KR101635160B1

KR101635160B1 - 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법

Info

Publication number: KR101635160B1
Application number: KR1020140136575A
Authority: KR
Inventors: 신종호; 이재성; 박정만
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR20160058981A

Abstract

본 발명은 가동교의 필요로 인해 설치시 도개교의 형식과 사장교의 형식을 접목시켜 보다 경제적이며 효율적인 교량을 설치할 수 있도록 한 사장교형 다중 힌지 가동교 및 이의 에너지 저감 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교는 일정한 강폭을 두고 이격되게 호안에 설치됨과 동시에 일정한 높이를 갖는 주탑과; 상기 주탑의 하부에 수평하게 배치되며, 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트와; 상기 상판세그먼트 간에 삽입 설치되는 힌지와; 상기 주탑과 힌지 간에 각각 고정 설치되는 케이블과; 상기 케이블이 구동되어 상판세그먼트가 회전되도록 주탑의 하부에 설치되며, 모터와 다수개의 도르래로 구성된 구동부로 구성되고, 상기 힌지 중 첫 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₂, 세 번째 당기는 케이블의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트를 들어올린 후의 케이블의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하면 당겨지는 케이블의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1로 구성되며, 상기 케이블을 당기는 도르래의 크기 비는 케이블의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 에 맞춰 1:1.21:1.1로 구성되어, 상기 상판세그먼트가 내부 힌지에 의하여 두 번 더 접히도록 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법은 호안의 양측에 주탑을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트를 배치하며, 상기 상판세그먼트 간에 힌지를 삽입하여 상기 상판세그먼트 간을 상호 연결하며, 상기 주탑과 힌지 간에 케이블을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 모터와 다수개의 도르래로 이루어진 구동부를 배치하고, 상기 구동부에 케이블을 연결하여 상기 케이블의 감고, 푸는 것에 의해 상판세그먼트가 회전되도록 구성하되, 상기 힌지 중 첫 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₂, 세 번째 당기는 케이블의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트를 들어올린 후의 케이블의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하면 당겨지는 케이블의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1로 구성하며, 상기 케이블을 당기는 도르래의 크기 비는 케이블의 길이 비에 맞춰 1:1.21:1.1로 구성하여, 상기 상판세그먼트가 내부 힌지에 의하여 두 번 더 접히도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법{Cable Stayed Bridges movable multiple hinge and energy saving driving method thereof}

본 발명은 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법에 관한 것으로, 특히 사장교 형태로 케이블 자체에 동력을 작용하여 상판세그먼트를 개폐시키는 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량을 가동교 형식으로 설계하는 이유는 교량 아래로 배가 지나갈 수 있도록 계획고를 높였을 때 주변 도로와의 접속에 문제가 발생할 경우, 계획고의 조정보다 전체 종단선형을 조정하여 설계를 하면 전체적인 공사비 및 실효성 면에서 우수하기 때문이다.

또한, 해상 교량을 설계할 때에 배의 잦은 운행이 있으면 교량의 형하공간을 충분히 마련해주는 것이 적정한 계획이라고 하겠지만 일 년에 몇 차례 통과하는 경우 등은 굳이 계획고를 높이지 않고 통과구간만 가동교를 설치하는 것이 보다 효율적이기 때문에 가동교를 필요로 한다.

여기서, 종래의 가동교로는 대표적으로 도개교, 선회교, 승개교 등이 있다.

먼저, 상기 도개교는 교각 위의 수평 회전축을 중심으로 삼아 교량을 위쪽으로 약 70°가량 들어올려 선박의 항해를 위한 공간을 만드는 형식으로서, 경간의 중앙에 절단면이 있어, 교량의 중간이 양쪽으로 올라가는 이엽식과 경간의 한쪽에만 회전축이 있어 교량 전체를 한쪽으로 들어올리는 일엽식이 있다.

