KR20100036935A

KR20100036935A - 추진 및 조향 장치

Info

Publication number: KR20100036935A
Application number: KR1020090085922A
Authority: KR
Inventors: 헤닝 쿨만; 벡 테우스 반
Original assignee: 베르트질레 네덜란드 비.브이.; 베커 마린 시스템즈 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2010-04-08
Also published as: JP2010064739A; ES2548060T3; CN101898630A; DK2163472T3; EP2163472A1; EP2163472B1

Abstract

선박 (40) 용 추진 및 조향 장치는 스크류 프로펠러 (2) 및 프로펠러 (2) 뒤에 배치된 러더 (10) 를 포함한다. 프로펠러 (2) 의 꼬리 단부의 페어링 (fairing) (6) 및 러더 (10) 의 러더 블레이드 (11) 에 제공된 구형상체 (20) 는 러더 블레이드 (11) 가 회전될 때 페어링 (6) 에 대해 구형상체 (20) 의 스윙 (swinging) 운동을 허용하도록 페어링 (6) 과 구형상체 (20) 사이에 좁은 간극을 제외하고 연속적인 유선형체를 형성한다. 러더 블레이드 (11) 의 꼬리 단부에는 운동가능한 플랩 (12) 이 제공된다.

Description

추진 및 조향 장치{PROPULSION AND STEERING ARRANGEMENT}

본 발명은 선박용 추진 및 조향 장치에 관한 것이다. 이 장치는 프로펠러, 프로펠러 뒤에 배치된 러더, 및 러더의 러더 블레이드에 제공된 구형상체를 포함하는 종류의 것이다.

선박을 추진시키기 위한 가장 일반적인 수단은 2 개 이상의 프로펠러 블레이드를 구비하는 스크류 프로펠러이다. 연료 소비 및 배출물을 감소시키기 위해서, 추진 (유효라고도 함) 동력과 전달된 동력 사이의 비인 것으로 규정되는 프로펠러의 추진 효율은 가능한 높아야 한다.

특정 엔진 동력에 대한 추진 효율의 예측은 일반적으로 모델 스케일 시험을 통해 실행된다. 오늘날의 모델 시험 실행에 있어서의 100 년 보다 더 오래 전에 개발된 일반적인 견해는 선박의 프로펠러 및 선체가 별도로 고려되고 평가될 수 있음을 제안한다. 그러나, 실제로 프로펠러와 선체 사이의 상호작용은 매우 중요한 양태이다. 최적의 성능이 달성되려면 프로펠러 및 선체는 일체되고 서로 회전되어야 한다. 이는 또한 러더 (rudder) 와 같은 선체 부속물과 프로펠러 사이의 상호작용에 대해 유효하다.

스크류 프로펠러와 러더 사이의 상호작용을 향상시키기 위해서, GB 762,445 는 프로펠러의 뒤에서 프로펠러 축선의 연장부에 구형상체를 배치하는 것을 알려준다. 프로펠러 슬립 스트림의 축소를 극복하기 위해서, 구형상체의 자유 돌출 헤드를 거의 프로펠러 블레이드의 트레일링 에지까지 밀어 프로펠러 허브와 오버랩시키는 것이 제안된다. 일 실시예에서, 구형상체는 균형 러더의 러더 블레이드에 의해 지지되고 프로펠러 허브는 러더 블레이드가 회전될 때 프로펠러 허브에 대해 구형상체의 스윙 (swinging) 운동을 허용하도록 구형상체의 돌출 헤드에 의해 결합되는 홈을 구비한다.

WO 2006/112787 A 는 선박의 추진 및 조향 장치를 개시하고, 여기서 스크류 프로펠러의 허브와 일체되는 페어링 허브캡은 프로펠러 뒤의 풀 스페이드 러더 (full spade rudder) 의 러더 블레이드에 의해 지지되는 구형상체와 함께 연속적인 유선형체를 형성한다. 구형상체의 리딩 단부 및 허브캡은 러더 블레이드가 회전될 때 구형상체와 허브캡 사이의 좁은 간극을 일정하게 유지시키도록 구성된다.

