KR20200105253A - 조향장치 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치는, 러더를 지지하는 러더스톡; 선체에 연결되며 상기 러더스톡을 회전 가능하게 지지하는 러더트렁크; 및 상기 러더트렁크와 상기 러더스톡 사이에 마련되는 베어링을 포함하되, 상기 러더트렁크는, 상기 러더의 상측에서 상기 러더스톡을 지지하도록 마련되며, 상기 러더스톡에서 상기 러더트렁크에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는, 상기 선체의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

조향장치 및 이를 구비하는 선박{STEERING APPARATUS AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 조향장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

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.

여기서 러더의 선체 연결은 러더트렁크가 선체 용접으로 연결되어 용접부를 마련하여야 하는 것은 물론, 용접 작업을 위한 공간이 요구되어 설계 제약이 발생되며, 러더트렁크와 러더스톡은 러더의 내부까지 설치되어, 용접 등의 작업성 문제로 인해 스케그의 폭이 크게 이루어지는 문제점이 있다.

즉 스케그는, 강도 부재로 마련되면서 용접으로 러더트렁크에 연결되어 러더의 하중을 선체로 전달하여야 하기 때문에 스케그가 두꺼운 강판으로 이루어져야 하므로, 스케그에 의한 선체 하중 증가는 물론, 러더트렁크와 스케그의 용접부를 작업하기 위해서는 작업공간 또한 필요하므로 스케그와 러더트렁크는 용접부 및 작업공간을 위해 부피가 커질 수 밖에 없어 선박 운항에 효율적인 구조를 이루기가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 러더트렁크와 스케그 사이의 용접작업 생략 및 스케그의 생략 또는 사이즈 감소(폭 감소)를 이룰 수 있는 조향장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치는, 러더를 지지하는 러더스톡; 선체에 연결되며 상기 러더스톡을 회전 가능하게 지지하는 러더트렁크; 및 상기 러더트렁크와 상기 러더스톡 사이에 마련되는 베어링을 포함하되, 상기 러더트렁크는, 상기 러더의 상측에서 상기 러더스톡을 지지하도록 마련되며, 상기 러더스톡에서 상기 러더트렁크에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는, 상기 선체의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 상기 조향장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 베어링은, 상기 선체 내부에 마련되도록, 상기 러더의 상측에 편중되어 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 선체와 상기 러더 사이에 마련되는 스케그를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 스케그는, 상기 러더트렁크의 외측에 마련되되, 상기 러더트렁크 또는 상기 러더스톡으로부터 상기 선체로 힘을 전달할 필요가 없도록 상기 러더트렁크와의 사이에서 용접이 생략되어, 판 또는 박판 부재로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 조향장치 및 이를 포함하는 선박은, 러더트렁크와 선체 사이의 용접 및 스케그의 용접을 위한 용접부가 생략될 수 있어 작업공수가 감소되는 것은 물론, 용접 작업을 위한 공간 또한 필요없어 러더트렁크의 구조가 간소화되어 러더트렁크 내부 구조가 생략될 수 있고, 구성의 간소화로 주변 구성의 폭이 감소될 수 있어 스케그의 설계 변형이 용이하여, 스케그를 생략하거나 하중 전달이 아닌 유체의 흐름을 가이드하는 기능으로 이루어 스케그를 이루는 판의 두께가 감소될 수 있어, 추진 효율이 향상되므로 연료비가 절감될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치가 마련되는 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향장치가 마련되는 선박을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 내부를 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 선박을 도시한 도면이다.
도 5는 종래의 선박과 본 발명에 따른 선박을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 조향장치에 마련되는 스케그와 본 발명에 따른 조향장치에 마련되는 스케그를 비교하여 나타낸 평면도이다.
도 7은 종래의 조향장치에 마련되는 스케그와 본 발명에 따른 조향장치에 마련되는 스케그를 비교하여 나타낸 도면이다.

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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치가 마련되는 선박을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향장치가 마련되는 선박을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 선박의 내부를 도시한 도면이다. 그리고 도 4는 종래의 선박을 도시한 도면이다.

또한, 도 5는 종래의 선박과 본 발명에 따른 선박을 비교하여 나타낸 도면이며, 도 6은 종래의 조향장치에 마련되는 스케그와 본 발명에 따른 조향장치에 마련되는 스케그를 비교하여 나타낸 평면도이다.

