KR200280526Y1 - 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박 시험용 순환식 캐비테이션 채널(circulating cavitation channel)의 시험 관측부 교체 장치에 관한 것이며, 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부를 교체하는 장치에 있어서, 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부들(20)의 중량을 균형 있게 지탱할 수 있는 위치의 상기 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20) 하부의 바닥(140)에 또는 상기 바닥(140)으로부터 소정 높이에 설치된 지지대(110) 위에, 상기 시험 관측부(20)의 길이 방향에 수직인 방향으로 캐비테이션 채널(10)의 양측으로 평행하게 연장 설치된 다수의 레일(100); 상기 레일(100)에 대응하는 위치의 상기 각각의 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20) 하면에 연결되어 있고, 상기 레일(100) 위를 따라 주행하는 다수의 휠(122)을 구비한 대차(120); 및 상기 레일(100)을 따라 상기 대차(120)를 이동시키는 구동수단(130)을 포함하는 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치가 제공된다.

Description

순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치

(기술분야)

본 고안은 선박 시험용 순환식 캐비테이션 채널(circulating cavitation channel)의 시험 관측부 교체 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 다양한 시험 대상에 관한 캐비테이션 시험을 수행할 수 있도록 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널에서 시험 관측부를 교체하기 위해 사용되는 장치에 관한 것이다.

(배경기술)

유체는 그 속도가 증가할 때 물에 접하고 있는 물체의 표면 근처에서는 압력이 낮아져서 물이 수중기로 변화하게 되는 바, 이때 수증기의 밀도는 물의 밀도에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작으므로 마치 물 속에 빈 공간이 형성되는 것과 같게 된다.

이와 같이 흐르는 유체 중에 공동부가 형성되는 것을 캐비테이션(공동현상)이라 하며, 이런 캐비테이션은 선박의 추진장치로 사용되는 프로펠러와 같이 수중에서 작동하는 각종 기구에서 발생된다.

캐비테이션은 프로펠러의 날개를 침식으로 손상시키는 작용을 할 뿐만 아니라 선박의 추진 효율을 감소시키고 선체의 진동이나 소음을 증가시키는 등 여러 가지 바람직하지 않은 부작용을 유발한다.

따라서, 선박을 설계 및 제작함에 있어서는 조선소에서 실제로 선박을 건조하기에 앞서, 모형 프로펠러에 대한 캐비테이션 시험, 모형 프로펠러를 장착한 모형 선박에 미치는 캐비테이션 영향 등을 테스트한 후에 해당 선박에 맞는 최적의 프로펠러를 개발할 필요가 있다. 특히, 최근 선박의 대형화와 고속화 경향에 따라 프로펠러에 관한 캐비테이션 연구는 그 중요성이 더욱 커지고 있다.

이와 같은 캐비테이션 시험은, 밀폐된 순환 채널(수조) 내에 모형 프로펠러나 선박과 같은 시험 대상을 장착한 상태에서 일정한 유속으로 물을 순환시켜 마치 프로펠러나 선박이 일정 속도로 추진되고 있는 것과 같은 상황을 인위적으로 형성한 순환식 캐비테이션 채널이라는 장치에 의해 수행되고 있다.

도1은 일반적인 순환식 캐비테이션 채널의 일 예를 보여주는 개략도이다. 도시된 바와 같이 순환식 캐비테이션 채널(10)은 모형 프로펠러나 선박이 장착되고 각종 측정장비가 설치되는 시험 관측부(20)에 물을 일정한 유속으로 흐려보낼 수 있도록 길게 신장된 직사사각 형상의 밀폐된 순환 채널 구조로 되어 있다.

도1에서 도면부호 30은 채널에서 물에 유속을 가하는 추진 펌프(임펠러), 도면 부호 40은 시험 관측부(20)에서의 빠르고 균일한 유속을 유지하기 위한 수축부, 도면부호 50은 시험 관측부(20)를 통과한 물을 확산시키는 확산부, 도면부호 60은 수류의 균일성과 난류의 강도를 약화시키는 허니콤 설치부, 도면 부호 70은 채널의 굴곡부에서 발생되는 유동의 불균일성을 최소화하기 위한 가이드 베인(guide vain: 유도날개) 설치부를 각각 나타낸다.

