KR101001491B1

KR101001491B1 - 충격 계류장력 완충장치

Info

Publication number: KR101001491B1
Application number: KR1020080050494A
Authority: KR
Inventors: 전인식
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2010-12-14
Also published as: KR20090124350A

Abstract

본 발명은 부유구조물에 가해지는 충격을 완충할 수 있도록 하는 충격 계류장력 완충장치를 개시한다. 본 발명은 충격 계류장력 완충장치에 관한 것으로, 해수면에 부유하고 있는 부유구조물의 움직임을 구속하는 계류라인에 있어서, 상기 부유구조물의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록, 일단에는 상기 계류라인의 일측과 연결되는 커넥터가 구비되며 그 내부에 완충공간이 마련된 실린더와; 상기 실린더의 길이 방향을 따라 이동가능하도록 상기 완충공간에 설치되는 피스톤과; 일단이 상기 피스톤에 고정결합되고 타단은 상기 실린더의 타단을 관통하여 외부로 연장 형성되어 상기 계류라인의 타측과 연결되는 피스톤로드와; 상기 피스톤과 상기 실린더의 타단 사이에 구비되어 상기 부유구조물이 유동 시에 상기 피스톤을 탄력지지하는 탄성부재를 포함하여 구성됨으로써, 부유구조물을 계류시키는 계류라인이 외력에 의하여 절단되는 현상을 방지함과 동시에 비선형스프링을 사용하여 부유구조물에 가해지는 외부의 충격을 점진적으로 완충함으로써 부유구조물을 안정적으로 보호할 수 있다.

계류장력, 비선형스프링, 부유구조물

Description

충격 계류장력 완충장치{SHOCK MOORING TENSION DAMPER}

본 발명은 충격 계류장력 완충장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 부유구조물을 계류시키는 계류라인이 외력에 의하여 절단되는 현상을 방지함과 동시에 비선형스프링을 사용하여 부유구조물에 가해지는 외부의 충격을 점진적으로 완충함으로써 부유구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 충격 계류장력 완충장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 계류라인이 부유구조물에 연결된 구조를 도시한 사시도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 종래의 계류라인은, 해수면에 부유하고 있는 부유구조물(10)의 모서리와 해저면에 안착되어 있는 복수의 앵커(Anchor, 20) 사이에 설치된 로우프(30)로 구성되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 계류라인은, 해저에 안착된 앵커(Anchor, 20)와 수면상에 부유하는 부유구조물(10) 사이를 로우프(30) 등으로 연결한 구조이므로 해면의 변동으로 인하여 이와 같은 계류라인의 수중 부분에 긴장과 이완이 반복되고, 선박 계류중에 파랑 및 강풍으로 말미암아 계류라인에 과대한 장력 등의 부하가 작용할 때에는 선박등에 강대한 충격을 주게 되고 계류라인의 파단사고 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 부유구조물을 계류시키는 계류라인이 외력에 의하여 절단되는 현상을 방지함과 동시에 비선형스프링을 사용하여 부유구조물에 가해지는 외부의 충격을 점진적으로 완충함으로써 부유구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 충격 계류장력 완충장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 충격 계류장력 완충장치는, 해수면에 부유하고 있는 부유구조물의 움직임을 구속하는 계류라인에 있어서, 상기 부유구조물의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록, 일단에는 상기 계류라인의 일측과 연결되는 커넥터가 구비되며 그 내부에 완충공간이 마련된 실린더와; 상기 실린더의 길이 방향을 따라 이동가능하도록 상기 완충공간에 설치되는 피스톤과; 일단이 상기 피스톤에 고정결합되고 타단은 상기 실린더의 타단을 관통하여 외부로 연장 형성되어 상기 계류라인의 타측과 연결되는 피스톤로드와; 상기 피스톤과 상기 실린더의 타단 사이에 구비되어 상기 부유구조물이 유동시에 상기 피스톤을 탄력지지하는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 충격 계류장력 완충장치는 부유구조물을 계류시키는 계류라인이 외력에 의하여 절단되는 현상을 방지함과 동시에 비선형스프링을 사용하여 부유구조물에 가해지는 외부의 충격을 점진적으로 완충함으로써 부유구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치가 계류라인 상에 설치된 구조를 도시한 사시도이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치가 작동하는 구조를 도시한 동작도이고, 도 5는 도 3 및 도 4의 측면도이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치는, 해수면에 부유하고 있는 부유구조물(100)의 움직임을 구속하는 계류라인(300)에 있어서, 부유구조물(100)의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록, 일단에는 상기 계류라인의 일측과 연결되는 커넥터(411)가 구비되며 그 내부에 완충공간이 마련된 실린더(410)와, 실린더(410)의 길이 방향을 따라 이동가능하도록 상기 완충공간에 설치되는 원판형의 피스톤(420)과, 일단이 피스톤(420) 에 고정결합되고 타단은 실린더(410)의 타단(414)을 관통하여 외부로 연장 형성되어 상기 계류라인의 타측과 연결되는 피스톤로드(430)와, 피스톤(420)과 실린더(410)의 타단(414) 사이에 구비되어 상기 부유구조물이 유동시에 피스톤(420)을 탄력지지하는 탄성부재(440)를 포함하여 구성되어 있다.