도 7은 종래의 조향장치에 마련되는 스케그와 본 발명에 따른 조향장치에 마련되는 스케그를 비교하여 나타낸 도면이다.

먼저 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박(10)은, 선체(11)에 마련되는 조향장치(100)를 포함하며, 예를 들어 프로펠러(도시하지 않음)를 구비하는 쌍축선일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 종래의 선박(10A)에 대비하여 스케그(14A)가 생략되거나 운항효율에 효율적인 구조로 개선될 수 있다.

그리고 조향장치(100)는, 러더스톡(120), 러더트렁크(130), 베어링(150)을 포함할 수 있고, 러더스톡(120), 러더(110)의 외부에 마련된 베어링(150), 러더트렁크(130), 선체(11)가 차례로 연결되어, 러더(110)에서의 힘이 러더스톡(120)에서 러더트렁크(130)를 거쳐 선체(11)로 바로 전달되도록 한다.

이에 따라 스케그(140)는 종래와 달리 힘을 전달하는 구성으로 적용될 필요가 없어 생략 가능하나, 바람직하게는 다른 실시예에서 언급되는 바와 같이 해수의 원활한 흐름이 적용되기 위한 구조로 적용될 수 있다(도 2, 도 5, 도 6, 도 7 참조).

구체적으로 도 1 및 도 3을 참조하면, 러더스톡(120)은, 해수의 흐름을 가이드하는 러더(110)의 축을 이루도록 러더(110)의 길이방향을 가로지르도록 마련되어, 러더(110)를 지지할 수 있다.

예를 들어 러더스톡(120)과 러더(110)사이에는, 이들을 연결하는 커플링(111)(coupling)이 마련될 수 있다. 커플링(111)은, 러더스톡(120)의 단부를 둘러싸 러더스톡(120)에 러더(110)가 고정되도록 할 수 있다. 일례로 커플링(111)은 볼트 접속, 웨지(wedge) 커플링, 수축 피팅(shrink fitting), 또는 다른 고정 방법들의 도움으로 러더스톡(120)의 단부에 고정될 수 있다. 이러한 커플링(111)은, 토크 모멘트 및 무게를 러더(110)로부터 러더스톡(120)으로 이동시키는 한편, 러더스톡(120)이 토크 모멘트 및 무게를 스티어링 기어(도시하지 않음)로부터 커플링(111)으로 전달할 수 있다.

이와 같은 러더스톡(120)은 상하 연직 방향으로 형성될 수 있고, 러더(110)의 전단에는 리딩에지가 형성되며 후단에는 트레일링에지가 형성될 수 있다. 그리고 러더(110)의 리딩에지는 상단에서 하단으로 갈수록 후방으로 경사진 형태일 수 있고, 트레일링에지는 리딩에지와 반대방향으로 경사지거나 상하 연직 방향으로 형성되어 수선면과 수직인 선일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 반대로 경사질 수 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능한 것은 물론, 공지된 기술이 적용될 수 있다.

그리고 러더스톡(120)에서 러더트렁크(130)에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는, 선체(11)의 내측에 위치할 수 있다.

러더트렁크(130)는, 선체(11)에 연결되며 러더스톡(120)을 회전 가능하게 지지하도록 러더스톡(120)이 관통 배치되며, 중공으로 이루어질 수 있다. 이때 러더트렁크(130)는, 러더(110)의 상측에서 러더스톡(120)을 지지하도록 마련되어, 도 4를 참조하는 바와 같이 종래의 러더트렁크(13A)가 러더(11A)의 내측까지 연장되게 마련되는 구조와 상이하여 구조가 간소화될 수 있다.

게다가 러더트렁크(130)는, 종래의 스케그(14A)로부터 하중이 전달될 필요없이 러더스톡(120)으로부터 하중이 전달된 후 선체(11)로 하중을 직접 전달하므로, 스케그가 생략될 수 있어, 종래의 스케그(14A)와 용접으로 연결될 필요가 없으므로 용접부 및 용접부를 마련하기 위한 작업공간이 생략될 수 있어, 러더트렁크(130) 내부 구조(130A)를 삭제할 수 있으므로 러더트렁크(130)의 중량이 감소되는 것은 물론 설계가 용이할 수 있고 작업공수가 줄어들 수 있다.

여기서 러더트렁크(130)의 내부구조는, 선체(11)(Hull OuterShell일 수 있음)와의 연결을 위한 플랜지(Flange) 구조가 마련될 필요가 없으므로, 플랜지가 생략되어 구조가 간소화될 수 있는 것이다.

