KR20230013651A - Full spade rudder of vessle - Google Patents
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- 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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- B63H2025/388—Rudders with varying angle of attack over the height of the rudder blade, e.g. twisted rudders
Abstract
Description
본 발명은 선박의 진행방향을 조정할 수 있도록 하는 러더에 관한 것으로, 더 자세하게는 갭 캐비테이션을 방지하고, 볼텍스 캐비테이션을 저감함은 물론 선박의 연료를 절감할 수 있도록 하는 벌브가 러더 본체의 후단에 일체로 마련된 선박의 전가동 러더에 관한 것이다.The present invention relates to a rudder capable of adjusting the traveling direction of a ship, and more particularly, a bulb that prevents gap cavitation, reduces vortex cavitation, and saves fuel of a ship is integrated into the rear end of the rudder body It relates to a fully movable rudder of a ship provided with
일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 프로펠러(Propeller)와, 프로펠러로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(Rudder, 방향타)를 포함한다.In general, a ship includes a propeller that generates propulsion and a rudder that adjusts the direction of the ship by using the propulsion generated from the propeller.
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.When the rudder of a ship has an angle of attack according to the flow of water, it operates on the principle of adjusting the direction of the ship by using the vertical component of the lift acting here as a turning force. It plays the role of adjusting the direction of the ship by changing the direction of action of the propulsion force.
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.Among the performances required for a ship's rudder, it is important that it can generate large lift, that it is difficult to stall even if the angle of attack is large, and that the change in the location of the landing point of lift is small even if the angle of attack is greatly changed. It is known.
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.The rudder applied to the first ship was a single-plate rudder with a simple configuration in which a rudder plate in the form of a single plate was mounted on the stern. It is small, and has caused various problems such as very large resistance.
이에 이러한 문제점을 해결하여 러더의 성능을 최적화시키기 위한 다양한 형태의 러더가 지속적으로 개발되고 있다.Accordingly, various types of rudders are continuously being developed to solve these problems and optimize the performance of the rudder.
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.For example, in the rudder of a ship being developed to increase lift, an accelerated fluid passing through the gap between the movable part and the fixed part of the rudder increases the flow speed on the rear side of the rudder, thereby increasing lift. rudder), a flap rudder that increases lift by modifying the cross-sectional camber of the rudder according to the state of use by movably configuring a part of the rear of the rudder, and an active rudder that generates coasting force even at low speeds with a propeller attached to the rudder (active rudder), etc.
선박의 러더는 구조에 따라 전가동 러더(full spade rudder)와 혼 러더(horn rudder)로 구분될 수 있다.The ship's rudder can be divided into a full spade rudder and a horn rudder according to its structure.
최근 선박이 대형화되고 고속화됨에 따라 프로펠러에서 발생하는 후류(slip stream)는 매우 높은 하류 방향 속도를 갖게 되었고 이러한 후류에 의해 직접적으로 영향을 받게 되는 러더는 양력이나 항력뿐만 아니라 캐비테이션(cavitation, 공동현상) 관점에서 많은 관심을 불러일으키고 있다.Recently, as ships have become larger and faster, the slip stream generated from the propeller has a very high downstream speed, and the rudder directly affected by the slip stream has not only lift or drag but also cavitation. It is attracting a lot of attention from this point of view.
일반적으로 선박의 프로펠러는 주엔진에서 발생하는 동력의 약 70% 정도만 선박을 전진시키는 추진력으로 사용하며, 나머지 엔진의 동력은 프로펠러 마찰, 열 손실 및 프로펠러 후방의 회전류, 프로펠러 허브 볼텍스(hub vortex) 등으로 낭비된다.In general, a ship's propeller uses only about 70% of the power generated by the main engine as propulsion to propel the ship forward, and the remaining power of the engine is propeller friction, heat loss, rotational flow at the rear of the propeller, and propeller hub vortex. wasted, etc.
이중에서 프로펠러 후방의 회전류와 허브 볼텍스는 동력의 약 5 ~ 7% 및 1 ~ 3%에 해당하며, 또한, 강한 허브 볼텍스는 허브 볼텍스 캐비테이션(hub vortex cavitation)을 생성하여 소음 및 진동, 러더의 침식과 부식과 같은 문제점을 야기 시키게 된다.Among them, the rotational flow behind the propeller and the hub vortex correspond to about 5 to 7% and 1 to 3% of the power, and the strong hub vortex generates hub vortex cavitation, which reduces noise, vibration, and rudder It causes problems such as erosion and corrosion.
