KR100257718B1 - 방현재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항만의 선박 접안시설 로서 선박의 접안시 발생되는 충격하중에 대하여 반력작용과 흡수작용을 가지고 항만과 선체를 보호하는 방현재에 관한 발명이다.

본 발명은 원통형타입이나 모자형 타입의 방현재 또는 외측몸체의 내부에 다수개의 내측몸체를 형성한 방현재 및 상기 각각의 몸체에 보조 원통이 구성되는 방현재에 충격하중에 대한 반력작용으로 충격을 흡수하고 나아가 반력작용의 한계점을 지나 굴곡변형이 발생될 때 그 굴곡변형을 억제하는 작용으로 충격을 흡수할 수 있는 보강리브를 각 방현재의 몸체 및 보조원통의 내측 또는 외측에 형성시켜지는 구성으로 충격하중이 전달될 때 탁월한 충격흡수력을 발휘케 하여 항만과 선박이 손상되는 것을 방지하는 방현재를 제공함에 목적을 두고 발명한 것이다.

Description

방현재

제1도는 본 발명의 일 요부를 내측에 형성한 실시예의 단면구성과 압축변형상태를 나타낸 도면.

제2도는 본 발명의 요부를 내,외측에 형성한 실시예의 단면구성과 압축변형상태를 나타낸 도면.

제3(a),(b)도는 본 발명의 요부를 내,외측에 형성한 실시예의 구성과 종래 발명과의 압축력 작용시 굴곡변형과정을 나타낸 비교도면.

제4도 내지 제7도는 본 발명을 원통형 타입 방현재에 적용한 여러 실시예의 단면 구성도.

제8도 내지 제12도는 본 발명을 모자형 타입 방현재에 적용한 여러 실시예의 단면도.

제13도는 본 발명의 모자형 타입 방현재를 복합적으로 다른 실시예의 단면도.

제14도, 제15도는 본 발명의 모자타입의 방현재의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

제16도 내지 제18(a),(b)도들은 본 발명을 또다른 타입의 방현재에 적용한 실시예의 정면 및 측면 단면도.

제19도 내지 제22도는 본 발명의 또다른 실시예의 단면도.

제23(a),(b),(c),(d)도는 본 발명의 각 실시 예에 적용되는 보조부재들의 단면도.

제24도는 본 발명과 종래의 것에 대한 충격하중의 곡률변위 곡선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,100 : 방현재 10 : 내측보강리브

11 : 외측보강리브 12 : 중앙보강리브

13 : 굴곡면 20 : 플랜지

20a : 내측플랜지 21 : 매설플랜지

30,31,32,33 : 보조부재 34 : 충진재

본 발명은 항만의 선박 접안시설 로서 선박의 접안시 발생되는 충격하중에 대하여 반력작용과 굴곡변형작용이 조화된 방현재에 관한 것으로 특히, 초기단계에서는 굴곡변형을 억제하여 반력작용을 크게 유지시켜 흡수에너지를 크게하고 그 이후, 굴곡변형 단계에서는 굴곡팽창시 압축력을 억제시켜 그만큼 흡수에너지를 크게하면서 앵카 플랜지의 파괴를 방지하도록 한 것이다.

일반적으로 방현재는 충격하중에 대하여 주로 「반력작용과 굴곡변형작용」 이라는 두 가지 작용에 의하여 충격하중을 흡수하는 것이 일반적인 흡수 메카니즘인데, 이는 굴곡변형작용에 크게 의존하도록 되어 있기때문에 반력작용시에는 흡수에너지가 그다지 크지 않고 굴곡변형에서 흡수에너지가 크게되게 끔 설계되어 있으므로 이때의 흡수에너지의 양은 제24(e)도에 해당되고, 특히 굴곡변형작용시에는 몸체 중앙부분을 중심으로 하여 내측부분은 압축력이, 외측부분은 인장력이 작용되면서 굴곡변형작용에 의해 충격 하중을 흡수하게 되는 것인바, 굴곡변형시에 앵카플랜지 부근의 내측부분에는 압축력과 앵카플랜지의 고정력이 서로 반대방향으로 교차되는 곳이기 때문에, 이 부위에 피로가 반복되어 조직이 파괴되면서 방현재로서의 기능이 상실하게 되는 결점이 있었다.

