KR20120086246A

KR20120086246A - 대형 2-행정 디젤 엔진 및 엔진 주요 구조와 배기가스 수용부 사이의 연결을 위한 지지 플레이트 구조체

Info

Publication number: KR20120086246A
Application number: KR1020120001010A
Authority: KR
Inventors: 요르겐 마르켄
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-08-02
Also published as: DK201100051A; CN102720576B; KR101730122B1; JP4995990B1; DK177325B1; JP2012154334A; CN102720576A

Abstract

엔진 주요 구조체(1)와 배기가스 수용부(16) 사이의 연결을 위한 지지 플레이트 구조체(100)로서, 상기 플레이트 구조체(100)는:
각각 제 1 단부 및 제 2 단부(117,118)를 가지는 2 개의 대향하는 강철 플레이트(110,115)들;
상기 2 개의 플레이트(110,115)들을 이격된 관계로 유지시키는 적어도 하나의 스페이서(130)로서, 상기 제 1 단부(117)와 상기 제 2 단부(118) 사이의 위치(116)에서 상기 플레이트(110,115)들 사이에 배치된 적어도 하나의 스페이서(130); 및,
상기 제 1 단부(117) 및 상기 제 2 단부(118)에 있는 커넥터(102,105)로서, 상기 단부(117,118)들에서 서로의 사이에 개별의 간격(S2,S3)으로 상기 2 개의 강철 플레이트(110,115)들을 유지하는, 커넥터(102,105);를 포함하고, 상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 스페이서(130)에서 서로의 사이에 더욱 큰 제 2의 간격(S1)으로 상기 2 개의 강철 플레이트(110,115)들을 유지시킨다.

Description

대형 2-행정 디젤 엔진 및 엔진 주요 구조와 배기가스 수용부 사이의 연결을 위한 지지 플레이트 구조체{A large two-stroke diesel engine and a supporting plate structure for connection between an engine main structure and an exhaust gas receiver}

본 발명은 엔진 주요 구조체를 가진 대형 2-행정 디젤 엔진에 관한 것이며, 엔진 주요 구조체와 배기가스 수용부 사이의 연결을 위한 지지 플레이트 구조체에 관한 것이다.

대형 2-행정 디젤 엔진의 배기가스 수용부는 높은 부하를 받는 구성 요소로서 각각의 실린더들로부터 최대 4 bar의 압력에서 고온(대략 450℃)의 배기가스를 받아들인다.

배기가스 수용부의 큰 사이즈(현저하게는 10 m가 넘는 길이일 수 있고 최대 2 m의 직경을 가질 수 있다) 및 높은 작동 온도 때문에, 배기가스 수용부의 열팽창은 매우 두드러지며, 대형 엔진들은 열팽창에 의해 야기된 치수 변화를 흡수하도록 벨로우즈(bellows)로 분리된 2 개 또는 그 이상의 하우징 부분들로 분할될 수 있는 배기가스 수용부를 갖는다. 완성된 배기가스 수용부 및 그에 속하는 임의의 부분들은 단열 재료의 두꺼운 층으로 덮여서, 배기가스 수용부 외측 표면의 온도는 실질적으로 배기가스 수용부 내측의 배기가스 온도보다 낮다. 엔진 연료 또는 다른 오일들이 노출된 엔진 부분들과 부주의하게 접촉되어 점화될 정도로 높은 온도가 노출된 엔진 부분들에 있지 않도록, 안전 규정은 배기가스 수용부의 외측 표면의 온도가 220℃보다 낮을 것을 요구한다. 실제에 있어서, 배기가스 수용부의 외측 표면은 그것의 표면 온도가 150℃ 아래로 유지되도록 잘 단열된다.

배기가스 수용부들은 단단한 주요 지지부에 의해 길이 방향 팽창의 중간에서 또는 일 단부에서 지지된다. 몇개의 유연성 지지부들은 단단한 지지부의 양측에서 배기가스 수용부의 길이를 따라서 분포되고, 배기가스 수용부를 엔진 하우징 또는 엔진 주요 구조와 연결시킨다. 유연성 지지부들은 통상적으로 배기가스 수용부의 길이 방향에서 실질적인 움직임을 허용하는 단일 플레이트에 의해 형성되며, 그러한 길이 방향 움직임은 배기가스 수용부가 가열/냉각될 때 배기가스 수용부의 열팽창/수축을 보상하는데 필요하다.

