KR102424939B1

KR102424939B1 - 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법 및 이에 의해 제조된 선박용 러더

Info

Publication number: KR102424939B1
Application number: KR1020210166831A
Authority: KR
Inventors: 고영호; 강민호
Original assignee: 강민호
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-07-22

Abstract

본 발명은 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법 및 이에 의해 제조된 선박용 러더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소복합재를 포함하여 러더 블레이드가 제조됨에 따라 종래의 금속 러더에 비해 경량화가 가능하면서 고강도를 갖는 러더 블레이드를 제조할 수 있게 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법 및 이에 의해 제조된 선박용 러더에 관한 것이다.

Description

탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법 및 이에 의해 제조된 선박용 러더{Manufacturing method of ship rudder using carbon composite material and ship rudder manufactured by the same}

일반적으로 선박은 선체의 후미에 설치된 스크류의 회전에 의한 추진력으로 전진되며, 상기 스크류의 후방측에는 해당 스크류의 회전에 의해 발생되는 유체의 흐름 방향을 조절하는 러더(rudder)가 구비된다.

여기서, 상기 러더는 조타장치의 조작에 의해 방향이나 각도가 변경되면서 상기 스크류의 회전에 의해 발생되는 유체의 흐름 방향을 조절하면서 해당 선박에 대한 항로를 변경하도록 작용된다.

이와 같은 러더는 통상 금속(특히, 강철)을 유선형의 형상으로 성형하여 만들어지며, 이러한 종래의 러더에 대한 기술들에 대해 등록특허공보 제10-1281100호 및 공개특허공보 제10-2002-0090053호 등이 개시되어 있다.

그러나, 전술된 금속 재질의 러더는 그 무게가 무겁기 때문에 제조 및 유지비용이 많이 들고, 선체하중에 대한 발란스를 고려한 설계가 필요하며, 스크류에서 발생되는 케비테이션에 의한 소음 및 진동 발생이 심하다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래에는 해당 러더를 경량으로 만들기 위해 내부가 빈 구조로 형성하였으나, 이의 경우 내부 강성이 약하기 때문에 러더 내부에 내부 강성의 보강을 위한 복수의 강성보강판을 추가로 용접 고정하여야만 함에 따라 제조상의 어려움이 추가로 발생되는 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1281100호 2013.06.26. 공개특허공보 제10-2002-0090053호 2002.11.30.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 탄소복합재를 포함하여 러더 블레이드가 제조됨에 따라 종래의 금속 러더에 비해 경량화가 가능하면서 고강도를 갖는 러더 블레이드를 제조할 수 있게 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법 및 이에 의해 제조된 선박용 러더를 제공하는 것이다.

본 발명은 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 기초 제작단계; 상기 몰드(200)에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 러더 스톡 조립단계; 상기 러더 스톡 조립단계 이후 상기 몰드(200)의 내부에 충진재를 주입하는 충진재 주입단계; 상기 충진재가 경화된 이후 상기 몰드(200)로부터 반제품을 탈형하는 탈형단계; 및 탈형된 상기 반제품의 표면에 탄소복합재를 적층하여 처리하여 러더를 제조하는 표면처리단계;를 포함하도록 한다.

이때, 상기 기초 제작단계는, 제조하고자 하는 러더의 규격에 맞는 러더 스톡(100)을 제조하는 러더 스톡 제작단계;와 러더 블레이드를 제조하기 위한 몰드(200)를 제조하는 몰드 제조단계;를 포함하며, 상기 몰드 제조단계는, 선박용 러더에 대응하는 형태의 목형을 제조한 뒤, 상기 목형을 이용하여 몰드(200)를 제조하거나 또는 차원 가공기 또는 3D 플린터를 이용하여 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하도록 이루어지게 한다.

한편, 상기 몰드(200)의 상부에는, 내부 공간과 연통되는 주입구(210)와 벤트홀(220)이 각각 형성되게 한다.

또 다른 본 발명은 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 기초 제작단계; 상기 기초 제작단계에 의해 제작된 몰드(200)의 내측면에 탄소복합재를 적층하여 러더 블레이드 모형을 제조하는 1차 적층단계; 러더 블레이드 모형에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 러더 스톡 조립단계; 상기 러더 스톡(100)이 조립된 러더 블레이드 모형의 내부에 충진재를 주입하는 충진재 주입단계; 및 충진재가 주입된 러더 블레이드 모형의 외측면에 탄소복합재를 2차로 적층하고 경화하여 선박용 러더를 제조하는 2차 적층단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기초 제작단계에서는, 선박용 러더에 대응하는 형태의 우측 목형과 좌측 목형을 각각 제조한 뒤, 목형을 이용하여 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a)를 제조하도록 이루어진다.

