KR102055382B1 - Manufacturing method of rudder having composite material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 군함의 건조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 고속(高速)을 필요로 하는 군함의 특성상 프로펠러의 높은 추력과 프로펠러의 고속회전으로 인해 증가된 후류의 영각(angle of attack)으로 발생하는 러더 캐비테이션 침식을 효과적으로 감소할 수 있고, 양력 손실과 저항을 줄임과 아울러, 러더의 조향 성능 및 추진 성능을 향상시킬 수 있는 군함의 건조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for drying a warship, and more particularly, due to the high thrust of the propeller and the increased angle of attack of the wake due to the high speed rotation of the propeller. The present invention relates to a method of building a ship that can effectively reduce rudder cavitation erosion, reduce lift loss and resistance, and improve steering and propulsion performance of the rudder.
일반적으로 선박은 사용 목적, 화물 상태, 적재 방식에 따라 구분할 수 있다.In general, ships can be classified according to purpose of use, cargo condition and loading method.
선박은 사용 목적에 따라 상선, 특수작업선, 군함, 어선 등으로 나눠질 수 있다. 특히, 군함은 전투용함과 지원함, 수송함, 경비함, 항공모함, 잠수함 등으로 나누며, 전투용 함은 전함, 순양함, 구축함, 호송함, 초계함이 있고, 배수량이 작은 군함은 함이 아닌 정으로 불리며 고속정, 어뢰정으로 불린다. 특수 작전용 함으로 기뢰함(또는 기뢰정), 지원함, 고속 수송함, 상륙함, 전차 양륙함 등이 있으며, 항공모함은 항공기 이송, 격납 및 이착륙을 위한 함이다.Ships can be divided into merchant ships, special working ships, warships, and fishing vessels, depending on the purpose of use. In particular, warships are divided into combat ships, support ships, transport ships, patrol ships, aircraft carriers, submarines, and the like. Battleships include battleships, cruisers, destroyers, convoys, and patrol ships. It is called a torpedo boat. Special operations include mines (or mines), support ships, fast transports, landing ships, tank destroyers, and aircraft carriers for aircraft transport, containment and takeoff and landing.
군함은 일부 수송선을 제외하고는 흘수가 낮은데, 이유는 속도를 빠르게 내야 하기 때문으로 초계함 기준으로 흘수가 2미터 정도로 낮으며 항공모함이 아닌 경우 10미터의 흘수를 가지는 경우는 드물다.Warships have a low draft except for some transport ships, because of their high speed, the drafts are as low as 2 meters and rarely have a draft of 10 meters on non-aircraft carriers.
군함은 최고 속도가 30~40노트까지도 설계되는 데, 고속(高速)을 필요로 하는 군함의 특성상, 다른 선박에 비해서 선체 뒤의 반류속에서 프로펠러의 높은 추력과 빠른 회전 속도로 인해 더욱 큰 캐비테이션이 발생하고, 이 캐비테이션은 소음, 진동, 프로펠러 및 러더의 침식을 유발하여 군함운용에 심각한 문제를 야기할 수 있다.The warship is designed for speeds up to 30-40 knots. Due to the nature of warships that require high speeds, the propeller's high thrust and high rotational speed at the backflow of the hull compared to other ships result in greater cavitation. This cavitation can cause noise, vibration, erosion of propellers and rudders and cause serious problems in ship operations.
러더(rudder; 방향타, 방향키)는 선박의 조향에 사용되는 장치로써, 선박의 후미에 회전 가능하게 장착되어, 프로펠러에 의해서 얻어진 추진력의 방향을 조향하므로 선박의 조종 성능에 대한 주요 기능을 담당한다.Rudder (rudder, rudder, rudder) is a device used for steering of the ship, is rotatably mounted on the rear of the ship, steering the direction of the propulsion force obtained by the propeller is responsible for the ship's steering performance.
러더는 스페이드형 러더(Spade type rudder)와 러더 혼을 갖는 세미 스페이형 러더(Semi-Spade type rudder)가 있으며, 스페이드 러더는 풀 스페이드 형(Full-Spade type), 트위스트 리딩 에지 풀 스페이드 형(Twisted Leading Edge Full-Spade type) 등 이 있다.The rudder has a spade type rudder and a semi-spade type rudder with a rudder horn, and the spade rudder is a full spade type, twisted leading edge full spade type Leading Edge Full-Spade type).
러더는 선체에서 캐비테이션에 의한 침식을 가장 많이 받는 구성품 중의 하나이다. 러더 캐비테이션은 러더 표면에 침식 및 부식을 유발하고, 지속될 경우 러더가 파손되어 선박의 조종이 불가능해질 수 있다.Rudder is one of the most cavitation erosion components in the hull. Rudder cavitation can cause erosion and corrosion on the rudder surface, and if sustained, the rudder may break and render the ship uncontrollable.
또한, 선박은 러더의 회전에 대한 즉각적인 선회가 어려울 수 있다. 이러한 점은 특히, 항로를 신속하고 정밀하게 변경이 필요한 군함, 소형선박 등의 특수선에 불리하게 작용될 수 있다.In addition, the vessel may be difficult to immediately turn to the rotation of the rudder. This may be particularly disadvantageous for special ships, such as warships and small ships, which require rapid and precise changes to the route.
또한, 러더는 고속을 필요로 하는 군함의 특성상 러더의 회전 시 큰 저항이 발생될 수 있다. 따라서, 종래의 러더는 구조적인 강성을 확보하기 위하여 내부에 다수의 보강재를 구비함으로써 러더의 자중이 무거워지게 되고 이는 선회력 저하뿐만 아니라 선박의 연료 소비효율을 저하시키게 된다.In addition, the rudder may generate a large resistance when the rudder is rotated due to the characteristics of the ship that requires high speed. Therefore, the conventional rudder has a heavy weight of the rudder by providing a plurality of reinforcement inside to secure the structural rigidity, which reduces not only the turning force but also the fuel consumption efficiency of the vessel.
최근에는 선박의 조종성능을 향상시키기 위한 방법으로서 고양력(high-lift) 러더를 적용하고 있으며, 대표적으로 플랩 러더(flap rudder)가 있다.Recently, a high-lift rudder is applied as a method for improving the ship's maneuverability, and a flap rudder is a typical example.
플랩 러더는 풀 스페이드 러더의 한 종류로서, 러더의 선미방향에 별도의 플랩(flap)을 갖고, 그 플랩이 플랩 앞쪽의 러더보다 더 큰 각도로 회전하여 일반적인 풀 스페이드 러더 대비 더 높은 양력(lift)을 발생시킬 수 있다.A flap rudder is a type of full spade rudder that has a separate flap in the stern direction of the rudder, and the flap rotates at a greater angle than the rudder in front of the flap, thus providing a higher lift than a normal full spade rudder. Can be generated.
그러나, 종래의 플랩 러더의 경우 플랩을 작동시키기 위한 별도의 구동장치를 필요로 하였으며 그 구조가 상당히 복잡할 뿐만 아니라, 설치 및 유지관리에 있어서 상당한 비용이 발생하였다.However, the conventional flap rudder requires a separate driving device for operating the flap and the structure is quite complicated and incurs a considerable cost in installation and maintenance.
본 발명은 프로펠러 축이 선미 방향으로 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 선형을 가지는 군함의 선미에 러더를 장착하여 상기 군함을 건조하는 방법에 있어서, 상기 러더의 수직 중심선이 프로펠러의 회전축 중심선에 대하여 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하고, 상기 프로펠러가 러더의 하부로부터 일정 높이까지만 커버하는 것을 특징으로 하여, 고속(高速)을 필요로 하는 군함의 특성상 프로펠러의 높은 추력과 빠른 유속으로 인한 압력차로 인해서 발생하는 캐비테이션에 의한 러더 침식을 효과적으로 감소할 수 있고, 양력 손실과 저항을 줄임과 아울러, 러더의 조향 성능 및 추진 성능을 향상시킬 수 있는 군함의 건조방법을 제공한다.The present invention is a method of drying the ship by mounting a rudder to the stern of the ship having a linear inclined downward toward the stern direction, the vertical center line of the rudder port or starboard direction relative to the center of rotation axis of the propeller The propeller covers only up to a certain height from the bottom of the rudder, and due to the cavitation generated by the pressure difference due to the high thrust of the propeller and the high flow velocity due to the characteristics of the ship requiring high speed. It provides a method of building a ship that can effectively reduce rudder erosion, reduce lift loss and resistance, and improve rudder steering and propulsion performance.
본 발명은 프로펠러 축이 선미 방향으로 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 선형을 가지는 군함의 선미에 러더를 장착하여 상기 군함을 건조하는 방법에 있어서, 상기 러더의 수직 중심선을 프로펠러의 회전축 중심선에 대하여 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하고, 상기 프로펠러가 러더의 하부로부터 일정 높이까지만 커버하는 것을 특징으로 하는 군함의 건조방법을 제공한다.The present invention is a method of drying the ship by mounting a rudder to the stern of the ship having a linear inclined downward toward the stern direction, the vertical center line of the rudder with respect to the center axis of the propeller axis or starboard direction Arranged so as to provide a drying method of the ship characterized in that the propeller covers only up to a certain height from the bottom of the rudder.
상기 러더의 횡단면 형상은 유체의 저항을 최소한으로 하기 위하여 앞부분이 곡선으로 형성되고, 후단으로 갈수록 뾰족하게 되는 유선형으로서, 상기 러더는 상기 프로펠러의 후방에서 상기 선미에 구비되는 스케그(skeg)에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드(rudder blade)와, 상기 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡(rudder stock)과, 상기 러더 스톡을 일부 감싸도록 상기 스케그에 결합되는 러더 트렁크(rudder trunk)를 포함할 수 있다.The cross-sectional shape of the rudder is a streamlined shape in which the front part is curved to minimize the resistance of the fluid and becomes sharper toward the rear end, and the rudder rotates in a skeg provided at the stern at the rear of the propeller. A rudder blade that is possibly installed, a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade, and a rudder trunk coupled to the skeg to partially enclose the rudder stock. It may include.
