KR101939861B1 - 선박용 러더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박용 러더에 관한 것으로서, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서, 러더 몸체; 및 상기 선박과 상기 러더 몸체를 연결하는 러더 축을 포함하며, 상기 러더 축은, 중심 축이 상기 러더 몸체의 평단면에서 횡방향 폭이 최대인 지점에 위치하는 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더의 상부 리딩엣지와 하부 리딩엣지를 서로 비틀리게 구성함과 동시에, 선박용 러더의 평단면이 횡방향 폭 중 최대폭의 위치가 러더 축의 중심선의 위치와 동일 직선상에 위치하도록 하여, 선박의 추진효율을 극대화시킴과 동시에 선박용 러더의 횡방향 최대폭이 불필요하게 증가하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 선박용 러더의 횡방향 최대폭이 불필요하게 증가하는 것을 방지하는 것으로 인해, 러더의 저항을 감소시킬 수 있으며 중량을 감소시켜 선박의 추진효율이 향상되고 연료비 또한 감소하는 효과가 있어 궁극적으로는 선박의 수주 경쟁력을 극대화하는 효과가 있다.
또한, 선박용 러더의 평단면에서 횡방향 폭이 최대폭인 지점에서 종방향 후단부까지는 상기 평단면의 횡방향 폭이 상기 평단면의 종방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 하여, 선박용 러더 제작시 사용되는 곡판의 사용을 최소화 할 수 있어 제작비를 절감하는 효과가 있다.

Description

선박용 러더{A rudder for ship}
본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: 10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용]
일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.
이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.
따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.
이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.
연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.
또한, 최근에는 선박에 에너지 절감 부가 장치(ESD)를 부가하는 것 외에도, 선체나 러더, 스케그 등의 형상을 최적화하는 것에 대해 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
국내특허등록공보 제10-1184076호 국내특허등록공보 제10-1110392호 국내특허등록공보 제10-0346512호
본 발명의 목적은, 선박용 러더의 상부와 하부의 비틀림 구조를 채택함과 동시에, 선박용 러더의 평단면이 횡방향 폭 중 최대폭의 위치가 러더 축의 중심선의 위치와 동일 직선상에 위치하도록 함으로써, 러더 상부와 하부의 비틀림구조에 의한 추진효율 향상 및 공동 침식 개선 효과를 얻음과 동시에 선박용 러더의 횡방향 폭의 불필요한 증가를 줄일 수 있는 선박용 러더를 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서, 러더 몸체; 및 상기 선박과 상기 러더 몸체를 연결하는 러더 축을 포함하며, 상기 러더 축은, 중심 축이 상기 러더 몸체의 평단면에서 횡방향 폭이 최대인 지점에 위치하는 형태인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 평단면에서 횡방향 폭이 최대폭인 지점에서 종방향 후단부까지는, 상기 평단면의 횡방향 폭이 상기 평단면의 종방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭인 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 평단면의 횡방향 폭 중 최대폭의 위치에서 종방향 전단부까지는, 상기 러더 몸체 상부의 평단면 횡방향 폭이 일측으로 편향되고, 상기 러더 몸체 하부의 평단면 횡방향 폭이 타측으로 편향되는 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 트레일링 엣지가 상기 선박에 수직한 일직선상에 놓이는 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 일측으로 편향된 리딩엣지를 가지는 러더 몸체 상부; 및 타측으로 편향된 리딩엣지를 가지는 러더 몸체 하부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 