KR20230100238A - 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 비틀림 타에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 앞날이 파형 형상을 가지고 뒷날이 물고기 꼬리형 형상을 가짐에 따라 특수 타와 대등한 조종성능을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 일반 타와 대등한 저항 성능을 발휘할 수 있는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 선박의 추진 방향을 조종하기 위해 선체의 하부에 추진기의 후방에 위치되게 설치되는 것으로서; 앞날과 뒷날을 가지는 상부 러더; 뒷날과 함께 상기 상부 러더의 앞날과 일정각도로 어긋난 앞날을 가지는 하부 러더; 뒷날과 함께 상기 상부 러더와 상기 하부 러더를 상하 일체로 연결하고 상기 상부 러더의 앞날과 상기 하부 러더의 앞날을 어긋나지 않게 이어주는 앞날을 가지는 비틀림 러더; 상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 앞날에 상하 방향을 따라 파도 형상으로 형성되는 파형 앞날; 및 상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 뒷날에 단부로 갈수록 좌우 폭이 점진적으로 확대되는 물고기 꼬리 형상으로 형성되는 물고기 꼬리형 뒷날;로 구성되는 것을 특징으로 하는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타를 기술적 요지로 한다.

Description

파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타{Twist type rudder for ship with wavy leading edge and fish tail trailing edge}

본 발명은 선박의 추진 방향을 조종하기 위해 선체의 하부에 추진기의 후방에 좌우로 회전 가능하게 설치되고 좌우 회전을 위한 회전축이 조타장치의 말단과 물리적으로 연결되는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 타(rudder)는 선박의 조종을 위해 조타장치와 기계 및 기구적으로 말단에 연결되는 장치이다. 즉, 타는 선박의 선체 하부에 추진기의 후방 위치에 회전 가능하게 설치되어 조타장치의 조작에 의한 회전 각도에 따라 추진기에서 발생하는 추진력의 방향을 결정하게 되는 장치이다.

이러한 타의 표면에는 해수의 영향으로 인한 유발되는 캐비테이션으로 인해 침식 및 부식이 자연스럽게 발생하게 된다. 그리고 타의 표면에 발생한 침식 및 부식은 타의 양력 및 추력 및 조종성을 크게 감소시키게 된다.

상기와 같은 타의 표면에 발생하는 침식 및 부식을 최소화하기 위해 타의 형상을 변형하거나 타의 표면에 부가물 등을 부가하여 타의 성능 향상을 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 연구들의 결과로 추진기의 프로펠러 후류를 고려하여 상부 러더와 하부 러더의 형상이 서로 다른 비대칭 형상을 가진 비틀림 타가 개발되었다.

상기 비틀림 타는 캐비테이션 저감 효과가 뛰어나고 양력도 증가시켜 효율도 높은 이점이 있다. 그러나 비틀림 타는 상부 러더와 하부 러더가 비대칭형으로 연결되는 비틀림 러더에서 캐비테이션이 발생하고 대각도에서의 조종 성능이 떨어지는 단점이 있다.

상기한 비틀림 타의 단점을 해결하기 위해 비틀림 러더의 앞날에 벌브(bulb)를 형성한 비틀림 타와 함께 상부 러더와 비틀림 러더와 하부 러더의 앞날 전체를 파형으로 형성한 비틀림 타가 개발되었다.

그러나 벌브형 비틀림 타는 비틀림 러더의 앞날에서 발생하는 캐비테이션을 저감시키는 이점이 있는 반면에 비틀림 러더와 벌브 간의 경계부분에서 캐비테이션이 과도하게 발생하는 단점이 있다. 또한 파형 비틀림 타는 파형에 의해 앞날에서 발생하는 캐비테이션 및 저항을 감소시키고 유동박리를 지연시키는 이점이 있으나 뒷날에서 유동박리가 발생하면서 양력 및 압력 증가의 한계로 인해 고성능 타에 비하여 조종성능이 현저히 떨어지는 단점이 있다.

