KR20110038449A - 듀얼 붐 구조, 듀얼 붐 크레인 및 이를 장착한 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1 붐을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제1 트롤리와, 상기 제1 트롤리에 연결되어 지지되는 제2 붐과, 상기 제2 붐의 한 지점에서 상기 제1 트롤리의 한 지점과 연결되어 상기 제2 붐을 선회 가능하도록 지지하는 지지 조인트와, 상기 제2 붐의 다른 지점에서 상기 제1 트롤리의 다른 지점과 연결되며 길이제어 가능한 보조 지지대와, 상기 제2 붐과 케이블을 통하여 연결되어 승하강 가능한 스프레더를 포함하는 듀얼 붐 구조를 제공한다. 본 발명에 따른 듀얼 붐 구조를 장착한 크레인에 의하면, 상기 제2 붐의 지지 조인트에 의한 중심 지지와 상기 보조 지지대의 길이 조절 및 상기 케이블의 길이 조절에 의하여, 상기 제1 붐의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 수평상태 또는 위치를 제어할 수 있다.

이동항구, 모바일 하버, 크레인, 스프레더, 자세제어

Description

듀얼 붐 구조, 듀얼 붐 크레인 및 이를 장착한 선박 {DUAL BOOM STRUCTURE, DUAL BOOM CRANE AND VESSEL WITH THE CRANE}

본 발명은 해상 크레인에 관한 것이며, 좀 더 자세히는 선박의 요동에 따라 스프레더의 자세를 제어 할 수 있는 크레인 및 이를 장착하여 육지로부터 떨어진 해상에서 화물을 하역할 수 있는 선박에 관한 것이다. 다만 본 발명은 해상 크레인에 한정되는 것은 아니며 일반적인 크레인 구조에도 적용될 수 있다.

원격지의 상품이동수단으로서 선박을 이용한 해상운송은, 타 운송수단에 비하여 에너지를 적게 사용하며 수송비용도 저렴하여 국제교역의 많은 부분을 차지하고 있다.

최근에는 컨테이너선과 같은 해상운송에 있어서, 운송의 효율을 향상시키기 위하여 대형화된 선박을 이용하게 되는데, 이는 선박의 수송량을 증가시켜 운송의 경제성을 확보하기 위한 것이다. 이에 따라 대형 선박을 접안 시킬 수 있는 계류시설 및 하역시설을 구비한 항만이 점점 더 많이 요구되고 있다.

하지만, 대형 컨테이너선을 접안 시킬 수 있는 항구는 국내외에 한정되어 있 으며, 이러한 항구의 건설에는 필요한 항만수심을 유지하기 위한 준설 등으로 인하여 많은 경비가 소요될 뿐만 아니라 넓은 장소가 요구된다. 또한, 대형 항구의 건설로 인하여 주변 교통 체증의 유발이나 해안환경의 파괴 등 주위의 환경에도 많은 영향을 끼치는 바, 대형 항구의 건설에는 많은 제약이 따르고 있다.

이에, 대형 선박을 항구 내의 안벽에 접안 시키지 않고, 육지로부터 떨어진 해상에 정박시킨 채로 화물을 선적 및 하역할 수 있는 이동 항구(모바일 하버, Mobile Harbor) 및 이를 이용한 화물 이송 방법에 관한 발명이 특허(등록번호 제10-0895604호)받은 바 있다.

여기서 이동항구는 선적 또는 하역할 화물이 적재되는 공간을 구비하는 플랫폼과, 선박과 상기 플랫폼 사이에서 화물을 선적 및 하역하기 위한 설비 및 상기 플랫폼 상에서 화물을 이송하기 위한 이송 설비를 구비하는 화물이송 장치와, 상기 플랫폼의 위치에 관한 정보를 획득하기 위한 위치결정 장치와, 화물을 선적 및 하역하는 동안 상기 플랫폼이 선박과 충돌하지 않고 접속한 상태를 유지하도록 하는 완충접속 장치 등을 포함하게 된다.

도 1는 이동항구의 역할을 수행하는 선박(50)에 설치된 크레인(1)이 컨테이너선(S)에 대하여 화물(C) 하역 작업을 수행하는 모습을 나타내는 개략도이다. 여기서 좌표는 선박(50)의 방향을 기준으로 하여 X방향을 종방향, Y방향을 횡방향이라 정의한다.

