KR100306246B1 - 평판형웨브프레임및그위에용접된프로파일몸체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 측면 엣지를 따라 용접된 플랜지를 갖는 평판 형상인 웨브 프레임에 관한 것이다. 이러한 플랜지는 양쪽 측면상에 평판형 웨브(1)의 중앙면에 대해 대칭 또는 비대칭으로 돌출되어 있는 프로파일 몸체(2)의 헝상으로 설계되어있다. 횡단면 형상이 벌브형인 상기 프로파일 몸체(2)는 상기 평판에 직각으로 연장하는 공통 상부면(11) 내부로 통과하는 둥근 모서리(7,8)를 가지며 상기 평판에 평행한 각각의 측면 엣지(9, 10)를 경유하여 평판형 웨브에 대해 110°내지 120°의 둔각(α)으로 기울어진 경사면(5, 6)을 가진다.

Description

평판형 웨브 프레임 및 그 위에 용접된 프로파일 몸체

본 발명은 대형 선박의 설계 및 건조와 관련하여 개선되어 왔으나, 본 발명에 따른 개선된 웨브 프레임과 프로파일 몸체는 프레임 또는 프레임과 유사한 버팀대의 사용이 필요한 다른 설비에도 유리하게 사용된다.

선박이 대형화됨에 따라, 조선 산업에서는 종방향 프레임, 횡단 프레임 또는 다른 유사한 버팀대를 포함한 프레임을 압연 제품으로부터 용접 제품의 형태로 발전시켜 왔다. 상기 용접 형태의 제품은 전형적인 T자형 또는 프레임으로 공지되어진 것과 같이, 한 측면 엣지를 따라 플랜지가 용접된 평판 형태로 공급되어 사용된다.

웨브 프레임상의 플랜지 종결점은 웨브 프레임과 일반적으로 웨브 프레임이 사용되는 모든 구조물에 소정의 만족스러운 강도를 제공한다는 점에서 중요하다. 충분한 강도를 제공하는 점 이외의 중요한 요소로서는 대형의 경질 플랜지가 구조물의 중량을 증가시키지만 강 표면에 상당한 영향을 준다는 점이다. 주로 선박의 구조물 표면 영역은 부식을 방지하도록 처리되어야만 하기 때문에 비용 문제에서 매우 중요하다. 또한, 현재 통상적으로 사용되는 용접 형태의 웨브 프레임은 주로 웨브 프레임이 다소 접근하기 어려운 90°의 내부 모서리와 날카로운 외부 모서리를 가지기 때문에, 특히 표면 처리에 있어서 불만족스러운 구조물을 가진다.

SE 9301013에는 평판의 단부면상에 용접되는 벌브형 플랜지(bulb-shaped flange)를 구비한 웨브 프레임이 공지되어 있다. 상기 평판형 웨브의 하나로부터 돌출하는 벌브는 L형상의 웨브 프레임을 갖는다. 이러한 형상은 특히 바람직하지 못한 것으로 판명되었다. L형상의 웨브 프레임은 피로에 치명적인 것으로 나타났다. 이러한 종류의 단면 L의 응력 집중 계수(K)는 약 2.5이다. 따라서, 이를 보충하기 위해서는 치수 및 중량을 증가시켜야 한다. 두 웨브 및 플랜지가 편평한 바아 강(bar steel)으로 이루어지는 T-형상의 웨브 프레임의 경우에, 응력 집중 계수(K)는 약 1.5이다. 그러나, 이러한 종류의 편평한 바아 강 웨브 프레임은 상술한 바와 같이 표면 처리에 대한 부식 저항성 및 접근성과 관련하여 열등한 특성을 갖는다.

본 발명은 평판과 평판의 한 측면 엣지를 따라 정위치에 용접된 플랜지를 갖는 웨브 프레임(web frame)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 플랜지로서, 상기 평판의 양쪽 면으로부터 대칭 또는 비대칭으로 돌출하고 웨브를 형성하는 평판상에 직각으로 용접되는 프로파일 몸체(profile body)에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 일반적인 웨브 프레임의 사시도.

제2도는 웨브 프레임의 용접면으로부터 본 제1도의 웨브 프레임의 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 프로파일 몸체의 사시도.

