KR20170083170A - A rudder for ship - Google Patents

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KR20170083170A
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • 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
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • B63B2718/00—

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더에 있어서, 프로펠러의 후류를 받아 선박을 조종하는 러더 몸체를 포함하고, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 측면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.The rudder for a ship according to an embodiment of the present invention includes a rudder body for receiving a wake of a propeller and controlling a ship, and a lower end of the rudder body is curved downward .

Description

선박용 러더{A rudder for ship}A rudder for ship

본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.The present invention relates to a marine rudder.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호:10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용]The present invention was derived from research carried out by the Ministry of Knowledge Economy and the Korea Industrial Technology Evaluation and Management Center as part of the project for the development of technology for industrial convergence [Task No.: 10040060, Title: Solid line application]

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. Generally, in the case of a large ship, the propulsion attached to the rear of the hull is advanced by using the flow of the fluid generated when the propeller rotates. At this time, a rudder is attached to the rear of the propeller, and as the rudder rotates to the left and right, the direction of flow of the fluid is changed by changing the direction of flow.

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. In order to achieve a constant speed through the rotation of the propeller, the engine must be driven using oil such as diesel. In this case, a large amount of oil is consumed and the greenhouse gas is discharged, thereby causing problems such as environmental destruction .

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다. Recently, various efforts have been made to reduce fuel consumption by reducing the energy consumed when propelling the ship. IMO, in particular, discussed ways to reduce greenhouse gas emissions in 2010, and discussions are underway to establish standards and directions for fuel efficiency regulation.

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.As shipping companies join the movement, shipping companies are beginning to pay attention to fuel-saving vessels that can reduce the burden on fuel costs. Due to the needs of shipping companies, shipbuilders are constantly researching and developing fuel-saving technologies that reduce fuel consumption and reduce greenhouse gas emissions.

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.As an example of the fuel saving type technology, an energy saving device (ESD: Energy Saving Device) which saves fuel by improving the propulsion efficiency by improving the shape of a ship's rear end, propeller, rudder, This energy saving device has already been applied to a large number of ships.

종래의 선박용 러더는 특허문헌 1의 도 1에 개시된 바와 같이 프로펠러(2)의 최하단 팁부분에 가깝게 러더(1)가 연장형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이 경우 프로펠러(2)의 후류 유동에 의해 종래의 러더(1)는 양력 손실과 캐비테이션이 발생되어 선박의 추진성능이 저하되는 문제점이 있었다. As shown in Fig. 1 of Patent Document 1, the conventional rudder for a ship has a rudder 1 extended toward the lowermost tip portion of the propeller 2. In this case, due to the downstream flow of the propeller 2, there is a problem that the conventional rudder 1 is subject to loss of lift and cavitation, thereby deteriorating the propulsion performance of the ship.

이를 해결하기 위해 특허문헌 1의 러더(5)는, 프로펠러 축을 기준으로 프로펠러 축의 상방의 일측에만 러더(5)를 적용하여 상기 문제점을 일부나마 해결하고 있으며, 특허문헌 2의 러더(6)도 프로펠러 캡 하단의 상방에만 러더(6)를 구비함으로써 상기 문제점을 일부나마 해결하려하고 있다. In order to solve this problem, the rudder 5 of Patent Document 1 partially solves the above problems by applying the rudder 5 to only one side of the upper side of the propeller shaft with respect to the propeller shaft. The rudder 6 of Patent Document 2 is also used as a propeller And the rudder 6 is provided only on the upper side of the lower end of the cap.

그러나 특허문헌 1 및 2에서는 단지 러더의 후류 유동에만 초점을 맞추어 러더를 제작하다보니 러더의 하단부에 형성되는 캐비테이션 발생 저감 문제는 여전히 숙제로 남아있는 상황이다.However, in Patent Documents 1 and 2, when the rudder is manufactured by focusing only on the wake flow of the rudder, there is still a problem of reduction in cavitation generation formed at the lower end of the rudder.

이에 따라 러더 하단부에 형성되는 캐비테이션 발생 문제점을 해결하기 위해서 특허문헌 3 및 4에서는 여러 해법을 제시하고 있다. In order to solve the problem of cavitation occurring at the lower end of the rudder, Patent Literatures 3 and 4 propose various solutions.

그 중 특허문헌 3에서는 캐비테이션에 의한 침식 및 손상을 막기위해, 전체적으로는 러더의 단면을 그대로 유지하고 러더 하부의 경사를 줄여 러더 하부 단면두께를 줄이고 있다. 이때, 특허문헌 3의 러더를 정면에서 보았을 때 러더 하부의 하측 단면이 눕혀진 사다리꼴의 형상으로 최하단이 평평하게 형성되어 있고, 러더를 측면에서 보았을 때에도 러더 하부의 하측 단부가 적어도 일부가 평평하게 형성되어 있다.In Patent Document 3, in order to prevent erosion and damage caused by cavitation, overall, the cross section of the rudder is maintained, and the inclination of the lower portion of the rudder is reduced to reduce the thickness of the lower portion of the rudder. When the rudder of Patent Document 3 is viewed from the front, the lower end of the rudder has a trapezoidal shape in which the lower end of the lower portion of the rudder is laid flat. The lower end of the rudder is at least partially flat .

또한, 특허문헌 4에서도 하부 러더(30)의 숄더부(50)가 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 45도 내지 55도 범위의 각도로 기울어지도록 형성되어, 숄더부(50)에서의 캐비테이션의 영향을 감소시킴으로서, 러더 하부에서 생성된 캐비테이션이 바닥면(54)에는 영향을 거의 미치지 않고 하류로 빠져나가도록 하고 있다. 이때에도, 특허문헌 4의 러더를 정면에서 보았을 때, 러더 하부의 하측단면이 특허문헌 3과 같이 눕혀진 사다리꼴의 형상으로, 최하단이 평평하게 형성되어 있고, 러더를 측면에서 보았을 때, 러더 하부의 하측 단부가 특허문헌 3과 같이 적어도 일부가 평평하게 형성되어 있다.In Patent Document 4, the shoulder portion 50 of the lower rudder 30 is formed so that both side surfaces 52 are inclined at an angle ranging from 45 to 55 degrees in the direction of the bottom surface 54, The cavitation generated in the lower portion of the rudder causes the bottom surface 54 to escape to the downstream without substantially affecting the bottom surface. When the rudder of Patent Document 4 is viewed from the front, the lower end surface of the lower portion of the rudder is formed in a trapezoidal shape lying down as in Patent Document 3, and the lowermost end thereof is formed flat. When the rudder is viewed from the side, And the lower end thereof is at least partially flattened as in Patent Document 3.

상기와 같이 특허문헌 3 및 4의 러더는 그 하부 형상으로 상기 캐비테이션 발생 문제점을 일부나마 해결하려하고 있으나, 러더의 하측 단부의 측면 유동해석만 고찰하고 있을 뿐, 러더의 하측 단부 아래의 유동에 대한 연구가 진행되지 않아 캐비테이션 저감을 효과적으로 해결하지 못하는 문제점이 있다.As described above, the rudders of Patent Documents 3 and 4 attempt to partially solve the cavitation problem with its lower profile, but only the lateral flow analysis of the lower end of the rudder is considered, and only the flow below the lower end of the rudder There is a problem in that cavitation reduction can not be effectively solved because the research is not carried out.