종래의 크레인(1)에 의할 경우 크레인 붐(10)에서 이동하는 트롤리(20)와 그 에 장착된 스프레더(30)는 한 방향(여기서는 횡방향)으로만 이동할 수가 있다. 따라서 하역 대상이 되는 화물(즉, 컨테이너)(C)이 선박(50) 또는 크레인(1)의 요동으로 인하여 스프레더(30)가 기울어지거나 스프레더(30)와 화물(C) 간의 상대 위치가 유지되지 못하게 되어 스프레더(30)와 화물(C)의 체결 또는 분리에 곤란함을 겪게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 해상 위의 크레인에 발생되는 요동에 대응하여 스프레더의 자세, 수평상태 또는 위치를 제어함으로써 다른 선박과의 안정적인 화물 하역이 가능하게 하는 듀얼 붐 구조, 듀얼 붐 크레인 및 이를 장착한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 제1 붐을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제1 트롤리와, 상기 제1 트롤리에 연결되어 지지되는 제2 붐과, 상기 제2 붐의 한 지점에서 상기 제1 트롤리의 한 지점과 연결되어 상기 제2 붐을 2축 운동이 가능하도록 지지하는 지지 조인트와, 상기 제2 붐의 다른 지점에서 상기 제1 트롤리의 다른 지점과 연결되며 길이제어 가능한 보조 지지대와, 상기 제2 붐과 케이블을 통하여 연결되어 승하강 가능한 스프레더를 포함하는 듀얼 붐 구조를 제공한다.

여기서 상기 제2 붐의 한 지점은 상기 제2 붐의 무게 중심 부근의 지점일 수 있다. 또한 상기 지지 조인트는 유니버설 조인트 일 수 있다. 상기 보조 지지대는 상기 제2 붐의 다자유도 운동이 가능하도록 복수로 설치될 수 있다. 상기 지지 조인트는 상기 제2 붐을 가로지르는 중심 보에서 연결되고, 상기 복수의 보조 지지대는 상기 지지 조인트와 횡방향 및 종방향으로 이격되어 각각 연결될 수 있다.

나아가 상기 듀얼 붐 구조는 상기 제2 붐을 따라 종방향으로 이동 가능한 제2 트롤리를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 트롤리에 연결되어 지지되는 제3 붐과, 상기 제3 붐을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제3 트롤리를 더 포함할 수 있다.

한편 본 발명은 상기 듀얼 붐 구조가 설치된 듀얼 붐 크레인을 제공한다. 본 발명에 따른 듀얼 붐 크레인은 상기 제1 붐의 요동에 대응하여 상기 스프레더의 자세를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 보조 지지대의 길이를 조절함으로써 상기 제1 붐의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 수평상태를 제어할 수 있다. 또한 상기 제어부는 상기 케이블의 길이를 조절함으로써 상기 제1 붐의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 위치를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 듀얼 붐 크레인이 설치된 선박은, 상기 선박의 요동에 대응하여 상기 스프레더의 자세를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 듀얼 붐 구조를 장착한 크레인에 의하면, 상기 제2 붐의 지지 조인트에 의한 중심 지지와 상기 보조 지지대의 길이 조절 및 상기 케이블의 길이 조절에 의하여, 상기 제1 붐의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 수평상태 또는 위치를 제어할 수 있다.

그에 따라 파랑에 흔들리는 선박에서도 스프레더를 하역 대상 컨테이너선의 컨테이너 위에 정확히 위치 또는 안착시키고 스프레더와 컨테이너를 용이하게 체결 및 분리할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 따른 듀얼 붐 크레인이 설치된 선박은, 깊은 수심이 필요한 초대형 선박의 화물 운송을 효율적으로 처리할 수 있고 이동항구로서 기능할 수 있어 앞으로의 항만 시스템 경쟁력 강화에 기여할 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조가 설치된 크레인의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조의 개략적인 모습을 도시하는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조의 개략적인 모습을 도시하는 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조를 도시하는 정면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조를 도시하는 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조는, 제1 붐(110)을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제1 트롤리(112)와, 제1 트롤리(112)에 연결되어 지지되는 제2 붐(120)과, 제2 붐(120)의 한 지점에서 제1 트롤리(112)의 한 지점과 연결되어 제2 붐(120)을 선회 가능하도록 지지하는 지지 조인트(104)와, 제2 붐(120)의 다른 지점에서 제1 트롤리(112)의 다른 지점과 연결되며 길이제어 가능한 보조 지지대(106)와, 제2 붐(120)과 케이블(148)을 통하여 연결되어 승하강 가능한 스프레더(140)를 포함한다.

지지 조인트(104)는 제1 붐(110)에 대하여 제2 붐(120)이 선회 가능하도록 하는 힌지의 형태로 구현된다. 지지 조인트(104)로 유니버설 조인트를 사용하여, 제2 붐(120)이 2축 선회하도록 할 수 있다. 제2 붐(120)과 연결되는 지점은 제2 붐(120)의 무게 중심(제2 붐(120)이 지지하는 구성요소를 포함하여 계산되는 무게 중심일 수 있다.) 부근의 지점이 될 수 있다.

