KR102209084B1 - A rudder for ship - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더에 있어서, 프로펠러의 후류를 받아 선박을 조종하는 러더 몸체를 포함하고, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 측면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.A ship rudder according to an embodiment of the present invention includes a rudder body for manipulating a ship by receiving a wake of a propeller in a ship rudder, and when the lower end of the rudder body is viewed from the side, it has a downwardly convex curved shape. It is characterized by having.
Description
본 발명은 선박용 러더에 관한 것이다.The present invention relates to a ship rudder.
본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호:10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용]The present invention is derived from a study conducted as part of the industrial convergence source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation. [Task identification number: 10040060, Task name: Development of additional energy-saving devices for each ship type, improving resistance propulsion performance, and Apply solid line]
일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다. In general, in the case of a large ship, a method of advancing by using the flow of fluid generated when a propeller attached to the rear of the hull rotates is used. At this time, a rudder is attached to the rear of the propeller, and as the rudder rotates left and right, the direction of navigation is changed by adjusting the flow direction of the fluid.
이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다. In this way, in order to achieve a certain speed through rotation of the propeller, the engine must be driven using oil such as diesel. In this case, a large amount of oil is consumed and greenhouse gas is discharged, causing problems such as environmental destruction. .
따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다. Therefore, in recent years, various efforts have been made to reduce fuel consumption by reducing energy consumed during propulsion of a ship. In particular, IMO discussed ways to reduce GHG emissions during ship operation in 2010, and is in the process of debating the standards and directions for fuel economy regulations.
이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.As shipping companies joined in this movement, shipping companies began to pay attention to fuel-saving ships that could reduce the burden of fuel costs. In response to the needs of shipping companies, shipbuilders have been continuously researching and developing fuel-saving technologies that can reduce fuel consumption and reduce greenhouse gas emissions.
연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.As an example of fuel-saving technology, an energy saving device (ESD: Energy Saving Device) that saves fuel while increasing propulsion efficiency by improving the shape of a ship's tail, propeller, rudder, etc. It is receiving attention, and these energy-saving supplementary devices have already been applied and used in a significant number of ships.
종래의 선박용 러더는 특허문헌 1의 도 1에 개시된 바와 같이 프로펠러(2)의 최하단 팁부분에 가깝게 러더(1)가 연장형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이 경우 프로펠러(2)의 후류 유동에 의해 종래의 러더(1)는 양력 손실과 캐비테이션이 발생되어 선박의 추진성능이 저하되는 문제점이 있었다. It can be seen that the conventional ship rudder has an extended
이를 해결하기 위해 특허문헌 1의 러더(5)는, 프로펠러 축을 기준으로 프로펠러 축의 상방의 일측에만 러더(5)를 적용하여 상기 문제점을 일부나마 해결하고 있으며, 특허문헌 2의 러더(6)도 프로펠러 캡 하단의 상방에만 러더(6)를 구비함으로써 상기 문제점을 일부나마 해결하려하고 있다. In order to solve this problem, the rudder 5 of
그러나 특허문헌 1 및 2에서는 단지 러더의 후류 유동에만 초점을 맞추어 러더를 제작하다보니 러더의 하단부에 형성되는 캐비테이션 발생 저감 문제는 여전히 숙제로 남아있는 상황이다.However, in
이에 따라 러더 하단부에 형성되는 캐비테이션 발생 문제점을 해결하기 위해서 특허문헌 3 및 4에서는 여러 해법을 제시하고 있다. Accordingly, in order to solve the problem of cavitation occurring in the lower part of the rudder, various solutions are proposed in Patent Documents 3 and 4.
그 중 특허문헌 3에서는 캐비테이션에 의한 침식 및 손상을 막기위해, 전체적으로는 러더의 단면을 그대로 유지하고 러더 하부의 경사를 줄여 러더 하부 단면두께를 줄이고 있다. 이때, 특허문헌 3의 러더를 정면에서 보았을 때 러더 하부의 하측 단면이 눕혀진 사다리꼴의 형상으로 최하단이 평평하게 형성되어 있고, 러더를 측면에서 보았을 때에도 러더 하부의 하측 단부가 적어도 일부가 평평하게 형성되어 있다.Among them, in Patent Document 3, in order to prevent erosion and damage due to cavitation, the cross section of the rudder as a whole is maintained and the inclination of the lower part of the rudder is reduced to reduce the thickness of the lower section of the rudder. At this time, when the rudder of Patent Document 3 is viewed from the front, the lower end of the rudder is flat in a trapezoidal shape, and even when the rudder is viewed from the side, the lower end of the lower part of the rudder is at least partially formed flat. Has been.
또한, 특허문헌 4에서도 하부 러더(30)의 숄더부(50)가 양측면(52)이 바닥면(54) 방향으로 45도 내지 55도 범위의 각도로 기울어지도록 형성되어, 숄더부(50)에서의 캐비테이션의 영향을 감소시킴으로서, 러더 하부에서 생성된 캐비테이션이 바닥면(54)에는 영향을 거의 미치지 않고 하류로 빠져나가도록 하고 있다. 이때에도, 특허문헌 4의 러더를 정면에서 보았을 때, 러더 하부의 하측단면이 특허문헌 3과 같이 눕혀진 사다리꼴의 형상으로, 최하단이 평평하게 형성되어 있고, 러더를 측면에서 보았을 때, 러더 하부의 하측 단부가 특허문헌 3과 같이 적어도 일부가 평평하게 형성되어 있다.In addition, in Patent Document 4, the
상기와 같이 특허문헌 3 및 4의 러더는 그 하부 형상으로 상기 캐비테이션 발생 문제점을 일부나마 해결하려하고 있으나, 러더의 하측 단부의 측면 유동해석만 고찰하고 있을 뿐, 러더의 하측 단부 아래의 유동에 대한 연구가 진행되지 않아 캐비테이션 저감을 효과적으로 해결하지 못하는 문제점이 있다.As described above, the rudders of Patent Documents 3 and 4 are trying to partially solve the problem of cavitation with their lower shape, but only lateral flow analysis of the lower end of the rudder is considered, and the flow under the lower end of the rudder is There is a problem that does not effectively solve cavitation reduction because research has not been conducted.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 조향 성능 및 선박의 추진성능을 향상시키는 선박용 러더를 제공하기 위한 것이다. The present invention has been created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a rudder for a ship that is optimized for a propeller wake flow and improves steering performance and propulsion performance of a ship.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더는, 선박용 러더에 있어서, 프로펠러의 후류를 받아 선박을 조종하는 러더 몸체를 포함하고, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 측면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.A ship rudder according to an embodiment of the present invention includes a rudder body for manipulating a ship by receiving a wake of a propeller in a ship rudder, and when the lower end of the rudder body is viewed from the side, it has a downwardly convex curved shape. It is characterized by having.
