KR20010067431A - 방현재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체가 고무로 일체로 형성된 원통형의 제1 완충 부재와, 중공 원추형의 제2 완충 부재(12)를 포함하며, 또한
(a) 양 부재(11, 12)의 접속부의 외주에 형성한 단차부(14) 및
(b) 제2 완충 부재(12)의 굴곡 위치에 형성된 돌기(15) 중의
하나 이상을 갖는 방현재(1)를 제공한다.

Description

방현재{FENDER}
본 발명은 선박이 안벽(岸壁)에 접근시의 에너지를 흡수하여 충격을 완화함으로써, 선박을 보호하기 위한 방현재에 관한 것이다.
종래의 방현재(9)로서, 예컨대 도 20(a)에 그 단면 형상이 도시되어 있으며 전체가 고무로 일체로 형성된 서클형의 방현재가 이용된다. 서클형의 방현재(9)는 제1 완충 부재(91)와 제2 완충 부재(92)로 이루어지며, 제1 완충 부재는 외경이 일정한 원통형으로 형성되고, 방현재(9)의 선단(9a)인 원통의 일단이 선박에 직접 접촉하는 충격 받침판(도시하지 않음)을 고정하는 고정부로 되어 있으며, 제2 완충 부재는 일단이 제1 완충 부재(91)의 원통의 타단에 접속되며, 또한 타단이 안벽의 고정면(Q)에 고정되는 고정부로 되고, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성된다.93은 제2 완충 부재(92)의 고정부를 실제로 고정면(Q)에 고정하기 위해서 기능하는 플랜지이다.
이러한 방현재(9)는 선박의 접촉에 의해서 압축력을 받는 경우 이하와 같이 압축 변형된다. 즉, 방현재(9)는 우선 압축력에 대하여 반력을 일으키고, 압축력을 더이상 견딜 수 없게 되면, 제1 완충 부재(91)와 제2 완충 부재(92)의 외주측 접속부(CP) 및 제2 완충 부재(92)의 내주측의 굴곡 위치(BP)에서 굴곡을 시작한다. 이어서, 방현재(9)는 제1 완충 부재(91)의 외주(91a)와 제2 완충 부재(92)의 외주(92a), 그리고 제2 완충 부재(92)의 내주 중에서 굴곡 위치(BP)의 상하의 영역(92b, 92c)이 각각 서로 접촉하여, 도 20(b)에 나타낸 바와 같이 그 전체가 거의 빈틈없이 접어 겹쳐질 때까지 변형된다. 이 후, 도면과 같이 빈틈없이 접어 겹쳐져 굴곡되는 부분이 없어진 방현재(9)는 하나의 고무 덩어리가 되어 더욱 압축 변형된다.
이 경과를 압축에 의한 방현재(9)의 왜곡량과, 방현재(9)에 생기는 반력을 나타내는 왜곡-반력 특성 곡선으로 나타내면, 도 21에 실선의 곡선으로 표시되는 결과가 된다. 즉, 도 20(a)의 평상 상태로부터 압축력에 항복되어 굴곡을 시작하기 직전까지가 도 21의 원점(O)로부터 극대점(A)까지에 상당한다. 이 사이에는 압축된 방현재(9)가 원래의 형태로 되돌아가고자 하는 반력이 발생된다. 반력은 왜곡량이 많아질수록 상승한다. 그러나 굴곡되면, 방현재(9)는 반력을 거의 잃어버린다. 이 때문에, 방현재(9) 전체가 눌려 납작해져 도 20(b)에 도시된 상태가 될 때까지, 반력은 저하된다. 즉, 극대점(A)로부터 극소점(C)까지의 과정을 거친다. 그리고, 도 20(b)의 상태가 되면 이번에는 방현재(9) 전체가 전술한 바와 같이 하나의 고무 덩어리로서 거동하여 다시 반력을 일으키기 때문에, 극소점(C) 이후부터는 일방적으로 반력이 상승한다.
통상적으로, 이러한 특성 곡선을 갖는 방현재(9)를 실제로 사용할 수 있는 범위는 원점(O)으로부터 극대점(A)과 동일한 반력치를 나타내는 B점까지로 규제된다. 왜곡량으로 나타내면 D 이하의 범위로 규제된다. 이는 왜곡량이 D를 넘으면, 그에 의하여 생기는 반력이 지나치게 높아져, 선박을 손상시키거나, 방현재(9) 자체가 손상되기 때문이다. 그리고, 방현재(9)가 허용된 왜곡량(D)의 범위 내에서 흡수할 수 있는 에너지의 양은 실선으로 나타낸 특성 곡선과, 원점(O)을 지나는 횡축(O-D)과, 점(B)을 지나는 종축(B-D)으로 둘러싸인 영역의 면적(S1)이 된다.
일반적으로 방현재는 상기 면적(S1)에, 특성 곡선과 점 A-B 사이를 연결하는 횡축으로 둘러싸인 영역의 면적(S2)을 더한 만큼에 상당하는 양의 에너지를 흡수할 수 있는 것이 이상적이라고 여겨진다. 그러나, 실제로는 상기 면적(S2)분만큼 흡수할 수 있는 에너지량이 작아져, 에너지 흡수 효율이 저하된다.
그래서, 방현재(9)가 흡수할 수 있는 에너지량을 증가시키는 것이 검토되고 있다. 예컨대, 도 22(a)에 도시된 바와 같이, 제1 완충 부재(91) 및 제2 완충 부재(92)의 두께(T1, T2)를 크게 하여, 양 부재(91, 92)의 압축에 대한 반력을 높이는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이 경우에는 굴곡 후의 방현재(9)가 도 20(a) 및 도 20(b)의 경우보다도 왜곡량이 작은 단계에서, 도 22(b)에 나타낸 바와 같이 제1 완충 부재(91)의 외주(91a)와 제2 완충 부재(92)의 외주(92a), 그리고 제2 완충 부재(92)의 내주 중에서 굴곡 위치(BP)의 상하의 영역(92b, 92c)이 각각 서로 접촉하여 굴곡되는 부분이 없어져, 완전히 접어 겹쳐진 상태로 된다. 즉, 도 20(b)의 경우보다도, 굴곡 후의 왜곡량이 작은 단계에서, 방현재(9)는 하나의 고무 덩어리로서 거동한다.
이 때문에, 도 23에 일점 쇄선의 곡선으로 도시된 바와 같이, 굴곡 후에 반력이 증가로 전환되어, 극대점(A')과 동일한 반력치를 보이는 B'점에 달할 때까지의 왜곡량(D')이 도 20(a) 및 도 20(b)의 경우의 왜곡량(D)보다 작아진다. 그리고, 방현재의 에너지 흡수를 주로 담당하는 정하중 영역, 즉 특성 곡선에 있어서극대점 A 이후에서 B점까지의 영역의 폭(A-B)이 A'-B'로 축소되기 때문에, 굴곡후에 흡수할 수 있는 에너지량이 저하된다.
그렇기 때문에, 도 22(a)의 구성에서는 전술한 바와 같이 두께를 크게 한 만큼 방현재를 대형화하였음에도 불구하고, 방현재가 흡수할 수 있는 에너지량이 그것에 대응하는 것만큼 충분히 증가할 수 없거나, 혹은 전혀 증가할 수 없다고 하는 문제가 생긴다.
본 발명의 구성과 유사한 구성으로서, 일본국 특허 공개 평11-222833호 공보에는 서클형 방현재의 외주에 단차부를 설치하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 단차부는 본 발명에서 언급하는 제1 완충 부재와 제2 완충 부재의 접속부가 아니라, 그보다 훨씬 아래의 제2 완충 부재의 도중에 형성되어 있다. 이러한 위치에 설치된 단차부는 본 발명의 단차부와 같은 기능을 하지 않는다. 따라서, 상기 방현재는 본 발명과 동등한 작용 및 효과를 발휘할 수 없다. 따라서 이 선행 기술은 본 발명을 개시도 시사도 하는 것이 아니다.