이와 같이 낭비되는 에너지의 회수와 캐비테이션에 의해 야기되는 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 장치가 종래부터 개발되어 선박에 적용되어 왔다.In order to recover wasted energy and solve problems caused by cavitation, various devices have been conventionally developed and applied to ships.
캐비테이션에 의한 영향은 프로펠러에 의해 발생되는 팁 볼텍스(tip vortex) 캐비테이션과 허브 볼텍스(hub vortex) 캐비테이션에 의한 영향과, 입사류의 유속 증가 또는 입사각의 증가에 의해 러더에서 발생하는 러더 자체 캐비테이션에 의한 영향 등으로 구분될 수 있으며, 캐비테이션에 의한 손상은 주로 프로펠러로부터 발생하는 팁 볼텍스(tip vortex) 캐비테이션에 의해 러더의 상부 손상, 허브 볼텍스(hub vortex) 캐비테이션에 의한 러더의 중간 부분 손상, 특별한 경우 러더 자체 캐비테이션 등에 의한 러더의 하부 손상 및 소울(sole) 캐비테이션에 의한 하부 끝단 부분 손상으로 구분될 수 있다.The effects of cavitation are caused by the tip vortex cavitation and hub vortex cavitation generated by the propeller, and the rudder itself cavitation generated by the rudder due to the increase in the flow rate or angle of incidence of the incident flow. Damage caused by cavitation is mainly damage to the upper part of the rudder due to cavitation of the tip vortex generated from the propeller, damage to the middle part of the rudder due to cavitation of the hub vortex, and damage to the rudder in a special case. It can be divided into damage to the lower part of the rudder due to its own cavitation and damage to the lower end part due to sole cavitation.
이와 같은 캐비테이션에 의한 영향을 최대한 줄여 선박의 조종 성능을 향상시키기 위한 일환으로 러더의 형상을 바꾸거나, 캐비테이션으로 발생하는 충격을 흡수하는 특수코팅을 러더의 표면에 입히기도 하며, 캐비테이션이 일어나는 공간을 최소화하기 위해 러더에 혹 모양의 러더 벌브(rudder bulb)를 설치한다.As part of reducing the impact of such cavitation as much as possible to improve ship maneuverability, the shape of the rudder is changed, or a special coating is applied to the surface of the rudder to absorb shock caused by cavitation. To minimize this, a hump-shaped rudder bulb is installed on the rudder.
도 1은 일반적인 선박의 전가동 러더의 평면도이다.1 is a plan view of a fully movable rudder of a general ship.
도 1과 같이 선박의 전가동 러더(200)는 선박의 프로펠러(300)의 후방에 설치되는 것으로, 러더 스톡을 통해 선체에 회전 가능하게 접속되어 선박의 진행 방향을 조정한다.As shown in FIG. 1, the fully
선박용 러더(200)의 러더 본체(210)는 선박의 프로펠러(300) 후방에 대향하도록 마련되는 리딩 에지부(211) 및 리딩 에지부(211)로부터 연장되는 트레일링 에지부(212)를 포함하는 유선형의 평면 형상을 가진다.The
선박의 운행중에 프로펠러(300)가 회전하게 되면, 선체에서 프로펠러(300)의 전방으로부터 후방으로의 유입류가 프로펠러(300)를 거치면서 강하게 배출되어 후류로서 러더 본체(210)의 리딩 에지부(211)에 유입된다.When the
리딩 에지부(211)는 프로펠러(300)에 의해 러더 본체(210)에 유입되는 후류가 러더 본체(210)와 처음 만나게 되는 부분이다.The leading
후류는 리딩 에지부(211)에 의해 흐름이 러더 본채(210)의 양측으로 나누어지게 되고, 러더 본체(210)의 측면을 따라 흐른 뒤 트레일링 에지부(212)에서 다시 합류하게 된다.The wake flow is divided into both sides of the rudder
즉, 러더 본체(210)는 후류를 전달받되, 후류의 흐름이 좌현으로 치우치도록 하여 선박이 좌측으로 선회하도록 하거나, 후류의 흐름이 우현으로 치우치도록 하여 선박이 우측으로 선회하도록 한다.In other words, the
도 1과 같이 선박의 전가동 러더(200)는 평면에서 보았을 때에 후류가 진입되는 러더 본체(210) 선단의 리딩 에지부(211)는 곡면 형상이며, 양분된 후류가 다시 합쳐지는 러더 본체(210) 후단의 트레일링 에지부(12)는 쐐기 형상의 뾰족한 형태를 가진다.As shown in FIG. 1, in the fully
도 1에서 벌브(220)는 러더 본체의 프로펠러 중심과 대응되는 위치의 리딩 에지부에 마련된다.In FIG. 1, the
도 2는 선박의 프로펠러 회전으로 인해 발생되는 후류의 분포도이다.2 is a distribution diagram of a wake generated due to rotation of a propeller of a ship.