제4도는 외측면, 즉 정위치에 용접되어질 때 프로파일 몸체의 비부착면으로부터 본 제3도의 벌브 형상체의 사시도.

제5도는 개선된 웨브 프레임을 선박의 보오드상에 적용한 실시예를 도시한 도면.

제6도 내지 제10도는 비대칭면으로 구성된 것을 제외하면 제1도 내지 제5도와 동일한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판형 웨브 2 : 프로파일 몸체

4 : 용접면 5,6 : 경사면

7,8 : 둥근 모서리 9,10 : 엣지 측면

11 : 공통 상부면

본 발명의 목적은 중량/강도 비 특히, 페인트 면적/강도 비(paint area/strength ratio)와 관련한 장점을 갖는 웨브 프레임 및 프로파일 몸체를 제공하는 것이다. 상기 용어 "페인트" 부식에 대한 보호를 제공하기 위한 임의의 표면처리를 의미한다.

본 발명에 따라, 중량 및 페인트 면적에 대한 조건을 최적화하는 것을 목적으로 하는 웨브 프레임 플랜지에 대한 특정 설계에 의해 비교적 큰 절감을 가져다주는 것으로 판명되었다. 본 발명에 따른 상기 본 발명의 목적은 평판의 중앙면에 대해 대칭 또는 비대칭으로 돌출하는 벌브 형상체(bulb body)로서 상기 플랜지를 성형함으로써 달성될 수 있으며, 상기 벌브형 형상체는 100°내지 120°의 둔각으로 기울어져 있는 경사면을 갖고 상기 경사면은 둥근 모서리와 평판에 평행하게 형성된 각각의 엣지 측면을 경유하여 웨브 프레임에 직각으로 연장하는 공통 상부면에 이어져 있다.

상기 용어 "벌브 및 벌브 형상체"는 두껍고 둥근 단면체를 의미하며, 통상의 편평하고 곧은 엣지의 플랜지와는 구별되고, 실제 플랜지는 웨브 프레임을 형성하기 위해 평판 상에 직각으로 용접된 평판 부재이다. 상기 설계로 인해, 부식 저항 및 표면 처리와 관련하여 상술한 만족스러운 조건을 얻을 수 있는 1.5 내지 1.9의 응력 집중 계수를 이루는 것이 가능하다.

적당한 비대칭 형상은 대칭 단면 및 다소 우수한 피로 방지 용량과 비교하여 우수한 버클링 저항(buckling resistance)을 제공한다. 비대칭 설계는 일부 비틀림 현상이 빈번히 발생할 수 있는 작은 치수의 웨브 프레임에 특히 적합하다. 그러나, 비대칭이 작아서 K 계수는 현저하게 증가하지 않는다.

평판과 기울어진 측면 사이의 바람직한 각도는 110°이다 비대칭 단면인 경우에, 약간 돌출한 벌브 부분의 각도는 동일값을 가진다는 장점이 있다.

상술한 대칭 또는 비대칭 벌브 형상체는 공지된 실시예와 비교하여, 중량 및 페이트 면적과 관련하여 놀라운 절감을 초래할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적중의 하나는 개선된 중량/강도 비와 보다 바람직한 페인트 면적 및 강도 비가 (원형 실린더와 구형이 표면적과 관련하여 최적의 실시 예임을 기초로 하여) 보다 둥근 단면 형상을 제공하기 위해 제조된 초기의 설계, 작용력으로부터 공지되어진 것보다 더 바람직한 해결책을 갖는다. 개선된 웨브 프레임 특히, 특정의 개선된 플랜지 실시예에 있어서, 신체적으로 유리한 조건이 이루어지며, 웨브 프레임은 날카로운 엣지를 갖지 않는 즉, 다소 접근이 어렵거나 적합한 보호제로 처리하거나 피복하기 어려운 구역을 갖지 않는 개선된 둥근 모서리를 갖는다.

