공급부(150)는 러더 몸체(110)의 회전 방향에 따라 제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142) 중 하나에 공기를 공급하도록 작동된다.
일례로, 유체 공급부(150)는 유체 공급원(151)과, 제 1 유체 공급 라인(152)과, 제 1 밸브(153)와, 제 2 유체 공급 라인(154)과, 제 2 밸브(155)를 포함할 수 있다.
유체 공급원(151)은 유체 저장 탱크(미도시)와 펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 유체 공급원(151)은 도 2와 같이 러더 몸체(110)의 내부에 배치될 수 있다. 또는 유체 공급원(151)은 도시되지 않았으나 선체(10) 내부에 배치되고 별도의 연결 라인을 통해 러더 몸체(110)의 내부와 연결될 수 있다.
제 1 유체 공급 라인(152)은 유체 공급원(151)과 제 1 팽창 공간(141)을 연결한다. 제 1 유체 공급 라인(152) 상에는 제 1 밸브(153)가 설치된다.
제 2 유체 공급 라인(154)은 유체 공급원(151)과 제 2 팽창 공간(142)을 연결한다. 제 2 유체 공급 라인(154) 상에는 제 2 밸브(155)가 설치된다.
제 1 밸브(153)가 개방되고 제 2 밸브(155)가 폐쇄되면, 유체 공급원(151)은 제 1 팽창 공간(141)으로만 유체를 공급한다. 이 경우, 제 1 팽창 공간(141)이 팽창하고, 제 1 팽창 공간(141)에 대응하는 플랩 부재(130)의 일 영역도 함께 신장 또는 팽창하여 러더 몸체(110)의 후단부에서 돌출 변형된다. 이에 대해 후술한다.
제 1 밸브(153)가 폐쇄되고 제 2 밸브(155)가 개방되면, 유체 공급원(151)은 제 2 팽창 공간(142)으로만 유체를 공급한다. 이 경우, 제 2 팽창 공간(142)이 팽창하고, 제 2 팽창 공간(142)에 대응하는 플랩 부재(130)의 타 영역도 함께 신장 또는 팽창하여 러더 몸체(110)의 후단부에서 돌출 변형된다. 이에 대해 후술한다.
다른 예로, 도시되지 않았으나 러더 몸체(110)의 회전 방향에 따라 제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142) 중 하나에 공기를 공급하도록 작동하는 다양 한 형태의 유체 공급부(150)가 제공될 수 있음은 물론이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하는 도면이다. 참고로 도 3 및 도 4에서 X축 방향은 선체(10)의 길이 방향을 의미하고, +Y축 방향은 선체(10)의 좌측 방향을 의미하고, -Y축 방향은 선체(10)의 우측 방향을 의미한다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)의 동작을 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 러더 몸체(110)는 시계 방향으로 회전한다. 달리 표현하면 러더 몸체(110)는 선박의 좌현 쪽으로 회전한다. 이 경우, 유체 공급부(150)는 제 1 팽창 공간(141)으로 유체를 공급하여 팽창시킴으로써, 러더 몸체(110)의 후단부에서 러더 몸체(110)가 회전하는 방향으로 플랩 부재(130)를 돌출시킨다.
그리고 도 4를 참조하면, 러더 몸체(110)는 반 시계 방향으로 회전한다. 달리 표현하면 러더 몸체(110)는 우현 쪽으로 회전한다. 이 경우, 유체 공급부(150)는 제 2 팽창 공간(142)으로 유체를 공급하여 팽창시킴으로써, 러더 몸체(110)의 후단부에서 러더 몸체(110)가 회전하는 방향으로 플랩 부재(130)를 돌출시킨다.
위와 같이 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 러더 몸체(110)의 회전 시 러더 몸체(110)의 후단부에서 러더 몸체(110)의 회전 방향으로 플랩 부재(130)가 신장 또는 팽창하여 변형됨으로써, 통상적인 플랩 러더를 구현할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 구동 모터, 기어로 구성된 복잡한 장치로 플랩 러더를 구현한 종래 기술과 달리 팽창 가능한 재질로 제작된 플랩 부재(130)에 유체를 공급하는 방식으로 플랩 러더를 구현함으로써, 구조가 간단하고 유지 보수가 편리하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 제어부를 나타내는 도면이다. 참고로, 도 2에서 센서(160)와 제어부(170)를 생략하였다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 센서(160)와 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
센서(160)는 러더 몸체(110)의 회전 방향을 감지한다.
