KR102129140B1 - 선박용 방향타 - Google Patents

Abstract

선체에 고정 설치되는 고정부 및 상기 고정부에 회전 가능하게 설치되는 러더를 포함하며, 상기 러더는 프로펠러에 대향 배치되는 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 좌현 방향으로 기울어져 배치되는 제1 러더와, 상기 제1 러더의 하부에 배치되며 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 우현 방향으로 기울어져 배치되는 제2 러더와, 상기 제1,2 러더를 연결하는 경사부 및 상기 경사부를 감싸도록 배치되는 음압발생방지부를 구비하는 선박용 방향타가 개시된다.

Description

선박용 방향타{Rudder for ship}

본 발명은 선박용 방향타에 관한 것이다.

일반적으로, 선박에는 이동 방향을 조정하기 위해 프로펠러의 후방에 방향타가 설치되고, 이때 선박의 방향타타는 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사류에 놓이게 된다.

이와 같은 입사류에 따라 프로펠러의 축선을 중심으로 상하 위치에 따라 방향타의 좌우측 압력이 각각 다르게 형성된다.

선박의 후방에서 볼 때, 오른나사 방향으로 회전하는 프로펠러에 의해 방향타에서 발생하는 압력 분포는 방향타의 좌측 상부와 우측 하부에서는 압력면이 형성되고, 방향타의 우측 상부와 좌측 하부에서는 흡입면이 형성된다.

이러한 방향타 면의 비대칭 압력 분포 특성으로 인하여, 고속 또는 고부하 추진기를 장착한 선박의 방향타가 좌우 대칭 단면을 갖는다면, 흡입면이 형성되는 방향타의 부위에서 캐비테이션에 의한 침식 손상이 발생되는 문제가 있다.

이와 같은 방향타의 캐비테이션 침식 손상을 최소화하기 위하여, 프로펠러의 축선을 중심으로 방향타의 전연부(leading edge part)를 프로펠러로부터 유기되는 회전 입사류 방향의 반대방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형상한 비대칭 방향타가 사용되고 있다.

즉, 종래의 비대칭 방향타는, 선박의 후방에서 볼 때, 프로펠러가 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하는 경우, 프로펠러의 축선을 중심으로 방향타의 전연부 상부와 하부 측이 좌현과 우현으로 비틀어져 있다.

이러한 구조는 방향타의 전연부가 프로펠러의 축선을 중심으로 어긋난 형상을 취한다. 이에 의해, 프로펠러의 일방향(오른나사 방향) 회전운동에 의해 일방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력을 상쇄시키는 것이 가능하여 기존의 대칭형 방향타의 문제점을 해결할 수 있다.

그러나, 이러한 방향타는 프로펠러의 축선을 중심으로 전연부 상,하부가 좌우로 비틀어짐에 따라 불연속 단면부가 존재하여 응력집중에 의한 구조적 취약성을 띄는 문제가 있다.

나아가, 상기한 응력집중에 의해 방향타에 박리가 발생되는 문제가 있으며, 또한 비대칭 압력을 상쇄시킴으로 인하여 저항이 감소되어 추진 효율이 나빠지는 문제가 있다.

다시 말해, 응력집중을 개선하면서도 방향타의 박리를 방지할 수 있으며, 나아가 추진 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 개발이 절실한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0066063호

음압 발생을 저감시킬 수 있는 동시에 추진 효율을 향상시킬 수 있는 선박용 방향타를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 방향타는 선체에 고정 설치되는 고정부 및 상기 고정부에 회전 가능하게 설치되는 러더를 포함하며, 상기 러더는 프로펠러에 대향 배치되는 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 좌현 방향으로 기울어져 배치되는 제1 러더와, 상기 제1 러더의 하부에 배치되며 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 우현 방향으로 기울어져 배치되는 제2 러더와, 상기 제1,2 러더를 연결하는 경사부 및 상기 경사부를 감싸도록 배치되는 음압발생방지부를 구비할 수 있다.

상기 음압발생방지부는 선체에 설치되는 프로펠러의 중심축으로부터 연장되는 연장선 상에 배치될 수 있다.

상기 음압발생방지부의 표면 형상은 전방에서 바라볼 때 구 형상을 가질 수 있다.

