KR101327759B1 - 현수교의 케이블설치용 인양장치 및 그것의 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현수교의 케이블설치시 사용되는 인양장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명의 현수교의 케이블설치에 사용되는 인양장치는 케이블을 설계조건에 의해 당기는 드라이빙 윈치와 케이블이 감기어 축척되는 언릴러가 한 쌍을 이루고 있되, 본 발명의 드라이빙 윈치는 드럼의 외주면이 산과 골의 연속형상으로 구성되어 있는 것으로 특히, 한 쌍의 드럼이 서로 병렬로 구성되어 있으므로 인해 현수교의 가설케이블 및 캣워크로프 설치에 사용되는 와이어의 인장에 적합한 구조를 갖추고 있는 것이 특징인 현수교의 케이블설치용 인양장치 및 그것의 설치구조에 관한 것이다.

Description

현수교의 케이블설치용 인양장치 및 그것의 설치구조{Pulling up apparatus for installing cable of suspension bridge and installing condition thereof}

본 발명은 현수교의 케이블설치시 사용되는 인양장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명의 현수교의 케이블설치에 사용되는 인양장치는 케이블을 설계조건에 의해 당기는 드라이빙 윈치와 케이블이 감기어 축척되는 언릴러가 한 쌍을 이루고 있다.

특히, 드라이빙 윈치는 드럼의 외주면이 산과 골의 연속형상으로 구성되어 있는 것으로 한 쌍의 드럼이 서로 병렬로 구성되어 있으므로 인해 현수교의 가설시 사용되는 케이블의 인장에 적합한 구조를 갖추고 있는 것이 특징인 현수교의 케이블설치용 인양장치 및 그것의 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 윈치라고 함은 원통형의 드럼에 와이어로프를 감아 도르래를 이용하여 중량물을 높은 곳으로 들어올리거나 끌어당기는 기계로서, 때로는 권양기라고도 한다.

소형은 드럼을 손으로 회전시키는 수동이지만 대형은 전동기나 내연기관을 사용해서 회전시킨다.

드럼에는 클러치나 브레이크가 장착되어 있어 원동기에서 동력을 전하거나 끊을 수가 있다.

주로 기계공장에서의 중량물 운반을 비롯하여 토목, 선박, 광산 등에 사용된다.

본원에서와 같이 현수교의 설치작업에서는 가설케이블이나 캣워크로프를 설치할 때 케이블을 인장하기 위해 사용된다.

가설케이블이나 캣워크로프에 사용되는 케이블은 일반 케이블과 비교하여 상당히 큰 직경을 가지고 있으며, 길이도 현수교의 길이보다도 상당히 길어야 하므로 윈치는 전동기나 내연기관의 구동력을 사용해야 하는 대형을 사용해야 한다.

참고로, 캣워크로프는 작업자의 작업을 위해 설치되는 케이블이다.

그러나 일반적으로 케이블과 직접적인 접촉과 마찰력을 가지는 드럼은 외주면이 원기둥의 형태로 제작되어 있으므로 현수교의 케이블설치에는 다음과 같은 이유로 다소 적합지 않다.

현수교의 케이블에는 가설케이블, 주케이블 및 캣워크로프에 사용되는 케이블로 구분되는데 현수교용 케이블은 자체직경도 상당히 클 뿐더러 길이도 짧게는 수백m에서 길게는 수km의 길이를 사용해야 하므로 상당히 굵은 케이블이 원기둥형상의 드럼에 일률적으로 고르게 감기는 것은 쉽지 않으며, 대형일수록 상대적으로 드럼의 직경도 커지기 때문에 케이블과 드럼의 원주면과의 자체 마찰력이 발생하여야 한결 수월하게 케이블을 인장할 수 있다.

즉, 수백m에서 수km의 케이블을 하나의 대용량드럼으로 감는 것은 현상황에서 불합리하며 감길수록 감는 하중의 변화가 생겨 일정하게 감기도록 작업하는 것은 불가능하다.

이러한 이유로 현수교의 케이블의 인양장치로서 대직경과 대용량의 케이블을 인양하기에 적합한 드럼형태를 지닌 드라이빙 윈치와 로프 언릴러가 필요하다.

로프 언릴러는 드라이빙 윈치에 의해 인양된 케이블이 최종적으로 감기어 축적되는 장치로서 일반적으로 언릴러라 통칭한다.