또한, 일본국 특허 공개 평7-229129호 공보에는 서클형의 방현재의 내주에 돌기를 설치하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 예컨대 상기 특허의 도 8에 도시된 바와 같이, 돌기는 방현재의 굴곡 위치 상에는 설치되어 있지 않다. 돌기는 그 돌기와 그것에 인접하는 얇은 부분의 경계선 상에 굴곡 위치가 오도록 배치되어 있다. 따라서, 상기 방현재는 본 발명의 도 12(a) 내지 12(c)나 도 13(a)내지 13(c)의 비교예에 상당하는 것에 지나지 않고, 역시 본 발명과 동등한 작용 효과를 발휘할 수 없다. 따라서, 이 선행 기술도 본 발명을 개시도 시사도 하는 것이 아니다.
또한, 일본 실용신안 공고 소49-15516호 공보에는 그 전체가 외경이 일정한 통형상으로 형성된 방현재가 기재되어 있다. 그리고, 통의 굴곡 위치에 돌기를 설치하는 것이 기재되어 있다. 그러나 이 선행 기술에는 방현재 전체를 외경이 일정한 통형상으로 형성된 제1 완충 부재와, 중공 원추형의 제2 완충 부재로 형성하는 것과, 돌기를 제2 완충 부재의 굴곡 위치에 설치하는 것 등은 전혀 기재되어 있지 않다. 따라서, 이 선행 기술도 본 발명을 개시도 시사도 하는 것이 아니다.
본 발명의 제1 목적은 허용된 왜곡량의 범위 내에서의 왜곡-반력 특성 곡선을 극대점 이후의 반력이 거의 일정함에 가까운 값을 보이는 이상 형태에 근접시킬 수 있는 신규의 방현재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 허용된 왜곡량의 범위내에서 흡수할 수 있는 에너지량을 가능한 한 크게 할 수 있는 신규의 방현재를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방현재(防舷材)의 부분 절결 사시도.
도 2(a)는 도 1의 방현재가 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 2(b)는 도 1의 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재의 부분 절결 사시도.
도 4(a)는 도 3의 방현재가 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 4(b)는 도 3의 방현재의 주요부인 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 4(c)는 도 3의 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 5(a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재가 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 5(b)는 방현재의 주요부인 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 5(c)는 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 6(a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재가 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 6(b)는 방현재의 주요부인 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 7(a)은 실시예 2에서 제조한 방현재가 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 7(b)는 실시예 2에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 8(a)는 실시예 3에서 제조한 방현재의 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 8(b)는 실시예 3에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 9(a)는 실시예 4에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 9(b)는 실시예 4에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 10(a)는 비교예 2에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 10(b)는 비교예 2에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 11은 실시예 1∼4, 및 비교예 1, 2에서 제조한 방현재의 압축율-반력 특성을 나타내는 그래프.
도 12(a)는 비교예 4에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 12(b)는 비교예 4에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 12(c)는 비교예 4에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 13(a)는 비교예 5에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 13(b)는 비교예 5에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 13(c)는 비교예 5에서 제조한 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 14는 실시예 5, 6, 및 비교예 1, 3∼5에서 제조한 방현재의 압축율-반력 특성을 나타내는 그래프.
도 15(a)는 실시예 8에서 제조한 방현재의 압축되지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 15(b)는 실시예 8에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 16(a)는 실시예 9에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 16(b)는 실시예 9에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 17(a)는 실시예 10에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 17(b)은 실시예 10에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 18(a)는 비교예 6에서 제조한 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의종단면도.
도 18(b)는 비교예 6에서 제조한 방현재의 돌기 부분을 확대한 단면도.
도 19는 실시예 7 내지 10 및 비교예 6에서 제조한 방현재의 압축율-반력 특성을 나타내는 그래프.
도 20(a)는 종래 기술의 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 20(b)는 종래 기술의 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 21은 도 20(a)의 방현재의 왜곡량-반력 특성을 나타내는 그래프.
도 22(a)는 종래의 다른 방현재의 압축하지 않은 평상 상태에서의 종단면도.
도 22(b)는 종래의 다른 방현재를 압축하여 굴곡시킨 상태를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 23은 도 20(a) 및 도 22(a)의 방현재의 왜곡량-반력 특성을 나타내는 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 방현재
11 : 제1 완충 부재
12 : 제2 완충 부재
13 : 플랜지
14 : 단차부
제1항에 기재된 발명은 고무로 형성되고, 그 자체의 선단에 충격 받침판이 고정된 상태로 안벽(岸壁)의 고정면에 고정되어, 선박을 완충하는 방현재로서, 외경이 일정한 원통형으로 형성되고 원통의 일단이 충격 받침판의 고정부로된 제1 완충 부재와, 일단이 제1 완충 부재의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 고정면에의 고정부로 되며, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되며, 선박으로부터 압축력을 받아 직경 방향 외측으로 굴곡되어 선박을 완충하는 제2 완충 부재와, 제2 완충 부재의 일단의 외경을 제1 완충 부재의 타단의 외경보다 크게 함으로써 양 부재의 접속부의 외주에 형성되는 단차부를 구비한다.
제1항의 구성에서는, 예컨대 도 2(a)에 도시된 바와 같이 양 부재(11, 12)의 접속부의 외주에 단차부(14)를 마련함으로써, 왜곡량(D)이 도 20(a)에 도시된 종래의 접속부(CP)의 외주에 단차부가 없는 방현재(9)보다 크게 될 수 있다. 즉, 단차부(14)를 설치함으로써, 제1 완충 부재(11)의 외주(11a)는 제2 완충 부재(12)의 외주(12a)보다 한층 인입된 상태로 된다. 이 때문에 굴곡 시에, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 양 외주(11a, 12a)가 서로 접촉할 때까지 요하는 왜곡량(D)이 종래의 방현재(9)에 비해서 커진다.
또한, 종래의 방현재(9)에서는 도 20(b)에 도시된 바와 같이 굴곡 시에, 양 부재(91, 92)의 굴곡된 부분에 틈(CV)이 형성되며, 이 틈(CV)은 극대점(A) 이후의 반력의 저하를 크게 하는 원인이 된다. 즉, 방현재(9)는 전술한 통상의 굴곡에 의한 변형에 더하여, 틈(CV)이 눌려 납작해지는 변형을 일으키는 만큼 굴곡 후에 변형되는 양이 커진다. 이 때문에, 극대점(A) 이후의 반력의 저하가 커진다. 이에 비하여 제1항의 구성에서는, 단차부(14)의 모퉁이가 틈에 끼워져 들어감으로써, 양 부재(11, 12)의 굴곡부에 생기는 틈을 작게 할 수 있거나, 혹은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 틈을 완전히 없앨 수 있다. 이 때문에, 극대점(A) 이후의 반력의 저하를 억제할 수 있다.
그렇기 때문에 제1항의 구성에 따르면, 이들 효과의 상승 작용에 의해서 특성 곡선을 가능한 한 이상적 형태에 가깝게 하는 동시에, 방현재가 흡수할 수 있는 에너지량을 크게 하고, 또한 에너지 흡수 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
제2항에 기재된 발명은, 제1항의 방현재에 있어서, 접속부에서의 제1 완충 부재의 내경과 제2 완충 부재의 내경을 같게 형성하고, 제1 완충 부재의 두께(T1)와 제2 완충 부재의 두께(T2)로부터 계산되는 비(T1/T2)를 0.8~0.9로 한 것이다.