본 발명의 또 다른 목적은 소량의 표준화한 요소를 기초로 하여 바람직한 기술적 해결책을 갖는 설계, 웨브 프레임 및 특히 필요에 따른 주요 플랜지를 치수화하기 위한 설계를 하는 것이다. 본 발명에 따라, 프로파일 몸체는 대칭 또는 비대칭 플랜지로 웨브를 형성하는 평판 상에 직각으로 용접되게 설계되도록 제안되어졌으며, 프로파일 몸체는 둥근 모서리를 갖는 각각의 평행 엣지면을 경유하여, 평판형 웨브에 직각으로 연장하고 용접면과 반대 방향으로 측면 내부를 통과하는 각각의 기울어진 측면 부분에 기울어진 중심 용접면으로부터 평판형 웨브 상에 용접을 위한 중심면을 포함한 측면을 갖는 벌브 형상으로 특징화된다.

따라서, 본 발명에 의해 프로파일 몸체는 소정의 웨브 프레임 치수(프레임 너비)의 형성을 위해 다른 평판 너비상에 용접되는데 사용될 수 있도록 제공된다. 상기 프로파일 몸체는 바람직하게 설계 기사가 상기 소량의 프로파일 몸체로 처리하고 상기 프로파일 몸체 중에서 선택하고, 상기 선택된 프로파일 몸체를 용접하기 위해 고정의 평판 치수로 위치시켜 상술하도록 크기가 정해지며 형상이 정해질 수 있다.

상기 대부분의 측면 부분 또는 선택적으로 두 부분은 평판에 대해 직각인 상태에서 20°더 기울어져 있다.

본 발명에 따른 웨브 프레임 또는 프로파일 몸체는 대칭 및 비대칭 벌브 형상체가 프레임 평판의 실제 두께와 일반적으로 공지된 평판형 플랜지의 두께보다 더 큰 치수의 프레임면을 가질 것이다. 공지된 웨브 프레임의 경우와 같이, 프레임 너비는 플랜지의 두께보다 적어도 한 사이즈 더 클 것이다.

제1도 및 제6도는 평판형 웨브(1)와 프로파일 몸체(2)로 구성된 본 발명에 따른 일반적인 웨브 프레임의 사시도이다. 프로파일 몸체(2)는 웨브 프레임상의 플랜지에 해당하며, 상기 평판형 웨브(1)는 웨브 프레임의 웨브 평판에 해당하고, 상기 두 부재는 도면 부호 3 지점에서 함께 용접된다. 제1도 내지 제4도에 도시되는 바와 같이, 프로파일 몸체(2)는 중심 용접면(4)을 가지도록 설계되어 있으며, 상기 프로파일 몸체는 용접면(4)으로부터 경사진 두 개의 경사부 또는 경사면(5,6)을 가지며, 상기 경사면은 둥근 모서리(7,8)를 갖는 엣지 측면(9, 10)을 경유하여 용접면(4) 반대편에 있는 공통 상부면(11) 내부로 연장되어 있다.

두 개의 경사면(5,6)의 한쪽 또는 양쪽 모두는 평판형 웨브에 대해 α=110°로 기울어진다(제1도 및 제6도). 즉, 경사면(5,6)은 상기 웨브 평면상의 직각에서 약 20°더 경사지게 형성된다.

제2도 및 제7도에서 도시되어진 것처럼, 웨브 프레임은 프로파일 몸체(2)의 두께보다 몇 배 더 큰, 바람직하게는 한 사이즈 더 큰 프레임 너비(h)를 갖는다. 따라서, 예를 들어 일반적인 웨브 프레임의 경우에 있어 h는 650 mm 이며, 프로파일 몸체(2)의 두께는 40 내지 50 mm 이다. 예를 들어, 실제적인 평판형 웨브(1)의 적합한 두께는 12 mm 이며, 플랜지의 너비 (b)는 125 내지 200 mm 이다. 또한, 용접면(4)의 너비는 길기 두께보다 더 두꺼운 20 내지 30 mm, 바람직하게는 25 mm이므로, 하나 또는 동일한 프로파일 몸체가 더 두꺼운 웨브 프레임(S ≤ 18)을 조립하는데 사용될 수 있다. 상기 설계에 따른 본 발명의 경우, 종래의 용접 라인을 사용하는 것이 가능하다.