국내 공개특허공보 제10-2011-0109306호Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0109306 일본 공개특허공보 특개평 10-138998호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-138998 국내 등록실용신안공보 제20-0446855호Korean Registered Utility Model No. 20-0446855 국내 등록특허공보 제10-1010998호Korean Patent Registration No. 10-1010998

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 조향 성능 및 선박의 추진성능을 향상시키는 선박용 러더를 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a marine rudder which is optimized for a flow of a propeller and is improved in steering performance and propulsion performance of a marine vessel.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더에 있어서, 프로펠러의 후류를 받아 선박을 조종하는 러더 몸체를 포함하고, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 측면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.The rudder for a ship according to an embodiment of the present invention includes a rudder body for receiving a wake of a propeller and controlling a ship, and a lower end of the rudder body is curved downward .

구체적으로, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 정면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가질수 있다.Specifically, when the lower end of the rudder body is viewed from the front, it may have a downward convex curved shape.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상단면; 하단면; 및 상기 상단면에서 상기 하단면으로 연장형성되는 측면을 포함할 수 있다.Specifically, the rudder body includes: a top surface; Bottom surface; And a side surface extending from the top surface to the bottom surface.

구체적으로, 상기 하측 단부는, 상기 러더 몸체의 상기 하단면으로부터 하방으로 연장형성될 수 있다. Specifically, the lower end portion may extend downward from the lower end surface of the rudder body.

구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 상기 프로펠러 반경의 0.02 내지 0.07일 수 있다. Specifically, the lower end may have a maximum protrusion length of from 0.02 to 0.07 of the propeller radius.

구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 상기 프로펠러 축 직경의 0.05 내지 0.35일 수 있다. Specifically, the lower end may have a maximum protruding length of from 0.05 to 0.35 of the diameter of the propeller shaft.

구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 최대인 지점이 상기 러더 몸체의 하단면 전단에서 전후방향으로 20 내지 40% 내에 위치할 수 있다. Specifically, the lower end may be positioned within a range of 20 to 40% in a forward and backward direction at the front end of the lower end surface of the rudder body at a point where the maximum protruding length is maximum.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인까지만 형성될 수 있다. Specifically, the lower end surface of the rudder body may be formed only up to the lower end line of the shaft of the propeller.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인과 상기 프로펠러의 최하단 라인 사이에 위치하되, 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인에 더 근접하게 마련될 수 있다. Specifically, the rudder body may be provided such that the lower end surface is positioned between the lower end line of the shaft of the propeller and the lower end line of the propeller, and closer to the lower end line of the shaft of the propeller.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러 축의 하측단 라인에서부터 상기 프로펠러 반경의0.5 수직길이 이내에 위치할 수 있다. In particular, the rudder body may be positioned such that the lower end surface is within 0.5 vertical of the propeller radius from the lower end line of the propeller shaft.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 수직 길이가 상기 러더 몸체의 상단면에서 상기 프로펠러의 축 하측단 라인까지의 수직길이의 1.3이내인 길이를 가질 수 있다. Specifically, the rudder body may have a length whose vertical length is within 1.3 of the vertical length from the upper end surface of the rudder body to the lower end line of the propeller.

구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러 반경의 중간위치를 기준으로 상기 프로펠러의 팁보다 상기 프로펠러 축에 더 가까운 영역에 마련될 수 있다. Specifically, the rudder body may be provided at a lower end surface in a region closer to the propeller shaft than a tip of the propeller with respect to an intermediate position of the propeller radius.

구체적으로, 상기 하단면은, 후방이 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. Specifically, the bottom surface may be formed so that the rear surface has a curvature.

구체적으로, 상기 곡률은, 반지름이 8m 내지 12m 일 수 있다.Specifically, the curvature may have a radius of 8 m to 12 m.

구체적으로, 상기 러더 몸체의 후연부는, 상기 상단면에서부터 상기 하측 단부의 하방 최대 돌출 지점에서 상측으로 45mm 내지 55mm 만큼의 상측 위치까지 연장 형성될 수 있다.Specifically, the rear edge of the rudder body may extend upward from the uppermost surface of the rudder body up to a position of 45 mm to 55 mm upward from a maximum protruding point downward from the lower end.

구체적으로, 상기 하단면은, 전방이 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. Specifically, the bottom surface may be formed so that the front surface has a curvature.

구체적으로, 상기 곡률은, 반지름이 0.5m 내지 1m 일 수 있다. Specifically, the curvature may have a radius of 0.5 m to 1 m.

구체적으로, 상기 러더 몸체의 전연(Leading Edge)부 상에서 상기 프로펠러 축과 동일 축 선상에 중심축이 형성되는 러더 벌브를 더 포함할 수 있다.Specifically, the rudder bulb may further include a rudder bulb on the leading edge portion of the rudder body, the center axis of which is coaxial with the propeller shaft.

구체적으로, 상기 러더 벌브는, 최대 횡단면이 상기 프로펠러 축의 최대 횡단면보다 작도록 형성될 수 있다. Specifically, the rudder bulb may be formed such that the maximum cross section is smaller than the maximum cross section of the propeller shaft.

구체적으로, 상기 러더 벌브는, 하측단이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인에 위치하도록 형성될 수 있다. Specifically, the rudder bulb may be formed such that the lower end thereof is located on the lower end line of the shaft of the propeller.

구체적으로, 상기 러더의 좌측 또는 우측의 일측에 형성되는 전류(Pre-swirl) 핀을 더 포함할 수 있다. Specifically, a current (Pre-swirl) pin formed on one side of the left or right side of the rudder may be further included.

본 발명에 따른 선박용 러더는, 프로펠러 축 하단 라인으로 일정간격 연장되도록 하여 선박의 조향성능을 최대한으로 확보함과 동시에, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 러더에서 발생하는 항력을 줄이고 양력을 향상시키는 효과가 있어 선박의 추진성능이 향상되는 효과가 있다. The ship rudder according to the present invention has the effect of maximizing the steering performance of the ship by extending the lower end line of the propeller at a constant interval and optimizing the flow of the propeller downstream to reduce the drag generated in the rudder and improve the lift The propulsion performance of the ship is improved.

또한, 본 발명에 따른 선박용 러더는, 프로펠러 축 하단 라인으로 일정간격 연장되도록 하여 프로펠러 후류 유동에 최적화되므로 러더의 캐비테이션 발생에 적극적으로 대처가능하고 이로 인해 러더의 내구성이 향상되는 효과가 있다.In addition, since the marine rudder according to the present invention is optimized for the flow of the propeller in the downstream of the propeller so as to be extended at a predetermined distance from the lower end line of the propeller shaft, the rudder can positively cope with cavitation of the rudder, thereby improving durability of the rudder.

또한, 본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더 하단 및 러더 하단 전면부를 라운드 형상으로 제작함으로써, 러더에서 발생하는 캐비테이션을 최소화하는 효과가 있고, 이로 인해 소음공해가 최소화되고 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다. In addition, the marine rudder according to the present invention has the effect of minimizing the cavitation generated in the rudder by making the rudder lower end and the rudder lower end front portion round, thereby minimizing the noise pollution and maximizing the propulsion performance of the ship .

