KR101523925B1 - 터렛의 설치 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터렛의 설치 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체에 터렛의 하부 바디를 설치하는 단계, 상기 하부 바디에 페데스탈을 설치하는 단계, 상기 터렛의 하부 바디가 회전할 때, 상기 페데스탈을 지지하면서 상기 선체에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체, 스위블이 조립되는 조립부 및 상기 하부 바디에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 단계, 상기 회전 지지체 및 상기 하부 바디 중 적어도 어느 하나에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량과 상기 조립부에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 합산하여 결과 데이터를 도출하는 단계, 및 상기 결과 데이터를 바탕으로 상기 페데스탈의 기계 가공을 실시하는 단계를 포함하는 터렛의 설치 방법을 제공할 수 있다.

Description

터렛의 설치 장치 및 방법{APPARATUS FOR INSTALLING TURRET AND METHOD FOR INSTALLING TURRET}

본 발명은 터렛의 설치 장치 및 방법에 관한 것이다.

해저에서 가스 또는 원유를 시추하는 시추선(drill ship)이나 LNG-FPSO(부유식 원유생산 하역 저장설비)는 시추를 보조하기 위한 터렛(turret)을 구비하고 있다. 터렛은 보통 선박의 한쪽 선단부, 통상 선수부에 마련된 수직 개구부를 포함하는 문풀(moon pool)에 장착되고, 체인 등에 의해 해저의 광구 플랫폼(subsea well platform)에 고정되어 선박을 계류하게 된다.

또한, 터렛은 선박이 터렛을 중심축으로 하여 상대적인 회전이 가능하도록 선박에 설치되어, 시추작업을 하는 동안 광구 플랫폼으로부터 선박으로의 가스 또는 원유의 이송을 위한 안정적이고 연속적인 이송경로를 제공한다.

즉, 해상의 선박이 가스 또는 원유가 이송되는 동안 바람, 파도 또는 조류에 의해 유동하는 경우에도 선박이 고정된 터렛을 중심축으로 하여 자유롭게 회전할 수 있게 하여, 선박의 유동에 상관없이 가스 또는 원유가 고정된 터렛 내부의 튜브 등을 통하여 안정적으로 이송될 수 있도록 하는 것이다. 이때, 터렛을 중심으로 선박이 회전하도록 하는 구조의 일 예는, 선체의 문풀에 설치된 베어링이 터렛의 측벽과 미끄럼 접촉하도록 구성되어 터렛이 회전 가능하도록 하는 것이다.

이러한 터렛을 선박에 설치하기 위해, 터렛을 문풀의 개구부로 삽입한 후에 터렛을 회전시켜 보는 로테이팅 테스트가 이루어지게 된다. 터렛의 로테이팅 테스트는 터렛 상부에 배치되는 스위블(Swivel)을 지지하는 페데스탈(Pedestal)의 회전 성능을 검증하고, 스위블이 조립되는 페데스탈의 조립부에 대하여 필요한 기계 가공량을 설정한 후 기계가공을 수행함으로써, 페데스탈과 스위블의 흔들림 공차를 선주가 요구하는 수준으로 설정하기 위함이다.

여기서, 흔들림 공차란 상기 페데스탈의 조립부의 상면 둘레를 이루는 원과 터렛의 하부 바디의 둘레를 이루는 원의 진원도(원통도)를 의미한다.

구체적으로, 터렛의 로테이팅 테스트는 터렛 상부에 배치되는 스위블(Swivel)을 지지하는 페데스탈(Pedestal)의 회전 성능을 검증하고, 스위블이 조립되는 페데스탈의 조립면에 대하여 필요한 기계 가공량을 설정한 후 기계가공을 수행함으로써 페데스탈의 조립면에 대해 선주가 요구하는 흔들림 공차를 충족시키기 위한 것이다.

터렛의 최상부에 위치하는 스위블(Swivel)은 하측에 위치하는 페데스탈(Pedestal)에 의해 지지되는데, 스위블은 페데스탈의 상부에 형성되는 조립부에 형상 공차를 이용하여 끼움 조립될 수 있다. 이때, 상기 조립부의 중심축이 터렛의 하부 바디의 중십축과 조금이라도 어긋나는 경우 하부 바디보다 훨씬 높은 높이를 갖는 스위블은 상기 문풀의 중심축으로부터 크게 기울게 된다. 이렇게 스위블이 문풀의 중심축으로부터 크게 기울어지는 경우 해저면에 계류하는 라이저로부터 원유 등을 공급받을 때 스위블을 구성하는 부재들에서 누출이 발생될 수 있고, 터렛의 수명을 크게 단축시킬 수 있다는 문제가 있다.

이렇게 스위블이 문풀의 중심축으로부터 기울어지는 것은 다음과 같은 두 가지 원인에 의해 발생될 수 있다. 첫째, 터렛을 선체에 설치할 때 먼저 페데스탈 및 스위블이 터렛에 조립되지 않은 상태에서 선체의 문풀에 터렛의 하부 바디를 삽입하여 설치한 후, 상기 하부 바디의 상부에 페데스탈을 용접하게 되는데, 이때 용접이 균일하게 이루어지지 않은 경우 스위블 및 페데스탈이 터렛에 설치되었을 때 스위블이 기울어질 수 있다. 둘째, 터렛이 회전 가능하도록 문풀의 갑판부 상면에서 터렛을 지지하는 베어링이 터렛의 설치 후에 조금씩 변형되거나 움직이면서 터렛과 스위블이 중심축이 서로 어긋나서 결과적으로 스위블이 상기 문풀에 대하여 기울어질 수 있다.