열 및 압력의 부하에 더하여, 엔진의 진동 운동은 구조체를 흔들어서 배기가스 수용부상의 기계적인 부하를 더욱 증가시킨다. 한가지 특정한 문제는 특히 원하지 않는 소음을 발생시키는 유연성 지지부들의 진동이다. 유연성 지지부들에 강화용 리브(rib)들을 용접시켜서 고유 진동수를 낮춤으로써 그러한 문제점을 해결하려는 시도가 있었지만, 리브들이 지지부에 용접된 곳에서 균열이 있었으며, 완전히 만족할 정도로 전체적인 문제점이 해결되지 않았다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 지지 플레이트 구조체를 제공하는 것이며, 이것은 신뢰성 있고 내구성 있는 플레이트 구조체에 대한 필요성과 상충되지 않으면서 유연성 지지부의 최저 고유 진동수를 증가시킴으로써 이루어진다.

이러한 목적은 길이 방향에 횡단되게 연장되도록 배치된 한쌍의 유연성 강철 플레이트들로서 유연성 지지부를 구비함으로써 달성되며, 강철 플레이트들은 그것의 주요 면들이 상단부와 하단부 사이에서 변화되는 간격(S1, S2, S3)들로 서로 대향되면서 연장되고, 적어도 하나의 스페이서는, 스페이서에서 더 큰 간격(S1)으로 강철 플레이트들을 유지하도록, 상단부와 하단부 사이의 위치에서 강철 플레이트들 사이에 배치된다.

본 발명에 따른 배기가스 수용부의 다른 목적, 특징, 장점 및 특성들은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서의 다음의 상세한 설명에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 구조체를 가진 대형 2-행정 엔진의 긴 측부의 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 엔진의 후방 단부에 대한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 구조체에 의해 지지되는 배기가스 수용부의 단부에 대한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 실시예의 측면도이다.
도 3c는 도 3a의 실시예의 평면도이다.
도 4는 플레이트 구조체가 장착되었을 때의 개략적인 측면도로서 배기가스 수용부는 냉간 상태에 있다.
도 5는 엔진의 작동중에 진동하는 플레이트 구조체의 순간 이미지(flash image)를 개략적으로 축적을 무시하고 도시한 것이다.
도 6은 플레이트 구조체의 최저 고유 진동수가 어떻게 변화될 수 있는지를 비교하기 위한 테스트 결과를 도시하는 개략도이다.

도 1 및 도 2는 대형 2-행정 디젤 엔진의 엔진 주요 구조체(1)를 측면도 및 배면도로 각각 도시한 것이다. 엔진은 크로스헤드 유형(crosshead type)의 유니플로우 저속 2-행정 크로스헤드 디젤 엔진(uniflow low-speed 2 stroke crosshead diesel engine)이며, 이것은 선박의 추진 시스템 또는 발전 플랜트(power plant)의 엔진일 수 있다. 이러한 엔진들은 통상적으로 열(列)을 이루는 3 내지 최대 14 개의 엔진들을 가진다. 엔진은 크랭크샤프트를 위한 메인 베어링(main bearing)을 가진 베드플레이트(bedplate, 2)로부터 구성된다 (크랭크샤프트의 단부에 부착된 플라이휘일(flywheel, 3)만이 도시되어 있다). 베드플레이트(2)는 제조 설비에 따라서 하나의 부분으로 만들어질 수 있거나 또는 적절한 크기의 섹션(section)들로 분할될 수 있다.

용접된 디자인의 A 형상 프레임 박스(4)는 베드플레이트(2)상에 장착된다. 배기측에서, 프레임 박스(4)는 각각의 실린더를 위한 릴리프 밸브(relief valve)를 구비하는 반면에, 캠샤프트 측에서 프레임 박스(4)는 각각의 실린더를 위한 대형의 힌지 도어(hinged door)를 구비한다. 크로스헤드 안내 평면(미도시)들은 프레임 박스(4)에 통합된다.

