KR100760343B1 - 부두용 완충 장치 - Google Patents
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Abstract
완충 장치는 고정 단부(2), 충격-흡수 단부(3), 및 상기 양 단부 사이에 배열되는 하나 이상의 변형부(4)를 가진다. 변형부(4)는 탄성적으로 변형 가능한 재료 특히, 탄성중합체 재료로 형성되며, 변형부(4)의 표면부가 서로를 향하여 접혀지도록 완충 장치(1)의 변형 동안에 접히도록 배열된다. 변형부(4)는 하나 이상의 표면 돌출부(5) 및 홈부(6)를 가지며, 상기 돌출부(5) 및 홈부(6)는 변형부(4)의 상기 표면부가 완충 장치(1)의 변형 동안에 서로를 향하여 접혀질 때, 빗 모양 방식으로 서로 맞물릴 수 있는 모양 및 위치를 갖는다.
Description
본 발명은 고정 단부, 충격-흡수 단부 및 상기 양 단부 사이에 배열되는 하나 이상의 변형부를 구비하는 완충 장치에 관한 것으로, 변형부는 탄성적으로 변형 가능한 재료, 특히 탄성 중합체 재료(elastomeric material)로 형성되고, 변형부가 완충 장치의 변형 동안 접히도록 배열되어 변형부의 표면부가 서로를 향하여 접히는 완충 장치에 관한 것이다.
도입부에서 설명된 유형의 완충 장치들은 부두, 유정 굴착 장치 등에 사용된다.
이러한 완충 장치들은 상이한 유형의 완충 장치를 개시하는 미국 특허 제 5, 458, 077호로부터 알려지며, 여기에는 완충 장치의 강성을 개선하기 위하여 두께를 두껍게 하는 과정이 제공된다.
이와 유사하게, 유럽 특허 제 812 961호에 개시된 완충 장치는 외측 상에 두께를 두껍게 하는 과정을 제공하거나 외측뿐만 아니라 내측 상에 두께를 두껍게 하는 과정을 제공한다.
미국 특허 제 3, 999, 497호는 일단부의 외측에 관형 고무 부재(tubular rubber element)를 구비하는 원통형 완충 장치를 개시한다. 이러한 고무 부재는 완충 장치가 하중을 받을 때, 갑작스럽게 강성을 잃어버리는 것을 방지한다.
유럽 특허 제 135 997호는 일단부에 인접하는 외측면에, 완충 장치가 하중을 받을 때 완충 장치의 변형을 제어하기 위한, 접힘 선(슬롯)이 제공되는 완충 장치를 개시한다. 결과적으로, 완충 장치는 길이 방향으로의 붕괴가 감소하며 그로 인하여, 안정성이 개선된다.
상기 언급된 완충 장치의 결점은 경사 하중(oblique load)에 대하여 불만족스러운 안정성을 갖는다는 것이다. 이것은, 배가 정박할 때 완충 장치에 경사 각도로 상당한 충격을 가하기 때문에 문제가 되며, 이는 완충 장치의 충격-흡수 단부가 예를 들어, 부두 지대에 단단하게 고정되어 있는 완충 장치의 고정 단부에 대하여 상대적으로 측 방향으로(laterally) 변위된다는 것을 의미한다.
미국 특허 제 3, 948, 500호에 따라, 개선된 측 방향 안정성을 구비하는 절두원추형 완충 장치(frustoconical fender)에 의하여 이러한 문제를 해결하고자 하는 시도가 이루어졌다. 그러나, 이러한 완충 장치는 재료의 상당한 소비를 야기하는 매우 두꺼운 벽부를 갖고 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 비해 개선된 완충 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 목적은 불균등 하중(uneven load)을 받는 경우에 개선된 변형 특성을 구비하는 완충 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 재료의 소비는 감소시키면서 강한 완충 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구항 제 1 항으로부터 명백한 특징이 주어지는, 도입부에서 개시된 유형의 완충장치에 의해 달성될 수 있다. 바람직한 실시예는 종속항에서 정의된다.
