KR20120097703A - 선박용 러더 - Google Patents

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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
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    • B63H25/38—Rudders
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Abstract

선박용 러더가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 선박용 러더는 선박의 선미 하부에 구비되고, 상기 선박의 운항 상태에 따라 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더를 포함한다.

Description

선박용 러더{Rudder for Ship}
본 발명은 러더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박용 러더에 관한 것이다.
일반적으로 선박이 파도나 바람 등 각종 교란력에 대항하여 계속해서 일정한 항로를 유지하고, 상기 선박을 선회, 정지 또는 후진시키기 위해서는 이에 대응된 기능을 발휘할 각종 선박용 장치가 필수적으로 요구된다.
이러한 선박용 장치 중 러더(Rudder)는 프로펠러를 추진장치로 하는 선박에 장착될 수 있다.
종래의 러더에 대해 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.
종래의 러더(24)는 선박의 선미 단부에 구비된 프로펠러(22) 후방에 배치될 수 있다.
상기 러더(24)는 상부에서 바라볼 때, 외주면이 유선형으로 이루어질 수 있다.
상기 러더(24)는 스티어링 기어(Steering Gear)와 연결된 러더스톡(Rudder Stock)이 구비된 러더혼(26, Rudder Horn)과 연결 설치될 수 있으며, 상기 러더혼(26)과 체결되어, 회동 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 러더(24)는 프로펠러(22)의 고속 회전에 따른 추진력에 따라 선박의 좌현 또는 우현 방향으로 회전이 가능하며, 이로 인해 상기 선박이 원하는 곳으로 용이하게 이동될 수 있다.
이와 같이 사용되는 종래의 러더(24)는 선박 주행시 상기 러더(24)와 해수와의 마찰에 의한 마찰 저항이 발생되었다.
선박에 가해지는 저항은 마찰 저항과, 형상 저항과, 조파 저항과, 와류 저항 및 공기 저항을 포함하고, 그 외에도 부수적인 저항이 가해질 수 있다.
상기 저항 중 선박의 운항에 있어서 가장 큰 문제점으로 작용하는 저항은 마찰 저항으로서, 물의 점성에 의한 마찰력으로 상기 선박의 운항 속도를 저해하는 요소로 작용될 수 있다.
상기 마찰 저항과 더불어서 형상 저항은 다양한 선박의 형상에 따라 발생되는 저항을 말한다.
상기 조파 저항은 배가 운항시에 선수미에서 규칙적인 파도가 발생되는데, 이로 인해 소요되는 선박의 에너지 손실을 말한다.
상기 와류 저항은 선박의 선미 부분의 급격한 형상 변화에 의해 해수가 선체 표면을 따라 흐르지 못하면서 소용돌이(와류)와 같은 유동이 발생 되면서 상기 건박에 가해지는 저항을 말한다.
이와 같은 저항에 의해 상기 선박은 운항에 따른 저항이 종합적으로 작용되며, 그 중에 마찰 저항의 일부를 발생시키는 러더에 의한 저항을 저감시키기 위한 기술 개발이 시도되고 있다.
본 발명의 실시예들은 선박의 운항 상태에 따라 해수와의 마찰을 최소화할 수 있는 선박용 러더를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 분리형 또는 일체형 러더(Full Spade)에 모두 사용 가능한 선박용 러더를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선미 하부에 구비되고, 상기 선박의 운항 상태에 따라 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더가 구비된다.
상기 러더는 러더혼과; 상기 러더혼에 회전 가능하게 결합되고, 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더 블레이드를 포함한다.
상기 러더는 단일체로 형성되고, 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더 블레이드를 포함한다.
상기 러더 블레이드는 제1 러더 블레이드와; 상기 제1 러더 블레이드의 하부에 배치되는 제2 러더 블레이드를 더 포함한다.
상기 제2 러더 블레이드는 상기 제1 러더 블레이드에 비해 세로길이가 상대적으로 짧게 이루어진다.
상기 제1 러더 블레이드는 내부에 상기 제2 러더 블레이드를 선택적으로 삽입 가능하게하는 수용부를 더 포함한다.
상기 제2 러더 블레이드는 상기 제2러더 블레이드의 외측면에 세로 방향을 따라 배치된 홈을 더 포함하고, 상기 수용부에는 상기 홈과 맞물려서 제2 러더 블레이드를 승, 하강 가능하도록 하는 구동부를 더 포함한다.
상기 구동부는 모터(M)와 기어 조합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들은 선박의 운항 상태에 따라 러더 블레이드의 길이가 가변 되면서 선박 전체의 저항이 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 선박의 저항 감소에 따라 상기 선박에 필요한 전체적인 요구 마력이 감소 될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 선박의 연료 소모량을 저감시켜서 경제적인 항해가 가능해질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 러더 블레이드에 발생되는 전체적인 토크가 감소되고　이로 인한 스트어링 기어의 용량(Capicity)이 조정 가능할 수 있다.