러더 몸체 상부의 리딩엣지 하단과 상기 러더 몸체 하부의 리딩엣지 상단을 곡선으로 이어지도록 연속적으로 형성되는 러더 몸체 중앙부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 러더 몸체 상부와 상기 러더 몸체 하부를 연결하는 러더 몸체 중앙부; 및 상기 러더 몸체 중앙부에 돌출 형성되는 러더 벌브를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체 상부의 리딩엣지는, 상기 러더 몸체 상부의 최상측 전단부에서 상기 러더 몸체 중앙부의 전단부로 갈수록 횡방향 기준 중심 위치에서 일측으로 편향되게 기울어지도록 구성되며, 상기 러더 몸체 하부의 리딩엣지는, 상기 러더 몸체 하부의 최하측의 전단부는 횡방향 기준 중심위치에 있고, 상기 러더 몸체 하부의 최하측의 전단부에서 상기 러더 몸체 중앙부의 전단부로 갈수록 횡방향 기준 중심위치에서 타측으로 편향되게 기울어지도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 러더 몸체 상부의 리딩엣지는, 상기 러더 몸체 상부의 최상측의 전단부는 횡방향 기준 중심위치에 있고, 상기 러더 몸체 상부의 최상측의 전단부에서 상기 러더 몸체 중앙부의 전단부로 갈수록 횡방향 기준 중심 위치에서 일측으로 편향되게 기울어지도록 구성되며, 상기 러더 몸체 하부의 리딩엣지는, 상기 러더 몸체 하부의 최하측의 전단부는 횡방향 기준 중심위치에 있고, 상기 러더 몸체 하부의 최하측의 전단부에서 상기 러더 몸체 중앙부의 전단부로 갈수록 횡방향 기준 중심위치에서 타측으로 편향되게 기울어지도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더의 상부 리딩엣지와 하부 리딩엣지를 서로 비틀리게 구성함과 동시에, 선박용 러더의 평단면이 횡방향 폭 중 최대폭의 위치가 러더 축의 중심선의 위치와 동일 직선상에 위치하도록 하여, 선박의 추진효율을 극대화시킴과 동시에 선박용 러더의 횡방향 최대폭이 불필요하게 증가하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 선박용 러더의 횡방향 최대폭이 불필요하게 증가하는 것을 방지하는 것으로 인해, 러더의 저항을 감소시킬 수 있으며 중량을 감소시켜 선박의 추진효율이 향상되고 연료비 또한 감소하는 효과가 있어 궁극적으로는 선박의 수주 경쟁력을 극대화하는 효과가 있다.
또한, 선박용 러더의 평단면에서 횡방향 폭이 최대폭인 지점에서 종방향 후단부까지는 상기 평단면의 횡방향 폭이 상기 평단면의 종방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 하여, 선박용 러더 제작시 사용되는 곡판의 사용을 최소화 할 수 있어 제작비를 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 개념도이다.
도 5에서 (A)는,본 발명의 실시예에 따른 러더 상부의 최상측의 평단면을 나타내는 단면도, (B)는, 러더 상부의 최하측의 평단면을 나타내는 단면도, (C)는, 러더 하부의 최상측의 평단면을 나타내는 단면도, (D)는, 러더 하부의 최하측의 평단면을 나타내는 단면도이다.
도 6에서 (a)는, 프로펠러 후류의 축방향 속도분포도이고, (b)는, 프로펠러 후류의 회전방향 속도분포도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 추진 성능 비교표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 개념도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 러더몸체(10), 러더벌브(20)를 포함한다.
러더몸체(10)는, 프로펠러(도시하지 않음)의 후방에 설치되어 선박(도시하지 않음)의 항해 방향을 조종한다. 러더 몸체(10)는 러더 상부(11), 러더 하부(12), 러더 중앙부(13)를 가질 수 있다.
러더 상부(11)는, 일측으로 편향된 러더 상부 리딩엣지(101a)를 가질 수 있으며, 러더 하부(12)는, 타측으로 편향된 러더 하부 리딩엣지(101b)를, 그리고 러더 중앙부(13)는, 러더 상부(11)와 러더 하부(12)를 연결할 수 있으며, 러더 상부 리딩엣지(101a) 하단과 러더 하부 리딩엣지(101b) 상단을 곡선으로 이어지도록 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 러더 몸체(10)는, 평단면의 횡방향 폭 중 최대폭인 지점에서 종방향 전단부까지는, 러더 몸체 상부(11)의 평단면 횡방향 폭이 일측으로 편향되고, 러더몸체 하부(12)의 평단면 횡방향 폭이 타측으로 편향되는 형태를 가질 수 있다.
