KR101533759B1 - 헬리데크용 소화노즐 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 헬리데크용 소화노즐에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되어 평상시에는 데크 속에 닫혀있다가 작동 시에는 수압으로 팝업(POP-UP)되어 배치된 분사팁이 회전하면서 살수(撒水)하는 헬리데크용 소화노즐에 관한 것이다.
본 발명에 따른 헬리데크용 소화노즐은 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서, 상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 급수관과 체결되는 결합부가 구비되고, 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 경로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 피스톤부와; 하부가 개구된 소정 길이의 원통 형상으로 피스톤부에 삽입되되 하부에는 피스톤부의 상부와 맞물림부가 형성되어 소정 높이까지 자유 승강이 가능하며, 피스톤부를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 노즐부;를 포함하여 이루어지며, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 노즐부의 수직 중심축을 기준으로 회전 가능하고, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 피스톤부에 삽입된 승강부가 소정 높이로 팝업(POP-UP) 가능하며, 적어도 하나 이상의 상기 로테이션 팁홀은 상기 노줄부의 수직중심축을 기준으로 25 ~ 45도 기울어진 것을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 헬리데크용 소화노즐은 분사되는 유체력에 의한 다운포스(DOWN FORCE)가 발생하여 피스톤부와 노즐부간의 마찰력을 감소시켜 주는 이점이 있다.
이로 인하여, 회전속도가 증가되어 소화영역이 넓어지는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 종래의 소화노즐보다 소화물질의 도달 높이 및 도달 범위가 향상되는 이점이 있다.
본 발명에 따른 헬리데크용 소화노즐은 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서, 상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 급수관과 체결되는 결합부가 구비되고, 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 경로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 피스톤부와; 하부가 개구된 소정 길이의 원통 형상으로 피스톤부에 삽입되되 하부에는 피스톤부의 상부와 맞물림부가 형성되어 소정 높이까지 자유 승강이 가능하며, 피스톤부를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 노즐부;를 포함하여 이루어지며, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 노즐부의 수직 중심축을 기준으로 회전 가능하고, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 피스톤부에 삽입된 승강부가 소정 높이로 팝업(POP-UP) 가능하며, 적어도 하나 이상의 상기 로테이션 팁홀은 상기 노줄부의 수직중심축을 기준으로 25 ~ 45도 기울어진 것을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 헬리데크용 소화노즐은 분사되는 유체력에 의한 다운포스(DOWN FORCE)가 발생하여 피스톤부와 노즐부간의 마찰력을 감소시켜 주는 이점이 있다.
이로 인하여, 회전속도가 증가되어 소화영역이 넓어지는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 종래의 소화노즐보다 소화물질의 도달 높이 및 도달 범위가 향상되는 이점이 있다.
Description
본 발명은 헬리데크용 소화노즐에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되어 평상시에는 데크 속에 닫혀있다가 작동 시에는 수압으로 팝업(POP-UP)되어 배치된 분사팁이 회전하면서 살수(撒水)하는 헬리데크용 소화노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 드릴쉽(Drill ship)이나 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 등과 같은 해양 구조물(Offshore plant) 또는 대형 컨테이너(Container)선이나 유조선(Crude oil tanker) 등과 같은 상선 등은 먼바다에 장기간 체류 또는 이동하기 때문에 인원 이동을 위해서 헬리콥터(Helicopter)를 운용해야 하고, 이로 인해 선수 또는 선미에 헬리데크(Helideck)의 설치를 필요로 한다.
또한, 심해 에너지 개발의 가속화에 따른 발전하고 있는 해양 프로젝트에서는 많은 승조원이 오랜 기간 동안 먼바다에서 머물러야 하는 해양 프로젝트용 부유식 구조물 내지 해양플랜트가 사용되고 있다.
헬리콥터는 이러한 해양플랜트의 효율적이고도 신속한 운송 수단으로서, 해양플랜트의 헬리콥터 이착륙을 위한 헬리데크를 이용하여 이착륙을 한다.
여기서, 헬리데크는 해양플랜트의 거주구역 상부에 위치하여 인원의 접근이 용이하고, 헬리콥터 이착륙에 장애물이 없도록 배치된 것으로서, 해양플랜트에 대한 중요한 접근 수단이자 비상 탈출 구조물인 것이다.
이러한 헬리데크의 주변 영역에는 헬리콥터의 추락 등에 의한 헬리데크의 화재 발생시 이를 진압하기 위한 화재 방재 장치가 필요하다.
헬리데크 화재 방재 시스템에서는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 하나 FMS(Fixed Monitor System)이고 다른 하나는 DIFFS(Deck Inyegrated Fire Fighting System)이다.
이러한 헬리데크용 화재 방재 장치로 공개번호 제10-2013-0048590호, 발명의 명칭 "헬리데크가 구비된 선박", 한국 공개번호 제10-2013-0002553호, 발명의 명칭 "헬리데크 폼 모니터" 등을 제안하고 있다.
