KR20050025720A - 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 프로펠러 피치 자동측정 및 마킹 장치에 관한것이며; 그 목적은 프로펠러의 크기에 관계없이 회전방향/수평방향/높이방향으로의 3개의 구동축을 이동시켜 프로펠러의 각각의 날개에 대한 형상의 주요인자인 피치를 자동으로 측정하고 마킹할 수 있도록 하여 전체적인 프로펠러의 제작과정의 생산성 향상에 기여할 수 있는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 선박용 프로펠러의 피치를 측정하는 장치에 있어서; 하단부가 프로펠러의 보스에 착탈 가능토록 구성된 고정프레임과, 상기 고정프레임 상에서 회전가능하며 크레인 등으로 운반을 하기 위해 설치된 러그가 상부에 설치된 회전프레임과, 상기 회전프레임을 중심으로 연동하여 회전하며 외팔보 형식의 길이 방향으로 길게 형성된 붐과, 상기 붐 상에서 수평이동하는 주행구조체와 상기 주행구조체를 관통하며 일측 끝단에 센서 및 마킹헤드부를 구성한 승ㆍ하강 샤프트를 구성하여 선박용 프로펠러의 피치 측정 시 프로펠러의 원주방향으로의 회전과 반경방향으로의 수평이동 및 높이방향으로의 수직이동을 가능케 하며, 피치를 측정하는 동시에 마킹을 할 수 있도록 구성된 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치{The automatic pitch measuring and marking device of propeller for ship}

본 발명은 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 선박에 사용되는 프로펠러의 제작과정중 프로펠러가 갖고 있는 설계데이터와의 편차를 수차례 측정하여 형상 오차를 줄이기 위한 작업에 사용되는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치에 에 관한 것이다.

통상 도 1 과 도 2 에서 보듯이, 프로펠러는 하나의 보스(12)에서 여러 개의 날개(13)가 3차원적 형상변화를 갖고 부착된 형식이며, 프로펠러의 형상을 결정하는 피치(17)는 보스(12)에서 일정한 반경방향(15)으로의 길이변화에 대한 높이방향(16)의 편차로 표현할 수 있다. 즉 일반적으로 피치는 단위 회전운동이 적선운동으로 변환되는 길이 이동량의 상관관계로 표현되나 프로펠러의 피치(17)는 프로펠러의 회전 시 프로펠러가 진행되는 길이 방향의 값으로 규정되어 있으며, 이는 하나의 보스(12)에 부착된 여러 개의 날개(13)가 동일한 반경방향(15)에서 동일한 수치를 가지고 있어야 한다.

상기와 같이 프로펠러의 형상은 선박의 성능을 결정하는 중요한 인자로서 그 형상오차에 의해 선박의 추진력과 소요 동력의 손실여부가 차이가 날 수 있으므로 최적의 형상으로 설계되고 제작되어야 한다. 따라서 제작과정에서 설계된 형상과의 오차를 측정하는 장치는 필수적으로 필요하다. 또한 선박용 프로펠러를 설계함에 있어 프로펠러의 성능 및 캐비테이션에 가장 큰 영향을 주는 것이 피치분포이며, 현재까지 개발된 이론적, 수치적으로 제시되는 피치분포는 이론적 한계 등으로 그대로 사용되어질 수 없으며, 설계자의 경험이나 반복적인 실험에 의한 측정에 의해 형상이 설계되어져 왔다.

