KR101844415B1 - 선박용 러더 - Google Patents

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KR101844415B1
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KR
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rudder
prevention plate
rudder blade
vortex prevention
blade
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KR1020160149753A
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이주현
김진규
박종우
박형길
이용철
박경령
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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
    • B63B2718/00—

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

선박용 러더가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더는 선체에 회전 가능하게 지지되는 러더 스톡; 상기 러더 스톡에 고정 지지되는 러더 블레이드; 및 상기 러더 블레이드의 저면과 마주보며 배치되고 상기 러더 블레이드와 분리되어 상기 선체에 고정 지지되는 와류 방지판을 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.
러더 블레이드의 양쪽면 사이의 압력 차이에 의해서, 압력이 높은 압력면에서 압력이 낮은 흡입면으로 유체가 이동하면서 러더 하단에서 와류(vortex)가 발생한다.
위와 같이 와류를 발생시키는 유동현상은 양력의 감소와 저항의 증가를 유발한다. 이에 따라 러더의 타력이 감소하고 조종성능이 저하된다.
종래 와류 감소를 위해 러더 하단에 엔드 플레이트를 부착하는 기술이 개발되어 적용되고 있다. 이러한 엔드 플레이트는 저항 증가를 초래한다.
등록특허 10-0980656(2010년09월07일 공고)
본 발명의 실시예는, 저항 증가 없이 와류를 저감시키는 선박용 러더를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 회전 가능하게 지지되는 러더 스톡; 상기 러더 스톡에 고정 지지되는 러더 블레이드; 및 상기 러더 블레이드의 저면과 마주보며 배치되고 상기 러더 블레이드와 분리되어 상기 선체에 고정 지지되는 와류 방지판을 포함하는, 선박용 러더가 제공될 수 있다.
상기 선박용 러더는 상기 선체에 고정 지지되는 러더 혼을 더 포함하고, 상기 러더 블레이드는 상기 러더 혼에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 와류 방지판은 상기 러더 블레이드를 관통하여 상기 러더 혼에 고정 지지되는 고정 부재에 고정 지지될 수 있다.
상기 러더 스톡은 중공부를 가지는 중공축 형상을 가지고, 상기 와류 방지판은 상기 러더 블레이드를 관통하여 상기 러더 스톡의 상기 중공부를 통해 상기 선체에 고정되는 고정 부재에 고정 지지될 수 있다.
상기 와류 방지판의 단면은 상기 러더 블레이드의 저면과 동일한 형상을 가지고, 상기 와류 방지판의 단면적은 상기 러더 블레이드의 저면의 면적과 동일한 크기를 가질 수 있다.
상기 와류 방지판의 단면은 상기 러더 블레이드의 저면과 동일한 형상을 가지고, 상기 와류 방지판의 단면적은 상기 러더 블레이드의 저면의 면적에 비해 작은 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 와류 방지판이 러더 블레이드의 저면과 마주보며 배치되고 러더 블레이드와 분리되어 선체에 고정 지지됨으로써, 와류 방지판에 의해 발생되는 저항을 방지 또는 최소화하면서 와류를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에서 러더 블레이드가 제거된 상태를 타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 사시도이고,
도 4는 도 1의 러더 블레이드의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 아래에서 바라본 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 5에 도시된 와류 방지판과 러더 블레이드의 저면과의 관계에 대한 일 변형례를 나타내는 도면이고,
도 8은 도 5에 도시된 와류 방지판과 러더 블레이드의 저면과의 관계에 대한 다른 변형례를 나타내는 도면이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 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 선박용 러더를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서 러더 블레이드가 제거된 상태를 타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 사시도이고, 도 4는 도 1의 러더 블레이드의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 아래에서 바라본 도면이다. 도 1에서 볼 때 +X는 선박 또는 선박용 러더(100)의 전방, +Y는 선박 또는 선박용 러더(100)의 좌측을 의미한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 러더 스톡(110)과, 러더 블레이드(130)와, 와류 방지판(150)을 포함한다.
러더 스톡(110)은 선체(10)에 회전 가능하게 지지된다. 러더 스톡(110)의 상부는 선체(10) 내부에 회전 가능하게 지지되고, 러더 스톡(110)의 하부는 선체(10)에서 아래로 노출된다.
러더 블레이드(130)는 러더 스톡(110)에 고정 지지된다. 러더 스톡(110)이 회전 구동부(미도시)에 의해 회전하면 러더 블레이드(130)는 러더 스톡(110)과 함께 회전한다.
러더 블레이드(130)의 단면은 에어 포일 형상을 가진다. 이러한 러더 블레이드(130)가 소정의 타각(舵角)으로 회전하면 프로펠러 후류에 의해 양력 또는 타력이 발생하고 이에 따라 선체(10)가 선회할 수 있다.
러더 블레이드(130)는 전연과 후연을 연결하는 코드 라인에 대해 좌우 대칭의 수평 단면을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
