KR101409886B1 - 적응적으로 설치된 스퍼드 캐리지를 구비한 장치 - Google Patents

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Abstract

종방향을 갖는 준설선의 실질적인 연직의 스퍼드를 수용하기 위한 장치에 있어서, 수평 횡단축 중심의 제한적인 회전이 가능하도록 설치된 스퍼드 캐리지를 포함하며, 상기 스퍼드 캐리지 상의 모멘트를 흡수하기 위해 상기 종방향에서 장력을 받는 상태로 상기 준설선과 상기 스퍼드 사이에 배치된 적어도 하나의 제1 및 제2 스프링 수단이 배치되며, 상기 제1 및 제2 스프링 수단은 상기 스퍼드가 하중을 받지 않을 때 서로 상쇄시키며, 상기 적어도 하나의 스프링 수단은, 상기 스퍼드 캐리지 상의 정해진 최대 모멘트로부터 상기 스프링 요소의 장력을 제한하기 위한 스프링력 제한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
준설선, 스퍼드, 캐리지, 완충, 모멘트, 장력, 와이어

Description

적응적으로 설치된 스퍼드 캐리지를 구비한 장치{APPARATUS WITH FLEXIBLY MOUNTED SPUD CARRIAGE}
본 발명은 전형적으로는 커터 흡입 준설선(cutter suction dredger)인 준설선(dredging vessel)의 실질적으로 연직의 폴(pole, 또는 스퍼드라고 지칭됨)을 수용하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는, 수평의 횡단축(transverse axis) 중심의 제한적인 회전이 가능하도록 설치된 스퍼드 캐리지(spud carriage)를 포함한다.
커다란 커터 흡입 준설선들은 바다에서 또는 비보호(unsheltered) 수중에서 종종 작업을 수행해야만 한다. 그러한 곳에서의 파도들은 준설선의 이동을 야기하며, 그러한 경우 준설선과 바닥 사이의 결합 상의 큰 힘이 약화될 수 있고, 상기 결합은 주로 스퍼드(spud)와 커터 래더(cutter ladder)에 의해 형성된다. 이러한 결합들은, 효율적인 커터 프로세스를 위해 한편으로는 단단해야만 하지만, 지나지게 뻣뻣하지는 않아아 하며 그 이유는 그렇지 않다면 더 커다란 파도들의 움직임을 따르는 상기 평저선(pontoon)에 의해 상기 스퍼드에 과도한 힘이 발생되기 때문이다.
본 발명은, 그것의 목적을 위해, 변화하는 견고성(rigidity) - 작은 파도의 경우 단단하고 임계적 파도 조건에서는 더 유연한 - 을 가지고 특히 스퍼드와 스퍼드 캐리지의 정해진 최대 하중에서 급격히 저하되는 견고성을 가지고 상기 평저선에 설치되는 스퍼드로서 행동하는 서두에서 기술한 유형의 장치를 제공해야만 한다.
상기 목적을 위해, 본 발명은 다음과 같은 특징을 갖는다:
- 상기 스퍼드 캐리지 상의 모멘트를 흡수하기 위해 상기 종방향에서 장력을 받는 상태로 상기 준설선과 상기 스퍼드 사이에 배치된 적어도 하나의 제1 및 제2 스프링 수단이 배치되며, 상기 제1 및 제2 스프링 수단은 상기 스퍼드가 하중을 받지 않을 때 서로 상쇄시킨다.
- 상기 적어도 하나의 스프링 수단은 스프링력이 더 증가하는 것을 거의 허용하지 않는 스프링력 제한 수단을 구비하며, 이에 의해 상기 스퍼드 캐리지 상에서 선체폭 방향의 축 중심으로 발생된 모멘트가 제한된다.
상기 스퍼드 상에 작용되는 종방향의 힘 F1은 스퍼드 포인트 상에서의 그라운드 반력(reaction force)이며, 커터 흡입 준설선의 경우 그것은 통상 커터 헤드 방향으로 작용한다. 그것은 상기 스퍼드 캐리지에 모멘트를 야기하며, 그리하여 상기 스퍼드 캐리지는 횡단축 중심으로 일정 각도 기울어지며, 제1 스프링 수단은 장력을 더 받고 제2 스프링 수단은 반대방향으로 장력을 잃는다. 그리하여, 스프링 수단과 함께 스퍼드 캐리지의 기울어짐특성(tiltability)은 이른바 견고성(rigidity)을 감소시키며 스퍼드 캐리지 상의 모멘트가 흡수될 수 있도록 한다. 스퍼드 캐리지 상의 모멘트가 정해진 최대의 모멘트보다 더 커지면, 스프링력은 거의 증가하지 않으며, 그리하여 선체횡단방향의 축을 중심으로 하여 스퍼드 캐리징 상에 작용하는 모멘트가 제한된다.
