KR20140015922A

KR20140015922A - 선박용 러더

Info

Publication number: KR20140015922A
Application number: KR1020120082202A
Authority: KR
Inventors: 김정훈; 최정은; 정석호; 최봉준; 이상봉
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-07
Also published as: KR101402485B1

Abstract

본 발명은 선박용 러더에 관한 것으로서, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서, 상기 프로펠러 상부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 상부 러더; 상기 상부 러더의 하단에 결합되며, 상기 프로펠러 하부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 하부 러더; 및 상부 러더와 하부 러더를 연결하는 변이부를 포함하고, 상기 상부 러더와 하부 러더의 리딩 에지 중에서, 어느 하나는 상하 연직 방향으로 형성되며, 다른 하나는 상기 프로펠러 축 중심에서 멀어질수록 좌현 또는 우현 방향으로 경사지고, 상기 변이부는, 상기 상부 러더의 리딩 에지 하단과 상기 하부 러더의 리딩 에지 상단을 곡선으로 연결하여 상기 상부 러더의 리딩 에지와 상기 하부 러더의 리딩 에지가 절곡 부분 없이 부드럽게 이어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더를 상부와 하부로 구분하고, 상부 러더의 리딩 에지는 연직으로 형성하고 좌현 편향시키되 하부 러더의 리딩 에지는 경사지게 형성하고 우현 편향시켜서, 양력을 추력으로 이용하여 에너지 소비를 대폭 절감할 수 있고, 공동현상을 방지할 수 있다.

Description

선박용 러더{A rudder for ship}

본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용].

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.

연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.

에너지 절감 부가 장치 중에서, 특히 러더의 상부와 하부의 형상을 서로 다르게 제작하는 트위스트 러더가 다양한 선박에 널리 적용되고 있다. 그러나 종래 사용되고 있는 트위스트 러더는, 공동현상의 방지에 초점을 맞춘 형태를 갖기 때문에, 추진 효율의 향상이 좋지 못하다는 문제점이 있다.

또한 일반적인 러더의 양측면에 러더핀을 구비하는 에너지 절감 부가 장치가 활용되고 있으나, 이 경우 프로펠러에 의해 형성되는 비대칭 유입류 흐름을 고려하지 않고, 러더핀의 형태를 좌우 대칭되게 설계하기 때문에, 추력 상승 효과를 제대로 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 러더의 형상을 좌우 비대칭으로 개량하여 추력을 향상시키고, 러더의 양측에 비대칭 형태의 핀을 구비하여 유체 흐름을 가이드 함으로써 연료 소모량을 절감하는 선박용 러더를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서, 상기 프로펠러 상부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 상부 러더; 상기 상부 러더의 하단에 결합되며, 상기 프로펠러 하부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 하부 러더; 및 상부 러더와 하부 러더를 연결하는 변이부를 포함하고, 상기 상부 러더와 하부 러더의 리딩 에지 중에서, 어느 하나는 상하 연직 방향으로 형성되며, 다른 하나는 상기 프로펠러 축 중심에서 멀어질수록 좌현 또는 우현 방향으로 경사지고, 상기 변이부는, 상기 상부 러더의 리딩 에지 하단과 상기 하부 러더의 리딩 에지 상단을 곡선으로 연결하여 상기 상부 러더의 리딩 에지와 상기 하부 러더의 리딩 에지가 절곡 부분 없이 부드럽게 이어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더를 상부와 하부로 구분하고, 상부 러더의 리딩 에지는 연직으로 형성하고 좌현 편향시키되 하부 러더의 리딩 에지는 경사지게 형성하고 우현 편향시켜서, 양력을 추력으로 이용하여 에너지 소비를 대폭 절감할 수 있고, 공동현상을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더의 양측에 핀을 구비하되 좌현 핀과 우현 핀의 편향 방향을 서로 반대방향으로 하여, 프로펠러의 회전 시 좌현과 우현의 압력이 달라지는 것을 고려함으로써 높은 추진 효율을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더의 양측에 구비된 핀의 단면을 캠버 형태로 제작하고, 이때 볼록한 방향을 서로 반대로 위치시켜서, 프로펠러에 의해 발생되는 유체의 비대칭 흐름을 조절하여 최대의 성능을 확보할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더의 양측에 배치되어 있는 핀의 전방 에지를 프로펠러 회전면과 평행하게 형성하고, 핀의 후방 에지를 경사지게 형성함으로써 효과적으로 추진 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더의 좌측면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더의 우측면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 러더의 좌측면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 러더의 우측면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 러더의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도이다. 다만 도 2에서 후술할 변이부(30)의 전방 부분은 설명의 편의상 도시하지 않았다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조절하며, 상부 러더(10), 하부 러더(20), 변이부(30)를 포함한다.

