KR930001869B1 - 선박용 평형 러더(rudder) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

선박용 평형 러더(rudder)

제1도는 러더 스톡이 러더 스톡 베어링내에 설치되고 러더 블레이드에의 러더 스톡의 고정 지점이 프로펙러축 중앙선 위에 위치되는 본 발명에 따른 러더의 측면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 수직 단면도.

제3도는 러더 스톡과 러더 스톡 베어링 사이의 내측 베어링 배치 및 러더 스톡과 러더 블레이드의 연결부 위치를 개략적으로 나타내는 도해도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 선체 120 : 러더 스톡 베어링

125 : 중앙 보어 130 : 러더 볼레이드

135 : 휜(fin) 140 : 러더 스톡

150 : 내측 베어링 200 : 프로펠러축 중앙선

본 발명은 선박용 러더(rudder)에 관한 것으로, 특히, 러더 블레이드(rudder blade)와 그 러더 블레이드에 회동 가능하게 연결된 휜(fin)을 가지는 평형 러더에 관한 것이다.

특히, 스페이드(spad)형 러더와 휜을 가지는 평형 러더의 경우에는 매우 높은 굽힘 모멘크가 러더 스톡베어링을 통해 선체에 전달된다. 이 굽힘 모멘트는 러더 스톡 베어링에 작용하는 러더의 합력에 기인한다. 러더의 작동에 필요한 토오크와 함께 쌍축방향 응력이 러더 스톡 베어링 부근에서의 러더 스톡의 필요한 단면크기, 베어링의 치수, 러더 스톡과 러더 블레이드의 연결부의 치수, 및 러더 측면 두께를 결정한다.

유체 역학적으로 바람직한 스페이드형 러더, 특히, 희동 가능한 앞 또는 뒤 블레이드가 서치된 고효율의 스페이드형 러더는 선미 카운터 위에서 선미에 수용된 러더 스톡에 장착된다는 것이 알려져 있다.

반평형 러더의 경우, 굽힘 모멘트가 선체에 연결된 러더포스트에 의해 수용되지만, 매우 큰 러더는 다른 지지 시스템을 가진다.

공지의 고정가능한 러더에 있어서는, 선체에 러더 스톡을 수용하는 슬리이브형 러더 스톡 베어링이 설치되고, 러더 스톡이 러더 블레이드 안으로 연장하고, 이 러더 블레이드는 다수의 떨어진 수평 웨브들로 구성되고, 이 웨브들은 횡판에 의해 둘러싸이며, 러더 블레이드의 내부에 위치한 러더 스톡의 부분이 그 웨브에 용접되어 스톡이 토오크 및 굽힘 모멘트를 흡수한다. 그러한 구조의 일예가 독일 특허 제1,916,392호에 개시되어 있다.

그러나 휜을 가진 스페이드형 러더 및 평형 러더의 베어링은 러더로부터의 굽힘 모멘트가 러더 스톡 베어링의 지역까지 올라와서 러더 스톡에 의해 흡수되도록 구성되어야 하며, 따라서 매우 두꺼운 러더 스톡이 요구된다. 요구되는 러더스톡의 큰 직경과 그에 상응하는 베어링 치수는 대략 15,000톤의 톤수를 가진 크기의 선박에서 상한치를 가진다.

반평형 러더에서의 쌍축방향 응력의 분리는 상부 고정 포스트 및 하부 가동 균형 표면위에서 발생하는 간격 효과에 기인하여 유체 역학적으로 좋지 않은 비대칭 특성을 야기한다.

종종, 발생된 러더 모멘트는 프로펠러에 의해 야기된 소용돌이 흐름에 기인하여 매우 비대칭으로 되고, 그리하여, 러더를 작동시키는데 비교적 높은 출력의 서어보 장치가 요구된다.

"히일"(heel)베어링을 가진 변위형 러더의 경우는 프로펠러에서의 반류(wake)분포 패턴이 좋지않게 방해되고 항력(드래그)이 증가된다는 단점이 있다.

이러한 문제점을 감안하여, 러더 스톡(샤프트)를 통해 러더 스톡 베어링에 전달된 후 그 러더 스톡 베어링에 의해 선체에 전달되는 굽힘 모멘트가 러어에서 직접 흡수되어 러더 스톡에서의 응력을 경감시키도록 한 구조의 러더 조립체가 미국특허 제4,024,827호(1977년 5월 24일 특허됨)에 개시되어 있다.

