KR102129732B1

KR102129732B1 - 잠수함 스턴튜브 수밀검사장치

Info

Publication number: KR102129732B1
Application number: KR1020200029644A
Authority: KR
Inventors: 이치호
Original assignee: 이치호
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-07-03

Abstract

본 발명에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치는 잠수함의 추진축이 관통하는 중공의 슬리브와, 상기 슬리브의 둘레에 결합하는 실하우징과, 상기 슬리브 및 상기 실하우징 사이에 결합하여 수밀구조를 형성하는 실링구조부를 구비하는 스턴 튜브실; 상기 스턴 튜브실의 하부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 제1 압력조정공간을 형성하고, 상기 슬리브의 중공을 통하여 결합하는 중공형의 테스트 샤프트를 구비하는 제1 챔버형성부; 상기 스턴 튜브실의 상부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 상기 테스트 샤프트의 중공을 통하여 상기 제1 압력조정공간과 연통되는 제2 압력조정공간을 형성하는 제2 챔버형성부; 상기 테스트 샤프트의 중공에 삽입되어 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 사이의 기밀을 형성하고, 상기 테스트 샤프트의 중공 내의 위치에 따라 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 중 어느 한 쪽의 압력을 증가시키고 나머지 한 쪽의 압력을 감소시키는 실린더; 및 상기 제1 챔버형성부를 관통하여 상기 실린더에 연결되고, 상기 실린더를 상기 테스트 샤프트의 중공의 길이 방향을 따라 이동시키는 실린더암;을 포함하고, 상기 테스트 샤프트에는 상기 테스트 샤프트의 중공과 상기 제1 압력조정공간을 연통하는 제1 연통구가 형성된다.

Description

잠수함 스턴튜브 수밀검사장치{Submarine sterntube watertightness inspection unit}

본 발명은 잠수함 스턴튜브의 수밀검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잠수함의 스턴튜브 또는 스턴튜브실의 수밀을 다양한 압력환경하에서 검사를 수행할 수 있는 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 잠수함의 선체는 최대 잠항심도(潛航深度)에서 수압에 견딜 수 있는 내압성(耐壓性)이 강한 내각(內殼)과 비교적 엷은 철판으로 된 비내압성의 외각이 2중으로 되어 있고, 내각과 외각 사이에 해수를 주배수(注排水)하기 위한 밸러스트탱크(ballast tank)나 연료탱크를 설치한다. 그러나 소형함에는 선체가 한 겹의 내압선각(耐壓船殼)이고, 내부에 밸러스트탱크를 설치한 것도 있다. 전자를 복각형(複殼型), 후자를 단각형(單殼型)이라고 한다. 중형 잠수함에는 밸러스트탱크의 일부를 내각 안에, 일부를 외각에 설치한 것이 있으며 이것을 반각형(半殼型)이라고 한다.

내압선각은 내압강도를 높이기 위해 통상 원형으로 되어 있으나 타원형으로 된 것도 있으며, 강재(鋼材)의 두께는 제2차 세계대전시에는 100~150mm였으나, 최근에는 200~350mm로 강화되고 있다. 잠수함의 잠항이나 부상은 밸러스트탱크에 해수를 채우거나 배수에 의해서 이루어진다. 보통 경계상태에서 항행할 때는 밸러스트탱크의 주수(注水)밸브를 열어놓으므로, 해수는 항상 탱크에 출입하고 있는 상태가 된다. 따라서 탱크 상부에 있는 벤트밸브만 열면 해수는 즉시 탱크를 채워, 그 무게에 의해서 함이 잠몰하게 된다.

잠수함의 추진축은 간단하지 않다. 손원일급 잠수함에 사용되는 영구자석모터가 내압벽 안쪽에 있으므로 모터에 연결된 추진축(샤프트)가 내압벽을 뚫고 나와 다시 잠수함의 선체를 이루는 외압벽을 뚫고 스크류우와 연결된다. 즉 영구자석모터의 추진축이 내압벽/외압벽 둘 이상의 구조물 격벽을 뚫고 나와서 스크류우와 연결이 된다. 추진축이 구조물 벽에 제대로 관통되지 않으면 틈사이로 해수가 침입하게 된다.