본 발명의 목적은 프로펠러 효율을 증가시킨 추진 및 조향 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 선박용 추진 및 조향 장치가 제공되고, 이 장치는 스크류 프로펠러 및 프로펠더 뒤에 배치된 러더를 포함하며, 프로펠러의 꼬리 단부의 페어링 (fairing) 및 러더의 러더 블레이드에 제공된 구형상체는 러더 블레이드가 회전될 때 페어링에 대해 구형상체의 스윙 운동을 허용하도록 페어링과 구형상체 사이의 좁은 간극을 제외하고 연속적인 유선형체를 형성하고, 상기 러더 블레이드의 꼬리 단부에는 운동가능한 플랩이 제공된다.

러더 블레이드가 많이 회전되어 구형상체가 페어링의 그늘로부터 벗어날 때, 구형상체 및 허브캡에 의해 형성된 연속적인 유선형체는 분열되고, 따라서 흐름 마찰이 증가하고 원치않는 난류가 형성된다. 그러나, 플랩을 가동시킴으로써, 선박은 러더 블레이드를 회전시키지 않거나 러더 블레이드의 조향 각이 더 작게 조향될 수 있다. 그러므로, 구형상체가 페어링의 그늘로부터 벗어나는 선회 상황은 더 적을 것이다. 결과적으로, 추진 효율이 증가되고 상당한 연료 절약이 달성된다.

바람직하게는, 페어링은 구형상체의 리딩 단부에 의해 결합되는 홈을 구비한다.

러더는 풀 스페이드 러더일 수도 있다. 이 경우, 러더 블레이드는 러더 블레이드의 상측 단부로부터 구형상체로 연장되는 비틀린 상측 리딩 에지 및 러더 블레이드의 하측 단부로부터 구형상체로 연장되는 비틀린 하측 리딩 에지를 구비할 수도 있다.

선택적으로는, 러더는 고정된 리딩 헤드를 구비하는 세미 스페이드 러더 (semi spade rudder) 일 수도 있다. 이 경우, 리딩 헤드는 리딩 헤드의 상측 단부로부터 리딩 헤드의 하측 단부로 연장되는 비틀린 상측 리딩 에지를 구비할 수도 있고, 러더 블레이드는 러더 블레이드의 하측 단부로부터 구형상체로 연장되는 비틀린 하측 리딩 에지를 구비할 수도 있다.

풀 스페이드 러더 또는 세미 스페이드 러더의 비틀림은 상측 및 하측 리딩 에지와 프로펠러의 뒤로부터 오는 흐름을 정렬시켜 프로펠러 항력을 감소시키고 프로펠러 캐비테이션을 많이 감소시킨다.

바람직하게는, 상측 리딩 에지 및 하측 리딩 에지 중 적어도 한 리딩 에지는 일정한 비틀림 각을 갖는 것이 바람직하다. 일정한 비틀림 각은 러더가 강해지게 하며 러더의 제조를 용이하게 한다.

러더 블레이드의 피벗 축선이 러더의 리딩 에지로부터 더 멀리 배치되거나, 또는 구형상체가 러더 블레이드의 주어진 회전 각에 대하여 프로펠러의 회전 축선으로부터 더 멀리 배치될 수록, 본 발명에 따른 추진 및 조향 장치의 추진 효율 및 연료 절약은 더 현저하다. 동시에, 러더의 균형은 향상되고 낮은 항해 속도에서의 러더의 효율은 증가된다. 이러한 이유로, 러더 블레이드의 피벗 축선은 선미 방향으로 바람직하게는 최대 러더 길이의 30 % ~ 50 % 에, 더 바람직하게는 최대 러더 길이의 35 % ~ 50 % 에, 가장 바람직하게는 최대 러더 길이의 40 % ~ 50 % 에 위치된다.

