KR20090049545A

KR20090049545A - 캐비테이션 감소 비틀림형 완전-평형식 러더를 갖춘 고속 선박용 러더 장비

Info

Publication number: KR20090049545A
Application number: KR1020080111796A
Authority: KR
Inventors: 디르크 레흐만; 마티아스 클루게; 헤닝 쿨만
Original assignee: 베커 마린 시스템즈 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2009-05-18
Also published as: DE502008000400D1; JP5175690B2; KR20130039747A; KR20090049551A; TW200932628A; ATE457925T1; PT2060486E; JP2009120191A; KR101421375B1; TW200930617A; JP4901843B2; TWI363728B; ES2340741T3; KR101466991B1; HRP20100291T1; EP2060486A1; ATE458670T1; ES2341393T3; TWI370084B; HK1132719A1

Abstract

본원의 선박용 러더 장비는, 러더 포스트(140)를 가진 러더 블레이드의 상부 영역에 배치된 트렁크 관과 러더 블레이드 쪽으로 전환된 프로펠러(115)를 갖춘 상태에서, 슬림 프로필과 낮은 프로필 두께의 비틀림 형태의 완전-평형식 러더 블레이드(100)를 포함하는 것이다. 상기 러더 블레이드(100)는 서로 다른 높이로 이루어진 2개의 중첩된 러더 블레이드 부분(10, 20)을 갖는다. 프로펠러 쪽으로 전환된 리딩 엣지(11, 21)는, 일측 리딩 엣지(11)가 좌현측(BB) 또는 우현측(SB)으로 중심을 벗어나 있고 그리고 타측 리딩 엣지(21)가 우현측(SB) 또는 좌현측(BB)으로 중심을 벗어나 있는 방식으로 중심을 벗어나 형성 된다. 러더 블레이드(100)의 측벽면은 프로펠러와 외면하게 돌려져 있는 트레일링 엣지(30)에서 모여지며 다른 곡선 코스를 갖는다. 경과 영역을 커버하는 유체 유동체를 형성한 가이딩 평판(200)은 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 옵셋 영역에 설치되며, 러더 포스트(140)는 상기 러더 블레이드와 기능적으로 함께 협력 동작한다.

리딩 엣지, 트레일링 엣지, 러더 블레이드, 러더 포스트, 트렁크 관, 측벽.

Description

캐비테이션 감소 비틀림형 완전-평형식 러더를 갖춘 고속 선박용 러더 장비{RUDDER ARRANGEMENT FOR SHIPS WITH HIGHER SPEEDS WITH A CAVITATION REDUCING TWISTED RUDDER, IN PARTICULAR WITH A FULL-BALANCED RUDDER}

본 발명은 저 캐비테이션 비틀림 러더, 특정하게는 구동 프로펠러 축상에 배치되고 러더 블레이드에 배정하는 프로펠러를 가진 러더 블레이드와, 상기 러더 블레이드에 연결된 러더 포스트를 포함하는 캐비테이션 감소 비틀림 완전-평형식 러더를 가진 고속 선박용 러더 장비에 관한 것이다.

관절 핀을 가진 또는 갖지 않은 완전-평형식 러더 또는 평형 타입 프로필 러더와 같은 선박 러더가 각종 실시예에서 알려져 있다. 현재, 비틀림 러더 블레이드를 가진 선박 러더가 널리 알려져 있으며, 상기 러더 블레이드는 2개가 포개져 있는 러더 블레이드로 구성되어 있다. 프로펠러에 대해 돌려져 있는 리딩 엣지는, 일 측 리딩 엣지가 좌현측으로 중심을 벗어나 있고 그리고 타 측 리딩 엣지가 우현측으로 중심을 벗어나 있는 구조로, 측방향으로 중심을 벗어나 있다.

JP(A)소58-30896호는 상부 파트와 하부 파트로 구성된 비틀림 러더 블레이드를 가진 선박의 러더를 기술하였다. 여기서는, 상기 양쪽 파트가, 엣지와 관련한 양쪽 파트의 영역 만이 측방향으로 중심을 벗어나는 방식으로 프로펠러와 대면하는 방향으로 비틀려진 것이다. 그리고, 트레일링 엣지쪽으로 연장된 영역은 횡단면 형태와 횡단면 치수가 동일하게 이루어진 것이다.

또한, GB 332,082호도 비틀림 러더 블레이드를 갖춘 선박 러더를 개시하였는데, 여기서는 프로펠러와 대면하는 프로필 영역, 즉 리딩 엣지가 측방향으로 노출되고, 따라서 상기 리딩 엣지는 원추형으로 경사진 구조로 이루어진 것이다. 상기 2개 러더 블레이드 부분의 횡단면 프로필은, 2개 러더 블레이드 섹션의 좌현측과 우현측에 위치한 측 벽면이, 아치형 부분을 갖지 않고 측방향으로 굽은 리딩 엣지에 도달 할 때까지 직선으로 이루어져서, 상기 측 벽면이 서로 다른 절곡 반경(bending radius)으로 외부방향으로 아치형 부분을 이루는 영역을 갖지 않게하는 방식으로 구조된 것이다. 이러한 사실에 더하여, 상기 러더 블레이드의 프로필 구조는, 2개가 중첩되어 배치된 러더 블레이드 부분의 2개 횡단면 표면이 동일한 크기로 이루어지고 그리고 러더 블레이드의 전체 높이를 너머서 연장 형성된 것이다. 따라서, 원추형으로 경사져 있는 리딩 엣지로 인하여, 날카로운 예각 엣지의 노치는 캐비테이션과 파괴를 받게되는 구조로 된다. 또한, 추진력 향상이 이러한 러더의 프로필 구조로 달성하여야 한다.

일반적으로, 현대 선박에서는 속도가 항상 빨라지고 있다. 고속도와 관련한 유체의 급속 흐름으로 인하여, 프로펠러와 러더 상에 스트레스는 더 높아지게 된다. 공지된 러더 블레이드의 프로필의 대칭은, 캐비테이션을 초래하는 러더 면에 음압 영역(negative pressure areas)을 만들고, 따라서 침식이 일어나게 한다. 캐 비테이션은 유체흐름이 과도하게 가속되는 러더 블레이드 지점에서 발생 한다. 따라서, 강력한 프로펠러의 회전 유체가 고속으로 러더 블레이드 면을 타격한다. 이러한 강한 가속으로 인하여, 정압력이 수증기 압력(the vapour pressure of the water)을 받아서 증기 버블(vapour bubbles)이 갑작스럽게 안쪽으로 파열하여 나타난다. 이러한 내부 파열(implosions)은 흔히 새로운 러더 블레이드가 설치되어야 하는 고가의 수리비를 지불하는 러더 블레이드 면의 파괴를 초래한다.

본 발명의 목적은 대형 또는 초대형 치수로 이루어진 러더 블레이드를 장착한 선박의 러더 장비를 제작하는 것으로서, 특히 고부하 프로펠러를 가진 고속 선박에 사용할 때에 캐비테이션의 형성으로 인해 러더 블레이드에 발생하는 침식을 방지하는 비틀림 러더 전방 엣지를 가진 완전 평형한 러더 블레이드를 제공하고, 그리고 러더 포스트 베어링이, 상기 러더 블레이드에 삽입된 트렁크 관이 바닥에 일체로 형성된 넥크 베어링 위에 선박의 선체 쪽으로 바로 러더 힘을 처리하기 위해 제공되고, 힘의 전달은 비틀림 모멘트를 갖지 않은 순수 굽힘응력(pure bending stress)으로 외팔보 거더로서 행해지게 하는 것이다. 또한, 유체를 매우 빠르게 흘러 보내는 프로펠러 유출에 의해 생성된 하부 영역에 있는 러더 블레이드에 작용하는 힘이 흡수되고 그리고 상기 러더 블레이드는 러더 포스트용 베어링을 손상하는 동작이 일어나지 않고 평형하게 되어야 한다. 또한, 러더 블레이드의 비틀림 영역은 경과부(transitions)가 폐쇄되어야 한다.

본 발명의 목적은 청구범위 제1항에 기재된 특징부를 가진 특정 러더 포스트 베어링이 함유한 비틀림 완전-평형 러더 블레이드의 작용에 의거하여 제조된 러더 장비를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르는 러더 장비는 다음과 같은 특징을 가진 것이다.