본 발명의 완충 장치는 하나 이상의 표면에 돌출부 및 홈부가 제공되는 변형부를 사용하며, 상기 돌출부 및 홈부는 완충 장치의 변형 동안에 서로 마주보는 두 빗살이 끼워질 때와 같은 형태(comb like manner)로 서로 결합할 수 있는 모양 및 위치를 갖는다. 완충 장치가 변형됨에 따라, 돌출부가 홈부에 맞물려 완충 장치의 로킹(locking)을 제공한다. 따라서, 완충 장치는 측면 방향으로 변형될 수 없어 경사 하중 및 전단 하중(shearing load)을 받는 경우에 개선된 안정성을 갖게 된다.
본 발명의 실시예에 따라, 돌출부 및 홈부는 변형부의 외향 면부에 위치하게 된다. 그 대신에, 돌출부 및 홈부가 변형부의 내향 면부에 위치될 수 있으며, 또는 변형부의 내향 면부 및 외향 면부 양쪽 모두에 위치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 완충 장치의 변형부는 제 1 및 제 2 원추형 중공부(first and second conical hollow portion)를 가지며, 상기 원추형 중공부의 좁은 단부는 서로 연결되고, 돌출부는 홈부를 형성하는 공간 사이에 배열되며, 제 1 및 제 2 원추형부는 절두원추형부 상의 돌출부가 절두원추형부 상의 홈부에 맞물리는 방식으로 서로에 대하여 상대적으로 배열된다. 이러한 설계로 인해 간단하면서도 안전한 방식으로, 요구되는 로킹을 제공할 수 있으며, 동시에 완충 장치의 제조는 매우 합리적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 완충 장치의 실시예에서, 제 1 원추형부는 필수적으로 제 2 원추형부보다 더 큰 경도를 구비하는 재료로 만들어진다. 이는 하중을 받을 때, 완충 장치의 변형에 대한 제어 가능성을 제공한다. 그 후에, 더 부드러운 원추형부는 더 견고한 원추형부의 변형이 시작되기 전에 함께 가압된다.
또 하나의 실시예에 따라, 완충 장치는 두 개 이상의 평행 육면체 완충 장치 지주부(parallelepipedal fender leg)로 설계된다. 이것은 본 발명에 따른 강한 완충 장치를 만드는 다른 방법이다.
평행 육면체 완충 장치 지주부는 유리하게는 V형 돌출부를 갖는다. 완충 장치의 변형 동안, V형 돌출부는 상기 V의 지주부 사이의 홈부에 맞물릴 것이며, 이로 인해 우수한 안정성을 갖는 로킹이 보장된다.
완충 장치의 변형부는 바람직하게는 완충 장치에, 요구되는 안정성 및 가요성을 제공하는 탄성 중합체 재료로 만들어진다.
본 발명은 첨부되는 도면 및 실시예를 참고로 하여, 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 완충 장치의 제 1 실시예를 도시하는 정면 사시도이며,
도 2는 제 1 압축 상태에 있는 도 1의 완충 장치를 도시하며,
도 3은 제 2 압축 상태에 있는 도 1의 완충 장치를 도시하며,
도 4는 제 3 압축 상태에 있는 도 1의 완충 장치를 도시하며,
도 5는 도 1의 완충 장치의 절두원추형부를 도시하는 상측에서 바라본 평면도이며,
도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 나타낸 단면도이며,
도 7은 부두 지대에 장착된 도 1에서 도시된 것과 같은 완충 장치의 사시도이며,
도 8은 본 발명에 따른 완충 장치의 제 2 실시예를 도시하는 정면도이며,
도 9는 도 8의 완충 장치의 지주부를 도시하는 측면도이며,
도 10은 제 1 압축 상태에 있는 도 8의 완충 장치를 도시하는 정면 사시도이며,
도 11은 제 2 압축 상태에 있는 도 8의 완충 장치를 도시하며,
도 12는 제 3 압축 상태에 있는 도 8의 완충 장치를 도시하며,
도 13은 제 1 압축 상태에서 도 9에 따른 두 개의 협력 완충 장치 지주부를 도시하는 측면 사시도이며,
도 14는 제 2 압축 상태에서 도 9에 따른 두 개의 협력 완충 장치 지주부를 도시하는 측면 사시도이며,
도 15는 제 3 압축 상태에서 도 9에 따른 두 개의 협력 완충 장치 지주부를 도시하는 측면 사시도이다.