비(T1/T2)가 0.8 미만이면, 상대적으로 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)가 커지기 때문에, 도 22(a) 및 도 22(b)의 경우와 같은 문제를 일으킬 우려가 있다. 즉, 제2 완충 부재(12)의 내주 중에서 굴곡 위치(BP)의 상하의 영역(12b, 12c)이 왜곡량이 보다 작은 단계에서 서로 접촉하기 때문에 허용되는 왜곡량(D)이 작아져, 굴곡 후에 흡수할 수 있는 에너지량이 저하될 우려가 있다.
또한, 비(T1/T2)가 0.9를 넘은 경우에는 단차부(14)의 크기가 불충분하게 되어, 그 단차부(14)에 의한 전술한 제1항의 효과를 충분히 얻을 수 없다는 우려가 있다. 즉, 단차부(14)를 끼워 넣음으로써 제1 완충 부재(11)와 제2 완충 부재(12)의 굴곡부에 생기는 틈을 작게 하거나 또는 완전히 없애 극대점(A) 이후의 반력의 저하를 억제하는 효과나, 또는 굴곡 후에 양 부재(11, 12)의 외주(11a, 12a)가 서로 접촉할 때까지 요하는 왜곡량을 크게 함으로써 왜곡량(D)을 크게 하는 효과를 충분히 얻을 수 없다는 우려가 존재한다.
이에 비하여, 제2항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제1항의 효과를 한층더 효과적인 것으로 할 수 있다.
제3항에 기재된 발명은, 제1항의 방현재에 있어서, 제1 완충 부재의 원통의 축방향 높이(H1)와, 방현재 전체의 원통의 축방향 높이(H0)로부터 계산되는비(H1/H0)를 0.1∼0.3으로 한 것이다.
또한, 제4항에 기재된 발명은, 제3항의 방현재에 있어서, 고정면과, 제2 완충 부재의 원추의 모선이 이루는 각도(θ1)를 70∼80°로 한 것이다.
높이(H1)와 각도(θ1)는 전체의 높이(H0)가 일정하고 제1 완충 부재(11)의 외경(D1)이 일정한 경우, 상관 관계를 보인다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 완충 부재(11)의 높이(H1)가 전체의 높이(H0)에서 차지하는 비율이 커질수록 각도(θ1)는 작아진다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 높이(H1)가 차지하는 비율이 작아질수록 각도(θ1)는 커진다.
그리고, 높이(H1)의 비율이 전술한 범위 미만이거나, 각도(θ1)가 전술한 범위를 넘은 경우에는, 상대적으로 제2 완충 부재(12)의 높이(H2)가 전체의 높이(H0)에서 차지하는 비율이 커지기 때문에, 굴곡 시의 반력이 커진다. 그와 함께, 제2 완충 부재(12)가 굴곡을 시작할 때까지 요구되는 방현재의 왜곡량이나, 그 이상의 왜곡량과, 굴곡하지 않게 될 때까지 요구되는 왜곡량이 커지기 때문에, 전체적인 흡수 에너지는 증가한다. 그러나, 방현재의 특성상, 제1 완충 부재(11)가 담당하는 정하중 영역, 즉 특성 곡선에 있어서 극대점 A로부터 B점까지의, 반력이 거의 일정한 영역의 폭이 지나치게 작아져, 방현재로서의 사용에 적합하지 않게 될 우려가 있다.
또한, 제1 완충 부재(11)의 높이(H1)가 차지하는 비율이 전술한 범위를 넘거나 각도(θ1)가 전술한 범위 미만인 경우에는 상대적으로 제2 완충 부재(12)의 높이(H2)가 차지하는 비율이 작아지기 때문에, 굴곡 시의 반력이 작아진다. 또한, 제2 완충 부재(12)가 굴곡을 시작할 때까지 요구되는 방현재의 왜곡량이나 그 이상의 왜곡량과, 굴곡하지 않게 될 때까지 요구되는 왜곡량이 작아진다. 이 때문에, 전체적인 흡수 에너지가 감소하는 경향을 나타낸다.
이에 비하여, 제3항 및 제4항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제1항의 효과를 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.
제5항에 기재된 발명은 고무로 형성되고, 그 자체의 선단에 충격 받침판이 고정된 상태로 안벽의 고정면에 고정되어, 선박을 완충하는 방현재로서, 외경이 일정한 원통형으로 형성되고 원통의 일단이 충격 받침판의 고정부로된 제1 완충 부재와, 일단이 제1 완충 부재의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 고정면에의 고정부로 되고, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되며, 선박으로부터 압축력을 받아 직경 방향 외측으로 굴곡되어 선박을 완충하는 제2 완충 부재와, 제2 완충 부재의 내주 중 굴곡 위치에 형성되는 일정 폭의 돌기를 구비한다.
제5항의 구성에서는 굴곡 시에, 예컨대 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제2 완충 부재(12)가 돌기(15)를 상하로부터 끼우는 식으로 굴곡되고, 끼워진 돌기(15)는 굴곡에 의해서 가해지는 압축력에 대하여 반대 방향의 힘을 발생한다. 즉, 돌기(15)는 제2 완충 부재(12)의 굴곡에 대항하는 반력을 발생시킨다. 이 때문에,제2 완충 부재(12)의 압축에 대하여 발생하는 굴곡 시의 반력을 높일 수 있다.
또한, 제2 완충 부재의 내주 중 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)은 돌기(15)보다도 한층 오목하게 되어 있다. 이 때문에, 굴곡 후에 양 영역(12b, 12c)이 서로 접촉할 때까지 요하는 방현재의 왜곡량을 크게 할 수도 있다.
따라서, 이들 효과의 상승 작용에 의해서 방현재 전체가 흡수할 수 있는 에너지량을 크게 할 수 있다.
제6항에 기재된 발명은, 제5항의 방현재에 있어서, 제2 완충 부재의 굴곡 위치로부터 돌기의 상변까지 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W1)와, 상기 굴곡 위치로부터 돌기의 하변까지의 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W2)로부터 계산되는 비(W1/W2)를 3/6∼6/3으로 한 것이다.
비(W1/W2)가 3/6 미만이면, 돌기(15)의 상변이 제2 완충 부재(12)의 굴곡 위치(BP)에 너무 가깝기 때문에, 제2 완충 부재(12)는 예컨대 도 12(c)에 도시된 바와 같이 돌기(15)의 상변만을 따라서 굴곡된다. 또한, 비(W1/W2)가 6/3을 넘은 경우에는 돌기(15)의 하변이 제2 완충 부재(12)의 굴곡 위치(BP)에 너무 가깝기 때문에, 제2 완충 부재(12)는 예컨대 도 13(c)에 도시된 바와 같이 돌기(15)의 하변만을 따라서 굴곡된다. 이 때문에, 어느 경우에도 돌기(15)를 굴곡된 제2 완충 부재(12)에 의해서 상하로부터 균형을 잘 맞추어 끼울 수 없기 때문에, 제5항의 효과를 충분히 얻을 수 없다는 우려가 존재한다.
이에 비하여, 제6항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제5항의효과를 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.
제7항에 기재된 발명은, 제6항의 방현재에 있어서, 돌기의 상변으로부터 하변까지의 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W1+W2)를 제2 완충 부재의 원추의 중심축 방향을 따르는 높이(H2)의 20∼40%로 한 것이다.