실린더 프레임(5)은 프레임 박스(4)의 상부에 장착된다. 스테이볼트(staybolt, 미도시)는 베드플레이트(2), 프레임 박스(4) 및 실린더 프레임(5)을 연결하고 그 구조체를 함께 유지시킨다. 실린더 프레임(5)은 개별 실린더(6)들을 유지한다. 엔진의 실린더들 각각은 배기 통로에 의하여 배기가스 수용부(16)의 유입부에 연결된다. 실린더 프레임(5)은 실린더 라이너(cylinder liner, 6)와 함께 소기 공간(scavenge air space)을 형성한다. 소기 수용부(9)는 실린더 프레임(5)에 볼트 결합된다. 피스톤(미도시)은 실린더 라이너(6)의 각각의 내부에 수용된다. 피스톤 로드(미도시)는 피스톤의 저부를 크로스헤드(미도시)의 상부에 연결시킨다. 실린더 라이너(6)는 실린더 프레임(5)에 의해 유지된다.

엔진에는 하나 또는 그 이상의 터보차저(10)가 설치되며, 터보차저는 엔진의 측부 또는 후미 단부에 배치된다. 실린더들은 유니플로우 유형(uniflow type)이며, 에어박스(airbox) 안에 위치된 소기 포트(미도시)들을 가지고, 그곳으로부터 소기 수용부(9)에 터보차저(10)로 가압된 소기가 공급된다. 터보차저(10)로의 공기 흡기는 터보차저의 흡기 소음기(미도시)를 통하여 엔진룸(engine room)으로부터 직접적으로 발생된다. 터보차저(10)로부터, 공기는 공기 냉각기(11), 충전 공기 파이프(charging air pipe, 12) 및 소기 수용부(9)를 통하여 실린더 라이너(6)의 소기 포트들로 이어진다. 엔진은 전기로 구동되는 보조 소기 송풍기(13)를 구비한다. 보조 송풍기는 저부하 조건 및 중간 부하 조건에서 터보차저 콤프레서를 보조한다.

배기 밸브(미도시)는 실린더 덮개(14)에 있는 실린더의 상부에서 중앙에 장착된다. 팽창 행정의 끝에서, 엔진 피스톤이 소기 포트들을 지나 아래로 통과하기 전에 배기 밸브가 개방됨으로써, 피스톤 위의 연소 챔버에 있는 연소 개스는 배기가스 수용부(16) 안으로 개방된 배기 통로를 통하여 밖으로 유동하고, 연소 챔버내의 압력은 경감된다. 피스톤의 상방향 운동 동안에 배기 밸브는 다시 폐쇄된다. 맨홀 뚜겅(manhole cover)들은 유지 관리 및 분해 검사 동안에 배기가스 수용부(16) 안으로 수리 인원이 접근하는 것을 허용한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 수용부(16)가 바람직스럽게는 엔진 주요 구조체(1)의 소기 수용부(9)에 의해 지지된다. 대안의 구현예들에서, 배기가스 수용부(16)는 프레임 박스(4) 또는 실린더 프레임(5)과 같은 다른 주요 엔진 구조들에 장착될 수 있는데, 이것은 아래에서 설명하는 바와 같은 복수개의 플레이트 구조체(100)를 통해서 이루어지고, 가능하게는 적절한 지지 플랜지(미도시)를 더 통해서 이루어진다. 이제 도 1을 참조하면, 배기가스 수용부(16)는 단단한 주요 지지부(22)에 의하여 소기 수용부(9)상에 지지된다. 도시된 구현예에서, 주 지지부는 배기가스 수용부(16)의 중간에 제공되어, 배기가스 수용부의 중간을 소기 수용부(9)에 대하여 고정시킨다. 주요 지지부(22)가 바람직스럽게는 배기가스 수용부(16)에 대하여 중앙에 배치되지만, 그것이 반드시 중간에 정확하게 제공될 필요는 없으며, 약간 오프셋(offset)될 수 있다. 주요 지지부(22)가 배기가스 수용부(16)의 단부에 다르게 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 배기가스 수용부(16)는 본 발명에 따라서 복수개의 유연성 지지부(100)를 통하여 소기 수용부(9)상에 장착된다. 복수개의 유연성 지지부(100)는 단단한 지지부(22)의 양측에 배기가스 수용부(16)의 길이를 따라서 분포된다. 유연성 지지부(100)들은 각각 플레이트 구조체에 의해 형성되는데, 플레이트 구조체는 배기가스 수용부(16)가 가열되거나 냉각될 때 엔진 하우징/소기 수용부(9)(또는 그것이 장착된 다른 엔진 구조(미도시))에 대한 배기가스 수용부(16)의 온도로 유도된 임의의 길이 방향 수축 또는 팽창을 따른다. 엔진이 작동하는 동안에, 실린더들의 연소 챔버로부터의 고온 개스는 배기가스 수용부(16) 안에 집적된다. 따라서, 배기가스 수용부(16)에서 사용된 재료의 열팽창에 기인하여, 배기가스 수용부(16)의 길이는 엔진 작동중에 증가할 것이다. 대형 2-행정 디젤 엔진(5-20 meter)에서의 배기가스 수용부(16)의 전체적인 길이 때문에, 길이 방향에서의 팽창은 상당할 수 있다 (수 센티미터 정도일 수 있다). 횡방향, 즉, 도 1의 평면에 대하여 직각인 방향에서의 배기가스 수용부(16)의 전체 열팽창은 작은 치수 때문에 상대적으로 작다. 배기가스 수용부(16)의 임의의 횡방향 진동을 회피하도록, 유연성 지지부(100)는 배기가스 수용부(16)의 횡방향에서 탄성을 나타내지 않거나 거의 나타내지 않는다.

