KR102077242B1 - 마스트 성형용 멘드렐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재 마스트의 성형을 위해 제공되는 마스트 성형용 멘드렐을 이루는 적층몸체부의 둘레면 중 적어도 어느 한 부위에는 내측 부위로 요입된 수축부가 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 마스트 성형용 멘드렐이 제공되며, 이를 통해 복합소재로 만들어지는 마스트의 성형시 경화된 복합재 마스트로부터의 탈형이 용이하게 이루어질 수 있도록 하면서도 정밀한 성형이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

마스트 성형용 멘드렐{mandrel for composite a sail boat mast}

본 발명은 멘드렐에 관련된 것으로써, 더욱 구체적으로는 복합소재로 만들어지는 마스트의 성형시 탈형이 용이하게 이루어질 수 있도록 하면서도 정밀한 성형이 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 마스트 성형용 멘드렐에 관한 것이다.

일반적으로 선박에 적용되는 마스트는 돛(sail)을 달기 위해 사용되는 기둥으로써, 주로 선박의 갑판 중 중앙에 수직하게 세워진 상태로 고정 설치된다.

이와 같은 마스트는 바람에 의한 돛의 영향을 가장 크게 제공받으면서 지탱하도록 구성되어야 함에 따라 충분한 강도를 가지면서도 가벼워야만 하며, 이에 최근에는 상기한 마스트를 복합소재(예컨대, 섬유강화복합소재 등)로 형성함으로써 무게는 가벼우면서도 강도의 향상을 이룰 수 있도록 하고 있다.

이러한 복합소재로 이루어진 마스트에 관련하여는 등록특허 제10-1234546호애 기재된 바와 같다.

한편, 전술된 바와 같은 복합소재 마스트는 단면이 원통형으로 형성되는 것이 아니라 대략 타원형의 단면을 갖도록 이루어짐과 더불어 상부로 갈수록 점차 축관되는 구조로 이루어지기 때문에 통상적인 자동화 공정을 이용한 방법으로는 그 가공이 극히 어렵다.

이에 따라, 종래에는 상기한 복합소재 마스트의 경우 멘드릴의 표면에 다수의 프리프레그를 적층한 후 경화시킴으로써 제조하였다.

하지만, 전술된 일반적인 복합소재 마스트 제조방법은 복합소재의 경화가 완료된 이후 상기 복합소재 마스트로부터 멘드렐을 탈형하기 위한 작업이 용이하지 않아서 복합소재 마스트의 내면에 대한 손상 발생이 항상 존재할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-1234546호

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 복합소재로 만들어지는 마스트의 성형시 탈형이 용이하게 이루어질 수 있도록 하면서도 정밀한 성형이 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 마스트 성형용 멘드렐을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐에 따르면, 복합재 마스트의 성형을 위해 제공되면서 프리프레그가 적층되는 적층몸체부를 갖는 마스트 성형용 멘드렐에 있어서, 상기 적층몸체부의 둘레면 중 적어도 어느 한 부위에는 내측 부위로 요입된 수축부가 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 적층몸체부는 내부가 빈 관체로 형성되면서 타원형 혹은, 트랙형과 같이 두 방향으로 돌출된 유선형의 단면을 갖도록 형성되고, 상기 수축부는 적층몸체부의 두 돌출 방향측 부위에 각각 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수축부는 적층몸체부의 둘레면 일부를 내향 요입되게 절곡 형성하여 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수축부 중 적층몸체부의 둘레면으로부터 절곡이 시작되는 입구측 부위는 상기 수축부의 내측 부위에 비해 틈새가 좁게 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수축부 내에는 탄성 변형이 가능한 탄성블럭이 구비됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐은 그의 일부가 수축 가능하게 이루어짐에 따라 복합소재로 만들어지는 마스트의 성형시 해당 복합재 마스트로부터의 탈형이 용이하게 이루어질 수 있게 되며, 이로써 마스트 성형용 멘드렐의 탈형시 복합재 마스트의 손상 발생은 방지된다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐은 수축부의 입구측 부위에 돌출단을 추가로 형성하여 상기 입구측 부위에 대한 틈새를 축소시키도록 구성됨에 따라 해당 틈새를 통해 수축부 내로 복합재가 변형되는 현상을 미연에 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

특히, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐은 수축부 내에 탄성블럭을 추가로 구비함에 따라 상기 수축부 내로의 복합재 변형은 더욱 안정적으로 방지할 수 있으면서도 수축은 원활히 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐의 외관 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 3은 도 2의 “A”부 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐 중 수축부의 입구측 부위에 돌출단이 비형성된 상태를 설명하기 위해 나타낸 확대도

이하, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐의 외관 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐(10)은 복합재 마스트(20)의 성형을 위해 제공되는 멘드렐로써, 크게 적층몸체부(100)와 장착부(200)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 적층몸체부(100)는 프리프레그가 적층되면서 복합재 마스트(20)의 성형을 위한 작업 공간으로 제공되는 부위이고, 상기 장착부(200)는 상기 적층몸체부(100)의 양 끝단으로부터 연장 형성되면서 각종 조작이나 운반 혹은, 여타 장비에의 장착을 위한 용도로 사용하기 위해 제공되는 부위이다.

