KR20180027301A - Rudder for ship - Google Patents

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KR20180027301A
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히로시 아라이
토모나리 니시우라
켄지 타카기시
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재팬 마린 유나이티드 코포레이션
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    • 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
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    • B63H25/382—Rudders movable otherwise than for steering purposes; Changing geometry
    • B63B2718/00—

Abstract

Provided is a rudder for a ship to reduce rudder resistance in case of an advance while reducing bending stress generated around a pintle by a steering force applied to a rudder. A rudder intermediate portion (20) of the rudder (13) interposes a pintle (16) in a rudder horn (12) to be mounted to shake. The rudder intermediate portion (20) is a pintle fixing unit (21) fixing the pintle (16) to the rudder (13) or the shortest code unit (22) of the rudder (13). Moreover, the rudder (10) for a ship comprises a rudder bulb (14) that is placed at a shaft center height of a propeller (8), and is convex in a direction of a normal line compared to the rudder horn (12) or the rudder (13). At least a portion of the rudder bulb (14) is formed to be integrated with the rudder intermediate portion (20).

Description

선박용 키{RUDDER FOR SHIP}Ship Key {RUDDER FOR SHIP}

본 발명은, 선박의 프로펠러 바로 뒤에 마련된 선박용 키에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마리너형(Mariner type) 박형 키에 관한 것이다.The present invention relates to a marine key provided directly behind a propeller of a marine vessel, and more particularly to a marine type thin key.

선박의 대부분이 수중에 키(이하, 「선박용 키」)를 가지며, 키에 의해 수류의 흐름을 바꾸어 진행 방향을 변경하거나 조절한다. 선박용 키는, 선체 후부의 배 바닥 부근에 장착되어 선체 중심축에 대한 각도를 좌우로 바꿀 수 있다. 프로펠러를 가지는 선박에서는 키의 대부분이 프로펠러 바로 뒤에 위치하며, 전진 회전중의 프로펠러가 만들어내는 강한 수류의 방향을 좌우 방향으로 바꿈으로써 선체의 방향을 변경한다.Most of the vessels have a key in the water (hereinafter referred to as a "ship key"), and the direction of the flow of water is changed or controlled by the key. The ship key can be mounted near the bottom of the boat at the rear of the ship and can change the angle to the ship's center axis to the left or right. In a ship with a propeller, most of the key is located directly behind the propeller, and the direction of the hull is changed by changing the direction of the strong water flow produced by the propeller during forward rotation to the left and right direction.

선박용 키는, 현수형(hanging type), 마리너형, 하부 핀틀(pintle)형 등 여러가지가 있다.There are many kinds of marine keys, such as hanging type, mariner type, and lower pintle type.

이 중, 마리너형 키는 방향키를 지지하는 러더 혼(rudder horn)을 가지고 있으며, 방향키의 꼭대기부를 지지하는 러더 스톡(rudder stock)과 러더 혼을 연결하는 핀틀(pintle)에 의해 회전한다.The mariner-type key has a rudder horn for supporting a direction key, and is rotated by a pintle connecting a rudder stock to a rudder stock which supports the top of a directional key.

상술한 마리너형 키는, 예를 들면, 특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있다.The above-mentioned mariner type key is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 3.

일본 특허 공개 제2006-193041호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-193041 일본 특허 공개 제2005-247122호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-247122 국제 공개 제2013/122113호 공보International Publication No. 2013/122113

마리너형 키는 방향키 꼭대기부의 러더 스톡과 핀틀을 개재하여 러더 혼에 의해 지지되며, 방향키가 받는 조타력(수압)에 의한 굽힘 모멘트는 핀틀 주변에서 최대가 된다.The mariner type key is supported by the rudder horn through the rudder stock and pintle at the top of the directional key, and the bending moment due to the steering force (water pressure) received by the direction key becomes maximum around the pintle.

그 때문에, 핀틀 주변의 방향키에 발생하는 굽힘 응력을 저감시키기 위해 핀틀 주변의 키 두께를 두껍게 함으로써 강성을 확보할 필요가 있었다.Therefore, in order to reduce the bending stress generated in the direction key around the pintle, it is necessary to secure the rigidity by increasing the thickness of the key around the pintle.

또한, 핀틀을 방향키에 고정하는 핀틀 너트를 방향키 내에 배치하기 위해서도 핀틀 주변의 키 두께를 두껍게 할 필요가 있었다.Further, in order to dispose the pintle nut for fixing the pintle in the direction key, it is necessary to increase the thickness of the key around the pintle.

또한, 키에 의한 추진 저항(이하, 「키 저항」)은, 키 표면의 요철(매끄러운 정도)에 크게 영향을 받는다. 그 때문에, 종래는 선박용 키의 꼭대기부(상단)로부터 바닥부(하단)까지 선박용 키의 키 두께는 핀틀 주변의 키 두께를 기준으로 하여 꼭대기부(상단)로부터 바닥부(하단)까지 불연속점이 생기지 않도록 키 두께가 결정되었다.In addition, the propulsion resistance due to the key (hereinafter referred to as " key resistance ") is greatly affected by the unevenness (smoothness) of the key surface. Therefore, conventionally, the key thickness of the marine key from the top (top) to bottom (bottom) of the marine key has a discontinuous point from the top (top) to the bottom (bottom) on the basis of the key thickness around the pintle The key thickness was determined.

선박의 운항에 있어서, 전진이 차지하는 비율은 크며 전진시의 키 저항은 키 두께에 비례한다. 그 때문에, 상술한 마리너형 키는 선박 전진시의 키 저항이 커, 그 키 저항을 낮추는 것이 종래부터 요구되고 있다.In ship operation, the ratio of forward travel is large, and the key resistance at forward travel is proportional to the key thickness. For this reason, it has been conventionally required that the above-mentioned mariner type key has a large key resistance at the time of advancing the ship and that the key resistance is lowered.

