KR20150008568A

KR20150008568A - 선박용 러더

Info

Publication number: KR20150008568A
Application number: KR20130082675A
Authority: KR
Inventors: 이창훈
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-01-23

Abstract

선박용 러더를 개시한다.
선박용 러더는 선체의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 설치되는 러더(Rudder)에 있어서, 프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 하부로 나누어지며, 상기 하부가 상기 프로펠러의 수직 축 선을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성된다.
선박용 러더는 프로펠러의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.

Description

선박용 러더{Rudder for ship}

본 발명은 선박용 러더에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 프로펠러의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있으며, 프로펠러의 허브에서 발생한 보텍스에 의해 방향타의 전연 부에 형성되는 불연속 주위 표면에 침식을 야기하는 캐비테이션 발생을 최소화시킬 수 있는 선박용 러더에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 선체의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 러더(Rudder)가 설치된다. 이러한 러더는 해수면 아래에 위치하여 해수의 흐름 속에서 받음 각을 가질 때 작용하는 양력의 수직 성분을 회두력으로 이용하여 선체의 진행방향을 조정하게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 선박의 러더를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 선박의 러더(2)는 선체(1)의 후미부 하측 단에서 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 프로펠러(3)의 후방에 설치된다.

러더(2)는 판 형상으로 이루어져서 선체(1)의 선미에 하방으로 마련된 러더 혼(5)에 회동 가능하게 축 결합 됨으로써, 프로펠러(3)의 회전축(4)에 직교하도록 장착된다.

또한, 러더(2)는 상부 측에 러더 혼(5)과의 사이에 이격된 공간인 간극(미도시)이 형성되며, 전방 부에 전연 부(미도시)가 형성된다.

이와 같은 러더(2)는 프로펠러(3)로부터 발생하는 추진력의 작용방향을 러더 혼(5)에 의해 조향됨으로써, 선체(1)를 원하는 방향으로 조정할 수 있도록 한다.

그러나, 종래의 기술에 따른 선박의 러더(2)는 항해시 주위의 저항을 발생시켜서 추진에 소요되는 연료의 소모를 증가시키며, 받음 각을 크게 할 경우 실속(Stall)이 크게 발생하여 조향 성능이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.

선박의 방향타는 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사 류에 놓이게 되는데, 이와 같은 입사 류에 따라 프로펠러의 축 선을 중심으로 상하 위치에 따라 방향타의 좌우 측 압력이 각각 다르게 형성된다.

선박의 후방에서 볼 때, 오른나사 방향으로 회전하는 프로펠러에 의해, 방향타에서 발생하는 압력 분포는 방향타의 좌측 상부과 우측 하부에서는 압력 면이 형성되고, 방향타의 우측 상부과 좌측 하부에서는 흡입 면이 형성된다.

이러한 방향타 면의 비대칭 압력 분포 특성으로 인하여, 고속(20Knots 이상) 또는 고 부하 추진기를 장착한 선박의 방향타가 좌우 대칭 단면을 갖는다면, 흡입 면이 형성되는 방향타의 부위에서 캐비테이션에 의한 침식 손상이 발생한다.

이와 같은 방향타의 캐비테이션 침식 손상을 최소화시키기 위하여, 프로펠러의 축 선을 중심으로 방향타의 상부 및 하부 날개의 앞 부분인 전연 부(leading edge part)를 프로펠러로부터 유기되는(induced) 회전 입사 류 방향의 반대방향으로 편향되도록 일정 각도 비틀린 형상으로 형성한 비대칭 방향타가 개발되었다.

즉, 종래의 비대칭 방향타는, 선박의 후방에서 볼 때, 프로펠러가 방향타를 중심으로 오른나사 방향으로 회전하는 경우, 프로펠러의 축 선을 중심으로 방향타의 상부 및 하부 날개의 전연 부가 각각 좌현과 우현으로 비틀어져 있다.

이러한 구조는 방향타의 전연 부가 프로펠러의 축 선을 중심으로 어긋난 형상을 취한다. 이에 의해, 프로펠러의 일 방향(오른나사 방향) 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후 류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력을 상쇄시키는 것이 가능하여 기존의 대칭형 방향타의 문제점을 해결할 수 있었다.