상기 러더 장비는 낮은 프로필 두께의 슬림 프로필로 이루어진 완전-평형식 러더 블레이드와, 적어도 1개 베어링을 가진 러더 블레이드와 기능적으로 협력 동작하는 러더 포스트로 구성되고;

a)상기 러더 블레이드는 동일한 또는 동일하지 않은 높이로 2개의 중첩 배치된 러더 블레이드 부분으로 제조되는데; 하부 러더 블레이드 부분이 상부 러더 블레이드 부분의 높이보다 낮은 높이로 이루어지고; 그리고 프로펠러와 마주하는 리딩 엣지는 러더 블레이드의 종방향 중앙선(LML)에 대해 측방향으로, 일측 리딩 엣지가 좌현측(BB)으로 또는 우현측(SB)으로 중심을 벗어나 있고 그리고 타측 리딩 엣지가 우현측(SB)으로 또는 좌현측(BB)으로 중심을 벗어나 있는 방식으로 위치한 대략 반원 프로필로 이루어지며; 양측 러더 블레이드 부분의 측벽면은 프로펠러를 외면하게 돌려진 트레일링 엣지에서 모여지고;

a1)양측 리딩 엣지와 트레일링 엣지는 감소 횡단면으로 러더 블레이드의 상부 영역(OB)에서 하부 영역(UB)으로 하방향으로 원추형으로 경사져 형성되거나 또는;

a2)상기 트레일링 엣지가 러더 포스트에 대해 직선적으로 평행하게 있고 그리고 양측 리딩 엣지는 감소 횡단면으로 상부 영역(OB)에서 하부 영역(UB)으로 하방향으로 원추형으로 경사져 있으며;

a3)상부 러더 블레이드 부분과 하부 러더 블레이드 부분의 횡단면 부분은, 러더 블레이드의 최대 프로필 두께(PD)와 트레일링 엣지와의 사이에 있는 영역에서, 리딩 엣지와 러더 블레이드의 최대 프로필 두께(PD)와의 사이에 상부 러더 블레이드 부분과 하부 러더 블레이드 부분의 횡단면 부분의 길이(L1)의 적어도 1½에 상당하는 길이(L)를 갖고;

a4)상부 러더 블레이드 부분(10)은 좌현측(BB)상에서 그리고 하부 러더 블레이드 부분은 우현측(SB)상에서 각각, 길이(L'2)의 적어도 ½에 상당하는 길이(L"2)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)까지 리딩 엣지에서부터 측벽 부분의 길이(L'2) 넘어로 연장된 길이(L2)로 트레일링 엣지 방향으로 리딩 엣지에서 연장하는 1개의 평탄한 굽어진 측벽 부분을 구비하고; 트레일링 엣지쪽으로 이어진 직선의 측벽 부분은 평탄한 굽어진 측벽 부분을 따라 있으며;

a5)상부 러더 블레이드 부분은 우현측(SB)상에서 그리고 하부 러더 블레이드 부분은 좌현측(BB)상에서 각각, 길이(L'3)의 적어도 ⅓에 상당하는 길이(L"3)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)까지 리딩 엣지에서부터 측벽 부분의 길이(L'3) 넘어로 연장된 길이(L3)로 트레일링 엣지 방향으로 리딩 엣지에서 연장하는 1개의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분을 구비하고; 트레일링 엣지쪽으로 이어진 직선의 측벽 부분은 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분을 따라 있으며;

a6)양측 직선 측벽 부분은 동일한 길이로 짝을 이루고 있고 그리고 2개 측벽 부분 사이에 위치한 횡단면 부분은 대칭적인 구조로 동일한 크기로 이루어지고;

a7)종방향 중앙선(LML)에 대한 평탄한 굽어진 측벽 부분 사이에 거리가, 종방향 중앙선(LML)에 대한 상당하게 굽어진 측벽 부분 사이에 거리보다 크고 그리고; 2개의 평탄한 굽어진 측벽 부분사이에 위치한 횡단면 부분은 종방향 중앙선(LML)의 양측 상에서 비대칭적으로 이루어지고;

a8)옵셋 영역을 커버하고 리딩 엣지의 곡선 코스에 대응하여 성형된 유체 유 동체를 형성하는 가이딩 평판은, 2개의 중첩 배치된 러더 블레이드 부분의 2개 측방향 옵셋 부분의 경과 영역에 정렬 배치되고; 상기 가이딩 평판은 유체 유동성이 양호한 길쭉하고 반구형의 프로필을 갖고 러더 블레이드의 외부 벽에 대해 아치형으로 이루어지고; 일측 가이딩 평판은 상부 러더 블레이드 부분의 리딩 엣지에서부터 측벽까지 연장 형성되고 그리고 타측 가이딩 평판은 하부 러더 블레이드 부분의 리딩 엣지에서부터 측벽까지 연장 형성되고;

b)러더 포스트는 적어도 1개 베어링을 가진 러더 블레이드와 기능적으로 협력 동작하고;

b1)단조 연강 또는 다른 적절한 재료로 제조된 러더 포스트는 단조 연강 또는 다른 적절한 재료로 제조된 트렁크 관과 함께 배치되고; 상기 트렁크 관은 상부 러더 블레이드 부분의 리딩 엣지와의 사이 또는 최대 프로필 두께(PD) 영역에 배치되고 그리고 상부 러더 블레이드 부분의 전체 높이 넘어로 단부측 고정 기구에 의해 연장 형성되고;

b2)상부 러더 블레이드 부분에 깊게 삽입된 트렁크 관은 러더 포스트를 수용하기 위한 중앙 내부 종방향 보어를 가진 외팔보 거더로서 러더 포스트용으로 설치 되고;

b3)트렁크 관의 횡단면은 얇은 벽으로 구조되고 그리고 트렁크 관은 러더 포스트를 지지하기 위해 자유 단부 영역에서 넥크 베어링을 그 내부 벽에 갖고 그리고;

b4)상기 러더 포스트는 트렁크 관 밖에서 일 부분을 가진 단부 영역에 안내 를 받고 그리고 상부 러더 블레이드 부분이 있는 상기 부분의 단부와 연결되는 것이다.

놀랍게도, 본원의 발명은, 러더 블레이드의 상부 러더 블레이드 부분에서 최대 프로필 두께 영역에 있는 러더 포스트의 베어링과 얇은 프로필 두께로 이루어진 완전-평형식 러더로서의 비틀림 러더 블레이드의 발명에 따르는 구조로 인하여, 하부 러더 블레이드 부분이 협폭 프로필로 이루어져, 추가의 힘을 소모하지 않고도 러더 블레이드를 타격하는 프로펠러 유출 유체가 고속임에도 불구하고, 러더 블레이드의 아웃밸러싱이 가능하며, 이러한 사실은 상기 러더 블레이드가 러더 블레이드의 위치설정 동작과 비틀림 러더 블레이드의 기능 협력에 의해서만 달성할 수 있는 초대형 치수로 이루어진 경우에도 가능한 것으로 나타났다. 그리고 그외 다른 러더 블레이드 구조 또는 러더 포스트 베어링에서는 이루어질 수 없는 것이다.

본 발명으로, 러더 장비가 예를 들어 2개 성분, 즉, 특정 방식으로 지지되고 그리고 러더 블레이드와 협력 동작하는 비틀림 러더 블레이드와 러더 포스트로 이루어진 시스템을 생성 한다. 이러한 러더 장비는 놀랍게도 크고 대형인 완전-평형한 러더 블레이드를 조립하는 과정에서 알려져 있는 기술적 해결책 이다. 러더 블레이드의 상부 러더 블레이드 부분에 깊숙하게 삽입된 트렁크 관이, 상부 러더 블레이드 부분의 하부 영역에서 일체로 있는 넥크 베어링 위에서 선체 안으로 직접적인 방식으로 러더 힘을 유입시킨다. 힘의 유입은 비틀림 모멘트를 갖지 않은 순수 굽힘응력으로 외팔보 처럼 일어난다. 따라서, 트렁크 관은 상당히 얇은 벽으로 구 조 된다. 이러한 얇은 벽은 트렁크 관의 하부 파트가 러더 블레이드에, 예를 들어 상부 러더 블레이드 부분에 위치하여, 러더 블레이드의 프로필 두께에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 사항 이다. 따라서, 낮은 프로필 두께인, 슬림 러더 프로필 만이, 프로펠러 추진 물의 가속도 유체 흐름에서 최대 두께의 러더 프로필이 최대 저항을 산출하기 때문에 에너지 효율이 좋은 러더 블레이드의 구성을 이룰 수 있다.