본 발명은 이러한 요구를 만족시키기 위해 창안된 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 방향키가 받는 조타력에 의해 핀틀 주변에 발생하는 굽힘 응력을 저감시키고, 핀틀 너트를 배치할 수 있으며, 전진시의 키 저항을 저감시킬 수 있는 선박용 키를 제공하는 것이다.The present invention is designed to satisfy such a demand. That is, an object of the present invention is to provide a ship key capable of reducing the bending stress generated around the pintle by the steering force received by the direction key, arranging the pintle nut, and reducing the key resistance at the time of advancement.

본 발명에 의하면, 선박의 프로펠러 후방에 배치된 러더 혼;According to the present invention, there is provided a rudder horn disposed behind a propeller of a ship;

키 중간부가 상기 러더 혼에 핀틀을 개재하여 장착되며, 상기 핀틀의 축심을 중심으로 요동 가능한 방향키; 및A key middle portion mounted on the rudder horn via a pintle and pivotable about an axis of the pintle; And

프로펠러의 축심 높이에 위치하며, 상기 러더 혼 또는 상기 방향키보다 법선 방향으로 볼록한 키 벌브;를 구비하며,And a key bulb positioned at a height of an axial center of the propeller and being convex in a direction normal to the rudder horn or the direction key,

상기 키 벌브의 적어도 일부가 상기 키 중간부와 일체로 구성되어 있는 선박용 키를 제공한다.And at least a part of the key bulb is integrally formed with the key intermediate portion.

상기 키 중간부는 상기 핀틀을 상기 방향키에 고정하는 핀틀 고정부 또는 상기 방향키의 최단 코드부이다.The key intermediate portion is a pintle fixing portion for fixing the pintle to the direction key or a shortest code portion of the direction key.

상기 러더 혼은 상기 핀틀을 회전 가능하게 지지하는 핀틀 베어링부를 가지며,Wherein the rudder horn has a pintle bearing portion rotatably supporting the pintle,

상기 키 벌브는 상기 러더 혼에 마련된 고정 벌브 및 상기 방향키에 마련된 요동 벌브로 이루어지고,Wherein the key bulb comprises a fixed bulb provided in the rudder horn and a rocking bulb provided in the direction key,

상기 고정 벌브는 상기 핀틀 베어링부를 포함하고,Wherein the fixed bulb includes the pintle bearing portion,

상기 요동 벌브는 상기 핀틀 고정부 또는 상기 최단 코드부를 포함한다.The swing bulb includes the pintle fixing portion or the shortest code portion.

상기 러더 혼의 하단이 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.The lower end of the rudder horn is located at or near the axial center.

상기 최단 코드부는 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.The shortest code portion is located at or near the axis center height.

상기 키 벌브는 상기 방향키에 마련되며, 상기 핀틀을 상기 방향키에 고정하는 핀틀 너트가 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.The key bulb is provided to the direction key, and a pintle nut for fixing the pintle to the direction key is located at or near the axis center height.

상기 키 벌브를 제외한 상기 러더 혼 및 상기 방향키는 전방 가장자리로부터 전후 방향 동일 위치에서, 상기 키 벌브의 가장 두꺼운 부분보다 키 두께가 얇으며 상기 키 벌브의 외면에 매끄럽게 조화되는 형상을 갖는다.The rudder horn except for the key bulb and the direction key are thinner in thickness than the thickest part of the key bulb and smoothly matched to the outer surface of the key bulb at the same position in the front and rear direction from the front edge.

상기 키 벌브는 키 표면으로부터 배의 폭 방향으로 수평으로 연장되는 핀을 가지며, 상기 핀은 상기 선박의 진행 방향 성분을 가지는 양력을 발생시킨다.The key bulb has a pin extending horizontally from the key surface in the widthwise direction of the ship, and the pin generates lift which has a component in the direction of travel of the ship.

상기 본 발명의 구성에 의하면, 프로펠러의 축심 높이에 위치하며 러더 혼 또는 방향키보다 법선 방향으로 볼록한 키 벌브를 구비하므로, 프로펠러의 추진 효율을 향상시킬 수 있다.According to the configuration of the present invention, since the key bulb is located at the axial center of the propeller and is convex in the normal direction than the rudder horn or the direction key, propelling efficiency of the propeller can be improved.

한편, 키 중간부는 핀틀을 개재하여 러더 혼에 의해 방향키가 지지되기 때문에, 이 부분에 조타력에 의한 최대 굽힘 모멘트가 발생하기 때문에, 구조 강도상 문제가 되는 경우가 많다.On the other hand, since the direction key is supported by the rudder horn via the pintle in the key intermediate portion, the maximum bending moment due to the steering force is generated at this portion, so that the structural strength is often a problem.

그러나, 본 발명의 구성에 의하면, 키 벌브의 적어도 일부가 키 중간부와 일체로 구성되어 있으므로, 최대 굽힘 모멘트 발생 지점으로 키 벌브 위치를 맞춤으로써, 단면 강성의 확보가 용이해지고 발생 응력을 저감시킬 수 있다.However, according to the structure of the present invention, since at least a part of the key bulb is integrally formed with the key intermediate portion, by securing the key bulb position to the maximum bending moment generating point, securing the section rigidity is facilitated and the generated stress is reduced .

또한, 키 벌브를 제외한 방향키를 최대 굽힘 모멘트가 발생하는 부분의 영향을 받지 않고 설정할 수 있으므로, 키 벌브를 제외한 키 전체의 키 두께를 종래보다 얇게 할 수 있다.Further, since the direction key except for the key bulb can be set without being influenced by the portion where the maximum bending moment is generated, the key thickness of the entire key except for the key bulb can be made thinner than the conventional one.

따라서, 본 발명에 의해, 방향키가 받는 조타력에 의해 핀틀 주변에 발생하는 굽힘 응력을 저감시키고, 핀틀 너트를 배치할 수 있으며, 전진시의 키 저항을 저감시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, the bending stress generated around the pintle by the steering force received by the direction key can be reduced, the pintle nut can be arranged, and the key resistance at the time of advancement can be reduced.