각각의 스프링 수단은 전형적으로 스프링력 제한 수단을 구비하며, 실제로 그것은 단지 종종 사용되는 제1 스프링 수단에 대한 스프링력 제한 수단이라는 것을 인지해야 한다. 그 이유는, 매우 큰 종방향 힘 F1은 통상적으로 단지 하나의 방향에서만 발생하기 때문이다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 스프링 수단은 요구되는 장력을 적용할 목적으로 각각 제1 및 제2 유압 실린더에 의해 준설선에 연결된다. 이러한 방식으로 그러한 장력은 간단한 방식으로 조절된다. 이러한 실시예에서, 스프링력 제한 수단은 유압 실린더의 바닥 측에 연결되는 피스톤 완충기에 의해 간단하게 실현될 수 있다. 피스톤 완충기는 전형적으로 자유 피스톤(free piston) 및 완충기를 구비한 실린더를 포함한다. 스프링에서의 장력이 완충기 압력의 함수인 정해진 최대값 이상이 되면, 주(main) 실린더의 피스톤 및 자유 피스톤을 구비한 실린더는 내측으로 이동하며, 이에 따라 스프링력은 단지 천천히 증가하고 반면 스퍼드 캐리지는 회전한다. 스퍼드 포인트 상의 힘이 전방으로 작용하고 있다면, 그 회전은 스퍼드 포인트가 준설선에 대해 전방으로 이동하도록 일어날 것이며, 그 결과 스퍼드 포인트 상에서의 힘이 크게 감소한다. 스퍼드 포인트 상의 힘이 최대값보다 작아지자 마자, 상기 피스톤은 완충기 압력의 영향 하에 다시 외측으로 이동한다.
보다 발전된 변형에 따르면, 제2 스프링 수단이 완전히 장력을 잃고 그것의 스프링력이 상실되는 경우 적어도 상기 제2 스프링 수단의 최소 장력을 유지하기 위해 스프링 인장 수단이 구비된다. 상당한 종방향의 힘의 경우 제1 스프링 수단은 이를테면 장력을 더 받는 반면 제2 스프링 수단은 장력을 잃게 됨으로써, 종방향 힘의 정해진 임계값에서 그 스프링력은 완전히 상실된다(이러한 경우 스프링 수단은 탄성 와이어이며, 그것은 상기 와이어가 느슨해지는 지점이다). 이러한 경우가 스프링 인장 수단에 의해 방지된다.
상기 스프링 인장 수단은 바람직하게는 유압 실린더의 피스톤로드에 배치되는 인장 플런저(tensioning plunger) 및 그것과 상호작동하는 하나의 완충기를 구비한다. 스프링 수단에 의해 인장 플런저 상에 작용되는 힘이, 완충기의 압력에 의존하는, 정해진 값 이하로 떨어지면, 인장 플런저는 외측으로 이동하며 그에 따라 정해진 최소값에서 스프링 수단에서의 장력을 유지한다.
바람직한 실시예에서, 상기 제1 및 제2 스프링 수단은 장력을 받는 제1 및 제2 와이어이며, 바람직하게는 강철 와이어이다. 가능한 배열에 따르면, 제1 및 제2 유압 실린더는 고정적으로 각각 제1 및 제2 인장 디스크에 연결되며, 이러한 인장 디스크들을 따라 상기 제1 및 제2 와이어가 안내된다. 제1 및 제2 인장 디스크들, 와이어들, 및 실린더들은 스퍼드 캐리지의 제1 및 제2 측 각각에서 서로 정반대 위치에서 횡단축에 수직한 하나의 평면 상에 배치된다. 제1(상대적으로 제2) 와이어는 이를테면, 횡단축 위의 스퍼드 캐리지 상의 제1 위치로부터 횡단축 아래의 스퍼드 캐리지 상의 제2 위치로, 제1(상대적으로 제2) 인장 디스크 및 스퍼드 캐리지의 제2(상대적으로 제1) 측 상에 위치된 안내 디스크들을 통하여, 안내된다. 상기 횡단축을 중심으로 하여 상기 제2 측으로 기울어짐이 발생하는 경우 제1 와이어는 스퍼드의 어느 한 쪽으로 당겨지는 반면 제2 와이어는 양측에서 느슨해진다. 따라서 이와 같은 사항은 횡단축의 위와 아래에서 스퍼드 캐리지의 어느 일측 상에 대칭적인 스프링 시스템을 형성한다. 이러한 구성의 실시예는 도 3을 참조하여 상세히 논의될 것이다.
게다가, 제1 및 제2 위치는 이를테면 이중 디스크이며, 이러한 이중 디스크는 스퍼드 캐리지 상에 설치되며 이중 디스크를 따라 제1 및 제2 와이어가 안내된다. 제1(상대적으로 제2) 와이어는, 스퍼드 캐리지의 제1(상대적으로 제2) 측 상의 외측단에서 그리고 스퍼드 캐리지의 제2(상대적으로 제1) 측 상의 타단에서, 준설선에 연결된다.
본 발명은 또한, 준설선의 실질적인 연직의 스퍼드를 수용하기 위한 장치에 있어서, 바람직하게는 선행하는 청구항들 중 어느 하나에 따른 장치에 있어서, 상기 스퍼드 캐리지를 두 개의 종방향 빔들을 따르도록 안내하기 위한 두 개의 슬라이드 슈를 포함하며, 상기 스퍼드 캐리지는 수평의 횡단축 및 수평의 종방향 축을 중심으로 제한적으로 회전하도록 설치된, 준설선의 스퍼드를 수용하기 이한 장치에 관한 것이다. 이를 달성하기 위해, 각각의 슬라이드 슈는 고정적으로 하나의 부시(bush)에 연결되며, 이러한 부시에서, 스퍼드 캐리지에 연결된 횡단축 부분은 각각의 경우에 정해진 연직방향의 움직임을 가지며 수용된다. 종방향 축 중심의 제한적인 회전성(rotability)은 결국 이러한 움직임 때문에 가능하다.