추진 효율 및 연료 절약은 또한 이하의 조치 중 적어도 한 조치에 의해 향상된다. 구형상체는 폭이 페어링의 꼬리 단부의 직경과 실질적으로 같거나 또는 그보다 더 크며, 높이가 폭보다 더 크다. 구형상체의 꼬리 단부는 러더 블레이드의 일 측에서 프로펠러의 회전 축선의 높이 위에 위치되고 러더 블레이드의 다른 측에서 프로펠러의 회전 축선의 높이 아래에 위치된다. 페어링은 구형상 몸체 쪽으로 오목한 형상을 갖는다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 추진 및 조향 장치를 구비하는 선박이 제공된다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 도 1 ~ 도 5 를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

제 1 실시예

도 1 ~ 도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치를 보여준다. 추진 및 조향 장치는 선박의 뒷부분에 장착된다. 선박에는 1 개 이상의 추진 및 조향 장치가 설치될 수도 있다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치는 선박 (40) 의 구동 축 (비도시) 에 장착된 스크류 프로펠러 (2), 및 프로펠러 (2) 의 꼬 리 단부 뒤에서 선박 (40) 의 러더 스톡 (32) 에 피벗 축선 (P) 에서 장착된 회전가능 러더 블레이드 (11) 및 피벗 축선 (P) 뒤에서 러더 블레이드 (11) 의 꼬리 단부에 힌지된 (hinged) 가동 플랩 (12) 을 구비하는 풀 스페이드 러더 (10) 를 포함한다. 이와 관련하여, "뒤에" 라는 용어는 선박 (40) 의 전방이 화살표 F 로 표시됨을 참조한다.

러더 스톡 (32) 은 선박 (40) 의 뒷부분에서 주 베어링 (36) 에 의해 지지되고, 러더 블레이드 (11) 를 피벗 축선 (P) 에 대해 좌현 또는 우현으로 회전시키도록 가동되어 선박 (40) 를 선회시킨다. 또한, 가동 기구 (38) 가 플랩 (12) 을 러더 블레이드 (11) 에 대해 좌현 또는 우현으로 운동시켜 선박 (40) 을 선회시킨다. 플랩 (12) 의 운동은 러더 블레이드 (11) 에 대해 독립적이다.

나타낸 러더 (10) 의 피벗 축선 (P) 은 선미 방향으로 상측 리딩 에지 (14) 로부터 최대 러더 길이 (L) 의 약 45 % 에 위치한다. 최대 러더 길이 (L) 는 상측 및 하측 리딩 에지 (14, 15) 와 트레일링 에지 (16) 사이의 최대 거리이다. 피벗 축선 (P) 은 또한 상이한 위치에 위치될 수도 있지만, 러더 (10) 의 우수한 균형을 달성하기 위해서 최대 러더 길이 (L) 의 35 ~ 50 % 에 위치되는 것이 바람직하다. 피벗 지점 (P) 이 러더 (10) 의 중간부분에 더 가까울수록, 주어진 조향 효과에 필요한 러더 블레이드 (11) 의 조향 각은 더 작아지고, 입항 조건에서와 같은 낮은 항해 속도에서 러더의 효율은 더 커진다.

프로펠러 (2) 가 구동 축에 의해 구동될 때, 프로펠러 (2) 는 전방 (F) 또는 반대쪽 선미 방향으로 선박 (40) 을 추진시킨다. 선박 (40) 이 프로펠러 (2) 에 의해 전방 (F) 으로 추진될 때, 프로펠러 (2) 를 지나간 물은 러더 블레이드 (11) 쪽으로 이동하는 소용돌이 물의 슬립 스트림을 형성한다.

프로펠러 (2) 는 3 개의 프로펠러 블레이드 (8) 가 장착되는 허브 (4) 를 구비한다. 허브 (4) 는 또한 더 적거나 더 많은 블레이드를 구비할 수 있다. 프로펠러 (2) 는 가변 피치 프로펠러로서 나타나 있지만 고정 피치를 갖는 것도 가능하다.

프로펠러 (2) 의 꼬리 단부는 허브 (4) 와 일체되도록 프로펠러 허브 (4) 에 나사조임되거나 끼워맞춰진 페어링 허브캡 (6) 으로 규정된다. 프로펠러 허브 (4) 의 도시된 오목한 윤곽은 또한 단일체로 주조될 수 있다. 페어링 허브캡 (6) 은 홈을 구비한다. 홈은 러더 블레이드 (11) 와 일체되도록 플랜지 연결부에 의해 러더 블레이드 (11) 에 부착된 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 에 의해 결합된다.

