KR20070101342A - 모듈식 폴 구성 방법 및 모듈식 폴 조립체 - Google Patents

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KR20070101342A
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필 로크우드
데이비드 챔버스
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레진 시스템즈 인크.
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Abstract

모듈식 폴 구성 방법 및 길게 연장된 모듈식 폴 구조물이 개시된다. 본 발명의 방법의 첫단계는 중공형의 테이퍼진 폴 섹션 모듈을 제공하는 단계를 포함하는데, 각각의 모듈은 제1 개방 단부 및 반대편의 제2 개방 단부를 가지고 있다. 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작다. 제1 모듈의 제2 단부를 제2 모듈의 제1 단부와 결합함으로써, 선택된 길이로 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 형성하도록 모듈이 쌓아 올려진다. 다른 구조적인 특성을 가진 모듈을 선택적으로 조합함으로써 폴이 소정의 구조적인 특성을 갖도록 하기 위하여, 제1 및 제2 모듈은 상이한 구조적인 특성을 가질 수 있다.
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모듈식 폴, 개방 단부, 복합 재료, 지지 부재, 캡

Description

모듈식 폴 구성 방법 및 모듈식 폴 조립체{METHOD OF MODULAR POLE CONSTRUCTION AND MODULAR POLE ASSEMBLY}
본 발명은 모듈식 폴 구성 방법 및 그 방법에 따라 구성되는 모듈식 폴 조립체에 관한 것이다.
폴 구조물은, 용도와 관련하여 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만 예를 들어 도로의 조명 기구 지지물 그리고 전화, 케이블 및 전기용 다용도 폴과 같은 다양한 목적을 위해 사용되고 있다. 일반적으로 폴 구조물은 나무, 강철 및 콘크리트로 만들어진다. 이러한 폴 구조물이 광범위하게 사용되고는 있지만, 이 구조물은 원피스 구조로 되어 있으므로 제한적이다. 따라서, 높이, 강도 및 다른 특성들이 고정되어 있다.
길이가 정해진 폴은 트럭, 철도 및 화물 수송기에 의한 운반의 편의를 위해 그리고 현장에서 세워 조립하는 것을 촉진하기 위하여 복수의 섹션으로 설계될 수 있다. 강철 및 일부의 콘크리트 폴 구조물이 일반적이다. 미국특허 제6,399,881호에는 슬립 조인트 연결에 의해 결합되어 연결되는 적어도 두개의 곧은 파이프를 포함하고 있는 멀티 섹션의 다용도 폴이 설명되어 있다. 슬립 조인트는 폴의 각각의 섹션에 하나씩 부착되는 두개의 짝을 이루는 원뿔형 섹션으로 구성된다. 그러 나, 이러한 방식은 운반 및 조립에 도움이 되지만, 예를 들면 높이, 강도, 강성, 내구성 및 다른 성능을 감안한 구조물의 다른 문제들에 대해서는 언급하고 있지 않다.
본 발명은 모듈식 폴 구성 방법 및 그 방법에 따라 구성되는 모듈식 폴 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 향상된 모듈식 폴 조립체 및 폴 조립체의 구성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 모듈식 폴 구성 방법은,
각각의 모듈이 제1 개방 단부 및 반대쪽의 제2 개방 단부를 갖고 있으며 제2 단부의 단면적이 제1 단부의 단면적보다 작은, 두개 이상의 중공형 테이퍼진 폴 섹션 모듈을 제공하는 단계; 및
제1 모듈의 제2 단부를 제2 모듈의 제1 단부와 결합함으로써, 선택된 길이로 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 형성하도록 두개 이상의 모듈을 쌓아 올리는 단계를 포함하고 있으며,
다른 구조적인 특성을 가진 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 구조적인 특성을 갖는 폴이 구성될 수 있도록, 제1 및 제2 모듈은 상이한 구조적인 특성을 가지고 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 예를 들면, 제1 모듈은 제2 모듈보다 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 모듈을 제공하는 단계에서 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈에 포개지도록 제1 및 제2 모듈이 포개진다. 제2 모듈의 전체가 제1 모듈에 포개질 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 모듈을 제공하는 단계에서 두개 이상의 테이퍼진 폴 섹션은 관 형상의 단면이다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 쌓아 올리는 단계 이후에, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 한쪽 또는 양쪽 단부에 캡을 위치시키는 단계를 더 포함하고 있으며, 이에 의해서 폴 안으로 파편이나 습기가 들어가는 것을 방지한다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물은 베이스 모듈(base module), 팁 모듈(tip module) 그리고 베이스 모듈과 팁 모듈 사이에 선택적으로 들어가는 하나 이상의 모듈을 가지고 있는 수직의 구조물이며, 베이스 모듈의 제1 단부는 표면에 인접한다. 본 발명의 방법은 표면에 수직 구조물의 무게를 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 지지 부재를 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 지지 부재는 구멍을 포함할 수 있으며, 수직으로 뻗은 모듈식 폴 조립체내의 액체가 상기 구멍을 통하여 배출될 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 모듈식 폴 구성 방법에 관한 것으로서, 두개 이상의 중공형 테이퍼진 폴 섹션 모듈은 복합 재료로 구성된다. 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료가 될 수 있다.
본 발명은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 적어도 제1 및 제2 중형형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있고, 각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있으며, 제2 단부의 단면적은 제1 단부의 단면적보다 작고, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합되며 제1 및 제2 모듈은 다른 구조적인 특성을 가지고 있다. 상이한 구조적인 특성을 갖는 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 구조적인 특성을 갖는 폴이 구성될 수 있다. 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부내에 결합하도록 수용된다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개지도록 제1 모듈은 제2 모듈의 외부 치수보다 더 큰 내부 치수를 갖고 있다. 제2 모듈의 전체가 제1 모듈내에 포개질 수 있고, 제1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 연장된 모듈식 폴 구조물의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부에 위치되는 캡을 포함하고 있으며, 이에 의해서 폴 안으로 파편이나 습기가 들어가는 것을 방지한다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물은 베이스 모듈, 팁 모듈 그리고 베이스 모듈과 팁 모듈 사이에 선택적으로 들어가는 하나 이상의 모듈을 가지고 있는 수직의 구조물이다. 베이스 모듈의 제1 단부는 표면에 인접하여 위치될 수 있으며, 그 표면에 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 무게를 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 지지 부재가 위치될 수 있다. 지지 부재는 구멍을 포함할 수 있으며, 수직으로 연장된 모듈식 폴 조립체내의 액체가 상기 구멍을 통하여 배출될 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈은 관 형상이다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제1 및 제2 중형공 테이퍼진 모듈은 복합 재료로 구성된다. 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함할 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 적어도 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있고, 각각의 모듈은 복합 재료로 구성되며 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면적은 제1 단부의 단면적보다 작고, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합된다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개지도록 제1 모듈은 제2 모듈의 외부 치수보다 더 큰 내부 치수를 갖고 있다. 제2 모듈의 전체가 제1 모듈내에 포개질 수 있고, 제1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 상이한 구조적인 특성을 갖는 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 구조적인 특성을 갖는 폴이 구성되도록 제1 및 제2 모듈은 다른 구조적인 특성을 가지고 있다. 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 연장된 모듈식 폴 구조물의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부에 위치되는 캡을 포함하고 있으며, 이에 의해서 폴 안으로 파편이나 습기가 들어가는 것을 방지한다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 연장된 모듈식 폴 구조물은 베이스 모듈, 팁 모듈 그리고 베이스 모듈과 팁 모듈 사이에 선택적으로 들어가는 하나 이상의 모듈을 가지고 있는 수직의 구조물이다. 베이스 모듈의 제1 단부는 표면에 인접하여 위치될 수 있으며, 그 표면에 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 무게를 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 지지 부재가 위치될 수 있다. 지지 부재는 구멍을 포함할 수 있으며, 수직으로 연장된 모듈식 폴 조립체내의 액체가 상기 구멍을 통하여 배출될 수 있다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈은 관 형상이다.
