KR102172063B1 - 건식 배기관 구조 및 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법 - Google Patents

건식 배기관 구조 및 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 선미를 향해 순차적으로 배치되고 격벽에 의해 구획되는 기관실과 타기실을 구비하는 선박은, 상기 기관실에 설치되어 상기 선박의 추진력을 생성하는 엔진; 및 상기 엔진으로부터 연결되어 상기 기관실 및 타기실 사이의 격벽을 관통하여 선미의 후방으로 돌출 형성되고 상기 엔진에서 배출되는 배기 가스를 배출하는 건식 배기관 구조를 포함할 수 있다.

Description

건식 배기관 구조 및 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법{DRY EXHAUST PIPE STRUCTURE AND METHOD FOR CHANGING WET EXHAUST STRUCTURE TO DRY EXHAUST STRUCTURE}
이하의 설명은 건식 배기관 구조 및 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 관한 것이다.
선박의 추진 기관의 배기관 구조는 배기를 해수와 함께 배출시키는 습식 배기관 구조와 해수 없이 배출하는 건식 배기관 구조로 나뉘어 진다.
습식 배기 배출 구조는 해수를 통해 배기의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 장점이 존재하지만, 해수의 유입으로 인해 배기관의 부식 또는 누수 문제가 발생할 수 있는 문제점이 존재하였으며, 나아가 누수에 의한 선내 결로 또는 선체 부식 등 선체 내의 2 차적인 피해를 발생시킨다는 점에서 지속적인 관리와 유지 보수가 필요하다는 점에서 정비성이 좋지 않은 단점이 있다.
또한, 습식 배기관의 재질을 바꾸더라도 해수 및 배기의 열에 의해서 배기관이 부식되는 정도가 차이가 날 뿐 배기관의 부식 자체를 원천적으로 방지할 수 없다는 문제점이 존재하였다.
이와 달리, 건식 배기 배출 구조는 해수를 사용하지 않기 때문에 부식에 따른 누수가 발생하지 않는다는 장점이 존재하지만, 습식 배기 배출 구조보다 냉각 및 단열 성능이 낮기 때문에 배기관의 열팽창, 배기 배압 증가 또는 발열에 의한 화재 위험성의 증가 등의 문제점이 존재하였다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 건식 배기관 구조 및 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면, 선미를 향해 순차적으로 배치되고 격벽에 의해 구획되는 기관실과 타기실을 구비하는 선박은, 상기 기관실에 설치되어 상기 선박의 추진력을 생성하는 엔진; 및 상기 엔진으로부터 연결되어 상기 기관실 및 타기실 사이의 격벽을 관통하여 선미의 후방으로 돌출 형성되고 상기 엔진에서 배출되는 배기 가스를 배출하는 건식 배기관 구조를 포함할 수 있다.
상기 건식 배기관 구조는, 상기 엔진에 연결되어 배기 가스를 전달받는 유입부; 상기 선미 후방을 향해 돌출 형성되어 배기 가스를 배출하는 배기구; 상기 기관실 및 타기실 사이에 설치된 격벽을 가로질러 상기 유입부 및 배기구 사이를 연결하는 배기 파이프; 및 상기 기관실 및 타기실 사이의 격벽으로부터 상기 배기 파이프 사이에 설치되어 배기 가스의 열 전달을 감소시키는 이중 보호관을 포함할 수 있다.
상기 이중 보호관은, 상기 격벽으로부터 수직한 방향으로 돌출 형성되고 상기 배기 파이프의 외주면을 이격된 상태로 수용하는 제 1 연결관; 및 일측은 상기 배기 파이프의 외주면 둘레에 연결되고, 타측은 상기 격벽을 향해 절곡된 이후 상기 제 1 연결관에 연결되는 제 2 연결관을 포함할 수 있다.
상기 이중 보호관은 스테인리스 강 재질로 형성되고, 내화학성 페인트로 칠해질 수 있다.
상기 선박은, 상기 배기 파이프 중 적어도 하나 이상의 지점에 설치되고, 배기 가스의 열에 의한 상기 배기 파이프의 열 팽창을 흡수하는 확장 조인트를 구비하는 열 팽창 보호부를 더 포함할 수 있다.
상기 열 팽창 보호부는, 상기 확장 조인트 부근의 배기 파이프의 외주면을 따라서 설치되는 슬라이딩 서포트를 더 포함할 수 있다.
상기 건식 배기관 구조는, 상기 기관실 외부로 돌출되는 배기 파이프의 부분에 설치되는 소음기를 더 포함하고, 적어도 하나의 열 팽창 보호부의 상기 확장 조인트는 상기 소음기로부터 이어지는 배기 파이프의 부분에 설치되고, 상기 슬라이딩 서포트는 상기 소음기의 외주면을 따라서 설치될 수 있다.
