KR101026537B1 - 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기를 갖는 밧줄 - Google Patents

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Abstract

원형 밧줄(10)과 함께 사용하기 위한 사전 파괴 경고 지시기(11)가 제공된다. 사전 파괴 경고 지시기(11)는 비교적 좁은 범위 내에서 예측 가능한 점에서 시동되어, 손상된 원형 밧줄(10)이 사용처로부터 제거될 가능성을 증대시킨다. 사전 파괴 경고 지시기(11)는 원형 밧줄(10)의 내하중 코어얀(17)에 근접하게 배치됨과 함께 코어얀(17)과 분리되어 독립된 상태를 유지하는 전용 가닥줄(20) 재료를 포함하며, 전용 가닥줄의 단부(22, 24)는 희생적 "링"(26)을 통해 연결된다. 오퍼레이터/조작자가 볼 수 있는 단부를 갖는 경고 섬유(29)가 전용 가닥줄(20) 및 링(26)과 함께 작용한다. 링(26)은 원형 밧줄(10)이 구체적으로 선택된 조건(예를 들어, 과중량) 하에 놓일 때에 파괴되도록 설계된다. 링(26)이 파괴되면 경고 지시기 섬유(29)가 조작자의 시야로부터 뒤로 움츠려 들어가서, 원형 밧줄(10)이 구체적으로 정해 놓은 조건 하에 놓일 때에 손상될 수 있다고 조작자에게 경고하게 된다.
밧줄, 파괴, 사전 파괴 경고, 지시기, 링, 가닥줄

Description

예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기를 갖는 밧줄{SLING WITH PREDICTABLE PRE-FAILURE WARNING INDICATOR}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 35 USC §120을 포함한 해당 미국 법률하에서 데니스 세인트 저메인(Dennis St. Germain)의 이름으로 그리고 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기를 갖는 밧줄이라는 명칭으로 2006년 5월 5일 출원된 미국 특허 출원 제11/418,597호의 이익을 주장하며, 또한 35 USC §119(e)를 포함한 해당 미국 법률하에서 데니스 세인트 저메인(Dennis St. Germain)의 이름으로 그리고 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기 및 관련 방법이라는 명칭으로 2005년 5월 23일 출원된 미국 가특허출원 제60/683,987호의 이익을 주장한다.
본 출원에는 여기서 상세히 제시하는 바와 같은 미국 특허 출원 제11/418,597호 및 미국 가특허출원 제60/683,987호를 참고로 포함한다.
본 발명은 일반적으로 무거운 짐을 들어올리고, 이동시키고 운반하는 데 사용되는 산업용 밧줄에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 합성 밧줄을 사용하는 오퍼레이터/조작자(rigger)에게 밧줄을 파괴시킬 수 있는 과부하 또는 손상 상황을 알리기 위한 장치에 관한 것이다.
다수의 금속 가닥줄(strand)을 서로 꼬아서 큰 금속 슬리브 또는 칼라로 고정하여 만든 와이어로프 밧줄은 업계에서 일상적인 것이다. 지난 30년간, 산업용 금속밧줄은 유연성 및 강도에서 개량되었다. 그러나 비금속 또는 합성섬유 밧줄에 비하여 금속밧줄은 비교적 뻣뻣하고 유연성이 없다.
합성섬유 밧줄은 지난 15년 동안 인기를 얻었으며 많은 환경에서 금속밧줄을 대체하고 있다. 합성밧줄은 보통 합성섬유의 가닥줄을 꼬아서 만든 인양코어(즉, 내하중 코어)와 이 코어를 보호하는 외측커버로 구성된다. 가장 인기 있는 합성밧줄의 디자인은 인양코어가 연속루프를 형성하고 밧줄이 원형 또는 타원형 외관을 갖는 원형 밧줄이다.
합성밧줄의 이점은 매우 큰 하중 인양 성능 및 강도 대 중량비를 가지므로 무겁고 부피가 큰 금속밧줄보다 가볍고 유연하며 심지어는 강하기까지 한 밧줄을 제공한다는 것이다. 밧줄의 제조에서의 이런 기술 진보에도, 이런 개량된 합성밧줄을 사용하는 조작자(rigger)들은 밧줄이 사전에 과부하 조건 하에 놓이기(또는 지나치게 신장되기) 때문에 경고 없는 밧줄의 단선에 의한 돌발적인 파괴 및 하중 손실이라는 오래된 문제점 중의 일부 문제점을 여전히 겪으면서 감내하고 있다. 밧줄이 피로를 받은 후에는, 통상적으로 훈련된 눈이라도 밧줄이 손상되었다는 어떤 물리적 지시도 받지 못한다. (비금속 밧줄보다 우수한 금속밧줄의 몇 가지 이점 중의 하나는 금속의 비파괴 검사를 실행하는 데 사용할 수 있는 장비가 있다는 것이다. 예를 들어, 항공기의 날개가 피로를 받았는지를 판단하는 데 사용되는 것과 유사한 장비를 일반적으로 사용한다.)
얼마나 큰 하중을 밧줄이 견딜 수 있는지를 판단하기 위해 표준 파단 시험이 규정되었다. 밧줄은 그 밧줄에 인가되는 힘의 응력을 견딜 수 없어서 결국 밧줄이 파괴될 때까지 밧줄 상에 꾸준히 증가하는 힘을 인가하는 시험기에 부착된다. 이런 파단 시험으로 산업용 밧줄 제조업자들은 밧줄의 하중 부담 능력의 등급을 정할 수 있었다. 이런 하중 부담 능력은 밧줄을 파손시키는 데 이용되는 하중보다 훨씬 아래의 점 그리고 밧줄이 피로를 받거나 손상되는 점 아래로 결정된다. 대부분의 밧줄 제조업자는 어떤 밧줄의 적재량(정격 하중)을 지정하는 일종의 태그 통지(tag notice)를 밧줄에 부착할 것이다. 이 정격 하중은 밧줄이 받게 되는 하중에서 여전히 밧줄을 안전하게 사용할 수 있다고 생각되는 최대량을 나타낸다.
그러나 불행하게도 위험하고 손쉬운 수단은 취하지 않고 안전하고 책임 있는 태도로 운전하는 양심적인 오퍼레이터/조작자라도 밧줄을 그 정격 하중의 하중 한계 내에서 사용한다고 믿고 있을 경우라도 사용 중에 밧줄이 파손되어 놀라게 된다. 예를 들어, 산업용 밧줄을 3교대제로 연속적으로 빈번하게 사용할 때, 나중에 교대하는 오퍼레이터는 이전 교대자의 누군가가 밧줄의 인양 코어 가닥줄에 심각한 손상을 끼칠 수 있는 상당한 과부하를 밧줄이 받게 한 것을 모를 수 있다. 합성섬유가 최대로 신장되어 인장 강도 또는 하중 인양 능력을 초과하여 부하를 받았을 때, 그 섬유는 피로를 받아 정상적인 강도 및 하중 부담 능력에 결코 복귀할 수 없을 수 있다.
정격 하중 이상의 과부하 조건 하에 놓일 때, 그 하중이 내하중 코어 재료의 섬유를 항복점을 초과하여 신장시킨다면 원형 밧줄은 영구적으로 손상/변형될 수 있다. 과부하를 받은 밧줄은 응력점에서 파괴되기 쉽다. 이 상태는 고무밴드가 정상 탄성점을 넘어서 신장된 것과 유사하므로, 부하 또는 장력이 제거되거나 해제되었을 때 고무 밴드는 정상 형태를 절대 회복하지 못하며 그 가닥줄 치수가 영구적으로 신장되어 인장 강도 부하보다 작은 부하에서도 파괴되게 할 것이다. 이미 설명한 바와 같이, 대충하는 시각적 검사시에는 이런 밧줄의 크기가 크기 때문에(약 6피트 이상) 그리고 내하중 코어가 외측 커버 내부에 감추어져 있기 때문에 밧줄이 손상된 것을 거의 판단할 수 없다.
합성밧줄의 하중 인양 코어가 그 항복점을 넘어서 신장되면 그 코어는 물리적 구조가 실질적으로 변하여 응력점에 제한될 수 있다. 지금까지 보호용 커버를 갖는 밧줄이 과부하 또는 손상 발생 상태를 겪는지를 판단하는 데에 오퍼레이터 또는 조작자가 이용할 수 있는 정확한 방법이나 장치는 없었다. 원형 밧줄이 피로를 받았거나 구조적으로 변화되었다면 밧줄은 더 이상 최대 정격 부하 능력에 따른 하중을 들어올릴 수 없으며 가장 중요하게는 그 밧줄을 사용하는 오퍼레이터 및 조작자를 심각하게 위협하게 된다.