특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 적층몸체부(100)에 수축부(110)가 추가로 형성됨을 제시하며, 이를 통해 복합재 마스트(20)가 완성되어 이 복합재 마스트(20)로부터 멘드렐(10)을 탈형하는 작업이 쉽고 원활히 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 수축부(110)는 상기 적층몸체부(100)의 둘레면 중 적어도 어느 한 부위에 형성되면서 상기 적층몸체부(100)의 내측 부위로 요입되도록 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수축부(110)가 상기 적층몸체부(100)의 둘레면 일부를 내향 요입되게 절곡 형성하여 형성됨을 제시한다.

즉, 상기 적층몸체부(100)를 내부가 빈 관체로 형성됨에 따라 상기 수축부(110)는 상기 적층몸체부(100)의 둘레면 일부를 절곡하여 형성될 수 있도록 한 것이다.

이와 함께, 상기 수축부(110) 중 적층몸체부(100)의 둘레면으로부터 절곡이 시작되는 입구측 부위는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수축부(110)의 내측 부위에 비해 틈새가 좁게 형성됨을 추가적인 특징으로 제시한다.

즉, 상기 수축부(110)의 내부 공간이 넓으면 넓을수록 수축되는 면적이 커짐에 따라 복합재 마스트(20)로부터의 탈형이 쉽게 이루어질 수 있지만, 상기 수축부(110)의 절곡이 시작되는 입구측 부위가 넓을수록 첨부된 도 4와 같이 해당 부위에 의한 틈새만큼 복합재 마스트(20)의 내면측 변형이 발생될 우려가 크기 때문이다.

이때, 상기 수축부(110)의 절곡이 시작되는 입구측 부위를 상기 수축부(110)의 내측 부위에 비해 틈새가 좁게 형성하는 방법은 다양하게 이루어질 수 있겠으나, 본 발명의 실시예에서는 상기 수축부(110)의 절곡이 시작되는 입구측 부위의 양측에 서로 간의 대향 방향으로 연장되게 돌출된 돌출단(111)을 각각 추가로 형성함으로써 해당 부위의 틈새가 이루는 공간이 상기 수축부(110)의 내측 부위의 공간에 비해 좁게 형성되도록 함을 제시한다. 즉, 상기한 두 돌출단(111)의 추가 형성에 의해 해당 수축부(110) 내로 복합재 마스트(20)의 경화시 그 일부가 요입되는 변형 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

한편, 상기 적층몸체부(100)는 내부가 빈 관체로 형성되면서 타원형 혹은, 트랙형과 같이 두 방향으로 돌출된 유선형의 단면을 갖도록 형성되고, 상기 수축부(110)는 적층몸체부(100)의 두 돌출 방향측 부위(101)에 각각 형성됨이 바람직하다.

즉, 적층몸체부(100)가 타원이나 트랙형으로 이루어질 경우 두 돌출 방향측부위(101)로 휨 변형이 집중되기 때문에 해당 부위(101)에 수축부(110)를 형성함으로써 이 수축부(110)의 수축에 의해 적층몸체부(100)의 전 부위가 원활히 수축될 수 있도록 하고, 이러한 수축에 의해 복합재 마스트(20)로부터의 탈형이 쉽게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

물론, 상기 수축부(110)는 상기 적층몸체부(100)의 두 돌출 방향측 부위(101) 중 어느 한 돌출 방향측 부위에만 형성할 수도 있으나, 이의 경우 반대측 돌출 방향측 부위에 대한 탈형이 용이하게 이루어지지 않기 때문에 두 돌출 방향측 부위 모두에 수축부(110)를 각각 형성함이 가장 바람직하다.

이와 함께, 상기 적층몸체부(100)의 내면 중 두 비돌출 방향측 부위(102)에는 그 내부를 향해 복수의 강도 보강살(120)이 돌출 형성된다. 이때 상기 각 강도 보강살(120)은 상기 두 비돌출 방향측 부위(102)에 대한 비틀림 변형 및 휨 변형(굽힘 변형)을 최소화하도록 제공되는 구성이며, 특히 상기 두 비돌출 방향측 부위(102)는 여타 부위에 비해 두께가 두껍게 형성되도록 구성하여 강도 보강이 이루어질 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 수축부(110) 내에 탄성블럭(130)이 더 구비됨을 제시한다.