상기 타기실은, 선박의 길이 방향에 수직한 폭 방향을 기준으로 중앙 영역에 형성되는 조타 영역; 상기 폭 방향을 기준으로 상기 조타 영역의 양측 가장자리 측부에 형성되고 상기 건식 배기관 구조를 수용하는 배기 영역; 및 상기 조타 영역과 배기 구역을 구획하는 분리 격벽을 포함하고, 상기 열 팽창 보호부는, 상기 배기 파이프가 상기 배기 구역으로 절곡되어 연장되는 부분에 설치될 수 있다.
상기 건식 배기관 구조는, 상기 배기구의 단부에 설치되어 배기 가스를 상측으로 유도하여 배출하는 상부 유도관을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 유도관은, 상기 배기구의 단부에 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관; 및 상기 제 1 절곡관의 단부에 연결되어 선미의 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관을 포함할 수 있다.
상기 제 2 절곡관의 개구의 표면은 선미의 후방을 향해 상향 경사진 형상을 가질 수 있다.
상기 제 2 절곡관의 개구의 표면은 선미의 후방을 향해 하향 경사진 형상을 가질 수 있다.
상기 상부 유도관은, 상기 제 2 절곡관의 개구에 힌지 결합되어 배기 가스가 배출되지 않을 경우 상기 제 2 절곡관의 개구를 차폐하고 배기 가스가 배출될 경우에는 배기 가스의 유동에 의해 개방되는 플랩부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법은, 습식 배기관 구조의 배기 파이프가 선박의 격벽을 통과하는 부분에 이중 보호관을 설치하는 단계; 상기 배기 파이프 중 하나 이상의 지점에 배기 가스에 의한 열 팽창을 흡수할 수 있는 열 팽창 보호부를 설치하는 단계; 및 상기 배기 파이프의 배기구에 배기 가스의 배출 높이를 상승시키는 상부 유도관을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이중 보호관을 설치하는 단계는, 상기 격벽이 상기 배기 파이프에 직접적으로 연결되는 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열 팽창 보호부를 설치하는 단계는, 상기 배기 파이프 중 하나 이상의 지점에 확장 조인트를 설치하는 단계; 및 상기 확장 조인트 및 배기 파이프의 열 팽창 거동을 완충할 수 있는 슬라이딩 서포트를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상부 유도관을 설치하는 단계는, 상기 배기구로부터 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관과, 상기 제 1 절곡관의 단부에 연결되어 선미 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 배기 파이프로부터의 열 전달을 감소시키기 위해 상기 배기 파이프의 둘레를 따라 단열 부재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예의 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 의하면, 기존의 습식 배기관 구조로부터 최소한의 구성 교체 및 추가를 통해 건식 배기관 구조로 변경할 수 있다.
일 실시 예의 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 의하면, 습식 배기관 구조의 배기 파이프의 대부분을 그대로 활용하더라도, 고온의 배기 가스의 유동에 의한 열 팽창, 발열 또는 배기 배압의 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 선박의 습식 배기관 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조의 정면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 건식 배기관 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 건식 배기관 구조의 정면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제 1 이중 보호관의 평면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제 2 이중 보호관의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제 1 열 팽창 보호부의 평면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제 2 열 팽창 보호부의 평면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 플랩부를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 선박의 습식 배기관 구조를 나타내는 평면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조의 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 에에 따른 선박(2)은, 엔진(22)이 설치되는 기관실(33)과, 평형수가 저장되는 물 탱크를 수용하는 저장실(32)과, 선미의 후방에 위치하여 선박(2)의 키(rudder)를 조절하는 타기실(31)로 구획되는 선미부(3), 기관실(33)에 설치되어 선박(2)의 추진력을 생성하는 엔진(22), 및 엔진(22)으로부터 연결되어 선미의 후방으로 돌출 형성되어 엔진(22)에서 배출되는 배기 가스를 배출하는 습식 배기관 구조(21)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 선미부(3)는 선박의 길이 방향(도면의 x축 방향)을 따라서 선미 후방을 따라서 기관실(33), 저장실(32) 및 타기실(31)이 순차적으로 배치되는 구조를 가질 수 있다.
선미부(3)는 기관실(33), 저장실(32) 및 타기실(31) 각각을 구획하고 격리시키기 위한 격벽(34, 35)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 기관실(33) 및 저장실(32) 사이를 격리시키는 격벽을 제 1 격벽(34)이라 할 수 있고, 저장실(32) 및 타기실(31) 사이를 격리시키는 격벽을 제 2 격벽(35)이라 할 수 있다.
도 1과 같이, 기관실(33)에는 2 개의 엔진(22)이 선박(2)의 폭 방향(도 1의 y축 방향)을 따라서 이격되어 배치될 수 있고, 2 개의 엔진(22)은 선박(2)의 길이 방향과 평행한 중심선을 기준으로 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.
이에 따라 습식 배기관 구조(21) 또한, 각각의 엔진(22)에 연결되는 2 개의 파이프 구조를 가질 수 있고, 마찬가지로 습식 배기관 구조(21)의 2 개의 파이프 구조는 선박(2)의 길이 방향과 평행한 중심선을 기준으로 대칭되는 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 저장실(32)은 선박(2)의 폭 방향을 따라서 양측 가장자리 측부에 평형수가 저장되는 물 탱크가 적재되는 저장 영역(321)을 포함할 수 있다.
