KR20090087658A - 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해치커버의 경량화를 추구함과 동시에 고강성을 가지고, 해치커버의 제작 및 조작이 용이해지는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선에 관한 것이다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선은, 화물의 적재나 하역을 위하여 갑판을 개구시킨 창구해치와, 상기 창구해치의 둘레를 따라 상기 갑판의 상방을 향해 돌출 설치된 해치코밍과, 상기 해치코밍에 결합되어 상기 창구해치를 차폐하는 해치커버를 포함하여 이루어진 화물선에 있어서, 상기 해치커버는, 골조구조로 형성된 내부프레임과, 상기 내부프레임을 감싸도록 섬유강화 복합소재(FRP, Fiber Reinforced Plastics)를 복수 층으로 적층하여 형성시킨 외부프레임을 포함한다.
화물선, 해치커버, 섬유강화 복합소재(Fiber Reinforced Plastics, FRP)
Description
본 발명은 해치커버의 경량화를 추구함과 동시에 고강성을 가지고, 해치커버의 제작 및 조작이 용이해지는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선에 관한 것이다.
일반적으로 화물선은 화물 운송을 위해 건조된 선박으로서, 비여객선의 대부분은 선박안전법상 화물선이다. 이러한 화물선은 화물의 운송이 목적이므로 주거설비 공간을 최소로 하고, 선창설비 공간을 최대로 하며, 하역설비에 중점을 두어 일시에 대량의 화물을 안전하고 신속하게 운송할 수 있도록 설계되어 있다.
화물선에는 원료화물 또는 완제품 등 여러 종류의 잡화를 함께 운송하는 잡화선 또는 일반화물선과, 한 종류의 화물을 대량으로 선적하는 전용선 및 특수화물선 등이 있다. 잡화선은 취항 형태에 따라 정기선과 부정기선으로 나뉜다. 화물선의 종류를 세분하면, 일반화물선은 잡화선과 컨테이너선으로 나뉘고, 특수화물선 은 액체화물운반선, 산적화물운반선, 냉장화물선 및 기타 운반선으로 세분된다.
도 1은 일반적인 해치커버를 구비한 화물선이 도시된 측면도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 해치커버가 도시된 사시도이다.
화물선(1)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 선체(2)의 내부에 화물이 수용되는 복수의 선창(3)을 가지고, 상기 화물의 적재나 하역을 위하여 갑판(4)을 개구시킨 창구해치(5)와, 상기 창구해치(5)의 둘레를 따라 상기 갑판(4)의 상방을 향해 돌출 설치된 해치코밍(6)과, 상기 해치코밍(6)에 결합되어 상기 창구해치(5)를 차폐하는 해치커버(7)를 포함하여 이루어진다.
상기 해치커버(7)는 해치코밍(6)에 결합되어 고정되도록 고정부재(미도시) 등이 구비될 수도 있고, 최근에는 해치커버(7)를 개폐하는 개폐기구(미도시) 등이 해치코밍(6)과 결합되거나 갑판(4) 상에 설치되기도 한다. 해치커버(7)를 개폐하는 개폐기구의 종류에는 해치커버(7)를 슬라이드시켜 개폐하는 슬라이드식 개폐기구 및 해치커버(7)를 접어 개폐하는 접이식 개폐기구 등이 있다.
이러한 해치커버(7)는 대략 직사각 형상의 스틸 재질로 만들어진 판재를 용접하여 상면 및 측면으로 이루어진 덮개판 형상으로 제작하거나 강성을 고려하여 육면체로 제작한다. 또한, 상기 용접된 덮개판 또는 육면체 형상의 해치커버(7) 내부에 스틸 재질의 보강재(8)를 또다시 용접 결합시킴으로써, 여분의 화물이 상기 해치커버(7)의 상부에 적재되는 경우에도 충분한 강성을 가질 수 있도록 제작되고 있다.
그러나, 상기와 같이 제작되는 해치커버(7) 및 보강재(8)는 높은 하중의 작 업 중량을 고려하여 스틸재질로 이루어지고, 높은 제작단가와 함께 해치커버(7)의 전체 중량이 상승하고, 이를 구동하기 위한 큰 동력이 필요하다는 문제가 있다. 또한, 해치커버(7)의 제작을 위해 복잡하고 정교한 용접작업을 수행하여야 하고, 그에 따른 용접불량을 초래하기가 쉽다. 특히, 해치커버(7)의 페인트 칠이 벗겨져 스틸재질이 외부로 노출되고, 쉽게 산화하여 녹이 스는 문제가 있다.
