KR20130066063A - 선박의 방향타 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 선미에 설치되는 방향타에 관한 것으로서, 선박의 선미 중심선 상에 기립 설치되어 프로펠러 후방의 유체 흐름을 조절하는 주방향타와 상기 주방향타의 양측 유체 흐름에 서로 다른 저항을 부가하여 미세 조정이 가능하도록 상기 메인타의 선단부에 회전 가능하게 설치되는 보조회전타 및 상기 선미에 설치되어 상기 보조회전타를 회동시키는 구동수단으로 구성됨으로써, 주방향타의 양측 방향의 유체 흐름을 가감속시켜 양력의 극대화는 물론 타각을 사용하지 않고 선박의 미세한 방향 조정이 가능하고, 또한 침로 안정성 향상을 통한 조종 성능 향상과 선박의 선회시 타력을 증대시킬 수 있는 선박의 방향타에 관한 것이다.

Description

선박의 방향타{Flap Rudder for ships}

본 발명은 선박의 선미에 설치되는 방향타에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 주방향타의 선단부에 회전 가능한 보조회전타를 설치하여 상기 보조회전타가 주방향타의 양측 방향의 유체 흐름을 가감속시킬 수 있게 함으로써, 선박의 양력 조절은 물론 침로 안정성(course-stabillity) 향상과 미세한 방향 조정이 가능한 선박의 방향타에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 선미에 설치된 추진 장치인 프로펠러(propeller)의 회전에 의하여 해상에서 추진력을 얻어 진행하게 되는 데, 이때 프로펠러는 선박 주위의 물을 뒤쪽으로 가속시켜 선박에 추진력을 부가함으로써 선박을 전진시키게 된다.

이때 선박에는 선박의 진행 방향을 조정할 수 있도록 선미 중심선 상의 프로펠러 후방에 방향타가 설치되고 있다.

여기서 방향타는 타각을 조정함으로써, 프로펠러 후방의 유체의 흐름에 의해 받게 되는 양력의 수직 성분을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하게 되는 것이다.

따라서 방향타는 상대적으로 큰 양력을 발생시킴과 동시에 에너지 손실을 최소화하여 추진 효율이 향상되도록 하는 것이 중요하다.

이하 종래의 방향타를 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.

도 1은 종래의 방향타의 측면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 방향타(200)는 선미(100)의 프로펠러(300) 후방에 방향 조정(타각)이 가능하도록 설치되며, 통상적으로 단면은 유체의 저항이 최소화되도록 유선형으로 구비된다.

이때 방향타(200)는 프로펠러(300)의 회전축 상에 설치되기 때문에 프로펠러(300)가 일방향으로 회전되는 특성상 방향타(200)의 양측부의 유체 흐름이 동일하게 형성되지 못하고 있다.

따라서 종래의 방향타는 양력을 극대화시키는 데 한계가 있을 뿐 아니라, 이로 인해 추진효율이 저하되는 문제점이 있었으며, 또한 선박의 미세 조정이 용이하지 않고, 침로 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 주방향타의 선단부에 설치된 물레방아 형태의 보조회전타를 이용하여 주방향타의 양측 방향의 유체 흐름을 가감속시킬 수 있게 함으로써, 양력이 극대화되도록 함과 동시에 타각을 사용하지 않고도 침로 안정성을 통한 조종 성능 향상을 향상시킬 수 있고, 또한 선박의 선회시 타력을 증대시킴과 동시에 선박의 미세한 방향조정이 가능한 선박의 방향타를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 선미 중심선 상에 기립 설치되어 프로펠러 후방의 유체 흐름을 조절하는 주방향타와 상기 주방향타의 양측 유체 흐름에 서로 다른 저항을 부가하여 미세 조정이 가능하도록 상기 주방향타의 선단부에 회전 가능하게 설치되는 보조회전타 및 상기 선미에 설치되어 상기 보조회전타를 회동시키는 구동수단을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 보조회전타는 상기 주방향타의 선단부에 일정 길이로 기립 설치하되, 외주면에는 요철부가 형성된다.

이때 상기 요철부는 상기 보조회전타의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격 설치되는 다수개의 홈으로 구성될 수 있다.