따라서, 터렛의 제작 단계에서, 스위블이 조립되는 페데스탈의 조립부의 흔들림 공차를 요구되는 수준으로 설정하고, 이를 선주에게 명확히 증명할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 필요에 착안하여 제안된 것으로서, 페데스탈의 조립부의 흔들림 공차를 요구되는 수준으로 설정할 수 있고, 흔들림 공차가 만족된다는 사실을 명확히 증명할 수 있는 터렛의 설치 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체에 터렛의 하부 바디를 설치하는 단계; 상기 하부 바디에 페데스탈을 설치하는 단계; 상기 터렛의 하부 바디가 회전할 때, 상기 페데스탈을 지지하면서 상기 선체에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체, 스위블이 조립되는 조립부 및 상기 하부 바디에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 단계; 상기 회전 지지체 및 상기 하부 바디 중 적어도 어느 하나에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량과 상기 조립부에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 합산하여 결과 데이터를 도출하는 단계; 및 상기 결과 데이터를 바탕으로 상기 페데스탈의 기계 가공을 실시하는 단계를 포함하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 하부 바디의 변위량 측정 시, 상기 선체가 진수되었을 때 상기 하부 바디의 해수면 상측 부분의 변위량을 측정하고, 상기 하부 바디의 해수면 하측 부분의 변위량은 상기 터렛이 상기 선체에 삽입되기 전에 측정되어 데이터 저장부에 저장되며, 상기 결과 데이터를 도출하는 단계는, 상기 하부 바디의 해수면 상측 부분 및 하측 부분 중 적어도 어느 하나의 변위량과 상기 조립부의 변위량을 합산하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한. 상기 페데스탈의 기계 가공을 실시하는 단계 이전에, 상기 결과 데이터를 이용하여 상기 페데스탈의 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계는 상기 조립부와 상기 스위블의 흔들림 공차가 기 설정된 기준치 이하인지 여부로 판단하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 기계 가공을 실시하는 단계 이후에 상기 변위량을 측정하는 단계, 상기 결과 데이터를 도출하는 단계 및 상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계를 반복하여 수행되는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 페데스탈의 기계 가공이 불필요하다고 판단된 경우에는 상기 조립부에 상기 스위블이 설치되는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 페데스탈의 기계 가공이 필요하다고 판단된 경우에는 상기 결과 데이터를 바탕으로 상기 페데스탈의 필요한 기계 가공량을 산출하는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 기계 가공은 상기 조립부에 대하여 이루어지고, 상기 기계 가공량은 상기 조립부와 상기 스위블의 흔들림 공차를 기 설정된 기준치 이하로 설정하는 가공량인 터렛의 설치 방법이 제공될 수 있다.

또한, 선체에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체를 통해 상기 선체에 설치되고, 스위블이 조립되는 조립부를 포함하는 페데스탈이 설치되기 이전에 상기 선체에 설치되는 하부 바디를 포함하는 터렛의 설치 장치에 있어서, 상기 선체에 제공되고, 상기 하부 바디가 상기 선체에 설치된 후 상기 선체에 대하여 회전할 때, 상기 회전 지지체, 상기 하부 바디 및 상기 조립부에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 계측유닛; 및 상기 회전 지지체 및 하부 바디 중 적어도 어느 하나의 변위량 데이터와 상기 조립부의 변위량 데이터를 합산하여 결과 데이터를 도출하는 전산유닛을 포함하는 터렛의 설치 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 터렛의 로테이팅 테스트를 통해 페데스탈의 조립부의 흔들림 공차를 선주가 요구하는 수준으로 설정하기 위한 기계 가공량을 산출하고, 이에 따라 페데스탈의 조립부의 기계 가공을 실시하여 조립부의 흔들림 공차를 요구되는 수준으로 설정할 수 있고, 페데스탈의 조립부의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 충족한다는 점을 명확히 증명할 수 있다.

도 1은 터렛이 선체에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 터렛의 로테이팅 테스트를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 터렛의 주변부에 설치한 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 테스트 장치의 구체적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 2의 테스트 장치를 이용하여 흔들림 공차를 요구되는 수준으로 설정하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 도 2의 테스트 장치를 이용한 로테이팅 테스트의 일 실험예에 따른 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 2의 페데스탈의 조립부에 대한 기계 가공량을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

설명에 앞서, 본 명세서에서 수평 방향 및 수직 방향이라는 표현은 선박의 갑판면에 대한 수평 방향 및 수직 방향을 의미하는 것으로 정의하겠다.

도 1은 터렛이 선체에 설치된 모습을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 터렛(10)의 상부에는 해저로부터 라이저를 통해 추출된 기름 등의 자원이 선체(1)로 공급되는 터렛(10) 내부의 유로와 연결되고 터렛(10)이 선체(1)에 대하여 회전하더라도 상기 유로로부터 상기 자원이 문제 없이 공급될 수 있도록 하는 스위블(Swivel, 11)이 배치된다. 또한, 스위블(11)의 하측에 스위블(11)을 지지하는 페데스탈(Pedestal, 14)이 제공되고, 페데스탈(14)을 지지하면서 베어링(13, 도2 참조)에 의해 선체(1)에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체(12)가 터렛(10)의 하부 바디(16)의 상부에 형성된다. 여기서 하부 바디(16)는 터렛(10)의 설치 과정에서 페데스탈(14)이 설치되기 전에 선체(1)에 먼저 설치되는 부분으로 정의될 수 있다. 또한, 회전 지지체(12)를 지지하는 베어링(13)은 복수 개가 문풀의 둘레부를 따라서 원형으로 배치된다.