도 1은 종래의 러더 블레이드를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 선박용 러더를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 선박용 러더가 설치된 선박을 개략적으로 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 선박용 러더에 구비된 제1,2 러더 블레이드를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박용 러더를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박용 러더를 도시한 사시도.
도7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 선박용 러더의 작동 상태도.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더에 대해 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 의한 선박용 러더(1)는 분리형 러더 또는 일체형 러더(Full Spade)에 사용될 수 있으며, 분리형 러더에 대해 먼저 설명한다.
첨부된 도 2를 참조하면, 러더(1)는 러더혼(Rudder Horn)(100)이 구비될 수 있으며, 상기 러더혼(100)은 통상의 구조 또는 구성으로 이루어질 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 러더혼(100)은 하측에 회전 가능하게 결합되고, 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더 블레이드(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 러더 블레이드(200)는 선박이 항해중에 발생 되는 마찰저항을 최소화하기 위해 해수면과 접촉되는 접촉면적을 가변시킴으로써, 상기 해수와 접촉되는 접촉면을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 러더 블레이드에 대해 첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
러더 블레이드(200)는 상기 러더혼(100)과 결합되는 제1 러더 블레이드(210)와, 상기 제1 러더 블레이드(210)의 하부에 배치되는 제2 러더 블레이드(220)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1,2 러더 블레이드(210,220)는 타원형의 단면으로 이루어지고, 소정의 곡률을 유지하도록 이루어질 수 있다.
상기 제2 러더 블레이드(220)는 세로길이(L2)가 상기 제1 러더 블레이드(210)의 세로 길이(L1)에 비해 상대적으로 짧게 이루어질 수 있다.
왜냐하면, 상기 제2 러더 블레이드(220)는 선박의 운항 상태에 따라 러더(1)에서 발생되는 저항을 최소화하면서, 상기 제1 러더 블레이드(210)의 내부로 이동되기 위해서이다.
상기 제1 러더 블레이드(210)는 하부 중앙에 상기 제2 러더 블레이드(220)가 선택적으로 삽입 가능하게 구비된 수용부(212)를 더 포함할 수 있다.
상기 수용부(212)는 상기 제2 러더 블레이드(220)가 내부에 위치할 수 있도록, 상기 제2 러더 블레이드(220)의 크기보다는 상대적으로 큰 공간으로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 수용부(212)는 상기 제2 러더 블레이드(220)의 크기 보다는 상대적으로 크게 이루어짐으로써, 상기 제2 러더 블레이드(220)의 안정적인 이동이 가능할 수 있다.
상기 제1 러더 블레이드(210)는 수용부(212)의 영역만 중공상태로 이루어지고, 나머지 영역은 솔리드(Solid) 형태로 이루어지거나, 부분적인 솔리드 형태로 이루어질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 제2 러더 블레이드(220)는 외주면에 세로 방향을 따라 각각 이격 배치된 홈(222)을 더 포함할 수 있으며, 다수개가 배치되는 것도 가능하다.
상기 홈(222)은 제2 러더 블레이드(220)의 외주면 좌측과 우측에 각각 배치될 수 있으며, 각각 동일 위치에 서로 마주보며 배치될 수 있다.
상기 홈(222)은 제2 러더 블레이드(220)의 내측으로 오목하게 형성되고, 소정의 간격을 가지며 연속 배치될 수 있다.
본 실시예에서 도시된 홈(222)은 상기 수용부(212)로의 안정적인 이동을 위해 다양하게 변경될 수 있으며, 도 2에 도시된 형태로 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동부에 대해 첨부된 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
제1 러더 블레이드(210)는 앞서 설명한 제2 러더 블레이드(220)를 승, 하강 하기 위한 구동부(214)를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부(214)는 일 예로 기어(213)와 모터(M)의 조합으로 구성될 수 있으나, 이에 반드시 한정하지는 않으며, 상기 제2 러더 블레이드(220)의 승, 하강을 가능하게 하는 다른 구성으로 대처될 수 있다.
상기 모터(M)는 제1 러더 블레이드(210)의 내측에 배치될 수 있으며, 상기 기어(213)에 구동력을 안정적으로 전달하기 위한 동력전달유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 동력전달유닛은 상기 모터(M)에서 발생된 구동력의 토크를 변화시키기 위한 구성이 추가될 수 있다.
상기 기어(213)는 상기 홈(222)과 맞물릴 수 있으며, 상기 홈(223)의 가로 길이와 유사 내지 동일한 폭을 가질 수 있다.