그렇다고 해수의 침입을 막기 위해 추진축과 내압벽 사이를 여유없이 맞물리게 되면 추진축의 회전이 공진(공간진동)으로 인해 진동과 충격이 그대로 잠수함의 선체에 전달되며 이 진동소음은 잠수함 함체 자체가 증폭장치 역할을 하는 바람에 더 커지게 된다. 이런 문제는 곧바로 잠수함이 내는 전체적인 소음문제와도 직결된다. 소음문제가 심각하게 되면 은밀성을 무기로 하는 잠수함으로서는 상당한 문제가 된다. 이런 문제에 대처하기 위해서 잠수함의 추진축과 내압벽, 외압벽이 만나는 곳에 스턴튜브라고 불리우는 수밀용 베어링을 장치하게 된다.

본 발명은 간단한 테스트를 통하여 수밀 구조의 건전성을 테스트할 수 있는 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치는 잠수함의 추진축이 관통하는 중공의 슬리브와, 상기 슬리브의 둘레에 결합하는 실하우징과, 상기 슬리브 및 상기 실하우징 사이에 결합하여 수밀구조를 형성하는 실링구조부를 구비하는 스턴 튜브실; 상기 스턴 튜브실의 하부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 제1 압력조정공간을 형성하고, 상기 슬리브의 중공을 통하여 결합하는 중공형의 테스트 샤프트를 구비하는 제1 챔버형성부; 상기 스턴 튜브실의 상부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 상기 테스트 샤프트의 중공을 통하여 상기 제1 압력조정공간과 연통되는 제2 압력조정공간을 형성하는 제2 챔버형성부; 상기 테스트 샤프트의 중공에 삽입되어 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 사이의 기밀을 형성하고, 상기 테스트 샤프트의 중공 내의 위치에 따라 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 중 어느 한 쪽의 압력을 증가시키고 나머지 한 쪽의 압력을 감소시키는 실린더; 및 상기 제1 챔버형성부를 관통하여 상기 실린더에 연결되고, 상기 실린더를 상기 테스트 샤프트의 중공의 길이 방향을 따라 이동시키는 실린더암;을 포함하고,

상기 테스트 샤프트에는 상기 테스트 샤프트의 중공과 상기 제1 압력조정공간을 연통하는 제1 연통구가 형성된다.

또한 상기 실린더암을 상기 테스트 샤프트의 길이 방향을 따라 이동시키는 이동제어부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제1 챔버형성부의 하부면에는 상기 실린더암 둘레를 따라 원형의 수용홈이 형성되고, 상부면이 개방된 원통형으로 형성되고, 저면 중앙에 상기 실린더암이 관통되는 구멍이 형성되며, 상기 수용홈에 삽입되는 회전부를 포함하며, 상기 원형의 수용홈은 상기 제1 연통구와 중첩되도록 형성되고, 상기 회전부의 측면에는 상기 회전부의 회전 상태에 따라 상기 제1 연통구와의 중첩 여부에 따라 상기 테스트 샤프트의 중공과 상기 제1 압력조정공간 사이를 개폐하는 제2 연통구가 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 챔버형성부의 하면에는 바닥면에 지지하기 위한 다수개의 지지기둥이 설치될 수 있다.

또한 상기 실하우징은 결합볼트에 의해 상기 수압 검사부에 결합될 수 있다.

또한 상기 제1 챔버형성부 및 상기 제2 챔버형성부 중 적어도 어느 하나에는 각각 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 내로 물 또는 공기 중 어느 하나를 공급 또는 배수하는 밸브가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 잠수함의 스턴튜브 실의 수밀(압력)테스트를 함에 있어서 운항시와 수중 잠수시 환경에 부합하도록 테스트를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 제1 챔버형성부를 중심으로 한 결합구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 실린더 및 회전부의 모습을 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 스턴튜브 기밀검사 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.

잠수함의 스턴튜브실(200)은 잠수함의 추진축이 관통하는 중공의 슬리브(220)와, 슬리브(220)의 둘레에 결합하는 실하우징(210)과, 슬리브(220) 및 실하우징(210) 사이에 결합하여 수밀구조를 형성하는 실링구조부들을 포함한다.

실링구조부들에는 실링부재(240)와 보조실링부재(246)를 포함한다. 이외에도 스턴튜브실(200)에는 탄성부재(243), 연결부재(245)를 비록하여 실링부재들을 고정하기 위한 고정부(347)들을 포함할 수 있다.

제1 챔버형성부(100)는 대략 원판 형상으로 만들어지고, 상면 중앙에서 상방으로 중공형의 테스트 추진축(150)이 연장된다. 제1 챔버형성부(100)의 하면에는 바닥면에 지지하기 위한 다수개의 지지기둥(170)이 구비된다. 또한, 제1 챔버형성부(100)의 일측에는 외부로 물을 배출하거나 공급하기 위한 밸브(191)가 구비된다.

