KR20080061706A - 선박용 비대칭 방향타 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로펠러의 축심 근처에 위치한 방향타 부위 및 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테이션 현상이 발생되지 않도록 하여 침식 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 프로펠러의 후류와의 저항을 감소시켜 동력손실 및 진동을 대폭 감소시킬 수 있도록 하는 선박용 비대칭 방향타를 제공하는 것이다. 상기 선박용 비대칭 방향타의 리딩에지는 프로펠러의 축심을 중심으로 상, 하부 방향으로 일정간격 직선 형태로 형성된 대칭부; 상기 대칭부의 상부 끝단에서부터 일측 방향으로 상향 경사지도록 연장 형성된 상향 변곡부; 상기 대칭부의 하부 끝단에서부터 타측 방향으로 하향 경사지도록 연장 형성된 하향 변곡부; 상기 상향 변곡부 상부 끝단에서부터 상부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 상부 편향부; 및 상기 하향 변곡부 하부 끝단에서부터 하부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 하부 편향부;로 구성된다.

방향타, 프로펠러, 선박, 리딩에지, 편향부

Description

선박용 비대칭 방향타{Asymmetric Rudder Section for Ship's Rudder}

도 1a는 통상적인 비대칭 방향타의 예시도

도 1b는 도 1a의 A-A단면도

도 1c는 도 1a의 또 다른 A-A단면도

도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 선박용 비대칭 방향타의 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 프로펠러 (2) : 방향타

(10) : 보스 (20) : 리딩에지

(200) : 대칭부 (201) : 상향 변곡부

(202) : 하향 변곡부 (203) : 상부 편향부

(204) : 하부 편향부

본 발명은 선박용 비대칭 방향타에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로펠러의 축심 근처에 위치한 방향타 부위 및 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테 이션 현상이 발생되지 않도록 하여 침식 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 프로펠러의 후류와의 저항을 감소시켜 동력손실 및 진동을 대폭 감소시킬 수 있도록 하는 선박용 비대칭 방향타에 관한 것이다.

일반적으로 해상 운송수단으로 사용되는 선박은 통상 내부에 장착된 엔진을 통해 동력을 발생시키고, 발생된 동력으로 선미에 장착된 프로펠러를 수중 회전시킴으로써 추진력을 얻는다. 즉 상기 프로펠러가 회전됨에 따라 프로펠러 주위의 물을 상기 프로펠러의 후방으로 밀어냄으로써 선박이 이동할 수 있는 추진력을 발생시키는 것이다. 여기서, 상기 프로펠러는 일측 방향으로 회전운동을 함에 따라 선미 부위에는 상기 프로펠러의 회전 방향을 따라 회전하는 후류가 존재하게 되며, 상기 후류에 의해 방향타에 작용하는 압력의 분포는 방향타를 중심으로 시계방향으로 회전하는 프로펠러에서는 방향타의 좌측 상단과 우측 하단에는 압력면이 형성되고 방향타의 우측 상단과 좌측 하단에는 흡입면이 각각 형성됨으로써 프로펠러 후방에 설치되는 방향타의 평단면의 형상은 좌, 우측 각각 다른 비대칭으로 형성된다.

이러한 비대칭 압력분포 하에서 상기 방향타가 단순 평판 형상으로 형성되면 방향타의 저항이 크게 증가될 뿐만 아니라 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테이션 현상이 발생되는 등의 문제점이 발생하게 됨으로써 최근에는 상기와 같은 방향타의 문제점을 보완하게 위해 프로펠러의 축심을 중심으로 방향타의 리딩에지의 상, 하부가 프로펠러 회전방향으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상으로 형성 된 비대칭 방향타가 개발되었다.

도 1a는 통상적인 비대칭 방향타의 예시도이고, 도 1a에 도시된 바와 같이 통상적인 비대칭 방향타(2)는 프로펠러(1)의 후방에 위치하도록 선박의 선미에 설치되어 선박이 이동되는 방향을 조절할 수 있도록 한다.

도 1b는 도 1a의 A-A단면도로서, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 통상적인 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상, 하부 방향으로 각각 상향 및 하향 경사지는 변곡부(200)와, 상기 변곡부(200)의 상, 하단부에 연장 형성된 상, 하부 편향부(201)(202)로 구성됨으로써 리딩에지(20)의 상, 하부가 각각 프로펠러(1) 회전방향으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상으로 형성된다.

또한, 도 1c는 도 1a의 또 다른 A-A단면도로서, 도 1a 및 1c에 도시된 바와 같이 또 다른 통상적인 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상, 하부로 이분되어 각각 프로펠러(1) 회전방향으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상의 상, 하부 편향부(201)(202)로 형성된다.