러더 포스트의 베어링과 비틀림 러더 블레이드를 조합한 러더 장비의 부가적인 잇점은 고품질 재료를 사용하는 것이다. 상부 러더 블레이드 부분에 있는 러더 포스트의 본 발명에 따르는 베어링으로 인해서, 고장력 연강(wrought steel)은 상당한 중량 감소가 있게 하여 예를 들어, 동일한 동력을 가진 종래 러더의 50%에 이르는 감소를 달성하는 방식으로 사용 된다.

러더 포스트 베어링과 조합하여 이루어진 러더 장비의 부가적인 잇점은, 베어링이 러더 블레이드와, 예를 들어 상부 러더 블레이드 부분과 일체적으로 형성되는 타입이기 때문에, 완전 평형 러더(full-balanced rudder) 또는 스페이드 러더(spade rudders)의 구성을 이룰 수 있다. 즉, 실질적으로 무한 크기로 제조할 수 있는 것이다. 종래 러더는 러더 혼 또는 러더 지지부와 반-평형(semi-balance)을 이루고 있는 것이다. 이러한 복잡한 기구 구성은 전방 엣지가 거의 비틀려져 있어서, 고정 러더 혼(fixed rudder horn)과 상기 혼 둘레를 회전하는 러더 블레이드가 자유로운 성형성(mouldable)을 갖고 있지 않다. 그러한 반-평형된 러더가 일으키는 러더 블레이드의 내부 힘과 모멘트는 본 발명에 따르는 러더 포스트의 베어 링을 가진 완전-평형된 러더와 비교하여 고르지 않게 더 크다. 러더 블레이드의 프로펠러와 대면하는 전방 엣지의 비틀림 구성은 상당한 구조 면에서의 비경제적인 크기, 즉 비례하여 더 두꺼운 프로필로 이루어짐을 의미 한다.

다른 잇점은, 러더 포스트의 베어링으로 인해서만, 완전-평형된 러더가 지금까지 필수 요소로 있는 러더 혼과 이들의 러더 블레이드와의 사이에 더 이상 슬릿이 없음을 의미하는 구조로 이루어질 수 있게 구성 된다. 따라서, 상기 슬릿을 통해 흐르는 직교류가 없어지고 그리고 상당 중량의 캐비테이션 침식이 없어진다.

이러한 사실에 더하여, 러더 장비의 본 발명에 따르는 구조에서는, 연강으로 바람직하게 제조된 러더 트렁크가 하부 넥크 베어링을 갖추었을 때만 러더 블레이드 쪽으로, 예를 들어 상부 러더 블레이드 부분 쪽으로 연장 형성된다. 또한, 허브로서 연강 피스로 제조된 러더 포스트는 유체역학적 중심에 인접하여 러더에 연결되어 미세한 응력 만이 굽힘 모멘트로 인해 발생하게 된다. 이러한 구조는 과도한 진동의 발생을 방지 한다.

슬림 러더 프로필로 인해서 그리고 그에 따른 러더 블레이드의 낮은 프로필 두께로 인해서, 하부 러더 블레이드 부분을 매우 빠른 속도로 타격하는 고압의 프로펠러 유출 유체와 관련하여 러더 포스트에 대한 베어링의 어떠한 특정된 응력을 갖지 않은 러더 블레이드를 평형지게 할 수 있다.

러더 블레이드에서 캐비테이션을 없애기 위해서, 본 발명에 따르는 프로필은 상부와 하부 반부(half)로 나누어지고, 흐름 유체가 타격하는 리딩 엣지는 임의적인 각도로 비틀려 진다. 프로펠러 추진에 따른 흐름 유체와 배의 중앙부 라인과 이루는 각도는, 프로필 전방 엣지가 비틀려져서 만들어지는 비틀림 각(the angle of torsion)을 만든다. 이러한 새로운 프로필의 선택성으로 인해서, 프로펠러의 난류 흐름이 러더 블레이드를 따라서 양호하게 흘러가게 되고 그리고 캐비테이션의 발생을 조장하는 러더 블레이드의 프로필 면에 임의적인 압력 피크가 나타나지 않게 한다. 상기 러더 부근을 지나는 발전된 유체 흐름은 상당한 연료절감이 이루어지게 하고 그리고 향상된 조종 이동능력이 있게 한다.

2개를 중첩하여 배치한 러더 블레이드 부분의 옵셋 부분의 경과 영역에 가이딩 평판을 배치하여서, 바람직한 유체흐름 프로필이 생성되어, 상기 경과 영역에서 다르게 나타나는 캐비테이션이 발생하지 않는다. 여기서, 유체 유동체 타입(the type of flow body)으로 구조되어진 "가이딩 평판"은, 평판이 2개 리딩 엣지 사이에 경과 영역을 커버하는 방식으로 구조 된다. 따라서, 상기 가이딩 평판은 러더 블레이드에 있는 옵셋 영역에 있는 구역에 있고 그리고 물이 옵셋 영역을 따르는 대신에 가이딩 평판을 따라 흐르도록 커버하고 있다. 따라서, 흐름 유체의 소용돌이 발생 위험은 절감되었다. 상기 가이딩 평판은 상부와 하부 러더 블레이드 부분 사이에 경과 영역을 측방향으로 가교시키거나 커버하는 구조로 이루어진다. 상기 용어 "커버"는 본원에서는 유동체의 가이딩 평판이 초대형 범위까지 옵셋 영역을 포함하는 커버로 이해 한다.

비틀림 러더 블레이드로 본 발명에 따라 구조된 러더의 잇점은, 가이딩 평판이, 옵셋 영역을 커버하고 유동체에 갖추어진, 옵셋 영역에 국부적으로만 구조되어 위치되어 있음으로서, 유체 흐름을 분열하는 위험이 감소되어, 유동체 타입 가이딩 평판이 상대적으로 작은 소형 치수로 인하여 선박의 추진작업에 어떠한 영향도 받지 않는다. 따라서, "추진 중립 작용(propulsion neutral effect)"을 자체적으로 조정 한다.

본 발명의 특징적인 구조에 대해서는 첨부 청구범위에 기재 되었다.

따라서, 본 발명은 고정 평판(fixing plate)이 상부 러더 블레이드 부분과 하부 러더 블레이드 부분과의 사이에 위치하고 그리고 러더 블레이드 부분과 연결되어 고정되게 설계된 러더 장비를 제공하는 것으로서, 상기 고정 평판은 종방향 중앙선(LML)의 양측에 있는 대칭형 횡단면 부분과 프로필 및 치수로 이루어지고, 상기 프로필과 치수로 이루어진 하부 러더 블레이드 부분의 커버링 평판과 상부 러더 블레이드 부분의 저부 평판을 갖추고 있다.

본 발명의 부가적인 구조는 상부 러더 블레이드 부분의 리딩 엣지와 하부 러더 블레이드 부분의 리딩 엣지가, 측면방향 옵셋 리딩 엣지 부분을 통해 인출된 중앙선(M2)이 프레임 횡단면의 종방향 중앙선(LML)에 대해 적어도 3° 내지 10°의 각도로, 바람직하게는 8°의 각도로 형성되는 방식으로 종방향 중앙선(LML)과 관련하여 좌현측(BB)으로 그리고 우현측(SB)으로 측방향으로 중심을 벗어나게 제공한 것이다.

또한, 본 발명에 따르는 구조는, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분의 좌현측(BB)과 우현측(SB)에 위치한 평탄하게 아치형으로 굽은 측벽 부분이 상부 및 하부 러더 블레이드 부분의 우현측(SB)과 좌현측(BB)상에 위치한 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 길이보다 더 짧은 길이(L4)를 갖고 이루어진 것이다.