구형상체 (20) 의 전단부 (22) 는 홈과 접촉하지 않으면서 허브캡 (6) 의 홈으로 돌출한다. 허브캡 (6) 의 홈 및 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 는 러더 블레이드 (11) 가 회전할 때 허브캡 (6) 의 홈과 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 사이에 좁은 간극을 일정하게 유지시키도록 굴곡져있다. 구형상체 (20) 및 허브캡 (6) 은 러더 블레이드 (11) 가 회전하지 않을 때 좁은 간극에 의해서만 분리되는 연속적인 유선형체를 형성한다. 부가적으로는, 좁은 간극으로의 물의 흐름을 최소화시키기 위해서 가요성 비접촉 밀봉 구조체가 구형상체 (20) 와 허브캡 (6) 사이에 제공될 수도 있다. 오목한 허브캡 (6) 은 러더 블레이드 (11) 가 회전하지 않을 때 좁은 간극으로부터, 그리고 구형상체 (20) 주위로 멀리 프로펠러 슬립 스트림을 안내하여, 구형상체 (20) 는 프로펠러 슬립 스트림이 프로펠러 허브 (4) 의 뒤에서 축소되는 것을 방지한다. 그 결과, 프로펠러 허브 (4) 뒤에서의 분리 손실 (separation loss) 이 감소된다.

대략적으로, 구형상체 (20) 는 폭이 허브캡 (6) 의 꼬리 단부의 직경과 실질적으로 갖거나 또는 그보다 더 크고 높이가 폭보다 더 큰 단면이 타원인 형상이다. 이 구형상체 (20) 는 프로펠러 평면에 걸쳐 물 속도를 감소시키는 다른 효과를 갖는다. 결과적으로, 선박 (40) 의 평균 항적분 및 선체 효율이 증가된다.

이제 풀 스페이드 러더 (10) 의 구성을 더 상세하게 설명한다. 도 2 는 러더 (10) 의 상측 단부 (17) 의 상측 단면 및 러더 (10) 의 하측 단부 (18) 의 하측 단면과 함께 도 1 의 풀 스페이드 러더 (10) 를 보여준다. 도 3 및 도 4 는 상측 단면 및 하측 단면을 더 상세하게 보여준다.

도 2 ~ 도 4 에 도시된 바와 같이, 러더 (10) 는 상측 리딩 에지 (14) 가 러더 블레이드 (11) 의 상측 단부 (17) 로부터 구형상체 (20) 로 연장되고, 하측 리딩 에지 (15) 가 러더 블레이드 (11) 의 하측 단부 (18) 로부터 구형상체 (20) 로 연장되며, 트레일링 에지 (16) 가 구형상체 (20) 뒤의 상측 단부 (17) 로부터 플랩 (12) 의 하측 단부 (18) 로 연장되는 유선형 프로파일을 갖는다. 상측 리딩 에지 (14) 는 좌현측 방향으로 러더 (10) 의 중심선 (C) 에 대하여 8 °의 일정한 제 1 비틀림 각 (α) 을 가지며, 하측 리딩 에지 (15) 는 우현 방향으로 러더 (10) 의 중심선 (C) 에 대하여 6 °의 일정한 비틀림 각 (β) 을 갖는다. 비틀림 각 (α, β) 은 상이한 값을 가질 수 있지만, 각각의 방향으로 바람직하게는 15 °미만, 더 바람직하게는 10 °미만, 및 가장 바람직하게는 5 °와 10 °사이이다.

나타낸 상측 리딩 에지 (14) 및 하측 리딩 에지 (15) 의 비틀림은 각각의 리딩 에지 (14, 15) 및 러더 (10) 의 피벗 축선 (P) 에 의해 규정된 범위 내에서 선미 방향으로 0 °까지 감소되므로, 트레일링 에지 (16) 는 비틀리지 않고 직선으로 연장된다. 비틀림은 또한 피벗 축선 (P) 및 트레일링 에지 (16) 에 의해 규정된 범위 내에서 0 °까지 감소될 수 있거나, 또는 비틀림은 트레일링 에지 (16) 까지 계속될 수 있어 물고기꼬리형 러더가 형성된다.