또한, DIFFS(Deck Inyegrated Fire Fighting System)로 헬리데크 영역(Heli-deck Area)의 지면에서 노즐을 통하여 물을 분사하게 되는데, 한국 등록번호 제10-1282702호, 발명의 명칭 "급수홀을 가지는 소화용 분무노즐"이 제안하고 있다.
그런데, 이러한 종래 헬리데크용 화재 방재 장치의 노즐에 있어서 소화시 작동 압력에 따른 물의 소모량이 많고 소모되는 유량에 비해서 소화 영역이 좁으며 동일한 조건에서 소화 도달 범위가 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐을 구성하는 영역에 따라 홀(Hole)의 배치나 직경, 수량, 배치 각도를 조절하여 동일한 조건에서 소화물질의 도달 높이 및 범위가 향상되도록 하는 헬리데크용 소화노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서, 상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 급수관과 체결되는 결합부가 구비되고, 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 경로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 피스톤부와; 하부가 개구된 소정 길이의 원통 형상으로 피스톤부에 삽입되되 하부에는 피스톤부의 상부와 맞물림부가 형성되어 소정 높이까지 자유 승강이 가능하며, 피스톤부를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀(TIP HOLE)이 형성된 노즐부;를 포함하여 이루어지며, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 노즐부의 수직 중심축을 기준으로 회전 가능하고, 노즐부는 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 피스톤부에 삽입된 승강부가 소정 높이로 팝업(POP-UP) 가능하며, 적어도 하나 이상의 상기 로테이션 팁홀은 상기 노줄부의 수직중심축을 기준으로 25 ~ 45도 기울어진 것을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 분사되는 유체력에 의한 다운포스(DOWN FORCE)가 발생하여 피스톤부와 노즐부간의 마찰력을 감소시켜 주는 이점이 있다.
이로 인하여, 회전속도가 증가되어 소화영역이 넓어지는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 종래의 소화노즐보다 소화물질의 도달 높이 및 도달 범위가 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소화노즐에 대한 개략 설명도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화노즐에 대한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐에 대한 단면도.
도 4는 도 3의 A 부분 상세 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐에 대한 단면도.
도 6은 도 5의 B 부분 상세 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐의 사시도.
도 8은 본 발명의 실험을 위한 유동 영역 및 격자 생성을 나타내는 개략도.
도 9는 본 발명의 실험을 위한 수치해석을 위한 경계조건 설정 개략도.
도 10은 본 발명을 위한 실험 1의 경우를 나타내는 사시도.
도 11a은 실험 1에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 11b는 실험 1에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 11c은 실험 1에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 11d는 실험 1에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 12a은 실험 1에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 12b는 실험 1에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 12c은 실험 1에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 12d는 실험 1에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 13a은 실험 1에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 13b는 실험 1에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 13c은 실험 1에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 13d는 실험 1에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 14a은 실험 1에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14b는 실험 1에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14c은 실험 1에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14d는 실험 1에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 15는 본 발명을 위한 실험 2의 경우를 나타내는 사시도.
도 16a은 실험 2에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 16b는 실험 2에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 16c은 실험 2에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 16d는 실험 2에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 17a은 실험 2에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 17b는 실험 2에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 17c은 실험 2에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 17d는 실험 2에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 18a은 실험 2에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 18b는 실험 2에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 18c은 실험 2에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 18d는 실험 2에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 19a은 실험 2에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19b는 실험 2에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19c은 실험 2에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19d는 실험 2에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 20은 본 발명을 위한 실험 3의 경우를 나타내는 사시도.
도 21a은 실험 3에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 21b는 실험 3에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 21c은 실험 3에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 21d는 실험 3에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 22a은 실험 3에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 22b는 실험 3에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 22c은 실험 3에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 22d는 실험 3에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 23a은 실험 3에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 23b는 실험 3에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 23c은 실험 3에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 23d는 실험 3에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 24a은 실험 3에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24b는 실험 3에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24c은 실험 3에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24d는 실험 3에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 25는 본 발명을 위한 실험 4의 경우를 나타내는 사시도.
도 26a은 실험 4에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 26b는 실험 4에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 26c은 실험 4에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 26d는 실험 4에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 27a은 실험 4에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 27b는 실험 4에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 27c은 실험 4에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 27d는 실험 4에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 28a은 실험 4에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 28b는 실험 4에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 28c은 실험 4에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 28d는 실험 4에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 29a은 실험 4에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29b는 실험 4에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29c은 실험 4에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29d는 실험 4에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 30은 본 발명을 위한 실험 5의 경우를 나타내는 사시도.