상기 횡단축 부분들은, 스퍼드 캐리지 내에서 회전하며, 이와 동시에, 스퍼드 캐리지에, 상당한 선체횡단방향의 힘과 슬라이드 슈의 선체방향의 축을 중심으로 한 모멘트를 전달할 수 있어야만 한다. 이와 같은 횡단축 부분에 대한 목적을 위해, 바람직한 일 실시예에서는, 두 개의 구형 베어링들이 구비된다. 종방향 축을 중심으로 기울어지는 동안 슬라이드 슈의 부시들 내에서의 횡단축의 연직 움직임을 댐핑(damping)시키기 위한 목적으로, 각각의 경우, 적어도 하나의 유압 실린더가 바람직하게 배치된다. 이것이, 일측으로부터 기립 위치로 스퍼드 캐리지가 다시 기울어지는 동안 수행되는 연직 완충 기능이다. 기립 위치로부터 일측으로 기울어지는 동안 횡단방향 및 수평방향의 완충은 아래에 기술되는 바와 같이 수행된다. 바람직한 일 실시예에서, 그러한 목적을 위해, 두 개의 연직 완충 실린더들에 의해 각각의 슬라이드 슈는 스퍼드 캐리지에 연결되며, 두 개의 실린더들의 피스톤 체적과 바닥 체적들은 서로 연결된다. 연직 완충에서 실린더들의 완충 작용은, 일측 상의 바닥 측을, 일측에서 스로틀 밸브를 통하여 완충기에 연결하고 타측에서 오버플로우 밸브를 통하여 탱크에 연결함으로써 달성된다.
더욱 발전된 실시예에 따르면, 스퍼드 캐리지는, 각각의 경우 횡단축 방향에서의 제한적인 수평 움직임을 가지면서, 하측 가이드 및 상측 가이드를 통하여 빈(bin) 내에 수용되며, 이에 따라, 스퍼드 캐리지는 수평의 종방향 축을 중심으로 제한적인 방식으로 기울어질 수 있다. 상기 상측 가이드는, 종방향 축 중심의 기울어짐이 일어나는 중의 수평의 완충을 발생시키기 위한 수단이 장착된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 수평 완충 수단은, 수평면 내의 종방향 축의 각 측에서, 스퍼드 캐리지 상에 선회 포인트(pivot point)를 갖는 L자형의 레버, 상기 레버의 제1 레그(leg)에 연결된 범퍼, 및 상기 레버의 제2 레그에 연결되고 상기 종방향 축에 근접하여 스퍼드 캐리지에 연결된 하나의 피스톤을 포함한다. 상기 스퍼드 캐리지가 종방향 축을 중심으로 기울어져 상기 빈(bin)을 향해 횡단 방향에서 이동할 때, 상기 레버는 피스톤의 외측 움직임을 제공한다.
수평 실린더의 피스톤 측은 스로틀 밸브를 통하여 일측에서 완충기에 연결되며 타측에서 오버플로우 밸브를 통하여 탱크에 연결된다. 평행하게 연견된 상기 스로틀 밸브 및 상기 오버플로우 밸브는 요구되는 완충 특성, 다시 말해서, 수평의 종방향 축 중심의 움직임을 댐핑하는 특성을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 다수의 비제한적 실시예들에 기초하여 더욱 명료해질 것이다.
도 1a 및 1b는 각각 커터 흡입 준설선의 측면도 및 평면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 장치의 가능한 실시에의 (선체길이 방향의) 측면도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 장치의 가능한 실시에의 (선체폭 방향의) 정면도이다.
도 3은 와이어 시스템(wire system)의 개략도이다.
도 4는 와이어 장력을 신장 또는 실린더 변위의 함수로서 나타내는 그래프이다.
도 5는 와이어 장력 제한 수단 및 와이어 인장 수단의 개략도이다.
도 6은 허용가능한 최대 스퍼드 포인트 힘 및 스퍼드 캐리지 모멘트 M을 깊이의 함수로 나타낸 전형적인 그래프이다.
도 7은 수평 및 연직 완충을 개략적으로 도시한다.
도 8은 상측 가이드와, 수평 또는 횡단축 방향 완충의 상면도이다.
도 9는 상측 가이드와, 수평 또는 횡단축 방향 완충의 단면도이다.
도 10은 횡단축 방향 완충의 실린더들에 대한 유압적 도식을 보여준다.
도 11a 및 11b는 각각 연직 완충 시스템의 종방향 도면 및 단면도이다.
도 11c 및 11d는 각각 완충 시스템이 배치 가능한 두 개의 위치를 도시한다.
도 12는 연직 완충의 실린더들에 대한 유압적 도식을 보여준다.
도 1은 커터 흡입 헤드(cutter suction head)를 구비한 준설선(dredging vessel)의 전형적인 모습을 도시한다. 도시된 상기 준설선은, 여러 부분들 중에서도 특히, 래더(1, ladder)와, 래더 권양기(9, ladder winch) 및 두 개의 측면 권양기(2)와, 보조 스퍼드(4, auxillary spud)와, 스퍼드 캐리지(6, spud carriage) 내에 수용된 작업 스퍼드(3, working spud)를 포함한다. 상기 래더(1)의 외측단에 커터 헤드(5, cutter head)가 배치되며, 실질적으로 흡입 튜브(10) 및 펌프(8)로 구성된 흡입 수단이 커터 헤드에 근접되게 구비된다. 상기 준설선은 또한 제어실(7)과, 갑판(12)과, 준설된 물질이 배출되는 압력 라인(11, pressure line)을 구비한다.