러더 상부(11), 러더 하부(12) 및 러더 중앙부(13)에 대해 구체적으로 설명하기에 앞서, 이하에서는 본 발명의 구성요소들로 인해 도출되는 효과를 효과적으로 설명하기 위해, 우선적으로 도 6A 및 도 6B를 참조하여 도시된 실험자료들에 대해서 상세히 설명하도록 하겠다.
도 6A는, 프로펠러 후류의 축방향 속도분포도이고, 도 6B는, 프로펠러 후류의 회전방향 속도분포도이다. 이는 단축선에서의 실험결과를 나타낸다.
이하에서 회전방향의 기준은 선체의 선미(도시하지 않음)에서 선체의 선수를 바라보는 것을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향을 지정하는 것으로 하며, 선체의 좌현은 도면에서 좌측, 선체의 우현은 도면에서 우측이다.
도면에서 Y는 선체를 기준으로 수평선을 나타내는 좌표축이며, Z는 선체를 기준으로 수직선을 나타내는 좌표축이고, 도 6A는 유체의 축방향 속도(선체의 진행방향에 반대방향으로의 속도)를 등속선별로 색깔을 지정하여 나타낸 속도값으로, 선체 후미(도시하지 않음)에 흐르는 유체의 축방향 속도를 나타낸 도면이며, 도 6B는 유체의 회전방향을 다수의 화살표로 나타낸 속도값(화살표의 방향은 회전방향을, 화살표의 길이는 회전속도를 나타냄)으로 선체 후미에 흐르는 유체의 회전 방향 및 회전 속도를 나타낸 도면이다.
도 6A를 검토하여보면, 프로펠러의 축(도시하지 않음)에 멀어질수록 축방향 속도가 증가하며, 프로펠러의 축에서 우현측의 임의의 지점에서 최대의 축방향 속도가 발생하는 것을 알 수 있다. 그리고 도 6B를 검토하여보면, 유체의 회전 유동이 시계방향으로 프로펠러 축의 중심으로 회전하며 흐르며, 유체의 회전 속도도 프로펠러 축의 중심을 향할수록 커지는 것을 알 수 있다.
따라서, 러더 상부(11)의 최상측 전단부(A3) 및 러더 하부(12)의 최하측 전단부(C3)는 횡방향 기준 중심위치에 있도록 구성하며, 러더 상부(11)의 최상측 전단부(A3)에서 러더 중앙부(13)의 전단부(B3)로 갈수록 횡방향 기준 중심위치에서 일측으로 기울어지고, 러더 하부(12)의 최하측 전단부(C3)에서 러더 중앙부(13)의 전단부(B3)로 갈수록 횡방향 기준 중심위치에서 타측으로 기울어지도록 하는 상하비틀림 구조를 적용하여 선박의 추진력을 향상시키고, 선박의 직진성을 극대화시키며, 연료비를 절감시킬 수 있다.
이러한 러더 몸체(10)의 구조를 도 5를 참고하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 도 5에서 (A)는 본 발명의 실시예에 따른 러더 상부의 최상측의 평단면을 나타내는 단면도, (B)는 러더 상부의 최하측의 평단면을 나타내는 단면도, (C)는 러더 하부의 최상측의 평단면을 나타내는 단면도, (D)는 러더 하부의 최하측의 평단면을 나타내는 단면도이다.
(A)를 살펴보면, 러더 상부(11)의 최상측의 평단면(A1-A2-A3)을 나타내는 도면으로, 이는 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭으로 형성된다. 물론 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(A2)는 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)의 위치에 위치하게 된다.
즉, 도 6B에서 나타내는 실험결과를 살펴보면, 유체의 회전 속도가 프로펠러 축의 중심에서 멀어질수록 작아지므로, 러더 상부(11)의 최상측에서는 프로펠러 후류의 유체의 회전유동에 영향을 거의 받지 않는다.