실린더(410)는 그 내부에 완충공간이 마련되고, 일단(413)에는 그 두께 방향을 따라 소정 길이 돌출되고 그 단부에 고리가 형성된 커넥터(411)가 구비되어 있으며, 일단(413)과 타단(414)에는 소정의 직경을 갖는 오리피스홀(412)이 원주 방향을 따라 복수로 관통 형성되어 있다.

실린더(410)의 완충공간에는 실린더(410)와 거의 동일한 직경을 가지며 실린더(410)의 길이 방향을 따라 이동가능하게 설치되는 원판형의 피스톤(420)이 구비된다.

또한, 피스톤(420)의 일측면에는 피스톤로드(430)가 고정 결합되어 있다.

피스톤로드(430)는 일단이 피스톤(420)에 고정 결합되고 타단은 실린더(410) 타단(414)의 중심을 관통하여 외부로 연장 형성되며, 그 단부에는 고리 형상의 커넥터(431)가 형성되어 있다.

상기 탄성부재는 실린더(410)의 완충공간에 수용되도록 실린더(410)보다 작은 직경을 가지며, 일측으로 갈수록 스프링 피치간격이 좁아지도록 형성되어 변위가 증가하면서 탄성계수가 증가하는 원통형 비선형스프링(440)으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 양단에 구비된 고리 형상의 커넥터(411, 431)에 계류라인(300)이 힌지 결합되어 설치된 후, 부유구조물(100)에 파랑에 의한 충격하중이 작용하면, 실린더(410)의 완충공간에 설치된 피스톤(420) 및 피스톤로드(430)가 실린더(410)의 길이 방향을 따라 실린더의 외측으로 인출된다.

이때, 피스톤(420)과 실린더(410)의 타단(414) 사이에 설치된 비선형 스프링(440)에 의하여 그 충격하중이 완충되는데, 비선형스프링(440)은 변위에 따라 탄성계수가 증가하므로 선형스프링과는 달리 스프링 코일들의 접촉에 따른 과도인장력이 발생하지 않으므로 더 안정적으로 적은 변위로도 점진적으로 충격하중을 흡수할 수 있다.

또한, 실린더(410)의 일단(413)과 타단(414)에 구비된 오리피스홀(412)을 통하여 물이 통과하여 마찰 및 제트류를 발생시킴으로 인하여 피스톤(420) 및 피스톤로드(430)의 운동에너지를 저감시킴으로써 또 다른 완충작용을 하여 계류라인이 외력에 의하여 절단되는 현상을 방지함과 동시에 부유구조물을 안정적으로 보호할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예와 제3 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조 중에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 계류장 력 완충장치와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 그 구조가 상이한 탄성부재에 대한 설명만 하기로 한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 탄성부재는 일측으로 갈수록 스프링의 직경이 작아지는 형상의 비선형스프링(441)으로 구성되어 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 원통형 비선형스프링(440)과 동일한 역할을 수행한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 탄성부재는 일단이 피스톤(420)과 접촉되고 타단이 실린더(410) 우측벽과 접촉되는 제1 압축코일스프링(510)과, 일단이 피스톤로드(430)에 형성된 제1지지턱(431)에 접촉되고 타단이 실린더(410) 우측벽과 접촉되며 제1 압축코일스프링(510)보다 작은 직경을 갖는 제2 압축코일스프링(520)과, 일단이 피스톤로드(430)에 형성된 제2지지턱(432)에 접촉되고 타단이 실린더(410) 우측벽과 접촉되며 제2압축코일스프링(520)보다 작은 직경을 갖는 제3 압축코일스프링(530)으로 구성되어 있다.

즉, 길이가 각각 다른 복수의 선형스프링인 제1, 제2, 제3 압축코일스프링(510, 520, 530)을 중첩배치함으로써 전체적인 스프링의 움직임이 비선형스프링처럼 변위에 따라 탄성계수가 변화하도록 한 것이다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도로서, 도면에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부재를 그 외면이 굴곡지게 형성되고 탄성을 갖는 고무재질로 형성한 주름관(442)을 배치하여 충격 계류장력을 완충할 수 있도록 한 것이다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도로서, 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치는 해수면에 부유하고 있는 부유구조물과, 해저면에 안착되어 있는 복수의 앵커(Anchor) 사이에 설치되는 계류라인에 있어서, 상기 부유구조물의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록 상기 계류라인의 일측에는 제1커넥터(411)가 연결되고 타측에는 제2커넥터(431)가 연결되며, 제1커넥터(411)와 제2커넥터(431) 사이에는 고무탄성체(600)가 구비되어 있다.