돌기(15)의 폭을 나타내는 거리(W1+W2)가 높이(H2)의 20% 미만이면, 그 돌기(15)에 의하여 전술한 제5항의 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 즉, 돌기(15)가 작기 때문에, 상기 돌기(15)에 의하여 전술한 제2 완충 부재(12)의 굴곡 시의 반력을 높이는 효과가 불충분하게 될 우려가 있다. 또한, 거리(W1+W2)가 높이(H2)의 40%를 넘는 경우에는 제2 완충 부재(12) 전체의 두께를 크게 한 것과 같아져서, 도 22(a) 및 도 22(b)의 경우와 같은 문제를 일으켜, 굴곡 후에 흡수할 수 있는 에너지량이 저하될 우려가 있다.
이에 비하여 제7항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제5항의 효과를 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.
제8항에 기재된 발명은, 제7항의 방현재에 있어서, 돌기의 단면을 사다리꼴로 형성하고, 돌기가 제2 완충 부재의 내주로부터 돌출한 높이(T3)를 제2 완충 부재의 두께(T2)의 5∼15%로 한 것이다.
사다리꼴 단면을 갖는 돌기(15)의 돌출 높이(T3)가 제2 완충 부재의 두께(T2)의 5% 미만인 경우에는 돌기(15)가 낮기 때문에, 그 돌기(15)에 의한 제2완충 부재(12)의 굴곡시의 반력을 높이는 효과가 불충분하게 될 우려가 있다. 또한, 굴곡 후에, 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)이 서로 접촉할 때까지 요하는 방현재의 왜곡량을 크게 하는 효과도 불충분하게 될 우려가 있다. 따라서, 돌기(15)를 설치함에 의한 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한, 돌기(15)의 돌출 높이(T3)가 제2 완충 부재의 두께(T2)의 15%를 넘는 경우에는, 제2 완충 부재의 내주 중에서 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)이 서로 접촉할 때까지 요하는 방현재의 왜곡량이 지나치게 커질 우려가 있다. 이 때문에, 양 영역(12b, 12c)이 서로 접촉하는 시점에서의 방현재의 왜곡량이 과대하게 되고, 그에 따라 이 시점 이후, 즉 반력 특성 곡선 상의 C점 이후에 반력이 급격히 증가한다. 즉, 방현재가 지나치게 압축되어, 선박이나, 방현재 자체가 손상될 우려가 있다.
이에 비하여 제8항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제5항의 효과를 한층 효과적인 것으로 할 수 있다.
제9항에 기재된 발명은, 제7항의 방현재에 있어서, 돌기의 단면을 삼각형으로 하고, 돌기가 제2 완충 부재의 내주로부터 돌출한 높이(T3)를 제2 완충 부재의 두께(T2)의 15∼20%로 한 것이다. 삼각형 단면을 갖는 돌기(15)는 사다리꼴 단면을 갖는 돌기보다도 동일 폭과 동일 높이에서의 단면적이 작다. 따라서, 사다리꼴 돌기와 동일한 작용 효과를 얻기 위하여, 돌출 높이(T3)가 조금 크게 설정된다.
즉, 삼각형 단면을 갖는 제2 완충 부재의 두께(T2)의 15% 미만인 경우에는 돌기(15)가 낮기 때문에, 그 돌기(15)에 의한 제2 완충 부재(12)의 굴곡 시의 반력을 높이는 효과가 불충분하게 될 우려가 있다. 또한, 굴곡 후에, 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)이 서로 접촉할 때까지 요하는 방현재의 왜곡량을 크게 하는 효과도 불충분하게 될 우려가 있다. 따라서, 돌기(15)를 설치함에 의한 전술한 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한, 돌기(15)의 돌출 높이(T3)가 제2 완충 부재의 두께(T2)의 20%를 넘는 경우에는, 제2 완충 부재의 내주 중에서 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)이 서로 접촉할 때까지 요하는 방현재의 왜곡량이 지나치게 커질 우려가 있다. 이 때문에, 양 영역(12b, 12c)이 서로 접촉하는 시점에서의 방현재의 왜곡량이 과대하게 되고, 그에 따라 이 시점 이후, 즉 반력 특성 곡선상의 C점 이후에 반력이 급격히 증가한다. 즉, 방현재가 지나치게 압축되어, 선박이나 방현재 자체가 손상될 우려가 있다.
이에 비하여 제9항의 구성이라면 이들 문제를 일으킬 우려가 없고, 제5항의 효과를 더한층 효과적인 것으로 할 수 있다.
제10항에 기재된 발명은, 제5항의 방현재에 있어서, 제2 완충 부재의 일단의 외경을 제1 완충 부재의 타단의 외경보다 크게 함으로써 양 부재의 접속부의 외주에 형성되는 단차부를 구비한다.
제10항의 구성에서는 전술한 제1항의 구성의 효과와, 제5항의 구성의 효과의 상승 작용에 의해서, 특성 곡선을 더욱 이상적 형태에 가깝게 하는 동시에, 방현재가 흡수할 수 있는 에너지량을 더욱 크게 하고, 에너지 흡수 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방현재(1)의 일부분을 절결한 사시도이다. 또한, 도 2(a)는 상기 방현재(1)의 종단면도이다.
방현재(1)는, 외경(D1)이 일정한 원통 형상으로 형성되고 방현재(1)의 선단(1a)인 원통의 일단이 선박에 직접 접촉되는 충격 받침판(도시하지 않음)을 고정하는 고정부로 되는 제1 완충 부재(11)와, 일단이 제1 완충 부재(11)의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 안벽(岸壁)의 고정면(Q)에 고정되는 고정부로 되며, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되는 제2 완충 부재(12)와, 제2 완충 부재(12)의 일단의 외경을 제1 완충 부재(11)의 타단의 외경보다 크게 함으로써 양 부재의 접속부의 외주에 형성되는 단차부(14)를 구비한다.13은 제2 완충 부재(12)의 고정부를 실제로 고정면(Q)에 고정하도록 기능하는 플랜지이다. 플랜지(13)에는 고정을 위한 볼트(도시하지 않음)가 삽입 관통되는 구멍(13a)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 플랜지(13) 내에는 보강을 위해, 예컨대 강판 등으로 만든 보강 부재를 매설하더라도 좋다. 또한, 제1 완충 부재(11)의 일단, 즉 방현재(1)의 선단(1a) 내에도 역시 보강을 위해서, 그리고 충격 받침판에 부착되는 것을 위해서, 예컨대 강판 등으로 제조된 보강 부재를 매설하더라도 좋다.
접속부에서의 제1 완충 부재(11)의 내경과 제2 완충 부재(12)의 내경은 동일하게(D3) 설정된다. 그리고, 이 설정에 있어서 단차부(14)의 폭을 규정하는 제1 완충 부재(11)의 두께(T1)와, 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)와의 비(T1/T2)는0.8∼0.9인 것이 바람직한데, 그 이유는 후술하는 바와 같다. 또한, 단차부(14)를 설치함에 의한 전술한 작용 효과를 한층 효과적인 것으로 하기 위해서는, 단차부(14)의 폭은 넓을수록 바람직하다. 구체적으로, 비(T1/T2)는 0.8에 가까울수록 바람직하다.
제1 완충 부재(11)의 높이(H1)와, 양 부재(11, 12)의 합계 높이인 방현재(1)의 전체 높이(H0)와의 비(H1/H0)는 0.1∼0.3인 것이 바람직하다. 또한, 제2 완충 부재(12)의 원추 모선과 고정면(Q) 사이의 각도(θ1)는 70∼80°인 것이 바람직하다. 이에 대한 이유도 전술한 바와 같다. 또한, 방현재로서의 사용에 적합한 반력 특성을 지니고, 또한 흡수 에너지가 큰 보다 적합한 방현재를 형성하기 위해서는 비(H1/H0)가 0.22∼0.27인 것이 보다 바람직하고, 각도(θ1)가 70∼75°인 것이 보다 바람직하다.