한편, 선박의 운행과정에서 프로펠러(300)는 일방향(예를 들면 시계방향)으로 회전하게 되고, 전술한 바와 같이 프로펠러(300)의 회전에 의해 발생된 후류가 러더(200)에 작용하게 되는데, 이때 발생되는 후류의 분포량은 도 2와 같이 러더 본체(200)의 리딩 에지부(211)의 하측으로 플로펠러의 회전방향 외측방향으로 가장 강한 후류속도(황토색부분)가 발생하고, 벌브(220)의 중심부와 벌브(220)의 상부쪽 양측 2곳(파란색부분)에서 가장 낮은 후류속도가 발생한다.On the other hand, during the ship's operation, the
이와 같이 프로펠러의 후류속도 분포가 커지면 손실이 발생하므로, 프로펠러의 후류속도 분포차를 감소시키는 러더를 갖도록 형상을 설계하는 것이 바람직하다.Since loss occurs when the wake velocity distribution of the propeller increases in this way, it is preferable to design the shape to have a rudder that reduces the difference in the wake velocity distribution of the propeller.
이에 러더 본체(200)의 리딩 에지부(211)를 좌측 또는 우측으로 비틀어서 후류를 보다 원활하게 유도할 수 있도록 하는 기술이 다수 제안되었다.Accordingly, a number of techniques have been proposed to more smoothly induce a wake by twisting the leading
하기의 특허문헌 1에는 하중 프로펠러를 가진 고속도 선박용으로, 캐비테이션 형성으로 인하여 출현하는 러더 상에 침식작용을 피하기 위해, 그리고 연료 소비를 줄이거나 낮게 유지하기 위해서, 전연과 후연이 있는 러더 브레이드를 가진 선박용 러더용으로서, 러더 브레이드가 2개의 겹쳐 형성된 러더 브레이드 섹션을 갖고, 전연 섹션 및/또는 후연 섹션은: 일측 전연 섹션 및/또는 일측 후연 섹션이 중심에 대해 어긋나 있는 좌현 또는 우현에 있고 그리고, 타측 전연 섹션 및/또는 타측 후연 섹션이 중심에 대해 어긋나 있는 우현 또는 좌현에 있고 그리고; 일측 전연 및/또는 후연 섹션이 타측 전연 섹션 및/또는 타측 후연 섹션 위로 돌출한 좌현측 분기 면을 갖고 그리고, 타측 전연 섹션 및/또는 후연 섹션은 일측 전연 섹션 및/또는 후연 섹션 위로 돌출한 우현측 분기 면을 갖는 방식으로 중심에 대해 어긋나 있고: 유체유동 몸체는 치수를 분기 면 치수로 채택되는 방식으로 이루어지고, 유체유동 몸체는 분기 면을 커버하고 그리고 각각의 분기 면 구역에 구성된 선박용 전가동 러더가 개시되어 있다.
하기의 특허문헌 2에는 선박의 후미에 러더가 설치되는 비대칭 전가동러더에 있어서, 상부 러더와 하부 러더로 구성되고 상부 러더의 노즈 스트립은 좌현 측으로 또는 우현 측으로 향하게 되어 있고 하부 러더의 노즈 스트립은 상부 러더의 노즈 스트립과 다른 측으로 향하여 중심에서 벗어나 있어 러더의 프로펠러 축심 높이 주위에 불연속면을 형성하고, 불연속면은 상부 및 하부 러더 단면의 폭방향 두께가 최대인 지점부터 전방까지 형성되어 있고, 불연속면에는 이를 감싸는 러더벌브가 형성된 비대칭 전가동러더가 개시되어 있다.In Patent Document 2 below, in an asymmetric fully movable rudder in which a rudder is installed at the rear of a ship, it is composed of an upper rudder and a lower rudder, and the nose strip of the upper rudder is directed to the port or starboard side, and the nose strip of the lower rudder is the upper rudder It is off-center toward the other side of the nose strip of the rudder, forming a discontinuous surface around the height of the propeller shaft center of the rudder, and the discontinuous surface is formed from the point where the width direction thickness of the upper and lower rudder sections is maximum to the front, and the discontinuous surface is formed from the rudder surrounding it. An asymmetric fully movable rudder having a bulb is disclosed.
