KR102448983B1 - 선박용 러더 - Google Patents

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    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/38Rudders
    • B63B2718/00

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Abstract

선박용 러더가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 러더는 프로펠러의 후방에 배치되고, 전후 방향으로 연장된 관통구가 형성된 고리 형상을 가지며, 상기 관통구의 우측 영역 및 좌측 영역에서 선체를 선회시키기 위한 타력을 발생시키는 러더 몸체를 포함한다.

Description

선박용 러더{Rudder for ship}
본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 선체 후방에는 프로펠러와 러더가 구비된다. 프로펠러는 기관으로부터 동력을 전달받아 회전하여 선박을 전진시키기 위한 추력을 발생시킨다.
러더는 프로펠러 후류 내에 배치되어 선박을 조종하기 위한 타력을 발생시킨다.
통상적으로 선박의 조정 성능을 향상시키기 위해 러더의 크기 증가가 필요한데, 현실적으로 러더의 크기를 무한정 증가시키기 어렵다.
공개특허 제10-2013-0055875호(2013.05.29. 공개)
본 발명의 실시예는, 크기에 비해 상대적으로 큰 타력을 발생시키는 선박용 러더를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러의 후방에 배치되고, 전후 방향으로 연장된 관통구가 형성된 고리 형상을 가지며, 상기 관통구의 우측 영역 및 좌측 영역에서 선체를 선회시키기 위한 타력을 발생시키는 러더 몸체를 포함하는, 선박용 러더가 제공될 수 있다.
상기 러더 몸체는, 상기 관통구의 우측에 위치하고 상하 방향으로 연장된 우측 러더 몸체; 상기 관통구의 좌측에 위치하고 상하 방향으로 연장되며 상기 우측 러더 몸체와 마주보도록 배치되는 좌측 러더 몸체; 상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체의 상단부를 상호 연결하는 상부 연결 몸체; 및 상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체의 하단부를 상호 연결하는 하부 연결 몸체를 포함할 수 있다.
상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체는 각각 익형 단면을 가질 수 있다.
상기 선체를 추진시키기 위한 보조 추력을 제공하도록 상기 프로펠러의 후류가 통과하는 상기 관통구에 배치되는 보조 날개부를 포함할 수 있다.
상기 보조 날개부는, 상기 관통구의 우측 영역에 위치하는 우측 보조 날개; 및 상기 관통구의 좌측 영역에 위치하는 좌측 보조 날개를 포함할 수 있다.
상기 우측 보조 날개 및 상기 좌측 보조 날개 중 상기 프로펠러의 후류가 하방을 향하는 영역에 위치하는 보조 날개는 그 리딩 에지가 상방을 향하도록 배치되고, 상기 프로펠러의 후류가 상방을 향하는 영역에 위치하는 보조 날개는 그 리딩 에지가 하방을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 우측 보조 날개 및 상기 좌측 보조 날개는 각각 별개로 제작되어 상기 러더 몸체에 지지될 수 있다.
상기 우측 보조 날개 및 상기 좌측 보조 날개는 각각 상기 러더 몸체에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 보조 날개부는 상기 우측 보조 날개와 상기 좌측 보조 날개의 사이에 개재되고 상기 우측 보조 날개와 상기 좌측 보조 날개를 상호 연결하는 연결 부재를 더 포함하고, 상기 우측 보조 날개와 상기 좌측 보조 날개와 상기 연결 부재는 일체로제작될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전후 방향으로 연장된 관통구가 형성된 고리 형상을 가지는 러더 몸체 중 관통구의 우측 영역 및 좌측 영역에서 선체를 선회시키기 위한 타력을 발생시킴으로써, 프로펠러의 후류와 만나 타력을 발생시키는 러더 몸체의 면적이 증가하여 크기에 비해 상대적으로 큰 타력을 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 우측에서 바라본 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 후방에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 2의 AA선에 따른 단면도이다.
도 4는 BB선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 CC선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 2의 DD선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 보조 날개부의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 우측 보조 날개 및 좌측 보조 날개의 일 변형례를 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 우측에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더를 후방에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 2의 AA선에 따른 단면도이고, 도 4는 BB선에 따른 단면도이다. 참고로, 도 1 내지 도 4에서 +X축 방향은 선박용 러더 또는 선체의 전방을 의미하고, +Y축 방향은 선박용 러더 또는 선체의 좌측 방향을 의미한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 러더 몸체(1000)를 포함한다.
