KR100852546B1 - 오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브자동제어구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브 자동제어구조에 관한 것으로서, 잠수함의 디젤기관(3)으로부터 연결되며, 일측에 압력송신기(5)가 마련된 폐기가스관(4)을 통해 압력선체(1)에 부착 설치되는 내부폐기밸브(2) 및 외부에 별도의 폐기가스관(4')이 설치되어 있는 외부폐기밸브(2')의 개폐를 제어하도록 한 것에 있어서, 디젤기관(3) 내에 구비되는 엔진오일 펌프(P)로부터 연결되는 오일배관(6) 상에 상기 내부폐기밸브(2)와 외부폐기밸브(2')를 디젤기관(3)의 시동과 정지시 발생하는 오일압력으로 원격조정되는 3방향 조절밸브(7)가 설치되고, 상기 외부폐기밸브(2')측으로부터 3방향 조절밸브(7)가 연결되어 오일을 공급하는 오일배관(6)으로부터는 유압오일이나, 공압의 공급을 조정하여 개폐시키는 원격조정밸브(8)가 설치되어 내부 및 외부 폐기밸브(2)(2')를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 바, 디젤기관의 오일 압력을 이용한 제어방식을 갖는 잠수함은 디젤기관의 정상 작동 상태에서만 형성되는 비압축성 유체(Non-compressible Fluid)인 오일압력을 이용하여 연속적이고 정확한 응답성이 요구되는 폐기밸브를 개폐하고, 동시에 압축성 유체(Compressible Fluid)로 압력이 가변적인 배기가스 압력을 추가로 판단자료로만 사용함으로써 폐기가스관을 통한 침수 가능성을 없애고, 잠수함의 스노클 심도에서도 디젤기관의 시동을 자동(Automation) 단계로 발전시킬 수 있고, 각 폐기밸브의 개폐시점과 폐기압력의 감시를 자동화하여 승조원에 의한 오작동 가능성을 줄일 수 있으며, 잠항에 따른 스노클 심도에서 디젤기관의 시동을 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.

잠수함, 디젤기관, 오일, 압력, 폐기밸브, 스노클

Description

오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브 자동제어구조{Automatic control structure for exhaust valve in the diesel engine of submarine using oil pressure}

도 1은 본 발명에 따른 디젤기관의 오일 압력을 이용한 폐기밸브의 조종을 도시한 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 "X"부분 상세도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1: 압력선체 2: 내부폐기밸브

2': 외부폐기밸브 3: 디젤기관

4, 4':폐기가스관 5: 압력송신기

6: 오일배관 7: 3방향 조절밸브

8: 원격조정밸브 P: 엔진오일 펌프

본 발명은 오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브 자동제어구조에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 잠수함의 스노클 항해(Snorkel Operation)중 작동 되는 디젤기관의 시동과 정지과정에서 배기가스를 배출하는 폐기밸브의 개폐를 디젤기관의 오일압력으로서 원격조정으로 자동화하여 승조원의 오작동을 미연에 방지하고, 스노클 심도에서 디젤기관의 시동을 신속하게 수행할 수 있도록 하여 승조원의 편의 및 잠항에 따른 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 잠수함의 디젤기관, 폐기밸브, 폐기가스관에 대한 일반사항을 알아보면, 잠수함은 적에게 노출되지 않도록 스노클 심도(Snorkel Depth)에서 디젤기관(Diesel Engine)을 구동하여 축전지(Battery)를 충전한다.

스노클 심도(Snorkel Depth)에서 디젤기관을 구동하려면 연소공기 공급, 배기가스 배출, 연료유 공급 및 저압 냉각해수 공급 등이 필요하고, 주기적으로 윤활유를 교환하여야 한다.

또한, 디젤기관 구동을 위한 공기를 흡입하는 스노클 계통(Snorkel System), 공기를 디젤기관에 사용한 후에 생성되는 폐기를 배출하는 폐기 계통(Exhaust Gas System), 디젤기관을 구동하기 위한 연료유 계통(Fuel Oil System), 윤활유 계통(Lubricating Oil System) 및 스노클 심도에서 디젤기관의 냉각수를 공급하는 저압 냉각해수 계통(Cooling Seawater System LP) 등의 디젤기관 관련계통이 필요하다.