구체적으로, 상기 러더 몸체의 하측 단부가 정면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가질수 있다.Specifically, when viewed from the front, the lower end of the rudder body may have a curved shape that is convex downward.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상단면; 하단면; 및 상기 상단면에서 상기 하단면으로 연장형성되는 측면을 포함할 수 있다.Specifically, the rudder body, the top surface; Bottom side; And a side surface extending from the upper surface to the lower surface.
구체적으로, 상기 하측 단부는, 상기 러더 몸체의 상기 하단면으로부터 하방으로 연장형성될 수 있다. Specifically, the lower end may be formed extending downward from the lower surface of the rudder body.
구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 상기 프로펠러 반경의 0.02 내지 0.07일 수 있다. Specifically, the lower end may have a maximum downward protrusion length of 0.02 to 0.07 of the propeller radius.
구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 상기 프로펠러 축 직경의 0.05 내지 0.35일 수 있다. Specifically, the lower end may have a maximum downward protrusion length of 0.05 to 0.35 of the propeller shaft diameter.
구체적으로, 상기 하측 단부는, 하방 최대돌출길이가 최대인 지점이 상기 러더 몸체의 하단면 전단에서 전후방향으로 20 내지 40% 내에 위치할 수 있다. Specifically, the lower end may be located within 20 to 40% of the point at which the maximum downward protrusion length is maximum in the front and rear direction from the front end of the lower end of the rudder body.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인까지만 형성될 수 있다. Specifically, the rudder body may have the lower end formed only up to a line at the lower end of the shaft of the propeller.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인과 상기 프로펠러의 최하단 라인 사이에 위치하되, 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인에 더 근접하게 마련될 수 있다. Specifically, the rudder body, the lower surface is located between the lower end line of the shaft of the propeller and the lower end line of the propeller, it may be provided closer to the lower end line of the shaft of the propeller.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러 축의 하측단 라인에서부터 상기 프로펠러 반경의0.5 수직길이 이내에 위치할 수 있다. Specifically, the rudder body may have the lower surface located within 0.5 vertical length of the propeller radius from the lower end line of the propeller shaft.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 수직 길이가 상기 러더 몸체의 상단면에서 상기 프로펠러의 축 하측단 라인까지의 수직길이의 1.3이내인 길이를 가질 수 있다. Specifically, the rudder body may have a length of less than 1.3 of a vertical length from the upper end of the rudder body to a line at the lower end of the shaft of the propeller.
구체적으로, 상기 러더 몸체는, 상기 하단면이 상기 프로펠러 반경의 중간위치를 기준으로 상기 프로펠러의 팁보다 상기 프로펠러 축에 더 가까운 영역에 마련될 수 있다. Specifically, the rudder body may be provided in a region where the lower end surface is closer to the propeller shaft than the tip of the propeller based on an intermediate position of the propeller radius.
구체적으로, 상기 하단면은, 후방이 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. Specifically, the lower surface may be formed such that the rear surface has a curvature.
구체적으로, 상기 곡률은, 반지름이 8m 내지 12m 일 수 있다.Specifically, the curvature may have a radius of 8m to 12m.
구체적으로, 상기 러더 몸체의 후연부는, 상기 상단면에서부터 상기 하측 단부의 하방 최대 돌출 지점에서 상측으로 45mm 내지 55mm 만큼의 상측 위치까지 연장 형성될 수 있다.Specifically, the rear edge of the rudder body may extend from the top surface to an upper position of 45mm to 55mm upward from the maximum protruding point downward of the lower end.
구체적으로, 상기 하단면은, 전방이 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. Specifically, the lower surface may be formed so that the front surface has a curvature.
구체적으로, 상기 곡률은, 반지름이 0.5m 내지 1m 일 수 있다. Specifically, the curvature may have a radius of 0.5m to 1m.
구체적으로, 상기 러더 몸체의 전연(Leading Edge)부 상에서 상기 프로펠러 축과 동일 축 선상에 중심축이 형성되는 러더 벌브를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a rudder bulb having a central axis formed on the same axis as the propeller shaft on the leading edge of the rudder body.
구체적으로, 상기 러더 벌브는, 최대 횡단면이 상기 프로펠러 축의 최대 횡단면보다 작도록 형성될 수 있다. Specifically, the rudder bulb may be formed such that a maximum cross section is smaller than a maximum cross section of the propeller shaft.
구체적으로, 상기 러더 벌브는, 하측단이 상기 프로펠러의 축의 하측단 라인에 위치하도록 형성될 수 있다. Specifically, the rudder bulb may be formed such that the lower end is located in the lower end line of the shaft of the propeller.
구체적으로, 상기 러더의 좌측 또는 우측의 일측에 형성되는 전류(Pre-swirl) 핀을 더 포함할 수 있다. Specifically, a current (Pre-swirl) pin formed on one side of the left or right side of the rudder may be further included.
본 발명에 따른 선박용 러더는, 프로펠러 축 하단 라인으로 일정간격 연장되도록 하여 선박의 조향성능을 최대한으로 확보함과 동시에, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 러더에서 발생하는 항력을 줄이고 양력을 향상시키는 효과가 있어 선박의 추진성능이 향상되는 효과가 있다. The ship rudder according to the present invention has the effect of securing the ship's steering performance to the maximum by extending it to the lower line of the propeller shaft at a certain interval, while being optimized for the wake flow of the propeller to reduce drag generated in the rudder and improve lift. There is an effect of improving the propulsion performance of the ship.
또한, 본 발명에 따른 선박용 러더는, 프로펠러 축 하단 라인으로 일정간격 연장되도록 하여 프로펠러 후류 유동에 최적화되므로 러더의 캐비테이션 발생에 적극적으로 대처가능하고 이로 인해 러더의 내구성이 향상되는 효과가 있다.In addition, since the ship rudder according to the present invention is optimized for the wake flow of the propeller by extending at a certain interval to the lower line of the propeller shaft, it is possible to actively cope with the occurrence of cavitation of the rudder, thereby improving the durability of the rudder.