종래의 프로펠러 날개의 형상 측정 시, 특히 소형의 프로펠러의 경우는 고정된 측정 장비의 작업영역에 프로펠러를 설치하여 접촉식 센서를 직교좌표계에 의하여 이동하여 그 형상의 편차를 얻는 구조를 취하며, 이러한 구조로는 대형의 프로펠러 형상측정을 수행하기 위해서는 측정 장비의 구조 자체가 대형화 되어야 하며, 이에 수반되는 정밀도 확보를 위해 제작비용이 과다하게 발생하는 문제가 발생한다. 또한 종래의 이동식 3차원 측정 장비는 정해진 위치 범위를 벗어난 영역의 측정을 위해서 장비를 이동하며 측정해야 하므로, 기준점의 설정을 위해서 발생하는 오차가 반드시 존재하게 되어 측정 시 정밀도를 저하시키는 요인으로 작용하게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 대형 선박의 프로펠러 날개 크기의 다양한 변화에도 하나의 측정 장치를 이용하여 적용 가능하며, 측정의 자동화와 측정결과의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하단부가 프로펠러의 보스에 착탈 가능토록 고정프레임을 형성하고, 상기 고정프레임 상에서 회전가능하며 크레인 등으로 운반을 하기 위해 설치된 러그가 상부에 설치된 회전프레임을 구성하고, 상기 회전프레임을 중심으로 외팔보 형식의 길이 방향으로 길게 형성되어 고정된 붐이 연동하여 회전토록 구성되며, 상기 붐 상에서 수평이동하는 주행구조체와 상기 주행구조체를 관통하며 일측 끝단에 센서 및 마킹헤드부를 구성한 승ㆍ하강 샤프트를 구성하여 선박용 프로펠러의 피치 측정 시 프로펠러의 원주방향으로의 회전과 반경방향으로의 수평이동 및 높이방향으로의 수직이동을 가능토록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 및 마킹헤드부는 승ㆍ하강 샤프트의 끝단에 설치된 레이저 변위센서의 일측으로 공기압에 의해 움직이는 접촉식 페인트의 마킹장치를 설치 구성하여 센서에 의한 측정과 동시에 동일한 위치에 대한 마킹을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 붐의 일측으로 승ㆍ하강 샤프트를 포함하여 수평이동하는 주행구조체의 이동에 따른 무게 중심을 유지하기 위해 상기 회전프레임을 중심으로 하는 반대측에 웨이트 밸런스를 구성하여 상기 주행구조체와 동시 이동이 가능토록 설치 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 및 마킹헤드부의 피치 측정 및 마킹작업 시 다양한 형상의 프로펠러 날개에 대하여 측정 및 마킹을 위해 상기 승ㆍ하강 샤프트에 착탈가능한 연장부재를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 의해 프로펠러의 보스에 고정 장착된 장치의 측면도를 도시한 것으로, 하단부가 프로펠러의 보스(12)에 착탈 가능토록 고정프레임(18)을 구성하고, 상기 고정프레임(18)상에서 회전가능하며 상부에는 크레인 등으로 운반을 하기 위해 설치된 러그(21)가 설치된 회전프레임(19)을 구성하고, 상기 회전프레임(19)을 중심으로 외팔보 형식의 길이 방향으로 길게 형성되어 고정된 붐(20)이 연동하여 회전토록 구성되며, 상기 붐(20)상에서 수평이동하는 주행구조체(24)와 상기 주행구조체(24)를 관통하며 일측 끝단에 센서 및 마킹헤드부(30)를 구비한 승ㆍ하강 샤프트(23)를 구성하여, 선박용 프로펠러의 피치 측정 시 상기 센서 및 마킹헤드부(30)가 프로펠러의 원주방향으로의 회전과 반경방향으로의 수평이동 및 높이방향으로의 수직이동을 가능토록 구성한다.

상기 붐(20)의 일측으로 승ㆍ하강 샤프트(23)를 포함하여 수평이동하는 주행구조체(24)의 이동에 따른 무게 균형을 유지하기 위해 상기 회전프레임(19)을 중심으로 반대측에 웨이트 밸런스(22)를 구성하여 상기 주행구조체(24)가 날개(13)의 반경방향으로 이동 시 함께 이동 하도록 설치구성하여 항상 무게 중심을 회전프레임(19)의 중심축과 일치시킨다.

또한, 상기 고정프레임(18)이 보스(12)에 고정되어 프로펠러의 각각의 날개(13)에 대한 측정 및 마킹작업이 종료된 후에는 작업을 위한 다른 프로펠러로 이동하며, 이때 상기 회전프레임(19)의 중심축의 상부에 위치한 러그(21)를 중심으로 승ㆍ하강 샤프트(23)를 포함하는 주행구조체(24)의 운동과 대응되어 동시에 움직이며 무게 중심을 맞추도록 구성된 웨이트 밸런스(22)가 반대측에 구성되어, 크레인을 이용한 운반용 러그(21)에 의해 다른 프로펠러의 보스(12)로 이동시 균형을 맞추어 자동 운전에 의한 순차적인 이동이 가능하도록 구성되어 있다.