통상의 구조물(예를 들어, 초고층빌딩 및 다리), 공장 및 장치 작동으로부터 선박 건조물(예를 들어, 유전 굴삭 장치), 원자력 발전소 등을 포함하는 다양한 중량물 인양 용도로 매일 수 천개의 원형 밧줄이 사용되고 있다. 이런 원형 밧줄의 인양코어 섬유는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 나일론 등의 천연 또는 합성 재료로부터 유래된다. 합성밧줄의 외측커버는 손상을 줄이도록 설계되었지만, 코어섬유는 여전히 마모에 의한 손상, 예리한 모서리에 의한 절삭, 또는 열, 냉기, 자외선, 부식성 화학 약품이나 기체 재료 또는 그 외의 환경 오염 물질에 의한 열화를 받기 쉽다.
어떤 경우, 합성밧줄의 코어얀은 고온을 받거나 자외선 또는 화학 약품에 장기간 노출되는 경우 약화, 용융 또는 분해될 수 있다. 또 다른 안전에 대한 걱정은 밧줄이 회전하지 않고 동일한 마모 지점이 인양에 사용되는 장치(크레인의 후크 등) 또는 중량물 자체의 모서리에 접촉한 상태로 장기간 유지될 때에 코어얀이 마모에 의해 손상되었음에도 불구하고 사용자가 오용할 때에 생긴다. 이런 마모는 어떤 타입의 합성섬유에서 촉진되며, 구체적으로는 중량물에 대한 접촉부가 압축 상태 하에 있거나 묶여 있는 경우에 촉진된다. 현장에서 조작자(rigger)들은 밧줄 커버를 통해 이런 결함들을 검출하기 위한 수단 없이 원형 밧줄의 내측 인양코어얀의 내측이 손상될 수 있다는 것을 걱정한다. 커버를 제거하더라도 인양코어가 정격 부하를 들어올릴 수 없는 점까지 손상되었는지를 말할 수는 없다. 합성 섬유 밧줄에 대한 적당한 비파괴 검사법이 없기 때문에 손상된 것으로 의심만 가는 합성섬유를 안전의 이유로 사용 시설로부터 제거하여야 한다.
원형 밧줄의 인양코어에 검사를 위해 접근하는 것을 불가능하게 하는 불투명재료의 보호커버의 내부에 인양코어가 감추어져 있는 경우 인양코어 재료의 구조적 완전성을 판단하기는 어렵다. 신장되거나 피로를 받은 원형 밧줄은 시동(trigger)에 대한 경고 없이 갑작스러운 돌발 고장을 당해서 결국 생명 및 재산의 손실이 있을 수 있다. 업계에서 많은 사람들은 신체 상해, 재산 손해 및 상품 손해 배상 청구를 피하기 위해 조작자에게 안전한 밧줄을 제공하려고 한다.
파괴 지시기를 갖는 몇 가지 원형 밧줄 구조가 알려져 있다. 예를 들어, 인양코어 또는 내하중 코어와 일체로 된 부재로서 파괴 지시기 합성 가닥줄을 채용하는 것이 기술적으로 알려져 있다. 종래의 구성에서 파괴 지시기 가닥줄은 항상 코어얀의 연장부였다.
종래의 원형 밧줄의 인기 있는 설계는 다수의 얀들을 서로 꼬아서 단일 가닥줄을 형성하는 것이었는데, 이 가닥줄은 그 다음에 코어를 형성하는 가닥줄로 된 무한 평행 루프로 말아진 후 보호용 커버 재료 속에 넣어진다. 이 밧줄을 종래의 파괴지시기를 갖도록 설계하면, 지시기 가닥줄을 코어얀 속에 채용하여 코어얀과 꼬아지게 될 것이다. 지시기 가닥줄의 양단부(텔-테일(tell-tail)이라고 부르기도 함)는 커버 재료의 개구를 통해 자유롭게 연장된다. 밧줄이 과부하 상태를 겪는 경우, 텔-테일은 부분적으로 커버 속으로 끌려 들어가며 자유롭게 연장된 텔-테일 단부가 손상되지 않은 밧줄의 텔-테일보다 시각적으로 짧아질 것인데, 과부하 상태가 밧줄의 최대 정격 하중을 초과하는 경우 보통은 하나 또는 두 개의 텔-테일이 커버 내부로 완전히 끌려 들어갈 것이다. 어느 경우라도, 조작자는 하나 또는 두 개의 텔-테일의 없어짐, 또는 적어도 하나의 텔-테일이 커버 내부로 "상당히" 끌려 들어감에 의해 손상 가능성이 있는 밧줄의 발생을 경고 받게 된다. 그러나 보통은 시동되었을 때, 심지어는 밧줄을 동일한 조건하에서 제조하였을 때라도 텔-테일이 어떻게 반응하는지에 대한 일관성이 없다.
지시기 가닥줄에 기초한 종래의 파괴 지시기의 결점은 언제 파괴 지시기가 시동될 것인지를 판단하는 예측 가능한 방법이 없다는 것이다. 합성밧줄은 그 구조에 설계되는 안전계수를 갖는다. 예를 들어, 밧줄이 6,000파운드로 등급이 정해지면 일반적으로는 정격 하중보다 5배 큰 힘(즉, 약 30,000파운드, 5 대 1 설계요소)을 받지 않는 한은 손상되지 않을 것인데, 텔-테일은 밧줄의 커버 속으로 끌어 넣어짐(retracting)으로써 정격 하중의 4배 내지 5배의 힘(즉 약 24,000파운드)을 받을 때 시동되어 과부하 상태를 지시할 수 있다. 따라서, 텔-테일은, 밧줄이 손상되었다는 것, 또는 밧줄이 실제로 이런 상태를 겪기 전에 전체 상태에 해를 끼치는 상황을 받았다는 것을 시각적으로 지시할 것이다. 그러나 불행하게도 텔-테일이 약 24,000파운드에서 커버 속으로 일관되게 끌려 들어가게 하는 방법은 없었다. 다시 말해서, 동일한 조건하에서 동시에 만들어진 종래의 파괴지시기 가닥줄을 갖는 두 개의 밧줄은 서로 다른 두 가지 시동점을 갖게 될 것이다(예를 들어, 하나의 밧줄은 약 22,050파운드에서 시동되고 다른 밧줄은 약 26,000파운드에서 시동될 수 있다). 또한, 하나의 밧줄은 텔-테일 중의 하나가 완전히 끌어 넣어짐에 의해 시동 조작에 반응하는 반면, 다른 밧줄은 양쪽 텔-테일이 부분적으로 끌어 넣어짐에 의해 시동 조작에 반응할 수 있다.
만일 텔-테일이 커버 속으로 완전히 끌어 넣어지지 않는 경우, 커버의 개구부쪽으로의 "상당한 움츠림(significant withdrawal)"이 있었다는 한 조작자의 의견은 다른 조작자의 의견과 다를 수 있다. 따라서, 밧줄의 계속적인 사용 및 취급으로 생길 수 있는 하나 또는 두 개의 텔-테일의 "작은" 움직임이 한 조작자에게는 실제로는 밧줄이 과부하 상태를 겪지 않았을 때 과부하 상태에 도달하였다는 지시로서 생각될 수 있다. 따라서, 종래의 파괴지시기에서의 시각적 검사 및 그 결과의 시동조작의 결정은 주관적인 검사가 된다.
다른 종래의 원형 밧줄 구조는 광섬유의 일단부에 빛을 비추어서 광섬유의 타단부에서 그 빛이 보이는지를 판단함으로써 오퍼레이터/조작자가 검사할 수 있게 하는 광섬유 가닥줄을 이용한다. 데니스 세인트 저메인의 미국 특허 제5,651,572호에서는 유연한 광섬유 "신호" 케이블을 원형 밧줄의 인양코어 가닥줄에 채용하는 것을 교시하고 있다.
이미 지적한 바와 같이, 원형 밧줄에서 인양코어는 가닥줄로 된 무한 평행 루프로 형성된 후 보호용 커버 재료 내에 넣어진다. 커버는 개구부 또는 오리피스 슬릿을 갖는데, 이로부터 광섬유 신호 가닥줄의 두 단부가 출현하게 될 것이다. 광섬유 케이블의 전술한 단부들은 밧줄의 커버의 슬릿을 통해 자유롭게 연장되도록 설계되므로 조작자가 쉽게 접근할 수 있다.