본 발명은 초기단계에서 부터 반력작용을 크게하며 흡수에너지를 증강시켰을 뿐아니라 굴곡팽창시 에도 흡수에너지를 더 크게한 흡수메카니즘으로하여 흡수에너지을 크게 증강시키고, 동시에 굴곡변형시 앵카플랜지부의 내측에 작용되는 불리한 압축력에 대하여 이러한 압축력을 분산 억제시키면서 앵카플랜지의 내측부분에서 야기되는 피로 현상을 방지하게 한 것이며, 동시에 경제적인 설계가 가능하도륵 함을 목적을 두고 창출한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 기본적인 구조로서 제1도와 제3도에서와 같이 방현재(1)의 몸체(la)내측 양단부분에 내측보강리브(10)를 형성한 것인데 선박에 의한 충격하중을 흡수하게 되는 초기단계에서는 반력작용에 의존하고, 그 나머지 충격하중은 그 다음단계에서 몸체의 굴곡변형에 의존하게 되는바, 특히, 초기단계에서 상.하단의 내측보강 리브(10)에 의하여 굴곡변형이 억제되기 때문에 그만큼 반력작용이 커지게되고 그 커진 만큼이 제24도의 흡수에너지 E₁으로 표시되는 결과가 되고, 그 다음단계에서는 굴곡변형이 시작되며 이때, 몸체(la)의 굴곡팽창시의 역학적 양상을 살펴보면, 몸체(la)의 외측 면에 인장력(T)이, 내측에 압축력(C)이 발생하게 된다. 이때, 외측 면의 인장력(T)은 앵카플랜지(20)에 대하여 앵카방향의 힘으로 작용하게 됨으로서 플랜지에 앵카력을 부가하는 유리한 힘으로 작용되므로 문제가 없으나, 앵카방향과 반대되는 방향으로 작용하는 내측압축력(C)이 문제인 것인바, 이 압축력(C)은 플랜지를 들뜨게 하면서 앵카방향의 힘과 서로반대 방향으로 교차되는 부위에서의 플랜지는 피로현상이 반복되면서 파괴를 야기하게 된다. 본 발명에서는 반력작용에 의한 흡수에너지를 크게 보강시키면서 동시에 내측압축력(C)에 의한 불리한 현상을 억제시켜 충격흡수에너지를 크게 증강시키기 위하여 믐체(1a) 내측 양단부분에 내측보강리브(10)를 형성함을 기본 구성으로 하고 있는 것이다.

제2도의 실시 예는 방현재(1)의 몸체(1a)의 내,외측 양단부분에 내,외측 보강리브(10)(11)를 형성한 실시 예이고, 제3(a),(b)도와 본 발명의 방현재와 종래 방현재의 충격흡수작용에 대한 비교도 이다.

비교되는 두개의 방현재 중 방현재(1)의 두께(t₁)는 얇고, 방현재(100)의 두께(T₁)는 두껍다. 즉 T₁〉t₁이다.

또한 방현재(1)의 내측에 형성된 내측보강리브(10)의 거리간격(D)은 외측보강리브(11)의 거리간격(d)보다 크며 플랜지(20)의 거리간격(L)보다는 작다.

두개의 방현재(1)과 (100) 각각의 플랜지(20)간의 거리간격(L)은 모두 같다.

이들 거리간격은 L〉 D〉 d 로 표시할 수 있다.

본원의 방현재의 충격하중의 흡수메카니즘은 반력작용에 의한 충격하중의 흡수과정(제1단계흡수과정)과 굴곡변형에 의한 충격하중의 흡수과정(제2단계흡수과정)으로 이루어지며 이 두흡수과정의 조화에 기술력이 모아지고 있는바, 본 발명은 처음부터 반력작용에 의한 흡수에너지도 크게하고 동시에 굴곡변형에 의한 흡수에너지도 크게하기 위하여 몸체의 내,외측에 보강리브를 형성한 것인데 내.외측보강리브에 대하여 흡수에너지와 관련해서 설명하면 다음과 같다.

