KR200453140Y1

KR200453140Y1 - 선박용 방향타

Info

Publication number: KR200453140Y1
Application number: KR2020090005316U
Authority: KR
Inventors: 이수호; 배재류; 조태익; 이영만
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2011-04-08
Also published as: DE202009007177U1; KR20100011037U

Abstract

본 고안은 선박용 방향타에 관한 것으로, 선박의 후미의 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 선박용 방향타로서, 상기 방향타는 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 상부 날개와 하부 날개로 나누어지고, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부가 상기 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사류 방향으로 편향되도록 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 일정 각도 비틀린 형상으로 형성되되, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분은 일정한 경사 각도로 깎이고, 상기 상부 및 하부 날개의 깎인 부분들의 표면에는 상기 깎인 부분들을 연결하여 구조 강성을 확보하는 전단 판이 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타가 개시된다.

선박, 프로펠러, 방향타, 전연부, 후연부, 전단 판

Description

선박용 방향타{rudder of ship}

본 고안은 선박용 방향타에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전연부 또는 후연부 비대칭 단면을 갖는 방향타에 관한 것이다.

일반적으로, 선박에는 이동 방향을 조정하기 위해, 프로펠러의 후방에 방향타가 설치되고, 이때 선박의 방향타는 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 상부과 우측 하부에서는 압력면이 형성되고, 방향타의 우측 상부과 좌측 하부에서는 흡입면이 형성된다.　 이러한 방향타 면의 비대칭 압력 분포 특성으로 인하여, 고속(20Knots 이상) 또는 고부하 추진기를 장착한 선박의 방향타가 좌우 대칭 단면을 갖는다면, 흡입면이 형성되는 방향타의 부위에서 캐비테이션에 의한 침식 손상이 발생되어 왔다. 이와 같은 방향타의 캐비테이션 침식 손상을 최소화시키기 위하여, 프로펠러의 축선을 중심으로 방향타의 상부 및 하부 날개의 앞부분인 전연부(leading edge part)를 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사 류 방향의 반대방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형성하거나, 상부및 하부 뒷부분인 후연부(trailing edge part)를 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사류 방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형성한 비대칭 방향타가 개발되었다.　 즉, 종래의 비대칭 방향타는, 선박의 후방에서 볼 때, 프로펠러가 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하는 경우, 프로펠러의 축선을 중심으로 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연부가 각각 좌현과 우현으로 또는 상부 및 하부 날개의 후연부가 각각 우현과 좌현으로 비틀어져 있다.　 이러한 구조는 방향타의 전연부 또는 후연부가 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 있었다.

그러나, 이러한 방향타는 프로펠러의 축선을 중심으로 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부가 좌우로 비틀어짐에 따라 불연속 단면부가 존재하게 되고, 구조 강성 확보를 위하여 전단 판(scissors plate)이 설치되어야 한다. 또한 상기 불연속 단면부를 갖는 전연부 비대칭 방향타의 경우 프로펠러의 허브 보오텍스(vortex)에 의해 전연부 및 전단 판의 불연속면에 침식을 야기하는 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있다. 반면에 후연부 비대칭 방향타의 경우 후연부의 불연속 구간 후방에서 강한 보오텍스 발생으로 인한 타 진동 문제 발생 가능성과 전연부 비대칭에 대비하여 방향타의 길이방향으로의 긴 불연속 구간으로 인한 구조적 안전성이 떨어지는 문제점이 있다.

특히, 종래에는 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위의 불연속면에 설치되는 전단판이 방향타에 대하여 직각으로 만나게 설치되므로, 전단 판에서 캐비테이션의 발생이 많은 문제점이 있다.

불연속 단면부를 갖는 후연부 비대칭 방향타의 예는 DE 20 2007 017448 U1, JP 소54-140903 등에 개시되어 있다.

또한, 전연부 비대칭 방향타에서 상부 및 하부 날개의 전연부들 사이에 형성된 어긋난 부위의 불연속면을 최소화하기 위하여, 상부 및 하부 날개의 전연부의 프로펠러의 축선을 중심으로 일정구간 내에서의 비틀린 각도가 선형적으로 감소하여 전연부가 연속면을 형성하는 전연부 비대칭 방향타의 예는 한국등록실용신안공보 20-395385, 한국공개특허공보 10-2008-0061706 등에 개시되어 있다.