디젤기관의 시동절차에 맞추어 디젤기관 관련계통이 작동되도록 자동화되어 있으나, 폐기계통만은 폐기압력이 형성되지않은 상태에서 폐기밸브를 개방할 경우 외부 해수가 침수할 위험성이 높고, 배기가스가 압축성 유체(Compressible Fluid)로 배기가스의 압력이 가변적이므로 이를 이용하여 자동화하지 못하고 반자동 상태 로 조정하는 경우가 대부분이다.

잠수함 배기계통은 스노클 항해 동안 디젤기관 구동에 의하여 발생하는 배기가스(Exhaust Gas)를 함 외로 배출한다. 스노클 항해 동안 외부의 해수압력을 극복하고 디젤엔진의 배기가스를 함 외로 배출할 수 있고 또한 배출되는 배기가스로 인하여 적에게 탐지되지 않도록 설계되어야 한다.

디젤엔진 시동특성은 디젤엔진 시동동안 함외 배기라인의 해수를 배기가스 에너지를 사용하여 스노클 배기구로 방출하는 특성을 의미하며 배기계통 설계에서 가장 중요하다.

폐기관(Exhaust Gas Pipe)은 디젤기관의 배압(Back-Pressure) 성능, 배기관의 냉각 온도(Cooling Temperature), 배기관의 압력 손실(Pressure Loss), 해수 배압 (Back-Pressure) 등을 고려하여 관경을 결정한다.

스노클 항해 시에는 사령탑(Bridge Fin) 상부까지 연장된 폐기관으로 배출하고, 수상 항해에서는 케이싱(Casing) 측면으로 배출한다.

참고로, 잠수함에서 작동기기의 에너지원은 전기(Electric Power), 유압(Hydraulic Pressure), 공압(Pneumatic Pressure) 등이 있다.

종래의 잠수함에 탑재하는 디젤기관은 스노클 심도(Snorkel Depth)에서 시동 및 정지할 수 있도록 배압에 견디도록 설계되고, 시동과 정지 과정에서 해수가 침수되지 않도록 배기가스(Exhaust Gas) 압력을 감시하여 반자동으로 폐기밸브를 개폐한다.

수동으로 작동력인 유압이나 공압을 공급하고, 비상시에는 인력을 이용한다.

시동 때는 디젤기관에서 배출되는 배기가스를 디젤기관과 폐기밸브 사이의 폐기가스관(Exhaust Gas Pipe)에 집적하고, 압력계를 설치하여 압력상승을 감시한다.

디젤기관은 일정 수준의 배압을 견딜 수 있도록 설계된 것으로, 배기가스를 일시적으로 몇 초(sec)동안 저장할 수 있는 공간이 유지되도록 폐기가스관을 구성하고 있다.

폐기밸브 후단의 폐기가스관에 차있는 해수를 밀고 나갈 수 있는 설계압력에 도달할 때까지 승조원이 압력을 일일이 체크하여 감시하고, 압력이 도달하는 위치에 오면 승조원이 폐기밸브를 직접 개방시켜 준다.

승조원이 폐기밸브의 개폐를 원격 조종하면, 계통설계에 따라 유압계통이나 공압계통에서 공급되는 압력에 의해 폐기밸브가 개폐되는데, 스노클 항해에 있어, 디젤기관의 시동 과정은 항상 승조원의 주의가 요망되기 때문에 확실한 압력체크가 이루진 후에만 반자동(Semi-Automation) 단계에서 폐기밸브의 개방으로 배기가스를 배출할 수 있도록 되어 있었다.

결국, 폐기밸브의 개폐시점을 승조원이 결정하므로 오작동 가능성이 있기 때문에 해수가 침수할 위험성을 배제할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 점을 위하여 발명된 것으로, 잠수함의 압력선체내에 설치되어 잠항의 추진기능을 하는 디젤기관에 있어 디젤기관의 시동과 정지과정에서 배기가스를 배출하는 폐기밸브의 개폐를 디젤기관의 오일압력으로서 원격조정으 로 자동화하여 승조원의 오작동을 미연에 방지하고, 스노클 심도에서 디젤기관의 시동을 신속하게 수행할 수 있도록 하여 승조원의 편의 및 잠항에 따른 신뢰성을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 잠수함의 디젤기관으로부터 연결되며, 일측에 압력송신기가 마련된 폐기가스관을 통해 압력선체에 부착 설치되는 내부폐기밸브 및 외부에 별도의 폐기가스관이 설치되어 있는 외부폐기밸브의 개폐를 제어하도록 한 것에 있어서,