종래에는, 10 내지 25 mm 정도의 두께를 가진 하나의 직립 플레이트가 유연성 지지부 또는 개별적인 플레이트 구조체(100)를 만들기 위하여 이용되었으며, 각각의 직립 플레이트는, 통상적인 방식으로 소기 수용부(9)에 용접되고, 플레이트의 대부분의 표면이 배기가스 수용부(16)의 횡방향으로 지향되면서, 즉, 신장된 배기가스 수용부(16)의 길이 방향 축에 직각으로 지향되면서, 배기가스 수용부(16)에 볼트 결합된다. 서두에서 언급된 바와 같이, 이러한 플레이트 구조체들의 바람직스럽지 않은 공진의 진동들이 엔진의 작동 범위에서 경험되었다.

도 3a는 도 1에 도시된 터보차저(10)에 대향하는 신장된 배기가스 수용부(16)의 끝 부분을 더욱 상세하게 도시하며, 본 발명에 따른 직립의 지지 플레이트 구조체(100)가 배기가스 수용부(16)와 소기 수용부(9)의 장착 브래킷(9') 사이에 배치된다.

신규한 플레이트 구조체(100)는 (도 3b에 더 잘 도시된 바와 같이) 플레이트 구조체(100)를 배기가스 수용부(16) 및 소기 수용부(9)에 각각 단단하게 연결시키는 장착 장치(120,125)들 사이에서 서로 대향되게 배기가스 수용부(16)의 길이 방향 축에 횡방향으로 연장된 2 개의 유연성 강철 플레이트(110,115)를 구비한다. 2 개 플레이트들의 두께는 같을 수 있고, 광범위하게 선택될 수 있다; 5 내지 10 mm 정도의 플레이트 두께가 종종 선택될 것이다. 대안의 구현예들에서, 상이한 두께의 2 개 플레이트들이 적용될 수 있다.

플레이트(110,115)들이 바람직스럽게는 유사하거나 또는 동일한 형상이며, 각각의 플레이트는 2 개의 대향하는 주요 표면 및 측부 가장자리를 가진다. 2 개의 강철 플레이트(110,115)들은 각각의 플레이트의 주요면이 다른 플레이트의 주요면과 대향되게 배치된다. 각각의 플레이트(110,115)는 도 3c에 도시된 바와 같이 상단부(117), 하단부(118) 및 중앙 영역(116)을 가지며, 플레이트 구조체(100)는 2 개의 플레이트(110,115)들의 중앙 영역(116)을 이격된 관계로 유지시키는 적어도 하나의 스페이서(spacer, 130)를 가지고, 그 스페이서(130)는 상단부(117)와 하단부(118) 사이의 위치에서 2 개의 플레이트(110,115) 사이에 배치된다. 상단부 및 하단부에 있는 개별의 커넥터(105,102)는 스페이서(130)의 위치에서보다도 상단부 및 하단부에서 2 개의 플레이트(110,115)들을 서로 더 근접하게 유지시킴으로써, 플레이트 구조체(100)는 도시된 바와 같이 외측으로 불룩한 형상을 가지며, 2 개의 플레이트(110,115)들은 중앙 영역(116)에서 서로로부터 벗어난다. 스페이서(130)들은 2 개의 단부(117,118)들 사이의 중간에 위치될 수 있거나, 또는 2 개의 커넥터(102,105)중 어느 하나와 중간 사이의 위치에 위치될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같은 외측으로 불룩한 구조체 및 스페이서(130)에 의해 서로에 대하여 고정된 2 개의 플레이트(110,115)들이 전체적으로 플레이트 구조체(100)의 소망스러운 기술적 특성을 제공할지라도, 2 개의 단부(117,118)들 사이의 정확하게 중간인 위치가 본 발명에 필수적인 것은 아니다.

