KR20210119008A - 대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법 - Google Patents

대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법 Download PDF

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Abstract

대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 설계 장치는 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 해석하여 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치를 도출하는 특성치도출부; 및 특성치와 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 도출하는 보정부;를 포함한다.

Description

대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법{DESIGN APPARATUS FOR REVERSE SETTING OF BLOCK ASSEMBLY, AND METHOD FOR REVERSE SETTING OF BLOCK ASSEMBLY}
본 발명은 대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법에 관한 것이다.
선박의 블록 조립 공정은 수십 개 혹은 수백 개의 블록(Block)으로 분할된 선체의 블록을 조립하고, 조립된 블록을 순차적으로 선대 위에 탑재하여 하나의 선체로 조립하는 과정으로 이루어진다.
이러한 블록 조립 공정은 소조립 공정과 대조립 공정으로 분리될 수 있으며, 크고 복잡한 블록의 경우 그 사이에 중조립 공정도 수행될 수 있다.
도 1은 종래 소조립 부재의 역설계 형상 제작 과정을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 역설계된 소조립 부재를 용접하여 대조립 블록을 완성한 모습을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 소조립 부재(11)의 용접변형량을 해석하여, 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 소조립 부재(11)의 형상을 변형하여 역설계를 수행한다. 이때, 소조립 부재(11) 중 빌트업(Built-up) 부재는 웹(Web)과 플랜지(Flange)로 구성되며, 웹과 플랜지 간 용접에 의해 생산된다.
구체적으로 도 1의 (a)에 도시한 실제 형상의 소조립 부재(11)에 대해 용접변형 해석을 수행하면, 도 1의 (b)와 같이 소조립 부재(11)의 용접변형량을 예측할 수 있다. 이때, 예측되는 소조립 부재(11)의 용접변형 형상은 웹과 플랜지 접합 시 플랜지와 접합되는 방향으로 웹이 오목한 형태가 된다.
다음으로 도 1의 (c)를 참조하면, 상술한 예측되는 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 역설계를 수행하여 소조립 부재(11)의 형상을 변형시키고, 그에 따라 웹을 절단(가공)한 후 플랜지를 용접시킨다. 이때 역설계 반영 시, 플랜지와 용접되는 부위의 웹 길이 및 플랜지 길이가 늘어나도록 형상을 변형시키고, 웹 절단 시 플랜지와 접합되는 방향으로 볼록한 형상이 되도록 한다.
그러면 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이 웹과 플랜지를 용접시키는 작업을 수행하면 목표로 하는 설계 치수를 갖는 형상의 소조립 부재(11)가 완성된다.
그러나, 도 2를 참조하면, 핀 지그(30, Pin Jig) 위에서 상술한 역설계된 소조립 부재(11)를 용접하여 대조립 블록(13)으로 구성하여 데크(40)에 용접하면 데크(40)와 함께 대조립 블록(13)의 형상이 위쪽으로 볼록한 형상으로 변형되어 목표로 하는 설계 치수를 갖는 형상의 대조립 블록과는 차이가 발생한다. 즉, 대조립 블록(13)의 가운데가 솟아오르는 변형이 발생하여 대조립 블록(13)의 턴오버(turn-over) 후에는 대조립 블록(13)의 데크(40) 처짐 형태로 나타날 수 있고, 물고임 현상이 발생하여 지속적인 교정 작업을 수행해야 한다.
본 발명의 실시 예는 소조립 부재의 최종 형상이 역세팅 값을 갖도록 변형시켜 목표로 하는 설계 치수를 갖는 형상의 대조립 블록이 제작될 수 하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치를 도출하는 특성치도출부; 및 상기 특성치에 상기 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 상기 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 도출하는 보정부;를 포함하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치가 제공될 수 있다.
상기 대조립 블록은 엔진룸을 구성하는 블록을 포함할 수 있다.
상기 소조립 부재는 웹과 플랜지로 구성된 빌트업 부재를 포함할 수 있다.
상기 소조립 부재는 데크에 용접되는 상기 대조립 블록의 횡방향 프레임 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치에 상기 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 상기 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 기초로, 상기 소조립 부재의 웹의 형상을 가공하는 단계; 및 상기 웹에 플랜지를 용접하여 상기 소조립 부재의 최종 형상이 상기 역세팅 값을 갖도록 변형시키는 단계;를 포함하는 대조립 블록 역세팅 방법이 제공될 수 있다.
상기 역세팅 값을 갖도록 변형된 최종 형상을 갖는 상기 소조립 부재의 완성품을 용접하여 대조립 블록을 구성하고, 상기 대조립 블록을 데크에 용접하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 설계 장치 및 대조립 블록 역세팅 방법은 소조립 부재의 최종 형상이 역세팅 값을 갖도록 변형시켜 목표로 하는 설계 치수를 갖는 형상의 대조립 블록이 제작될 수 한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 소조립 부재의 역설계 형상 제작 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 역설계된 소조립 부재를 용접하여 대조립 블록을 완성한 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 설계 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 과정에서 역세팅 값과 역설계 값의 차이 값을 기초로 가공된 소조립 부재의 웹 형상을 나타낸다.
도 5는 도 4의 웹에 플랜지를 용접한 소조립 부재의 최종 형상이 역셋팅 값을 갖도록 변형된 모습을 나타낸다.
도 6은 도 5의 소조립 부재를 용접하여 조립된 대조립 블록의 최종 형상을 나타낸 것이다.
