KR20190000117U - 선박용 고양력 방향타 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박용 방향타에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 조종운동을 위한 양력을 높이면서 와류발생을 방지할 수 있는 선박용 고양력 방향타에 관한 것이다.
본 고안의 선박용 고양력 방향타는 단부로 갈수록 폭이 확장되는 고양력 발생부의 일면에 의해 유체에 대한 저항이 증가하여 고양력이 발생되어 방향타 회전에 따른 선박의 조종성능이 상승되며, 고양력발생유도부에서 후방으로 연장된 와류발생방지부에 의해 와류 형성을 감소시켜 유체에 의한 항력을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

선박용 고양력 방향타 {Rudder generating high lift for ship}

본 고안은 선박용 방향타에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 조종운동을 위한 양력을 높이면서 와류발생을 방지할 수 있는 선박용 고양력 방향타에 관한 것이다.

일반적으로 선박이 파도나 바람 등 각종 교란력에 대항하여 계속해서 일정한 침로를 유지하기 위함은 물론 선박을 선회 또는 정지 또는 후진시키기 위해서는, 이에 대응된 기능을 발휘할 각종 선박용 장치가 필수적으로 요구된다.

이러한 선박용 장치 중 러더(Rudder, 이를 '키' 또는 '방향타'라고도 한다)는 프로펠러를 추진장치로 하는 선박(해양구조물 포함)에 장착되어 이용되는 것으로, 일반적인 러더는 선박의 프로펠러 후방에서 프로펠러의 중심축을 경계로 하여 좌우 대칭되는 유선형 단면 형상을 가지며, 스티어링기어(Steering Gear)에 연결된 러더스톡(Rudder Stock)을 내장하고 있는 러더 트렁크(Rudder trunk)와 결합되어 선박 상에 회동 가능하게 연결되어 있다.

이러한 러더는 프로펠러에서 발생된 회전류를 정류하여 저항 증가를 최소화시키고, 러더의 회전으로 발생된 힘을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 역할을 하는데, 러더의 회전으로 발생된 힘은 러더의 단면형상 및 크기에 의해 결정된다.

이에 따라, 러더는 유체에 대한 저항을 최소화 할 수 있으면서도 선박의 선회 시 높은 양력을 발생시켜 양호환 선회 조종성능을 발휘할 수 있도록 개발되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1324965호와 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0050918호에는 회전시 고양력을 발생시킬 수 있도록 단부로 갈수록 폭이 확장되는 구조를 갖는 러더가 개시되어 있다.

그런데, 이러한 러더는 후방 단부록 갈수록 폭이 확장되는 구조로 되어 있어 와류에 의한 압력저하가 발생되어 방향타의 회전 및 선박의 추진력을 저하시키는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1324965호 : 러더 및 이를 갖춘 선박 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0050918호 : 고성능 선박 러더

본 고안은 상가와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고양력을 발생하면서 와류 발생을 방지할 수 있는 선박용 고양력 방향타를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 선박용 고양력 방향타는 선박의 후미에 회전 가능하게 장착되는 러더스톡의 회전방향을 따라 회전되어 상기 선박의 방향을 결정하며 단면이 유선형상으로 형성된 러더본체부와; 상기 러더본체부의 후단부에서 후방으로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 확장되어 상기 러더본체부의 회전에 의한 유체의 저항을 증가시켜 고양력 발생을 유도하는 고양력발생유도부와, 상기 고양력발생유도부의 단부에서 후방으로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 감소되어 상기 고양력발생유도부를 타고 후방으로 흐르는 상기 유체의 와류발생을 방지하는 와류형성방지부가 마련된 꼬리부;를 구비하는 것을 특징한다.

상기 러더본체부는 상기 유체가 상승되지 않도록 하방으로 갈수록 전후 방향 및 좌후 방향의 폭이 감소하는 것이 바람직하다.

상기 꼬리부는 상기 고양력발생유도부와 상기 와류형성방지부가 상호 연결되는 단부측에 상기 고양력발생유도부와 상기 와류형성방지부의 각 일측이 상부와 하부보다 내측방향으로 각각 인입형성되어 상기 고양력발생유도부른 타고 하르는 상기 유체가 상승 또는 하강하지 않고 후방 방향으로 흐를 수 있도록 유도하는 유체후방배출안내부를 구비한다.