방현재(1)는, 미가류(未加硫) 고무 컴파운드와, 필요에 따라서 제1 완충 부재(11)의 일단이나 플랜지(13)에 매설되는 판형의 보강 부재를 방현재(1)의 형상에 대응하는 가류(加硫) 성형용의 주형 내에 충전하고, 가열, 가압하여 고무를 가류함으로써 제조된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재(1)를 그 일부분이 절결된 상태로 도시한 사시도이다. 또한, 도 4(a)는 상기 방현재(1)의 종단면도이고, 도 4(b)는 방현재(1)의 주요부인 돌기(15) 부분을 확대한 단면도이다.
방현재(1)는,
외경(D1)이 일정한 원통 형상으로 형성되고 방현재(1)의 선단(1a)인 원통의 일단이 선박에 직접 접촉되는 충격 받침판(도시하지 않음)을 고정하는 고정부로 되는 제1 완충 부재(11)와,
일단이 제1 완충 부재(11)의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 안벽의 고정면(Q)에의 고정되는 고정부로 되며, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되는 제2 완충 부재(12)와,
제2 완충 부재(12)의 내주 중에서 굴곡 위치(BP)에 형성되는 일정 폭의 돌기(15)를 구비한다. 또한, 제2 완충 부재(12)의 타단에는 전술한 예와 동일하게, 고정면(Q)에 고정하기 위한 플랜지(13)가 설치되어 있다. 플랜지(13)에는 고정을 위한 볼트(도시하지 않음)가 삽입 관통되는 구멍(13a)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 플랜지(13) 내에는 보강을 위해, 예컨대 강판 등으로 만든 보강 부재를 매설하더라도 좋다. 또한, 제1 완충 부재(11)의 일단, 즉 방현재(1)의 선단(1a) 내에도 역시 보강을 위해서, 그리고 충격 받침판의 부착되는 것을 위해서, 예컨대 강판 등으로 제조된 보강 부재를 매설하더라도 좋다.
돌기(15)는 제2 완충 부재(12)의 굴곡 위치(BP)로부터 돌기(15)의 상변까지의 거리(W1)와, 상기 굴곡 위치(BP)로부터 돌기(15)의 하변까지의 거리(W2)의 비(W1/W2)가 3/6∼6/3이 되게 위치가 규정되는 것이 바람직하다. 또한, 돌기(15)의 폭을 규정하는 상변으로부터 하변까지의 거리(W1+W2)는 제2 완충 부재(12)의 높이(H2)의 20∼40%인 것이 바람직하다. 이와 같이 정하는 이유는 전술한 바와 같다. 또한, 돌기(15)를 설치함에 의한 전술한 작용 효과를 한층 효과적인 것으로 하기 위해서는 비(W1/W2)는 4/5∼5/4인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 거리(W1+W2)는 높이(H2)의 25∼35%인 것이 더욱 바람직하다.
돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴로 형성되어 있다. 이러한 돌기(15)가 제2 완충 부재(12)의 내주로부터 돌출한 높이(T3)는 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)의 5∼15%인 것이 바람직하다. 이와 같이 정한 이유도 전술한 바와 같다. 또한, 선박이나, 방현재 자체가 손상되는 것을 보다 확실하게 방지하면서, 돌기(15)를 설치함에 의한 전술한 작용 효과를 한층 효과적인 것으로 하기 위해서, 돌출 높이(T3)는 두께(T2)의 7∼9%인 것이 더욱 바람직하다.
도 5(a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재(1)의 종단면도이고, 도 5(b)는 방현재(1)의 주요부인 돌기(15) 부분을 확대한 단면도이다.
이 예의 방현재와 도 4(a) 및 도 4(b)의 구성의 차이점은 돌기의 단면 형상을 사다리꼴이 아니라 삼각형으로 한 점에 있다. 그 밖의 구성은 전술한 예와 같다. 동일 부분에는 동일 부호가 지시된다.
삼각형 단면을 갖는 돌기(15)가 제2 완충 부재(12)의 내주로부터 돌출하는 높이(T3)는 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)의 15∼20%인 것이 바람직하다. 이와 같이 정한 이유도 전술한 바와 같다. 또한, 선박이나, 방현재 자체가 손상되는 것을 보다 확실하게 방지하면서, 돌기(15)를 설치함에 의한 전술한 작용 효과를 한층 효과적인 것으로 하기 위해서, 돌출 높이(T3)는 두께(T2)의 16∼18%인 것이 더욱 바람직하다.
도 6(a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 방현재(1)의 종단면도이고, 도 5(b)는 방현재(1)의 주요부의 하나인 돌기(15) 부분을 확대한 단면도이다.
이 예의 방현재(1)는 단차부(14)와 돌기(15)를 함께 구비하는 점에 특징이 있다. 이 양자의 상승 작용에 의해, 특성 곡선을 더욱 이상적 형태에 가깝게 하는 동시에, 방현재가 흡수할 수 있는 에너지량을 더욱 크게하고, 또한 에너지 흡수 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 그 밖의 구성은 전술한 예와 같다. 동일 부분에는 동일 부호가 지시된다.
각 부의 치수, 형상 등은 상기 각각의 예와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 제1 완충 부재(11)와 제2 완충 부재(12)의 접속부에서 양 부재(11, 12)의 내경은 동일하게(D3) 설정된다. 그리고, 이 설정에 있어서 단차부(14)의 폭을 규정하는 제1 완충 부재(11)의 두께(T1)와, 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)의 비(T1/T2)는 0.8∼0.9인 것이 바람직하며, 특히 0.8에 가까울수록 바람직하다.
또한, 제1 완충 부재(11)의 높이(H1)와, 방현재(1)의 전체 높이(H0)의 비(H1/H0)는 0.1∼0.3인 것이 바람직하고, 0.22∼0.27인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제2 완충 부재(12)의 원추의 모선과 고정면(Q) 사이의 각도(θ1)는 70∼80°인 것이 바람직하고, 70∼75°인 것이 더욱 바람직하다.
돌기(15)의 위치를 규정하는 제2 완충 부재(12)의 굴곡 위치(BP)로부터 돌기(15)의 상변까지의 거리(W1)와, 상기 굴곡 위치(BP)로부터 돌기(15)의 하변까지의 거리(W2)의 비(W1/W2)는 3/6∼6/3인 것이 바람직하고, 4/5∼5/4인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 돌기(15)의 폭을 규정하는 상변으로부터 하변까지의 거리(W1+W2)는 제2 완충 부재(12)의 높이(H2)의 20∼40%인 것이 바람직하고, 25∼35%인 것이 더욱 바람직하다.
돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴로 형성되어 있다. 이러한 돌기(15)가 제2 완충 부재(12)의 내주로부터 돌출하는 높이(T3)는 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)의 5∼15%인 것이 바람직하고, 7∼9%인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 도시하지는 않지만, 돌기(15)는 단면 형상이 삼각형이라도 좋다. 이러한 돌기(15)가 제2 완충 부재(12)의 내주로부터 돌출하는 높이(T3)는 제2 완충 부재(12)의 두께(T2)의 15∼20%인 것이 바람직하고, 16∼18%인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 방현재의 구성은 이상에서 설명한 각 도면의 예로 한정되지는 않으며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 여러 가지 설계 변경을 할 수 있다.
예
이하에서, 본 발명을 실시예와 비교예를 기초로 하여 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
후술되는 재료를 가류 성형용의 주형 내에 충전하고, 가열, 가압하여 기초 고무 물질을 가류(加硫)함으로써, 도 1에 도시된 외관과, 도 2(a)에 도시된 단면 형상을 가지며, 표 1의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
고무 컴파운드 : 천연 고무와 부타디엔 고무의 중량비가 6 : 4인 혼합 고무를 기초 고무 물질로 하는 것.