상기 러더는 러더 블레이드에 회동 가능하게 연결되는 러더 플랩을 포함하는 플랩 러더로서, 상기 러더 블레이드가 회전함에 따라 상기 러더 플랩이 회전 가능하도록 하기 위한 플랩 틸러를 더 포함하고, 상기 플랩 틸러의 일단부는 고정된 위치에서 회전 가능하게 마련되고 타단부는 상기 러더 플랩에 슬라이드 이동될 수 있다.The rudder is a flap rudder including a rudder flap rotatably connected to a rudder blade, the rudder further comprises a flap tiller for allowing the rudder flap to rotate as the rudder blade rotates, one end of the flap tiller is fixed It is rotatably provided at a predetermined position and the other end is slidably moved to the rudder flap.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 프로펠러의 후방에서 선미의 스케그에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드와, 상기 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡을 포함하는 러더로서, 상기 러더 스톡을 일부 감싸도록 상기 스케그에 결합되는 러더 트렁크; 상기 러더 블레이드의 후단부에 힌지결합되는 러더 플랩; 상기 러더 블레이드가 회전함에 따라 상기 러더 플랩이 회전 가능하도록 일측부는 상기 러더 트렁크에 연결되고 타측부는 상기 러더 플랩에 연결되는 플랩 연동부; 및 상기 러더 블레이드에 대한 상기 러더 플랩의 회전 각도 범위를 조절하는 각도조절부를 포함하는 러더를 제공한다.According to a second embodiment of the present invention, a rudder comprising a rudder blade rotatably installed on a stern skeg at the rear of a propeller and a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade, A rudder trunk coupled to the skeg to partially wrap; A rudder flap hinged to a rear end of the rudder blade; A flap linkage part connected to the rudder trunk and the other part connected to the rudder flap so that the rudder flap is rotatable as the rudder blade rotates; And it provides a rudder comprising an angle adjusting unit for adjusting the rotation angle range of the rudder flap relative to the rudder blade.
상기 플랩 연동부는 플랩 틸러; 상기 러더 트렁크의 하부 일측에서 선미방향으로 연장되고 연결핀에 의해 상기 플랩 틸러의 일단부가 회전 가능하게 연결되는 제1 링크부; 및 상기 러더 플랩의 상단부에 마련되어 상기 플랩 틸러의 타단부가 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 제2 링크부를 포함할 수 있다.The flap linkage is a flap tiller; A first link part extending in a stern direction from a lower side of the rudder trunk and rotatably connected to one end of the flap tiller by a connecting pin; And a second link part provided at an upper end of the rudder flap so that the other end of the flap tiller is slidably movable.
또한, 상기 각도조절부는 상기 제1 링크부에 마련되어 상기 연결핀의 이동을 가이드하는 가이드홈; 및 상기 제1 링크부의 선미측 단부에서 상기 가이드홈에 삽입되어 상기 연결핀과 결합되는 위치조절부재를 포함하고, 상기 위치조절부재는 상기 가이드홈 내에서 상기 연결핀에 수직으로 관통될 수 있다.The angle adjusting part may include a guide groove provided at the first link part to guide the movement of the connecting pin; And a position adjusting member inserted into the guide groove at the stern side end of the first link unit and coupled to the connecting pin, and the position adjusting member may penetrate perpendicularly to the connecting pin in the guide groove.
또한, 상기 위치조절부재는 그 외주면이 수나사부를 갖는 볼트(bolt) 형상으로 마련되고, 상기 연결핀은 상기 위치조절부재가 결합되는 부위에 상기 위치조절부재의 수나사부에 대응되는 암나사부가 마련되어, 상기 연결핀은 상기 가이드홈 내에서 상기 위치조절부재의 회전에 의해 직선 이동이 가능하되, 상기 위치조절부재는 상기 스케그에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있다.In addition, the position adjusting member is provided in a bolt shape having an outer circumferential surface of the male screw portion, the connecting pin is provided with a female screw portion corresponding to the male screw portion of the position adjusting member is coupled to the position adjusting member, The connecting pin may be linearly moved by the rotation of the position adjusting member in the guide groove, and the position adjusting member may be supported and fixed by the skeg.
또한, 상기 스케그와 상기 러더 플랩 사이의 빈 공간에는 캐비테이션을 방지하기 위한 캐비테이션 방지부재가 더 구비될 수 있다.In addition, a cavitation prevention member for preventing cavitation may be further provided in the empty space between the skg and the rudder flap.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 프로펠러의 후방에서 선미의 스케그에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드와, 상기 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡을 포함하는 러더의 제조방법으로서, 러더 몸체부를 형성하는 단계; 상기 러더 몸체부에 상기 러더 스톡을 고정하는 단계; 및 상기 러더 몸체부의 적어도 내부에 발포 성형체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 러더 몸체부는 다수개의 홀이 형성되는 러더의 제조방법을 제공한다.According to a third embodiment of the present invention, there is provided a rudder blade including a rudder blade rotatably installed on a stern skeg at the rear of a propeller, and a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade. Forming a body portion; Fixing the rudder stock to the rudder body; And forming a foamed molded body at least inside the rudder body, wherein the rudder body provides a method of manufacturing a rudder in which a plurality of holes are formed.
상기 발포 성형체를 성형하는 단계 이전에는 상기 러더 스톡이 고정된 상기 러더 몸체부의 표면에 외피를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to forming the foamed molded body, the method may further include forming an outer skin on a surface of the rudder body to which the rudder stock is fixed.
또한, 상기 발포 성형체를 형성하는 단계에는 상기 러더 몸체부의 표면에 상기 외피가 형성된 상태에서 상기 러더 몸체부의 일측에 상기 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the forming of the foamed molded body may include forming an injection hole for injecting the foamed molded body into one side of the rudder body part in a state where the outer shell is formed on the surface of the rudder body part.
또한, 상기 발포 성형체를 형성하는 단계에는 상기 러더 몸체부를 상기 러더 블레이드의 형상을 갖는 틀 내에 고정한 상태에서, 상기 러더 몸체부와 상기 틀 사이 공간에 레진을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the forming of the foamed molded body may include injecting a resin into the space between the rudder body and the frame in a state in which the rudder body is fixed in the mold having the shape of the rudder blade.
또한, 프로펠러의 후방에서 선미의 스케그에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드와, 상기 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡을 포함하는 러더로서, 상기 러더 블레이드는 내부에 허브유닛이 구비되어 상기 러더 스톡이 결합되는 러더 몸체부; 상기 러더 몸체부의 표면에 형성되는 외피부재; 및 상기 러더 몸체부의 내부에 형성되는 발포 성형체를 포함하고, 상기 발포 성형체는 상기 외피부재가 상기 러더 몸체부의 표면에 적층된 상태에서 상기 러더 몸체부의 내부에 주입되는 러더를 제공한다.In addition, as a rudder comprising a rudder blade rotatably installed on the stern seg from the rear of the propeller, and a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade, the rudder blade is provided with a hub unit therein Rudder body portion to which the rudder stock is coupled; An outer shell member formed on a surface of the rudder body; And a foam molded body formed inside the rudder body part, wherein the foam molded body provides a rudder injected into the rudder body part in a state in which the shell member is laminated on the surface of the rudder body part.
상기 러더 몸체부는 상하방향 및 전후방향으로 서로 이격되게 마련되는 복수의 수평부재와 수직부재; 및 상기 복수의 수평부재와 수직부재의 측면을 둘러싸도록 마련되는 외판부재를 더 포함하고, 상기 복수의 수평부재와 수직부재 및 상기 외판부재에는 다수개의 홀이 형성될 수 있다.The rudder body portion includes a plurality of horizontal members and vertical members spaced apart from each other in the vertical direction and the front and rear directions; And an outer plate member provided to surround side surfaces of the plurality of horizontal members and the vertical member, and a plurality of holes may be formed in the plurality of horizontal members, the vertical member, and the outer plate member.
또한, 상기 러더 몸체부는 상기 러더 블레이드의 외형치수보다 작게 마련될 수 있다.In addition, the rudder body portion may be provided smaller than the outer dimension of the rudder blade.
본 발명은 프로펠러 축이 선미 방향으로 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 선형을 가지는 군함의 선미에 러더를 장착하여 상기 군함을 건조하는 방법에 있어서, 상기 러더의 수직 중심선이 프로펠러의 회전축 중심선에 대하여 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하고, 상기 프로펠러가 러더의 하부로부터 일정 높이까지만 커버하는 것을 특징으로 하여, 고속(高速)을 필요로 하는 군함의 특성상 프로펠러의 높은 추력과 빠른 유속으로 인한 압력차로 인해서 발생하는 캐비테이션에 의한 러더 침식을 효과적으로 감소할 수 있고, 양력 손실과 저항을 줄임과 아울러, 러더의 조향 성능 및 추진 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention is a method of drying the ship by mounting a rudder to the stern of the ship having a linear inclined downward toward the stern direction, the vertical center line of the rudder port or starboard direction relative to the center of rotation axis of the propeller The propeller covers only up to a certain height from the bottom of the rudder, and due to the cavitation generated by the pressure difference due to the high thrust of the propeller and the high flow velocity due to the characteristics of the ship requiring high speed. It can effectively reduce rudder erosion, reduce lift loss and resistance, and improve rudder steering and propulsion performance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법에 있어서, 러더와 프로펠러의 배치구조를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 러더와 프로펠러의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일반적인 러더의 부분별 명칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 건조방법에 의해 제조된 플랩 러더의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랩 러더를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에서 A-A선을 따라 절취된 단면을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 러더 블레이드 회전 각도에 따른 러더 플랩의 회전 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 러더 블레이드의 회전 각도에 대한 러더 플랩의 회전 각도를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 6에 도시된 스케그와 러더 플랩 사이의 빈 공간에 캐비테이션을 방지하기 위한 구성요소를 추가적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더의 러더 몸체부 구조 및 러더 스톡과의 결합을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 러더 몸체부의 측면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 러더 몸체부의 표면에 외피가 형성되고, 일측에 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구가 형성된 모습을 각각 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 측면에 따른 복합소재를 갖는 비대칭 횡단면 러더의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a side view schematically showing an arrangement structure of a rudder and a propeller in a method of drying a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of the rudder and the propeller shown in FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of drying a warship according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing names of parts of a general rudder.