본 실시예에서, 러더 블레이드(130)는 선체(10)에 고정 지지되는 러더 혼(120)에 회전 가능하게 지지된다. 즉, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 혼타 형태를 가진다.
와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)의 저면과 마주보며 배치된다. 와류 방지판(130)는 러더 블레이드(130)가 회전하여 타력을 발생시키는 과정에서 러더 블레이드(130)의 하단부에서 와류가 발생되는 것을 방지한다. 이에 대해 후술한다.
와류 방지판(150)는 도 3과 같이 에어 포일 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서 와류 방지판(150)는 도 5와 같이 러더 블레이드(130)의 저면과 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다.
와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)와 분리되어 선체(10)에 고정 지지된다. 이 경우, 러더 블레이드(130)가 회전할 때 와류 방지판(150)는 회전하지 않고 위치 고정된다.
와류 방지판(150)는 고정 부재(160)에 의해 러더 혼(120)에 고정 지지될 수 있다. 이 경우, 와류 방지판(150)는 고정 부재(160)를 매개로 선체(10)에 고정 지지될 수 있다.
고정 부재(160)는 러더 블레이드(130)를 관통하여 러더 혼(120)에 고정된다. 이때, 고정 부재(160)의 상단부는 러더 혼(120)에 고정되고, 고정 부재(160)의 하단부는 와류 방지판(150)에 고정된다. 러더 블레이드(130)에는 고정 부재(160)가 관통 배치되는 관통홀(133)이 형성된다.
고정 부재(160)는 바 또는 빔 형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)의 동작을 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 선박이 순항 중에 있다. 이때, 러더 블레이드(130)의 타각은 제로이다. 이때, 프로펠러 후류가 러더 블레이드(130)의 코드 라인과 나란하게 유입되기 때문에 타력이 발생하지 않는다.
본 실시예에서, 와류 방지판(150)의 단면은 러더 블레이드(130)의 저면과 동일한 형상을 가지고, 와류 방지판(150)의 단면적은 러더 블레이드(130)의 저면의 면적과 동일한 크기를 가진다.
도 5와 같이 러더 블레이드(130)의 타각이 제로이면, 와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)의 측면으로 돌출되지 않는다. 따라서 선박이 운항 중에 있을 때 와류 방지판(150)이 러더 블레이드(130)의 측면으로 돌출되어 발생되는 유동 교란에 의한 저항 증가를 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 선박이 선회 중에 있다. 이때, 러더 블레이드(130)는 소정의 타각으로 회전한다. 이때, 프로펠러 후류가 러더 블레이드(130)의 코드 라인에 비스듬히 유입되어 타력이 발생한다.
본 실시예에서, 와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)와 분리되어 선체(10)에 고정 지지되기 때문에 도 6과 같이 러더 블레이드(130)가 소정의 타각으로 회전하더라고 와류 방지판(150)는 회전하지 않고 원래 위치에 고정된다.
이 경우, 와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)의 측면으로 돌출된 형태를 가지게 되고, 러더 블레이드(130)의 하단부에서 와류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 프로펠러 후류는 와류 방지판(150)의 코드 라인과 나란하게 유입되기 때문에 와류 방지판(150)이 프로펠러 후류에 비스듬한 방향으로 놓인 경우에 비해 형상 저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 와류 방지판과 러더 블레이드의 저면과의 관계에 대한 일 변형례를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 5에 도시된 와류 방지판과 러더 블레이드의 저면과의 관계에 대한 다른 변형례를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 와류 방지판(150')의 단면은 러더 블레이드(130)의 저면과 동일한 형상을 가지고, 와류 방지판(150')의 단면적은 러더 블레이드(130)의 저면의 면적에 비해 작은 크기를 가진다. 예컨대, 와류 방지판(150')의 단면적은 러더 블레이드(130)의 저면의 면적의 0.7배 이상 1.0배 미만일 수 있다.
이 경우, 와류 방지판(150')는 도 5에 도시된 구조에 비해 와류 방지 기능은 다소 약할 수 있으나 와류 방지판(150')에 걸리는 형상 저항이 저감될 수 있다.
도 8을 참조하면, 와류 방지판(150")의 단면은 러더 블레이드(130)의 저면과 동일한 형상을 가지고, 와류 방지판(150")의 단면적은 러더 블레이드(130)의 저면의 면적에 비해 큰 크기를 가진다. 예컨대, 와류 방지판(150")의 단면적은 러더 블레이드(130)의 저면의 면적의 1.0배 초과 1.3배 미만일 수 있다.
이 경우, 와류 방지판(150")는 도 5에 도시된 구조에 비해 와류 방지판(150")에 걸리는 형상 저항이 다소 증가할 수 있으나 와류 방지 기능은 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100')는 러더 스톡(110)과, 러더 블레이드(130)와, 와류 방지판(150)을 포함한다. 본 실시예에 따른 선박용 러더(100')는 앞선 실시예에 따른 선박용 러더(100)와 달리 전가동타 형태를 가진다.
본 실시예에서, 선체(10)에 회전 가능하게 지지되는 러더 스톡(110)은 중공부를 가지는 중공축 형상을 가진다.
와류 방지판(150)는 러더 블레이드(130)를 관통하여 러더 스톡(110)의 중공부를 통해 선체(10)에 고정되는 고정 부재(160)에 고정된다. 이때, 고정 부재(160)의 상단부는 선체(10)의 내측에 고정 지지되고, 고정 부재(160)의 하단부는 와류 방지판(150)에 고정 지지된다.
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 : 선박용 러더
110 : 러더 스톡
120 : 러더 혼
130 : 러더 블레이드
133 : 관통홀
150 : 와류 방지판
160 : 고정 부재