또한, 본 발명은 상부와 하부 러더 블레이드 부분의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 곡선 길이(BL1)가, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분의 평탄하고 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 곡선 길이(BL)보다 더 크게 이루어져, 상부와 하부 러더 블레이드 부분의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 경과 영역(UB1)이 트레일링 엣지까지 직선으로 이어진 측벽 부분에 대해 중심을 벗어나 있고 그리고, 상부와 하부 러더 블레이드 부분의 평탄하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 경과 영역(UB)이 트레일링 엣지 방향으로 트레일링 엣지까지 직선으로 이어진 측벽 부분에 대해 중심을 벗어나 있도록, 상부와 하부 러더 블레이드 부분의 평탄하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분의 곡선 길이(BL)보다 상당히 더 크게 이루어진 것이다.

본 발명에 따르는 러더 장비(200)는 본 발명의 목적을 달성하는 2개의 기능적으로 협력동작하는 성분으로 즉, 비틀림 러더 블레이드(100)와 상기 블레이드의 상부 영역에 지지되어진 러더 포스트(140)를 가진 완전-평형식 러더로 이루어 진다(도1, 도2, 도3, 도7 및 도14).

도1에 도시된 러더 장비(200)에서, '110'은 선박의 선체를 가리키고, '120'은 러더 포스트(140)를 수용하는 트렁크 관을 가리키고, 그리고 '100'은 러더 블레이드를 가리킨다. 프로펠러(115)는 러더 블레이드(100)에 향해져 있다. 상기 프로펠러의 회전축은 'PA'로 지시되었다.

도1, 도2, 도3 및 도7에 따르는 러더 블레이드(100)는 2개의 중첩하여 있는 러더 블레이드 부분(10, 20)으로 구성되고, 프로펠러(115)와 마주하고 있는 리딩 엣지(11, 21)는, 러더 블레이드(100)의 종방향 중앙선(LML)에 대해 측방향으로, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)가 좌현측(BB)으로 중심을 벗어나 있고 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)가 우현측(SB)으로 중심을 벗어나 있는 방식으로 중심을 벗어나 있게 형성된다(도4, 도4A 내지 도4E, 도13). 리딩 엣지(11, 21)의 측면 옵셋도, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)가 우현측(SB)으로 중심을 벗어나 있고 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)가 좌현측(BB)으로 중심을 벗어나 있게 구성되어 이루어진다. 상부 러더 블레이드 부분(10)의 양측 벽면(12, 13)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 측 벽면(21, 23)은, 프로펠러(115)로부터 외면되게 돌려져 있는 트레일링 엣지(15) 방향으로 원호-형상으로 이루어진 리딩 엣지(11, 21)에서 출발하여, 트레일링 엣지(15)로 가서 종결되는 삽입된 직선 측벽 부분(16, 17 ; 26, 27)을 갖는다. 양측 러더 블레이드 부분(10, 20)은 트레일링 엣지(15)를 공동으로 갖는다. 여기서, 각각의 러더 블레이드 부분(10, 20)은 비틀림 형태를 이루는 측방향 옵셋 부분을 통하는 리딩 엣지(11, 21)를 갖는다.

상기 러더 장비(200)는 바람직하게 완전-평형 러더를 포함하는데, 다른 구조의 러더도 이들이 비틀림 러더 블레이드에 장착되기에 적합하고 본 발명에 따르는 러더 블레이드 구조의 잇점을 이루는 한에서는 사용될 수 있는 것이다. 양쪽 중첩 배치된 러더 블레이드 부분(10, 20)는 동일한 또는 같지 않은 높이로 이루어진다. 바람직하게, 하부 러더 블레이드 부분(20)은 상부 러더 블레이드 부분(10)보다 낮은 높이로 이루어지는데, 여기서 상부 러더 블레이드 부분(10)의 높이는 하부 러더 블레이드 부분(20)의 높이의 1½에 대응한다. 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 리딩 엣지(11, 21)는 굽어진 반원으로 구조된다.,

러더 블레이드(100)는 원추형태로 하방향으로 이어진 리딩 엣지(11, 21)를 갖는다. 트레일링 엣지(15)는 러더 포스트(140)에 대해 직선으로 평행하게 있다(도1, 도2 및 도3). 상기 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 리딩 엣지(11, 21)의 원추 코스는, 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 횡단면(30)의 크기가, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 동일한 프로필 구조와 하부 러더 블레이드 부분(20)의 동일한 프로필 구조에 맞게 러더 블레이드(100)의 상부 영역(OB)에서부터 하부 영역(UB)으로 감소되어서, 하부 영역에서 낮은 프로필 두께를 가진 하방향 연장 슬림 프로필이 특히 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 측벽면(12, 13 : 22, 23)의 코스로 인하여 횡단면(30)의 감소로 인해 구해지게 있다. 또한, 러더 블레이드(100)의 낮은 프로필 두께도 본 발명의 기본 특징이다.

도13을 참고로 하여 설명하면, 프로펠러(115)와 마주하는 러더 블레이드(100)의 엣지 또는 리딩 엣지(11, 21)가 적어도 5°, 바람직하게는 10°의 각으로 프로펠러를 외면하게 돌려져 있는 엣지 또는 트레일링 엣지(15)쪽으로 경사져 있다.

2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 횡단면 부분(31, 32)의 길이(L, L1)는 최대 프로필 두께(PD)의 양측에서 다르게 구조 된다. 러더 블레이드(100)의 최대 프로필 두께(PD)와 트레일링 엣지(15)와의 사이에 있는 영역에 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 횡단면 부분(31)은, 리딩 엣지(11, 21) 와 러더 블레이드(100)의 최대 프로필 두께(PD)와의 사이에 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 횡단면 부분(32)의 길이(L1)보다 더 큰 길이(L)를 갖는다. 여기서, 상기 길이 비율은 길이(L1)에 대한 길이(L)가 바람직하게 1 ½ 이다.

러더 블레이드의 구조는, 좌현측(BB)에 상부 러더 블레이드 부분(10)과 우현측(SB)에 하부 러더 블레이드 부분(20)이 각각 평탄하게 굽어진 측벽 부분(18, 28)을 갖는다. 상기 측벽 부분은, 길이(L'2)의 적어도 1/3에 상당하는 길이(L'2)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)에 리딩 엣지(11, 21)의 측벽 부분(18)의 길이(L'2)에 상당하는 길이(L2)로, 트레일링 엣지(15) 방향으로 리딩 엣지(11, 21)에서부터 연장 형성 된다. 트레일링 엣지(15)까지 이어지는 직선의 측벽 부분(16)은 평탄하게 굽어진 측벽 부분(28)을 따라 있다(도5).

또한, 상부 러더 블레이드 부분(10)은 우현측(SB)에서 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)은 좌현측(BB)에서 각각 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)을 갖는다, 상기 측벽 부분은 적어도 길이(L'3)의 1/3에 상당하는 길이(L'3)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)까지의 리딩 엣지(11, 21)로부터의 측벽 부분(19)의 길이(L'3)에 상당하는 길이(L3)로, 트레일링 엣지(15) 방향으로 리딩 엣지(11, 21)에서부터 연장 형성 된다. 트레일링 엣지(15)까지 이어지는 직선의 측벽 부분(17, 27)은 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)을 따라 있다(도5, 도40).

이러한 양쪽 러더 블레이드 부분(10, 20)의 구조로 인해서, 양측 상에 측벽 부분은 최대 프로필 두께(PD) 방향으로 리딩 엣지(11, 21)에서부터 그리고 트레일링 엣지(15)에서부터 상승 코스(ascending courses)를 갖는다.

좌현측(BB)과 우현측(SB)으로의 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)와 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)가 종방향 중앙선(LML)에 대해 측방향으로 중심을 벗어나 있어서, 측방향 옵셋 리딩 엣지 부분을 통해 연장된 중앙선(M2)이 프레임의 횡단면의 종방향 중앙선(LML)에 대해서 적어도 3°내지 10°, 바람직하게는 8°의 각도(α)로 벗어나 있다.

