KR102265991B1 - 극저온용 선박 크레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 -52℃ 정도의 극한 환경에서도 장치의 내구성을 유지하면서도 원활한 작업이 가능하도록 하는 극저온용 선박 크레인에 관한 것으로서, 선체에 수직의 기둥 형태로 설치되는 페데스탈, 상기 페데스탈 상부에 슬루잉 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되는 상부 포스트, 상기 상부 포스트의 인접하여 설치되는 캐빈, 상기 상부 포스트의 상부에 회동 가능하게 결합되는 지브, 상기 상부 포스트의 상단에 설치되는 호이스팅 윈치 유닛, 상기 지브 전단에 설치되는 탑 시브 블럭, 상기 탑 시브 블럭 하측에 배치되는 후크 블럭, 상기 호이스팅 윈치 유닛, 탑 시브 블럭 및 후크 블럭을 연결하는 와이어 로프 및 상기 페데스탈측 상부와 상부 포스트, 둘 중의 하나 또는 모두와 케빈을 상시 가열하는 히팅수단, 유압 작동 오일을 상시 가열 및 자동순환하는 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

극저온용 선박 크레인{Cryogenic crane system for a ship}

본 발명은 극저온용 선박 크레인에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, -52℃ 정도의 외기온도 상에서도 작업자의 안전을 도모하며 원활한 작업을 수행할 수 있도록 하는 극저온용 선박 크레인에 관한 것이다.

근래 극지 해역에서의 해빙 면적의 확대, 해빙기의 길어짐, 운항 거리 단축 등의 많은 이유로 북극항로의 이용 가능성이 높아지고 있다.

이에 따라 아시아와 유럽 간 항로 단축을 위한 선박 운송 수요가 늘어나고 있고 석유와 액화천연가스 등 지하자원 운송도 활발히 이뤄지고 있다.

극지해역 이용 증가에 대응해, 국제해사기구(IMO)는 극지해역을 항해하는 선박의 안전과 해역 오염 방지 등을 목적으로 하는 극지선박기준을 제정하여 시행한 바가 있으며, 국내에서도 '극지해역 운항선박 기준'과 같은 지침을 제정 시행함으로써 향후 극지해역을 운항하는 선박은 극지 환경에 적합한 구조 및 안전설비를 갖추고 극한의 해상상태와 기상 여건에 대비하도록 해야 한다.

이러한 차원에서 선박이 극지에서 운행할 수 있도록 다양한 기술이 개발된 바가 있으며, 이러한 예로서, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0093816호(2020.8.6.공개), 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0071349호(2020.6.19.공개), 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0056251호(2020.5.22.공개) 등이 있다.

그러나 이러한 종래기술들은 극지 환경에서 선박의 원활한 운항에 관한 것들에 한정되며, 선박 크레인에 관한 것은 전무한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0093816호(2020.8.6.공개) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0071349호(2020.6.19.공개) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0056251호(2020.5.22.공개)

상기한 바와 같은 실정을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 -52℃ 정도의 극한 환경에서도 장치의 내구성을 유지하면서도 원활한 작업이 가능하도록 하는 극저온용 선박 크레인을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 극저온용 선박 크레인은,

선체에 수직의 기둥 형태로 설치되는 페데스탈,

상기 페데스탈 상부에 슬루잉 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되는 상부 포스트,

상기 상부 포스트와 인접하여 설치되는 캐빈,

상기 상부 포스트의 상부에 회동 가능하게 결합되는 지브,

상기 상부 포스트의 상단에 설치되는 호이스팅 윈치 유닛,

상기 지브 전단에 설치되는 탑 시브 블럭,

상기 탑 시브 블럭 하측에 배치되는 후크 블럭,

상기 호이스팅 윈치 유닛, 탑 시브 블럭 및 후크 블럭을 연결하는 와이어 로프 및

상기 페데스탈측 상부와 상부 포스트, 둘 중의 하나 또는 모두와 캐빈 내부를 상시 가열하는 히팅수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 페데스탈 상부 내부에 형성되는 페데스탈측 공간부,

상기 페데스탈측 공간부에 위치하여 상기 상부 포스트에 설치된 유압펌프를 회전 구동하기 위한 전기모터 및

상기 페데스탈측 공간부 내부 벽면에 설치되는 하나 이상의 제1히팅수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 페데스탈측 공간부의 외벽에 힌지로 연결되는 출입용 해치카바에 설치되는 개폐수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 페데스탈측 공간부의 바닥에는 드레인 플러그가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 포스트 내부에 형성되는 상부 포스트측 공간부,

