KR20240088147A - 러더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 변경하여 선체의 항해 방향을 조절하는 러더로서, 유체의 흐름 방향을 따라 후방으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하도록 측면이 유선 형상으로 형성된 본체와; 상기 본체의 후미에 배치되어 상기 본체의 후미에서 발생되는 와류의 주기를 분산시킬 수 있도록 상기 본체의 길이 방향을 따라 단면의 길이가 상이하게 형성되며, 상기 본체의 높이 방향을 따라 연속되게 연장 형성되는 와류주기 분산부를; 포함한 것을 특징으로 하는 러더를 제공함으로써, 선박의 후미에 부착되는 러더의 후면에 비대칭 단차를 갖는 바를 적용하여 러더의 후단에서 박리되는 와류의 주기가 상이하도록 함으로써 러더의 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강 현상이 발생됨을 고려하지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

러더{RUDDER}

본 발명은 러더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 후미에 부착되는 러더의 후면에 비대칭 단차를 갖는 바를 적용하여 러더의 후단에서 박리되는 와류의 주기가 상이하도록 함으로써 러더의 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강 현상이 발생됨을 고려하지 않도록 할 수 있는 러더에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 바다 또는 강 위에 뜬 상태에서 엔진으로부터 발생한 동력을 선박 후미에 구비된 프로펠러로 전달하여, 상기 프로펠러의 회전에 의해 발생한 추진력으로 선박은 전진 또는 후진한다. 이때, 상기 프로펠러의 후방에 설치되어 프로펠러에서 발생한 추진력의 방향을 바꾸어 선박의 방향을 결정하는 방향타로서 선박용 러더가 구비된다.

이러한 선박용 러더(10)는 통상적으로 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 후미에 형성된 타혼(20)에 회동가능하게 구비된다. 선박용 러더(10)는 유선형으로 형성되어 상부의 회전축(11)이 조타수단에 연결된 타혼(20)에 체결되어 회동가능하게 설치된다.

따라서, 조타수단을 조작하면 상기 선박용 러더(10)가 타혼(20)과 체결된 회전축(11)을 중심으로 회전하게 되어 선박의 진행방향을 변경할 수 있다. 이러한 선박용 러더(10)는 프로펠러(30)의 후방에 설치되어 프로펠러(30)에서 발생한 추진력을 회전축(11)을 중심으로 정역회전하면서 선박의 방향을 조정하게 된다.

상기와 같이 구성되는 선박용 러더(10)의 경우 통상적으로 강판을 가공하여 용접 등의 방법을 통해 제작하게 된다.

따라서, 선박용 러더(10)는 선박의 추진시 높은 수압과 외부 충격이 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 러더(10)의 후단부가 일정한 폭을 갖는 일자형으로 형성되어 있기 때문에 러더(10)의 후미에 후단박리 와류의 주기가 동일하게 형성되어 이들의 보강 현상이 발생하게 되면 이를 견디기 위하여 일정한 수준 이상의 기계적인 강도가 요구되고, 이를 충분히 견딜 수 있도록 금속재를 사용하게 된다.