또한, 러더 장비는, 러더 블레이드(100)와 기능적으로 협력 동작하는, 특정하게는 연강 또는 그외 다른 적절한 재료로 제조된 러더 포스트(140)를 함유하고 있다. 상기 러더 포스트는 적어도 1개 베어링(150)에 의해 특정하게는 연강 또는 그외 다른 적절한 재료로 제조된 트렁크 관(120)에 지지되어 있다. 상기 러더 포스트(140)는 상부 러더 블레이드 부분(10)의 최대 프로필 두께(PD) 영역에 배치되고 그리고 예를 들어 종방향 중앙선(LML)(도5)과 최대 프로필 두께(PD)로 구성된 선의 교차 영역(도1, 도2, 도3 및 도15)에만 배치 된다. 상기 러더 포스트(140)는 고정 기구(145)를 갖고 러더 블레이드(100)의 상부 러더 블레이드 부분(10)의 전체 높이 위로 연장 형성 된다. 또한, 러더 포스트(140)를 가진 트렁크 관(120)이 최대 프로필 두께(PD)와 리딩 엣지(11, 21)와의 사이에 상부 러더 블레이드 부분(10)을 구조하기 위해 배치 될 수도 있다.

상부 러더 블레이드 부분(10)에 깊게 내려진 트렁크 관(120)에는 외팔보 거더로서 러더 포스트(140)를 수용하기 위한 내부 보어(125)가 설치 된다(도14). 트 렁크 관(120)의 배열은 상부 러더 블레이드 부분(10)의 프레임(40)에서 트렁크 관의 외부 직경에 대응하는 치수의 구멍(105) 안으로 상기 트렁크 관을 삽입하여 이루어진다(도3, 도8, 도8A, 도8B, 도8C).

상기 트렁크 관(120)에는 외팔보 거더로서 러더 블레이드(100)용 러더 포스트(140)를 수용하기 위한 중앙 내부 종방향 보어(125)가 설치 된다. 또한, 상기 트렁크 관(120)은 상부 러더 블레이드 부분(10) 쪽으로만 러더 포스트 단부와 연결된 러더 블레이드(100)를 관통하는 구조로 이루어진다. 트렁크 관(120)은 러더 포스트(140)를 지지하기 위한 베어링(150)을 내부 보어(125)에 갖고 있다. 상기 베어링(150)은 트렁크 관(120)의 하단부 영역(120b)에 위치 한다. 러더 포스트(140)는 트렁크 관(120) 밖으로 일 부분(45)이 단부(140b)를 따라 연장된다. 러더 포스트(140)의 이러한 연장부(145)의 자유 하단부는 '170'에서 상부 러더 블레이드 부분(10)에 연결되어 고정되는데, 이때 상기 연결은 예를 들어 프로펠러 축을 교체 할 때에 러더 포스트(140)에서 러더 블레이드(100)를 헐겁게 할 수 있게 연결되어야 한다. 비틀림 러더 블레이드(100)와의 영역(170)에서의 러더 포스트(140)의 연결부위가 프로펠러 축(PA)상에 위치하여, 프로펠러 축을 분해하기 위해서, 러더 블레이드(100) 만을 러더 포스트(140)에서 이동하여, 러더 포스트(140)의 자유 하단부에 더하여 트렁크 관의 자유 하단부(120b)도 프로펠러 축 중간 상에 위치되어, 프로펠러 축을 교체하기 위해 트렁크 관(120)에서 러더 포스트(140)를 이동시킬 필요가 없다. 도15에 도시된 실시예에서는, 1개 만의 내부 베어링(150)이 트렁크 관(120)에 러더 포스트(140)의 베어링용으로 설치된다. 즉, 트렁크 관(120)의 외 부 벽에 러더 블레이드(100)용 베어링이 더 이상 필요하지 않다.

상기 러더 블레이드(100)에는 트렁크 관(120)의 자유 하단부(120b)를 수용하는 테이퍼 또는 리세스가 설치된다.

트렁크 관(120)의 횡단면은 얇은 벽으로 구조되고 그리고 러더 포스트(140)를 지지하기 위해 자유 단부 영역에서 적어도 1개의 넥크 베어링(130)을 갖는다. 또한, 상기 러더 포스트용으로 상기 트렁크 관(120)의 다른 구역에 추가 베어링이 설치 될 수도 있다. 상기 러더 포스트(140)는 부분(140a)을 따라 그 단부 영역(140b)에 트렁크 관(120) 밖으로 연장되어, 상부 러더 블레이드 부분(10)에 상기 부분(140a)의 단부가 연결 된다(도14).

도3 및 도7을 참고로 설명하면, 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)이, 2개 러더 블레이드를 경성으로 내부를 구성하는, 측벽을 형성하는 러더 평판과, 수평한 웹 평판 또는 프레임(40, 50)과, 수직한 웹 평판 또는 프레임으로 이루어진다. 상기 웹 평판에는 경량 홀(lightening holes)과 수로 홀(waterway holes)이 설치 된다.

도3, 도4, 도4A 내지 도4C 및, 도8, 도8A 내지 도8C에 도시한 바와 같이, 러더 블레이드(100)의 상부 러더 블레이드 부분(10)에 있는 모든 프레임(40)은 동일한 형태, 동일한 측벽 가이드 및 합치된 리딩 엣지(11) 그리고 트레일링 엣지(15)를 갖는다. 상기 프레임의 길이는 각각의 상부 프레임에서 최하부 프레임으로 감소하는 길이이고, 또한 상기 프레임의 횡단면 크기도 상부에서 하부로 감소하는 크기이어서, 리딩 엣지(11)가 러더 블레이드(100)의 하부쪽으로 경사져 있다.(도1)

하부 러더 블레이드 부분(20)에 있는 모든 프레임(50)은 동일한 형태, 동일한 측벽 가이드 및 합치된 리딩 엣지(11) 그리고 트레일링 엣지(15)를 갖는다. 상기 프레임(50)의 길이는 각각의 상부 프레임에서 최하부 프레임으로 감소하는 길이이고, 또한 상기 프레임의 횡단면 크기도 상부에서 하부로 감소하는 크기이어서, 리딩 엣지(11)가 하부 러더 블레이드 부분(20)의 하부쪽으로 경사져 있다.

상기 구조로 이루어져서, 도1에 도시한 바와 같이, 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(11, 21)가 하방향으로 경사진 반면에, 상기 트레일링 엣지(15)는 러더 포스트(140)의 종축선에 대해 직선으로 평행하게 있다.

양측 러더 블레이드 부분(10, 20)은 서로 직접적으로 연결 된다. 도7 및 도11에서와 같이, 양측 러더 블레이드 부분(10, 20)은 고정 평판(45)에 의해 서로 연결된다. 상기 고정 평판(45)은 종방향 중앙선(LML)의 양측에서 대칭으로 있는 횡단면(46, 47)과, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 저부 평판(42)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 커버 평판(41)이 이루는 치수에 따른 표면 프로필로 형성되어, 상부 러더 블레이드 프로필(10)을 고정 평판(45)에 설정하고 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)을 밑으로부터 고정 평판(45)에 설정하였을 때에, 상기 평판은 함께 설정된 러더 블레이드 부분(10, 20)으로부터 측방향으로 돌출한 매우 작은 엣지 영역을 갖는다(도10 및 도11). 상기 고정 평판(45)은, 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 트레일링 엣지(15)와 대면하는 프로펠러와 외면하게 돌려져 있는 엣지와 마찬가지로 종방향 중앙선(LML)에 위치한 프로펠러 쪽으로 둥근 반원형의 엣지 라운 딩(11')을 갖는다. 상기 고정 평판(45)의 측벽면(45a, 45b)은 합치된 곡선 코스로 이루어진다.

도3 및 도10에 도시한 바와 같이, 하부 러더 블레이드 부분(20)은 하부 영역에서 고정 평판(45)에 잇따라 있고, 프레임(50)은 종방향 중앙선(LML)을 중심으로 90도 전환된 프레임(40)에 맞게 프레임(40)의 횡단면 구조와 형태에 대응하는 횡단면 구조와 형태로 이루어진다(도4D, 도4E, 도8C, 도8E, 도8F).