따라서, 러더 상부(11)의 최상측의 평단면(A1-A2-A3) 중 전방측 평단면(A2-A3)이 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭으로 형성되도록 하여, 프로펠러 후류에 최적의 형상을 갖춤으로써, 저항을 최소화하고 선박용 러더(1)의 효율을 극대화시킬 수 있다.
(B)를 살펴보면, 러더 상부(11)의 최하측의 평단면(AB1-AB2-AB3)을 나타내는 도면으로, 전단부(AB3)는 러더 상부의 유체 유입 방향(50)을 향해 종방향의 중앙선에서 θ만큼 우현 편향되어 구성되고, 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(AB2)는 종방향 기준으로 중앙에서 일정한 간격 전방으로 이격되어 위치하게 된다.
다만, 이 위치(AB2)는 러더 상부(11)의 최상측 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(A2)와 마찬가지로 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)의 위치에 위치하게 된다.
즉, 도 6B에서 나타내는 실험결과를 살펴보면, 유체의 회전 속도가 프로펠러 축의 중심을 향할수록 커지므로, 러더 상부(11)의 최하측에서는 프로펠러 후류의 유체의 회전유동에 영향을 강하게 받는다. 또한, 유체의 회전 방향이 러더 상부(11)에서는 좌현에서 우현(도면에서는 좌측에서 우측)으로의 횡방향으로 흐르게 된다.
따라서, 러더 상부(11)의 최하측의 평단면(AB1-AB2-AB3)중 전방측 평단면(AB2-AB3)이 전단부(AB3)가 종방향의 중앙선에서 θ만큼 좌현으로 편향되도록 하여, 선박의 추진력을 증대시키고, 저항을 최소화하는 효과가 있다.
즉, 도 5의 (A)와 (B)를 검토해보면, 러더 상부 리딩엣지(101a)가 최상측에서는 횡방향 기준 중앙에 위치하고 최하측에서는 횡방향 기준 좌현으로 편향되도록 구성되어야 한다.
(C)를 살펴보면, 러더 하부(12)의 최상측의 평단면(BC1-BC2-BC3)을 나타내는 도면으로, 전단부(BC3)는 러더 하부의 유체 유입 방향(60)을 향해 종방향의 중앙선에서 θ만큼 우현 편향되어 구성되고, 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(BC2)는 종방향 기준으로 중앙에서 일정한 간격 전방으로 이격되어 위치하게 된다.
다만, 이 위치(BC2)는 러더 상부(11)의 최상측 및 최하측 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(A2, AB2)와 마찬가지로 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)의 위치에 위치하게 된다.
즉, 도 6B에서 나타내는 실험결과를 살펴보면, 유체의 회전 속도가 프로펠러 축의 중심을 향할수록 커지므로, 러더 하부(12)의 최상측에서는 프로펠러 후류의 유체의 회전유동에 영향을 강하게 받는다. 또한, 유체의 회전 방향이 러더 하부(12)에서는 우현에서 좌현(도면에서는 우측에서 좌측)으로의 횡방향으로 흐르게 된다.
따라서, 러더 하부(12)의 최상측의 평단면(BC1-BC2-BC3)중 전방측 평단면(BC2-BC3)이 전단부(BC3)가 종방향의 중앙선에서 θ만큼 우현으로 편향되도록 하여, 선박의 추진력을 증대시키고, 저항을 최소화하는 효과가 있다.
(D)를 살펴보면, 러더 하부(12)의 최하측의 평단면(C1-C2-C3)을 나타내는 도면으로, 이는 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭으로 형성된다. 다만, 이때 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(C2)는 종방향 기준으로 중앙에서 일정한 간격 전방으로 이격되어 위치하게 된다.
다만, 이 위치(C2)는, 러더 상부(11)의 최상측 및 최하측 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(A2, AB2) 및 러더 하부(12)의 최상측 평단면의 횡방향 최대폭의 위치(BC2)와 마찬가지로 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)의 위치에 위치하게 된다.