러더 몸체(1000)는 프로펠러(50)의 후방에 배치된다. 러더 몸체(1000)는 프로펠러(50)의 후류 영역에 배치된다. 참고로, 본 실시예에서, 프로펠러(50)는 후방에서 볼 때 시계 방향으로 회전하는 것으로 가정한다.
러더 몸체(1000)에는 러더 스톡(70)이 고정 설치된다. 러더 스톡(70)은 상하 방향으로 연장되어 선체(10)에 회전 가능하게 지지된다. 회전 구동부(미도시)에 의해 러더 스톡(70)이 회전하면 러더 몸체(1000)의 타각이 가변된다. 러더 몸체(1000)가 설정된 범위의 타각을 가질 때 러더 몸체(1000)에서 선체(10)를 선회시키기 위한 타력이 발생한다.
본 실시예에서, 러더 몸체(1000)는 전후 방향으로 연장된 관통구(1001)가 형성된 고리 형상을 가진다. 러더 몸체(1000)는 관통구(1001)의 우측 영역 및 좌측 영역에서 선체(10)를 선회시키기 위한 타력을 발생시킨다. 이 경우, 프로펠러(50)의 후류와 만나 타력을 발생시키는 러더 몸체(1000)의 면적이 증가하여 크기에 비해 상대적으로 큰 타력을 발생시킬 수 있다.
본 실시예에서, 러더 몸체(1000)는 우측 러더 몸체(1100)와, 좌측 러더 몸체(1200)와, 상부 연결 몸체(1300)와, 하부 연결 몸체(1400)를 포함할 수 있다.
우측 러더 몸체(1100)는 관통구(1001)의 우측에 위치한다. 우측 러더 몸체(1100)는 상하 방향으로 연장된다. 우측 러더 몸체(1100)는 도 3과 같이 익형 단면을 가질 수 있다. 우측 러더 몸체(1100)가 설정된 범위의 타각을 가질 때, 달리 표현하면 우측 러더 몸체(1100)가 프로펠러(50)의 후류에 대해 설정된 범위의 받음각을 가질 때 우측 러더 몸체(1100)는 선체(10)를 선회시키기 위한 타력을 발생시킨다.
좌측 러더 몸체(1200)는 관통구(1001)의 좌측에 위치한다. 좌측 러더 몸체(1200)는 우측 러더 몸체(1200)와 마주보도록 배치된다. 좌측 러더 몸체(1200)는 상하 방향으로 연장된다. 좌측 러더 몸체(1200)는 도 4와 같이 익형 단면을 가질 수 있다. 좌측 러더 몸체(1200)가 설정된 범위의 타각을 가질 때, 달리 표현하면 좌측 러더 몸체(1200)가 프로펠러(50)의 후류에 대해 설정된 범위의 받음각을 가질 때 좌측 러더 몸체(1200)는 선체(10)를 선회시키기 위한 타력을 발생시킨다.
상부 연결 몸체(1300)는 우측 러더 몸체(1100)와 좌측 러더 몸체(1200)의 상단부를 상호 연결한다. 상부 연결 몸체(1300)에는 러더 스톡(70)이 고정 설치된다.
하부 연결 몸체(1400)는 우측 러더 몸체(1100)와 좌측 러더 몸체(1200)의 하단부를 상호 연결한다.
우측 러더 몸체(1100)와, 좌측 러더 몸체(1200)와, 상부 연결 몸체(1300)와, 하부 연결 몸체(1400)를 포함하는 러더 몸체(1000)는 전후 방향으로 관통구(1001)가 형성된 고리 형상을 가진다.
도 5는 도 2의 CC선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 2의 DD선에 따른 단면도이다. 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 러더(100)는 보조 날개부(2000)를 더 포함할 수 있다. 보조 날개부(2000)는 익형 단면을 가진다. 예컨대, 보조 날개부(2000)는 러더 몸체(1000)의 타각이 제로일 때, 달리 표현하면 선체(10)가 전진하고 있을 때, 선체(10)를 추진시키기 위한 보조 추력을 제공하도록 관통구(1001)에 배치된다.
관통구(1001)로 유입된 프로펠러(50)의 후류는 관통구(1001)에 배치된 보조 날개부(2000)를 지나가고, 이 과정에서 보조 날개부(2000)에 선체(10)를 추진시키기 위한 보조 추력이 발생한다.
보조 날개부(2000)는 우측 보조 날개(2100)와, 좌측 보조 날개(2200)를 포함할 수 있다.
우측 보조 날개(2100)는 관통구(1001)의 우측 영역에 위치한다. 이때, 우측 보조 날개(2100)는 우측 러더 몸체(1100)의 내측면에 지지될 수 있다. 우측 보조 날개(2100)가 배치된 관통구(1001)의 우측 영역은 뒤에서 볼 때 시계 방향으로 회전하는 프로펠러(50)의 후류(F1)가 하방을 향하는 영역으로서 우측 보조 날개(2100)의 리딩 에지는 상방을 향하도록 배치된다.
이때, 우측 보조 날개(2100)는 관통구(1001)의 우측 영역으로 유입되는 프로펠러(50)의 후류(F1)에 대해 소정의 받음각(a1)을 갖게 된다. 이때, 우측 보조 날개(2100)에는 전방 하측을 향하는 양력(T1)이 발생된다. 이때, 발생된 양력(T1)의 전방 성분(T1X)은 선체(10)를 추진시키기 위한 보조 추력이 된다.
우측 보조 날개(2100)는 도 2와 달리 복수로 제공될 수 있다. 복수의 우측 보조 날개(2100)는 상하 이격되어 배치될 수 있다.
좌측 보조 날개(2200)는 관통구(1001)의 좌측 영역에 위치한다. 이때, 좌측 보조 날개(2200)는 좌측 러더 몸체(1200)의 내측면에 지지될 수 있다. 좌측 보조 날개(2200)가 배치된 관통구(1001)의 좌측 영역은 뒤에서 볼 때 시계 방향으로 회전하는 프로펠러(50)의 후류(F1)가 상방을 향하는 영역으로서 좌측 보조 날개(2200)의 리딩 에지는 하방을 향하도록 배치된다.
