KR200408802Y1

KR200408802Y1 - 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조

Info

Publication number: KR200408802Y1
Application number: KR2020050034404U
Authority: KR
Inventors: 민계식; 김대수; 김외현; 장봉준; 김준기
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2006-02-16

Abstract

본 고안은 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조에 관한 것으로, 그 목적은 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 방향타에 부가물을 부착할 경우, 방향타의 전반적이 교체 없이 일부분만을 가공하여 부가물을 부착함으로써 부가물 부착 및 설치 비용을 크게 절감할 수 있으며 부가물의 부착효과를 극대화 할 수 있는 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조를 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 고안은 선박의 추진 프로펠러 후방에 위치하여 선박의 방향을 제어하는 것으로, 선박에 고정되되 끝단이 프로펠러의 회전축의 상부에 위치하도록 고정된 혼과, 상기 혼의 일측에 타 축에 의해 회전 가능하도록 고정되어 선박의 방향을 제어하는 타 날개로 이루어진 방향타의 구조에 있어서, 상기 타 날개의 일부분을 프로펠러의 회전축과 동일축선상 까지 절개하고 상기 절개된 공간에 추력날개와 같은 부가물을 설치할 수 있는 연장부를 삽입하고 상기 혼에 부착하여 고정되는 것을 그 기술적 요지로 한다.

방향타, 타 날개, 타 축, 혼, 부가물, 추력날개, 프로펠러

Description

선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조{Structure of the rudder to improve propulsion efficiency of the vessel}

도 1 은 일반적인 혼이 구비된 방향타를 나타낸 예시도,

도 2 은 종래의 혼이 연장되어 있는 방향타를 나타낸 예시도,

도 3 는 본 고안의 혼의 길이가 연장되어 있는 방향타를 나타낸 예시도,

도 3a 는 본 고안의 연장부의 설치상태를 타나낸 예시도,

도 4 는 본 고안과 관련한 부가물(추력날개) 모형시험 장면 및 혼 변경

수치해석 모델링을 나타낸 예시도

도 5 는 본 고안의 추력날개 부착 위치에 따른 추진 효율 변화 예시도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 방향타 (20) : 타 날개

(30) : 혼 (31) : 몸체부

(32) : 상부플랜지 (33) : 하부플랜지

(34) : 연장부 (35) : 관통홀

(36) : 공간부 (40) : 타 축

(50) : 프로펠러 (51) : 회전축

(60) : 추력날개

본 고안은 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타 날개와 혼으로 이루어진 방향타에 있어, 혼에 추력날개와 같은 부가물을 설치하되, 추진력을 발생시키는 프로펠러의 회전축과 동일한 축상에 추력날개를 설치할 수 있도록 혼에 연결되어 있는 타 날개의 일부분을 절단하고, 상기 절단된 부위에 제공되고 상기 혼과 연결되는 연장부를 부착하여 프로펠러의 회전축과 동일 축상에 위치하도록 구성한 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조에 관한 것이다.

통상 각종 선박에는 그 진행방향을 조정하기 위한 수단의 하나로서 방향타가 사용되고 있으며, 이 방향타(10)는 도 1 에서와 같이 프로펠러(50)의 후방에 위치하는 혼(30)과, 상기 혼(30)에 타 축(40)에 의해 회전 가능하도록 결합되어 선박의 방향을 제어하는 타 날개(20)로 구성된다.

상기 방향타(10)는 물의 흐름속에 놓여진 상태에서 받음각을 가질 때 여기서 작용하는 양력의 수직성분을 이용하여 선박의 진행방향을 조정하는 원리로 작동된다.

한편 상기 방향타에 추력날개를 비롯한 일부 부가물들을 부착할 경우, 부가물은 프로펠러의 회전축과 동일 축상에 위치하여야 그 효과가 극대화된다.

그러나 일반적으로 혼(horn)이 사용되는 방향타를 구비한 선박에서, 혼은 도 1 에서와 같이 프로펠러(50)의 회전축(51) 상부에 위치하기 때문에 부가물의 부착 효과를 극대화하기 위하여 부가물을 타 날개에 부착하던지 혼(30)을 아래로 연장하여 혼(30)에 부가물을 부착하여야 한다.

한편 타 날개(20)에 부가물을 부착할 경우에는 타 날개(20)의 회전시 부가물이 타 날개(20)와 같이 회전하여 부가물의 부착효과가 떨어지는 문제점이 발생하였으며, 또한 부가물의 길이가 긴 경우 프로펠러(50)와 간섭을 일으킬 수 도 있다.

또한 타 날(20)개 내, 외부에 부가물에 의해 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 구조 보강을 해야 하는 문제점이 있다.

한편 도 2에서와 같이 혼(30)을 연장할 경우, 타 날개(20)의 면적 감소로 선박의 조정성이 악화되며, 특히 타 날개(20)의 중심이 타 축(40)에서 멀어지기 때문에 방향타(10) 회전을 위하여 큰 토크가 필요하게 된다.