또한, 상기 1차 적층단계에서는, 상기 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a) 각각의 내측면에 이형제를 도포한 뒤, 이에 씨에프알피와 수지를 순차적으로 적층하여 1개 층 이상의 탄소복합재층을 형성하고, 이를 경화한 뒤 탈형하여 러더 블레이드 모형(좌측, 후측)을 제조하도록 이루어진다.

이때, 상기 1차 적층단계에서는, 러더 블레이드 모형의 내측이 빈 형태가 되도록 씨에프알피를 적층하도록 이루어지되, 상기 러더 블레이드 모형의 상부에 주입구(210) 및 벤트홀(220)이 형성되게 한다.

한편, 또 다른 본 발명은 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 목형(좌측, 우측)을 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 기초 제작단계; 좌측 및 우측 목형의 내측면에 탄소복합재를 적층하는 1차 적층단계; 상기 탄소복합재가 적층된 목형에 러더 스톡(100)을 삽입 체결하여 러더 모형으로 조립하는 러더 스톡 조립단계; 조립된 러더 모형의 외측면에 수지를 함침하는 수지 함침단계; 및 러더 모형의 외측면에 탄소복합재를 2차로 적층하고 경화하여 선박용 러더를 제조하는 2차 적층단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기초 제작단계에서는, 제조하고자 하는 상기 러더 블레이드에 대응하도록 좌측 및 우측 목형을 각각 제조하도록 이루어지되, 상기 좌측 및 우측 목형의 마주보는 내측면에는 상기 러더 스톡(100)이 삽입 체결되는 스톡홈이 각각 형성되게 한다.

아울러, 상기 러더 스톡 조립단계는, 상기 러더 스톡(100)을 기준으로 좌측 목형과 우측 목형이 서로 대칭된 상태가 되도록 각각의 스톡홈에 러더 스톡(100)을 삽입 체결하여 러더 모형을 조립하며, 조립된 러더 모형은 별도의 가압장치를 이용하여 좌측 목형과 우측 목형의 외측에서 가압함으로써 상호 구성이 체결되게 한다.

한편, 본 발명은 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법에 의해 제조된 선박용 러더인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 탄소복합재를 포함하여 러더 블레이드가 제조됨에 따라 종래의 금속 러더에 비해 경량화가 가능하면서 고강도를 갖는 러더 블레이드의 제조가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법의 순서도.
도 2a 및 2b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 선반용 러더의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 러더 스톡과 몰드의 고정에 사용되는 고정지그의 실시예의 도면.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법의 순서도.
도 5a 및 5b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 선반용 러더의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법의 순서도.
도 7a 및 7b는 본 발명의 제 3실시예에 따른 선반용 러더의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

하기에서는 도 1 내지 도 2b를 참조하여 본 발명의 제 1실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

1. 기초 제작단계(S11)

상기 기초 제작단계는 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 과정으로서, 러더 스톡(100) 제조단계 및 몰드 제조단계를 포함한다.

1-1) 러더 스톡 제작단계

상기 러더 스톡 제작단계는 제조하고자 하는 러더의 규격에 맞는 러더 스톡(100)을 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 러더 스톡(100)은 내부가 중공인 상태로 상하방향으로 연장되는 스톡축(110), 상기 스톡축(110)의 상방에 구비되되, 면상에 복수 개의 러더 체결홈(121)이 방사상으로 관통 형성되는 스톡 플랜지(120) 및 상기 스톡축(110)의 측면상에서 외측방향으로 돌출 형성되는 하나 이상의 보강부재(130)를 포함하도록 형성된다.

이때, 상기 보강부재(130)는 복수 개가 구비되는 경우, 복수 개가 상하방향으로 소정거리 이격되면서 구비되도록 하되, 동일한 평면상에 배치된 상태가 되도록 구비되도록 한다.

한편, 복수 개의 러더 체결홈(121)은 상기 보강부재(130)가 배치된 평면을 기준으로 대칭된 상태로 구성될 수 있게 한다.