광신호 가닥줄 부재는 코어 가닥줄의 완전성 및 연속성을 검사하기 위해 일단부에서의 광원으로부터 빛을 반대측 단부를 보고 있는 관찰자에게 전도한다. 원형 밧줄의 인양코어얀에 광섬유 케이블을 개재시키면 인양코어의 광섬유 요소를 통한 빛의 통과에 의해, 접근 불가능한 내측 코어 영역이 관찰 가능한 시험 검사 영역이 된다.
광섬유 재료는 인양코어얀의 섬유에 대하여 무한 평행 관계로 빛을 전달할 수 있다. 이 광섬유 신호 가닥줄은 빛이 전파되게 하는 섬유 또는 봉 재료를 포함하는데, 이 빛은 일단부에서 섬유 재료에 들어간 후, 광섬유 케이블 내에서 전달되는 빛이 광섬유 케이블의 일단부로부터 타단부로 통과할 수 있게 하는 광섬유 가닥줄의 전체 길이에 걸쳐 섬유벽으로부터 반복적으로 내측으로 전반사된다. 빛이 광섬유 케이블의 타단부에서 나타나는 경우, 이는 원형 밧줄 인양코어 다발의 경로 전체에 걸쳐서 광섬유 케이블의 완전성이 원래 상태 그대로이며 따라서 인양코어얀의 완전성도 원래 상태 그대로라는 것을 나타낸다.
미국 특허 제5,651,572호에 개시된 원형 밧줄의 인양코어에는 광섬유 케이블 부재가 채용되었기 때문에, 인양코어섬유 재료와 다소 유사한 파손 또는 스냅 작용 특성을 발달시키기 쉽다. 인양코어얀의 섬유가 파손 또는 파괴된다면, 광섬유 케이블도 손상되어 돌출 광섬유 케이블의 일단부로부터 타단부로의 빛의 전달이 방해될 것이다. 빛이 돌출 광섬유 케이블의 일단부로부터 타단부로 가지 못하면 조작자는 인양코어 가닥줄이 손상되었을 수 있다는 경고를 받아서 추가의 검사를 위해 보호용 커버를 원형 밧줄로부터 제거하게 된다. 검사시에 원형 밧줄이 손상되었다고 결정되면 바로 원형 밧줄을 사용시설로부터 제거하여 새로운 밧줄과 교체할 것이다.
미국 특허 제5,651,572호에 개시된 장치는 현재 밧줄이 과부하 상태를 겪는 단계에서 합성 밧줄의 인양코어얀이 스냅 작용이나 손상되었는지를 판단하기 위한 주력 상품이지만, 광섬유 신호 가닥줄은 여전히 내하중 코어얀의 동일한 신장 특성을 갖지 않는다. 따라서, 광섬유 케이블이 완전히 파손되지 않는 한은 약간의 빛이 여전히 광섬유 케이블의 전장을 횡단할 수 있으므로 빛의 강도 저하를 육안으로 감지할 수 없다.
다른 방법으로서, 합성 코어 재료보다 취약한 광섬유 케이블은 밧줄의 정상적인 취급(및 낙하)에 의해서 또는 밧줄의 정격 하중보다 작은 힘으로 손상될 수 있다. 이런 경우, 광섬유 케이블을 통한 빛의 전달이 중단됨에 의해, 실제로 과부하가 아닌 상태에 도달하였을 때에도 과부하 상태를 지시할 수 있다.
마지막으로, 그 외의 과도하거나 손상 야기 상황하에서는(예를 들어, 과도한 열, 산 또는 화학 약품에 대한 노출 및 자외선에 대한 노출) 광섬유 케이블이 인양코어의 합성가닥줄과는 다르게 영향을 받을 것이라고 예상할 수 있다. 예를 들어, 광섬유신호케이블을 갖는 밧줄이 특정 화학 약품에 노출되는 경우, 광섬유신호케이블은 비교적 영향을 받지 않는(또는 외측표면만이 영향을 받아서 케이블의 중심을 통하는 광로가 손상되지 않게 하는) 반면, 인양코어는 더 이상 정격 하중을 만족시키지 못하는 점까지 열화되었다. 따라서, 이미 설명한 바와 같이, 합성밧줄의 내하중 코어가 과도하거나 손상을 야기하는 상황을 받았는지를 정확히 판단할 필요가 여전히 존재한다.
본 발명은 종래의 지시기보다 정확하고 예측 가능한 밧줄과 함께 사용하기 위한 사전 파괴 경고 지시기를 개시한다. 본 발명에서 파괴 지시기 가닥줄은 내하중 코어얀과는 별개이며 독립적이다.
원형 밧줄의 가장 인기 있는 설계 중의 한가지는 다수의 얀을 서로 꼬아서 단일 가닥줄을 형성하는 것으로서, 그 후 가닥줄은 코어를 형성하는 가닥줄로 된 무한평행 루프로 말아진다. 본 발명에 따르면, 사전 파괴 경고 지시기는 일정 재료로 된 별개의 전용 가닥줄, 특별히 선택된 재료로 만들어진 링, 및 기다란 지시기 채찍 단부를 갖는 별개의 경고 섬유를 포함한다.
전용 가닥줄은 밧줄의 코어 가닥줄 루프에 근접하게 그리고 실질적으로 평행하게 배치되는데, 전용 가닥줄의 단부들은(바람직한 실시예에서는 수 인치만큼) 서로 근접하게 되며 링을 고정할 수 있는 눈 모양 고리(eye)나 다른 형태로 끝난다. 링은 양측의 말단 고리를 통해 삽입되어 고정되어서 전용 가닥줄의 단부 사이에 갭을 연결하여 통상 타원형 루프를 형성한다. 경고 섬유의 일단부는 전용 가닥줄의 고리 중의 하나에 부착되며, 경고 섬유의 자유 단부는 링을 따라서 배치된 다음 반대측 고리를 통해 꿰어지는데, 그 다음에 경고 섬유의 자유 단부는 링의 길이를 따라서 접어진다. 관형 커버 재료는 인양코어 및 사전 파괴 경고 지시기를 둘러싼다. 경고 섬유의 자유 단부는 커버 재료의 개구를 통해 연장되는데, 이를 지시기 채찍이라고 부른다.
특정 실시예에서 가닥줄(그리고 바람직하게는 하나의 말단 고리)에는 태그가 부착되어 슬롯을 통해 끌어 당겨지므로 커버의 외부로 자유롭게 연장된다. 태그는 밧줄이 무단으로 변조되거나 고의로 파괴된 것을 표시하도록 설계되어 있다.
링은 밧줄이 과도하거나 손상을 야기하는 상황을 받을 때 파괴되도록 설계되어 있다. 일반적인 손상 야기 상황은 밧줄이 과부하를 받을 때이다. 링은 밧줄이 과부하 상황에 놓일 때에 파손되고, 이에 의해 말단 고리가 분리되고, 그 결과 채찍이 커버의 내부로 완전히 움츠러들게 될 것이다.
링을 주의 깊게 선택함으로써 경고 섬유를 시동시키는 데 필요한 힘을 비교적 정확하게 예측할 수 있다. 또한 링은 밧줄이 비정상적 환경 조건(예를 들어, 지나치게 뜨겁거나 산성이거나 또는 예를 들어 일광으로부터의 자외선) 하에서 사용할 때 파괴되어 손상 상황을 전달하도록 선택할 수 있다.
광섬유 특성을 갖거나 텔-테일(tell-tail)타입의 종전의 지시기는 과부하나 그 외의 내부 손상을 잘못 지시할 수 있다. 광섬유의 경우, 빛을 전달하는 능력은, 광섬유의 단부들을 재밍(jamming)시킴에 의해 광섬유 케이블을 통한 빛의 전달을 지체시킬 수 있는 오물, 그리이스 및 그 외의 부스러기에 의해 방해받을 수 있다. 텔-테일의 경우, 짐과의 마찰로 밧줄의 외측 커버가 움직이면 커버가 실제로 텔-테일 위에서 움직였을 때 텔-테일이 커버 아래서 당겨졌다는 잘못된 암시를 줄 수 있다. 본 발명에서는 외부 경고 지시기를 간단하게 시각적으로 확인함으로써 이런 종류의 혼동이 없어진다. 또한, 전용 가닥줄은 커버에 영구적으로 부착됨으로써 소정의 위치에 록크될 수 있다. 커버가 이동하는 경우, 본 발명의 전체 조립체는 커버와 동시에 움직이므로 과부하에 대한 잘못된 지시가 사라진다.