도 31a은 실험 5에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 31b는 실험 5에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 31c은 실험 5에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 31d는 실험 5에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 32a은 실험 5에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 32b는 실험 5에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 32c은 실험 5에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 32d는 실험 5에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 33a은 실험 5에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 33b는 실험 5에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 33c은 실험 5에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 33d는 실험 5에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 34a은 실험 5에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34b는 실험 5에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34c은 실험 5에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34d는 실험 5에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 35a은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35b는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35c은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35d는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36a은 실험 3에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36b는 실험 4에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36d는 실험 4에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37a은 실험 3에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37b는 실험 5에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37d는 실험 5에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 38은 실험 1 내지 실험 5의 결과에 따른 소화영역을 표시한 도면.
도 39a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 39b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 39c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 39d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 40a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 40b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 40c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 40d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 41a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 41b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 41c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 41d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 42a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 43a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 43b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 43c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 43d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 44a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 44b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 44c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 44d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 45a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 45b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 45c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 45d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 46a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화노즐에 대한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐에 대한 단면도.
도 4는 도 3의 A 부분 상세 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐에 대한 단면도.
도 6은 도 5의 B 부분 상세 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐의 사시도.
도 8은 본 발명의 실험을 위한 유동 영역 및 격자 생성을 나타내는 개략도.
도 9는 본 발명의 실험을 위한 수치해석을 위한 경계조건 설정 개략도.
도 10은 본 발명을 위한 실험 1의 경우를 나타내는 사시도.
도 11a은 실험 1에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 11b는 실험 1에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 11c은 실험 1에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 11d는 실험 1에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 12a은 실험 1에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 12b는 실험 1에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 12c은 실험 1에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 12d는 실험 1에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 13a은 실험 1에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 13b는 실험 1에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 13c은 실험 1에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 13d는 실험 1에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 14a은 실험 1에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14b는 실험 1에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14c은 실험 1에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 14d는 실험 1에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 15는 본 발명을 위한 실험 2의 경우를 나타내는 사시도.
도 16a은 실험 2에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 16b는 실험 2에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 16c은 실험 2에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 16d는 실험 2에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 17a은 실험 2에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 17b는 실험 2에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 17c은 실험 2에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 17d는 실험 2에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 18a은 실험 2에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 18b는 실험 2에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 18c은 실험 2에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 18d는 실험 2에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 19a은 실험 2에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19b는 실험 2에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19c은 실험 2에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 19d는 실험 2에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 20은 본 발명을 위한 실험 3의 경우를 나타내는 사시도.
도 21a은 실험 3에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 21b는 실험 3에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 21c은 실험 3에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 21d는 실험 3에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 22a은 실험 3에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 22b는 실험 3에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 22c은 실험 3에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 22d는 실험 3에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 23a은 실험 3에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 23b는 실험 3에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 23c은 실험 3에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 23d는 실험 3에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 24a은 실험 3에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24b는 실험 3에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24c은 실험 3에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 24d는 실험 3에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 25는 본 발명을 위한 실험 4의 경우를 나타내는 사시도.
도 26a은 실험 4에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 26b는 실험 4에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 26c은 실험 4에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 26d는 실험 4에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 27a은 실험 4에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 27b는 실험 4에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 27c은 실험 4에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 27d는 실험 4에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 28a은 실험 4에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 28b는 실험 4에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 28c은 실험 4에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 28d는 실험 4에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 29a은 실험 4에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29b는 실험 4에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29c은 실험 4에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 29d는 실험 4에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 30은 본 발명을 위한 실험 5의 경우를 나타내는 사시도.
도 31a은 실험 5에 따른 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 31b는 실험 5에 따른 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 31c은 실험 5에 따른 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 31d는 실험 5에 따른 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 32a은 실험 5에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 32b는 실험 5에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 32c은 실험 5에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 32d는 실험 5에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 33a은 실험 5에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 33b는 실험 5에 따른 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 33c은 실험 5에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 33d는 실험 5에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 34a은 실험 5에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34b는 실험 5에 따른 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34c은 실험 5에 따른 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 34d는 실험 5에 따른 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 35a은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35b는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35c은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 35d는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36a은 실험 3에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36b는 실험 4에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 36d는 실험 4에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37a은 실험 3에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37b는 실험 5에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 37d는 실험 5에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면.
도 38은 실험 1 내지 실험 5의 결과에 따른 소화영역을 표시한 도면.
도 39a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 39b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 39c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 39d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 40a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 40b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 40c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 40d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 41a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 41b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 41c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 41d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 42a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42c은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 42d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 43a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 43b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 43c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 43d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 44a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 44b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 44c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 44d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 45a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 45b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시한 도면.
도 45c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 45d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시한 도면.
도 46a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46c은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
도 46d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 도면.
이하, 본 발명에서 제안하는 헬리데크용 소화노즐에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략할 수도 있다.