제3도에서 보는 바와 같이 내측보강리브(10)는 충격하증을 받았을때 몸체가 굴곡되지 못하도록 억제하는 작용을 하고 있으므로 그만큼 반력이 커지게 될뿐아니라 흡수에너지도 그만큼 커지게 되는 것이며, 동시에 굴곡팽창시에 내측보강리브(10)는 내측압축력(C)을 억지하는 작용과 플랜지에 내측압축력(C)이 그대로 전달되지 않도록 분산하는 작용을 동시에 수행하는 기능을 하고 있어서, 내측압축력(C)이 억제되는 만큼의 흡수에너지도 커지게 된다. 여기에다 몸체(la) 외측양단에 내측보강리브(10)보다 약간 엇갈린 위치에 외측보강리브(11)를 설치하면 반력작용은 물론 굴곡변형 작용에 의한 흡수에너지는 앞서 설명한 바와 같고 상호상승작용을 하여 충격흡수능력을 증가시키는데 한층 더 유리하다. 내측보강리브(10)는 반력작용시 굴곡변형을 억제하여 반력유지를 지속시키고, 동시에 굴곡변형시 내측압축력(C)을 억제시키면서 굴곡변형자체가 쉽게 일어나지 못하도록 작용하며, 또한 제3도에서와 같이 외측보강리브(11)는 몸체의 높이 L을 낮은 높이 d로 한 것과 동일한 효과를 지니면서 작아진 높이 d 에서는 L보다 굴곡변형이 쉽게 일어나지 않아 초기의 반력작용이 크고, 일단 d에서 굴곡변형이 일어난다 하더라도 L보다는 훨씬 큰 힘을 견딜 수 있게 되므로 이러한 메카니즘에 의한 결과를 종합해보면 내,외측 보강리브의 상호작용에 의하여 충격흡수능력이 그만큼 크게 향상되게 되는 것이다.

본원과 종래의 방현재를 비교하여 충격흡수과정을 제1단계 흡수과정(반력작용)과 제2단계 흡수과정(굴곡변형작용)으로 나누어 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 반력작용에 의한 충격흡수 과정을 설명한다.

반력작용에 의한 충격흡수 과정의 크기를 내,외측보강리브가 있는 방현재(1)와 그렇지 않은 방현재(100)를 비교해 보면, 보강리브가 없는 방현재(100)는 충격을 흡수하는 몸체(100a)의 거리간격이 “L”로서 긴데 비추어 내측보강리브(10)가 있는 방현재(1)의 믐체(la)의 거리간격은 “L”보다 짧은“D”이므로 내측보강리브(10)를 형성한 방현재(1)가 충격하중의 흡수력이 크게 나타나며, 또한 내측보강리브(10)의 거리간격(D)보다 짧은 거리간격(d)를 갖는 외측보강리브(11)를 형성한 몸체가 충격하중의 흡수력이 크다. 따라서 내,외측보강리브(10)(11) 모두를 형성하고 있는 방현재(1)의 경우는 보강리브의 구성이 없는 종래의 방현재(100)보다 훨씬 큰 충격하중의 흡수력을 가지게 된다.

다음으로 굴곡변형에 의한 충격흡수과정을 설명하면 다음과 같다.

제1단계 충격흡수 과정에서 반력작용의 한계를 넘으면 곧이여 굴곡변형이 일어나며, 이 굴곡변형 작용은 몸체가 외향으로 팽창되는 과정으로서 종래의 방현재(100)는 반력작용과 거의 동시에 굴곡변형이 일어나도록 몸체의 두께를 얇게 설계한 것인데 반하여 본 발명의 방현재(1)에서는 반력작용을 크게 향상시키고 그후에 몸체(la)가 외향으로 팽창할 때 외측보강리브(11)를 거쳐 내측보강리브(10) 그리고 플랜지(20)쪽으로 진행하도록한 것이므로, 외,내측보강리브(11)(10)에 의하여 몸체(1a)의 팽창변형이 더디게 진행됨과 동시 외,내측보강리브들이 압축력과 인장력을 억제하는 역할을 하게 되어 곡률 반경 RH RL 등식이 성립되고, 이와 같은 등식은 곧 본 발명의 방현재(1)는 압축거리(f)가 짧고 종래의 방현재(100)의 압축거리(F)는 길게 나타나는 것을 말해주고 있는데, 이렇게 압축거리가 짧다는 것은 그만큼 충격흡수력이 좋다는 것을 보여주는 것이다.

따라서 몸체의 거리간격이 동일한 방현재에 있어서 보강리브가 있는 것이 보강리브가 없는 것에 비하여 충격하중을 훨씬 크게 받을 수 있는 특징을 가지며, 이와 같은 특징은 보강리브가 있는 방현재의 경우는 두께(t_l)를 얇게 구성하여도 종래와 같이 두꺼운 두께의 방현재보다 나은 층격홉수능력을 부여할 수 있어 경제적인 이점이 있으며, 또한 몸체의 두께가 얇은 쪽에서 두꺼운 쪽 보다 변형률이 훨씬 커지게 되어 충격 흡수에너지는 그 만큼 더 커지게 된다는 점에서 본 발명의 방현재는 충격흡수력이 뛰어난 것이다.

