KR102537557B1 - 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차 - Google Patents
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Abstract
전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부; 상기 차체부가 이동가능하게 상기 차체부의 하부에 구비된 차륜부; 상기 차체부의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크; 및, 상기 차체부의 상부 후방과 상기 소화수탱크의 사이에 구비되어 상기 차체부의 상부 후방에서 상기 소화수탱크를 지지하도록 구비되되, 알루미늄 재질로 한 쌍의 종간부와 다수의 횡간부를 갖는 사다리의 형태로 마련된 경량 서브프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 탄소복합소재의 소화수탱크를 경량구조로 지지하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 함으로써, 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크가 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 제공할 수 있다.
이에 의하여, 탄소복합소재의 소화수탱크를 경량구조로 지지하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 함으로써, 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크가 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소복합소재의 소화수탱크를 경량구조로 지지하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 하여 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크가 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차에 관한 것이다.
일반적으로 화재 진압시 사용되는 소방차는, 다량의 소방수를 물탱크에 저장한 상태에서 화재 현장으로 출동하여 소방수를 분사함으로써 화재 진압 작업을 수행하며, 이때 물탱크에는 소방수로 진압하기에 적절하지 않은 유류 화재 등에 대응하기 위하여 폼(foam)을 저장하기도 한다.
이러한 소방차를 제조하기 위하여, 먼저 트럭의 차체 프레임에 소방수를 저장하기 위한 물탱크를 설치하고, 물탱크 또는 차체 프레임에 소방수를 분사하기 위한 각종 펌프, 튜브, 밸브, 사다리 등과 같은 각종 분사동력장치 등을 설치하며, 이후 물탱크의 상단 모서리 및 측부 등을 코너마감부재로 마감한 후, 코너마감부재에 경광등이나 지시등을 설치하였다.
한편, 물탱크는 소방수 저장능력이나 용도에 따라 용량 및 형태가 각각 다르고 각종 분사동력장치들의 설치장소나 종류가 다르기 때문에, 현실적으로 발주처의 요구를 반영한 주문생산방식에 의하여 제조되고 있고, 저장된 소방수에 대한 충분한 내압성을 갖도록 스테인리스 스틸 소재로 제조된다. 따라서, 물탱크를 마감하기 위한 코너마감부재 역시 해당 물탱크의 규격에 해당하게 별도 주문생산방식으로 제작되어 설치되었고, 이러한 코너마감부재는 별도의 성형금형을 미리 제조한 후 그 성형금형에 유리섬유와 수지액을 반복해서 덧칠한 후 건조시켜 제작되었다.
종래기술에 따른 소방차의 일 예가 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0392365호(2005년08월02일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.
그러나, 종래기술에 따른 소방차는 소화수탱크가 비교적 무거운 중량을 갖는 구조로 마련되어 화재 발생시 출동 지연 등에 의해 골든타임을 놓치게 되는 경우가 빈번하게 발생 되어 인명 및 재산 피해가 확대될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 소방차는 5톤 정도의 규모일 경우 소화수탱크의 저장용량이 최대 3,000ℓ급으로만 제한되기 때문에 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 빈번하게 발생 되며, 이로 인해 화재의 초기 진압도 불리해져 대형 화재로 이어지게 되는 것을 효과적으로 막아내지 못하게 될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 탄소복합소재의 소화수탱크를 경량구조로 지지하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 하여 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크가 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부; 상기 차체부가 이동가능하게 상기 차체부의 하부에 구비된 차륜부; 상기 차체부의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크; 및, 상기 차체부의 상부 후방과 상기 소화수탱크의 사이에 구비되어 상기 차체부의 상부 후방에서 상기 소화수탱크를 지지하도록 구비되되, 알루미늄 재질로 한 쌍의 종간부와 다수의 횡간부를 갖는 사다리의 형태로 마련된 경량 서브프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 소화수탱크의 하부에서 좌우 양측으로는 하방으로 돌출되며 상기 소화수탱크의 길이방향을 따라 