KR20200029401A - 선박용 추진 나셀에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

선박용 추진 나셀에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하중이 작용할 때 변형될 수 있는 가동 부분(12) 및 고정 부분(13)을 포함하는 시스템(10)에 가해지는 상기 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 하중의 적용 방향을 따라 고정 부분과 가동 부분 사이의 거리를 측정하여 상기 하중이 작용하여 상기 가동 부분에 발생되는 기계적 변형이 측정되고, 상기 거리의 측정은 하중의 크기와 방향을 결정하기 위해 처리된다.

Description

선박용 추진 나셀에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 기계적 구조, 특히 선체 외부 선회장치(propulsion oriented drive) 또는 POD 라고도 하는 선박용 추진 나셀(nacelle)에 가해지는 하중의 방향 및 크기(amplitude)를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서, "선박"은 항해하도록 설계된 모든 형태의 모터 구동식(motorized) 부유식 선박 또는 차량을 의미한다.
선박은 선박 선체 내부에 부분적으로 배열되고 부분적으로 잠수된 하나 이상의 추진 나셀을 장착할 수 있다.
도 1은 물, 물속에 예를 들어 바다(M)에 잠긴 선박 추진 나셀(2)을 포함하는 선박 선체(1)를 도시한다.
상기 추진 나셀(2)은 이동가능한 잠수식 하우징(3), 회전 샤프트를 통해 상기 이동 가능한 하우징(3)에 연결된 프로펠러(4) 및 선박 선체에 배열된 조향 (orientation) 장치(5)를 포함한다.
이동 가능한 하우징(3)은 프로펠러(4)를 구동하기 위한 엔진을 포함한다. 이동 가능한 하우징(3)은 피봇 회전 링크(6)를 통해 조향 장치(5)에 연결된다. 장치(5)는 이동 가능한 하우징(3)을 조향시켜 프로펠러(4)의 추진 방향을 변경하도록 설계된 구동 장치를 포함한다.
이동 가능한 하우징(3)은 침수되어, 특히 쇄빙선의 경우에 빙산과 같은 부유하는 중실체(solid bodies)와 충돌로부터 발생하는 응력을 받는다.
유지 보수 작업의 계획을 정하고 선박의 선장에게 추진 나셀 상태를 알리기 위해 발생하는 손상의 추정이 필요하다. 다시 말해, 상기 손상의 특성을 추정해야 한다. 따라서 각각의 충돌이 가지는 방향과 크기를 알아야 한다.
사용하는 동안에 추진 나셀에 대해 발생되는 손상을 결정하기 위해, 하나의 해결책은 추진 나셀의 이동 가능한 하우징에 응력 센서를 조립하는 것을 포함한다.
응력 센서가 측정값을 정확하게 측정하려면 응력 센서는 이동 가능한 하우징의 전체 표면을 덮어야 한다. 또한, 각각의 센서는 이동 가능한 하우징의 위치에 따라 교정되어야 한다.
따라서 다수의 응력 센서가 필요하며 이러한 센서의 설치는 복잡하다. 각 센서는 하우징에 고정하고 교정되어야 한다.
상기 설명을 고려하여, 이동 가능한 하우징의 전체 표면 위에 배열된 응력 센서를 사용하여 추진 나셀에 발생되는 충돌 특성을 결정하는 것과 관련된 문제점을 극복하는 것이 제안된다.
따라서, 하중이 작용할 때 변형될 수 있는 가동 부분 및 고정 부분을 포함하는 시스템에 가해지는 상기 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법이 제안된다.
실시예에 의하면, 하중의 적용 방향을 따라 고정 부분과 가동 부분 사이의 거리를 측정하여 상기 하중이 작용하여 상기 가동 부분에 발생되는 기계적 변형이 측정되고, 상기 거리의 측정값들은 하중의 크기와 방향을 결정하기 위해 처리된다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 하중의 방향은, 고정 부분에 대한 가동 부분의 운동을 측정하고 각을 이루며 분포된 한 세트의 측정 센서들에 의해 각각 공급된 측정값에 대한 측정 극값을 전달하는 적어도 하나의 측정 센서의 위치로부터 결정된다.