도 7은 도 6의 대조립 블록의 실제 형상의 예를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 설계 장치의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 과정에서 역세팅 값과 역설계 값의 차이 값을 기초로 변형된 소조립 부재의 웹 형상을 나타낸다. 도 5는 도 4의 웹에 플랜지를 용접한 소조립 부재의 최종 형상이 역셋팅 값을 갖도록 변형된 모습을 나타내고, 도 6은 도 5의 소조립 부재를 용접하여 조립된 대조립 블록의 최종 형상을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 대조립 블록 역세팅 설계 장치(100)는 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 해석하여 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치를 도출하는 특성치도출부(110)와, 특성치에 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 도출하는 보정부(120)를 포함한다.
여기서, 대조립 블록은 엔진룸을 구성하는 블록을 포함할 수 있다.
그리고, 소조립 부재는 데크(Deck)에 용접되는 대조립 블록의 횡방향 프레임 부재일 수 있으며, 종방향(Longitudinal) 부재는 제외된다.
소조립 부재는 웹(Web)과 플랜지(Flange)로 구성된 빌트업(Built-up) 부재를 포함할 수 있다.
또, 대조립 블록 역세팅 설계 장치(100)는 상술한 역세팅 값을 갖는 소조립 부재의 최종 형상 정보를 XML 파일 형태로 저장하는 최종형상저장부(130)를 포함할 수 있다.
이하, 도 3의 대조립 블록 역세팅 설계 장치(100)의 각 구성요소에 대한 구체적인 설명과 함께, 대조립 블록 역세팅 설계 장치(100)에 의해 도출된 대조립 블록 역세팅 설계를 기초로 수행되는 대조립 블록 역세팅 과정에 대해서 도 4 내지 도 6과 함께 설명한다.
상술한 특성치도출부(110)는 선박을 구성하는 대조립 블록(103)의 예측되는 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 대조립 블록(103)의 변형량에 해당하는 특성치를 도출한다. 특성치 단위는 ㎜/m이다.
상술한 특성치는 호선 및 블록 별로 도출될 수 있으며, 특성치도출부(110)는 예컨대 공지된 최적 역세팅량 프로그램(R3S)과 같은 용접변형 해석프로그램을 이용하여 특성치를 도출할 수 있다. 이때 호선 및 블록 넘버, 용접선 위치, 부재 재질, 부재 두께, 형상 정보 등을 포함하는 XML 파일이 특성치 도출 과정에서 이용될 수 있다.
보정부(120)는 대조립 블록(103)을 구성하는 소조립 부재(101)의 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 소조립 부재(101)의 변형량에 대한 역설계 값을 도출한다.
또, 보정부(120)는 상술한 특성치에 소조립 부재(101)의 길이를 곱한 역세팅 값과 소조립 부재(101)의 역설계 값의 차이 값을 도출한다. 보정부(120)에 의해 도출된 차이 값을 통해 실제 대조립 블록 역세팅 과정에서 소조립 부재(101)의 최종 형상이 상술한 역세팅 값을 갖도록 변형될 수 있다. 여기서, 소조립 부재(101)의 역설계 값은 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 소조립 부재의 변형량에 해당하는 값이다. 이는 예컨대 Calc.margin과 같은 프로그램을 이용하여 소조립 부재의 XML 파일을 입력받아 역설계 값 도출 과정을 수행할 수 있다. 이 과정에서 해당 XML 파일의 판 두께에 해당하는 입열 조건을 호출하고, FEB 용접 변형 해석방법을 이용하여 역설계 값을 도출할 수 있다.
예컨대 상술한 특성치가 0.7㎜/m, 소조립 부재의 길이가 10m(부재 길이)라고 하면 역세팅 값(특성치와 소조립 부재 길이의 곱)은 7㎜가 되고, FEB 용접 변형 해석결과 소조립 부재의 역설계 값이 5㎜이면, 역세팅 값(목표 값)이 역설계 값(예측 값)보다 크게 된다. 그리고 역세팅 값에서 역설계 값을 뺀 차이 값은 2㎜가 된다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 대조립 블록 역세팅 과정에서 상술한 차이 값(2㎜)을 기초로 변형된 소조립 부재(101)의 웹(101a)의 형상은 데크 방향 쪽이 볼록하고 플랜지(101b)가 용접되는 그 반대면이 오목한 형상이 된다.
만약, 역세팅 값(목표 값)이 역설계 값(예측 값)이 동일한 경우, 즉 상술한 특성치가 0.7㎜/m, 소조립 부재의 길이가 10m(부재 길이)이고, FEB 용접 변형 해석결과 소조립 부재의 역설계 값이 7㎜인 경우, 역세팅 값과 역설계 값의 차이는 0㎜(zero)가 된다. 이 경우 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 소조립 부재(101)의 웹(101a) 형상은 변형이 이루어지지 않는다.
만약, 역세팅 값(목표 값)이 역설계 값(예측 값)보다 작은 경우, 즉 상술한 특성치가 0.7㎜/m, 소조립 부재의 길이가 10m(부재 길이)이고, FEB 용접 변형 해석결과 소조립 부재의 역설계 값이 9㎜인 경우, 역세팅 값과 역설계 값의 차이는 -2㎜가 된다. 이 경우, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 상술한 차이 값(-2㎜)을 기초로 변형(가공)된 소조립 부재(101)의 웹(101a)의 형상은 데크 방향 쪽이 오목하고 플랜지(101b)가 용접되는 그 반대면이 볼록한 형상이 된다.
다음으로 도 5를 참조하면, 상술한 역세팅 값(목표 값)과 역설계 값(예측 값)의 차이를 기초로 변형된 웹(101a)의 접합면 즉, 데크 반대 쪽의 상면에 플랜지(101b)를 용접한다. 이때, 소조립 부재(101)의 최종 형상은 상술한 역세팅 값(7㎜)을 갖도록 변형된다.
다음으로, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 핀 지그(30, Pin Jig) 위에서, 상술한 역세팅 값(7㎜)을 갖도록 변형된 최종 형상을 갖는 소조립 부재(101)의 완성품을 용접하여 대조립 블록(103)을 구성하고, 대조립 블록(103)을 데크(40)에 용접하면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 목표로 하는 설계 치수를 갖는 형상의 대조립 블록(103)이 제작된다.
도 7은 도 6의 대조립 블록의 실제 형상의 예를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 상술한 대조립 블록 역세팅 과정을 거쳐 최종 형상을 갖는 소조립 부재(101)를 정규 셋팅된 프레임(Frame) 블록에 용접하였을 경우, 목표로 하는 설계 치수를 갖는 대조립 블록(103)이 제작된다.
이때, 소조립 부재(101)는 데크(40)에 용접되는 대조립 블록(103)의 횡방향 프레임(Frame) 부재일 수 있으며, 종방향(Longitudinal) 부재는 제외된다.
한편, 상술한 최종형상저장부(130)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Progra㎜able ROM), EPROM(Erasable Progra㎜able ROM), EEPROM(Electrically Erasable Progra㎜able ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
또, 도 3에서 도시된 각각의 구성요소는 일종의 '모듈'로 구성될 수 있다. 상기 '모듈'은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Progra㎜able Gate Array) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
101: 소조립 부재 103: 대조립 부재
110: 특성치도출부 120: 보정부
130: 최종형상저장부

