KR200357385Y1 - 원격제어형 다기능 방수포 - Google Patents

Abstract

본 고안은 항만의 소방정, 경비정(함) 또는 구조구난함 등에 설치되어 타 선박 화재진압 및 경비등을 하기 위해 사용하는 원격제어형 다목적 방수포에 관한 것으로,

더욱 상세히는 방수포 하부로 유입된 해수가 좌우 회전연결부(7)및 상하 회전연결부(2)를 거쳐 작동압력, 유량 및 방출거리에 맞추어 설계 및 제작된 노즐(3)을 내장한 방수포 방출구(1)를 통하여 방출되는 것으로, 방수포 방출구(1)가 상하로 움직이고 방수포 몸체가 좌우로 조종되어 방출지점을 겨냥할 수 있다. 방출구에 부착된 해수 편향장치(5)와 포말 편향장치(10)를 조작함으로써 방출되는 방사 형상 (PATTERN)을 직수모드(JET MODE)와 방사각도를 넓히는 분무모드(SPRAY MODE)로 용도에 따라 적용할 수 있다. 또한 방출되는 해수에 포말(FOAM) 원액을 일정비율 (3~6%)로 섞어 방출하고 이 혼합수가 날아가는 도중 및 목표지점에 부딪히는 순간에 거품을 형성함으로써 소화능력을 향상시킬 수 있다. 본 다기능 방수포는 도 3과 같이 해수만 방출하는 단구형 방수포와 도 4와 같이 해수와 포말을 복합적으로 적용할 수 있는 쌍구형 방수포로 구분할 수 있다.

본 다기능 방수포는 건의 수평위치를 기준으로 상 75도, 하 30도까지 제어할 수 있고 좌우로는 각각 175도까지 회전시킬 수 있다. 좌우 및 상하를 구동시키는 구동장치(8)는 유압모터 또는 전동모터로 구성할 수 있도록 하고 고장에 대비하여 수동으로도 구동할 수 있도록 수동조작 핸들(6)을 부착하였다. 구동장치와 연결되는 좌우 회전연결부(7) 및 상하 회전연결부(2)의 고정부와 회전부 사이에는 고무링(25)과 테플론 링(26)을 채택하여 수밀을 확보하였으며, 시중 기성품 스러스트 베어링(THRUST BEARING)을 사용하여 베어링 홈 가공에 소요되는 시간과 비용을 없애고 회전시 마찰력을 저감시켜 구동장치의 부하를 줄였다. 좌우구동에서 방출시 반발력에 의한 짝힘을 없애기 위하여 방출 건의 중심축을 모니터의 수직축과 일치시켰다. 상하 구동장치에서 방출 건의 자중에 의하여 회전연결부에 걸리는 짝힘을 받혀주기 위하여 지지용 스프링(11)을 채택하였다. 이 지지 스프링이 방출 건의 자중에 의한 짝힘을 상쇄시킴으로써 구동장치의 소요 구동마력을 줄이고 수동으로도 원활하게 조작할 수 있게 하였을 뿐만 아니라, 방출구(1) 자중에 의한 짝힘을 상감시키기 위하여 모니터 후반부로 기능상 불필요한 유로(WATER WAY)를 만들어 무게중심을 잡는 방법을 탈피할 수 있어서 전체적으로 소요자재와 모니터 무게를 줄이고 외관을 미려하게 할 수 있었다.

다기능 방수포의 방출 건은 방출유량과 방출 형상을 결정하는 노즐을 방출 건 내부에 별도로 설치하는 기존의 방수포와는 달리 방출 건이 노즐을 겸하도록 고안하였기 때문에 노즐 직경의 크기만 가공하여 조절하면 하나의 방수포로 넓은 범위의 유량을 적용할 수 있고, 노즐 오리피스 길이를 길게 설계함으로써 방출시 물이 흩어지거나 갈라지지 않고 멀리까지 양호한 형상으로 방출되며 이로 인하여 방출거리를 증가되었다. 본 방수포의 작동압력은 14~16[kg/cm2]까지이며, 용량은 최소 600[m3/hr]에서 최대 3,600[m3/hr]까지 방출할 수 있다. 방출시 반발력에 의한 모멘텀(MOMENTUM)을 줄이기 위하여 방출 건의 높이(약 50cm 내외)를 최대한 줄였다.