유리하게, 상기 하중의 크기는 하중 값의 함수로서 미리 결정된 거리 측정값들의 세트로부터 결정된다.
선호적으로, 상기 거리 측정값은 하중 값의 함수로서 선형적으로 변한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 방법은 유한 요소 법을 이용하는 계산 단계를 포함한다.
선호적으로, 상기 방법은 테스트 벤치에서 수행되는 하중 측정 및 이동 단계를 포함한다.
또 다른 특징에 의하면, 하중이 작용할 때 변형될 수 있는 가동 부분 및 고정 부분을 포함하는 시스템에 가해지는 상기 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치가 제안된다.
실시예에 의하면, 상기 장치는 상기 가동 부분에 발생되는 기계적 변형이 측정하기 위한 수단을 포함하고, 하중의 적용 방향을 따라 고정 부분과 가동 부분 사이의 거리를 측정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 측정 수단에 의해 전달되는 측정값들을 이용하여 하중의 크기 및 방향을 결정할 수 있는 처리 수단을 포함한다.
유리하게 상기 측정 수단은 상기 가동 부분 주위에서 각을 이루며 분포된 한 세트의 측정 센서들을 포함한다.
선호적으로, 상기 측정 센서는 상기 고정 부분 및 상기 가동 부분의 원통형 부분에 장착된다.
상기 처리 수단은 다른 센서에 의해 공급된 측정값들에 대한 측정 극값들을 전달하는 적어도 하나의 센서의 위치로부터 하중의 방향을 결정하도록 설계된다.
유리하게 상기 처리 수단은 하중 값들의 함수로서 미리 결정된 거리 측정값들의 세트를 저장하도록 설계된 메모리 수단을 포함하고, 상기 처리 수단은 센서들에 의해 전달된 측정값을 이용하여 상기 하중의 크기를 결정하도록 설계된다.
선호적으로, 상기 크기 값이 임계 값보다 클 때에만 상기 메모리 수단은 하중의 방향 및 크기 값을 저장한다.
유리하게 상기 변형가능한 부분 및 상기 고정 부분은 원통형이다.
또 다른 특징에 의하면, 선박 추진 나셀은 상기 설명에 따라 상기 나셀에 대한 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명을 제한하지 않는 예 및 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 1은 상기 추진 나셀이 장착된 선박 선체의 개략도.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 측정 장치가 장착된 추진 나셀의 측면도 및 평면도.
도 4 및 도 5는 충격시 나셀 및 충격 측정 장치의 거동을 도시하고 도 2 및 도 3의 추진 나셀을 도시하는 측면도 및 평면도.
도 6은 충돌시 시간에 따른 추진 나셀의 변형 센서에 의해 측정된 값을 도시한 도면.
도 7은 충돌시 각 위치에 따라 추진 나셀의 변형 센서에 의해 측정된 값을 도시하는 도면.
도 2 및 도 3을 참고할 때, 선박이 항해하는 동안에 나셀에 가해지는 하중의 특성을 결정하기 위한 장치(I)를 포함하는 선박 추진 나셀(10)이 도시된다. 상기 장치는 특히 나셀에 가해지는 하중의 방향과 크기를 결정하도록 설계되었다.
도시된 것처럼, 선박의 선체 아래에 장착되는 추진 나셀은 프로펠러(h)를 구동하는 전기 모터를 포함하는 가동 부분(12) 및 선박의 선체에 고정되어 피봇 회전 링크(14)에 의해 상기 가동 부분(12)에 연결된 고정 부분(13)을 갖는다. 가동 부분(12)는 선박의 종 방향 축에 수직인 회전축(A) 주위에서 유리하게 180도 또는 180도에 근사한 회전각을 통해 고정 부분(13)에 대하여 조향될 수 있다. 마커(marker)(R1)는 고정 부분(13)에 부착되고 마커(R2)는 가동 부분(12)에 부착된다. 나셀(10)은 선박의 선체 아래에서 고정 부분(13)에 의해 장착되어 가동 부분(12)가 외측으로 연장되며 선박을 추진하기 위해 잠수한다. 따라서 항해할 때 발생하는 충격은 선박의 운동 방향 및 횡 방향을 고려하여 가동 부분(12), 특히 본질적으로 전방 부분에 영향을 미친다.