위의 구조에 의하면, 저장실(32)을 통과하는 습식 배기관 구조(21)는 폭 방향을 기준으로 양측 가장자리에 위치하는 저장 영역(321) 사이의 중앙의 영역을 통과할 수 있다.
예를 들어, 타기실(31)은 선박(2)의 폭 방향을 기준으로 중앙 영역에 설치되어 키(rudder)를 조절하기 위한 조타 장비가 위치하는 조타 영역(311)과, 조타 영역(311)의 양측 가장자리 측부에 형성되고 습식 배기관 구조(21)를 수용하는 배기 영역(313)과, 조타 영역(311)과 배기 영역(313)을 구획하는 분리 격벽(314)을 포함할 수 있다.
습식 배기관 구조(21)는 엔진(22)에 연결되어 배기 가스를 전달받는 유입부(213)와, 선미 후방을 향해 돌출 형성되어 배기 가스를 배출하는 배기구(214)와, 기관실(33) 및 타기실(31) 사이에 설치된 격벽(34, 35)을 가로질러 유입부(213) 및 배기구(214)를 연결하는 배기 파이프(211)와, 기관실(33) 외부로 돌출되는 배기 파이프(211)의 일 구간에 설치되는 소음기(212)와, 배기 파이프(211)에 해수가 유입되는 해수 포트(215)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기 파이프(211)는 수평한 방향을 따라서 배기구(214)에 연결될 수 있고, 배기구(214)는 선체의 길이 방향과 평행한 후방 방향을 따라서 돌출될 수 있다.
예를 들어, 배기 파이프(211)는 저장실(32)로부터 타기실(31)로 연결되는 부분이 기관실(33) 측부에 형성된 배기 영역(313)을 향해 절곡되어 연장되는 절곡부(2111)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기 파이프(211)는 제 1 격벽(34) 및 제 2 격벽(35)을 통과하면서 각각의 격벽(34, 35)에 접촉된 상태로 용접될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 건식 배기관 구조를 나타내는 평면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 건식 배기관 구조의 정면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 제 1 이중 보호관의 평면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 제 2 이중 보호관의 평면도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 제 1 완충부의 평면도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 제 2 열 팽창 보호부의 평면도이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 선박(1)은 엔진(12)이 설치되는 기관실(33)과, 평형수가 저장되는 물 탱크를 수용하는 저장실(32)과, 선미의 후방에 위치하여 선박(1)의 키(rudder)를 조절하는 타기실(31)로 구획되는 선미부(3), 기관실(33)에 설치되어 선박(1)의 추진력을 생성하는 엔진(12), 및 엔진(12)으로부터 연결되어 선미의 후방으로 돌출 형성되어 엔진(12)에서 배출되는 배기 가스를 배출하는 건식 배기관 구조(11)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 선박(1)의 선미부(3)의 구조는 도 1에 도시된 선박(1)의 선미부(3)와 동일한 구조를 가질 수 있으므로, 세부 구성에 대한 설명은 생략될 것이다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 선박(1)은 도 1에 도시된 선박(1)의 구성에서 습식 배기관 구조(21)를 건식 배기관 구조(11)로 교체한 것으로 이해되어도 무방하다는 점을 밝혀둔다.
도 1과 같이, 기관실(33)에는 2 개의 엔진(12)이 선박(1)의 폭 방향(도 3의 y축 방향)을 따라서 이격되어 배치될 수 있고, 2 개의 엔진(12)은 선박(1)의 길이 방향(도 3의 x축 방향)과 평행한 중심선을 기준으로 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.
이에 따라 건식 배기관 구조(11) 또한, 각각의 엔진(12)에 연결되는 2 개의 파이프 구조를 가질 수 있고, 마찬가지로 건식 배기관 구조(11)의 2 개의 파이프 구조는 선박(1)의 길이 방향과 평행한 중심선을 기준으로 대칭되는 구조를 가질 수 있다.
건식 배기관 구조(11)는, 엔진(12)에 연결되어 배기 가스를 전달받는 유입부(113)와, 선미 후방을 향해 돌출 형성되어 배기 가스를 배출하는 배기구(114)와, 기관실(33) 및 타기실(31) 사이에 설치된 격벽(34, 35)을 가로질러 유입부(113) 및 배기구(114)를 연결하는 배기 파이프(111)와, 기관실(33) 외부로 돌출되는 배기 파이프(111)의 일 구간에 설치되는 소음기(112)와, 기관실(33) 및 타기실(31) 사이에 설치된 격벽(34, 35)으로부터 배기 파이프(111)를 지지하도록 설치되는 이중 보호관(115a, 115b)과, 배기 파이프(111)에 설치되어 열 팽창을 흡수하는 열 팽창 보호부(116a, 116b)와, 배기구(114)의 단부에 설치되어 배기 가스를 상측으로 유도하여 배출하는 상부 유도관(118)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기 파이프(111)는 수평한 방향을 따라서 배기구(114)에 연결될 수 있고, 배기구(114)는 선체의 길이 방향과 평행한 후방 방향을 따라서 돌출될 수 있다.