즉, 도 6B에서 나타내는 실험결과를 살펴보면, 유체의 회전 속도가 프로펠러 축의 중심에서 멀어질수록 작아지므로, 러더 하부(12)의 최하측에서는 프로펠러 후류의 유체의 회전유동에 영향을 거의 받지 않는다.
따라서, 러더 하부(12)의 최하측의 평단면(C1-C2-C3) 중 전방측 평단면(C2-C3)이 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭으로 형성되도록 하여, 프로펠러 후류에 최적의 형상을 갖춤으로써, 저항을 최소화하고 선박용 러더(1)의 효율을 극대화시킬 수 있다.
즉, 도 5의 (C)와 (D)를 검토해보면, 러더 하부 리딩엣지(101b)가 최상측에서는 횡방향 기준 우현으로 편향되도록 구성되고 최하측에서는 횡방향 기준 중앙에 위치하도록 구성되어야 한다.
이와 같은, 러더 상부(11), 하부(12) 및 중앙부(13)의 형상으로 인해, 선박은 추진력이 향상되고, 선박의 직진성이 극대화되며, 연료비가 절감되는 효과가 있다.
선박의 진행방향을 조종하기 위해서 선박용 러더를 회전하는 경우, 선박용 러더에 과도한 힘이 작용하기 때문에 선박용 러더를 지지하는 러더 축의 직경이 일정 크기 이상이여야 한다. 이에 따라 일정 크기 이상의 러더 축을 선박용 러더에 설치하기 위해서, 선박용 러더의 평단면 횡방향 폭이 증가해야하며, 이로 인해서 선박용 러더의 성능이 감소되고, 선박의 추진효율이 감소되는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 러더 몸체(10)는, 상기와 같은 문제점을 방지하면서도 러더 상부(11)와 러더 하부(12)의 비틀림 구조에 의한 추진효율을 향상시키고, 캐비태이션 발생을 억제하는 효과를 얻기 위해, 선박용 러더(1)의 러더 상부(10)의 최상부 평단면(A1-A3)에서는 횡방향 최대폭(A2)의 위치가 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)에 위치하도록 하고, 러더 중앙부(13)의 평단면(B1-B3)의 횡방향 최대폭(B2)과 러더 하부(12)의 최하부 횡방향 최대폭(C2)의 위치가 이 위치와 동일직선상에 위치하도록 할 수 있다.
이와 같은 효과를 내기 위한 러더 몸체(10)의 상부(11), 하부(12) 및 중앙부(13)의 형태를 구체적으로 살펴보면, 러더 몸체(10)는, 러더 상부(11)의 최상부 평단면(A1-A3), 러더 하부(12)의 최하부 및 러더 중앙부(13)의 평단면(B1-B3, C1-C3)은, 러더 축(도시하지 않음)의 중심축(30)의 위치에 위치하는 형태를 가질 수 있다.
이하에서는 평단면, 종방향 전단부, 종방향 후단부, 평단면의 전방부, 평단면의 후방부를 예를 들어, 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3), 종방향 전단부(A3, B3, C3), 종방향 후단부(A1, B1, C1), 평단면의 전방부(A2-A3, B2-B3, C2-C3), 평단면의 후방부(A1-A2, B1-B2, C1-C2)라 할 수 있다.
러더몸체(10)는, 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)에서 횡방향 폭이 최대폭인 지점(A2, B2, C2)에서 종방향 후단부(A1, B1, C1)까지는 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)의 횡방향 폭이 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)의 종방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭인 형태일 수 있다. 또한, 러더몸체(10)는 트레일링 엣지(102)가 선박에 수직한 일직선 상에 놓이는 형태일 수 있다.
러더 몸체(10)의 제작시 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)의 후방부(A1-A2, B1-B2, C1-C2)를 거의 평판에 가까운 형태로 제작할 수 있어 제작비가 효과적으로 절감될 수 있다.