한편, 상기 러더 스톡(100)은 스틸 또는 씨에프알피 등의 재질로 이루어질 수 있는데, 상기 러더 스톡(100)과 보강부재(130)는 동일한 부재 또는 서로 다른 부재로 이루어질 수 있다.

1-2) 몰드 제조단계

상기 몰드 제조단계는 러더 블레이드를 제조하기 위한 몰드(200)를 제조하는 과정으로서, 본원발명에서는 크게 두 가지의 방법으로 제조할 수 있게 한다.

첫 번째 방법에 따르면, 상기 몰드 제조단계는 제조하고자 하는 선박용 러더에 대응하는 형태의 목형을 제조한 뒤, 상기 목형을 이용하여 몰드(200)를 제조하도록 한다.

일반적으로 선박용 러더 블레이드는 좌우가 대칭인 익형으로 이루어지는 바, 상기 목형은 좌우대칭의 형태를 갖는 좌측 목형과 우측 목형을 각각 제조하도록 이루어진다.

한편, 상기 몰드(200)는 좌측 목형 및 우측 목형의 표면에 에프알피(FRP :fiber glass reinforced plastics)를 적층함으로써, 좌측 몰드(200a) 및 우측 몰드(200b)를 각각 제조하도록 이루어지며, 제조된 각각의 몰드(200)를 하나의 몰드(200)로 결합함으로써 제조되게 한다.

이때, 상기 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)의 내측면에는 각각 러더 블레이드와 러더 스톡(100)이 결합된 선박용 러더의 좌측면 형상과 우측면 형상에 대응하는 좌측 주입홈과 우측 주입홈이 각각 형성되며, 상기 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)의 마주보는 내측면은 상호 구성이 서로 잘 맞물릴 수 있도록 표면처리하도록 이루어진다.

한편, 상기 좌측 주입홈과 우측 주입홈은 상기 선박용 러더의 거꾸로 뒤집어진 형상에 대응하여 형성되도록 한다.

또한, 상기 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)의 마주보는 결합면 중 선택되는 한 쪽 면에는 외측방향으로 돌출되는 하나 이상의 결합돌기가 형성되고, 다른 한 쪽면에는 상기 돌기에 대응하는 결합홈이 형성되어 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)가 돌기와 홈에 의해 맞물리게 결합됨에 따라 몰드(200)를 구성하도록 이루어진다.

또한, 상기 몰드(200)의 상부에는 내부 공간과 연통되는 주입구(210)와 벤트홀(220)이 각각 구비되도록 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)의 마주보는 상부에 각각 주입구(210)와 벤트홀(220)이 형성되게 한다.

한편, 상기 몰드(200)는 좌측 몰드(200a)와 우측 몰드(200b)가 서로 맞물리게 체결된 상태일 때, 마주보는 면을 동시에 관통하여 체결되는 복수 개의 결합볼트에 의해 상호 구성이 서로 고정된 상태를 유지할 수 있게 한다.

한편, 두 번째 방법에 따르면, 상기 몰드 제조단계는 3차원 가공기 또는 3D 플린터 등을 이용하여 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하도록 구성된다.

이때, 상기 몰드(200)는 나무 또는 금속 등의 재질로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 상기 기초 제작단계에서는 러더 블레이드의 제작에 필요한 기본적인 부품을 제조하는 과정으로서, 몰드(200)와 러더 스톡(100)을 각각 제작하여 준비하도록 이루어진다.

2. 러더 스톡 조립단계(S12)

상기 러더 스톡 조립단계는 상기 몰드(200)에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 과정으로서, 부연하면, 상기 러더 스톡(100)이 몰드(200)의 내부에서 좌우대칭인 상태가 되도록 구비되고, 이 상태로 몰드(200)가 조립되게 하는 과정이다.

상술하면, 상기 러더 스톡 조립단계에서는 상기 러더 스톡(100), 좌측 몰드(200a) 및 우측 몰드(200b)가 고정 조립된 상태가 되도록 하는 고정지그(300)를 이용하여 러더 스톡(100)이 몰드(200)의 내부에 좌우대칭인 상태로 고정 구비될 수 있게 하는데, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명하면, 상기 고정지그(300)는 베이스부(310), 스톡 고정부(320) 및 몰드 고정부(330)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스부(310)는 소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어진다.

상기 스톡 고정부(320)는 상기 러더 스톡(100)의 스톡 플랜지(120)가 고정되도록 이루어져 상기 베이스부(310)의 상부면 일측에서 돌출 형성되게 한다.

