KR20010022078A - 고속 방향키 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 일단부가 배의 선체(1)에 연결되고, 주 타판(3)과 주 타판(3)에 대해 회전하도록 배치된 방향키 플랩(5, 6)을 포함하는 특히 배에 적합한 방향키에 관한 것이다. 본 발명의 신규한 특징은 주 타판(3)이 선체(1)에 대해 고정된 중심 위치에 있도록 배치되고, 주 타판(3) 상의 선단 및 후단에 장착되고 고속에서 배의 조타를 위해 배치된 2 개 이상의 방향키 플랩(5, 6)을 구비하고, 주 타판(3)이 그 고정된 중심 위치로부터 해제 가능하게 배치되고, 특히 저속에서 배의 조타를 위해 대개 보통의 방식으로 회전 가능하도록 배치되는 데 있다.

Description

고속 방향키{HIGH-VELOCITY RUDDER}

저속에서 방향키는 배를 효율적으로 조타하기 위해 어떤 일정한 크기 및 받음각(angle of attack)을 갖추어야 한다. 그러나, 그러한 방향키는 고속의 경우에 불필요하게 커질 수 있고, 바다에서 원하지 않는 방해를 야기시켜 속도를 떨어뜨리고 불필요한 높은 연료 소모를 야기시킨다. 종래의 방향키는 거의 속력에 비례하여 그 효과를 증가시키는 경향이 있다. 고속시에 배의 운동 방향으로부터 떨어져 회전하게 되는 방향키 상에 큰 힘이 작용하게 된다. 이는 방향키, 방향키 스템 및 조타 기관에 손상을 가져올 수 있다. 고속에서 종래의 방향키를 갖는 배의 급작스런 코스 변경 중에, 속력의 손실이 발생하게 된다.

배의 방향키 및 방향키 날개를 갖춘 센터보드형 방향키를 포함하는 그러한 장치들은 공지되어 있다.

발명의 명칭이 "비상시 뱃머리 방향키"인 미국 특허 제1 128 508호는 배의 뱃머리에 배치되고 유압에 의해 뱃머리를 통해 밀리도록 배치된 응급 방향키를 개시하고 있다. 이러한 응급 방향키는 주 방향키가 고장난 경우 일예로 바다에서 충돌을 피하기 위해 위험 상황에서 이용되도록 배치된다. 본 발명은 본 발명의 실시예가 고정된 중앙 위치로 당겨질 수 있는 주본체를 포함한다는 점에서 그리고 방향키 날개들의 실제 이용이 전체 방향키 프로파일의 변경을 야기하여 유체역학의 방향키 효과가 고속에서 코스 변경을 제공한다는 점에서, 실제 사용 중에 고정된 주본체를 구비하고 있지 않는 미국 특허 제1 128 508호와는 상이하다.

발명의 명칭이 "바아지(barge)용 신축 자재 방향키"인 미국 특허 제3 326 168호는 방향키의 회전이 저지되고 개방 배 내부에서 수축될 수 있는 바아지 방향키를 개시하고 있다. 따라서, 방향키는 고정된 배 내부에서 당겨질 때 작동하지 않게 된다. 따라서, 미국 특허 제3 326 168호의 목적 및 효과는 방향키 주본체의 주요 부분이 선체 상의 타판(rudder blade) 고정 부착부 내의 후방으로 부분적으로 당겨지고, 조타(steering) 효과가 완전히 존재하며 고속에 대해 준비가 되어 있는 본 발명과는 완전히 상이하다. 미국 특허 제3 326 168호는 어떠한 종류의 가동 방향키 날개에 대해서는 개시하고 있거나 언급하고 있지 않다.

발명의 명칭이 "배에 적합한 핀 방향키"인 미국 특허 제4 342 275호는 수직축을 중심으로 회전하도록 배치되고 주 타판 내의 고정 위치에 로킹되도록 배치된 타판의 후단부에 있는 하나 이상의 플랩을 갖춘 보통의 배에 적합한 방향키를 개시하고 있다.