프로펠러 (2) 가 전방 (F) 으로 선박 (40) 을 구동시킬 때, 비틀린 리딩 에지 (14, 15) 는 프로펠러 (2) 에 의해 뒤쪽으로 추진된 소용돌이 물과 만난다. 러더 (10) 의 비틀린 리딩 에지 프로파일은 러더 영역에 걸쳐 프로펠러 슬립 스트림을 향상시켜, 프로펠러 효율을 증가시킨다.

나타낸 구형상체 (20) 는 대칭 형상을 갖는다. 그러나, 비틀린 리딩 에지 (14, 15) 와 유사하게, 구형상체 (20) 는 형상이 비대칭일 수도 있다. 프로펠러 (2) 의 회전 축선과 구형상체 (20) 의 꼬리 단부 사이에 형성된 각은, 구형상체 (20) 의 꼬리 단부가 러더 블레이드 (11) 의 일측에서 프로펠러 (2) 의 회전 축선의 높이 위에 위치되고 러더 블레이드 (11) 의 타측에서 프로펠러 (2) 의 회전 축선의 높이 아래 위치되도록 되어 있을 수도 있다. 비대칭 형상은 프로펠러 효율을 더 증가시키는 효과를 갖는다.

구형상체 (20) 를 구비하지 않는 표준 러더에 비해, 10 °이하의 작은 조향 각에서 러더 (10) 에 의해 생성된 저항은 더 크다. 그러나, 생성된 부상력 또한 훨씬 더 크며, 이는 더 작은 조향각이 사용될 수 있음을 의미한다. 이런 경향은 10 °초과의 큰 조향 각에서 변하고, 이는 물론 구형상체 (20) 로 인한 것이다. 그러나, 일반적으로 이러한 큰 조향각은 저속 작동에서만 사용되는데, 이런 저속 작동에 대해서는 부상력이 러더 저항보다 문제의 더 많은 부분을 차지한다. 대체로, 러더 (10) 는 표준 러더보다 부상 대 저항 비가 더 우수하다.

플랩 (12) 을 구비하지 않는 표준 러더에 비해, 러더 (10) 의 플랩 (12) 은 프로펠러 슬립 스트림의 방향을 바꾸는 능력을 갖는다. 결과적으로, 부상 대 견인 비가 더욱 증가되어, 낮은 항해 속도에서 작고 정확한 회전을 용이하게 한다.

러더 (10) 의 플랩 (12) 은 낮은 항해 속도 및 큰 조향각에서뿐만 아니라 높은 항해 속도 및 10 °이하의 작은 조향각에서도 이점을 갖는다. 이는 이하의 이유 때문이다. 러더 블레이드 (11) 가 많이 회전하여 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 가 허브캡 (6) 의 그늘로부터 벗어날 때, 구형상체 (20) 및 허브캡 (6) 으로 형성된 연속적인 유선형체는 분열되어 흐름 마찰이 증가되고 원치않는 난류가 형성된다. 그러나, 플랩 (12) 을 가동시킴으로써, 선박 (40) 은 러더 블레이드 (11) 를 회전시키지 않고 또는 러더 블레이드 (11) 의 더 작은 조향 각에 의해 조향될 수 있다. 그러므로, 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 가 허브캡 (6) 의 그늘로부터 벗어나는 선회 상황은 플랩 (12) 이 없는 표준 러더에 비해 더 적을 것이다. 결과적으로, 상당한 연료 절약이 달성된다.

실제로, 플랩 (12) 은 효율적이어서 러더 블레이드 (11) 의 리딩 단부로부터 돌출하는 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 가 더 길어지게 하고 허브캡 (6) 이 더 짧아지게 할 수 있다. 허브캡 (6) 이 더 짧으면, 프로펠러 평면과 러더 (10) 사이의 회전 부분은 길이가 더 작아지고, 이는 흐름 마찰을 감소시키며 효율을 더욱 증가시킨다.