또한, 전연부 비대칭 방향타에서 상부 및 하부 날개의 전연부들 사이에 형성된 어긋난 부위의 불연속면을 최소화하기 위하여, 상부 및 하부 날개의 전연부의 프로펠러의 축선 높이 부근에 러더 벌브(rudder bulb)를 설치한 경우도 있다.

그러나, 이렇게 상부 및 하부 날개의 전연부의 프로펠러의 축선을 중심으로 일정구간 내에서의 비틀린 각도가 선형적으로 감소하여 전연부가 연속면을 형성하는 구조 또는 러더 벌브의 구조는 압연이나 주조 공정을 거쳐야 하므로 제작 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프로펠러의 일방향 회전운동에 의해 일방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시키면서도 불연속 단면을 갖는 전연부 또는 후연부 비대칭 방향타에서 보오텍스 발생하는 것을 방지하고 제작 작업성을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일측면에 의하면, 선박의 후미의 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 선박용 방향타로서, 상기 방향타는 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 상부 날개와 하부 날개로 나누어지고, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부가 상기 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사류 방향으로 편향되도록 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 일정 각도 비틀린 형상으로 형성되되, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분은 일정한 경사 각도로 깎이고, 상기 상부 및 하부 날개의 깎인 부분들의 표면에는 상기 깎인 부분들을 연결하여 구조 강성을 확보하는 전단 판이 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타가 제공된다.

상기 경사 각도는 전단 판과 방향타의 본체와의 용접각도 확보를 위해 30~60°인 것이 바람직하다.

상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분은 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선을 중심으로 일정한 경사 각도로 깎이는 것이 바람직하다.

상기 상부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 상기 단면 중심선과, 상기 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 상기 단면 중심선의 거리는 상기 전단 판의 두께인 것이 바람직하다.

상기 전단 판은, 상기 상부 날개의 깎인 부분의 표면에 상응하는 제1 부분과, 상기 하부 날개의 깎인 부분의 표면에 상응하는 제2 부분과, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 전단 판은, 상기 상부 및 하부 날개의 깎인 부분들의 각각의 표면의 끝단부를 따라 용접되는 것이 바람직하다.

상기 프로펠러는 상기 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하고, 상기 방향타는 상기 상부 및 하부 날개의 전연부가 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 각각 좌현과 우현으로 비틀어진 것이 바람직하다.

상기 상부 날개의 전연부와 상기 하부 날개의 전연부는 상기 프로펠러의 축선에 대하여 각각 2~8°의 각도로 비틀린 것이 바람직하다.

상기 프로펠러는 상기 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하고, 상기 방향타는 상기 상부 및 하부 날개의 후연부가 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 각각 우현과 좌현으로 비틀어진 것이 바람직하다.

상기 상부 날개의 후연부와 상기 하부 날개의 후연부는 상기 프로펠러의 축선에 대하여 각각 2~8°의 각도로 비틀린 것이 바람직하다.

상기 상부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이는 상기 상부 날개의 수직 길이의 20~50%의 범위이고, 상기 하부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 말단부의 수직 길이는 상기 하부 날개의 수직 길이의 20~50%의 범위인 것이 바람직하다.

상기 상부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이와 하부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이를 합친 길이는 상기 프로펠러 반경의 30~60%에 대응하는 길이인 것이 바람직하다.

상기 방향타의 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부는 상기 방향타의 두께방향의 최대크기 범위 내에서 상기 비틀림 각도를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 깍인 부분들의 표면에 설치되는 전단 판은 깎인 부분들을 완전히 덮는 끼움판으로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 고안의 선박용 방향타에 의하면, 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분이 일정한 경사 각도로 깎이고, 상부 및 하부 날개의 전연부의 깎인 부분들 또는 후연부의 깎인 부분들의 표면에 전단 판이 설치되어 있으므로, 전단 판이 방향타에 대하여 완만한 각도로 만나게 되어 전단판에서 캐비테이션의 발생을 줄일 수 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 비대칭 방향타에서 상부 및 하부 날개의 전연부들 사이에 형성된 어긋난 부위의 불연속면에 의한 캐비테이션을 발생을 줄이기 위해, 압연이나 주조 공정을 거치지 않고 절단 및 용접 작업만 하면 되므로 제작 작업성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 7은 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타를 도시하고 있다. 도 1 내지 도 7에 도시된 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타는 전연부 비대칭 방향타이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타(4)는 선박(1)의 후미의 프로펠러(2)의 후방에 설치되어 선박(1)의 이동 방향을 조정하는 것이다.