이러한 커터 흡입 준설선에서, 작업 스퍼드는 하나의 고정된 지점이 형성되 도록 하며, 커터 흡입 준설선은 준설 도중 그 고정된 지점 주위에서 유영(swim)할 수 있다. 상기 준설선에 대해 후측으로 스퍼드 캐리지를 이동시킴으로써 제한적인 전방 스텝들이 가능해지며, 이는 도 2를 참조하여 추가로 기술되어질 하나의 실린더를 가지고 전형적으로 일어난다. 작업 스퍼드(3)가 그것의 끝 위치(E)에 위치하면, 보조 스퍼드(4)를 사용하여 하나의 스텝이 일어난다. 즉, 보조 스퍼드(4)가 내려져 그것이 바닥에 대해 상기 준설선을 임시로 고정하며, 이후 작업 스퍼드가 올려져 그것의 출발 위치(I)로 복귀된다. 이후 작업 스퍼드가 해저(seabed)에 다시 고정되고 보조 스퍼드가 들어올려진다.
이제 본 발명에 따른 장치가 도 2a 및 2b에 도시된 일 실시예에 기초하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 수평의 종방향 실린더(13)에 의해 상기 준설선에 연결되는 스퍼드 캐리지(6)에 작업 스퍼드(3)가 수용된다. 상기 스퍼드 캐리지는 또한 홀딩 캐치(16, holding catch)와, 리프팅 캐치(17, lifting catch)와, 디스크 헤드들(14, 15)을 갖는 두 개의 리프팅 실린더를 구비한다. 이러한 부품들은 상기 스퍼드를 들어올릴 수 있는데, 이들 부품들은 본 발명의 일부분을 이루지 않기 때문에 여기서 상세히 설명하지 않는다.
상기 스퍼드 캐리지는 두 개의 종방향 가이드 빔(19) 상에서 안내될 수 있는 두 개의 슬라이드 슈(20, slide shoe)를 구비하며, 그리하여 상기 스퍼드 캐리지는 종방향 실린더(13)에 의해 준설선의 종방향으로 제한적인 범위에서 수평이동 가능하다. 상기 스퍼드 캐리지는 또한 슬라이드 슈(20)에 설치된 부시들(21, bushes)에 의해 수평 횡단축(18, horizontal transverse shaft) 중심으로 회전하도록 설치된 다.
종방향의 힘 F1에 의해 발생된 스퍼드 캐리지 상의 모멘트 M은 도 3에 개략적으로 도시된 강철 와이어들(steel wires)과 디스크들(discs)로 이루어진 시스템에 의해 흡수된다. 준설선과 스퍼드 캐리지(6) 사이에 배치된 제1 스프링 수단은 제1 강철 와이어(40)에 의해 형성된다. 일 외측단(42)에서 제1 강철 와이어(40)는 상기 횡단축의 오른쪽에서 상기 준설선에 연결된다. 이러한 제1 와이어(40)는 스퍼드 캐리지 상에 설치된 이중 디스크(34)를 통하여 상기 횡단축의 오른쪽에서 놓여진 인장 디스크(30, tensioning disc)로 연결되고, 상기 제1 와이어는 상기 인장 디스크(30)로부터 안내 디스크들(36, 37)을 따라 스퍼드 캐리지의 제2의 타측으로 대각방향으로 다시 끌어당겨지며, 마지막으로 상기 제1 와이어는 스퍼드 캐리지 상에 설치된 제2의 이중 디스크(35)를 거치도록 안내되어 상기 횡단축 왼편의 제2 타측의 다른 외측단(44)에서 상기 준설선에 연결된다. 유사한 방식으로, 제1 외측단(43)에서 상기 준설선에 연결된 제2 와이어는, 여러 디스크들(34, 31, 38, 39, 35)과 함께, 반대 방향으로 작용하는, 스퍼드 캐리지와 준설선 사이의 스프링 수단을 형성한다.
상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어는, 제1 인장 디스크(30, first tensioning disc) 및 제2 인장 디스크(31, second tensioning disc)에 각각 결합된 제1 및 제2 유압 실린더(32, 33) 각각에 장력을 받으며 붙들려 있다. 준설 수행 도중, 그라운드 반력 F1이 스퍼드 포인트 상에 전형적으로 작용되며(도 2a 참조), 이에 의해 스퍼드 캐리지 모멘트 M이 발생한다. 이러한 모멘트의 결과로서, 제2 와이 어(41)는 탄성적으로 늘어나고, 반면 제1 와이어(40)는 탄성적 인장력을 잃는다. 이는 도 4의 그래프에 의해 또한 도시되어 있으며, 이때 와이어 하중 F는 범위 1에서는 와이어 신장의 함수로서 나타내져 있고 범위 2에서는 실린더 변위의 함수로서 나타내져 있다. 상기 와이어는 힘 Fv로 장력을 받는다. 범위 1에서 상기 와이어는 탄성적으로 행동하고, 반면 범위 2에서 와이어 장력 제한 수단은 와이어가 더 신장되지 않도록 한다. 곡선 C´는 느슨해진 와이어의 와이어 장력을 보여준다. 와이어 인장 수단은 와이어 장력이 정해진 최소값 Fkrit 이하로 떨어지지 않도록 한다.