본 고안의 선박용 고양력 방향타는 상기 러더스톡 또는 상기 러더본체부에 대해 상방으로 돌출되며 내측에 상기 러더스톡의 하부가 수용된 러더트렁크가 상하방향으로 관통될 수 있는 관통부가 형성되어 상기 러더스톡 또는 상기 러더트렁크의 외측에 위치되게 상기 러더본체부의 상부에 장착되며, 상부 외주면이 상기 러더스톡 또는 상기 러더트렁크에 인접하되 하단이 상기 러더본체부의 상면의 형상에 대응되게 하부로 갈수록 폭이 확장되는 곡면으로 형성되어 상기 러더본체부의 상방에 발생되는 유체에 대한 저항을 감소시키는 유체저항감소부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 선박용 고양력 방향타는 단부로 갈수록 폭이 확장되는 고양력 발생부의 일면에 의해 유체에 대한 저항이 증가하여 고양력이 발생되어 방향타 회전에 따른 선박의 조종성능이 상승되며, 고양력발생유도부에서 후방으로 연장된 와류발생방지부에 의해 와류 형성을 감소시켜 유체에 의한 항력을 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 선박용 방향타에 대한 평면도이고,
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력방향타에 대한 사시도이고,
도 3은 도 2의 선박용 고양력 방향타에 대한 측면도이고,
도 4는 도 2의 선박용 고양력 방향타에 대한 유체 흐름을 도시한 평면도이고,
도 5는 본 고안의 다른 실시 예예 따른 선박용 고양력 방향타에 대한 배면도이고,
도 6은 본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타에 대한 사시도이이고,
도 7은 도 6의 선박용 고양력 방향타에 대한 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 선박용 고양력 방향타를 상세하게 설명한다.

일반적으로 선박용 방향타는 선박의 후미에 프로펠러(미도시)의 후방에 설치되어 선박의 이동방향을 조정하는 것으로서, 유체의 저항을 최소한으로 하기 위하여 앞부분이 곡선으로 형성되고, 후단으로 갈수록 뾰족하게 된 유선형상으로 형성된다.

이러한 선박용 방향타는 상하방향으로 연장되며 선박의 후미에서 스티어링 기어에 의해 회전가능하게 장착되는 러더스톡의 하부를 수용하는 러더트렁크와 결합되어 러더스톡의 회전방향을 따라 회전되어 선박의 추진방향을 결정한다.

도시되지는 않았으나, 선박용 방향타를 조종하기 위해 장착되는 러더스톡, 러더트렁크 및 스티어링 기어는 일반적인 구성요소로서 자세한 설명은 생략한다.

도 1은 종래의 피쉬테일(Fish-tail)형 선박용 방향타(1)의 평면도를 도시한 것으로서, 이러한 방향타(1)는 일반 유선형상의 방향타에 비해 타력이 20%이상 증가하는 것으로 알려져 있으나, 도시된 바와 같이 단부에서의 급격한 형상 변화 때문에 와류가 형성되어 선박의 조종 성능을 감소시키는 단점이 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(10)는 상기와 같은 종래의 피쉬테일형 선박용 방향타의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 러더본체부(20)와, 와류방지부(60)를 갖는 꼬리부(40)를 구비한다.

러더본체부(20)는 횡단면이 유선형상으로 형성되며 상하방향으로 연장된 것으로서, 선박에 추진력을 제공하는 프로펠러(미도시)의 후방에 위치되게 러더스톡(미도시)의 하부가 수용된 러더트렁크(90)와 결합되어 러더스톡의 회전방향을 따라 회전되어 선박의 추진 방향을 결정하는 부분이다.

러더본체부(20)는 도시되지는 않았으나, 하중을 감소하고 강도를 유지하기 위해 내부공간이 형성되며 내부공간에 다수의 격벽이 상하방향 및 전후 방향으로 상호 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 러더본체부(20)는 프로펠러에 의해 후방으로 이동되는 유체가 상승되지 않도록 하방으로 갈수록 전후 방향 및 좌후 방향의 폭이 감소되게 형성되어 후단부의 상측이 하측보다 후방에 위치된다.

꼬리부(40)는 러더본체부(20)의 회전에 의한 타력을 증가시킬 수 있는 고양력발생유도부(50)와, 고양력발생유도부(50)에서 후방으로 연장되어 와류발생을 방지하는 와류형성방지부(60)를 구비한다.

고양력발생유도부(50)는 러더본체부(20)의 후단부를 따라 후방으로 일정한 길이로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 확장형성된 부분이다. 고양력발생유도부(50)는 러더본체부(20)의 회전에 의한 후단부측 양측면의 유체의 압력차를 증가시켜 고양력 발생을 유도한다.

고양력발생유도부(50)의 단부의 폭(W2)은 선박이 직진시 유체에 대한 저항을 줄일 수 있도록, 러더본체부(20)의 좌우방향의 최대폭(W1)의 절반보다 작은 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

와류형성방지부(60)는 고양력발생유도부(50)의 단부에서 후방으로 일정한 길이로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 감소된 부분이다. 도 3을 참고하면, 와류형성방지부(60)의 상측 후단부는 하측 후단부 보다 후방에 위치된다.