본 다기능 방수포는 원격제어반(40)에서 방수포의 상하 및 좌우각도와 방출압력을 감시하기 위한 센서와, 안전을 위하여 상하좌우의 회전각도를 전기적으로 제한할 수 있도록 극한 스위치를 부착하였다. 원격제어반(40) 또는 이동식 제어반(30)의 조이스틱(33)으로 제어할 수 있으며 원격제어가 가능하며, 터치스크린(41)을 통하여 상하 및 좌우 각도(42)와 방출압력(43), 경보상황(44) 등을 알 수 있고 각종 밸브(45) 및 클러치(46) 등의 구동장치를 원격 조작할 수 있다.

Description

원격제어형 다기능 방수포{Remote controlled Multi-functional Fire Fighting Monitor}

본 고안에서 개발한 방수포는 항만의 소방정, 경비정(함) 또는 구조구난함 등에 설치되어 타 선박의 화재진압 및 경비 등을 하기 위해 사용하는 것으로, 종래의 방수포는 해수만 방출하는 해수 방출형 방수포와 포말만 방출하는 포말 방출형 방수포로 구분되어 있다.

실제 선박에서는 비교적 용량이 큰 해수 방수포와 상대적으로 소용량의 포말 방수포를 각각 설치하여 사용하여 왔다. 이 경우 한사람이 두개의 방수포를 동시에 작동하기는 어렵기 때문에 위급한 상황에 신속하게 대처하기가 어려웠다. 아울러 비용적인 측면에서도 별도의 방수포 구입과 설치비용 등으로 인하여 불리하였다.

또한 기존의 방수포는 방출 건의 무게중심을 잡기 위하여 방수포 뒤쪽으로 파이프를 튀어나오게 제작하였기 때문에 크기가 상대적으로 크고 무게가 무거우며 외관이 미려하지 못한 점이 있었다.

방수포는 방출유량에 따라 각 선급에서 소화능력 등급(예; CLASS 1, CLASS 2 및 CLASS 3 등)이 결정되고 다양한 유량의 방수포를 요구하기 때문에 시중의 규격화된 자재를 사용하기가 어렵다. 특히 좌우 및 상하 회전연결부(SWIVEL JOINT)의 경우 대부분의 기존 방수포가 20~30[cm] 간격을 두고 베어링 홈을 직접 가공하고 여기에 베어링용 구슬을 넣기 때문에 가공이 어렵고 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 가공공차가 커서 회전이 원활하지 않고, 재현성 유지가 어려울뿐더러 방출시 반발력에 의한 비틀림으로 마찰저항이 급격히 증가하여 아예 회전이 안되는 경우도 빈번하다.

본 고안에서 주목한 기술적 과제로 첫째, 해수와 포말을 각각 또는 복합적으로 적용할 수 있는 방수포의 다기능화, 둘째, 방출용량의 다양화로 다양한 수요에 부응, 셋째, 시중의 규격품 자재를 사용하여 원가절감 및 재현성 유지, 넷째, 미려한 외관 등이다.

도1 은 본 고안의 바람직한 일실시예를 나타낸 도면이다.

도2 는 본 고안의 방수포의 조립상태를 나타낸 일부확대단면도이다.

도3 은 본 고안의 단구형 방수포를 제작가능한 규격별로 나타낸 도면이다.

도4 은 본 고안의 쌍구형 방수포를 제작가능한 규격별로 나타낸 도면이다.

도5 은 본 고안의 방수포 방출구에 대한 자중 모멘텀과 지지용 스프링의 효과를 검증한 그래프 도면이다.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>1: 방수포 방출구 2: 상하 회전연결부3: 노즐 4: 전동모타5: 해수 편향장치 6: 수동조작핸들7: 좌우 회전연결부 8: 구동장치9: 해수/포말 선택적용기 10: 포말 편향장치11: 지지용 스프링 12: 정지장치13: 유동제어기 14: 수직플랜지20: 기어박스 21: 좌우 회전용 기어22: 스러스트 베어링 하우징 23: 상하회전부 하우징24: 고정용 볼트 25: 오링26: 테프론 링 27: 웜기어30: 이동식 제어반 32: 비상정지스위치33: 이동식 제어반 조이스틱 34: 원격/이동식 위치 선택 스위치35: 어깨걸이 끈 40: 원격제어반41: 터치스크린 42: 좌우각도 표시반43: 방출압력 표시반 44: 경보 표시반45: 각종 밸브 표시반 46: 클러치 표시반