그러나 특허문헌 1, 2를 포함한 종래 기술에 따른 선박의 전가동 러더는 프로펠러 작동과정에서 발생되는 후류가 진입되는 러더 본체의 리딩 에지부쪽만 좌측 또는 우측으로 비틀린 형태를 가지지 때문에 상하 유동분포가 다른 후류를 안정적으로 유도할 수 없게 되고, 그에 따라 어느 정도의 선체 진동 및 소음을 유발하게 되는 문제가 있었다.However, since the fully movable rudder of the ship according to the prior art including
본 발명은 종래 기술에 따른 선박의 전가동 러더의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 선박의 운행과정에서 프로펠러 작동시에 발생되는 후류를 보다 안정적으로 유도할 수 있도록 하는 것에 의해 선체 진동 및 소음을 저감할 수 있도록 함은 물론 선박의 조정성능과 추진성능, 연비절감을 도모할 수 있도록 하는 선박의 전가동 러더를 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention is to solve the problem of the fully movable rudder of the ship according to the prior art, and its purpose is to more stably induce the wake generated during the operation of the propeller in the course of the ship's operation, thereby hull vibration and noise It is to provide a fully movable rudder of a ship that can reduce the ship's steering performance, propulsion performance, and fuel efficiency as well as reduce the
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더는 선체의 하부 후방부의 설치되는 프로펠러의 후방에 좌우방향으로 회전 가능하게 설치되고, 리딩 에지부와 그로부터 연장되는 트레일링 에지부를 가지는 러더 본체; 러더 본체의 리딩에지부의 전방 중앙에 러더 본체와 일체로 마련되는 벌브;를 포함하고, 러더 본체의 리딩 에지부에 작용하는 후류의 분포에 맞추어 러더 본체를 제1유도부 내지 제4유도부의 상하방향의 4부분으로 구획한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the fully movable rudder of the ship according to the present invention is rotatably installed in the left and right directions at the rear of the propeller installed in the lower rear part of the hull, and the leading edge part and the trailing edge extending therefrom Rudder body having a portion; A bulb integrally provided with the rudder body at the front center of the leading edge portion of the rudder body, and the rudder body is moved in the vertical direction of the first to fourth guide portions according to the distribution of the wake acting on the leading edge portion of the rudder body. It is characterized in that it is partitioned into four parts of.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더에서 제1유도부는 리딩 에지부 및 트레일링 에지부가 하부로 갈수록 점차 커지는 각도로 우측방향으로 비틀린 형태이고, 제2유도부는 리딩 에지부의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀린 형태이고, 제3유도부는 우측방향으로 비틀린 리딩 에지부 및 트레일링 에지부가 하부로 갈수록 점차 우측방향으로 비틀린 형태이고, 제4유도부는 리딩 에지부의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀린 형태인 것을 특징으로 한다.In the fully movable rudder of the ship according to the present invention, the first guide part has a leading edge part and the trailing edge part twisted in the right direction at an angle gradually increasing downward, and the second guide part has the upper and lower ends of the leading edge at the same angle At the same time, the upper and lower ends of the trailing edge are twisted to the left at the same angle, and the leading edge and trailing edge are twisted to the right at the same angle, and the leading edge and trailing edge are twisted to the right gradually toward the bottom. , It is characterized in that the upper and lower ends of the leading edge portion are twisted in the right direction at the same angle, and the upper and lower ends of the trailing edge portion are twisted in the right direction at the same angle.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더에서 제1유도부의 리딩 에지부의 좌측 비틀림 각도(α)는 2°~ 8°이고, 트레일링 에지부의 좌측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°범위에서 설정하는 것을 특징으로 한다.In the fully movable rudder of the ship according to the present invention, the left twist angle (α) of the leading edge of the first guidance unit is 2 ° to 8 °, and the left twist angle (β) of the trailing edge is set in the range of 1 ° to 5 ° It is characterized by doing.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더에서 제3유도부의 리딩 에지부의 우측 비틀림 각도(α)는 2°~ 8°이고, 제3유도부의 트레일링 에지부의 우측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°범위에서 설정하는 것을 특징으로 한다.In the fully movable rudder of the ship according to the present invention, the right twist angle (α) of the leading edge of the third guidance unit is 2° to 8°, and the right twist angle (β) of the trailing edge of the third guidance unit is 1° to 5 It is characterized by setting in the ° range.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더에서 러더 본체의 각 유도부 사이의 상하높이의 비는 러더 본체의 리딩 에지부에 작용하는 후류의 분포를 감안하여 설정하되, 제1유도부의 상하높이 : 제2유도부의 상하높이 : 제3유도부의 상하높이 : 제4유도부의 상하높이의 비를 0.10~0.20 : 0.17~0.27 : 0.25~0.35 : 0.30~0.42의 범위에서 설정하는 것을 특징으로 한다.In the fully movable rudder of the ship according to the present invention, the ratio of the vertical heights between each induction part of the rudder body is set in consideration of the distribution of the wake acting on the leading edge of the rudder body, and the vertical height of the first guidance part: the second guidance part The vertical height of: the vertical height of the third induction unit: characterized in that the ratio of the vertical height of the fourth induction unit is set in the range of 0.10 to 0.20: 0.17 to 0.27: 0.25 to 0.35: 0.30 to 0.42.