가동 부분(12)는 전방 벌브(bulb)(15a), 프로펠러(h)가 장착되는 뾰족한 후방 부분(15b)을 가지고 가동 하우징(15) 및 피봇 회전 링크(14)에 의해 상기 가동 부분(12)을 고정 부분(13)에 고정시키는 중간 고정 레그(16)를 포함하고, 상기 중간 고정 레그의 축은 회전축(A)과 일치한다. 이를 위해, 피봇 회전 링크는 선박의 선체를 통과하고 상기 고정 부분(13)에 고정되는 밀봉 베어링(P)을 갖는다.
상기 고정 부분(13)은 선박의 선체 내에 설치되고 가동 부분(12) 내부에 배열된 전기 모터로 냉각 공기 유동을 공급(channeling)하는 공기 디퓨저(17)를 포함하는 원통형 고정 하우징(18)을 갖는다.
도 2에 도시된 것처럼, 공기 디퓨저(17)의 전체 형상은 원통형이다. 공기 디퓨저는 중간 칼럼(17b) 아래에 배열된 체결 레그(16)에 단단히 연결된 기저부(17a)를 포함하며, 상기 중간 칼럼은 개방 헤드(17c) 아래에 배열된다. 기저부(17a) 및 중간 칼럼(17b)을 포함하는 상기 디퓨저는 냉각 공기를 모터 쪽으로 공급하기 위한 내부 축 방향 통로를 갖는다. 이를 위해, 기저부(17a)는 냉각 공기를 모터를 향해 공급하도록 설계된 내부 핀(fin)을 갖는다.
공기 디퓨저(17)는 또한 추진 나셀(10) 내부에 배열되고 프로펠러(h)를 구동시키는 전기 모터에 연결된 전력 케이블을 안내한다.
이를 위해, 헤드(17c)는 지지부(17e) 상에 놓이는 상부 플랫폼(17d)을 가지고 상기 지지부 내에서 전원 케이블이 통과한다.
중간 부분(17b)은 상대적으로 큰 직경을 가진 기저부(17a)와 마주보는 원통형 단부(17f)를 갖는다.
중간 칼럼(17b) 아래에 배열된 기저부(17a)를 포함하는 조립체는 높이(H)를 갖는다.
나셀에 가해지는 하중의 특성을 결정하기 위한 장치(I)는 나셀의 기계적 변형을 측정하기 위한 부재(19)를 포함한다. 나셀이 기계적으로 변형되는 동안에 상기 부재(19)는 특히 고정 부분(13)에 대한 가동 부분(12)의 이동을 측정하도록 설계된다. 장치(I)는 또한 측정 부재(19)에 의해 전달된 측정값을 사용하여 하중의 크기 및 방향을 결정하도록 설계된 처리 유닛(11)을 포함한다.
처리 유닛은 예를 들어 마이크로 프로세서에 기초한다. 그러나, 상기 유닛은 측정 부재(19)에 의해 전달된 측정값을 사용하여 하중의 크기 및 방향을 결정할 수 있은 임의의 장치일 수 있다. 상기 유닛은 특히 마이크로 제어기일 수 있다.
측정 부재(19)에 의해 공기 디퓨저(17)의 기저부(17a)와 마주보는 중간 칼럼(17b)의 원통형 단부(17f) 및 축(A)과 수직인 평면상에 투영된 고정 하우징(18) 사이의 거리(D)가 결정될 수 있다.
측정 부재(19)는 한 세트의 측정 센서를 포함한다. 상기 장치의 예시적인 실시예에서, 측정 부재(19)는 고정 하우징(18) 상에 장착되고 디퓨저(17)를 향해 회전하는 6개의 동일한 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)를 가진다. 상기 센서들은 원통형 표면(17f)을 향하는 위치에 배열된다.
상기 센서들은 고정 하우징(18)의 원통형 부분에 장착된다.
측정 센서는 예를 들어 초음파 센서를 사용하여 제조된 비접촉 센서이다. 변형예에서, 상기 센서는 광학 센서로 제조될 수 있다.