제1 완충 부재(11)의 일단에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 ㎜, 외경 650 ㎜인 원판형으로, 중심에 내경 270 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
플랜지(13)에 매설하는 보강 부재 : 두께 28 ㎜, 외경 1470 ㎜의 원판형으로, 중심에 내경 710 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 250㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 680㎜
D2 1500㎜
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 7(a)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 2의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
T1 220㎜
T2 275㎜
T1/T2 0.8
HO 1000㎜
H1 250㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 680㎜
D2 1500㎜
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 8(a)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 3의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 300㎜
H1/HO 0.30
θ1 70.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 9(a)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 4의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 100㎜
H1/HO 0.10
θ1 80.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 고무 컴파운드 및 후술되는 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 20(a)에 도시된 종래의 단면 형상을 지니고, 표 5의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
제1 완충 부재(11)의 일단에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 ㎜, 외경 670 ㎜의 원판형으로, 중심에 내경 270 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
플랜지(13)에 매설되는 보강 부재 : 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 강판.
T1 230㎜
T2 230㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 700㎜
D2 1500㎜
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 고무 컴파운드 및 후술되는 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 10(a)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 6의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다.
제1 완충 부재(11)의 일단에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 ㎜, 외경 690 ㎜의 원판형으로, 중심에 내경 270 ㎜의 관통 구멍을 갖는 강판.
플랜지(13)에 매설되는 보강 부재 : 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 강판.
T11 240㎜
T12 216㎜
T2 240㎜
T11/T2 1.0
T12/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 250㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 720㎜
D2 1500㎜
상기 각 실시예 및 비교예의 주요 치수를 표 7에 정리했다.
두께(㎜) 높이(㎜)H0= 1000 각도 θ1(°)
T1 T2 T1/T2 H1 H1/H0
실시예 1 220 244 0.9 250 0.25 72.5
실시예 2 220 275 0.8 250 0.25 72.5
실시예 3 220 244 0.9 300 0.30 70.0
실시예 4 220 244 0.9 100 0.10 80.0
비교예 1 230 230 1.0 250 0.25 72.5
비교예 2 T11:240T12:216 240 1.00.9 250 0.25 72.5
압축 시험
상기 각 실시예 및 비교예의 방현재의 제1 완충 부재의 일단을, 충격 받침판과 유사하고 제1 완충 부재와 직경이 동일하며 두께가 200 mm인 스페이서를 매개로500톤 유압 프레스의 가동 헤드에 고정했다. 또한, 제2 완충 부재의 타단의 플랜지를 상기 유압 프레스의 고정 헤드에 고정했다. 그리고, 방현재를 유압 프레스로 압축했을 때의 왜곡(압축율)-반력 특성을 측정했다. 압축율은 이하의 식에 의해서 구했다.
압축율(%) = (H0- H0') / H0×100
〔단, H0는 초기 형상의 전체의 높이, H0'는 압축 상태의 전체의 높이임〕
결과가 도 11에 도시되어 있다.
도 11로부터, 종래예인 비교예 1의 방현재(9)는 반력이 증가로 전환되어 극대점(A)과 동일한 반력치를 보이는 B점에 달할 때까지의 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 60.0%로 작은 것을 알 수 있었다. 그래서, 압축 시의 방현재의 변형을 계속하여 관찰한 바, 비교예 1의 방현재(9)는 후술하는 실시예에 비해서 굴곡 후의 왜곡량이 작은 단계에서, 도 20(b)에 도시된 바와 같이 양 부재(91, 92)의 외주(91a, 92a)가 서로 접촉하고 있는 것이 확인되었다. 이 원인은 외주(91a, 92a)가 단차부가 없는 연속된 면으로 되어 있기 때문이었다.
또한, 비교예 1의 방현재(9)는 극대점(A)에서의 반력에 대한 극소점(C)에서의 반력의 비율이 87.5%로 작으므로, 극대점(A) 이후, 즉 굴곡 후의 반력의 저하가 큰 것도 알 수 있었다. 따라서, 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 도 20(b)에 도시된 바와 같이 양 부재(91, 92)의 굴곡부에 큰 틈(CV)이 형성되어 있는것을 확인하였다.
또한, 제1 완충 부재(91)를 그 일단이 타단보다 직경이 큰 원추형으로 형성하는 동시에, 일단측의 두께(T11)를 타단측의 두께(T12)보다 크게 한 비교예 2의 방현재(9)도 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 58.0%로 작은 것을 확인하였다. 따라서, 압축 시의 방현재의 변형을 계속하여 관찰한 바, 비교예 2의 방현재(9)도 역시 후술하는 실시예에 비해서 굴곡 후의 왜곡량이 작은 단계에서, 도 10(b)에 도시된 바와 같이 양 부재(91, 92)의 외주(91a, 92a)가 서로 접촉하고 있는 것을 확인하였다. 이 원인은 외주(91a, 92a)가 단차부를 갖지만, 제1 완충 부재(91)의 외경이 일정하지 않고, 일단측의 직경이 크게 되어 있기 때문이었다.
또한, 비교예 2의 방현재는 극대점(A)에서의 반력에 대한 극소점(C)에서의 반력의 비율이 97.0%로서, 극대점(A) 이후, 즉 굴곡 후의 반력의 저하가 작은 것도 알 수 있었다. 따라서, 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 양 부재(91, 92)의 외주(91a, 92a) 사이에 형성된 단차부(94)의 모퉁이가 굴곡부에 끼워져 들어감으로써, 틈이 완전히 없어지는 것을 확인하였다.
이에 비하여, 실시예 1∼4의 방현재(1)는 모두 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 62.5∼65.5%로 큰 것이 확인되었다. 따라서, 압축 시의 방현재의 변형을 계속하여 관찰한 바, 각 실시예의 방현재(1)는 모두 상기 비교예 1 및 비교예 2에 비해서 굴곡 후의 왜곡량이 보다 커진 단계에서, 각각 도 2(b), 도 7(b), 도 8(b) 및 도 9(b)에 도시된 바와 같이 양 부재(11, 12)의 외주(11a, 12a)가 서로 접촉하는 것을 확인하였다.
또한, 각 실시예의 방현재(1)는 모두 극대점(A)에서의 반력에 대한 극소점(C)에서의 반력의 비율이 92.5∼97.5%로서, 극대점(A) 이후, 즉 굴곡 후의 반력의 저하가 작은 것도 알 수 있었다. 따라서, 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 양 부재(11, 12)의 외주(11a, 12a)의 사이에 형성된 단차부(14)의 모퉁이가 굴곡부에 끼워져 들어감으로써, 틈이 완전히 없어지는 것을 확인하였다.
더욱이, 각 실시예 중에서 비(T1/T2)는 동일하고, 비(H1/H0)와 각도(θ1)가 다른 실시예 1, 3 및 4를 비교하여, 후술되는 경향을 보이는 것을 확인하였다. 구체적으로, 비(H1/H0)가 크고, 또한 각도(θ1)가 작을수록, 전체적인 흡수 에너지가 감소하는 경향을 보이며, 반대로 비(H1/H0)가 작고, 또한 각도(θ1)가 클수록, 제1 완충 부재(11)가 담당하는 정하중 영역이 작아지는 경향을 보였다.
결과를 표 8에 정리했다.
극소점(C)에서의 반력의 하락(%) ※1 왜곡량(D)에 상당하는 압축율(%)
실시예 1 92.5 63.0
실시예 2 95.0 65.5
실시예 3 97.5 65.0
실시예 4 96.5 62.5
비교예 1 87.5 60.0
비교예 2 97.0 58.0
※ 1 : 극대점(A)에서의 반력에 대한 비율.