보조 지지대(106)는 길이 제어 가능한 액추에이터의 기능을 수행한다. 보조 지지대(106)는 유압 실린더로 구현될 수 있으며, 제2 붐(120)의 다자유도 운동이 가능하도록 복수로 설치될 수 있다.

지지 조인트(104)와 보조 지지대(106)의 위치관계, 즉 제1 붐(110)과 제2 붐(120)의 연결관계를 구체적으로 살펴보면, 지지 조인트(104)는 제2 붐(120)을 가로지르는 중심 보(124)에서 연결되고, 복수의 보조 지지대(106)는 지지 조인트(104)와 횡방향 및 종방향으로 이격되어 각각 연결될 수 있다. 좀 더 자세히는, 지지 조인트(104)는 제2 붐(120)을 가로지르는 횡방향으로 긴 중심 보(124)의 중간 부근, 즉 제2 붐(120)의 무게 중심에서 연결되어 제2 붐(120)의 하중의 대부분을 지지한다. 2 개의 보조 지지대(106)는 제2 붐(120)의 횡방향 일단에 마련된 종방향으로 긴 끝단 보(126)에 설치되되, 중심 보(124)의 양 측에서 각각 연결될 수 있 다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조는 제2 붐(120)을 따라 종방향으로 이동 가능한 제2 트롤리(122)를 더 포함할 수 있다. 제1 트롤리(112)는 횡방향으로 이동하고 제2 트롤리(122)는 종방향으로 이동하면서, 제2 붐(120)에 연결된 스프레더(140)가 원하는 위치에 위치할 수 있도록 한다.

듀얼 붐 구조는 제2 트롤리(122)에 연결되어 지지되는 제3 붐(130)과, 제3 붐(130)을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제3 트롤리(132)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우에는 스프레더(140)는 제3 트롤리(132)를 통하여 제2 붐(120)과 연결된다. 컨테이너를 적재하여 또는 적재하기 위하여 스프레더(140)를 횡방향으로 이송할 때는 제1 트롤리(112)를 사용하고, 선박의 요동에 따른 위치 보정을 위해서는 제3 트롤리(132)를 횡방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조가 설치된 크레인은 제1 붐(110)의 요동(크레인 또는 선박의 요동일 수도 있다.)에 대응하여 스프레더(140)의 자세를 제어하는 제어부(150, 도 6 참조)를 더 포함할 수 있다.

제어부(150)는 하나 이상의 보조 지지대(106)의 길이를 각각 조절함으로써 제1 붐(110)의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 스프레더(140)의 수평상태 또는 위치를 제어할 수 있다. 또한 제어부(150)는 케이블(148)의 길이를 조절함으로써 제1 붐(110)의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 스프레더(140)의 위치를 제어할 수 있다. 나아가 제어부(150)는 제2 트롤리(122)와 제3 트롤리(132)의 이동을 조절함으로써 선박의 롤링 또는 피칭뿐만 아니라 병진 운동에 대해서도 스프레더(140)의 위치를 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 붐 크레인 및 선박의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 설치된 크레인이 컨테이너선에 대하여 화물 하역 작업을 수행하는 모습을 나타내는 개략도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 피칭이 있는 경우에 스프레더가 자세를 유지하고 있는 모습을 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 롤링이 있는 경우에 스프레더가 자세를 유지하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.

도 6에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 붐 크레인(100)이 구비된 선박(200)의 측면과 컨테이너선(S)의 측면이 접안하고, 선박(200)에 설치된 크레인(100)을 사용하여 컨테이너, 즉 화물(C)의 하역 작업을 수행한다. 스프레더(140)가 화물(C)을 적재하여 또는 적재하기 위하여 제1 붐(110)을 따라 이동하고 케이블(148)을 이용해 스프레더(140)를 승하강시킨다. 이 때 선박(200)은 해상의 바람, 파랑, 또는 조류 등의 영향으로 인해 요동한다. 요동에는 히빙, 롤링 또는 피칭 등이 있으며, 이러한 요동에도 불구하고 스프레더(140)가 기울어지지 않고 수평을 유지되도록 하면서 화물(C)과의 관계에서도 위치를 유지해야 화물(C)의 하역 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 듀얼 붐 크레인(100)이 설치된 선박(200)은, 선박의 요동에 대응하여 제어부(150)에서 스프레더(140)의 자세를 제어할 수 있다. 예를 들어 선박(200)의 피칭(제1 붐(110)의 관점에서는 롤링)이 있더라도 스프레더(140)가 기울어지지 않도록 하고자 하는 경우, 제어부(150)는 선박(200)의 피칭을 감지하여 보조 지지대(106)를 구성하는 유압 실린더의 유압을 조절함으로써 스프레더(140)가 수평을 유지하도록 할 수 있다(도 6 참조). 마찬가지로 제어부(150)의 작용에 의하여 보조 지지대(106)는 선박(200)의 롤링(제1 붐(110)의 관점에서는 피칭) 운동에 대응하여 스프레더(140)의 수평상태가 유지되도록 길이 제어될 수 있다(도 7 참조).