또한, 본 발명에 따른 선박용 러더는, 러더 하단 및 러더 하단 전면부를 라운드 형상으로 제작함으로써, 러더에서 발생하는 캐비테이션을 최소화하는 효과가 있고, 이로 인해 소음공해가 최소화되고 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다. In addition, the rudder for a ship according to the present invention has the effect of minimizing cavitation occurring in the rudder by making the lower rudder and the front part of the rudder in a round shape, thereby minimizing noise pollution and maximizing the propulsion performance of the ship. There is.
도 1a는 본 발명의 선박용 러더의 하부 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 선박용 러더의 저면도이다.
도 1c는 본 발명의 선박용 러더의 정면도이다.
도 1d는 본 발명의 선박용 러더의 측면도이다.
도 1e는 본 발명의 선박용 러더의 하단 정단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 횡단면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 하부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 4는 종래의 선박용 러더와 본 발명의 선박용 러더의 비교도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 하측 전연부(A) 상세도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.
도 7은 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다.
도 8은 하측 단부에 라운드 형상이 구비되는 본 발명의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다.
도 9a는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부 실험도이다.
도 9b는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량 실시예들을 나타낸 도이다.
도 9c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 에너지 저감 결과표이다.
도 9d는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제1 도이다.
도 9e는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태가 러더의 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제2 도이다.
도 10a는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 실험도이다.
도 10b는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치들 중 어느 하나의 실시예들을 나타낸 도이다.
도 10c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면의 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 결과표이다.1A is a bottom perspective view of a ship rudder of the present invention.
Figure 1b is a bottom view of the ship rudder of the present invention.
Figure 1c is a front view of the ship rudder of the present invention.
Figure 1d is a side view of the ship rudder of the present invention.
Figure 1e is a bottom front cross-sectional view of the ship rudder of the present invention.
Figure 2a is a side view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention.
2B is a cross-sectional view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention.
2C is a bottom perspective view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a ship rudder according to another embodiment of the present invention.
4 is a comparison diagram of a conventional ship rudder and a ship rudder of the present invention.
5A is a side view of a ship rudder according to another embodiment of the present invention.
5B is a detailed view of a lower front edge (A) of a ship rudder according to another embodiment of the present invention.
6 is a side view of a ship rudder according to another embodiment of the present invention.
7 is a cavitation experiment diagram for a wake of a propeller of a conventional ship rudder without a round shape at the lower end.
8 is a cavitation experiment diagram for a wake of a propeller of a ship rudder of the present invention having a round shape at a lower end thereof.
9A is an experimental diagram of whether cavitation occurs according to the amount of change in the length of the lower end of the rudder of the present invention separated from the lower end of the rudder.
9B is a view showing examples of variations in the length of the lower end round shape of the ship rudder of the present invention separated from the lower end of the rudder.
9C is an energy reduction result table according to the amount of change in the length of the lower end of the rudder of the present invention separated from the lower end of the rudder.
9D is a first view of CFD showing whether cavitation occurs according to the amount of change in the length of the lower end of the rudder of the present invention separated from the lower end of the rudder.
9E is a second view of CFD showing whether cavitation occurs according to the amount of change in the length of the lower end of the rudder of the present invention separated from the lower end of the rudder.
10A is a diagram illustrating a rudder torsional moment according to any one of the longitudinal positions of the lower end of the rudder in the round shape of the lower end of the rudder of the present invention.
Figure 10b is a view showing any one embodiment of the longitudinal position of the lower end of the rudder of the present invention in the form of a rounded lower end of the rudder.
10C is a table showing a result of a rudder twisting moment according to any one of the longitudinal positions of the lower end of the rudder in the form of a lower end round of the rudder of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing in the present specification, it should be noted that, even though they are indicated on different drawings, only the same elements are to have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명의 선박용 러더의 하부 사시도, 도 1b는 본 발명의 선박용 러더의 저면도, 도 1c는 본 발명의 선박용 러더의 정면도, 도 1d는 본 발명의 선박용 러더의 측면도, 도 1e는 본 발명의 선박용 러더의 하단 정단면도, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 횡단면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 러더의 하부 사시도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 4는 종래의 선박용 러더와 본 발명의 선박용 러더의 비교도, 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 하측 전연부(A) 상세도 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 러더의 측면도이다.Figure 1a is a bottom perspective view of the ship rudder of the present invention, Figure 1b is a bottom view of the ship rudder of the present invention, Figure 1c is a front view of the ship rudder of the present invention, Figure 1d is a side view of the ship rudder of the present invention, Figure 1e is A lower front cross-sectional view of a ship rudder of the present invention, FIG. 2A is a side view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a cross-sectional view of a ship rudder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2C is an embodiment of the present invention. A bottom perspective view of a ship rudder according to an example, FIG. 3 is a side view of a ship rudder according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a comparison view of a conventional ship rudder and a ship rudder of the present invention, and FIG. 5A is another embodiment of the present invention. A side view of a ship rudder according to an example, FIG. 5B is a detailed view of a lower front edge (A) of a ship rudder according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view of a ship rudder according to another embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 선박용 러더(1)는, 러더 몸체(10), 하측 단부(20), 러더 스케그(30), 프로펠러, 러더 벌브(50)를 포함한다. 이하에서는 상기 구성들을 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 1 to 6, the