연장된 한 쌍의 장착 돌부 레일이 구비되고, 상기 한 쌍의 장착 돌부 레일 각각의 외측에는 판 스프링 형태의 프레임 결속 브래킷이 구비되며, 상기 경량 서브프레임의 한 쌍의 종간부 각각의 외측에는 상기 프레임 결속 브래킷에 대응되는 위치에 판 스프링 형태의 탱크 결속 브래킷이 구비되고, 상기 프레임 결속 브래킷과 상기 탱크 결속 브래킷에는 결속 유닛이 체결되어 상기 소화수탱크가 상기 경량 서브프레임의 상부에 고정 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 경량 서브프레임은 내부 공간이 허니콤 격벽에 의해 다수의 허니콤 형태의 작은 공간들로 구획되어 허니콤 구조를 이루도록 마련된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 탄소복합소재의 소화수탱크를 경량구조로 지지하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 함으로써, 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크가 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 소화수 탱크 및 경량 서브프레임이 서로 결합된 상태를 도시한 측면도,
도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 단면도 및 B-B’선에 따른 단면도,
도 4는 도 1의 소화수 탱크 및 경량 서브프레임이 서로 결합된 상태를 도시한 배면도,
도 5는 본 발명에 따른 경량 서브프레임을 위에서 내려다본 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 진동 흡수 패드에 그래핀 코팅층이 형성된 것을 도시한 측 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 진동 흡수 패드에 그래핀 코팅층과 압전소자가 함께 형성된 것을 도시한 측 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 구성을 도시한 도면,
도 9는 도 8의 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 제작 과정을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 탄소섬유 웹 층을 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크의 내벽이 코팅 처리된 일 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크의 내부에 보강 격벽이 구비된 것을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 소화수 탱크 및 경량 서브프레임이 서로 결합된 상태를 도시한 측면도,
도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 단면도 및 B-B’선에 따른 단면도,
도 4는 도 1의 소화수 탱크 및 경량 서브프레임이 서로 결합된 상태를 도시한 배면도,
도 5는 본 발명에 따른 경량 서브프레임을 위에서 내려다본 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 진동 흡수 패드에 그래핀 코팅층이 형성된 것을 도시한 측 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 진동 흡수 패드에 그래핀 코팅층과 압전소자가 함께 형성된 것을 도시한 측 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 구성을 도시한 도면,
도 9는 도 8의 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 제작 과정을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크를 이루는 벽체의 탄소섬유 웹 층을 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크의 내벽이 코팅 처리된 일 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크의 내부에 보강 격벽이 구비된 것을 도시한 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전방엔 운전석이 마련되고 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되어 화재 발생시 화재 현장으로 신속하게 출동 되도록 하여 화재가 진압되도록 하기 위한 것으로서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부(100)와, 차체부(100)가 이동가능하게 차체부(100)의 하부에 구비된 차륜부(200)와, 소화수탱크(300)와, 경량 서브프레임(400)을 포함한다.
차체부(100)는, 소방차의 방수 구동을 위한 펌프모듈과, 소방차의 주행 구동을 위한 주행모듈을 포함한다.
여기서, 펌프모듈은, 소화수탱크(300)에 저장된 소화수가 외부로 분사되도록 하는 가압펌프와, 소방차 자체의 엔진과 연결되어 엔진의 동력을 가압펌프로 전달하는 동력전달부를 포함한다.
여기서, 가압펌프는 로터의 저속 및 고속 회전에 따라 큰 변화 없이 일정하게 상대적으로 높은 효율을 유지할 수 있는 회전 용적형 펌프인 것이 바람직하다.
또한, 차체부(100)의 후방 상부에는 소화용 폼액이 내부에 저장되었다가 화재 진압시 소화수와 함께 소화용 폼액이 함께 분사되도록 하는 소화용 폼액 공급 및 혼합 분사부가 소화수탱크(300)와 함께 구비되도록 할 수 있다.