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더에 의하면, 프로펠러 작동에 의해 발생되는 후류의 분포를 감안하여 러더 본체의 상하 각부위가 그에 적합한 형태로 구성되어 있기 때문에 러더 본체가 보다 원활하게 후류를 유도할 수 있게 되어 선체 저항 감소 및 선미 진동 소음 감소를 도모할 수 있게 되고, 선박의 전반적인 조정성능 및 추전성능을 향상시킬 수 있게 된다.According to the fully movable rudder of the ship according to the present invention, the rudder body can induce the wake more smoothly because the upper and lower parts of the rudder body are configured in a suitable form in consideration of the distribution of the wake generated by the operation of the propeller. Therefore, it is possible to reduce hull resistance and stern vibration noise, and to improve the overall steering performance and thrusting performance of the ship.
도 1는 일반적인 선박의 전가동 러더의 평면도,
도 2는 선박의 프로펠러 회전으로 인해 발생되는 후류의 분포도,
도 3은 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 우측면도,
도 6은 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 배면도.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 러더 본체의 각 유도부의 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 선박의 프로펠러 회전으로 인해 발생되는 후류의 분포도.1 is a plan view of a fully movable rudder of a general ship;
2 is a distribution diagram of the wake generated by the rotation of the propeller of the ship;
3 is a plan view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention;
4 is a perspective view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention;
5 is a right side view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention;
Figure 6 is a rear view of the fully movable rudder of the ship according to the present invention.
7a to 7d are plan views of each induction part of the rudder body of the fully movable rudder of the ship according to the present invention.
8 is a distribution diagram of a wake generated by rotation of a propeller of a ship according to the present invention.
이하 본 발명에 따른 선박의 전가동 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.Hereinafter, a fully movable rudder of a ship according to the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. For reference, the size of components, the thickness of lines, etc. shown in the drawings referred to in describing the present invention may be somewhat exaggerated for convenience of understanding.
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.In addition, the terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions in the present invention, and may vary depending on the user, operator's intention, convention, and the like. Therefore, the definition of this term deserves to be made based on the contents throughout this specification.
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.And in this application, terms such as 'include' and 'have' refer to the existence of a specific number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
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.In addition, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only this embodiment makes the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information.
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. Therefore, since the present invention can have various changes and various forms, implementation examples (態樣, aspects) (or embodiments) will be described in detail in the specification. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the technical spirit of the present invention, and the singular expression used in this specification is clearly different from the context. Include plural expressions unless otherwise indicated.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing the present invention, detailed descriptions of known or known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.Hereinafter, "upward", "downward", "front" and "rearward" and other directional terms are defined based on the state shown in the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 우측면도이고 도 6은 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 배면도이다.Figure 3 is a plan view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention, Figure 4 is a perspective view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention, Figure 5 is a right side view of a fully movable rudder of a ship according to the present invention Figure 6 is a rear view of the fully movable rudder of the ship according to the present invention.
