KR101777615B1 - 벨마우스의 리프팅 러그 부착 위치 산출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선체에 탑재되는 벨마우스의 3차원 모델링을 구현하는 방법에 있어서: (a) 3차원 계측을 통해 산출된 벨마우스 모형 단면도면을 실제 스케일로 변환하는 단계; (b) 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 단계; 및 (c) 완성된 모델링을 설정된 자세로 유지한 상태로 리프팅 러그 포인트를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 벨마우스 3차원 모델링 구현을 통해 정확한 중량 및 무게중심 산출이 가능하고, 이러한 정보를 토대로 리프팅 러그 위치 계산 가능하므로 탑재 재작업이 불필요하며 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

벨마우스의 리프팅 러그 부착 위치 산출 방법{Method for calculating lifting lug position for bell mouth}
본 발명은 3차원 모델링에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 건조과정에서 앵커 체인을 안내하는 벨마우스의 탑재와 관련된 설계를 위한 3차원 모델링을 구현하는 방법에 관한 것이다.
전통적인 방식의 벨마우스 중량 산출은 3차원 곡면을 이차원 평면으로 근사화한 수계산으로 진행되며, 이에 최적값에 대비하여 15~20% 가량 중량이 증가되어 계산되므로 주물 제작에 따른 비용 상승의 원인으로 작용한다.
또한, 3차원 곡면 형상을 가지는 벨마우스의 경우 무게중심(C.O.G) 산출이 어려워 작업자 감각에 의존하여 리프팅 러그를 부착하고 탑재작업을 진행하고 있다. 이로 인해 탑재시 웨이트 밸런스(Weight Balance) 불균형과 탑재 정도가 맞지 않아 작업시수와 안전 위험성이 크게 증가된다.
이와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제0907765호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2011-0050691호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 벨마우스 모형에서 도면을 제작할 단면이 설정되는 단계와, 벨마우스 모형의 외형곡 라인이 표시되는 단계와, 외형곡 라인이 3차원 계측기에 의하여 계측되는 단계와, 3차원 계측기에 의하여 계측된 계측데이터에 의하여 벨마우스 단면의 도면이 제작되는 단계를 포함한다. 이에, 정밀한 벨마우스 도면의 제작이 가능함과 동시에 작업시간을 단축시키는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 벨 마우스의 초기 형상을 설정하는 공정과, 3차원 모델을 컴퓨터상에서 작성하는 공정과, 3차원 모델의 외주 형상을 수정하는 공정과, 3차원 모델로 앵커의 수납 기구를 해석하는 공정과, 기구 해석의 결과를 체크하는 공정과, 3차원 모델을 컴퓨터상에서 수정하는 공정을 갖는다. 이에, 특정한 숙련공에 의존하지 않고, 3차원 모델 데이터 축적과 설계 비용 삭감을 기대한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 벨마우스의 외형적 설계와 관련되는 생력화를 도모할 여지는 있으나, 특정 선박의 선체를 대상으로 중량물인 벨마우스를 안전하고 신속하게 설치하는 설계적 요소를 반영하기에 미흡하다.