여기서, 소화용 폼액 공급 및 혼합 분사부는 소화수 및 소화용 폼액의 분사 과정에서 물과 폼 원액의 혼합 비율을 설정된 혼합 비율로 항상 일정하게 유지할 수 있게 하는 것으로서, 소방차에 구비된 펌프 엔진에 연결된 변속기에서 출력 측에 구비된 엔진 회전축과, 상기 엔진 회전축에 연결되는 클러치와, 상기 클러치의 출력축에 연결 구비되고 흡입 측에는 물 흡입관이 연결되며 토출 측에는 물 토출관이 연결되는 메인 펌프와, 상기 물 토출관의 토출 측에 연결되고 개폐밸브를 갖는 방수포를 포함한다.
이때, 소화수탱크(300)는 상기 물 흡입관의 흡입 측에 연결된다.
한편, 차체부(100)는 소방차의 주력 차종인 대략 5톤 정도의 소방 펌프차를 이루도록 마련될 수 있다.
소화수탱크(300)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 차체부(100)의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된다.
이때, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)는 외관을 형성하게 되는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련되어 경량 구조를 갖도록 함으로써, 기존의 소화수 저장용량이 3,000ℓ급으로만 제한되던 것을 최대 3,400ℓ까지 소화수 저장용량이 늘어나도록 할 수 있게 되어 대략 400ℓ정도의 소화수 저장용량의 증대 효과를 가져오도록 할 수 있다.
이는, 소화수 저장용량의 증대에 의해 방수시간을 최대 12.5% 정도까지 연장할 수 있게 되어 화재 발생시 조기 진압이 유리해지고 대형 화재로 이어지게 되는 상황을 획기적으로 줄이게 된다.
경량 서브프레임(400)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차체부(100)의 상부 후방과 소화수탱크(300)의 사이에 구비되어 차체부(100)의 상부 후방에서 소화수탱크(300)를 지지하도록 구비되되, 알루미늄 재질로 한 쌍의 종간부(401)와 다수의 횡간부(403)를 갖는 사다리의 형태로 마련된다.
이에 따라, 탄소복합소재의 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)에 의해 경량구조로 지지 되도록 하면서도 구조적 강도가 충분히 확보되도록 함으로써, 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)에 의해 소방차에 용이하게 적용되도록 할 수 있고, 생산 원가의 절감과 함께 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해져 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있으며, 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련된 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)에 직접 장착 및 지지 되도록 함으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차를 제공할 수 있다.
즉, 탄소복합소재로 마련된 소화수탱크(300)는 그 비중이 대략 2.0 내외 정도이고, 알루미늄 재질로 마련된 경량 서브프레임(400)은 그 비중이 대략 2.7 정도이기 때문에 본 발명에 의한 경량 서브프레임(400)에 의하면 탄소복합소재로 마련된 소화수탱크(300)를 충분히 지지하도록 할 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 경량 서브프레임(400)은 차체부(100)의 상부 후방 부분의 길이방향을 따라서 길게 나란히 연장된 한 쌍의 종간부(401)와, 한 쌍의 종간부(401)를 가로질러 종간부(401)들을 이어주도록 일정 간격마다 구비된 다수의 횡간부(403)를 포함하여 사다리의 형태를 갖도록 마련된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 경량 서브프레임(400)은 내부 공간이 허니콤 격벽(410)에 의해 다수의 허니콤 형태의 작은 공간들로 구획되어 허니콤 구조를 이루도록 마련된 것이 바람직하다.
이에 따라, 경량 서브프레임(400)이 알루미늄 재질의 경량 소재로 마련되더라도 허니콤 격벽(410)에 의한 허니콤 구조에 의해 구조 강도가 충분히 보강되도록 함으로써, 탄소복합소재로 된 소화수탱크(300)를 지지할 때에 안정된 지지 상태가 유지되도록 할 수 있다.