유압 실린더들(32, 33)은 모두 스프링력 제한 수단을 구비하며, 본 실시예에서는 도 5에 개략적으로 도시된 와이어 장력 제한 수단이 그것이다. 상기 스프링력 제한 수단(50)은, 자유 피스톤(51, free piston)과 완충기(52, accumulator)를 갖는 실린더로 구성된 피스톤 완충기(piston accumulator)를 포함한다. 유압 실린더(32)의 바닥측은 우선, 완충기(56)에 의해, 상기 와이어에의 바람직한 장력에 대응하는 바람직한 압력으로 가져가진다. 상기 와이어들의 장력이 상기 피스톤 완충기의 압력에 의존하는 정해진 최대값에 도달하면, 상기 자유 피스톤 및 유압 실린더(32)의 피스톤은 좌측으로 이동하며, 와이어 장력은 이러한 방식으로 제한된다. 큰 와이어 장력이 다시 떨어지면, 상기 실린더는 상기 피스톤 완충기의 영향 하에서 완전히 외측으로 되돌려진다.
허용가능한 최대 와이어 장력은 전형적으로 준설 깊이(dredging depth)의 함수이다. 도 6은, 허용가능한 최대 스퍼드 포인트 힘(spud point force) P 및 대응하는 허용가능한 최대 모멘트를 깊이의 함수로서 나타낸 그래프이다. 작은 깊이에 대해 그 힘(force)은 Fmax에 제한되어야 하며, 이는 시스템에 대한 설계값이다. 더 큰 깊이에 대해, 스퍼드 캐리지 모멘트는 임계값이 되며 하용되는 최대 스퍼드 힘은 깊이에 대해 거의 선형으로(linearly) 감소한다. 상기 와이어(40)에서의 최대 와이어 장력은 최대 스퍼드 캐리지 모멘트 M에 대한 측정치이며, 이러한 와이어 장력은 따라서 와이어 장력 제한 수단(52)의 완충기(52)를 적절한 압력으로 조절함으로써 제어될 수 있다. 허용되는 최대 와이어 장력에 이르면, 상기 피스톤은 바닥 방향으로 이동하며 스퍼드 캐리지는 스퍼드 힘 모멘트(spud force moment)에 영향 받으며 수평 횡단축을 중심으로 추가적인 각도로 회전할 수 있다. 스퍼드 캐리지의 이러한 추가적인 기울어짐(tilting)에 기해, 스퍼드에 작용하는 그라운드 반력은 캐리지 서스펜션(carriage suspension)이 단단하게 유지되는 경우에 비해 더 작아지게 된다. 따라서 이러한 시스템은 스퍼드 힘 모멘트와 스퍼드 포인트 힘을 제한한다.
상기 와이어들 중 하나, 예를 들어 제2 와이어(41)의 장력이 증가하면, 제1 와이어(40)의 와이어 장력은 동시에 감소한다. 제2 와이어(41)의 와이어 장력이 FNOM에 도달하면(도 4 참조), 제1 와이어(40)의 장력은 임계값 FKRIT로 떨어지며, 이 임계값 밑에서 제1 와이어(40)는 느슨해진다. 이를 방지하기 위해, 스프링 인장 수단(spring tensioning means)이 구비되며, 본 실시예에서는 상기 와이어에서의 최소 장력을 유지하기 위해 와이어 조임 수단(wire tightening means)으로 특히 구비된다. 본 실시예에서, 이러한 와이어 조임 수단은, 하나의 완충기(55)에 연결된 인 장 플런저(54, tensioning plunger)로 구성된다. 상기 완충기의 정확한 조절에 의해, 와이어 장력이 정해진 값 FKRIT 이하로 떨어질 때 상기 인장 플런저(54, tensioning plunger)가 확장된다.
도 2의 실시예에서 네 개의 강철 와이어들 즉, 우현(starboard)에서 서로 반대로 작용하는 제1 및 제2 와이어, 및 좌현(port)에서 서로 반대로 작용하는 두 개의 와이어들이 구비된다는 사실을 인지해야 하며, 이들 네 개의 와이어들은 유사한 디스크 조립체들(34, 30, 36, 37, 35 또는 34, 31, 38, 39, 35)에 의해 각각 안내된다.
도 7은 수평 및 연직 완충(buffering)의 원리를 개략적으로 도시한다. 스퍼드(3)가 선체폭 방향의 힘 Fd의 영향 하에서 수평의 종방향 축(80)을 중심으로 기울어지면, 즉 본 실시예에서 좌현(BB)에서 우현(SB)으로 기울어지면, 다음과 같은 사항들이 발생한다:
- 스퍼드 캐리지(6)의 하측 가이드(81)가 우현(SB)에서 상기 준설선과 접촉한다(화살표 P1 참조);
- 스퍼드 캐리지(6)의 상측 가이드(82)가 좌현(BB)에서 가압되며, 이에 의해 좌현(BB) 상의 수평 실린더(95, 도 8에 대한 설명 참조)가 확장된다; 우현(SB)에서 상측 가이드(82)는 준설선의 빈(bin)이 비워지도록 이동한다. 상기 힘 Fd가 떨어지면, 상기 두 개의 실린더들은 천천히 그것들의 초기 위치로 되돌아간다. 이것이, 스퍼드 힘의 선체폭 방향 성분에 의해 발생되는 스퍼드 캐리지와 준설선 사이의 힘 이 제한되어지도록 하는 수평 완충이다;
- 좌현(BB)에서, 수평 횡단축은, 슬라이드 슈(20) 상에 설치되어 계속적으로 스퍼드 캐리지의 전체 무게를 지탱하는 부시(21, bush) 내에 안착된다. 좌현(BB)에서 연직 실린더들(85)이 가압된다(화살표 P3 참조);
- 우현(SB) 상에서 연직 실린더들(85)이 확장됨으로써 슬라이드 슈(20)가 종방향의 슬라이드 빔(19)과 접촉을 유지할 수 있도록 한다;
- 선체폭 방향의 힘 Fd가 감소하면, 스퍼드 캐리지가 그것의 초기 위치로 되돌아가며, 이때 연직 완충 실린더들(85)은 접촉들을 방해하지 않으면서 댐핑 운동(damped movement)을 제공한다. 이것이 연직 완충이다.