측정 센서는 가동 하우징(15)의 마주보는 단부에서 공기 디퓨저(17)의 중간 칼럼(17b)의 단부(17d)의 원통형 표면의 외부 표면 및 고정 하우징(18) 사이의 거리(D)를 측정하도록 배열된다. 다시 말해, 각각의 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)는 피봇 회전 링크(14)와 마주보는 원통형 표면(17d)의 단부 및 상기 고정 부분(13)에 대하여 상기 변형 가능한 부분(12)의 회전축(A)에 수직인 평면상에 투영된 고정 부분(13) 사이의 거리를 측정한다.
측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)는 도 3에 도시된 것처럼, 프로펠러를 향하고 고정 하우징(18)의 둘레의 절반에 걸쳐서 축(A)에 대해 각을 이루며 규칙적으로 분포된다. 각각의 측정센서가 가지는 위치는 알려져 있고 참고한다. 공기 디퓨저(17) 및 고정 하우징(18)은 원통형이고, 대략 180°의 각도 범위에 대해 서로에 대해 회전운동할 수 있어서, 하우징 둘레의 절반만 변형 센서가 장착되어, 디퓨저(17)는 그 각 위치와 무관하게 고정 하우징(18)에 대한 디퓨저(17)의 운동을 측정한다.
그 결과, 필요한 측정 센서의 갯수가 감소된다.
도시된 실시예에서, 측정 부재(19)는 축(A)에 대해 30°의 각도를 가지며 서로 분리된 6개의 측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)를 갖는다.
당연히, 변형 측정값의 정밀도를 증가시키기 위해 축(A) 주위에 규칙적으로 분포된 추가 측정 센서가 추가되거나, 장치(I)의 구성을 단순화하기 위해 측정 센서가 제거될 수 있다.
처리 유닛(11)은 추진 나셀의 상태의 응답 표시하기 위해 측정 센서에 의해 전달된 측정값을 처리한다.
상기 유닛은 먼저 나셀(10)의 잠수된 가동 부분(12)에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하도록 프로그래밍 된다.
장치(I)의 일 실시예에 따르면, 하중의 방향 및 크기는 최대 값(extreme value)을 전달하는 측정 센서를 선택하여 결정된다.
실제로, 나셀의 가동 벽에 가해지는 하중의 방향이 측정 센서 중 하나에 의해 표시된 방향과 정렬되고, 즉 상기 축(A)과 센서들 중 하나의 센서를 통과하는 반경과 평행한 방향으로 정렬될 때, 상기 센서는 다른 센서와 비교하여 최대값을 전달한다.
따라서 하중의 방향은 최대 값을 공급하는 센서를 식별하여 처리 유닛(11)에 의해 결정된다.
센서의 설치 각도와 동일한 각도로 하중이 가해지면 센서에 의해 제공되는 값은 최소가 된다.
도 4에 도시된 것과 같이, 180°까지 증가되는 센서의 설치각에 해당하는 방향으로 하중이 가해지면 측정된 거리값은 최대가 된다.
하기 설명과 같이, 선택한 센서의 위치가 하중의 적용 방향을 나타내며 측정값에 의해 하중의 크기가 결정될 수 있다.
측정 센서의 각도 이외의 각도에서 하중이 가해지면, 처리 유닛(11)은 최대 측정값들을 전달하는 2개의 측정 센서를 선택한다.
선택된 센서의 위치는 하중의 적용 방향을 나타낸다. 이 경우 하중의 적용 위치는 선택된 두 개의 센서들 사이에 있고, 하기 아래에 설명된 것처럼 상기 측정값들에 의해 하중의 크기가 결정될 수 있다.
장치(I)의 다른 실시예에 따르면, 하중의 방향 및 크기는 각각의 시간(T)에서 축(A)에 대한 센서의 각위치에 따라 센서에 의해 전달된 값들을 연결하는 곡선(C1)의 극값(extremum)을 식별하여 결정된다.
하중이 가해지지 않으면 측정 센서에 의해 측정된 거리 값들은 동일하다. 곡선(C1)은 실질적으로 극값을 가지지 않는 수평의 직선이다.