스위블(11)은 페데스탈(14)의 상부에 해당되는 조립부(15)와 형상 공차를 이용한 끼움 조립 방식에 의해 페데스탈(14)에 조립될 수 있다. 이상적으로는 페데스탈(14)의 중심과 하부 바디(16)의 중심을 연결하는 중심선(Z)과 스위블(11)의 중심선이 정확히 일치하는 것이 좋지만, 페데스탈(14)과 하부 바디(16) 사이에 형성되는 용접면에 따른 오차 또는 베어링(13)의 이동이나 형상 변화에 따른 오차 등으로 인해 조립부(15)의 형상이 선주가 요구하는 흔들림 공차를 충족시키지 못하는 경우가 있을 수 있다.

여기서, 조립부(15)의 흔들림 공차는 조립부(15)의 상면을 구성하는 원과 회전 지지체(12)(또는 하부 바디(16))의 둘레를 구성하는 원의 진원도(원통도)를 의미한다. 이러한 조립부(15)의 흔들림 공차는 일 예로 3 mm 이하로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

스위블(11)은 페데스탈(14)의 상측으로 상당한 높이를 갖게 되므로, 조립부(15) 부분에서는 스위블(11)의 중심축(X)이 중심축(Z)에 대하여 미세한 각도로 어긋나더라도, 스위블(11)의 단부 측에서는 중심축(X)이 페데스탈(14)의 중심축(Z)에 대하여 수 센티미터 정도 떨어지게 된다. 따라서 조립부(15)의 형상이 흔들림 공차에 맞지 않는 경우 공차를 재설정하는 작업이 필요하게 된다.

이를 위해, 터렛(10)의 주변부에 테스트 장치(도 3, 20)를 설치한 후 터렛(10)을 임의로 회전시키면서 터렛(10)의 특정 지점에서의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하여, 측정값을 토대로 조립부(15)의 기계가공량을 설정할 수 있다.

이때, 터렛(10)의 측면 위치는 터렛(10)의 외주면이 상기 문풀로부터 이격된 상대적인 위치를 의미하고, 평면 위치는 회전 지지체(12)의 상면 또는 하면과 페데스탈(14)의 상면의 높이를 의미한다. 만약, 터렛(10)의 중심축이 문풀의 중심축에 대하여 기울어진 경우에는 상부 덱(12)의 상면 또는 하면과 페데스탈(14)의 상면의 각 지점에서 높이가 상이할 것이다.

또한, 터렛(10)의 중심축이 상기 문풀의 중심축과 정확히 일치하지 않고 미세하게 틀어진 경우에는 터렛(10)이 연속적으로 회전을 할 때, 테스트 장치(20)의 계측기(도 2, S1, S2, S3, S4, S5)가 설치된 각 지점에서의 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치가 미세하게 변하게 되는데, 이를 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량이라고 정의할 수 있다.

한편, 도 2는 도 1의 터렛의 로테이팅 테스트를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 터렛의 주변부에 설치한 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 테스트 장치의 구체적인 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로테이팅 테스트 장치(20)는 터렛(10)의 주변부에 설치되고 터렛(10)의 둘레부의 정해진 지점에 대하여 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 계측유닛(100) 및 계측유닛(100)에 의해 측정된 변위량을 근거로 변위량 데이터를 얻고, 상기 변위량 데이터를 처리하는 전산유닛(200)을 포함할 수 있다. 또한, 테스트 장치(20)는 터렛(10)을 와이어 및 크레인 등을 이용하여 임의로 회전시킬 수 있는 회전유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.

계측유닛(100)은 선체(1) 상의 터렛(10) 주변부에 임시로 설치되고, 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치를 측정하는 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)를 포함할 수 있다. 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)는 일 예로 다이얼 게이지(Dial Gauge) 또는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 일 수 있으나, 본 발명의 사상이 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 종류에 한정되는 것은 아니다. 다만, LVDT 자기식 변위 계측 센서를 사용하는 경우에는 매우 미세한 단위까지 측정이 가능하며, 실시간 측정이 가능하다는 장점이 있다.

여기서, LVDT란 자기적 소자(Magnetic element) 변환 방식을 사용하는 변위 측정 센서의 일종으로, 기계적 변위가 1차측 코일과 2차측 코일 사이에서 발생하는 자속의 변화, 즉, 상호 인덕턴스를 변화시키는 트랜스듀서로서, 대상 물체의 변위를 측정하는 데 사용되는 것이다.