좀더 구체적으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)의 하부에서 좌우 양측으로는 하방으로 돌출되며 소화수탱크(300)의 길이방향을 따라 연장된 한 쌍의 장착 돌부 레일(350)이 구비되고, 한 쌍의 장착 돌부 레일(350) 각각의 외측에는 판 스프링 형태의 프레임 결속 브래킷(360)이 구비되며, 경량 서브프레임(400)의 한 쌍의 종간부(401) 각각의 외측에는 프레임 결속 브래킷(360)에 대응되는 위치에 판 스프링 형태의 탱크 결속 브래킷(420)이 구비되고, 프레임 결속 브래킷(360)과 탱크 결속 브래킷(420)에는 결속 유닛(600)이 체결되어 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)의 상부에 고정 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 경량 서브프레임(400)의 상부에 소화수탱크(300)가 용이하게 장착되어 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)으로 견고하게 지지 되도록 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)에 의해 소방차에 용이하게 적용되게 할 수 있고, 각각 판 스프링의 형태로 마련된 프레임 결속 브래킷(360)과 탱크 결속 브래킷(420)이 결속 유닛(600)에 의해 맞닿음 되게 결속되어 소화수탱크(300)의 내부에 소화수가 저장된 상태로 소방차가 주행할 때에 액체 유동이나 외부의 충격 등이 가해지더라도 충격이나 진동이 완충 되도록 하여 차량의 쏠림이나 전복 등과 같은 사고를 미연에 방지하도록 할 수 있으며, 주행에 영향을 미치는 요인이 최소화되도록 하여 화재 발생시 더욱 신속한 출동이 가능해지도록 할 수 있다.
여기서, 도 2 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 프레임 결속 브래킷(360)은 측면 상 상부로 오목한 부분이 형성되게 절곡된 판재를 포함하는 판 스프링의 형상을 갖도록 마련되고, 탱크 결속 브래킷(420)은 프레임 결속 브래킷(360)에 대칭되게 하부로 오목한 부분이 형성되게 절곡된 판재를 포함하는 판 스프링의 형상을 갖도록 마련되며, 결속 유닛(600)은 프레임 결속 브래킷(360)의 오목한 부분과 탱크 결속 브래킷(420)의 오목한 부분을 통해 체결되어 이들을 결속하도록 구비된 것이 바람직하다.
이에 따라, 프레임 결속 브래킷(360) 및 탱크 결속 브래킷(420)의 형상과 이들을 결속하는 결속 유닛(600)에 의해 경량 서브프레임(400)의 상부에 소화수탱크(300)가 견고하게 결합되며, 소화수탱크(300) 및 경량 서브프레임(400) 중 어느 하나에서 다른 하나로 가해지게 되는 진동이나 충격의 전달이 판 스프링 완충 구조로 완충 되어 최소화되도록 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 장착 돌부 레일(350) 각각의 외측에서 프레임 결속 브래킷(360)의 사이에는 경량 서브프레임(400)의 한 쌍의 종간부(401) 각각의 외측을 향해 하방으로 연장되게 보조 브래킷(370)이 구비되고, 보조 브래킷(370)에는 또 다른 결속 유닛이 체결되어 이 결속 유닛이 보조 브래킷(370)과 종간부(401)를 가로질러 결속하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 경량 서브프레임(400)과 소화수탱크(300)의 결합이 보조 브래킷(370)에 의해 더욱 견고하게 이뤄지도록 할 수 있다.
도 3의 (a)는 도 2의 A-A’선에 따른 단면도이고, 도 3의 (b)는 도 2의 B-B’선에 따른 단면도이다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임 결속 브래킷(360)의 후방으로는 장착 돌부 레일(350)과 경량 서브프레임(400)의 사이에 개재되어 이들과 면 접촉이 이뤄지는 진동 흡수 패드(500)가 구비된 것이 바람직하다.
여기서, 진동 흡수 패드(500)는 탄소섬유 복합재질(FP)로 마련된 것이 바람직하다.