본 발명은 앞서 정의한 바와 같은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 구성하는데 사용하기 위한 중공형 테이퍼진 모듈에 관한 것으로서, 모듈은 복합 재료로 구성되고 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있으며, 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작다. 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함할 수 있다.
본 발명은 길게 연장된 복합 재료 모듈식 폴 구조물에 관한 것으로서, 적어도 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있고, 각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작고, 모듈의 운반을 용이하게 하기 위해서 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개지도록 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합되고 제1 모듈은 제2 모듈의 외부 치수보다 더 큰 내부 치수를 갖고 있다. 제2 모듈의 전체가 제1 모듈내에 포개질 수 있고 제1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
본 발명은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 구성하는데 사용하기 위한 적어도 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있는 키트(kit)에 관한 것으로서, 각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면적은 제1 단부의 단면적보다 작고, 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개지도록 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합하도록 형성되고 제1 모듈은 제2 모듈의 외부 치수보다 더 큰 내부 치수를 갖고 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제2 모듈의 전체가 제1 모듈내에 포개진다. 제1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부내에 결합하여 수용되도록 형성된다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제1 및 제2 모듈은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 상이한 구조적인 특성을 가지고 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제 1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가지고 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제1 및 제2 모듈은 관 형상이다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 파편이나 습기가 들어가는 것을 방지하기 위하여 제1 모듈 또는 제2 모듈의 제1 단부 또는 제2 단부와 결합하도록 형성된 캡을 포함하고 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 키트에 관한 것으로서, 제1 및 제2 모듈은 복합 재료로 구성된다. 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함할 수 있다.
본 발명은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 구성하는데 사용하기 위해 적어도 제1 및 제2 중형형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있는 키트에 관한 것으로서, 각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있으며, 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작고, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합하도록 형성되며 제1 및 제2 모듈은 다른 구조적인 특성을 가지고 있다. 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한 본 발명은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 조립하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 섬유 강화 복합 재료로 만들어진 중공형 테이퍼진 관 형상 폴 섹션 모듈을 포함하고 있고, 모듈은 개방 바닥 단부 및 상대적으로 좁은 상부 단부를 가지고 있고, 위에 놓이는 모듈의 바닥 단부를 아래에 놓이는 모듈의 상부 단부와 결합함으로써 소정 높이의 수직 구조물을 형성하도록 쌓아 올려지고, 상이한 특성을 갖는 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 휨 강도, 압축 강도, 전단 강도의 특성을 갖는 폴이 구성되도록 모듈의 일부는 휨 강도, 압축 강도, 전단 강도중의 적어도 하나와 관련하여 다른 특성을 가지고 있다.
각각의 모듈의 한쪽 단부가 다른쪽 단부보다 더 큰 단면적으로 갖도록 테이퍼진 중공형 모듈을 사용함으로써, 모듈의 단면적이 큰 단부를 다른 모듈의 단면적이 작을 단부과 결합하도록 쌓아 올리는 것에 의해서 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 조립할 수 있다. 모듈은 상이한 구조적인 특성을 갖도록 제조될 수 있으므로, 다수의 상이한 구조적인 특성 조합을 갖는 폴을 제공하기 위하여 선택적으로 모듈이 조합될 수 있고, 따라서 각각의 조건을 위하여 별개의 폴 또는 구조물을 요구하는 일없이 다양한 성능 기준을 충촉시키는데 나타나는 문제에 대한 모듈식 해결책을 제공한다.
한쪽 모듈이 다른쪽 모듈내에 포개질 수 있도록 형성되는 모듈을 제공함으로써, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 조립을 위해 필요한 모듈의 운반 및 보관이 편리하다. 게다가, 복합 재료 특히 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료로 만들어진 모듈을 사용함으로써, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물은 가볍고, 강하고, 내구성이 뛰어나며 그리고 모듈의 구조적인 특성은 복합 재료의 수지 성분 및/또는 보강물의 구성, 양, 종류를 변화시킴으로써 용이하게 변경될 수 있다.
앞서 설명한 내용이 본 발명의 모든 특징을 나타내는 것은 아니다.
본 발명의 상술한 특징 및 다른 특징들은 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명되는 상세한 내용을 통하여 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이며, 도면은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 도면에 도시된 실시예 또는 특정 실시형태로 제한하도록 의도된 것은 아니다.
도 1 은 강도 및 강성을 변화시킨 30피트의 폴을 구성하기 위하여 한 세트의 모듈이 사용되는 경우에, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 2 은 강도 및 강성을 변화시킨 45피트의 폴을 구성하기 위하여 한 세트의 모듈이 사용되는 경우에, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 3 은 강도 및 강성을 변화시킨 60피트의 폴을 구성하기 위하여 한 세트의 모듈이 사용되는 경우에, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 4 은 강도 및 강성을 변화시킨 75피트의 폴을 구성하기 위하여 한 세트의 모듈이 사용되는 경우에, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 5 은 강도 및 강성을 변화시킨 90피트의 폴을 구성하기 위하여 한 세트의 모듈이 사용되는 경우에, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 6 은 7개의 상이한 크기의 모듈을 나타내는, 본 발명의 모듈식 폴 조립체를 구성하는 모듈의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 7 은 운반을 위해 모듈이 서로 포개져서 준비되어 있는, 본 발명의 모듈식 폴 조립체를 구성하는 모듈의 실시예를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 8 은 모듈 상부에 다른 여러 개의 모듈이 쌓여 지고 상부 캡 및 바닥 플러그가 결합되는 것을 함께 나타내는, 본 발명의 모듈식 폴 조립체의 실시예를 단면으로 나타낸 분해 사시도이다.