이와 같은 탄성블럭(130)은 상기 수축부(110) 내의 공간을 폐쇄할 수 있는 블럭체로 이루어지면서도 탄성 변형이 가능한 재질로 형성되며, 이를 통해 복합재 마스트(20)의 제조시 상기 복합재 마스트(20)의 일부가 상기 수축부(110) 내로 요입되는 변형을 방지할 수 있도록 하면서도 상기 복합재 마스트(20)의 성형 완료에 의한 탈형시 상기 수축부(110)의 수축이 원활히 이루어질 수 있도록 한다.

이때, 상기 탄성블럭(130)는 실리콘으로 형성됨이 바람직하다.

물론, 상기 탄성블럭(130)은 필요에 따라 상기 수축부(110)로부터 취출하거나 혹은, 상기 수축부(110) 내로 삽입하여 사용되도록 구성할 수도 있다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐을 이용한 복합재 마스트의 성형 과정을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 마스트 성형용 멘드렐(10)을 준비한다.

이의 상태에서 상기 마스트 성형용 멘드렐(10)을 이루는 적층몸체부(100)의 둘레면에 프리프레그(도시는 생략됨)를 설정된 두께에 이르기까지 미리 설정된 패턴을 토대로 순차적으로 적층시킨다. 이때 상기 프리프레그는 카본 섬유 혹은, 유리 섬유에 수지(레진)를 함침시킴으로써 형성한다.

이후, 상기한 프리프레그의 적층이 완료되면 이를 설정된 온도로 가열하여 경화시킨다. 물론, 상기한 프리프레그의 경화는 상온에서 설정된 시간동안 방치하여 경화할 수도 있다.

그리고, 상기한 경화 과정에 의해 복합재 마스트(20)가 형성되며, 이렇게 형성된 복합재 마스트(20)로부터 마스트 성형용 멘드렐(10)을 취출한다.

이때, 상기 마스트 성형용 멘드렐(10)은 적층몸체부(100)의 양측 돌출 방향측 부위(101)에 일정한 힘을 가하여 가압함으로써 전체적인 수축 변형이 이루어지도록 한 다음 상기 경화된 복합재 마스트(20)로부터 취출한다.

즉, 상기 적층몸체부(100)의 양측 돌출 방향측 부위(101)에 일정한 힘을 가하여 가압하게 될 경우 해당 부위에 형성된 수축부(110)로 인해 각 수축부(110)의 입구측에 형성된 두 돌출단(111)이 서로 간의 대향 방향으로 오므려지면서 수축되고, 이러한 멘드렐(10)의 수축 변형에 의해 상기 마스트 성형용 멘드렐(10)이 복합재 마스트(20)로부터 쉽게 탈형될 수 있게 된다.

결국, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐(10)은 그의 일부가 수축 가능하게 이루어짐에 따라 복합소재로 만들어지는 마스트(20)의 성형시 해당 복합재 마스트(20)로부터의 탈형이 용이하게 이루어질 수 있게 되며, 이로써 마스트 성형용 멘드렐(10)의 탈형시 복합재 마스트(20)의 손상 발생은 방지된다.

또한, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐(10)은 수축부(110)의 입구측 부위에 돌출단(111)을 추가로 형성하여 상기 입구측 부위에 대한 틈새를 축소시키도록 구성됨에 따라 해당 틈새를 통해 수축부(110) 내로 복합재 마스트(20)의 일부가 변형되는 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 마스트 성형용 멘드렐(10)은 수축부(110) 내에 탄성블럭(130)을 추가로 구비함에 따라 상기 수축부(110) 내로 복합재 마스트(20)의 일부가 변형되는 현상은 더욱 안정적으로 방지할 수 있으면서도 적층몸체부(100)의 수축은 원활히 이루어질 수 있게 된다.

10. 마스트 성형용 멘드렐 20. 복합재 마스트
100. 적층몸체부 101. 돌출 방향측 부위
102. 비돌출 방향측 부위 110. 수축부
111. 돌출단 120. 강도보강살
130. 탄성블럭

Claims (5)

1. 복합재 마스트의 성형을 위해 제공되면서 프리프레그가 적층되는 적층몸체부를 갖는 마스트 성형용 멘드렐에 있어서,
   상기 적층몸체부는 내부가 빈 관체로 형성되면서 타원형 혹은, 트랙형과 같이 두 방향으로 돌출된 유선형의 단면을 갖도록 형성되고,
   상기 적층몸체부의 둘레면에는 내측 부위로 요입된 수축부가 형성되며,
   상기 수축부 중 적층몸체부의 둘레면으로부터 절곡이 시작되는 입구측 부위의 양측에는 서로 간의 대향 방향으로 연장되게 돌출된 돌출단이 각각 추가로 형성되고,
   상기 수축부 내에는 상기 수축부 내의 공간을 폐쇄할 수 있는 블럭체로 이루어지면서도 탄성 변형이 가능한 재질로 형성된 탄성블럭이 삽입 및 취출 가능하게 구비됨을 특징으로 하는 마스트 성형용 멘드렐.
   
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