그러나 상기한 도개교는 캔틸레버 보 형태의 교량이 상하로 움직이므로 개폐할 때 부담을 줄이기 위해 교량과 균형을 이루는 무거운 추를 필요로 하고, 교면에 풍압을 받으면 상당한 동력을 필요로 한다는 단점이 있다.

또한, 상기 선회교는 교체가 피벗(pivot)을 중심으로 수평면 내에서 회전하는 형식이며, 교량의 상판 일부가 수평으로 회전하며 열렸다 닫혔다 하여 배가 지나다닐 수 있게 한 교량이다.

그러나 상기한 선회교는 교각이 항로를 방해할 위험이 있으며, 폭이 넓은 수로일지라도 중심 선회축 및 기초에 의해 유효 폭이 감소하는 단점이 있다.

또한, 파도가 교량의 경간 단부에 계속 치게 된다면 배가 지나갈 때 안전문제가 발생할 수 있는 한계점이 있다.

그리고 상기 승개교는 선박을 통과시키기 위해서 양쪽의 교각 위에 탑을 만들어, 그 탑 꼭대기에 설치한 도르래를 중추에 의해 작동되는 보에 매달아 상하 운동을 하게 함으로써 교체를 움직일 수 있도록 만든 교량이다.

여기서, 상기한 승개교는 구조적으로 가장 안전하고 설계가 단순하다는 단점이 있지만, 운전, 유지관리비가 많이 들며, 선박이 통행하기에 충분한 공간을 수면상에 확보하고자 할 때와 고정교로는 공사비가 많이 소요된다.

그리고 경간이 완전히 올라가지 않은 상태에서 배가 들어오는 경우가 있어 사고의 위험이 큰 한계를 나타내는 문제가 있다.

공개특허공보 10-2013-0051535(공개일: 2013.05.21)

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가동교의 필요로 인해 설치시 도개교의 형식과 사장교의 형식을 접목시켜 보다 경제적이며 효율적인 교량을 설치할 수 있도록 한 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법에서 다중 힌지 가동교 자체는 일정한 강폭을 두고 이격되게 호안에 설치됨과 동시에 일정한 높이를 갖는 주탑과; 상기 주탑의 하부에 수평하게 배치되며, 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트와; 상기 상판세그먼트 간에 삽입 설치되는 힌지와; 상기 주탑과 힌지 간에 각각 고정 설치되는 케이블과; 상기 케이블이 구동되어 상판세그먼트가 회전되도록 주탑의 하부에 설치되며, 모터와 다수개의 도르래로 구성된 구동부로 구성되고, 상기 힌지 중 첫 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₂, 세 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트를 들어올린 후의 케이블의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하고, 당겨지는 케이블의 길이를 각각 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1로 구성되며, 상기 케이블을 당기는 도르래의 크기 비는 케이블의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 에 맞춰 1:1.21:1.1로 구성되어, 상기 상판세그먼트가 내부 힌지에 의하여 두 번 더 접히도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법은 호안의 양측에 주탑을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트를 배치하며, 상기 상판세그먼트 간에 힌지를 삽입하여 상기 상판세그먼트 간을 상호 연결하며, 상기 주탑과 힌지 간에 케이블을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 모터와 다수개의 도르래로 이루어진 구동부를 배치하고, 상기 구동부에 케이블을 연결하여 상기 케이블의 감고, 푸는 것에 의해 상판세그먼트가 회전되도록 구성하되, 상기 힌지 중 첫 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₂, 세 번째 당기는 케이블의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트를 들어올린 후의 케이블의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하면 당겨지는 케이블의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1로 구성하며, 상기 케이블을 당기는 도르래의 크기 비는 케이블의 길이 비에 맞춰 1:1.21:1.1로 구성하여, 상기 상판세그먼트가 내부 힌지에 의하여 두 번 더 접히도록 구성함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교 및 이의 에너지 저감 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 상판세그먼트 내부에 힌지가 설치되어 상판세그먼트 가동시 상판세그먼트가 두 번 더 접히도록 하여 협소한 하천에서의 선박통행을 용이하게 하며, 적은 에너지로 보다 넓은 항로를 확보할 수 있는 경제적인 장점이 있다.

