KR20090061331A - 선박용 대형엔진의 조립공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 대형엔진의 조립에 관한 것이며, 그 목적은 제한된 작업영역에서의 엔진 조립공정과 병행하여 다른 보조 작업영역에서의 2원화된 조립공정을 통해 전체 대형엔진 조립공정의 단축을 도모할 수 있는 공법을 제공함에 있다.

본 발명은 베드플레이트(bedplate), 컬럼(column) 및 재킷(jacket)의 블록으로 나누어지는 선박용 대형엔진의 인양식 조립공법에 있어서; 주 작업영역 내 설치된 정반 상에 베드플레이트와 컬럼의 블록들이 차례로 탑재되고, 그 내부에 크랭크샤프트, 커넥팅로드 관련 구성품들의 조립을 수행하는 단계와; 상기 컬럼 및 베드플레이트를 관통하는 블록고정용 스테이볼트를 조립하는 단계와; 상기 컬럼의 상부로 돌출된 스테이볼트를 따라, 미리 형성된 재킷조립체를 탑재하는 단계와; 조립상태 확인 및 오일을 순환시키는 플러싱(flushing) 작업 단계; 및 조립 완료된 엔진에 대한 시운전 단계를 포함하여 이루어진 선박용 대형엔진의 조립공법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

엔진, 조립, 시운전, 테스트베드, 베드플레이트, 컬럼, 재킷, 스테이볼트

Description

선박용 대형엔진의 조립공법{Module assembly method of the marine diesel engine}

본 발명은 선박에 사용되는 대형엔진의 조립공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형엔진을 구성하는 각 블록, 엔진의 주요 구성품 및 주변장치에 대한 일련의 조립과 더불어 조립 완료된 엔진에 대한 시운전을 거쳐 최종 점검 확인을 수행한 후, 선박의 엔진룸을 향해 출고를 수행하기까지의 전 공정을 수행하는 엔진 조립공정에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 대형엔진은 별도의 엔진 조립공장내에서 미리 조립을 완료한 후, 최종적인 엔진의 시운전을 거친 후, 선체의 엔진룸으로 이동하게 된다.

선박용 대형엔진은 크게 베드플레이트(bedplate), 컬럼(column), 재킷(jacket)으로 이루어지는 3개의 블록들과, 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 피스톤, 및 실린더커버 등 엔진의 주요 구성품들로 이루어지며, 또한 냉각장치, 흡배기밸브 개폐구동장치, 연료분사펌프 등 주변장치들 뿐만 아니라 각종 구성부품들을 연결하 는 배관 등 많은 부품들의 조립으로 이루어진다.

도 1은 종래의 대형엔진의 조립공정을 보이는 것으로, 대형엔진의 조립공정은, 엔진의 조립을 위한 바닥내 정반을 설치하는 단계(S101)와; 상기 정반위에 베드플레이트를 탑재하는 단계(S102)와; 크랭크샤프트를 탑재하는 단계(S103)와; 컬럼을 탑재하는 단계(S104)와; 커넥팅로드를 크랭크샤프트와 조립하는 단계(S105)와; 컬럼의 상면에 재킷을 탑재하는 단계(S106)와; 블록형태의 초기 재킷에 대해 주요 구성품(피스톤, 실린더커버 등) 및 주변장치(냉각장치, 밸브 개폐장치, 연료분사펌프, 각종배관 등)를 조립하는 단계(S107)와; 스테이볼트를 조립하여 블록들을 고정시키는 단계(S108)와; 피스톤의 센터링 상태 및 각종 부품의 조립상태를 확인하는 단계(S109)와; 윤활유 파이프 내부의 이물질을 제거하기 위한 오일순환과정을 수행하는 플러싱(flushing) 작업단계(S110)를 수행하게 된다. 이후, 별도의 동력계를 설치하여 조립된 엔진의 실질적인 작동상태를 확인하기 위한 시운전 단계(S111)를 거치게 된다.