당업자라면 이어지는 상세한 설명을 읽게 되면 추가의 목적 및 이점들을 명확히 알 수 있을 것이다.
상세한 설명에 포함되며 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 본 발명의 실시예들을 예시하는데, 이후의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 된다. 본 발명을 예시하기 위해 현재 바람직한 실시예를 도면에 도시하지만, 본 발명은 여기서 개시하는 요소나 공정 단계들의 특정 수단이나 혹은 그에 딱 들어맞는 배치에 한정되지 않음은 주지해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기를 채용하는 단일경로 원형 밧줄의 사시도이다.
도 2는 도 1에 예시한 원형 밧줄의 선 2-2를 따라서 취한 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사전 파괴 지시기의 측면도이다.
도 4는 다수의 링이 서로 연결된 본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 5는 2경로 밧줄과 함께 사용하기 위한 본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 6은 도 5의 사전 파괴 경고 지시기를 채용하는 2경로 밧줄의 사시도이다.
도 7은 고의 파괴 지시수단을 채용하는 본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기의 측면도이다.
도 8은 도 3의 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기 및 도 7의 고의 파괴 지시기를 채용하는 단일 경로 원형 밧줄의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 그 명료성을 위해 특정의 전문 용어를 선택할 것이다. 그러나, 본 발명은 이렇게 선택한 특정 용어에 한정되는 것은 아니며, 각 특정 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적 등가물을 포함하는 것으로 이해하여야 하다.
본 발명은 합성 섬유 밧줄을 내부 검사 그리고 필요에 따라서는 수선 또는 처분을 위해 사용 시설에서 제거하여 제조자에게 반환하여야 하는 시점까지 합성섬유 밧줄이 (밧줄의 내하중 코어를 약화시킬 수 있는 과부하나 그 외의 상황 때문에) 손상되었는지를 검사하는 장치 및 방법이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기를 갖는 원형 밧줄 전체를 도면 부호 10으로 나타내는 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다양한 바람직한 실시예들을 본 상세한 설명의 일부를 구성하는 도면을 참조하여 설명하는데 전반에 걸쳐서 동일한 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 원형 밧줄의 사시도를 예시한다. 도 1은 단일경로의 원형 밧줄을 구체적으로 보여주지만, 여기서 개시하는 원리는 다수 경로 밧줄을 포함한 그 외의 밧줄에도 적용할 수 있다. 도 2는 선 2-2를 따라서 취한 도 1에 도시한 원형 밧줄의 단면도로서, 통상의 원형 밧줄의 주요 내부구성요소를 예시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 원형 밧줄(10)은 외측 보호 커버(25) 내에 넣어진 내측코어, 즉 내하중 코어(12)를 포함한다. 도 2에 도시한 외측 보호 커버(25)는 그 외측 보호 커버(25)가 내하중 코어(12)보다 크고 내하중 코어(12)에 대하여 비교적 자유롭게 움직인다는 사실을 전달하고자 함이지 반드시 외측 보호 커버(25)가 타원의 단면 형상을 갖는다는 것을 의도하는 것은 아니다. 상기 내하중 코어(12)는 들어올릴 짐의 총중량에 견디도록 설계되어 있다. 외측 보호 커버(25)의 주목적은 마모, 짐의 예리한 모서리로부터 코어의 물리적 손상을 방지하기 위한 것으로서, 따라서 외측 보호 커버(25)는 또한 밧줄이 열, 자외선, 부식성 약품, 기체 재료 또는 그 외의 환경 오염 물질 등의 가혹한 요소를 받게 되는 환경에서 사용될 때 밧줄의 손상의 감소에 도움이 될 것이다. 이후에 설명하는 바와 같이, 외측 보호 커버(25)는 또한 언제 커버에 물리적 손상이 발생하는지를 사용자에게 알려주도록 설계될 수 있다.
인양코어인 내하중 코어(12)는 바람직하게는 단일 코어 또는 다수 코어를 구성하도록 다수의 무한 평행 가닥줄 루프로 구성된 단일 또는 다수 가닥줄(17)로 만들어지는데, 상기 가닥줄의 전부는 외측 보호 커버(25) 부재의 내부에 담아져 있다. 본 구조에서 단일 가닥줄 또는 다수 가닥줄을 사용하는 것은 원형 밧줄의 구성에서 일반적인 것이다.
이런 원형 밧줄의 내하중 코어(12)는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 나일론, K-SpecR(섬유의 독점상표), HMPE, LCP, 파라아라미드(para-aramid) 또는 그 외의 합성섬유 등의 1종 이상의 천연재료나 합성재료로 만들어질 수 있다. 이 코어용으로 선택된 재료는 주로 밧줄이 들어올리게 될 설계 최대 중량 및 원형 밧줄(10)을 사용하게 될 환경에 따라서 달라진다. 이런 밧줄 구조는 와이어 로프나 금속 체인 밧줄에 비하여 높은 인양 및 파괴강도, 가벼운 중량, 고온 저항성을 갖는다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기(11)가 측면도로서 예시되어 있고 외측 보호 커버(25)가 없고 내하중 코어(12)가 없이 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 원형 밧줄(10)은 사전 파괴 경고 지지기(11)만으로 또는 사전 파괴 경고 지시기(11) 및 무단 변조 방지(tamper-evident) 수단(35)을 갖게 제조할 수 있다. 먼저 사전 파괴 경고 지시기(11)의 동작을 개시하고, 무단 변조 방지 수단(35)은 도 7과 관련하여 나중에 설명한다.
얀(yarn)으로 된 개개의(바람직하게는 하나의) 가닥줄(20)이 사전 파괴 경고 지시기(11)를 위해 마련되어 있다. 도 2에 예시하는 바와 같이, 이 전용의 경고 가닥줄(20)은 외측 보호 커버(25) 내에 위치하는데, 바람직하게는 내하중 코어(12)에 근접하게 위치하며 그 코어(12)의 내하중 가닥줄 주위로 감기거나 단지 그 코어(12) 옆에 놓여질 수 있다.
다른 실시예에서는 전용 가닥줄(20)을 외측 보호 커버(25)의 내부에 영구적으로 부착하는 것이 바람직할 수 있다. 밧줄을 장기간에 걸쳐 사용할 때, 커버는 특정 위치, 예를 들어 밧줄이 크레인 후크로부터 매달리게 되는 위치에서 마모점을 발달시키게 될 것이다. 따라서, 통상적으로는 내하중 코어(12)에 대하여 커버를 회전시키는 것이 바람직하다. 전용 가닥줄(20)을 내측 커버에 고정시킴으로써, (의도적이거나 무의식적인) 커버의 움직임에도 사전 파괴 경고 지시기(11)의 동작은 영향을 받지 않을 것이다.
전용 가닥줄(20)의 제 1 단부(22) 및 제 2 단부(24)는 각각 눈 모양 고리(이하에서는, 간단히 고리라고 칭함)(32, 34)로 끝난다. 전용 가닥줄(20) 및 고리(32, 34)는 바람직하게는 코어 가닥줄(17)과 동일한 재료로 만들어진다.
고리(32, 34)는 링(26)에 의해 연결되므로 전용 가닥줄(20)과 함께 무한 루프(endless loop)를 형성하게 된다. 개개의 전용 가닥줄(20)의 형상은 일반적으로 코어 가닥줄(17)에 의해 형성된 무단 평행 루프의 형상(즉, 일반적으로 원형 또는 타원형)과 일치한다.
"링(ring)"이라는 용어는 원형의 물체를 암시하지만, 여기서 사용하는 "링"은 전용 가닥줄의 단부를 연결하는 어떤 폐링크나 폐밴드로도 정의된다.
바람직한 일 실시예에서, 링(26)은 내하중 코어(12)보다 낮은 인장 강도를 갖도록 선택한다. 밧줄 제조업자는 이를 위해 예를 들어 전용 가닥줄(20)과 다른 재료로 링(26)을 만들고, 이 링을 물리적으로 약화시키기 위해 링에 하나의 노치나 다수의 노치를 형성하거나, 또는 코어가닥줄(17)과 동일한 재료지만 직경이 작게 링(26)을 만드는 방법을 얼마든지 선택할 수 있다. 낮은 인장 강도를 갖도록 링(26)을 선택하는 경우, 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동하여 원형 밧줄(10)이 과부하 상태를 겪는 것(즉, 밧줄의 완전성을 손상시키도록 미리 결정되고 가끔은 밧줄의 정격용량보다 약 4배 크게 결정되는 힘을 밧줄이 받은 것)을 밧줄의 조작자나 그 외의 사용자에게 알려주도록 설계되어있다.