상술하면, 상기 스톡 고정부(320)는 상기 베이스부(310)의 상부면 일측에서 상방으로 돌출 형성되어 상기 스톡 플랜지(120)가 안착되는 고정 플랜지(321) 및 상기 러더 체결홈(121) 중 선택되는 2개 이상의 홈에 대응하는 상기 고정 플랜지(321)의 면상에서 상방으로 돌출 형성되는 러더 체결돌기(322)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 스톡 고정부(320)는 상기 러더 체결돌기(322)가 상기 러더 체결홈(121)에 내입되고, 상기 스톡 플랜지(120)가 상기 고정 플랜지(321)의 상부면에 안착 구비됨에 따라 상기 러더 스톡(100)이 바닥면으로부터 상방으로 소정 거리 이격된 위치에서 고정된 상태로 배치될 수 있게 한다.

한편, 상기 몰드 고정부(330)는 좌측 몰드(200a) 또는 우측 몰드(200b) 중 선택되는 하나의 양단이 각각 고정하도록 이루어져, 상기 베이스부(310)의 상부면상에 구비된다.

상술하면, 상기 몰드 고정부(330)는 상기 베이스부(310)의 상부면 상에서 상방으로 돌출되는 고정몸체(331) 및 상기 고정몸체(331)의 상부에서 하방으로 연장되는 홈으로 이루어져 상기 몰드(200)의 수평방향 양단이 삽입 고정되는 가고정홈(332)을 포함한다.

이때, 상기 우측 몰드(200b)와 좌측 몰드(200a)의 마주보는 내측면에는 각각 결합돌기와 결합홈이 형성되어 있는 바, 상호 구성이 몰드 고정부(330)에 의해 고정된 상태로 쉽게 조립될 수 있게 하기 위해 상기 몰드 고정부(330)는 우측 몰드(200b) 또는 좌측 몰드(200a) 중 선택되는 한 쪽의 몰드(200)의 전후단을 고정하도록 이루어지게 한다.

이에 따라, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 우측 몰드(200b) 또는 좌측 몰드(200a)가 몰드 고정부(330)에 의해 고정된 이후, 나머지 한 쪽의 몰드(200)가 결합돌기와 결합홈이 맞물리게 함으로써, 몰드(200)의 체결이 쉽게 이루어질 수 있게 한다.

한편, 상기 베이스부(310)에는 상기 스톡 고정부(320) 및 몰드 고정부(330)에 안착된 몰드(200)의 하단측을 지지하는 보조 안착부(340)가 더 구비되도록 한다.

상기 보조 안착부(340)는 상기 베이스부(310)의 상부면에서 상방으로 돌출 형성되어, 상부면에 상기 몰드(200)가 안정적으로 안착될 수 이게 한다.

상기한 구성에 따라 본 발명의 러더 스톡 조립단계에서는 우측 몰드(200b) 또는 좌측 몰드(200a) 중 선택되는 하나의 몰드(200)의 전단 및 후단측이 가고정홈(332)에 삽입됨에 따라 상기 몰드 고정부(330)에 의해 고정된 상태가 될 수 있게 한다.

상술하면, 상기 러더 스톡 조립단계에서는 상기 고정지그(300)의 베이스부(310)가 바닥면에 안정적으로 지지된 상태로 배치되게 한 뒤, 러더 스톡(100)이 스톡 고정부(320)에 의해 고정된 상태가 되게 한다.

이후, 상기 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a)가 러더 스톡(100)의 우측 및 좌측을 감싸도록 배치함과 동시에 몰드 고정부(330)에 의해 고정된 상태가 되게 함으로써, 상기 몰드(200)의 내부에 러더 스톡(100)이 가조립된 상태가 되게 한다.

이 상태에서 상기 우측 몰드(200b)와 좌측 몰드(200a)의 맞물린 수평방향 양단에 각각 볼트를 체결함으로써 상호 구성이 러더 스톡(100)이 안정적으로 체결된 상태가 되게 한다.

한편, 상기 러더 스톡 조립단계는 상기 몰드(200)의 내부면에 이형제를 도포하는 이형제 도포단계를 더 포함한다.

상술하면, 상기 이형제는 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 파라핀, 왁스류 또는 테플론 디스퍼젼(폴리테트라플루오로에틸렌의 분산상) 중 선택되는 하나로 이루어지며, 상기 몰드(200)의 내측면에 충분히 도포되어 이후 탈형이 쉽게 이루어질 수 있게 한다.