도 1a는 본 발명의 선박용 러더의 하부 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 선박용 러더의 저면도이다.
도 1c는 본 발명의 선박용 러더의 정면도이다.
도 1d는 본 발명의 선박용 러더의 측면도이다.
도 1e는 본 발명의 선박용 러더의 하단 정단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 횡단면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 하부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 4는 종래의 선박용 러더와 본 발명의 선박용 러더의 비교도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 하측 전연부(A) 상세도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 7은 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다.
도 8은 하측 단부에 라운드 형상이 구비되는 본 발명의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다.
도 9a는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부 실험도이다.
도 9b는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량 실시예들을 나타낸 도이다.
도 9c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 에너지 저감 결과표이다.
도 9d는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제1 도이다.
도 9e는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제2 도이다.
도 10a는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 실험도이다.
도 10b는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치들 중 어느 하나의 실시예들을 나타낸 도이다.
도 10c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 결과표이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1A is a bottom perspective view of a ship rudder according to the present invention; FIG.
1B is a bottom view of a ship rudder according to the present invention.
1C is a front view of a ship rudder according to the present invention.
1D is a side view of the marine rudder of the present invention.
FIG. 1E is a bottom section cross-sectional view of the marine rudder of the present invention. FIG.
2A is a side view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention.
2B is a cross-sectional view of a marine rudder according to an embodiment of the present invention.
2C is a bottom perspective view of a marine rudder according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a marine rudder according to another embodiment of the present invention.
4 is a comparative view of a conventional rudder for a ship and a rudder for a ship of the present invention.
5A is a side view of a marine rudder according to another embodiment of the present invention.
5B is a detailed view of a lower front edge A of the rudder for a ship according to another embodiment of the present invention.
6 is a side view of a marine rudder according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 is an experimental view of cavitation of a propeller wake of a conventional marine rudder without a round shape at its lower end.
Fig. 8 is an experimental view of the cavitation of the propeller of the marine rudder of the present invention having a round shape at the lower end thereof.
FIG. 9A is an explanatory diagram showing the occurrence of cavitation according to the amount of change in the length of the lower end roundness of the rudder for a ship according to the present invention, which distance is away from the lower end surface of the rudder.
FIG. 9B is a view showing a variation amount of the length of the lower end round shape of the marine rudder of the present invention spaced from the lower end surface of the rudder.
9C is an energy reduction result table according to a change amount of the length of the lower end round shape of the marine rudder of the present invention that is spaced apart from the lower end surface of the rudder.
FIG. 9D is a first view of a CFD showing whether cavitation occurs according to a change in length of a lower end round shape of a rudder for a ship according to the present invention, which is separated from a lower end surface of the rudder.
FIG. 9E is a second view of the CFD showing whether cavitation occurs according to the amount of change in the length of the lower end roundness of the ship's rudder of the present invention from the lower end surface of the rudder.
10A is a rudder torsional moment test graph according to any one of the longitudinally positioned positions of the lower end surface of the rudder and the maximum projected position of the lower end round shape of the marine rudder of the present invention.
FIG. 10B is a view showing any one of the longitudinal positions of the rudder lower end surface at the maximum protruded position in the lower end round shape of the marine rudder of the present invention.
10C is a rudder twisting moment result table according to any one of the longitudinally positioned positions of the lower end surface of the rudder of the marine rudder of the present invention at the maximum protruded position in the shape of the lower end round.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, particular advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명의 선박용 러더의 하부 사시도, 도 1b는 본 발명의 선박용 러더의 저면도, 도 1c는 본 발명의 선박용 러더의 정면도, 도 1d는 본 발명의 선박용 러더의 측면도, 도 1e는 본 발명의 선박용 러더의 하단 정단면도, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 횡단면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 하부 사시도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 4는 종래의 선박용 러더와 본 발명의 선박용 러더의 비교도, 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 하측 전연부(A) 상세도 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.1C is a front view of a rudder for a ship according to the present invention, FIG. 1D is a side view of a rudder for a ship according to the present invention, FIG. 1E is a side view of the rudder for a ship according to the present invention, FIG. 1B is a bottom view of the rudder for a ship according to the present invention, FIG. 2A is a side view of a rudder for a ship according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a cross-sectional view of the rudder for a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a side view of a rudder according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a conventional rudder for a ship and a rudder for a ship according to the present invention. FIG. 5B is a detailed view of a lower front edge A of a rudder for a ship according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view of a rudder for a ship according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 선박용 러더(1)는, 러더 몸체(10), 하측 단부(20), 러더 스케그(30), 프로펠러, 러더 벌브(50)를 포함한다. 이하에서는 상기 구성들을 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 1 to 6, the marine rudder 1 includes a rudder body 10, a lower end portion 20, a rudder skeg 30, a propeller, and a rudder bulb 50. Hereinafter, the configurations will be described in detail with reference to the drawings.

러더 몸체(10)는, 프로펠러의 후방에 위치되고 선체(도시하지않음)의 선미부(2)에 형성된 러더 스케그(30)에서 하방으로 연장형성되며, 프로펠러의 후류를 받아 선박(도시하지 않음)의 항해 방향을 조종한다. The rudder body 10 is located at the rear of the propeller and extends downward from the rudder skeg 30 formed on the stern section 2 of the hull (not shown). The rudder body 10 receives the wake of the propeller, ) Of the ship.

구체적으로, 러더 몸체(10)는, 러더 좌측면(11), 러더 우측면(12), 상단면(15) 및 하단면(16)으로 둘러싸여 형성되며, 프로펠러의 후류를 최초로 받는 러더 몸체 전연부(13)와 프로펠러의 후류를 최후로 흘려보내는 러더 몸체 후연부(14)를 포함할 수 있다. Specifically, the rudder body 10 is surrounded by the rudder left surface 11, the rudder right side surface 12, the top surface 15 and the bottom surface 16, and is provided with a rudder body front edge portion 13 and a rearward rudder body rearward end 14, which finally flows the wake of the propeller.

러더 좌측면(11) 및 러더 우측면(12)은, 러더 몸체(10)의 좌측 및 우측에 형성된 면으로써, 러더 스케그(30)와 맞닿는 상단면(15)에서부터 하단면(16)까지 각각 좌측 하방 또는 우측 하방 연장됨으로써 형성될 수 있다.The rudder left side surface 11 and the rudder right side surface 12 are the surfaces formed on the left and right sides of the rudder body 10 so as to extend from the upper end surface 15 abutting the rudder skeg 30 to the lower end surface 16, Downward or rightwardly downward.

러더 몸체 전연부(13; Leading edge) 및 러더 몸체 후연부(14; trailing edge)는, 러더 몸체(10)의 전측 및 후측에 형성된 부분으로써, 러더 몸체 전연부(13)는 프로펠러의 후류를 최초로 받으며, 러더 몸체 후연부(14)는 프로펠러 후류를 러더 몸체(10)로부터 최후로 흘려보낼 수 있다. The leading edge 13 and the trailing edge 14 of the rudder body are formed on the front and rear sides of the rudder body 10 so that the rudder body front edge portion 13 is the first And the rudder body rearward portion 14 can flow the propeller wake from the rudder body 10 to the end.

도 2a를 살펴보면 러더 몸체 전연부(13) 및 러더 몸체 후연부(14)는 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지만 형성되어 있으나(이 경우 러더 하단면 라인(L2)은 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 동일), 도 3을 살펴보면 프로펠러 축 하측단 라인(L1)을 지나 일정길이만큼 더 연장되어 형성될 수 있다. (이 경우 러더 몸체 전연부(13) 및 러더 몸체 후연부(14)는, 러더 하단면 라인(L2)까지 형성될 수 있다.)2A, the rudder body front edge portion 13 and the rudder body rear edge portion 14 are formed only up to the lower end line L1 of the propeller shaft (in this case, the rudder lower end surface line L2 is the lower end line of the propeller shaft L1 3), it can be formed by extending a certain length beyond the lower end line L1 of the propeller shaft as shown in FIG. (In this case, the rudder body front portion 13 and the rudder body rear portion 14 may be formed up to the rudder lower end surface line L2).