하중이 센서의 설치 각도와 동일한 각도로 적용되면, 곡선(C1)은 최소 극값을 갖다.
도 4에 도시된 것처럼, 180°로 증가된 센서의 설치 각도에 대응하는 방향으로 하중이 작용하면, 곡선(C1)은 최대 극값을 갖는다.
곡선(C1)은 마커(R1)에서 하중이 가해지는 각위치에 극값을 연결한다.
처리 유닛(11)은 각각의 순간(T)에 측정 센서의 측정값을 샘플링하고, 곡선(C1)을 결정하며, 극값을 식별하고 극값으로부터 하중의 적용방향을 추론한다.
샘플링 주기(T)는 예를 들어 5ms이다.
하기 설명과 같이 극값에 의해 하중의 크기가 결정될 수 있다.
나셀(10)에 충돌이 발생하지 않으면, 거리(D) 값은 각각의 측정 센서에 대해 미리 결정된 값(d)과 동일하다.
변형 부분(12)에 가해지는 하중의 크기는 가해진 하중의 크기 및 각 측정 센서에 의해 측정된 값 사이의 상관관계의 형태로 처리 유닛(11)의 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 결정된다. 상기 상관관계는 각각의 측정 센서에 의해 측정된 값의 함수로서 하중의 값을 연결하는 응답 곡선(DR)(도 2)이다.
응답 곡선(DR)은 특히 직선, 다항식(polynomial) 곡선 또는 포물선과 같은 모든 형태를 가질 수 있다.
응답 곡선(DR)의 결정을 설명하기 위해, 응답 곡선(DR)이 선형인 것으로 가정한다.
상기 직선(DR)은, 공지된 값의 하중이 변형 가능한 부분(12)에 가해질 때 측정 센서에 의해 측정된 거리값을 플로팅(plotting)하여 형성된다.
공지되고 측정된 값들은 각각 거리/하중 값 쌍(distance/force value pairing)으로 정의된 직선(DR)의 점을 형성한다. 반응 직선을 결정하기 위해 적어도 두 개의 거리/하중 값 쌍이 필요한다.
변형 가능한 부분(12)에 가해지는 하중이 없을 때 제1 값 쌍이 결정된다. 따라서 거리값(d)를 생성한다.
제2 값 쌍은 측정 센서와 동일한 각도에서 공지된 크기의 하중을 변형 가능 부분(12)에 적용하여 결정된다.
상기 두 개의 값 쌍들에 의해 응답 직선(DR)에 관한 선형 방정식이 결정될 수 있다.
당업자는 곡선 형상에 따라 요구되는 값 쌍의 갯수를 조정할 수 있다.
원통형 하우징(18)의 둘레부의 절반에 배열된 상기 측정 센서들은 동일하고, 디퓨저(17)가 원통 형상을 가지기 때문에, 직선(DR)은 모든 측정 센서에 대해 동일하다.
예를 들어 상기 값 쌍들은, 공지된 유한 요소 법을 사용하는 모델 및 계산을 이용하거나 테스트 벤치(test bench)에 장착된 추진 나셀(10)에서 구한 하중 및 운동 측정값들을 이용하여 결정된다.
처리 유닛(11)은 응답 곡선(DR)을 외삽(extrapolating) 처리하여 측정 센서에 의해 측정된 각각의 값을 하중의 크기와 연관시킨다.
처리 유닛은 다른 하나의 센서들에 의해 측정된 다른 하나의 값들에 관한 극값을 귀환시키는 측정 센서를 선택하고 선택된 측정 센서에 의해 공급된 측정값과 응답 곡선(DR)을 이용하여 가해진 하중의 크기를 계산한다.
2개의 센서가 다른 하나의 센서들에 의해 측정된 값들에 관한 극값을 귀환시키면, 2개의 값들이 허용 오차 내에서 동일할 때, 처리 유닛(11)은 2개의 센서들 및 응답 곡선(DR)에 의해 측정된 값들을 이용하여 결정된 2개의 크기들의 평균을 구하여 가해진 하중의 크기를 계산한다.