한편, 상기 이형제 도포단계에서는 이형제가 균일하게 도포된 상태가 되도록 하기 위해 상기 몰드(200)의 내측면에 이형제를 도포한 이후, 끝단이 평평한 소정의 도구나 부드러운 천(코튼) 등을 이용하여 표면을 평탄화하는 과정이 더 이루어진다.

상기와 같은 이형제 도포단계는 러더 스톡(100)의 체결 이전에 진행하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 러더 스톡(100)이 고정된 이후, 상기 우측 몰드(200b)와 좌측 몰드(200a)는 조립돌기와 조립홈이 서로 맞물린 상태가 되도록 조립한 뒤, 복수 개의 볼트를 체결함으로써, 상기 몰드(200)의 내부에 러더 스톡(100)이 조립된 상태가 되도록 한다.

상기와 같이 상기 러더 스톡 조립단계는 몰드(200)에 러더 스톡(100)을 조립함과 동시에 추후 탈형이 원활하게 이루어질 수 있도록 몰드(200)의 내측면에 이형제를 도포하도록 이루어진다.

3. 충진재 주입단계(S13)

상기 충진재 주입단계는 상기 러더 스톡 조립단계 이후 상기 몰드(200)의 내부에 충진재를 주입하는 과정이다.

상술하면, 상기 충진재 주입단계는 상기 주입구(210)를 통해 발포 재질 또는 수지 재질로 이루어진 충진재를 주입하도록 이루어지는데, 발포 재질의 경우, 발포 폴리우레탄이나 발포 에폭시 중 선택되는 하나로 이루어질 수 있으며, 수지 재질의 경우, 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 중 선택되는 하나의 수지로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 발포 재질의 경우, 발포 폴리우레탄이나 발포 에폭시 중 선택되는 하나로 이루어질 수 있으며, 수지 재질의 경우, 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 중 선택되는 하나의 수지로 이루어질 수 있다.

4. 탈형단계(S14)

상기 탈형단계는 상기 충진재가 경화된 이후 상기 몰드(200)로부터 반제품을 탈형하는 과정이다.

상술하면, 상기 탈형단계에서는 상기 몰드(200)로부터 반제품을 탈형함과 동시에 앞서 몰드(200)의 제작시 형성된 주입구(210)와 벤트홀(220)을 함께 제거하도록 이루어진다.

5. 표면처리단계(S15)

상기 표면처리단계는 탈형된 상기 반제품의 표면에 탄소복합재를 적층하여 처리하여 러더를 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 표면처리단계에서는 상기 반제품의 표면에 씨에프알피(CFRP : carbon fiber reinforced plastics)와 수지를 반복적으로 적층 함침함으로써, 하나 이상의 탄소복합재층을 형성하도록 이루어진다.

이때, 상기 수지는 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 중 선택되는 하나의 수지로 이루어져, 상기 씨에프알피가 충분히 함침될 수 있도록 균일하게 도포되도록 함으로써, 씨에프알피층을 형성하게 된다.

상기한 과정 이후, 상기 반제품은 정한 온도 및 습도를 유지하는 항온항습의 환경에서 함침된 씨에프알피층이 경화되도록 함에 따라 탄소복합재를 이용한 선박용 러더를 제조가 완료될 수 있게 한다.

하기에서는 도 4 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 제 2실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

1. 기초 제작단계(S21)

상기 기초 제작단계는 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 과정으로서, 이는 제 1실시예에 따른 제조방법과 동일하게 이루어진다.

2. 1차 적층단계(S22)

상기 1차 적층단계는 상기 기초 제작단계에 의해 제작된 몰드(200)의 내측면에 탄소복합재를 적층하여 러더 블레이드 모형을 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 1차 적층단계에서는 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a) 각각의 내측면에 이형제를 균일하게 도포한 뒤, 이에 씨에프알피와 수지를 순차적으로 적층하여 1개 층 이상의 탄소복합재층을 형성하고, 이를 경화한 뒤 탈형하여 러더 블레이드 모형(좌측, 우측)을 제조하도록 이루어진다.

이때, 상기 수지는 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 중 선택되는 하나의 수지로 이루어지며, 이는 상기 씨에프알피가 완전히 함침될 수 있도록 충분한 양이 균일하게 도포될 수 있게 한다.