본 실시예에서는, 방향타(4)로서 전가동타(full-spade rudder)를 예를 들어 설명하고 있다.　 방향타(4)는 선박(1)의 후미에 마련된 타 트렁크(rudder trunk, 3)에 설치되어 있다. 도 1은 방향타를 타 트렁크에 설치된 상태로 도시한 것이고, 도 2 내지 5는 타 트렁크를 생략하고 방향타만 도시한 것이다.

최근에는 전가동타가 대형 선박의 방향타로서 개발되어 사용되고 있다.

전가동타는 그 상면에 타 축(rudder stock)이 형성되어 있고, 선박의 후미에 마련된 타 트렁크의 하면에 타 축이 베어링을 개재하여 삽입되어 회전가능하게 지지되도록 구성되어 있다.　 이러한 전가동타의 구성은 공지의 기술이므로, 도 1에서는 전가동타의 구성에 대하여 상세하게 도시하지 않기로 한다.

선박용 방향타(4)는 일반적으로 프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 상부 날개(4a)와 하부 날개(4b)로 나누어진다. 또한, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 각각은 방향타(4)의 앞부분인 전연부(leading edge part, 41', 41")와 방향타(4)의 뒷부분인 후연부(trailing edge part, 42', 42")로 나누어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 전연부(41', 41")는 최대 두께 폭방향 중심선(L3)을 기준으로 방향타(4)의 전방 부분을 지칭하고, 후연부(42', 42")는 최대 두께 폭방향 중심선(L3)을 기준으로 방향타(4)의 후방 부분을 지칭한다.

본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타(4)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")가 프로펠러(2)로부터 유기되는 회전 입사류 방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형성되어 있으며, 여기에서, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분은 일정한 경사 각도로 깎이고, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")의 깎인 부분(41a, 41b)들의 표면에는 전연부용 전단 판(43)이 설치된다.

특히, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분은 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선을 중심으로 일정한 경사 각도로 깎인다. 즉, 도 4 및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상부 날개(4a)의 전연부(41')에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 단면 중심선(L1a)과, 하부 날개(4b)의 전연부(41")에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 단면 중심선(L1b)의 거리는 전연부용 전단 판(43)의 두께로 설정된다. 왜냐하면, 상부 날개(4a)의 전연부(41')에서 깎인 부분(41a)과 하부 날개(4b)의 전연부(41")에서 깎인 부분(41b) 사이에는 전연부용 전단 판(43)이 설치된 공간이 형성되어야 하기 때문이다.

상기 경사 각도는 전연부용 전단 판(43)과 방향타(4)의 본체와의 용접각도 확보를 위해 30~60°인 것이 바람직하다.

전연부용 전단 판(43)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 날개(4a)의 전연부(41')의 깎인 부분(41a)의 표면에 상응하는 제1 부분(43a)과, 하부 날개(4b)의 전연부(41")의 깎인 부분(41b)의 표면에 상응하는 제2 부분(43b)과, 제1 부분(43a) 과 제2 부분(43b)을 연결하는 제3 부분(43c)으로 이루어져 있다.

이러한 전연부용 전단 판(43)은, 도 6에 상세하게 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")의 깎인 부분(41a, 41b)들의 각각의 표면의 끝단부를 따라 용접된다.

방향타(4)의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")에서 깍인 부분(41a, 41b)들의 표면에 설치되는 전연부용 전단 판(43)은 깎인 부분(41a, 41b)들을 완전히 덮는 끼움판으로 형성되는 것이 바람직하다.

선박의 후방에서 볼 때, 프로펠러(2)가 방향타(4)를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하는 경우, 본 고안의 하나의 실시예에 따른 전연부 비대칭 방향타(4)는 프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 상부 날개(4a)의 전연부(41')와 하부 날개(4b)의 전연부(41")가 각각 좌현과 우현으로 비틀어져 있다.

프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 방향타(4)의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")가 일정 각도 비틀어지는 경우에는, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")가 각각 좌현과 우현으로 비틀어져야 프로펠러의 일방향(오른나사 방향) 회전운동에 의해 일방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력을 상쇄시킬 수 있다.