그러나, 이러한 방향타는 프로펠러의 축 선을 중심으로 상부 및 하부 날개의 전연 부가 좌우로 비틀어짐에 따라 불연속 단면 부가 존재하여 응력집중에 의한 구조적 취약성을 띄게 된다.

또한, 상기 불연속 단면 부를 갖는 전연 부 비대칭 방향타의 경우 프로펠러의 허브 보텍스(vortex)에 의해 전연 부의 불연속면에 침식을 야기하는 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 프로펠러의 축 선을 중심으로 불연속 비대칭 부를 가지는 종래의 방향타의 경우, 전연 부의 전체 구간이 비대칭 형상을 가지므로 제작과정에서 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

한국 공개번호 : 제10-2012-0042369호 한국 공개번호 : 제10-2012-0028712호

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 하부로 나누어지며, 상기 하부가 상기 프로펠러의 수직 축 선을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성됨으로써, 프로펠러의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있으며, 프로펠러의 허브에서 발생한 보텍스에 의해 방향타의 전연 부에 형성되는 불연속 주위 표면에 침식을 야기하는 캐비테이션 발생을 최소화시킬 수 있는 선박용 러더를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예에 따른 선박용 러더는 선체의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 설치되는 러더(Rudder)로서, 프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 하부로 나누어지며, 상기 하부가 상기 프로펠러의 수직 축 선을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성된다.

상기 날개는 30 내지 50°이내로 벌어지는 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 예에 따른 선박용 러더는 선박의 선미에서 선체의 진행방향을 조정하기 위한 선박용 러더로서, 프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 상기 상부에 이어지는 두 갈래로 갈라진 날개 부분으로 형성된 하부로 구성되며, 상기 하부의 하단은 프로펠러의 하단보다 위쪽에 위치하게 되어 압력 중심이 상향 된 구성이고, 상기 프로펠러의 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성된다.

그리고, 상기 선박용 러더는 혼-타 또는 전가동 타일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 하부로 나누어지며, 상기 하부가 상기 프로펠러의 수직 축 선을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성됨으로써, 프로펠러의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.

또한, 프로펠러의 허브에서 발생한 보텍스에 의해 방향타의 전연 부에 형성되는 불연속 주위 표면에 침식을 야기하는 캐비테이션 발생을 최소화시킬 수 있다.

또한, 뒤틀림이나 전단 후중을 분산시킬 수 있으며, 불연속으로 인한 구조 강성의 약화를 방지할 수 있다.

또한, 종래에 비해 제작과정에서 생산성을 높일 수 있고, 선박의 추진효율을 대폭 향상시킬 수 있으며, 추력 날개에 의해 발생할 수 있는 캐비테이션의 발생을 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 선박의 러더를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 측면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 정면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 정면도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 러더에 대하여 상세하게 설명한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 선박용 러더(Rudder)(100)는 선체(1:도 1 참조)의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 설치된다. 상기 선박용 러더(100)는 혼-타 또는 전가동 타일 수 있다.

프로펠러(20)의 수평 축 선(L1)을 중심으로 상부(upper portion)(110)와 하부(lower portion)(120)로 나누어지는데, 상기 하부(120)가 상기 프로펠러(20)의 수직 축 선(L2)을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개(121)(122)를 가진 형상으로 형성된다. 상기 2개의 날개(121)(122)의 각도(θ)는 30 내지 50°이내로 벌어지는 형상일 수 있다.

상기 수직 축 선(L2)에 대하여 상기 상부(110)와 상기 하부(120)가 반대로 트위스트 된다. 예를 들어, 선미에서 볼 때, 상부(110)의 트위스트는 좌측으로 위치하고 하부(120)의 트위스트는 우측으로 위치될 수 있다.

이러한 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부(110)와 상기 하부(120) 사이에는 러더 벌브(130)가 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 러더(100)에 있어서는, 프로펠러의 수평 축 선(L1)을 중심으로 상부(110)와 하부(120)로 나누어지며, 상기 하부(120)가 상기 프로펠러의 수직 축 선(L2)을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개(121)(122)를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선(L2)에 대하여 상기 상부(110)와 상기 하부(120)가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부(110)와 상기 하부 사이에 러더 벌브(130)가 형성됨으로써, 프로펠러(3: 도 1 참조)의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.