둘째, 본 발명은 도개교와 사장교를 결합한 형태이므로 안전성 측면에서도 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교를 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 작동상태를 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 케이블과 도르래와의 상관관계를 도시한 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 도르래 부분을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 작동상태를 도시한 개념도.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교를 도시한 개념도, 도 2는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교를 도시한 예시도, 도 3은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 작동상태를 도시한 예시도, 도 4는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 케이블과 도르래와의 상관관계를 도시한 예시도, 도 5는 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 도르래 부분을 도시한 예시도, 도 6은 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 작동상태를 도시한 개념도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교(B)는 일정한 강폭을 두고 이격되게 호안에 설치됨과 동시에 일정한 높이를 갖는 주탑(100)과; 상기 주탑(100)의 하부에 수평하게 배치되며, 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트(200)와; 상기 상판세그먼트(200) 간에 삽입 설치되는 힌지(300)와; 상기 주탑(100)과 힌지(300) 간에 각각 고정 설치되는 케이블(400)과; 상기 케이블(400)이 구동되어 상판세그먼트(200)가 회전되도록 주탑(100)의 하부에 설치되는 구동부(500)로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교(B)는 주탑(100), 상판세그먼트(200), 힌지(300), 케이블(400) 및 구동부(500)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.

여기서, 상기 주탑(100)은 일정한 강폭을 두고 이격되게 호안에 설치됨과 동시에 일정한 높이를 갖는 구조물이다.

또한, 상기 상판세그먼트(200)는 적어도 2 이상으로 구성되어, 상기 주탑(100)의 하부에 수평하게 배치된다.

그리고 상기 힌지(300)는 상판세그먼트(200) 간에 삽입 설치된다.

또한, 상기 케이블(400)은 주탑(100)과 힌지(300) 간에 각각 고정 설치된다.

그리고 상기 케이블(400)의 길이 비는 1:1.21:1.1로 구성된다.

또한, 상기 구동부(500)는 주탑(100)의 하부에 설치되어, 상기 케이블(400)을 구동시켜 상판세그먼트(200)의 회전이 이루어지도록 모터(510)와 다수개의 도르래(520)로 구성된다.

또한, 상기 케이블(400)의 길이 비는 1:1.21:1.1로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교(B)는 가동교로서 도개교 형태와 사장교 형식, 그리고 내부 힌지를 접목시켜 경제성과 효율성을 동시에 만족시키는 구조물로서, 그 형태는 각 교량을 구성하는 상판세그먼트(200)와, 상기 상판세그먼트(200)를 들어올릴 수 있는 높이를 결정하는 주탑(100)과, 상기 상판세그먼트(200)에 동력을 가하여 실질적으로 상판세그먼트(200)를 들어올리는 케이블(400)로 구성된다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교(B)는 교량 측면의 모습에서 첫 번째 힌지(300)를 당기는 케이블(400)의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지(300)를 당기는 케이블(400)의 길이를 ℓ₂, 세 번째 당기는 케이블(400)의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트(200)를 들어올린 후의 케이블(400)의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하면 당겨지는 케이블(400)의 길이 비를 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1이다.

따라서, 케이블(400)을 당기는 도르래(520)의 크기 비 또한 1:1.21:1.1로 맞춰 돌려야 한다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동부(500)의 도르래(520)의 크기 비는 상술한 바와 같이 1:1.21:1.1로 맞춰 제작하고, 모터(510)를 양단에 설치하여 모터(510)를 작동시켜 케이블(400)을 감고, 푸는 방식이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법은 호안의 양측에 주탑(100)을 설치하고, 상기 주탑(100)의 하부에 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트(200)를 배치하며, 상기 상판세그먼트(200) 간에 힌지(300)를 삽입하여 상기 상판세그먼트(200) 간을 상호 연결하며, 상기 주탑(100)과 힌지(300) 간에 케이블(400)을 설치하고, 상기 주탑(100)의 하부에 구동부(500)를 배치하고, 상기 구동부(500)에 케이블(400)을 연결하여 상기 케이블(400)의 감고, 푸는 것에 의해 상판세그먼트(200)가 회전되도록 구성한다.