5 is a view schematically showing the structure of a flap rudder manufactured by the drying method of the present invention.
6 is a view showing a flap rudder according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6.
8 is a view for explaining the rotation angle of the rudder flap according to the rudder blade rotation angle.
9 is a graph showing the rotation angle of the rudder flap against the rotation angle of the rudder blade.
FIG. 10 is a view illustrating additional components for preventing cavitation in the empty space between the skeg and the rudder flap shown in FIG. 6.
Figure 11 is a perspective view for explaining the coupling of the rudder body structure and the rudder stock of the rudder having a composite material according to a third embodiment of the present invention.
12 is a side view of the rudder body portion shown in FIG. 11.
FIG. 13 is a view illustrating a state in which an outer shell is formed on a surface of the rudder body part illustrated in FIG. 11, and an injection hole for injecting a foamed molded body is formed on one side thereof.
14 is a view for explaining a method of manufacturing an asymmetric cross-section rudder having a composite material according to an aspect of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, but may be variously modified and modified by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법에 있어서, 러더와 프로펠러의 배치구조를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 러더와 프로펠러의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a side view schematically showing an arrangement structure of a rudder and a propeller in a method of drying a warship according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of the rudder and the propeller shown in Figure 1, Figure 3 Flow chart for explaining a method of drying a warship according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법은, 프로펠러(20) 축이 선미방향으로 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 선형을 가지는 군함의 선미(1)에 러더(100)를 장착하여 군함을 건조하는 방법으로서, 프로펠러(20)의 후방에서 선미의 스케그(2)에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드(rudder blade)와, 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡(rudder stock)과, 러더 스톡을 일부 감싸도록 스케그(2)에 결합되는 러더 트렁크(rudder trunk)를 포함하는 러더(100)를 제조하는 단계(S10)와, 제조한 러더(100)를 프로펠러(20)의 후방에 배치하되 프로펠러(20)의 회전축 중심선(CL1)에 대하여 러더(100)의 수직 중심선(CL2)은 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하는 단계(S20)를 포함한다.1 to 3, the method for drying a warship according to an embodiment of the present invention, the
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 건조방법은, 러더(100)의 횡단면 형상은 유체의 저항을 최소한으로 하기 위하여 앞부분이 곡선으로 형성되고, 후단으로 갈수록 뾰족하게 되는 유선형으로 제작하고, 러더(100)의 수직 중심선(CL2)을 프로펠러(20)의 회전축 중심선(CL1)에 대하여 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하여, 프로펠러(20)가 러더(100)의 하부로부터 일정 높이까지만 커버할 수 있도록 한다.In other words, the drying method of the warship according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the
본 실시예에서는 프로펠러(20) 축이 선미 방향으로 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 선형을 가지는 선박이라면, 군함 외에도 소형선박 등의 특수선에 적용이 가능할 수 있다.In this embodiment, if the
프로펠러(20)의 회전 시 프로펠러(20) 중심에 있는 프로펠러 캡(미부호)에서 와류가 발생하게 되는데, 이러한 와류가 러더(100)와 부딪히게 되면 러더(100)에 캐비테이션(cavitation)이 발생하게 된다.When the
본 실시예에서는 상기와 같이 군함, 소형선박 등을 포함하는 특수선의 러더(100)를 프로펠러(20)의 중심에서 좌우방향으로 벗어나게 함으로써 프로펠러 캡에서 발생되는 와류를 피할 수 있는 효과를 가질 수 있다.In this embodiment, by deviating the
본 발명의 일 실시예에 따른 군함의 제조방법에 있어서, 러더(100)의 수직 중심선(CL2)을 프로펠러(20)의 회전축 중심선(CL1)에 대하여 좌현 또는 우현 방향으로 벗어나게 배치하여, 프로펠러(20)가 러더(100)의 하부로부터 일정 높이까지만 커버하도록 함으로써, 고속(高速)을 필요로 하는 군함의 특성상 프로펠러의 높은 추력과 빠른 유속으로 인한 압력차로 인해서 발생하는 캐비테이션에 의한 러더 침식을 효과적으로 감소할 수 있고, 양력 손실과 저항을 줄임과 아울러, 러더의 조향 성능 및 추진 성능을 향상시킬 수 있다.In the method of manufacturing a warship according to an embodiment of the present invention, by disposing the vertical center line CL2 of the
도 4는 일반적인 러더의 부분별 명칭을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing names of parts of a general rudder.
도 4에 도시된 바와 같이, 일반적인 러더는 러더 블레이드(rudder blade)와, 그 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합된 축인 러더 스톡(rudder stock)을 구비한다.As shown in FIG. 4, a general rudder has a rudder blade and a rudder stock, an axis coupled to transmit rotational power to the rudder blade.
여기에서, 러더의 높이를 스팬(span), 횡단면 전체길이를 코드(chord)라 하며, 앞날 부분을 전연부(전단부 또는 리딩 엣지, leading edge)라 하고, 뒷날 부분을 후연부(후단부 또는 트레일링 엣지, trailing edge)라 한다.Here, the height of the rudder is called span, the entire length of the cross section is called a chord, the leading edge is called the leading edge (leading edge or leading edge), and the trailing edge is called the trailing edge (rear or Trailing edge).
최근에는 선박의 조종성능을 향상시키기 위한 방법으로서 고양력(high lift) 러더를 적용하거나 러더의 표면적을 늘리는 방법이 있으며, 대표적인 고양력 러더로는 플랩 러더(flap rudder)가 있다.Recently, there is a method of applying a high lift rudder or increasing the surface area of the rudder as a method for improving the ship's maneuverability, and a representative high lift rudder is a flap rudder.
플랩 러더(flap rudder)는 풀 스페이드 러더(Full-Spade rudder)의 한 종류로서, 러더의 선미방향에 별도의 플랩(flap)을 갖고, 그 플랩이 플랩 앞쪽의 러더보다 더 큰 각도로 회전하여 일반적인 풀 스페이드 러더 대비 더 높은 양력을 발생시키는 고양력 러더(high lift rudder)이다.A flap rudder is a type of full-spade rudder that has a separate flap in the stern direction of the rudder, and the flap rotates at a larger angle than the rudder in front of the flap. It is a high lift rudder that generates higher lift than a full spade rudder.
도 5는 본 발명의 건조방법에 의해 제조된 플랩 러더의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a view schematically showing the structure of a flap rudder manufactured by the drying method of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 플랩 러더(100)는 러더 블레이드(110)와, 러더 스톡(rudder stock)(120)과, 러더 스톡(120)을 일부 감싸도록 스케그(102)에 결합되는 러더 트렁크(rudder trunk)(130)와, 러더 블레이드(110)에 회동 가능하게 연결되는 러더 플랩(140)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the
본 실시예의 플랩 러더(100)는 러더 블레이드(110)가 회전함에 따라 러더 플랩(140)이 회전 가능하도록 일측부는 러더 트렁크(130)에 연결되고 타측부는 러더 플랩(140)에 연결되는 플랩 연동부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The
이러한 플랩 연동부(150)는 러더 블레이드(110)의 회전에 따라 러더 플랩(140)을 회전시키기 위한 방법으로서 플랩 틸러(151)를 포함한다.The
플랩 틸러(151)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형태를 가질 수 있으며, 일단부가 연결핀(152)에 의해 고정된 위치에서 회전 가능하게 마련되고 타단부는 러더 플랩(140)의 상단에서 슬라이드 이동될 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 러더 블레이드(110)의 회전 시 러더 블레이드(110)의 회전방향으로 러더 플랩(140)이 추가적으로 회전됨으로써, 러더 블레이드(110)와 러더 플랩(140)에 의한 높은 양력(high lift)이 발생될 수 있으며, 이로 인해 선박의 조종 성능이 향상될 수 있다.According to this embodiment, when the
또한, 이러한 러더 플랩(140)을 작동시키기 위한 별도의 구동장치를 필요로 하지 않을뿐만 아니라, 그 구조가 간단하여 설치 및 유지관리가 용이할 수 있다.In addition, not only does not require a separate drive device for operating the
한편, 본 실시예의 플랩 러더(100)는 높은 양력(high lift)으로 인해 선박의 방향 전환을 보다 신속히 할 수 있다는 장점이 있으나, 대양항해와 같은 일반운항 중에는 러더를 제한된 각도로만 사용하기 때문에 항로유지에 불리하게 작용할 수 있다.On the other hand, the
선박의 프로펠러(20)는 한쪽 방향으로 회전하기 때문에 러더가 선체(1)의 길이방향 중심축에 나란하게 위치하는 경우 선박은 직선으로 이동하는 것이 아니라 회전모멘트에 의해 큰 반경으로 회전하게 된다.Since the
이때, 기존 항로로의 복원을 위해 러더를 주기적으로 작은 각도로 작동시켜 선박의 방향을 회전된 방향의 반대로 돌릴 수 있다.In this case, the rudder may be periodically operated at a small angle to restore the existing route, thereby turning the ship in the opposite direction to the rotated direction.
다시 말해, 선박은 정해진 목적지로 운항 시, 직선이 아닌 S자 파형으로 항해하게 된다.In other words, when a ship sails to a designated destination, the ship sails in an S-shaped wave rather than a straight line.
여기에서, 플랩 러더와 같은 고양력 러더는 작은 러더 각도에서도 일반 러더에 비해 높은 양력이 발생하기 때문에, 기존 항로로의 복원 시 선박의 방향을 불필요하게 크게 돌려 S자 파형의 진폭이 커질 수 있다.Here, since a high lift rudder such as a flap rudder generates a higher lift than a general rudder even at a small rudder angle, the amplitude of the S-shaped waveform may be increased by turning the vessel unnecessarily large when restoring the existing route.