계측기(S1, S2, S3, S4, S5)는 변위를 측정하려는 물체의 표면에 측정점을 두고 상기 측정점에 센싱 팁이 맞닿도록 지지대에 고정될 수 있다. 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)에 의해 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 원리를 설명하면, 측정 물체가 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)를 향해 이동하는 경우, 측정 물체에 의해 센싱 팁이 눌리는 정도를 통해 해당 지점에서의 측면 위치 또는 평면 위치의 변위량을 측정할 수 있다. 반대로 측정 물체가 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)로부터 멀어지는 경우, 계측기(S1, S2, S3, S4, S5) 내부에 제공되면서 상기 센싱 팁에 탄성력을 가하는 탄성 부재에 의해 센싱 팁이 측정 물체의 이동에 따라 함께 돌출됨으로써 돌출된 길이를 통해 측면 위치 또는 평면 위치의 변위량을 측정할 수 있다.

계측기(S1, S2, S3, S4, S5)는 실시간으로 회전하는 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하고, 측정한 값을 전산유닛(200)으로 보낸다.

계측유닛(100)은 터렛(10)의 상부면에 대하여 수평 방향으로 연장하듯이 배치되는 수평지지대(102) 및 수평지지대(102)를 터렛(10) 주변부의 선체(1) 상부면과 연결하도록 배치되어 수평지지대(102)를 지지하는 수직지지대(104)를 포함할 수 있다. 수평지지대(102)와 수직지지대(104)는 일 예로 빔 형상일 수 있고, 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)가 설치되는 지그로서 작용할 수 있다.

수평지지대(102)는 페데스탈(14)의 상면으로부터 상측으로 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있으며, 위에서 보았을 때 “X”자를 그리도록 두 개의 빔이 서로 교차되게 배치될 수 있다. 또한, 수직지지대(104)는 수평지지대(102)의 단부로부터 하측으로 연장되듯이 제공되어 수평지지대(102)를 선체(1)에 대하여 지지할 수 있다.

수평지지대(102) 및 수직지지대(104)에는 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)가 소정의 위치에 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 수평지지대(102)에 설치되는 상부수직계측기(S1) 및 상부수평계측기(S2), 수직지지대(104)에 설치되는 하부수직계측기(S3) 및 문풀의 내벽면에 설치되는 하부수평계측기(S4, S5)가 제공되는 경우를 예로 들어 도시하나, 본 발명의 사상은 제공되는 계측기의 개수 및 설치 위치에 의해 한정되지는 않고, 제공되는 계측기의 개수 및 설치 위치는 터렛의 형상, 측정이 요구되는 위치 등 상황에 따라 달라질 수 있다.

본 실시예에 따른 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 배치를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상부수직계측기(S1)는 측정점이 페데스탈(14)의 상면에 위치하여 측정점이 위치하는 지점에서의 페데스탈(14)의 평면 위치의 변위량을 측정할 수 있다. 또한, 상부수평계측기(S2)는 측정점이 페데스탈(14)의 측면에 위치하여 측정점이 위치하는 지점에서의 페데스탈(14)의 측면 위치의 변위량을 측정할 수 있다.

하부수직계측기(S3)는 회전 지지체(12)의 하면에 측정점이 위치하도록 수직지지대(104)의 하측에 배치될 수 있다. 또한, 하부수평계측기(S4, S5)는 하부 바디(16)에 측정점이 위치하도록 문풀의 내부에 배치될 수 있다. 하부수평계측기(S4, S5)는 하부 바디(16)의 상부에 대응하여 배치되는 제 1 하부수평계측기(S4)와, 제 1 하부수평계측기(S4)보다 하측에 대응하여 배치되는 제 2 하부수평계측기(S5)로 구성될 수 있다.

또한, 터렛(10)이 탑재된 선체(1)가 바다로 진수되어 해수면(W)이 선체(1)의 일정 수준 높이까지 도달한 후에 계측유닛(100)이 선체에 설치되는 경우에는 제 2 하부수평계측기(S5)가 해수면(W)보다 높은 위치에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 해수면(W)에는 닿지 않는 가장 낮은 높이에 위치할 수 있다.

상술한 바와 같이 배치되어 터렛(10)의 주변부에 설치되는 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)는 전산유닛(200)의 데이터 수집부(210)에 연결되어 데이터 수집부(210)로 측정값을 전달할 수 있다. 본 실시예에서는 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)에서 측정된 값이 데이터 수집부(210)로 전달되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 작업자가 육안으로 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 게이지를 직접 확인하도록 구성되는 것도 가능하다.

전산유닛(200)은 데이터 수집부(210)에 전달된 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 측정값을 실시간으로 수집하여 저장 및 소정의 알고리즘에 따라 처리하여 회전중인 터렛(10)의 회전 중심축, 기울어진 정도, 터렛(10)의 각 지점에서부터 문풀의 내벽면과의 거리 등 터렛(10)의 현재 상태를 실시간으로 계산하여 작업자가 확인할 수 있도록 출력한다. 구체적으로, 전산유닛(200)은 데이터 수집부(210) 외에, 데이터 수집부(210)에서 수집된 변위량 데이터를 바탕으로 소정의 알고리즘에 따라 처리하여 결과 데이터를 도출하는 데이터 처리부(220), 데이터 수집부(210)로부터 수집된 변위량 데이터를 저장하는 데이터 저장부(230) 및 데이터 처리부(220)에서 도출된 결과 데이터를 디스플레이 화면으로 출력하는 출력부(240)를 포함할 수 있다.