그러나 프로펠러(1)의 후방부에 발생되는 후류(R)(R')의 회전력은 프로펠러(1)의 축심(S)에서부터 프로펠러(1)의 끝단부로 갈수로 높아짐으로써 상기 프로펠러(1)의 축심(S)에서 발생되는 후류(R')는 압력차에 의해 방향타에 가까워질수록 프로펠러(1)의 끝단부 방향으로 휘어져 방향타(2)의 리딩에지(20)에 도달하게 되어 상기 방향타(2)의 리딩에지(20)에 도달하는 후류(R')의 중심과 리딩에지(20)의 비 대칭 시작점(A)이 일치되지 않음으로 인하여 오히려 단순 평판 형상으로 형성된 방향타 보다 저항이 크게 증가되어 동력 손실을 증가시킬 뿐만 아니라 선박의 진동이 심해지는 역효과가 발생됨은 물론 축심 근처에 위치한 방향타에 캐비테이션 현상이 발생되어 방향타의 침식을 야기시킨다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 프로펠러의 축심 근처에 위치한 방향타 부위 및 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테이션 현상이 발생되지 않도록 하여 침식 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 프로펠러의 후류와의 저항을 감소시켜 동력손실 및 진동을 대폭 감소시킬 수 있도록 하는 선박용 비대칭 방향타를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로펠러의 후방부에 위치하도록 선미에 설치되어 선박의 방향을 조정하되, 프로펠러의 축심을 중심으로 리딩에지의 상, 하부가 프로펠러의 회전방향으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상으로 형성된 방향타에 있어서, 상기 리딩에지는, 상기 프로펠러의 축심을 중심으로 상, 하부 방향으로 일정간격 직선 형태로 형성된 대칭부; 상기 대칭부의 상부 끝단에서부터 일측 방향으로 상향 경사지도록 연장 형성된 상향 변곡부; 상기 대칭부의 하부 끝단에서부터 타측 방향으로 하향 경사지도록 연장 형성된 하향 변곡부; 상기 상향 변 곡부 상부 끝단에서부터 상부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 상부 편향부; 및 상기 하향 변곡부 하부 끝단에서부터 하부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 하부 편향부;로 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 비대칭 방향타를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 선박용 비대칭 방향타의 예시도로서, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 선박용 비대칭 방향타(2)는 프로펠러(1)의 후방부에 위치하도록 선미에 설치되어 선박의 방향을 조정하되, 상기 선박용 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)는 대칭부(200), 상향 변곡부(201), 하향 변곡부(202), 상부 편향부(203) 및 하부 편향부(204)로 구성된다.

본 발명에 따른 선박용 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)의 대칭부(200)는 상기 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상, 하부 방향으로 일정간격 직선 형태로 형성된다. 상기 대칭부(200)는 바람직하게는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상, 하부 방향으로 프로펠러(1)의 보스(10)의 직경(d)과 상응하는 높이가 되도록 직선 형태로 형성된다. 즉, 상기 프로펠러(1)의 보스(10)의 직경(d)은 대략 프로펠러(1) 직경(D)의 10% 내외로 형성됨으로써 상기 대칭부(200)는 프로펠러(1) 직경(D)의 10%에 상응하는 보스(10)의 직경(d)과 상응하는 높이가 되도록 직선 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 리딩에지(20)의 대칭부(200)의 높이를 보스(10)의 직경(d)과 상응하는 높이가 되도록 형성하는 이유는 상기 프로펠러(1)의 후방부에 발생되는 후 류(R)(R')의 회전력은 프로펠러(1)의 축심(S)에서부터 프로펠러(1)의 끝단부로 갈수록 높아짐으로써 상기 프로펠러(1)의 축심(S)에서 발생되는 후류(R')는 압력차에 의해 방향타(2)에 가까워질수록 프로펠러(1)의 끝단부 방향으로 휘어져 리딩에지(20)에 도달하게 되며, 이때, 상기 프로펠러(1) 축심(S)에서 발생된 후류(R')가 리딩에지(20)에 도달했을 시의 축심에서부터의 거리(Rd)는 대략 보스(10)의 반경 이내의 거리가 되며, 상기 후류(R')는 축심(S)을 중심으로 일측 방향으로만 휘어져 리딩에지(20)에 도달하는 것이 아니고 양측으로 휘어져 리딩에지(20)에 도달하게 됨으로써 상기 대칭부(200)는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상, 하부 방향으로 프로펠러(1)의 보스(10)의 직경(D)과 상응하는 높이가 되도록 직선 형태로 연장 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상향 변곡부(201)는 상기 대칭부(200)의 상부 끝단에서부터 일측 방향으로 상향 경사지도록 연장 형성되며, 상기 하향 변곡부(202)는 상기 대칭부(200)의 하부 끝단에서부터 타측 방향으로 하향 경사지도록 연장 형성되며, 상기와 같이 형성되는 상기 상향 변곡부(201)와 하향 변곡부(202)의 높이(Td)(Bd)는 프로펠러(1) 직경(D)의 5% 내외로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부 편향부(203)는 상기 상향 변곡부(201)의 상부 끝단에서부터 상부 방향으로 직선 형태로 연장 형성되며, 상기 하부 편향부(204)는 상기 하향 변곡부(202)의 하부 끝단에서부터 하부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된다.