또한, 본 발명은 헬리데크용으로 개발하였으나, 그 용도를 헬리데크용으로 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소화노즐에 대한 영역 개략 설명도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화노즐에 대한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소화노즐에 대한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분 상세 단면도이며, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소화노즐에 대한 단면도이고, 도 6은 도 5의 B 부분 상세 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서 소화 노즐의 일 예로 피스톤부(10), 노즐부(20), 노즐헤드부(23), 바디부(30)로 구분하여 명칭을 부여할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 피스톤부(10) 및 노즐부(20)를 포함하며 이루어지되, 상기 피스톤부(10) 및 노즐부(20)에는 본 발명의 기술적 사상이 내포되어 있는 홀(HOLE)이 형성되며, 이러한 홀(HOLE)들의 직경, 각도, 배치 및 수량에 따라서 본 발명이 결정된다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 피스톤부(10) 및 노즐부(20)를 포함하여 이루어지고, 피스톤부(10)에는 피스톤팁홀(111)이 형성되어 있는 피스톤팁부(110)가 있으며, 노즐부(20)에는 로테이션팁홀(221)이 형성되어 있는 로테이션팁부(220)와 노즐팁홀이 형성되어 있는 노즐팁부(230)를 포함하여 이루어지되, 본 발명에서는 노즐팁홀이 없는 노즐팁부(230)를 제안한다.
참고로, 도 1 내지 도 4에 도시된 헬리데크용 소화노즐의 구성 요소는 본 발명의 일 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상은 도 1 내지 도 4에 도시된 각 구성 요소의 형상의 변경이나 일부 구성 요소의 제거 또는 대체가 이루어지더라도 본 발명에서 설명될 피스톤부(10)와 노즐부(20)의 팁홀의 배치나 직경, 수량, 배치 각도를 이용하여 헬리데크용 소화노즐의 소화 기능을 갖춘 모든 노즐에 적용가능한 것으로 해석되어야 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서, 상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 결합부(13)가 구비되고 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 통로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀(111)이 형성된 피스톤부(10)와; 하부가 개구된 원통 형상으로 피스톤부(10)에 삽입되어 연장되되 하부에 피스톤부(10)의 상부와 맞물림부(21)가 형성되어 소정 높이까지 승강이 가능하며, 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀(211)이 형성된 노즐부(20);를 포함하여 이루어진다.
결합부(13)는 도 4에 도시된 바와 같이 급수관에 해당되는 바디부(30)의 내측면과 결합된다. 결합 방법은 나사 조임 체결 또는 용접 등 선택적으로 적용하여 결합될 수 있다.
또한, 노즐부(20)는 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 노즐부의 수직 중심축(y축)을 기준으로 회전 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 노즐부(20)는 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 피스톤부(10)에 삽입된 승강부(22)가 소정 높이로 팝업(POP-UP) 가능한 것을 특징으로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 로테이션 팁홀(221)은 노즐부의 수직중심축(y축)을 기준으로 25 ~ 45도 기울어진 것을 특징으로 하며, 더욱 바람직하게는 약 30도 정도 기울어진 것을 특징으로 한다.
또한, 피스톤 팁홀(111) 각각의 사이즈는 로테이션 팁홀(221) 중 가장 큰 사이즈보다 작은 것을 특징으로 한다. 이는 후술하는 실험을 통하여 설명되겠지만, 급수관인 바디부(30)를 통하여 유입되는 작동 유체(물)가 피스톤팁부에서 가장 처음 분사되는 구조이므로 피스톤 팁홀(111)의 직경이 크면 클수록 상부로 도달되는 작동 유체(물)의 압력과 유량이 낮아지기 때문이다.
또한, 로테이션 팁홀(221)은 길이 방향으로 적어도 2열 이상 배열되는 것을 특징으로 한다. 이는 노즐부(20)의 회전중심축(y축)을 기준으로 회전력을 높이기 위한 것으로, 적어도 2열이 서로 이격되어 마주보면서 길이방향으로 배열되어 분사되면 동일한 조건에서 상대적으로 높은 회전력을 얻을 수 있기 때문이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 헬리데크용 소화노즐은 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서, 상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 결합부(13)가 구비되고 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 통로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀(111)이 형성된 피스톤부(10)와; 하부가 개구된 원통 형상으로 피스톤부(10)에 삽입되어 연장되되 하부에 피스톤부(10)의 상부와 맞물림부(21)가 형성되어 소정 높이까지 승강이 가능하며, 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀(211)이 형성된 노즐부(20);를 포함하여 이루어진다.
결합부(13)는 도 6에 도시된 바와 같이 급수관에 해당되는 바디부(30)의 내측면과 결합된다. 결합 방법은 나사 조임 체결 또는 용접 등 선택적으로 적용하여 결합될 수 있다.
또한, 노즐부(20)는 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 노즐부의 수직 중심축(y축)을 기준으로 회전 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 노즐부(20)는 피스톤부(10)를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 피스톤부(10)에 삽입된 승강부(22)가 소정 높이 팝업(POP-UP) 가능한 것을 특징으로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 로테이션 팁홀(221)은 노즐부의 수직중심축(y축)을 기준으로 25 ~ 45도 기울어진 것을 특징으로 하며, 더욱 바람직하게는 약 30도 정도 기울어진 것을 특징으로 한다.