이하의 설명은 바람직한 실시예에 관한 것이다.
본 발명은 두개 이상의 중공형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있는 길게 연장된 모듈식 폴 구조물 또는 모듈식 폴 조립체 또는 시스템에 관한 것이다. 각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면적은 제1 단부의 단면적보다 작다. 폴 구조물을 형성하기 위하여 한쪽 모듈의 제2 단부는 다른쪽 모듈의 제1 단부와 결합된다.
상이한 구조적인 특성을 가진 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 구조적인 특성을 갖는 폴이 구성될 수 있도록, 적어도 두개의 모듈은 다른 구조적인 특성을 가질 수 있다. 모듈은 상이한 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 또는 상이한 구조적인 특성의 조합을 가질 수 있다. 또한, 구조물의 높이는 쌓아 올린 것으로부터 모듈을 제거하거나 또는 추가함으로써 간단하게 변경될 수 있다. 이러한 방식으로 시스템이 제공됨으로써 한 세트의 모듈이 강도 뿐만 아니라 강성 또는 소정 높이에 대해 특성을 변화시킬 수 있는 모듈식 폴 조립체를 조립할 수 있는 가능성을 갖게 된다.
하나가 다른 하나의 상부에 쌓여 지는 방식으로 두개 이상의 모듈이 쌓여지도록, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물 또는 모듈식 폴 조립체를 제공하기 위하여 한쪽 모듈의 상부 또는 제2 단부가 다른쪽 모듈의 베이스 또는 제1 단부내로 들어가거나 또는 안에 결합하여 수용되도록 모듈이 형성될 수 있다. 변경적으로, 한쪽 모듈의 베이스 또는 제1 단부가 다른쪽 모듈의 상부 또는 제2 단부내로 들어가거나 또는 안에 결합하여 수용되도록 모듈이 형성될 수 있다. 이러한 연결 구역에서의 중첩은 한쪽 모듈로부터 인접한 다른쪽 모듈로 적절한 하중 전달이 일어나도록 결정될 수 있다. 굽힘 모멘트의 수준을 증가시키는 것에 대항하여 작용할 때 충분한 하중 전달을 유지하기 위하여, 모듈이 작아질 때 대체로 점점 길어지도록 이러한 중첩은 구조물에 걸쳐서 변경될 수 있다.
모듈의 결합은 예를 들면 가압 끼워맞춤 연결, 볼트, 금속 벤딩 등과 같은 추가적인 파스너를 사용하지 않고 충분한 하중 전달을 할 수 있도록 설계된다. 그러나, 모듈의 적층물이 보편적인 압축 하중(아래쪽을 향한 힘) 또는 휨 하중보다는 오히려 인장 하중(위쪽을 향한 힘)을 받는 상황에서는 때때로 파스너가 사용될 수 있다.
모듈이 함께 쌓여 질 때 모듈은 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만 예를 들면 소정 수준의 측면 방향의 힘, 인장력 및 압축력에 대항할 수 있는 단일의 구조물처럼 작동한다. 구조물의 높이 또는 길이는 적층된 것으로부터 모듈을 제거하거나 추가함으로써 간단하게 변경될 수 있다. 구조물의 전체 강도는 적층된 것의 상부로부터 긴 모듈을 제거하고 베이스에 크고 강한 모듈을 추가하여 대체함으로써 간단하게 길이를 변경하는 일없이 변경될 수 있다. 따라서 구조물의 바람직한 특성은 상이한 특성을 가진 모듈을 선택적으로 조합하는 것에 의해서 구성될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 상이한 강도 특성을 가질 수 있는데 예를 들어 모듈은 약 300 내지 11500 파운드의 수평방향의 하중 강도, 또는 약 1500 내지 52000 뉴톤의 수평방향의 하중 강도를 가질 수 있다. 모듈은 표 1에 도시된 바와 같이 ANSI O5.1-2002의 등급 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, H1, H2, H3, H4, H5, H6로 이루어진 그룹으로부터 선택된 강도 등급을 가질 수 있다. 이러한 강도 특성을 갖는 모듈을 사용함으로써, 완성되어 길게 연장된 모듈식 폴 구조물 또는 조립 체는 약 300 내지 11500 파운드의 수평방향의 하중 강도, 또는 약 1500 내지 52000 뉴톤의 수평방향의 하중 강도를 가질 수 있다. 길게 연장된 모듈식 폴 구조물 또는 조립체는 표 1에 도시된 바와 같이 ANSI O5.1-2002의 등급 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, H1, H2, H3, H4, H5, H6로 이루어진 그룹으로부터 선택된 강도 등급을 가질 수 있다.
여기에서 설명되는 되는 바와 같이 수직의 모듈식 폴 시스템은 임시적인 또는 영구적인 상황 모두에 있어서 복수의 용도로 사용될 수 있다. 예를 들면, 이하에 설명하는 것으로 제한되는 것은 아니지만, 모듈식 폴 구조물은 다용도 폴, 보안 카메라용 지지 폴, 도로 조명 기구용 지지 구조물, 구기 종목 경기장과 테니스 코트 및 야외 경기장의 조명 기구용 지지 구조물, 주차장 및 가로등과 같은 실외 조명용 지지 구조물로 사용될 수 있다.
모듈식 폴 조립체가 수직의 구조물이 될 필요는 없으며, 예를 들어 모듈은 액체 또는 가스 등을 육상 또는 수상, 지중 또는 수중에서 운반하기 위해 사용되는 중공형 파이프 또는 샤프트를 형성하도록 함께 결합 될 수 있다. 하나가 다른 하나의 속으로 포개지도록 구성되는 견고하고 경량의 모듈을 사용함으로써 파이프 또는 샤프트를 구성하는 위치로 모듈을 용이하게 운반하고 보관할 수 있도록 허용한다. 파이프 또는 샤프트는 모듈을 결합함으로써 현장에서 쉽게 조립될 수 있다. 이것은 특히 유전 및 물, 가스 또는 하수 수송 시스템과 같은 멀리 떨어진 곳에서 특히 유리하다.
한 실시예에서, 제1 모듈 또는 상대적으로 큰 모듈의 내부 치수는 제2 모듈 또는 상대적으로 작은 모듈의 외부 치수보다 커서 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개질 수 있다. 바람직하게, 제2 모듈의 전체가 제1 모듈내에 포개질 수 있다(예를 들면, 도 7 참조). 이 방식에서, 특수한 모듈식 폴 구조물을 형성하는 두개 이상의 모듈이 다른 모듈내에 하나로 포개질 수 있다. 포개진 모듈은 컴팩트하고 공간을 절감하기 때문에 취급, 운반 및 보관에 장점을 제공한다.