상기 디젤기관의 일부분으로 구비되어 있는 엔진오일 펌프(P)로부터 연결되는 오일배관 상에 상기 내부폐기밸브와 외부폐기밸브를 디젤기관의 시동과 정지시 발생하는 오일압력으로 원격조정할 수 있도록 3방향 조절밸브가 추가로 설치되고, 상기 외부폐기밸브측으로부터 연결되어 유압오일이나 공압의 공급을 조정하여 외부폐기밸브를 개폐시키는 원격조정밸브가 설치되며, 추가로 설치되는 3방향 조절밸브와 엔진오일을 공급하는 오일배관으로 원격조정밸브가 연결되어 엔진오일 압력으로 원격조정밸브를 개폐하여 내부 및 외부 폐기밸브를 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 디젤기관의 오일 압력을 이용한 폐기밸브의 조종을 도시한 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1의 "X"부분 상세도로서 엔진오일 펌프(P)에서 디젤엔진(3)으로 연결되는 오일배관의 일부를 나타낸 것이다. 즉, 도 2의 오일배관(6)과 3방향 조절밸브(7)는 엔진오일을 원격조정밸브(8)로 공급할 수 있도록 추가로 설치된 것이다.

본 발명은, 잠수함의 디젤기관(3)으로부터 연결되며, 일측에 압력송신기(5) 가 마련된 폐기가스관(4)을 통해 압력선체(1)에 부착 설치되는 내부폐기밸브(2) 및 외부에 별도의 폐기가스관(4')이 설치되어 있는 외부폐기밸브(2')의 개폐를 제어하도록 한 것에 있어서,

디젤기관(3)의 일부분으로 구비되어 있는 엔진오일 펌프(P)로부터 연결되는 오일배관(6) 상에 상기 내부폐기밸브(2)와 외부폐기밸브(2')를 디젤기관(3)의 시동과 정지시 발생하는 오일압력으로 원격조정할 수 있도록 3방향 조절밸브(7)가 추가로 설치되고, 상기 외부폐기밸브(2')측으로부터 연결되어 유압오일이나 공압의 공급을 조정하여 외부폐기밸브(2')를 개폐시키는 원격조정밸브(8)가 설치되고, 추가로 설치되는 3방향 조절밸브(7)와 엔진오일을 공급하는 오일배관(6)으로 원격조정밸브(8)가 연결되어 엔진오일 압력으로 원격조정밸브(8)를 개폐하여 내부 및 외부 폐기밸브(2)(2')를 제어하도록 한 구조이다.

또한 본 발명은 원격조정밸브(8)에 디젤기관(3)의 엔진오일을 항상 공급할 수 있도록 오일배관(6)이 기본적으로 구성되고, 디젤기관의 시동과 정지 과정에서만 일시적으로 3방향 조절밸브(7)를 전환하여 엔진오일 압력을 원격조정밸브(8)의 조종압력으로 이용할 수도 있다.

상기와 같은 구조에 있어, 상기 3방향 조절밸브(7)는 디젤기관(3)의 오일(Lubricating Oil) 압력을 분지하여 제어 압력으로 공급할 수 있도록 한 것으로, 원격조종이 가능하게 된다.

상기 디젤기관의 시동과 정지를 감시하고 이에 맞추어 3방향 조절밸브(7)를 전환할 수 있도록 하는 제어방식으로서, 디젤기관(3)의 시동과 정지 때에 형성되는 오일 압력에 따라 폐기밸브(2)(2')가 개폐될 수 있도록 폐기밸브를 개폐하는 원격조종밸브(8)에 제어용 배관을 연결하고, 운용자의 판단자료로 활용할 수 있도록 조 종반(Control Panel)에 전시한다.

상기 디젤기관(3)은 디젤기관의 시동과 정지 과정에서 내,외부측 폐기밸브(2)(2')의 개폐를 자동화할 수 있도록 디젤기관(3)의 오일을 일시적으로 폐기밸브의 작동 압력으로 공급할 수 있으며, 상기 내,외부측 폐기밸브(2)(2')를 개폐하기 위한 작동력은 압력송신기(5)에서 감지되는 압력정도로서 종래와 같이 유압이나 공압을 이용할 수 있으며, 비상시에는 인력을 이용하지만, 유압이나 공압의 공급을 원격 조종하도록 한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명은, 폐기밸브(2') 후단의 폐기가스관(4')에 차있는 해수를 밀고 나갈 수 있는 설계압력에 도달하는 시간(몇 초)을 작동시험을 통해 얻고, 이에 맞추어 디젤기관(3)의 오일을 작동압력으로 공급할 수 있도록 한다.