구동부(214)는 제1 러더 블레이드(210)의 내측에 배치된 한 쌍의 모터(M)를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 모터(M)의 작동 상태를 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 러더 블레이드(220)가 승강 또는 하강 되는 속도를 조절하기 위해 모터(M)의 회전 속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 구동부에 대해 첨부된 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
구동부(214)는 앞서 설명한 모터(M) 구동 방식 이외에, 와이어 또는 체인을 이용하여 제2 러더 블레이드(220)의 승, 하강이 가능하도록 구동될 수 있다.
상기 구동부(214)는 제1 러더 블레이드(210)의 내부의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 구동부(214)와 제2 러더 블레이드(220) 사이에 와이어(214a)를 설치하여 상기 제2 러더 블레이드(220)를 제1 러더 블레이드(210)의 수용부(212)의 내, 외측으로 용이하게 이동시킬 수 있다.
상기 구동부(214)는 제1 러더 블레이드(220)를 안정적으로 승, 하강시킬 수 있는 모터가 다수개가 구비될 수 있다. 또한 상기 와이어(214a)와 연결된 도르래(미도시) 또는 풀리(미도시)의 조합을 이용하여 상기 상기 모터에서 발생되는 부하(load)를 저감시킬 수 있다.
와이어(214a)는 제2 러더 블레이드(220)의 무게를 고려하여, 상기 제2 러더 블레이드(220)의 상면에 다수개가 배치됨으로써, 상기 제2 러더 블레이드(220)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.
첨부된 도 5에는 도시하지 않았으나, 상기 제1 러더 블레이드(210)의 수용부(212) 내측에는 상기 제2 러더 블레이드(220)의 안정적인 이동을 도모하기 위한 베어링(미도시)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 일체형 러더에 대해 첨부된 도 6을 참조하여 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 러더(1)는 앞서 설명된 분리형 러더가 아닌 러더 블레이드(200)가 일체로 이루어진 단일형 러더가 사용될 수 있다. 또한, 상기 러더 블레이드(200)의 내측 하부에서 외측으로 인출 또는 인입 가능한 보조 블레이드(202)가 마련될 수 있다.
상기 보조 블레이드(202)의 길이에 대해 특별히 한정하지는 않지만, 선박의 운항에 지장이 발생되지 않도록, 앞서 설명한 제2 러더 블레이드(220)의 길이와 유사한 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 보조 블레이드(202)는 러더 블레이드(200) 내측 하부에서 외측으로 인출 또는 인입되는 구동방식은 앞서 설명한 분리형 러더의 구동방식과 동일 내지 유사하게 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 의한 선박용 러더의 작동 상태에 대해 첨부된 도 3을 참조하여 설명한다. 참고로 제1 실시예는 모터의 구동력이 기어를 회전시켜 제2 러더 블레이드(220)의 승, 하강이 이루어지는 실시예를 말한다.
선박(2)은 화물창에 탑재되는 각종 화물(미도시)의 적재를 위해 항구 인근에 정박을 실시할 수 있다.
상기 선박(2)에 화물이 모두 탑재되면, 엔진(미도시)이 작동되면서 샤프트(미도시)와 연결된 프로펠러(4)가 회전된다.
상기 선박(2)은 항구 인근에서는 제2 러더 블레이드(220)가 제1 러더 블레이드(210)의 외측으로 인출되어 러더의 세로 길이가 연장된 상태로 이동을 실시한다.
왜냐하면, 상기 항구의 지형 또는 인근에 근접 배치된 다른 선박과의 접촉에 따른 충돌 사고를 방지하기 위해, 상기 제1 러더 블레이드(210) 단독으로 선박(2)의 이동 방향을 조절하기보다는, 상기 제1,2 러더 블레이드(210,220)를 모두 이용하여 상기 선박(2)의 이동 방향을 보다 세밀하게 조절하기 위해서이다.
위와 같은 상태에서 프로펠러(4)가 회전되면, 후방으로 이동된 해류가 러더 블레이드(200)의 전면을 향해 이동되고, 제1,2 러더 블레이드(210,220)의 외주면과 지속적인 마찰 저항이 발생 된다.
상기 제1,2 러더 블레이드(210,220)는 상기 프로펠러(4)를 향해 각각 세로길이(L1, L2)와, 가로 길이(미도시)에 해당되는 면적의 마찰 저항이 발생될 수 있으나, 상기 선박(2)의 조정 안정성을 위해 현 상태가 그대로 유지된다.
첨부된 도 8을 참조하면, 선박(2)이 항구 인근을 경유하여 원해(遠海)로 서서히 이동되면, 제어부가 구동부(214)의 모터(M)에 제어신호를 전송하고, 상기 모터(M)는 제어신호에 따라 작동된다.
상기 모터(M)에서 발생된 구동력은 기어(213)에 전달되고, 상기 기어(213)는 일 방향으로 회전되면서 홈(223)과 치합되어 제2 러더 블레이드(220) 전체가 수용부(212)로 인입된다.