상기 상부 포스트측 공간부 내부에 위치하며 유니버설 조인트에 의해 연결되어 상기 전기모터의 회전축과 결합되는 유압펌프,

상기 상부 포스트측 공간부 일측벽에 결합 설치되는 제2히팅수단 및

상기 상부 포스트측 공간부의 전부에 설치되는 오일 탱크를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 포스트측 공간부의 후부 바닥에 설치되는 슬루잉 감속기,

상기 오일 탱크 하부에 설치되는 제3히팅수단 및

상기 오일 탱크의 오일을 순환시키는 자동순환장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캐빈 내부 공간부의 전부 바닥 좌우에 배치되는 제4히팅수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 포스트의 바닥에는 서큘레이션 홀이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1히팅수단, 제2히팅수단 및 제4히팅수단은 크레인 전원과 분리된 별도의 전원에 연결되어 기계, 유압 및 전기 부품들이 동결되지 않고 정상 작동하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3히팅수단은 크레인 전원에 연결되고 오일 온도의 일정 온도를 기준으로 켜짐과 꺼짐이 자동 반복하도록 구성되고, 상기 자동순환장치는 크레인 시동 시에는 일정 시간 이상 자동순환하는 장기자동순환모드로 작동하고 재시동 시에는 일정 경과시간 이내의 경우 상기 장기자동순환모드에 비해 자동순환하는 시간이 짧은 단기자동순환모드로 작동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 포스트에 일단이 회동가능하게 고정되며 타단은 지브에 회동 가능하게 고정된 유압 실린더를 더 포함하여 구성되며,

상기 유압 실린더는,

중공 원통 형태의 외통,

상기 외통의 내부에 외통의 길이방향으로 배치되는 로드,

상기 로드에 고정되고 상기 외통의 내주면과 외주면이 접하는 피스톤,

상기 외통의 일측에 형성되고 중앙에 상기 로드가 삽입되는 외통 커버 및

상기 외통 커버의 외측 중앙에 상기 로드와 접하여 설치되는 스크레이퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 극저온용 선박 크레인은 극저온의 환경에서도 기계, 유압 및 전기의 각 기능 부품들이 동결되지 않고 정상 작동이 가능하도록 하여 내구성을 유지하면서도 원활한 작업을 수행할 수 있도록 하는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인을 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 유압 실린더를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 페데스탈을 도시한 투명사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 상부 포스트 및 캐빈을 도시한 평단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 히팅 에어 순환을 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인을 도시한 평면도 및 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 유압 실린더를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 페데스탈을 도시한 투명사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 상부 포스트 및 캐빈을 도시한 평단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 극저온용 선박 크레인의 히팅 에어 순환을 도시한 개념도이다.

도 1 등에 도시된 바와 같이, 본 발명은 선체에 수직의 기둥 형태로 설치되는 페데스탈(1,Pedestal)과, 상기 페데스탈(1) 상부에 슬루잉 베어링(23,Slewing bearing)을 통해 회전 가능하게 설치되는 상부 포스트(2,Upper post)와, 상기 상부 포스트(2)와 인접하여 설치되어 작업자가 크레인을 조정하는 공간인 캐빈(3,Cabin)과, 상기 상부 포스트(2)의 상부에 회동(回動) 가능하게 결합되는 지브(4,Jib)와, 상기 상부 포스트(2)의 상단에 설치되는 호이스팅 윈치 유닛(5,Hoisting winch unit)과, 상기 지브(4) 전단(前端)에 설치되는 탑 시브 블럭(6,Top sheave block)과, 상기 탑 시브 블럭(6) 하측에 배치되어 후크가 설치되는 후크 블럭(7,Hook block)과, 상기 호이스팅 윈치 유닛(5), 탑 시브 블럭(6) 및 후크 블럭(7)을 연결하는 와이어 로프(8,Wire rope)와, 상기 페데스탈(1)측 상부와 상부 포스트(2), 둘 중의 하나 또는 모두와 캐빈 내부를 상시 가열하는 히팅수단을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 호이스팅 윈치 유닛(5)의 윈치 드럼에 감겨 있는 와이어 로프(8)의 일단부는 탑 시브 블럭(6)의 복수의 탑 시브와 후크 블럭(7)의 하나 이상의 시브에 감긴 후 상기 지브(4)의 크레인 붐 팁(Crane boom tip)의 아이(26,Eye)에 고정된다. 또한, 상기 상부 포스트(2)에 일단이 회동가능하게 고정되며 타단은 지브(4)에 회동 가능하게 고정된 유압 실린더(9)가 구비된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유압 실린더는 중공 원통(Hollow cylinder) 형태의 외통(9-1)과, 상기 외통의 내부에 외통의 길이방향으로 배치되는 로드(Rod,9-2)와, 상기 로드에 고정되고 상기 외통의 내주면과 외주면이 접하는 피스톤(9-3)과, 상기 외통의 일측에 형성되고 중앙에 형성된 홀에 상기 로드가 삽입되는 외통 커버(9-4)와, 상기 외통 커버의 외측 중앙에 상기 로드와 접하여 설치되는 스크레이퍼(Scraper,9-5)로 구성된다. 여기서, 상기 외통(9-1)의 타측은 별도의 커버로 폐쇄된다. 이를 통해, 상기 로드에 수증기 등이 승화나 응고에 의한 고장 발생 등과 같은 문제점을 미연에 방지하게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 페데스탈(1) 상부 내부에 형성되는 페데스탈측 공간부(10)와, 상기 페데스탈측 공간부(10) 상부에 위치하여 상기 상부 포스트(2)에 설치된 후술하는 유압펌프(15)를 회전 구동하기 위한 전기모터(11)와, 상기 페데스탈측 공간부(10) 내부 벽면에 설치되는 하나 이상의 제1히팅수단(12)을 더 포함하여 구성된다.