이와 같은 상기의 충격흡수능력에 대하여 도면 제24도를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 종래의 방현재 에서는 하중-변형곡선이 충격흡수에너지 E를 갖는 곡선으로 나타나고, 본원의 방현재에서는 종래의 흡수에너지 E에다 E_l과 E₂를 합한 곡선으로 나타나므로, 본원은 종래 방현재에 비하여 (E₁+E₂)만큼의 충격흡수능력이 증가하게 됨을 알수있다. 다시 말하면, 본원의 방현재는 내외측 돌기에 의하여 반력이 커진 만큼 흡수에너지도 커지게 되어 E_l만큼 하중-변형곡선이 커질뿐아니라 굴곡변형에 의한 흡수단계에 있어서도, 압축력의 억제량 만큼 흡수에너지가 커지게 되는데, 이때 흡수에너지의 크기는 E₂가 되며 그 결과 P점을 지나 E₂만큼 흡수에너지를 더 가지게 되는 것이다.

내외측 보강리브가 설치되는 몸체의 형상은 수직면이든 이에 가까운 경사면이든 상기의 메카니즘이 그대로 적용된다.

이상과 같은 본 발명은 원통형타입의 몸체(la)를 갖는 방현재(1)를 실시 예로하여 설명하였으며, 이 원통형타입의 몸체에 보강리브를 선택적으로 적용할 수 있는데 그 적용 실시 예로서의 제4도는 몸체(la)의 내측에 내측보강리브(10)만을 구성한 실시 예이며, 제5도는 믐체(la)의 내면 양측에 내측보강리브(10)를 하나 이상인 두개씩 형성시킨 것이고, 제6도는 내,외측보강리브(10)(11) 모두를 형성한 실시 예이며, 제7도는 내측중간부에 중앙보강리브(12)를 형성한 실시 예로서 이 실시예의 경우는 충격하중을 받았을 때 중앙보강리브(12)부분은 팽창작용이 미약하게 발생되므로 중앙보강리브(12)를 기준 하여 양측의 플랜지와의 사이에서 몸체가 두 부분으로 분리되어 팽창하게 되어 충격흡수작용이 더 커지는 것을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 방현재(1)의 몸체(la)의 외면 부를 완만하게 굴곡진 굴 곡면(13)으로 구성하므로서 몸체의 팽창작용이 항시 외향으로 유도할 수 있는 효과를 가져다주며, 또 굴곡면(13)은 두께를 두껍게 하는데 따른 충격흡수작용의 증대에도 많은 이점을 제공하게 된다.

본 발명은 상기한 실시 예와 같이 원통형타입으로 몸체에 한정하지 않고 타원형의 몸체에도 적용할 수 있으며, 모자형 타입이나 복합적인 방현재에도 적용이 가능한 것으로서, 그 실시 예는 도면 제8도 내지 제24도에 도시되어 있다.

제8도 내지 제13도는 모자형 타입의 몸체(1b)로 된 방현재(1)에 적용한 실시예로서, 제8도와 제9도는 모자형 타입의 몸체(1b) 내면에 내측보강리브(10)를 형성한 실시 예이며, 제10도는 내,외측보강리브(10)(11)를 형성시킨 실시 예이고, 제11도 및 제12도는 몸체(1b) 내부에 짧은 보조원통(1c)을 형성시킨 실시 예인데, 제11도는 보조원통(1c)을 몸체(1b)와 같은 방향에서 개방시킨 것이며, 제12도는 보조원통(1c)을 몸체와는 반대방향에서 개방시킨 실시 예이다.

제13도는 모자형 타입의 몸체(1b)를 두개 조립구성한 실시 예로 방현재(1)를 구성한 실시 예이다.

제14도와 제15도는 모자형 타입의 몸체(1b)의 내부에 형성시킨 보조원통(1c)의 길이를 몸체와 동일한 거리간격을 갖도록 한 실시 예를 나타내고 있다.

제16도 내지 제18(a),(b)도는 원통형몸체가 넓은 모자형 타입의 몸체 속에 1열 또는 그 이상으로 다수개씩 복합적으로 구성된 실시 예를 보여주고 있으며, 이 각 실시 예는 넓은 모자형 타입의 외측몸체(1d)의 내측에 1개 이상으로 형성되는 내측몸체(1e)가 형성되어 있으며, 또 내측몸체(le)의 안에는 내측보조원통(1f)가 형성되는 것도 있다.