제 1 말단 고리(32)에는 경고 지시기 섬유(29)가 부착된다. 경고 지시기 섬유(29)는 링에 대하여 평행하게 배치되어 제 2 말단 고리(34)를 통해 꿰어진 다음 제 1 고리(32) 쪽으로 링(26)을 따라서 접어져서 밧줄의 외측 보호 커버(25)의 개구 밖으로 향하게 되는 기다란 가닥줄이다(밧줄의 외측 보호 커버(25)를 통해 연장되는 경고 지시기 섬유(29)의 외측의 단부(40)는 "채찍(whip)"이라고도 부른다). 도 3에는 밧줄의 외측 보호 커버(25)가 도시되어있지 않지만, 경고 지시기 섬유(29)의 바람직한 배향 상태가 예시되어 있는데, 즉 밧줄의 외측 보호 커버(25) 내에 실질적인 "J" 형상을 형성한다.
다시 도 1을 참조하면, 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)는 외측 보호 커버(25)를 통해 자유롭게 연장된다. 필수적인 것은 아니지만, 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)가 통과하는 개구부를 보호하기 위해 커버에는 커버 패치(30)가 (바람직하게는 재봉으로) 부착될 수 있다.
전용 가닥줄(20)은 바람직하게는 내하중 코어(12)의 가닥줄(17)과 유사한 재료로 만들어지는데, 이는 원형 밧줄(10)의 모든 구성요소가 비교적 동일하게 신장되도록 조장한다. 바람직한 실시예에서, 링(26)은 코어 가닥줄을 만드는데 사용되는 재료보다 낮도록 사전에 선택된 인장 강도를 갖는데, 본 실시예에서 링(26)은 내하중 코어(12)가 신장되거나 피로하기 전에 파괴될 것이다. 이와 다른 방법으로서, 또는 이에 추가하여 링(26)은 마모, 열, 냉기 및/또는 화학물질에 대한 노출에 대한 낮은 저항성을 갖도록 설계될 수 있다. 링(26)의 특성들을 주의 깊게 선택함으로써 밧줄 제조업자는 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동하게 되는 조건을 조절할 수 있다.
일 예로서, 밧줄 제조업자는 링(26)을 내측 코어의 인장 강도의 70%에서 파괴되도록 설계할 수 있다. 따라서, 링(26)을 만드는 재료 및/또는 그 단면 두께는 미리 선택된 인장 강도와 합치하도록 선택할 수 있다.
원형 밧줄(10)이 권장 등급을 초과하는 하중하에 놓여지는 경우, 내하중 코어(12)나 전용 가닥줄(20)을 구성하는 내하중 코어 가닥줄(17)이 손상되기 전에 링(26)이 파괴될 것이다. 링(26)이 파괴될 때, 말단 고리(32, 34)는 서로 멀리 반대방향으로 이동하기 시작하며, 전용 가닥줄(20)의 고리(32, 34) 사이 및/또는 단부(22, 24) 사이의 물리적 거리가 증가한다.
고리(32, 34)들이 이격되는 움직임을 함에 따라, 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40) 부분(즉, 외측 보호 커버(25)의 외부로 자유롭게 연장되는 단부)는 커버를 통해 더 이상 연장될 수 없을 때까지 외측 보호 커버(25)의 내부로 끌려 들어간다. 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)를 볼 수 없는 경우, 검사관이나 조작자는 내하중 코어(12)가 최대 정격 용량을 들어올리지 못하게 하는 상태를 원형 밧줄(10)이 겪었을 수 있다는 것을 바로 판단할 수 있어서 원형 밧줄(10)을 사용 시설에서 제거하여 검사할 수 있을 것이다. 경고 지시기 섬유(29)의 접어진 구조에 의해 고리(32, 34)가 서로 이격되는 움직임 거리에 비하여 그 거리의 두배만큼 채찍 단부(40)가 움직이게 되므로, 시동(trigger) 상황이 발생할 때마다 채찍 단부(40)가 완전히 사라질 것이다(경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)에 시인성이 높은 색상으로 음영을 넣거나 그 외의 방법으로 표시하므로 그 시인성이나 부재 상태를 보다 쉽게 알 수 있을 것이라는 점을 알아야 한다).
중요한 특징은 인양코어가 손상되기 전에 링(26)이 파괴되도록 설계되어 있으므로 조작자가 이용하고 있는 방식으로 원형 밧줄(10)의 사용을 중지하거나 또는 조작자가 계속 사용한다면 원형 밧줄(10)이 영구적으로 손상될 것이라는 것을 조작자에게 경고한다는 것이다. 조작자가 밧줄의 사용을 중단한다면 내하중 코어(12)의 완전성이 원래의 상태대로 유지될 수 있다. 이 경우, 원형 밧줄(10)을 제조업자에게 반환하여 사전 파괴 경고 지시기(11)를 교체하거나 수선할 수 있는데, 보통은 밧줄(26)만을 교체하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기(11)의 주된 이점은 (밧줄이 특정 강도, 마모, 온도 등에 있는지에 관계없이) 제어점에서 밧줄(26)이 파괴되도록 설계된 것이다. 링(26)은 개개의 코어 가닥줄(17)보다 약하게 만들어서 과부하 상태를 나타내는 지시기로서 사용할 수 있다. 제 2 실시예에서, 링(26)은 얀(yarn)끼리의 마모손상에 의해 파괴되는 재료로 만들 수 있다. 제 3 실시예에서, 링(26)은 과도한 온도(열 또는 냉기, 또는 열과 냉기)에 의해 파괴되도록 만들 수 있다. 제 4 실시예에서, 링(26)은 내하중 코어의 가닥줄(17)을 손상시키는 농도보다 낮은 농도에서 화학 약품의 존재하에서 열화되는 재료로 만들 수 있다. 또 다른 실시예에서, 링(26)은 미리 결정된 조건(예를 들어, 과도하중 및 과도한 열) 중의 하나 이상의 조건 하에 놓일 때에 파괴되는 재료나 재료들의 조합으로 만들 수 있다.
상기 모든 상황에서, 링(26)은 바람직하게는 비교적 정확한 점에서 소정의 또는 소망의 조건에서 파괴되도록 설계되어 있다. 예를 들어, 밧줄이 (5 대 1의 설계요소로) 6,000파운드를 들어올리도록 등급이 정해진 경우, 링(26)은 매번 비교적 24,000파운드에 근접해서 파괴되도록 설계될 수 있다. 따라서, 링(26)은 30,000파운드의 고유안전계수 이전에 그리고 원형 밧줄(10)에 어떤 손상이 발생하기 훨씬 전에 파괴되도록 만들어질 수 있다. 여기서 제시하는 바와 같이 예측용 사전 파괴 경고 지시기(11)를 사용하면 밧줄 제조업자는 그가 설계하거나 제조하는 모든 밧줄에 파괴 통지 수단을 내장시키는 보다 예측가능하고 정확한 방법을 갖게 된다. 다시 말해서, 본 발명은 링(26)의 파괴점을 선택하여 일관되게 재생할 수 있기 때문에 원형 밧줄의 제조에 어느 정도의 예측가능성을 도입한다. 종래의 텔-테일(tell-tail) 지시기에서는 파괴점을 예측할 수 없어서 일관되게 재생할 수 없었다.
다음의 필요 조건을 만족시키기 위해 시작품(prototyep)을 만들었다.
30,000파운드의 인장 강도;
수직 정격 용량 = 5 대 1 설계 요소에서 6,000파운드;
3 및 4 대 1의 설계 요소로 20,000-25,000파운드에서 과부하 경고 지시기 시동;
경량: 6' 시작품 중량 1.7파운드;
이중 대비 색 커버: 용이한 절단 검사를 위해 외측은 녹색 내측은 적색;
낮은 신장성;
오일, 묽은 산 및 염기를 포함한 대부분의 화학 약품과 소금물이 침투할 수 없음; 그리고
K-SpecR (고성능 코어얀의 독점상표)로 제조.
상기 시작품을 테스트한 바 사전 파괴 경고 지시기(11)의 채찍 단부(40)가 23,000 및 24,000파운드 사이에서 일관되게 사라졌고(링(26)이 일관되게 파괴되었음을 의미) 원형 밧줄(10)의 최종 인장 강도는 32,860파운드였다는 것을 판단하였다.