이러한 시운전 후, 다시 각 부품을 분해하여 각 구성품의 상태를 재차 확인한 다음 이상여부가 판단될 시에는 재차 시운전 및 검사과정을 반복하여 수행(S113)하다가 원하는 정상상태를 확인한 이후에야 조립현장으로부터 선박의 엔진룸에 탑재를 위해 출고(S114)하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 대형엔진의 조립공정은, 실질적으로 엔진을 이루는 각 블록 및 각 구성품에 대한 조립뿐만 아니라, 검사 및 시운전을 수행하기까지의 일련의 작업공정을 말한다.

한편, 이상과 같이 대형엔진의 조립공정은, 그 무게가 수백에서 수천 톤에 달하는 대형엔진의 하중을 부담하고, 특히 조립 완료된 후 수행되는 시운전 시 발생되는 엔진의 진동을 부담하기 위해 특정 작업영역에서 수행하게 되는데, 이러한 특정 작업영역은 통상 '테스트베드(test bed)'라 하여, 지하 수십 미터에 대해 기초 작업된 바닥구조를 이루게 되며, 이러한 작업영역에 엔진 전용 설치용 정반이 고정되는 레일을 갖는 구조를 이루게 된다. 무엇보다 이러한 제한된 작업영역인 '테스트베드'에 놓인 작업 중인 엔진의 점유기간을 줄이는 것이 대형엔진의 조립공정의 단축과 제작비를 절감할 수 있는 주요 요소인 것이다.

계속해서, 이러한 대형엔진의 조립공정은, 상기와 같이 정해진 특정 작업영역에서 수행하게 되는 바, 하나의 엔진에 대한 총 조립공정에 대한 작업시간 단축에 한계가 있었으며, 이러한 작업시간 경우, 대형엔진의 제작은 물론 전체 선박의 건조작업에 있어서 전체적인 제작비의 큰 절감을 가져올 수 있는 것일 뿐만 아니라 이러한 공정단축은 소비자(선주)가 원하는 선박 인수 기일 및 제작비 등을 적극 고려할 수 있는 장점이 있는 것이다.

아울러, 대형엔진의 조립공정 시에는 각 블록, 구성품들의 탑재 및 조립작업이 크레인 등의 인양장치, 및 각 구성품에 대응하는 개별 지그들을 필요로 하게 되는데, 이때 수 미터에서 수십 미터에 이르는 그 높은 위치에서의 인양식 조립작업으로 인해 높은 인양범위를 갖는 크레인들을 필요로 하였다.

특히, 대형엔진의 경우, 엔진의 상부 블록을 이루는 초기 재킷 상에는 피스 톤, 실린더커버 등의 주요 구성품들과, 냉각장비, 흡배기밸브 개폐장치, 연료분사펌프 등의 설치와 함께 각종 배관작업 등 많은 조립작업이 수행되는 바, 높은 위치에서의 부품조립을 위한 많은 인양구동을 구현하게 되었으며, 이로 인한 작업자의 이동성의 불편함과, 작업의 안정성, 및 작업효율을 떨어뜨리는 문제점으로 작용하게 되었다.

또한, 이러한 크레인 및 각 구성품에 대응하는 지그장비가 한정된 작업 공간 주위에 모두 배치되어야 하는 바, 이는 작업공간이 복잡해지고, 무엇보다 각 인양 작업에 따른 구동간섭을 피하여 설치되어야 하는 등 주변장치의 설치 및 작동에 대한 많은 설치고려가 이루어져야 했다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 '테스트베드'와 같은 제한된 작업영역에서의 엔진 조립공정과 병행하여 다른 보조 작업영역에서의 2원화된 조립공정을 통해 전체 대형엔진 조립공정의 단축을 도모할 수 있는 공법을 제공함에 있다.

