KR101647401B1 - 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치 - Google Patents

Abstract

축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치가 개시된다. 본 발명의 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치는, 선박에 마련되는 축계 베어링의 반력을 측정하는 장치에 있어서, 선박의 데크 플레이트에 마련되는 아치형 지지대; 아치형 지지대에 마련되며, 선박의 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭; 유압 잭의 맞은편에 마련되어 축계의 변위를 측정하는 게이지를 포함한다.

Description

축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치{Measuring Device For Crossways Reaction Of Shaft Bearing}

본 발명은 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치에 관한 것으로, 아치형 지지대, 선박의 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭과, 축계의 변위를 측정하는 게이지를 포함하는 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치에 관한 것이다.

원유운반선, 가스 운반선, 컨테이너 운반선 등 선박들의 지속적인 대형화는 엔진과 추진 축계의 대형화를 동반하였고 추진 축계에 작용하는 하중의 크기도 기하급수적으로 증가하는 실정이며, 이에 따라 베어링 평균 압력을 만족시키기 위하여 베어링의 길이도 계속 증가하고 있다. 그러나 베어링이 점점 길어지고 축계가 강한 굽힘 강성을 가짐에 따라 베어링 내부에 국부 하중이 집중하게 되고 축계와 베어링 내부와의 유막이 손상되면서 발열/압착하는 사고가 종종 발생하고 있다. 특히, 2000년 이후 컨테이너선, 천연가스운반선 등을 중심으로 선박의 초대형화 추세에 따라 선박의 선미관 베어링에서의 발열 사고(Thermal damage)가 빈번히 발생함에 따라 이에 대한 대책이 절실한 실정이다.

축계 정렬은 축계를 지지하는 베어링의 높낮이(옵셋, offset)을 적절히 조절하여 원하는 베어링 반력의 분포를 얻고 이를 추정하는 것이다.

이를 위해 먼저 축계를 유한요소로 모델링하는데, 이러한 축계가 설치되어 운항 중에 받을 수 있는 하중은 프로펠러의 추력, 프로펠러의 자중, 베어링에 전달되는 선체의 변형, 해수와 접하는 축계의 부력 등이 존재한다. 이러한 하중을 받는 축계가 정상적으로 작동하는가는 여러 가지 기준으로 판단하게 되는데 그중에 가장 중요한 기준은 각 베어링에 작용하는 반력의 분포이며, 추력축과 선미측의 중간축(여기서는 제3 중간축)의 연결부에서 전단력 및 굽힘모멘트도 엔진 제조사에서 제시하는 기준을 만족해야 한다. 또한 후방 선미관 베어링과 프로펠러 축이 이루는 경사각도 기준이 될 수 있다.

기존(현재) 각 조선소 또는 선급(Class)에서 실시되는 축계정렬의 특징은 베어링의 길이방향으로 임의의 유효한 1점(대개 선미로부터 베어링 길이의 1/4에서 1/2 지점)을 강체가 지지한다고 가정하여 축계정렬 해석을 실시하여 베어링의 반력, 전단력, 굽힘 모멘트, 경사각 등을 관찰한 후에 기준값에 위배되는 경우 임의의 베어링의 높낮이(옵셋)를 조절하여 원하는 기준값을 얻도록 되어 있다.

축계 베어링의 반력에 대해서는 수직 방향(선박의 높이 방향) 반력만을 계측하였는데, 축계 정렬의 정확성을 높이기 위해서는 횡 방향(선박의 폭 방향) 반력도 계측하여 축계 정렬시 고려할 필요가 있다.

특히 쌍축 프로펠러가 장착된 선박에서는 선미부의 선형이 길고 좁기 때문에 축계 정렬시 횡 방향의 변형을 고려할 필요성이 더욱 크지만, 이러한 베어링의 횡 방향 반력을 계측할 수 있는 적절한 장치나 방법이 없었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아치형 지지대와 선박의 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭을 마련하여 축계 베어링의 횡 방향 반력을 계측할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되는 축계 베어링의 반력을 측정하는 장치에 있어서,

상기 선박의 데크 플레이트에 마련되는 아치형 지지대;

상기 아치형 지지대에 마련되며, 상기 선박의 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭; 및

상기 유압 잭의 맞은편에 마련되어 상기 축계의 변위를 측정하는 게이지를 포함하는 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치가 제공된다.