이와 같이 러더 몸체(10)는, 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)의 전방부(A2-A3, B2-B3, C2-C3)가 프로펠러의 후류를 고려한 비틀림 구조를 가지고, 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3)의 후방부(A1-A2, B1-B2, C1-C2)가 선박용 러더(1)의 제작비를 고려하여 좌우대칭구조 및 후단부(A1,B1,C1)의 수직구조를 가짐으로써, 선박의 추진력을 극대화하고 선박의 직진성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 선박용 러더(1)의 제작비를 효과적으로 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더(1)를 84,000 CUM LPG/C에 적용하여 제작하는 경우, 종래의 선박용 러더에 비해서 5%정도 제작비가 절감되는 효과가 있다.
러더몸체(10)는, 선박과 연결되기 위해서 러더 축(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 러더 축은 중심축(30)이 러더 몸체(10)의 평단면에서 횡방향 폭이 최대인 지점(예를 들어 A2,AB2,B2,BC2,C2)에 위치할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 러더 몸체(10)에 사용되는 곡판(도시하지 않음) 사용을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 러더 몸체(10)의 제작비도 절감하는 효과가 있다. 또한, 선박용 러더(1)의 평단면(A1-A3, B1-B3, C1-C3) 횡방향 폭이 불필요하게 증가하는 것을 방지하는 효과가 있어, 선박용 러더(1)의 성능이 극대화될 수 있으며, 선박의 추진효율이 증가되는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 구성요소들로 인해 도출되는 효과를 효과적으로 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더의 추진 성능 비교표이다. X1은 선박의 속력 정도이며, X2는 선박의 속력에 따른 소요 마력이다.
도면 부호 70은, 종래의 선박용 러더를 부착한 선박에서의 속력과 소요마력의 대응 라인이며, 도면 부호 80은, 본 발명의 선박용 러더(1)를 부착한 선박에서의 속력과 소요마력의 대응 라인이고, 도면 부호 90은, 종래의 선박용 러더를 부착한 선박에서의 추진 성능과 본 발명의 선박용 러더(1)를 부착한 선박에서의 추진 성능의 차이를 나타낸 값이다.
도 7의 그래프를 살펴보면, 선박은 속력(X1)값이 증가할수록 대응되는 소요 마력(X2)값이 기하 급수적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 증가는, 선박의 속력(X1)이 커질수록 필요로 하는 소요 마력(X2) 값이 기하 급수적으로 필요하다는 뜻이다.
이와 같은 그래프에서 선박의 추진성능을 비교하기 위해서는 임의의 속력(X1)을 낼 때 선박에서 필요로 하는 소요 마력(X2) 값을 비교하면 된다.
임의의 속력 값을 내기 위해서 선박에서 필요로 하는 소요 마력이 작다면 선박의 추진성능은 좋다는 것을 나타내며, 같은 속력 값을 내기 위해서 필요로 하는 소요 마력이 크다면 선박의 추진성능은 나쁘다는 것을 나타낸다.
이를 토대로 종래의 선박용 러더를 부착한 선박에서의 추진 성능과 본 발명의 선박용 러더(1)를 부착한 선박에서의 추진 성능을 도 7의 그래프를 참조하여 비교해보면, 임의의 속력(X1)을 발생시키기 위해서 종래의 선박용 러더를 부착한 선박에서 필요로 하는 소요 마력이 본 발명의 선박용 러더(1)를 부착한 선박에서 필요로 하는 소요 마력보다 크다는 것을 알 수 있다. 이 차이는 본 발명의 선박용 러더(1)를 부착한 선박의 추진성능이 종래의 선박용 러더를 부착한 선박의 추진성능보다 좋다는 뜻이며 이를 실험자료에 따라 산출된 계산값에 의하면 약 1.2% 정도 향상되었다는 것을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 선박의 추진성능을 극대화시키며, 선박의 직진성을 향상시키는 효과가 있다.