도 1에 도시된 완충 장치(1)는 고정 단부(2) 및 충격-흡수 단부(3)를 갖는다. 변형부(4)는 상기 양 단부(2, 3) 사이에 연장되어 있다. 변형부(4)는 다수의 돌출부(5) 및 상기 돌출부 사이에 배열되는 홈부(6)를 갖는다. 변형부(4)는 도면 상부의 제 1 절두원추형 중공부(7) 및 도면 하부의 제 2 절두원추형 중공부(8)로 구성된다. 상기 중공부의 좁은 단부에서, 절두원추형 중공부(7, 8)는 연결링(9)에 의하여 상호 연결될 수 있고, 또는 접착제로 함께 접착되거나 성형될 수 있다. 제 1 원추형부의 넓은 단부에서, 제 1 절두원추형 중공부(7)는 장착 플랜지(10)에 결합한다. 대응적으로, 제 2 절두원추형 중공부(8)는 장착 플랜지(11)에 결합한다.
절두원추형 중공부(7, 8)는 폴리우레탄으로 성형된다. 또한, 다른 탄성중합체 재료가 사용될 수 있다. 동일한 주형이 제 1 및 제 2 절두원추형 중공부(7, 8)용으로 사용될 수 있는데, 이는 합리적인 제조를 가능하게 한다. 장착 플랜지(10, 11)는 각각의 절두원추형 중공부(7, 8)와 함께 성형된다. 장착 플랜지(10, 11)는 일체형 금속 링(integrated metal ring)으로도 성형될 수 있다. 완충 장치(1)를 조립할 때, 두 절두원추형 중공부(7, 8)는 서로에 대하여 상대적으로 회전되도록 배열되며, 이는 제 1 절두원추형 중공부(7)의 돌출부(5)가 제 2 절두원추형 중공부(8)의 홈부(6)의 바로 앞부분에 위치되도록 하기 위해서이며, 그 역의 경우도 마찬가지이다. 제 1 절두원추형 중공부(7)는 제 2 절두원추형 중공부(8)[약 78 쇼어(shore) A경도]보다 더 부드러운 재료(약 70 쇼어 A경도)로 만들어진다. 또한, 재료는 상기와 반대로 선택되어질 수도 있고 또는 동일한 경도를 갖는 것으로 선택될 수도 있다. 만약, 상이한 경도가 선택된다면, 더 단단한 부분의 변형이 시작되기 전에 더 부드러운 부분이 먼저 전체적으로 가압되도록 완충 장치의 변형이 제어될 수 있다.
완충 장치(1)는 도 7에 도시된 것과 같이 부두 지대(13)에 장착된다. 충격-흡수 단부(3)는 제 2 절두원추형 중공부(8)의 장착 플랜지(11)에 의하여 완충 장치 차폐물(12)에 나사로 고정된다. 그리고 완충 장치 차폐물(12)을 구비하는 완충 장치(1)는 제 1 절두원추형 중공부(7)의 장착 플랜지(10)에 의하여 부두 지대(13)에 나사로 고정된다.
완충 장치(1)가 완충 장치 차폐물(12)을 통해서 부두 지대(13)에 정박하는 배에 의해 발생되는 하중을 받을 때, 완충 장치(1)는 도 2 내지 도 4에서 도시된 것과 같이 전체적으로 가압된다. 그 후, 변형부의 표면부는 서로를 향하여 접히게 된다. 도 4는 완충 장치(1)의 변형이 클 때, 고정 단부(2)의 표면부에 대해 완충 장치(1)의 충격-흡수 단부(3)의 표면부가 어떻게 인접하게 되는지 도시한다. 부두 지대에서 자주 발생되는 경사 하중을 받는 경우에도, 완충 장치는 우수한 안정성을 갖게 되며, 이는 돌출부(5)가 홈부(6)에 맞물려서 로킹 되기 때문이다. 따라서, 완충 장치(1)는 측면 방향으로는 미미하게만 변형된다.