상기 붐(20)은 회전프레임(19)에 의해 프로펠러의 회전반경으로 회전하며, 상기 붐(20)상에서 프로펠러의 반경방향으로 운동하는 주행구조체(24)와 상기 주행구조체(24)를 관통하여 프로펠러의 높이방향으로 승ㆍ하강 하도록 구성된 승ㆍ하강 샤프트(23)를 구성하여 상기 회전방향/반경방향/높이방향의 운동이 동시작동가능토록 구성되며, 상기 승ㆍ하강 샤프트(23)의 일측에 설치된 센서 및 마킹헤드부(30)에 의하여 프로펠러와의 일정한 이격거리를 유지한 상태로 프로펠러의 각각의 날개(13)의 형상에 대한 측정이 가능하다.

상기 센서 및 마킹헤드부(30)는 도 4 에서 보듯이, 승ㆍ하강 샤프트(23)의 일측 끝단에 설치된 레이저 변위센서(26)를 설치 구성하고, 상기 레이저 변위센서(26)의 일측에 마킹장치(27)를 설치하여, 레이저 변위센서(26)에 의해 항상 날개(13)와 일정한 이격거리(28)를 유지하도록 하며, 상기 회전프레임(19)의 회전운동과 주행구조체(24)의 반경방향으로의 수평운동 그리고 승ㆍ하강 샤프트(23)의 높이방향운동에 의해 도 5 와 같이, 각각의 날개(13)에서 필요로 하는 측정포인트(14)마다 피치 측정 및 마킹작업이 이루어지며, 이때 상기 레이저 변위센서(26)에서 발생한 레이저 포인트의 위치에 대하여 공기압에 의해 사선방향으로의 이동이 가능한 페인트식 마킹장치(27)가 날개(13)의 표면에 표시를 하게 된다.

도 6 과 도 7 그리고 도 8 은 특별한 용도에 다양하게 제작되는 프로펠러의 날개에 대한 형상을 측정 및 마킹하기 위해 센서 및 마킹헤드부를 연장하여 부착할 수 있도록 한 연장부재를 도시한 것으로, 프로펠러의 날개(13)가 높이방향으로의 큰 폭을 가지는 경우는 도 6 에 도시된 승ㆍ하 증대용 연장부재(35)의 일측 끝단에 센서 및 마킹헤드부(30)를 설치하여 상기 승ㆍ하강 샤프트(23)에 연장하여 설치가능토록 하여 기울기가 심한 즉, 높이방향의 변화가 큰 형상의 날개(13)에 대하여 상기 센서 및 마킹헤드부(30)와 날개(13)간의 이격거리를 전체적으로 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

또한, 도 7 에 도시된 소반경용 연장부재(40)는 상기 수직으로 구성된 승ㆍ하강 샤프트(23)가 센서 및 마킹 작업을 할 수 있는 최소 반경보다 안쪽에 위치할 수 있는 프로펠러의 날개(13)의 피치측정 및 마킹을 하기 위해 상기 승ㆍ하강 샤프트(23)의 일측에 설치 구성되는 상기 소반경용 연장부재(40)를 이용하여 붐(20)상에서 최소반경에 위치할 수 있는 주행구조체(24)의 위치에서도 더 작은 반경에 위치하는 날개(13)에 있어서도 피치 측정 및 마킹작업이 가능하게 된다.

또한, 도 8 에 도시된 날개 겹침부용 연장부재(45)는 상기 프로펠러의 날개(13)의 수평상태 관측 시 상기 도 5 에서와 같이 각각의 날개(13)가 서로 겹치게 되는 겹침부(29)가 발생되며, 이 같은 부위의 측정 및 마킹작업시에는 날개(13)의 회전방향으로 일정한 기울기를 가지는 날개겹침부용 연장부재(45)를 상기 승ㆍ하강 샤프트(23) 일측에 설치구성하여 각각의 날개(13)에 간섭을 받지 않고 피치 측정 및 마킹 작업을 수행할 수 있도록 한다.