또한, 피스톤 팁홀(111) 각각의 사이즈는 로테이션 팁홀(221) 중 가장 큰 사이즈보다 작은 것을 특징으로 한다. 이는 후술하는 실험을 통하여 설명되겠지만, 급수관인 바디부(30)를 통하여 유입되는 작동 유체(물)가 피스톤팁부에서 가장 처음 분사되는 구조이므로 피스톤 팁홀(111)의 직경이 크면 클수록 상부로 도달되는 작동 유체(물)의 압력과 유량이 낮아지기 때문이다.
또한, 로테이션 팁홀(221)은 길이 방향으로 적어도 2열 이상 배열되는 것을 특징으로 한다. 이는 노즐부(20)의 회전중심축(y축)을 기준으로 회전력을 높이기 위한 것으로, 적어도 2열이 서로 이격되어 마주보면서 길이방향으로 배열되어 분사되면 동일한 조건에서 상대적으로 높은 회전력을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 노즐부 하부에 위치하는 적어도 하나 이상의 로테이션 팁홀(221)은 노즐부의 수직중심축(y축)을 기준으로 90도 기울어진 것을 특징으로 한다. 즉, 수직중심축(y축)을 기준으로 직교하는 방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다. 이는 후술하는 실험을 통하여 얻어진 결과로, 노즐부(20) 하부에 위치하는 일부 로테이션 팁홀(221)을 수평하게 기울였을 때도 상대적으로 높은 회전력을 얻을 수 있었다.
본 발명은 다음과 같은 실험 결과를 토대로 완성되었다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실험에 사용되는 소화 노즐은 피스톤팁부(110), 로테이션팁부(220), 노즐팁부(230)로 구분되고 각부는 피스톤팁홀(111), 로테이션팁홀(221), 노즐팁홀(231)를 포함하여 이루어지며 다음과 같이 실험이 진행하였다.
3개의 구간 즉, 피스톤팁부(110), 로테이션팁부(220), 노즐팁부(230)에 대한 각각의 팁홀(111, 221, 231)에 대한 직경, 각도, 수량 등을 변경하여 실험을 진행하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, 유동 영역 및 격자 생성은 ICEM CFD(전산유체역학) V12.1를 사용하여 8,626,753 노드(Nodes)와 16,495,595 요소(Elements)로 분석하였다.
수치해석을 위한 경계조건 설정은 도 9 및 표 1과 같이 하여 실험하였다.
| 해석유형 | Steady State analysis |
| 난류모델 | SST Model |
| 작동유체 | Air/Water at 25℃ |
| 입구조건 | Static Pressure 4[bar] |
| 출구조건 | opening Pressure 0[Pa] |
| 벽면조건 | No slip condition |
| 계산반복 | 3,000 Iteration |
| 레퍼런스 압력 | 1 [atm] |
1. 실험 1의 경우
도 7 및 도 10을 참조하면, 피스톤팁홀(111)은 직경 2mm로 6개가 배치되고 각각은 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다. 로테이션팁홀(221)은 직경 3mm로 3개씩 좌우하여 2줄로 배치되고 도합 6개의 홀로 구성된다. 노즐팁홀(231)은 없다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 11b에서는 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 11c에 도시된 바와 같이, 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 11d에서는 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 12b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 12d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 13b에서는 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 13d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 14b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 14c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 14d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이다.
2. 실험 2의 경우
도 7 및 도 15를 참조하면, 피스톤팁홀(111)은 직경 3mm로 6개가 배치되고 각각은 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다. 로테이션팁홀(221)은 직경 3mm로 3개씩 좌우하여 2줄로 배치되고 도합 6개의 홀로 구성된다. 노즐팁홀(231)은 없다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 16b에서는 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 16c에 도시된 바와 같이, 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 16d에서는 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 17b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 17c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 17d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 18b에서는 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 18c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 18d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 19a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 19b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 19c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 19d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이다.
3. 실험 3의 경우
도 7 및 도 20을 참조하면, 피스톤팁홀(111)은 직경 2mm로 4개가 배치되고 각각은 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다. 로테이션팁홀(221)은 직경 3mm로 3개씩 좌우하여 2줄로 배치되고 도합 6개의 홀로 구성된다. 노즐팁홀(231)은 직경 3mm로 4개가 배치되고 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다.
도 21a에 도시된 바와 같이, 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 21b에서는 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 21c에 도시된 바와 같이, 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 21d에서는 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 22b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 22c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 22d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 23b에서는 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 23c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 23d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 24a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 24b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 24c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 24d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이다.
4. 실험 4의 경우
도 7 및 도 25를 참조하면, 피스톤팁홀(111)은 직경 3mm로 4개가 배치되고 각각은 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다. 로테이션팁홀(221)은 직경 3mm로 3개씩 좌우하여 2줄로 배치되고 도합 6개의 홀로 구성된다. 노즐팁홀(231)은 직경 2mm로 2개가 배치되고 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다.