한편, 실링부재(240)는 실린더(220)의 플랜지(221)의 상면에 결합되는 금속링(2401)과, 금속링(2401)의 상면에 결합되는 카본링(2402)들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 실링부재(30)가 실질적으로 잠수함 추진축 수밀장치의 수밀 역할을 하며, 기밀 테스트의 주요 대상이 된다.

실하우징(210)과 카본링(2402)의 사이에는 연결부재(243)가 설치된다. 연결부재(245)는 실하우징(210)과의 사이에 개재된 탄성부재(243)를 통해 슬리브(220)와 실하우징(210)이 서로 완충 결합될 수 있도록 한다. 탄성부재(243)는 연결부재(245)의 일측에서 연장되어 실하우징(24)에 고정된다.

슬리브(220)와 실하우징(210)의 사이에는 보조 실링부재(246)가 더 설치된다. 보조 실링부재(246)는 실링부재(240)의 수밀 상태가 좋지 않아 물이 샐 때 보조적으로 수밀 역할을 하는 부분이다. 보조 실링부재(246)는 일반적으로 금속 재질 등으로 만들어질 수 있다.

실하우징(210)은 다수개의 결합볼트(381)에 의해 제2 챔버형성부(300)와 함께 제1 챔버형성부(100)에 견고하게 결합된다.

제1 챔버형성부(100)의 중앙부에는 중공의 테스트 샤프트(150)가 상향 형성되며, 테스트 샤프트(150)에는 내외부를 관통하는 제1 연통구(151)가 형성되어 제1 챔버형성부(100)와 실하우징(210)의 사이에 형성되는 제1 압력조정공간과 연통된다. 테스트 샤프트(150)의 상부는 개방홀(153)이 형성된 개방된 상태가 되어 후술할 제2 압력조정공간과 연통된다. 결과적으로 제1 압력조정공간과 제2 압력조정공간은 서로 연통되며, 이 사이를 실린더(185)가 가로막는 형태가 된다.

제2 챔버형성부(300)는 스턴 튜브실(200)의 상부에 결합하여 스턴 튜브실과의 사이에 제2 압력조정공간을 형성한다. 제2 압력조정공간은 앞서 설명한 제1 압력조정공간과 테스트 샤프트(150)의 중공을 통하여 연통된다.

실린더(185)는 테스트 샤프트(150)의 중공에 삽입되어 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 사이의 기밀을 형성한다. 실린더(185)는 테스트 샤프트(150)의 중공 내의 위치, 즉 높이에 따라 제1 압력조정공간 및 제2 압력조정공간 중 어느 한 쪽의 압력을 증가시키고 나머지 한 쪽의 압력을 감소시킬 수 있ㄷ다.

실린더암(180)은 제1 챔버형성부(100)를 관통하여 실린더(185)에 연결되고, 실린더(185)를 테스트 샤프트(150)의 중공의 길이 방향을 따라 이동시킨다.

이동제어부(미도시)는 이러한 실린더암(180)을 테스트 샤프트(150)의 길이 방향을 따라 이동시키도록 기계적으로 제어한다.

이와 같은 구성을 통하여 실린더(185)의 높이를 노절하는 경우 단순히 제1 챔버 형성부(100)의 밸브(191)나 제2 챔버 형성부(300)의 밸브(391)를 통하여 물이나 공기 등의 유체를 유입시킴으로써 압력 환경을 조성하는 것에 비하여 효율적이고도 다양한 조건의 압력 환경을 용이하게 조성함으로써 테스트를 원활히 수행할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 다른 실시예에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치를 설명한다. 도 3은 다른 실시예에 따른 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 4는 제1 챔버형성부를 중심으로 한 결합구조를 나타내는 개략도이며, 도 5는 일 실시예에 따른 실린더 및 회전부의 모습을 나타내는 사시도이다.

본 실시예에 따른 제1 챔버형성부(100)는 하부면에 실린더암(180)의 둘레를 따라 원형의 수용홈(101)이 형성된다.

수용홈(101)에는 회전부(190)가 삽입된다. 회전부(190)는 상부면이 개방된 원통형으로 형성되고, 저면 중앙에 실린더암이 관통되는 구멍이 형성된다. 이 때 도 5에 도시된 바와 같이 실린더암(180a)의 외주면은 요철을 갖는 단면 형상(SH1)으로 형성되는 등 다양한 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 단면 형상으로 형성되고, 회전부(190)의 저면에는 이와 형합하는 관통구를 형성하여 서로 결합함으로써 실린더암(180a)이 회전 시 회전부(190)가 함께 회전하도록 할 수 있다.