예를 들어, 배기 파이프(111)는 저장실(32)로부터 타기실(31)로 연결되는 부분이 기관실(33) 측부에 형성된 배기 영역(313)을 향해 절곡되어 연장되는 절곡부(1111)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기 가스의 열 전달을 감소시키기 위해 별도의 단열 부재(미도시)가 배기 파이프(111)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
예를 들어, 소음기(112)는 저장실(32)을 통과하는 배기 파이프(111)에 설치되어 고온의 배기 가스가 유동하면서 발생하는 소음과 진동을 방지할 수 있다.
이중 보호관(115a, 115b)은 격벽(34, 35)을 통과하는 배기 파이프(111)의 부분으로부터 배기 가스의 배기 열이 격벽(34, 35)으로 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 이중 보호관(115a, 115b)은 제 1 격벽(34) 및 배기 파이프(111) 사이와, 제 2 격벽(35) 및 배기 파이프(111) 사이에 각각 설치될 수 있다. 여기서 제 1 격벽(34) 및 배기 파이프(111) 사이에 설치되는 이중 보호관을 제 1 이중 보호관(115a)이라 할 수 있고, 제 2 격벽(35) 및 배기 파이프(111) 사이에 설치되는 이중 보호관을 제 2 이중 보호관(115b)이라 할 수 있다.
예를 들어, 이중 보호관(115a, 115b)은, 격벽(34, 35)으로부터 수직한 방향으로 돌출 형성되고 배기 파이프(111)의 외주면을 이격된 상태로 내부에 수용하는 제 1 연결관(1152a, 1152b)과, 일측은 배기 파이프(111)의 외주면 둘레에 연결되고 타측은 격벽(34, 35)을 향해 절곡된 이후 제 1 연결관(1152a, 1152b)에 연결되는 제 2 연결관(1151a, 1151b)과, 제 1 연결관(1152a, 1152b) 및 제 2 연결관(1151a, 1151b)을 연결하는 플랜지부(1153a, 1153b)를 포함할 수 있다.
제 1 연결관(1152a, 1152b) 및 제 2 연결관(1151a, 1151b)의 내경은 배기 파이프(111)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 제 1 연결관(1152a, 1152b) 및 제 2 연결관(1151a, 1151b)은 배기 파이프(111)와 동심을 이루면서 배기 파이프(111)를 내부에 수용하는 이중관 구조를 형성할 수 있다.
격벽(34, 35)은 도 5 및 도 6과 같이 배기 파이프(111)에 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.
예를 들어, 제 1 연결관(1152a, 1152b) 및 제 2 연결관(1151a, 1151b)은 배기 파이프(111)보다 열 전도성이 낮은 재질로 형성될 수 있다.
이중 보호관(115a, 115b)에 의하면, 배기 파이프(111)의 열이 격벽(34, 35)에 직접 전달되지 않고 이중 보호관(115a, 115b)을 매개하여 전달됨에 따라서, 격벽(34, 35)으로 배기 가스의 열이 전달되는 정도를 감소시킬 수 있다.
열 팽창 보호부(116a, 116b)는, 고온의 배기 가스에 의해 열 팽창에 의해 배기 파이프(111)가 열 팽창을 흡수할 수 있는 확장 조인트(expansion joint)(1161a, 1161b)와, 배기 파이프(111) 또는 소음기(112)에 설치되어 확장 조인트(1161a, 1161b) 및 배기 파이프(111)의 열 팽창 거동을 완충하는 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)(sliding support)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 확장 조인트(1161a, 1161b)는 배기 파이프(111)사이의 팽창 또는 수축을 흡수할 수 있는 U자형, 벤드(bend)형, 벨로우즈(bellows)형 또는 슬라이딩형 신축 이음으로 형성될 수 있다.
슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)는, 확장 조인트(1161a, 1161b)가 배기 가스의 열을 흡수하여 신축함에 따라 발생하는 배기 파이프(111) 및 확장 조인트(1161a, 1161b)의 거동을 완충할 수 있다. 예를 들어, 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)는 배기 파이프(111)의 둘레를 따라서 방사상으로 이격되는 복수개의 지점에 설치될 수 있다.
예를 들어, 열 팽창 보호부(116a, 116b)는 배기 파이프(111)의 구간 중 적어도 하나 이상의 지점에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8과 같이 열 팽창 보호부(116a, 116b)는, 소음기(112)로부터 이어지는 배기 파이프(111)의 부분에 설치되는 제 1 열 팽창 보호부(116a)와, 절곡부(1111)에 설치되는 제 2 열 팽창 보호부(116b)를 포함할 수 있다.
제 1 열 팽창 보호부(116a)는, 소음기(112)로부터 배기 가스를 전달받는 배기 파이프(111)의 부분에 설치되는 제 1 확장 조인트(1161a)와, 소음기(112)의 둘레를 따라서 설치되는 제 1 슬라이딩 서포트(1162a)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 슬라이딩 서포트(1162a)는 선박(1)의 내부에 고정되고 배기 파이프(111)의 둘레를 이격된 상태로 둘러 감싸는 제 1 밴드(11621a)와, 제 1 밴드(11621a)에 고정되는 제 1 완충부(11622a)와, 제 1 완충부(11622a)로부터 소음기(112)의 외주면을 지지하는 제 1 고정부(11623a)를 포함할 수 있다.