다시, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 비대칭 방향타의 작용 및 효과를 설 명하면 다음과 같다.

도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 상향 변곡부(201) 및 상부 편향부(203)가 하향 변곡부(202) 및 하부 편향부(204)와 상기 프로펠러(1)의 회전방향의 반대측으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상으로 형성되되, 상기 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 일정 거리만큼 직선 형태로 형성된 대칭부(200)를 구비하도록 형성된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 비대칭 방향타(2)의 리딩에지(20)는 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 일정거리만큼 직선 형태로 형성된 대칭부(200)를 구비함으로써 종래의 비대칭 방향타에서 후류(R')의 중심과 리딩에지(20)의 비대칭 시작점이 일치되지 않음으로 인하여 발생되는 문제점 즉, 단순 평판 형상으로 형성된 방향타 보다 저항이 크게 증가되어 동력 손실을 증가시킴은 물론 선박의 진동 및 타의 침식을 야기시키는 캐비테이션이 발생되는 등의 종래의 비대칭 방향타의 문제점을 해결할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에 따른 비대칭 방향타(2)는 리딩에지(20)에 프로펠러(1)의 축심(S)으로부터 상, 하부방향으로 일정 간격만큼 직선 형태로 형성된 대칭부(200)를 구비하여 종래의 비대칭 방향타의 비대칭 시작점과 후류의 중심이 일치하지 않음으로써 단순 평판 형상으로 형성된 방향타 보다 오히려 저항이 크게 증가되어 동력이 더 손상되거나 선박의 진동이 더 심하게 발생되는 역효과와 프로펠러(1)의 축심(S) 근처에 위치한 방향타 부분에 캐비테이션 현상이 발생되어 타의 침식을 야기시키는 등의 문제를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 대칭부(200)의 상단부에 연장 형성된 상향 변곡부(201) 및 상부 편향부(203)와 상기 대칭부(200)의 하단부에 연장 형성된 하향 변곡부(202) 및 하부 편향부(204)는 종래의 비대칭 방향타와 마찬가지로 프로펠러(1)의 축심(S)을 중심으로 프로펠러(1)의 회전 방향과 같도록 서로 다른 방향으로 편향 형성됨으로서 단순 평판 형상으로 형성된 방향타에서 발생되는 저항이 크게 증가되어 선박의 진동이 심해지는 문제점과 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테이션 현상이 발생되는 것을 방지함으로써 방향타의 침식 현상을 방지할 수 있도록 한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 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.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 선박용 비대칭 방향타는 그 리딩에지가 프로펠러의 축심을 중심으로 일정거리만큼 직선 형태로 형성된 대칭부를 구비하며 상기 대칭부의 상단부에 연장 형성된 상향 변곡부 및 상부 편향부와 상기 비대칭부의 하단부에 연장 형성된 하향 변곡부 및 하부 편향부는 종래의 비대칭 방향타와 마찬가지로 축심을 중심으로 서로 다른 방향으로 편향되도록 형성됨으로서 프로펠러의 축심 근처에 위치한 방향타 부위 및 흡입면이 발생되는 방향타 부위에서 캐비테이션 현상이 발생되지 않도록 하여 침식 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 프로펠러의 후류와의 저항을 감소시켜 동력손실 및 진동을 대폭 감소시킬 수 있도록 하여 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 프로펠러의 후방부에 위치하도록 선미에 설치되어 선박의 방향을 조정하되, 프로펠러의 축심을 중심으로 리딩에지의 상, 하부가 프로펠러의 회전방향으로 편향되도록 일정각도 비틀린 형상으로 형성된 방향타에 있어서,

   상기 리딩에지는, 상기 프로펠러의 축심을 중심으로 상, 하부 방향으로 일정간격 직선 형태로 형성된 대칭부;

   상기 대칭부의 상부 끝단에서부터 일측 방향으로 상향 경사지도록 연장 형성된 상향 변곡부;

   상기 대칭부의 하부 끝단에서부터 타측 방향으로 하향 경사지도록 연장 형성된 하향 변곡부;

   상기 상향 변곡부 상부 끝단에서부터 상부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 상부 편향부; 및

   상기 하향 변곡부 하부 끝단에서부터 하부 방향으로 직선 형태로 연장 형성된 하부 편향부;로 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 비대칭 방향타.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대칭부는 프로펠러 보스의 직경과 대응되는 높이로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 비대칭 방향타.

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