한편, 상기 1차 적층단계에서는 러더 블레이드 모형의 내측이 빈 형태가 되도록 씨에프알피를 적층하되, 내부에 추후 후술할 러더 스톡(100)의 보강부재(130)가 내입될 수 있도록 적층되게 한다.

아울러, 상기 1차 적층단계에서는 상기 러더 블레이드 모형의 상부에 주입구(210) 및 벤트홀(220)이 형성되게 하며, 상기 러더 블레이드 모형의 상단 및 하단에는 동축을 갖는 상태로 고정지그(300)가 구성되게 한다.

3. 러더 스톡 조립단계(S23)

상기 러더 스톡 조립단계는 러더 블레이드 모형에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 과정이다.

상술하면, 상기 러더 스톡 조립단계는 우측 또는 좌측 중 선택되는 하나의 러더 블레이드 모형에 러더 스톡(100)을 삽입 체결한 뒤, 우측과 좌측의 러더 블레이드 모형을 조립하도록 이루어진다.

이때, 상기 러더 스톡 조립단계는 제 1실시예에서 설명하고 있는 고정지그(300)를 바닥면에 안정적으로 배치한 뒤, 이에 러더 스톡(100)을 고정하며, 이의 우측과 좌측에 각각 우측 및 좌측 러더 블레이드 모형을 결합함으로써, 러더 블레이드 모형과 러더 스톡(100)이 조립될 수 있게 한다.

한편, 상기 우측 러더 블레이드 모형과 좌측 러더 블레이드 모형은 접착제 등에 의해 상호 구성이 결합될 수 있게 한다.

4. 충진재 주입단계(S24)

상기 충진재 주입단계는 상기 러더 스톡(100)이 조립된 러더 블레이드 모형의 내부에 충진재를 주입하는 과정이다.

한편, 상기 충진재 주입단계에서는 상기 주입구(210)와 상기 러더 스톡(100)이 결합된 고정지그(300) 측을 밀폐하여 내부에 주입된 충진재가 외측으로 누출되는 것을 방지하도록 한다.

한편, 상기 충진재 주입단계 이후, 상기 주입구(210) 및 벤트홀(220)을 제거하도록 이루어지며, 상기 러더 블레이드 모형은 추후 과정이 원활하게 이루어질 수 있도록 표면이 매끈하게 되도록 처리한다.

5. 2차 적층단계(S25)

상기 2차 적층단계는 충진재가 주입된 러더 블레이드 모형의 외측면에 탄소복합재를 2차로 적층하고 경화하여 선박용 러더를 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 2차 적층단계는 상기 러더 블레이드 모형의 외측면에 씨에프알피와 수지를 순차적으로 적층하여 1개 층 이상의 탄소복합재층을 형성한 뒤, 이를 경화한 후 표면을 처리하고 광택작업을 하여 선박용 러더의 제조가 완료되게 한다.

하기에서는 도 6 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 제 3실시예에 따른 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

1. 기초 제작단계(S31)

상기 기초 제작단계는 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 목형(좌측, 우측)을 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 과정으로서, 러더 스톡(100) 제조단계 및 목형 제조단계를 포함한다.

1-1) 러더 스톡 제작단계

상기 러더 스톡 제작단계는 제조하고자 하는 러더의 규격에 맞는 러더 스톡(100)을 제조하는 과정으로, 이는 제 1실시예에 따른 제조방법과 동일하게 이루어진다.

1-2) 목형 제조단계

상기 목형 제조단계는 제조하고자 하는 러더 블레이드의 규격에 맞는 목형을 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 목형 제조단계에서는 러더 블레이드에 대응하도록 좌측 및 우측 목형을 각각 제조도록 이루어지는데, 이때, 상기 좌측 및 우측 목형의 마주보는 내측면에는 상기 러더 스톡(100)이 삽입 체결되는 스톡홈이 각각 형성되게 한다.

2. 1차 적층단계(S32)

상기 1차 적층단계는 좌측 및 우측 목형의 내측면에 탄소복합재를 적층하는 과정이다.

상술하면, 상기 좌측 목형 및 우측 목형의 마주보는 내측면에 씨에프알피와 수지가 순차적으로 적층되면서 1개 층 이상의 탄소복합재층이 형성되게 한다.