2개의 시험 관측부를 필요에 따라 교체하여 사용할 수 있도록 구성한 순환식 캐비테이션 채널(10)에 있어서, 시험 관측부(20)는 프로펠러나 어뢰 등 소형 시험 대상물을 테스트하기 위한 소형 시험 관측부와, 프로펠러가 설치된 선박과 같이 대형의 시험 대상물을 테스트하기 위한 대형 시험 관측부로 구성하는 것이 일반적이다.

이와 같이 크기가 다른 2개의 시험 관측부를 가지는 순환식 캐비테이션 채널(10)은, 예를 들어 소형 시험 관측부를 1.2m×1.2m×6.0m의 크기로 하고 대형 시험 관측부를 3.0m×1.4m×12.0m으로 하는 것과 같이, 두 시험 관측부의 사이즈가 상당한 차이를 가지는 것이므로, 두 시험 관측부(20) 모두가 연결될 수 있도록 단일의 수축부와 확산부를 형성하는 것이 실질적으로 불가능하다.

따라서, 수축부와 확산부도 각각의 시험 관측부에 맞는 크기로 별도로 제작되어 있으며, 시험 관측부의 교체시 시험 관측부만이 아니라 그 상류 및 하류에 연결된 수축부와 확산부도 일체로 교체하는 것이 일반적이다. 본 고안에서 시험 관측부를 교체한다고 하는 것은 수축부와 확산부도 일체로 교체하는 것을 의미한다.

순환식 캐비테이션 채널에서 시험 관측부를 교체하는 종래의 방식으로는, 도2에 도시된 바와 같이, 캐비테이션 채널(10)이 설치된 건물의 천정에 설치된 다수의 크레인(80)을 사용하여 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 하나의 시험 관측부(20)를 다수의 플랫폼(90)으로부터 들어 올려 내려놓고, 상기 플랫홈(90)을 장착할 다른 시험 관측부에 맞게 그 높이를 조절한 후에, 다시 다른 시험 관측부를 크레인(80)으로 들어서 플랫홈(90)에 올려 고정시키는 시스템이 일반적이었다.

상기 플랫홈(90)은 시험 관측부를 동일 레벨로 받쳐주기 위한 것이며, 상기 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20)의 저면 높이(윤곽)에 맞도록 다수 개를 제작하여 여러 부위에서 시험 관측부를 지탱한다.

그러나, 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20)는 그 제원에 따라 다르겠지만, 예를 들어 그 총 길이가 25m에 이르고 중량이 75톤에 이르기 때문에, 이와 같은 크레인(80)을 이용한 시험 관측부 교체는 정밀성, 작업성 및 안전성의 측면에서 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.

구체적으로 설명하면, 캐비테이션 채널(10)의 시험 관측부(20)는 내부의 유체 흐름이 균일하여야 캐비테이션 시험에서 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 것이기 때문에, 인접 채널과의 연결부가 1mm이하의 단차로 매우 정교하게 연결되어야 하는 바, 크레인(80)을 사용하는 경우 이런 조건을 맞추기 위해서는 고도로 숙련된 크레인 작동이 필요하다.

또한, 시험 관측부(20)를 포함한 채널은 내부의 유체의 중량과 압력(약 0.2-4kg/cm²)을 견딜 수 있도록 전술한 바와 같이 고중량물로 제작되어 있기 때문에, 제한된 건물 내부에서 대용량의 크레인(80)을 다수대(2-3대) 동시에 사용하지 않으면 안되고 건물도 중구조화하여야 하므로 비용적인 측면은 물론 작업 안전성도 현저히 불리하다.