특히, 실험 3과 4는 유량을 동일한 조건으로 맞추기 위하여 피스톤팁홀(110) 및 노즐팁홀(310) 직경의 합이 동일하도록 하였다.
도 26a에 도시된 바와 같이, 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 26b에서는 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 26c에 도시된 바와 같이, 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 26d에서는 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 27a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 27b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 27c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 27d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 28a에 도시된 바와 같이, 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 28b에서는 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 28c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 28d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 29a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 29b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 29c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 29d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이다.
5. 실험 5의 경우
도 7 및 도 30을 참조하면, 피스톤팁홀(111)은 직경 4mm로 4개가 배치되고 각각은 45도 V탭 가공하였다. 로테이션팁홀(221)은 직경 2mm로 3개씩 좌우하여 2줄로 배치되고 도합 6개의 홀로 구성된다. 노즐팁홀(231)은 직경 3mm로 4개가 배치되고 상방향으로 60도의 분사각을 갖는다.
특히, 실험 5는 실험 3 및 4의 유량과 동일한 조건으로 맞추기 위하여 피스톤팁홀(111), 로테이션팁홀(221) 및 노즐팁홀(231)의 직경 및 수량 등을 변경 적용하였다.
도 31a에 도시된 바와 같이, 노즐의 정면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 31b에서는 노즐의 정면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 31c에 도시된 바와 같이, 노즐의 측면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 31d에서는 노즐의 측면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 32a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 32b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 32c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 32d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 33a에 도시된 바와 같이, 노즐팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 33b에서는 노즐팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 33c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 33d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 34a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 34b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 34c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 34d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이다.
6. 실험 1과 실험 2의 비교
도 35a은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 직경 2mm로 6개로 구성되어 있다.
도 35b는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 직경 3mm로 6개로 구성되어 있다.
도 35c은 실험 1에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면이다.
도 35d는 실험 2에서 피스톤팁홀이 보이지 않는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면이다.
7. 실험 3과 실험 4의 비교
도 36a은 실험 3에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 직경 2mm로 4개로 구성되어 있다.
도 36b는 실험 4에서 피스톤팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 직경 3mm로 4개로 구성되어 있다.
도 36c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 노즐팁홀은 직경 3mm로 4개로 구성되어 있다.
도 36d는 실험 4에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 노즐팁홀은 직경 2mm로 2개로 구성되어 있다.
8. 실험3과 실험 5의 비교
도 37a은 실험 3에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 직경 2mm로 4개로 구성되고, 로테이션팁홀은 직경 3mm로 3개씩 2줄로 구성된다.
도 37b는 실험 5에서 피스톤팁홀 및 로테이션팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 피스톤팁홀은 V 탭을 내어 4개로 구성되고, 로테이션팁홀은 직경 2mm로 3개씩 2줄로 구성된다.
도 37c은 실험 3에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 노즐팁홀은 직경 3mm로 4개로 구성된다.
도 37d는 실험 5에서 노즐팁홀이 보이는 부분의 압력 분포를 나타내는 도면으로, 노즐팁홀이 직경 3mm로 4개로 구성된다.
이와 같이, 실험 1 내지 실험 5의 결과를 해석하면 도 38 및 표 2와 같이 나타난다.
| 구분 | 최대유속(㎧) | 최대높이(m) | 소화영역(㎥) | 반경(m) |
| 실험 1 | 49.239 | 3.14365 | 109.0080 | 5m 이상 |
| 실험 2 | 41.499 | 2.34556 | 79.9646 | 5m 이상 |
| 실험 3 | 44.321 | 2.67256 | 62.0429 | 5m 이상 |
| 실험 4 | 42.743 | 2.42731 | 45.2160 | 5m 이상 |
| 실험 5 | 39.629 | 2.20435 | 48.5716 | 5m 이상 |
이상과 같이, 소화노즐 기초설계를 위해 3개 팁부(피스톤팁부, 로테이션팁부, 노즐팁부)의 직경, 각도, 배치, 수량을 변화시켜 유동해석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
가. 피스톤팁부의 팁홀의 직경을 변경한 실험 1과 실험 2를 비교한 결과, 피스톤팁부의 팁홀의 직경이 작은 실험 1의 경우가 실험 2보다 분사 최대 높이와 소화영역이 더 높게 산출되었다.
본 설계 노즐들은 입구측에서 유입된 작동유체가 피스톤팁부에서 가장 처음 분사되는 구조이므로 이곳의 직경이 크면 클수록 상부로 도달되는 작동 유체의 압력과 유량이 낮아진다.
따라서 피스톤팁부의 직경이 작은 실험 1에서 최대 분사 높이와 작동 유체가 도달하는 소화영역이 더 크게 산출되고 로테이션팁부에 의한 노즐(NOZZLE)의 회전력 또한 높을 것으로 판단된다.