도 4에서, 프로펠러(2)의 축선(L1)은 점으로 표시되고, L2는 방향타(4)의 종방향 중심선으로 프로펠러(2)의 축선(L1)과 교차한다. 여기에서, 방향타(4)의 상부 날개(4a)의 전연부(41')는 방향타(4)의 상단에서 프로펠러(2)의 축선(L1)까지의 구간(D₁)으로 설정되며, 방향타(4)의 하부 날개(4b)의 전연부(41")는 방향타(4)의 하단에서 프로펠러(2)의 축선(L1)까지의 구간(D₂)으로 설정된다.　 또한, 상부 날개(4a)의 전연부(41')의 깎인 부분(41a)의 선단부의 수직 길이는 구간(d₁)으로 표시되고, 하부 날개(4b)의 전연부(41")의 깎인 부분(41b)의 선단부의 수직 길이는 구간(d₂)으로 표시된다.

여기에서, 상부 날개(4a)의 전연부(41')의 깎인 부분(41a)의 선단부의 수직 길이(구간 d₁의 길이)는 상부 날개(4a)의 수직 길이(구간 D₁의 길이)의 20~50%의 범위이고, 하부 날개(4b)의 전연부(41")의 깎인 부분(41b)의 선단부의 수직 길이(구간 d₂의 길이)는 상부 날개(4a)의 수직 길이(구간 D₂의 길이)의 20~50%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상부 날개(4a)의 전연부(41')의 깎인 부분(41a)의 선단부의 수직 길이와 하부 날개(4b)의 전연부(41")의 깎인 부분(41b)의 선단부의 수직 길이를 합친 길이(구간 d₃의 길이)는 프로펠러(2)의 반경의 30~60%에 대응하는 길이인 것이 바람직하다.

또한, 방향타(4)의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부들(41', 41")과 깎인 부분들(41a, 41b)의 수직 길이는 방향타(4)와 프로펠러(2)의 위치에 따라 각각 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있다.

또한, 도 5에 예시된 바와 같이, 방향타(4)의 상부 날개(4a)의 전연부(41')와 하부 날개(4b)의 전연부(41")는 프로펠러(2)의 축선(L1)에 대하여 각각 2~8°의 각도(α, β)로 비틀린 것이 바람직하다. 여기에서, 비틀림 각도(α)와 비틀림 각도(β)는 서로 동일한 각도로 형성될 수도 있고 서로 다른 각도로 형성될 수도 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 방향타(4)의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")는 방향타(4)의 최대 두께 폭방향 중심선(L3)과 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선의 교차점에서 프로펠러의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선에 대하여 각각 비틀어져 있다.

도 8 내지 도 14는 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타를 도시하고 있다. 도 8 내지 도 14에 도시된 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타는 후연부 비대칭 방향타이다.

본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타(4')는, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")가 프로펠러(2)로부터 유기되는 회전 입사류 방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형성되어 있으며, 여기에서, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분은 일정한 경사 각도로 깎이고, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")의 깎인 부분(42a, 42b)들의 표면에는 후연부용 전단 판(45)이 설치된다.

특히, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋 난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분은 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선을 중심으로 일정한 경사 각도로 깎인다. 즉, 도 11 및 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상부 날개(4a)의 후연부(42')에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 단면 중심선(L1a)과, 하부 날개(4b)의 후연부(42")에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 단면 중심선(L1b)의 거리는 후연부용 전단 판(45)의 두께로 설정된다. 왜냐하면, 상부 날개(4a)의 후연부(42')에서 깎인 부분(42a)과 하부 날개(4b)의 후연부(42")에서 깎인 부분(42b) 사이에는 후연부용 전단 판(45)이 설치된 공간이 형성되어야 하기 때문이다.

상기 경사 각도는 후연부용 전단 판(45)과 방향타(4')의 본체와의 용접각도 확보를 위해 30~60°인 것이 바람직하다.

후연부용 전단 판(45)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 상부 날개(4a)의 후연부(42')의 깎인 부분(42a)의 표면에 상응하는 제1 부분(45a)과, 하부 날개(4b)의 후연부(42")의 깎인 부분(42b)의 표면에 상응하는 제2 부분(45b)과, 제1 부분(45a)과 제2 부분(45b)을 연결하는 제3 부분(45c)으로 이루어져 있다.