이는 곧, 선박의 전체 항해거리의 증가를 의미하여, 항해기간과 연료소모 증가 등의 단점이 발생할 수 있다.This means that the overall sailing distance of the ship is increased, which may cause disadvantages such as an increase in sailing duration and fuel consumption.
이하, 후술하게 되는 실시예에서 플랩 러더에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the flap rudder will be described in more detail in the following embodiments.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랩 러더를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6에서 A-A선을 따라 절취된 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 8은 러더 블레이드 회전 각도에 따른 러더 플랩의 회전 각도를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view showing a flap rudder according to a second embodiment of the present invention, Figure 7 is a view showing an enlarged portion cut along the line AA in Figure 6, Figure 8 according to the rudder blade rotation angle It is a figure for demonstrating the rotation angle of a rudder flap.
또한, 도 9는 러더 블레이드 회전 각도에 따른 러더 플랩의 회전 각도를 그래프로 나타낸 도면이고, 도 10은 도 6에 도시된 스케그와 러더 플랩 사이의 빈 공간에 캐비테이션을 방지하기 위한 구성요소를 추가적으로 도시한 도면이다.In addition, Figure 9 is a graph showing the rotation angle of the rudder flap in accordance with the rudder blade rotation angle, Figure 10 is an additional component for preventing cavitation in the empty space between the skug and the rudder flap shown in FIG. The figure is shown.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랩 러더(200)는 러더 블레이드(210), 러더 스톡(220), 러더 트렁크(230), 러더 플랩(240), 플랩 연동부(250), 및 각도조절부(260)를 포함한다.6 to 7, the
러더 블레이드(210)는 프로펠러(20)의 후방에서 선미의 스케그(202)에 회전 가능하게 설치되며, 후단부에는 후술하는 러더 플랩(240)이 결합된다.The
러더 스톡(220)은 러더 블레이드(210)에 회전 동력을 전달하기 위한 것으로, 일단부는 스티어링 기어(미표시)에 연결되고 타단부는 러더 블레이드(210)에 연결된다.The
러더 트렁크(230)는 러더 스톡(220)을 일부 감싸도록 스케그(202)에 결합된다. 러더 트렁크(230)는 선체(1) 후미에 설치되는 스케그(202)에 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.The
러더 플랩(240)은 러더 블레이드(210)의 후단부에 힌지 결합되는 것으로서, 적어도 하나의 힌지핀(241)에 의해 러더 블레이드(210)에 연결된다.The
러더 플랩(240)은 러더 블레이드(210)의 회전 시 후술하는 플랩 연동부(250)에 의해 회전됨으로써, 러더 블레이드(210)의 회전 시 러더 블레이드(210)의 회전방향으로 러더 플랩(240)이 추가적으로 회전되어 일반적인 러더에 비해 더 높은 양력을 제공할 수 있다.The
플랩 연동부(250)는 러더 블레이드(210)의 회전에 따라 러더 플랩(240)이 회전하도록 하기 위한 것으로, 플랩 틸러(251)와, 제1 링크부(253), 및 제2 링크부(255)를 포함한다.The
플랩 틸러(251)는 후술하게 되는 제1 링크부(253)와 제2 링크부(255)를 연결하기 위한 것으로 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 본 실시예에서 플랩 틸러(251)의 일단부는 제1 링크부(253)에 연결되고, 타단부는 제2 링크부에 연결된다.The
제1 링크부(253)는 러더 트렁크(230)의 하부 일측에서 선미 방향으로 연장되고 연결핀(252)에 의해 플랩 틸러(251)의 일단부가 회전 가능하게 연결될 수 있다.The
제1 링크부(253)는 러더 트렁크(230)의 하부에서 선미 방향으로 연장되되 러더 트렁크(230)에 수직되도록 러더 트렁크(230)와 일체로 형성될 수 있다.The
제 1 링크부(253)는 스케그(202)의 내부 또는 스케그(202)의 하면에 결합될 수 있다.The
본 실시예에 있어서, 제1 링크부(253)는 연결핀(252)의 상단부를 지지하기 위한 상부 링크부재(253a)와, 연결핀(252)의 하단부를 지지하기 위한 하부 링크부재(253b)를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the
즉, 제1 링크부(253)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 연결핀(252)의 상하 단부 모두를 지지할 수 있도록 그 측면이 상하 이중으로 구성되고, 그 사이에는 플랩 틸러(251)의 일단부가 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.That is, the
이때, 상부 링크부재(253a)와 하부 링크부재(253b) 중 적어도 하나는 스케그(202)의 내부 또는 스케그(202)의 하면에 결합될 수 있다.In this case, at least one of the
본 실시예에 있어서, 제1 링크부(253)는 러더 트렁크(230)에 일체로 마련될 수 있다.In the present embodiment, the
제2 링크부(255)는 플랩 틸러(251)의 타단부가 슬라이드 이동 가능하도록 하기 위한 것으로, 러더 플랩(240)의 상단부에 고정된다.The
본 실시예에 있어서, 제2 링크부(255)는 중공의 원기둥 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 바(bar) 형상을 갖는 플랩 틸러(251)의 단부 형상에 따라 원기둥 형상 외에도 사각기둥 또는 다각기둥 등 다양한 형상으로 마련될 수 있다.In the present embodiment, the
제2 링크부(255)는 플랩 틸러(251)의 슬라이드 이동으로 인한 마모를 방지하기 위해 그 내주면에 부시 또는 베어링 등이 추가적으로 마련될 수 있다.The
상기와 같은 구성을 갖는 플랩 러더(200)는, 플랩 틸러(251)의 일단부는 연결핀(252)에 의해 제1 링크부(253)에 연결하고, 타단부는 러더 플랩(240) 상단부에 마련되는 제2 링크부(255)에 슬라이드 이동 가능하도록 연결함으로써, 러더 블레이드(210)의 회전 시 러더 블레이드(210)의 회전방향으로 러더 플랩(240)이 추가적으로 회전됨으로써, 러더 블레이드(210)와 러더 플랩(240)에 더 큰 양력(lift)이 발생될 수 있으며, 그로 인한 선박의 조종 성능이 향상될 수 있다.The
또한, 제1 링크부(253)는 연결핀(252) 상하 단부 모두를 지지하도록 그 측면이 상하 이중으로 구성되고, 그 사이에는 플랩 틸러(251)의 일단부가 수용됨으로써, 러더 블레이드(210)의 회전에 따른 러더 플랩(240)의 회전이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.In addition, the
또한, 제1 링크부(253)는 스케그(202)의 내부 또는 스케그(202)의 하면에 결합되고, 제2 링크부(255)는 러더 플랩(240)의 상단부에 고정됨으로써, 러더 플랩(240)과 스케그(202) 사이의 빈 공간을 활용함과 아울러 빈 공간으로 인한 캐비테이션 발생을 감소시키는 유리한 효과를 가질 수 있다.In addition, the
각도조절부(260)는 러더 블레이드(210)에 대한 러더 플랩(240)의 회전 각도 범위를 조절하기 위한 것으로, 제1 링크부(253)에 마련되어 연결핀(252)의 이동을 가이드하는 가이드홈(261)과, 제1 링크부(253)의 선미측 단부에서 가이드홈(261)에 삽입되어 연결핀(252)과 결합되는 위치조절부재(263)를 포함한다.The
가이드홈(261)은 연결핀(252)을 수용하되 후술하는 위치조절부재(263)로 인한 연결핀(252)의 이동을 가이드하기 위한 것으로 제1 링크부(253)에 마련될 수 있다.The
위치조절부재(263)는 가이드홈(261) 내에서 연결핀(252)에 수직으로 관통되게 삽입될 수 있다. 위치조절부재(263)는 그 외주면이 수나사부(263a)를 갖는 볼트(bolt) 형상으로 마련될 수 있다.The
이때, 연결핀(252)은 위치조절부재(263)가 결합되는 부위의 내주면에 위치조절부재(263)의 수나사부(263a)에 대응되는 암나사부(252a)가 형성될 수 있다.At this time, the
즉, 연결핀(252)은 각도조절부(260)의 가이드홈(261) 내에서 볼트 형상을 갖는 위치조절부재(263)의 회전에 의해 직선 이동이 가능할 수 있다.That is, the connecting
위치조절부재(263)는 자동 또는 수동으로 회전 가능하도록 마련되어 연결핀(252)을 가이드홈(261) 내에서 직선 이동시킬 수 있다.Positioning
이때, 위치조절부재(263)의 일측은 스케그(202)에 의해 지지되어 위치 고정되는 것이 바람직하다.At this time, one side of the
즉, 위치조절부재(263)는 고정된 위치에서 회전하게 되고, 위치조절부재(263)의 회전에 의해 연결핀(252)은 가이드홈(261) 내에서 직선 이동될 수 있다.That is, the
본 실시예에 있어서, 각도조절부(260)는 위치조절부재(263)의 일측과 스케그(202)의 사이에서 위치조절부재(263)를 지지하기 위한 지지부(265)를 더 구비할 수 있다.In this embodiment, the
각도조절부(260)는 러더(200)의 양력이 지나치게 크거나 또는 반대로 작을 경우 위치조절부재(263)를 회전시키고 연결핀(252)의 위치를 이동시킴으로써, 러더 블레이드(210)의 회전에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도범위를 변경하고 운항 조건에 따른 최적의 양력(lift)을 발생시키도록 할 수 있다.The
본 실시예에 있어서, 러더 블레이드(210) 회전 각도에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도는 연결핀(252)의 위치에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, the rotation angle of the
도 8에 도시된 바와 같이, 스케그(202)의 중심축을 지나는 선(SL)을 기준으로 러더 블레이드(210)의 회전 각도를 ‘α’, 러더 플랩(240)의 회전 각도를 ‘β’라고 하면, 러더 블레이드(210)의 회전 각도(α)에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도(β)는 하기의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 8, the rotation angle of the
이때, 러더 플랩의 회전 각도 ‘β’는 스케그(202)의 중심축을 지나는 선 (SL)을 기준으로 한 러더 플랩(240)의 각도이다. 즉, 러더 블레이드(210)의 회전 각도 ‘α’에 러더 블레이드(210)의 회전에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도를 더한 각도를 의미한다.At this time, the rotation angle 'β' of the rudder flap is the angle of the