상부 러더(10)는, 선체의 혼에 연결되며 러더 축(도시하지 않음)이 삽입된다. 상부 러더(10)는 상하 연직 방향으로 형성되며 프로펠러 상부의 회전 방향과 반대 방향인 좌현으로 편향된 리딩 에지(11)를 갖는다. 즉 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)는 수선면과 수직인 선으로 형성될 수 있다. 물론 상부 러더(10)의 트레일링 에지(12) 역시 리딩 에지(11)와 평행하게 형성될 수 있으나, 본 실시예가 트레일링 에지(12)의 형상을 상기와 같이 한정하는 것은 아니다.

상부 러더(10)의 단면은 전단이 곡면이며 후단이 뾰족한 형태이고, 다만 전단 부분이 좌현으로 편향된다. 이때 단면의 좌우 폭이 최대가 되는 점을 기준으로, 후방은 좌우 대칭 형태로 형성되며, 전방은 좌현으로 치우친 형태로 형성된다. 즉 트레일링 에지(12)에서 프로펠러 축 방향으로 선을 그었을 때, 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)는 선으로부터 좌측에 위치한다.

상부 러더(10)의 단면은 상부에서 하부로 갈수록 감소하는 형태일 수 있다. 이때 단면이 감소하는 비율은 일정할 수 있으며, 하부로 갈수록 트레일링 에지(12)를 기준으로 좌우 폭 또는 전후 폭이 감소할 수 있다.

프로펠러에 의하여 흐르는 유체의 흐름은, 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)에 의하여 우현 쪽으로 일부 치우치게 되며, 상부 러더(10)의 우현 측면을 따라 흐르는 유체에 의해 양력(lift force)과 항력(drag force)이 발생한다. 항력은 유체가 흐르는 방향의 반대 방향으로 작용하며, 양력은 유체가 흐르는 방향의 수직 방향, 즉 상부 러더(10)의 우현 방향에서 리딩 에지(11)가 편향된 만큼 전방으로 경사진 방향으로 작용한다.

즉 상부 러더(10)에 의해 발생되는 양력은 일부가 선박의 전방을 향하여 작용하게 되므로, 본 실시예는 양력을 이용하여 추력을 향상시킬 수 있다. 이때 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)는 수선면에 수직한 방향이므로, 리딩 에지(11)를 따라 각 높이 마다 형성된 양력은 모두 동일한 방향으로 형성될 수 있다.

또한 본 실시예는 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)를 좌현 편향시킴으로써, 상부 러더(10) 면을 따라 흐르는 유체에 의해 발생되는 압력 분포를 고르게 분포시켜서, 공동현상(Cavitation)의 발생 확률을 감소시킬 수 있다. 즉 본 실시예는 리딩 에지(11)를 상하 연직 방향으로 좌현 편향시켜서, 양력이 추력으로 이용되도록 하여 추력을 향상시키고, 공동 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

하부 러더(20)는, 상부 러더(10)의 하방에 결합되며 상부 러더(10)보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 하부 러더(20)는 프로펠러 축 중심에서 멀어질수록 좌현 또는 우현 방향으로 경사진 리딩 에지(21)를 가질 수 있다. 구체적으로 하부 러더(20)는 하단에서 상단으로 갈수록 프로펠러 축선으로부터 멀어지는 방향으로 경사지며 프로펠러 하부의 회전 방향의 반대 방향인 우현으로 편향된 리딩 에지(21)를 가진다. 구체적으로 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)는 하단에서 상단으로 갈수록 우현으로 기울어진 형태를 갖는다.

상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 편향 방향을 다르게 하는 것은, 프로펠러 후류의 유동이 프로펠러 축을 기준으로 상하에 서로 다른 방향으로 발생하기 때문이다. 즉 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)에 유입되는 유입류는, 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)에 유입되는 유입류와 반대 방향이 된다. 이때 유동 방향에 맞추어 리딩 에지(11,21)를 비대칭형으로 형성함으로써, 추력 성능 및 조종 성능을 향상시킬 수 있다.