3. 러더 스톡 조립단계(S33)

상기 러더 스톡 조립단계는 상기 탄소복합재가 적층된 목형에 러더 스톡(100)을 삽입 체결하여 하나의 러더 모형으로 조립하는 과정이다.

상술하면, 상기 러더 스톡 조립단계는 러더 스톡(100)을 기준으로 좌측 목형과 우측 목형이 서로 대칭된 상태가 되도록 각각의 스톡홈에 러더 스톡(100)을 삽입 체결함으로써 하나의 러더 모형으로 조립하며, 조립된 러더 모형은 별도의 가압장치를 이용하여 좌측 목형과 우측 목형의 외측에서 가압함으로써 상호 구성이 체결되게 한다.

이때, 상기 탄소복합재층은 완전히 경화되지 않은 상태이며, 상기 가압장치는 상기 탄소복합재층이 완전히 경화되기 까지 상기 좌측 목형과 우측 목형의 동일한 위치에 동일한 힘으로 충분히 가압함으로써 상호 구성이 접착 경화되면서 하나의 러더 모형을 구성하도록 이루어진다.

4. 수지 함침단계(S34)

상기 수지 함침단계는 조립된 러더 모형의 외측면에 수지를 함침하는 과정이다.

상술하면, 수지 함침단계는 제조된 선박용 러더의 방수성을 향상하고, 결로 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 러더 모형의 외측면에 폴리에스테르, 비닐에스테르 또는 에폭시 중 선택되는 하나의 수지를 함침하도록 이루어지며, 함침된 목형은 충분한 시간동안 경화하도록 한다.

5. 2차 적층단계(S35)

상기 2차 적층단계는 러더 모형의 외측면에 탄소복합재를 2차로 적층하고 경화하여 선박용 러더를 제조하는 과정이다.

상술하면, 상기 2차 적층단계는 상기 러더 모형의 외측면에 씨에프알피와 수지를 순차적으로 적층하여 1개 층 이상의 탄소복합재층을 형성한 뒤, 이를 경화한 후 표면을 처리하고 광택작업을 하여 선박용 러더의 제조가 완료되게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

S11 ~ S15 : 제 1실시예에 따른 선박용 러더 제조방법
S21 ~ S25 : 제 2실시예에 따른 선박용 러더 제조방법
S31 ~ S35 : 제 1실시예에 따른 선박용 러더 제조방법
100 : 러더 스톡 110 : 스톡축
120 : 스톡 플랜지 121 : 러더 체결홈
130 : 보강부재
200 : 몰드 200a : 좌측 몰드
200b : 우측 몰드 210 : 주입구
220 : 벤트홀
300 : 고정지그 310 : 베이스부
320 : 스톡 고정부 321 : 고정 플랜지
322 : 러더 체결돌기 330 : 몰드 고정부
331 : 고정몸체 332 : 가고정홈
340 : 보조 안착부