그리고 상기 페데스탈측 공간부(10)에는 크레인에 공급되어 사용되는 전기를 제어하기 위한 스타터 패널(13,Starter panel)과 상기 상부 포스트측 공간부(17)와 크레인을 조정하는 공간인 캐빈(3) 내부의 전기부품에 전원 연결 위한 슬립링(SL)이 구비된다.

여기서, 상기 전기모터(11)의 구동에 의해 유니버셜 조인트(14)에 의해 연결되는 후술하는 유압펌프(15)가 작동되어 크레인 각부에 유압이 공급된다. 상기 제1히팅수단(12)은 전기 히터로 구성됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 페데스탈측 공간부(10)의 외벽에는 힌지(Hinge)로 연결되는 출입용 해치카바(16,Hatch cover)에 통풍을 위한 개폐수단(24)이 더 구비되며, 이를 통해 내외부 온도차에 의한 결로 등의 문제점을 방지하게 되며, 상기 페데스탈측 공간부(10)의 바닥에는 드레인 플러그(27,Drain plug)가 더 구비되어 수분 등의 이물질을 배출되게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 상부 포스트(2) 내부에 형성되는 상부 포스트측 공간부(17)와, 상기 상부 포스트측 공간부(17) 바닥에 위치하며 상기 유니버셜 조인트(14)에 의해 연결되어 상기 전기모터(11)의 회전축과 결합되는 유압펌프(15)와, 상기 상부 포스트측 공간부(17) 일측벽에 결합 설치되는 전기 히터로 이루어지는 제2히팅수단(18)과, 상기 상부 포스트측 공간부(17)의 전부에 설치되는 오일 탱크(19)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 상부 포스트측 공간부(17)의 후부 바닥에 설치되는 슬루잉 감속기(20,Slewing gear box)와, 상기 오일 탱크(19)에 설치되는 제3히팅수단(25)을 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제3히팅수단은 전기 히팅 코일로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 캐빈(3) 내부 공간부의 전부 바닥 좌우측에 배치되는 제4히팅수단(21)을 더 포함하여 구성되어 캐빈(3) 내부를 가열하게 된다.

주요 특징으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 페데스탈(1) 측 공간부와 상부 포스트측 공간부의 내부 가열공기 순환을 위하여 상부 포스트(2)의 바닥에는 서큘레이션 홀(22,Circulation hole)이 더 구비되는데, 상기 서큘레이션 홀(22)은 전후측에 각각 2개로 형성되되 폭이 상대적으로 전후방 길이에 비해 크게 형성되며, 이를 통해, 히팅수단에 의한 가열된 공기가 순환하게 되며, 순환된 가열공기는 상기 페데스탈측 공간부(10)와 상부 포스트측 공간부(17)에 설치되는 전기모터(11), 유압펌프(15), 슬루잉 감속기(20), 슬루잉 베어링 및 유압부품 등을 가열하고, 특히 상부 포스트(2) 상부에 설치되는 호이스팅 윈치 유닛(5)까지도 가열하게 되어 크레인이 원활히 작동하게 한다.

