KR20240060092A - 좌우 분리 구동형 선박용 방향타 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 운항 모드(순항/선회)에 따라서 부가 추력을 확보하거나 조종 성능을 확보할 수 있는 선박용 방항타에 관한 것으로, 선박의 선미에 마련되는 익형 형상으로서, 선박의 중심선(C)을 기준으로 프로펠러(10)의 양측으로 분리가 가능한 2개의 블레이드(111)(112)로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

좌우 분리 구동형 선박용 방향타 및 이를 포함하는 선박{Left and right separately driven ship rudder and ship having the same}

본 발명은 선박의 순항 모드와 선회 모드에 따라서 좌우 분리 가능하여 부가 추력을 확보하거나 조종 성능을 확보할 수 있는 선박용 방항타 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 추진기(프로펠러)와, 추진기로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행 방향을 조정하는 방향타(러더)를 포함한다. 이러한 방향타는 물의 흐름에 따른 받음각을 가질 때 여기에 작용하는 양력의 수직 성분을 회두력으로 이용하여 선박의 진행 방향을 조종하는 원리로 동작된다.

이와 같이 선박의 추진을 위한 추진장치와 선회를 위한 방향타는 구조적으로 분리되어 있으며, 프로펠러의 전/후방에서 선회류 발생 또는 회수로 추진 효율을 개선하고자 하고 있으며, 선회 및 조종 성능 개선을 위하여 익형(airfoil) 단면을 갖는 방향타를 설치하게 된다.

예를 들어, 등록특허공보 제10-1778315호는 러더축에 회동 가능한 상부러더와 하부러더가 구비되어 상부러더와 하부러더가 각각 일정 각도만큼 회전이 가능하여 프로펠러로부터 전달되는 수류의 특성에 대응하여 적절한 각도 유지가 가능하도록 하여 러더의 양력 성능과 조종 효율성을 향상시킬 수 있는 상하 분리 구동형 트위스트 러더를 제안하고 있으며, 이와 같이 방향타를 개선하고 추력을 높이거나 조정 성능을 개선하고자 하는 다양한 종래기술이 나와 있다.

또한 선박은 조향용 방향타 이외에 추진 성능 개선을 위한 별도의 부가물을 부착하고 있으며, 이러한 별도의 추진성능 개선장치는 비용의 상승을 발생하게 되며, 추진성능 개선장치는 종래의 방향타의 도움 없이 독립적으로 선회력을 부여하지 못하며, 방향타는 형상의 최적화를 통하여 일정 수준까지의 추진효율의 개선을 기대할 수 있으나 단독으로 높은 추진효율 개선을 기대하기는 어렵다.

등록특허공보 제10-1778315호(2017.09.13. 공고)

본 발명은 선박의 순항 모드와 선회 모드에 따라서 좌우 분리 가능하여 부가 추력을 확보하거나 조종 성능을 확보할 수 있는 선박용 방항타 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 방향타는 선박의 선미에 마련되는 익형 형상으로서, 선박의 중심선(C)을 기준으로 프로펠러의 양측으로 분리가 가능한 2개의 블레이드로 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 블레이드의 조립면은 좌우가 대칭이며, 보다 바람직하게는, 상기 블레이드의 조립면은 평면 또는 곡면이다.

바람직하게는, 상기 블레이드의 조립면은 좌우가 비대칭이다.

다음으로, 본 발명에 따른 선박은 상술한 방향타를 포함하며, 바람직하게는, 상기 블레이드 각각을 회전 구동하기 위한 러더 스톡과; 상기 러더 스톡을 이송하기 위한 이송부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 이송부는 상기 러더 스톡의 이송을 안내하기 위한 레일과; 상기 러더 스톡을 이송하기 위한 유압장치를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 러더 스톡과 상기 이송부의 구동을 제어하는 방향타 제어기를 더 포함하며, 보다 바람직하게는, 상기 방향타 제어기는, 상기 블레이드를 프로펠러의 양측으로 분리 구동하게 되는 순항모드에서 상기 이송부를 동기화하여 이송하도록 제어한다.