당연히, 하중 크기의 결정 정밀도는 2개 이상의 값 쌍들을 이용하여 응답 직선(DR)을 2 차식으로 플로팅하여 개선될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고할 때, 나셀이 시간(Tc)에서 하중(Fv)을 받는 장치(I)가 도시된다. 이 경우 하중(Fv)은 크기(F)를 가지고 축(A)에 대해 반 시계 방향으로 270°를 향한다. 하중(Fv)은 축(A) 주위에서 180°로 증가된 측정 센서(19c)와 동일한 각도에서 적용된다. 하중(Fv)은 고정 레그(16)와 접촉하는 공기 디퓨저(17)의 단부로부터 거리(L)에 위치한 충돌 위치에 적용된다.
하중(Fv)이 가해져 충돌하는 동안에, 추진 나셀(10)의 가동 부분은 고정 부분에 대하여 변형된다. 가동 부분(12)과 고정 부분(13)은 충돌 방향을 향해 서로 단단히 연결되어 있기 때문에, 하중(Fv)은 가동 부분 및 고정 부분사이에서 회전 축(A)의 위치(P)에서 고정 레그(16)에 대해 비틀림 모멘트(M)를 가하며, 비틀림 모멘트의 값은 F * L이다. 고정 레그(16)는 상기 모멘트(M)의 영향으로 변형된다. 거리(L)를 증가시키면 고정 레그(16)의 변형이 증폭된다. 따라서 하우징(15)은 길이(L)를 따라 변형 가능 부분(12)에 가해지는 하중의 영향을 증폭시킨다.
디퓨저(17)는 충격 방향으로 변형되는 고정 레그(16)에 단단히 연결되기 때문에, 상기 디퓨저는 충격 하중(Fv)과 반대 방향으로 이동하여, 점(P)은 하중이 작용하는 변형가능한 부분에 대해 피봇을 형성한다. 디퓨저(17)의 이동 크기는 상기 설명과 같이 디퓨저의 높이(H)의 함수로서 증폭된다.
측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)는 디퓨저(17)의 높이(H)에 의해 증폭된 운동을 측정한다.
도 6은 시간(t)의 함수로서 6개의 측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)에 의해 측정된 거리들의 추세(trend)를 도시한다. 충돌이 발생하지 않으면 7개의 센서들에 의해 측정된 거리(D19a, D19b, D19c, D19d, D19e 및 D19f)는 모두 d이다.
충돌 순간(Tc)에 나셀에 가해지는 하중의 방향과 일치하고 센서(19d)에 의해 측정된 거리(D19c)의 값은 피크 크기(dc)를 갖는다.
센서(19a, 19b, 19d, 19e 및 19f)는 서로 다른 거리를 측정하며, 이 경우에 상대적으로 작은 거리를 측정한다.
도 7은 충격 순간(Tc)에 측정 센서의 각각의 각위치의 함수로서 6개의 측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e 및 19f)에 의해 측정된 거리들의 추세를 도시한다. 도 3에 도시된 것처럼, 가동 하우징(15)이 해상에서 작동 상태에 있을 때 즉 가동 부분(12)이 고정 부분(13)과 정렬될 때, 측정 센서(19c)의 각 위치는 0°이다.
곡선(C1)은, 센서(19b, 19c)들 사이에 위치하는 축(A)에 대한 각 위치(α)에서 측정된 최대 크기(dc)를 가진다.
처리 유닛(11)은 측정된 피크 크기의 함수로서 측정 센서(19)에 의해 측정된 값과 응답 곡선(DR)을 이용하여 마커(R1) 내에서 비틀림 모멘트(M), 충격의 크기, 충격의 방향을 여과(filtering)하고 결정하며 마커 (R2) 내에 충격 방향을 투사한다.
추진 나셀(10)의 조향에 따라, 마커(R1,R2)들은 일치하지 않는다.
선박 및 추진 나셀의 마커내에서 충격의 크기 및 방향 값은 처리 유닛(11)에 의해 시간의 함수로서 메모리에 저장된다.