이에 따라, 프레임 결속 브래킷(360)에 진동 흡수 패드(500)가 구비되어 소화수탱크(300)와 경량 서브프레임(400)의 사이에 개재되도록 함으로써, 소화수탱크(300) 및 경량 서브프레임(400) 중 어느 하나에서 다른 하나로 가해지게 되는 진동이나 충격의 전달이 판 스프링 완충 구조로 마련된 프레임 결속 브래킷(360) 및 탱크 결속 브래킷(420)과 함께 진동 흡수 패드(500)에 의해 더욱 효과적으로 차단되며 감쇄되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 진동 흡수 패드(500)의 표면에는 탄소 원자 한 층으로 이루어진 2차원 물질인 그래핀(Graphene)으로 그래핀 코팅층(510)이 형성되도록 할 수 있다.
그래핀은 인장강도가 130 GPa, 영률은 1 TPa로서, 강철보다 대략 200배 이상의 강한 기계적 강도를 가지며, 재료 자체의 유연성과 신축성이 좋아서 그 형태를 늘리거나 접더라도 그래핀 자체가 지니고 있는 고유의 특성은 잃지 않는 특징이 있다.
이에 따라, 경량 서브프레임(400)에 의한 소화수탱크(300)의 지지 강도가 그래핀 코팅층(510)이 형성된 진동 흡수 패드(500)에 의해 더욱 보강되도록 할 수 있으며, 진동 흡수 패드(500)의 기계적 강도가 더욱 향상되도록 하면서도 탄소섬유 복합재질로 마련된 진동 흡수 패드(500) 고유의 탄성에 의한 진동 감쇄 특성은 저하됨이 없이 오히려 더욱 향상되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 진동 흡수 패드(500)의 상면에는 그래핀 코팅층(510)과 함께 피에조(Piezo) 압전효과를 이용하는 다수의 압전소자(520)들이 구비되도록 할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 진동 흡수 패드(500)의 상면에 형성된 그래핀 코팅층(510)에 전기적 신호가 통하도록 하는 커넥터 소자를 연결하기만 하면 우수한 전기전도 특성을 갖는 그래핀 코팅층(510)을 통해 압전소자(520)들에서 발생 되는 전기가 흘러가도록 함으로써, 경량 서브프레임(400)의 상부에서 지지 되는 소화수탱크(300)의 중량 변화를 미세하게 감지할 수 있도록 하여 소화수탱크(300) 내에 소화수가 충분히 저장되어 있지 않을 경우엔 허용 신호를 초과하는 전기적 신호의 감지를 통해 소화수탱크(300) 내에 소화수가 부족한 상태에서 준비 없이 소방차가 화재 현장으로 출동하게 되는 것을 미연에 방지하도록 할 수 있다.
결속 유닛(600)은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 프레임 결속 브래킷(360) 및 탱크 결속 브래킷(420)에 체결되는 것일 경우, 프레임 결속 브래킷(360) 및 탱크 결속 브래킷(420)이 상호 맞닿게 되는 오목한 부분을 통해 관통 체결되는 육각 체결 볼트(610)와, 육각 체결 볼트(610)의 헤드부 반대편으로 육각 체결 볼트(610)의 단부에 끼워져 체결되는 육각 체결 너트(620)와, 육각 체결 너트(620)가 육각 체결 볼트(610)에 체결되기 전에 육각 체결 볼트(610)에 먼저 끼워져 육각 체결 볼트(610)와 육각 체결 너트(620)의 사이에 구비되는 평와셔(630)를 포함한다.
이에 따라, 프레임 결속 브래킷(360)과 탱크 결속 브래킷(420)이 결속 유닛(600)에 의해 견고하게 결합 되어 소화수탱크(300)가 경량 서브프레임(400)의 상부에 견고하게 장착된 상태가 유지되도록 할 수 있으며, 평와셔(630)에 의해 수직하중이나 수평하중에 대한 지지 및 대응에 의해 결속 유닛(600)의 손상이 최소화되도록 하여 결속 유닛(600)의 내구성이 증대되도록 할 수 있다.