러더 몸체(10)는, 프로펠러의 후방에 위치되고 선체(도시하지않음)의 선미부(2)에 형성된 러더 스케그(30)에서 하방으로 연장형성되며, 프로펠러의 후류를 받아 선박(도시하지 않음)의 항해 방향을 조종한다. The
구체적으로, 러더 몸체(10)는, 러더 좌측면(11), 러더 우측면(12), 상단면(15) 및 하단면(16)으로 둘러싸여 형성되며, 프로펠러의 후류를 최초로 받는 러더 몸체 전연부(13)와 프로펠러의 후류를 최후로 흘려보내는 러더 몸체 후연부(14)를 포함할 수 있다. Specifically, the
러더 좌측면(11) 및 러더 우측면(12)은, 러더 몸체(10)의 좌측 및 우측에 형성된 면으로써, 러더 스케그(30)와 맞닿는 상단면(15)에서부터 하단면(16)까지 각각 좌측 하방 또는 우측 하방 연장됨으로써 형성될 수 있다.The left side of the
러더 몸체 전연부(13; Leading edge) 및 러더 몸체 후연부(14; trailing edge)는, 러더 몸체(10)의 전측 및 후측에 형성된 부분으로써, 러더 몸체 전연부(13)는 프로펠러의 후류를 최초로 받으며, 러더 몸체 후연부(14)는 프로펠러 후류를 러더 몸체(10)로부터 최후로 흘려보낼 수 있다. The rudder
도 2a를 살펴보면 러더 몸체 전연부(13) 및 러더 몸체 후연부(14)는 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지만 형성되어 있으나(이 경우 러더 하단면 라인(L2)은 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 동일), 도 3을 살펴보면 프로펠러 축 하측단 라인(L1)을 지나 일정길이만큼 더 연장되어 형성될 수 있다. (이 경우 러더 몸체 전연부(13) 및 러더 몸체 후연부(14)는, 러더 하단면 라인(L2)까지 형성될 수 있다.)2A, the rudder
도 3에서 개시된 본 발명의 선박용 러더(1)는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 추가로 구성되며 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다. The
상단면(15)과 하단면(16)은, 러더 몸체(10)의 상측과 하측에 형성된 면으로써, 상단면(15)은 러더 스케그(30)와 맞닿고, 하단면(16)은 후술할 하측 단부(20)와 맞닿도록 형성될 수 있다. The
하단면(16)은, 전방 곡률(R1)을 적어도 일부 가질 수 있으며, 여기서 전방 곡률(R1)은 러더 몸체 하측 전연부 곡률로서 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 하측 단부(20)의 적어도 일부 포함할 수 있다. 러더 몸체 하측 전연부 곡률(R1)은 바람직하게 반지름이 0.5m 내지 1m일 수 있다.(도 5a 및 도 5b 참조)The
이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)와 하단면(16)이 연결형성되는 전방을 유선형으로 부드럽게 연결가능하므로, 캐비테이션의 발생원인이 되는 단차의 발생을 방지하여 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.Through this, the
또한 하단면(16)은 후방 곡률(R2)을 적어도 일부 가질 수 있으며, 여기서 후방 곡률(R2)은 러더 몸체 하측 후연부 곡률로서 러더 몸체 하측 후연부(141) 및 하측 단부(20)의 후방을 적어도 일부 포함할 수 있다.(도 6 참조)In addition, the
러더 몸체 하측 후연부 곡률(R2)은 반지름이 8m 내지 12m 일 수 있으며, 상단면(15)에서부터 하측 단부(20)의 하방최대돌출지점(DLS)으로부터 45mm 내지 55mm 만큼의 상측위치까지 연장 형성될 수 있다.The curvature (R2) of the lower trailing edge of the rudder body may have a radius of 8m to 12m, and it extends from the
이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)와 하단면(16)이 연결형성되는 후방을 유선형으로 부드럽게 연결가능하므로, 캐비테이션의 발생원인 이 되는 단차의 발생을 방지하여 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.Through this, the
러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성될 수 있다. 이때, 러더 몸체(10)에는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 형성되지 않는다.(도 2a 참조)The
이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는, 프로펠러 후류의 하방유동 중 추진력 감소를 일으키는 후류를 받지 않아 추진력의 증대를 구현할 수 있는 효과가 있다. Through this, the
또한, 이와 달리 러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)을 지나 일정길이만큼 더 연장되어 러더 하단면 라인(L2)까지 형성될 수 있다.(도 3 참조)In addition, the
구체적으로, 러더 몸체(10)는, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러의 최하단 라인 사이 즉, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러 팁(411) 사이에 위치하되, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 더 근접하게 마련될 수 있다. 즉, 러더 몸체(10)는 하단면(16)이 프로펠러 반경(PR)의 중간위치를 기준으로 프로펠러 팁(411)보다 프로펠러 축(44)에 더 가까운 영역에 마련될 수 있다. Specifically, the
이러한 결과는, 프로펠러 후류의 유동 중 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.5 수직길이보다 하방의 유동이 오히려 선박의 추진성능을 저하시키는 원인을 가져오게되는 연구를 통하여 도출되었다. These results were derived through a study in which the flow of the lower end of the propeller shaft from the line (L1) at the lower end of the propeller shaft rather than the vertical length of 0.5 of the propeller radius (PR) lowered the propulsion performance of the ship. .
즉 프로펠러의 후류 유동 중 프로펠러 축 하측단 라인(L1) 이후의 유동 모두가 선박의 추진성능을 저하시키는 것이 아니므로, 프로펠러 축 하측단 라인(L1) 이후로부터 좀 더 하측 연장할 여지가 있다는 것을 알아내었다. In other words, not all of the flow after the lower end line (L1) of the propeller shaft in the wake of the propeller degrades the propulsion performance of the ship, so it is known that there is room for further downward extension from the lower end line (L1) of the propeller shaft. I put it out.
따라서, 본 발명의 선박용 러더(1)는 수치적으로 바람직하게 러더 몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.5 수직길이 이내에 위치할 수 있다. 일반적인 러더의 경우 러더몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서부터 프로펠러 반경(PR)의 0.9 수직길이 이상에 위치하는 것과 비교하면 본 발명의 러더 몸체(10)는 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 훨씬 더 근접하게 마련된다. Therefore, in the
또한, 수치적으로 바람직하게 러더 몸체(10)는 수직 길이가 러더 몸체(10)의 상단면(15)에서 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지의 수직길이의 1.3이내인 길이를 가질 수 있다.In addition, numerically, preferably, the
이때, 러더 몸체(10)에는 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)가 형성될 수 있으며, 각각의 러더 몸체 하측 전연부(131) 및 러더 몸체 하측 후연부(141)의 하방길이는 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에서 러더 하단면 라인(L2)까지의 길이이다.At this time, the
상기 설명한 바와 같은 도 3에 도시된 선박용 러더(1)의 추가 하측 연장으로, 도 3에서의 선박용 러더(1)는 도 2a에서의 선박용 러더(1)보다 측면의 면적이 더 넓어질 수 있다. 이러한 차이점은 도 3에서의 선박용 러더(1)가 도 2a에서의 선박용 러더(1)와 같이 선박의 추진성능 향상 효과를 가져갈 수 있는 반면에 도 2a에서의 선박용 러더(1)의 조타성능보다 향상되는 추가적인 효과가 있다.With the additional lower extension of the
이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1; 도 3에 도시된 러더)는, 러더 몸체(10)의 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성되는 러더(도 2a에 도시된 러더)와 동일하게 프로펠러 후류의 하방유동 중 추진력 감소를 일으키는 후류를 받지 않아 추진력의 증대를 구현하게되는 효과를 가짐과 동시에 선박용 러더(1)의 측면적이 증가함으로써 선박의 조타능력을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.Through this, the rudder for a ship of the present invention (1; the rudder shown in Fig. 3) is a rudder (the rudder shown in Fig. 2a) in which the
상기에서 설명한 본 발명의 선박용 러더들 및 종래의 선박용 러더는 도 4를 살펴보면 한 눈에 비교하기 쉽다. The ship rudders of the present invention and the conventional ship rudders described above are easy to compare at a glance when looking at FIG. 4.