다른 실시예에 따르면, 충격의 크기 값이 미리 결정된 값보다 크면 처리 유닛(11)은 충격의 특성을 저장할 뿐이다. 즉, 충격의 방향 값 및 해당 크기 값은, 크기 값이 임계 값보다 큰 경우에만 저장된다. 따라서, 충격 특성이 선택적으로 저장되므로 나셀(10)을 손상시키는 충격이 신속하게 분석되고 유지 보수 작업을 수행할 시기가 결정될 수 있다.
처리 유닛(11)은 충격의 크기 및 방향 값들을 실시간으로 표시할 뿐만 아니라 저장된 값을 표시하기 위한 스크린을 갖는다.
저장된 값들에 의해 예를 들어, 측정되고 계산된 특성값들을 임계값들과 비교하여 충격들의 기록(log)이 형성되고 추진 나셀(10)의 유지 보수 주기가 계획될 수 있다.
유리하게, 몇 개의 센서 및 측정 부재를 위한 단일 교정 단계를 요구하는 상기 방법의 실시예에 의해 충격의 방향 및 크기가 간단하게 결정된다.
상기 실시예는 비 영구적으로 나셀에 가해지는 하중을 연구하기 위해 용이하게 이용될 수 있다. 상기 처리 유닛 및 측정 부재는 나셀에 하중이 가해질 때 하중 크기의 변화를 검출하기에 충분한 분해능을 요구할 뿐이다.

Claims (14)

  1. 하중이 작용할 때 변형될 수 있는 가동 부분(12) 및 고정 부분(13)을 포함하는 시스템(10)에 가해지는 상기 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    -하중의 적용 방향을 따라 고정 부분과 가동 부분 사이의 거리를 측정하여 상기 하중이 작용하여 상기 가동 부분에 발생되는 기계적 변형이 측정되고,
    -상기 거리의 측정값들은 하중의 크기와 방향을 결정하기 위해 처리되는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하중의 방향은, 고정 부분(13)에 대한 가동 부분(12)의 운동을 측정하고 각을 이루며 분포된 한 세트의 측정 센서들에 의해 각각 공급된 측정값에 대한 측정 극값을 전달하는 적어도 하나의 측정 센서의 위치로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하중의 크기는 하중 값의 함수로서 미리 결정된 거리 측정값들의 세트로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 거리 측정값은 하중 값의 함수로서 선형적으로 변하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 유한 요소 법을 이용하는 계산 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 테스트 벤치에서 수행되는 하중 측정 및 이동 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 방법.
  7. 하중이 작용할 때 변형될 수 있는 가동 부분(12) 및 고정 부분(13)을 포함하는 시스템(10)에 가해지는 상기 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 가동 부분에 발생되는 기계적 변형이 측정하기 위한 수단(19)을 포함하고,
    하중의 적용 방향을 따라 고정 부분(13)과 가동 부분(12) 사이의 거리를 측정하기 위한 수단(19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f)을 포함하며,
    상기 측정 수단(19)에 의해 전달되는 측정값들을 이용하여 하중의 크기 및 방향을 결정할 수 있는 처리 수단(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측정 수단(19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f)은 상기 가동 부분(12) 주위에서 각을 이루며 분포된 한 세트의 측정 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 측정 센서(19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f)는 상기 고정 부분(13) 및 상기 가동 부분(12)의 원통형 부분에 장착되는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 수단은 다른 센서에 의해 공급된 측정값들에 대한 측정 극값들을 전달하는 적어도 하나의 센서의 위치로부터 하중의 방향을 결정하도록 설계된 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 수단(11)은 하중 값들의 함수로서 미리 결정된 거리 측정값들의 세트를 저장하도록 설계된 메모리 수단을 포함하고, 상기 처리 수단은 센서들에 의해 전달된 측정값을 이용하여 상기 하중의 크기를 결정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 크기 값이 임계 값보다 클 때에만 상기 메모리 수단은 하중의 방향 및 크기 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능한 부분(12) 및 상기 고정 부분(13)은 원통형인 것을 특징으로 하는 시스템에 가해지는 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치.
  14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 상기 나셀(10)에 대한 하중의 방향 및 크기를 결정하기 위한 장치를 포함하는 선박 추진 나셀.
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