1. 한국 등록특허공보 제0907765호 "벨마우스 모형의 3차원 계측에 의한 벨마우스 도면 제작방법" (공개일자 : 2009.02.25.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0050691호 "벨 마우스의 설계 방법" (공개일자 : 2011.05.16.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 재작업 없는 완벽한 벨마우스 탑재와 정확한 중량 산출을 위해 3차원 모델링 기법을 통한 정확한 벨마우스 형상을 구현하고 모델링 데이터에 기반한 생산정보(중량, 무게중심)를 토대로 리프팅 러그 부착위치를 산출하는 벨마우스의 리프팅 러그 부착 위치 산출 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체에 탑재되는 벨마우스의 3차원 모델링을 구현하는 방법에 있어서: (a) 3차원 계측을 통해 산출된 벨마우스 모형 단면도면을 실제 스케일로 변환하는 단계; (b) 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 단계; 및 (c) 완성된 모델링을 설정된 자세로 유지한 상태로 리프팅 러그 포인트를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면도를 3차원 모델링 소프트웨어에서 기준좌표 원점을 중심으로 원형으로 배열하고, 3차원 공간상에 원형 배열된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 완성된 모델링을 통해 정확한 중량 및 무게중심 포인트를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)는 벨마우스를 선체블록 상에 탑재하는 자세로 회전시킨 상태에서 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하고, 평면도에서 X축 방향으로 옵셋하여 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하여 두 기준라인의 교차점을 리프팅 러그 포인트로 삼는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)는 벨마우스 탑재용 선체블록의 구속용 지그 배치를 위한 위치좌표 산출을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 벨마우스 3차원 모델링 구현을 통해 정확한 중량 및 무게중심 산출이 가능하고, 이러한 정보를 토대로 리프팅 러그 위치 계산 가능하므로 탑재 재작업이 불필요하며 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 벨마우스가 탑재된 블록 구속을 위한 지그 배치시 해당 위치좌표 계산이 가능하므로 지그배치 작업시간 대폭 축소하고, 선체모델에 모델링된 벨마우스를 부착/배치하여 주변 의장품의 간섭체크 가능하므로 선제적 대응이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 모델링 구현방법의 단계 (a)를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 모델링 구현방법의 단계 (b)를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 모델링 구현방법의 단계 (c)를 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 선체에 탑재되는 벨마우스의 3차원 모델링을 구현하는 방법에 관하여 제안한다. 통상 중대형 선박은 다수의 선체블록을 결합하는 방식으로 건조되고, 벨마우스는 선수 부분의 선체블록에서 설정된 위치에 부착된다. 벨마우스의 3차원 모델링에 있어서 네트워크 상으로 연결된 서버와 PC를 포함하는 하드웨어 자원을 기반으로 캐드(CAD), 아베바마린(AVEVA Marine), 솔리드웍스(SOLIDWORKS) 등의 소프트웨어 툴을 활용하여 진행된다.
본 발명에 따른 단계 (a)는 3차원 계측을 통해 산출된 벨마우스 모형 단면도면을 실제 스케일로 변환하는 과정으로 개시된다. 도 1에 예시되는 형태의 벨마우스의 모형은 비접촉식(부분적으로 접촉식도 병용) 3차원 계측기를 이용하여 측정된다. 측정된 벨마우스 모형의 단면도면 제작은 공지의 방식으로 수행되며, 측정시간 단축을 위해 부분적으로 연산을 부가할 수 있다. 예컨대, 벨마우스에서 프로브 접근이 용이한 외부 영역은 측정을 수행하고, 프로브 측정이 곤란한 내부 영역은 두께 데이터를 합산하여 산출한다. 이후 PC 상에서 벨마우스의 모형을 실제 스케일로 변환시켜 저장한다.
본 발명에 따른 단계 (b)는 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 과정으로 진행된다. 실제 스케일의 벨마우스 모델을 설정된 각도 단위로 분할하여 좌표 데이터를 획득하고 이들을 전체 각도 범위에 걸쳐 연결하여 모델링을 완성한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면도를 3차원 모델링 소프트웨어에서 기준좌표 원점을 중심으로 원형으로 배열하고, 3차원 공간상에 원형 배열된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 것을 특징으로 한다. 도 1(a)는 제0단면(0sec)에서 제23단면(23sec)까지 24로 분할한 상태를 예시하고, 도 1(b)는 도 1(a)의 수직축 및 수평축 상으로 절단한 단면도를 예시한다. 도 1(a)에서 수직축과 수평축은 기준좌표 원점(10) 상에서 교차한다. 도 2(a)은 모든 단면을 기준좌표 원점(10)을 기준으로 배치한 와이어 프레임 형태의 평면도 및 입체도이고, 도 2(b)는 각각의 단면을 보간법 등의 방법으로 연결하는 과정의 입체도이고, 도 2(c)는 도 2(b)의 과정을 거쳐서 완성된 벨마우스의 3차원 모델링 입체도이다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)는 완성된 모델링을 통해 정확한 중량 및 무게중심 포인트를 산출하는 것을 특징으로 한다. 벨마우스의 중량, 무게중심을 포함한 주요 제원은 모델링 프로그램을 통하여 연산으로 산출된다. 벨마우스의 중량 및 COG 포인트(20)를 산출함에 있어서 솔리드 모델링(Solid Modeling)이 수반되며, 이전의 단계에서 적용 가능한 와이어 프레임 모델링(Wire Frame Modeling), 서페이스 모델링(Surface Modeling)과 연계될 수 있다.