(변형예, 응용예 및 법적해석)

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.

상술한 바와 같이 본 발명은 프로펠러의 크기에 관계없이 회전/반경방향/높이방향으로의 3개의 구동축을 이동시켜 프로펠러의 각각의 날개에 대한 형상의 주요인자인 피치를 자동으로 측정하고 마킹할 수 있도록 하여 전체적인 프로펠러의 제작과정의 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 피치 측정 대상이 되는 프로펠러의 평면도

도 2 는 본 발명의 피치 측정 대상이 되는 프로펠러의 측면도

도 3 은 본 발명의 장치가 프로펠러의 보스에 장착된 것을 도시한 구성도

도 4 는 본 발명의 센서 및 마킹헤드부의 구성을 도시한 구성도

도 5 는 본 발명에 의해 마킹된 프로펠러의 날개를 도시한 상태도

도 6 은 본 발명에 따른 승ㆍ하 증대용 연장부재를 도시한 구성도

도 7 은 본 발명에 따른 소반경용 연장부재를 도시한 구성도

도 8 은 본 발명에 따른 날개 겹침 부용 연장부재를 도시한 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(11) : 프로펠러 (12) : 보스

(13) : 날개 (14) : 측정 포인트

(15) : 반경방향 (16) : 높이방향

(17) : 피치 (18) : 고정 프레임

(19) : 회전 프레임 (20) : 붐

(21) : 러그 (22) : 웨이트 밸런스

(23) : 승ㆍ하강 샤프트 (24) : 주행 구조체

(26) : 레이저 변위센서 (27) : 마킹장치

(28) : 이격거리 (29) : 겹침부

(30) : 센서 및 마킹헤드부 (35) : 승ㆍ하강 증대용 연장부재

(40) : 소반경용 연장부재 (45) : 날개 겹침부용 연장부재

Claims (4)

1. 선박용 프로펠러의 피치를 측정하는 장치에 있어서;

   하단부가 프로펠러의 보스(12)에 착탈 가능토록 고정프레임(18)을 형성하고, 상기 고정프레임(18)상에서 회전가능하며 크레인 등으로 운반을 하기 위해 러그(21)가 상부에 설치된 회전프레임(19)을 구성하고, 상기 회전프레임(19)을 중심으로 외팔보 형식의 길이 방향으로 길게 형성되어 고정된 붐(20)이 연동하여 회전토록 구성되며, 상기 붐(20)상에서 수평이동하는 주행구조체(24)와 상기 주행구조체(24)를 관통하며 일측 끝단에 센서 및 마킹헤드부(30)가 설치된 승ㆍ하강 샤프트(23)를 구성하여 선박용 프로펠러의 피치 측정 시 프로펠러의 원주방향으로의 회전과 반경방향으로의 수평이동 및 높이방향으로의 수직이동을 가능토록 한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서 및 마킹헤드부(30)는 승ㆍ하강 샤프트(23)의 일측 끝단에 설치된 레이저 변위센서(26)의 일측으로 공기압에 의해 움직이는 접촉식 페인트의 마킹장치(27)를 설치 구성하여 센서에 의한 측정과 동시에 동일한 위치에 대한 마킹을 수행 가능토록 한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 붐(20)상에서 승ㆍ하강 샤프트(23)를 포함하여 수평이동하는 주행구조체(24)의 이동에 따른 무게 중심을 유지하기 위해 상기 회전프레임(19)을 중심으로 반대측에 웨이트 밸런스(22)를 구성하여 상기 주행구조체(24)와 동시 이동 가능토록 설치 구성한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 센서 및 마킹헤드부(30)의 피치 측정 및 마킹 시 다양한 형상의 프로펠러 날개에 대한 피치 측정 및 마킹을 위해 상기 승ㆍ하강 샤프트(23)에 착탈 가능한 연장부재를 설치 구성한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 피치 자동 측정 및 마킹 장치