각각의 모듈은 개방된 베이스 단부(또는 제1 단부)와 반대쪽의 팁 단부(또는 제2 단부)를 갖는 중공형의 일정하게 테이퍼진 관 형상 폴 섹션이 될 수 있으며(예를 들면 도 8의 도면부호 50), 팁 단부의 직경은 베이스 단부의 직경보다 작다. 모듈은 관 형상으로 제한되는 것은 아니고, 예를 들면 타원형, 다각형, 또는 정사각형, 삼각형 또는 직사각형처럼 비원형의 단면 갖는 다른 형상들도 본 발명의 범위에 속하며, 각각의 모듈의 제2 단부의 단면 또는 단면적이 제1 단부의 단면 또는 단면적보다 작다.
도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 소정 높이의 수직 구조물을 형성하기 위하여 모듈이 적층 될 수 있다. 도 8을 참조하면, 위에 놓이는 모듈(50A)의 바닥 단부(52)를 아래에 놓이는 모듈(50B)의 상부 단부(54)와 결합함으로써 적층이 이루어진다. 완성된 수직 구조물은 지면과 같은 표면에 인접하여 위치되는 또는 파묻힌 베이스 모듈, 지면 또는 표면으로부터 이격되어 있는 반대쪽의 팁 모듈 및 그 사이에 선택적으로 위치되는 하나 이상의 모듈을 가지고 있다. 지지 부재 또는 바닥 플러그(예를 들면 도 8의 도면부호 62)는 표면에 모듈식 폴 구조물의 무게를 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 위치될 수 있으며, 이에 의해서 기초의 안정성을 증가시키고 압축 하중하에서 중공형 폴 구조물이 땅속으로 저하되는 것을 방지한다. 지지 부재는 지지 부재를 관통하는 구멍을 포함하고 있으므로, 수직으로 연장된 모듈식 폴 구조물내의 액체가 그 구멍을 통해 배출될 수 있다.
모듈식 폴, 파이프 또는 샤프트 구조물의 한쪽 또는 양쪽 단부에 끼워 맞춰지거나 결합되는 캡이 구비되는 것에 의해, 구조물내로 파편이나 습기가 들어가는 것을 방지한다. 캡은 예를 들면 프레스 끼워 맞춤 연결 방식으로 모듈식 구조물의 단부에 결합하도록 구성될 수 있다. 변경적으로, 캡을 제 위치에 위치시키기 위하여 예를 들면 볼트, 나사, 밴딩, 스프링, 스트랩 등과 같은 파스너가 제공될 수 있다.
모듈이 다른 모듈내에 포개지도록 구성될 때(예를 들면 도 7), 캡은 가장 큰 모듈 또는 제1 모듈의 제1 단부와 결합하도록 구성될 수 있다. 가장 큰 모듈의 제1 단부 또는 베이스에 캡을 제공함으로써 모듈의 운반 및 보관중에 포개진 모듈 안으로 파편 및 습기의 침입을 방지한다. 앞서 설명한 바와 같은 바닥 플러그 또는 지지 부재는 모듈이 서로 포개질 때 이러한 목적을 위해 사용될 수 있으며 조립시에 길게 연장된 수직의 모듈식 폴 구조물의 베이스를 지지하기 위하여 사용될 수 있다.
실시형태의 하나는 전통적으로 배전 및 송전 폴로서 강철 및 나무가 사용되었던 전기 설비 분야에 사용하기 위한 모듈식 폴을 제공하는 것이다. 이러한 응용을 위하여 폴은 규정된 높이 그리고 특정 부하 조건하에서 소정의 최소 파단 강도 및 소정의 휨 특성을 갖는 것이 되어야 한다. 폴은 지역을 가로질러 전력선을 지 탱하고 바람 및 결빙에 의한 부하와 같은 영향으로부터 발생하는 지형적인 또는 구조적인 힘을 수용하도록 지정될 수 있다.
일반적으로 전기 설비 분야에서는 25 피트 내지 150 피트 길이의 폴이 사용된다. 이러한 폴은 길이 및 강도 요건에 따라 달라진다. 표 1은 산업 분야에서 사용되는 ANSI O5. 1-2002 표준 강도 등급내에 들어가기 위하여 달성해야 하는 폴의 강도 또는 수평방향의 하중을 나타낸 것이다. 다양한 응용에 사용하기 위하여 폴은 응용 목적을 위해 요구되는 강도 요건에 따라 선택될 수 있다.
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만약 상이한 폴 크기 및 상이한 폴 강도 등급에 대한 범위의 것이 필요하다면, 요구되는 재고량은 크기와 강도의 두 파라미터에 대한 배수가 된다. 융통성이 절대적으로 요구되는 상황에서는 상당히 많은 양의 폴이 필요하다. 이러한 상황은 폭풍 또는 재난 후에 설비 회사가 전력선을 수리하기 위한 비상 교체 폴을 보관하는 경우에 흔히 일어난다. 어떤 구조물이 손상될 것인지 예상할 수 없기 때문에 모든 종류의 높이 및 등급에 대한 예비용 폴을 갖추어야 한다.
본 발명의 한 실시형태에서는 다수의 모듈을 갖고 있는 모듈의 세트 또는 키트가 제공된다. 가장 큰 또는 제1 모듈의 내부 치수가 그 다음으로 큰 또는 제2 모듈의 외부 치수보다 큰 치수를 가지게 됨으로써 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개져서 모듈은 상이한 크기의 것이 될 수 있다. 바람직하게는, 제2 모듈의 전부가 제1 모듈에 포개진다(예를 들면 도 7). 운반 및 보관의 용이함을 위해 모듈을 서로 포개지도록 할 수 있는 점차적으로 크기가 작아지는 추가적인 모듈이 제공될 수 있다. 변경적으로 또는 부가적으로, 세트 또는 키트의 모듈중의 일부 또는 전부가 상이한 구조적인 특성, 예를 들면 상이한 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 또는 상이한 구조적인 특성의 조합을 가질 수 있다. 예를 들면, 강도가 낮은 모듈이 강도가 큰 모듈내에 포개지도록 함으로써 운반 및 보관중에 모듈을 보호하기 위하여 크기가 큰 모듈(제1 모듈)이 크기가 작은 모듈(제2 모듈)보다 더 큰 압축 강도를 가질 수 있다.