발명의 명칭이 "배에 적합한 고효과 핀 방향키"인 노르웨이 특허 제162 452호는 플랩에 피봇된 기어 연결부에 의해 타판에 대한 플랩의 추가 운동을 자동적으로 제공하는 추가의 플랩을 갖는 배 방향키를 개시하고 있다.

본 발명은 주본체와, 주본체에 대해 회전하도록 배치된 하나 이상의 방향키 날개를 포함하는 종류의 배에 적합한 방향키에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 배 및 방향키 장치의 부분 수직 단면을 도시한 도면.

도2는 측면도에서의 도1의 장치의 배를 따르는 수직 단면을 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 우현 "부상"력 위치에서의 회전 가능한 방향키 플랩을 갖춘 방향키 장치의 수평 단면도.

도4는 "부상"력 위치에서의 도3의 회전 가능한 방향키 플랩에 대응하는 좌현측을 도시한 도면.

도5는 랙과 피니언을 갖춘 버팀줄을 포함하는 장치의 상부측의 부분 수평도.

도6은 본 발명에 따른 배, 조타 기관 및 신축 자재한 방향키 스템의 단면을 개략적으로 도시한 선체로부터 떨어져 있는 그 변위된 저속 위치에서의 방향키의 부분 정면도.

도7은 배, 조타 기관 및 신축 자재한 방향키 스템의 종단면을 개략적으로 도시한 선체로부터 멀리 이동되어 있는 그 저속 위치에서의 방향키의 부분 측면도.

본 발명은 고속에서 사용될 때 배의 선체에 고정식으로 수축된 타판의 가장 가까운 부분에 부착되도록 배치된 방향키에 관한 것이고, 방향키 효과는 속도 방향에 대해 전체 방향키 판을 받음각 만큼 회전시키는 대신에 배의 뱃머리의 소정의 회전 방향으로 선단 플랩 및 후단 플랩을 회전시키고 방향키의 프로파일을 변경함으로서 생성된다. 언급된 수축 위치에서, 선단 및 후단 플랩의 회전은 2 개의 표면 상의 방향키를 지나는 물의 속도가 달라지도록 방향키를 지나는 물의 흐름을 안내한다. 따라서, 2가지 물 흐름의 압력 효과는 합력 성분이 발생한다는 점이며, 힘 성분은 방향키 측면에 수직이고 모든 순간에서의 대부분의 볼록면 상의 물 흐름에 비스듬하다. 방향키는 신축 자재의 방향키 스템에 의해, 가능하게는 추가의 부착 수단에 의해 고속에서 선체에 고정된다. 이는 물 흐름 내의 감소된 영역을 방향키에 제공하여, 마찰을 줄이게 된다.

저속에서 방향키는 선체로부터 먼 방향으로 밀리게 되고 이전에 고정된 중심 위치로부터 해제된다. 이러한 해제에 의해, 타판이 물 흐름 내에서 더 효과적인 영역을 얻게 되고, 주 타판이 종래의 방향키로서 방향키 스템을 중심으로 회전할 수 있게 되는 2가지 상호 협력 효과가 동시에 발생한다. 저속하에서의 방향키의 추가의 효과는 주 타판 상의 선단 및 후단 방향키 플랩을 통상적으로 이용함으로서 달성된다.

선체 내의 인케이싱(encasing)은 속도 방향 및 비스듬한 방향 모두에서 증가된 힘 하중 수용력을 제공한다. 방향키를 인케이싱 리세스 내의 선체 내로 부분적으로 수축시킴으로서 또한 방향키 표면을 줄이게 되고 따라서 물에 대한 마찰력이 방향키에 의해 줄어들게 된다.

본 발명은 주 방향키 본체와 주 방향키 본체에 대해 회전하게 될 수 있는 하나 이상의 방향키 플랩을 포함하고 그 일단부가 선체에 연결되는 종류의 방향키 장치를 형성한다. 본 발명의 신규한 특징은 주 방향키 본체가 선체에 대해 고정된 중심 위치를 갖게 되고, 방향키 플랩이 고속에서 조타 효과를 제공하고, 주 방향키 본체가 그 고정된 중심 위치로부터 느슨해질 수 있고 특히 저속에서 배의 조타를 위해 대개 공지된 방식으로 회전하도록 배치된다는 데 있다.