제어부(170)는 센서(160)에서 수신한 감지값을 통해 러더 몸체(110)의 회전 방향을 파악하고, 플랩 부재(130)가 러더 몸체(110)에서 러더 몸체(110)의 회전 방향으로 돌출되도록 유체 공급부(150)를 제어한다.
달리 표현하면, 제어부(170)는, 센서(160)로부터 감지값을 수신하고, 제 1 팽창 공간(141)과 제 2 팽창 공간(142) 중 어느 하나에 유체를 공급하도록 유체 공급부(150)를 제어함으로써, 플랩 부재(130)를 러더 몸체(110)에서 러더 몸체(110)의 회전 방향으로 돌출시킨다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더를 나타내는 도면이고, 도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 선박용 러더(100')는 러더 몸체(110)와, 플랩 부재(130)와, 유체 공급부(150)와, 지지 부재(180)를 포함한다.
지지 부재(180)는 러더 몸체(110)에 고정되어 러더 몸체(110)의 회전 방향에 따라 도 7 및 도 8과 같이 변형된 플랩 부재(130)를 지지한다. 지지 부재(180)는 신장 또는 팽창하여 변형된 플랩 부재(130)를 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 지지 부재(180)에 지지된 플랩 부재(130)는 변형 상태에서 그 형태를 효과적으로 유지할 수 있다.
지지 부재(180)는 유체가 통과하는 구조를 가진다. 예컨대 지지 부재(180)는 도 6 내지 도 8과 같이 망 구조를 가질 수 있다. 이러한 지지 부재(180)는 도 6과 같이 플랩 부재(130)가 형성하는 팽창 공간에 공기가 공급되기 전 초기 상태에서 유체를 통과시키기 때문에 지지 부재(180)에 의한 저항 증가는 거의 발생하지 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.
10 : 선체
100 : 러더
110 : 러더 몸체
115 : 러더 스톡
120 : 구획 부재
130 : 플랩 부재
140 : 팽창 공간
141 : 제 1 팽창 공간
142 : 제 2 팽창 공간
150 : 유체 공급부
151 : 유체 공급원
152 : 제 1 유체 공급 라인
153 : 제 1 밸브
154 : 제 2 유체 공급 라인
155 : 제 2 밸브
160 : 센서
170 : 제어부
180 : 지지 부재

Claims (8)

  1. 선체에 회전 가능하게 설치되는 러더 몸체;
    상기 러더 몸체의 후단부에 설치되어 팽창 공간을 형성하고, 상기 러더 몸체의 회전 시 상기 러더 몸체의 후단부에서 상기 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 변형되는 플랩 부재; 및
    상기 팽창 공간으로 상기 플랩 부재를 변형시키기 위한 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하고,
    상기 팽창 공간은,
    상기 러더 몸체가 일 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 1 팽창 공간과 상기 러더 몸체가 타 방향으로 회전할 때 유체가 공급되어 팽창되는 제 2 팽창 공간을 포함하는, 선박용 러더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간은 상기 러더 몸체의 후단부에 지지되어 상기 러더 몸체의 후방으로 돌출된 구획 부재에 의해 구획되는, 선박용 러더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구획 부재는,
    상기 러더 몸체의 횡단면의 코드 라인 상에 배치되는, 선박용 러더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급부는,
    상기 러더 몸체의 회전 방향에 따라 상기 제 1 팽창 공간 및 상기 제 2 팽창 공간 중 어느 하나에 유체를 공급하는, 선박용 러더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 러더 몸체의 회전 방향을 감지하는 센서; 및
    상기 센서로부터 감지값을 수신하고, 상기 플랩 부재가 상기 러더 몸체의 후단부에서 상기 러더 몸체의 회전 방향으로 돌출되도록 상기 유체 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 선박용 러더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 팽창 공간의 팽창으로 변형된 상기 플랩 부재를 지지하도록 상기 러더 몸체에 고정되고, 유체가 통과하는 구조를 가지는 지지 부재를 더 포함하는, 선박용 러더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지 부재는 망 구조를 가지는, 선박용 러더.
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