다기능 방수포의 설계에 있어 응력해소방안으로서 방출시 반발력에 의한 모멘텀(MOMENTUM)을 줄이기 위하여 도 3 및 도 4의 길이 C와 같이 전체적으로 높이를 낮추어 반발력 모멘텀 암(ARM)의 길이를 줄였으며, 방출구의 수평위치를 수직 플랜지(14) 높이의 중간위치에 두었고, 도 3 및 도 4의 폭 B와 같이 방출구의 중심축을 수직 플랜지의 중심축과 일치시켜 방출시 좌우방향의 짝힘발생을 억제하였다.

방수포의 수직 플랜지에 일체형으로 좌우 회전용 기어(21)를 가공하고 여기에 구동용 웜 기어(27)를 접합하여 방수포 전체가 좌우로 각각 175도까지 회전할 수 있게 하였다. 방출 건은 상하 구동용 웜 기어의 길이를 조정하여 상방향으로 75도 하방향으로 30도를 회전하게 하였다. 한편, 기계적으로 정지장치(12)를 설치하여 안전을 확보하였다.

도 3 및 4와 같이 방수포의 방출유량은 수직 플랜지의 직경을 기준으로 150A부터 300A까지로 하여 최소 600[m3/hr] (FEH-150의 경우)에서 최대 3,600[m3/hr] (FEH 300의 경우)까지 방출할 수 있게 하였다. 본 고안에서는 방수포의 방출 구를 방출유량과 방출 형상을 결정하는 노즐을 방출 건 내부에 별도로 설치하는 기존의 방수포와는 달리 방출구가 노즐을 겸하도록 고안하였기 때문에 노즐 직경의 크기만 가공하여 조절하면 하나의 방수포로 동일한 직경이라도 약 20% 범위로 방출유량을 조절할 수 있었다. 노즐 오리피스 길이를 길게 설계함으로써 방출시 물이 흩어지거나 갈라지지 않고 멀리까지 양호한 형상으로 방출되며 이로 인하여 방출거리를 증가되었다. 작동압력 15[kg/cm2]에서 상방 40도의 각도로 방출하였을 때 약 190[m]의 방출거리를 얻을 수 있었다.

상하 및 좌우 구동은 유압 파워팩(HYDRAULIC POWER PACK)을 부착한 유압모터 구동과 전동모터 구동을 할 수 있도록 설계하여 수요자의 요구에 자유롭게 대응할 수 있게 하였다. 아울러 구동용 상하 및 좌우 구동용 웜축(27)을 연장하여 수동구동용 핸들(6)을 설치하여 동력 구동장치의 고장시에 대비하였다.

방수포의 방출 모드(MODE)를 직수모드(JET MODE)와 분무모드(SPRAY MODE)로 조절하기 위하여 방출구의 끝단에 해수 편향장치(5)와 포말 편향장치(10)를 설치하였다. 해수 방출구의 해수편향장치(5)의 경우는 15~30도의 편향각을 가진 편향봉을 분출되는 물줄기에 넣어 물줄기를 가르게 하였다. 삽입되는 정도에 따라 물줄기의 갈라짐이 다르게 조절할 수 있기 때문에 필요에 따라 삽입깊이를 선택할 수 있게 하였다. 포말 방출구의 포말 편향장치(10) 경우는 상하에 편향판을 설치하여 분출되는 물줄기를 눌러 물줄기가 옆으로 퍼지게 하였다. 이 경우도 편향판의 누름각도를 조절하여 퍼지는 정도를 조절할 수 있게 하였다. 용도에 따라 필요한 경우 해수 방출구도 동일한 방법으로 편향판을 설치하여 퍼지는 효과를 증가시킬 수 있도록 하였다.