한편 조종 성능을 향상시키기 위해 뒷날이 물고기 꼬리 형상을 가지는 피쉬 테일 타도 개발되었다. 그러나 피쉬 테일 타는 뒷날의 물고기 꼬리 형상에 의해 과도한 유동박리가 발생하여 직진 및 선회시 저항력이 급격하게 증가하는 단점이 있다.

따라서 파형 비틀림 타가 고성능 타로 사용되기 위해서는 비틀림 러더의 앞날에서 발생하는 캐비테이션 및 저항을 감소시키면서 유동박리를 지연시키고, 뒷날에서 발생하는 유동박리를 감소시켜 저항력을 감소시키면서 양력 및 압력을 증가시킬 수 있도록 파형 비틀림 타의 뒷날 형상 개선에 대한 연구가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1010998호, 2011.01.26.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1184076호, 2012.09.19.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1184077호, 2012.09.19.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1324965호, 2013.11.05.자 공고,

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 고성능 타로 사용 가능하도록 하기 위하여 앞날에서 발생하는 캐비테이션 및 저항을 감소시키면서 유동박리를 지연시키고 뒷날에서 발생하는 유동박리를 감소시켜 저항력을 감소시키면서 양력 및 압력을 증가시킬 수 있도록 뒷날의 형상을 개선한 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않고, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 명확하게 이해될 수 있으면서 본 발명의 목적에 충분히 포함될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타는 선박의 추진 방향을 조종하기 위해 선체의 하부에 추진기의 후방에 위치되게 설치되는 것으로서; 앞날과 뒷날을 가지는 상부 러더; 뒷날과 함께 상기 상부 러더의 앞날과 일정각도로 어긋난 앞날을 가지는 하부 러더; 뒷날과 함께 상기 상부 러더와 상기 하부 러더를 상하 일체로 연결하고 상기 상부 러더의 앞날과 상기 하부 러더의 앞날을 어긋나지 않게 이어주는 앞날을 가지는 비틀림 러더; 상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 앞날에 상하 방향을 따라 파도 형상으로 형성되는 파형 앞날; 및 상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 뒷날에 단부로 갈수록 좌우 폭이 점진적으로 확대되는 물고기 꼬리 형상으로 형성되는 물고기 꼬리형 뒷날;로 구성될 수 있다.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타는 하기와 같은 효과들을 기대할 수 있다.

먼저, 파형 앞날이 구비됨에 따라 비틀림 러버의 앞날에서 발생하는 캐비테이션을 감소시킬 수 있다. 파형 앞날에 의해 와류 쌍이 발생하여 유동방향으로의 에너지 교환을 원활하게 유도함에 따라 유동박리를 지연시켜 저항력을 크게 감소시킬 수 있다. 유동박리의 지연을 통해 전가동 타 도는 비틀림 타에 비하여 상대적으로 우수한 양항비를 가짐에 따라 양력을 크게 증가시킬 수 있다.

그리고 물고기 꼬리형 뒷날이 구비됨에 따라 양력을 추가적으로 증가시킬 뿐만 아니라 상부 러더와 하부 러더와 비틀림 러더의 뒷날에서의 압력 증가를 통해 유동박리를 더욱 지연시켜 조종성능을 크게 향상시킴으로써 선박의 자항성능을 향상시키고 타 표면에서 발생하는 캐비테이션을 감소시켜 피로하중 및 부식을 저감시킬 수 있다.

그리하여 특수 타와 대등한 조종성능을 발휘할 수 있고 일반 타와 대등한 저항 성능을 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타의 상부 러더에 대한 하단 단면과 하부 러더에 대한 상단 단면을 각각 상하로 겹쳐 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타의 파형 앞날에 대한 곡률을 나타낸 도면이다.