경고 지시기 섬유(29)의 채찍(40)이 더 이상 보이지 않을 때, 원형 밧줄(10)을 검사 및/또는 수선을 위해 밧줄 제조업자에게 반환하여야 한다. 링(26)은 전용 가닥줄(20) 또는 내하중 코어(12)가 손상되기 전에 일관되게 파괴된다. 많은 경우에, 밧줄 제조업자는 밧줄을 수리조정하여 사용시설로 돌려보내기 위해 링(26)을 교체하기만 하여야 할 것이다(상기 예에서, 링(26)은 약 24,000파운드에서 파괴되고 원형 밧줄(10)은 최대인장 강도인 30,000파운드에 도달하지 않았다).
어떤 상황에서는 링(26)이 먼저 파괴되도록 설계되었다고 하더라도 원형 밧줄(10)을 완전히 폐기하여야 하는 정도까지 악화될 수 있다. 예를 들어 원형 밧줄(10)이 장기간 산성 환경에 노출되었다면, 구체적으로 링(26)이 파괴된 후, 원형 밧줄(10)이 더 이상 정격 용량을 만족시킬 수 없을 정도까지 원형 밧줄(10)(그리고 구체적으로는 내하중 코어를 구성하는 가닥줄(17))이 손상될 수 있다(코어용 재료의 선택은 밧줄이 해수, 오일, 산 및 그 외의 화학 약품에 침투되지 않는지를 결정하는데 주된 인자이다. 또한, 외측 보호 커버(25)는 구체적으로 마모 또는 예리한 모서리로부터 코어를 보호하는 데 중요한 요소이다).
당업자라면 본 설명을 읽은 후에 등가의 실시예를 제조할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 모든 합성 밧줄이 외측커버로 보호된 내하중 코어를 갖더라도 밧줄 제조업자는 링(26)을 볼 수 있도록 외측커버를 제거하거나 (또는 외측 커버를 짧게) 할 수 있다. 본 실시예에서는 전용 가닥줄이 필요하지 않으며 오퍼레이터는 링(26)의 완전성을 관찰함으로써 밧줄 과부하 조건(또는 그 외의 파괴 조건)이 충족되었는지를 판단할 수 있다.
도 4를 참조하면 다른 바람직한 실시예가 개시되어 있다. 본 실시예에서, 사전 파괴 경고 지시기(11a)는 말단 고리(32)와 말단 고리(34) 사이에 함께 연결된 다수의 링(26a, 26b, 26c, 등)(즉, 체인의 링크)을 채용한다. 이런 방식으로 밧줄(10a)이 다수의 과도한 상태를 겪었는지를 지시할 수 있도록 설계될 수 있는데, 이들 과도한 상태는 연결된 링(26a, 26b, 26c 등) 중의 하나를 제어하에 파괴시킬 수 있고 그리고 하나의 링(26)만이 있을 때와 비슷한 방식으로 경고 지시기(11a)를 시동시킬 수 있다. (본 예는 세 개의 링(26a, 26b, 26c)을 사용하지만, 밧줄 제조업자가 밧줄에 채용하기 원하는 파괴 조건의 수에 따라서 두 개의 링, 4개의 링 또는 그 이상의 링도 사용할 수 있다.)
경고 지시기 섬유(29)는 고정 단부와 채찍 단부를 갖는다. 고정 단부는 하나의 말단 고리(32)에 부착되고, 경고 지시기 섬유(29)의 나머지는 링(26a, 26b, 26c) 전부를 따라서 배치되며, 그리고 지시기 섬유는 다른 말단 고리(34)를 통해 꿰어지고, 링 전부를 따라서 접어진 후 최종적으로 외측 보호 커버(25)의 슬릿을 통해 배치되어 조작자가 채찍을 볼 수 있게 된다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 링(26a)은 밧줄이 과부하(과도한 중량) 상태를 겪을 때 파괴되도록 설계될 수 있으며, 링(26b)은 과도한 열적 조건하에서 파괴되도록 설계될 수 있으며, 링(26c)은 특별한 화학 약품의 특정 농도에 노출될 때 파괴되도록 설계될 수 있다. 따라서, 밧줄이 미리 결정된 파괴 조건 중에 어느 조건 하에 놓이면 링(26a, 26b, 26c) 중의 하나가 파괴되어 말단 고리(32, 34)가 서로 멀리 당겨지게 하므로 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)가 외측 보호 커버(25)의 내부로 완전히 끌려 들어가게 한다. 이런 방식으로 여러 가지 가능한 파괴 조건 중의 하나의 조건에 대하여 하나의 예측용 사전 파괴 경고 지시기(11c)를 사용할 수 있다. 밧줄의 조립 전에 개개의 밧줄을 표시함으로써, 사전 파괴 경고 지시기를 시동시키도록 밧줄에 가해지는 정확한 상황을 판단할 수 있다. 그래서, 예를 들어 링(26b)이 파괴되고 (그리고 링(26a) 및 링(26c)은 원래의 상태로 유지되었다면, 밧줄 제조업자는 밧줄이 장기간에 걸쳐서 고온을 받았다는 것을 알 수 있을 것이다.
다수의 코어를 갖는 개량된 합성 원형 밧줄이 슬링맥스 인코포레이티드(Slingmax, Inc.)에서 제조되어 데니스 세인트 저매인(Dennis St. Germain)의 미국 특허 제4,850,629호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,850,629호에 개시된 실시예는 단일 커버 내부에 두 개의 하중인양코어를 갖는 투코어 원형 밧줄(TWIN-PATHR이라는 상표로 시판)이다. 이 커버는 또한 두 개의 별개의 경로로 분할된다. 미국 특허 제4,850,629호를 여기서 상세히 설명하는 것처럼 참조하여 채용한다.
단일 코어 (및 단일 사전 파괴 경고 지시기)를 갖는 밧줄과 마찬가지로, 다중코어 또는 다중경로 원형 밧줄(50)에서 각 코어는 여기서 교시한 바와 같이 예측 가능한 사전 파괴 경고 지시기(11a, 11b)를 채용한다. 이제 도 5를 참조하면, 제 1 전용 가닥줄(20a)은 2경로 밧줄(50)의 제 1 코어(12a)와 관련되고 제 2 전용 가닥줄(20b)은 2경로 밧줄의 제 2 코어와 관련된다. 전용 가닥줄(20a)은 말단 고리(32a, 34a)로 끝나고 전용 가닥줄(20b)은 말단 고리(32b, 34b)로 끝난다. 단일경로 원형 밧줄(10)에서 이미 개시한 바와 같이 2경로 밧줄(50)의 각 경로에는 링(26d, 26e)이 합체된다.
이하 도 6을 참조하면, 채찍(40a)은 밧줄(50)의 제 1 경로의 예측 가능한 사전경고 지시기(11a)와 관련되고, 채찍(40b)은 제 2 경로의 예측 가능한 사전 경고 지시기(11b)와 관련된다. (경고 지시기 섬유(29a)는 하나의 말단 고리(32a)에 부착되고, 다른 말단 고리(34a)를 통해 꿰어지고 채찍(40a)이 커버(25a)를 통과하여, 하나의 링(26)만을 사용하는 도 1 내지 도 3에 예시한 "기본적인" 단일경로 원형 밧줄(10)과 유사한 방식으로 동작함으로 알아야 한다. 마찬가지로, 경고 지시기 가닥줄(29b)은 하나의 말단 고리(32b)에 부착되어 다른 말단 고리(34b)를 통해 꿰어지며, 각각의 채찍(40b) 단부가 커버를 통과하여 하나의 링(26)만이 있을 경우와 유사한 방식으로 동작하게 된다).
밧줄(50)은 2경로 코어로 구성되는데, 도 6에 예시한 바와 같이 경고 지시기 채찍(40a, 40b)이 커버(25a)를 통과하여 커버(25a)로부터 자유롭게 연장되게 나타나게 된다. 본 실시예는 TWIN-PATHR 밧줄의 어느 코어가 인장 강도 또는 정격용량을 초과하는 부하를 받았을 때 밧줄의 손상 또는 과부하를 전달할 수 있는 각 경로에 대한 사전파괴 지시기를 제공한다. 이런 과부하가 발생하였을 때, 커버(25a) 부재의 외부로 출현되어 연장되어 있는 경고 지시기 채찍(40a 및/또는 40b) 중의 하나 또는 두 개가 커버 내로 완전히 끌려 들어가므로 오퍼레이터 또는 조작자에게 밧줄과부하 상태를 경고하게 된다.