제1 모듈 또는 크기가 큰 모듈의 팁(제2 단부)가 제2 모듈 또는 크기가 작은 모듈의 베이스(제1 단부)내에 끼워 맞춰지거나 또는 결합하여 수용되도록 모듈이 구성되는 것에 의해서 모듈식 폴 조립체 또는 구조물을 형성하기 위하여 모듈의 키트가 사용될 수 있다. 변경적으로, 제2 모듈 또는 크기가 작은 모듈의 베이스(제1 단부)가 제1 모듈 또는 크기가 큰 모듈의 팁(제2 단부)내에 끼워 맞춰지거나 또는 결합하여 수용되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 한 실시형태에서 모듈은 복합 재료로 만들어진다.
"복합 재료"의 용어는 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄, 비닐에스테르 수지 또는 이들의 조합에 의한 폴리머 매트릭스 또는 수지에 보강재가 들어간 것으로 구성된 재료를 의미한다. 매트릭스 또는 수지는 원하는 형상을 형성하기 위하여 보강재를 유지하는 한편 보강재는 일반적으로 매트릭스의 전체적인 기계적 성질을 향상시킨다.
"보강재"의 용어는 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 화이버, 입자, 얇은 조각, 필러 또는 이들의 조합으로서 복합 재료의 폴리머 매트릭스를 더욱 강화시키도록 작용하는 재료를 의미한다. 일반적으로 보강재는 글라스, 카본 또는 아라미드를 포함하고 있지만, 당업자에게 공지된 다양한 보강재가 사용될 수 있다. 이러한 보강재는 합성 및 인조 섬유 또는 섬유질 재료, 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 석영, 붕소, 현무암, 세라믹, 그리고 예를 들어 황마 및 사이잘 삼의 섬유질 식물 재료와 같은 자연적인 보강재를 포함한다.
본 발명의 복합 모듈은 모듈식 폴 조립체에 적층하도록 구성되고 유리하게는 나무 또는 강철 폴과 관련한 강도 및 내구성과 비교하여 뛰어난 강도 및 내구성을 나타내는 경량 구조물을 제공한다. 보강된 복합 모듈은 강철처럼 녹슬지 않고 나무 구조물에서 흔히 일어나는 것과 같은 미생물학적 또는 곤충의 공격에 시달리거나 썩지 않는다. 더욱이, 자연적인 제품(나무)과 대조적으로, 보강된 복합 재료는 일관되게 제조될 수 있으며 수명이 정해지고 예상될 수 있다.
복합 모듈은 필라멘트 와인딩을 사용하여 만들어질 수 있다. 그러나, 다른 방법 예를 들면, 이하에 열거하는 것으로 제한되는 것은 아니지만 수지 인젝션 몰딩, 수지 이송 성형 및 레이업 성형과 같은 방법이 복합 모듈을 제조하기 위하여 또한 사용될 수 있다.
일반적인 필라멘트 와인딩 방식에 대한 기술내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 캐나다 특허 제2,444,324호 및 제2,274,328)에 설명되어 있다. 이하에 열거하는 것으로 제한하는 것은 아니지만 예를 들면, 글라스, 카본, 아라미드의 섬유질 보강재가 수지와 함께 주입되고 길게 테이퍼진 맨드릴에 감겨진다.
수지가 주입된 섬유질 재료는 소정의 절차로 맨드릴에 감겨진다. 이러한 절차에는 맨드릴 축선에 대하여 0°내지 87°사이의 각도 범위에서 연속적으로 섬유질 층을 감는 것을 포함한다. 맨드릴에 놓여지는 섬유질 보강재의 방향은 완성된 복합 모듈의 강도 및 강성에 영향을 준다. 제작된 모듈의 구조적인 특성에 영향을 주는 다른 인자는 수지에 대한 섬유질 보강재 양의 비율, 감싸는 순서, 벽 두께, 섬유질 보강재의 종류(글라스, 카본, 아라미드) 및 수지의 종류(폴리에스테르, 에폭시, 비닐에스테르)를 변화시키는 것을 포함한다. 모듈의 구조적인 특성은 특정 성능 기준을 충족시키도록 설계될 수 있다. 이 방식에서, 매우 강한 모듈을 생산하기 위하여 얇은 층으로 이루어진 구조로 형성될 수 있다. 소정의 하중 변형 특성이 달성되도록 모듈의 유연성이 또한 변경될 수 있다. 얇은 층으로 이루어진 구조를 조절함으로써, 압축 굽힘 또는 국부 하중에 대한 저항성과 같은 특성이 달성될 수 있다. 압축 굽힘은 모듈이 높은 압축 하중을 받는 경우의 것이다. 국부 하중은 섹션에 무거운 장비가 볼트로 조여져서 국부적인 하중 및 응력 집중이 일어나는 경우에 높은 수준의 횡단방향의 강도를 필요로 하는 하중에 대하여 설계될 때 필수적이다.
본 발명의 한 실시형태에서 모듈은 필라멘트 감겨진 폴리우레탄 복합 재료로 구성된다. "필라멘트 감겨진 폴리우레탄 복합 재료"의 용어는 폴리우레탄 수지 또는 반응 혼합물에 들어간 섬유질 보강재를 사용하여 필라멘트 와인딩에 의해 만들어진 복합 재료를 의미한다. 폴리우레탄 수지는 폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합하여 만들어진다. 또한 필러, 안료, 가소제, 경화촉진제, UV 안정제, 산화방지제, 살균제, 살조제, 탈수제, 요변성제, 습윤제, 유동성 개량제, 소광제, 탈기제, 희석제, 습기 조절 및 바람직한 색상을 위해 분자, 분자 여과기, UV 흡수제, 광 안정제, 방화제 및 이형제와 같은 다른 첨가제가 포함될 수 있다.
"폴리올"의 용어는 처리 조건하에서 폴리이소시아네이트 성분에 대하여 반응하는 복수의 반응성 수소 그룹을 포함하고 있는 조성물을 의미한다. 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국특허 제6,420,493호에 기재된 폴리올은 앞서 설명한 폴리우레탄 수지 조성물에 사용될 수 있다.
"폴리이소시아네이트"의 용어는 처리 조건하에서 폴리올 성분에 대하여 반응하는 복수의 이소시아네이트 또는 NCO 그룹을 포함하고 있는 조성물을 의미한다. 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국특허 제6,420,493호에 기재된 폴리이소시아네이트는 앞서 설명한 폴리우레탄 수지 조성물에 사용될 수 있다.
앞서 상세하게 설명한 바와 같이, 복합 모듈은 보강재와 액체 수지로 구성된다. 특별한 방식으로 보강재를 배열하는 것에 의해서 강도 및 강성과 관련하여 요구되는 성능을 부여하도록 강도 및 강성이 바뀔 수 있다.