와류형성방지부(60)는 고양력발생유도부(50)를 타고 후방으로 흐르는 유체가 와류형성방지부(60)의 양측면(60a)을 타고 흘르도록 하여 와류발생을 방지한다.

고양력발생유도부(50)와 와류형성방지부(60)의 전후방향으로 연장된 길이(a,b)는 동일할 수도 있으며, 와류형성방지부(60)의 전후방향 연장길이(b)가 고양력발생유도부(50)의 전후방향 연장길이보다 더 길거나 짧게 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타는 와류형성방지부(60)에 의해 고양력발생유도부(50)에서 후방으로 흐르는 유체의 와류형성을 감소시켜 유체에 의한 저항이 감소되므로 러더스톡 회전에 의한 타력이 상승될수 있어 선박의 조종성능을 향상 시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력방향타(10)는 러더본체부(20)의 폭이 하방으로 갈수록 전후 방향 및 좌우방향의 폭이 감소되므로 러더본체부(20)의 양측면에 부딪히는 유체가 상승되는 것이 방지되어 선박의 이동시 유체의 저항을 줄일 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 5는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(110)가 도시되어 있다. 앞서 도시한 도면에서와 동일 기능을 하는 구성요소는 동일 참조부호로 표기한다.

본 고안의 다른 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(110)는 본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(10)에 유체후방배출안내부(170)가 더 형성된다.

본 고안의 다른 실시 예에 따른 꼬리부(140)는 러더본체부의 후단부에서 후방으로 연장되며 후방으로 갈수록 폭이 확장되는 고양력발생유도부(150)와, 고양력발생유도부(150)의 단부에서 후방으로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 감소하는 와류형성방지부(160)를 구비한다.

그리고, 꼬리부(140)는 고양력발생유도부(150)와 와류형성방지부(160)가 상호 연결되는 단부측에 전후방향으로 대응되는 고양력발생유도부(150)와 와류형성방지부(160)의 각 일측이 상부와 하부보다 내측방향으로 각각 인입형성되는 유체후방배출안내부(170)가 형성된다.

유체후방배출안내부(170)는 꼬리부(140)의 대응되는 양측면에 각각 형성되어 선박의 추진효율을 높일 수 있도록 고양력발생유도부(150)를 타고 흐르는 유체가 상승 또는 하강하지 않고 후방 방향으로 흐를 수 있도록 유도한다.

유체후방배출안내부는 도 5를 참고하면, 꼬리부(140)의 길이방향에 대해 하부 쪽에 형성되어 있으나, 중심측에 형성되게 적용될 수 있음은 물록이다.

유체후방배출안내부(170)는 하방으로 갈수로 폭이 감소되는 러더본체부에 의해 하향 유도되는 유체를 후방으로 유도하여 선박의 추진효율을 높일 수 있다.

도시된 예와 다르게, 유체후방배출안내부(170)가 상하방향으로 넓게 형성되도록 고양력발생유도부(150)의 후단부측의 양측 중심측이 상부와 하부보다 내측에 위치되게 오목한 형상을 갖도록 적용될 수도 있을 것이다.

한편, 도 6 및 도 7은 본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(210)가 도시되어 있다. 앞서 도시한 도면에서와 동일 기능을 하는 구성요소는 동일 참조부호로 표기한다.

본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(210)는 본 고안의 일 실시 예에 따른 선박용 고양력 방향타(10)에 유체저항감소부(280)를 더 구비한다.

유체저항감소부(280)는 러더본체부(20)의 상방에 발생되는 유체에 대한 저항을 감소시켜 선박의 추진효율을 높기 위한 것이다.

유체저항감소부(280)는 러더본체부(20)에 대해 상방으로 돌출되는 러더스톡(미도시) 또는 러더트렁크(90)가 관통될 수 있도록 내측에 관통부(281)가 형성되어 러더스톡 또는 러더트렁크(90)의 외측에 위치되게 러더본체부(20)의 상단에 장착된다. 러더트렁크(90)는 환봉형상으로 형성된 러더스톡의 하부를 수용하여 러더스톡과 결합할 수 있도록 내측에 원형홈(미도시)이 형성된다.

유체저항감소부(280)는 상부 외주면이 러더스톡 또는 러더트렁크(90)에 인접하는 둘레를 갖되 하단이 러더본체부(20)의 상면의 형상에 대응되게 하부로 갈수록 폭이 확장되는 곡면으로 형성된다.

유체저항감소부(280)는 러더트렁크를 중심으로 좌우방향으로 대칭되어 러더트렁크를 감싸며 상호 결합되며 러더본체부(20)의 상면에 안착되는 제1 및 제2유체저항감소부재(282,283)를 구비한다.