완충 장치(1)의 설계에 따라, 완충 장치 상에 발생되는 힘은 완충 장치(1)의 중심으로 수렴하게 된다. 더 나아가, 더 긴 탄성 길이(spring length)가 얻어질 것이며, 이로 인해 더 적은 재료를 소비하는 강력한 완충 장치(1)를 얻게된다.
도 6으로부터 분명한 것과 같이, 완충 장치(1)는 외향 면부(14) 및 내향 면부(15) 모두에 돌출부 및 홈부를 갖고 있다. 다른 실시예도 실현 가능하다. 예를 들어, 완충 장치는 평평한 내향 면부(15)를 가질 수 있고 외향 면부(14)에만 돌출부 및 홈부를 가질 수 있다. 완충 장치는 넓은 단부에서 상호 연결되는 두 개의 절두원추형부로도 구성될 수 있다. 또한, 완충 장치의 외향 면부(14)는 평평하게 유지되면서, 내향 면부(15)에 돌출부 및 홈부가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 완충 장치(101)는 도 8에 도시된다. 이러한 완충 장치(101)는 두 개의 평행 육면체의 지주부(parallelepipedal supporting leg)(116)로 형성되며, 그 중 하나가 도 9에 도시된다. 완충 장치(101)는 두 개 이상의 완충 장치 지주부(fender leg)(116)로도 형성될 수 있다. 완충 장치(101)는 고정 단부(102), 충격-흡수 단부(103) 및 그 사이에 배열되며 V형 돌출부(105)를 구비하는 변형부(104)를 갖는다. 홈부(106)는 돌출부(105)의 지주부 사이에 형성된다. 각각의 지주부에 있어 V자 끝부분 근처에서, 돌출부(105)에는 홈부(117)가 형성되어 있다. 돌출부(105) 외측면에서, 변형부(104)는 홈부(117)와 동일 높이의 접힘 선(118)을 갖는다. 도면의 상단부에서, 완충 장치(101)는 금속 플레이트(119)가 위치하는 장착 플랜지(110)를 갖는다. 완충 장치(101)의 장착을 위한 나사 구멍(121)은 플랜지(110) 및 금속 플레이트(119)의 외측 단부를 관통하여 연장된다. 대응적으로, 도면의 하단부에는 금속 플레이트(120) 및 나사 구멍(122)을 구비하는 장착 플랜지(111)가 있다.
완충 장치(101)는 우레탄 고무로 성형되나, 다른 탄성중합체 재료도 사용될 수 있다. 성형 공정 동안에, 금속 플레이트(119, 120)가 장착 플랜지(110, 111) 내에 성형된다. 그 후에, 플랜지(110, 111)에 나사 구멍(121, 122)이 형성된다.
완충 장치(101)는 완충 장치 차폐물(112)을 구비하여 도 1과 관련하여 설명된 완충 장치(1)와 같은 방식으로 부두 지대(113)에 장착된다. 도 9에 도시된 것과 같이, 완충 장치 지주부(116)는 내향 면부(115)에 돌출부(105) 및 홈부(106)를 구비하여 장착될 수 있고, 또는 도 10 내지 도 12에 도시된 것과 같이, 외향 면부(114)에 돌출부(105) 및 홈부(106)를 구비하여 장착될 수 있다. 내향 면부 및 외향 면부 모두에 돌출부(105) 및 홈부(106)를 구비하여 완충 장치 지주부(116)를 형성하는 것도 가능하다.
완충 장치(101)가 부두 지대에 정박하는 배에 의한 하중을 받을 때, 완충 장치(101)는 도 10 내지 도 15에서 도시된 것과 같이 전체적으로 가압된다. 도 1에서 도시된 완충 장치(1)에서와 같이, 완충 장치의 표면부는 완충 장치가 변형됨에 따라 서로를 향하여 접혀지게 된다. V형 지주부 사이에서의 V형 돌출부(105)와 홈부(106)의 협력은 완충 장치(101)의 로킹(locking)을 제공한다. 따라서, 완충 장치(101)는 경사 하중을 받는 경우에도 우수한 안정성을 유지하게 된다.