제 1 완충부(11622a)는 제 1 밴드(11621a)에 고정되어 소음기(112)를 향해 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 완충부(11622a)는 유연성 및 탄성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 고정부(11623a)는 제 1 완충부(11622a)보다 강성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
제 1 열 팽창 보호부(116a)에 의하면, 고온의 배기 가스가 소음기(112)를 통과하면서 발생하는 열 팽창 또는 부압의 변화에 의해, 배기 파이프(111) 및 확장 조인트(1161a, 1161b)가 열 팽창 거동되는 것을 유연하게 지지할 수 있다.
제 2 열 팽창 보호부(116b)는, 배기 파이프(111)의 절곡부(1111)에 설치되는 제 2 확장 조인트(1161b)와, 절곡부(1111)의 둘레를 따라서 설치되는 제 2 슬라이딩 서포트(1162b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 2 슬라이딩 서포트(1162b)는 선박(1)의 내부에 고정되고 배기 파이프(111)의 둘레를 이격된 상태로 둘러 감싸는 제 2 밴드(11621b)와, 제 2 밴드(11621b)에 고정되는 제 2 완충부(11622b)와, 제 2 완충부(11622b)로부터 배기 파이프(111)의 외주면을 지지하는 제 2 고정부(11623b)를 포함할 수 있다.
제 2 완충부(11622b)는 제 2 밴드(11621b)에 고정되어 배기 파이프(111)를 향해 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제 2 완충부(11622b)는 유연성 및 탄성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 고정부(11623b)는 제 2 완충부(11622b)보다 강성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
제 2 열 팽창 보호부(116b)에 의하면, 절곡부(1111)에 발생하는 열 팽창의 영향을 축소시키는 것과 동시에, 고온의 배기 가스가 유동 경로가 변화되는 절곡부(1111)를 통과함에 따라 발생하는 동적 하중의 영향을 축소할 수 있으므로, 배기 파이프(111)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
상부 유도관(118)은, 배기 파이프(111)로부터 배기 가스가 배출되는 높이를 상승시킬 수 있다. 상부 유도관(118)은, 배기 파이프(111)의 배기구(114)의 단부에 설치되어 배기 가스의 유동 경로를 연장할 수 있다.
예를 들어, 상부 유도관(118)은, 배기구(114)로부터 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관(11821)과, 제 1 절곡관(11821)의 단부에 연결되어 선미 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관(11822)과, 제 1 절곡관(11821) 및 제 2 절곡관(11822)을 선미부(3)로부터 지지하기 위한 지지부(1181)와, 배기 가스가 배출되지 않을 경우 제 2 절곡관(11822)의 개구를 차폐하는 플랩부(1183)를 포함할 수 있다.
제 1 절곡관(11821)은, 배기 파이프(111)의 배기구(114)로부터 토출되는 배기 가스의 유동을 상측 방향을 향하도록 안내할 수 있다.
제 2 절곡관(11822)은, 제 1 절곡관(11821)에 의해 상부로 유도된 배기 가스의 유동을 선미의 후방을 향해 배출할 수 있다.
예를 들어, 제 1 절곡관(11821) 및 제 2 절곡관(11822)은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 절곡관(11822)에서 배기 가스가 배출되는 방향은 수면과 평행하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 절곡관(11822)의 개구의 표면은 후방을 향해 상향 경사진 형상을 가질 수 있다.
지지부(1181)는, 선미부(3) 후방의 일측으로부터 돌출 형성되어 제 1 절곡관(11821) 및 제 2 절곡관(11822)을 선미부(3)로부터 지지 및 수용하는 하우징 부재일 수 있다.
플랩부(1183)는, 제 2 절곡관(11822)을 통해 배기 가스가 배출되지 않을 경우에는 개구를 차폐하여 외부로부터 해수가 유입되지 방지할 수 있고, 배기 가스가 배출될 경우에는 배기 가스의 유동에 의해 개방되어 배기 가스가 배출되도록 할 수 있다.
예를 들어, 플랩부(1183)는 제 2 절곡관(11822)의 개구의 상측에 힌지 연결되어 제 2 절곡관(11822)의 개구를 개폐가능한 플랩 커버(11831)와, 플랩 커버(11831)가 제 2 절곡관(11822)의 개구를 차폐하도록 회동시키는 모멘트를 형성하는 무게추(11833)와, 플랩 커버(11831)와 무게추(11833) 사이를 연결하는 연결 부재(11832)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 7과 같이 제 2 절곡관(11822)의 개구의 표면이 상향 경사진 형상을 가질 경우, 플랩 커버(11831)가 자중에 의해 제 2 절곡관(11822)의 개구를 완전히 차폐하지 못하는 상황을 방지하기 위해, 연결 부재(11832)에 도르래를 설치하여 플랩 커버(11831)에 인가되는 힘의 방향을 바꾸어 놓음으로써 플랩 커버(11831)로 하여금 경사진 제 2 절곡관(11822)의 개구를 완전히 차폐하도록 보장할 수 있다.