또한 상기 요철부는 상기 보조회전타의 길이 방향을 따라 톱니 형상으로 구비될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 방향타의 양력을 극대화시킬 수 있어 선박의 추진효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 타각을 사용하지 않고도 선박의 미세 조정이 가능할 뿐 아니라, 침로 안정성의 증대를 통해 조종성능을 향상시킴은 물론 선박의 방향 선회시 타력을 증대시켜 조종 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 방향타의 측면도,
도 2는 본 발명의 방향타의 측면도,
도 3은 본 발명에 구비된 주방향타의 단면도,
도 4는 본 발명의 방향타에 구비된 보조회전타의 단면도,
도 5는 본 발명의 방향타에 설치된 보조회전타의 다른 실시예의 단면도,
도 6은 본 발명의 방향타에 설치된 보조회전타의 또 다른 실시예의 단면도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 방향타의 측면도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 구비된 주방향타의 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 방향타에 구비된 보조회전타의 단면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 선박의 방향타는 주방향타(10)와 보조회전타 (20)및 구동수단(50)으로 구성된다.

주방향타(10)는 기준축(70)을 중심으로 타각(회동각)을 조정함으로써, 프로펠러(300) 후방으로 진행하는 유체의 흐름에 의해 받게 되는 양력의 수직 성분을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하게 된다.

여기서 주방향타(10)는 프로펠러(300) 후방의 유체 흐름을 조절하여 상대적으로 큰 양력을 발생시킴과 동시에 에너지 손실을 최소화하여 추진 효율이 향상될 수 있도록 하는 것이다.

이때 주방향타(10)는 도시된 바와 같이, 적정 두께와 면적을 가지도록 형성되며, 선박의 선미 중심선 상에서 프로펠러(300) 후방에 일정 거리 이격되어 기립 설치된다.

주방향타(10)의 단면은 도 3에 도시된 바와 같이, 양측면이 대칭되도록 타원형으로 형성하되, 유동 인입부(15)는 원호면을 형성하고, 후방으로 진행할수록 단면적의 두께가 점차적으로 얇아지도록 형성되는 것이다.

또한 주방향타(10)는 통상적인 방향타와 마찬가지로 하측부로 갈수록 단면적이 점차적으로 작아지도록 형성될 수 있으며, 보조회전타(20)도 이에 대응되게 하측부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

그러나 주방향타(10)는 도시된 바와 같은 형상으로 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 적용되는 다양한 형태의 선박의 방향타가 적용될 수 있을 것이다.

한편 보조회전타(20)는 물레방아 형태로 회동 가능하게 하여 주방향타(10)의 양측 유체 흐름에 서로 다른 저항을 부가함으로써, 침로 안정성 향상 및 선박의 미세 조정이 가능하도록 하는 것으로서, 주방향타(10)의 유동 인입부(15)(선단부)에서 회동 가능하도록 기립 설치된다.

이때 보조회전타(20)가 설치되는 주방향타(10)의 선단부는 보조회전타(20)의 외주면에 대응되게 내측으로 함몰된 원호면(12)이 형성된다.

따라서 보조회전타(20)는 주방향타(10)의 선단부에 기립 설치된 상태에서 회동 가능하게 설치되는 것이다.

한편 구동수단(50)은 선미 내부에 설치된다.

이때 구동수단(50)은 주방향타(10)와 보조회전타(20)를 각각 회동시키는 두 개의 모터(M1,M2)로 구성되며, 이 모터(M1,M2)들은 회동 축 역할을 하는 샤프트축(51,52)에 의해 주방향타(10)와 보조회전타(20)에 각각 결합되는 것이다.

여기서 보조회전타(20)에 설치되는 샤프트축(52)은 주방향타(10) 상부를 관통하여 보조회전타(20)에 결합될 수 있을 것이다.

이하 도 4를 참조하여 본 발명의 방향타의 작동 과정을 설명한다.

먼저 주방향타(10)가 도 3에 도시된 바와 같이, 중립각을 형성하여 선미 중심선 상에 위치하게 되면, 선미에 설치된 프로펠러(300)에 의해 후방으로 가속된 유동은 주방향타(10)의 선단부에 부딪힌 후 양측면을 따라 흘러나가게 된다.

이때 보조회전타(20)가 일측 방향으로 회전하게 되면, 주방향타(10)의 양측면으로 흐르는 유동이 불균일하게 흐르게 됨으로써, 선박의 진행 방향에 미세한 영향을 미치게 되는 것이다.