참고로, 현수교에 사용되는 케이블은 소선이 사용되는데 소선이란 가는선이 다발처럼 되어 있는 것을 뜻하는 것으로 한 가닥의 굵은 케이블보다는 가는 케이블의 다발로 되어 있는 것이 인장강도 면에서 훨씬 유리하기 때문이다.

본원은 상술한 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본원의 인양장치로서 드라이빙 윈치는 드럼의 원주면을 골과 산의 연속형으로 이루어지도록 하고, 드럼도 한 쌍의 병렬로 구성하여 길고 큰 직경을 가지는 현수교의 설치시 사용되는 케이블의 인장을 위한 최적의 드럼형상을 제공하고 이러한 케이블이 감기어 축적되는 언릴러를 제공하여 최적구성으로서 일정한 장력으로 수백m 및 수km의 케이블을 가설하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원의 현수교의 케이블설치시 사용되는 드라이빙 윈치는 드럼의 외주면이 산과 골의 연속형상으로 구성하되, 상기 드럼은 한 쌍이 병렬로 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 각각 설치되는 드라이빙 윈치는 그 설치되는 위치에 따라 각각의 인장력을 달리하여 케이블이 서로 꼬이는 것을 예방하도록 하였다.

본원에서와 같이 드럼의 외주면을 산과 골의 연속형상으로 이루어지도록 하여, 최초 케이블이 드럼의 외주면에 감기어질 때, 골 부분을 따라 안착되어 감기므로 케이블이 드럼의 외주면에 체계적으로 감기고, 또한 케이블과 드럼의 외주면과의 접촉면적이 넓기 때문에 케이블은 드럼의 외주면과의 마찰력이 작용하여 드럼과 케이블이 헛돌지 않고 항상 텐션감이 부여되므로 보다 안정감 있는 인장 및 인양작업을 할 수 있다.

도 1은 현수교의 개략도.
도 2는 현수교의 케이블설치작업의 개요도.
도 3은 본 발명의 현수교의 케이블설치용 드라이빙 윈치의 평면도.
도 4는 본 발명의 현수교의 케이블설치용 드라이빙 윈치의 측면도.

이하, 첨부한 도면에 의해 본 발명의 현수교의 케이블설치용 드라이빙 윈치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 현수교의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 현수교(10)는 수직으로 정렬되어 있는 다수의 주탑(11)과 상기 주탑(11)사이를 주케이블(13)이 하향으로 적정한 처짐을 가지면서 가로놓여지고, 상기 주케이블(13)에는 적당한 간격을 가지는 다수의 행거케이블(14)이 수직하부로 구성된다.

그리고 상기 행거케이블(14)은 주탑(11)과 주탑(11)사이로 가로놓이는 상판(12)을 고정하게 구성되어 있다.

물론, 상기 주케이블(13)의 양단부는 앵커에 의해 고정구조물에 고정되어 있으나 이는 일반적인 기술사항이기 때문에 자세한 설명은 배제하기로 한다.

도 2는 현수교의 케이블설치작업의 개요도이다.

주케이블(13)을 설치하기 위해서는 주케이블(13)의 가설안내역할을 하는 가설케이블(20)을 먼저 가설하여야 하는데 일반적인 시공의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 상판의 양 지점에 위치한 육지에 각각 드라이빙 윈치(30)를 위치시키고 각각의 단부측에 위치한 드라이빙 윈치(30)를 이용하여 가설케이블(20)을 화살표 방향으로 당겨서 팽팽하게 하는 동시에 적절한 처짐형상을 지니도록 가설케이블(20)을 가설한다.

앞서 설명한 바에서처럼 가설케이블(20)의 길이는 상당히 길기 때문에 효율적으로 가설케이블(20)이 감길 수 있도록 드라이빙 윈치(30)를 보조하여 본원에서는 드라이빙 윈치(30)의 후미에 드라이빙 윈치(30)의 인장에 의해 가설케이블(20)이 몸통에 감기어 축척되는 언릴러(40)가 함께 구성된다.

그러나 일반적인 드라이빙 윈치(30)는 드럼(31)의 외주면이 평평한 형태의 원기둥형상으로서 상당히 큰 직경과 하중을 지니고 있는 가설케이블(20)을 인장 하기에는 인장하중 변화로 적절하지 못하다.

다시 말해, 가설케이블(20)의 직경이 너무 크기 때문에 드럼(31)의 외주면에 감기어 중첩된다면 가설케이블(20)이 1회 감길 때마다 드럼(31)의 중심으로부터의 가설케이블(20)과의 직경(거리)이 심하게 증가하기 때문이다.