아울러, 캐비테이션 채널을 운영함에 있어서는 각종 시험 준비 단계에서 모형선, 시험 장비 등과 같이 소형의 구조물을 운반하기 위한 크레인을 필요로 하는 바, 이를 위해 소형의 크레인을 별도로 설치하는 경우 그 설치 공간과 비용적인 측면에서 여러 가지 문제점을 유발하며, 소형의 크레인을 별도로 설치하지 않는 경우 대형의 크레인으로 소형의 구조물을 운반하여야 하므로 세팅의 정밀도를 유지하기 어렵고 작업 안전성에 문제가 된다.

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체에 적용되고 있는 크레인 방식의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 시험 관측부 교체 작업의 정밀도와 안전성을 향상시키고 건축물에 대한 하중을 경감시키며, 비용을 절감할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

도1은 일반적인 순환식 캐비테이션 채널의 일 예를 보여주는 개략도,

도2는 종래의 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치를 보여주는 순환식 캐비테이션 채널의 측면 개략도,

도3은 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치가 적용된 순환식 캐비테이션 채널의 측면 개략도,

도4는 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치가 적용된 순환식 캐비테이션 채널의 평면 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 순환식 캐비테이션 채널 20: 시험 관측부

40: 수축부 50: 확산부

100: 레일 110: 지지대

120: 대차 122: 휠

130: 구동수단

본 고안의 목적은, 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널에서 시험 관측부를 교체함에 있어서, 레일과 대차를 구비한 교체 장치로 시험 관측부를 교체하는 것에 의해 교체에 달성된다.

보다 구체적으로 본 고안의 목적은, 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부를 교체하는 장치에 있어서, 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부들의 중량을 균형 있게 지탱할 수 있는 위치의 상기 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부 하부의 바닥에 또는 상기 바닥으로부터 소정 높이에 설치된 지지대 위에, 상기 시험 관측부의 길이 방향에 수직인 방향으로 캐비테이션 채널의 양측으로 평행하게 연장 설치된 다수의 레일; 상기 레일에 대응하는 위치의 상기 각각의 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부 하면에 연결되어 있고, 상기 레일 위를 따라 주행하는 다수의 휠을 구비한 대차; 및 상기 레일을 따라 상기 대차를 이동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도3은 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치가 적용된 순환식 캐비테이션 채널의 측면 개략도이고 도4는 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치가 적용된 순환식 캐비테이션 채널의 평면 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치는, 크게 레일(100), 지지대(110), 대차(120), 및 구동수단(130)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

먼저, 레일(100)은 캐비테이션 채널(10)의 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20)가 설치되는 바닥(140)에 시험 관측부(20)의 길이 방향에 수직인 방향으로 설치된다. 레일(100)의 설치 위치 및 개수는 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20)의 중량을 균형 있게 지탱할 수 있는 위치 및 개수로 선택되며, 도3과 도4에서는 수축부(40)의 하부에 2개, 시험 관측부(20)의 하부에 1개, 그리고 확산부(50)의 하부에 3개, 총 6개의 레일(100)이 설치된 예를 도시하고 있다.

레일(100)은 기본적으로 바닥(140)에 설치하면 족하나, 도3에 도시된 바와 같이 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20)의 저면 윤곽은, 상대적으로 시험 관측부(20)와 확산부(50)의 상류 쪽이 높고 수축부(40)와 확산부(50)의 하류 쪽이 낮은 형상으로 되어 있으므로, 시험 관측부(20)와 확산부(50) 상류의 하부에 설치되는 레일(100)을 바닥(140)에 설치하면, 후술하는 대차(120)를 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)의 저면으로부터 바닥(140)에 이르는 높이를 가지는 큰 구조물로 형성하지 않으면 안되며, 이럴 경우 시험 관측부(20)를 이동시킬 때 대차(110)에 무리한 힘이 가해져 안전 상에 문제가 될 뿐만 아니라 대차(120)가 지나치게 거대화되어 시험 관측부(20)를 이동시키는 데 보다 큰 동력을 요하게 된다.