본 발명에 따른 실시예의 신규하고 구별되는 특징들의 세부 내용은 특허 청구범위로부터 알 수 있게 된다.

본 발명은 도면을 참고로 하여 이하에 설명되어 있다. 몇몇 구별되는 특징 및 장점은 도면과 관련된 상세한 설명으로부터 알 수 있다.

도1에서, 타판(3)은 대응 방향키 스템(8)을 구비한다. 배의 선체(1)는 방향키가 신축 자재한 방향키 스템(8)에 의해 회수될 수 있는 선체 리세스(12)를 구비한다. 방향키 스템(8)과 방향키(3)는 방향키가 선체 리세스(12) 내로 회수될 때 회전할 수 없게 된다.

도2는 선체(1), 조타 기관(10), 방향키 스템(8) 및 선체 리세스(12)의 종단면을 도시하고, 실제 수직으로 저널된 베어링을 보유한 선단 및 후단 방향키 플랩 또는 날개(5, 6)를 갖춘 타판(3)의 정면도이다.

도3은 좌현측을 향해 전환된 선단 방향키 플랩(5A) 및 후단 방향키 플랩(6A)을 갖춘 우현 "부상"력 위치에서의 방향키 플랩을 갖춘 방향키의 수평 단면도이다. 후단 방향키 플랩(6)의 중립 방향이 도시되어 있다. 후단 방향키 플랩은 (도5의) 축 요소(16)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 이러한 형태로 인해 방향키가 뒤에 장착되게 되면 배에게 좌현측으로의 코스 변경을 제공하게 된다.

도4는 좌현 "부상"력 위치에서의 방향키 플랩의 도3에 대응하는 단면을 도시한 것이다. 이러한 형태로 인해 방향키가 뒤에 장착되게 되면 배에게 우현 코스 변경을 제공하게 된다. 여기에서 방향키 플랩은 도시된 중립 위치(6)와 함께 선단(5B) 및 후단(6B) 위치에 대해 우현 위치로 도시되어 있다.

도5는 후단 방향키 플랩에 부착된 선단 방향키 플랩(16A, 16B)에 부착된 회전 크로스 바아(15A, 15B)의 단부들에 피봇 연결된 교차형 조타봉(21, 22)에 의해 방향키 플랩(5, 6)이 서로 연결되어 있는 상태의 위로부터 알 수 있는 방향키의 일부분을 도시한 것이다. 선단 및 후단의 회전 운동은 축(15, 16)을 중심으로 수행된다. 공통 회전축(20)으로부터의 힘의 전달은 하나 이상의 조타봉(21, 22)를 통한 랙과 피니언 기구를 통해 이루어진다. 바람직한 실시예는 회전축(20) 상의 피니언과 조타봉(22) 중 하나의 로드를 통한 힘 전달부를 갖게 된다.

더욱 효율적인 방향키 영역 및 조타 효과를 필요로 하는 저속에서, 본 발명에 따른 타판은 도6에 도시된 바와 같이 신축 자재한 스템(8)에 의해 선체(1)의 리세스(12) 내의 그 고정 위치로부터 이동되어, 전체의 방향키(3, 5, 6)가 조타 기관(10)에 의해 대개 수직인 신축 자재한 스템 주위로 회전할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 선체로부터 먼 방향으로의 폭 및 두께 모두가 약간 점점 작아지는 테이퍼링 형태를 갖게 된다. 이러한 테이퍼링은 주 타판(3) 및 그 고정물이 대개 고속에서 방향키 상에서 발생하는 힘에 의해 작용하게 되는 하중, 및 수직 평면에서의 방향키의 절곡의 위험성의 면에서 바람직하다.