상기와 같은 종래의 해치커버를 구비한 화물선은, 높은 하중의 작업 중량을 고려하여 해치커버가 스틸재질로 이루어져 높은 제작단가와 함께 해치커버의 전체 중량이 상승하고, 이를 구동하기 위한 큰 동력이 필요하다는 문제가 있다.
또한, 해치커버 및 보강재의 제작을 위해 복잡하고 정교한 용접작업을 수행하여야 하고, 용접불량을 초래하기가 쉽다.
또한, 해치커버의 페인트 칠이 벗겨져 스틸재질이 외부로 노출되고, 쉽게 산화하여 녹이 스는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 해치커버의 경량화를 추구함과 동시에 고강성을 가지고, 해치커버의 제작 및 조작이 용이해지는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선을 제공하는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선은, 화물의 적재나 하역을 위하여 갑판을 개구시킨 창 구해치와, 상기 창구해치의 둘레를 따라 상기 갑판의 상방을 향해 돌출 설치된 해치코밍과, 상기 해치코밍에 결합되어 상기 창구해치를 차폐하는 해치커버를 포함하여 이루어진 화물선에 있어서, 상기 해치커버는, 골조 구조로 형성된 내부프레임과, 상기 내부프레임을 감싸도록 섬유강화 복합소재(FRP, Fiber Reinforced Plastics)를 복수 층으로 적층하여 형성시킨 외부프레임을 포함한다.
또한, 상기 내부프레임은, 섬유강화 복합소재로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부프레임은, 외부표면에 겔코우트용 수지가 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해치코밍은, 상방을 향해 연장 형성된 가이드부재를 포함하고, 상기 해치커버는, 일단부가 상기 내부프레임에 삽입되어 형합 고정되되 상기 외부프레임에 감싸지고, 타단부가 상기 외부프레임으로부터 외부를 향해 돌출되되 상기 가이드부재에 슬라이딩 결합되어 고정되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정부재는, 초경합금인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선은, 섬유강화 복합소재로 이루어진 내부프레임과 외부프레임에 의해 경량화를 추구함과 동시에 고강성의 해치커버를 제공할 수 있다.
또한, 해치커버의 경량화에 따른 제조단가의 감소와 함께 작은 동력으로도 해치커버를 개폐시킬 수 있고, 제작 및 조작의 용이성을 이루어낼 수 있다.
또한, 내부프레임의 골조구조 사이에 고정부재를 삽입하여 형합 고정시킴으로써 고정부재의 견고한 고정이 가능하고, 고정부재를 초경 합금으로 제작하여 내마모성이 높은 해치커버를 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선의 해치커버를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 실시예에 따른 해치커버를 도시한 일부절개 사시도이다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선(1)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 창구해치(10), 해치코밍(20) 및 해치커버(30)를 포함하여 이루어지고, 상기 해치커버(30)는 내부프레임(32) 및 외부프레임(34)으로 구성된다. 또한, 상기 해치코밍(20)은 가이드부재(25)를 포함하고, 상기 해치커버(30)는 고정부재(35)를 더 포함한다.
본 발명의 화물선(1) 역시 도 1을 참조할 때, 선체(2)의 내부에 화물이 수용되는 복수의 선창(3)을 가지고, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 화물의 적재나 하역을 위하여 갑판을 개구시킨 창구해치(10)와, 상기 창구해치(10)의 둘레를 따라 상 기 갑판의 상방을 향해 돌출 설치된 해치코밍(20)과, 상기 해치코밍(20)에 결합되어 상기 창구해치(10)를 차폐하는 해치커버(30)를 포함한다. 상기 창구해치(10) 및 해치코밍(20)은 종래 기술로 구현 가능하므로 그 상세한 설명은 생략하고, 본 발명의 특징인 해치커버(30)에 대하여 상세히 설명한다.
해치커버(30)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 내부프레임(32) 및 외부프레임(34)으로 구성되는데, 내부프레임(32)은 일반적인 해치커버(30)의 전체적인 형상을 가지도록 골조구조로 제작되고, 외부프레임(34)은 상기 내부프레임(32)을 감싸도록 섬유강화 복합소재(FRP, Fiber Reinforced Plastics)를 복수 층으로 적층하여 형성시킨다.