도 1은 종래의 선박용 키의 전체 구성도이다.
도 2은 도 1의 선박용 키의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.
도 3은 선박용 키의 계산 모델도이다.
도 4는 본 발명에 의한 선박용 키의 제1 실시 형태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4의 선박용 키의 확대도이다.
도 6은 도 5의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 선박용 키의 제2 실시 형태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7의 선박용 키의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.
도 9는 본 발명에 의한 선박용 키의 제3 실시 형태를 나타내는 측면도이다.
도 10은 도 9의 선박용 키의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.
도 11은 키 두께와 추진 저항의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.1 is an overall configuration diagram of a conventional marine key.
2 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key of Fig.
3 is a calculation model diagram of a ship key.
4 is a side view showing a first embodiment of a marine key according to the present invention.
5 is an enlarged view of the marine key of Fig.
Fig. 6 is a partial sectional view of Fig. 5. Fig.
7 is a side view showing a second embodiment of a marine key according to the present invention.
Fig. 8 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key of Fig. 7;
9 is a side view showing a marine key according to a third embodiment of the present invention.
10 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key of Fig. 9;
11 is a diagram showing an example of the relationship between the key thickness and the propelling resistance.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are given to common parts in the respective drawings, and redundant description is omitted.

우선, 종래예를 설명한다.First, a conventional example will be described.

도 1은 종래의 선박용 키(1)의 전체 구성도이다. 이 도면에서, 선박용 키(1)는 마리너형 키이며, 러더 혼(2), 방향키(3)(키판) 및 키 벌브(4)를 갖는다.Fig. 1 is an overall configuration diagram of a conventional marine key 1. Fig. In this figure, the marine key 1 is a mariner type key, and has a rudder horn 2, a direction key 3 (key plate) and a key bulb 4.

러더 혼(2)은 선체(5)의 선미 선저로부터 방향키(3)의 거의 중앙 근처까지 배치된다. 러더 혼(2)은 방향키(3)의 꼭대기부를 지지하는 러더 스톡(6)과 방향키(3)의 거의 중앙부에 마련한 핀틀(7)을 지지한다.The rudder horn 2 is disposed from the stern bottom of the hull 5 to near the center of the direction key 3. The rudder horn 2 supports the rudder stock 6 supporting the top portion of the direction key 3 and the pintle 7 provided at the substantially central portion of the direction key 3.

한편, 이 도면에서, 5a는 베이스 라인, 8은 프로펠러, 8a는 프로펠러(8)의 중심선(프로펠러 중심선), 9는 핀틀(7)을 방향키(3)에 고정하는 핀틀 너트이다.In this drawing, reference numeral 5a denotes a base line, 8 denotes a propeller, 8a denotes a center line (propeller center line) of the propeller 8, and 9 denotes a pintle nut for fixing the pintle 7 to the direction key 3.

도 2는 도 1의 선박용 키(1)의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.Fig. 2 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key 1 of Fig.

이 도면에 나타낸 바와 같이, 종래의 선박용 키(1)에서는 러더 혼(2)의 두께는 그 꼭대기부(상단)로부터 바닥부(하단)까지 핀틀 주변의 키 두께와 거의 동일하게 형성되었다.As shown in this figure, in the conventional marine key 1, the thickness of the rudder horn 2 was formed to be substantially the same as the key thickness around the pintle from the top (top) to the bottom (bottom) thereof.

또한, 러더 혼(2)의 하단은 방향키(3)의 중앙 부근(전체 높이의 약 1/2의 높이)이며, 방향키(3)의 도면 중심 근방에 위치하고 있다. 이 경우, 러더 혼(2)의 하단은, 프로펠러 중심선(8a)으로부터 상방으로 방향키(3) 전체 높이의 약 1/6 내지 1/4 정도 떨어진 높이에 위치하는 배가 많다.The lower end of the rudder horn 2 is located in the vicinity of the center of the direction key 3 (approximately half the height of the entire height) and located near the center of the direction key 3 in the drawing. In this case, the lower end of the rudder horn 2 is located at a height which is about 1/6 to 1/4 of the total height of the direction key 3 upward from the propeller center line 8a.

또한, 방향키(3)의 키 두께는, 러더 혼(2)에 접속되는 부분에서 러더 혼(2)에 비해 튀어나오거나 들어가지 않도록 러더 혼(2)과 거의 동일하며, 러더 혼(2)의 하단보다 하방에서 서서히 얇게 형성되어 있다.The key thickness of the direction key 3 is substantially the same as that of the rudder horn 2 so that it does not protrude or enter the rudder horn 2 at a portion connected to the rudder horn 2, And is formed to be gradually thinner below the lower end.

또한, 종래의 선박용 키(1)에서, 키 벌브(4)는 통상, 프로펠러(8)의 축심 높이에서 방향키(3)에 마련되며, 방향키(3)의 외표면으로부터 법선 방향으로 볼록한 형상을 가지고 있다.In the conventional marine key 1, the key bulb 4 is normally provided on the direction key 3 at the axial center height of the propeller 8 and has a convex shape in the normal direction from the outer surface of the direction key 3 have.

한편, 종래의 선박용 키(1)에서, 키 벌브(4)는 필수가 아니며 이를 생략하는 경우도 많다.On the other hand, in the conventional marine key 1, the key bulb 4 is not essential and is often omitted.

도 3은 선박용 키(1)의 계산 모델도이며, (A)는 측면도, (B)는 모델도, (C)는 전단력도, (D)는 굽힘 모멘트도이다. 이 도면에서, X는 선박용 키(1)의 전후 방향, Z는 선박용 키(1)의 상하 방향을 나타낸다.Fig. 3 is a calculation model diagram of the ship key 1. Fig. 3 (A) is a side view, Fig. 3 (B) is a model diagram, Fig. 3 (C) is a shearing force diagram and Fig. 3 (D) is a bending moment diagram. In this figure, X represents the longitudinal direction of the marine key 1, and Z represents the vertical direction of the marine key 1. [

도 3의 (A)에서, 러더 스톡(6)은 A점과 B점에서 지지되고 있으며, 방향키(3)는 이에 더하여 C점에서 더 지지되고 있다. 이 도면에서, C점으로부터 D점까지의 길이(높이)를 L로 한다. 길이(L)는, 종래예에서는 방향키(3) 전체 높이의 약 1/2 이상이었다.3 (A), the rudder stock 6 is supported at point A and point B, and the direction key 3 is further supported at point C. In this drawing, the length (height) from the point C to the point D is L. The length L is about half or more of the total height of the direction key 3 in the conventional example.