특히 엔진의 주요부품 및 각종 주변장치의 비교적 많은 작업공정과 인양장치를 필요로 하는 엔진의 요소 블록에 대한 선 조립공법을 통해, 인양식 조립작업에 따른 작업의 편의성과 안정성을 제공할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 베드플레이트(bedplate), 컬럼(column) 및 재킷(jacket)의 블록으로 나누어지는 선박용 대형엔진의 인양식 조립공법에 있어서;

주 작업영역 내 설치된 정반 상에 베드플레이트와 컬럼의 블록들이 차례로 탑재되고, 그 내부에 크랭크샤프트, 커넥팅로드 관련 구성품들의 조립을 수행하는 단계;

상기 컬럼 및 베드플레이트를 관통하는 블록고정용 스테이볼트를 조립하는 단계;

상기 컬럼의 상부로 돌출된 스테이볼트를 따라, 재킷조립체를 탑재하는 단계;

조립상태 확인 및 오일을 순환시키는 플러싱(flushing) 작업 단계; 및

조립 완료된 엔진에 대한 시운전 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 재킷조립체는, 다른 보조 작업영역 내에 재킷을 안착시키는 단계와; 안착된 재킷에 대해 피스톤, 실린더커버 및 주변장치들을 탑재하여 조립하는 단계를 통해, 상기 주 작업영역에서의 조립공정보다 미리 혹은 병행하여 재킷조립체를 형성함을 더 포함하도록 한다.

상기와 같은 수단들을 통한 본 발명은 '테스트베드'와 같은 제한된 작업영역에서의 엔진 조립공정과 병행하여 다른 보조 작업영역에서의 2원화된 조립공정을 통해 전체 대형엔진 조립공정의 단축을 도모할 수 있어, 전체적인 선박 건조 시간의 단축은 물론 소비자(선주)가 요구하는 선박의 인수 기일 및 실질적인 제작비를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

엔진의 주요 구성품 및 각종 주변장치의 비교적 많은 작업공정과 인양장치를 필요로 하는 엔진의 상부 블록인 재킷에 대한 선 조립을 수행함으로서, 상당히 높은 범위의 작업 공간 및 장비의 규모를 낮출 수 있어 조립공정에 부수적으로 소요되는 관련 제작비를 줄일 수 있음은 물론 인양식 조립작업에 따른 작업의 편의성과 작업자의 안정성을 가져올 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

구체적인 설명에 앞서 대형엔진을 구성하는, 크게 베드플레이트(bedplate), 컬럼(column) 및 재킷(jacket)들로 이루어지는 블록들; 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 피스톤, 스테이볼트 및 실린더커버 등으로 이루어지는 주요 구성품들; 및 냉각장치, 흡배기밸브 개폐장치, 연료분사펌프 등과 이들을 연결하는 각종 배관 등의 주변장치들에 대한 공지된 상세설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 선박용 대형엔진의 조립공정을 보이는 블록도를, 도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 주 작업영역(A)에서의 조립공정을 보이는 개념도를, 도 9는 본 발명에 따른 보조 작업영역(B)에서의 조립공정을 보이는 개념도를 나타낸 것으로, 도 2에 의한 전체 블록도 및 도 3 내지 도 10에 의한 개념도를 참조하면,

본 발명에 따른 엔진 조립공정은, 주 작업영역(A) 즉, 엔진의 하중 및 시운전에 따른 진동부담을 위해 특수 제작된 바닥구조를 갖는 주 작업영역(A)의 상면에 엔진을 고정하기 위한 정반(1)을 설치하는 단계(S201)와;

상기 정반(1)에 베드플레이트(10)를 고정 탑재하는 단계(S202)와;

상기 베드플레이트(10)상에 크랭크샤프트(2)를 탑재하는 단계(S203)와;

상기 베드플레이트(10)상면에 컬럼(20)를 탑재하는 단계(S204)와;

상기 컬럼(20)의 상부를 통해 크랭크샤프트(2)에 결합되는 커넥팅로드(3)를 조립하는 단계(S205)와;