또한, 상기 구동부(500)는 모터(510)와 다수개의 도르래(520)로 이루어진다.

그리고 상기 케이블(400)의 길이 비는 1:1.21:1.1로 이루어진다.

또한, 상기 도르래(520)의 크기 비는 1:1.21:1.1로 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법은 상판세그먼트(200)의 가동시에는 구동부(500)의 모터(510)를 작동시켜 상기 모터(510)의 회전력에 의해서 상기 모터(510)에 연결된 케이블(400)이 감김과 동시에 상기 케이블(400)의 일측에 연결된 상판세그먼트(200)를 들어올리게 되며, 이때 상기 상판세그먼트(200) 간에는 힌지(300)가 설치되어 있어, 상기 힌지(300)에 의해서 각각의 상판세그먼트(200)가 개별적으로 접혀지게 되며, 상기 상판세그먼트(200)의 고정시에는 상기와 같이 접힌 상판세그먼트(200)를 구동부(500)의 모터(510)를 역회전시켜 상기 모터(510)에 의해 연결된 케이블(400)을 풀면, 상기 케이블(400)에 연결된 상판세그먼트(200)가 강상으로 서서히 펼쳐지면서 수평한 상판세그먼트(200)가 된다.

따라서, 본 발명에 따른 사장교형 다중 힌지 가동교는 케이블(400)의 감고 푸는 것에 의해 상판세그먼트(200)의 개폐가 원활하게 이루어지므로 강폭이 협소한 하천에서 선박의 운행을 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다.

100: 주탑 200: 상판세그먼트
300: 힌지 400: 케이블
500: 구동부 510: 모터
520: 도르래 B: 사장교형 다중 힌지 가동교

Claims

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호안의 양측에 주탑을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 적어도 2 이상으로 구성되는 상판세그먼트를 배치하며, 상기 상판세그먼트 간에 힌지를 삽입하여 상기 상판세그먼트 간을 상호 연결하며, 상기 주탑과 힌지 간에 케이블을 설치하고, 상기 주탑의 하부에 모터와 다수개의 도르래로 이루어진 구동부를 배치하고, 상기 구동부에 케이블을 연결하여 상기 케이블의 감고, 푸는 것에 의해 상판세그먼트가 회전됨으로써 가동교의 중앙이 개방되게 구성하되,
상기 힌지 중 첫 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₁, 두 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₂, 세 번째 힌지를 당기는 케이블의 길이를 ℓ₃라 할 경우에, 최종적으로 상판세그먼트를 들어올린 후의 케이블의 길이를 각각 ℓ'₁, ℓ'₂, ℓ'₃ 라 하고, 당겨지는 케이블의 길이를 각각 Δℓ₁, Δℓ₂, Δℓ₃ 로 표시하면 그 길이 비는 Δℓ₁:Δℓ₂: Δℓ₃=1:1.21:1.1로 구성하며, 상기 케이블을 당기는 도르래의 크기 비는 당겨지는 케이블의 길이 비에 맞춰 1:1.21:1.1로 구성하여, 순차적으로 배열되는 힌지 중 양 끝 힌지 보다 양 끝 힌지 사이의 힌지가 구동부로 인하여 일정 길이만큼 더 인양되게 케이블의 권취 길이 비율을 구성함으로써, 케이블의 권취에 따라 상기 양 끝 힌지 사이의 힌지가 더 가변되는 결과, 상기 2이상으로 구성되는 세그먼트들 의 배열 형상이, 상기 가동교를 통과하는 선박이 가동교와 간섭되지 않고 통과될 수 있는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 사장교형 다중 힌지 가동교의 에너지 저감 구동방법.
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