실시예 5
후술되는 재료를 가류 성형용의 주형 내에 충전하고, 가열, 가압하여 기초 고무 물질을 가류함으로써, 도 3에 도시된 외관과, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된단면 형상을 가지며, 표 9의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조하였다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 10의 치수 및 각도를 지니는 것으로 하였다.
고무 컴파운드 : 천연 고무와 부타디엔 고무의 중량비가 6 : 4인 혼합 고무를 기초 고무 물질로 하는 것.
제1 완충 부재(11)의 일단에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 mm, 외경 670 mm의 원판형으로, 중심에 내경 270 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
플랜지(13)에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 mm, 외경 1470 mm의 원판형으로, 중심에 내경 730 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
T1 230㎜
T2 230㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H2 750㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 700㎜
D2 1500㎜
H3 375㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.7%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 30.0%
실시예 6
상기 실시예 5와 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 11의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 삼각형이며, 표 12의 치수 및 각도를 지니는 것으로 하였다.
T1 230㎜
T2 230㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H2 750㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 700㎜
D2 1500㎜
H3 375㎜
T3 40㎜
T3/T2×100 17.4%
W1 100㎜
W2 125㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 30.0%
비교예 3
상기 실시예 5와 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 22(a)에 도시된 종래의 단면 형상을 지니고, 표 13의 치수 및 각도를 지니는 서클형의 방현재(1)를 제조했다.
T1 265㎜
T2 265㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H2 750㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 770㎜
D2 1500㎜
비교예 4
상기 실시예 5와 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 12(a) 및 도 12(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 14의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 15의 치수 및 각도를 지니는 것으로 하였다.
T1 230㎜
T2 230㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H2 750㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 700㎜
D2 1500㎜
H3 375㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.7%
W1 50㎜
W2 175㎜
W3 25㎜
W4 125㎜
W1/W2 2/7
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 30.0%
비교예 5
상기 실시예 5와 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 16의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 17의 치수 및 각도를 갖는 것으로 하였다.
T1 230㎜
T2 230㎜
T1/T2 1.0
HO 1000㎜
H1 250㎜
H2 750㎜
H1/HO 0.25
θ1 72.5°
D1 700㎜
D2 1500㎜
H3 375㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.7%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 30.0%
상기 각 실시예 및 비교예의 주요 치수를 표 18에 정리했다.
T2 T3 T3/T2×100 H3 W1 W2 W1/W2 W1+W2 (W1+W2)/H2×100
실시예5 230 20 8.7 375 100 125 4/5 225 30.0
실시예6 230 40 17.4 375 100 125 4/5 225 30.0
비교예1 230 - - 375 - - - - -
비교예3 265 - - 375 - - - - -
비교예4 230 20 8.7 375 50 175 2/7 225 30.0
비교예5 230 20 8.7 375 200 25 8/1 225 30.0
상기 각 실시예 및 비교예의 방현재에 관해서, 전술한 압축 시험을 수행했다.
결과를, 상기 비교예 1의 결과와 아울러 도 14에 나타낸다.
도 14로부터, 제1 완충 부재(91) 및 제2 완충 부재(92)의 두께를 비교예 1보다 크게 한 비교예 3의 방현재(9)는 비교예 1을 기준으로 극대점(A)에서의 반력의 비율이 119%로 증가했다. 그러나, 비교예 3의 방현재(9)는 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 53%로 작은 것을 알 수 있었다. 따라서, 압축 시의 방현재의 변형을 계속하여 관찰한 바, 비교예 3의 방현재(9)는 비교예 1이나 후술하는 실시예에 비해서 굴곡 후의 왜곡량이 작은 단계에서, 도 22(b)에 도시된 바와 같이 제2 완충 부재(92)의 내주 중에서 굴곡 위치(BP)의 상하 영역(92b, 92c)이 서로 접촉하고 있는 것을 확인하였다. 이 원인은 전술한 바와 같이 제2 완충 부재(92)의 두께를 크게 했기 때문이었다.
또한, 돌기의 위치가 굴곡 위치(BP)에 대하여 하방으로 이동되 있는 비교예 4의 방현재(1)는 비교예 1을 기준으로 하는 극대점(A)에서의 반력의 비율이 102%로서 거의 증가하지 않았다. 또한, 비교예 4의 방현재(1)는 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 58%로 작은 것도 알 수 있었다. 그래서, 방현재의 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 비교예 4의 방현재(1)가 도 12(c)에 도시된 바와 같이 돌기(15)의 상변에서 굴곡하고 있는 것을 관찰하였다.
또한, 돌기의 위치가 굴곡 위치(BP)에 대하여 상측으로 이동되 있는 비교예 5의 방현재(1)는 비교예 1을 기준으로 하는 극대점(A)에서의 반력의 비율이 103%로 거의 증가하지 않았다. 또한, 비교예 5의 방현재(1)는 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 58%로 작은 것도 알 수 있었다. 그래서, 방현재의 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 비교예 5의 방현재(1)가 도 13(c)에 도시된 바와 같이 돌기(15)의 하변에서 굴곡되어 있는 것을 관찰하였다.
이에 비하여, 실시예 5 및 실시예 6의 방현재(1)는 모두 비교예 1을 기준으로 하는 극대점(A)에서의 반력의 비율이 110%로 증가했다. 또한, 양 실시예의 방현재는 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 모두 62%로 큰 것도 알 수 있었다. 그래서, 방현재의 굴곡 상태에서의 단면 형상을 조사한 바, 실시예 5의 방현재(1)는 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 실시예 6의 방현재(1)는 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 각각 제2 완충 부재(12)가 돌기(15)를 사이에 끼운 상태로 굴곡되어 있는 것을 관찰하였다. 또한, 압축 시의 방현재의 변형을 계속하여 관찰한 바, 양 실시예의 방현재(1)는 함께 전술한 바와 같이 돌기(15)가 사이에 끼워짐으로써, 각 비교예에 비해서 굴곡 후의 왜곡량이 보다 커진 단계에서, 각각 도 4(c) 및 도 5(c)에 도시된 바와 같이 제2 완충 부재(12)의 내면 중에서 돌기(15)의 상하 영역(12b, 12c)이 서로 접촉하는 것을 확인하였다.
결과를 표 19에 정리했다.
극대점(A)에서의 반력의 증가율(%) ※2 왜곡량(D)에 상당하는 압축율(%)
실시예 5 110 62
실시예 6 110 62
비교예 1 100 60
비교예 3 119 53
비교예 4 102 58
비교예 5 103 58
※ 2 : 비교예 1을 기준(100%)으로 한 비율.
실시예 7
상기 실시예 5와 동일한 고무 컴파운드 및 후술하는 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 20의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 21의 치수 및 각도를 갖는 것으로 했다.
제1 완충 부재(11)의 일단에 매설되는 보강 부재 : 두께 28 mm, 외경 650 mm의 원판형으로, 중심에 내경 270 mm의 관통 구멍을 갖는 강판.