다만 하부 러더(20)의 트레일링 에지(22)는 상부 러더(10)의 트레일링 에지(12)와 동일하게 수선면과 수직 방향으로 형성되며, 하부 러더(20)의 트레일링 에지(22)와 상부 러더(10)의 트레일링 에지(12)는 하나의 직선상에 놓일 수 있다. 물론 상부 러더(10)와 하부 러더(20) 사이에는 변이부(30)가 구비될 수 있으나, 변이부(30) 또한 상부 러더(10)의 트레일링 에지(12)와 나란히 구비됨에 따라, 전체 트레일링 에지(12,22,32)는 하나의 직선 형태일 수 있다.

하부 러더(20)의 리딩 에지(21)는, 하단은 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)를 하방으로 수직 연장한 지점에 근접한 반면, 상단은 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)로부터 멀리 떨어진 형태를 갖는다. 따라서 상부 러더(10)의 리딩 에지(11) 하단과 하부 러더(20)의 리딩 에지(21) 상단은 일정 거리 이격되어 있으며, 이때 두 리딩 에지(11,21)의 끝단은 후술할 변이부(30)에 의하여 부드럽게 연결된다.

하부 러더(20)의 단면은 단면의 좌우 폭이 최대가 되는 점을 기준으로, 후방은 좌우 대칭 형태이며, 전방은 우현으로 치우친 형태일 수 있다. 따라서 상부 러더(10)와 유사하게, 하부 러더(20)의 트레일링 에지(22)에서 프로펠러 축과 평행하게 선을 그었을 때, 선의 우측에 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)가 위치할 수 있다.

다만 하부 러더(20)의 단면은 상부 러더(10)의 단면보다 작게 형성될 수 있으며, 상부 러더(10)와 마찬가지로 하방으로 갈수록 단면이 일정하게 감소하는 형태일 수 있다.

프로펠러에 의해 발생되는 유체의 흐름은, 하부 러더(20)의 좌현 측면에 편향되어 흐를 수 있다. 이때 항력은 유체 흐름의 반대 방향으로 발생하며, 양력은 유체 흐름의 수직 방향, 즉 하부 러더(20)의 좌현 방향에서 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)가 편향된 만큼 경사진 방향으로 발생될 수 있다.

이 경우 발생된 양력의 일부 성분은 선박의 전진 방향으로 작용하게 되므로, 하부 러더(20)의 측면을 따라 흐르는 유체의 흐름에 의해 발생되는 힘의 일부는 추력으로 작용할 수 있다.

따라서 본 실시예는 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 형상을, 단면 폭이 최대인 지점부터 편향되는 형태로 제작하여, 유체의 흐름에 의해 발생되는 양력이 추력으로 작용될 수 있도록 함으로써 추력을 최대로 향상시킬 수 있다.

물론 하부 러더(20) 또한 상부 러더(10)와 마찬가지로, 편향된 형태로 인하여 압력이 고르게 분포됨에 따라 공동 현상의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 따라서 본 실시예는 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 편향 형태를 통해서 추력 발생과 공동현상 감소 효과를 모두 가질 수 있다.

변이부(30)는, 상부 러더(10)와 하부 러더(20)를 연결한다. 변이부(30)는 상부 러더(10)의 하면과 하부 러더(20)의 상면에 연결될 수 있으며, 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 리딩 에지(11,21) 및 트레일링 에지(12,22)를 연결한다.

변이부(30)는 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)의 하단과 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)의 상단을 연결하며, 구체적으로는 두 리딩 에지(11,21)를 곡선으로 연결하여 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)와 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)가 절곡 부분 없이 부드럽게 이어지도록 한다.

상부 러더(10)의 리딩 에지(11) 하단과 하부 러더(20)의 리딩 에지(21) 상단을 연결하기 위하여, 변이부(30)의 리딩 에지(31)는 하부 러더(20) 리딩 에지(21)의 경사와 반대 방향으로 경사져 있을 수 있다. 즉 변이부(30)는 하단에서 상단으로 갈수록 좌현으로 치우치는 리딩 에지(31)를 가질 수 있다.