모듈을 구성되는 성분 재료 및 구조를 변경함으로써 구조물의 내구성에 현저한 증가가 성취될 수 있다. 이것에 대한 대표적인 예는, 유연한 강성을 최대화하고 휨을 제한하기 위하여 높은 수준의 단일 방향성 후프 보강재를 구비한 스택으로 상부 모듈을 제조하는 하는 것이다. 하부 모듈은 높은 굽힘 모멘트 및 압축 휨의 영향에 대항하기 위하여 더 큰 벽 두께 및 축선에서 벗어난 후프 보강재를 이용한다. 이러한 예에서 기초 모듈은 구성 및 벽 두께가 변경될 뿐만 아니라 내구성을 최대화하기 위하여 사용되는 재료도 변경된다. 베이스 모듈은 스택을 위한 기초를 제공하기 위하여 땅속에 설치되며 조기에 약화 될 수 있는 일련의 오염물과 지하수에 노출된다. 이러한 경우에, 베이스(기초) 모듈을 위한 보강재 및 수지의 종류는 상술한 조건하에서 수명과 내구성을 최대화하는 것이 되어야 한다. 이러한 시도는 상당한 유연성을 부여하며 구조물과 같은 폴이 수많은 환경 조건을 충족시키기 위하여 지정될 수 있도록 한다.
기본적인 원칙으로, 보강재와 액체 수지로 사용되는 재료는 내구성이 클수록 비용이 더욱더 높다. 완성된 스택이 아니라 베이스 모듈과 같이 내구성이 요구되는 것에만 높은 내구성의 고가 재료를 사용하는 것은 현저하게 내구성을 증가시킬 뿐만 아니라 비용면에서 효과적인 방식으로 달성된다.
내구성과 수명을 향상시키기 위한 다른 실시형태는 모듈에 지방성 폴리우레탄 복합 재료 상부 코팅을 추가하는 것이다. 이것은 외부 기후, 자외선, 침식에 대하여 높은 저항성을 갖는 강인한 표면을 제공하며 심미적인 관점 또는 식별을 위해 착색될 수 있다.
도 1은 폴을 형성하기 위하여 함께 쌓아 올려진 모듈의 세트를 도시하고 있다. 모듈(1 내지 5)은 중첩되는 길이에 대한 여유를 제외하고 15피트 길이이다. 그러므로, 모듈(1, 2)을 연결한 것은 30 피트 폴이 된다. 모듈(1, 2, 3)을 연결한 것은 45 피트 폴이 된다. 각각의 연속적인 모듈이 추가될 때 폴의 높이는 15 피트씩 증가할 수 있다.
스택이 모듈(1)로 시작하지 않는 경우에, 최종적인 길이는 중첩되는 추가적인 길이를 포함한다. 예를 들면, 모듈(2, 3, 4)은 모듈(2)의 팁에서 추가적인 중첩 길이를 제외하고 45 피트 길이의 구조물인 폴이 된다. 원하는 경우, 폴이 높이 또는 허용 오차 요건을 충족하기 위하여, 추가적인 길이는 단순히 절단될 수 있다.
앞서 상세하게 설명한 바와 같이, 폴은 높이에 따라 분류될 뿐만 아니라 부하 조건하에서의 성능에 따라 분류된다. 부하 조건은 수없이 많으며 대표적으로 전력선이 방향을 바꾸거나 종료되는 지점에서 폴에 고정 밧줄이 부착된 경우에 일반적으로 휨 하중(전력선이 단순히 직선으로 걸쳐 있을 때) 또는 휨 하중과 압축 하중을 받는 부하 조건이 나타난다. 부하 조건을 충족하기 위하여, 폴은 휨 하중하에서 최소한의 강도를 달성하여야 하고, 많은 경우 소정의 하중이 가해진 상황하에서 지정된 휨을 초과하지 않아야 한다. 이것은 압축 하중하에서 수직방향의 휨에 대한 저항성을 최대화하고 전도체의 과도한 이동을 방지한다.
각각의 모듈은, 개별적인 모듈 및 적층된 모듈의 집합체의 일부로서의 경우에 대한 소정의 강도 및 강성 기준을 달성하도록 설계된다. 길게 연장된 모듈식 폴 구조물이 다용도 폴인 경우의 실시형태에서, 강도 및 강성 기준은 표 1에 도시된 바와 같이 나무 폴의 강도 등급에 따라 설계될 수 있다. 이 방식에서, 모듈은 정확한 길이의 폴을 형성하기 위하여 함께 적층되고 강도 또는 강성, 또는 강도와 강성의 요건이 충족될 때까지 모듈의 순서대로 위로 또는 아래로 이동된다. 이 방식에서, 모듈의 세트는 강도가 상이한 다수의 길이가 다른 폴을 형성할 수 있는 가능성을 갖는다.
도 1은 구조물과 같은 30 피트 폴의 세트가 7개의 모듈로부터 어떻게 조립될 수 있는지를 나타내고 있다. 7개의 모듈은 도 6에 개별적으로 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 모듈은 그룹으로 적층되는 경우 표 1에 상세하게 기재된 바와 같이 나무 폴에 대한 강도 요건에 상응하도록 설계되었다. 도시된 7개의 모듈에서 5개의 폴은 위에 올려져서 부착되는 모듈로서 중첩 슬립 연결할 수 있는 길이를 제외하고 15 피트의 길이로 되어 있다. 나무 폴의 강도는 표 1에 도시되어 있는 바와 같은 등급으로 준비된다. 폴이 이러한 기준을 따르기 위해서는 길이 요건을 충족시켜야 하고 또한 일반적으로 팁으로부터 2 피트(0.6 미터)에 가해지는 것으로 지정된 것과 동일한 하중을 견딜 수 있어야 한다. 폴은 일반적으로 2 피트 이외의 폴의 길이의 10%인 기초 거리에 걸쳐서 구속된다. 도 1에서는 적층된 모듈(1, 2)은 표 1에 상세하게 기재된 등급 3 또는 4 하중에 따른 구조물과 같은 30 피트 폴이 된다.
등급을 충족시키기 위하여, 폴은 적용 지점과 기초 거리 사이의 길이에 걸쳐 작용하는 등급 하중의 전체가 가해지는 동안 파괴에 대항하여야 한다. 도 1에 도시된 예에서, 만약 모듈(1, 2)이 지정된 방식에서 3,000 파운드 하중을 지탱하면, 이것은 30 피트 등급 3 나무 폴과 동등한 것으로 분류된다. 도 1에서는 적층될 때 모듈(1, 2)이 30 피트 등급 3 또는 등급 4 나무 폴에 대응하는 능력을 갖는 것을 알 수 있다. 이중 분류하는 이유는 하중하에서의 휨 때문이다. 많은 경우에 전력 회사는 지정된 길이 및 강도의 폴을 필요로 하지만 때때로 하중하에서 최대 허용가능한 휨을 또한 지정한다. 종종, 최대 휨은 나무의 휨과 관련되어 있다. 이것은 전력선이 방향을 바꾸거나 종결되는 특수한 경우와 관련되어 있다. 이러한 경우에, 휨은 중요한 것이 될 수 있다.