상기 [수학식 1]에서, ‘L1’는 러더 스톡(220)에 의한 러더 블레이드(210)의 회전축 중심(C1)과 플랩 연동부(250)의 회전축 중심(C3) 사이의 거리이며, ‘L2’는 러더 블레이드(210)의 회전축 중심(C1)과 러더 플랩(240)의 회전축 중심(C2) 사이의 거리이다.In [Equation 1], 'L1' is the distance between the rotation axis center C1 of the
여기에서, 플랩 연동부(250)의 회전축 중심(C3)이란, 제1 링크부(253)와 제2 링크부(255)를 연결하는 플랩 틸러(251)가 제1 링크부(253)에 회전 가능하게 고정되기 위한 연결핀(252)의 중심을 의미한다.Here, with the rotation axis center C3 of the
상기의 [수학식 1]과 같이, 러더 플랩(240)의 회전 각도(β)는 ‘L1’과 ‘L2’의 영향을 받게 된다.As shown in [Equation 1], the rotation angle β of the
이때, ‘L2’의 길이는 항상 일정하므로, 러더 플랩(240)의 회전 각도(β)는 연결핀(252)의 위치 ‘L1’에 따라 달라지게 된다.In this case, since the length of the 'L2' is always constant, the rotation angle β of the
일 예로써, ‘L2’가 750mm인 플랩 러더(200)에서 ‘L1’이 500mm인 경우의 러더 블레이드(210) 회전 각도(α)에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도(β1)와, ‘L1’이 650mm인 경우의 러더 블레이드(210) 회전 각도(α)에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도(β2)를 비교해보면 하기의 [표 1]과 같다.As an example, in the
(α)Rudder blade rotation angle
(α)
(β1)
(if, L1=500mm)Rudder flap rotation angle
(β1)
(if, L1 = 500mm)
(β2)
(if, L1=650mm)Rudder flap rotation angle
(β2)
(if, L1 = 650mm)
도 9는, 상기 [표 1]을 참조하여, 러더 스톡(220)에 의한 러더 블레이드(210)의 회전축 중심(C1)과 플랩 연동부(250)의 회전축 중심(C3) 사이의 거리(L1)가 각각 500mm, 650mm인 경우, 러더 블레이드(210) 회전 각도(α)에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도(β1, β2)를 그래프로 나타낸 도면이다. 여기에서, 가로축은 러더 블레이드(210)의 회전 각도(α)를 의미하며, 세로축은 러더 플랩(240)의 회전 각도(β)를 의미한다.상기 [표 1] 및 상기 [표 1]을 그래프로 나타낸 도 9를 참조하면, 동일 면적을 갖는 플랩 러더일지라도 그 플랩 연동부(250)의 연결핀(252)의 위치가 변하면 러더 플랩(240)의 회전 각도도 변하는 것을 알 수 있다.9 is a distance L1 between the rotation axis center C1 of the
본 실시예에 있어서, 플랩 러더(200)의 양력이 지나치게 크거나 또는 반대로 작을 경우 연결핀(252)의 위치를 이동시켜 러더 블레이드(210)의 회전에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도범위를 변경함으로써, 최적의 양력(lift)을 발생시키도록 할 수 있다.In the present embodiment, when the lift force of the
다시 말해, 선박의 대양 항해와 같은 일반 운항 시 위치조절부재(263)를 회전 시켜 연결핀(252)이 선수 방향으로 이동되게 함으로써, 러더 블레이드(210)의 회전에 따른 러더 플랩(240)이 회전되는 각도가 작아지도록 할 수 있고, 저속 또는 선회가 필요한 경우 위치조절부재(263)를 이전과 반대방향으로 회전시켜 연결핀(252)이 선미 방향으로 이동되게 되어 러더 플랩(240)이 큰 회전 각도를 가짐과 아울러 선박의 조종 성능을 향상시킬 수 있다.In other words, by rotating the
한편, 도 6을 참조하면, 스케그(202)와 러더 플랩(240) 사이에는 빈 공간이 존재하게 되는데, 프로펠러(20)의 회전에 의해 발생되는 유동의 흐름은 스케그(202)와 러더 플랩(240) 사이의 빈공간을 통해 러더의 전연부에서 후연부로 유입 및 유출되게 되고, 이러한 유동의 흐름으로 인해 캐비테이션(cavitation)이 발생할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 6, an empty space exists between the
이러한 캐비테이션은 러더의 표면 및 플랩 연동부 등을 침식 또는 변형시켜 러더의 수명을 감소시킴과 아울러 선박의 추력 성능을 저하시킬 수 있다.Such cavitation can reduce the life of the rudder and reduce the thrust performance of the ship by eroding or deforming the surface and flap linkages of the rudder.
나아가, 이러한 빈 공간에 이물질이 쌓이게 되면, 심한 경우 러더 블레이드(210)에 대한 러더 플랩(240)의 회전이 불가능해짐으로써 선박의 조종이 불가능해질 수 있다.In addition, when foreign matter is accumulated in such an empty space, in severe cases, the rotation of the
따라서, 본 실시예에 따른 러더(200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 스케그(202)와 러더 플랩(140) 사이의 빈 공간에 캐비테이션 방지부재(270)가 더 구비될 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 10, the
캐비테이션 방지부재(270)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 그 측면이 납작한 바(flat bar) 형상을 가지도록 마련되며 스틸, 스테인리스 스틸 또는 복합소재 등의 재질을 가질 수 있다.As shown in FIG. 10, the
캐비테이션 방지부재(270)는 스케그(202)의 하면에 용접 등의 방식으로 결합되어, 러더 플랩(240) 상부의 제2 링크부(255)와 스케그(202) 사이의 빈 공간을 최소화함으로써 빈 공간으로의 이물질의 유입 및 빈 공간으로 인한 캐비테이션의 발생을 방지할 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 복잡한 장치의 추가 없이 간단한 구성만으로 연결핀(252)의 위치를 조정함으로써, 러더 블레이드(210)의 회전 각도에 따른 러더 플랩(240)의 회전 각도 범위의 조절이 가능하고, 운항 조건에 따른 최적의 양력(lift)을 발생시키도록 할 수 있다.According to this embodiment, by adjusting the position of the connecting
한편, 러더는 일반적으로 강판(steel plate)을 유선형의 형상으로 성형가공하고, 내부에는 복수의 보강재가 격자 형태로 배치되어 용접된다.On the other hand, the rudder generally forms a steel plate (steel plate) in a streamlined shape, and a plurality of reinforcing materials are disposed inside the grid to be welded.
즉, 러더는 선박의 추진 시 높은 수압과 외부 충격이 발생하므로 이를 극복하기 위해서 일정한 수준이상의 강도가 요구되고, 이러한 강도를 만족하기 위하여 스틸 재질과 같은 금속재를 사용하게 된다.That is, since the rudder generates a high water pressure and external impact when the ship is propelled, a certain level of strength is required to overcome this, and a metal material such as steel is used to satisfy the strength.
그러나, 이러한 금속재로만 이루어진 러더의 경우 러더 몸체의 자중으로 인한 무게가 많이 나가고, 이로 인해 조작에 많은 힘이 소요됨은 물론, 용접 불량에 따른 파손의 위험성과 함께 쉽게 산화 부식될 수 있다.However, in the case of a rudder made of only such a metal material, the weight of the rudder body due to its own weight is high, and thus, a large amount of force is required for the operation, and it can be easily oxidized and corroded with the risk of breakage due to poor welding.
게다가, 이러한 금속재 러더는 그 무게가 무겁기 때문에 제조 및 유지비용이 많이 들고, 프로펠러에서 발생되는 캐비테이션에 의한 소음 및 진동 발생이 심하다는 문제점이 있었다.In addition, such a metal rudder has a problem in that the weight and weight of the metal rudder are expensive to manufacture and maintain, and the noise and vibration caused by cavitation generated in the propeller are severe.
이러한 문제를 해결하고자 종래에는 저중량, 고강도 및 산화, 부식의 위험성이 없는 섬유강화 플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Platics) 재질로 제작된 선박용 러더가 제안되었다.In order to solve this problem, conventionally, a rudder for ships made of fiber reinforced plastics (FRP) that has no risk of low weight, high strength and oxidation and corrosion has been proposed.
그러나. 섬유강화 플라스틱(FRP)으로만 제작된 선박용 러더의 경우 저중량, 고강도 및 산화, 부식의 위험성은 해소될 수 있으나, 외부 충격이나 높은 수압하에서 회전 시 충격흡수가 제대로 되지 못해 소음 및 진동이 발생되고 섬유재의 결을 따라 뒤틀림 변형이 발생하는 등의 문제로 파손의 위험성이 여전히 존재하였다.But. Ship rudders made of fiber reinforced plastics (FRP) can eliminate the risk of low weight, high strength, oxidation and corrosion.However, when shocks are not absorbed properly when rotating under external impact or high water pressure, noise and vibration are generated. There is still a risk of breakage due to problems such as warpage deformation along the grain.
이러한 충격을 흡수하기 위하여 러더 몸체 내부의 빈 공간에 폴리우레탄폼 등의 충격흡수부재를 러더의 외형에 맞게 유선형으로 사출성형하여 뼈대와 조립하고, 외부는 복합소재를 갖는 섬유재를 레진으로 다층 접착시켜 경화시킴으로써, 충격으로 인한 변형 등의 문제를 해결하고자 하였다.In order to absorb these shocks, shock-absorbing members such as polyurethane foam are injected into a streamlined shape in accordance with the outer shape of the rudder in the empty space inside the rudder body and assembled with the skeleton. By curing the resin, it was intended to solve problems such as deformation due to impact.