도 4에서 (a)는 종래의 선박용 러더로써, 러더 몸체의 하단면이 프로펠러 축 하측단 라인과 프로펠러 팁 사이에 위치하되, 프로펠러 팁에 더 근접하게 마련되고 있다. In Figure 4 (a) is a conventional ship rudder, the lower end of the rudder body is located between the propeller shaft lower end line and the propeller tip, but is provided closer to the propeller tip.
그에 반해 (c)는 본 발명의 일 실시예의 선박용 러더(1)로써, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)까지 형성되어 있다. On the other hand, (c) is a
그리고, (d)는 본 발명의 다른 실시예의 선박용 러더(1)로써, 하단면(16)이 프로펠러 축 하측단 라인(L1)과 프로펠러 팁(411) 사이에 위치하되, 프로펠러 축 하측단 라인(L1)에 더 근접하게 마련되어 있다. And, (d) is a ship rudder (1) of another embodiment of the present invention, the
하측 단부(20)는, 하단면(16)으로부터 하방으로 연장형성되며, 측면에서 볼 때 하방으로 볼록한 곡선의 형태를 가지고 정면에서 볼 때 하방으로 볼록한 곡선의 형태를 가질 수 있다. 일례로 하측 단부(20)는, 러더 몸체(10)의 하단면(16)으로부터 하방돌출된 형태로 보일 수 있다.The
본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 하측 단부(20)의 기하학적 형상의 특징으로 인해서 선박용 러더(1)의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있어, 선박용 러더(1)에서 발생되는 진동 소음을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, due to the geometrical shape of the
이는 도 7 및 도 8을 보면 시각적으로 쉽게 알 수 있으므로, 도 7 및 도 8을 살펴보면서 이를 기술하도록 한다. This can be easily seen visually by looking at Figs. 7 and 8, so this will be described while looking at Figs. 7 and 8.
도 7은 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다. 구체적으로, 도 7의 (a) 및 (c)는 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 전면에서 바라보는 도이고, 도 7(b)는 하측 단부에 라운드 형상이 없는 종래의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 저면에서 바라보는 도이다. 7 is a cavitation experiment diagram for a propeller wake of a conventional ship rudder without a round shape at the lower end. Specifically, Figures 7 (a) and (c) are views showing the results of the experiment by generating a propeller wake in a conventional ship rudder that has no round shape at the lower end, and Figure 7 (b) is a lower end It is a diagram showing the results of the experiment by generating a propeller wake in a conventional ship rudder that does not have a round shape.
도 7(a) 내지 (c)를 살펴보면 하측 단부에 라운드 형상이 없어 양측면으로 캐비테이션이 발생하는 것을 확연하게 볼 수 있다. 이로 인해 종래의 선박용 러더에서는 캐비테이션으로 인해 진동 소음이 크게 발생하고 러더의 손상 및 선박의 추진성능이 저하되는 문제점이 있었다. 7 (a) to (c), it can be clearly seen that cavitation occurs on both sides because there is no round shape at the lower end. For this reason, in the conventional ship rudder, vibration noise is largely generated due to cavitation, and the rudder is damaged and the propulsion performance of the ship is deteriorated.
도 8은 하측 단부에 라운드 형상이 구비되는 본 발명의 선박용 러더의 프로펠러 후류에 대한 캐비테이션 실험도이다. 구체적으로, 도 8의 (a)는 하측 단부에 라운드 형상이 있는 본 발명의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 우측 전면에서 바라보는 도이고, 도 8의 (b)는 하측 단부에 라운드 형상이 있는 본 발명의 선박용 러더에 프로펠러 후류를 발생시켜 실험한 결과를 좌측 전면에서 바라보는 도이다. 8 is a cavitation experiment diagram for a wake of a propeller of a ship rudder of the present invention having a round shape at a lower end thereof. Specifically, Figure 8 (a) is a view of the experiment result by generating a propeller wake on the ship rudder of the present invention having a round shape at the lower end, and looking at the result of the experiment from the front right side, and Figure 8 (b) is at the lower end. It is a diagram showing the results of the experiment by generating a propeller wake in the ship rudder of the present invention having a round shape from the front left.
도 8(a) 내지 (b)를 살펴보면 하측 단부에 라운드 형상이 존재하여, 양측면으로 캐비테이션이 전혀 발생하지 않는 것을 확연하게 볼 수 있다. 이로 인해 본 발명의 선박용 러더(1)에서는 캐비테이션 발생이 극적으로 최소화되어 이로 인한 진동 소음발생이 일어나지 않으며, 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.8(a) to (b), it can be clearly seen that there is a round shape at the lower end, so that cavitation does not occur at all on both sides. For this reason, in the
또한, 본 출원인은 상기 기술된 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 기하학적 특성을 더욱 구체적으로 연구하여 하기와 같은 수치적 특성을 얻어내었다. In addition, the applicant of the present invention has obtained the following numerical characteristics by studying the geometric characteristics of the
즉 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 이거나 또는 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07일 수 있다. That is, in the embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치할 수 있다. In addition, the
이러한 수치적 한정으로 인한 효과를 도출해내는 시험결과에 대해서는 도 9 내지 도 10c를 참고로 하여 설명하도록 한다. The test results that derive the effect due to these numerical limitations will be described with reference to FIGS. 9 to 10C.