이때 변이부(30)의 리딩 에지(31)는 언급한 바와 같이 곡선으로 형성되며, 상부 러더(10)의 리딩 에지(11)와 하부 러더(20)의 리딩 에지(21)를 단 없이 연결할 수 있다. 따라서 본 실시예는 유체가 부드럽게 러더의 리딩 에지(11,21,31)를 따라 흘러서 러더의 트레일링 에지(12,22,32)에 도달하도록 하여, 불필요한 추력 감소를 방지할 수 있다.

다만 변이부(30)의 트레일링 에지(32)는 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 트레일링 에지(12,22)가 직선으로 이어지도록, 두 트레일링 에지(12,22)와 나란히 배치될 수 있다. 즉 상부 러더(10)의 트레일링 에지(12) 상단으로부터 하부 러더(20)의 트레일링 에지(22) 하단까지는 직선으로 연결된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더의 좌측면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더의 우측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 상부 러더(10)와 하부 러더(20) 및 변이부(30)를 포함하고, 러더벌브(40)를 구비하며, 러더벌브(40)의 양측에 러더핀(50)을 각각 구비할 수 있다. 이때 상부 및 하부 러더(10,20), 변이부(30)는 제1 실시예와 동일한 형태를 가질 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

러더벌브(40)는, 선박용 러더(1)의 중앙부인 변이부(30)에 구비되며, 전단이 구 형태이다. 유체의 흐름을 원활하게 제어함으로써 공동 현상을 감소시키는 역할을 한다. 구체적으로는 러더의 축심 주위에 영향을 미치는 프로펠러 허브 보텍스(Hub Vortex)의 영향을 완화시켜서, 선박용 러더(1) 표면의 침식을 최소화한다.

러더벌브(40)의 전단은 리딩 에지(11,21,31)로부터 돌출된 형태이며, 러더벌브(40)의 후단은 러더 측면의 일정 지점까지 후방으로 연장되며 점으로 모이는 뾰족한 형태이다. 물론 앞서 언급한 바와 같이 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 리딩 에지(11,21)는 하방으로 갈수록 선박의 후진 방향으로 경사져 있을 수 있으므로, 러더벌브(40)가 리딩 에지(11,21,31)로부터 돌출된 길이는, 상부에서보다 하부에서 더 크게 나타날 수 있다.

러더핀(50)은, 러더벌브(40)의 양측면에 돌출 형성되며, 좌현핀(51a)과 우현핀(52a)을 포함한다. 이때 좌현핀(51a)과 우현핀(52a)은, 선박의 전진 방향에 대해서 상향 또는 하향으로 편향되어 있으며, 좌현핀(51a)의 편향 방향과 우현핀(52a)의 편향 방향은 서로 반대 방향이다. 즉 좌현핀(51a)과 우현핀(52a)의 받음각은 서로 상이하다.

구체적으로, 좌현핀(51a)의 경우 전방 에지에서 후방 에지로 갈수록 상방으로 경사진 형태이고, 우현핀(52a)의 경우 전방 에지에서 후방 에지로 갈수록 하방으로 경사진 형태이다. 따라서 좌현핀(51a)과 우현핀(52a)의 단면을 겹쳐 놓았을 경우 서로 교차되는 형태가 될 수 있다.

다만 좌현핀(51a)과 우현핀(52a)의 편향 각도의 절대값은 서로 상이할 수 있다. 즉 좌현핀(51a)의 단면을 상하 대칭 또는 좌우 대칭시키더라도 우현핀(52a)의 단면과 일치하지 않게 배치할 수 있다. 이는 프로펠러에 의해 발생되는 유입류의 흐름을 고려하기 위함이다.

러더핀(50)은 단면이 모두 러더벌브(40)의 측면 내에 배치되는 형태일 수 있으며, 러더핀(50)의 일부가 리딩 에지(11,21,31)보다 전방에 배치되는 형태일 수 있다. 또한 러더핀(50)의 편향 각도는 0 내지 30도 일 수 있다. 물론 본 발명이 러더핀(50)의 설치 위치나 편향 각도를 상기와 같이 한정하는 것은 아니다.