이때, 좌측 보조 날개(2200)는 관통구(1001)의 좌측 영역으로 유입되는 프로펠러(50)의 후류(F2)에 대해 소정의 받음각(a2)을 갖게 된다. 이때, 좌측 보조 날개(2200)에는 전방 상측을 향하는 양력(T2)이 발생된다. 이때, 발생된 양력(T2)의 전방 성분(T2X)은 선체(10)를 추진시키기 위한 보조 추력이 된다.
좌측 보조 날개(2200)는 도 2와 달리 복수로 제공될 수 있다. 복수의 좌측 보조 날개(2200)는 상하 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에서 우측 보조 날개(2100)의 배치각(k1, k2)과 좌측 보조 날개(2200)의 배치각은 상이하다. 여기서, 보조 날개(2100, 2200)의 배치각(k1, k2)은 수평선(ex. 도 5 및 도 6에서 볼 때 X축과 나란한 선)과 보조 날개(2100, 2200)의 코드 라인이 이루는 각도를 의미한다.
본 실시예에서, 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)는 도 2와 같이 각각 별개로 제작되어 러더 몸체(1000)에 지지될 수 있다.
이때, 우측 보조 날개(2100)의 일단은 우측 러더 몸체(1100)의 내측면에 지지되고, 좌측 보조 날개(2200)의 일단은 좌측 러더 몸체(1200)의 내측면에 지지될 수 있다. 이때, 우측 보조 날개(2100)의 타단과 좌측 보조 날개(2200)의 타단은 상호 이격될 수 있다. 또는 우측 보조 날개(2100)와 타단과 좌측 보조 날개(2200)의 타단은 접촉될 수 있다.
다른 실시예에서, 보조 날개부(2000')는 도 7과 같이 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200) 사이에 개재되는 연결 부재(2300)을 더 포함할 수 있다. 참고로 도 7은 도 2에 도시된 보조 날개부의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
연결 부재(2300)는 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)를 상호 연결한다. 이때, 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)와 연결 부재(2300)는 일체로 제작될 수 있다.
이때, 러더 몸체(1000)에 대한 우측 보조 날개(2100)의 배치각과 좌측 보조 날개(2200)의 배치각은 상이하기 때문에 연결 부재(2300)는 배치각이 상이한 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)가 연속적으로 연결되도록 트위스트 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)는 각각 별개로 제작되어 러더 몸체(1000)에 고정 지지될 수 있다.
다른 실시예에서, 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)는 도 8과 같이 러더 몸체(1000)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 참고로, 도 8은 도 1에 도시된 우측 보조 날개 및 좌측 보조 날개의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
이때, 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)는 회전 구동부(미도시)에 의해 회전할 수 있다. 예컨대, 회전 구동부는 구동 모터 및 구동 모터의 회전 구동력을 우측 보조 날개(2100) 또는 좌측 보조 날개(2200)에 전달하기 위한 기어부를 포함할 수 있다.
우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)는 각각 선박 운항 조건에 따라 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)에서 발생되는 보조 추력이 최대가 되도록 회전할 수 있다.
이때, 제어부(미도시)는 선박 운항 조건에 따른 보조 날개의 최적 배치각에 대한 데이터(이하, 기준 데이터라 함)를 기초로 현재 선박 운항 조건에서 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)에서 발생되는 보조 추력이 최대가 되도록 우측 보조 날개(2100) 및 좌측 보조 날개(2200)의 회전 동작을 제어한다.
상기 기준 데이터는 선박의 선속, 선박의 흘수, 프로펠러의 알피엠 등 선박 운항 조건에 따라 우측 보조 날개(2100)와 좌측 보조 날개(2200)에서 발생되는 보조 추력이 최대가 되는 우측 보조 날개(2100) 및 좌측 보조 날개(2200)의 배치각에 대한 데이터로서, 실험 또는 수치해석을 통해 도출될 수 있다.
제어부는 각종 센서(미도시)에 의해 현재 선박 운항 조건을 취합하고, 취합된 선박 운항 조건을 상기 기준 데이터에 대입하여 현재 선박 운항 조건에서 우측 보조 날개(2100) 및 좌측 보조 날개(2200)에서 최대 보조 추력이 발생하기 위한 배치각을 도출하고, 우측 보조 날개(2100) 및 좌측 보조 날개(2200)이 해당 배치각을 갖도록 우측 보조 날개(2100) 및 좌측 보조 날개(2200)의 회전 동작을 제어한다.
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
50 : 프로펠러
70 : 러더 스톡
100 : 선박용 러더
1000 : 러더 몸체
1001 : 관통구
1100 : 우측 러더 몸체
1200 : 좌측 러더 몸체
1300 : 상부 연결 몸체
1400 : 하부 연결 몸체
2000 : 보조 날개부
2100 : 우측 보조 날개
2200 : 좌측 보조 날개