또한, 프로펠러(3)의 허브에서 발생한 보텍스에 의해 방향타의 전연 부에 형성되는 불연속 주위 표면에 침식을 야기하는 캐비테이션 발생을 최소화시킬 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 러더를 보인 정면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 선박용 러더(200)는 선체(1)의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 설치되는 러더(Rudder)이다. 상기 선박용 러더(200)는 혼-타 또는 전가동 타일 수 있다.

프로펠러(3)의 수평 축 선(L1)을 중심으로 상부(210)와 하부(220)로 나누어지는데, 상기 하부(220)가 상기 프로펠러(20)의 수직 축 선(L2)을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개(221)(222)를 가진 형상으로 형성된다. 상기 2개의 날개(221)(222)의 사이 각도(θ)는 30 내지 50°이내로 형성될 수 있다.

상기 수직 축 선(L2)에 대하여 상기 상부(210)와 상기 하부(220)가 반대로 트위스트 된다. 예를 들어, 선미에서 볼 때, 상부(210)의 트위스트는 좌측으로 위치하고 하부(220)의 트위스트는 우측으로 위치될 수 있다.

이러한 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부(210)와 상기 하부(220) 사이에는 러더 벌브(230)가 형성된다.

상기 하부(220)의 하단은 프로펠러(3)의 하단보다 위쪽에 위치하게 되어 압력 중심이 상향 된 구성이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박용 러더(200)에 있어서는, 전술한 바와 같이 프로펠러의 수평 축 선(L1)을 중심으로 상부(210)와 하부(220)로 나누어지며, 상기 하부(220)가 상기 프로펠러의 수직 축 선(L2)을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개(221)(222)를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선(L2)에 대하여 상기 상부(210)와 상기 하부(220)가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부(210)와 상기 하부(220) 사이에 러더 벌브(230)가 형성됨으로써, 프로펠러의 일 방향 회전운동에 의해 일 방향으로 회전하는 후류가 방향타에 입사되어 작용하는 비대칭 압력이 방향타에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.

또한, 상기 하부(220)의 하단(220a)이 프로펠러(3)의 하단(3a)보다 위쪽에 위치하게 됨으로써, 압력 중심이 상향되어 타축에 걸리는 모멘트가 감소하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 선체
3: 프로펠러
3a: 프로펠러 하단
100: 선박용 러더(Rudder)
110: 상부(upper portion)
120: 하부(lower portion)
121,122: 날개
130: 러더 벌브
200: 선박용 러더(Rudder)
210: 상부
220: 하부
220a: 하부 하단
230: 러더 벌브
L1: 프로펠러의 수평 축 선
L2: 수직 축 선

Claims

선체의 진행방향을 조정하기 위하여 선미에 설치되는 러더(Rudder)에 있어서,
프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 하부로 나누어지며, 상기 하부가 상기 프로펠러의 수직 축 선을 중심으로 좌우 두 갈래로 나누어진 날개를 가진 형상으로 형성되며, 상기 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
청구항 1에 있어서,
상기 날개는 30 내지 50°이내로 벌어지는 형상인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
선박의 선미에서 선체의 진행방향을 조정하기 위한 선박용 러더에 있어서,
프로펠러의 수평 축 선을 중심으로 상부와 상기 상부에 이어지는 두 갈래로 갈라진 날개 부분으로 형성된 하부로 구성되며, 상기 하부의 하단은 프로펠러의 하단보다 위쪽에 위치하게 되어 압력 중심이 상향 된 구성이고, 상기 프로펠러의 수직 축 선에 대하여 상기 상부와 상기 하부가 반대로 트위스트 되며, 상기 트위스트에 의해 발생하는 형상의 일그러지는 현상을 해소할 수 있도록 상기 상부와 상기 하부 사이에 러더 벌브가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
청구항 3에 있어서,
혼-타 또는 전가동 타인 것을 특징으로 하는 선박용 러더.