도 3에서 개시된 본 발명의 선박용 러더(1)는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 추가로 구성되며 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다. The marine rudder 1 of the present invention disclosed in FIG. 3 further comprises a rudder body lower front edge 131 and a rudder body lower rear edge 141, and a detailed description thereof will be given later.

상단면(15)과 하단면(16)은, 러더 몸체(10)의 상측과 하측에 형성된 면으로써, 상단면(15)은 러더 스케그(30)와 맞닿고, 하단면(16)은 후술할 하측 단부(20)와 맞닿도록 형성될 수 있다. The upper surface 15 and the lower surface 16 are surfaces formed on the upper and lower sides of the rudder body 10 so that the upper surface 15 abuts against the rudder skeg 30, May be formed to abut the lower end (20).

하단면(16)은, 전방 곡률(R1)을 적어도 일부 가질 수 있으며, 여기서 전방 곡률(R1)은 러더 몸체 하측 전연부 곡률로서 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 하측 단부(20)의 적어도 일부 포함할 수 있다. 러더 몸체 하측 전연부 곡률(R1)은 바람직하게 반지름이 0.5m 내지 1m일 수 있다.(도 5a 및 도 5b 참조)Wherein the lower surface 16 has at least a portion of the front curvature R1 wherein the front curvature R1 is the curvature of the lower front edge of the rudder body at least a portion of the rudder body lower front edge 131 and the lower edge 20 . The rudder body lower front edge curvature R1 may preferably have a radius of 0.5 m to 1 m (see Figs. 5A and 5B).

이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)와 하단면(16)이 연결형성되는 전방을 유선형으로 부드럽게 연결가능하므로, 캐비테이션의 발생원인이 되는 단차의 발생을 방지하여 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.As a result, the marine rudder 1 according to the present invention can smoothly connect the front side where the lower end 20 and the lower end face 16 are connected to each other in a streamlined manner, so that the occurrence of a step that is a cause of cavitation can be prevented, 1) can be more effectively reduced.

또한 하단면(16)은 후방 곡률(R2)을 적어도 일부 가질 수 있으며, 여기서 후방 곡률(R2)은 러더 몸체 하측 후연부 곡률로서 러더 몸체 하측 후연부(141) 및 하측 단부(20)의 후방을 적어도 일부 포함할 수 있다.(도 6 참조)The lower surface 16 may also have at least a portion of the rear curvature R2 wherein the curvature R2 is the curvature of the lower rear edge of the rudder body at the rear of the rudder body lower rear edge 141 and lower end 20 (See Figure 6).

러더 몸체 하측 후연부 곡률(R2)은 반지름이 8m 내지 12m 일 수 있으며, 상단면(15)에서부터 하측 단부(20)의 하방최대돌출지점(DLS)으로부터 45mm 내지 55mm 만큼의 상측위치까지 연장 형성될 수 있다.The rudder body lower rear edge curvature R2 may have a radius of 8 m to 12 m and may extend from the top surface 15 to an upper position of 45 mm to 55 mm from the downward maximum protruding point D LS of the lower end 20 .

이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)와 하단면(16)이 연결형성되는 후방을 유선형으로 부드럽게 연결가능하므로, 캐비테이션의 발생원인 이 되는 단차의 발생을 방지하여 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.As a result, the ship rudder 1 of the present invention can smoothly connect the rear side where the lower end portion 20 and the lower end surface 16 are connected to each other in a streamlined manner, so that the occurrence of a step that causes cavitation can be prevented, 1) can be more effectively reduced.

러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성될 수 있다. 이때, 러더 몸체(10)에는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 형성되지 않는다.(도 2a 참조)In the rudder body 10, the lower end surface 16 may be formed up to the lower end line L1 of the propeller shaft. At this time, the rudder body lower front edge 131 and the rudder body lower rear edge 141 are not formed in the rudder body 10 (see FIG. 2A)

이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는, 프로펠러 후류의 하방유동 중 추진력 감소를 일으키는 후류를 받지 않아 추진력의 증대를 구현할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the marine rudder (1) of the present invention has the effect of realizing an increase in the propulsive force because it is not subjected to the wake causing the propulsion force to decrease in the downward flow downstream of the propeller.

또한, 이와 달리 러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)을 지나 일정길이만큼 더 연장되어 러더 하단면 라인(L2)까지 형성될 수 있다.(도 3 참조)Alternatively, the rudder body 10 may be formed to extend to the rudder lower end face line L2 by a certain length beyond the lower end face 16 of the propeller shaft lower end line L1 (see FIG. 3) )

구체적으로, 러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러의 최하단 라인 사이 즉, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러 팁(411) 사이에 위치하되, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 더 근접하게 마련될 수 있다. 즉, 러더 몸체(10)는 하단면(16)이 프로펠러 반경(PR)의 중간위치를 기준으로 프로펠러 팁(411)보다 프로펠러 축(44)에 더 가까운 영역에 마련될 수 있다. Specifically, in the rudder body 10, the lower end face 16 is positioned between the lower end line L1 of the propeller shaft and the lower end line of the propeller, that is, between the propeller shaft lower end line L1 and the propeller tip 411 , And closer to the lower end line L1 of the propeller shaft. That is, the rudder body 10 can be provided in the region where the lower end face 16 is closer to the propeller shaft 44 than the propeller tip 411 with respect to the intermediate position of the propeller radius PR.

이러한 결과는, 프로펠러 후류의 유동 중 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.5 수직길이보다 하방의 유동이 오히려 선박의 추진성능을 저하시키는 원인을 가져오게되는 연구를 통하여 도출되었다. This result is derived from the study that the flow below the vertical length of the propeller radius (PR) from the lower end line (L1) of the propeller shaft during the flow downstream of the propeller deteriorates the propulsion performance of the ship .

즉 프로펠러의 후류 유동 중 프로펠러 축 하측단 라인(L1) 이후의 유동 모두가 선박의 추진성능을 저하시키는 것이 아니므로, 프로펠러 축 하측단 라인(L1) 이후로부터 좀 더 하측 연장할 여지가 있다는 것을 알아내었다. That is, since all of the flow after the propeller shaft downstream line L1 in the downstream flow of the propeller does not lower the propulsion performance of the ship, it can be seen that there is room to extend further downward from the downstream end line L1 of the propeller shaft I got it.

따라서, 본 발명의 선박용 러더(1)는 수치적으로 바람직하게 러더 몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.5 수직길이 이내에 위치할 수 있다. 일반적인 러더의 경우 러더몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.9 수직길이 이상에 위치하는 것과 비교하면 본 발명의 러더 몸체(10)는 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 훨씬 더 근접하게 마련된다. Therefore, the marine rudder 1 of the present invention is preferably such that the lower end face 16 of the rudder body 10 is located within 0.5 vertical length of the propeller radius PR from the lower end line L1 of the propeller shaft have. The rudder body 10 according to the present invention has a lower end surface 16 of the rudder body 10 than the rudder body 10 of the present invention is positioned at 0.9 or more of the vertical length of the propeller radius PR from the lower end line L1 of the propeller shaft. The lower surface 16 is provided much closer to the lower end line L1 of the propeller shaft.