도 3의 (B)의 모델도에서는, 선박용 키(1)와 러더 스톡(6)을 하나의 빔(A, B, C, D)으로 간주하고 있다. 빔(A, B, C, D)은 A점(S1)과 B점(S2)을 변형만을 구속한 단순 지지로서, C점에서는 탄성적으로 지지되고 있다. 또한, 방향키(3)의 상단으로부터 C점(S3)까지와 C점으로부터 하단(D점)까지, 각각 일정한 조타력이 작용한다. C점으로부터 하단(D점)까지의 조타력을 이 예에서는 P로 한다.3 (B), the ship key 1 and the rudder stock 6 are regarded as one beam A, B, C, D, respectively. The beams A, B, C and D are simply supported by restraining only the deformation of the point A and the point B at the point C and are elastically supported. In addition, a constant steering force acts from the upper end of the direction key 3 to the point C (S3) and from the point C to the lower end (point D). The steering force from the point C to the lower end (point D) is denoted by P in this example.

도 3의 (C)의 전단력도로부터, 빔(A, B, C, D)에 작용하는 전단력은 C점에서 최대 전단력(Qmax)이 되는 것을 알 수 있다.From the shear force diagram of FIG. 3 (C), it can be seen that the shearing force acting on the beams A, B, C, and D is the maximum shear force Qmax at point C.

최대 전단력(Qmax)은 단위폭당, Qmax=P·L···(1)로 나타낼 수 있다.The maximum shearing force (Qmax) can be expressed by Qmax = P · L (1) per unit width.

또한, 도 3의 (D)의 굽힘 모멘트도로부터, 빔(A, B, C, D)에 작용하는 굽힘 모멘트는 C점에서 최대 굽힘 모멘트(Mmax)가 되는 것을 알 수 있다.It is also understood from the bending moment diagram of Fig. 3 (D) that the bending moment acting on the beams A, B, C and D becomes the maximum bending moment Mmax at point C.

최대 굽힘 모멘트(Mmax)는 단위폭당, Mmax=0.5 P·L2···(2)로 나타낼 수 있다.The maximum bending moment Mmax can be expressed by Mmax = 0.5 P · L 2 (2) per unit width.

선박용 키(1)에서는, 도 3의 (C), (D)로부터 분명한 바와 같이, 방향키(3)가 받는 조타력(P)에 의한 전단력과 굽힘 모멘트는 핀틀 주변에서 최대가 된다.3 (C) and 3 (D), in the marine key 1, the shearing force and the bending moment due to the steering force P received by the direction key 3 become maximum around the pintle.

그 때문에, 핀틀 주변에 발생하는 전단 응력과 굽힘 응력을 저감시키기 위해, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 핀틀 주변의 키 두께를 크게 할 필요가 있었다.Therefore, in order to reduce the shear stress and the bending stress occurring around the pintle, it is necessary to increase the key thickness around the pintle as shown in Figs. 1 and 2.

또한, 핀틀(7)을 방향키(3)에 고정하는 핀틀 너트(9)를 방향키 내에 배치하기 위해서도, 핀틀 주변의 키 두께를 두껍게 할 필요가 있었다.Further, in order to dispose the pintle nut 9 for fixing the pintle 7 to the direction key 3 in the direction key, it is also necessary to increase the thickness of the key around the pintle.

또한, 키에 의한 추진 저항(이하, 「키 저항」)은 키 표면의 요철(매끄러운 정도)에 크게 영향을 받는다. 그 때문에, 종래에는 선박용 키(1)의 꼭대기부(상단)으로부터 바닥부(하단)까지 키 두께를 핀틀 주변의 키 두께와 거의 동일하게 형성하고 있었다.In addition, the propulsion resistance due to the key (hereinafter referred to as " key resistance ") is greatly affected by the unevenness (smoothness) of the key surface. Therefore, conventionally, the key thickness from the top (upper end) to the bottom (lower end) of the marine key 1 is formed to be substantially equal to the key thickness around the pintle.

그 결과, 종래의 선박용 키(1)의 키 두께가 두꺼워, 선박의 전진시의 키 저항이 컸다.As a result, the key thickness of the conventional marine key 1 was large, and the key resistance at the time of forwarding the marine vessel was large.

도 4는, 본 발명에 의한 선박용 키(10)의 제1 실시 형태를 나타내는 측면도이다.4 is a side view showing a first embodiment of the marine key 10 according to the present invention.

이 도면에서, 본 발명의 선박용 키(10)는 마리너형의 박형 키이며, 러더 혼(12), 방향키(13) 및 키 벌브(14)를 구비한다.In this figure, the marine key 10 of the present invention is a marinar type thin key, and has a rudder horn 12, a direction key 13 and a key bulb 14.

러더 혼(12)은 선박의 프로펠러 후방에 배치되어 있다.The rudder horn 12 is disposed behind the propeller of the ship.