그러나, 이러한 금속재의 선박용 러더(10)의 경우에는 자중에 의한 무게가 많이 나가고, 이로 인하여 조작에 많은 힘이 소요됨은 물론, 용접 불량에 따른 파손의 위험성과 함께 쉽게 산화 및 부식될 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 선박의 후미에 부착되는 러더의 후면에 비대칭 단차를 갖는 바를 적용하여 러더의 후단에서 박리되는 와류의 주기가 상이하도록 함으로써 러더의 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강 현상이 발생됨을 고려하지 않도록 할 수 있는 러더를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 러더는, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 변경하여 선체의 항해 방향을 조절하는 러더로서, 유체의 흐름 방향을 따라 후방으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하도록 측면이 유선 형상으로 형성된 본체와; 상기 본체의 후미에 배치되어 상기 본체의 후미에서 발생되는 와류의 주기를 분산시킬 수 있도록 상기 본체의 길이 방향을 따라 단면의 길이가 상이하게 형성되며, 상기 본체의 높이 방향을 따라 연속되게 연장 형성되는 와류주기 분산부를; 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 와류주기 분산부는 상기 본체의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 뽀족하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 삼각 형상의 단면을 가지며, 상기 본체의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 톱니형 부재로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 와류주기 분산부는 상기 본체의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 볼록하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 반원 형상의 단면을 가지며, 상기 본체의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 반원형 부재로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 와류주기 분산부는 상기 본체의 길이 방향을 따라 상기 본체와 접촉된 영역에서부터 단부로 갈수록 그 폭이 점진적으로 작아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 러더는 선박의 후미에 부착되는 러더의 후면에 비대칭 단차를 갖는 바를 적용하여 러더의 후단에서 박리되는 와류의 주기가 상이하도록 함으로써 러더의 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강 현상이 발생됨을 고려하지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 러더의 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 종래의 러더의 구조를 도시한 종단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 러더의 구조를 도시한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 러더를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 러더의 구조를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 러더의 구조를 도시한 종단면도이다.

이들 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 러더는 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 변경하여 선체의 항해 방향을 조절하는 러더로서, 유체의 흐름 방향을 따라 후방으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하도록 측면이 유선 형상으로 형성된 본체(100)와; 상기 본체(100)의 후미에 배치되어 상기 본체(100)의 후미에서 발생되는 와류의 주기를 분산시킬 수 있도록 상기 본체(100)의 길이 방향을 따라 단면의 길이가 상이하게 형성되며, 상기 본체(100)의 높이 방향을 따라 연속되게 연장 형성되는 와류주기 분산부(200)를; 포함하여 구성되어 있다.

본체(100)는 유체의 흐름 방향을 따라 후방으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하도록 측면이 유선 형상으로 볼록하게 형성되며 전방은 유체의 흐름에 의한 저항을 감소시킬 수 있도록 굴곡지게 형성되어 있다.

본체(100)의 내부는 중공이 형성되도록 함으로써 본체(100)의 전체적인 중량을 감소시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 본체(100)의 길이는 본체(100)의 높이 방향을 따라 상측으로 갈수록 점진적으로 확장되게 형성되어 있다.

와류주기 분산부(200)는 본체(100)의 후미에 배치되어 본체(100)의 후미에서 발생되는 와류의 주기를 분산시킬 수 있도록 본체(100)의 길이 방향을 따라 단면의 길이가 상이하게 형성되며, 본체(100)의 높이 방향을 따라 연속되게 연장 형성된 구성을 갖는다.

이러한 와류주기 분산부(200)는 단면의 코드 길이가 상이하도록 형성하여 후단에서 박리되는 와류의 주기가 달라지도록 함으로써 후단 박리 와류의 공진주기가 흐릿하도록 함으로써 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강이 이루어지도록 하지 않아도 되도록 하여 설계의 자유도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

통상적으로 대칭 와류가 발생하게 되면, 이로 인해 와류 주기와 공진역이 발생하게 되고, 이러한 와류 주기와 공진역의 발생에 의하여 구조 강도상 고유 주기와의 회피를 위해 보강이 요구되지만 본 발명의 경우에는 와류주기 분산부(200)를 구비함으로써 보강의 필요성을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 이러한 와류주기 분산부(200)는 본체(100)의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 뽀족하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 삼각 형상의 단면을 가지며, 본체(100)의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 톱니형 부재(210)로 구성될 수 있다.

와류주기 분산부(200)는 본체(210)의 높이 방향을 따라 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 점진적으로 커지다가 작아지는 형태가 반복되는 톱니형 부재(210)로 구성함으로써 본체(210)의 높이 방향을 따라 와류 주기가 상이하도록 할 수 있게 된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 와류주기 분산부(200)는 본체(100)의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 볼록하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 반원 형상의 단면을 가지며, 본체(100)의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 반원형 부재(220)로 구성될 수도 있다.