또한, 수치적으로 바람직하게 러더 몸체(10)는 수직 길이가 러더 몸체(10)의 상단면(15)에서 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지의 수직길이의 1.3이내인 길이를 가질 수 있다.Also numerically preferably the rudder body 10 may have a length whose vertical length is within 1.3 of the vertical length from the top face 15 of the rudder body 10 to the lower end line L1 of the propeller shaft.

이때, 러더 몸체(10)에는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 형성될 수 있으며, 각각의 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)의 하방길이는 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서 러더 하단면 라인(L2)까지의 길이이다.The rudder body lower front edge 131 and the rudder body lower rear edge 141 may be formed in the rudder body 10. The rudder body lower front edge 131 and the rudder body lower rear edge 141 may be formed, Is the length from the lower end line L1 of the propeller shaft to the lower end surface line L2 of the rudder.

상기 설명한 바와 같은 도 3에 도시된 선박용 러더(1)의 추가 하측 연장으로, 도 3에서의 선박용 러더(1)는 도 2a에서의 선박용 러더(1)보다 측면의 면적이 더 넓어질 수 있다. 이러한 차이점은 도 3에서의 선박용 러더(1)가 도 2a에서의 선박용 러더(1)와 같이 선박의 추진성능 향상 효과를 가져갈 수 있는 반면에 도 2a에서의 선박용 러더(1)의 조타성능보다 향상되는 추가적인 효과가 있다.With the additional lower extension of the marine rudder 1 shown in Fig. 3 as described above, the marine rudder 1 in Fig. 3 can be wider in area than the marine rudder 1 in Fig. The difference is that while the marine rudder 1 in Fig. 3 can have an effect of improving the propulsion performance of the marine vessel like the marine rudder 1 in Fig. 2A, the marine rudder 1 can be improved more than the marine rudder 1 in Fig. There is an additional effect.

이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1; 도 3에 도시된 러더)는, 러더 몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성되는 러더(도 2a에 도시된 러더)와 동일하게 프로펠러 후류의 하방유동 중 추진력 감소를 일으키는 후류를 받지 않아 추진력의 증대를 구현하게되는 효과를 가짐과 동시에 선박용 러더(1)의 측면적이 증가함으로써 선박의 조타능력을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.3, the rudder 1 (Fig. 3) of the present invention comprises a rudder (the rudder shown in Fig. 2A) in which the lower end surface 16 of the rudder body 10 is formed up to the lower end line L1 of the propeller shaft, ), It is possible to realize an increase in propulsive force without receiving a wake that causes a decrease in the propulsive force in the downward flow of the propeller, and at the same time, it is possible to sufficiently secure the steering ability of the ship by increasing the side area of the rudder (1) It is effective.

상기에서 설명한 본 발명의 선박용 러더들 및 종래의 선박용 러더는 도 4를 살펴보면 한 눈에 비교하기 쉽다. The marine rudders of the present invention and the conventional marine rudder described above are easy to compare at a glance with reference to FIG.

도 4에서 (a)는 종래의 선박용 러더로써, 러더 몸체의 하단면이 프로펠러 축 하측단 라인과 프로펠러 팁 사이에 위치하되, 프로펠러 팁에 더 근접하게 마련되고 있다. 4 (a) is a conventional marine rudder in which the lower end surface of the rudder body is positioned between the lower end line of the propeller shaft and the propeller tip, closer to the propeller tip.

그에 반해 (c)는 본 발명의 일 실시예의 선박용 러더(1)로써, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성되어 있다. On the other hand, (c) is a ship rudder 1 according to an embodiment of the present invention, in which the lower end surface 16 is formed up to the lower end line L1 of the propeller shaft.

그리고, (d)는 본 발명의 다른 실시예의 선박용 러더(1)로써, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러 팁(411) 사이에 위치하되, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 더 근접하게 마련되어 있다. The lower end surface 16 is located between the lower end line L1 of the propeller shaft and the propeller tip 411 and the lower end surface 16 of the propeller shaft lower end line L1. ≪ / RTI >

하측 단부(20)는, 하단면(16)으로부터 하방으로 연장형성되며, 측면에서 볼 때 하방으로 볼록한 곡선의 형태를 가지고 정면에서 볼 때 하방으로 볼록한 곡선의 형태를 가질 수 있다. 일례로 하측 단부(20)는, 러더 몸체(10)의 하단면(16)으로부터 하방돌출된 형태로 보일 수 있다.The lower end 20 is formed to extend downward from the lower end surface 16 and has a downward convex curve shape when viewed from the side and a downward convex curve shape when viewed from the front side. For example, the lower end 20 may be seen to protrude downwardly from the lower end face 16 of the rudder body 10.

본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 하측 단부(20)의 기하학적 형상의 특징으로 인해서 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있어, 선박용 러더(1)에서 발생되는 진동 소음을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, the cavitation generated in the lower portion of the marine rudder 1 can be very effectively reduced due to the geometric shape of the lower end portion 20 as described above, and the vibration noise generated in the marine rudder 1 Can be reduced very effectively.

이는 도 7 및 도 8을 보면 시각적으로 쉽게 알 수 있으므로, 도 7 및 도 8을 살펴보면서 이를 기술하도록 한다. 7 and 8, this will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

도 7은 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다. 구체적으로, 도 7의 (a) 및 (c)는 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 전면에서 바라보는 도이고, 도 7(b)는 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 저면에서 바라보는 도이다. Fig. 7 is an experimental view of cavitation of a propeller wake of a conventional marine rudder without a round shape at its lower end. 7 (a) and 7 (c) are views showing a result of an experiment in which a propeller wake is generated in a conventional rudder for a ship having no round shape at the lower end, and FIG. 7 (b) In which a propeller wake is generated in a conventional rudder for a ship having no round shape, and the result is shown from the bottom.

도 7(a) 내지 (c)를 살펴보면 하측 단부에 라운드 형상이 없어 양측면으로 캐비테이션이 발생하는 것을 확연하게 볼 수 있다. 이로 인해 종래의 선박용 러더에서는 캐비테이션으로 인해 진동 소음이 크게 발생하고 러더의 손상 및 선박의 추진성능이 저하되는 문제점이 있었다. 7 (a) to (c), it can be clearly seen that cavitation occurs on both sides because there is no round shape at the lower end. Accordingly, in the conventional rudder for ships, vibration noise is largely caused by cavitation, and damage to the rudder and propulsion performance of the ship are deteriorated.

도 8은 하측 단부에 라운드 형상이 구비되는 본 발명의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다. 구체적으로, 도 8의 (a)는 하측 단부에 라운드 형상이 있는 본 발명의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 우측 전면에서 바라보는 도이고, 도 8의 (b)는 하측 단부에 라운드 형상이 있는 본 발명의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 좌측 전면에서 바라보는 도이다. Fig. 8 is an experimental view of the cavitation of the propeller of the marine rudder of the present invention having a round shape at the lower end thereof. 8 (a) is a view showing a result of an experiment in which a wake of a propeller is generated in a rudder for a ship of the present invention having a round shape at a lower end, and FIG. 8 (b) FIG. 8 is a view showing a result of an experiment in which a wake of a propeller is generated in a rudder for a ship of the present invention having a round shape. FIG.