- 스퍼드 캐리지가 선체폭 방향으로 기울어지더라도, 그것은 종방향 슬라이드 빔 상에서 슬라이딩할 수 있어야만 한다. 이러한 목적으로, 슬라이드 슈는 그것의 전체 표면에 걸쳐 종방향 슬라이드 빔과 접촉을 유지해야 하며 모서리에서 만나는 경우(선 접촉; line contact)가 없어야 한다. 이러한 "선회(pivoting)"는, 상기 가이드 슈의 강철 구조 및 종방향 슬라이드 빔과 접촉하는 실제적인 슬라이드 요소 사이에 (두꺼운) 러버 블럭(rubber block)을 설치함으로써 얻어진다.
도 8a를 참조하여, 상측 가이드(82)를 상세히 설명한다. 좌현(BB) 및 우현(SB) 상에서, 스퍼드 캐리지는, 수직축(91) 중심의 선회를 위해, 수평의 L자형 레버(92)의 제1 아암(first arm)에 의해, 범퍼(90)를 수용하는 범퍼 홀더(99)에 연결된다. 상기 레버(92)의 제2 아암은 수직축(94) 중심의 선회를 위해 유압 실린더(95)의 일 외측단에 연결되며, 유압 실린더(95)는 수직축(96) 중심의 선회를 위 해 그것의 타단에서 스퍼드 캐리지(6)와 연결된다. 범퍼 홀더(99)는, 한편으로는, 상기 축(91) 중심으로 선회하는 하나의 밸런스 요소(balanced element)로 구성되어, 상기 범퍼는 상기 스퍼드 캐리지가 하나의 수직축을 중심으로 작은 각도 회전하는 경우에도 상기 상측 가이드를 전체 길이에 걸쳐 가압하며, 그리고 상기 범퍼 홀더(99)는, 다른 한편으로는, 상기 밸런스 요소에 대해 선체길이 방향의(alongship) 하나의 축을 중심으로 회전할 수 있는 홀더(holder) 자체로 구성되어, 상기 범퍼는 상기 스퍼드 캐리지가 기울어져 슬라이드하는 경우에도 종방향의 슬라이드 빔과 전체 높이에 걸쳐 접촉하게 된다.
도 8b는 상기 스퍼드 캐리지가 우현(SB)으로 약 0.5°기울어지고 스퍼드 캐리지가 예를 들어 상측 가이드의 위치에서 우현(SB)으로 50 mm 이동한 경우를 도시한다. 그리하여 레버(92)(SB측)의 제2 아암은 빈(86, bin)을 향해 이동하고(화살표 PH1) 실린더(95)(SB측)는 확장되며(화살표 PC1), 반면 레버(92)(BB측)의 제2 아암은 빈(86)으로부터 떨어지게 이동하고(화살표 PH2) 실린더(95)(BB측)의 피스톤은 내측으로 이동할 수 있다(화살표 PC2).
이러한 실린더들(95)은 도 10에서 간단한 방식으로 도시된 유압 회로에 의해 제어된다. 상기 실린더들의 바닥측들은 간단한 방식으로 하나의 완충기(115)에 연결되는 반면 그 피스톤측들은 다른 하나의 완충기(116)에 연결된다. 상기 완충기(116)의 압력은 상기 완충기(115)보다 더 낮아서, 상기 실린더들은 스퍼드 캐리지가 하중을 받지 않는 상황에서 완전히 가압되며, 그리하여 상기 범퍼들은 항상 최대한 외측으로 이동하며 따라서 스퍼드가 똑바로 서 있을 때 상기 종방향 슬라이 드 빔들과 접촉한다. 최대 완충에서, 능동 실린더는 수동 실린더가 내측으로 이동하는 것보다 더 외측으로 이동하며, 그리하여 바닥 측에서의 오일의 결핍이 상기 완충기(115)에 의해 보상된다.
이러한 회로에 대해 스퍼드 캐리지가 좌현(BB)으로 기울어진 경우로 가정하여 설명할 것이며(도 7의 상황), 이때 좌현(BB) 실린더는 확장된다. 스퍼드 캐리지가 상대적으로 느린 움직임을 가질 때, 상기 오일은 실린더 95(BB)의 피스톤 측으로부터 스로틀 밸브(110)를 통하여 실린더 95(SB)의 피스톤 측으로 흐르기 시작하며, 이때 상기 후자는 완전히 내측방향으로 완충기(116)로 이동한다. 스퍼드 캐리지의 변위가 더욱 빠르게 일어날 때, 스로틀 밸브(110)의 압력 강하가 너무 커서 상기 오일은 오버플로우 밸브(112, overflow valve)를 통하여 탱크(tank)로 흘러나간다. 상기 탱크로 흘러나간 오일은 압력감소 밸브(113)를 통하여 공급도관(114)에 연결된 펌프에 의해 보상된다. 그리하여, 상기와 같은 유압 회로는, 크고 작은 선체폭 방향의 힘들 및 대응되는 종방향 축 중심의 빠르고 느린 스퍼드 캐리지 회전들의 댐핑을 가능케 한다.