도7, 도8, 도8A 내지 도8C에 도시한 바와 같이, 섹션(A 내지 D)의 프레임(40)은 프로필과 관련하여서는 동일하지만, 단일 프레임(40)의 횡단면은 상부에서 하부로 갈수록 작아지는 형태로 이루어져, 트레일링 엣지(11)가 경사져 형성 된다. 고정 평판(45)의 섹션(D)은 섹션(C)에 이어진다. 하부 러더 블레이드 부분(20)의 섹션(E,F,G)에 프레임(50)은 프레임(40)의 프로필과 동일한 프로필로 이루어진다. 그리고, 프레임(40)의 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(29)을 가진 측벽이 좌현측(BB)상에 있고(도8D, 도8E, 도8F), 반면에 도7에 도시한 실시예의 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19)은 우현측(SB)상에 있다(도8, 도8A, 도8B, 도8C). 하부 러더 블레이드 부분(20)의 프레임(50)의 횡단면은 상부에서 하부로 갈수록 길이가 감소하는 형태로 이루어져서, 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)도 또한 경사져 이루어진다(도7).

도9는 트렁크 관(120)을 유입시키기 위한 구멍(105)이 설치된 상부 러더 블레이드 부분(10)의 상부 커버 평판(43)을 나타낸다. 도10은 양측 러더 블레이드 부분(10, 20)과 프레임(40, 50)을 가진 러더 블레이드(100)를 밑에서 보고 나타낸 도면이다.

상기 러더 포스트(140)용 트렁크 관(120)을 수용하는 상부 러더 블레이드 부분에 있는 구멍(105) 또는 보어의 직경은 러더 블레이드 부분(10)의 최대 프로필 두께(PD)보다 어느 정도 작은 크기이다. 매우 슬림한 러더 블레이드 프로필은 상술한 바와 같은 구조로 이루어져서 생성되는 것이다.

2개 러더 블레이드 부분(10, 20)을 가진 러더 블레이드(100)의 구조와 횡단면은, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 평탄한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(18, 28)이 상부와 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 길이(L3)보다 짧은 길이(L2, L'2)를 갖게 이루어진다(도5 및 도6). 종방향 중앙선(LML)에 대한 상부 러더 블레이드 부분(10)의 측벽 부분(18)의 거리()와 측벽 부분(19)의 거리(1)는 같다. 트레일링 엣지(15)에 이를 때까지, 거리()는 계속하여 동일하게 크지만, 트레일링 엣지(15) 방향으로 감소하는 형태이다. 상기 리딩 엣지(11)의 방향으로는 다음과 같은 거리 비율:

α2<α3, α4<α5, α6<α7 이 나타난다.

다음, 최대 프로필 두께(PD)가 이어진다. 리딩 엣지 방향으로는 다음과 같은 거리 비율:

α8>α9, α10>α11, α12>α13, α14>α15, α16>α17, α18>α19 로 나타난다. 여기서, α17에 대한 α16의 거리의 비율은 대략 2:1 이다. 도6은 상호 간의 거리 비율을 분명하게 이해되게 나타낸 도면으로, 거리(α8,α10,α12,α14,α16,α18)에 대한 반대측 거리(α9,α11,α13,α15,α17,α19)가 리딩 엣지(11) 방 향으로 상당히 감소하는 형태인 것이다. 도시한 거리를 가진 횡단면 프로필은 상부 러더 블레이드 부분(10)의 모든 횡단면을 통하고 그리고 하부 러더 블레이드의 모든 횡단면을 통해 연장된 형태이기 때문에, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 모든 횡단면이, 리딩 엣지쪽으로 돌려진 영역과 길이에 대해 정상부에서 저부로 러더 블레이드(100)의 프레임 또는 횡단면이 경사져 있다는 사실을 고려하여 볼 때(도10), 하부 러더 블레이드 부분(20)의 횡단면의 경우에도 같이 동일한 형태를 갖는다.

상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 곡선 길이(BL1)는 도14에 따르는 다른 실시예에 의거, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 평탄한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(18, 28)의 곡선 길이(BL)보다 크게 이루어져서, 경과 영역(UB)과 마주하는 경과 영역(UB1)을 트레일링 엣지 쪽으로 돌려지게 하는 방식으로, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 경과 영역(UB1)이 트레일링 엣지(15)까지 직선적으로 있는 측벽 부분(17, 27)으로 중심에서 벗어나 있고 그리고, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 평탄하게 굽어진 측벽 부분(18, 28)의 경과 영역(UB)은 트레일링 엣지(15) 방향으로 트레일링 엣지(15)까지 직선적으로 있는 측벽 부분(18, 28)으로 중심에서 벗어나 있다. 이러한 상태에서, 상기 측벽 부분(18,19 : 28,29)의 길이는 다음과 같이 된다(도14).

L3 ≥ L2, L'2 < L'3, L4 > L'4

트레일링 엣지(15)에서 모여지는 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 직선의 측벽 부분(16, 17, 26, 27)의 레그는 바람직하게 동일한 길이로 이루어 진다. 그러나, 상기 레그는 동일하지 않은 길이의 구조로도 할 수 있는 것이다.

본 발명은 또한 비틀림 러더 블레이드(100)에 2개 러더 블레이드 부분(10, 20) 위로 연장된 핀(fin)이 설치되는 러더 장비를 포함하는 것이다.

도16 내지 도23에 도시한 바와 같이, 가이딩 평판(200, 201)(일탈판)은 2개 중첩된 러더 블레이드 부분(10, 20)에 있는 2개 측방향 옵셋 부분(A1, A2)의 경과 영역에 배치 된다. 상기 가이딩 평판은 리딩 엣지(11, 21)의 곡선 코스에 대응하여 장착되며, 유체 흐름을 수월하게 하는 아치형으로 길쭉한 또는 반구형의 프로필로 이루어진다. 따라서, 1개 가이딩 평판(200)은 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)에서부터 그 측벽 쪽으로 연장 형성되고 그리고 다른 1개 가이딩 평판(201)은 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)에서부터 그 측벽 쪽으로 연장 형성된다. 그리고, 상기 가이딩 평판은 서로 돌려져 있는 엣지(200d, 201d)로 상호 연결되어 있다.

양측 가이딩 평판(200, 201)은 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 옵셋 영역 사이에 경과 영역을 커버하는 유체 유동체(flow body)를 갖추고 있다. 하부 러더 블레이드 부분(20)과 마찬가지로 상부 러더 블레이드 부분(10)도 러더 블레이드의 외벽 형태에 부합하는 밴드 형태로 약간의 아치형으로 이루어진 가이딩 평판(200 또는 201)을 갖는다. 리딩 엣지(11, 21) 쪽으로 또는 프로펠러(115) 쪽으로 돌려진 부분(200b 또는 201b)을 가진 2개 가이딩 평판의 각각은 리딩 엣지 영역에 위치하고 그리고, 예를 들어 리딩 엣지와의 합체 부품을 이루고 있다. 또한, 각각의 가이딩 평판(200 또는 201)에는 러더의 측벽 상에 있거나 상기 측벽과 일체적으로 있는 후방 밴드-형태 부분(200c 또는 201c)이 설치 된다(도17 내지 도20). 2개 가이딩 평판(200, 201)에 있는 부분(200b 또는 201b)은 리딩 엣지(11, 21) 영역에 위치하고 그리고, 리딩 엣지(11, 21)의 전방에서 보았을 때에 대략 반원의 형태를 가진(도16, 도22) 대략 모자-형태의 구조(200a, 201a)를 이루고 있다. 상기 모자-형태로 이루어진 부분(200b, 201b)는 좌현측(BB)으로 그리고 우현측(SB)으로 리딩 엣지(11, 21)와 같이 중심에서 벗어나 있다(도22).

양측 모자-형태 부분(200b, 201b)은 자신들의 기본측과 맞닿는 2개 절반 원추부(200'b, 201'b)를 함께 형성한다. 따라서, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 좌현측 측벽이 가이딩 평판(200)을 갖고 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)의 우현측 측벽이 가이딩 평판(201)을 갖는다. 가이딩 평판(200, 201)은 밴드-형태와 패드 타입 구조로 이루어진 부분(200, 201c)이 러더 블레이드의 측벽에 위치하고 그리고 프로펠러(115) 쪽으로 돌려진 부분(200b, 201b)이 리딩 엣지(11, 21)의 영역에 위치하는 방식으로 배치 된다.