따라서, 본원의 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 드라이빙 윈치(30)를 사용하여 가설케이블(20)과 드라이빙 윈치(30)의 드럼(31)과의 표면마찰력을 최대가 되도록 하여 가설케이블(20)의 인장에 도움이 되도록 하였다.

도 3은 본 발명의 현수교의 케이블설치용 드라이빙 윈치의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 현수교의 케이블설치용 드라이빙 윈치의 측면도이다.

도 3과 도 4에서 드라이빙 윈치에서 드럼 외에 구성되는 구성품과 작용은 일반적인 기술사항이기 때문에 구성품의 도면부호와 설명은 생략하였다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 드라이빙 윈치(30)는 외주면이 산과 골의 연속형상으로 이루어진 드럼(31)이 구성되어 있다.

상기 드럼(31)의 골에 가설케이블(20)이 안착하기 때문에 가설케이블(20)과 드럼(31)의 외주면의 접촉면적이 일반 원기둥 형태의 드럼보다도 훨씬 넓기 때문에 가설케이블(20)의 인장 시 접촉에 의한 마찰력도 평면형상보다는 훨씬 많이 형성되게 마련이다.

이때, 가설케이블(20)은 자체하중으로 인해 주탑(11)과 주탑(11)사이에서 하부방향으로 처지려고 하기 때문에 만약, 이러한 마찰력이 형성되지 아니하면 가설케이블(20)의 인장을 위해 사용되는 대다수의 힘은 드라이빙 윈치(30)의 후미에 위치하고 있는 언릴러(40)에만 집중될 것이다.

또한, 드럼(31)의 골에 가설케이블(20)이 감기기 때문에 가설케이블(20)은 드럼(31)의 외주면에서 흐트려지지 않고 정렬로 위치하여 감기므로 드럼(31)의 외주면에 1열로 감긴 후 장력에 따라 2열 또는 3열 이상으로 감기어도 안정적으로 드럼(31)에 감길 수가 있게 된다.

특히, 외주면이 평평한 일반 드럼형태에서는 인장 시 드럼의 표면에 마찰력이 작게 작용하기 때문에 공회전하는 경우도 종종 발생하게 되며, 드럼의 외주면에 가설케이블(20)이 감길 때도 불규칙하게 감기어 지게 된다.

그리고 본 발명의 드라이빙 윈치(30)의 드럼(31)은 한 쌍이 병렬로 구성되는 것이 특징이다.

이는 하나의 드럼(31)으로 가설케이블(20)을 감는다면 드럼(20)의 외주면에 감기는 가설케이블(20)은 드럼(31)의 외주면에 밀착하여 하나의 원처럼 감기어야 하는데 상당히 큰 직경을 가지고 있는 가설케이블(20)은 자체 탄성력에 의해 가설케이블(20)이 드럼(31)으로부터 일자로 펴지려고 하는 힘을 이기기 위해서는 드라이빙 윈치(30)에 상당한 부하가 작용하게 된다.

이렇게 드라이빙 윈치(30)에 작용하는 부하로 인해 결국 드라이빙 윈치(30)는 고장이 발생하기 쉽다.

따라서, 드럼(31)을 병렬로 위치하도록 구성하여 가설케이블(20)이 한 쌍의 드럼(31)의 외주면을 타고 감기도록 하면 가설케이블(20)이 정원의 형태가 아닌 타원형의 형태로 감기기 때문에 일자로 펴지려는 힘을 줄일 수 있어서 드라이빙 윈치(30)에 미치는 부하는 최소화된다.

이러한 인양장치는 도 2에서와 같이 기본적으로 가설케이블(20)의 양단부 측에 가설케이블(20)을 양측에서 인장하는 드라이빙 윈치(30)와 언릴러(40)가 한 쌍으로 각각 구성되고, 상기 가설케이블(20)의 양단부 측 중 일측 단부에는 캣워크로프(50)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)와 언릴러(40)도 함께 구성된다.

이때, 각각에 설치되는 드라이빙 윈치(30)는 설치되는 위치에 따라 각각 다른 인장력을 가지도록 설치되는 데, 캣워크로프(50)를 인장하는 드라이빙 윈치(30)는 동일방향에서 가설케이블(20)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)보다는 상대적으로 작은 인장력을 가지도록 설치되고, 상기 동일방향으로 가설케이블(20) 및 캣워크로프(50)를 각각 인장하는 드라이빙 윈치(30)의 인장력의 합은 타측 방향에서 가설케이블(20)을 인장하는 드라이빙 윈치의 인장력보다는 상대적으로 작은 인장력을 가지도록 설치된다.