상기 음압발생방지부의 표면 형상은 측면에서 바라볼 때 유선형 형상을 가질 수 있다.

제1항에 있어서,

상기 제1,2 러더의 전연부 측은 각각 폭 방향 중심선을 기준으로 1 ~ 5도의 각도를 가지도록 기울어져 배치될 수 있다.

음압발생방지부를 통해 음압 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 방향타의 박리 현상을 방지할 수 있으며, 추진 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 방향타가 장착된 선박의 후미를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향타를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향타를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향타를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향타를 나타내는 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 방향타가 장착된 선박의 후미를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향타를 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향타를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 방향타(100)는 일예로서, 고정부(110) 및 러더(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 선박용 방향타(100)는 전가동타(full-spade redder)를 설명하기로 한다. 그리고, 최근에는 전가동타가 대형 선박의 방향타로서 개발되어 사용되고 있는데, 전가동타는 그 상부에 타 축(rudder stock)이 형성되어 있고, 선박의 후미에 마련된 고정부(110)의 하부에 타 축이 베어링을 개재하여 삽입되어 러더(120)가 회전 가능하게 지지되도록 구성되어 있다.

러더(120)는 일예로서, 제1 러더(130), 제2 러더(140), 경사부(150) 및 음압발생방지부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 러더(130)는 프로펠러(10)에 대향 배치되는 전연부 측이 폭 방향 중심선(C1)을 기준으로 좌현 방향으로 기울어져 배치된다. 즉, 제1 러더(130)의 전연부 측은 정면에서 바라볼 때, 도 2에 도시된 바와 같이 오른쪽을 향하도록 형성될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 러더(130)는 제2 러더(140)보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해, 측면에서 바라볼 때 제1 러더(130)는 제2 러더(140)보다 큰 면적을 가지도록 형성될 수 있다.

나아가, 제1 러더(130)의 전연부는 측면에서 바라볼 때, 도 3에 도시된 바와 같이 프로펠러(10) 측으로 경사지게 형성될 수 있다. 제1 러더(130)의 전연부는 측면에서 바라볼 때, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상단에서 하단으로 갈수록 전방으로 경사진 것일 수 있다. 상기 제1 러더(130)의 전연부는 측면에서 바라볼 때, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 하단이 음압발생방지부(160)의 중앙부까지 돌출될 수 있다.

그리고, 제1 러더(130)의 전연부는 폭 방향 중심선을 포함하는 제1 러더(130)의 종단면을 기준으로 1 ~ 5도 기울어지게 배치될 수 있다.

제2 러더(140)는 경사부(150)를 통해 제1 러더(140)에 연결된다. 즉, 제2 러더(140)는 제1 러더(130)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 러더(140)의 전연부 측은 폭 방향 중심선(C1)을 기준으로 우현 방향으로 기울어져 배치될 수 있다. 즉, 제2 러더(140)의 전연부 측은 도 2에 도시된 바와 같이 왼쪽을 향하도록 형성될 수 있다.

경사부(150)는 제1,2 러더(130,140)를 연결한다. 즉, 제1 러더(130)의 전연부가 좌현 방향으로 기울어지게 배치되고, 제2 러더(140)의 전연부가 우현 방향으로 기울어지게 배치되므로, 제1,2 러더(130,140)의 상호 대향 배치되는 끝단은 소정 간격 이격 배치된다.

따라서, 제1,2 러더(130,140)의 연결을 위해서는 경사부(150)가 형성되어야 하는 것이다.

음압발생방지부(160)는 경사부(150)를 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 음압발생방지부(160)는 제1,2 러더(130,140)의 전연부를 연결하는 경사부(150)가 내부에 매립되도록 형성될 수 있다.

한편, 음압발생방지부(160)는 선체에 설치되는 프로펠러(10)의 중심축으로부터 연장되는 연장선(E1) 상에 배치될 수 있다.

또한, 음압발생방지부(160)의 표면 형상은 일예로서 전방에서 바라볼 때 대략 구 형상을 가질 수 있다. 즉, 음압발생방지부(160)는 상부측의 종단면 면적이 중앙부측의 종단면의 면적보다 작게 형성될 수 있다.