2개 리딩 엣지(11, 21)의 영역에 위치한 부분(200b, 201b)은 서로 돌려져 있는 엣지(200d, 201d)와 리딩 엣지(11, 21)와 함께 용접 된다(도22).

도24에 따르는 실시예에서는, 반구형으로 구조된 유체 유동체로서의 가이딩 평판(210)이 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 옵셋 영역에 설치 된다.

본 발명에 따르는 러더 장비는 첨부 도면을 참고로 상술된 실시예로 설명되는, 첨부 청구범위에 기재된 특징적인 기술구성으로 이루어진 것이다. 2개 러더 블레이드 부분(10, 20)의 옵셋 영역에 배치된 가이딩 평판(210)과 마찬가지로 상기 가이딩 평판(200, 201)도 첨부 도면에 나타낸 바와 같은 상술된 구조로 이루어진 것이고, 또한 러더 블레이드 구조와 같이 본 발명의 객체인 것이다.

도1은 상부와 하부 러더 블레이드 부분을 가진 비틀림 완전-평형식 러더 블레이드와, 상부 러더 블레이드 부분에서 지지를 받는 러더 포스트로 제조된 러더 장비의 측면도 이다.

도2는 상기 러더 장비에 장착된 비틀림 러더 블레이드의 사시도 이다.

도3은 2개 러더 블레이드 부분에 설치된 제거식 셀과 임의 갯수의 평판-형상 프레임을 가진 비틀림 러더 블레이드의 골격을 나타낸 도면이다.

도4 및 도4A 내지 도4C는 도3에 따른 러더 블레이드의 상부 러더 블레이드 부분의 평판-형상 프레임을 나타낸 도면이다.

도4D는 도3에 따른 러더 블레이드의 하부 러더 블레이드 부분의 평판-형상 프레임을 확대하여 나타낸 도면이다.

도4E는 도3에 따른 러더 블레이드의 하부 러더 블레이드 부분의 평판-형상 프레임을 나타낸 도면이다.

도5는 도4에 따르는 평판-형상 프레임을 확대 도시한 도면이다.

도6은 프레임의 종방향 중앙선에 대한 측부 엣지 영역의 거리를 나타낸 도4에 따르는 평판-형상 프레임을 확대하여 나타낸 도면이다.

도7은 상부 러더 블레이드 부분과 하부 러더 블레이드 부분에 배치된 다수개의 평판-형상 프레임이 있는 비틀림 완전-평형 러더 블레이드의 다른 실시예를 설명을 목적으로 골격을 나타낸 도면이다.

도8 및 도8A 내지 도8C는 러더 포스트용 트렁크 관을 수용하는 구멍을 가진 도7에 따르는 러더 블레이드의 상부 러더 블레이드 부분에 있는 4개 평판-형상 프레임을 위에서 보고 확대하여 나타낸 도면이다.

도8D 내지 도8F는 도7에 따르는 러더 블레이드의 하부 러더 블레이드 부분에 있는 3개 평판-형상 프레임을 위에서 보고 확대하여 나타낸 도면이다.

도9는 러더 포스트용 트렁크 관을 수용하는 구멍을 가진 도7에 따르는 러더 블레이드의 상부 러더 블레이드 부분의 커버링 판을 위에서 보고 확대하여 나타낸 도면이다.

도10은 도7에 따르는 러더 장비의 비틀림 러더 블레이드를 위에서 보고 확대하여 나타낸 도면이다.

도11은 상부 러더 블레이드 부분의 저부 평판과 하부 러더 블레이드 부분의 커버링 부분의 프로필과 치수로 이루어진 프로필과 치수를 가진 도7에 따르는 러더 장비의 상부 러더 블레이드 부분과 하부 러더 블레이드 부분 사이에 위치한 고정 평판을 위에서 보고 확대하여 나타낸 도면이다.

도12는 비틀림 러더 블레이드의 정면도 이다.

도13은 프로펠러 측에 경사져 이어진 러더 블레이드 엣지가 있는 러더 블레이드의 측면도 이다.

도14는 다른 실시예의 상부 러더 블레이드의 프레임 횡단면 프로필을 위에서 보고 나타낸 도면이다.

도15는 러더 포스트용 상부 러더 블레이드 부분에 배치된 트렁크 관을 가진 러더 포스트 베어링의 수직 단면도 이다.

도16은 러더의 2개 러더 블레이드 부분의 옵셋 영역에서 유체 유동체 타입 가이딩 평판을 갖춘 비틀림 러더 블레이드를 밑에서 보고 나타낸 사시도 이다.

도17은 도16에 따르는 러더의 측면도 이다.

도18은 도16에 따르는 러더의 후면도 이다.

도19는 도16에 따르는 러더의 전면 사시도 이다.

도20은 도16에 따르는 러더의 측면 사시도 이다.

도21은 도16에 따르는 러더의 전면 사시도 이다.

도22는 S-형태로 배치된 가이딩 평판을 가진 러더 블레이드의 리딩 엣지의 전방에서 보고 도시한 도16에 따르는 러더를 나타낸 도면이다.

도23은 도16에 따르는 러더를 밑에서 보고 나타낸 도면이다.

도24는 러더의 2개 러더 블레이드 부분의 옵셋 영역에 있는 반구형 유체 유동체를 갖추고 이루어진 가이딩 평판이 있는 비틀림 러더 블레이드를 밑에서 보고 나타낸 사시도 이다.

Claims

구동 프로펠러 축(PA)상에 배치되고 러더 블레이드에 배정하는 프로펠러(115)를 가진 러더 블레이드(100)와, 상기 러더 블레이드에 연결된 러더 포스트(140)를 포함하는 캐비테이션 감소 비틀림형 완전-평형식 러더를 가진 고속 선박용 러더 장비에서, 상기 러더 장비(200)는 낮은 프로필 두께의 슬림 프로필로 이루어진 완전-평형식 러더 블레이드(100)와, 적어도 1개 베어링을 가진 러더 블레이드(100)와 기능적으로 협력 동작하는 러더 포스트(140)로 구성되고;

a)상기 러더 블레이드(100)는 동일한 또는 동일하지 않은 높이로 2개의 중첩 배치된 러더 블레이드 부분(10, 20)으로 제조되는데; 하부 러더 블레이드 부분(20)이 상부 러더 블레이드 부분(10)의 높이보다 낮은 높이로 이루어지고; 그리고 프로펠러(115)와 마주하는 리딩 엣지(11, 21)는 러더 블레이드(100)의 종방향 중앙선(LML)에 대해 측방향으로, 일측 리딩 엣지(11)가 좌현측(BB)으로 또는 우현측(SB)으로 중심을 벗어나 있고 그리고 타측 리딩 엣지(21)가 우현측(SB)으로 또는 좌현측(BB)으로 중심을 벗어나 있는 방식으로 위치한 대략 반원 프로필로 이루어지며; 양측 러더 블레이드 부분(10, 20)의 측벽면(12,13 : 22,23)은 프로펠러(115)를 외면하게 돌려진 트레일링 엣지(15)에서 모여지고;

a1)양측 리딩 엣지(11, 21)와 트레일링 엣지(15)는 감소 횡단면(30)으로 러더 블레이드(100)의 상부 영역(OB)에서 하부 영역(UB)으로 하방향으로 원추형으로 경사져 형성되거나 또는;

a2)상기 트레일링 엣지(15)가 러더 포스트(140)에 대해 직선적으로 평행하게 있고 그리고 양측 리딩 엣지(11, 21)는 감소 횡단면(30)으로 상부 영역(OB)에서 하부 영역(UB)으로 하방향으로 원추형으로 경사져 있으며;

a3)상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 횡단면 부분(31)은, 러더 블레이드(100)의 최대 프로필 두께(PD)와 트레일링 엣지(15)와의 사이에 있는 영역에서, 리딩 엣지(11, 21)와 러더 블레이드(100)의 최대 프로필 두께(PD)와의 사이에 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 횡단면 부분(32)의 길이(L1)의 적어도 1½에 상당하는 길이(L)를 갖고;