와류주기 분산부(200)의 단부가 굴곡진 반원형 부재(220)로 형성됨으로써 내측으로나 혹은 외측으로 뾰족하게 형성된 단부가 존재하지 않도록 하여 본체(100)의 후미에서 발생되는 와류가 작게 형성되도록 하는 효과가 있다.

그리고, 이러한 와류주기 분산부(200)는 도 6에 도시한 바와 같이, 본체(100)의 길이 방향을 따라 본체(100)와 접촉된 영역에서부터 단부로 갈수록 그 폭이 점진적으로 작아지도록 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.

와류주기 분산부(200)가 본체(100)의 길이 방향을 따라 단부로 갈수록 폭이 점진적으로 작아지도록 테이퍼지게 형성되어 두께가 점진적으로 얇아지도록 함으로써 와류주기 분산부(200)의 후미에 형성되는 후미박리 와류저항의 크기가 작도록 할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 러더가 작동하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

선박이 항해를 위하여 프로펠러가 구동되어 전방으로 항해를 하다가 선체의 방향 전환이 필요하게 되면 러더를 회전시켜 선체가 진행하는 방향을 전환시키게 된다.

이때, 러더의 후미에서 발생되는 후단박리 와류가 러더에 구비되어 있는 와류주기 분산부(200)에 의하여 러더 본체(100)의 높이 방향을 따라 와류주기가 상이하도록 함으로써 후단박리 와류의 공진주기가 흐려지도록 하여 구조 강도 계산시에 고려되는 공진력으로 인한 보강을 감소시키 수 있으며, 와류주기 분산부(200)의 두께가 후방으로 갈수록 점진적으로 얇아지도록 하여 후단박리 와류저항을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 러더는 선박의 후미에 부착되는 러더의 후면에 비대칭 단차를 갖는 바를 적용하여 러더의 후단에서 박리되는 와류의 주기가 상이하도록 함으로써 러더의 구조 강도 계산시 고려되는 공진역을 고려한 보강 현상이 발생됨을 고려하지 않도록 할 수 있게 된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 본체 200 : 와류주기 분산부
210 : 톱니형 부재 220 : 반원형 부재

Claims (4)

1. 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 변경하여 선체의 항해 방향을 조절하는 러더로서,
   유체의 흐름 방향을 따라 후방으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하도록 측면이 유선 형상으로 형성된 본체(100)와;
   상기 본체(100)의 후미에 배치되어 상기 본체(100)의 후미에서 발생되는 와류의 주기를 분산시킬 수 있도록 상기 본체(100)의 길이 방향을 따라 단면의 길이가 상이하게 형성되며, 상기 본체(100)의 높이 방향을 따라 연속되게 연장 형성되는 와류주기 분산부(200)를;
   포함한 것을 특징으로 하는 러더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 와류주기 분산부(200)는 상기 본체(100)의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 뽀족하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 삼각 형상의 단면을 가지며, 상기 본체(100)의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 톱니형 부재(210)로 구성된 것을 것을 특징으로 하는 러더.
3. 제1항에 있어서,
   상기 와류주기 분산부(200)는 상기 본체(100)의 길이 방향을 따라 중앙 영역이 볼록하도록 돌출 형성되고 양측면이 중앙 영역에서 하향 경사지게 형성되어 반원 형상의 단면을 가지며, 상기 본체(100)의 높이 방향을 따라 반복적으로 연장 형성된 복수의 반원형 부재(220)로 구성된 것을 것을 특징으로 하는 러더.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 와류주기 분산부(200)는 상기 본체(100)의 길이 방향을 따라 상기 본체(100)와 접촉된 영역에서부터 단부로 갈수록 그 폭이 점진적으로 작아지도록 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 러더.

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