정확히 두 개의 코어를 갖는 Twin-PathR에 있어서는, 각 코어는 다른 코어와 동일하다. 다시 도 5를 참조하면, 2코어 밧줄에 대한 흥미 있는 변화는 두 가지 독특하고 별개의 손상표시변수를 단일 밧줄에 설계할 수 있는 능력이다. 예를 들어, 제 1 경로에서는 링(26d)이 내하중 코어(12)보다 낮은 인장 강도에서만 파괴되도록 설계될 수 있는 반면, 제 2 경로에서는 밧줄이 이 환경하에서 특정 화학 약품에 노출될 때만 링(26e)이 파괴되도록 설계될 수 있다. 어떤 채찍이 어떤 링과 관련되는지를 나타내어 링이 파괴되었을 때 조작자가 초과한 조건을 알 수 있게 하기 위해 경고 지시기(29a, 29b)의 채찍(40a, 40b)을 표시할 수 있다(즉, 링(26d)이 파괴되었을 때 그 것은 TWIN-PATHR가 최대 정격 하중에 도달한 부하를 받았기 때문인데, 다른 방식으로서 링(26e)이 파괴되었을 때 그 것은 TWIN-PATHR 밧줄이 장기간에 걸쳐 화학 약품에 노출되어 밧줄의 완전성을 열화시켰기 때문이다). 따라서, 3코어 밧줄을 제조하는 경우, 여기서 교시하는 예측 가능한 사전파괴 지시기(11)를 사용하여 3개의 별개의 조건들을 동시에 독립적으로 테스트할 수 있으며, 4코어 밧줄은 네 가지 별개의 조건들을 동시에 테스트하는 데 사용할 수 있다.
이렇게, 2경로 밧줄(50)이 어느 링(26d) 또는 링(26e)을 파괴시키는 정도까지 미리 선택된 조건 중의 한 가지를 받는 경우, 조작자는 경고를 받아서 그렇지 않은 경우에 조작자가 이용할 수 있는 정보보다 많은 정보를 갖게 될 것이다. 링(26d, 26e)을 서로 다른 상황하에서 파괴되도록 설계하면 밧줄을 검사나 수선을 위해 반환한 경우에 제조업자가 밧줄을 분석하거나 밧줄을 더욱 개량하는데 도움이 될 수 있다. 그러나, 동일한 조건(예를 들어, 과부하 상태) 하에서 밧줄(26d, 26e)이 파괴되도록 설계하는 것이 필요할 상황도 있다.
본 발명에 따른 사전 파괴 경고 지시기(11)는 사전에 설계된 조건 중의 어느 것이라도 만족되어 링이 파괴되는 경우 채찍 단부(40)를 거의 순식간에 안보이게 이동시키기 위해 외부의 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)에 증폭된 힘을 발생시키게 될 시동 기구(trigger mechanism)를 갖도록 설계되어 있다. 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)상에 가해지는 힘이 왜 증폭되는지의 이유는 경고 지시기 섬유(29)가 말단 고리(32, 34)를 통해 접혀져 있기 때문이다. 링(26)이 파괴된 후, 말단 고리(32, 34)는 특정의 속도로 분리되지만, 경고 지시기 섬유(29)가 하나의 고리(32)에 묶여서 반대측 고리(34)를 통해 꿰어져서 링을 따라서 접어진 후에 외측 보호 커버(25)를 통해 출현되기 때문에, 경고 지시기의 채찍 단부(40)는 고리(32, 34)가 서로 멀리 이동하는 속도( 및 거리)의 두 배나 빠르게 (그리고 두 배의 거리로) 이동한다. 따라서, 채찍 단부(40)가 커버 내부로 완전히 끌려 들어가게 되므로 시동사건이 발생하였는지 여부와 관련한 문제는 없다.
주목할 만한 다른 특징은 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)가 이렇게 빠르게 움직이기 때문에 오퍼레이터가 들을 수 있는 소리가 발생하는 것이다. 따라서, 본 발명은 밧줄이 임계손상점에 도달하였다는 시각적 지시를 제공할 뿐만 아니라 청각적 경고도 제공하게 된다. 청각적 경고는 오퍼레이터가 채찍 단부(40)를 볼 수 없게 밧줄이 위치할 때(예를 들어, 밧줄이 공중에 30피트에 매달려 있을 때) 특히 중요하다.
본 발명의 사전 파괴 경고 지시기(11)의 다른 주목할만한 특징은 원형 밧줄의 전체강도에 영향을 주지 않고 조작자에게 과부하 및 그 외의 위험 상황을 경고할 수 있는 능력이다. 만일 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동한 후에 조작자가 신속하게 하중 인양을 정지한다면, 원형 밧줄(10)은 그 잔류 강도의 100%를 보유한다.
본 발명의 색상 표시 안전 특징은 내하중 코어를 각각 서로 다른 색상을 갖는 두 개의 별개의 커버 속에 넣음으로써 달성할 수 있다. 예를 들어, 외측커버는 녹색이나 청색이 되고 내측커버는 오렌지색이나 적색이 될 수 있는데, 내측커버는 외측커버와 다른 색상이기 때문에 외측커버가 절단되거나 마모되었을 때마다 외부로 보여질 것이다. 이런 이중커버의 특징으로 인해 정상적으로는 검출할 수 없는 마모나 그 외의 손상이 발생한 것을 밧줄의 사용자에게 시각적 안전경고를 제공하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 사전 파괴 경고 지시기(11)는 고의 파괴나 무단변조 방지 수단을 적용할 수 있다. 도 7을 참조하면, 지시기의 전용 가닥줄(20) 또는 바람직하게는 고리(32 또는 34) 중의 하나에 무단 변조 방지 태그(35)가 부착된다. 무단 변조 방지 태그(35)의 자유 단부는 슬릿을 통해 커버를 통과한다. 이 슬릿은 채찍 단부(40)이 통과하는 것과 동일한 슬릿이 될 수 있다.
사전 파괴 경고 지시기(11)가 (예를 들어, 과부하 상태에 의해) 시동된 경우, 이는 링(26)이 파괴되고 전용 가닥줄(20)의 단부(22, 24)가 자유롭게 되어 채찍 단부(40)이 커버 내에 완전히 끌려 들어간 것을 의미한다. 검사시에 무단 변조 방지 태그(35)는 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동되었을 때 도 8에 예시한 바와 같이 전용 가닥줄(20)의 일부와 함께 외측 보호 커버(25)의 내부로부터 쉽게 뽑아질 수 있다. 경고 지시기의 채찍 단부(40)가 사용자의 고의적인 방해로 볼 수 없는 경우, 무단 변조 방지 태그(35)는 안전하게 유지될 것이며 외측 보호 커버(25)로부터 당겨질 수 없다. 이런 방식으로 작업장의 감독관이 원형 밧줄(10)의 방해행위의 흔적을 알 수 있다. (작업을 피하기 위해 일부 사용자는 밧줄이 손상되어 밧줄을 검사를 위해 제거하고 필요에 따라서는 새 밧줄과 교체할 수 있도록 작업을 임시 중단해야 한다고 생각 들게 하려고 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)를 잘라낼 것이다).
검사 과정의 일부로서, 검사관은 무단 변조 방지 태그(35)를 홱 잡아당길 수 있다. 태그가 안전한 상태라면 원형 밧줄(10)을 사용할 수 있지만, 무단 변조 방지 태그(35)를 커버 내부로부터 뽑아낼 수 있다면 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동되었기 때문에 원형 밧줄(10)을 제거하여야 한다. 물론, 방해행위자가 무단 변조 방지 태그(35)의 가시부와 채찍 단부(40)를 모두 절단하는 경우에는 검사관은 원형 밧줄(10)이 변조된 것을 즉시 알아차리고 밧줄을 사용시설로부터 제거하여야 한다.
종래의 경고 지시기는 어떤 것도 원형 밧줄의 상태를 신속하게 검사할 수 있는 능력을 갖지 않는다는 것을 아는 것이 중요하다. 또한, 종래의 경고 지시기는 본 발명의 경고 지시기(11)만큼 정확하지 않다. 경고 지시기의 채찍 단부(40)를 볼 수 있고 외측 보호 커버(25)가 원래대로 변하지 않았다면, 그 원형 밧줄은 다음의 인양시에 사용할 수 있는데, 경고 지시기의 채찍 단부(40)를 볼 수 없다면, 밧줄을 사용시설로부터 제거하여 검사하여야 한다. 본 발명의 사전 파괴 경고 지시기는 최초의 완전한 합격/불합격 검사시스템으로서, 이는 완전한 객관적 테스트이며 주관적이 아니다.