제1 및 제2유체저항감소부재(282,283)는 상단이 상호 결합되어 러더트렁크가 관통되는 관통부(281)를 형성할 수 있도록 마주하는 양측면이 상호 멀어지는 방향으로 오목하게 형성되며 하방으로 갈수록 러더트렁크에 대해 멀어지게 연장되되 각 하단이 상호 결합되어 러더본체부(20)의 상단의 형상에 대응되게 형성된다. 제1 및 제2유체저항감소부재(282,283)의 하단은 러더본체부(20)를 관통하는 러더트렁크(90)에 간섭되지 않게 상하방향으로 개방되어 있다. 제1 및 제2유체저항감소부재(282,283)는 상호 결합 및 러더본체부에 용접방식을 통해 결합 될 수 있을 것이다.

유체저항감소부(280)는 러더본체부의 상방으로 흐르는 유체를 양측으로 분산시켜 러더스톡 또는 러더트렁크가 받는 유체에 대한 저항을 줄이므로 러더스톡 회전에 의한 러더본체부의 회전조작을 용이하게 하는 이점이 있다.

유체저항감소부(280)는 하중을 줄일 수 있도록 내부공간이 형성되며 러더스톡 또는 러더트렁크가 관통되는 관통부의 상단은 실링 처리 되는 것이 바람직하다.

지금까지 본 고안에 따른 선박용 고양력 방향타는 러더스톡(미도시)을 수용한 러더트렁크(90)가 러더본체부(20)의 상방으로 돌출되는 것을 예로 들고 있으나, 러더트렁크(90) 결합 없이 러더스톡가 러더본체부(20)에 상방에 돌출되게 결합된 것을 적용할 수 도 있을 것이다.

본 고안에 따른 선박용 고양력 방향타는 단부로 갈수록 폭이 확장되는 고양력 발생부의 일면에 의해 유체에 대한 저항이 증가하여 고양력이 발생되어 방향타 회전에 따른 선박의 조종성능이 상승되며, 고양력발생유도부에서 후방으로 연장된 와류발생방지부에 의해 와류 형성을 감소시켜 유체에 의한 항력을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이상에서 설명한 본 고안에 따른 선박용 고양력 방향타는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

10, 110 : 선박용 고양력 방향타 20 : 러더본체부
40, 140 : 꼬리부 50, 150 : 고양력발생유도부
60, 160 : 와류형성방지부 90 : 러더트렁크
170 : 유체후방배출안내부

Claims (4)

1. 선박의 후미에 회전 가능하게 장착되는 러더스톡의 회전방향을 따라 회전되어 상기 선박의 방향을 결정하며 단면이 유선형상으로 형성된 러더본체부와;
   상기 러더본체부의 후단부에서 후방으로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 확장되어 상기 러더본체부의 회전에 의한 후단부측 양측면의 유체의 압력 차를 증가시켜 고양력 발생을 유도하는 고양력발생유도부와, 상기 고양력발생유도부의 단부에서 후방으로 연장되되 후방으로 갈수록 폭이 감소되어 상기 고양력발생유도부를 타고 후방으로 흐르는 상기 유체의 와류발생을 방지하는 와류형성방지부가 마련된 꼬리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 고양력 방향타.
2. 제1항에 있어서, 상기 러더본체부는
   상기 유체가 상승되지 않도록 하방으로 갈수록 전후 방향 및 좌후 방향의 폭이 감소하는 것을 특징으로 하는 선박용 고양력 방향타
3. 제 2항에 있어서, 상기 꼬리부는
   상기 고양력발생유도부와 상기 와류형성방지부가 상호 연결되는 단부측에 상기 고양력발생유도부와 상기 와류형성방지부의 각 일측이 상부와 하부보다 내측방향으로 각각 인입형성되어 상기 고양력발생유도부를 타고 흐르는 상기 유체가 상승 또는 하강하지 않고 후방 방향으로 흐를 수 있도록 유도하는 유체후방배출안내부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 고양력 방향타.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 러더스톡 또는 내측에 상기 러더스톡이 내장되며 상기 러더본체부에 대해 상방으로 돌출되는 러더트렁크가 관통될 수 있도록 내측에 관통부가 형성되어 상기 러더스톡 또는 상기 러더트렁크의 외측에 위치되게 상기 러더본체부의 상부에 장착되며, 상부 외주면이 상기 러더스톡 또는 상기 러더트렁크에 인접하되 하단이 상기 러더본체부의 상면의 형상에 대응되게 하부로 갈수록 폭이 확장되는 곡면으로 형성되어 상기 러더본체부의 상방에 발생되는 유체에 대한 저항을 감소시키는 유체저항감소부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 고양력 방향타.

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