방수포의 좌우 회전연결부(7)는 수직 플랜지의 상단에 플랜지와 일체형으로 스러스트 베어링의 하우징(22)을 설치하고 상하에 각각 상용의 기성품 스러스트 베어링을 삽입한 다음 볼트(24)로 압착하여 상부의 기어박스(20)와 방수포의 몸체가 회전하도록 하였다. 상하 회전연결부는 상하 구동용 웜기어와 나란한 위치에 스러스트 베어링의 하우징(23)을 설치하고 좌우에 베어링을 삽입한 다음 볼트(24)로 압착하여 방출 건이 상하로 회전하게 하였다.

본 방수포에서 상하 구동장치에서 방출 건의 자중에 의하여 회전연결부에 걸리는 짝힘을 받혀주기 위하여 상하 구동용 웜 기어의 암(ARM)과 병렬로 지지 스프링(11)을 설치하였다. 이 지지 스프링(11)은 방출 건의 자중에 의한 짝힘을 상쇄시킴으로써 구동장치의 소요 동력을 줄이고 수동으로도 원활하게 조작할 수 있게 하였다. 짝힘을 상쇄시키기 위한 스프링의 강도는 도 5로 부터 유추 시킬수 있다. 아울러 이 지지 스프링은 상 75도 하 30도 전 회전구간에 걸쳐 구동력을 고르게 해 줌으로써 방출 건의 각도에 따른 구동력의 차이를 보전할 수가 있다. 일반적으로 방출 건의 자중에 의한 짝힘을 상감시키기 위하여 일반적으로 모니터 뒤쪽으로 유로(WATER WAY)를 지나가게 하는데 이런 경우 완전한 균형을 잡기위해서는 뒤쪽으로 건의 무게만큼의 무게를 확보해 주어야 하기 때문에 방수포의 모양이 기형이 되고, 방출을 하지 않을 때와 방출을 할 때 상하구동력의 균형을 잡기가 힘들어 올릴 때와 내릴 때 구동력의 차이가 현저하게 나게 된다. 본 고안에서 이 지지 스프링은 이런 짝힘을 해소하고 방출 건을 올릴 때와 내릴 때 구동력을 차이를 상쇄시킬 수 있다. 또한 방수포 뒤쪽으로 나오는 부분이 없기 때문에 수동조작이 수월하고 외관을 미려하게 할 수 있는 이점이 있다.

본 다기능 방수포의 고안에서 하나의 방수포로 해수와 포말을 겸용으로 방출할 수 있도록 하기 위하여 해수 방출구 위에 포말 방출구를 부착하고 해수방출에서 포말방출로 또는 포말방출에서 해수방출로 전환하기 위하여 각 방출 건 내부에 버터플라이 밸브(BUTTERFLY VALVE)를 설치하여 해수/포말 선택적용기(9)를 적용하였다. 이 두개의 밸브를 유압실린더(HYDRAULIC CYLINDER)를 이용하여 동시에 여닫음으로써 방출 모드를 전환할 수 있다. 이렇게 함으로써 하나의 방수포로 2개의 기능을 수행할 수가 있다.

본 고안에서 방출 형상(PATTERN)을 향상시키기 위하여 각 방출 건의 내부에 유동제어기(13)()를 설치하여 고압의 해수가 밸브나 파이프의 곡면 등을 지나면서 발생한 난류(TURBULENCE FLOW) 상태의 흐름을 층류(LAMINAR FLOW)로 바꾸어지도록 하였다.

본 다기능 방수포는 원격제어반(40)에서 방수포의 상하 및 좌우각도와 방출압력을 감시하기 위한 센서와, 안전을 위하여 상하좌우의 회전각도를 전기적으로 제한할 수 있도록 극한 스위치(LIMIT SWITCH)를 부착하였다. 원격제어반 또는 이동식 제어반(30)의 조이스틱(33)으로 제어할 수 있으며 원격제어가 가능하며, 터치스크린(41)을 통하여 상하 및 좌우 각도(42)와 방출압력(43), 경보상황(44) 등을 알 수 있고 각종 밸브(45) 및 클러치(46) 등의 구동장치를 원격 조작할 수 있다.