그러한 미국 특허의 러더 조립체는 러더 스톡 베어링과, 러더스톡과, 러더 블레이드를 포함하며, 상기 러더 블레이드는 그의 상단부로부터 방향으로 연장하는 요홈부를 가지고 있고, 상기 러더 스톡 베어링은 직선의 캔틸레버(cantilever) 비임 형태이고 상단부에서 선체에 고정되며 러더 스톡을 수용하는 길이방향의 내부 보어를 가지고 러더 블레이드의 요홈부내로 하방으로 연장하여 있으며, 상기 러더 스톡은 그의 하단부가 러더스톡 베어링의 하단부 아래에서 러더 블레이드의 요홈부내에 러더 블레이드의 높이의 절반 이상에 해당하는 깊이로 위치되고 그 러더 블레이드에 고정되도록 러더 스톡 베어링을 통하여 러더 블레이드내로 하방으로 연장하고, 러더 스톡 베어링의 한단부와 그안의 러더 스톡 사이에 내측 베어링이 설치되고, 러더 스톡베어링의 하단부와 러더 블레이드 사이에 외측 베어링이 설치되는 구조를 가진다.

이러한 미국 특허의 러더 조립체는 러더와 러더 스톡 사이의 연결을 단순화시키고 낮은 출력의 조타 엔진에 의해서도 러더를 작동시킬 수 있는 이점이 있으나, 러더 스톡에의 러더 블레이드의 지지성을 증대시키기 위해 러더 스톡을 러더 블래이드내로 깊이 연장시켜 그 러더 블레이드에 연결시키는 구조로 되어 있어, 프로펠러축을 제거하기 위해서는 러더 블레이드의 제거후 러더 스톡을 제거하여야 하기 때문에 프로펠러축의 교체 작업이 매우 번거롭게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 미국 특허 제4,024,827호의 러더 조립체를 개량한 것으로, 본 발명의 목적은, 더욱 간단한 구조이면서도 러더 스톡을 통해 러더 스톡 베어링에 전달된 다음 선체에 전달될 수 있는 굽힘 모멘트를 직접 흡수하여 러더 스톡에서의 응력을 효과적으로 제거하는 러더스톡 베어링을 가지며 러더 스톡 베어링으로부터 러더 스톡을 제거할 필요없이 프로펠러축을 용이하게 교체할 수 있도록 하는 선박용 평형 러더를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 휜이 회동가능하게 연결된 러더 블레이드와, 그 러더 블레이드와 연결되는 러더 스톡과, 그 러더 스톡을 수용하기 위한 내측 종방향 중앙보어를 가지고 있고 러더 블레이드내로 연장하도록 캔틸레버 아암 형태로 구성된 러더 스톡 베어링으로 이루어지고, 프로펠러와 연관되어 설치되는 선박용 평형 러더에 있어서, 러더블레이드 내에서 러더 스톡 베어링 내 러더 스톡을 지지하기 위해 하나의 내측 베어링이 설치되고, 러더 스톡 베어링의 하부 자유 단부가 러더 블레이드의 요홈부내로 연장하며, 러더 스톡의 단부가 스톡 베어링을 지나 돌출하여 그 단부의 말단 부분에서 러더 블레이드에 연결되고, 그 러더 블레이드에의 러더 스톡의 연결부가 프로펠러축 중앙선 위쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형 러더를 제공한다.

이와 같은 구조의 러더에서 얻어지는 이점은 기술적으로 실현가능한 러더 크기에 대한 평형 러더의 적용범위를 크게 증대시킨다는 것이다. 이 이점은 쌍축방향 응력을 분리시켜 굽힘 모멘트가 러더 블레이드내로 연장하는 러더 스톡 베어링에 의해 흡수되고 선체로 전달됨으로써 달성된다.

러더 작동을 의한 토오크는 러더스톡을 따라 전달된다. 주어진 러더 도면에서 러더 측면 형상이 날씬하게 될 수 있어 러다가 낮은 항력 저항을 갖는다. 굽힘 모멘트와 토오크가 서로 분리되기 때문에, 베어링은 굽힘 하중을 받지 않아 더 작게 만들어 질 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 얻어지는 다른 중요한 이점은 러더스톡과 러더 스톡 베어링의 연결이 하나의 내측베어링에 의해서만 달성되므로 그 연결부가 저렴하게 제작되고 조립이 간단하게되고, 러더 블레이드에의 러더 스톡의 연결부가 프로펠러축 중앙선 위쪽에 위치되기 때문에, 프로펠러축을 교체할때 러더 블레이드 제거후 러더 스톡 베어링으로부터 러더 스톡을 제거할 필요가 없게되어 그 교체 작업이 매우 경제적으로 수행될 수 있다.