나. 노즐상부에 팁홀(TIP HOLE)을 배치한 실험 3과 실험 4를 비교한 결과 최대 분사 높이와 최대 분사 유속은 비슷한 결과값이 산출되었으나 노즐팁홀의 개수가 더 많은 실험 3에서 소화영역이 더 크게 관찰되었다. 노즐팁홀의 직경은 실험 4가 더 작으나 피스톤팁홀 직경이 더 작은 실험 3에서 비교적 더 높은 값이 산출되었다.
다. 피스톤 팁홀을 45도 V탭 가공한 실험 5의 경우, V탭 가공을 통해 45도 각도로 분사되는 패턴을 기대하였으나 유동해석 결과에서는 최대 30도 정도의 분사각으로 관찰할 수 있었고 피스톤팁홀에서 분사되는 작동유체의 유량이 크고 노즐팁홀의 직경이 작아 회전력은 가장 낮을 것으로 예상된다.
이상과 같은 실험 결과에 따라서, 본 발명을 다음과 같이 실시하게 되었다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 소화노즐은 다음과 같다.
도 39a에 도시된 바와 같이, 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 39b에서는 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 39c에 도시된 바와 같이, 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 39d에서는 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 40a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 40b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 40c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 40d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다. 특히, 본 발명에 있어서 로테이션팁홀(221)은 도 40c 및 도 40d에 잘 나타나 있듯이 길이 방향 중심축(y축)의 횡단면에서 접선 방향과 가까운 방향으로 관통되어 있어서 회전력을 상승시키는데 중요한 인자가 된다.
도 41a에 도시된 바와 같이, 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 41b에서는 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 41c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 41d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 42a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 42b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 42c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 42d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 것으로, 소화 최대 높이 3.824m와 소화영역 130.81㎥이상이 예상된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 소화노즐은 다음과 같다.
도 43a에 도시된 바와 같이, 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 43b에서는 노즐을 정면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 43c에 도시된 바와 같이, 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 43d에서는 노즐을 측면에서 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 44a에 도시된 바와 같이, 피스톤팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 44b에서는 피스톤팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 44c에 도시된 바와 같이, 로테이션팁부의 단면에서 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 44d에서는 로테이션팁부의 단면에서 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다. 특히, 본 발명에 있어서 로테이션팁홀(221)은 도 44c 및 도 44d에 잘 나타나 있듯이 길이 방향 중심축(y축)의 횡단면에서 접선 방향과 가까운 방향으로 관통되어 있어서 회전력을 상승시키는데 중요한 인자가 된다.
도 45a에 도시된 바와 같이, 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 45b에서는 노즐 상부에서 아래로 바라보았을 때 분사에 따른 방향벡터를 표시하고 있다.
도 45c에 도시된 바와 같이, 일측에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있으며, 도 45d에서는 동일 평면에서 90도 회전한 방향에서 바라본 노즐에서 분사되는 전체 분사 속도를 색깔로 구별하여 표시하고 있다.
도 46a에 도시된 바와 같이, 경사지게 바라본 방향에서 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 46b에 도시된 바와 같이, 정면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 것이며, 도 46c에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 바라본 소화영역 전체를 표시한 것이고, 도 46d에 도시된 바와 같이, 후면에서 바라본 소화영역 전체를 표시한 것으로, 소화 최대 높이 3.645m와 소화영역 130.08㎥이상이 예상된다.
그러므로, 실험 1 내지 실험 5와 본 발명의 제 1실시예 및 제 2실시예는 표 3과 같은 해석에 도달한다.
| 구분 | 최대유속 (m/s) |
최대높이 (m) |
소화영역 (㎥) |
회전력 (Nm) |
FORCE Y (N) |
유량 (kg/s) |
반경 (m) |
| 실험1 | 49.239 | 3.14365 | 109.0080 | 0.119791 | 768.843 | 1.01527 | 5m이상 |
| 실험2 | 41.499 | 2.34556 | 79.9646 | 0.119030 | 766.816 | 1.55724 | 5m이상 |
| 실험3 | 44.321 | 2.67256 | 62.0429 | 0.159202 | 851.666 | 1.49409 | 5m이상 |
| 실험4 | 42.743 | 2.42731 | 45.2160 | 0.091142 | 766.855 | 1.34815 | 5m이상 |
| 실험5 | 39.629 | 2.20435 | 48.5716 | 0.063525 | 808.264 | 2.37381 | 5m이상 |
| 제1실시예 | 39.797 | 3.82431 | 130.8100 | 0.146826 | 752.245 | 1.37113 | 5m이상 |
| 제2실시예 | 40.337 | 3.64526 | 130.0800 | 0.173398 | 760.591 | 1.36073 | 5m이상 |
여기서 FORCE Y는 배관으로 통해 노즐로 유입되는 작동유체가 노즐 회전부를 밀어올리는 힘을 말한다.(이 힘이 작을 수록 노즐부(회전부)와 피스톤부(고정부)간의 마찰력이 감소되며 회전속도가 증가한다.)