방향키(13)는 키 중간부(20)가 러더 혼(12)에 핀틀(16)을 개재하여 장착되고, 핀틀(16)의 축심(Z-Z)을 중심으로 요동 가능하게 구성되어 있다.The direction key 13 is configured such that the key intermediate portion 20 is mounted on the rudder horn 12 via the pintle 16 and is pivotable around the axis Z-Z of the pintle 16. [

이 예에서, 방향키(13)는 러더 혼(12)의 상부 연결부(18)와 하부 연결부(17)에 장착되어 있다. 하부 연결부(17)는 러더 혼(12)의 하단 부분에 위치하며 후방으로 돌출된 부분이며, 핀틀 베어링 부분이 된다. 하부 연결부(17)는 핀틀(16)의 상부를 회전 가능하게 지지한다.In this example, the direction key 13 is mounted on the upper connecting portion 18 and the lower connecting portion 17 of the rudder horn 12. The lower connection portion 17 is located at the lower end portion of the rudder horn 12 and protrudes rearward, and becomes a pintle bearing portion. The lower connection portion 17 rotatably supports the upper portion of the pintle 16. [

또한, 러더 혼(12)의 꼭대기부는 러더 스톡(15)의 상부 베어링 부분이 된다.In addition, the top portion of the rudder horn 12 becomes the upper bearing portion of the rudder stock 15.

이 예에서, 러더 스톡(15)은 핀틀(16)의 축심(Z-Z)에 맞추어, 선내에 마련된 조타 장치까지 연장되며, 조타 장치에 의해 축심(Z-Z)을 중심으로 요동 가능하게 구성되어 있다.In this example, the rudder stock 15 extends to the steering apparatus provided in the ship in accordance with the axis Z-Z of the pintle 16, and is configured to be swingable about the axis Z-Z by the steering apparatus.

키 벌브(14)는 프로펠러(8)의 축심 높이에 위치하며, 러더 혼(12) 또는 방향키(13)보다 법선 방향으로 볼록하게 되어 있다. 키 벌브(14)의 외면 형상은 유선형이며 프로펠러(8)의 추진 효율을 향상시키도록 설정되어 있다.The key bulb 14 is located at the axial center of the propeller 8 and is convex in the normal direction than the rudder horn 12 or the direction key 13. [ The external shape of the key bulb 14 is streamlined and is set to improve the propulsion efficiency of the propeller 8. [

한편, 이 도면에서, 19는 핀틀(16)을 방향키(13)에 고정하기 위한 핀틀 너트이며, 방향키(13)의 내부에 설치된 공간에 위치한다. 이 내부 공간은 핀틀(16)에 핀틀 너트(19)를 장착 및 분리하기 위한 작업 공간이다.In this figure, reference numeral 19 denotes a pintle nut for fixing the pintle 16 to the direction key 13, and is located in a space provided inside the direction key 13. The inner space is a working space for mounting and dismounting the pintle nut 19 in the pintle 16.

도 4에 있어서, 키 벌브(14)의 적어도 일부가 키 중간부(20)와 일체로 구성되어 있다. 키 중간부(20)를 파선의 테두리로 나타낸다.4, at least a part of the key bulb 14 is formed integrally with the key intermediate portion 20. The key intermediate portion 20 is indicated by the dashed line.

도 5는 도 4의 선박용 키(10)의 확대도이며, 도 6은 도 5의 부분 단면도이다.Fig. 5 is an enlarged view of the marine key 10 of Fig. 4, and Fig. 6 is a partial cross-sectional view of Fig.

도 6의 (A), (B), (C), (D)는 각각 도 5의 A-A 단면도, B-B 단면도, C-C 단면도 및 D-D 단면도이다.(A), (B), (C), and (D) are cross-sectional views taken along the line A-A, B-B, C-C, and D-D in FIG.

도 5에서, 키 중간부(20)는 핀틀(16)의 하부를 방향키(13)에 고정하는 핀틀 고정부(21), 또는 방향키(13)의 최단 코드부(22)이다. 즉, 키 중간부(20)는 핀틀 고정부(21)와 최단 코드부(22)의 일방 또는 양방이다. 핀틀 고정부(21)는 핀틀 너트(19)의 부분을 포함하는 것이 바람직하다.5, the key intermediate portion 20 is a pintle fixing portion 21 for fixing the lower portion of the pintle 16 to the direction key 13, or the shortest code portion 22 of the direction key 13. [ That is, the key intermediate portion 20 is one or both of the pintle fixing portion 21 and the shortest code portion 22. The pintle fixing portion 21 preferably includes a portion of the pintle nut 19. [

도 5에서, 러더 혼(12)의 하단(12a)은 프로펠러(8)의 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.5, the lower end 12a of the rudder horn 12 is located at or near the axial center of the propeller 8.

이 구성에 의해, 도 3에서의 C점에서 부터 D점까지의 길이(L)를 방향키(3) 전체 높이의 약 1/3 이하로 설정할 수 있으며, 핀틀 주변에 작용하는 최대 전단력(Qmax)과 최대 굽힘 모멘트(Mmax)를 대폭 저감시킬 수 있다.With this configuration, the length L from the point C to the point D in FIG. 3 can be set to about 1/3 or less of the total height of the direction key 3, and the maximum shearing force Qmax The maximum bending moment Mmax can be greatly reduced.

도 5에서, 키 벌브(14)는 고정 벌브(14a)와 요동 벌브(14b)로 이루어진다. 고정 벌브(14a)는 러더 혼(12)의 하부에 고정되어 마련된, 키 벌브(14)의 상부 전방 부분이다. 또한, 요동 벌브(14b)는 방향키(13)의 키 중간부(20)에 고정하여 마련된, 키 벌브(14)의 하부 전방 부분과 후방 부분이다.In Fig. 5, the key bulb 14 is composed of a fixed bulb 14a and a swinging bulb 14b. The fixed bulb 14a is an upper front portion of the key bulb 14 fixedly provided at the lower portion of the rudder horn 12. [ The swing bulb 14b is a lower front portion and a rear portion of the key bulb 14 fixed to the key intermediate portion 20 of the direction key 13. [

도 6의 (C)에서, 러더 혼(12)의 고정 벌브(14a)는 핀틀 베어링부를 포함하는 하부 연결부(17)와 일체로 구성되어 있다. 한편, 이 도면에서, 핀틀(16)의 슬라이딩면을 구성하는 부시나 슬리브의 표시는 생략하였다.6 (C), the fixed bulb 14a of the rudder horn 12 is formed integrally with the lower connecting portion 17 including the pintle bearing portion. In this figure, the indication of the bush or sleeve constituting the sliding surface of the pintle 16 is omitted.