따라서, 시험 관측부(20)와 확산부(50)의 상류에 설치되는 레일(100)은 바로 바닥(140)에 설치하지 않고, 바닥(140)으로부터 소정 높이로 고정 설치된 지지대(110) 위에 설치하는 것이 바람직하다. 본 구체예에서는 시험 관측부(20)의 하부에 설치되는 레일 1개와 확산부(50)의 하부에 설치되는 레일 1개를 하나의 지지대(110) 위에 설치한 구성을 예시하고 있다. 지지대(110)는 상기 수축부와 확산부를 포함한 각 시험 관측부(20)의 하중을 지탱할 수 있는 구조라면 특히 제한되지 않는다.

수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)의 하면에는, 상기 레일(100)의 위치에 대응하는 위치에 대차(120)가 연결되어 있다. 대차(120)는 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)를 좌우로 이동시키기 위한 부재로서, 그 위에 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)가 볼트로 고정되고, 하부에는 레일(100)을 따라 회전하는 다수의 휠(122)이 회전 가능하게 설치되어 있다.

대차(120)는 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)의 하면과 레일(100)사이의 높이어 해당하는 높이를 가진다. 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널에서 두 시험 관측부(20)는 그 사이즈가 서로 다르므로, 대차(120)는 두 시험 관측부(20)에 대해 공통으로 사용되는 것이 아니라, 각각의 시험 관측부(20)에 별도로 마련되어 전용으로 사용된다.

도4에 도시된 바와 같이, 상기 대차(120)는 구동수단(130)에 의해 구동된다. 본 고안에 사용될 수 있는 구동수단으로는 상기 휠(122)에 체인 스프로킷을 연설하여 모터에 체인을 걸어 대차(120)를 이동시키는 구성, 또는 체인블록으로 대차를 견인하는 구성 등이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)는 25m의 길이와 75톤의 중량을 가지는 거대한 구조물이므로, 구동수단은 적어도 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)의 양쪽에 설치하여야 시험 관측부(20)의 중심을 유지하면서 이동시킬 수 있다.

도3에서 도면부호 82는 캐비테이션 시험을 할 때, 모형선이나 시험 장비 등과 같이 각종 소형의 구조물을 운반하기 위한 소형 크레인을 나타낸다.

상기와 같은 본 고안에 따른 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치는, 도4에 도시된 바와 같이, 캐비테이션 채널(10)에 플랜지 연결된 수축부(40)와 확산부(50)를 해체하고, 구동수단(130)을 가동하여 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)를 캐비테이션 채널(10) 좌 또는 우측의 빈 공간(화살표 방향)으로 이동시킨 다음, 반대쪽 빈 공간부에 보관되어 있는 또 다른 시험 관측부(20)를 캐비테이션 채널(10)로 이동시킨 후에 다시 플랜지를 체결하는 방법으로 시험 관측부를 교체하게 된다.

이상에서 설명한 본 고안에 따른 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치에 따르면, 레일(100), 지지대(110), 대차(120), 및 구동수단(130)을 포함하는 간단한 장비로, 정밀도 있고 안전하게 시험 관측부의 교체 작업을 행할 수 있으며, 건축물에 대한 하중을 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라 시험 관측부의 교체에 관련된 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 2개의 시험 관측부를 구비한 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부를 교체하는 장치에 있어서, 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부들(20)의 중량을 균형 있게 지탱할 수 있는 위치의 상기 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20) 하부의 바닥(140)에 또는 상기 바닥(140)으로부터 소정 높이에 설치된 지지대(110) 위에, 상기 시험 관측부(20)의 길이 방향에 수직인 방향으로 캐비테이션 채널(10)의 양측으로 평행하게 연장 설치된 다수의 레일(100); 상기 레일(100)에 대응하는 위치의 상기 각각의 수축부(40)와 확산부(50)를 포함한 시험 관측부(20) 하면에 연결되어 있고, 상기 레일(100) 위를 따라 주행하는 다수의 휠(122)을 구비한 대차(120); 및 상기 레일(100)을 따라 상기 대차(120)를 이동시키는 구동수단(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 시험 관측부(20)와 확산부(50)의 상류에 설치되는 레일(100)은 상기 지지대(110) 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 수단(130)은 적어도 상기 수축부와 확산부를 포함한 시험 관측부(20)의 양쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 순환식 캐비테이션 채널의 시험 관측부 교체 장치.