KR20140131768A

KR20140131768A - 선박용 방향타

Info

Publication number: KR20140131768A
Application number: KR1020130050793A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 최길환
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-14

Abstract

본 발명은 프로펠러의 후방에서 선체에 회전 가능하게 설치된 방향타 몸체와, 상기 방향타 몸체에 설치된 방향타 벌브를 포함하되, 상기 방향타 벌브의 좌현과 우현이 비대칭 형상으로 이루어지고, 상기 방향타 몸체는 좌우 대칭인 유선형으로 이루어짐으로써, 프로펠러의 후류에 대한 방향타 벌브의 마찰 저항을 감소시키고, 프로펠러의 추진 효율이 향상시킬 수 있게 하는 선박용 방향타에 관한 것이다.

Description

선박용 방향타{A RUDDER FOR A SHIP}

본 발명은 선박용 방향타에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 방향타의 방향타 몸체의 좌우가 대칭인 유선형 구조이고 방향타 벌브는 비대칭 구조를 이룸으로써, 프로펠러의 추진 효율을 향상시킬 수 있게 하는 선박용 방향타에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 진행방향을 조정하기 위한 수단으로서 방향타(rudder)를 사용한다.

이러한 선박용 방향타는 프로펠러의 후방에서 선체에 회전 가능하게 설치된 방향타 몸체와 방향타 몸체에 설치된 방향타 벌브를 포함하여 구성된다.

방향타 몸체는 일정 타각(rudder angle, 舵角)으로 회전하여 유체의 흐름 속에서 일정 받음각(angle of attack)을 가질 때, 방향타 몸체에 작용하는 양력의 수직 성분이 선박의 진행 방향을 조정하는 회두력으로 작용한다.

종래 기술에서는 방향타에 부딪치게 되는 프로펠러 후류의 특성, 즉 프로펠러 회전에 의한 회전류로 인하여 방향타에 작용하는 저항이 크고 캐비테이션이 발생하고 있으며, 또한, 방향타에 작용하는 양력이 서로 반대방향이 되어 방향타에 종합적인 횡력이 저하되고 있는 문제점이 발생함으로 인한 좀더 다양한 방향타의 형상이 개선되고 있다.

그러나, 종래 기술에서 방향타 벌브는 좌우 대칭 형상으로 이루어지기 때문에 비대칭적인 유속 분포를 갖는 프로펠러의 후류를 효과적으로 정류시키지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 방향타 벌브는 비대칭 구조로 이루어지고, 방향타 몸체는 대칭 구조로 이루어져 제작이 용이하면서 프로펠러의 추진 효율이 향상시킬 수 있게 하는 구조를 제공하고자 하는 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1159205호 (2012.06.18.) 국제공개번호 WO 2006/112787 (2006.10.26.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 방향타 몸체를 트러스트 구조로 하여 프로펠러의 추진 효율을 향상시킬 수 있게 하는 선박용 방향타를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로펠러의 후방에서 선체에 회전 가능하게 설치된 방향타 몸체와, 상기 방향타 몸체에 설치된 방향타 벌브를 포함하되, 상기 방향타 벌브의 좌현과 우현이 비대칭 형상으로 이루어지고, 상기 방향타 몸체는 좌우 대칭인 유선형으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 방향타 몸체는 상부에서 하부로 향할수록 그 폭이 점차적으로 좁아 지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 좌현은 제2 기준선을 기준으로 그 기울기가 1 ~ 30°이고, 상기 우현은 제1 기준선을 기준으로 그 기울기가 0 ~ 15°인 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 방향타 벌브의 구조를 비대칭 형상으로 개선하고 방향타 몸체를 대칭 구조로 함으로써, 프로펠러의 후류에 대한 방향타 벌브의 마찰 저항을 감소시키고, 프로펠러의 추진 효율이 향상시킬 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 방향타를 포함하는 선박의 부분 측면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 방향타의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방향타 벌브의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 방향타 몸체의 측면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 방향타 몸체의 정면도를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 방향타를 포함하는 선박의 부분 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 선박용 방향타의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 방향타 벌브의 단면도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 방향타 몸체(20), 및 방향타 벌브(30)를 포함하여 선박(1)의 후미 부분에 설치된 선박용 방향타에 관한 것이다.

프로펠러(10)가 구동축(11)에 의하여 구동될 때, 프로펠러(10)는 선박(1)을 화살표 방향으로 전방 추진한다.

선박(1)이 프로펠러(10)에 의해 전방으로 추진될 때, 프로펠러(10)를 지나가는 물은 프로펠러(10)의 하류부, 즉 프로펠러(10)의 후방에 위치하는 회전 가능한 방향타 몸체(20)에 대해 후방으로 이동한다.

방향타 몸체(20)는 방향타 몸체(20)의 위치를 제어하기 위하여 회전할 수 있는 러더 스톡(21) 상에 장착된다.

그리고, 프로펠러(10)는 방향타 벌브(30)에 대면하는 허브(12)에 다수 개의 블레이드가 장착된 것이다.

방향타 벌브(30)는 방향타 몸체(20)와 일체로 형성된 것으로서, 허브(12)와 일정 갭을 두고 설치된다.

여기서, 방향타 벌브(30)는 벌브 축선(P)에 대하여 좌현(31)과 우현(32)이 비대칭형으로 이루어진다(도 2 참조).

좌현(31)과 우현(32)은 선단부(33)를 기준으로 방향타 몸체(20)를 향할수록 점점 더 비대칭성이 커진다.

즉, 좌현(31)과 우현(32)은 선단부(33)에서는 반원형으로 대칭형을 이루고, 방향타 몸체(20)를 향하면서 각각 타원형을 이루고 그 타원형이 서로 비대칭형으로 이루어진다.