도 1의 예에서, 모듈(1, 2)은 3,000 파운드의 등급 하중(등급 3 하중)을 지탱하는 구조물과 같은 폴을 형성하도록 적층될 수 있다. 그러나, 등급 3 하중하에서 휨은 일반적으로 나무에 의해 나타나는 것보다 크며, 따라서 휨이 중요하다면 이러한 모듈 조합은 강도 및 휨에 대한 등급 4 하중(2,400 파운드)과 대등하다. 이것의 실제 값은 직선 구간 폴(전력선이 비교적 평탄한 지면에서 직선으로 뻗어 있는 경우)로서 모듈(1, 2)이 등급 3 하중 상태에서 사용되는 것이다. 휨이 더욱 관련되는 방향의 전환 또는 종결되는 경우에, 모듈(1, 2)은 등급 4 구조물을 충족시키도록 사용될 것이다.
만약 도 1의 예가 모듈(2, 3)로 확장되면, 이들 모듈은 등급 1 또는 2 하중을 감당할 수 있는 구조물과 같은 30 피트 폴을 생산하도록 적층될 수 있다. 도 1 내지 5에 포함되어 있는 다른 모든 예에서도 동일한 방식을 사용한다.
도 7을 참조하면, 위에 놓이는 모듈이 아래에 놓이는 모듈의 내부에 끼워지도록 모듈의 끝이 점차적으로 가늘어지게 설계되었다. 즉, 작은 모듈이 큰 모듈내에 포개질 수 있도록 큰 모듈의 내부 치수는 작은 모듈의 외부 치수보다 더 크게 되어 있다. 이것은 컴팩트하고 공간을 절감하기 때문에 모듈을 취급하고 운반할 때 현저한 장점을 제공한다. 또한 모듈이 복합 재료로 구성되는 실시형태에서는 나무, 강철 또는 콘크리트와 비교하여 무게가 현저히 감소된다. 모듈은 작은 스택으로 함께 포개질 수 있다. 예를 들면, 조립된 경우 도 2에 도시된 강도 특성을 갖는 구조물과 같은 45 피트 폴을 형성하는 모듈(1, 2, 3)은 서로 포개질 수 있다. 마찬가지로, 모듈(2, 3, 4)은 운반을 위해 함께 포개질 수 있다. 세워질 때 모듈(2, 3, 4)은 도 2에 도시된 바와 같이 더 높은 강도 특성을 갖는 구조물과 같은 45 피트 폴을 형성한다. 90 피트 등급 2 폴을 형성하기 위하여 함께 적층하기 위하여 필요한 모듈은 다른 구성을 형성하기 위하여 다시 나누어질 수 있다. 90 피트 등급 2의 예에서는 5개의 모듈이 필요하다(모듈(2, 3, 4, 5, 6)). 이러한 모듈의 세트로부터 다른 구조물이 조립될 수 있다. 예를 들면, 45 피트 등급 1 또는 2 폴을 형성하기 위하여 모듈(2, 3, 4)이 적층될 수 있다. 45 피트 등급 H1 또는 H2 폴을 형성하기 위하여 모듈(3, 4, 5)이 적층될 수 있다(도 2 참조). 45 피트 등급 H3 또는 H4 폴을 형성하기 위하여 모듈(5, 6)이 적층될 수 있다. 마찬가지로, 등급 1 또는 2에 상응하는 강도 특성을 갖는 구조물과 같은 60 피트 폴을 형성하기 위하여 모듈(2, 3, 4, 5)이 조립될 수 있다. H1 또는 H2 등급에 상응하는 강도 특성을 갖는 구조물과 같은 60 피트 폴을 생산하기 위하여 모듈(4, 5, 6)이 조립될 수 있다. 앞서 설명한 것의 예는 도 3에 도시되어 있다. 동일한 방식으로, 등급 1 또는 H1에 상응하는 강도 특성을 갖는 구조물과 같은 75 피트 폴을 형성하기 위하여 모듈(3, 4, 5, 6)이 조립될 수 있다.
본질적으로, 7개 모듈은 다수의 방식으로 조립될 수 있는 특성을 가지고 있다. 7개의 모듈에 대한 이러한 실시형태에서는 높이가 30 피트에서 90 피트의 구조물과 같은 19 종류의 폴이 조립될 수 있으며 다양한 강도 및 강성 특성을 나타낸다. 이러한 실시형태는 15 피트 및 30 피트 모듈로부터 구성되는 예시적인 목적을 위한 30 피트 내지 90 피트 구조물을 강조하여 나타내는 것이다. 이러한 시스템이 최소 30 피트 또는 최대 90 피트, 또는 7개의 모듈로 제한되는 것은 아니다. 모듈의 크기 또한 예시적인 목적을 위해 도시된 것으로 제한되는 것은 아니다. 일부 또는 전부로서 완성된 시스템은 조립의 용이함 및 융통성을 허용한다.
일부 또는 전부로서 완성된 시스템은 운반의 용이함을 위해 그 자체 내부에 포개진다. 포 7은 선적을 위해 포개져서 준비된 모듈식 시스템을 나타내고 있다.
도 8을 참조하면, 가장 위쪽 모듈 또는 팁 모듈의 상부 단부(45)에 상부 캡(60)이 위치될 수 있고, 이에 의해 파편 또는 습기가 위쪽로부터 들어가는 것을 방지한다. 가장 아래쪽 모듈 또는 베이스 모듈의 바닥 단부(52)에 바닥 플러그 또는 지지 부재(62)가 위치될 수 있고, 이에 의해 파편 또는 습기가 아래쪽으로부터 들어가는 것을 방지한다. 바닥 플러그 또는 지지 부재를 부가하는 것으로부터 얻어지는 중요한 장점은 기초의 안정성을 증가시키고 구조물과 같은 중공형 폴이 압축 하중하에서 땅속으로 저하되는 것을 방지하는 것이다. 바닥 플러그 또는 지지 부재(62)는 모듈식 폴 구조물내의 수분이 배출되도록 허용하기 위하여 지지 부재를 관통하는 틈 또는 구멍(64)을 구비할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "포함하는"의 용어는 상기 용어 다음의 항목들을 포함하는 것을 나타내는 비한정적인 의미로 사용되지만, 특별히 언급하지 않은 항목들이 배제되지 것은 아니다. 구성요소의 수와 관련하여 본 명세서에서 하나 및 단지 하나만의 요소가 존재하는 것을 명확하게 나타내는 것이 아니라면, 하나 이상의 구성요소가 존재하는 가능성을 배제하지 않는다.