플랜지(13)에 매설되는 보강 부재 : 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 강판.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 180㎜
H2 820㎜
H1/HO 0.18
θ1 75.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
H3 410㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.2%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 27.4%
실시예 8
상기 실시예 7과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 15(a) 및 도 15(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 22의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 또한 표 23의 치수 및 각도를 갖는 것으로 했다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 230㎜
H2 770㎜
H1/HO 0.23
θ1 75.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
H3 380㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.2%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 29.2%
실시예 9
상기 실시예 7과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 16(a) 및 도16(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 24의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표25의 치수 및 각도를 갖는 것으로 하였다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 300㎜
H2 700㎜
H1/HO 0.30
θ1 70.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
H3 350㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.2%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 32.1%
실시예 10
상기 실시예 7과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 17(a) 및 도 17(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 26의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 27의 치수 및 각도를 갖는 것으로 하였다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 100㎜
H2 900㎜
H1/HO 0.10
θ1 80.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
H3 450㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.2%
W1 100㎜
W2 125㎜
W3 50㎜
W4 50㎜
W1/W2 4/5
W1+ W2 225㎜
(W1+ W2)/H2×100 25.0%
비교예 6
상기 실시예 7과 동일한 고무 컴파운드 및 2종의 보강 부재를 사용하여, 도 18(a) 및 도 18(b)에 도시된 단면 형상을 지니고, 표 28의 치수 및 각도를 갖는 서클형의 방현재(1)를 제조했다. 또한, 돌기(15)는 단면 형상이 사다리꼴이며, 표 29의 치수 및 각도를 갖는 것으로 하였다.
T1 220㎜
T2 244㎜
T1/T2 0.9
HO 1000㎜
H1 180㎜
H2 820㎜
H1/HO 0.18
θ1 75.0°
D1 680㎜
D2 1500㎜
H3 410㎜
T3 20㎜
T3/T2×100 8.2%
W1' 35㎜
W2' 260㎜
W3' 110㎜
W4' 210㎜
상기 각 실시예 및 비교예의 주요 치수를 표 30에 정리했다.
T1 T2 T3 T1/T2 T3/T2×100 H1 H1/H0 H3 W1 W2 W1/W2 W1+W2 (W1+W2)/H2×100
실시예7 220 244 20 0.9 8.2 180 0.18 410 100 125 4/5 225 27.4
실시예8 220 244 20 0.9 8.2 230 0.23 380 100 125 4/5 225 29.2
실시예9 220 244 20 0.9 8.2 300 0.30 350 100 125 4/5 225 32.1
실시예10 220 244 20 0.9 8.2 100 0.10 450 100 125 4/5 225 25.0
비교예6 220 244 20 0.9 8.2 180 0.18 410 (35) (260) - (225) (27.4)
상기 각 실시예 및 비교예의 방현재에 대해서 전술한 압축 시험을 행했다.
결과를 도 19에 나타낸다.
도 19로부터, 비교예 6의 방현재(1)는 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 58%로 작은 것을 알 수 있었다. 또한, 비교예 6의 방현재(1)는 극대점(A)에서의 반력에대한 극소점(C)에서의 반력의 비율이 나타내어 91%로서, 극대점(A) 이후, 즉 굴곡 후의 반력의 저하가 작은 것을 확인하였다.
이에 비하여, 실시예 7∼10의 방현재(1)는 모두 왜곡량(D)에 상당하는 압축율이 67∼70%로 큰 것을 확인하였다. 또한, 실시예 7∼10의 방현재(1)는 모두 극대점(A)에서의 반력에 대한 극소점(C)에서의 반력의 비율이 91∼95%로서, 극대점(A) 이후, 즉 굴곡 후의 반력의 저하도 작은 것을 확인하였다.
또한, 각 실시예를 비교하면, 비(H1/H0)가 크고, 각도(θ1)가 작을수록, 전체적인 흡수 에너지가 감소하는 경향을 보이고, 반대로 비(H1/H0)가 작고, 또한 각도(θ1)가 클수록, 제1 완충 부재(11)가 담당하는 정하중 영역이 작아지는 경향을 보였다.
결과를 표 31에 정리했다.
극소점(C)에서의 반력의 하락(%) ※1 왜곡량(D)에 상당하는 압축율(%)
실시예 7 93 70
실시예 8 91 70
실시예 9 94 63
실시예 10 95 67
비교예 6 91 58
※ 1 : 극대점(A)에서의 반력에 대한 비율.
본 발명에 따르면, 허용된 왜곡량의 범위 내에서의 왜곡-반력 특성 곡선을 극대점 이후의 반력이 거의 일정함에 가까운 값을 보이는 이상적 형태에 근접시킬 수 있는 신규의 방현재를 제공할 수 있다. 또한, 허용된 왜곡량의 범위 내에서 흡수할 수 있는 에너지량을 가능한 한 크게 할 수 있는 방현재를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 고무로 형성되고, 그 자체의 선단에 충격 받침판이 고정된 상태로 안벽(岸壁)의 고정면에 고정되어, 선박을 완충하는 방현재로서,
    외경이 일정한 원통형으로 형성되고, 원통의 일단이 충격 받침판의 고정부로 된 제1 완충 부재와,
    일단이 제1 완충 부재의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 고정면에의 고정부로 되며, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되며, 선박으로부터 압축력을 받아 직경 방향 외측으로 굴곡되어 선박을 완충하는 제2 완충 부재와,
    제2 완충 부재의 일단의 외경을 제1 완충 부재의 타단의 외경보다 크게 함으로써 양 부재의 접속부의 외주에 형성되는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방현재.
  2. 제1항에 있어서, 접속부에서의 제1 완충 부재의 내경과 제2 완충 부재의 내경을 같게 형성하고, 제1 완충 부재의 두께(T1)와 제2 완충 부재의 두께(T2)로부터 계산되는 비(T1/T2)를 0.8∼0.9로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  3. 제1항에 있어서, 제1 완충 부재의 원통의 축 방향 높이(H1)와, 방현재 전체의 원통의 축 방향 높이(H0)로부터 계산되는 비(H1/H0)를 0.1∼0.3으로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  4. 제3항에 있어서, 고정면과, 제2 완충 부재의 원추의 모선이 이루는 각도(θ1)를 70∼80°로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  5. 고무로 형성되며, 그 자체의 선단에 충격 받침판이 고정된 상태로 안벽의 고정면에 고정되어, 선박을 완충하는 방현재로서,
    외경이 일정한 원통형으로 형성되고, 원통의 일단이 충격 받침판의 고정부로 되는 제1 완충 부재와,
    일단이 제1 완충 부재의 원통의 타단에 접속되고, 타단이 고정면에의 고정부로 되고, 타단의 외경이 일단의 외경보다 큰 중공 원추형으로 형성되며, 선박으로부터 압축력을 받아 직경 방향 외측으로 굴곡되어 선박을 완충하는 제2 완충 부재와,
    제2 완충 부재의 내주 중 굴곡 위치에 형성되는 일정 폭의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방현재.
  6. 제5항에 있어서, 제2 완충 부재의 굴곡 위치로부터 돌기의 상변까지의 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W1)와, 상기 굴곡 위치로부터 돌기의 하변까지의 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W2)로부터 계산되는 비(W1/W2)를 3/6∼6/3으로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  7. 제6항에 있어서, 돌기의 상변으로부터 하변까지의 원추의 중심축 방향을 따르는 거리(W1+W2)를 제2 완충 부재의 원추의 중심축 방향을 따르는 높이(H2)의 20∼40%로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  8. 제7항에 있어서, 돌기의 단면을 사다리꼴로 형성하고, 돌기가 제2 완충 부재의 내주로부터 돌출하는 높이(T3)를 제2 완충 부재의 두께(T2)의 5∼15%로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  9. 제7항에 있어서, 돌기의 단면을 삼각형으로 하고, 돌기가 제2 완충 부재의 내주로부터 돌출하는 높이(T3)를 제2 완충 부재의 두께(T2)의 15∼20%로 한 것을 특징으로 하는 방현재.
  10. 제5항에 있어서, 제2 완충 부재의 일단의 외경을 제1 완충 부재의 타단의 외경보다 크게 함으로써, 양 부재의 접속부의 외주에 형성되는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 방현재.
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