더불어 러더트렁크(130)의 내부 구조가 간소화되어, 러더트렁크(130)의 내부에 공간(130A)이 형성될 수 있으므로, 러더스톡(120)의 중심인 허브(121)가 러더(110)의 상부로 배치될 수 있다.

베어링(150)은, 러더트렁크(130)와 러더스톡(120) 사이에 마련되며, 본 실시예의 베어링(150)은 선체(11) 내부에서 러더트렁크(130)와 러더스톡(120)의 자중과 하중을 지지하면서, 러더스톡(120)의 회전을 가이드할 수 있다.

특히 본 실시예의 베어링(150)은, 러더(110)의 외측에서 러더(110)의 상측에 편중되게 마련됨으로써, 선체(11) 내부에 마련될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 베어링(150)이 러더(110)의 상부에서 러더트렁크(130)와 러더스톡(120) 사이에 마련되고, 러더트렁크(130)는 러더(110)의 상측에서 러더스톡(120)을 지지하며, 러더스톡(120)에서 러더트렁크(130)에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는 선체(11)의 내측에 위치하여, 러더(110)의 하중이 러더스톡(120) 및 러더트렁크(130)를 거쳐 선체(11)로 바로 전달되므로, 스케그(140)가 하중을 견디기 위한 구조를 이룰 필요가 없어 스케그(140)의 생략이 가능하다.

또한, 러더트렁크(130)가 러더(110)의 상부에 마련되어 러더트렁크(130) 및 러더스톡(120)의 길이가 축소될 수 있으므로 전체 중량이 감소될 수 있다.

더불어, 러더스톡(120)에서 러더트렁크(130)에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는, 선체(11)의 내측에 위치하여 이로 인해 베어링(150)이 선체 내부에 마련될 수 있어, 스케그에 의한 하중 전달이 요구되지 않아 스케그가 생략될 수 있으나, 이와 달리 유체의 흐름이 원활하도록 스케그(140)가 마련될 수도 있는데, 이때 스케그(140)는 하중 전달을 위한 구성으로 이루어지지 않아, 스케그(140)가 박판으로 구성될 수 있으며 이는 아래와 같다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향장치가 마련되는 선박을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향장치(100)는, 러더스톡(120), 러더트렁크(130), 베어링(150)을 구비한다는 점과 하중 전달의 구조가 일 실시예와 동일/유사하고, 스케그(140)가 마련된다는 점에서는 차이가 있으나 본 실시예에서도 스케그(140)로 러더(110)의 하중이 전달되지 않음은 동일하다.

이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 이하에서 설명을 생략하는 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 더불어, 본 실시예에서 스케그(140)는, 러더(110)에 연결된 것으로 개시하였으나, 이는 개념적으로 도시한 것으로서, 러더(110)와 스케그(140)가 밀착되지 않고 이격된 상태일 수 있다.

스케그(140)는, 선체(11)와 러더(110) 사이에서 러더트렁크(130)의 외측에 마련될 수 있으며, 러더트렁크(130) 또는 러더스톡(120)으로부터 선체(11)로 힘을 전달할 필요가 없어, 러더트렁크(130)와의 사이에서 용접이 생략될 수 있고, 종래에는 하중 전달을 위해 충분한 강성을 가지는 판의 두께로 이루어져야 하던 것과 달리, 유체의 흐름만을 가이드하면 되므로, 종래에 대비하여 두께가 감소된 판/박판 부재로 마련될 수 있다.

그리고 스케그(140)가 선체(11)(Hull)의 내부로 래핑(Lapping)되지 않아 구조가 간소화될 수 있다(스케그가 선체 내부까지 인입되는 구조로 배치할 필요가 없음).

특히 본 실시예의 스케그(140)는, 하중을 견디기 위한 구조를 이룰 필요가 없으므로, 러더트렁크(130)와 스케그(140) 사이는 용접부가 생략될 수 있다. 이에 따라 용접 작업을 위한 공간 또한 필요가 없어 러더트렁크(130)의 내부 구조(플렌지 등)가 생략될 수 있고 작업공간이 형성될 필요가 없음은 일 실시예와 유사하다.

다만 일 실시예와 달리, 유체 흐름의 가이드를 위해 스케그(140)가 마련되더라도, 러더트렁크(130)의 내부 구조가 간소화되어 스케그(140)의 설계 제한이 감소될 수 있다.