상부 유도관(118)에 의하면, 선미를 향해 수평한 방향으로 형성되는 배기 파이프(111) 및 배기구(114)의 높이보다 높은 위치에서 배기 가스를 배출할 수 있기 때문에, 외부의 해수가 건식 배기관 구조(11)로 유입되는 가능성을 낮출 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법은, 엔진의 배기를 해수와 함께 배출하는 선박의 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경할 수 있다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법은, 도 1 및 도 2에 도시된 선박(1)에 설치된 습식 배기관 구조(21)를 도 2 내지 도 8에 도시되는 건식 배기관 구조(11)로 변경하는 방법일 수 있다.
설명과 이해의 편의를 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 습식 배기관 구조(21)와, 도 2 내지 도 8에 도시된 건식 배기관 구조(11)가 비교되어 설명될 것이다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법은, 이중 보호관을 설치하는 단계(41)와, 열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)와, 상부 유도관을 설치하는 단계(43)와, 단열 부재를 설치하는 단계(44)를 포함할 수 있다.
이중 보호관을 설치하는 단계(41)는, 습식 배기관 구조(21)의 배기 파이프(211)가 선박(2)의 격벽(34, 35)을 통과하는 부분에 이중 보호관(115a, 115b)을 설치하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 이중 보호관을 설치하는 단계(41)는, 기존의 습식 배기관 구조(21)에서 격벽(34, 35)이 배기 파이프(211)에 직접적으로 연결되는 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제거된 부분을 중심으로 격벽(34, 35)에 배기 파이프(211)의 직경보다 더 큰 직경의 구멍을 형성할 수 있다. 이와 같이 제거하는 단계 및 구멍을 형성하는 단계는 동시에 수행됨으로써, 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 이중 보호관을 설치하는 단계(41)에서, 도 5 및 도 6과 같이 이중 보호관(115a, 115b)을 통해 격벽(34, 35)과 배기 파이프(111)를 연결할 수 있다.
건식 배기관 구조(11)에서는 해수를 통한 배기 가스의 냉각 효과를 기대할 수 없기 때문에, 배기 파이프(111)를 통과하는 배기 가스의 온도는 습식 배기관 구조(21)의 배기 가스의 온도보다 높게 형성됨에 따라, 격벽(34, 35)의 온도 역시 크게 상승될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 격벽(34, 35)에는 부식 방지를 위한 페인트가 칠해져 있기 때문에, 배기 가스의 열에 의해 온도가 약 280℃ 이상으로 상승할 경우 페인트가 연소되기 시작하여 화재가 발생할 수 있는 위험성이 존재하였다.
이중 보호관을 설치하는 단계(41)에 의하면, 격벽(34, 35)과 배기 파이프(211) 사이에서 직접적으로 연결되는 부분을 제거하고, 배기 파이프(211)보다 열 전도성이 낮은 이중 보호관(115a, 115b)을 격벽(34, 35)과 배기 파이프(111) 사이에 설치함으로써, 격벽(34, 35)으로 열이 전달되는 정도를 완화하여 화재의 위험성을 낮출 수 있다.
열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)는, 배기 파이프(111) 중 하나 이상의 지점에 열 팽창 보호부(116a, 116b)를 설치하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)에서, 배기 파이프(111) 중 하나 이상의 지점에서 배기 파이프(111)의 열 팽창을 흡수할 수 있는 확장 조인트(1161a, 1161b)와, 확장 조인트(1161a, 1161b) 및 배기 파이프(111)의 열 팽창 거동을 완충하는 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)가 설치될 수 있다.
예를 들어, 확장 조인트(1161a, 1161b)는 기존의 배기 파이프(211)의 구간 중 일 부분이 제거된 이후 교체되어 설치될 수 있다.
예를 들어, 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)는, 복수 개의 확장 조인트(1161a, 1161b) 사이에 위치하는 배기 파이프(111)에 설치될 수 있다. 또한, 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)가 설치된 배기 파이프(111)는, 확장 조인트(1161a, 1161b) 및 슬라이딩 서포트(1162a, 1162b)에 의하여만 선박(1)에 직접적으로 고정될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 해당 배기 파이프(111)의 유동성을 충분히 확보하는 것이 가능하다.
예를 들어, 열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)는, 배기 파이프(111)의 소음기(112)에 제 1 열 팽창 보호부(116a)를 설치하는 단계와, 배기 파이프(111)의 절곡부(1111)에 제 2 열 팽창 보호부(116b)를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)에 의하면, 습식 배기관 구조(21) 보다 상대적으로 고온의 배기 가스가 배기 파이프(111)를 따라 유동하기 때문에, 기존의 배기 파이프(211)로 하여금 높은 온도의 배기 가스에 의한 열 팽창을 흡수할 수 있도록 한다.