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더(100)는 러더 본체(110), 벌브(120)를 포함한다.The fully
러더 본체(110)는 프로펠러(300)의 회전을 통해 발생된 물의 수평방향 유동을 좌측 또는 우측으로 변환시킴으로써 선박의 진행방향을 조정할 수 있도록 하는 부분으로, 선체의 하부 후방부의 설치되는 프로펠러(300)의 후방에 좌우방향으로 회전 가능하게 설치된다.The
러더 본체(110)는 물의 저항을 최소화하기 위해 평면 형상이 유선형으로 형성되고, 프로펠러(300) 후방에 대향하도록 마련되는 리딩 에지부(111), 리딩 에지부(111)로부터 연장되는 트레일링 에지부(112)를 포함한다.The
벌브(120)는 전가동 러더(100)의 선단부와 프로펠러(300)와 중심부 사이의 간격을 줄임으로써 갭 캐비테이션을 방지하는 부분으로, 러더 본체(110)의 리딩에지부(111)의 전방 중앙에 러더 본체(110)와 일체로 마련된다.The
한편, 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더(100)는 러더 본체(110)의 리딩 에지부(111)에 작용하는 후류의 분포에 맞추어 러더 본체(110)의 형태를 최적화한 것이다.On the other hand, the fully
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더(100)는 러더 본체(110)가 제1유도부(110a) 내지 제4유도부(110d)의 상하방향의 4부분으로 구획된다.In the fully
도 7a는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 러더 본체의 제1유도부의 상단 평면도로서 벌브(110)의 도시를 생략하고, 도 7b는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 러더 본체의 제2유도부의 상단 평면도로서 벌브(110)의 도시를 생략하고, 도 7c는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 러더 본체의 제3유도부의 상단 평면도로서 벌브(110)의 도시를 생략하고, 도 7d는 본 발명에 따른 선박의 전가동 러더의 러더 본체의 제4유도부의 상단 평면도로서 벌브(110)의 도시를 생략한다.Figure 7a is a top plan view of the first guide portion of the rudder body of the fully movable rudder of the ship according to the present invention, omitting the
제1유도부(110a)는 러더 본체(110)의 상단부에 마련되는 것으로, 도 7a 및 도 7b와 같이 리딩 에지부(111a) 및 트레일링 에지부(112a)가 하부로 갈수록 점차 커지는 각도로 좌측방향으로 비틀린 형태를 가진다.The
이때 제1유도부(110a)의 리딩 에지부(111a)의 좌측 비틀림 각도(α)는 및 트레일링 에지부(112a)의 좌측 비틀림 각도(β)는 리딩 에지부(111a)에 작용하는 후류를 감안하여 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들면 리딩 에지부(111a)의 좌측 비틀림 각도(α)는 2°~ 8°이고, 바람직하게는 4°~ 6°이며, 더 바람직하게는 5°로 설정할 수 있다. 또한 트레일링 에지부(112a)의 좌측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°이고, 바람직하게는 1.5°~ 2.5°이며, 더 바람직하게는 2°로 설정할 수 있다. At this time, the left twist angle α of the
제2유도부(110b)는 제1유도부(110a)의 하부에 마련되는 것으로, 도 7b 및 도 7c와 같이 리딩 에지부(111b)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부(112b)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀린 형태를 가진다.The
제2유도부(110b)는 제1유도부(110a)의 하부에 마련되므로 제2유도부(110b)의 리딩 에지부(111b)의 비틀림 각도 및 트레일링 에지부(112b)의 비틀림 각도는 제1유도부(110b)의 리딩 에지부(111a) 하단 비틀림 각도 및 트레일링 에지부(112a) 하단의 비틀림 각도와 동일하다.Since the
제3유도부(110c)는 제2유도부(110b)의 하부에 마련되는 것으로, 우측방향으로 비틀린 리딩 에지부(111c) 및 트레일링 에지부(112c)가 하부로 갈수록 점차 우측방향으로 비틀린 형태를 가진다.The
즉, 제3유도부(110c)의 상단은 도 7c와 같이 리딩 에지부(111c) 및 트레일링 에지부(112c)가 우측방향으로 비틀린 형태를 가지고, 제3유도부(110c)의 하단은 도 7d와 같이 트레일링 에지부(112c)가 우측방향으로 비틀린 형태를 가진다.That is, the upper end of the
이때 제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c)의 우측 비틀림 각도(α)는 및 트레일링 에지부(112c)의 우측 비틀림 각도(β)는 리딩 에지부(111c)에 작용하는 후류를 감안하여 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들면 리딩 에지부(111c)의 우측 비틀림 각도(α)는 3°~ 7°이고, 바람직하게는 4°~ 6°이며, 더 바람직하게는 5°로 설정할 수 있다. 또한 트레일링 에지부(112c)의 우측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°이고, 바람직하게는 1.5°~ 2.5°이며, 더 바람직하게는 2°로 설정할 수 있다.At this time, the right twist angle α of the