먼저, 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)의 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 수치가 도출된 결과를 상세히 설명하기 위해서 도 9a 내지 도 9e를 살펴보도록 한다. First, in an embodiment of the present invention, look at FIGS. 9A to 9E in order to explain in detail the result that the lower maximum protrusion length (D RS ) of the
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부의 라운드 형태가 하단면으로부터 이격된 길이의 변화량에 따른 캐비태이션 발생 여부 실험도, 실시예들을 나타낸 도, 에너지 저감 결과표, 캐비태이션 발생 여부를 나타난 CFD 제1 도 및 제2 도이다.9A to 9E are experimental diagrams showing whether cavitation occurs according to the amount of change in the length of the lower end of the ship rudder of the present invention separated from the bottom surface, showing examples, energy reduction result table, cavitation generation Figures 1 and 2 show whether or not CFD.
도 9a 내지 도 9e를 보면, 실험의 기준이 되는 선박용 러더(1)가 도 9a에 개시되어 있으며, 하측 단부(20)의 라운드 형태가 하단면(16)으로부터 이격된 길이(DRS)를 0.1D, 0.2D, 0.3D, 0.4D, 0.5D, 0.7D, 1.0D로 각각 분류하였다(도 9b 참조; 여기서 D는 프로펠러 축 직경이고, DRS는 러더 하측단 라인(L2)에서 하측 단부 최대돌출지점 라인(L3)까지의 수평 길이이다.)9A to 9E, the
하측 단부(20)의 라운드 형태가 하단면(16)으로부터 이격된 길이(DRS) 각각에 대해서 실험한 결과는 도 9c에 도시되어 있으며, 도 9d 및 도 9e에서는 CFD 도를 살펴볼 수 있다. The results of the experiment for each of the lengths D RS spaced apart from the
도 9c를 살펴보면 0.1D 내지 0.3D에서 출력 저감효과가 최고로 산출(약 4.80% 내지 약 4.83%)된 것을 볼 수 있고, 이는 도 9d 및 도 9e에서도 CFD로 확연히 드러나는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9C, it can be seen that the output reduction effect is calculated at the highest (about 4.80% to about 4.83%) in 0.1D to 0.3D, which is clearly revealed as CFD in FIGS. 9D and 9E.
즉, 도 9a 내지 도 9e를 통해서, 본 발명의 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35 수치에서 최적의 출력 저감효과가 발생하여 캐비테이션 발생이 최소화됨이 도출된다. That is, through FIGS. 9A to 9E, the maximum downward protrusion length (D RS ) of the
이를 프로펠러 반경(PR)에 대해서 수치적으로 변환하면, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07이게 된다. 이에 상기 실험결과는 프로펠러 반경(PR)을 기준으로 한 수치적 한정과 공유될 수 있다. When this is converted numerically with respect to the propeller radius PR, the maximum downward protrusion length D RS becomes 0.02 to 0.07 of the propeller radius PR. Accordingly, the experimental result may be shared with a numerical limitation based on the propeller radius PR.
다음으로, 본 발명의 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치하는 수치가 도출된 결과를 상세히 설명하기 위해서 도 10a 내지 도 10c를 살펴보도록 한다. Next, the point (D LS ) of the maximum downward protrusion length of the
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 선박용 러더의 하측 단부 라운드 형태의 최대돌출된 위치가 러더 하단면 길이방향위치 중 어느 하나에 따른 러더 비틀림 모멘트 실험도, 실시예들을 나타낸 도 및 러더 비틀림 모멘트 결과표이다.10A to 10C are diagrams showing examples of rudder torsion moment experiments according to any one of the longitudinal positions of the lower end of the rudder in which the maximum protruded position of the lower end of the ship rudder of the present invention is in the longitudinal direction, and a rudder torsion moment result table. .
도 10a 내지 도 10c를 보면, 실험의 기준이 되는 선박용 러더(1)가 도 10a에 개시되어 있으며, 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)을 0.125C, 0.250C, A.P., 0.375C, 0.500C, 0.625C, 0.750C, 0.875C로 각각 분류하였다(도 10b 참조; 여기서 C는 러더 몸체(10)의 하단면(16)의 전후길이(C)임)10A to 10C, the
하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS) 각각에 대해서 실험한 결과는 도 10c에 도시되어 있으며, 이를 살펴보면 0.20C 내지 0.40C에서 러더 비틀림 모멘트 비교 정도가 최저로 산출(약 2% 내지 약 9%)된 것을 볼 수 있다.The results of the experiment for each point (D LS ) where the downward protrusion length of the
즉, 도 10a 내지 도 10c를 통해서, 본 발명의 선박용 러더(1)의 하측 단부(20)의 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치에서 최소의 러더 비틀림 모멘트 발생하여, 캐비테이션 발생이 최소화됨이 도출된는 것을 알 수 있다. That is, through FIGS. 10A to 10C, the point (D LS ) where the downward protrusion length of the
상기와 같은 실험결과를 통해 본 발명의 실시예에서 하측 단부(20)는, 하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 축 직경(D)의 0.05 내지 0.35(하방 최대돌출길이(DRS)가 프로펠러 반경(PR)의 0.02 내지 0.07)일 수 있고, 하방 돌출 길이가 최대인 지점(DLS)이 러더 몸체(10)의 하단면(16) 전단에서 전후방향으로 20% 내지 40% 내에 위치하도록 설계할 수 있다. Through the above experimental results, the
이를 통해서 본 발명의 선박용 러더(1)는 하측 단부(20)로 인해 하부에 캐비테이션이 전혀 발생하지 않아 이로 인한 진동 소음발생이 전혀 일어나지 않으며, 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.Through this, the
이러한 본 발명의 선박용 러더(1)는 조선업에서 전혀 생산이 이루어지지 않았고 문헌상으로도 찾아볼 수 없는 형태를 가지고 있어 신규성이 매우 강하고 캐비테이션을 매우 효과적으로 저감할 수 있다. The
러더 스케그(30)는, 선미(2)에 하방 돌출되어 선미(2)와 일체형으로 형성될 수 있으며, 선미(2)와 러더 몸체(10) 사이에 구비되어 선박용 러더(1)를 선미(2)에 직접 또는 간접적으로 고정시키는 역할을 하고, 선미(2)에 적어도 하나 이상 구비되어(바람직하게는 한 개(단축선) 또는 두 개(쌍축선) 설치) 선박의 직진성을 확보하는데 도움을 줄 수 있다.The
러더 스케그(30)는 러더 축(도시하지 않음)이 삽입되어 러더 몸체(10)와 연결될 수 있으며, 단면은 전단이 곡면이며 후단이 뾰족한 형태일 수 있다. The
여기서 러더 스케그(30)의 단면은 러더 몸체(10)의 단면과 동일 또는 유사하게 형성되어 러더 스케그(30)의 형상과 러더 몸체(10)의 형상을 연속적으로 일치되도록 형성함으로써, 러더 스케그(30)와 러더 몸체(10)의 불연속면을 부드럽게 연결시켜주어 불연속면에 의한 저항을 최소화하는 효과를 발현할 수 있다.Here, the cross section of the
프로펠러는, 선체의 후미에 구비되며 선박에 추진력을 발생시키고 복수 개 구비될 수 있다.(예를 들어, 쌍축선에서의 프로펠러는 2개) Propellers are provided at the rear of the hull, generate propulsion in the ship, and may be provided in plurality (for example, two propellers in a twin-axle).