도 5 및 도 6의 (C)에서, 방향키(13)의 요동 벌브(14b)는 핀틀 고정부(21)와 최단 코드부(22)의 적어도 일부를 포함하여 일체로 구성되어 있다. 최단 코드부(22)는 도 3에서의 최대 굽힘 모멘트(Mmax)가 작용하는 부분이기 때문에, 높은 항복 응력을 가지는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.5 and 6C, the swing bulb 14b of the direction key 13 is formed integrally with at least a part of the pintle fixing part 21 and the shortest code part 22. [ Since the shortest cord portion 22 is a portion where the maximum bending moment Mmax in FIG. 3 acts, it is preferable to use a material having a high yield stress.

도 5 및 도 6의 (C)에서, 핀틀 너트(19)가 배치 가능하며, 요동 벌브(14b)에서 발생하는 최대 전단력(Qmax)과 최대 굽힘 모멘트(Mmax)에 대해 해당 부분에 발생하는 전단 응력과 굽힘 응력이 허용 응력 미만이 되도록, 요동 벌브(14b)의 크기(볼록한 정도)가 설정되어 있다.5 and 6 (C), the pintle nut 19 can be disposed, and the shear stress generated at the portion with respect to the maximum shearing force Qmax and the maximum bending moment Mmax generated in the swing bulb 14b (Convex degree) of the swing bulb 14b is set so that the bending stress and the bending stress become less than the allowable stress.

한편, 도 6의 (C)에 굵은 파선(b)으로 나타낸 바와 같이, 요동 벌브(14b)에 발생하는 전단 응력과 굽힘 응력이 허용 응력 미만이 되는 한, 합리적으로 경량화해도 된다.On the other hand, as shown by the thick broken line (b) in Fig. 6C, the shearing stress and the bending stress generated in the swing bulb 14b may be made to be reasonably light.

도 6의 (A)에서, 방향키(13)는 러더 스톡(15)의 하단부를 방향키(13)에 고정하는 러더 스톡 고정부(23)를 갖는다. 러더 스톡 고정부(23)도, 요동 벌브(14b)와 마찬가지로 높은 항복 응력을 가지는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.6 (A), the direction key 13 has a rudder stock fixing portion 23 for fixing the lower end portion of the rudder stock 15 to the direction key 13. It is preferable that the rudder stock fixing part 23 also use a material having a high yield stress as in the case of the swing bulb 14b.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 러더 스톡 고정부(23)(도 3의 B점에 상당)에서의 전단력과 굽힘 모멘트는 최단 코드부(22)와 비교하여 훨씬 작다. 따라서, 도 6의 (A)에서의 방향키(13)의 키 두께를 핀틀 고정부(21)보다 훨씬 얇게 할 수 있다.3, the shearing force and the bending moment at the rudder stock fixing portion 23 (corresponding to the point B in Fig. 3) are much smaller than the shortest cord portion 22. Therefore, the key thickness of the direction key 13 in FIG. 6 (A) can be made much thinner than the pintle fixing portion 21.

도 5의 B-B 단면 및 D-D 단면에서의 전단력과 굽힘 모멘트는 최단 코드부(22)와 비교하여 훨씬 작다. 따라서, 도 6의 (B) 및 (D)에서의 방향키(13)의 키 두께를 키 중간부(20) 및 핀틀 고정부(21)보다 훨씬 얇게 할 수 있다.The shearing force and the bending moment in the section B-B and the section D-D in Fig. 5 are much smaller than those in the shortest code part 22. [ Therefore, the key thickness of the direction key 13 in Figs. 6B and 6D can be made much thinner than the key intermediate portion 20 and the pintle fixing portion 21. [

즉, 이 예에서, 키 벌브(14)를 제외한 러더 혼(12) 및 방향키(13)는 전방 가장자리로부터 전후 방향 동일 위치에서, 키 벌브(14)의 가장 두꺼운 부분보다 키 두께가 얇으며, 키 벌브(14)의 외면에 매끄럽게 조화되는 형상을 갖는다. 여기서, 「매끄럽게 조화된다」란 「매끄럽게 접속된다」는 것을 의미한다.That is, in this example, the rudder horn 12 and the direction key 13 except for the key bulb 14 are thinner in key thickness than the thickest portion of the key bulb 14 at the same position in the forward and backward direction from the front edge, And has a shape smoothly matched to the outer surface of the bulb 14. Here, " smoothly matched " means " smoothly connected ".

따라서, 본 발명에 의해, 방향키(13)가 받는 조타력에 의한 핀틀 주변에 발생하는 굽힘 응력을 저감시키고, 전진시의 키 저항을 저감시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, the bending stress occurring around the pintle due to the steering force received by the direction key 13 can be reduced, and the key resistance at the time of forward movement can be reduced.

도 7은 본 발명에 의한 선박용 키(10)의 제2 실시 형태를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 8은 도 7의 선박용 키(10)의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.7 is a side view showing a second embodiment of the marine key 10 according to the present invention. 8 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key 10 of Fig.

도 7 및 도 8에서, 하부 연결부(17) 및 최단 코드부(22)는 프로펠러(8)의 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.7 and 8, the lower connecting portion 17 and the shortest cord portion 22 are located at or near the axial center of the propeller 8.

이 구성에 의해, 도 3에서의 C점으로부터 D점까지의 길이(L)를 방향키(13) 전체 높이의 약 1/3 이하로 설정할 수 있으며, 핀틀 주변에 작용하는 최대 전단력(Qmax)과 최대 굽힘 모멘트(Mmax)를 제1 실시 형태보다 저감시킬 수 있다.With this configuration, the length L from the point C to the point D in FIG. 3 can be set to about 1/3 or less of the total height of the direction key 13, and the maximum shearing force Qmax acting around the pintle and the maximum The bending moment Mmax can be reduced as compared with the first embodiment.