도 8(a) 내지 (b)를 살펴보면 하측 단부에 라운드 형상이 존재하여, 양측면으로 캐비테이션이 전혀 발생하지 않는 것을 확연하게 볼 수 있다. 이로 인해 본 발명의 선박용 러더(1)에서는 캐비테이션 발생이 극적으로 최소화되어 이로 인한 진동 소음발생이 일어나지 않으며, 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.8 (a) to 8 (b), it can clearly be seen that there is a round shape at the lower end and no cavitation occurs at both sides. Accordingly, in the marine rudder 1 according to the present invention, generation of vibration is minimized dramatically, so that vibration noise is not generated and the propulsion performance of the ship is maximized.

또한, 본 출원인은 상기 기술된 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 기하학적 특성을 더욱 구체적으로 연구하여 하기와 같은 수치적 특성을 얻어내었다. The applicant has further studied the geometrical characteristics of the lower end 20 of the marine rudder 1 described above to obtain numerical characteristics as described below.

즉 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 이거나 또는 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07일 수 있다. That is, in the embodiment of the present invention, the lower end portion 20 is formed so that the downward maximum protrusion length D RS is 0.05 to 0.35 of the propeller shaft diameter D, or the downward maximum protrusion length D RS is equal to or smaller than the propeller radius PR 0.02 to 0.07.

또한, 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치할 수 있다. In addition, the lower end 20 in the embodiment of the present invention, the lower projection length up to the point (D LS) is located within the 20% to 40% in the longitudinal direction from the bottom surface 16 the front end of the rudder body (10) can do.

이러한 수치적 한정으로 인한 효과를 도출해내는 시험결과에 대해서는 도 9 내지 도 10c를 참고로 하여 설명하도록 한다. Test results for deriving the effect of such a numerical limitation will be described with reference to Figs. 9 to 10C.

먼저, 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)의 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 수치가 도출된 결과를 상세히 설명하기 위해서 도 9a 내지 도 9e를 살펴보도록 한다. First, in order to explain in detail the result of the downward maximum projecting length D RS of the lower end 20 in the embodiment of the present invention derived from 0.05 to 0.35 numerical values of the propeller shaft diameter D, FIGS. 9A to 9E See you.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부의 라운드 형태가 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부 실험도, 실시예들을 나타낸 도, 에너지 저감 결과표, 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제1 도 및 제2 도이다.FIGS. 9A to 9E are diagrams illustrating an experiment in which cavitation occurs according to a change in length of a round shape of a lower end of a ship rudder according to the present invention, which is spaced apart from a lower end surface, a diagram showing embodiments, an energy reduction result table, 1 < / RTI > and FIG. 2, respectively.

도 9a 내지 도 9e를 보면, 실험의 기준이 되는 선박용 러더(1)가 도 9a에 개시되어 있으며, 하측 단부(20)의 라운드 형태가 하단면(16)으로부터 이격된 길이(DRS)를 0.1D, 0.2D, 0.3D, 0.4D, 0.5D, 0.7D, 1.0D로 각각 분류하였다(도 9b 참조; 여기서 D는 프로펠러 축 직경이고, DRS는 러더 하측단 라인(L2)에서 하측 단부 최대돌출지점 라인(L3)까지의 수평 길이이다.)Figure 9a to Referring to FIG. 9e, a ship rudder (1) that is the basis for the experiment disclosed in Figure 9a, the length (D RS) remote from the rounded bottom surface 16 of the lower end (20) 0.1 D, 0.2D, 0.3D, 0.4D, 0.5D, 0.7D and 1.0D, respectively (see FIG. 9B, where D is the propeller shaft diameter and D RS is the maximum of the lower end It is the horizontal length to the protruding point line L3.)

하측 단부(20)의 라운드 형태가 하단면(16)으로부터 이격된 길이(DRS) 각각에 대해서 실험한 결과는 도 9c에 도시되어 있으며, 도 9d 및 도 9e에서는 CFD 도를 살펴볼 수 있다. The results of the experiment for each of the lengths D RS of the lower end portion 20 separated from the lower end surface 16 are shown in FIG. 9C, and the CFD diagrams are shown in FIGS. 9D and 9E.

도 9c를 살펴보면 0.1D 내지 0.3D에서 출력 저감효과가 최고로 산출(약 4.80% 내지 약 4.83%)된 것을 볼 수 있고, 이는 도 9d 및 도 9e에서도 CFD로 확연히 드러나는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9C, it can be seen that the output reduction effect is maximized (about 4.80% to 4.83%) at 0.1D to 0.3D, which is also evident in the CFD in FIGS. 9D and 9E.

즉, 도 9a 내지 도 9e를 통해서, 본 발명의 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 수치에서 최적의 출력 저감효과가 발생하여 캐비테이션 발생이 최소화됨이 도출된다. 9A to 9E, the maximum protruding length D RS of the lower end 20 of the marine rudder 1 of the present invention is set to be 0.05 to 0.35 of the propeller shaft diameter D, And the occurrence of cavitation is minimized.

이를 프로펠러 반경(PR)에 대해서 수치적으로 변환하면, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07이게 된다. 이에 상기 실험결과는 프로펠러 반경(PR)을 기준으로 한 수치적 한정과 공유될 수 있다. If this is numerically converted with respect to the propeller radius PR, the maximum downward protrusion length D RS is 0.02 to 0.07 of the propeller radius PR. The experimental results can then be shared with a numerical limitation based on the propeller radius (PR).

다음으로, 본 발명의 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치하는 수치가 도출된 결과를 상세히 설명하기 위해서 도 10a 내지 도 10c를 살펴보도록 한다. Next, the numerical value at which the point D LS at which the downward protruding length of the lower end portion 20 of the present invention is maximum is located within 20% to 40% in the forward and backward direction at the front end of the lower end surface 16 of the rudder body 10 The results will be described in detail with reference to FIGS. 10A to 10C.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 실험도, 실시예들을 나타낸 도 및 러더 비틀림 모멘트 결과표이다.FIGS. 10A to 10C are rudder torsional moment tests according to any one of the rudder lower end surface lengthwise positions of the marine rudder in the shape of the lower end round, and the rudder torsional moments result table showing the embodiments .

도 10a 내지 도 10c를 보면, 실험의 기준이 되는 선박용 러더(1)가 도 10a에 개시되어 있으며, 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)을 0.125C, 0.250C, A.P., 0.375C, 0.500C, 0.625C, 0.750C, 0.875C로 각각 분류하였다(도 10b 참조; 여기서 C는 러더 몸체(10)의 하단면(16)의 전후길이(C)임)10A to 10C, a ship rudder 1 as a reference of the experiment is shown in Fig. 10A, and a point D LS where the downward protrusion length of the lower end portion 20 is the maximum is set at 0.125C, 0.250C, (C in Fig. 10B, where C is the front-rear length C of the lower end face 16 of the rudder body 10)

하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS) 각각에 대해서 실험한 결과는 도 10c에 도시되어 있으며, 이를 살펴보면 0.20C 내지 0.40C에서 러더 비틀림 모멘트 비교 정도가 최저로 산출(약 2% 내지 약 9%)된 것을 볼 수 있다.FIG. 10C shows the result of the experiment for each of the points D LS at which the downward protruding length of the lower end portion 20 is the maximum. As shown in FIG. 10C, the degree of the rudder torsional moment comparison is calculated to be the lowest at about 0.20C to 0.40C 2% to about 9%).