상기 선박은 쌍축 프로펠러가 장착된 쌍축선을 포함할 수 있다.

상기 아치형 지지대는 상기 선박의 데크 플레이트에 접하며 이동가능한 구조를 지닌 하단부; 상기 하단부에 연결되며 아치형으로 기울어진 지지 몸체; 및 상기 지지 몸체의 상단에서 상기 데크 플레이트에 대해 경사지게 마련되는 상단면을 포함할 수 있다.

상기 유압 잭은 상기 상단면에 마련됨으로써 상기 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사를 이룰 수 있다.

상기 유압 잭은 반력이 측정될 축계 베어링에 접하는 램이 마련되는 유압 잭 본체; 및 상기 유압 잭 본체에 연결되는 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치는, 아치형 지지대와 선박의 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭을 갖춤으로써 축계 베어링의 횡 방향 반력을 계측할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치의 정면도로써, 점선부분의 단면 모습이 도 1에 해당한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치를 개략적으로 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치는 선박에 마련되는 축계 베어링(B)의 반력을 측정하는 장치에 있어서, 선박의 데크 플레이트(D)에 마련되는 아치형 지지대(100)와, 아치형 지지대(100)에 마련되며, 선박의 데크 플레이트(D)의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭(200)과, 유압 잭(200)의 맞은편에 마련되어 축계의 변위를 측정하는 게이지(300)를 포함할 수 있다.

여기서 게이지(300)는 다이얼 게이지(dial gauge, 300)일 수 있으며, 게이지(300)에서 측정된 축계의 변위는 전송될 수 있다. 게이지(300)에서 전송된 베어링(B)의 횡 방향 변위 값은, 전단력, 굽힘 모멘트, 경사각 등의 다른 요소들과 취합하여 축계 정렬 해석을 실시한 후, 기준값에 위배되는 경우 임의의 축계 베어링(B)의 높낮이(옵셋, offset)를 조절하여 원하는 기준값으로 조절한다.

도 2는 본 실시예에 따른 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치의 정면도를 도시하고 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 게이지(300)는 긴 봉(400)에 연결되어 베어링(B) 등의 고정부(500)에 자석으로 탈부착할 수 있다.

상술한 선박은 쌍축 프로펠러가 장착된 쌍축선을 포함할 수 있다. 단축 프로펠러가 장착된 선박에도 본 실시예의 장치를 마련하여 횡 방향 반력 측정을 할 수도 있으나, 특히 횡 방향 변형으로 인해 정확한 축계 정렬을 위해서 횡 방향 반력 측정의 의의가 더 큰 쌍축 프로펠러 장착 선박에 마련할 필요가 있다.

아치형 지지대(100)는 선박의 데크 플레이트(D)에 접하며 이동가능한 구조를 지닌 하단부(110)와, 하단부(110)에 연결되며 아치형으로 기울어진 지지 몸체(120)와, 지지 몸체(120)의 상단에서 데크 플레이트(D)에 대해 경사지게 마련되는 상단면(130)을 포함할 수 있다.

하단부(110)는 반력 계측시에는 안정되게 데크 플레이트(D)에 고정되지만, 장치의 설치장소 이동이 필요한 경우 옮길 수 있도록 탈착 가능한 구조로 한다. 일 예로 하단부(110)를 데크 플레이트(D)와 볼팅 체결하거나, 클램프를 이용하여 고정하고 이동시에는 결합된 부분을 해제하여 이동시킬 수 있다.

지지 몸체(120)는 하단부(110)의 상단에 마련되며 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 작아지면서 일 측으로 기울어짐으로써 아치형태를 띨 수 있다. 지지 몸체(120)를 아치형으로 설계함으로써, 유압 잭(200) 부분에서 횡 방향 반력 계측을 위해 경사지게 힘을 가하더라도, 지지 몸체(120)의 하부가 넓어져 하단부(110)와 수직 방향으로 만나게 되어 하단부(110)와 데크 플레이트(D) 부분에서는 수직 방향의 힘을 받게 되므로 아치형 지지대(100)는 좌우로 움직이지 않을 수 있다.