본 발명의 선박용 방항타는 선박의 선미에 마련되는 익형 형상으로서, 선박의 중심선(C)을 기준으로 프로펠러의 양측으로 분리가 가능한 2개의 블레이드로 구성되어 선박의 운항 모드(선회/순항)에 따라서 방향타를 구성하는 블레이드의 배치를 조정하여 선박의 추진 성능과 선박의 조종성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타와 프로펠러와의 배치 관계를 보여주는 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 방향타의 단면 구성도이다.
도 4의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사용예를 보여주는 도면이다.
도 5의 (a)(b)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 구동유닛을 보여주는 선박의 선미측의 정면 구성도와 평면 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 방향타의 평면 구성도이다.
도 7은 프로펠러의 후미에 위치하는 방향타에 작용하는 압력의 분포를 보여주는 도면이다.
도 8의 (a)(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 방향타의 사용예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 첨부된 도면에서는 이해를 돕기 위하여 구성들의 크기나 구성 간의 결합은 과장되거나 생략되어 표현될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사시 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타와 프로펠러와의 배치 관계를 보여주는 평면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예의 선박용 방향타(100)는 선박의 선미에 마련되는 익형(airfoil) 형상으로서, 선박의 중심선(C)을 기준으로 프로펠러(10)의 양측으로 분리가 가능한 2개의 블레이드(111)(112)로 구성됨을 특징으로 한다.

방향타(100)는 2개의 블레이드(111)(112)로 구성되며, 2개의 블레이드(111)(112)가 맞닿게 되는 조립면(111a)(112a)은 좌우가 대칭된다. 본 실시예에서 각 블레이드(111)(112)의 조립면(111a)(112a)은 평면(flat surface)으로 형성됨을 보여주고 있으나, 도 3에 예시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 방향타(100`)는 블레이드(111`)(112`)의 조립면(111a`)(112a`)은 곡면일 수 있다.

도 4의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 사용예를 보여주는 도면으로, 예를 들어, 도 4의 (a)에서와 같이 선회 시에는 2개의 블레이드가 결합되어 하나의 방향타(100)를 기능하여 선박의 조종 성능을 확보할 수 있으며(선회 모드), 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이 순항 시에는 2개의 블레이드(111)(112)가 프로펠러(10)의 양측으로 분리되어 부가 추력을 확보할 수 있다(순항 모드).

이와 같이 본 발명은 선박의 운항 모드에 따라서 방향타(100)를 구성하는 블레이드(111)(112)의 배치를 조정함으로써 선박의 추진 성능과 선박의 조종성을 개선할 수 있다.

도 5의 (a)(b)는 각각 본 발명의 실시예에 따른 선박용 방향타의 구동유닛을 예시하여 보여주는 선박의 선미측의 정면 구성도와 평면 구성도이다.

도 5를 참고하면, 본 실시예의 선박(1)은 선미에 마련된 프로펠러(10)의 후미에 2개의 블레이드(111)(112)로 구성된 방향타(100)가 구비되며, 선박의 운항 모드(선회/순항)에 따라서 각 블레이드(111)(112)를 구동하기 위한 구동유닛을 포함한다.

구체적으로, 구동유닛은 각 블레이드(111)(112)를 회전 구동하기 위한 러더 스톡(121)(122)과, 각 러더 스톡(121)(122)을 이송하기 위한 이송부(131)(132)를 포함한다.

러더 스톡(121)(122)은 각 블레이드(111)(112)에 구비되어 블레이드(111)(112)를 회전 구동하며, 러더 스톡(121)(122)은 이송부(131)(132)에 의해 이송이 이루어진다.

바람직하게는, 이송부(131)(132)는 러더 스톡(121)(122)의 이송을 안내하게 되는 레일(131a)(132a)과, 러더 스톡(121)(122)을 이송하기 위한 유압장치를 포함한다. 유압장치는 러더 스톡(121)(122)에 직접 설치될 수 있으며, 또는 선박(1)에 설치되어 러더 스톡(121)(122)을 견인하는 형태로 제공될 수 있다.