섬유강화 복합소재는 기지의 고분자 재료에 유리섬유 또는 탄소섬유와 같은 섬유재를 첨가함으로써, 첨가되는 재료에 따라 물성이 좌우되는 것으로 금속재료에 비하여 경량으로 구조물을 만들 수 있는 것은 물론, 용이하게 제작이 가능하고 기계적인 강도는 오히려 향상될 수 있다. 특히, 섬유강화 복합소재는 고분자 재료에 첨가되는 섬유재에 의해서 강도를 조절할 수 있고, 비중이 1.6 정도로 제작할 수 있어서 비중 7.85인 스틸재질에 비하여 매우 경량으로 제작할 수 있는 이점이 있다. 이러한 섬유강화 복합소재는 일체성형법으로 핸드 래이업(Hand Lay-up), 스프레이 래이업(Spray Lay-up) 방식 등이 있고, 몰드를 이용한 몰드 성형법으로 사출, 압축 및 레진 트랜스퍼 성형 방식 등이 있다. 또한, 섬유와인딩 성형법으로 프리프래그 테이프 와인딩, 필라멘트 와인딩, 브레이딩 및 적층 굽힘법 등이 있다. 한편, 섬유강화 복합소재의 섬유재로서 사용되는 물질에는 유리섬유, 탄소섬유, 케블 라섬유, 보론섬유, SiC섬유 및 Al2O3섬유 등이 있으며, 각각의 섬유재에 따라 기계적 물성이 달라진다. 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지를 이용하여 섬유재를 적층하는데, 섬유재의 방향에 따라 일정한 방향이 없이 산개되어 있는 Non-Axial Type, 하나의 방향성이 있는 Mono-Axial Type, 이방향성의 Biaxial Type 및 그 이상의 방향성을 가진 Multi-Axial Type 등이 있다. 이러한 섬유강화 복합소재를 이용하여 본 발명에 따른 해치커버(30)를 제작하고자 하는 것이다.
내부프레임(32)은 해치커버(30)를 제작하기 위한 뼈대로서 골조구조를 이루고, 상기 외부프레임(34)을 보다 용이하게 내부프레임(32) 상에 적층시키기 위하여 외부프레임(34)과 동일한 섬유강화 복합소재를 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 내부프레임(32)은 허니콤(honey-comb) 방식의 골조구조로 이루어질 수 있고, 격벽구조로 이루어질 수도 있다. 내부프레임(22)을 제작하기 위하여 섬유강화 복합소재를 사용할 때, 골조구조와 같은 형상을 적층 방식의 일체성형법으로 제작할 수 있을 뿐 아니라 몰드 성형법에 의해 제작할 수도 있다.
한편, 상기 해치코밍(20)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상방을 향해 연장 형성된 가이드부재(25)를 포함하고, 상기 해치커버(30)는 일단부가 상기 내부프레임(32)에 삽입되어 형합 고정되되 상기 외부프레임(34)에 감싸지고, 타단부가 상기 외부프레임(34)으로부터 외부를 향해 돌출되되 상기 가이드부재(25)에 슬라이딩 결합되어 고정되는 고정부재(35)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부재(25)는 해치코밍(20)과 일체로 주조하여 형성시킬 수 있고, 용접하여 형성시킬 수도 있다. 가이드부재(25)는 해치코밍(20)과 동일한 재질인 스틸재질로 이루어질 수 있고, 상기 고정부재(35)와의 마찰을 고려하여 내마모성이 뛰어난 합금일 수도 있다. 상기와 같은 가이드부재(25)는 고정부재(35)가 용이하게 슬라이드 결합될 수 있도록 형성하면 족하고, 고정부재(35)가 슬라이드 결합된 후 이탈되지 않도록 구속시키는 록킹수단(미도시)을 더 구비할 수 있다. 이러한 록킹수단은 가이드부재(25)와 고정부재(35)에 구멍을 뚫어 핀을 결속시키는 방식 또는 고정부재(35)가 가이드부재(25)에 상방에서 하방으로 슬라이드 결합된 후 가이드부재(25)의 상방을 차단하는 록커 등을 이용하여 달성할 수 있다.