즉, 도 10a 내지 도 10c를 통해서, 본 발명의 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치에서 최소의 러더 비틀림 모멘트 발생하여, 캐비테이션 발생이 최소화됨이 도출된는 것을 알 수 있다. 10A to 10C, a point D LS at which the downward protruding length of the lower end 20 of the marine rudder 1 of the present invention is maximum is larger than a point D LS at the front end of the lower end face 16 of the rudder body 10 A minimum rudder torsional moment is generated at a position within the range of 20% to 40% in the forward and backward directions, and the occurrence of cavitation is minimized.

상기와 같은 실험결과를 통해 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35(하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07)일 수 있고, 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치하도록 설계할 수 있다. According to the experimental results, the lower end 20 of the present invention has the maximum downward protrusion length DRS of 0.05 to 0.35 (the maximum downward protrusion length DRS of the propeller shaft diameter D) PR of the ladder body 10 and the point DLS at which the downward protruding length is maximum can be positioned within 20% to 40% in the forward and backward direction at the front end of the lower end face 16 of the ladder body 10 .

이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)로 인해 하부에 캐비테이션이 전혀 발생하지 않아 이로 인한 진동 소음발생이 전혀 일어나지 않으며, 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.Accordingly, the marine rudder 1 of the present invention does not generate cavitation at the bottom due to the lower end portion 20, and thus, vibration noise is not generated at all and the propulsion performance of the ship is maximized.

이러한 본 발명의 선박용 러더(1)는 조선업에서 전혀 생산이 이루어지지 않았고 문헌상으로도 찾아볼 수 없는 형태를 가지고 있어 신규성이 매우 강하고 캐비테이션을 매우 효과적으로 저감할 수 있다. Since the ship rudder 1 of the present invention is not produced at all in the shipbuilding industry and has a form which can not be found in the literature, the novelty is very strong and the cavitation can be effectively reduced.

러더 스케그(30)는, 선미(2)에 하방 돌출되어 선미(2)와 일체형으로 형성될 수 있으며, 선미(2)와 러더 몸체(10) 사이에 구비되어 선박용 러더(1)를 선미(2)에 직접 또는 간접적으로 고정시키는 역할을 하고, 선미(2)에 적어도 하나 이상 구비되어(바람직하게는 한 개(단축선) 또는 두 개(쌍축선) 설치) 선박의 직진성을 확보하는데 도움을 줄 수 있다.The rudder skewer 30 can be formed integrally with the stern 2 and protrude downward from the stern 2 and can be provided between the stern 2 and the rudder body 10 to support the marine rudder 1 at the stern 2 2), and at least one (preferably one (short axis) or two (two axis) installation is provided in the stern 2 to help secure the straightness of the ship You can give.

러더 스케그(30)는 러더 축(도시하지 않음)이 삽입되어 러더 몸체(10)와 연결될 수 있으며, 단면은 전단이 곡면이며 후단이 뾰족한 형태일 수 있다. The rudder skeleton 30 may be connected to the rudder body 10 by inserting a rudder shaft (not shown), and may have a curved front end and a sharp rear end.

여기서 러더 스케그(30)의 단면은 러더 몸체(10)의 단면과 동일 또는 유사하게 형성되어 러더 스케그(30)의 형상과 러더 몸체(10)의 형상을 연속적으로 일치되도록 형성함으로써, 러더 스케그(30)와 러더 몸체(10)의 불연속면을 부드럽게 연결시켜주어 불연속면에 의한 저항을 최소화하는 효과를 발현할 수 있다.Here, the cross section of the rudder skewer 30 is formed to be the same as or similar to the cross section of the rudder body 10, so that the shape of the rudder skewer 30 and the shape of the rudder body 10 are continuously matched, It is possible to smoothly connect the discontinuity surfaces of the disc 30 and the rudder body 10 to minimize the resistance due to the discontinuity surface.

프로펠러는, 선체의 후미에 구비되며 선박에 추진력을 발생시키고 복수 개 구비될 수 있다.(예를 들어, 쌍축선에서의 프로펠러는 2개) The propeller is provided at the rear of the hull and may be provided with a plurality of propulsive forces on the ship (for example, two propellers on the biaxial axis).

구체적으로, 프로펠러는, 회전력으로 유체를 밀어내어 이에 대한 반작용으로 추진력을 발생시키는 프로펠러 날개(41), 프로펠러 축(44)의 후미에 구비되는 프로펠러 캡(42), 프로펠러 축(44)과 체결되어 프로펠러 축(44)으로부터 전달받은 동력을 프로펠러 날개(41)로 전달하는 프로펠러 허브(43), 및 추진엔진(도시하지 않음)에서 발생되는 동력을 추진엔진의 구동축으로부터 전달받는 프로펠러 축(44)을 포함한다. Specifically, the propeller includes a propeller blade 41 that pushes the fluid by a rotational force and generates a propelling force as a reaction thereto, a propeller cap 42 provided at the rear of the propeller shaft 44, and a propeller shaft 44, A propeller hub 43 for transmitting the power received from the shaft 44 to the propeller blade 41 and a propeller shaft 44 for receiving the power generated from the propulsion engine (not shown) from the drive shaft of the propulsion engine do.

여기서 프로펠러는, 일레로 일반적으로 널리 사용되는 스크류 프로펠러일 수 있며, 프로펠러 날개(41)는 일례로 3엽 또는 4엽의 날개가 마련될 수 있다. Here, the propeller may be a screw propeller widely used in general, and the propeller blade 41 may be provided with three or four leaf blades.

러더 벌브(50)는, 러더 몸체 전연부(13) 상에 프로펠러 축(44)의 중심선(L4)과 동일한 축 선상에 중심축이 형성되어 프로펠러 후류를 적절하게 정류함으로써, 선박의 추진력을 항샹시키고, 직진성을 극대화시키며, 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.The center of the rudder bulb 50 is formed on the rudder body front edge portion 13 on the same axis line as the center line L4 of the propeller shaft 44 so that the wake of the propeller is suitably rectified, , Maximize straightness, and increase energy efficiency.

여기서 러더 벌브(50)는, 최대 횡단면(해수면을 기준으로 수직한 단면적)이 프로펠러 축(44)의 최대 횡단면(일례로 프로펠러 캡(42)의 해수면을 기준으로 수직한 단면적)보다 작도록 형성될 수 있다. Here, the rudder bulb 50 is formed such that the maximum cross-sectional area (cross-sectional area perpendicular to the sea surface) is smaller than the maximum cross-sectional area of the propeller shaft 44 (for example, the cross-sectional area perpendicular to the sea surface of the propeller cap 42) .

이를 통해서 본 발명에서는 러더 벌브(50)가 선박용 러더(1)에 장착됨으로써 발생하는 항력을 효과적으로 줄여줌과 동시에 프로펠러 후류를 적절하게 정류할 수 있어 프로펠러 효율이 1.0% 내지 2.0%의 효율 상승을 가져올 수 있다. Accordingly, in the present invention, the drag force generated by mounting the rudder bulb 50 to the marine rudder 1 can be effectively reduced, and the wake of the propeller can be properly rectified, thereby improving the efficiency of the propeller efficiency by 1.0% to 2.0% .