이러한 후연부용 전단 판(45)은, 도 13에 상세하게 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")의 깎인 부분(42a, 42b)들의 각각의 표면의 끝단부를 따라 용접된다.

방향타(4')의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")에서 깍인 부분(42a, 42b)들의 표면에 설치되는 후연부용 전단 판(45)은 깎인 부분(42a, 42b)들을 완전히 덮는 끼움판으로 형성되는 것이 바람직하다.

선박의 후방에서 볼 때, 프로펠러(2)가 방향타(4')를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하는 경우, 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 후연부 비대칭 방향타(4')는 프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 상부 날개(4a)의 후연부(42')와 하부 날개(4b)의 전연부(42")가 각각 우현과 좌현으로 비틀어져 있다.

프로펠러(2)의 축선(L1)을 중심으로 방향타(4')의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")가 일정 각도 비틀어지는 경우에는, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")가 각각 우현과 좌현으로 비틀어져야 프로펠러의 일방향(오른나사 방향) 회전운동에 의해 일방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력을 상쇄시킬 수 있다.

도 11에서, 프로펠러(2)의 축선(L1)은 점으로 표시되고, L2는 방향타(4')의 종방향 중심선으로 프로펠러(2)의 축선(L1)과 교차한다. 여기에서, 방향타(4')의 상부 날개(4a)의 후연부(42')는 방향타(4')의 상단에서 프로펠러(2)의 축선(L1)까지의 구간(D₁)으로 설정되며, 방향타(4')의 하부 날개(4b)의 후연부(42")는 방향타(4')의 하단에서 프로펠러(2)의 축선(L1)까지의 구간(D₂)으로 설정된다.　 또한, 상부 날개(4a)의 후연부(42')의 깎인 부분(42a)의 후단부의 수직 길이는 구간(d₁)으로 표시되고, 하부 날개(4b)의 전연부(42")의 깎인 부분(41b)의 후단부의 수직 길 이는 구간(d₂)으로 표시된다.

여기에서, 상부 날개(4a)의 후연부(42')의 깎인 부분(42a)의 후단부의 수직 길이(구간 d₁의 길이)는 상부 날개(4a)의 수직 길이(구간 D₁의 길이)의 20~50%의 범위이고, 하부 날개(4b)의 후연부(42")의 깎인 부분(42b)의 후단부의 수직 길이(구간 d₂의 길이)는 상부 날개(4a)의 수직 길이(구간 D₂의 길이)의 20~50%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상부 날개(4a)의 후연부(42')의 깎인 부분(42a)의 후단부의 수직 길이와 하부 날개(4b)의 후연부(42")의 깎인 부분(42b)의 후단부의 수직 길이를 합친 길이(구간 d₃의 길이)는 프로펠러(2)의 반경의 30~60%에 대응하는 길이인 것이 바람직하다.

또한, 방향타(4')의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부들(42', 42")과 깎인 부분들(42a, 42b)의 수직 길이는 방향타(4')와 프로펠러(2)의 위치에 따라 각각 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있다.

또한, 도 12에 예시된 바와 같이, 방향타(4')의 상부 날개(4a)의 후연부(42')와 하부 날개(4b)의 후연부(42")는 프로펠러(2)의 축선(L1)에 대하여 각각 2~8°의 각도(α, β)로 비틀린 것이 바람직하다. 여기에서, 비틀림 각도(α)와 비틀림 각도(β)는 서로 동일한 각도로 형성될 수도 있고 서로 다른 각도로 형성될 수도 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 방향타(4')의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 후연부(42', 42")는 방향타(4')의 최대 두께 폭방향 중심 선(L3)과 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선의 교차점에서 프로펠러의 축선(L1)에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선에 대하여 각각 비틀어져 있다.

본 고안에서는 방향타의 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41") 또는 후연부(42', 42")에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 프로펠러(2)의 축선(L1)에 수직방향으로 인접한 부분이 일정한 경사 각도로 깎이고, 상부 및 하부 날개(4a, 4b)의 전연부(41', 41")의 깎인 부분(41a, 41b)들 또는 후연부(42', 42")의 깎인 부분(42a, 42b)들의 표면에 전연부용 전단 판(43) 또는 후연부용 전단 판(45)이 설치되어 있으므로, 전단 판이 방향타에 대하여 완만한 각도로 만나게 되어 전단판에서 캐비테이션의 발생을 줄일 수 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 비대칭 방향타에서 상부 및 하부 날개의 전연부들 사이에 형성된 어긋난 부위의 불연속면에 의한 캐비테이션을 발생을 줄이기 위해, 압연이나 주조 공정을 거치지 않고 절단 및 용접 작업만 하면 되므로 제작 작업성이 향상된다.

