KR20220162215A - 소형 선박용 러더 - Google Patents

Abstract

소형 선박용 전가동 러더에 관한 것으로, 물의 저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성되는 러더 본체; 러더 본체의 상단 형상과 하단 형상에 대응되는 유선형으로 형성되고, 러더 본체의 상단과 하단에 용접 설치되는 상부판과 하부판;을 포함하고, 상부판의 선수쪽에 회동축을 삽입하기 위한 축구멍이 마련되고, 상부판의 선수쪽 양측단에 보강돌출부가 마련된 기술 구성을 통하여, 제한적인 후폭비로 인하여 축구멍과 러더 본체 사이의 거리를 충분하게 확보할 수 없는 상부판의 양측단에 마련된 보강돌출부를 통해 축구멍 부위가 보강되어 작동과정에서 상부판의 축구멍 부위의 파손의 우려없이 안정적으로 기능을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

Description

소형 선박용 러더 {FULL SPADE RUDDER FOR SMALL SIZED SHIP}

본 발명은 선박의 진행방향을 조정할 수 있도록 하는 선박용 러더에 관한 것으로, 더 자세하게는 전체 크기가 작고 후폭비가 제한적인 소형 선박용 러더의 작동과정에서 회동축이 삽입되는 축구멍을 가지는 상부판의 파손을 방지할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 프로펠러(Propeller)와, 프로펠러로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(Rudder, 방향타)를 포함한다.

선박의 러더는 물의 흐름에 따른 받음각을 가질 때 여기에 작용하는 양력의 수직 성분을 회두력으로 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 원리로 동작되고, 선체에 대해 회전 가능하게 설치되어 프로펠러로부터 발생된 추진력의 작용방향을 변경하여 선박의 진행 방향을 조정하는 역할을 한다.

선박의 러더에 요구되는 성능 중에는, 큰 양력을 발생시킬 수 있을 것, 받음각을 크게 하더라도 실속(失速)이 잘 안될 것, 받음각을 크게 변화시키더라도 양력의 착력점 위치 변화가 작을 것 등이 중요한 것으로 알려져 있다.

최초 선박에 적용된 러더는 한 장의 판 형상으로 된 키판을 선미에 장착하는 간단한 구성의 단판형 러더였지만 이러한 단판형 러더는 그 후면에서의 유체 박리로 인하여 방향 조정의 효과가 상실될 뿐만 아니라 실속각이 작고, 또한 저항이 매우 커지는 등의 여러 가지 문제점을 발생시켜 왔다.

이에 이러한 문제점을 해결하여 러더의 성능을 최적화시키기 위한 다양한 형태의 러더가 지속적으로 개발되고 있다.

예를 들면, 양력을 증가시키기 위해 개발되고 있는 선박의 러더에는, 러더의 가동부와 고정부 사이의 틈새를 통과하는 가속된 유체가 러더 후면의 유속을 증가시켜 양력을 증가시키는 하이드로 갭 러더(hydro gap rudder), 러더 후방의 일부를 가동 가능하게 구성하여 사용 상태에 따라 러더의 단면 캠버를 변형시킴으로써 양력을 증가시키는 플랩 러더(flap rudder), 러더에 프로펠러를 장착한 것으로 저속에서도 타력을 발생시키는 능동 러더(active rudder) 등이 있다.

선박의 러더는 구조에 따라 전가동 러더(full spade rudder)와 혼 러더(horn rudder)로 구분될 수 있다.

선박의 전가동 러더는 물의 저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성되는 것이 보통이며, 중공상의 러더 본체의 상단에 상부판과 하부판을 용접하고, 상부판에 형성된 축구멍에 회동축을 삽입하게 된다.

한편, 대형 선박의 경우 러더의 전체 크기가 크고 후폭비가 크기 때문에 축구멍과 러더 본체 양측단 사이의 거리가 충분히 확보되어 작동과정에서 상부판의 축구멍 부위의 강도가 유지될 수 있지만 예를 들어 10,000톤 내외의 소형선박의 경우 전가동 러더의 전체 크기가 작아지게 되고 후폭비가 제한되기 때문에 상부판 축구멍 부위의 강도가 약해지게 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1884415호 (2018년 03월 27일 등록)

전술한 바와 같이 종래 기술에 따른 소형 선박용 전가동 러더는 제한적인 후폭비를 가지기 때문에 상부판의 축구멍과 러더 본체 사이의 거리를 충분하게 확보할 수 없게 되고, 상부판 축구멍 부위의 강도가 약해지게 되어 작동과정에서 상부판의 축구멍 부위가 파손될 우려가 많은 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술에 따른 소형 선박용 전가동 러더의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 제한적인 후폭비로 인하여 상부판의 축구멍과 러더 본체 사이의 거리를 충분하게 확보할 수 없는 경우에도 상부판의 축구멍 부위의 강도를 향상시켜 작동과정에서 파손의 우려없이 안정적으로 기능을 발휘할 수 있도록 하는 소형 선박용 전가동 러더를 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더는 물의 저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성되는 러더 본체; 러더 본체의 상단 형상과 하단 형상에 대응되는 유선형으로 형성되고, 러더 본체의 상단과 하단에 용접 설치되는 상부판과 하부판;을 포함하고, 상부판의 선수쪽에 회동축을 삽입하기 위한 축구멍이 마련되고, 상부판의 선수쪽 양측단에 보강돌출부가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더는 러더 본체의 외측으로 돌출되는 보강플랜지의 좌우폭을 축구멍과 러더 본체의 외측단 사이의 거리를 감안하여 설정하되. 축구멍과 러더 본체의 외측단 사이의 거리(a)와 보강플랜지의 좌우폭의 비를 1:1 ~ 2:1의 범위로 설정한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더는 보강돌출부의 전후길이를 축구멍의 직경보다 크게 설정하되, 축구멍의 중심과 보강돌출부의 선단 및 후단 사이의 각도를 90~130°의 범위에서 설정한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더에 의하면, 제한적인 후폭비로 인하여 축구멍과 러더 본체 사이의 거리를 충분하게 확보할 수 없는 상부판의 양측단에 마련된 보강돌출부를 통해 축구멍 부위가 보강되어 작동과정에서 상부판의 축구멍 부위의 파손의 우려없이 안정적으로 기능을 발휘할 수 있게 되므로 소형 선박용 러더의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더의 분해사시도,
도 2은 본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더의 평면도.