물론, 본 발명의 러더 벌브(50)는, 최대 횡단면이 프로펠러 축(44)의 최대 횡단면보다 크도록 형성될 수 있음은 물론이다. It goes without saying that the rudder bulb 50 of the present invention can be formed such that the maximum cross section is larger than the maximum cross section of the propeller shaft 44.

또한 러더 벌브(50)는, 러더 벌브 하측단이 프로펠러 축(44)의 하측단 라인(L1) 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해서 러더 벌브(50)는 기존의 러더 벌브보다 조타성능은 확보함과 동시에, 프로펠러 후류를 매우 적절하게 정류할 수 있어 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.The rudder bulb 50 may be formed such that the lower end of the rudder bulb is positioned on the lower end line L1 of the propeller shaft 44. [ Through this, the rudder bulb 50 can secure the steering performance more than the conventional rudder bulb, and can rectify the propeller wake very appropriately, thereby maximizing the propulsion performance of the ship.

추력(Trust)핀(60)은, 러더 벌브(50)의 일측 또는 타측에 구비될 수 있으며, 프로펠러 후류를 정류하여 양력을 발생시킴으로써 선박의 추진력을 향상시킬 수 있다. 여기서 추력핀(60)은 러더 벌브(50)뿐만 아니라 러더 좌측면(11) 또는 러더 우측면(12)에도 구비될 수 있다.The thrust pin 60 may be provided on one side or the other side of the rudder bulb 50. The propulsion force of the ship can be improved by rectifying the wake of the propeller to generate lift. Here, the thrust pin 60 may be provided not only on the rudder bulb 50 but also on the rudder left side 11 or rudder right side 12.

구체적으로, 추력핀(60)은, 러더 벌브(50)에 부착된 일단은 전면 고정될 수 있으며, 일단에서 타단으로 갈수록 상방 또는 하방으로 휘어진 형태일 수 있다. 이로 인해 추력핀(60)은 프로펠러에 의해 발생하는 후류의 압력을 적절히 이용하여 프로펠러의 후류를 정류함으로써, 선박의 추진효율을 극대화할 수 있다. 즉, 추력핀(60)은 프로펠러 후류 유동을 이용하여 이로 인해 발생하는 양력(lifting force)과 항력(drag force)의 반작용에 대한 분력으로, 선박에 대한 직진성을 극대화하고 선박의 추진력을 향상시킬 수 있다.Specifically, one end of the thrust pin 60 attached to the rudder bulb 50 may be fixed to the front surface, and may be bent upwardly or downwardly from one end to the other end. Accordingly, the propelling efficiency of the ship can be maximized by rectifying the wake of the propeller by appropriately using the downstream pressure generated by the propeller. That is, the thrust pin 60 utilizes the flow of the propeller and utilizes the force to lift and drag forces generated thereby to maximize the straightness to the ship and improve the propulsion force of the ship have.

또한, 추력핀(60)은 러더 벌브(50)로부터 멀어질수록 전후 폭이 동일하거나 또는 가변하는 형태를 가질 수 있으며, 추력핀(60)의 전연부(부호 도시하지 않음)의 받음 각이 프로펠러의 후류 유동에 적합하도록 구성될 수 있다. The thrust pin 60 may have the same or varying width as the distance from the rudder bulb 50 increases and the receiving angle of the front edge portion of the thrust pin 60 Of the wake flow.

이와 같이 상기의 구성들을 통한 본 발명의 선박용 러더(1)에 대한 효과를 하기 정리하여 보면, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 프로펠러 축(44) 하측단 라인(L1)으로부터 일정간격 하방 연장되도록 하여 선박의 조향성능을 최대한으로 확보함과 동시에, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 러더(1)에서 발생하는 항력을 줄이고 양력을 향상시키는 효과가 있어 선박의 추진성능이 향상되는 효과가 있다. The rudder 1 for a ship according to the present invention is constructed such that the lower end line L1 of the propeller shaft 44 is spaced apart from the lower end line L1 by a predetermined distance Thereby maximizing the steering performance of the ship and optimizing the flow of the wake of the propeller, thereby reducing the drag force generated by the rudder 1 and improving the lift, thereby improving the propulsion performance of the ship.

또한, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 프로펠러 축(44) 하측단 라인(L1)으로부터 일정간격 연장되도록 하여 프로펠러 후류 유동에 최적화되므로 러더(1)의 캐비테이션 발생에 적극적으로 대처가능하고 이로 인해 러더(1)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.Since the ship rudder 1 according to the present invention is optimized for the flow downstream of the propeller by extending the lower end line L1 of the propeller shaft 44 at a predetermined interval, The durability of the rudder 1 is improved.

또한, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 러더 하측 단부(20)를 라운드 형상으로 제작함으로써, 러더(1)에서 발생하는 캐비테이션을 최소화하는 효과가 있고, 이로 인해 진동소음이 최소화되고 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다. In addition, the marine rudder 1 according to the present invention has the effect of minimizing the cavitation generated in the rudder 1 by making the rudder lower end portion 20 round, thereby minimizing the vibration noise, The propulsion performance is maximized.

또한, 이러한 본 발명의 선박용 러더(1)는 조선업에서 전혀 생산이 이루어지지 않았고 문헌상으로도 찾아볼 수 없는 형태를 가지고 있어 신규성이 매우 강하고 캐비테이션을 매우 효과적으로 저감할 수 있다. In addition, the marine rudder 1 of the present invention is not produced at all in the shipbuilding industry, and has a form that can not be found in the literature, so that the novelty is very strong and the cavitation can be effectively reduced.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification and the modification are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 선박용 러더 2: 선미부
10: 러더 몸체 11: 러더 좌측면
12: 러더 우측면 13: 러더 몸체 전연부
131: 러더 몸체 하측 전연부 14: 러더 몸체 후연부
141: 러더 몸체 하측 후연부 15: 상단면
16: 하단면 20: 하측 단부
30: 러더 스케그 41: 프로펠러 날개
411: 프로펠러 팁 412: 프로펠러 팁
42: 프로펠러 캡 43: 프로펠러 허브
44: 프로펠러 축 50: 러더 벌브
60: 추력핀
L1: 프로펠러 축 하측단 라인 L2: 러더 하단면 라인
L3: 하측 단부 최대돌출지점 라인 L4: 프로펠러 축 중심라인
C: 러더 하단면 전후 길이 D: 프로펠러 축 직경
PR: 프로펠러 반경 DRS: 하측 단부 최대돌출길이
DLS: 하측 단부 최대지점위치 R1: 러더 몸체 하측 전연부 곡률
R2: 러더 몸체 하측 후연부 곡률1: rudder for ship 2: stern
10: rudder body 11: rudder left side
12: rudder right side 13: rudder body front edge
131: rudder body lower front edge 14: rudder body rear edge
141: rudder body lower rear edge 15: upper surface
16: lower face 20: lower end
30: Rudder Scale 41: Propeller blade
411: Propeller tip 412: Propeller tip
42: propeller cap 43: propeller hub
44: propeller shaft 50: rudder bulb
60: thrust pin
L1: Lower end line of the propeller shaft L2: Lower end surface line of the rudder
L3: Maximum extreme point of lower end line L4: Propeller shaft center line
C: Length of rudder bottom face D: Propeller shaft diameter
PR: Propeller radius D RS : Minimum end protrusion length
D LS : Position at the lower end maximum position R1: Lower end of the rudder body Curvature
R2: Rudder body Lower posterior curvature

Claims (1)

선박용 러더.
Marine rudder.
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