데이터 처리부(220)는 예컨대 소형 내장형 컴퓨터로 이루어질 수 있고, 소정의 알고리즘을 포함하는 프로그램을 내장한 메모리, CPU 등을 구비할 수 있다. 상기 소정의 알고리즘은 데이터 수집부(210)로부터 실시간으로 수집된 측정값 데이터를 입력값으로 하여 전산 처리를 통해 현재 회전중인 터렛(10)의 회전 중심축, 기울어진 정도, 터렛(10)의 각 지점에서부터 문풀의 내벽면과의 거리 등을 결과 데이터로 산출해내는 알고리즘일 수 있다. 또한, 상기 알고리즘은 일 예로, 다음 식을 통해 터렛(10)이 선체(1)에 대하여 기울어진 각도(Θ)를 구하는 프로세스를 포함할 수 있다.

여기서, S1은 페데스탈(14)의 측면 위치의 변위량을 의미하고, S2는 터렛(10)의 측면 위치 변위량을 의미하며, l은 페데스탈(14)의 측면 위치의 변위량을 측정하는 상부수평계측기(S2)와 터렛(10)의 측면 위치의 변위량을 측정하는 제 1 하부수평계측기(S4) (또는 제 2 하부수평계측기(S5))의 높이차를 의미한다.

또한, 상기 소정의 알고리즘은 데이터 처리 관련 분야에 있어서 주지의 기술 상식으로 충분히 도출될 수 있는 것이므로, 더 이상의 자세한 설명은 생략하겠다.

데이터 저장부(230)는 컴퓨터 메모리를 포함하여 데이터 수집부(210)에서 수집된 측정값을 저장하도록 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는 데이터 처리부(220)에서 도출된 결과 데이터를 전달받아 저장하도록 구성되는 것도 가능하다. 데이터 저장부(230)에 저장된 데이터는 추후에 로테이팅 테스트의 기록으로서 활용될 수 있으며, 작업자가 원하면 언제든지 열람이 가능하도록 제공될 수 있다.

출력부(240)는 데이터 처리부(220)로부터 결과데이터를 전달받아 이를 바탕으로 소정의 정제 작업을 거쳐서 터렛(10)의 현재의 자세에 대한 데이터를 디스플레이할 수 있다. 이를 위해, 출력부(240)는 디스플레이를 할 수 있는 모니터 등을 더 포함할 수 있다.

한편, 터렛(10)의 해수면(W)보다 낮은 하단부부터 제 1 하부수평계측기(S4) 또는 제 2 하부수평계측기(S5)에 의해 측정되는 부분까지의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량에 관한 데이터는 터렛(10)이 선체(1)의 문풀 내에 삽입되기 전에 미리 측정되어 데이터 저장부(230)에 기 저장되어 있고, 데이터 처리부(220)에서 결과값을 도출할 때 데이터 수집부(210)에서 수집된 데이터와 기 저장된 데이터를 합산하여 결과를 도출하도록 구성될 수 있다. 또한, 제 1 하부수평계측기(S4) 및 제 2 하부수평계측기(S5)에 의해 하부 바디(16)의 측면 위치의 변위량이 측정될 때, 하부 바디(16) 해수면(W) 위쪽 부분의 변위량이 측정되고, 하부 바디(16)의 해수면(W) 아래쪽 부분의 측면 위치의 변위량은 터렛(10)이 선체(1)의 문풀 내에 삽입 설치되기 전에 미리 측정되어 데이터 저장부(230)에 저장될 수 있다.

전산유닛(200)은 터렛(10)이 문풀에 대하여 위험 거리 이하로 근접하는 경우에는 빛 또는 소리 등을 통해서 작업자에게 위험 신호를 내보내는 알람부(250)를 더 포함할 수 있다. 알람부(250)는 데이터 처리부(220)와 연결되어 데이터 처리부(220)로부터 터렛(10)이 문풀과 위험 거리 이하로 근접하였다는 결과데이터를 전달받으면 즉시 벨소리를 울리거나, 경고등을 점등하는 등의 방식으로 작업자에게 위험 상황을 즉각적으로 알릴 수 있다. 이로써 로테이팅 테스트 과정에서 위험 상황이 닥쳤을 때 작업자가 터렛(10)의 회전을 중지시키는 등 신속하게 대처할 수 있도록 함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있다. 알람부(250)는 출력부(240)와도 연결되어 위험 상황을 출력부(240)를 통해 디스플레이 함으로써 알리는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 테스트 장치(20)를 이용하여 터렛(10)의 로테이팅 테스트를 실시할 수 있고, 테스트 결과데이터를 바탕으로 페데스탈(14)의 조립부(15)의 기계 가공량을 계산하여 이를 토대로 조립부(15)의 기계가공을 실시할 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 터렛의 설치 방법의 공정 과정을 도 4의 순서도를 참조하여 이하에서 설명하겠다.

도 4는 도 2의 테스트 장치를 이용하여 흔들림 공차를 요구되는 수준으로 설정하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터렛의 설치 방법은 하부 바디(16)를 선체(1)에 형성된 문풀의 내부에 삽입하여 베어링(13)에 의해 회전 가능하게 지지되도록 설치한 후, 삽입된 하부 바디(16)의 상부에 페데스탈(14)이 설치된다(S100). 이때 페데스탈(14)은 하부 바디(16)와 용접을 통해 고정될 수 있다.