바람직하게는, 러더 스톡(121)(122)과 이송부(131)(132)를 제어하는 방향타 제어기(140)를 더 포함한다. 이러한 방향타 제어기(140)는 러더 스톡(121)(122)을 회전 구도을 제어하여 블레이드(111)(112)의 회전각을 조종하며, 이송부(131)(132)의 구동을 제어하여 각 운항 모드에 따라서 설정된 위치까지 리더 스톡(121)(122)을 이송한다.

방항탸 제어기(140)는 블레이드(111)(112)를 프로펠러(10)의 양측으로 분리하여 배치하게 되는 순항모드에서 두 이송부(131)(132)를 동기화하여 이송하도록 제어한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 방향타의 평면 구성도이다.

도 6에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 선박용 방항타(200)는, 선박의 중심선(C)을 기준으로 좌우로 분리가 가능한 2개의 블레이드(211)(212)로 구성되며, 2개의 블레이드(211)(212)가 결합된 외관은 익형 형상을 갖는 것을 앞서 실시예와 동일하며, 바람직하게는, 두 블레이드(211)(212)의 조립면은 좌우가 비대칭인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 두 블레이드(211)(212)의 조립면이 좌우가 비대칭적인 형상을 가짐으로써 선박의 순항 모드 시에 프로펠러의 회전 방향에 의해 각 블레이드(211)(212)에 작용하는 압력 분포를 고려하여 추력 편심이 발생하는 것을 저감할 수 있다.

도 7은 프로펠러의 후미에 위치하는 방향타에 작용하는 압력의 분포를 보여주는 도면으로, 방향타는 프로펠러가 우측으로 정회전하는 경우에 좌현 상부와 우현 하부가 압력면을 형성하고, 우현 상부와 좌현 하부가 흡입면을 형성한다. 이와 같은 압력 분포에 따라, 프로펠러를 기준으로 한 유선방향은 방향타의 좌우 측면에서 각기 다르게 형성된다.

따라서, 본 실시예에서 프로펠러의 양측으로 분리되어 배치되는 블레이드(211)(212)는 회전하는 프로펠러에 의한 비대칭적인 유선방향의 의한 추력 편심을 고려하여 프로펠러의 바로 대면하는 두 블레이드(211)(212)의 두 조립면을 비대칭적인 형상으로 제공할 수 있다.

도 8의 (a)(b)는 이러한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 방향타의 사용예를 보여주는 도면이다.

도 8에 예시된 것과 같이, 선박의 선회 모드 또는 순항 모드에 따라서 두 블레이드(211)(212)가 결합되어 하나의 방향타로 기능하거나 2개의 블레이드로 프로펠러(100의 양측으로 분리되어 부가 추력을 확보할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100, 200 : 방향타 111, 112, 211, 212 : 블레이드
121, 122 : 러더 스톡 131, 132 : 이송부
140 : 방향타 제어기

Claims (10)

1. 선박의 선미에 마련되는 익형 형상으로서, 선박의 중심선(C)을 기준으로 프로펠러의 양측으로 분리가 가능한 2개의 블레이드로 구성됨을 특징으로 하는 선박용 방향타.
2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 조립면은 좌우가 대칭인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
3. 제2항에 있어서, 상기 블레이드의 조립면은 평면인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
4. 제2항에 있어서, 상기 블레이드의 조립면은 곡면인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
5. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 조립면은 좌우가 비대칭인 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 선박용 방향타를 포함하는 선박.
7. 제6항에 있어서, 상기 블레이드 각각을 회전 구동하기 위한 러더 스톡과;
   상기 러더 스톡을 이송하기 위한 이송부를 더 포함하는 선박.
8. 제7항에 있어서, 상기 이송부는 상기 러더 스톡의 이송을 안내하기 위한 레일과;
   상기 러더 스톡을 이송하기 위한 유압장치를 더 포함하는 선박.
9. 제7항에 있어서, 상기 러더 스톡과 상기 이송부의 구동을 제어하는 방향타 제어기를 더 포함하는 선박.
10. 제9항에 있어서, 상기 방향타 제어기는, 상기 블레이드를 프로펠러의 양측으로 분리 구동하게 되는 순항모드에서 상기 이송부를 동기화하여 이송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.

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