이하 본 발명에 따른 소형 선박용 러더를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.

그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더의 분해사시도이고, 도 2은 본 발명에 따른 소형 선박용 러더의 평면도이다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더(100)는 러더 본체(110), 상부판(120), 하부판(130)를 포함한다.

러더 본체(110)는 프로펠러의 회전을 통해 발생된 물의 수평방향 유동을 좌측 또는 우측으로 변환시킴으로써 선박의 진행방향을 조정할 수 있도록 하는 부분으로, 물의 저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성된다.

상부판(120)과 하부판(130)은 러더 본체(110)의 상단부와 하단부를 밀폐하는 부분으로, 러더 본체(110)의 상단과 하단에 용접 설치된다.

상부판(120)과 하부판(130)은 러더 본체(110)의 상단 형상과 하단 형상에 대응되는 유선형으로 형성된다.

상부판(120)의 선수쪽에는 회동축(200)을 삽입하기 위한 축구멍(121)이 마련되고, 상부판(120)의 선수쪽 양측단에는 보강돌출부(122)가 마련된다.

상부판(120)의 보강돌출부(122)는 상부판(120)의 축구멍(121)의 양측부위를 보강하여 러더의 작동과정에서 상부판(120)의 양측 부분이 균열되거나 파손되는 것을 방지하기 위한 부분으로, 러더 본체(110)의 외측으로 돌출된다.

각 보강돌출부(122)의 좌우폭(b)은 크게 설정할수록 강성이 좋아지게 되지만 러더 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이 및 체적이 커지고 추진 저항이 증가하여 추진성능을 저하 시키고 물의 저항을 더 많이 받게 되어 러더(100)의 성능을 저하시킬 수 있게 된다.

이를 감안하여 러더 본체(110)로부터 돌출되는 길이를 의미하는 보강플랜지(122)의 좌우폭(b)은 축구멍(121)과 러더 본체(110)의 외측단 사이의 거리(a)를 감안하여 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 축구멍(121)과 러더 본체(110)의 외측단 사이의 거리(a)와 보강플랜지(122)의 좌우폭(b)의 비는 1:1 ~ 2:1의 범위로 설정하는 것이 좋다. 바람직하게는 좌우폭(b)은 50 ~ 100㎜가 좋다.

또한 보강돌출부(122)의 전후길이도 좌우폭(b)과 마찬가지로 길게 설정할수록 강성이 좋아지게 되지만 러더 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이 및 면적이 커지기 때문에 물의 저항을 더 많이 받게 되어 러더(100)의 성능을 저하시킬 수 있게 된다.

이를 감안하여 보강돌출부(122)의 전후길이를 축구멍(121)의 직경보다 크게 설정하되, 축구멍(121)의 중심과 보강돌출부(122)의 선단 및 후단 사이의 각도(c)를 90~130°의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 115 ~ 125°범위가 좋다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더(100)는 제한적인 후폭비로 인하여 축구멍과 러더 본체 사이의 거리를 충분하게 확보할 수 없는 상부판(120)의 양측단에 마련되는 보강돌출부(122)를 통해 축구멍(121) 부위의 강도가 보강된 형태이므로 러더(100)의 작동과정에서 상부판(120)의 축구멍(121) 부위의 파손의 우려가 없게 된다.

본 발명에 따른 소형 선박용 전가동 러더(100)는 상부판(120)의 보강돌출부(122)의 좌우폭 및 전후길이를 적절하게 설정하는 것에 의해 물의 저항을 최소화하여 러더(100)의 성능 저하를 방지하면서도 상부판(120)의 축구멍(121) 부위룰 보강할 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : 선박용 러더
110 : 러더 본체
120 : 상부판
121 : 축구멍
122 : 보강돌출부

Claims (3)

1. 프로펠라를 통과한 유체의 저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성되는 러더 본체(110); 러더 본체(110)의 상단 형상과 하단 형상에 대응되는 유선형으로 형성되고, 러더 본체(110)의 상단과 하단에 용접 설치되는 상부판(120)과 하부판(130);을 포함하고,
   상부판(120)의 선수쪽에 회동축(200)을 삽입하기 위한 축구멍(121)이 마련되고, 상부판(120)의 선수쪽 양측단에 보강돌출부(122)가 마련된 것을 특징으로 하는 소형 선박용 러더.
2. 제1항에 있어서,
   러더 본체(110)의 외측으로 돌출되는 보강플랜지(122)의 좌우폭(b)을 축구멍(121)과 러더 본체(110)의 외측단 사이의 거리(a)를 감안하여 설정하되.
   축구멍(121)과 러더 본체(110)의 외측단 사이의 거리(a)와 보강플랜지(122)의 좌우폭(b)의 비를 1:1 ~ 2:1의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 소형 선박용 러더.
3. 제1항에 있어서,
   보강돌출부(122)의 전후길이를 축구멍(121)의 직경보다 크게 설정하되,
   축구멍(121)의 중심과 보강돌출부(122)의 선단 및 후단 사이의 각도(c)를 90~130°의 범위에서 설정한 것을 특징으로 하는 소형 선박용 러더.

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