또한 제1 트롤리(112)(또는 제3 트롤리(132)) 및 제2 트롤리(122)의 이동과 케이블(148)의 길이 조절에 따라 스프레더(140)를 3축 제어함으로써, 해상의 파랑과 바람 등으로 인하여 선박이 히빙 등의 형태로 요동할 때에도 스프레더(140)와 하역 대상 화물(C) 간의 상대 위치를 용이하게 제어할 수 있게 된다. 나아가 스프레더(140)가 항상 일정한 지점에 위치하도록 제어하여 화물(C)과의 사이에서 체결 및 분리가 신속하고 용이하게 할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 따른 듀얼 붐 크레인(100)이 설치된 선박(200)은, 깊은 수심이 필요한 초대형 컨테이너선(S)의 화물 운송을 효율적으로 처리할 수 있고 이동항구로서 기능할 수 있어 앞으로의 항만 시스템 경쟁력 강화에 기여할 것이다.

이상 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이 외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 명백하다.

도 1는 선박에 설치된 크레인이 컨테이너선에 대하여 화물 하역 작업을 수행하는 모습을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조의 개략적인 모습을 도시하는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조의 개략적인 모습을 도시하는 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조를 도시하는 정면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 붐 구조를 도시하는 측면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 설치된 듀얼 붐 크레인이 컨테이너선에 대하여 화물 하역 작업을 수행하는 모습을 나타내는 개략도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 피칭이 있는 경우에 스프레더가 자세를 유지하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 롤링이 있는 경우에 스프레더가 자세를 유지하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100: 듀얼 붐 크레인

104: 지지 조인트 106: 보조 지지대

110: 제1 붐 112: 제1 트롤리

120: 제2 붐 122: 제2 트롤리

124: 중심 보 126: 끝단 보

130: 제3 붐 132: 제3 트롤리

140: 스프레더 148: 케이블

Claims (13)

1. 제1 붐을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제1 트롤리와,

   상기 제1 트롤리에 연결되어 지지되는 제2 붐과,

   상기 제2 붐의 한 지점에서 상기 제1 트롤리의 한 지점과 연결되어 상기 제2 붐을 선회 가능하도록 지지하는 지지 조인트와,

   상기 제2 붐의 다른 지점에서 상기 제1 트롤리의 다른 지점과 연결되며 길이제어 가능한 보조 지지대와,

   상기 제2 붐과 케이블을 통하여 연결되어 승하강 가능한 스프레더를

   포함하는 듀얼 붐 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 붐의 한 지점은 상기 제2 붐의 무게 중심 부근의 지점인 듀얼 붐 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지지 조인트는 유니버설 조인트인 듀얼 붐 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 보조 지지대는 상기 제2 붐의 다자유도 운동이 가능하도록 복수로 설치되는 듀얼 붐 구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지 조인트는 상기 제2 붐을 가로지르는 중심 보에서 연결되고,

   상기 복수의 보조 지지대는 상기 지지 조인트와 횡방향 및 종방향으로 이격되어 각각 연결되는

   듀얼 붐 구조.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2 붐을 따라 종방향으로 이동 가능한 제2 트롤리를 더 포함하는 듀얼 붐 구조.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제2 트롤리에 연결되어 지지되는 제3 붐과,

   상기 제3 붐을 따라 횡방향으로 이동 가능한 제3 트롤리를

   더 포함하는 듀얼 붐 구조.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 듀얼 붐 구조가 설치된 듀얼 붐 크레인.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 붐의 요동에 대응하여 상기 스프레더의 자세를 제어하는 제어부를 더 포함하는 듀얼 붐 크레인.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 보조 지지대의 길이를 조절함으로써 상기 제1 붐의 히빙과 롤링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 수평상태 또는 위치를 제어하는 듀얼 붐 크레인.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 케이블의 길이를 조절함으로써 상기 제1 붐의 히빙과 롤 링 또는 피칭 중 어느 하나 이상의 운동에 대응하여 상기 스프레더의 위치를 제어하는 듀얼 붐 크레인.
12. 제8항의 듀얼 붐 크레인이 설치된 선박.
13. 제12항에 있어서,

    상기 선박의 요동에 대응하여 상기 스프레더의 자세를 제어하는 제어부를 포함하는 선박.

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