신규한 플레이트 구조체(100)의 상단부(117)는 배기가스 수용부(16')상의 장착 플랜지(16')에 장착될 수 있고, 하단부(118)는 엔진 주요 구조의 장착 브래킷(9')상의 다른 하부 장착 장치(125)에 장착될 수 있는데, 장착 브래킷은 도시된 구현예에서 소기 수용부(9)상의 브래킷(9')이다. 그것으로 인해, 배기가스 수용부(16)는 소기 수용부(9)상에 장착된다. 대안의 구현예들에서, 배기가스 수용부(16)는 프레임 박스(4) 또는 실린더 프레임(5)과 같은 다른 주요 엔진 구조들에 장착될 수 있는데, 이것은 위에서 설명된 플레이트 구조체(100)를 통하여 이루어지며, 가능하게는 적절한 지지 플랜지(미도시)를 더 통하여 이루어진다.

배기가스 수용부(16)는 위에서 설명된 바와 같이 플레이트 구조체(100)를 통하여 소기 수용부(9)와 같은 엔진 구조상에 설치되며, 엔진이 냉간 상태에 있을 때, 즉, 엔진이 작동되지 않고 주위 온도로 냉각되어 있을 때, 2 개의 장착 장치(120, 125)들이 수평으로 오프셋(offset)되는 위치가 되며, 그러한 수평 오프셋 위치에서 배기가스 수용부(16)의 길이 방향에서의 장착 플랜지(16')는 하부 장착 브래킷(9')보다도 단단한 지지부(22)에 더 근접하게 위치될 것이며, 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 플레이트 구조체(100)의 열간 상태(hot state)의 대칭축(A)에 대하여 도 3b에서 우측으로 오프셋된다. 도 4에서 냉간 단계의 축(A')이 표시되어 있다. 상부 장착 플랜지(16')와 하부 장착 브래킷(9') 사이의 냉간 상태 수평 거리 또는 간격이 바람직스럽게는 고온의 작동 상태에 있을 때 엔진의 주요 구조, 즉, 소기 수용부(9)에 대한 배기가스 수용부(16)의 상대적인 길이 방향 팽창에 대응되도록 선택된다; 이러한 방식으로 장착 플랜지(16') 및 장착 브래킷(9')은 배기가스 수용부(16)가 작동 온도에 있을 때 실질적으로 수평의 이격 없이 정렬되어 서로의 위에 위치될 것이다.

배기가스 수용부(16)가 위에서 설명된 바와 같이 플레이트 구조체(100)를 통하여 소기 수용부(9)와 같은 엔진 구조상에 설치됨으로써, 플레이트 구조체(100)들은 엔진 작동 이전에 설치되며, 즉, 장착 플랜지(16')와 장착 브래킷(9') 사이의 상기 언급된 냉간 상태 수평 간격을 가지고 설치되며, 통상적인 것으로서 배기가스 수용부(16)를 지지하는 역할을 하고, 선박의 롤링(rolling) 움직임 동안에 배기가스 수용부(16)를 제위치에 고정시키는데 도움이 되는 역할을 한다.