상부 유도관을 설치하는 단계(43)는, 기존의 배기 파이프(211)의 배기구(214)에 상부 유도관(118)을 설치하여 배기 가스의 배출 높이를 상승시키는 단계일 수 있다.
예를 들어, 상부 유도관을 설치하는 단계(43)에서, 선미부(3)의 후방을 향해 돌출되어 있는 습식 배기관 구조(21)의 배기구(214)로부터 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관(11821)과, 제 1 절곡관(11821)의 단부에 연결되어 선미 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관(11822)과, 제 1 절곡관(11821) 및 제 2 절곡관(11822)을 선미부(3)로부터 지지하는 지지부(1181)가 설치될 수 있다.
예를 들어, 상부 유도관을 설치하는 단계(43)는, 제 2 절곡관(11822)의 개구로 외부 해수가 유입되는 것을 차단하기 위해 제 2 절곡관(11822)에 플랩부(1183)를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
습식 배기관 구조(21)의 배기 파이프(211)는 선박(2)의 길이 방향을 따라서 선미의 트랜섬(transom)까지 수평하게 연장되는 구조를 갖는 것이 일반적이기 때문에, 도 2와 같이 습식 배기관 구조(21)의 배기구(214)는 수면과 인접하게 배치될 수 있어서, 해수가 유입되기 쉬울 수 있다.
상부 유도관을 설치하는 단계(43)에 의하면, 도 4와 같이 기존의 습식 배기관 구조(21)의 배기구(214)에 상부 유도관(118)을 설치하여 배기 가스가 배기구(114)보다 높은 위치에 형성되는 제 2 절곡관(11822)을 통해 배출되도록 함으로써, 외부 해수가 배기 파이프(111)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상부 유도관을 설치하는 단계(43)에 의하면, 상부 유도관(118)을 통해 배기 가스를 상측으로 유도하는 동시에, 배기 가스의 배압이 허용치를 초과하지 않도록 설계할 수 있는 유연성을 제공할 수 있다.
단열 부재를 설치하는 단계(44)는, 배기 파이프(111)로부터의 열 전달을 감소시키기 위해 배기 파이프(111)의 둘레를 따라 단열 부재를 설치하는 단계일 수 있다.
전술한 이중 보호관을 설치하는 단계(41)와, 열 팽창 보호부를 설치하는 단계(42)와, 상부 유도관을 설치하는 단계(43)와, 단열 부재를 설치하는 단계(44)는 임의의 순서로 수행되어도 무방하다는 점을 밝혀둔다.
일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 의하면, 기존의 습식 배기관 구조(21)로부터 최소한의 구성 교체 및 추가를 통해 건식 배기관 구조(11)로 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 의하면, 습식 배기관 구조(21)의 배기 파이프(211)의 대부분을 그대로 활용하더라도, 고온의 배기 가스의 유동에 의한 열 팽창, 발열 또는 배기 배압의 영향을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따른 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 의하면, 누수에 의한 배기관 부식, 선내 결로 또는 선체 부식 등의 2차 피해를 방지할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 플랩부를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 플랩부(4183)는 제 2 절곡관(41822)의 개구의 상측에 힌지 연결되어 제 2 절곡관(41822)의 개구를 개폐가능한 플랩 커버(41831)와, 플랩 커버(41831)가 제 2 절곡관(41822)의 개구를 차폐하도록 회동시키는 모멘트를 형성하는 무게추(41833)와, 플랩 커버(41831)와 무게추(41833) 사이를 연결하는 연결 부재(41832)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 10과 같이 제 2 절곡관(41822)의 개구의 표면이 후방을 향해 하향 경사진 형상을 가질 경우, 플랩 커버(41831)가 자중에 배기의 유동을 방해할 가능성이 있다. 그러나 도 10의 실시 예에 따르면, 무게추(41833)가, 플랩 커버(41831)의 회동 축을 기준으로 플랩 커버(41831)의 반대편에 위치함으로써, 상대적으로 작은 배기 압력에 의하더라도 쉽게 플랩 커버(41831)가 열리게 됨으로써, 이와 같은 문제를 방지할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (18)

  1. 선미를 향해 순차적으로 배치되고 격벽에 의해 구획되는 기관실과 타기실을 구비하고, 상기 타기실은 선박의 길이 방향에 수직한 폭 방향을 기준으로 중앙 영역에 형성되는 조타 영역과, 상기 폭 방향을 기준으로 상기 조타 영역의 양측 가장자리 측부에 형성되고 배기 영역과, 상기 조타 영역과 배기 구역을 구획하는 분리 격벽을 구비하는 선박에 있어서,
    상기 기관실에 설치되어 상기 선박의 추진력을 생성하는 엔진; 및
    상기 엔진으로부터 연결되어 상기 기관실 및 타기실 사이의 격벽을 관통하여 선미의 후방으로 돌출 형성되고 상기 엔진에서 배출되는 배기 가스를 배출하는 건식 배기관 구조를 포함하고,
    상기 건식 배기관 구조는,
    상기 엔진에 연결되어 배기 가스를 전달받는 유입부;
    상기 선박의 후방을 향해 상기 타기실에 연결되고, 상기 타기실의 가장자리에 형성된 상기 배기 영역을 향해 절곡되고 상기 분리 격벽을 통과하여 연장되는 절곡부를 구비하는 배기 파이프;