본 발명에 따른 단계 (c)는 완성된 모델링을 설정된 자세로 유지한 상태로 리프팅 러그 포인트를 산출하는 과정으로 진행된다. 선체불록의 건조 과정에서 중량물인 벨마우스에 임시적으로 러그를 부착해야 안전하고 신속하게 취급할 수 있다. 이에, 후술하는 도 3(a) 내지 도 3(c)와 같이 벨마우스의 일측(도시에서 상단)에 러그 포인트(40)를 설정하는 과정을 거친다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)는 벨마우스를 선체블록 상에 탑재하는 자세로 회전시킨 상태에서 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하고, 평면도에서 X축 방향으로 옵셋하여 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하여 두 기준라인의 교차점을 리프팅 러그 포인트로 삼는 것을 특징으로 한다. 도 3(b)는 도 3(a)의 평면도를 나타내고, 도 3(c)는 도 3(b)의 COG 포인트(20)를 지나는 단면도를 나타낸다. 도 3(a)는 도립된 선체블록(도시 생략)에 벨마우스를 도립된 자세로 부착하는 상태를 예시한다. 도 3(a)에서 COG 포인트(20)를 지나도록 마킹된 기준라인(30)은 도 3(b)에서 등고선과 유사한 환상으로 나타난다. 기준좌표 원점(10)에서 X축 방향으로 옵셋하여 COG 포인트(20)의 지나는 또 다른 수평의 기준라인(30)을 마킹한다. X축 방향은 도 3(b)에서 제0단면(0sec)에서 제12단면(12sec)으로 향하는 방향을 의미한다. 이에 환상의 기준라인(30)과 수평의 기준라인(30)이 교차하는 부분에 러그 포인트(40)가 생성된다.
설계의 일예로서, 도 3(b)에 의하면 기준좌표의 Z축으로부터 러그 포인트(40)가 위치하는 X축 방향으로 호의 길이가 각각 236.9 및 241.5로 산출되고, 도 3(c)에 의하면 기준좌표의 Z축으로부터 러그 포인트(40)가 위치하는 Y축 방향으로 호의 길이가 1432로 산출된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)는 벨마우스 탑재용 선체블록의 구속용 지그 배치를 위한 위치좌표 산출을 더 수행하는 것을 특징으로 한다. 종래의 경우 벨마우스가 탑재된 선체블록을 구속하기 위한 지그(서포트 타워) 배치시 위치좌표 계산이 불가능하므로 작업자가 여러 번의 시행착오를 거치면서 지그를 배치해야 한다. 본 발명은 벨마우스의 중량, 무게중심을 포함한 주요 제원의 데이터를 축적하므로 선체블록을 지지하기 위한 지그의 수량, 위치에 대한 설계정보를 산출하기 용이하다.
이와 같이 본 발명은 모델 리뷰(Review)를 통해 여러가지 기술적 분석이 가능하므로 주문생산에 관련된 신뢰도를 향상할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 기준좌표 원점 20: COG 포인트
30: 기준라인 40: 러그 포인트

Claims (5)

  1. 선체에 탑재되는 벨마우스의 3차원 모델링을 구현하는 방법에 있어서:
    (a) 3차원 계측을 통해 산출된 벨마우스 모형 단면도면을 실제 스케일로 변환하는 단계;
    (b) 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하는 단계; 및
    (c) 완성된 모델링을 설정된 자세로 유지한 상태로 리프팅 러그 포인트를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 단계 (b)는 일정한 각도로 분할되어 산출된 벨마우스 단면도를 3차원 모델링 소프트웨어에서 기준좌표 원점을 중심으로 원형으로 배열하고, 3차원 공간상에 원형 배열된 벨마우스 단면들을 연결하여 벨마우스 모델링을 완성하며,
    상기 단계 (b)는 완성된 모델링을 통해 정확한 중량 및 무게중심 포인트를 산출하고,
    상기 단계 (c)는 벨마우스를 선체블록 상에 탑재하는 자세로 회전시킨 상태에서 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하고, 평면도에서 X축 방향으로 옵셋하여 무게중심을 지나는 기준라인을 마킹하여 두 기준라인의 교차점을 리프팅 러그 포인트로 삼는 것을 특징으로 하는 벨마우스의 리프팅 러그 부착 위치 산출 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 (c)는 벨마우스 탑재용 선체블록의 구속용 지그 배치를 위한 위치좌표 산출을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 벨마우스의 리프팅 러그 부착 위치 산출 방법.
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