상기 컬럼(20) 및 베드플레이트(10)상에 미리 형성된 관통공을 따라 스테이볼트(6)를 체결하여 컬럼(20)과 베드플레이트(10)를 고정하는 단계(S206)와;

다른 보조 작업영역(B)에서 피스톤(4), 실린더커버(5) 등의 주요 구성품들과 각종 주변장치들이 미리 조립된 예비 재킷조립체(30)를 컬럼(20)의 상부로 돌출된 스테이볼트(6)를 따라 탑재하여 고정시키는 단계(S207)와;

상기 예비 재킷조립체(30)의 탑재와 함께 조립되는 피스톤(4)의 조립상태(센터링) 및 각 구성부품의 조립상태를 확인하는 단계(S208)와;

엔진 윤활유 파이프(배관) 내부의 이물질을 제거하기 위해 오일을 순환시켜 클리닝(cleaning)시키는 플러싱(flushing) 작업 단계(S209)와;

출고 전, 조립 완료된 엔진에 대한 시운전을 수행하는 단계(S210)와;

시운전 후, 다시 각 부품을 분해하여 블록들, 주요 구성품 및 각종 주변장치의 상태를 재차 확인 점검하는 단계(S211)와;

확인 점검 후, 엔진을 구성하는 블록들, 주요 구성품 및 각종 주변장치들의 이상여부가 판단될 시에는 재차 시운전 및 검사과정을 반복하여 수행하는 단계(S212)와;

블록들, 주요 구성품 및 각종 주변장치들의 정상상태를 확인한 이후에야 조립현장으로부터 선박의 엔진룸에 탑재를 위해 출고시키는 단계(S213)로 이루어진다.

이때 상기 예비 재킷조립체(30)는, 조립공정이 수행되는 작업영역(A)이 아닌 보조 작업영역(B) 상에서 미리 혹은 병행하여 제작되는 것으로, 주요 구성품(피스톤(4), 실린더커버(5) 등) 및 각종 주변장치(냉각장치, 흡배기밸브 개폐장치, 연료분사펌프 및 각종 구성부품을 연결하는 배관)들이 미리 조립된 상태를 이루게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 종래 블록형태의 초기 재킷에 대해 상기와 같은 주요 구성품(피스톤, 실린더커버) 및 각종 주변장치를 조립하는 단계는, 별도의 바닥처리공사가 된 제한된 주 작업영역(A)에서 수행하게 되었으며, 이때의 초기 재킷은 컬럼의 상부에 탑재된 상태로 상당한 높이(4~5층 건물 높이)에 배치하게 된다. 이러한 높이에 탑재된 재킷에 대해 상기와 같은 주요 구성품 및 각종 주변장치의 인양식 조립작업을 수행하기 위해서는 작업높이에 의한 작업의 곤란성을 야기하게 되었다.

반면, 본 발명에 따른 도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 초기 블록형태의 재킷에 대한 피스톤(4), 실린더커버(5)등의 주요 구성품과, 각종 주변장치의 조립공정, 즉 예비 재킷조립체(30)를 형성하는 단계는, 별도의 작업영역(B)에 재킷용 정반(미도시)를 설치하는 단계(S301)와; 이 정반에 블록형태의 초기 재킷을 탑재하는 단계(S302), 및 피스톤(4), 실린더커버(5) 등의 주요 구성품과 각종 주변장치를 탑재하여 조립하는 단계(S303)로 이루어진다.