즉, 실린더암(180a)이 승강하는 경우 회전부(190)는 제1 챔버형성부(100)의 하부면에 고정된 상태로 유지되고 있다가 실린더암(180a)이 회전하는 경우에는 함께 회전하는 상태가 된다.

한편, 제1 챔버형성부(100)에 형성된 원형의 수용홈(101)은 앞서 설명한 제1 연통구(151)과 중첩되도록, 즉 제1 연통구(151)의 중앙을 지나가도록 형성된다. 또한 회전부(190)의 원형 측벽에는 내외부를 관통하는 제2 연통구(191)가 형성된다. 따라서 수?O홈(101)에 수용되는 회전부(190)의 측벽에 의하여 제1 연통구(151)가 막히는 상태가 될 수 있으며, 회전부(190)의 회전 상태에 따라 제1 연통구(151)와 제2 연통구(191)가 일치하는 경우에는 유로가 형성됨으로써 테스트 샤프트(150)의 내부와 제1 압력조정공간이 연통된다.

이와 같이 본 실시에에 따른 기밀검사 장치의 경우에는 실린더암(180a)의 왕복운동 및 회전운동에 따라 제1 압력조정공간 및 제2 압력조정공간 사이의 기밀 또는 연통 상태를 전환하고, 실린더의 위치를 조절하여 다양한 압력환경을 조성함으로써 스턴튜브의 기밀 상태를 다양한 조건하에서 수행할 수 있도록 할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

100: 제1 챔버형성부
101: 수용홈
180: 실린더암
181: 제1 연통구
185: 실린더
190: 회전부
191: 제2 연통구
300: 제2 챔버형성부

Claims

잠수함의 추진축이 관통하는 중공의 슬리브와, 상기 슬리브의 둘레에 결합하는 실하우징과, 상기 슬리브 및 상기 실하우징 사이에 결합하여 수밀구조를 형성하는 실링구조부를 구비하는 스턴 튜브실;
상기 스턴 튜브실의 하부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 제1 압력조정공간을 형성하고, 상기 슬리브의 중공을 통하여 결합하는 중공형의 테스트 샤프트를 구비하는 제1 챔버형성부;
상기 스턴 튜브실의 상부에 결합하여 상기 스턴 튜브실과의 사이에 상기 테스트 샤프트의 중공을 통하여 상기 제1 압력조정공간과 연통되는 제2 압력조정공간을 형성하는 제2 챔버형성부;
상기 테스트 샤프트의 중공에 삽입되어 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 사이의 기밀을 형성하고, 상기 테스트 샤프트의 중공 내의 위치에 따라 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 중 어느 한 쪽의 압력을 증가시키고 나머지 한 쪽의 압력을 감소시키는 실린더; 및
상기 제1 챔버형성부를 관통하여 상기 실린더에 연결되고, 상기 실린더를 상기 테스트 샤프트의 중공의 길이 방향을 따라 이동시키는 실린더암;을 포함하고,
상기 테스트 샤프트에는 상기 테스트 샤프트의 중공과 상기 제1 압력조정공간을 연통하는 제1 연통구가 형성되는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 실린더암을 상기 테스트 샤프트의 길이 방향을 따라 이동시키는 이동제어부를 더 포함하는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 챔버형성부의 하부면에는 상기 실린더암 둘레를 따라 원형의 수용홈이 형성되고,
상부면이 개방된 원통형으로 형성되고, 저면 중앙에 상기 실린더암이 관통되는 구멍이 형성되며, 상기 수용홈에 삽입되는 회전부를 포함하며,
상기 원형의 수용홈은 상기 제1 연통구와 중첩되도록 형성되고,
상기 회전부의 측면에는 상기 회전부의 회전 상태에 따라 상기 제1 연통구와의 중첩 여부에 따라 상기 테스트 샤프트의 중공과 상기 제1 압력조정공간 사이를 개폐하는 제2 연통구가 형성되는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 챔버형성부의 하면에는 바닥면에 지지하기 위한 다수개의 지지기둥이 설치되는 것을 특징으로 하는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 실하우징은 결합볼트에 의해 상기 제1 챔버 형성부에 결합되는 것을 특징으로 하는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 챔버형성부 및 상기 제2 챔버형성부 중 적어도 어느 하나에는 각각 상기 제1 압력조정공간 및 상기 제2 압력조정공간 내로 물 또는 공기 중 어느 하나를 공급 또는 배수하는 밸브가 형성되는 잠수함 스턴튜브 기밀검사 장치.