또한, 고무탄성체(600)의 내부에는 충격 계류장력이 크게 작용할 경우에 고무탄성체(600)가 절단되지 않고 복귀할 수 있는 범위까지만 늘어나도록 그 늘어나는 길이를 제한할 수 있는 복수의 와이어(610)가 제1커넥터(411)와 제2커넥터(431)에 각각 고정결합되어 있다.

도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 사시도로서, 도면에 도시한 바와 같이, 충격 계류장력을 더 효과적으로 완충시킬 수 있도록 실린더(410)의 양단 내부에는 소정의 높이를 갖는 원통 형상의 점탄성(Visco-elastic) 방진고무(700)가 구비되고, 오리피스홀(412)이 실린더(410)의 양단면에 형성되지 않고 피스톤(420)에 형성되며, 실린더(410)의 내부에는 별도의 유체가 충진된 구조를 갖는다.

점탄성(Visco-elastic)은 유동성과 탄성을 조합한 성질로서, 점성은 외력에 따라서 유동변형하는 성질이고, 탄성은 외력에 의해서 변형한 것이 외력을 제거하 면 원래 형태로 되돌아오는 성질이다.

점탄성은 점탄성체에 외력이 작용하는 시간 길이에 따라서 변형하는데 작용시간이 길면 액체와 같은 성질이 강조된 거동이 나타내고 작용시간이 짧으면 탄성이 강조된 고체와 같은 거동을 나타내기 때문에 상기 탄성부재와 함께 설치될 경우에 충격을 더 효율적으로 상쇄 및 흡수할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 다양한 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 동작은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 종래의 계류라인이 부유구조물에 연결된 구조를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치가 계류라인 상에 설치된 구조를 도시한 사시도이며,

도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치가 작동하는 구조를 도시한 동작도이고,

도 5는 도 3 및 도 4의 측면도이며,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이며,

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이고,

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이며,

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 평면도이고,

도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 충격 계류장력 완충장치의 구조를 도시한 사시도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 부유구조물 200 : 앵커

300 : 계류라인 400 : 완충장치

410 : 실린더 411, 431 : 커넥터

412 : 오리피스홀 413 : 일단

414 : 타단 420 : 피스톤

430 : 피스톤로드 440, 441 : 비선형스프링

510 : 제1 압축코일스프링 520 : 제2 압축코일스프링

530 : 제3 압축코일스프링 600 : 고무탄성체

610 : 와이어 700 : 점탄성 방진고무

Claims

해수면에 부유하고 있는 부유구조물의 움직임을 구속하는 계류라인에 있어서,

상기 부유구조물의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록, 일단에는 상기 계류라인의 일측과 연결되는 커넥터가 구비되며, 그 내부에 완충공간이 마련되는 실린더;

상기 실린더의 길이 방향을 따라 이동가능하도록, 상기 완충공간에 설치되는 피스톤;

일단이 상기 피스톤에 고정결합되고, 타단은 상기 실린더의 타단을 관통하여 외부로 연장 형성되어, 상기 계류라인의 타측과 연결되는 피스톤로드; 및

상기 피스톤과 상기 실린더의 타단 사이에 구비되어, 상기 부유구조물이 유동시에 상기 피스톤을 탄력지지하는 탄성부재를 포함하되,

상기 탄성부재는,

일단이 상기 피스톤과 접촉되고, 타단이 상기 실린더와 접촉되는 제1 압축코일스프링과,

일단이 상기 피스톤로드에 형성된 제1지지턱에 접촉되고, 타단이 상기 실린더와 접촉되며, 상기 제1 압축코일스프링보다 작은 직경을 갖는 제2 압축코일스프링과,

일단이 상기 피스톤로드에 형성된 제2지지턱에 접촉되고, 타단이 상기 실린더와 접촉되며, 상기 제2압축코일스프링보다 작은 직경을 갖는 제3 압축코일스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는,

충격 계류장력 완충장치.
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제1항에 있어서,

상기 실린더의 양단면에는 복수의 오리피스홀이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는,

충격 계류장력 완충장치.
제1항에 있어서,

상기 피스톤에는 복수의 오리피스홀이 관통 형성되고, 상기 실린더에는 유체가 충진되는 것을 특징으로 하는,

충격 계류장력 완충장치.
제8항에 있어서,

상기 실린더의 양단 내부에는 소정의 높이를 갖는 원통 형상의 점탄성 방진고무가 구비되는 것을 특징으로 하는,

충격 계류장력 완충장치.
해수면에 부유하고 있는 부유구조물과, 해저면에 안착되어 있는 복수의 앵커(Anchor) 사이에 설치되는 계류라인에 있어서,

상기 부유구조물의 수평 및 회전운동에 의한 하중을 완충시킬 수 있도록 상기 계류라인의 일측에는 제1커넥터가 연결되고 타측에는 제2커넥터가 연결되며, 상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터 사이에는 고무탄성체가 구비되고,

상기 고무탄성체의 내부에는 상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터를 연결하며 상기 고무탄성체보다 더 길게 형성된 와이어가 더 구비되는 것을 특징으로 하는,

충격 계류장력 완충장치.
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