여기서, 상기 제1히팅수단(12), 제2히팅수단(18) 및 제4히팅수단(21)은 크레인 전원과 또는 분리된 별도의 전원에 연결되어 상시 작동하여 가열하며 전원 차단 시에도 비상정원에 자동 연결되어 상시 작동하므로 크레인의 작동과 상관없이 극저온 외기온도에서 정상 작동할 수 없는 기계, 유압 및 전기의 각 기능부품들이 동결되지 않도록 함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제3히팅수단(25)은 크레인 전원에 연결되고 오일탱크 내의 오일의 일정 온도를 기준으로 켜짐과 꺼짐이 자동 반복하도록 구성되고, 즉, 오일탱크 내의 오일의 온도가 일정 온도 이상인 경우에는 꺼지고 그 미만인 경우에는 켜지도록 구성된다. 상기 제3히팅수단에 추가하여 크레인 작동 시작 전부터 작동하는 가열오일 순환장치가 구비되어 오일을 자동순환하게 한다. 재시동 시에는 재시동까지의 설정 경과시간에 따라 오일 자동순환 시간이 다르게 전환토록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 자동순환장치는 크레인 시동 시에는 일정 시간 이상 자동순환하는 장기자동순환모드로 작동하고, 재시동 시에는 일정 경과시간 이내의 경우 상기 장기자동순환모드에 비해 자동순환하는 시간이 짧은 단기자동순환모드로 작동하도록 구성된다.

이를 통해, 오일탱크 등을 순환하는 오일의 온도를 극저온 환경하에서 유압 부품이 정상작동 하는 최적의 상태로 유지하게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 극저온용 선박 크레인은 극저온의 환경에서도 기계, 유압 및 전기의 각 기능 부품들이 동결되지 않고 정상 작동이 가능하도록 하여 내구성을 유지하면서도 원활한 작업을 수행할 수 있도록 하는 등의 이점을 가지게 되며, 구체적으로 -52℃ 정도의 외기온도에서도 원활한 크레인 작업 수행이 가능하게 되는 효과가 있다.

1: 페데스탈 2: 상부 포스트
3: 캐빈 4: 지브
5: 호이스팅 윈치 유닛 6: 탑 시브 블럭
7: 후크 블럭 8: 와이어 로프
9: 유압 실린더 10: 페데스탈측 공간부
11: 전기 모터 12: 제1히팅수단
13: 스타터 패널 14: 유니버셜 조인트
15: 유압펌프 16: 해치카바
17: 상부 포스트측 공간부 18: 제2히팅수단
19: 오일 탱크 20: 슬루잉 감속기
21: 제4히팅수단 22: 서큘레이션 홀
23: 슬루잉 베어링 24: 개폐수단
25: 제3히팅수단 26: 아이(Eye)
27: 드레인 플러그
SL: 슬립링

Claims (1)

1. 선체에 수직의 기둥 형태로 설치되는 페데스탈,
   상기 페데스탈 상부에 슬루잉 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되는 상부 포스트,
   상기 상부 포스트와 인접하여 설치되는 캐빈,
   상기 상부 포스트의 상부에 회동 가능하게 결합되는 지브,
   상기 상부 포스트의 상단에 설치되는 호이스팅 윈치 유닛,
   상기 지브 전단에 설치되는 탑 시브 블럭,
   상기 탑 시브 블럭 하측에 배치되는 후크 블럭,
   상기 호이스팅 윈치 유닛, 탑 시브 블럭 및 후크 블럭을 연결하는 와이어 로프 및
   상기 페데스탈측 상부와 상부 포스트, 둘 중의 하나 또는 모두와 캐빈 내부를 상시 가열하는 히팅수단을 포함하여 구성되며,
   상기 페데스탈 상부 내부에 형성되는 페데스탈측 공간부를 더 포함하여 구성되며,
   상기 히팅수단은 상기 페데스탈측 공간부 내부 벽면에 설치되는 하나 이상의 제1히팅수단이며,
   상기 페데스탈측 공간부에 위치하여 상기 상부 포스트에 설치된 유압펌프를 회전 구동하기 위한 전기모터,
   상기 상부 포스트 내부에 형성되는 상부 포스트측 공간부,
   상기 상부 포스트측 공간부 내부에 위치하며 유니버설 조인트에 의해 연결되어 상기 전기모터의 회전축과 결합되는 유압펌프,
   상기 상부 포스트측 공간부 일측벽에 결합 설치되는 제2히팅수단 및
   상기 상부 포스트측 공간부의 전부에 설치되는 오일 탱크를 더 포함하여 구성되며
   상기 상부 포스트의 바닥에는 서큘레이션 홀이 더 구비되는 것을 특징으로 하는
   극저온용 선박 크레인
   

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