열간 상태에서 플레이트 구조체(100)를 형성하는 플레이트(100,115)들을 도 3b에 도시된 바와 같이 플레이트 구조체(100)의 열간 상태의 대칭축(A)에 대하여 대칭으로 위치되게 하는 것이 바람직스럽다. 따라서, 냉간 상태에서 플레이트 구조체(100)를 오프셋 장착 플랜지(9') 및 장착 브래킷(16')에 장착하는 과정에서 플레이트 구조체(100)가 약간 비스듬하거나 또는 굽혀진 형상으로 탄성 또는 소성적으로 변형되거나 또는 굽혀질 수 있다. 플레이트 구조체(100)를 정렬되지 않은 오프셋 플랜지(9') 및 브래킷(16')과 정렬되게 기계적으로 강제한 이후에, 플레이트 구조체(100)는 플랜지(16') 및 브래킷(9')상의 장착 장치들과 각각 연결되며, 플레이트 구조체(100)는 도 4에 개략적으로 도시된 비스듬한 형상을 취할 것이다. 배기가스 수용부(16)가 가열되어 플랜지(16') 및 브래킷(9')이 더 이상 수평으로 오프셋되지 않는 지점까지 팽창되므로, 장착하는 동안에 가해진 굽힘의 힘은 최소점까지 감소될 것인데, 최소점에서 플레이트 구조체(100)상의 주요한 힘들은 엔진 진동에 기인하여 발생된 힘들과 조합된 배기가스 수용부(16)의 중량으로부터 초래된 수직 하중에 기인한 힘들이다.

플레이트 구조체(100)와의 연결과 관련하여, 볼트(106)들이 조여져서 장착 장치(120,125)들에 대한 플레이트 단부(117,118)들의 임의의 자유 회전 움직임을 방지한다. 금속 바아로서 형성된 커넥터(102,105)들은 상단부 및 하단부(117,118)에서 플레이트(110,115) 사이에 배치될 수 있고, 볼트(106)들이 이용되어 플레이트(110,115)를 커넥터(101,105)를 통해 서로 연결하고, 장착 장치(120)를 통해 플레이트 구조체(100)를 플랜지(16') 및 브래킷(9')에 각각 연결한다.

추가적으로, 플레이트 구조체(100)에 횡방향으로 그리고 상단부(117)와 하단부(118) 사이의 (영역(116)에 있는) 중간 부근에서, 볼트 헤드(132)를 가진 볼트 및 너트(133)를 포함할 수 있는 스페이서(130)의 열(row)이 배치됨으로서 플레이트(110,115)를 서로에 대하여 고정시키고, 스페이서(130)들에서 서로를 향하거나 또는 서로로부터 멀어지는 플레이트(110,115)의 움직임이 없는 것을 보장한다. 스페이서(130)들은, 도 3b의 확대 부분들에서 도시된 바와 같이, 상단부(117) 및 하단부(118) 각각에서의 플레이트(110,115)들 사이의 상호 간격(S2, S3)보다 넓은 상호 간격(S1)을 영역(116)에서 가지면서 플레이트(110,115)들을 유지한다; S2 는 S3 와 같을 수 있다. 이러한 방식으로, 플레이트 구조체(100)는 도 3b에 도시된 외측으로 불룩한 기하학적 형상을 취할 것이며, 도 5에 도시된 바와 같은 트러스 구조로서 형성된 칼럼(column)으로서 (도 3b의 이중 화살표(D)로 표시된 바와 같이) 횡방향으로 진동할 것이다; 이러한 진동은 배기가스 수용부(16)의 길이 방향이 될 것이라는 점이 이해될 것이다. 스페이서(130)는 내부의 헤드를 가진 볼트들이 플레이트(110,115)들에 형성된 구멍을 통하여 연장되어 너트(133)들과 협동하여 간격(S1)을 유지하거나 또는 고정시키는 튜브 모양의 금속 튜브일 수 있다. 이러한 방식으로 용접을 필요로 하지 않는 순순한 기계적 연결이 형성될 수 있다.