다만, 종래의 복합소재를 갖는 러더의 제작 방법은 뼈대와 조립되는 폴리우레탄폼의 사출성형 과정으로 인해 제작비용 및 제작기간이 증가하는 문제가 여전히 남아 있다.However, the conventional manufacturing method of the rudder having a composite material still remains a problem that the manufacturing cost and manufacturing period increases due to the injection molding process of the polyurethane foam assembled with the skeleton.
이하에서는 도 11 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더 및 그 러더의 제조 방법에 대해여 설명한다.Hereinafter, a rudder having a composite material and a method of manufacturing the rudder according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 14.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더를 설명하기 위한 러더 몸체부 구조 및 러더 스톡과의 결합을 설명하기 위한 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 러더 몸체부의 측면도이고, 도 13은 도 11에 도시된 러더 몸체부의 표면에 외피가 형성되고, 일측에 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구가 형성된 모습을 각각 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 측면에 따른 복합소재를 갖는 비대칭 횡단면 러더의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.11 is a perspective view illustrating a rudder body structure and coupling with a rudder stock for explaining a rudder having a composite material according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a side view of the rudder body illustrated in FIG. 11. 13 is a view showing the outer shell is formed on the surface of the rudder body portion shown in Figure 11, the injection hole for injecting the foam molded body on one side, respectively, Figure 14 is a composite material according to an aspect of the present invention The figure for explaining the manufacturing method of an asymmetric cross-section rudder having.
본 실시예에 따른 러더(300)는 프로펠러의 후방에서 선미의 스케그에 회전 가능하게 설치되는 러더 블레이드와, 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 러더 스톡(320)을 포함하는 러더로서, 러더 블레이드는 내부에 허브유닛(331)이 구비되어 러더 스톡(320)이 결합되는 러더 몸체부(310)와, 러더 몸체부(310)의 표면에 형성되는 외피부재(340) 및 러더 몸체부(310)의 내부에 형성되는 발포 성형체(미부호)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더(300)는 러더 몸체부(310), 러더 스톡(320), 스톡 연결부(330), 외피부재(340) 및 발포 성형체를 포함한다.That is, the
이하, 각 구성에 대해여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, each configuration will be described in detail.
러더 몸체부(310)는 러더 블레이드의 뼈대 역할을 하기 위한 것으로, 러더 몸체부(310)는 상하방향 및 전후방향으로 서로 이격되게 마련되는 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313), 그리고 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)의 측면을 둘러싸도록 마련되는 외판부재(315)를 포함할 수 있다.The
복수의 수평부재(311) 각각은 앞부분이 곡선으로 형성되고 후단으로 갈수록 뾰족하게 되는 유선형으로 마련된다. 즉, 복수의 수평부재(311)는 러더의 횡단면 형상을 갖고 상하방향으로 서로 이격되게 마련될 수 있다.Each of the plurality of
복수의 수직부재(313)는 복수의 수평부재(311)에 수직되게 설치되며 전후방향으로 서로 이격되게 마련될 수 있다. The plurality of
다시 말해, 러더 몸체부(310)는 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)가 서로 교차되도록 마련되되, 각 수평부재(311) 및 각 수직부재(313)는 서로 이격되도록 마련되어 러더 몸체부(310)의 내부에는 다수의 격벽이 형성될 수 있다.In other words, the
이때, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)에는 다수개의 홀(311a, 313a)이 각각 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313) 각각에 복수의 홀(311a, 313a)이 형성됨으로써 종래에 비해 러더의 중량이 감소될 수 있다.In this case, a plurality of
또한, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)가 서로 교차되어 형성된 격벽 각각은 다수의 홀(311a, 313a)에 의해 연통됨으로써, 러더 몸체부(310) 내부로 후술하는 발포 성형체의 주입이 보다 용이해질 수 있다.In addition, each of the partition walls formed by crossing a plurality of
외판부재(315)는 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)의 측면을 둘러싸도록 마련될 수 있으며, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)와 유사하게 다수개의 홀(315a)이 형성될 수 있다.The
도 11 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 외판부재(315)는 각 격벽마다 하나의 홀(315a)이 비교적 크게 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이러한 홀의 크기를 줄이고 각 격벽마다 복수개의 홀이 형성되는 것도 가능할 수 있다.11 to 12, the
또한, 외판부재(315)로서 복수개의 홀이 형성된 타공판을 사용하여 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)의 측면을 둘러싸도록 마련하는 것도 가능할 수 있다.In addition, it may be possible to use the perforated plate having a plurality of holes as the
다수개의 홀(311a, 313a, 315a) 각각은 그 직경이 상이하도록 마련될 수도 있고, 동일한 직경을 갖도록 마련될 수도 있다.Each of the plurality of
본 실시예에 따르면, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)뿐만 아니라, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313), 그리고 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313)의 측면을 둘러싸도록 마련되는 외판부재(315)에도 다수개의 홀(311a, 313a, 315a)이 형성됨으로써 종래 대비 러더의 중량이 대폭 감소될 수 있다.According to the present embodiment, not only the plurality of
다시 말해, 러더 몸체부(310)를 형성하는 복수의 수평부재(311)와 수직부재(313), 그리고 외판부재(315)는 종래와 동일하게 스틸(steel) 재질로 마련하되, 각 부재에 다수개의 홀(311a, 313a, 315a)이 형성됨으로써 종래 대비 러더의 중량을 감소시킴과 아울러 러더 몸체부(310)의 구조적 강성을 유지할 수 있다.In other words, the plurality of
특히, 본 발명은 러더 몸체부(310)를 형성하는 각 부재가 스틸 재질로 마련되는 것에 한정되지 않으며, 경량화가 가능함과 아울러 구조적 강성을 확보할 수 있다면 섬유강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastics) 또는 하이브리드 스틸 등과 같이 다양한 재질로 마련될 수 있다.In particular, the present invention is not limited to each member forming the
러더 스톡(320)은 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하기 위한 것으로, 일단부는 후술하게 되는 스톡 연결부(330)에 연결된다.
본 실시예에 있어서, 스톡 연결부(330)에 결합되는 러더 스톡(320)의 단부는 하방으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 마련되는 것이 바람직할 수 있다.In this embodiment, the end of the
스톡 연결부(330)는 러더 스톡(320)을 러더 몸체부(310)에 결합하기 위한 것으로서, 러더 몸체부(310)의 내면 상측에 마련될 수 있다.The
이러한 스톡 연결부(330)는 러더 스톡(320)의 하단 외주면을 감싸도록 마련되는 허브유닛(331)과, 허브유닛(331)의 하부에서 러더 스톡(320)을 고정하기 위한 고정유닛(333)으로 구성된다.The
본 실시예에 있어서, 허브유닛(331)은 중공의 파이프 형태를 갖고 그 내주면에 러더 스톡(320)의 단부가 끼움결합 될 수 있다.In this embodiment, the
이때, 허브유닛(331)은, 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 러더 몸체부(310)의 내면 상측으로부터 하부로 갈수록 직경이 작아지도록 마련되어 그 측면이 테이퍼진 콘(cone) 형상을 가질 수 있다.At this time, the
허브유닛(331)은 스틸(steel) 재질로 마련되어 러더 몸체부(310)의 일측에 일체로 형성될 수 있다.The
고정유닛(333)은 허브유닛(331)에 결합된 러더 스톡(320)을 고정하기 위한 것으로, 허브유닛(331)의 하부에서 러더 스톡(320)과 결합될 수 있다.The fixing
고정유닛(333)은 허브유닛(331)으로부터 러더 스톡(320)의 이탈을 방지함과 아울러, 러더 스톡(320)으로부터의 회전 동력이 러더 몸체부(310)에 전달되도록 러더 몸체부(310)에 러더 스톡(320)과 허브유닛(331)을 보다 견고하게 고정할 수 있다.The fixed
본 실시예에서는 러더 스톡(320)을 고정하기 위한 고정유닛(333)으로서 유압너트(hydraulic nut)가 사용될 수 있다. 이때, 러더 스톡(320)의 하부에는 나사산(미부호)이 형성되어 러더 스톡(320)과 고정유닛(333)은 나사결합될 수 있다.In this embodiment, a hydraulic nut may be used as the fixing
러더 스톡(320)과 고정유닛(333)의 결합 및 분리작업을 위하여 외판 부재(315)에는 별도의 개구부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때, 개구부는 러더 몸체부(310)를 기준으로 러더 몸체부(310)의 상측 내면의 허브유닛(331)에 러더 스톡(320)의 하단부가 끼움 결합된 상태에서 고정유닛(333)이 결합되는 부위 좌우측에 각각 마련될 수 있다.A separate opening (not shown) may be formed in the
따라서, 러더 스톡(320) 또는 러더 몸체부(310) 등에 결함 또는 파손이 발생한 경우, 개구부를 통해 러더 스톡(320)으로부터 러더 몸체부(310)만을 분리함으로써 유지보수에 용이해질 수 있다.Therefore, when a defect or damage occurs in the
또한, 개구부를 막기 위해 커버 플레이트(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 커버 플레이트는 외판부재(315)에 볼트로 고정될 수 있다.In addition, a cover plate (not shown) may be further provided to block the opening, and the cover plate may be bolted to the
이때, 러더 몸체부(310)의 외면에서 볼트로 고정된 부위에는 레진으로 마감함으로써, 볼트가 노출됨으로 인한 부식 등의 문제를 방지하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, it may be desirable to prevent a problem such as corrosion due to the exposure of the bolt by finishing with a resin on the portion fixed to the bolt on the outer surface of the
본 실시예에 있어서, 러더 스톡(320) 및 러더 스톡(320)이 끼움 결합되는 허브유닛(331)의 길이를 종래보다 줄이더라도 스틸 재질로 마련되는 허브유닛(331) 및 허브유닛(331) 하부의 고정유닛(333)으로 인해 러더 몸체부(310)에 대한 러더 스톡(320)의 결합이 안정적으로 이루어질 수 있다.In the present embodiment, even if the length of the
구체적으로, 허브유닛(331)은 러더 스톡(320) 직경의 2배 미만의 길이를 갖는 것이 바람직할 수 있다.Specifically, it may be preferable that the
이때, 직경이 점차 작이지도록 마련되는 러더 스톡(320)의 단부, 즉, 허브유닛(331)의 내주면에 삽입되는 러더 스톡(320)의 하단부의 길이 또한 러더 스톡(320) 직경의 2배 미만인 것이 바람직할 수 있다.At this time, the end of the
외피부재(340)는 본 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더의 표면을 형성하기 위한 것으로, 섬유강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastics) 등이 적층되어 형성될 수 있다.The
즉, 본 실시예에 따른 러더(300)는, 그 표면을 섬유강화 플라스틱(FRP)으로 형성되는 외피부재(340)를 적층하여 형성함으로써, 표면에 부식이 발생되거나 캐비테이션 현상으로 인한 표면이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.That is, the
본 실시예에 있어서, 외피부재(340)는 패브릭과 레진으로 이루어지는 섬유강화 플라스틱을 러더 몸체부(310)에 복수회 감아 적층되도록 형성된다.In the present embodiment, the
이때, 섬유강화 플라스틱을 감는 방향을 한 방향이 아닌 사선 방향 또는 대각선 방향 등으로 교차해서 번갈아 감도록 하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, it may be desirable to alternately wind the fiber-reinforced plastic in a diagonal direction or diagonal direction instead of one direction.