상기와 같이 각각 다른 인장력을 가지도록 구성되는 이유는 가설케이블(20) 및 캣워크로프(50)가 서로 꼬일 수 있는 것을 방지하기 위해서이다.

일례로 동일한 방향으로 인장력을 가지는 캣워크로프(50) 및 가설케이블(20)의 인장력이 같으면 처짐의 형태 또는 처짐의 기울기가 같게 되어 서로 꼬이게 마련이다.

또한, 가설케이블(20)의 양단부 측에 위치하는 드라이빙 윈치(30)의 인장력을 동일하게 설치하면 캣워크로프(50)를 인장하는 드라이빙 윈치(30)에 의해 인장력은 일측 방향으로 치우치게 작용할 수밖에 없게 된다.

도 2에 도시된 A, B, C는 각각의 위치에 설치된 드라이빙 윈치(30)를 나타낸 것으로 상술한 인장력의 부등호관계를 기호화하면 다음과 같다.

B > C , A > B + C

이러한 인장력을 제어하기 위해 각각의 드라이빙 윈치(30)에는 최적의 인장력을 가지도록 로드셀이 필수적으로 구성되어야 한다.

로드셀은 하중제어장치로서 전기·전자적인 장치구성은 일반적이기 때문에 본원에서 상세한 설명은 하지 않았다.

10. 현수교 20. 가설케이블 30. 드라이빙 윈치
40. 언릴러 50. 캣워크로프
11. 주탑 12. 상판 13. 주케이블
14. 행거케이블
31. 드럼

Claims (4)

1. 현수교의 케이블설치시 사용되는 인양장치에 있어서,
   상기 인양장치는 드럼(31)의 외주면이 산과 골의 연속형상으로 형성되어 있는 드라이빙 윈치(30)와, 상기 드라이빙 윈치(30)로부터 인양된 가설케이블(20)이 감기어 축척되는 언릴러(40)로 구성되며,
   상기 드라이빙 윈치(30)에 형성된 드럼(31)은 한 쌍이 병렬로 구성되어 가설케이블(20)이 한 쌍의 드럼(31)의 외주면을 타고 감기도록 함으로써 가설케이블(20)이 정원의 형태가 아닌 타원형의 형태로 감기기 때문에 일자로 펴지려는 힘을 줄일 수 있어서 드라이빙 윈치(30)에 미치는 부하를 최소화시킬 수 있는 것이 특징인 현수교의 케이블설치용 인양장치.
   
2. 삭제
3. 현수교의 케이블설치시 사용되는 인양장치의 설치구조에 있어서,
   가설케이블(20)의 양단부 측에는 가설케이블(20)을 양측에서 인장하는 드라이빙 윈치(30)와 언릴러(40)가 한 쌍으로 구성되고, 상기 가설케이블(20)의 양단부 중 일측 단부에도 캣워크로프(50)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)와 언릴러(40)가 함께 구성되되, 캣워크로프(50)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)는 동일방향에서 가설케이블(20)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)보다는 상대적으로 작은 인장력을 가지도록 설치되고, 상기 동일방향으로 가설케이블(20) 및 캣워크로프(50)를 각각 인장하는 드라이빙 윈치(30)의 인장력의 합은 타측 방향에서 가설케이블(20)을 인장하는 드라이빙 윈치(30)의 인장력보다는 상대적으로 작은 인장력을 가지도록 구성되며,
   상기 드라이빙 윈치(30)에 형성된 드럼(31)은 한 쌍이 병렬로 구성되어 가설케이블(20)이 한 쌍의 드럼(31)의 외주면을 타고 감기도록 함으로써 가설케이블(20)이 정원의 형태가 아닌 타원형의 형태로 감기기 때문에 일자로 펴지려는 힘을 줄일 수 있어서 드라이빙 윈치(30)에 미치는 부하를 최소화시킬 수 있는 것이 특징인 현수교의 케이블설치용 인양장치의 설치구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 드라이빙 윈치(30)에는 각각 인장력을 제어하는 로드셀이 구성되어 있는 것이 특징인 현수교의 케이블설치용 인양장치의 설치구조.
   

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