도 5는 엔진이 작동하는 동안에 진동 플레이트 구조체(100)의 순간 이미지(flash image) 또는 "스냅 촬영(snap shot)"을 도시한다 (축척대로 나타낸 것은 아니다). 순간 이미지가 의미하는 것은 플레이트 구조체가 움직이는 동안, 즉, 진동할 때 도면이 진동 플레이트 구조체(100)를 순간적으로 도시하는 것이다. 따라서, 플레이트 구조체(100)는 도면에서 또렷하지 않게 나타나며 진동하는 플레이트 구조체(100)의 2 개의 개별적인 플레이트(110,115)들은 개별적으로 구분될 수 없다. 도면에서 플레이트 구조체(100)는 가능한 극단적인 위치들중 하나에 있다. 플레이트 구조체(100) 진동의 진폭(A)은 상단부(110)와 하단부(115) 사이 중간의 플레이트 구조체(100)의 높은 강성(high stiffness)에 의해 영향을 받거나 제어되며, 그것은 다시 선택된 플레이트 두께 및 간격(S2, S3)에 대한 간격(S1)의 비율에 의해 각각 제어될 수 있다. 진폭(A)은 도 5에서 휴지 위치(rest position)로부터 극단 위치(extreme position)로의 거리로서 나타난다.

도 6은 단부(117,118)들 사이 중간에서 강철 플레이트(110, 115)들 간의 소망되는 상대 간격(S1)을 제공하는 스페이서(130)를 이용함으로써, 플레이트 구조체(100)의 가장 낮은 고유 진동수가 어떻게 변화될 수 있는가를 비교를 위해 나타낸다. 주파수 값들은 상이한 두께를 가진 플레이트들의 쌍에 대하여 비교된다; 가장 낮은 고유 진동수는 간격(S1)이 증가하면 전체적으로 증가된다는 것을 알게 될 것이다. 더욱 큰 두께를 가진 강철 플레이트들을 이용하는 것도 가장 낮은 고유 진동수를 증가시킬 것이다. 비교를 위하여, 통상적인 16 mm 단일 플레이트의 진동이 도면에 ("다이아몬드" ◇ 로 표시됨) 도시되어 있다. 그러한 단일 플레이트에는 갭(gap)이 없기 때문에, 진동을 읽는 것은 도면에서 가로좌표에 평행한 선상에 위치된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 16 mm 의 통상적인 두께의 절반 두께인 플레이트를 이용하는 것조차도 장점을 제공한다. 따라서, 통상적인 단일 플레이트 구조체에 비하여 플레이트 구조체(100)의 증가된 강성(stiffness)을 통하여 재료 절감이 가능하다.

플레이트 구조체(100)는 2 개의 평탄한 플레이트(110,115)들을 기계적으로 함께 강제하고 다음에 단부(117,118)들에서 커넥터(102,105)를 이용하여 플레이트들을 연결함으로써 형성될 수 있으며, 따라서 배기가스 수용부(16)와 소기 수용부(9) 사이에 장착되도록 응력을 받거나 또는 편향되게 외측으로 불룩한 플레이트 구조체(100)를 제공한다는 점이 주목되어야 한다. 대안으로서, 2 개의 플레이트(110,115)들은 도 3b에 도시된 바와 같은 고유의 편향되지 않은 형상을 취하도록 압연되거나 또는 다르게 처리될 수 있으며, 이후에 볼트(106) 및 스페이서(130)에 의하여 서로 연결된다.

비록 본 발명이 예시의 목적을 위하여 상세하게 설명되었을지라도, 그러한 상세한 설명은 오직 예시의 목적만을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 이탈하지 않으면서 당업자가 변형을 이룰 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명은 또한 엔진 주요 구조체(1)와 배기가스 수용부(16) 사이의 연결을 위한 지지 플레이트 구조체(100)에 관한 것으로서, 상기 플레이트 구조체(100)는:

각각 제 1 단부 및 제 2 단부(117,118)를 가지는 2 개의 대향하는 강철 플레이트(110,115);

상기 2 개의 플레이트(110,115)들을 이격된 관계로 유지시키는 적어도 하나의 스페이서(130)로서, 상기 제 1 단부(117)와 상기 제 2 단부(118) 사이의 위치(116)에서 상기 플레이트(110,115)들 사이에 배치된, 적어도 하나의 스페이서(130); 및,

상기 제 1 단부(117) 및 상기 제 2 단부(118)에 있는 커넥터(102,105)들로서, 상기 2 개의 강철 플레이트(110,115)들을 상기 단부(117,118)들에서 서로의 사이에 간격(S2, S3)을 두고 유지시키는, 커넥터(102,105);를 구비하며, 상기 적어도 하나의 스페이서(103)는 상기 2 개의 강철 플레이트(110,115)들을 상기 스페이서(130)에서 서로의 사이에 더욱 큰 간격(S1)을 두고 유지한다. 지지 플레이트 구조체(100)는 청구항 제 1 항 내지 제 10 항에 기재된 특징들중 어느 것이라도 포함할 수 있다.

