KR20040006718A - 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(thrust pad)의 측면에 휘스톤 브리지를 형성하는 스트레인 게이지들을 부착하여 측정한 추력패드의 변형상태와 양을 로드쉘(loadcell)화하여 추력변동력(thrust variation)을 계측하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 선박의 추력변동력 측정장치에 있어서,

선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(1)와, 상기 추력패드(1)의 측면에 부착되어 추력변동력을 측정하기 위해 휘스톤 브리지(3)를 형성하는 스트레인 게이지(2)와, 상기 스트레인 게이지(2)에서 측정한 추력패드(1)의 변형상태와 양을 전기신호로 변환하는 브릿지 트랜스듀스(4)와, 상기 전기신호를 증폭하는 증폭기(5)와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 신호를 저장 또는 분석하는 신호분석기(8)로 구성된 것을 요지로 한다.

Description

선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치 및 방법{Apparatus and method for thrust variation measurement using the thrust pad of marine propulsion system}

본 발명은 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 대형선박의 운항시 추진축계의 종·비틀림 연성진동에 의해 추력패드에 작용하는 추력변동력(thrust variation)을 정확하고 효과적으로 측정하고자 스트레인 게이지를 추력패드에 부착하고 이를 로드쉘화하여 추력변동력을 계측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘테이너 운반선은 대형화, 고속화에 의해 고출력 엔진이 요구됨에 따라 주기관의 종기진력이 증대되는 반면, 선루의 높이가 증가함에 따라 고유진동수는 상대적으로 낮아지고 있으며, 이로 인하여 타선종에서 문제되지 않았던 주기관 회전수의 3차, 4차, 5차 성분의 추력변동력에 의한 선루 진동이 문제가 되고 있다. 이러한 추력변동력은 크랭크스로우의 배치 및 프로펠러에 의한 추진축계 종·비틀림 연성진동에 의해 발생하며, 추력블록을 통해 선루로 전달되어 진동을 야기시키기 때문에 설계시 선루진동감소를 위한 중요한 인자이며, 선루 진동 문제 발생시 원인규명과 선루진동의 기진력 제어를 위해 필수적이다.

종래의 대형선박의 추력변동력을 직접 계측하기 위한 장치는 고도의 계측기술, 충분한 설치공간 확보, 대형하중 시험장비 등이 요구되는 관계로 개발되지 못하였고, 세계 유수의 선박관련 연구기간들은 선박운항 시 추진축계의 종진동 변위계측을 바탕으로한 수치해석모델 개발에 주력하여 왔으며, 직접적인 계측장비 개발및 계측 수행은 이루어지지 못하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(thrust pad)의 측면에 휘스톤 브리지를 형성하는 스트레인 게이지들을 부착하여 측정한 추력패드의 변형상태와 양을 로드쉘(loadcell)화하여 추력변동력(thrust variation)을 계측할 수 있는 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 선박의 추력변동력 측정장치에 있어서,

선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(1)와, 상기 추력패드(1)의 측면에 부착되어 추력변동력을 측정하기 위해 휘스톤 브리지(3)를 형성하는 스트레인 게이지(2)와, 상기 스트레인 게이지(2)에서 측정한 추력패드(1)의 변형상태와 양을 전기신호 변환하는 브릿지 트랜스듀스(4)와, 상기 전기신호를 증폭하는 증폭기(5)와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 신호를 저장 또는 분석하는 신호분석기(8)로 구성된다.

도 1 은 추력패드(Thrust pad) 표면의 스트레인 게이지의 설치 위치 도시

도 2 는 본 발명에 따른 추력변동력 측정장치의 구성도

도 3 은 본 발명에 따른 박판을 이용한 스팟용접 도시

도 4 는 주기관 프레임에 구비된 측정용 홀을 도시

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) 추력패드 (2) 스트레인 게이지(A~D)

(3) 휘스톤 브리지 (4) 브릿지 트랜스듀스

(5) 증폭기 (6) 박판

(7) 측정용 홀 (8) 신호 분석기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선박의 추력변동력 측정방법에 있어서, 휘스톤 브리지를 형성하는 스트레인 게이지를 추력변동력을 측정하기 위해 추력패드 측면에 부착하는 단계와, 상기 스트레인게이지의 도출되는 연결신호선을 보호하기 위해 추력블록에 박판을 스팟용접하는 단계와, 상기 연결 신호선을 주기관 프레임에 구비된 홀을 통해 주기관 밖으로 뽑아내는 단계와, 상기 스트레인 게이지가 부착된 추력패드를 주기관내에 설치하기전에 대형하중기로 교정하는 단계와, 상기 주기관 외부로 도출된 신호선은 브릿지 트랜스듀스를 거쳐 전기적인 신호로 변환되고 증폭기에 의해 증폭되어 신호 저장장치에 저장 또는 분석기에 최종적으로 연결되어 신호분석하는 단계를 갖는 일련의 동작으로 선박의 추력변동력을 측정하는 것이다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

추력패드는 선박의 운항시 추진축계에 작용하는 추력을 받아주는 역할을 하는 일종의 추력베어링이며, 원판 디스크 형상의 체인 휠 전후면에 패드가 연속적으로 접하여 전체적으로 초승달 모양을 형성하면서 부착되는데, 도 1 은 추력패드 (Thrust pad) 표면의 스트레인 게이지의 설치 위치를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명에 따른 추력변동력 측장장치의 구성도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 박판을 이용한 스팟용접을 도시한 것이며, 도 4 는 주기관 프레임에 구비된 측정용 홀을 도시한 것으로서,

일반적으로 선박의 대형화, 고속화에 의해 고출력 엔진이 요구됨에 따라 주기관의 종기진력이 증대되고 선루의 높이가 증가하여 주기관 회전수의 3차, 4차, 5차 성분의 추력변동력에 의한 선루 진동이 문제가 되고 있다.