상기 연직 버퍼링(vertical buffering)을 도 11을 참조하여 상세히 설명한다. 앞서 도 2에 대한 설명에서 이미 기술한 바와 같이, 스퍼드 캐리지는 선체길이 방향의 힘들을 흡수하기 위해 강철 와이어의 스프링력과는 반대로 횡단축(18) 중심으로 회전하도록 설치되어야만 한다. 게다가, 상기 스퍼드 캐리지는 선체폭 방향의 힘들을 흡수하기 위해 전형적으로 좌현(BB) 또는 우현(SB)으로 약 0.5°기울어질 수 있다. 좌현(BB) 및 우현(SB) 상에서의 상기 횡단축 부분들은 이때 휴지 위 치(rest position)에 대해 상대적으로 상방으로 약간 이동할 수 있고, 전형적으로는 약 50 mm 이동할 수 있다. 이는 도 11a 및 11b에서 도시되는 바와 같은 특수한 주 베어링(main bearing)을 사용함으로써 가능하게 된다. 상기 횡단축 부분(18a)은, 전형적으로 약 50 mm의 움직임을 갖는 그것의 외측단들에서 슬라이드 슈(20)에 고정적으로 연결된 부시들(108, 109) 내에 수용된다. 이러한 목적을 위해, 상기 횡단축 부분들(18a, 18b)은 이를테면 상측에서 평탄해질 수 있거나, 상기 부시들에 대한 대칭축의 위치는 상기 스퍼드 캐리지 내의 베어링 하우징에 대한 대칭축의 위치보다 50 mm 낮게 선택될 수 있다. 축부분(18a)의 중심부는 또한 두 개의 연직 중앙 플레이트들(104a, 104b)에 고정적으로 연결된 두 개의 구형 슬라이드 베어링들(105) 내에 수용되며, 상기 두 개의 연직 중앙 플레이트들(104a, 104b)은 상기 슬라이드 슈에 평행하게 배치되며 핀들(102) 및 일련의 볼트들(106)에 의해 상기 스퍼드 캐리지에 고정적으로 연결된다. 이러한 배열은 슬라이드 슈들 상의 선체폭 방향의 힘들이 스퍼드 캐리지에 전달될 수 있도록 한다. 상기 플랜지(104a)는 수평의 횡단축(18)의 어느 일측 상에서 두 개의 실린더들(100)에 의해 슬라이드 슈(20)에 연결되며, 이때 실린더들의 외측단들은 각각의 횡단축(101, 103) 중심의 선회를 위해 각각 중간 플레이트(104) 및 슬라이드 슈(20)에 연결된다.
연직 완충 실린더들의 목적은, 축부분들(18a, 18b)이 슬라이드 슈들의 부시들 내에 놓여질 때 수반하는 힘들을 제한하는 것이다. 이는 도 12에 도시된 유압 회로를 갖는 실린더들을 제어함으로써 달성된다.
상기 스퍼드 캐리지가 좌현(BB)로부터(도 7의 상황) 우현(SB)으로 원래대로 다시 기울어질 때 우현(SB) 상의 실린더들은 내측으로 이동하며, 이때 오일은 스로틀 밸브(135)에 의해 우현(SB) 실린더들의 바닥 측으로부터 완충기(134)로 흐른다. 그러한 움직임이 빠르게 일어나면, 상기 스로틀 밸브의 압력 강하는 너무 커서 상기 오일은 오버플로우 밸브(130)를 거쳐 탱크로 흘러나간다. 두 경우 모두 에너지가 파괴되고 댐핑이 달성된다. 오버플로우 밸브(131)는 지나치게 큰 압력들에 대해 두 실린더를 보호한다. 오버플로우 밸브(130)를 통해 탱크로 흐르는 오일은 펌프를 사용하여 감소 밸브(132)를 통해 도관들 내로 다시 운반되어진다. 압력 지원 밸브(133, pressure relief valve)는 지나치게 큰 압력에 대해 완충기(134)를 보호한다.