구체적으로, 프로펠러는, 회전력으로 유체를 밀어내어 이에 대한 반작용으로 추진력을 발생시키는 프로펠러 날개(41), 프로펠러 축(44)의 후미에 구비되는 프로펠러 캡(42), 프로펠러 축(44)과 체결되어 프로펠러 축(44)으로부터 전달받은 동력을 프로펠러 날개(41)로 전달하는 프로펠러 허브(43), 및 추진엔진(도시하지 않음)에서 발생되는 동력을 추진엔진의 구동축으로부터 전달받는 프로펠러 축(44)을 포함한다. Specifically, the propeller is fastened to the
여기서 프로펠러는, 일레로 일반적으로 널리 사용되는 스크류 프로펠러일 수 있며, 프로펠러 날개(41)는 일례로 3엽 또는 4엽의 날개가 마련될 수 있다. Here, the propeller may be a screw propeller that is generally widely used as an electric wheel, and the
러더 벌브(50)는, 러더 몸체 전연부(13) 상에 프로펠러 축(44)의 중심선(L4)과 동일한 축 선상에 중심축이 형성되어 프로펠러 후류를 적절하게 정류함으로써, 선박의 추진력을 항샹시키고, 직진성을 극대화시키며, 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.The
여기서 러더 벌브(50)는, 최대 횡단면(해수면을 기준으로 수직한 단면적)이 프로펠러 축(44)의 최대 횡단면(일례로 프로펠러 캡(42)의 해수면을 기준으로 수직한 단면적)보다 작도록 형성될 수 있다. Here, the
이를 통해서 본 발명에서는 러더 벌브(50)가 선박용 러더(1)에 장착됨으로써 발생하는 항력을 효과적으로 줄여줌과 동시에 프로펠러 후류를 적절하게 정류할 수 있어 프로펠러 효율이 1.0% 내지 2.0%의 효율 상승을 가져올 수 있다. Through this, in the present invention, the
물론, 본 발명의 러더 벌브(50)는, 최대 횡단면이 프로펠러 축(44)의 최대 횡단면보다 크도록 형성될 수 있음은 물론이다. Of course, it goes without saying that the
또한 러더 벌브(50)는, 러더 벌브 하측단이 프로펠러 축(44)의 하측단 라인(L1) 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해서 러더 벌브(50)는 기존의 러더 벌브보다 조타성능은 확보함과 동시에, 프로펠러 후류를 매우 적절하게 정류할 수 있어 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다.In addition, the
추력(Trust)핀(60)은, 러더 벌브(50)의 일측 또는 타측에 구비될 수 있으며, 프로펠러 후류를 정류하여 양력을 발생시킴으로써 선박의 추진력을 향상시킬 수 있다. 여기서 추력핀(60)은 러더 벌브(50)뿐만 아니라 러더 좌측면(11) 또는 러더 우측면(12)에도 구비될 수 있다.The
구체적으로, 추력핀(60)은, 러더 벌브(50)에 부착된 일단은 전면 고정될 수 있으며, 일단에서 타단으로 갈수록 상방 또는 하방으로 휘어진 형태일 수 있다. 이로 인해 추력핀(60)은 프로펠러에 의해 발생하는 후류의 압력을 적절히 이용하여 프로펠러의 후류를 정류함으로써, 선박의 추진효율을 극대화할 수 있다. 즉, 추력핀(60)은 프로펠러 후류 유동을 이용하여 이로 인해 발생하는 양력(lifting force)과 항력(drag force)의 반작용에 대한 분력으로, 선박에 대한 직진성을 극대화하고 선박의 추진력을 향상시킬 수 있다.Specifically, the
또한, 추력핀(60)은 러더 벌브(50)로부터 멀어질수록 전후 폭이 동일하거나 또는 가변하는 형태를 가질 수 있으며, 추력핀(60)의 전연부(부호 도시하지 않음)의 받음 각이 프로펠러의 후류 유동에 적합하도록 구성될 수 있다. In addition, the
이와 같이 상기의 구성들을 통한 본 발명의 선박용 러더(1)에 대한 효과를 하기 정리하여 보면, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 프로펠러 축(44) 하측단 라인(L1)으로부터 일정간격 하방 연장되도록 하여 선박의 조향성능을 최대한으로 확보함과 동시에, 프로펠러 후류 유동에 최적화되어 러더(1)에서 발생하는 항력을 줄이고 양력을 향상시키는 효과가 있어 선박의 추진성능이 향상되는 효과가 있다. As described above, the effects on the
또한, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 프로펠러 축(44) 하측단 라인(L1)으로부터 일정간격 연장되도록 하여 프로펠러 후류 유동에 최적화되므로 러더(1)의 캐비테이션 발생에 적극적으로 대처가능하고 이로 인해 러더(1)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.In addition, since the
또한, 본 발명에 따른 선박용 러더(1)는, 러더 하측 단부(20)를 라운드 형상으로 제작함으로써, 러더(1)에서 발생하는 캐비테이션을 최소화하는 효과가 있고, 이로 인해 진동소음이 최소화되고 선박의 추진성능이 극대화되는 효과가 있다. In addition, the
또한, 이러한 본 발명의 선박용 러더(1)는 조선업에서 전혀 생산이 이루어지지 않았고 문헌상으로도 찾아볼 수 없는 형태를 가지고 있어 신규성이 매우 강하고 캐비테이션을 매우 효과적으로 저감할 수 있다. In addition, since the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, It would be clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
1: 선박용 러더 2: 선미부
10: 러더 몸체 11: 러더 좌측면
12: 러더 우측면 13: 러더 몸체 전연부
131: 러더 몸체 하측 전연부 14: 러더 몸체 후연부
141: 러더 몸체 하측 후연부 15: 상단면
16: 하단면 20: 하측 단부
30: 러더 스케그 41: 프로펠러 날개
411: 프로펠러 팁 412: 프로펠러 팁
42: 프로펠러 캡 43: 프로펠러 허브
44: 프로펠러 축 50: 러더 벌브
60: 추력핀
L1: 프로펠러 축 하측단 라인 L2: 러더 하단면 라인
L3: 하측 단부 최대돌출지점 라인 L4: 프로펠러 축 중심라인
C: 러더 하단면 전후 길이 D: 프로펠러 축 직경
PR: 프로펠러 반경 DRS: 하측 단부 최대돌출길이
DLS: 하측 단부 최대지점위치 R1: 러더 몸체 하측 전연부 곡률
R2: 러더 몸체 하측 후연부 곡률1: ship rudder 2: stern
10: rudder body 11: left side of rudder
12: rudder right side 13: rudder body leading edge
131: lower front edge of the rudder body 14: rear edge of the rudder body
141: lower rear edge of the rudder body 15: upper surface
16: lower surface 20: lower end
30: rudder skeg 41: propeller wing
411: propeller tip 412: propeller tip
42: propeller cap 43: propeller hub
44: propeller shaft 50: rudder bulb
60: thrust pin
L1: Line at the lower end of the propeller shaft L2: Line at the lower end of the rudder
L3: Line of the maximum protrusion point at the lower end L4: Center line of the propeller shaft
C: Length before and after rudder bottom surface D: Propeller shaft diameter
PR: Propeller radius D RS : Maximum protruding length at the lower end
D LS : Maximum position of the lower end R1: Curvature of the lower edge of the rudder body
R2: Curvature of lower trailing edge of rudder body
Claims (7)
프로펠러의 후류를 받아 선박을 조종하는 러더 몸체를 포함하고,
상기 러더 몸체는,
하측 단부가 측면에서 볼 때, 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지면서 전방 곡률 및 후방 곡률이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.In the ship rudder installed on the twin axis,