제4유도부(110d)는 제3유도부(110c)의 하부에 마련되는 것으로, 도 7d와 같이 리딩 에지부(111d)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부(112d)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀린 형태를 가진다.The
제4유도부(110d)는 제3유도부(110c)의 하부에 마련되므로 제4유도부(110d)의 리딩 에지부(111d)의 비틀림 각도 및 트레일링 에지부(112d)의 비틀림 각도는 제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c) 하단 비틀림 각도 및 트레일링 에지부(112c) 하단의 비틀림 각도와 동일하다.Since the
제1유도부(110a)의 리딩 에지부(111a)와 제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c)의 비틀림 각도(α)는 동일하고, 제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c)와 제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c)의 비틀림 각도(β)는 동일하다.The
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더(100)의 러더 본체(110)의 각 유도부(110a~110d) 사이의 상하높이의 비는 러더 본체(110)의 리딩 에지부(110)에 작용하는 후류의 분포를 감안하여 설정하는 것이 바람직하며, 이때 제1유도부(110a)의 상하높이(H1) : 제2유도부(110b)의 상하높이(L2) : 제3유도부(110c)의 상하높이(H3) : 제4유도부(110d)의 상하높이(H4)의 비는 0.10~0.20 : 0.17~0.27 : 0.25~0.35 : 0.30~0.42의 범위에서 설정할 수 있고, 바람직하게는 0.15 : 0.22 : 0.29 : 0.34로 설정할 수 있다.The ratio of the vertical heights between each
본 발명에 따른 선박의 전가동 러더(100)는 러더 본체(110)가 상하방향으로 4개의 유도부(110a~110b)로 구획되고, 각 유도부((110a~110b)가 그에 작용하는 후류에 안정적으로 대응할 수 있는 형태로 구성된 것이므로 선박운행과정에서 프로펠러(300)에 작동에 따라 발생하는 후류에 러더 본체(110)가 안정적으로 대응할 수 있게 되고, 그에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있게 되므로 물론 선박의 진동 및 소음을 현저하게 저감할 수 있게 되고, 선박의 조정성능 및 추진성능을 향상시킬 수 있게 되고, 연료를 절감할 수 있게 된다.In the fully
도 8은 본 발명에 따른 러더를 적용하여 선박의 프로펠러 회전으로 인해 발생되는 후류속도의 분포도이다.8 is a distribution diagram of wake velocity generated by rotation of a propeller of a ship by applying a rudder according to the present invention.
한편, 선박의 운행과정에서 프로펠러(300)는 일방향(예를 들면 시계방향)으로 회전하게 되고, 전술한 바와 같이 프로펠러(300)의 회전에 의해 발생된 후류가 러더(100)에 작용하게 되는데, 이때 발생되는 후류의 분포량은 도 8과 같이 러더 본체(100)의 리딩 에지부(111)의 플로펠러의 중심을 기준으로 좌우측 상부 약 60°를 제외하고 전체적으로 강한 후류속도(황토색부분)가 발생하고, 프로펠러의 중심인 벌브 측에서 낮은 후류속도가 발생하고, 벌브의 중심 외측일부와 상단부에서 중간정도의 후류속도(연녹색부분)가 발생한다.On the other hand, during the ship's operation, the
도 8과 같이 본 발명에 따른 러더의 후류속도와 도 2인 종래기술에 따른 러더의 후류속도 분포는 큰 차이가 발생한다는 것을 알 수 있다. 도 8과 같이 본 발명에 따른 러더는 플로펠러의 후류혹도가 균일화되어 진동이 저감되어 에너지 효율이 향상되고, 러더의 수명을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 8, it can be seen that a large difference occurs between the wake speed of the rudder according to the present invention and the wake speed distribution of the rudder according to the prior art of FIG. 2. As shown in FIG. 8, in the rudder according to the present invention, the wake hump of the propeller is uniform, so that vibration is reduced, thereby improving energy efficiency and increasing the lifespan of the rudder.
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.Although the invention made by the present inventors has been specifically described according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be changed in various ways without departing from the gist of the invention.