섬유강화 플라스틱을 사선 방향 또는 대각선 방향 등으로 교차해서 번갈아 감음으로써, 섬유재의 결을 따라 뒤틀림 변형이 발생하는 종래의 문제를 미연에 방지할 수 있다.By alternately winding the fiber-reinforced plastic alternately in an oblique direction, diagonal direction or the like, it is possible to prevent the conventional problem that the distortion deformation occurs along the grain of the fiber material.
발포 성형체는 러더 몸체부(310)의 내부에 주입되는 것으로, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등이 사용될 수 있다.The molded foam is injected into the interior of the
본 실시예에 있어서, 러더 몸체부(310)의 내부에 형성되는 발포 성형체는 외피부재(340)가 러더 몸체부(310)의 표면에 적층된 상태에서 러더 몸체부(310)의 내부에 주입될 수 있다.In the present embodiment, the foamed molded body formed inside the
이는 폴리우레탄 폼 등과 같은 발포 성형체를 러더 몸체부(310)와 먼저 조립하는 경우, 발포 성형체를 러더의 외형에 맞게 사출성형해야 함으로 인한 러더의 제작시간 및 비용이 증가하는 것을 방지하기 위함이다.This is to prevent the increase in the production time and cost of the rudder due to the injection molded molded article, such as polyurethane foam and the
본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더는 상기와 같은 구성요소를 가짐으로써, 종래의 금속재 러더에 비해 가벼울 뿐만 아니라 제작에 드는 비용을 낮출 수 있으며 무엇보다도 설치 및 유지보수 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있다.Rudder having a composite material according to a third embodiment of the present invention by having the above components, not only is lighter than the conventional metal rudder, but also can lower the manufacturing cost, and above all, the installation and maintenance work It can be done more easily.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a rudder having a composite material according to a third embodiment of the present invention will be described.
본 실시예에 있어서, 복합소재를 갖는 러더(300)의 제조방법은 프로펠러의 후방에서 선미의 스케그에 회전 가능하게 설치되는 러더 러더 블레이드와, 러더 블레이드에 회전 동력을 전달하도록 결합되는 러더 스톡(320)을 포함하는 러더의 제조방법으로서, 먼저, 복수의 수평부재(311)와 수직부재(313)를 서로 이격되도록 배치하고, 그 측면을 둘러싸도록 외판부재(315)를 설치하여 러더 몸체부(310)를 형성한다. 이때, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313) 및 외판부재(315)에는 다수개의 홀(311a, 313a, 315a)을 형성한다. 즉, 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313), 그리고 외판부재(315)에 다수개의 홀(311a, 313a, 315a)이 형성됨으로써 종래 대비 러더의 중량이 대폭 감소될 수 있다.In the present embodiment, the manufacturing method of the
다음으로, 러더 몸체부(310)에 러더 스톡(320)을 고정한다. 즉, 러더 몸체부(310)의 상측 내면에 구비되는 허브유닛(331)에 러더 스톡(320)의 하단부를 끼움결합하고, 허브유닛(331)의 하부에서 결합되는 고정유닛(333)에 의해 허브유닛(331)으로부터 러더 스톡(320)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.Next, the
특히, 고정유닛(333)으로서 유압너트가 사용되는 경우, 러더 스톡(320)의 하단부는 나사부가 형성되어 고정유닛(333)과 나사결합됨으로써, 러더 몸체부(310)에 대한 허브유닛(330)과 러더 스톡(320)의 결합이 안정적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.In particular, when the hydraulic nut is used as the fixing
다음으로, 러더 몸체부(310)의 표면에 외피를 형성한다. 즉, 패브릭과 레진으로 이루어지는 섬유강화 플라스틱을 러더 몸체부(310)에 복수회 감아 외피부재(340)를 형성한다. 이때, 섬유강화 플라스틱을 감는 방향을 한 방향이 아닌 사선 방향 또는 대각선 방향 등으로 교차해서 번갈아 감도록 하는 것이 바람직할 수 있다.Next, the outer shell is formed on the surface of the
러더 몸체부(310)의 표면에 외피가 형성된 상태에서 러더 몸체부(310) 내부에 발포 성형체를 주입한다. 즉, 러더 몸체부(310)의 일측에 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구(317)를 형성하고, 주입구에 폴리우레탄 폼 재질의 발포 성형체를 주입할 수 있다.In a state in which an outer shell is formed on the surface of the
도 13은 도 11에 도시된 러더 몸체부의 표면에 외피가 형성되고, 일측에 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구가 형성된 모습을 각각 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a view illustrating a state in which an outer shell is formed on a surface of the rudder body shown in FIG. 11, and an injection hole for injecting a foamed molded body is formed on one side thereof.
즉, 도 13(a)는 러더 몸체부(310)의 표면에 외피부재(340)가 형성된 모습을 나타낸 도면이고, 도 13(b)는 러더 몸체부(310)의 일측에 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구(317)가 형성된 모습을 나타낸 도면이다.That is, Figure 13 (a) is a view showing the
도 13을 참조하면, 본 실시예에 다른 주입구(317)는 러더 몸체부(310)의 상단에 한 쌍이 마련되어 있는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 러더 몸체부(310)의 내부에 다수의 격벽이 복수의 수평부재(311)와 복수의 수직부재(313) 각각에 마련되는 다수개의 홀(311a, 313a)에 의해 연통되는 구조이므로, 주입구(317)의 개수 및 형성 위치는 이에 한정되지 않으며 편의에 따라 변경이 가능하며 러더 몸체부(310)의 일측 어디라도 형성이 가능할 수 있다.Referring to FIG. 13, in the present embodiment, another
본 실시예에 있어서, 러더 몸체부(310)의 내부에 형성되는 발포 성형체는 외피부재(330)가 러더 몸체부(310)의 표면에 적층된 상태에서 러더 몸체부(310)의 내부에 주입됨으로써, 발포 성형체를 러더의 외형에 맞게 사출성형해야 함으로 인한 러더의 제작시간 및 비용이 증가하는 것을 방지할 수 있다.In the present embodiment, the foamed molded body formed inside the
나아가, 본 실시예에 따르면, 신규로 제작되는 러더에만 적용이 가능한 것이 아닌 기존의 스틸로 제작된 금속재 러더를 본 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더로 제작이 가능할 수 있다.Furthermore, according to the present embodiment, the metal rudder made of existing steel may be manufactured as a rudder having a composite material according to the present embodiment, instead of being applicable only to a newly manufactured rudder.
즉, 종래의 금속재 러더의 외판 또는 외판과 내부 수평부재 및 수직부재에 다수개의 홀만 추가적으로 시공하게되면 본 실시예의 러더 몸체부로서 사용이 가능할 수 있다.That is, if only a plurality of holes are additionally installed in the outer plate or the outer plate and the inner horizontal member and the vertical member of the conventional metal rudder may be used as the rudder body portion of the present embodiment.
따라서, 본 실시예에 따른 복합소재를 갖는 러더의 제조방법은 기존의 금속재 러더의 재사용이 가능하여 제작비용이 감소되는 유리한 효과를 가질 수 있다.Therefore, the manufacturing method of the rudder having a composite material according to the present embodiment can have an advantageous effect that the manufacturing cost can be reduced by reusing the existing metal rudder.
한편, 본 실시예에 따른 러더의 제조방법은, 복합소재를 갖는 비대칭 횡단면 러더의 제조에도 적용이 가능할 수 있다.On the other hand, the manufacturing method of the rudder according to the present embodiment may be applicable to the production of asymmetric cross-section rudder having a composite material.