이때, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 보조 브래킷(370)에 체결되는 결속 유닛의 경우에는 평와셔(630) 대신에 스프링 와셔(640)가 구비되도록 할 수 있다.
이에 따라, 보조 브래킷(370)과 경량 서브프레임(400)의 사이에 작용 되는 전단하중에 대해서도 스프링 와셔(640)에 의해 지지 및 대응이 용이 해지며 결속 유닛(600)의 손상이 방지되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)의 외관을 형성하는 벽체를 이루게 되는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재는 밀도 1,800 kg/㎥, 인장 강도 700 MPa의 물성을 가지며 대략 5 mm 정도의 두께로도 소화수탱크(300)의 벽체가 형성되도록 할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)를 탄소 섬유 강화 플라스틱과 같은 탄소복합재로 제작하기 위해서는 주입형 수지 성형에 적합한 공법이 필요하다.
또한, 소재의 내구성이 확보되도록 탄소복합소재의 패턴을 설계하고 구조해석하는 과정과, 내한성 및 내열성 시험, CFRP 복합소재의 피로물성에 대한 데이터베이스 확보, RIM(Reaction Injection Molding) 성형공법의 표준화, 유한요소해석기반의 구조해석, 내압시험 및 변형시험 등의 과정도 필요하다.
아울러, 차량의 축하중을 고려한 소화수탱크(300)의 배치 설계와 소화수탱크(300)의 하중을 고려한 마운팅 강화 설계 과정 또한 필요하다.
한편, 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)는 코어재(310)의 상하로 탄소섬유(CF)(320)가 적층 성형 되어 마련된 벽체에 의해 외관이 이루어진 것이 바람직하다.
이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)가 탄소복합재로 경량 구조를 갖도록 마련되게 할 수 있다.
여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)의 벽체는 먼저 하부에 하부 스킨(skin)으로서 탄소섬유(320)를 적층하고 나서, 그 위에 코어재(310)를 적층하고, 그 위 상부에 상부 스킨으로서 또 다른 탄소섬유(320)를 적층 한 후에, 이들을 가압 압착한 뒤에 경화시키고, 이렇게 경화된 벽체는 성형 틀에서 탈형 되도록 하여 완성하게 된다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)는 탄소섬유(CF)를 능직 직조 방식으로 제직한 탄소섬유 웹(web) 층(330)을 더 포함하는 벽체에 의해 외관이 이루어지도록 할 수도 있다.
이에 따라, 탄소섬유가 날실 또는 씨실로 연속해 2올 또는 그 이상의 올과 상하로 교차 되는 조직점이 능선으로 나타나게 탄소섬유 웹 층(330)이 마련되어 소화수탱크(300)를 이루는 벽체의 내구성이 향상되도록 할 수 있다.
즉, 소화수탱크(300)를 이루는 벽체는 탄소섬유가 평직(plain), 주자직(satin) 또는 익직(leno) 등의 방식으로 직조 된 탄소섬유 웹 층(330)을 더 포함하도록 할 수도 있지만, 본 발명에 따른 탄소섬유 웹 층(330)은 내구성의 증대를 위해 탄소섬유를 능직(twill) 직조 방식으로 제직하여 마련된 것이 바람직하다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크(300)의 내벽은 PE 또는 PET 필름으로 코팅층(335)이 형성되도록 코팅 처리된 것이 바람직하다.
이에 따라, 소화수탱크(300)의 내부에 수용된 소화수가 외부 접촉에 의해 변질 되는 것을 방지할 수 있으며, 외부로 유출되는 것도 효과적으로 방지하도록 할 수 있다.
여기서, 코팅층(335)은 소화수탱크(300)의 내벽과의 사이에 구비된 점착층에 의해 점착되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)의 내부에는 구조를 보강하고 소화수의 유동이 제한되도록 하는 방파판으로서 보강 격벽(340)이 구비된 것이 바람직하다.