Claims

제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 기초 제작단계;
상기 몰드(200)에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 러더 스톡 조립단계;
상기 러더 스톡 조립단계 이후 상기 몰드(200)의 내부에 충진재를 주입하는 충진재 주입단계;
상기 충진재가 경화된 이후 상기 몰드(200)로부터 반제품을 탈형하는 탈형단계; 및
탈형된 상기 반제품의 표면에 탄소복합재를 적층하여 처리하여 러더를 제조하는 표면처리단계;
를 포함하며,
상기 기초 제작단계는,
내부가 중공인 상태로 상하방향으로 연장되는 스톡축(110), 상기 스톡축(110)의 상방에 구비되되, 면상에 복수 개의 러더 체결홈(121)이 방사상으로 관통 형성되는 스톡 플랜지(120) 및 상기 스톡축(110)의 측면상에서 외측방향으로 돌출 형성되는 하나 이상의 보강부재(130)를 포함하는 러더 스톡(100)을 제조하는 러더 스톡 제작단계; 및
러더 블레이드를 제조하기 위한 좌측 몰드(200a) 및 우측 몰드(200b)로 구성된 몰드(200)를 제조하는 몰드 제조단계;를 포함하며,
상기 몰드 제조단계는,
선박용 러더에 대응하는 형태의 목형을 제조한 뒤, 상기 목형을 이용하여 몰드(200)를 제조하거나 또는 차원 가공기 또는 3D 플린터를 이용하여 제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하도록 이루어지며,
상기 러더 스톡 조립단계에서는,
고정지그(300)에 의해 러더 스톡(100)이 몰드(200)의 내부에 좌우대칭인 상태로 고정 구비되며,
상기 고정지그(300)는,
소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어진 베이스부(310);와 상기 러더 스톡(100)의 스톡 플랜지(120)가 고정되도록 이루어져 상기 베이스부(310)의 상부면 일측에서 돌출 형성되는 스톡 고정부(320); 및 좌측 몰드(200a) 또는 우측 몰드(200b) 중 선택되는 하나의 양단이 각각 고정하도록 이루어져, 상기 베이스부(310)의 상부면상에 구비되는 몰드 고정부(330);를 포함하며,
상기 러더 스톡 조립단계에서는,
상기 베이스부(310)가 바닥면에 지지되게 배치한 뒤, 러더 스톡(100)이 스톡 고정부(320)에 의해 고정시킨 상태에서 상기 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a)가 러더 스톡(100)의 우측 및 좌측을 감싸도록 배치함과 동시에 몰드 고정부(330)에 의해 고정되게 함으로써 러더 스톡(100)이 몰드(200)의 내부에 조립되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 몰드(200)의 상부에는,
내부 공간과 연통되는 주입구(210)와 벤트홀(220)이 각각 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법.
제조하고자 하는 러더 블레이드에 대응하는 몰드(200)를 제조하고, 러더 스톡(100)을 제작하는 기초 제작단계;
상기 기초 제작단계에 의해 제작된 몰드(200)의 내측면에 탄소복합재를 적층하여 러더 블레이드 모형을 제조하는 1차 적층단계;
러더 블레이드 모형에 러더 스톡(100)을 삽입 조립하는 러더 스톡 조립단계;
상기 러더 스톡(100)이 조립된 러더 블레이드 모형의 내부에 충진재를 주입하는 충진재 주입단계; 및
충진재가 주입된 러더 블레이드 모형의 외측면에 탄소복합재를 2차로 적층하고 경화하여 선박용 러더를 제조하는 2차 적층단계;
를 포함하며,
상기 기초 제작단계에서는,
내부가 중공인 상태로 상하방향으로 연장되는 스톡축(110), 상기 스톡축(110)의 상방에 구비되되, 면상에 복수 개의 러더 체결홈(121)이 방사상으로 관통 형성되는 스톡 플랜지(120) 및 상기 스톡축(110)의 측면상에서 외측방향으로 돌출 형성되는 하나 이상의 보강부재(130)를 포함하는 러더 스톡(100)을 제조하고, 선박용 러더에 대응하는 형태의 우측 목형과 좌측 목형을 각각 제조한 뒤, 목형을 이용하여 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a)를 제조하며,
상기 1차 적층단계에서는,
상기 우측 몰드(200b) 및 좌측 몰드(200a) 각각의 내측면에 이형제를 도포한 뒤, 이에 씨에프알피와 수지를 순차적으로 적층하여 1개 층 이상의 탄소복합재층을 형성하고, 이를 경화한 뒤 탈형하여 러더 블레이드 모형(좌측, 후측)을 제조하며,
상기 러더 스톡 조립단계에서는,
상기 러더 블레이드 모형과 러더 스톡(100)이 고정지그(300)에 의해 조립되게 하며,
상기 고정지그(300)는,
소정의 면적을 갖는 플레이트로 이루어진 베이스부(310); 및 상기 러더 스톡(100)의 스톡 플랜지(120)가 고정되도록 이루어져 상기 베이스부(310)의 상부면 일측에서 돌출 형성되는 스톡 고정부(320);를 포함하여 구성되어,
상기 고정지그(300)를 바닥면에 배치한 뒤, 러더 스톡(100)이 스톡 고정부(320)에 의해 고정된 상태에서 이의 우측과 좌측에 각각 우측 및 좌측 러더 블레이드 모형을 결합함으로써, 러더 블레이드 모형과 러더 스톡(100)이 조립되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법.
삭제
삭제
청구항 4에 있어서,
상기 1차 적층단계에서는,
러더 블레이드 모형의 내측이 빈 형태가 되도록 씨에프알피를 적층하도록 이루어지되, 상기 러더 블레이드 모형의 상부에 주입구(210) 및 벤트홀(220)이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법.
삭제
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삭제
청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 7 중 선택되는 어느 한 항의 탄소복합재를 이용한 선박용 러더의 제조방법에 의해 제조된 선박용 러더.