제5도 내지 제10도는 본 발명에 따른 웨브 프레임이 선박 예컨대, 종방향 프레임을 갖는 유조선의 갑판 상에서 어떻게 사용되는가를 나타내고 있다. 여기에서, 특히 벌브 형상의 플랜지가 매우 둥근 모서리(내측 모서리)를 가지므로 접근이 용이하며 이러한 형태의 구조물에 필요한 부식 방지 처리와 관련하여 커다란 장점을 갖는 것으로 나타나 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 경사면(5,6) 및 측면(9,10)과 같이 플랜지의 배면 부분이 둥근 형상을 하고 있어 접근 및 부식 방지 처리에 효과적인 점에서 장점을 가진다.

Claims (10)

1. 한 측면 엣지를 따라 용접된 플랜지를 갖는 판형태의 평판형 웨브 프레임에 있어서, 상기 플랜지는 평판형 웨브(1)의 중앙면에 대해 대칭 또는 비대칭으로 양측면으로 돌출한 벌브 형상의 프로파일 몸체(2)이고, 상기 프로파일 몸체는 횡단면으로 100°내지 120°의 둔각으로 기울어져 있는 경사면(5,6)을 가지며, 상기 경사면은 둥근 모서리(7,8)와 평판형 웨브에 평행하게 형성된 각각의 엣지 측면(9,10)을 경유하여 웨브 프레임에 직각으로 연장하는 공통 상부면(11)에 이어져 있으며, 상기 경사면(5,6) 사이에 위치하는 평탄한 용접면(4)은 상기 공통 상부면(11)과 평행하고 20 내지 30mm의 너비, 바람직하게는 25mm의 너비를 가지며, 상기 평판형 웨브의 두께는 상기 용접면 너비 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 웨브 프레임.
2. 제1항에 있어서, 상기 둔각은 110°임을 특징으로 하는 평판형 웨브 프레임.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로파일 몸체는 125 내지 200mm의 너비(b)와 40 내지 50mm의 두께(t)를 가짐을 특징으로 하는 평판형 웨브 프레임.
4. 제2항에 있어서, 상기 프로파일 몸체는 125 내지 200mm의 너비(b)와 40 내지 50mm의 두께(t)를 가짐을 특징으로 하는 평판형 웨브 프레임
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로파일 몸체의 너비(b)대 두께(t)의 비는 2.5 내지 4.5임을 특징으로 하는 평판형 웨브 프레임.
6. 평판형 웨브의 양쪽면으로 대칭 또는 비대칭으로 돌출하는 플랜지로서, 상기 평판형 웨브에 직각으로 용접되는 프로파일 몸체에 있어서, 상기 프로파일 몸체의 횡단면은 상기 평판형 웨브(1)상에 용접되는 용접면(4)을 한면에 갖는 벌브 형상을 하고 있으며, 상기 프로파일 몸체는 상기 용접면으로부터 상방향으로 경사진 경사면(5,6)과 둥근 모서리(7,8)를 갖고 서로 평행하며 상기 용접면(4)에 직각으로 연장하는 각각의 엣지 측면(9,10) 및 상기 평판면에 직각으로 연장하고 상기 용접면(4)에 반대로 놓여있는 공통 상부면(11)를 가지며, 상기 경사면(5,6)은 상기 평판면의 직각에서 10°내지 30°더 기울어져 있으며, 상기 용접면(4)은 상기 공통 상부면(11)과 평행한 평면이며 20 내지 30mm, 바람직하게는 25mm의 너비를 가지며, 상기 용접면(4)은 용접되는 평판형 웨브(1)의 두께와 같거나 더 널은 너비를 가짐을 특징으로 하는 프로파일 몸체.
7. 제6항에 있어서, 상기 각도는 20°임을 특징으로 하는 프로파일 몸체.
8. 제6항에 있어서, 상기 프로파일 몸체는 125 내지 200mm의 너비(b)와 40 내지 50mm의 두께(t)를 가짐을 특징으로 하는 프로파일 몸체.
9. 제7항에 있어서, 상기 프로파일 몸체는 125 내지 200mm의 너비(b)와 40 내지 50mm의 두께(t)를 가짐을 특징으로 하는 프로파일 몸체.
10. 제6항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로파일 몸체의 너비(b)대 두께(t)의 비는 2.5 내지 4.5임을 특징으로 하는 프로파일 몸체.

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