이렇게 별도의 보조 작업영역(B)에서 예비 재킷조립체(30)를 형성함으로서, 수 작업영역(A)에 수행되는 공정의 시간을 단축할 수 있으며, 아울러 주 작업영 역(A)에서 수행될 경우 그 위치 상 가장 높은 인양장치를 필요로 하게 되는 예비 재킷조립체(30)를 별도의 보조 작업영역(B)에서 미리 혹은 병행하여 수행함으로서 작은 규모(인양높이가 작은 사양)의 인양장치 및 인양범위에 의한 작업을 구현할 수 있는 것이다. 아울러 종래의 주 작업영역(A) 주위에 복잡하게 배치되었던 각종 인양장치 및 지그들의 위치를 분할하여 줌으로서, 작업에 따른 인양장치들의 이동간섭 및 이로 인한 작업의 간섭을 현저히 배제할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 스테이볼트(6)의 조립공정(S206)은, 예비 재킷조립체(30)를 컬럼(20)에 탑재하기 이전 베드플레이트(10)와 컬럼(20)에 대해 먼저 체결과정을 거치도록 한 것으로, 이는 종래 블록형태의 초기 재킷, 컬럼 및 베드플레이트가 모두 탑재 완료된 후 체결하기 위해서는 길이를 갖는 스테이볼트(6)에 대한 상당한 높은 위치까지의 인양작업을 수행하여야 했던 이유로 큰 규모의 인양장치와 작업의 곤란성을 가지는 것에 반하여, 본 발명에 따른 예비 재킷조립체(30)를 탑재하기 이전 컬럼(20)의 상부를 통해 스테이볼트(6)를 미리 체결해 놓음으로서 이러한 스테이볼트(6)의 인양작업 및 작업의 곤란성을 현저히 줄일 수 있는 것이다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 이와 같이 예비 재킷조립체(30)를 컬럼(20)에 탑재하기 전, 앞서 설치된 스테이볼트(6)의 상부 끝단에 별도의 콘 형상된 가이드 캡(7)을 부가 체결하는 공정을 수행함으로서, 이후 스테이볼트(6)를 따라 끼움식 체결되는 예비 재킷조립체(30)의 관통공(미도시)이 가이드 캡(7)의 상단 콘부를 따라 안내되도록 함이 바람직하다.

이러한 가이드 캡(7)은 스테이볼트(6)의 너트 체결을 위해 상기 예비 재킷조립체(30)가 결합된 후에는 다시 제거된다.

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

도 1은 종래 선박용 대형엔진의 조립공정을 보이는 블록도

도 2는 본 발명에 따른 선박용 대형엔진의 조립공정을 보이는 블록도

도 3 내지 도 9는 본 발명에 따른 주 작업영역에서의 조립공정을 보이는 작업 개념도

도 10은 본 발명에 따른 보조 작업영역에서의 조립공정을 보이는 작업 개념도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A) : 주 작업영역

(B) : 보조 작업영역

(1) : 정반

(2) : 크랭크샤프트

(3) : 커넥팅로드

(4) : 피스톤

(5) : 실린더커버

(6) : 스테이볼트

(7) : 가이드 캡

(10) : 베드플레이트

(20) : 컬럼

(30) : 재킷조립체

Claims (2)

1. 베드플레이트(bedplate), 컬럼(column) 및 재킷(jacket)의 블록으로 나누어지는 선박용 대형엔진의 인양식 조립공법에 있어서,

   주 작업영역(A) 내 설치된 정반 상에 베드플레이트와 컬럼의 블록들이 차례로 탑재되고, 그 내부에 크랭크샤프트, 커넥팅로드 관련 구성품들의 조립을 수행하는 단계;

   상기 컬럼 및 베드플레이트를 관통하는 블록고정용 스테이볼트를 조립하는 단계;

   상기 컬럼의 상부로 돌출된 스테이볼트를 따라, 재킷조립체를 탑재하는 단계;

   조립상태 확인 및 오일을 순환시키는 플러싱(flushing) 작업 단계; 및

   조립 완료된 엔진에 대한 시운전 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선박용 대형엔진의 조립공법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 재킷조립체는, 다른 보조 작업영역(B) 내에 재킷을 안착시키는 단계와;

   안착된 재킷에 대해 피스톤, 실린더커버 및 주변장치들을 탑재하여 조립하는 단계를 통해, 상기 주 작업영역(A)에서의 조립공정보다 미리 혹은 병행하여 재킷조 립체를 형성함을 더 포함함을 특징으로 하는 선박용 대형엔진의 조립공법.

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