페데스탈(14)을 하부 바디(16) 상부에 설치한 후, 터렛(10)의 로테이팅 테스트를 위한 테스트 장치(20)를 터렛(10)의 주변부에 설치할 수 있다(S200). 이때 테스트 장치(20)에 포함되는 복수 개의 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)는 페데스탈(14), 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)의 정해진 위치에 대응되게 배치되어 각 지점에서의 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정할 수 있다.

테스트 장치(20)를 설치한 후, 터렛(10)의 회전 지지체(12)를 회전시키면서 각 지점에서의 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정한다(S300). 회전 지지체(12)는 하부 바디(16) 및 페데스탈(14)과 위치 고정되므로 회전 지지체(12)가 회전하면 터렛(10)의 다른 부분도 함께 회전하게 된다.

한편, 선체(1)의 문풀에는 문풀 내주면을 따라 0도부터 360도까지 소정 각도마다 마킹될 수 있고, 마킹된 각 지점에 대응되는 위치에 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)가 배치될 수 있다. 이로써 마킹된 각 지점에 대하여 터렛(10)의 측면 위치 및 평면 위치에 대한 변위량 데이터를 얻을 수 있다. 터렛(10)은 변위량 측정을 위해 소정 횟수, 예컨대 일 회 회전시킬 수 있다. 그러나 본 발명의 사상은 터렛(10)의 회전 횟수에 의해 한정되지 않는다.

상기 S300 단계는 터렛(10)을 회전시키면서 각 지점의 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 단계이므로, 변위량 측정 단계라고 말할 수 있다.

변위량 측정을 완료하면 변위량 데이터가 전산유닛(200)의 데이터 수집부(210)로 전달되고, 데이터 수집부(210)에서 데이터 처리부(220) 및 데이터 저장부(230)로 수집된 데이터가 전달될 수 있다. 데이터 처리부(220)는 수집된 데이터를 전달받아서 전산 처리하여 페데스탈(14)의 조립부(15)의 형상 및 중심축의 위치 등에 관한 결과 데이터를 도출할 수 있다(S400).

상기 S400 단계는 변위량 데이터를 수집하여 전산 처리를 통해 결과 데이터를 도출하는 단계이므로, 결과 데이터 도출 단계라고 말할 수 있다. 구체적인 결과 데이터 도출 과정은 후술하겠다.

상기 결과 데이터를 얻으면, 이를 분석하여 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 확인 결과 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족시키지 못하는 경우에는 기계가공량을 계산하여 조립부(15)에 대한 기계 가공을 실시한다(S600).

기계 가공이 완료되면 상기 S300 내지 S500 단계를 반복하여 로테이팅 테스트를 실시함으로써 기계 가공된 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족하는지 확인할 수 있다.

만약, 기계 가공을 거쳤거나 최초의 테스트에서 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족하는 경우에는 조립부(15)에 스위블(11)을 형상 공차를 이용해 조립할 수 있다(S700).

한편, 변위량 측정 단계(S300)에서 도출된 결과 데이터는 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족하는지 여부를 판단하는데 사용되고, 기계 가공이 필요한 경우에는 기계 가공량을 계산하는데 사용된다. 이하에서는 실제로 상술한 과정을 거쳐서 로테이팅 테스트를 수행한 실험예를 들어, 결과 데이터를 산출하는 과정, 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족하는지 여부의 판단 및 기계가공량 계산 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명하겠다.

도 5는 도 2의 테스트 장치를 이용한 로테이팅 테스트의 일 실험예에 따른 데이터를 나타내는 그래프이다.

본 실험예에 따른 변위량 데이터는 아래 표 1 및 표 2와 도 5에 도시된 그래프로 나타내었다. 구체적으로, 표 1 및 2는 계측유닛(100)에 의해 터렛(10)의 측정값을 터렛(10)의 각 지점의 각도에 따라서 정리한 것이고, 표 1은 평면 위치의 변위를 측정한 값을 나타내는 표이며, 표 2는 측면 위치의 변위를 측정한 값을 나타내는 표이다. 또한, 표 1의 데이터는 도 5(a)의 그래프로 도시하였고, 표 2의 데이터는 도 5(b)의 그래프로 도시하였다. 또한, 표에서 (-) 값은 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 센싱 팁이 인입된 양을 의미하고, (+) 값은 계측기(S1, S2, S3, S4, S5)의 센싱 팁이 돌출된 양을 의미한다.

표 1 및 2에서 맨 왼쪽 칼럼의 "Datum" 항목은 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)에 대하여 측정한 값을 나타내고, "Before machining" 항목은 기계 가공 전에 페데스탈(14)의 조립부(15)에 대하여 측정한 값을 나타내며, "After machining" 항목은 기계 가공이 완료된 후 페데스탈(14)의 조립부(15)에 대하여 측정한 값을 나타낸다. 또한, "Run-out" 항목은 기준이 되는 "Datum" 값과 "After machining" 값의 차이를 나타낸다. 표 1 및 2는 요구되는 흔들림 공차가 설계 형상에 대하여 3 mm 이하로 설정된 경우를 예로 든 것이며, 터렛(10)의 모든 각도에 대하여 "Run-out" 값이 3 mm 이하인 경우에 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족한다고 판단할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 도 5(a)의 도면부호 V1은 표 1의 "Datum" 항목의 데이터를 나타내고, V2는 표 1의 “Before machining" 항목의 데이터를 나타내며, V3는 표 1의 "After machining” 항목의 데이터를 나타낸다. 또한, 도 5(b)의 도면부호 H1은 표 2의 "Datum" 항목의 데이터를 나타내고, H2는 표 2의 “Before machining" 항목의 데이터를 나타내며, H3는 표 2의 "After machining” 항목의 데이터를 나타낸다.