통상 사용되는 압력스위치(도면에서 생략함)를 설치하여 폐기가스관(4)(4')내의 오일압력을 전달받아 원격조정밸브(8)를 전환하는 논리회로의 판단자료로 사용하고, 적정압력 이하에서는 시동정지(failure) 되도록 제어한다.

상기 3방향 조절밸브(7)와 외부폐기밸브(2') 사이에 위치하는 오일배관(6) 내에는 항상 오일이 차있는 상태로서 디젤기관(3)의 시동 단계에서는 순간적으로 가압된 상태에서 차단되어 있고, 디젤기관(3)의 운전 정지시에는 순간적으로 압력을 제거 후 차단된다.

상기와 같이 디젤기관(3)의 시동, 정지상태에서 발생하는 오일 압력으로 원격 조종하면, 계통설계에 따라서는 유압 계통이나 공압 계통에서 공급되는 압력에 의해 폐기밸브가 자동으로 개폐될 수 있어 별도로 승조원이 일일이 오일의 압력체크, 감시가 불필요하다.

이는 특히 잠수함의 스노클 항해에 있어 스노클 심도에서도 디젤기관의 시동과정을 자동화하는 단계로 발전시킬 수 있기 때문에 승조원의 오작동에 가능성을 줄일 수 있다는 이점이 제공된다.

또한, 상기와 같이 자동으로 폐기밸브의 제어가 가능해 짐에 따라 스노클 심도에서 잠수함 디젤기관의 시동을 신속하게 대처할 수 있다는 이점과, 송조원의 편의를 도모할 수 있는 이점이 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명은 디젤기관의 오일 압력을 이용한 제어방식을 갖는 잠수함은 디젤기관의 정상 작동 상태에서만 형성되는 비압축성 유체(Non-compressible Fluid)인 오일압력을 이용하여 연속적이고 정확한 응답성이 요구되는 폐기밸브를 개폐하고, 동시에 압축성 유체(Compressible Fluid)로 압력이 가변적인 배기가스 압력을 추가로 판단자료로만 사용함으로써 폐기가스관을 통한 침수 가능성을 없애고, 잠수함의 스노클 심도에서도 디젤기관의 시동을 자동(Automation) 단계로 발전시킬 수 있고, 각 폐기밸브의 개폐시점과 폐기압력의 감시를 자동화하여 승조원에 의한 오작동 가능성을 줄일 수 있으며, 잠항에 따른 스노클 심도에서 디젤기관의 시동을 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 잠수함의 디젤기관(3)으로부터 연결되며, 일측에 압력송신기(5)가 마련된 폐기가스관(4)을 통해 압력선체(1)에 부착 설치되는 내부폐기밸브(2) 및 외부에 별도의 폐기가스관(4')이 설치되어 있는 외부폐기밸브(2')의 개폐를 제어하도록 한 것에 있어서,

   상기 디젤기관(3)의 일부분으로 구비되어 있는 엔진오일 펌프(P)로부터 연결되는 오일배관(6) 상에 상기 내부폐기밸브(2)와 외부폐기밸브(2')를 디젤기관(3)의 시동과 정지시 발생하는 오일압력으로 원격조정할 수 있도록 3방향 조절밸브(7)가 추가로 설치되고, 상기 외부폐기밸브(2')측으로부터 연결되어 유압오일이나 공압의 공급을 조정하여 외부폐기밸브(2')를 개폐시키는 원격조정밸브(8)가 설치되며, 추가로 설치되는 3방향 조절밸브(7)와 엔진오일을 공급하는 오일배관(6)으로 원격조정밸브(8)가 연결되어 엔진오일 압력으로 원격조정밸브(8)를 개폐하여 내부 및 외부 폐기밸브(2)(2')를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브 자동제어구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 원격조정밸브(8)에 디젤기관(3)의 엔진오일을 항상 공급할 수 있도록 오일배관(6)이 기본적으로 구성되고, 디젤기관의 시동과 정지 과정에서만 일시적으로 3방향 조절밸브(7)를 전환하여 엔진오일 압력을 원격조정밸브(8)의 조종압력으로 이용할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 오일압력을 이용한 잠수함용 디젤기관의 폐기밸브 자동제어구조.

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