이와 같이, 전방에서 바라볼 때 구 형상을 가지는 음압발생방지부(160)를 통해 프로펠러(10)로부터 발생되는 회전류에 의한 저항을 감소시켜 추진효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

즉, 프로펠러(10)에 의해 발생되는 회전류의 중심에 음압발생방지부(160)가 배치됨으로써 회전류의 중심이 와해되어 회전류의 중심에 의한 저항을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 추진효율을 향상시킬 수 있다.

나아가, 회전류의 중심이 와해됨으로써 방향타(100)의 박리현상을 저감시킬 수 있으므로, 박리에 의해 발생되는 저항을 감소시킬 수 있는 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향타에 대하여 설명하기로 한다. 한편, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향타를 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시에에 따른 방향타를 나타내는 측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향타(200)는 일예로서, 고정부 및 러더(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 고정부는 상기에서 설명한 고정부(110)와 동일한 구성요소에 해당되는 것으로 여기서는 도면에의 도시 및 자세한 설명을 생략하기로 한다.

러더(220)는 일예로서, 제1 러더(130), 제2 러더(140), 경사부(150) 및 음압발생방지부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 제1,2 러더(130,140) 및 경사부(150)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 해당되므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

그리고, 이하에서는 음압발생방지부(260)에 대하여 살펴보기로 한다.

음압발생방지부(260)는 음압발생방지부(160)는 경사부(150)를 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 음압발생방지부(260)는 제1,2 러더(130,140)의 전연부를 연결하는 경사부(150)가 내부에 매립되도록 형성될 수 있다.

한편, 음압발생방지부(260)는 선체에 설치되는 프로펠러(10)의 중심축으로부터 연장되는 연장선(E1) 상에 배치될 수 있다.

또한, 음압발생방지부(260)의 표면 형상은 일예로서 전방에서 바라볼 때 대략 구 형상을 가질 수 있으며, 측면에서 바라볼 때 나선형 형상을 가질 수 있다. 그리고, 음압발생방지부(160)는 상부측의 종단면 면적이 중앙부측의 종단면의 면적보다 작게 형성될 수 있다.

이와 같이, 측면에 바라볼 때 나선형 형상을 가지는 음압발생방지부(260)를 통해 프로펠러(10)로부터 발생되는 회전류에 의한 저항을 감소시켜 추진효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

즉, 프로펠러(10)에 의해 발생되는 회전류의 중심에 음압발생방지부(260)가 배치됨으로써 회전류의 중심이 와해되어 회전류의 중심에 의한 저항을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 추진효율을 향상시킬 수 있다.

나아가, 회전류의 중심이 와해됨으로써 방향타(200)의 박리현상을 저감시킬 수 있으므로, 박리에 의해 발생되는 저항을 감소시킬 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100, 200 : 방향타
110 : 고정부
120, 220 : 러더
130 : 제1 러더
140 : 제2 러더
150 : 경사부
160, 260 : 음압발생방지부

Claims (5)

1. 선체에 마련되어 상기 선체의 항해 방향을 조정하는 러더(120)에 있어서,
   상부 러더(130);
   상기 상부 러더(130)의 하부에 마련되는 하부 러더(140);
   상기 상부 러더(130)와 상기 하부 러더(140)를 연결하는 경사부(150); 및
   상기 경사부(150)를 감싸도록 배치되는 음압발생방지부(160)를 포함하되,
   상기 상부 러더(130)는,
   전연부가 측방향에서 볼 때 상단에서 하단으로 갈수록 전방으로 경사진 것이며,
   상기 상부 러더(130)의 하단은,
   전연부가 측방향에서 볼 때 상기 음압발생방지부(160)의 중앙부까지 돌출되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타(100).
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 러더(140)는,
   전연부가 측방향에서 볼 때 상단에서 하단으로 갈수록 후방으로 경사진 것을 특징으로 하는 선박용 방향타(100).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 러더(130)는, 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 좌현 방향으로 기울어져 배치되고,
   상기 하부 러더(140)는, 전연부 측이 폭 방향 중심선을 기준으로 우현 방향으로 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타(100).
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 음압발생방지부(160)는 선체에 설치되는 프로펠러(10)의 중심축으로부터 연장되는 연장선(E1) 상에 배치되며,
   상기 음압발생방지부(160)의 표면 형상은 전방에서 바라볼 때 구 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타(100).
   
   
   

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