본 발명은 선박의 추진 방향을 조종하기 위해 선체의 하부에 추진기의 후방에 좌우로 회전 가능하게 설치되고 좌우 회전을 위한 회전축이 조타장치의 말단과 물리적으로 연결되는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타는 비틀림 러더의 앞날에서 발생하는 캐비테이션 및 저항을 감소시키면서 유동박리를 지연시킬 뿐만 아니라 뒷날에서 발생하는 유동박리를 지연시켜 저항을 감소시키면서 양력 및 압력을 증가시킴으로써 조종성능을 크게 향상시켜 고성능 타로 사용할 수 있도록 한 것이 특징이다.

이러한 특징은 앞날이 파도 형상으로 이루어지고 뒷날이 물고기 꼬리 형상으로 이루어진 구조에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타(100)는 선박의 선체 하부에서 추진기의 후방에 위치되게 설치되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 상부 러더(10)와 하부 러더(20)와 비틀림 러더(30)와 파형 앞날(40) 및 물고기 꼬리형 뒷날(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 상부 러더(10)는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타(100)의 상부를 이루는 것으로 선단과 후단에 각각 앞날과 뒷날이 형성될 수 있다.

그리고 상부 러더(10)는 수평 단면을 기준으로 하여 선단에서 중간으로 갈수록 좌우 너비가 점진적으로 확대되다가 중간에서 후단으로 갈수록 좌우 너비가 점진적으로 축소되는 형태를 가질 수 있다.

다음으로, 상기 하부 러더(20)는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타(100)의 하부를 이루는 것으로 선단과 후단에 각각 앞날과 뒷날이 형성될 수 있다.

그리고 하부 러더(20)는 수평 단면을 기준으로 하여 선단에서 중간으로 갈수록 좌우 너비가 점진적으로 확대되다가 중간에서 후단으로 갈수록 좌우 너비가 점진적으로 축소되는 형태를 가질 수 있다.

여기서 하부 러더(20)는 수평 단면을 기준으로 하여 상부 러더(10)의 단면 크기보다 상대적으로 더 작은 단면 크기를 가질 수 있다.

그리고 상부 러더(10)와 하부 러더(20)는 수평 단면을 기준으로 하여 각각의 최대 너비를 가진 부분에서 각각의 앞날이 3~8°로 서로 어긋난 각도로 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 비틀림 러더(30)는 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 사이에서 상부 러더(10)와 하부 러더(20)를 일체로 연결하는 것으로 선단과 후단에 각각 앞날과 뒷날이 형성될 수 있다.

이때 비틀림 러더(30)의 앞날은 도 2에 도시된 바와 같이 상하 중간 부분에서 상부 러더(10)의 하단 단면(11)와 하부 러더(20)의 상단 단면(21)의 앞날이 서로 어긋나지 않고 0°로 일치하도록 탄젠트 함수의 그래프 형상을 가질 수 있다.

즉, 비틀림 러더(30)의 앞날은 상단에서 상부 러더(10)의 하단 단면(11) 앞날과 어긋나지 않고 0°로 일치하도록 만나고 하단에서 하부 러더(20)의 상단 단면(21) 앞날과 어긋나지 않고 0°로 일치하도록 만나며 상단에서 중간까지 일측으로 휘어지고 하단에서 중간까지 타측으로 휘어지면서 중간 단면(31)에서 만나는 형상을 가질 수 있다.

따라서 비틀림 러더(30)는 앞날의 비틀림 형상을 통해 상부 러더(10)와 하부 러더(20)의 앞날이 서로 일치하도록 부드럽게 연결함에 따라 상부 러더(10)와 하부 러더(20) 사이에서 추진기의 프로펠러의 허브보오텍스로 인해 유발되는 침식 현상을 방지할 수 있다.