그 외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다.Other configurations are the same as those of the first embodiment.

이 예는, 최단 코드부(22)가 키 벌브(14)와 동일 높이 또는 그 근방에 위치하므로, 최단 코드부(22)의 구조적 요구에 따라 최대키 두께가 결정되는 경우에 특히 바람직하다.This example is particularly preferable when the maximum key thickness is determined according to the structural requirement of the shortest code portion 22 since the shortest code portion 22 is located at the same height as or near the key bulb 14.

도 9는 본 발명에 의한 선박용 키(10)의 제3 실시 형태를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 10은 도 9의 선박용 키(10)의 사시도(A) 및 정면도(B)이다.9 is a side view showing a marine key 10 according to a third embodiment of the present invention. Fig. 10 is a perspective view (A) and a front view (B) of the marine key 10 of Fig.

도 9 및 도 10에 있어서, 키 벌브(14)는 방향키(13)에 마련되며, 핀틀(16)을 방향키(13)에 고정하는 핀틀 너트(19)가 프로펠러(8)의 축심 높이 또는 그 근방에 위치한다.9 and 10, the key bulb 14 is provided on the direction key 13, and a pintle nut 19 for fixing the pintle 16 to the direction key 13 is disposed at a position at or near the axial center of the propeller 8 .

이 예는 키 벌브(14)가 핀틀 너트(19)의 부분을 포함하므로, 핀틀 너트(19)를 방향키 내에 수납하는 물리적 요구에 따라 최대키 두께가 결정되는 경우에 특별히 바람직하다.This example is particularly preferred when the maximum key thickness is determined according to the physical requirement to accommodate the pintle nut 19 in the directional key, since the key bulb 14 includes a portion of the pintle nut 19. [

한편, 이 예에서, 키 벌브(14)는 키 표면으로부터 배의 폭 방향으로 수평으로 연장되는 핀(24)을 갖는다.On the other hand, in this example, the key bulb 14 has a pin 24 extending horizontally from the key surface in the width direction of the ship.

핀(24)은 선박의 진행 방향 성분을 가지는 양력을 발생시킨다.The pin 24 generates a lift having a component in the direction of travel of the ship.

한편, 핀(24)은 이 예에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 실시 형태의 고정 벌브(14a)와 요동 벌브(14b)의 일방 또는 양방 모두에 마련해도 된다.On the other hand, the pin 24 is not limited to this example, but may be provided on one or both of the fixed bulb 14a and the swinging bulb 14b of the first and second embodiments.

도 11은 일반적인 블레이드형 형상에서 블레이드 두께와 저항 계수의 관계를 나타낸 도면이다.11 is a diagram showing the relationship between blade thickness and resistance coefficient in a general blade-like shape.

이 도면에서, 가로축은 코드 길이에 대한 블레이드 두께의 비율(t/c)(%), 세로축은 저항 계수(Cd)(-)이다. 또한, 도면 중의 흰 동그라미와 파선은 블레이드 표면이 거친 경우이며, 검은 동그라미와 실선은 블레이드 표면이 매끄러운 경우이다.In this figure, the horizontal axis represents the ratio of the blade thickness to the cord length (t / c) (%) and the vertical axis represents the resistance coefficient Cd (-). White circles and dashed lines in the drawing show the case where the surface of the blade is rough, and black circles and solid lines indicate cases where the surface of the blade is smooth.

이 도면으로부터, 예를 들면, 블레이드 표면이 거친 경우, 블레이드 두께의 비율(t/c)이 22%에서 12%까지 블레이드 두께를 저감시키면, 블레이드 단독 저항이 약 20% 감소하는 것을 알 수 있다.From this figure, it can be seen that, for example, when blade thickness is reduced from 22% to 12% in the ratio of the blade thickness (t / c) when the blade surface is roughened, the blade alone resistance is reduced by about 20%.

한편, 도 11은 블레이드형 저항 계수이며, 키의 저항을 그대로 나타내는 것은 아니다.On the other hand, Fig. 11 is a blade type resistance coefficient, and does not indicate the resistance of the key.

선체 저항에 대한 키 저항은 배 종류에 따라 다르지만, 약 1% 내지 7%인 것으로 알려져 있다.The key resistance to hull resistance is known to vary from about 1% to 7%, depending on the ship type.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 프로펠러(8)의 축심 높이에 위치하며 러더 혼(12) 또는 방향키(13)보다 법선 방향으로 볼록한 키 벌브(14)를 구비하므로, 프로펠러(8)의 추진 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the configuration of the present invention, since the key valve 14 located at the axial center of the propeller 8 and convex in the normal direction than the rudder horn 12 or the direction key 13 is provided, It is possible to improve the propulsion efficiency.

한편, 키 중간부(20)는 핀틀(16)을 개재하여 러더 혼(12)과 방향키(13)가 지지되기 때문에, 이 부분에 조타력에 의한 최대 굽힘 모멘트(Mmax)가 작용한다.On the other hand, since the key intermediate portion 20 is supported by the rudder horn 12 and the direction key 13 via the pintle 16, the maximum bending moment Mmax due to the steering force acts on this portion.

그러나, 본 발명의 구성에 의하면, 키 벌브(14)의 적어도 일부가 키 중간부(20)와 일체로 구성되어 있으므로, 최대 굽힘 모멘트 발생 지점으로 키 벌브 위치를 맞춤으로써, 단면 강성의 확보가 용이해져 발생 응력을 저감시킬 수 있다.However, according to the configuration of the present invention, since at least a part of the key bulb 14 is formed integrally with the key intermediate portion 20, the key bulb position is adjusted to the maximum bending moment generation point, It is possible to reduce the occurrence stress.

또한, 키 벌브(14)를 제외한 방향키(13)를 최대 굽힘 모멘트(Mmax)가 발생하는 부분의 영향을 받지 않고 설정할 수 있으므로, 키 벌브(14)를 제외한 키 전체의 키 두께를 종래보다 얇게 할 수 있다.Since the direction key 13 excluding the key bulb 14 can be set without being influenced by the portion where the maximum bending moment Mmax is generated, the key thickness of the entire key except for the key bulb 14 can be made thinner than the conventional one .