Claims (6)

  1. 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치를 도출하는 특성치도출부; 및
    상기 특성치에 상기 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 상기 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 도출하는 보정부;를 포함하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대조립 블록은 엔진룸을 구성하는 블록을 포함하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소조립 부재는 웹과 플랜지로 구성된 빌트업 부재를 포함하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소조립 부재는 데크에 용접되는 상기 대조립 블록의 횡방향 프레임 부재를 포함하는 대조립 블록 역세팅 설계 장치.
  5. 선박을 구성하는 대조립 블록의 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 대조립 블록의 변형량에 해당하는 특성치에 상기 소조립 부재의 길이를 곱한 역세팅 값과 상기 소조립 부재의 용접변형량을 해석하여 상기 용접변형량을 상쇄시키는 방향으로 변형된 상기 소조립 부재의 변형량에 해당하는 역설계 값 간의 차이 값을 기초로, 상기 소조립 부재의 웹의 형상을 가공하는 단계; 및
    상기 웹에 플랜지를 용접하여 상기 소조립 부재의 최종 형상이 상기 역세팅 값을 갖도록 변형시키는 단계;를 포함하는 대조립 블록 역세팅 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 역세팅 값을 갖도록 변형된 최종 형상을 갖는 상기 소조립 부재의 완성품을 용접하여 대조립 블록을 구성하고,
    상기 대조립 블록을 데크에 용접하는 과정을 더 포함하는 대조립 블록 역세팅 방법.
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