기계 가공을 실시하기 전에 로테이팅 테스트를 실시하여 변위량 측정 단계(S300)에서 얻어지는 변위량 데이터 중 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)에 대한 데이터는 "Datum" 항목의 데이터가 되고, 페데스탈(14)의 조립부(15)에 대한 데이터는 "Before machining" 항목의 데이터가 된다. 이때, "Datum" 항목의 데이터는 터렛(10)이 선체(1)에 삽입되기 전에 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)에 대하여 미리 측정되어 데이터 저장부(230)에 저장되어 있는 값일 수도 있다.

데이터가 수집되면, 결과 데이터 도출 단계(S400)에서 각 지점에 대한 "Datum" 값과 "Before machining" 값의 차이를 결과 데이터로서 도출할 수 있다. 또한, 표 1, 2 및 도 5의 그래프는 도출된 결과 데이터의 한 예에 불과하고, 이 밖에 결과 데이터로서 하부 바디(16)와 회전 지지체(12)의 중심축의 위치, 조립부(15)의 중심축의 위치, 조립부(15)의 표면 형상 등을 도출하는 것도 가능하다.

본 실험예에서는 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)에 대한 데이터가 각도에 따른 각 지점에 대하여 단일한 데이터인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 복수 개의 데이터인 경우도 가능하고, 이 경우 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)의 수직 방향으로 여러 지점에 대하여 변위량이 측정될 수 있고, 측정된 변위량 데이터는 "Datum" 항목에 대하여 복수 개의 행으로 표현되어 저장될 수 있다. 또한, 회전 지지체(12) 및 하부 바디(16)에 대한 데이터가 각도에 따른 각 지점에 대하여 복수 개의 데이터인 경우, 복수 개의 "Datum" 값 각각에 대하여 "Before machining" 값과의 차이를 결과 데이터로서 도출할 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 데이터 중 적어도 일부는 터렛(10)의 하부 바디(16)의 해수면(W) 하측의 물에 잠기는 부분에 대하여 터렛(10)이 선체(1)에 삽입되기 전에 미리 측정되어 데이터 저장부(230)에 저장된 데이터일 수 있다.

한편, 표 2에서, 180도 지점의 "Datum" 값과 "Before machining" 값의 차이가 3 mm가 넘는 것을 알 수 있다. 이와 같이 터렛(10)의 각 지점 중 단 한 지점의 데이터라도 "Datum" 값과 "Before machining" 값의 차이가 3 mm가 넘는 경우에는 기계 가공이 필요하다고 판단할 수 있으며, 반대로 모든 데이터에 대하여 "Datum" 값과 "Before machining" 값의 차이가 3 mm 미만인 경우에는 기계 가공이 필요 없다고 판단할 수 있다.

본 실험예에서는 "Datum" 값과 "Before machining" 값의 차이가 3 mm 미만인지 여부를 기준으로 기계 가공의 실시 여부를 판단하였으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 기준값은 3 mm가 아닌 다른 값으로도 설정될 수 있으며, 터렛(10)의 각 지점 중 단 한 지점의 데이터가 아닌 모든 데이터가 기준값을 넘는 경우 또는 특정 지점의 데이터가 기준값을 넘는 경우를 판단 기준으로 삼는 것도 가능하다.

기계 가공이 필요하다고 판단하면 기계 가공을 실시하게 되는데, 이때 기계 가공량을 결정하는 기준은 도 6으로써 설명될 수 있다.

도 6은 도 2의 페데스탈의 조립부에 대한 기계 가공량을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 표 1, 2 및 도 5의 그래프로부터 조립부(15)의 수평 방향 및 수직 방향 형상을 알 수 있다. 구체적으로, 페데스탈(14)이 최초로 터렛(10)에 조립될 때, 조립부(15)는 원래의 설계 형상에서 기계 가공에 따른 가공 마진을 포함시켜서 더 큰 치수로 제작되어 제공될 수 있다.

가공 마진을 포함한 조립부(15)의 가공 전 형상(15a)은 중심(C1)을 갖는 원 형상이고, 가공 전 형상(15a)의 중심(C1)은 하부 바디(16) 및 회전 지지체(12)의 중심이 이루는 직선상에 놓여있지 않고 이격되어 있을 수 있다. 이러한 가공 전 형상(15a) 및 이의 중심(C1)은 로테이팅 테스트를 통해 얻은 변위량 데이터를 사용하여 계산될 수 있다. 여기서, 도 6의 도면 부호 15b는 가공 전 형상(15a)의 중심(C1)을 그대로 유지하면서 조립부(15)의 설계 치수대로 기계 가공을 실시한 경우의 조립부(15)의 형상에 해당한다.

이렇게 계산된 가공 전 형상(15a)의 중심(C1)을 하부 바디(16) 및 회전 지지체(12)의 중심이 이루는 직선상에 놓이도록 가공량을 계산할 수 있고, 계산된 가공량으로 기계 가공을 실시하여 가공 후 형상(15c)을 얻을 수 있으며, 조립부(15)의 중심도 C1에서 C2로 변경될 수 있다. 가공 후 형상(15c)의 중심(C2)은 하부 바디(16) 및 회전 지지체(12)의 중심이 이루는 직선상에 놓일 수 있다.