여기서, 제1 기준선(P1)을 기준으로 우현의 기울기인 우현 벌브각(α)은 0 ~ 15°를 이루고, 제2 기준선(P2)을 기준으로 좌현의 기울기인 좌현 벌브각(β)은 1 ~ 30°를 이룬다.

즉, 우현 벌브각(α)이 좌현 벌브각(β) 보다 작다.

따라서, 이러한 우현 벌브각(α)과 좌현 벌브각(β)의 차이로 인하여, 방향타 벌브(30)의 우현(32)은 방향타 몸체(20)와 J1 지점에서 만나게 되고, 방향타 벌브(30)의 좌현(31)은 방향타 몸체(20)와 J2 지점에서 만나게 되어, 전체적으로 비대칭 형상을 이루게 된다.

상기와 같이, 방향타 벌브(30)의 좌현(31)과 우현(32)이 서로 비대칭형으로 이루어짐으로써, 방향타 벌브(30)에서 좌현(31)이 우현(32)보다 상대적으로 적은 면적을 갖도록 형성된다.

따라서, 프로펠러(10)의 후류 속도는 좌현(31)에서 우현(32)에 비하여 상대적으로 빠른 유속 분포를 가지게 되고, 마찰 저항이 감소하게 된다.

프로펠러(10)는 일방향으로 회전하게 된다.

프로펠러의 후류는 프로펠러(10)의 회전에 대응하여 방향성을 가지게 되고, 이러한 후류의 방향성에 대응하여 방향타 벌브(30)도 비대칭 형상으로 이루어져, 후류에 대한 방향타 벌브(30)의 전체적인 마찰 저항이 감소될 수 있게 된다.

여기서, 선단부(33)는 방향타 벌브(30)에서 프로펠러(10)를 향하는 부분을 말한다.

이 선단부(33)에는 테이퍼(taper) 가공된 경사면인 테이퍼 가공부(34)가 구비된다.

선단부(33)와 대면하는 프로펠러(10)의 허브(12)에도 테이퍼 가공되는 것이 바람직하다.

그리고, 선단부(33)와 허브(12)는 동일 축선상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 방향타 벌브(30)의 비대칭 형상을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

방향타 벌브(30)는 그 단면의 형상이 프로펠러(10) 측에서는 대칭인 원 형상을 이루고, 방향타 몸체(20)를 향할수록 비대칭성이 더 커지게 이루어진다(도 3 참조).

방향타 벌브(30)에서, 선단부(34)의 단면(A)는 원형을 이루고, 방향타 몸체(20)에 가까운 단면(C)는 좌현(31)과 우현(32)의 비대칭성이 더 커지게 된다.

즉, 방향타 벌브(30)의 비대칭성은 A < B < C로 이루어진다.

여기서, 좌현(31)과 우현(32)의 기울기 정도는 상기에서 기재한 바와 같다.

다음으로 방향타 몸체(20) 구조를 살펴본다.

도 4는 본 발명에 따른 방향타 몸체의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 방향타 몸체의 정면도를 나타낸 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 방향타 몸체(20)는 중심부를 기준으로 좌우측이 대칭이고 상부에서 하부로 향할수록 그 폭이 좁아지는 구조를 이루고 있다.

그리고, 방향타 몸체(20)는 선박(1)의 진행방향에 대하여 유선형 구조를 이루고 있다.

방향타 몸체(20)의 각 단면을 살펴보면, 중심부의 단면인 제1 방향타 몸체 단면(61)은 수평선(200)을 기준으로 대칭 구조를 이루고 있다.

그리고, 방항타 몸체(20)의 상하 방향으로 각 단면인 제2 방향타 몸체(62)와 제3 방향타 몸체(63)은 일정 비율을 유지하며 제1 방향타 몸체(61)와 동일한 유선형 형상을 이루게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 물론이다.

1: 선박
10: 프롤펠러
11: 러더 스톡
12: 허브
20: 방향타 몸체
21: 러더 스톡
30: 방향타 벌브
31: 좌현(port side)
32: 우현(starboard side)
33: 선단부
34: 테이퍼 가공부
40: 방향타 몸체 전단부
41: 방향타 몸체 중심부
50: 방향타 몸체 후단부
61: 제1 방향타 몸체 단면
62: 제2 방향타 몸체 단면
63: 제3 방향타 몸체 단면
100: 수직선
200: 수평선
A: 벌브의 제1 단면
B: 벌브의 제2 단면
C: 벌브의 제3 단면
J1: 방향타 벌브 우현과 방향타 몸체의 접촉점
J2: 방향타 벌브 좌현과 방향타 몸체의 접촉점
P1: 제1 기준선
P2: 제2 기준선
α: 우현 벌브각
β: 좌현 벌브각

Claims

프로펠러의 후방에서 선체에 회전 가능하게 설치된 방향타 몸체와, 상기 방향타 몸체에 설치된 방향타 벌브를 포함하는 선박용 방항타에 있어서,
상기 방향타 벌브의 좌현과 우현이 비대칭 형상으로 이루어지고,
상기 방향타 몸체는 좌우 대칭인 유선형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 선박용 방항타.
제 1항에 있어서,
상기 방향타 몸체는 상부에서 하부로 향할수록 그 폭이 점차적으로 좁아 지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 방항타.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 좌현은 제2 기준선을 기준으로 그 기울기가 1 ~ 30°이고, 상기 우현은 제1 기준선을 기준으로 그 기울기가 0 ~ 15°인 것을 특징으로 하는 선박용 방항타.