이러한 구성을 통해 본 실시예는, 러더벌브(40)의 좌우측에 러더핀(50)을 각각 구비함으로써 양력을 선박의 진행방향으로 발생시켜서 추진효율을 향상시키며, 러더핀(50)의 좌우 편향 각도를 서로 다르게 설계함으로써 프로펠러의 회전 시 좌현과 우현에서 발생되는 상이한 유입류를 고려하여 추진효율을 극대화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 러더의 좌측면도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 러더의 우측면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 상부 러더(10)와 하부 러더(20) 및 변이부(30)를 포함하고, 러더벌브(40)를 구비하며, 러더벌브(40)의 양측에 러더핀(50)을 각각 구비할 수 있다. 이때 상부 러더(10), 하부 러더(20), 변이부(30)는 제1 실시예와 동일한 형태를 가질 수 있고, 러더벌브(40)는 제2 실시예와 동일한 형태를 가질 수 있으므로, 상기 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

러더핀(50)은, 러더벌브(40)의 양측면에 돌출 형성되며, 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)을 포함한다. 이때 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)은, 상하면 중 일면은 평평하고 타면은 볼록한 캠버 형태를 가지고, 좌현핀(51b)의 볼록한 면과 우현핀(52b)의 볼록한 면은 서로 반대 방향으로 볼록할 수 있다.

즉 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)의 단면을 겹쳐 보았을 때, 좌현핀(51b)의 단면과 우현핀(52b)의 단면은 상하 반전되어 겹쳐지는 형태일 수 있다. 구체적으로 좌현핀(51b)은 상방으로 볼록한 캠버 형태이고, 우현핀(52b)은 하방으로 볼록한 캠버 형태일 수 있다.

이때 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)의 캠버 두께는 서로 상이할 수 있다. 즉 좌현핀(51b)의 캠버 두께가 우현핀(52b)의 캠버 두께보다 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.

러더핀(50)은 러더벌브(40)의 측면 안에 결합되는 형태일 수 있으며, 러더핀(50)의 일부가 변이부(30)의 리딩 에지(31)보다 전방에 배치되는 형태일 수 있다. 물론 러더핀(50)은, 러더벌브(40)와 변이부(30)를 모두 관통하는 형태일 수도 있다.

제3 실시예에서의 러더핀(50)은 제2 실시예와 마찬가지로, 프로펠러 회전 시 발생되는 유입류가 좌우 서로 상이함에 따라 이를 고려하여 추진효율을 극대화하기 위하여, 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)의 형태가 서로 다른 비대칭 형태를 가질 수 있다. 즉 제3 실시예는, 좌현핀(51b)과 우현핀(52b)의 받음각을 서로 반대가 되도록 설계함으로써, 양력을 선박의 전진방향으로 최대한 발생시켜서 추력을 현저히 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 러더의 평면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 상부 러더(10)와 하부 러더(20) 및 변이부(30)를 포함하고, 양측에 각각 구비되는 러더핀(50)을 포함한다. 이때 상부 및 하부 러더(10,20)와 변이부(30)의 형태는 제1 실시예에서 이미 설명한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

러더핀(50)은, 러더의 양측에 구비되며 러더의 좌측면에 구비되는 좌현핀(51c)과, 러더의 우측면에 구비되는 우현핀(52c)을 포함한다. 이때 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)은, 러더로부터 서로 다른 길이로 돌출 형성될 수 있고, 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 전방 에지는 프로펠러 회전면과 평행을 이루며, 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 후방 에지는 러더로부터 멀어질수록 선박의 전진 방향을 향하게 경사질 수 있다.

즉 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 단면은, 각각 사다리꼴 형태일 수 있으며, 좌현핀(51c)은 우현핀(52c)보다 상대적으로 길게 돌출 형성될 수 있다. 이 경우 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 뿌리부분(러더의 측면에 결합된 부분)을 살펴보면, 좌현핀(51c)의 뿌리부분 후단과, 우현핀(52c)의 뿌리부분 후단은 선박용 러더(1)의 측면을 수직 관통하는 선에 의하여 연결될 수 있다. 즉 측면에서 바라볼 때 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 뿌리부분 후단은 서로 겹치게 배치될 수 있다.

이때 좌현핀(51c)의 길이가 우현핀(52c)의 길이보다 길기 때문에, 좌현핀(51c)의 후방 에지의 경사각은, 우현핀(52c)의 후방 에지의 경사각보다 상대적으로 완만하게 형성될 수 있다.