It includes a rudder body that controls the ship by receiving the wake of the propeller,
The rudder body,
Ship rudder, characterized in that the lower end has a curved shape convex downward when viewed from the side, and a front curvature and a rear curvature are formed.
반지름이 0.5m 내지 1m의 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.The method of claim 1, wherein the front curvature is
Ship rudder, characterized in that the radius is formed in the range of 0.5m to 1m.
반지름이 상기 전방 곡률의 반지름보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.The method of claim 1, wherein the posterior curvature is
Ship rudder, characterized in that the radius is formed larger than the radius of the front curvature.
반지름이 8m 내지 12m의 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.The method of claim 4, wherein the rear curvature is
Ship rudder, characterized in that the radius is formed in the range of 8m to 12m.
후단부가 상기 하측 단부의 하방돌출길이가 최대인 지점에서부터 상측으로 수직하게 45mm 내지 55mm인 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.The method of claim 1, wherein the posterior curvature is
A ship rudder, characterized in that the rear end is formed from a point where the lower protruding length of the lower end is maximum to a point of 45mm to 55mm vertically upward.
상기 하측 단부가 측면에서 볼 때, 바닥면이 전체적으로 볼 때 하방으로 볼록한 곡선 형태를 가지도록 하여 상기 러더 몸체의 하부에서 발생되는 캐비테이션을 저감시키는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
The method of claim 1, wherein the rudder body,
A ship rudder, characterized in that the lower end has a curved shape that is convex downward when viewed from the side and the bottom surface is viewed as a whole to reduce cavitation generated under the rudder body.
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101580404B1 (en) * | 2014-08-04 | 2015-12-24 | 현대중공업 주식회사 | A rudder for ship and ship thereof |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0429495A (en) | 1990-05-23 | 1992-01-31 | Fujitsu Ltd | Mobile communication method and mobile communication system |
JPH0429495U (en) * | 1990-07-03 | 1992-03-10 | ||
JPH05193569A (en) * | 1992-01-23 | 1993-08-03 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | Rudder device for ship |
JPH0966895A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Nippon Souda Syst Kk | High-lift twin rudder device |
JPH10138998A (en) | 1996-11-07 | 1998-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High speed ship with two rudders |
KR20080061706A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-03 | 현대중공업 주식회사 | Asymmetric rudder section for ship's rudder |
KR200446855Y1 (en) | 2007-09-03 | 2009-12-04 | 주식회사 한진중공업 | Rudder of ship |
DE202007015941U1 (en) * | 2007-11-13 | 2008-01-17 | Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg | Oars for ships |
KR100979142B1 (en) * | 2008-03-05 | 2010-08-31 | 삼성중공업 주식회사 | The Structure for suppression of rudder gap cavitation inception and the Vessel thereof |
KR20100048540A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-11 | 부산대학교 산학협력단 | Wavy rudder and ship having the same |
KR101010998B1 (en) | 2009-01-22 | 2011-01-26 | 부산대학교 산학협력단 | Twisted type rudder for ships |
KR20100009856U (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-08 | 대우조선해양 주식회사 | Ship's Rudder Shape |
KR20110007721A (en) | 2009-07-17 | 2011-01-25 | 대우조선해양 주식회사 | Rudder for ship |
KR101184077B1 (en) * | 2010-03-18 | 2012-09-19 | 부산대학교 산학협력단 | Wavy type twisted Rudder |
KR20110109306A (en) | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 한국해양연구원 | Ship rudder using its upper or lower part alone |
KR101106709B1 (en) * | 2010-03-31 | 2012-01-18 | 한국해양연구원 | Ship rudder using its upper or lower part alone and having rudder bulb |
CN101898631B (en) * | 2010-07-23 | 2012-10-31 | 哈尔滨工程大学 | Rudder bulb type thrust fin-based rudder device |
DE102011002832B4 (en) | 2011-01-18 | 2022-08-11 | Van Der Velden Barkemeyer Gmbh | Rudders for ships with a rudder monitoring device |
JP2014156193A (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Propeller back stream rectifier |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101580404B1 (en) * | 2014-08-04 | 2015-12-24 | 현대중공업 주식회사 | A rudder for ship and ship thereof |
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KR101879937B1 (en) | 2018-07-18 |
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KR102229543B1 (en) | 2021-03-18 |
CN107539445A (en) | 2018-01-05 |
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