상기 제어부는 다수개의 모터(M)가 동일한 토크로 유지되면서 작동되도록 제어하는 것이 바람직하며, 별도의 제어로직을 통해 모터(M)의 회전속도가 제어될 수도 있다.
선박(2)이 원해(遠海)로 완전히 이동된 상태에서는 기어(213)가 연속적으로 회전되면서 제2 러더 블레이드(220)는 수용부(212)로 승강 된다.
상기 제2 러더 블레이드(220)가 수용부(212)에 위치되면, 프로펠러(4)의 회전에 의해 러더 블레이드(220)로 이동된 해류는 제1 러더 블레이드(210)의 전면과 마찰 저항이 발생되고, 제2 러더 블레이드(220)의 위치에서는 굵은 화살표로 도시된 바와 같이 해수가 화살표 방향을 따라서 그대로 이동될 수 있다.
따라서, 선박(2)에 가해지는 마찰 저항이 상대적으로 적어지면서 선박(2) 전체에 가해지는 저항이 감소된 상태로 목적지까지 운항이 이루어진다.
이와 같은 상태로 선박(2)이 장기간 운항될 경우에, 상기 선박(2)에 가해지는 마찰 저항의 감소에 따른 오일 소모를 현저하게 저감할 수 있으며, 엔진에서 요구되는 마력도 감소시킬 수 있어서 보다 경제적인 선박(2) 운항이 가능해질 수 있다.
상기 선박(2)은 목적지의 항구 인근에 도착해서는 승강된 제2 러더 블레이드(220)를 수용부(212)의 외측으로 하강시켜서 상기 선박(2)의 조정 안정성을 도모할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더를 첨부된 도 6을 참조하여 설명한다. 참고로 제2 실시예는 일체형으로 이루어진 러더의 실시예를 말한다.
러더(1)가 일체형으로 이루어진 경우에도, 선박의 운항 상태에 따라 보조 블레이드(202)가 선택적으로 러더 블레이드(200)의 외측 또는 내측으로 이동될 수 있다.
상기 보조 블레이드(202)는 별도로 구비된 구동부에 의해 이동될 수 있으며, 앞서 설명된 제2 러더 블레이드(220)의 작동 관계와 유사하여 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 선박용 러더의 작동 상태를 첨부된 도 5를 참조하여 설명한다. 참고로 제3 실시예는 와이어에 의해 제2 러더 블레이드(220)가 작동되는 실시예를 말한다.
러더 블레이드(200)는 선박(2)이 항구 인근에 정박 또는 이동 중일 경우에는, 제2 러더 블레이드(210)가 제1 러더 블레이드(210)의 외측으로 이동된 상태로 위치된다.
상기 선박(2)이 원해(遠海)로 이동되면, 제어부(미도시)가 구동부(214)의 모터에 제어신호를 전송하여, 제2 러더 블레이드(220)를 승강시킨다.
상기 제2 러더 블레이드(220)는 다수개의 와이어(214a)가 상측으로 당겨지면서 상기 제2 러더 블레이드(220)가 안정적으로 승강될 수 있다. 이와 같은 상태에서는 러더 블레이드(200)에 가해지는 마찰 저항이 최소화되면서 선박(2) 전체에 가해지는 저항이 경감된 상태로 주행될 수 있다.
또한, 수용부(212)와 제2 러더 블레이드(220)는 완전 밀착된 상태로 배치되지 않고, 해수의 유동이 이루어지도록, 소정의 간격이 유지되므로 상기 제2 러더 블레이드(220)의 안정적인 승, 하강이 이루어진다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 러더혼
200 : 러더 블레이드
210 : 제1 러더 블레이드
212 : 수용부
213 : 기어
214 : 구동부
220 : 제2 러더 블레이드
222 : 홈

Claims (8)

  1. 선박의 선미 하부에 구비되고, 상기 선박의 운항 상태에 따라 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 러더는
    러더혼;
    상기 러더혼에 회전 가능하게 결합되고, 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 러더는
    단일체로 형성되고, 세로 방향으로 길이가 가변되는 러더 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  4. 제2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 러더 블레이드는
    제1 러더 블레이드;
    상기 제1 러더 블레이드의 하부에 배치되는 제2 러더 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 러더 블레이드는
    상기 제1 러더 블레이드에 비해 세로길이가 상대적으로 짧게 이루어진 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 러더 블레이드는
    내부에 상기 제2 러더 블레이드를 선택적으로 삽입 가능하게 하는 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 러더 블레이드는
    상기 제2러더 블레이드의 외측면에 세로 방향을 따라 배치된 홈을 더 포함하고,
    상기 수용부에는 상기 홈과 맞물려서 제2 러더 블레이드를 승, 하강 가능하도록 하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 구동부는 모터(M)와 기어 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
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