a4)상부 러더 블레이드 부분(10)은 좌현측(BB)상에서 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)은 우현측(SB)상에서 각각, 길이(L'2)의 적어도 절반에 상당하는 길이(L"2)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)까지 리딩 엣지(11, 21)에서부터 측벽 부분(18)의 길이(L'2) 넘어로 연장된 길이(L2)로 트레일링 엣지(15) 방향으로 리딩 엣지(11, 21)에서 연장하는 1개의 평탄한 굽어진 측벽 부분(18, 28)을 구비하고; 트레일링 엣지(15)쪽으로 이어진 직선의 측벽 부분(16, 26)은 평탄한 굽어진 측벽 부분(18, 28)을 따라 있으며;

a5)상부 러더 블레이드 부분(10)은 우현측(SB)상에서 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)은 좌현측(BB)상에서 각각, 길이(L'3)의 적어도 ⅓에 상당하는 길이(L"3)가 더해진 최대 프로필 두께(PD)까지 리딩 엣지(11, 21)에서부터 측벽 부분(19)의 길이(L'3) 넘어로 연장된 길이(L3)로 트레일링 엣지(15) 방향으로 리딩 엣지(11, 21)에서 연장하는 1개의 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29) 을 구비하고; 트레일링 엣지(15)쪽으로 이어진 직선의 측벽 부분(17, 27)은 상당하게 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)을 따라 있으며;

a6)양측 직선 측벽 부분(16;17; 26,27)은 동일한 길이로 짝을 이루고 있고 그리고 2개 측벽 부분(16;17; 26,27) 사이에 위치한 횡단면 부분은 대칭적인 구조로 동일한 크기로 이루어지고;

a7)종방향 중앙선(LML)에 대한 평탄한 굽어진 측벽 부분(18, 28) 사이에 거리가, 종방향 중앙선(LML)에 대한 상당하게 굽어진 측벽 부분(19, 29) 사이에 거리보다 크고 그리고; 2개의 평탄한 굽어진 측벽 부분(18, 28)사이에 위치한 횡단면 부분은 종방향 중앙선(LML)의 양측 상에서 비대칭적으로 이루어지고;

a8)옵셋 영역을 커버하고 리딩 엣지(11, 21)의 곡선 코스에 대응하여 성형된 유체 유동체를 형성하는 가이딩 평판(200, 201)은, 2개의 중첩 배치된 러더 블레이드 부분(10, 20)의 2개 측방향 옵셋 부분의 경과 영역에 정렬 배치되고; 상기 가이딩 평판은 유체 유동성이 양호한 길쭉하고 반구형의 프로필을 갖고 러더 블레이드의 외부 벽에 대해 아치형으로 이루어지고; 일측 가이딩 평판(200)은 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)에서부터 측벽까지 연장 형성되고 그리고 타측 가이딩 평판(201)은 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)에서부터 측벽까지 연장 형성되고;

b)러더 포스트는 적어도 1개 베어링을 가진 러더 블레이드(100)와 기능적으로 협력 동작하고;

b1)단조 연강 또는 다른 적절한 재료로 제조된 러더 포스트(140)는 단조 연 강 또는 다른 적절한 재료로 제조된 트렁크 관(120)과 함께 배치되고; 상기 트렁크 관은 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지와의 사이 또는 최대 프로필 두께(PD) 영역에 배치되고 그리고 상부 러더 블레이드 부분(10)의 전체 높이 넘어로 단부측 고정 기구(145)에 의해 연장 형성되고;

b2)상부 러더 블레이드 부분(10)에 깊게 삽입된 트렁크 관(120)은 러더 포스트(140)를 수용하기 위한 중앙 내부 종방향 보어(125)를 가진 외팔보 거더로서 러더 포스트용으로 설치 되고;

b3)트렁크 관의 횡단면은 얇은 벽으로 구조되고 그리고 트렁크 관(120)은 러더 포스트(140)를 지지하기 위해 자유 단부 영역에서 넥크 베어링(130)을 그 내부 벽에 갖고 그리고;

b4)상기 러더 포스트(140)는 트렁크 관(120) 밖에서 일 부분(140a)을 가진 단부 영역(140b)에 안내를 받고 그리고 상부 러더 블레이드 부분(10)이 있는 상기 부분(140a)의 단부와 연결되는 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항에 있어서, 고정 평판(45)은 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)과의 사이에 배치되고, 러더 블레이드 부분(10, 20)과 고정되게 연결되어, 상기 고정 평판(45)이, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 저부 평판(42)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 커버 평판(41)을 가진 표면 프로필과 치수로 이루어지고 종방향 중앙선(LML)의 양측 상에 대칭적인 횐단면 부분(46, 47)을 구비한 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 러더 블레이드 부분(10)의 리딩 엣지(11)와 하부 러더 블레이드 부분(20)의 리딩 엣지(21)는, 측방향 옵셋 리딩 엣지 부분을 통해 인출된 중앙선(M2)이 프레임의 횡단면의 종방향 중앙선(LML)에 대해 적어도 3° 내지 10°의 각도(α)로, 바람직하게는 8°의 각도로 이어지는 방식으로 종방향 중앙선(LML)과 상관하여 좌현측(BB)으로 그리고 우현측(SB)으로 측방향으로 중심을 벗어나 있는 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 좌현측(BB)상에 그리고 우현측(SB)상에 위치한 평탄한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(28, 28)은, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 우현측(SB)상에 그리고 좌현측(BB)상에 위치한 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 길이(L5)보다 짧은 길이(L4)를 갖는 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 곡선 길이(BL1)는, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 상당한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(19, 29)의 경과 영역(UB1)이 트레일링 엣지(15)쪽으로 직선으로 이어진 측벽부분(17, 27)으로 중심에서 벗어나 있고 그리고 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 평탄한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(18, 28)의 경과 영역(UB)이 트 레일링 엣지 방향으로 트레일링 엣지(15)쪽으로 직선으로 이어진 측벽부분(16, 26)으로 중심에서 벗어나 있도록, 상부 및 하부 러더 블레이드 부분(10, 20)의 평탄한 아치형으로 굽어진 측벽 부분(18, 28)의 곡선 길이(BL)보다 상당히 더 큰 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 트렁크 관(120)을 수용하는 상부 러더 블레이드 부분(10)에 있는 구멍(105)의 직경은 러더 블레이드 부분(10)의 최대 프로필 두께(PD)보다 어느 정도 작게 이루어지는 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프로펠러(115)와 마주하는 러더 블레이드(100)의 엣지 또는 리딩 엣지(11, 21)는, 적어도 5°, 바람직하게는 10°의 각도(β)로 프로펠러(115)와 외면하게 돌려져 있는 엣지 또는 트레일링 엣지(15)쪽으로 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 러더 장비.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 중첩 배치된 러더 블레이드 부분(10, 20)의 2개의 측방향 옵셋 부분(A1, A2)의 경과 영역에 배치되고 그리고 리딩 엣지(11, 21)의 곡선 코스에 대응적으로 성형된 가이딩 평판(200, 201)은 길쭉한 아치형의 프로필로 이루어지고; 상기 리딩 엣지(11, 21)쪽으로 전환된 부분(200b, 201b)을 가진 2개의 가이딩 평판(200, 201) 각각은 리딩 엣지 영역에 위 치하고 그리고 리딩 엣지의 일체 부분으로 있고 그리고 러더의 측벽에 있거나 함께 일체적으로 있는 밴드-형태 부분(200c, 201c)이 설치되고; 상기 리딩 엣지(11, 21) 영역에 위치한 2개 가이딩 평판(200, 201)의 부분(200b, 201b)은 모자 형태 구조(200a, 201a)를 갖고; 상부 러더 블레이드 부분(10)의 좌현측 측벽은 가이딩 평판(200)을 갖고 그리고 하부 러더 블레이드 부분(20)의 우현측 측벽은 가이딩 평판(201)을 갖고; 상기 가이딩 평판(200, 201)은 밴드-형태 부분(200c, 201c)이 러더 블레이드의 측벽에 위치하여 경과 영역을 커버하는 방식으로 상부 러더 블레이드 부분(10)과 하부 러더 블레이드 부분(20)의 경과 영역에 위치하고; 프로펠러(115)쪽으로 전환된 가이딩 평판(200, 201)의 부분(200b, 201b)은 리딩 엣지(11, 21)의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 러더 장비.