본 발명은 청구항 제 1 항 내지 제 10 항중 임의의 항에 기재된 특징을 가진 지지 플레이트 구조체(100)를 구비한 대형 2-행정 디젤 엔진을 포함하는 선박에 관한 것이다.

청구항에 기재된 "포함하는"이라는 용어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제시키지 않는다. 청구항에 기재된 관사 또는 정관사는 복수를 배제시키지 않는다. 단일의 프로세서 또는 다른 유닛은 청구항에 기재된 몇개 수단의 기능들을 수행할 수 있다.

1. 엔진 주요 구조체 2. 베드플레이트
3. 플라이휘일 4. 프레임 박스
5. 실린더 프레임 6. 실린더 라이너

Claims

엔진 주요 구조체(1);
하나 이상의 엔진 배기가스 유입부 및 하나 이상의 엔진 배기가스 유출부를 가지는 신장된 배기가스 수용부(16);
상기 엔진 주요 구조체(1)상에 상기 배기가스 수용부(16)를 지지하도록 상기 배기가스 수용부(16) 아래에 배치된, 주요 지지부(22) 및 복수개의 직립 플레이트 구조체(100);를 구비하는 대형 2-행정 디젤 엔진으로서,
상기 직립 플레이트 구조체(100)는 배기가스 수용부(16)의 길이를 따라서 분포되고,
상기 직립 플레이트 구조체(100) 각각은 상기 배기가스 수용부(16)에 장착된 상단부(117) 및 상기 엔진 주요 구조체(1)에 장착된 하단부(118)를 가지고,
상기 플레이트 구조체(100)들중 적어도 하나는:
한쌍의 유연성 강철 플레이트(110,115)들을 구비하고, 강철 플레이트들은 상기 상단부(117) 및 상기 하단부(118)에서 함께 고정되고, 상기 배기가스 수용부(16)의 길이 방향에 횡방향으로 연장되도록 배치되고,
상기 강철 플레이트(110,115)들은 그들의 주요 면들이 서로 대향하면서 연장되고, 상기 강철 플레이트들 사이의 간격은 상기 상단부(117) 및 상기 하단부(118)로부터 증가되고,
적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 상단부(117)와 상기 하단부(118) 사이의 위치에서 상기 강철 플레이트(110,115)들 사이에 배치되고,
상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 스페이서(130)에서 상기 강철 플레이트(110,115)들 사이에 간격(S1)을 고정시키도록 적합화되는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 상단부(117)와 상기 하단부(118) 사이의 중간 또는 대략 중간에서 상기 플레이트(110,115)들 사이에 가장 큰 간격(S1)을 제공하도록 배치되는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 구조체(100)는 상기 엔진 주요 구조체(1)에 대한 배기가스 수용부(16)의 열팽창을 수용하도록 배기가스 수용부(16)의 상기 길이 방향에서 유연성이 있는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 구조체(100)를 상기 상단부(117)에서 상기 배기가스 수용부(16)에 단단하게 장착하고 상기 하단부(118)에서 상기 엔진 주요 구조체(1)에 단단하게 장착하기 위한 장착 장치(120,125)를 구비하는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 플레이트 구조체(100)의 상기 강철 플레이트(110,115)들은 상기 적어도 하나의 스페이서(130)에 의해 서로로부터 멀리 편향되는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 강철 플레이트(110,115)들 사이에 기계적 연결을 제공하는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 그것의 길이에 의하여 상기 스페이서(130)에서 상기 강철 플레이트(110,115)들 사이에 상기 간격(S1)을 형성하는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스페이서(130)는 상기 스페이서(130)에서 상기 강철 플레이트(110,115)들 사이에 그 어떤 용접도 없이 기계적으로 고정된 간격(S1)을 확립시키는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 구조체(100)는 상기 엔진 주요 구조체(1)의 소기 수용부(9)에 의해 지지되는, 대형 2-행정 디젤 엔진.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수개의 상기 스페이서(130)들은 열(row)을 이루어 배치되는, 대형 2-행정 디젤 엔진.