본 발명은 하나 이상의 실시형태에 대하여 설명되었다. 그러나, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 및 기술사상으로부터 벗어나지 않고, 예시된 실시형태에 대한 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백한 것이다.
본 명세서에 기재된 특허 문헌은 참고로 통합된 것이다.

Claims (31)

  1. 모듈식 폴 구성 방법에 있어서,
    각각의 모듈이 제1 개방 단부 및 반대쪽의 제2 개방 단부를 갖고 있으며 제2 단부의 단면적이 제1 단부의 단면적보다 작은, 두개 이상의 중공형 테이퍼진 폴 섹션 모듈을 제공하는 단계; 및
    제1 모듈의 제2 단부를 제2 모듈의 제1 단부와 결합함으로써, 선택된 길이로 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 형성하도록 두개 이상의 모듈을 쌓아 올리는 단계를 포함하고 있으며,
    제1 및 제2 모듈은 상이한 구조적인 특성을 가지고 있고, 다른 구조적인 특성을 가진 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 구조적인 특성을 갖는 폴이 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 모듈을 제공하는 단계에서 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈에 포개지도록 제1 모듈의 내부 치수는 제2 모듈의 외부 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 제1 모듈은 제2 모듈보다 큰 압축 강도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 모듈을 제공하는 단계에서 두개 이상의 테이퍼진 폴 섹션은 관 형상의 단면인 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 쌓아 올리는 단계 이후에, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 한쪽 또는 양쪽 단부에 캡을 위치시키는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물은 베이스 모듈, 팁 모듈 그리고 베이스 모듈과 팁 모듈 사이에 선택적으로 들어가는 하나 이상의 모듈을 구비하고 있는 수직의 구조물이며,
    상기 방법은 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 무게를 표면에 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 지지 부재를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 지지 부재는 지지 부재를 관통하는 구멍을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 두개 이상의 중공형 테이퍼진 폴 섹션 모듈은 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 두개 이상의 중공형 테이퍼진 폴 섹션 모듈은 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 구성 방법.
  11. 제 1 항에 기재된 방법에 따라 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 폴 조립체.
  12. 결합되는 중공형 테이퍼진 모듈의 조립체를 포함하고 있는 길게 연장된 모듈식 폴 구조물로서,
    각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있으며, 제2 단부의 단면적은 제1 단부의 단면적보다 작고, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합되며, 제1 모듈과 제2 모듈은 상이한 구조적인 특성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  13. 제 12 항에 있어서, 상이한 구조적인 특성은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되 는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  14. 제 12 항에 있어서, 연장된 모듈식 폴 구조물의 한쪽 또는 양쪽 단부에 위치된 캡을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  15. 제 12 항에 있어서, 연장된 모듈식 폴 구조물은 수직의 구조물이며 베이스 모듈, 팁 모듈 그리고 베이스 모듈과 팁 모듈 사이에 선택적으로 들어가는 하나 이상의 모듈을 가지고 있고, 베이스 모듈의 제1 단부는 표면에 인접하여 위치되고, 길게 연장된 모듈식 폴 구조물의 무게를 표면에 지지하고 분배하기 위하여 베이스 모듈의 제1 단부에 지지 부재가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  16. 제 15 항에 있어서, 지지 부재는 지지 부재를 관통하는 구멍을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  17. 제 12 항에 있어서, 제1 모듈 및 제2 모듈은 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  18. 제 17 항에 있어서, 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  19. 제 12 항에 있어서, 제1 모듈 및 제2 모듈은 관 형상인 것을 특징으로 하는 조립된 모듈의 구조물.
  20. 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 구성하는데 사용하기 위한 적어도 제1 및 제2 중공형 테이퍼진 모듈을 포함하고 있는 키트로서,
    각각의 모듈은 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작고, 제1 모듈의 제2 단부는 제2 모듈의 제1 단부와 결합하도록 형성되고, 제2 모듈의 적어도 일부가 제1 모듈내에 포개지도록 제1 모듈의 내부 치수는 제2 모듈의 외부 치수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 키트.
  21. 제 20 항에 있어서, 제1 모듈 및 제2 모듈은 휨 강도, 압축 강도, 좌굴 저항성, 전단 강도, 외부쉘 내구성 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 상이한 구조적인 특성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  22. 제 20 항에 있어서, 제 1 모듈은 제2 모듈보다 더 큰 압축 강도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  23. 제 20 항에 있어서, 제1 모듈 및 제2 모듈은 관 형상인 것을 특징으로 하는 키트.
  24. 제 20 항에 있어서, 제1 모듈 또는 제2 모듈의 제1 단부 또는 제2 단부와 결합하도록 형성된 캡을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  25. 제 20 항에 있어서, 제1 모듈의 제1 단부와 결합하도록 형성된 지지 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  26. 제 25 항에 있어서, 지지 부재는 지지 부재를 관통하는 구멍을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  27. 제 20 항에 있어서, 제1 모듈 및 제2 모듈은 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  28. 제 27 항에 있어서, 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 키트.
  29. 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 구성하는데 사용하기 위한 중공형 테이퍼진 모듈로서,
    모듈은 복합 재료를 포함하고 있으며 제1 단부 및 반대쪽의 제2 단부를 가지고 있고, 제2 단부의 단면은 제1 단부의 단면보다 작은 것을 특징으로 하는 모듈.
  30. 제 29 항에 있어서, 복합 재료는 필라멘트가 감겨진 폴리우레탄 복합 재료인 것을 특징으로 하는 모듈.
  31. 길게 연장된 모듈식 폴 구조물을 조립하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 섬유 강화 복합 재료로 만들어진 중공형 테이퍼진 관 형상 폴 섹션 모듈을 포함하고 있고,
    모듈은 개방 바닥 단부 및 상대적으로 좁은 상부 단부를 가지고 있고, 위에 놓이는 모듈의 바닥 단부를 아래에 놓이는 모듈의 상부 단부와 결합함으로써 소정 높이의 수직 구조물을 형성하도록 쌓아 올려지고, 상이한 특성을 갖는 모듈을 선택적으로 조합함으로써 소정의 휨 강도, 압축 강도, 전단 강도의 특성을 갖는 폴이 구성되도록 모듈의 일부는 휨 강도, 압축 강도, 전단 강도 중의 적어도 하나와 관련하여 상이한 특성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
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