이러한 추력변동력은 크랭크스로우의 배치 및 프로펠러에 의한 추진축계 종·비틀림 연성진동에 의해 발생하고 추력블록을 통해 선루로 전달되어 진동을 야기시키기 때문에 설계시 선루진동감소를 위한 중요한 인자이며 선루 진동 문제 발생시 원인규명과 선루진동의 기진력 제어를 위해 필수적이다.

본 발명은 상기와 같은 선루진동의 기진력 제어를 위해 필수적인 인자인 추력변동력을 측정하기 위해 선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(1)와, 상기 추력패드(1)의 측면에 부착되어 추력변동력을 측정하는 휘스톤 브리지(3)형 스트레인 게이지(2)와, 상기 스트레인 게이지(2)에서 측정한 추력패드(1)의 변형상태와 양을 전기신호 변환하는 브릿지 트랜스듀스(4)와, 상기 전기신호를 증폭하는 증폭기(5)와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 신호를 저장 또는 분석하는 신호분석기(8)로 구성된다.

선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(1)의 측면에 휘스톤 브리지(Wheaston Bridge)를 형성하는 스트레인 게이지(2)를 도1과 같이 부착하고, 도출되는 연결신호선은 도3과 같이 추력블록에 박판(6)을 스팟용접하여 보호하고, 이를 도 4와 같이 계측 신호선을 주기관 외부로 뽑아 내기 위해 주기관 프레임에 구비된 홀(7)들 중의 하나를 통하여 주기관 밖으로 뽑아내어 진다. 이와같이 주기관 외부로 도출된 신호선은 브릿지 트랜스듀스(4)를 거쳐 전기적인 신호로 변환되며, 이는 증폭기(5)에 의해 신호가 증폭되어 신호 저장장치에 저장 또는 분석기에 최종적으로 연결되어 신호분석을 하게 되는 것이다.

또한 이러한 측정장치와 더블어 측정된 전기적인 신호를 원하는 추력변동력으로 변환하기 위해서는 센서가 부착된 추력패드를 주기관내에 설치하기 전에 대형하중기로 교정 즉, 하중별 스트레인의 상관관계를 파악하는 시험을 실시하여 로드쉘화를 추진하는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 추력패드에 스트레인 게이지를 부착하여 전기적 신호를 뽑아내기 때문에 별도의 센서 설치공간 확보가 필요 없고 구조적으로 센서의 안전성을 확보할 수 있으며, 스트레인 게이지가 부착된 추력패드에 대해 대형하중기로 교정(calibration) 즉, 하중별 스트레인의 상관관계를 파악하는 시험을 실시하여 로드쉘(loadcell)화를 추진하기 때문에 엔진 구동조건 또한 혹독한 해상환경등에 크게 영향을 받지 않고 추력변동력을 효율적으로 계측이 가능하여 산업발전에 이바지할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 선박의 추력변동력 측정방법에 있어서,

   휘스톤 브리지형 스트레인 게이지를 추력변동력을 측정하기 위해 추력패드 측면에 부착하는 단계와,

   상기 스트레인게이지의 도출되는 연결신호선을 보호하기 위해 추력블록에 박판을 스팟용접하는 단계와,

   상기 연결 신호선을 주기관 프레임에 구비된 홀을 통해 주기관 밖으로 뽑아내는 단계와,

   상기 스트레인 게이지가 부착된 추력패드를 주기관내에 설치하기전에 대형하중기로 교정하는 단계와,

   상기 주기관 외부로 도출된 신호선은 브릿지 트랜스듀스를 거쳐 전기적인 신호로 변환되고 증폭기에 의해 증폭되어 신호 저장장치에 저장 또는 분석기에 최종적으로 연결되어 신호분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정방법.
2. 선박의 추력변동력 측정장치에 있어서,

   선박 추진축계의 추력을 받아주기 위해 주기관 내부에 설치되는 추력패드(1)와, 상기 추력패드(1)의 측면에 부착되어 추력변동력을 측정하기 위해 휘스톤 브리지(3)를 형성하는 스트레인 게이지(2)와, 상기 스트레인 게이지(2)에서 측정한 추력패드(1)의 변형상태와 양을 전기신호 변환하는 브릿지 트랜스듀스(4)와, 상기 전기신호를 증폭하는 증폭기(5)와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 신호를 저장 또는 분석하는 신호분석기(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 선박 추진축계의 추력패드를 이용한 추력변동력 측정장치