이는 도 5 및 도 6을 참조하는 바와 같이, 스케그(140)의 관통홀(부호 도시하지 않음)이 축소될 수 있고, 종래기술인 도 5의 A 및/또는 도 6의 A에 도시된 선체(10A)의 스케그(14A)에 대비하여 본 실시예에 따른 도 5의 B 및 도 6의 B에 도시된 스케그(140)의 전체 부피(사이즈)가 감소되는 것을 통해 알 수 있다.

더불어 스케그(140)가 하중 전달을 위한 구조물로 이루어지지 않아, 일 실시예와 같이 스케그가 생략되거나 본 실시예와 같이 스케그(140)의 크기가 감소될 수 있으며, 본 실시예와 같이 스케그(140)가 마련되더라도 하중이 전달되는 구조가 아닌 유체의 흐름을 가이드하기 위한 구성으로 마련되므로, 스케그(140)를 이루는 판의 두께가 감소될 수 있어, 추진 효율이 향상되므로 연료비가 절감될 수 있다.

이러한 개선효과는 도 7에 도시된 실시예에 따른 전산유체역학 해석결과를 나타낸 아래의 표 1을 통해 알 수 있으며, 종래의 스케그(14A)를 기준으로, 본 실시예의 스케그(140)의 여러 예시(EX1, EX2, EX3)를 비교하면, 표 1과 같이 추력(T), 토크(Q) 등에서 모두 개선 효과가 확보되어, 최종적으로는 선박을 운용하는데 필요한 전달마력(power)이 종래 기술에 대비하여 개선되어, 추진 효율이 최대 2.06% 향상됨을 알 수 있다.

[표 1]

여기서 EX1, EX2, EX3의 예시는, 앞서 언급한 바와 같이 스케그(140)의 폭이 감소되는 것으로, 특히 도 7에 도시된 스케그(140)의 하부 폭(러더(110)에 가까운 영역)이 감소되어 성능이 향상되는 것을 알 수 있으며, EX3의 실시예는 EX1, EX2에 대비하여 폭이 더욱 감소됨에 따라 추진효율이 더욱 향상되는 것으로 나타난다.

이와 같이, 본 실시예는, 일 실시예와 동일/유사하게 스케그(140)가 하중을 견디기 위한 구조를 이룰 필요가 없어 스케그(140)에 대한 제약이 감소되므로, 스케그(140)가 러더트렁크(140)와 용접으로 연결될 필요가 없고, 러더트렁크(130) 내부의 용접부 및 작업공간의 생략으로 작업이 간소화되는 것은 물론, 스케그(140) 내측 구성의 폭이 감소될 수 있어 설계 변형이 용이하며, 일 실시예에서 스케그를 생략하거나 본 실시예에서 스케그(140)가 하중 전달이 아닌 유체의 흐름을 가이드하는 기능으로 이루어질 수 있어, 추진 효율이 향상되는 구조를 이룰 수 있다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.

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.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 선박 11: 선체
100: 조향장치 111: 커플링
120: 러더스톡 130: 러더트렁크
140: 스케그 150: 베어링
10A: 종래 선박 11A: 종래 러더
13A: 종래 러더트렁크 14A: 종래 스케그

Claims (5)

1. 러더를 지지하는 러더스톡;
   선체에 연결되며 상기 러더스톡을 회전 가능하게 지지하는 러더트렁크; 및
   상기 러더트렁크와 상기 러더스톡 사이에 마련되는 베어링을 포함하되,
   상기 러더트렁크는, 상기 러더의 상측에서 상기 러더스톡을 지지하도록 마련되며,
   상기 러더스톡에서 상기 러더트렁크에 의해 둘러싸이는 부분 중 적어도 일부는, 상기 선체의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 조향장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 베어링은,
   상기 선체 내부에 마련되도록, 상기 러더의 상측에 편중되어 마련되는 것을 특징으로 하는 조향장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 선체와 상기 러더 사이에 마련되는 스케그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스케그는,
   상기 러더트렁크의 외측에 마련되되, 상기 러더트렁크 또는 상기 러더스톡으로부터 상기 선체로 힘을 전달할 필요가 없도록 상기 러더트렁크와의 사이에서 용접이 생략되어, 판 또는 박판 부재로 마련되는 것을 특징으로 하는 조향장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 상기 조향장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.

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