이는 모두 러더 (10) 의 크기를 감소시킬 수 있게 하고, 이는 다시 마찰 손실을 감소시키며 전체적인 효율을 증가시킨다.

효율 증진은 RoRo 선, RoPax 페리, 컨테이너/다목적선, 또는 냉급부호 (ice class notation) 를 갖는 화물선에서와 같은 대형 조정가능 피치 프로펠러 시스템과 같은 비교적 큰 프로펠러 허브를 갖는 프로펠러에 대해 특히 크다. 프로펠러 직경과 허브 직경 사이의 큰 비로 인해, 허브 손실은 프로펠러 및 러더의 종래의 조합에 대해 상당하다. 제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치의 적용에 의해, 이러한 손실은 크게 회피될 수 있다.

부가적으로는, 단일 스크류 풀 블록선 (single screw full block ship) 에 대한 증진이 매우 클 수 있다. 구형상체 (20) 는 항적분이 더 커지게 하고 따라서 또한 선체 효율을 증가시킨다. 그러므로, 큰 항적분과 꽤 어려운 항적 분야를 갖는 탱커, 벌크화물선 및 소형 화물선과 같은 넓은 꼬리 선체를 갖는 단일 스크류 선에 대해서, 연간 경비절감은 또한 투자의 충분한 가치일 수 있다.

제 2 실시예

도 5 는 선박 (40) 의 뒷부분에 장착된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 추진 및 조향 장치를 보여준다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 추진 및 조향 장치는 선박 (40) 의 구동 축 (30) 에 장착된 스크류 프로펠러 (2), 및 프로펠러 (2) 뒤에서 선박 (40) 의 선체에 장착된 세미 스페이드 러더 (10') 를 포함한다. 세미 스페이드 러더 (10') 는 선박 (40) 의 선체에 고정되는 리딩 헤드 (34), 피벗 지점 (P) 에서 선박 (40) 의 러더 스톡 (32) 에 장착된 회전가능한 러더 블레이드 (11), 및 러더 블레이드 (12) 의 꼬리 단부에 힌지된 운동가능한 플랩 (12) 을 포함한다.

러더 스톡 (32) 은 리딩 헤드 (34) 의 하측 부분에 제공된 주 베어링 (36) 에 의해 지지되고 러더 블레이드 (11) 를 피벗 축선 (P) 에 대해 좌현 또는 우현으로 회전시키도록 가동되어 선박 (4) 을 선회시킨다. 또한, 플랩 (12) 을 러더 블레이드 (11) 에 대해 좌현 또는 우현으로 운동시켜 선박 (40) 을 선회시키기 위해 러더 블레이드 (11) 의 내측에 가동 기구 (비도시) 가 제공된다. 플랩 (12) 의 운동은 러더 블레이드 (11) 에 대해 독립적이다.

나타낸 러더 (10') 는 전방 및 선미 방향으로 일정한 러더 길이를 갖는다. 러더 블레이드 (11) 의 피벗 축선 (P) 은 러더 (10') 의 우수한 균형을 달성하기 위해 약 41 % 에 위치된다.

프로펠러 (2) 는 4 개의 프로펠러 블레이드 (8) 가 장착되는 허브 (4) 를 갖는다. 허브 (4) 는 또한 더 적거나 더 많은 블레이드를 가질 수도 있다. 프로펠러 (2) 는 가변 피치 프로펠러로서 나타나 있지만 또한 고정 피치를 가질 수도 있다.

프로펠러 허브 (4) 는 그 꼬리 단부 쪽으로 약간 오목한 페어링의 형상을 갖 도록 단일체로 주조되었다. 선택적으로는, 페어링은 프로펠러 허브에 나사조임되거나 끼워맞춰진 허브캡일 수 있다. 허브 (4) 는 홈을 가지며, 이 홈은 홈과 접촉하지 않는 구형상체 (20) 의 리딩 단부에 의해 결합된다. 허브 (4) 의 홈 및 구형상체 (20) 의 리딩 단부는 러더 블레이드 (11) 가 회전할 때 좁은 간극을 일정하게 유지시키도록 굴곡져 있다. 구형상체 (20) 및 허브 (4) 는 러더 블레이드 (11) 가 회전될 때 허브 (4) 에 대한 구형상체 (20) 의 스윙 운동을 허용하도록 좁은 간극에 의해서만 분리되는 연속적인 유선형체 (20) 를 형성한다. 유선형체는 프로펠러 슬립 스트림의 축소를 방지하여 분리 손실을 감소시킨다.