또한 타 축(40)의 길이가 증가되어 방향타(10) 제작비용이 증가되며, 기존 선박에 설치하고자 하는 경우, 타 축(40)을 비롯한 전반적인 방향타(10)의 교체가 불가피하게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 선박의 추진 효율을 향상시키기 위하여 방향타에 부가물을 부착할 경우, 방향타의 전반적이 교체 없이 일부분만을 가공하여 부가물을 부착함으로써 부가물 부착 및 설치비용을 크게 절감할 수 있으며 부가물의 부착효과를 극대화 할 수 있는 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 선박의 추진 프로펠러 후방에 위치하여 선박의 방향을 제어하는 것으로, 선박에 고정되되 끝단이 프로펠러의 회전축의 상부에 위치하도록 고정된 혼과, 상기 혼의 일측에 타 축에 의해 회전 가능하도록 고정되어 선박의 방향을 제어하는 타 날개로 이루어진 방향타의 구조에 있어서, 상기 타 날개의 일부분을 프로펠러의 회전축과 동일축선상 까지 절개하여 공간부를 형성하고, 상기 공간부에 추력날개와 같은 부가물을 설치할 수 있는 연장부를 삽입하고 상기 혼에 부착하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 고안의 혼의 길이가 연장되어 있는 방향타를 나타낸 예시도, 도 3a 는 본 고안의 연장부의 설치상태를 타나낸 예시도로서, 선박의 방향타(10)는 선박이 앞으로 나갈 수 있도록 추진력을 발생시켜주는 프로펠러(50)의 후방에 위치하여 물의 방향을 돌려 선박의 진행방향을 조절하게 된다.

상기 방향타(10)는 선박의 후미에 고정되는 혼(30)과, 상기 혼(30)에 타 축(40)으로 연결되어 회전하는 타 날개(20)로 구성된다.

상기 혼(30)은 선박에 고정되는 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 상부 및 하부 일측에 측면방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 타 축(40)이 끼워질 수 있도록 중심부에 관통홀(35)이 천공되어 있는 상부플랜지(32) 및 하부플랜지(33)와, 상기 몸체부(31)의 타측 하부에 부착되되, 상기 프로펠러(50)의 회전축(51)과 동일축선까지 위치하도록 부착되는 연장부(34)로 구성된다.

상기 타 날개(20)는 일부분이 상기 혼(30)의 상, 하부플랜지(32)(33) 사이에 끼워지고 상기 상, 하부플랜지(32)(33)의 관통홀(35)을 통해 끼워지는 타 축(40)에 의해 혼(30)의 몸체부(31)에 연결되어 타 축(40)을 중심으로 회전한다.

한편 상기와 같이 연장부(34)를 혼(30)의 몸체부(31)의 타측 하부에 부착하기 위해서는 먼저 연장부(34)가 부착되는 공간을 형성하도록 타 날개(20)의 일부분을 절단하여 일정크기의 공간부(36)를 형성하고 상기 공간부(36)에 연장부(34)를 끼워 넣은 후 혼(30)에 부착시켜 고정해 준다. 물론 이때 연장부(34)는 프로펠러(50)의 회전축(51)과 동일축선까지 위치하게 된다.

도 4 는 본 고안과 관련한 추력날개 모형시험 장면 및 혼 변경 수치해석 모델링을 나타낸 예시도로서, 상기와 같이 상기 혼(30)의 연장부(34)가 프로펠러(50)의 회전축(51)과 동일 축 선상에 위치한 상태에서 상기 혼(30)에 추력날개(60)를 프로펠러(50)와 마주보도록 설치함으로써 추력날개(60)에 의해 프로펠러(50)의 추진력이 향상된다.

즉 상기와 같이 추력날개(60)를 혼(30)에 부착된 연장부(34)에 설치하되 추력날개(60)가 프로펠러(50) 회전축(51)과 동일 축상에 위치하도록 설치함으로써 프 로펠러(50) 후방에서 발생되는 회전류로 인한 에너지 손실 중 상당량을 회수함으로써 선박의 추진 효율이 극대화 되게 된다.

도 5 는 상기 프로펠러(50)의 회전축(51)과 동일 축상에 설치된 추력날개(60)에 의한 추진 효율을 나타낸 것으로, 추력날개(60)는 프로펠러(50)의 회전축(51)과 동일 축선상에 부착될 때 약 6%, 프로펠러(50)의 중심축(51)보다 상방향으로 0.15R_p 의 위치에 부착될 때 약 4%, 그리고 프로펠러(50)의 중심축(51)에서 상방향으로 0.3R_p의 위치에 부착될 때 약 3%의 추진효율을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.(R_p : 프로펠러 반경)

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 고안의 효과는, 타 날개의 일부분을 제거하고, 상기 제거된 공간에 상기 혼에 연결되는 연장부를 설치함으로써, 상기 연장부에 추력날개와 같은 부가물을 프로펠러 회전축과 동일 축상에 위치하도록 부착할 수 있어 선박의 추진 효율을 향상시켜 주고, 또한 타 날개의 면 적을 거의 감소시키지 않아 선박의 조정성에 영향을 주지 않으며, 부가물을 타 날개에 부착하지 않게 되어 부가물의 부착효과가 뛰어난 매우 유용한 고안이다.

Claims

선박의 추진 프로펠러 후방에 위치하여 선박의 방향을 제어하는 것으로, 선박에 고정되되 끝단이 프로펠러의 회전축의 상부에 위치하도록 고정된 혼과, 상기 혼의 일측에 타 축에 의해 회전 가능하도록 고정되어 선박의 방향을 제어하는 타 날개로 이루어진 방향타의 구조에 있어서,

상기 타 날개의 일부분을 프로펠러의 회전축과 동일축선상 까지 절개하여 공간부를 형성하고, 상기 공간부에 추력날개와 같은 부가물을 설치할 수 있는 연장부를 삽입하고 상기 혼에 부착하여 고정되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진효율을 향상시키도록 구성되는 방향타의 구조.