KR200446855Y1 - 선박용 러더 - Google Patents

Abstract

본 고안은 캐비테이션 침식 및 손상을 막기 위한 선박의 러더 하부형상에 관한 것으로, 기존의 뭉툭한 러더 하부 형상을 경사지게 제작하여 하부 두께를 줄임으로써 바닥면 주위의 압력분포가 부드러워지며 바닥면에 발생하는 캐비테이션을 감소시키는 것에 관한 것이다.

Description

선박용 러더 {Rudder of ship}

도1은 일반적인 선체 측면의 개략도이다.

도2는 도1의 러더의 확대 측면도이다.

도3은 본 고안에 따른 러더의 정면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

10: 러더

15: 프로펠러

20: 러더 단면두께가 얇아지는 임의의 하부지점

25: 선체

H: 러더의 총 높이

h: 경사가 형성된 러더 하단부의 높이

S: 러더의 두께 및 경사 시작부의 두께

s': 경사가 있는 러더의 바닥부 두께

본 고안은 캐비테이션 침식 및 손상을 막기위한 선박의 러더에 관한 것이다.

선박은 프로펠러의 회동에 의해 유체가 후방으로 이동함으로써 전진한다. 프로펠러의 뒤쪽에 러더가 근접설치되어 있는데, 이 러더는 어느정도 회동될 수 있도록 선박의 후단부에 축결합되어 있다. 선박은 프로펠러의 회전에 의해 추진력을 얻고 이러한 추진력의 작용방향을 러더의 축회전에 의해 조정함으로써, 선박이 원하는 방향으로 이동될 수 있다.

캐비테이션은 공동현상이라고도 하는데, 액체가 고속으로 회전할 때 압력이 낮아지는 부분이 생겨 기포가 형성되는 현상을 말한다. 본 발명은 선박이 추진할때, 러더에 생기는 이 캐비테이션을 막기위한 것이다. 종래의 저속 운항 선박은 그 러더에 캐비테이션에 의한 침식영향이 많지 않았으나, 선박의 기계성능이 점차 향상됨에 따라 점점 고속으로 운항하게 되고 이에 따라 러더는 이러한 캐비테이션에 의해 더욱 침식되게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

캐비테이션은 원심 펌프, 수력터빈, 해상용 프로펠러 러더 등에서 주로 나타나며, 회전날개의 과도한 침식과 노킹 진동에 인해 소음이 발생하고 유동의 형태를 변화시켜 효율을 급격히 감소시키므로 바람직하지 않다. 공동은 어느 지점의 압력이 감소해 증기압에 도달할 때 발생하며 압력이 더욱 감소하면 공동이 팽창하게 되고 높은 압력지역에 도달하게 되면 급격히 소멸된다. 이와 같이 기포가 급격하게 생성, 소멸되므로 러더가 침식되며 선박에 진동이 발생되거나 선박이나 러더 표면에 오목한 자국이 형성되기도 한다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 캐비테이션에 의해 침식 및 손상을 막기위한 선박용 러더의 하부형상을 고안한 것이다. 기존의 뭉툭한 러더 하부 형상을 얇게 제작하여 바닥면 주위의 유동을 부드럽게 하고 바닥면에 발생하는 캐비테이션을 감소시키는 효과가 있으며, 전체적인 러더 두께분포는 동일하므로 양력의 손실 또한 거의 없다.

본 고안은 전체적으로는 러더의 단면을 그대로 유지하고, 러더 하부의 경사를 줄여 러더하부 단면두께를 줄임으로써 러더하부에서 발생할 캐비테이션 문제를 개선하는 데 그 목적이 있다.

도1은 선체(25) 측면을 도시한 것으로, 선박이 전진함에 따라 프로펠러(15)의 후류로 인해 캐비테이션이 발생하고, 이로인해 러더(10) 하부의 침식 및 손상이 생긴다. 본 고안은 캐비테이션 발생을 줄여 러더(10) 하부의 침식 및 손상을 최소화 시키기 위하여 러더(10) 하부의 두께를 줄이고자, 러더의 일정높이부터 러더 바닥까지 각도를 주어 경사지게 만든다. 러더 하부의 뭉툭한 형상은 캐비테이션에 의한 침식을 유발하므로 하부 형상에 경사를 주어 주위의 유동이 부드럽게 흐를수 있도록 제작하여 캐비테이션을 감소시킬 수 있다.

도2는 도1의 러더 측면을 확대도시한 것으로, 전체 러더(10)의 단면 두께(S;도3참조)는 그대로 유지하고 러더 중 임의의 하부지점(20)으로부터 러더의 말단까지 두께를 감소시키면서 경사를 형성한다. 이와 같이, 러더(10)의 두께에 비해 협소한 하부 형상을 제공함으로써, 선박이 전진할 때 발생하는 주위 유체의 유동이 보다 부드러워진다. 따라서 하단부가 뭉툭한 러더일 때에 비하여 두께가 줄어든 러더 하단부에는 더 작고 부드러운 후류가 발생하게 되고 후류의 크기가 작아짐에 따라 캐비테이션 현상도 줄어든다.

도3은 도1의 러더(10) 하부형상 정면도를 나타낸 것으로, 러더 바닥부 두께(s')는 경사시작부의 두께(S)보다 70% 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 임의의 하부지점(20)에서 러더(10)의 하단부까지 전술된 바와 같이 경사지게 형성되어 하부가 사다리꼴 단면을 이루는데, 경사가 시작되는 임의의 하부지점(20)에서 경사가 형성된 러더의 높이(h)는 러더의 총 높이(H)의 5~30% 정도로 주어지는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 고안에 따른 선박용 러더는 기존의 뭉툭한 러더의 하부 형상을 경사지게 제작하여 하부 두께를 줄임으로써 바닥면 주위의 압력분포가 부드러워지며 바닥면에 발생하는 캐비테이션을 감소시키는 효과가 있다. 또한, 러더 하부를 제외한 전반적인 두께분포는 동일하므로 양력의 손실은 거의 없고 동일한 조종성능을 가지게 된다.

Claims (3)

1. 프로펠러(15)에 근접하게 장착되고, 일정한 두께(S)를 갖는 선박의 러더(10)에 있어서,

   상기 러더의 바닥부 두께(s')는 상기 러더의 임의의 하부지점(20)으로부터 상기 러더(10)의 두께(S) 보다 작아져, 상기 러더(10)의 하부가 경사지게 형성되어 사다리꼴 단면을 이루는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
2. 제1항에 있어서, 상기 러더에서 경사가 시작되는 임의의 하부지점(20)은 상기 러더의 하단부에서 러더의 총 높이(H)의 5~30% 되는 높이(h)에 위치선정되는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.
3. 제1항에 있어서, 경사가 형성된 러더의 바닥부 두께(s')가 러더의 두께(S)의 70% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 러더.

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