대략적으로는, 구형상체 (20) 는 폭이 허브캡 (6) 의 꼬리 단부의 직경과 실질적으로 같거나 또는 그보다 더 크고 높이가 폭 보다 더 큰 단면이 타원인 형상을 갖는다. 이 구형상체 (20) 는 프로펠러 평면에 걸쳐 물 속도를 감소시키는 다른 효과를 갖는다. 결과적으로, 선박 (40) 의 평균 항적분 및 선체 효율이 증가된다.

제 1 실시예에 따른 풀 스페이드 러더 (10) 와 유사하게, 제 2 실시예에 따른 세미 스페이드 러더 (10') 는 비틀린 상측 리딩 에지 (14), 비틀린 하측 리딩 에지 (15), 및 비틀리지 않고 직선으로 연장되는 트레일링 에지 (16) 를 갖는 유선형 프로파일을 갖는다. 상측 리딩 에지 (14) 는 리딩 헤드 (34) 의 상측 단부로부터 리딩 헤드 (34) 의 하측 단부로 연장된다. 하측 리딩 에지 (15) 는 러더 블레이드 (11) 의 하측 단부 (18) 로부터 구형상체 (20) 로 연장된다. 상측 리딩 에지 (14) 는 우현 방향으로 러더 (10') 의 중심선에 대하여 일정한 제 1 비 틀림 각을 가지며, 하측 리딩 에지 (15) 는 좌현측 방향으로 중심선에 대하여 일정한 비틀림 각을 갖는다. 비틀림 각은 각각의 방향으로 15 °미만, 더 바람직하게는 10 °미만, 및 가장 바람직하게는 5 °와 10 °사이의 값을 갖는다. 상측 리딩 에지 (14) 의 비틀림은 러더 스톡 (32) 쪽 선미 방향으로 0 °까지 감소된다. 하측 리딩 에지 (15) 의 비틀림은 하측 리딩 에지 (15) 및 러더 (10') 의 피벗 축선 (P) 에 의해 규정된 범위 내에서 선미 방향으로 0 °까지 감소된다. 피벗 축선 (P) 과 트레일링 에지 (16) 사이의 범위 또한 비틀릴 수 있다.

프로펠러 (2) 가 전방으로 선박 (40) 을 구동시킬 때, 비틀린 리딩 에지 (14, 15) 는 프로펠러 (2) 에 의해 뒤쪽으로 추진된 소용돌이 물과 만난다. 러더 (10') 의 비틀린 리딩 에지 프로파일은 러더 영역에 걸쳐 프로펠러 슬립 스트림을 향상시켜 프로펠러 효율을 증가시킨다.

제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치와 유사하게, 러더 (10') 의 부상 대 저항 비는 구형상체 (20) 를 갖지 않는 표준 러더보다 더 우수하다. 러더 (10') 의 플랩 (12) 은 낮은 항해 속도에서 부상 대 저항 비를 더욱 증가시켜 낮은 항해 속도에서 작고 정확한 회전을 용이하게 한다. 부가적으로는, 플랩 (12) 을 가동시킴으로써, 선박 (40) 은 러더 블레이드 (11) 를 회전시키지 않거나 러더 블레이드 (11) 의 조향 각이 더 작게 조향될 수 있다. 그러므로, 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 가 허브 (4) 의 그늘로부터 벗어나 있는 선회 상황이 플랩 (12) 을 구비하지 않는 표준 러더에 비해 더 적을 것이다. 결과적으로, 상당한 연료 절약이 달성된다. 플랩 (12) 은 효율적이어서 러더 블레이드 (11) 의 리 딩 단부로부터 돌출하는 구형상체 (20) 의 전단부 (22) 가 더 길어지게 하며 허브 (4) 가 더 짧아지게 하거나 러더 (10') 의 크기를 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 효율이 더욱 향상된다.