이상과 같은 고안의 구성에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 종래에 방수포가 가지고 있는 문제점을 개선한 원격제어형 다기능 방수포에 관한 것이다. 주요 효과로는 하나의 방수포로 해수방출과 포말방출을 동시에 할 수 있다는 것과, 방수포의 높이를 낮추고 방출 건의 위치를 중심축으로 일치시켜 원활한 회전과 미려한 외관을 얻을 수 있었고, 방출유량을 600[m3/hr]에서 3,600[m3/hr]까지 다양하게 할 수 있었고, 방출 건과 노즐을 일체형으로 하여 제작을 쉽게 하고 방출용량의 조정(20% 범위)이 용이하고 방출형상 및 방출거리를 향상시킬 수 있었고, 유압모터 또는 전동모터로 구동할 수 있는 유연성을 확보할 수 있었고, 편향장치를 이용하여 방출 모드(MODE)를 직수모드(JET MODE)와 분무모드(SPRAY MODE)로 용이하게 조절할 수 있었으며, 상하 및 좌우 회전연결부(SWIVEL JOINT)를 상용의 기성품 스러스트 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 저감시키고 성능을 향상시켰고, 고정부와 회전부 사이의 수밀을 고무링(25)과 요철형태의 테플론 링(26)을 사용하여 확보했으며, 상하 구동장치에서 방출 건의 자중에 의하여 회전연결부에 걸리는 짝힘을 제거하기 위하여 지지 스프링(11)을 채택하여 짝힘을 상쇄시킴과 동시에 구동장치의 소요 동력을 줄이고 방출 건을 올릴 때나 내릴 때 동일한 힘으로 원활하게 조작할 수 있게 하였고, 난류를 층류로 바꾸는 유동제어기(13)를 설치하여 방출형상 및 방출거리를 향상시켰으며, 원격제어반(40)에서 및 이동식 제어반(30)에서 원격으로 안전하게 조작할 수 있는 장치를 개발하였다.

Claims (9)

1. 선박의 화재진압을 위하여 해수를 유입시켜 난류를 층류로 바꿔주기 위한 유동제어기(13)와 방수포 방출구 노즐(3)을 통하여 방출하는 방수포 방출구(1)와 포말소화설비를 부착하여 해수와 포말을 선택적으로 적용할 수 있는 해수/포말 선택적용기(9)를 구비하고 근거리 방사와 원거리 방사를 할 수 있는 해수 편향장치(5)와 포말 편향장치(10):

   고무링(25)과 요철형태의 테플론 링(26)을 사용하여 고정부와 회전부 사이의 수밀을 확보한 좌우 회전연결부(7)와 상하 회전연결부(2), 방출 건의 자중에 의하여 상하 회전연결부에 걸리는 짝힘을 제거하기 위한 지지 스프링(11), 방출시 발생되는 회전 모멘트를 최소화하기 위한 방수포 방출구(1)와 해수 유입배관과의 일직선화된 설계로 제작된 배관, 회전을 위한 모타와 편향장치 기동을 위한 공급원으로서의 구동장치(8), 구동장치의 고장에 따른 비상시를 위한 수동조작핸들(6);

   이동식 제어반(30)을 이용하여 현장에서 방사 상태를 점검하며 조작할 수 있고, 원격제어반(40)의 터치스크린(41)을 통한 방수포의 방사각도, 각종밸브, 클러치 등의 제어와 방출압력 회전각도 경보상황을 알려주기 위한 프로그램으로 구성됨을 특징으로 하는 원격제어형 다기능 방수포.
2. 상기 1항에 있어서 150A 유입배관으로 제작된 단구형 방수포로 유량의 범위가 480~720m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
3. 상기 1항에 있어서 200A 유입배관으로 제작된 단구형 방수포로 유량의 범위가 960~1440m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
4. 상기 1항에 있어서 250A 유입배관으로 제작된 단구형 방수포로 유량의 범위가 1920~2880m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
5. 상기 1항에 있어서 300A 유입배관으로 제작된 단구형 방수포로 유량의 범위가 2880~4320m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
6. 상기 2항에 있어서 150A 유입배관으로 제작된 쌍구형 방수포로 유량의 범위가 480~720m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
7. 상기 2항에 있어서 200A 유입배관으로 제작된 쌍구형 방수포로 유량의 범위가 960~1440m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
8. 상기 2항에 있어서 250A 유입배관으로 제작된 쌍구형 방수포로 유량의 범위가 2880~4320m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.
9. 상기 2항에 있어서 300A 유입배관으로 제작된 쌍구형 방수포로 유량의 범위가 2880~4320m3/hr 로 방출되는 원격제어형 다기능 방수포방수포.