즉 도 4에서 보조회전타(20)가 시계 방향으로 회전하게 되면, 주방향타(10)의 상측 유동흐름(110)은 보조회전타(20)의 회전 방향과 역방향으로 진행하게 되어 마찰력에 의해 큰 유동 저항을 받게 되고, 주방향타(10)의 하측 유동흐름(120)은 보조회전타(20)의 회전 방향과 동일 방향으로 진행하게 되어 유동 저항을 상대적으로 적게 받게 되는 것이다.

따라서 주방향타(10)는 중립각 상태에서도 보조회전타(20)에 의해 양측면의 유속을 가감속시켜 유속의 차이를 발생시키게 됨으로써, 타각을 이용하지 않고도 침로 유지를 도우며 또한 침로 안정성 증대로 인한 저항 성능의 향상을 기대할 수 있게 되고, 또한 선박의 미세 조종도 가능하게 되는 것이다.

이하 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 선박의 방향타의 다른 실시예를 설명한다.

도 5는 본 발명의 방향타에 설치된 보조회전타의 다른 실시예의 단면도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 선박의 설치된 보조회전타의 또 다른 실시예의 단면도를 나타낸 것이다.

도 5와 도 6의 실시예는 보조회전타(30,40)의 외주면에 구비된 요철부(35,45)의 구성 외에는 도 4의 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도 5, 6의 실시예는 보조회전타(30,40)의 유동에 대한 저항 효과를 증대시키기 위한 것으로서, 보조회전타(30,40)의 외주면에 요철부(35,45)를 형성한 것이다.

도 5의 실시예는 보조회전타(30)의 외주면에 일정 간격으로 다수의 홈을 설치하여 요철부(35)를 형성한 것이고, 도 6은 보조회전타(40)의 외주면에 톱니 형상을 배치하여 요철부(45)를 형성한 것이다.

따라서 도 5, 6의 실시예에서 본 발명은 보조회전타(30,40)가 회전하는 경우, 유동은 보조회전타(30,40)의 회전 방향에 따라 더욱 큰 유동 저항을 받게 됨으로써, 보다 큰 침로 안정성과 조종 성능 향상 및 선박의 선회시 타력 등을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

여기서 요철부(35,45)는 보조회전타(30,40)의 외주면 전체에 형성되거나 또는 주방향타(10)가 보조회전타(30,40)의 회전 위치에 따라 요철부(35,45)가 외부에 노출되지 않은 상태로 일반적인 방향타 역할을 할 수 있도록, 요철부(35,45)가 보조회전타(30,40)의 외주면 일측부(1/2)에만 형성될 수도 있을 것이다.

또한 요철부(35,45)는 홈이나 톱니 형상 외에 엠보싱 형상 등 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다.

따라서 본 발명은 물레방아 형태의 보조회전타(20,30,40)가 주방향타(10)의 주변을 흐르는 유속을 가감속시킬 수 있게 되어 타각을 사용하지 않고도 침로 안정성을 통한 조종 성능 향상을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 선박의 선회시 타력을 증대시킴과 동시에 선박의 미세한 방향조정도 가능하게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 주방향타 12: 원호면
15 : 유동 인입부 20,30,40 : 보조회전타
35,45 : 요철부 50 : 구동수단
51,52 : 샤프트축 70 : 기준축
100 : 선미 200 : 방향타
300 : 프로펠러

Claims (4)

1. 선박의 선미 중심선 상에 기립 설치되어 프로펠러 후방의 유체 흐름을 조절하는 주방향타;
   상기 주방향타의 양측 유체 흐름에 서로 다른 저항을 부가하여 미세 조정이 가능하도록 상기 주방향타의 선단부에 회전 가능하게 설치되는 보조회전타; 및
   상기 선미에 설치되어 상기 주방향타와 보조회전타를 회동시키는 구동수단;
   을 포함하여 구성되는 선박의 방향타.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조회전타는 상기 주방향타의 선단부에 일정 길이로 기립 설치하되, 외주면에는 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 방향타.
3. 제2항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 보조회전타의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격 설치되는 다수개의 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 방향타.
4. 제2항에 있어서,
   상기 요철부는 상기 보조회전타의 길이 방향을 따라 톱니 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 선박의 방향타.

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