주 타판(3)의 테이퍼링에 대한 사상은 지속되지만, 이것이 테이퍼링되어 있는지의 여부와는 별개로, 전술된 것과 동일한 이유로 인한 방향키 플랩(5, 6)의 테이퍼링은 방향키 플랩 상에서 발생할 수 있는 절곡력을 줄이기 위한 것이다. 이러한 가능한 테이퍼링은 도2 및 도7에서 도면부호 7로 도시되어 있다.

본 발명은 배 위에 장착된 하나의 주 방향키로서 구체화될 수 있거나, 또는 최상의 효과를 달성하기 위해 본래 평행 장착된 2 개의 주 방향키로 구체화된 2중 방향키로서 구체화될 수 있다.

방향키는 단지 배의 방향키로 되는 것으로서의 실시예, 즉 배의 뒤에 장착된 하나 이상의 배의 주 방향키에 한정되지 않고, 또한 해수 물결로 인한 롤링을 방지하기 위해 수평 배치된 안정된 플랩으로서 적용되는 것이 또한 가능하게 되고, 코스의 변경 중에 기울어짐을 방지하게 된다.

본 발명은 배 방향키에 한정되나, 또한 배 위의 방향키 또는 본 발명에 따라 구체화된 수평으로의 깊이 방향키에 의해 그 깊이를 변경할 수 있는 수중 기어, 또는 ROV의 잠수함 및 기뢰 방어기와 같은 구동되고 견인되거나 밀리게 되는 배 및 장치 모두에서 균형 방향키 및 안정화 방향키로서 이용되는 방향키를 포함한다.

도면에 따라 설명된 실시예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 일부가 도시되어 있고 간단하고 개략적인 형태로 설명되어 있음을 알 수 있다. 기재된 구성의 몇몇 특성에 있어서 수정예를 수행하고 구성의 세부 내용을 추가하고 본 발명에서 제기된 주 개념과 해결 방안을 계속 유지하는 것이 가능하게 된다.

Claims (6)

1. 주 타판(3)과 주 타판(3)에 대해 회전하도록 배치된 선단 및 후단 방향키 플랩(5, 6)을 포함하고, 방향키 스템(8) 상에 배치된 특히 배에 적합한 방향키에 있어서,

   신축 자재의 방향키 스템(8)은 고정된 중심 위치와, 특히 저속에서 배의 조타를 위해 바람직하게 플랩에 의해 지원된 방향키 스템(8) 상의 타판(3)의 보통의 회전을 위해 선체(1)로부터 떨어진 자유 회전 타판 위치 사이에서 주 타판(3)의 축방향 변위를 위해 배치되고, 타판(3)의 전체 선체 근방 단부는 선체(1)에 로킹되고, 2 개 이상의 방향키 플랩(5, 6)은 방향키 프로파일을 변경함으로써 고속에서 배의 조타를 위해 주 타판(3)과는 관계 없이 회전하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방향키.
2. 제1항에 있어서, 주 타판(3)을 고정된 중심 위치에서 배의 선체(1)에 로킹하도록 배치되어 있는 리세스(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향키.
3. 제1항에 있어서, 주 타판(3)은 선체(1)로부터 먼 방향으로, 바람직하게는 폭 및 두께 방향 모두로 더 좁아지는 형태로 테이퍼링되는 것을 특징으로 하는 방향키.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 방향키 플랩(5, 6)은 선체(1)로부터 먼 방향으로, 바람직하게는 폭 및 두께 방향 모두로 더 좁아지는 형태로 테이퍼링되는 것을 특징으로 하는 방향키.
5. 제1항에 있어서, 방향키 플랩(5, 6)은 조타봉(21, 22)에 의해 기계적으로 연결되고 공통 회전축(20)으로부터 압박되는 양 회전 이동부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 방향키.
6. 제5항에 있어서, 크로스 바아(15A, 15B, 16A, 16B)는 크로스 바아의 각 단부에 피봇 연결된 교차형 조타봉(21, 22)을 갖춘 각각의 방향키 플랩(5, 6)에 부착되고, 하나 이상의 조타봉(21, 22)은 바람직하게 하나 이상의 랙과 피니언 기구에 의해 공통 회전축(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방향키.