이상에서는 본 고안이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 고안의 취지 및 첨부된 실용신안등록청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 고안의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 고안을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

도 1은 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 측면도이다.

도 2는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시도로서 전단 판이 분리된 상태를 도시한 도면이다.

도 3은 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시도로서 전단 판이 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타를 선박의 전방에서 본 정면도이다.

도 5는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 평면도이다.

도 6는 도 4의 일부 확대도이다.

도 7은 본 고안의 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타에 설치되는 전단 판의 평면도이다.　

도 8은 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 측면도이다.

도 9는 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시도로서 전단 판이 분리된 상태를 도시한 도면이다.

도 10은 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시도로서 전단 판이 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 11은 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타를 선박의 후방에서 본 후면도이다.

도 12는 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타의 평면도이다.

도 13은 도 11의 일부 확대도이다.

도 14는 본 고안의 다른 하나의 실시예에 따른 선박용 방향타에 설치되는 전단 판의 평면도이다.

Claims

선박의 후미의 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 선박용 방향타로서,

상기 방향타는 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 상부 날개와 하부 날개로 나누어지고, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부가 상기 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사류 방향으로 편향되도록 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 일정 각도 비틀린 형상으로 형성되되, 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분은 일정한 경사 각도로 깎이고, 상기 상부 및 하부 날개의 깎인 부분들의 표면에는 상기 깎인 부분들을 연결하여 구조 강성을 확보하는 전단 판이 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1에 있어서,

상기 경사 각도는 상기 전단 판과 상기 방향타의 본체와의 용접각도 확보를 위해 30~60°인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분은 상기 프로펠러 의 축선에 수직방향으로 평행한 가상의 단면 중심선을 중심으로 일정한 경사 각도로 깎이는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 3에 있어서,

상기 상부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 상기 단면 중심선과, 상기 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 비틀림에 의해 형성된 어긋난 부위 중 상기 프로펠러의 축선에 수직방향으로 인접한 부분을 일정한 경사 각도로 깎기 위한 상기 단면 중심선의 거리는 상기 전단 판의 두께인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1에 있어서,

상기 전단 판은, 상기 상부 날개의 깎인 부분의 표면에 상응하는 제1 부분과, 상기 하부 날개의 깎인 부분의 표면에 상응하는 제2 부분과, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

상기 전단 판은, 상기 상부 및 하부 날개의 깎인 부분들의 각각의 표면의 끝단부를 따라 용접되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1에 있어서,

상기 프로펠러는 상기 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하고, 상기 방향타는 상기 상부 및 하부 날개의 전연부가 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 각각 좌현과 우현으로 비틀어진 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 7에 있어서,

상기 상부 날개의 전연부와 상기 하부 날개의 전연부는 상기 프로펠러의 축선에 대하여 각각 2~8°의 각도로 비틀린 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1에 있어서,

상기 프로펠러는 상기 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하고, 상기 방향타는 상기 상부 및 하부 날개의 후연부가 상기 프로펠러의 축선을 중심으로 각각 우현과 좌현으로 비틀어진 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 9에 있어서,

상기 상부 날개의 후연부와 상기 하부 날개의 후연부는 상기 프로펠러의 축선에 대하여 각각 2~8°의 각도로 비틀린 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 상부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이는 상기 상부 날개의 수직 길이의 20~50%의 범위이고,

상기 하부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 말단부의 수직 길이는 상기 하부 날개의 수직 길이의 20~50%의 범위인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 11에 있어서,

상기 상부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이와 하부 날개의 깎인 부분의 선단부 또는 후단부의 수직 길이를 합친 길이는 상기 프로펠러 반경의 30~60%에 대응하는 길이인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,

상기 방향타의 상기 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부는 상기 방향타의 두께방향의 최대크기 범위 내에서 상기 비틀림 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

상기 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연부 또는 후연부에서 깍인 부분들의 표면에 설치되는 전단 판은 깎인 부분들을 완전히 덮는 끼움판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.