다음으로, 상기 파형 앞날(40)은 하부 러더(10)와 상부 러더(10) 및 비틀림 러더(30)가 이루는 앞날로서 상하 방향을 따라 돌출부(41)와 함몰부(42)가 교대로 배치되면서 서로 이어지는 파형 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 파형 앞날(40)은 돌출부(41)와 함몰부(42)가 서로 교대로 연속적으로 이어짐에 따라 도 4에 도시된 바와 같은 곡률 형태를 가질 수 있다.

이때 파형 앞날(40)의 돌출부(41) 중에서 중에서 비틀림 러더(30)의 앞날을 이루는 부분에서 전방으로 가장 길게 돌출된 돌출부(41)의 파정은 추진기의 프로펠러 중심축을 연장한 중심선(L)과 동일선상에 위치될 수 있다.

마지막으로, 상기 물고기 꼬리형 뒷날(50)은 하부 러더(20)와 상부 러더(10) 및 비틀림 러더(30)가 이루는 뒷날로서 수평 단면을 기준으로 물고기 꼬리 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 물고기 꼬리형 뒷날(50)은 상부 러더(10)와 하부 러더(20)와 비틀림 러더(30)의 뒷날에 단부로 갈수록 좌우 폭이 점진적으로 확대되는 물고기 꼬리 형상으로 형성될 수 있다.

단, 물고기 꼬리형 뒷날(50)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부 러더(10)와 하부 러더(20)와 비틀림 러더(30)에서 수평단면을 기준으로 하여 높이에 따른 면적 비율만 다르고 모두 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.

그리고 물고기 꼬리형 뒷날(50)은 단부면이 선박의 정 추진 방향과 수직을 이루는 평면으로 형성될 수 있다.

따라서 물고기 꼬리형 뒷날(50)은 그 형상을 통해 양력을 증가시킬 뿐만 아니라 직진시는 물론이고 대각도로 선회시 상부 러더(10)와 하부 러더(20)와 비틀림 러더(30)의 뒷날 표면에서 발생하는 유동박리를 지연시켜 조종성능을 향상시킬 수 있다.

이때 파형 앞날(40)에 의해 터블란트 특성이 커지면서 뒷날의 표면에서 발생하는 유동박리를 현저하게 저감시킴에 따라 물고기 꼬리형 뒷날(50)에 의한 조종성능 향상 효과를 더욱 강화시킬 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10: 상부 러더
11: 하단 단면
20: 하부 러더
21: 상단 단면
30: 비틀림 러더
31: 중간 단면
40: 파형 앞날
41: 돌출부
42: 함몰부
50: 물고기 꼬리형 뒷날
100: 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타
L: 중심선

Claims (3)

1. 선박의 추진 방향을 조종하기 위해 선체의 하부에 추진기의 후방에 위치되게 설치되는 것으로서;
   앞날과 뒷날을 가지는 상부 러더;
   뒷날과 함께 상기 상부 러더의 앞날과 일정각도로 어긋난 앞날을 가지는 하부 러더;
   뒷날과 함께 상기 상부 러더와 상기 하부 러더를 상하 일체로 연결하고 상기 상부 러더의 앞날과 상기 하부 러더의 앞날을 어긋나지 않게 이어주는 앞날을 가지는 비틀림 러더;
   상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 앞날에 상하 방향을 따라 파도 형상으로 형성되는 파형 앞날; 및
   상기 상부 러더와 상기 하부 러더와 상기 비틀림 러더의 뒷날에 단부로 갈수록 좌우 폭이 점진적으로 확대되는 물고기 꼬리 형상으로 형성되는 물고기 꼬리형 뒷날;로 구성되는 것을 특징으로 하는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타.
2. 제1항에 있어서,
   상기 물고기 꼬리형 뒷날은
   단부면이 상기 선박의 정 추진 방향과 수직을 이루는 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파형 앞날 중에서 상기 비틀림 러더 상에 위치한 상기 파형 앞날의 파정은
   상기 추진기의 프로펠러 중심축과 동일선상에서 일치하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 파형 앞날과 물고기 꼬리형 뒷날을 가진 선박용 비틀림 타.

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