러더벌브(20)는, 러더 중앙부(13)의 전면에 돌출되어 구비될 수 있다. 러더 상부(11)와 러더 하부(12)를 연결하는 러더 중앙부(13)에는 불연속면이 발생할 수 있다. 이와 같은 불연속면은 선체의 직진성을 저감시키고, 선박에 저항을 증가시키는 요인이 된다.
따라서, 러더 벌브(20)는 러더 중앙부(13)에 발생하는 불연속면을 제거하기 위해서 러더 중앙부(13)의 불연속면에 돌출되어 구비될 수 있다. 또한, 러더벌브(20)는 프로펠러 축을 기준으로 상방으로 편심되도록 구성될 수 있으며, 프로펠러 축과 동일축 상에 형성될 수 있다.
이로 인해 프로펠러 후류의 유동을 적절하게 이용함으로써, 선박의 추진력을 극대화시키고 선박의 직진성을 향상시키며 선박의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박용 러더 10: 러더 몸체
11: 러더 상부 12: 러더 하부
13: 러더 중앙부 101: 리딩엣지
101a: 러더 상부 리딩엣지 101b: 러더 하부 리딩엣지
102: 트레일링 엣지 102a: 러더 상부 트레일링 엣지
102b: 러더 하부 트레일링 엣지 102c: 러더 중앙부 트레일링 엣지
20: 러더 벌브 30: 러더 축 중심선
40: 프로펠러 축 중심선 50: 러더 상부의 유체 유입 방향
60: 러더 하부의 유체 유입 방향
70: 종래의 선박용 러더를 부착한 선박에서의 속력과 소요마력의 대응 라인
80: 본 발명의 선박용 러더를 부착한 선박에서의 속력과 소요마력의 대응 라인
90: 종래의 러더와 본 발명의 러더의 추진력의 차이

Claims (9)

  1. 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서,
    러더 몸체 상부와 러더 몸체 하부를 포함하는 러더 몸체; 및
    상기 선박과 상기 러더 몸체를 연결하는 러더 축을 포함하며,
    상기 러더 축은,
    중심 축이 상기 러더 몸체의 상단부터 하단 사이에서 평단면에서 횡방향 폭이 최대인 지점들과 동일 직선 상에 위치하는 형태이며,
    상기 러더 몸체 상부는, 최상측 평단면이 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭이고,
    상기 러더 몸체 상부의 리딩엣지는, 최상측에서 횡방향 기준 중앙에 위치하고 최하측으로 갈수록 일측으로 편향되며,
    상기 러더 몸체 하부는, 최하측 평단면이 종방향의 중앙선을 기준으로 좌우대칭이고,
    상기 러더 몸체 하부의 리딩엣지는, 최하측에서 횡방향 기준 중앙에 위치하고 최상측으로 갈수록 타측으로 편향되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 몸체는,
    평단면에서 횡방향 폭이 최대폭인 지점에서 종방향 후단부까지는, 상기 평단면의 횡방향 폭이 상기 평단면의 종방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭인 형태인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 몸체는,
    상기 평단면의 횡방향 폭 중 최대폭의 위치에서 종방향 전단부까지는, 상기 러더 몸체 상부의 평단면 횡방향 폭이 일측으로 편향되고, 상기 러더 몸체 하부의 평단면 횡방향 폭이 타측으로 편향되는 형태인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 몸체는,
    트레일링 엣지가 상기 선박에 수직한 일직선상에 놓이는 형태인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 몸체는,
    상기 러더 몸체 상부의 리딩엣지 하단과 상기 러더 몸체 하부의 리딩엣지 상단을 곡선으로 이어지도록 연속적으로 형성되는 러더 몸체 중앙부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 러더 몸체는,
    상기 러더 몸체 상부와 상기 러더 몸체 하부를 연결하는 러더 몸체 중앙부; 및
    상기 러더 몸체 중앙부에 돌출 형성되는 러더 벌브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  8. 삭제
  9. 삭제
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