고정부재(35)는 상기 해치커버(30)의 측면으로부터 돌출 형성되어 상기 가이드부재(25)에 슬라이드 결합됨으로써, 해치커버(30)가 해치코밍(20)에 견고히 결합될 수 있도록 해주는 것이다. 이러한 고정부재(35)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 일단부가 상기 해치커버(30)의 내부프레임(32)에 삽입되어 형합 고정되되 상기 외부프레임(34)에 감싸진다. 이 경우, 상기 내부프레임(32)의 골조구조 사이에 삽입되어 형합 고정되는 고정부재(35)를 고려하여 내부프레임(32)을 복수로 분리하여 제작할 수도 있다. 즉, 고정부재(35)를 사이에 두고 복수로 분리된 내부프레임(32)을 좌우로 또는 상하로 결합시켜 내부프레임(32)의 골조구조 사이에 상기 고정부재(35)를 형합 고정시킬 수 있는 것이다. 그 다음으로 내부프레임(32) 및 고정부재(35)를 감싸도록 섬유강화 복합소재로 이루어진 외부프레임(34)을 적층하여 형성시킴으로써 고정부재(35)의 일단부를 견고히 결합시킬 수 있는 것이다. 또한, 고정부재(35)의 타단부는 상기 외부프레임(34)으로부터 외부를 향해 돌출되되 상기 가이드부재(25)에 슬라이딩 결합되어 고정된다. 결국, 고정부재(35)가 가이드부재(25)에 슬라이딩 결합됨으로써, 해치코밍(20)에 해치커버(30)가 견고히 결합되는 것이다. 해치커버(30)에 개폐기구(미도시)를 결합시키는 경우에도 상기 고정부재(35)의 결합 방식과 같이 개폐기구를 이루는 구성요소를 내부프레임(32)에 삽입시켜 형합 고정시키고, 외부프레임(34)을 적층시키되 외부와 연통 또는 돌출되도록 형성시켜 개폐기구를 완성시킬 수 있는 것이다.
고정부재(35)의 재질은 가이드부재(25)와 같은 스틸 재질을 사용할 수도 있으나, 내마모성이 높은 초경합금을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 초경합금은 텅스텐 탄화물, 크롬 탄화물 등의 탄화물, 질화물 또는 붕화물 등과 같은 경질입자와, 니켈 또는 코발트 등의 단일금속 혹은 니켈합금, 코발트합금의 결합제로 구성된 것으로서, 내마모성이 우수한 재질이다. 만일, 고정부재(35)를 섬유강화 복합소재로 사용한다면, 내부프레임(32) 및 외부프레임(34)과의 결합력이 보다 강화되겠지만, 섬유강화 복합소재는 내마모성이 낮기 때문에 부스러지거나 파손될 염려가 있다. 따라서, 고정부재(35)는 내마모성이 높은 금속 재질을 사용함이 바람직하며, 특히 초경합금을 사용하는 것이 더욱 바람직한 것이다. 이 경우, 고정부재(35)의 설치 및 고정을 위하여 내부프레임(32)을 골조구조로 제작하는 것이고, 상기 고정부재(35)를 내부프레임(32)의 골조구조 사이에 삽입하여 형합 고정시킨 후 외부프레임(34)을 적층 형성함으로써 더욱 견고하게 결합할 수 있다.
한편, 외부프레임(34)을 섬유강화 복합소재를 이용하여 내부프레임(32) 상에 적층 형성시킨 후 상기 외부프레임(34)의 외부표면에 겔코우트용 수지(미도시)를 코팅하여 외관의 미려함과 함께 내후성, 내수성, 내유성 및 내산화성이 우수한 해치커버(30)를 제작할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 일반적인 해치커버를 구비한 화물선이 도시된 측면도이고,
도 2는 도 1의 실시예에 따른 해치커버가 도시된 사시도이며,
도 3은 본 발명의 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선의 해치커버를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예에 따른 해치커버를 도시한 일부절개 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 화물선
10 : 창구해치
20 : 해치코밍 25 : 가이드부재
30 : 해치커버
32 : 내부프레임 34 : 외부프레임
35 : 고정부재
Claims (5)
- 화물의 적재나 하역을 위하여 갑판을 개구시킨 창구해치와, 상기 창구해치의 둘레를 따라 상기 갑판의 상방을 향해 돌출 설치된 해치코밍과, 상기 해치코밍에 결합되어 상기 창구해치를 차폐하는 해치커버를 포함하여 이루어진 화물선에 있어서,상기 해치커버는,골조 구조로 형성된 내부프레임과,상기 내부프레임을 감싸도록 섬유강화 복합소재(FRP, Fiber Reinforced Plastics)를 복수 층으로 적층하여 형성시킨 외부프레임을 포함하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선.
- 제1항에 있어서,상기 내부프레임은,섬유강화 복합소재로 형성된 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선.
- 제1항에 있어서,상기 외부프레임은,외부표면에 겔코우트용 수지가 코팅된 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선.
- 제1항에 있어서,상기 해치코밍은, 상방을 향해 연장 형성된 가이드부재를 포함하고,상기 해치커버는, 일단부가 상기 내부프레임에 삽입되어 형합 고정되되 상기 외부프레임에 감싸지고, 타단부가 상기 외부프레임으로부터 외부를 향해 돌출되되 상기 가이드부재에 슬라이딩 결합되어 고정되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선.
- 제4항에 있어서,상기 고정부재는, 초경합금인 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합소재로 만들어진 해치커버를 구비한 화물선.
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