제19도 및 제20도는 원통형타입의 다른 실시 예로서 이 실시 예에서는 제12도의 모자형 타입과 같이 몸체(1a)내부에 보조원통(1c)이 짧고 길게 형성하여서 된 실시 예이며, 또 내측보강리브가 다르게 형성된 것을 보여주고 있다.

제21도 및 제22도는 원통형 및 모자형 타입의 몸체(la)(1b)에 내측플랜지(20a)를 형성시킨 실시 예로서, 이 실시예의 방현재(1)는 내측플랜지(20a)에 의하여 항만 및 방현판넬과의 접촉면적이 커져 충격하중을 넓게 분산시키므로 집중응력이 발생되지 않아서 방충벽과 프로텍타 및 방현재의 손상을 방지할 수 있을뿐아니라 충격흡수작용이 크게 되는 효과가 있다. 이상의 각 실시예의 플랜지(20)과 모자형 타입의 상부 그리고 보조원통 등에는 철판으로 된 매설플랜지(21)가 형성되어 있다.

또한, 제23(a),(b),(c),(d)도에 예시한 충격흡수용 보조부재(20)(31)(32) (33)를 충진하면 흡수에너지가 더욱 크게 하는데 도움이 된다.

즉, 상기 각 충격흡수용 보조부재들은 전술한 여러 실시예의 각 방현재(1)의 내부공간(S)에 삽입, 충진되어 충격흡수작용에 상당한 역할을 발휘하는 것인데, 상기 보조부재들 중 (30)은 폐 타이어를 이용한 것이고, (31)과 (32)는 특수한 보강리브들이 형성된 원형 및 타원형의 튜브이며, (33)은 폐 타이어 속에 튜브를 삽입시킨 복합튜브이다. 그리고 상기 각 보조부재(30내지33)속에는 유연성과 충격흡수력 및 변형 성이 좋은 재질(스폰지 등)로된 충진재(34)가 충진되어 있으면 더욱 효과가 크다.

이상과 같은 본 발명은 방현재를 구성함에 있어 충격하중에 대하여 상당한 반력작용에 의한 충격흡수력이 크고 또 반력작용의 한계점에 이르러서는 굴곡변형을 억제하여 충격을 흡수하는 작용이 탁월하게 나타나는 내측 또는 외측보강리브를 구성하는 수단으로서 방현재 자체의 두께를 얇게 하더라고 더 큰 충격흡수작용을 기대할 수 있게 하므로서 경제적인 방현재의 제공과 아울러 항만과 선박에 손상을 주지 않는 충격 흡수력이 큰 방현재를 제공할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (8)

1. 원통형 타입 또는 모자타입의 몸체를 갖는 방현재에 있어서, 몸체의 내측 상,하단에 보강리브를 형성하고, 그 상,하단의 위치는 앵카 플레이트 직전과 앵카 플레이트의 대향위치인 상단이 되며, 내측보강리브는 충격하중을 받을시 굴곡변형을 억제하여 반력작용을 크게 유지시킨후, 굴곡팽창시에는 압축력을 억제시켜 홉수에너지를 증강시킴을 특징으로 하는 방현재.
2. 원통형 타입 또는 모자타입의 몸체를 갖는 방현재에 있어서, 몸체의 내측과 외측의 상하단에 보강리브를 형성하고, 그 상,하단의 위치는 앵카 플레이트 직전과 앵카 플레이트의 대향위치인 상단이 되고, 충격하중을 받을시 내외측 보강리브는 굴곡변형을 억제하여 반력작용을 크게 유지시킨 후, 굴곡팽창시에는 내측보강리브는 압축력을 억제시키고, 외측 보강리브는 인장력을 견제하도록 하여 흡수에너지를 증강시킴을 특징으로 하는 방현재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 몸체의 내측 중앙부위에 중앙보강 리브를 설치함을 특징으로 하는 방현재.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내측 플랜지(20a)를 형성하여 집중응력을 분산시킴을 특징으로 하는 방현재.
5. 제1항 또는 제2항 또는 제4항중 어느 한 항에 있어서, 몸체 내부의 공간(S)에다 충격흡수용 보조부재(A)(B)(C)(D)를 삽입시킴을 특징으로 하는 방현재.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 몸체내부에다 보조원통을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 방현재.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서 모자타입 형상의 몸체 내부에다 보조원원통을 복수개 병렬연결시킴을 특징으로 하는 방현재.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 몸체 내부에 형성된 공간부(S)에다 충격홉수용 보조부재(A)(B)(C)(D)를 삽입시킴을 특징으로 하는 방현재.