또한 당업자라면 본 설명을 읽은 후에 본 설명에 구체적으로 제시한 다양한 실시예와 범위가 동등하다고 생각되는 변형예들을 개발할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 말단 고리(32, 34)를 제거하고 전용 가닥줄(20)의 단부를 링(26)에 직접 묶을 수 있다. (다른 방법으로서, 가닥줄(20)의 단부를 링(26)에 고정하기 위해 풀매듭(slip-knot) 또는 그 외의 수단을 사용할 수 있다).
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 설명하고 예시하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위 내에 분명히 속하는 다양한 변형, 수정 및 등가물을 만들 수 있음은 분명할 것이다. 본 발명은 첨부하는 특허청구의 범위의 정신 및 범위 내에서 넓게 보호받고자 한다.

Claims (22)

  1. 제 1 눈 모양 고리(32)로 끝나는 제 1 단부 및 제 2 눈 모양 고리(34)로 끝나는 제 2 단부를 갖는 가닥줄(20)과; 상기 고리들을 연결시켜서 상기 가닥줄(20)의 무한 루프를 형성하게 되어 있으며, 하나 이상의 소정 조건에서 파괴되도록 설계된 링(26)과; 그리고 상기 가닥줄의 제 1 눈 모양 고리에 부착된 고정 단부 및 상기 가닥줄의 제 2 눈 모양 고리를 통해 꿰어지는 채찍 단부(40)를 갖는 경고 지시기 섬유(29)를 포함하는 구성으로 된 사전 파괴 경고 지시기(11)를 구비하는 원형 밧줄(10)로서,
    상기 원형 밧줄(10)은, 내하중 코어(12)와, 상기 내하중 코어(12) 및 상기 사전 파괴 경고 지시기(11)를 덮는 커버 수단도 또한 포함하고,
    상기 커버 수단은 적어도 하나의 슬릿을 구비하고, 상기 슬릿은 그로부터 상기 경고 지시기 섬유(29)의 상기 채찍 단부(40)가 출현하여 연장될 수 있게 함으로써 대충 검사를 해도 상기 채찍 단부가 보일 수 있도록 되어 있고,
    상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 가닥줄(20)이 상기 내하중 코어(12)에 근접하게 배치되고,
    상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 링(26)은 상기 내하중 코어가 손상되기 전에 파괴되고,
    상기 경고 지시기 섬유(29)의 채찍 단부(40)는 상기 링(26)을 따라서 배향되어 상기 가닥줄(20)의 제 2 고리(34)를 통해 꿰어진 후 상기 링(26)을 따라서 접어지게 된 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링(26)은 상기 내하중 코어보다 낮은 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  3. 제2항에 있어서, 상기 링(26)은 상기 내하중 코어(12)가 손상되기 훨씬 전에 소정의 힘에서 파괴되며, 상기 링이 파괴되면 상기 제 1 눈 모양 고리(32)와 상기 제 2 눈 모양 고리(34)가 서로 분리되어 상기 경고 지시기의 채찍 단부(40)를 커버 내부로 끌어당겨서 더 이상 보이지 않게 되는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경고 지시기의 상기 채찍 단부(40)는 상기 커버 내로 끌려 들어갈 때 빨리 움직여서 청각적 표시음을 발생시키는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  5. 제2항에 있어서, 상기 원형 밧줄이 최대 정격 하중의 70% 이상의 힘을 받을 때 상기 링(26)이 파괴되어 채찍 단부(40)가 외측 보호 커버(25) 내부로 완전히 끌려 들어가게 됨으로써, 원형 밧줄(10)이 위험성 있는 과부하 조건 하에 놓임으로써 손상될 수 있다는 시각적 지시를 어떤 관찰자에게도 제공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  6. 제1항에 있어서, 상기 링(26)은 얀끼리의 마모 손상에 의해 상기 내하중 코어(12)보다 더 파괴되기 쉬운 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  7. 제1항에 있어서, 상기 링(26)은 과도 온도에 의해 상기 내하중 코어(12_보다 더 파괴되기 쉬운 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  8. 제1항에 있어서, 상기 링(26)은 화학 약품에 노출됨으로써 상기 내하중 코어(12)보다 더 파괴되기 쉬운 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  9. 제1항에 있어서, 상기 사전 파괴 경고 지시기의 상기 가닥줄(20)은 상기 내하중 코어(12)의 주위로 감기는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  10. 제1항에 있어서, 상기 내하중 코어(12)는 다수의 얀을 서로 꼬아서 단일 가닥줄을 형성한 후 상기 단일 가닥줄을 무한 평행 루프로 말아서 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내하중 코어(12)는 다음 재료,
    a) 아라미드재료 가닥줄;
    b) K-SpecR 가닥줄(고성능 섬유의 독점 상표);
    c) 폴리에스테르 가닥줄;
    d) 폴리에틸렌 가닥줄;
    e) HMPE 가닥줄; 또는
    f) LCP 가닥줄 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  12. 제11항에 있어서, 상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 상기 가닥줄(20)은 상기 내하중 코어(12)와 동일한 내하중 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  13. 제1항에 있어서, 상기 커버 수단을 둘러싸는 제 2 커버 수단을 포함하며, 상기 제 2 커버 수단은 상기 둘러싸인 커버 수단과 다른 색상을 갖는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  14. 제1항에 있어서, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 태그(35)를 포함하는 무단 변조 방지 지시 수단을 더 포함하며, 상기 태그의 제 1 단부는 상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 가닥줄(20)에 부착되고, 상기 태그의 제 2 단부는 상기 커버 수단의 슬릿을 통해 꿰어지며, 상기 무단 변조 방지 지시 수단은 링의 완전성이 원래 상태로 유지되는 한 고정 상태로 유지되도록 설계되며, 상기 링(26)이 파괴될 정도의 사전에 결정된 상태를 원형 밧줄이 겪는 경우에 상기 무단 변조 방지 지시 수단이 상기 커버 수단의 내부로부터 뽑아내질 수 있는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  15. 제14항에 있어서, 상기 태그(35)의 제 1 단부는 상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 눈 모양 고리에 부착되는 것을 특징으로 하는 원형 밧줄.
  16. 내하중 코어 및 외측 보호 커버를 구비하는 원형 밧줄(10)과 함께 사용하기 위한 사전 파괴 경고 지시기(11)로서,
    a) 제 1 눈 모양 고리(32)로 끝나는 제 1 단부(22) 및 제 2 눈 모양 고리(34)로 끝나는 제 2 단부(24)를 가지며, 상기 원형 밧줄의 외측 보호 커버 내에 위치하는 가닥줄(20)과;
    b) 상기 고리들을 연결시켜서 상기 가닥줄(20)의 무한 루프를 형성하게 되어 있으며, 하나 이상의 소정 조건에서 파괴되도록 설계된 링(26)과; 그리고
    c) 상기 가닥줄의 제 1 눈 모양 고리에 부착된 고정 단부 및 상기 가닥줄의 제 2 눈 모양 고리를 통해 꿰어지는 채찍 단부(40)를 갖는 경고 지시기 섬유(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 링(26)은 소정의 인장 강도에서 파괴되도록 설계된 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 링(26)은 소정의 온도를 받을 때 파괴되도록 설계된 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 링(26)은 소정 농도의 특정 화학 약품의 작용을 받을 때에 파괴되도록 설계된 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  20. 제16항에 있어서, 당해 사전 파괴 경고 지시기(11)가 시동되었을 때에 청각적 표시음을 발생시킬 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  21. 제16항에 있어서, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 태그(35)를 포함하는 무단 변조 지시 수단을 포함하며, 상기 태그(35)의 제 1 단부는 상기 사전 파괴 경고 지시기(11)의 가닥줄에 부착되고, 상기 태그(35)는 상기 링의 완전성이 원래 상태로 유지되는 한 고정 상태를 유지하도록 설계되며, 상기 링(26)이 파괴될 정도의 사전에 결정된 상태를 상기 원형 밧줄이 겪게 되는 경우 상기 무단 변조 지시 수단이 외측 보호 커버(25) 내부로부터 뽑아내질 수 있는 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 태그(35)의 제 1 단부는 상기 사전 파괴 경고 지시기의 눈 모양 고리에 부착되는 것을 특징으로 하는 사전 파괴 경고 지시기.
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