본 발명을 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1, 2 및 3도에 도시된 본 발명의 선박용 평형 러더에서, 선체의 일부가 번호(110)으로 나타내어지고, 러더 스톡 베어링이 번호(120)으로 나타내어지고, 러더 블레이드가 번호(130)으로 나타내어지며, 러더 스톡이 번호(140)으로 나타내어져 있다. 번호(220)은 선박 추진을 위한 프로펠러를 나타낸다. 휜(135)이 러더 블레이드(130)에 회동가능하게 연결되어 있다. 러더 블레이드(130)는 러더 스톡 베어링(120)의 하부 단부부분(120b)을 수용하기 위한 바람직하게는 원통형의 요홈부(160)를 가지고 있다.

캔틸레버 아암 형태이고 원통형의 러더 스톡 베어링(120)은 러더 스톡(140)을 수용하는 내측 종방향 중앙보어(125)를 가지고 있다. 그 러더 스톡 베어링(120)은 그의 내측 단부에서 선체(110)에 고정적으로 장착되어 있고, 러더 블레이드(130)내로 연장하여 있다. 러더 블레이드는 러더 스톡(140)에 그 러더 스톡의 단부에서 연결된다. 내측 종방향 중앙 보어(125)내에서 러더 스톡(140)을 러더 스톡 베어링(120)내에 지지하기 위한 내측 베어링(150)이 설치되어 있고, 그 베어링(150)은 러더 스톡베어링(120)은 하부 단부부분(120b)내에 위치되는 것이 바람직하다. 러더 스톡(140)의 단부(140b)의 말단부분(145)은 러더 스톡 베어링(120)의 하부 단부에서 짧은 거리 만큼 돌출하며, 그 말단 부분(145)의 맨끝(170)이 러더 블레이드(130)에 연결된다. 그러나 그 연결부는 프로펠러축을 교체하고저 할때 러더 스톡(140)으로부터 러더 블레이드(130)를 분리시킬 수 있도록 하는 통상의 구조로 되어 있다. 러더 블레이드(130)에의 러더 스톡(140)의 연결부는 프로펠러축 중앙선(200)위쪽에 위치되며, 그리하여, 프로펠러축의 분해를 위해서는 러더 스톡(140)으로부터 러더 블레이드(130)를 제거하기만 하면 된다.

즉, 러더 스톡 베어링(120)의 하부 단부분(120b)과 러더스톡(140)의 단부(140b)가 프로펠러축 중앙선(200) 위쪽에 위치하기 때문에 러더 스톡 베어링(120)으로부터 러더 스톡(140)을 제거할 필요가 없다.

또한, 러더 스톡 베어링(120)내에 러더 스톡(140)을 지지하기 위해 내측 베어링(150)이 설치되고, 그 내측 베어링(150)은 그 러더 스톡 베어링의 하부 단부부분(120b) 내측에 배치되는 것이 바람직하다.

제1도에 도시된 바와 같이 러더 블레이드(130)에 회동 가능하게 연결된 휜(135)은 통상의 제어 구동장치에 의해 수직축선(135a)을 중심으로 제어가능하게 회동될 수 있다. 도면 제3도는 러더 스톡(140)과 러더스톡 베어링(120) 사이에 배치되는 내측 베어링(150)의 위치와 러더 스톡의 맨끝(170)에서의 러더 스톡과 러더 블레이드와의 연결부의 프로펠러축 중앙선(200)에 대한 위치를 도해적으로 간략하게 나타낸 것이다.

Claims (1)

1. 휜(135)이 회동가능하게 연결된 러더 블레이드(130)와, 그 러더 블레이드와 연결되는 러더 스톡(140)과, 그 러더 스톡을 수용하기 위한 내측 종방향 중앙 보어(125)를 가지고 있고 러더 블레이드(130)내로 연장하도록 캔틸레버 아암 형태로 구성된 러더 스톡 베어링(120)으로 이루어지고, 프로펠러와 연관되어 설치되는 선박용 평형 러더에 있어서, 러더 블레이드(130)내에서 러더 스톡 베어링(120)내 러더 스톡(140)을 지지하기 위해 하나의 내측 베어링(150)이 러더 스톡 베어링과 러더 스톡 사이에 설치되고, 러더 스톡 베어링(120)의 하부 단부부분(120b) 만이 러더 블레이드(130)의 요홈부(160)내로 연장하며, 러더 스톡(140)의 단부(140b)가 러더 스톡 베어링(120)의 하부 단부에서 짧은 거리 만큼 돌출하여 그 단부(140b)의 말단부분(145)에서 러더 블레이드(130)에 연결되어, 그 러더 블레이드(130)의 러더 스톡(140)의 연결부가 프로펠러축 중앙선(200) 위쪽에 위치되도록 한 것을 특징으로 하는 선박용 평형 러더.

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