Claims (9)

  1. 프로펠러의 후방에 배치되고, 전후 방향으로 연장된 관통구가 형성된 고리 형상을 가지며, 상기 관통구의 우측 영역 및 좌측 영역에서 선체를 선회시키기 위한 타력을 발생시키는 러더 몸체; 및
    상기 선체를 추진시키기 위한 보조 추력을 제공하도록 상기 프로펠러의 후류가 통과하는 상기 관통구에 배치되는 보조 날개부를 포함하며,
    상기 러더 몸체는,
    상기 관통구의 우측에 위치하고 상하 방향으로 연장된 우측 러더 몸체; 및
    상기 관통구의 좌측에 위치하고 상하 방향으로 연장되며 상기 우측 러더 몸체와 마주보도록 배치되는 좌측 러더 몸체를 포함하며,
    상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체는 각각 익형 단면을 가지며,
    상기 보조 날개부는,
    상기 관통구의 우측 영역에 위치하는 우측 보조 날개; 및
    상기 관통구의 좌측 영역에 위치하는 좌측 보조 날개를 포함하며,
    상기 우측 보조 날개 및 상기 좌측 보조 날개 중 상기 프로펠러의 후류가 하방을 향하는 영역에 위치하는 보조 날개는 그 리딩 에지가 상방을 향하도록 배치되고, 상기 프로펠러의 후류가 상방을 향하는 영역에 위치하는 보조 날개는 그 리딩 에지가 하방을 향하도록 배치되는, 선박용 러더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 러더 몸체는,
    상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체의 상단부를 상호 연결하는 상부 연결 몸체; 및
    상기 우측 러더 몸체와 상기 좌측 러더 몸체의 하단부를 상호 연결하는 하부 연결 몸체를 더 포함하는, 선박용 러더.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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