    상기 배기 영역에서 일단은 상기 배기 파이프에 연결되고 타단은 선미 후방으르 향해 돌출 형성되어 배기 가스를 배출하는 배기구;
    상기 기관실 및 타기실 사이의 격벽으로부터 상기 배기 파이프 사이에 설치되어 배기 가스의 열 전달을 감소시키는 이중 보호관; 및
    상기 분리 격벽을 통과하는 상기 절곡부에 설치되고, 배기 가스의 열에 의한 열 팽창을 흡수하는 확장 조인트와, 열 팽창 거동을 완충하는 슬라이딩 서포트를 구비하는 열 팽창 보호부를 포함하는 선박.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 보호관은,
    상기 격벽으로부터 수직한 방향으로 돌출 형성되고 상기 배기 파이프의 외주면을 이격된 상태로 수용하는 제 1 연결관; 및
    일측은 상기 배기 파이프의 외주면 둘레에 연결되고, 타측은 상기 격벽을 향해 절곡된 이후 상기 제 1 연결관에 연결되는 제 2 연결관을 포함하는 선박.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 보호관은 스테인리스 강 재질로 형성되고, 내화학성 페인트로 칠해지는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 건식 배기관 구조는,
    상기 기관실 외부로 돌출되는 배기 파이프의 부분에 설치되는 소음기를 더 포함하고,
    적어도 하나의 열 팽창 보호부의 상기 확장 조인트는 상기 소음기로부터 이어지는 배기 파이프의 부분에 설치되고, 상기 슬라이딩 서포트는 상기 소음기의 외주면을 따라서 설치되는 선박.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 건식 배기관 구조는,
    상기 배기구의 단부에 설치되어 배기 가스를 상측으로 유도하여 배출하는 상부 유도관을 더 포함하는 선박.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부 유도관은,
    상기 배기구의 단부에 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관; 및
    상기 제 1 절곡관의 단부에 연결되어 선미의 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관을 포함하는 선박.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 절곡관의 개구의 표면은 선미의 후방을 향해 상향 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 절곡관의 개구의 표면은 선미의 후방을 향해 하향 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 상부 유도관은,
    상기 제 2 절곡관의 개구에 힌지 결합되어 배기 가스가 배출되지 않을 경우 상기 제 2 절곡관의 개구를 차폐하고 배기 가스가 배출될 경우에는 배기 가스의 유동에 의해 개방되는 플랩부를 더 포함하는 선박.
  14. 선미를 향해 순차적으로 배치되고 격벽에 의해 구획되는 기관실과 타기실을 구비하고, 상기 타기실은 선박의 길이 방향에 수직한 폭 방향을 기준으로 중앙 영역에 형성되는 조타 영역과, 상기 폭 방향을 기준으로 상기 조타 영역의 양측 가장자리 측부에 형성되고 배기 영역과, 상기 조타 영역과 배기 구역을 구획하는 분리 격벽을 구비하는 선박의 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법에 있어서,
    습식 배기관 구조의 배기 파이프가 선박의 격벽을 통과하는 부분에 이중 보호관을 설치하는 단계;
    상기 배기 파이프 중 상기 타기실의 가장자리에 형성된 상기 배기 영역을 향해 절곡되고 상기 분리 격벽을 통과하여 연장되는 절곡부에 배기 가스에 의한 열 팽창을 흡수하는 확장 조인트와, 열 팽창 거동을 완충하는 슬라이딩 서포트를 구비하는 열 팽창 보호부를 설치하는 단계; 및
    상기 배기 영역에서 일단은 상기 배기 파이프에 연결되고 타단은 선미 후방을 향해 돌출 형성되어 배기 가스를 배출하는 배기구에 배기 가스의 배출 높이를 상승시키는 상부 유도관을 설치하는 단계를 포함하는 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이중 보호관을 설치하는 단계는,
    상기 격벽이 상기 배기 파이프에 직접적으로 연결되는 부분을 제거하는 단계를 포함하는 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 열 팽창 보호부를 설치하는 단계는,
    상기 배기 파이프에 확장 조인트를 설치하는 단계; 및
    상기 확장 조인트 및 배기 파이프의 열 팽창 거동을 완충할 수 있는 슬라이딩 서포트를 설치하는 단계를 포함하는 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 상부 유도관을 설치하는 단계는,
    상기 배기구로부터 연결되어 상측으로 절곡되어 연장하는 제 1 절곡관과, 상기 제 1 절곡관의 단부에 연결되어 선미 후방을 향해 절곡되어 돌출 형성되는 제 2 절곡관을 설치하는 단계를 포함하는 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 배기 파이프로부터의 열 전달을 감소시키기 위해 상기 배기 파이프의 둘레를 따라 단열 부재를 설치하는 단계를 더 포함하는 습식 배기관 구조를 건식 배기관 구조로 변경하는 방법.
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