즉, 본 실시예에 따른 러더는 외판부재(315)를 포함하고 있기 때문에 외판을 벤딩처리하여 외형을 비대칭으로 만들고 표면에 섬유강화 플라스틱을 적층하여 복합소재를 갖는 비대칭 횡단면 러더의 제작이 가능할 수 있다.That is, since the rudder according to the present embodiment includes the
또한, 러더의 형상이 너무 복잡하여 외판부재의 벤딩만으로 제작이 불가능한 경우 비대칭 러더의 형상을 갖는 틀(400)을 이용한 사출성형 방법에 의해 제작이 가능할 수 있다.In addition, when the shape of the rudder is too complicated to manufacture only by bending the outer plate member, it may be possible to manufacture by the injection molding method using the
도 14는 본 발명의 일 측면에 따른 복합소재를 갖는 비대칭 횡단면 러더의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 14(a)는 비대칭 횡단면 러더의 좌우측 형상의 성형공간을 갖는 상부 틀(410)과 하부 틀(420)로 이루어지는 사출성형 틀(400)을 도시한 도면이고, 도 14(b)는 상부 틀(410)과 하부 틀(420)이 서로 마주보도록 결합하되, 내부에 러더 몸체부(310)가 고정된 상태를 도시한 도면이다.14 is a view for explaining a method for manufacturing an asymmetric cross-section rudder having a composite material according to an aspect of the present invention, Figure 14 (a) is the
일 예로써, 도 14에 도시된 바와 같이, 비대칭 횡단면 러더의 좌우측 형상을 갖는 상부 틀(410)과 하부 틀(420)을 준비하고, 상부 틀(410)과 하부 틀(420)이 서로 마주보도록 결합하여 내부가 비대칭 횡단면 러더의 형상을 갖는 틀(400)을 형성하되, 러더 몸체부(310)를 상부 틀(410)과 하부 틀(420) 사이에 고정하고, 틀(400) 내부로 레진을 주입하여 러더 몸체부(310)의 내부와 외면에 레진층이 형성되도록 함으로써 비대칭 횡단면 형상으로 마련되는 복합소재를 갖는 러더의 제작이 가능할 수 있다. 이때, 필요에 따라 레진층이 형성된 외면에 섬유강화 플라스틱을 추가로 적층할 수도 있다.As an example, as shown in FIG. 14, the
또한, 러더 몸체부(310)를 먼저 섬유강화 플라스틱으로 적층하고 내부에 폴리우레탄폼을 충전한 뒤, 러더 몸체부(310)를 틀(400) 내부에 고정하고 틀(400) 내부로 레진을 주입하여, 틀(400)과 러더 몸체부(310) 사이에 레진층이 형성되도록 할 수도 있다. 이 경우에도, 레진층이 형성된 러더 몸체부(310)의 외면에 섬유강화 플라스틱을 재차 적층하도록 할수도 있다.In addition, the
본 실시예에 있어서, 러더 몸체부(310)는 제작하고자 하는 러더 블레이드의 외형치수보다 작게 마련되어 틀과 러더 몸체부(310) 사이에는 빈 공간이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.In the present embodiment, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1: 선체
2: 스케그(skeg)
20: 프로펠러
22: 프로펠러 전장 (직경)
*100: 러더1: hull
2: skeg
20: propeller
22: Propeller Battlefield (Diameter)
* 100: Rudder
Claims (8)
스틸 재질의 복수의 수평부재와 복수의 수직부재가 서로 교차되되, 상기 복수의 수평부재 및 상기 복수의 수직부재 각각은 상하방향 또는 전후방향으로 이격되도록 배치하고, 상기 복수의 수평부재와 상기 복수의 수직부재의 측면을 둘러싸도록 스틸 재질의 외판부재를 설치하여 러더 몸체부를 형성하는 단계;
상기 러더 몸체부의 내부에서 상기 러더 스톡의 외주면 일부를 감싸도록 허브유닛의 내주면에 상기 러더 스톡을 끼움결합하고, 상기 허브유닛의 하부에서 상기 러더 스톡의 단부를 고정유닛과 결합시켜, 상기 러더 몸체부에 상기 러더 스톡을 고정하는 단계; 및
상기 러더 몸체부의 적어도 내부에 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 재질의 발포 성형체를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 러더 몸체부를 형성하는 단계에는,
상기 복수의 수평부재, 상기 복수의 수직부재, 및 상기 외판부재에 다수개의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 복합소재를 갖는 러더의 제조방법.A rudder blade manufacturing method comprising a rudder blade rotatably installed on a stern skeg at the rear of a propeller, and a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade.
The plurality of horizontal members and the plurality of vertical members of the steel material cross each other, wherein the plurality of horizontal members and the plurality of vertical members are disposed to be spaced apart in the vertical direction or the front and rear direction, and the plurality of horizontal members and the plurality of vertical members Forming a rudder body by installing an outer plate member made of steel so as to surround a side of the vertical member;
The rudder stock is fitted to the inner circumferential surface of the hub unit to surround a part of the outer circumferential surface of the rudder stock in the rudder body part, and the end of the rudder stock is coupled to the fixed unit at the bottom of the hub unit, thereby providing the rudder body part. Securing the rudder stock to the; And
Forming a foamed molded article made of polyurethane foam in at least the interior of the rudder body;
In the forming of the rudder body portion,
And a plurality of holes formed in the plurality of horizontal members, the plurality of vertical members, and the outer plate member.
상기 발포 성형체를 형성하는 단계 이전에는,
상기 러더 스톡이 고정된 상기 러더 몸체부의 표면에 외피를 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 외피를 형성하는 단계에는,
섬유강화 플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics) 재질의 외피부재가 상기 러더 몸체부의 표면에 사선방향 또는 대각선 방향으로 교차되어 적층되는 복합소재를 갖는 러더의 제조방법.The method of claim 1,
Before forming the foamed molded article,
And forming an outer shell on the surface of the rudder body portion to which the rudder stock is fixed,
In the forming of the shell,
A method for manufacturing a rudder having a composite material in which an outer skin member made of Fiber Reinforced Plastics (FRP) is laminated on the surface of the rudder body in an oblique or diagonal direction.
상기 발포 성형체를 형성하는 단계에는,
상기 러더 몸체부의 표면에 상기 외피부재가 적층된 상태에서 상기 러더 몸체부의 일측에 상기 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구를 형성하는 단계를 포함하는 복합소재를 갖는 러더의 제조방법.The method of claim 2,
In the step of forming the molded foam,
And forming an injection hole for injecting the foamed molded body into one side of the rudder body part in a state in which the shell member is stacked on the surface of the rudder body part.
상기 발포 성형체를 형성하는 단계에는,
상기 러더 몸체부를 상기 러더 블레이드의 형상을 갖는 틀 내에 고정한 상태에서, 상기 러더 몸체부와 상기 틀 사이 공간에 레진을 주입하는 단계를 포함하고,
상기 레진을 주입하는 단계에서,
상기 틀은 비대칭 횡단면 러더의 좌우측 형상의 성형공간을 갖는 상부 틀과 하부 틀로 이루어지고,
상기 상부 틀과 상기 하부 틀이 서로 마주보도록 결합하여 내부가 상기 성형공간을 갖되, 상기 러더 몸체부는 상기 상부 틀과 상기 하부 틀 사이에 고정되는 복합소재를 갖는 러더의 제조방법.The method of claim 1,
In the step of forming the molded foam,
Injecting a resin into the space between the rudder body and the frame in a state in which the rudder body is fixed in the frame having the shape of the rudder blade,
In the step of injecting the resin,
The frame is composed of an upper frame and a lower frame having a molding space of the left and right shape of the asymmetric cross-section rudder,
The upper frame and the lower frame is coupled to face each other, the interior has the molding space, the rudder body portion having a composite material which is fixed between the upper frame and the lower frame.
상기 러더 블레이드는,
내부에 스톡 연결부가 구비되어 상기 러더 스톡이 결합되는 러더 몸체부;
상기 러더 몸체부의 표면에 형성되는 섬유강화 플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics) 재질의 외피부재; 및
상기 러더 몸체부의 내부에 형성되는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 재질의 발포 성형체를 포함하고,
상기 스톡 연결부는,
상기 러더 스톡의 외주면 일부를 감싸도록 상기 러더 몸체부의 내부에 배치되고, 상기 러더 스톡이 끼움결합되는 허브유닛; 및
상기 허브유닛의 하부에서 상기 러더 스톡과 결합되어, 상기 러더 몸체부에 상기 러더 스톡을 고정하기 위한 고정유닛을 포함하고,
상기 러더 몸체부는,
상하방향 또는 전후방향으로 서로 이격되게 배치되는 스틸 재질의 복수의 수평부재와 복수의 수직부재; 및
상기 복수의 수평부재와 상기 복수의 수직부재의 측면을 둘러싸도록 설치되는 스틸 재질의 외판부재를 더 포함하고,
상기 복수의 수평부재, 상기 복수의 수직부재, 및 상기 외판부재에는 다수개의 홀이 형성되는 복합소재를 갖는 러더.A rudder comprising a rudder blade rotatably installed on the stern skeg at the rear of the propeller, and a rudder stock coupled to transmit rotational power to the rudder blade.
The rudder blade,
A rudder body portion having a stock connection therein, to which the rudder stock is coupled;
An outer shell member made of Fiber Reinforced Plastics (FRP) formed on the surface of the rudder body; And
It includes a foam molded body made of polyurethane foam (polyurethane foam) material formed inside the rudder body,
The stock connection,
A hub unit disposed inside the rudder body to surround a portion of an outer circumferential surface of the rudder stock, and to which the rudder stock is fitted; And
Is coupled to the rudder stock in the lower portion of the hub unit, including a fixing unit for fixing the rudder stock to the rudder body portion,
The rudder body portion,
A plurality of horizontal members and a plurality of vertical members of steel material spaced apart from each other in the vertical direction or the front-rear direction; And
Further comprising a steel plate member installed to surround the side of the plurality of horizontal members and the plurality of vertical members,
The rudder having a composite material in which a plurality of holes are formed in the plurality of horizontal members, the plurality of vertical members, and the outer plate member.
상기 외피부재는,
상기 러더 몸체부의 표면에 사선방향 또는 대각선방향으로 교차되어 적층되는 복합소재를 갖는 러더.The method of claim 5,
The shell member,
A rudder having a composite material laminated on the surface of the rudder body in a diagonal or diagonal direction.
상기 러더 몸체부의 표면에 상기 외피부재가 적층된 상태에서 상기 러더 몸체부의 일측에는 상기 발포 성형체를 주입하기 위한 주입구가 형성되는 복합소재를 갖는 러더.The method of claim 5,
A rudder having a composite material in which an injection hole for injecting the foamed molded body is formed on one side of the rudder body in a state in which the shell member is stacked on the surface of the rudder body.
상기 러더 몸체부는 상기 러더 블레이드의 외형치수보다 작게 마련되는 복합소재를 갖는 러더.The method of claim 5,
The rudder body portion having a composite material provided smaller than the outer dimension of the rudder blade.
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