100 : 전가동 러더
110 : 러더 본체
110a : 제1유도부
110b : 제2유도부
110c : 제3유도부
110d : 제4유도부
111 : 리딩 에지부
112 : 트레일링 에지부
120 : 벌브100: fully movable rudder
110: rudder body
110a: first induction unit
110b: second induction unit
110c: third induction unit
110d: fourth induction unit
111: leading edge portion
112: trailing edge
120: bulb
Claims (5)
러더 본체(110)의 리딩 에지부(111)에 작용하는 후류의 분포에 맞추어 러더 본체(110)를 제1유도부(110a) 내지 제4유도부(110d)의 상하방향의 4부분으로 구획한 것을 특징으로 하는 선박의 전가동 러더.A rudder body 110 rotatably installed at the rear of the propeller 300 installed in the lower rear part of the hull and having a leading edge portion 111 and a trailing edge portion 112 extending therefrom;
According to the distribution of the wake acting on the leading edge 111 of the rudder body 110, the rudder body 110 is divided into four parts in the vertical direction of the first guide part 110a to the fourth guide part 110d. Fully movable rudder of a ship made by
제1유도부(110a)는 리딩 에지부(111a) 및 트레일링 에지부(112a)가 하부로 갈수록 점차 커지는 각도로 좌측방향으로 비틀린 형태이고,
제2유도부(110b)는 리딩 에지부(111b)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부(112b)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 좌측방향으로 비틀린 형태이고,
제3유도부(110c)는 좌측방향으로 비틀린 리딩 에지부(111c) 및 트레일링 에지부(112c)가 하부로 갈수록 점차 우측방향으로 비틀린 형태이고,
제4유도부(110d)는 리딩 에지부(111d)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀리는 동시에 트레일링 에지부(112d)의 상단 및 하단이 동일한 각도로 우측방향으로 비틀린 형태인 것을 특징으로 하는 선박의 전가동 러더.According to claim 1,
In the first guide portion 110a, the leading edge portion 111a and the trailing edge portion 112a are twisted in the left direction at an angle gradually increasing toward the bottom,
In the second guide part 110b, the upper and lower ends of the leading edge part 111b are twisted leftward at the same angle, and the upper and lower ends of the trailing edge part 112b are twisted leftward at the same angle,
The third guide portion 110c has a leftward twisted leading edge portion 111c and a trailing edge portion 112c gradually twisted rightward toward the bottom,
In the fourth induction part 110d, the upper and lower ends of the leading edge part 111d are twisted in the right direction at the same angle, and the upper and lower ends of the trailing edge part 112d are twisted in the right direction at the same angle. Fully movable rudder of a ship made by
제1유도부(110a)의 리딩 에지부(111a)의 좌측 비틀림 각도(α)는 2°~ 8°이고, 트레일링 에지부(112a)의 좌측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 선박의 전가동 러더.According to claim 2,
The left twist angle α of the leading edge portion 111a of the first guide portion 110a is 2° to 8°, and the left twist angle β of the trailing edge portion 112a is in the range of 1° to 5°. A fully movable rudder of a ship, characterized in that for setting.
제3유도부(110c)의 리딩 에지부(111c)의 우측 비틀림 각도(α)는 2°~ 8°이고, 제3유도부(110c)의 트레일링 에지부(112c)의 우측 비틀림 각도(β)는 1°~ 5°범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 선박의 전가동 러더.According to claim 2,
The right twist angle α of the leading edge portion 111c of the third guide portion 110c is 2° to 8°, and the right twist angle β of the trailing edge portion 112c of the third guide portion 110c is Fully movable rudder of a ship, characterized in that it is set in the range of 1 ° to 5 °.
러더 본체(110)의 각 유도부(110a~110d) 사이의 상하높이의 비는 러더 본체(110)의 리딩 에지부(110)에 작용하는 후류의 분포를 감안하여 설정하되,
제1유도부(110a)의 상하높이(H1) : 제2유도부(110b)의 상하높이(L2) : 제3유도부(110c)의 상하높이(H3) : 제4유도부(110d)의 상하높이(H4)의 비를 0.10~0.20 : 0.17~0.27 : 0.25~0.35 : 0.30~0.42의 범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 선박의 전가동 러더.The method according to any one of claims 1 to 4,
The ratio of the vertical heights between the guide parts 110a to 110d of the rudder body 110 is set in consideration of the distribution of the wake acting on the leading edge 110 of the rudder body 110,
Height H1 of the first guiding part 110a : Height L2 of the second guiding part 110b : Height H3 of the third guiding part 110c : Height H4 of the fourth guiding part 110d ) Fully movable rudder of a ship, characterized in that the ratio of 0.10 to 0.20: 0.17 to 0.27: 0.25 to 0.35: 0.30 to 0.42 is set.
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KR1020210092647A KR20230013651A (en) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | Full spade rudder of vessle |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
KR100903067B1 (en) | 2009-04-16 | 2009-06-18 | 대우조선해양 주식회사 | Full spade rudder with twisted leading edge having a small rudder bulb |
KR101281977B1 (en) | 2007-11-13 | 2013-11-27 | 베커 마린 시스템즈 게엠베하 운트 콤파니 카게 | Rudder for ships |
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- 2021-07-15 KR KR1020210092647A patent/KR20230013651A/en not_active Application Discontinuation
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