본 발명은 전술한 예시적인 실시예들에 제한적되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 지식을 가진 자에 의해 안출될 수 있는 모든 변형들을 포함하며, 본 발명의 사상은 다만 이하의 청구항들에 의해 정의된다. 마지막으로, 본 발명은 동일한 원리 - 파단(break) 보다 나은 굽힘 - 가 적용되는 특수한 부유 섬들(floating islands)에 마찬가지로 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 종방향을 갖는 준설선의 실질적인 연직의 스퍼드(3)를 수용하기 위한 장치에 있어서,
    수평 횡단축(18) 중심의 제한적인 회전이 가능하도록 설치된 스퍼드 캐리지(6)를 포함하며,
    상기 스퍼드 캐리지 상의 모멘트를 흡수하기 위해 상기 종방향에서 장력을 받는 상태로 상기 준설선과 상기 스퍼드 사이에 적어도 하나의 제1 및 제2 스프링 수단(40, 41)이 배치되며, 상기 제1 및 제2 스프링 수단은 상기 스퍼드가 하중을 받지 않을 때 서로간의 장력을 상쇄시키며,
    상기 적어도 하나의 스프링 수단은, 상기 스퍼드 캐리지 상의 정해진 최대 모멘트로부터 상기 스프링 요소의 장력을 제한하기 위한 스프링력 제한 수단(50)을 구비하며,
    상기 제1 및 제2 스프링 수단은, 요구되는 장력의 적용을 위해 제1 및 제2 유압 실린더(32, 33) 각각에 의해 상기 준설선에 연결되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프링력 제한 수단(50)은 스프링력이 더 증가하는 것을 거의 허용하지 않으며, 이에 의해 상기 스퍼드 캐리지 상에서 선체폭 방향의 축 중심으로 발생된 모멘트가 제한되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스프링력 제한 수단(50)은, 대응하는 상기 유압 실린더에 연결되는 피스톤 완충기(51, 52)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피스톤 완충기는 스프링에서의 장력이 완충기 압력의 함수인 정해진 최대값 이상이 되면 내측으로 이동하며, 이에 따라 스프링력은 단지 천천히 증가하고 반면 스퍼드 캐리지는 회전하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제2 스프링 수단의 스프링력이 떨어질 때 상기 제2 스프링 수단의 장력을 증가시키기 위한 스프링 인장 수단(54, 55)이 구비되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스프링 인장 수단은, 상기 유압 실린더의 피스톤 로드에 배치되는 인장 플런저(54) 및 상기 인장 플런저(54)와 상호작동하는 완충기(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스프링 수단은, 인장된 제1 및 제2 와이어인 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 와이어는 강철 와이어인 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유압 실린더는 제1 및 제2 인장 디스크(30, 31) 각각에 고정적으로 연결되며, 상기 제1 및 제2 인장 디스크(30, 31) 각각의 둘레를 따라 상기 제1 및 제2 와이어가 각각 안내되며, 상기 인장 디스크들은 상기 횡단축에 수직한 하나의 평면에서 상기 스퍼드 캐리지의 제1 및 제2 측 각각에 서로 정반대로 배치되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1(제2) 와이어는, 상기 스퍼드 캐리지 상의 제1 위치로부터 상기 스퍼드 캐리지 상의 제2 위치로, 제1(제2) 인장 디스크(30; 31) 및 상기 스퍼드 캐리지의 제2(제1) 측에 위치하는 하나 이상의 안내 디스크들(36, 37; 38, 39)을 통하여 안내되는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위치는 상기 스퍼드 상에 설치된 이중 디스크(34; 35)이며, 상기 제1 및 제2 와이어는 상기 이중 디스크(34; 35)를 따라 안내되며, 상기 제1(제2) 와이어는 상기 스퍼드 캐리지의 제1(제2) 측 상의 일 외측단에서 그리고 상기 스퍼드 캐리지의 제2(제1) 측 상의 타단에서 각각 상기 준설선에 연결되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  13. 준설선의 실질적인 연직의 스퍼드를 수용하기 위한 장치에 있어서, 제1항, 제2항, 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치에 있어서,
    상기 스퍼드 캐리지를 두 개의 종방향 빔들을 따르도록 안내하기 위한 두 개의 슬라이드 슈를 포함하며, 상기 스퍼드 캐리지는 수평의 종방향 축(80)을 중심으로 제한적으로 회전하도록 설치되며,
    각각의 상기 슬라이드 슈(20)는 하나의 부시(21)에 고정적으로 연결되며, 상기 스퍼드 캐리지에 연결된 하나의 횡단축 부분(18)은 상기 부시(21) 내에서 각각의 경우에 정해진 연직방향 움직임을 갖도록 수용된 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 횡단축 부분들(18a, 18b)은 구형의 베어링들에 의해 상기 스퍼드 캐리지에 연결되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 종방향 축을 중심으로 기울어짐이 발생하는 동안 상기 부시들(21) 내의 상기 횡단축 부분들(18)의 연직 움직임을 댐핑(damping)시키기 위하여, 각각의 슬라이드 슈(20)와 상기 스퍼드 캐리지 사이 각각에 적어도 하나의 유압 실린더(85)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  16. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스퍼드 캐리지는, 하측 가이드(81) 및 상측 가이드(82)를 통하여 빈(86, bin) 내에서 각각의 경우 횡단 방향의 제한적인 수평 움직임을 갖도록 수용됨으로써, 수평의 종방향 축을 중심으로 제한적인 방식으로 기울어질 수 있으며,
    상기 상측 가이드는, 상기 종방향 축 중심으로 기울어짐이 발생하는 동안 수평 완충을 발생시키기 위한 수단이 장착된 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수평 완충 수단(92)은, 상기 종방향 축의 각 측면에서 상기 스퍼드 캐리지 상의 선회 포인트(pivot point)를 갖는 레버, 상기 레버의 제1 레그(leg)에 연결되는 범퍼(90), 및 상기 레버의 제2 레그에 연결되며 상기 종방향 축에 근접하여 상기 스퍼드 캐리지에 연결되는 수평 실린더(95)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 상기 실린더(95)는 상기 수평의 종방향 축을 중심으로 한 움직임을 댐핑시키기 위한 유압 회로와 결합된 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 두 개의 수평 실린더들(95) 사이의 상기 유압 회로는, 하나의 스로틀 밸브 및 하나의 오버플로우 밸브의 평행한 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는, 준설선의 스퍼드를 수용하기 위한 장치.
  20. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 커터 흡입 준설선.
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