상기 표 3의 최대높이가 높을수록, 소화영역이 넓으면 넓을수록, 회전력이 높을수록, Force Y가 낮을수록 소화영역이 넓어진다.
즉, 기존 설계 제품에는 다음과 같은 문제점이 내재하고 있었다.
기존의 설계 노즐에서는 분사 팁홀(TIP HOLE)의 개수가 많아 작동압력에 따른 소모유량이 많고 유량이 많이 소모되는데 비해 소화영역과 도달범위가 적으며 회전 분사력이 작아 회전속도가 느리게 관찰되었다.
회전속도가 느려지게 된 것은 배관에서 노즐로 유입되며 상부로 밀어 올리는 유체의 힘에 의해 노즐부(회전부)와 피스톤부(고정부)의 마찰력이 증가되어 발생하는 것으로 판단되었다.
소화영역과 도달범위가 비교적 넒은 결과를 보이는 실험 예는 최상단부의 노즐팁홀이 없는 경우로 최상단의 팁홀이 회전력 및 소화범위에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
이러한 문제점을 개선하여 본 발명을 실행한 결과 다음과 같은 이점을 도출할 수 있었다.
기존의 설계 노즐에서 최상단의 노즐팁홀(NOZZLE TIP HOLE)을 제거하고 회전력을 발생시키는 로테이션팁홀의 구조를 경사지게 배치하거나 혼합 배치하여 분사되는 유체력에 의한 다운포스(DOWN FORCE)를 이용하여 노즐부(회전부)와 피스톤부(고정부)의 마찰력을 감소시켜 회전분사 속도를 높여 소화영역을 넓게 확보할 수 있었다.
또한, 소화물질의 도달 높이 및 범위에 영향을 주는 최상단의 노즐팁홀을 제거하였지만 본 발명의 시뮬레이션 결과에서는 경사진 로테이션팁홀에 의해 기존의 설계 제품보다 도달 높이 및 도달 범위가 1.2 ~ 3배까지 월등하게 증가할 수 있었다.
10 : 피스톤부 20 : 노즐부
23 : 노즐헤드부 30 : 바디부
110 : 피스톤팁부 111 : 피스톤팁홀
220 : 로테이션팁부 221 : 로테이션팁홀
23 : 노즐헤드부 30 : 바디부
110 : 피스톤팁부 111 : 피스톤팁홀
220 : 로테이션팁부 221 : 로테이션팁홀
Claims (4)
- 선박 또는 OFF-SHORE PLANT에서 헬기의 이착륙에 사용되는 헬리데크에 설치되며 화재시 팝업(POP-UP)되어 분사하는 노즐에 있어서,
상하가 개구된 원통 형상으로 외표면에 급수관과 체결되는 결합부가 구비되고, 상기 급수관을 통하여 유입되는 물이 이동되는 경로가 구비되며, 외주면을 따라 방사상으로 분사되도록 복수 개의 피스톤 팁홀이 형성된 피스톤부와;
하부가 개구된 소정 길이의 원통 형상으로 상기 피스톤부에 삽입되되, 하부에는 상기 피스톤부의 상부와 맞물림부가 형성되어 소정 높이까지 자유 승강이 가능하며, 상기 피스톤부를 통하여 전달되는 물에 의해 소정 회전력을 발생하면서 외부로 분사되도록 외주면에 접선 방향으로 복수 개의 로테이션 팁홀이 형성된 노즐부;를 포함하여 이루어지며,
상기 노즐부는 상기 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 상기 노즐부의 수직 중심축을 기준으로 회전 가능하며,
상기 노즐부는 상기 피스톤부를 통하여 전달되는 소정 압력의 물에 의해 상기 피스톤부에 삽입된 승강부가 소정 높이로 팝업(POP-UP) 가능하며,
적어도 하나 이상의 상기 로테이션 팁홀은 상기 노즐부의 수직중심축을 기준으로 25 ~ 45도 기울어지며,
상기 피스톤 팁홀 각각의 사이즈는 상기 로테이션 팁홀 중 가장 큰 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 헬리데크용 소화 노즐. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 로테이션 팁홀은 길이방향으로 적어도 2열 이상 배열되는 것을 특징으로 하는 헬리데크용 소화 노즐. - 제 1 항에 있어서,
상기 노즐부 하부에 위치하는 적어도 하나 이상의 상기 로테이션 팁홀은 상기 노즐부의 수직중심축을 기준으로 90도 기울어진 것을 특징으로 하는 헬리데크용 소화 노즐.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140132331A KR101533759B1 (ko) | 2014-10-01 | 2014-10-01 | 헬리데크용 소화노즐 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101533759B1 true KR101533759B1 (ko) | 2015-07-03 |
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ID=53788494
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| KR1020140132331A KR101533759B1 (ko) | 2014-10-01 | 2014-10-01 | 헬리데크용 소화노즐 |
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| KR (1) | KR101533759B1 (ko) |
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