홈부(117) 및 접힘 선(118)은 완충 장치(101)의 변형 동안 접힘 발생의 표시로 작용한다. 완충 장치(101)는 도 10에서 분명한 것과 같이, 홈부(117) 및 접힘 선(118) 없이도 형성될 수 있다.
완충 장치(101)는 그것의 설계에 따라, 증가된 탄성 길이를 갖게 되며, 이로 인해 재료의 절감 및 안정성을 유지할 수 있게 된다.
상기 개시된 실시예에서, 우레탄 고무 및 성형 공정이 제조 과정에서 사용되어 왔다. 그러나, 다른 유형의 탄성중합체 재료가 사용될 수 있고, 당업자에게 알려진 것과 같이, 제조 방법은 선택된 탄성중합체 재료의 유형에 따라 정해져야한다. 만약 예를 들어, 천연 고무(NR) 및/또는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)의 혼합물이 사용된다면 도 8 및 도 9에 따른 완충 장치 지주부에 바람직하며, 경화 주형(curing mould)에 제공되어 경화되는 고무 재료에 의하여 전통적인 방식으로 제조가 이루어진다.
Claims (9)
- 고정 단부(2; 102), 충격-흡수 단부(3; 103) 및 상기 단부 사이에 배열되는 하나 이상의 변형부(4; 104)를 구비하며, 상기 변형부(4; 104)는 탄성적으로 변형 가능한 재료로 만들어지고, 상기 변형부(4; 104)가 상기 완충 장치의 변형 동안 접히도록 배열되어 상기 변형부(4; 104)의 표면부가 서로를 향하여 접히는, 완충 장치에 있어서,상기 변형부(4; 104)는 하나 이상의 표면에 돌출부(5; 105) 및 홈부(6; 106)를 가지고, 상기 변형부(4; 104)의 상기 표면부가 상기 완충 장치의 변형 동안 서로를 향하여 접혀질 때, 상기 돌출부(5; 105) 및 상기 홈부(6; 106)는 서로 마주보는 두 빗살이 끼워질 때와 같은 형태로 서로 맞물릴 수 있는 모양 및 위치를 가지는 것을 특징으로 하는,완충 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 돌출부(5; 105) 및 상기 홈부(6; 106)는 상기 변형부(4; 104)의 외향 면부(14; 114)에 위치하는,완충 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 돌출부(5; 105) 및 상기 홈부(6; 106)는 상기 변형부(4; 104)의 내향 면부(15; 115)에 위치하는,완충 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 돌출부(5; 105) 및 상기 홈부(6; 106)는 상기 변형부(4; 104)의 내향 면부(15; 115) 및 외향 면부(14; 114) 모두에 위치하는,완충 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 변형부(4; 104)는 좁은 단부가 서로 연결되는 제 1 절두원추형 중공부(7) 및 제 2 절두원추형 중공부(8)를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 절두원추형 중공부(7, 8)에서 상기 돌출부(5)는 상기 홈부(6)를 형성하는 공간 사이에 배열되고, 상기 제 1 절두원추형 중공부(7) 및 제 2 절두원추형 중공부(8)는 하나의 절두원추형 중공부(7) 상의 상기 돌출부(5)가 상기 완충 장치의 변형 동안, 다른 절두원추형 중공부(8)의 상기 홈부(6)에 맞물리는 방식으로 서로에 대하여 배열되는,완충 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 절두원추형 중공부(7)는 상기 제 2 절두원추형 중공부(8)보다 더 높은 경도를 구비하는 재료로 만들어지는,완충 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,두 개 이상의 평행 육면체의 완충 장치 지주부(116)를 가지는,완충 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 돌출부(105)는 V형인,완충 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,적어도 상기 변형부(4; 104)는 탄성중합체 재료로 형성되는,완충 장치.
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