보강 격벽(340)은 리브 타입별로 평판 타입, 사각 타입, 마름모 타입 등 다양한 형태로 마련될 수 있지만, 본 발명의 일실시예로서, 보강 격벽(340)은 구조적 강도를 고려하여 육각형 타입으로 마련된 것이 바람직하다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 보강 격벽(340)은 소화수탱크(300)의 내부에 평면상 ‘X’자의 형태로 크로스 교차 되게 구비된 것이 바람직하고, 이때 보강 격벽(340)의 판면에는 소화수가 통과할 수 있도록 다수의 통공들이 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 보강 격벽(340)에 의해 소화수탱크(300)의 내부가 견고하게 지지되며 내구성이 보강되도록 할 수 있다.
상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 차체부 200 : 차륜부
300 : 소화수탱크 310 : 코어재
320 : 탄소섬유 330 : 탄소섬유 웹 층
340 : 보강 격벽 350 : 장착 돌부 레일
360 : 프레임 결속 브래킷 370 : 보조 브래킷
400 : 경량 서브프레임 401 : 종간부
403 : 횡간부 410 : 허니콤 격벽
420 : 탱크 결속 브래킷 500 : 진동 흡수 패드
510 : 그래핀 코팅층 600 : 결속 유닛
610 : 체결 볼트 620 : 체결 너트
630 : 평 와셔 640 : 스프링 와셔
300 : 소화수탱크 310 : 코어재
320 : 탄소섬유 330 : 탄소섬유 웹 층
340 : 보강 격벽 350 : 장착 돌부 레일
360 : 프레임 결속 브래킷 370 : 보조 브래킷
400 : 경량 서브프레임 401 : 종간부
403 : 횡간부 410 : 허니콤 격벽
420 : 탱크 결속 브래킷 500 : 진동 흡수 패드
510 : 그래핀 코팅층 600 : 결속 유닛
610 : 체결 볼트 620 : 체결 너트
630 : 평 와셔 640 : 스프링 와셔
Claims (3)
- 전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서,
운전석이 상부 전방에 구비된 차체부(100);
상기 차체부(100)가 이동가능하게 상기 차체부(100)의 하부에 구비된 차륜부(200);
상기 차체부(100)의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크(300); 및
상기 차체부(100)의 상부 후방과 상기 소화수탱크(300)의 사이에 구비되어 상기 차체부(100)의 상부 후방에서 상기 소화수탱크(300)를 지지하도록 구비되되, 알루미늄 재질로 한 쌍의 종간부(401)와 다수의 횡간부(403)를 갖는 사다리의 형태로 마련된 경량 서브프레임(400);
을 포함하며,
상기 소화수탱크(300)의 하부에서 좌우 양측으로는 하방으로 돌출되며 상기 소화수탱크(300)의 길이방향을 따라 연장된 한 쌍의 장착 돌부 레일(350)이 구비되고,
상기 한 쌍의 장착 돌부 레일(350) 각각의 외측에는 판 스프링 형태의 프레임 결속 브래킷(360)이 구비되며,
상기 경량 서브프레임(400)의 한 쌍의 종간부(401) 각각의 외측에는 상기 프레임 결속 브래킷(360)에 대응되는 위치에 판 스프링 형태의 탱크 결속 브래킷(420)이 구비되고,
상기 프레임 결속 브래킷(360)과 상기 탱크 결속 브래킷(420)에는 결속 유닛(600)이 체결되어 상기 소화수탱크(300)가 상기 경량 서브프레임(400)의 상부에 고정 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 경량 서브프레임(400)은 내부 공간이 허니콤 격벽(410)에 의해 다수의 허니콤 형태의 작은 공간들로 구획되어 허니콤 구조를 이루도록 마련된 것을 특징으로 하는 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차.
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| KR1020210176790A KR102537557B1 (ko) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 탄소복합재 소화수탱크 지지용 경량 서브프레임을 갖는 소방차 |
Publications (1)
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| KR (1) | KR102537557B1 (ko) |
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- 2021-12-10 KR KR1020210176790A patent/KR102537557B1/ko active IP Right Grant
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