지지 몸체(120)의 상단에는 유압 잭(200)을 장착할 수 있도록 경사지되 평평한 상단면(130)을 마련한다. 아치형 지지 몸체(120)의 기울기 및 상단면(130)에 수직하는 중심축의 기울기는 데크 플레이트(D)에 대해 30°내지 70°, 바람직하게는 45°일 수 있다.

유압 잭(200)은 상단면(130)에 마련됨으로써 데크 플레이트(D)의 수직축에 대해 경사를 이룰 수 있다. 30°내지 70°, 바람직하게는 45° 경사의 상단면(130)에 마련되므로 유압 잭(200)도 같은 각도로 데크 플레이트(D) 수직축에 대해 경사지게 된다.

유압 잭(200)은 반력이 측정될 축계 베어링(B)에 접하는 램이 마련되는 유압 잭 본체(210)와, 유압 잭 본체(210)에 연결되는 구동부(220)를 포함할 수 있다. 구동부(220)에서는 유압 잭 본체(210)에 유압을 가하여 램을 작동시키는데, 구동부(220)는 수동식 또는 전동식으로 이루어질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예의 축계 베어링(B)의 횡 방향 반력 측정 장치는 아치형 지지대(100)와 선박의 데크 플레이트(D)의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭(200), 게이지(300)를 갖춤으로써 축계 베어링(B)의 횡 방향 반력을 계측할 수 있다.

본 실시예의 장치를 통해 횡 방향 반력을 계측할 수 있음으로써 축계 정렬의 정확성을 높일 수 있다. 특히 본 실시예는 선미부의 선형이 길고 좁기 때문에 축계 정렬시 횡 방향의 변형을 고려할 필요성이 더욱 큰 쌍축 프로펠러가 장착된 선박에서 특히 유용할 것으로 기대된다.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

D: 데크 플레이트
B: 베어링
100: 아치형 지지대
110: 하단부
120: 지지 몸체
130: 상단면
200: 유압 잭
210: 유압 잭 본체
220: 구동부
300: 게이지

Claims (5)

1. 선박에 마련되는 축계 베어링의 반력을 측정하는 장치에 있어서,
   상기 선박의 데크 플레이트(D)에 마련되는 아치형 지지대(100); 상기 아치형 지지대(100)에 마련되며, 상기 선박의 데크 플레이트(D)의 수직축에 대해 경사지는 램을 포함하는 유압 잭(200); 상기 유압 잭(200)의 맞은편에 마련되어 상기 축계의 변위를 측정하는 게이지(300); 및 상기 게이지와 연결되는 긴 봉(400); 을 연결하고,
   상기 긴 봉(400)은 상기 게이지(300)를 고정하기 위한 고정부(500)에 탈부착 가능하게 설치되며,
   상기 아치형 지지대(100)는 상기 선박의 데크 플레이트(D)에 접하며 이동 가능한 구조를 지닌 하단부(110); 상기 하단부에 연결되며 아치형으로 기울어진 지지 몸체(120); 및 상기 지지 몸체(120)의 상단에서 상기 데크 플레이트(D)에 대해 경사지게 마련되는 상단면(130)을 포함하되,
   상기 지지 몸체(120)는 상기 하단부(110)의 상단에 마련되며 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 작아지면서 일 측으로 기울어짐으로써 아치형태를 띠며, 상기 지지 몸체(120)의 아치형에 의해서, 상기 유압 잭(200) 부분에서 횡 방향 반력 계측을 위해 경사지게 힘을 가하더라도, 상기 지지 몸체(120)의 하부가 넓어져서 상기 하단부(110)와 수직 방향으로 만나게 되어 상기 하단부(110)와 데크 플레이트(D) 부분에서 수직 방향의 힘을 받게 되는 것에 의해서 상기 아치형 지지대(100)는 좌우로 움직이지 않는 것을 특징으로 하는 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선박은 쌍축 프로펠러가 장착된 쌍축선을 포함하는 특징으로 하는 축계 베어링의 횡 방향 반력 측정 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유압 잭은 상기 상단면에 마련됨으로써 상기 데크 플레이트의 수직축에 대해 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 축계 베어링 횡 방향 반력 측정 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유압 잭은
   반력이 측정될 축계 베어링에 접하는 램이 마련되는 유압 잭 본체; 및
   상기 유압 잭 본체에 연결되는 구동부를 포함하는 축계 베어링 횡 방향 반력 측정 장치.

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