물론 제4 실시예는, 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 후방 에지 경사각을 동일하게 형성할 수도 있으며, 이 경우에는 앞서 설명한 바와는 달리, 좌현핀(51c)의 뿌리부분 후단과 우현핀(52c)의 뿌리부분 후단은, 측면에서 볼 때 서로 어긋날 수 있다.

좌현핀(51c)과 우현핀(52c)의 전방 에지는, 일직선으로 연결될 수 있다. 즉 좌현핀(51c)의 뿌리부분 전단과 우현핀(52c)의 뿌리부분 전단은, 하나의 직선상에 놓일 수 있다.

본 실시예는 좌우현의 러더핀(50) 길이를 상이하게 하는 동시에 러더핀(50)의 에지 형상을 후방만 경사지게 함으로써, 프로펠러 회전 시 발생되는 좌우 비대칭 유입류를 고려하여 선박 전진방향으로의 추력을 발생시켜 추진 효율을 증대시킬 수 있다.

제4 실시예 또한 제2 실시예 및 제3 실시예와 마찬가지로 러더벌브(40)를 구비할 수 있다. 이때 좌현핀(51c)과 우현핀(52c)은 러더벌브(40)의 측면에만 배치되거나, 또는 러더벌브(40)와 변이부(30)를 모두 관통하는 형태로 배치될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 러더의 사시도이다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 러더(1)는, 앞서 언급한 제1 내지 제4 실시예에서 적어도 두 가지 이상을 조합하여 구성될 수 있다. 도면에 도시된 제5 실시예의 경우 제1 실시예 내지 제4 실시예가 모두 조합된 형태이며, 구체적으로 제5 실시예는, 좌우 편향 방향과 캠버 방향, 길이가 모두 상이한 좌현핀(51d)과 우현핀(52d)을 포함할 수 있다.

물론 제5 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며, 제1 실시예와 제2 실시예만의 조합 또는 제1 실시예와 제4 실시예만의 조합 등으로 구성될 수 있다. 이때 각 구성은 이미 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박용 러더 10: 상부 러더
11: 리딩 에지 12: 트레일링 에지
20: 하부 러더 21: 리딩 에지
22: 트레일링 에지 30: 변이부
31: 리딩 에지 32: 트레일링 에지
40: 러더벌브 50: 러더핀
51a,51b,51c,51d: 좌현핀 52a,52b,52c,52d: 우현핀

Claims

프로펠러의 후방에 설치되어 선박의 항해 방향을 조종하는 선박용 러더에 있어서,
상기 프로펠러 상부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 상부 러더;
상기 상부 러더의 하단에 결합되며, 상기 프로펠러 하부의 회전 방향과 반대 방향으로 편향된 리딩 에지를 가지는 하부 러더; 및
상부 러더와 하부 러더를 연결하는 변이부를 포함하고,
상기 상부 러더와 하부 러더의 리딩 에지 중에서, 어느 하나는 상하 연직 방향으로 형성되며, 다른 하나는 상기 프로펠러 축 중심에서 멀어질수록 좌현 또는 우현 방향으로 경사지고,
상기 변이부는, 상기 상부 러더의 리딩 에지 하단과 상기 하부 러더의 리딩 에지 상단을 곡선으로 연결하여 상기 상부 러더의 리딩 에지와 상기 하부 러더의 리딩 에지가 절곡 부분 없이 부드럽게 이어지도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 러더의 리딩 에지는, 상하 연직 방향으로 형성되고 좌현으로 편향되며,
상기 하부 러더의 리딩 에지는, 하단에서 상단으로 갈수록 상기 프로펠러 축선으로부터 멀어지는 방향으로 경사지며 우현으로 편향된 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 러더의 리딩 에지는, 하단에서 상단으로 갈수록 우현으로 기울어진 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
제 1 항에 있어서,
상기 변이부의 리딩 에지는, 상기 하부 러더의 리딩 에지와 반대 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 러더, 상기 하부 러더 및 상기 변이부의 트레일링 에지는, 하나의 직선상에 놓이는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 러더와 하부 러더의 단면은, 단면의 좌우 폭이 최대가 되는 점을 기준으로, 후방은 좌우 대칭 형태로 형성되며, 전방은 좌현 또는 우현으로 치우친 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.