Claims (6)

  1. 선체에 회전 가능하게 지지되는 러더 스톡;
    상기 러더 스톡에 고정 지지되는 러더 블레이드; 및
    상기 러더 블레이드의 저면과 마주보며 배치되고 상기 러더 블레이드와 분리되어 상기 선체에 고정 지지되는 와류 방지판을 포함하고,
    상기 러더 블레이드가 회전할 때 상기 와류 방지판은 회전하지 않고 위치 고정되는, 선박용 러더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선체에 고정 지지되는 러더 혼을 더 포함하고,
    상기 러더 블레이드는 상기 러더 혼에 회전 가능하게 지지되는, 선박용 러더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 와류 방지판은 상기 러더 블레이드를 관통하여 상기 러더 혼에 고정 지지되는 고정 부재에 고정 지지되는, 선박용 러더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 러더 스톡은 중공부를 가지는 중공축 형상을 가지고,
    상기 와류 방지판은 상기 러더 블레이드를 관통하여 상기 러더 스톡의 상기 중공부를 통해 상기 선체에 고정되는 고정 부재에 고정 지지되는, 선박용 러더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와류 방지판의 단면은 상기 러더 블레이드의 저면과 동일한 형상을 가지고, 상기 와류 방지판의 단면적은 상기 러더 블레이드의 저면의 면적과 동일한 크기를 가지는, 선박용 러더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와류 방지판의 단면은 상기 러더 블레이드의 저면과 동일한 형상을 가지고, 상기 와류 방지판의 단면적은 상기 러더 블레이드의 저면의 면적에 비해 작은 크기를 가지는, 선박용 러더.
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