제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치와 유사하게, 러더 (10') 의 효율 증진은 비교적 큰 프로펠러 허브를 갖는 프로펠러 및 단일 스크류 풀 블록선에 대하여 특히 크다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 추진 및 조향 장치를 보여준다.

도 2 는 상측 및 하측 단면을 갖는 도 1 의 러더의 개략도를 보여준다.

도 3 은 도 2 의 상측 단면을 보여준다.

도 4 는 도 2 의 하측 단면을 보여준다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 추진 및 조향 장치를 보여준다.

Claims

선박 (40) 용 추진 및 조향 장치로서, 이 장치는 스크류 프로펠러 (2) 및 프로펠러 (2) 뒤에 배치된 러더 (10; 10') 를 포함하며,

프로펠러 (2) 의 꼬리 단부의 페어링 (4; 6) 및 러더 (10; 10') 의 러더 블레이드 (11) 에 제공된 구형상체 (20) 는 러더 블레이드 (11) 가 회전될 때 페어링 (fairing) (4; 6) 에 대해 구형상체 (20) 의 스윙 (swinging) 운동을 허용하도록 페어링 (4; 6) 과 구형상체 (20) 사이의 좁은 간극을 제외하고 연속적인 유선형체를 형성하는 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치에 있어서,

상기 러드 블레이드 (11) 의 꼬리 단부에는 운동가능한 플랩 (14) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 페어링 (4; 6) 은 구형상체 (20) 의 리딩 단부 (22) 에 의해 결합되는 홈을 구비하는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 러더 (10; 10') 는 풀 스페이드 러더 (full spade rudder) 인, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 러더 블레이드 (11) 는 러드 블레이드 (11) 의 상측 단부 (17) 로부터 구형상체 (20) 로 연장되는 비틀린 상측 리딩 에지 (14) 및 러더 블레이드 (11) 의 하측 단부 (18) 로부터 구형상체 (20) 로 연장되는 비틀린 하측 리딩 에지 (15) 를 구비하는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 러더 (10') 는 고정된 리딩 헤드 (34) 를 구비하는 세미 스페이드 러더 (semi spade rudder) 인, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 리딩 헤드 (34) 는 리딩 헤드 (34) 의 상측 단부 (17) 로부터 리딩 헤드 (34) 의 하측 단부로 연장되는 비틀린 상측 리딩 에지 (14) 를 구비하며, 러더 블레이드 (11) 는 러더 블레이드 (11) 의 하측 단부 (18) 로부터 구형상체 (20) 로 연장되는 비틀린 하측 리딩 에지 (15) 를 구비하는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, 상측 리딩 에지 (14) 및 하측 리딩 에지 (15) 중 적어도 한 리딩 에지는 일정한 비틀림 각 (α, β) 을 갖는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 러더 블레이드 (11) 의 피벗 축선 (P) 이 후미 방향으로 최대 러더 길이 (L) 의 30 % ~ 50 % 에, 바람직하게는 최대 러더 길이 (L) 의 35 % ~ 50 % 에, 및 더 바람직하게는 최대 러더 길이 (L) 의 40 % ~ 50 % 에 위치되는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구형상체 (20) 는 폭이 페어링 (4; 6) 의 꼬리 단부의 직경과 실질적으로 같거나 또는 그보다 더 크며 높이가 폭보다 더 큰, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구형상체 (20) 의 꼬리 단부가 러더 블레이드 (11) 의 일 측에서 프로펠러 (2) 의 회전 축선의 높이 위에 위치되고 러더 블레이드 (11) 의 다른 측에서 프로펠러 (2) 의 회전 축선의 높이 아래에 위치되는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페어링 (4; 6) 은 구형상체 (20) 쪽으로 오목한 형상을 갖는, 선박 (40) 용 추진 및 조향 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 추진 및 조향 장치를 갖는 선박 (40).