따라서, 본 발명에 의해, 방향키(13)가 받는 조타력에 의해 핀틀 주변에 발생하는 굽힘 응력을 저감시키고 핀틀 너트(19)가 배치 가능하며, 전진시의 키 저항을 저감시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, the bending stress generated around the pintle by the steering force received by the direction key 13 can be reduced, the pintle nut 19 can be disposed, and the key resistance at the time of forwarding can be reduced.

한편, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형할 수 있음은 물론이다.It should be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

Mmax: 최대 굽힘 모멘트 Qmax: 최대 전단력
Z-Z: 축심 1: 선박용 키
2: 러더 혼 3: 방향키(키판)
4: 키 벌브 5: 선체
5a: 베이스 라인 6: 러더 스톡
7: 핀틀 8: 프로펠러
8a: 프로펠러 중심선 9: 핀틀 너트
10: 선박용 키 12: 러더 혼
12a: 러더 혼의 하단 13: 방향키(키판)
14: 키 벌브 14a: 고정 벌브
14b: 요동 벌브 15: 러더 스톡
16: 핀틀 17: 하부 연결부
18: 상부 연결부 19: 핀틀 너트
20: 키 중간부 21: 핀틀 고정부
22: 최단 코드부 23: 러더 스톡 고정부
24: 핀Mmax: Maximum bending moment Qmax: Maximum shear force
ZZ: Axis 1: Key for ship
2: rudder horn 3: direction key (key plate)
4: Key Bulb 5: Hull
5a: Baseline 6: Rudder stock
7: Pintle 8: Propeller
8a: Propeller centerline 9: Pintle nut
10: ship key 12: rudder horn
12a: Bottom of rudder horn 13: Arrow key (key plate)
14: key bulb 14a: fixed bulb
14b: Pivoting bulb 15: Rudder stock
16: Pintle 17: Lower connection
18: upper connection 19: pintle nut
20: key intermediate portion 21: pintle fixing portion
22: shortest code portion 23: rudder stock fixing portion
24: pin

Claims (8)

선박의 프로펠러 후방에 배치된 러더 혼;
키 중간부가 상기 러더 혼에 핀틀을 개재하여 장착되며, 상기 핀틀의 축심을 중심으로 요동 가능한 방향키; 및
프로펠러의 축심 높이에 위치하며, 상기 러더 혼 또는 상기 방향키보다 법선 방향으로 볼록한 키 벌브;를 구비하며,
상기 키 벌브의 적어도 일부가 상기 키 중간부와 일체로 구성되어 있는 선박용 키.A rudder horn disposed behind the propeller of the ship;
A key middle portion mounted on the rudder horn via a pintle and pivotable about an axis of the pintle; And
And a key bulb positioned at a height of an axial center of the propeller and being convex in a direction normal to the rudder horn or the direction key,
And at least a part of the key bulb is integrally formed with the key intermediate portion. 제1항에 있어서,
상기 키 중간부는 상기 핀틀을 상기 방향키에 고정하는 핀틀 고정부, 또는 상기 방향키의 최단 코드부인 선박용 키.The method according to claim 1,
Wherein the key intermediate portion comprises a pintle fixing portion for fixing the pintle to the direction key, or a shortest cord portion of the direction key. 제2항에 있어서,
상기 러더 혼은 상기 핀틀을 회전 가능하게 지지하는 핀틀 베어링부를 가지며,
상기 키 벌브는 상기 러더 혼에 마련된 고정 벌브 및 상기 방향키에 마련된 요동 벌브로 이루어지고,
상기 고정 벌브는 상기 핀틀 베어링부를 포함하고,
상기 요동 벌브는 상기 핀틀 고정부 또는 상기 최단 코드부를 포함하는 선박용 키.3. The method of claim 2,
Wherein the rudder horn has a pintle bearing portion rotatably supporting the pintle,
Wherein the key bulb comprises a fixed bulb provided in the rudder horn and a rocking bulb provided in the direction key,
Wherein the fixed bulb includes the pintle bearing portion,
Wherein the rocking bulb comprises the pintle fastening portion or the shortest cord portion. 제2항에 있어서,
상기 러더 혼의 하단이 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치하는 선박용 키.3. The method of claim 2,
And a lower end of the rudder horn is located at or near the axis center. 제2항에 있어서,
상기 최단 코드부는 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치하는 선박용 키.3. The method of claim 2,
And the shortest code portion is located at or near the axis center height. 제2항에 있어서,
상기 키 벌브는 상기 방향키에 마련되며, 상기 핀틀을 상기 방향키에 고정하는 핀틀 너트가 상기 축심 높이 또는 그 근방에 위치하는 선박용 키.3. The method of claim 2,
Wherein the key bulb is provided on the direction key, and a pintle nut for fixing the pintle to the direction key is located at or near the axis center. 제1항에 있어서,
상기 키 벌브를 제외한 상기 러더 혼 및 상기 방향키는 전방 가장자리로부터 전후 방향 동일 위치에서, 상기 키 벌브의 가장 두꺼운 부분보다 키 두께가 얇으며 상기 키 벌브의 외면에 매끄럽게 조화되는 형상을 가지는 선박용 키.The method according to claim 1,
Wherein the rudder horn except for the key bulb and the direction key have a shape in which the key thickness is thinner than the thickest portion of the key bulb and smoothly matched to the outer surface of the key bulb at the same position in the front and rear direction from the front edge. 제1항에 있어서,
상기 키 벌브는 키 표면으로부터 배의 폭 방향으로 수평으로 연장되는 핀을 가지며, 상기 핀은 상기 선박의 진행 방향 성분을 가지는 양력을 발생시키는 선박용 키.The method according to claim 1,
Wherein the key bulb has a pin horizontally extending from the key surface in the widthwise direction of the ship, and the pin generates lifting force having a traveling direction component of the ship.
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