기계 가공이 완료된 후 다시 한번 로테이팅 테스트를 실시할 수 있고, 그 결과는 표 1 및 2의 "After machining” 항목의 데이터와 도 5의 V3 및 H3로 나타내었다. 기계 가공 결과 "Datum" 값과 "After machining” 값의 차이가 모든 지점에 대하여 기준값인 3 mm 이하가 되므로, 이로써 조립부(15)의 흔들림 공차를 만족한다는 점이 증명될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 터렛의 설치 방법에 따르면, 터렛(10)의 로테이팅 테스트를 통해 터렛(10)의 형상에 따른 터렛(10) 주변부의 선체(1)의 각 지점에서의 측면 위치 및 평면 위치를 측정할 수 있고, 측정된 데이터로 페데스탈(14)의 조립부(15)의 기계 가공 여부 및 기계 가공량을 판단할 수 있으며, 이를 바탕으로 기계 가공을 실시하여 조립부(15)의 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족할 수 있고, 기계 가공 이후에 로테이팅 테스트를 재차 실시함으로써 흔들림 공차가 요구되는 수준을 만족한다는 사실을 명확하게 증명할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 터렛의 제조 방법의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 선체 10: 터렛
11: 스위블 12: 회전 지지체
13: 베어링 14: 페데스탈
15: 조립부 16: 하부 바디
20: 테스트 장치 100: 계측유닛
S1~S5: 계측기
200: 전산유닛 210: 데이터 수집부
220: 데이터 처리부 230: 데이터 저장부
240: 출력부 250: 알람부
S100: 페데스탈 설치 단계
S200: 테스트 장치 설치 단계
S300: 변위량 측정 단계
S400: 결과 데이터 도출 단계
S500: 기계 가공 여부 판단 단계
S600: 기계 가공 실시 단계
S700: 스위블 설치 단계

Claims (9)

1. 선체에 터렛의 하부 바디를 설치하는 단계;
   상기 하부 바디에 페데스탈을 설치하는 단계;
   상기 터렛의 하부 바디가 회전할 때, 상기 페데스탈을 지지하면서 상기 선체에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체, 스위블이 조립되는 조립부 및 상기 하부 바디에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 단계;
   상기 회전 지지체 및 상기 하부 바디 중 적어도 어느 하나에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량과 상기 조립부에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 합산하여 결과 데이터를 도출하는 단계; 및
   상기 결과 데이터를 바탕으로 상기 페데스탈의 기계 가공을 실시하는 단계를 포함하는 터렛의 설치 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부 바디의 변위량 측정 시,
   상기 선체가 진수되었을 때 상기 하부 바디의 해수면 상측 부분의 변위량을 측정하고,
   상기 하부 바디의 해수면 하측 부분의 변위량은 상기 터렛이 상기 선체에 삽입되기 전에 측정되어 데이터 저장부에 저장되며,
   상기 결과 데이터를 도출하는 단계는,
   상기 하부 바디의 해수면 상측 부분 및 하측 부분 중 적어도 어느 하나의 변위량과 상기 조립부의 변위량을 합산하는 터렛의 설치 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 페데스탈의 기계 가공을 실시하는 단계 이전에, 상기 결과 데이터를 이용하여 상기 페데스탈의 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계는 상기 조립부와 상기 스위블의 흔들림 공차가 기 설정된 기준치 이하인지 여부로 판단하는 터렛의 설치 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 기계 가공을 실시하는 단계 이후에 상기 변위량을 측정하는 단계, 상기 결과 데이터를 도출하는 단계 및 상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계를 반복하여 수행되는 터렛의 설치 방법.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서,
   상기 페데스탈의 기계 가공이 불필요하다고 판단된 경우에는 상기 조립부에 상기 스위블이 설치되는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 기계 가공이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서,
   상기 페데스탈의 기계 가공이 필요하다고 판단된 경우에는 상기 결과 데이터를 바탕으로 상기 페데스탈의 필요한 기계 가공량을 산출하는 단계를 더 포함하는 터렛의 설치 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 기계 가공은 상기 조립부에 대하여 이루어지고,
   상기 기계 가공량은 상기 조립부와 상기 스위블의 흔들림 공차를 기 설정된 기준치 이하로 설정하는 가공량인 터렛의 설치 방법.
9. 선체에 대하여 회전 가능하게 지지되는 회전 지지체를 통해 상기 선체에 설치되고, 스위블이 조립되는 조립부를 포함하는 페데스탈이 설치되기 이전에 상기 선체에 설치되는 하부 바디를 포함하는 터렛의 설치 장치에 있어서,
   상기 선체에 제공되고, 상기 하부 바디가 상기 선체에 설치된 후 상기 선체에 대하여 회전할 때, 상기 회전 지지체, 상기 하부 바디 및 상기 조립부에 대한 측면 위치 및 평면 위치의 변위량을 측정하는 계측유닛; 및
   상기 회전 지지체 및 하부 바디 중 적어도 어느 하나의 변위량 데이터와 상기 조립부의 변위량 데이터를 합산하여 결과 데이터를 도출하는 전산유닛을 포함하는 터렛의 설치 장치.
   

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