KR20150080030A - 공기식 방현재 - Google Patents
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Abstract
보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 비하여 사용 시에 크게 확경(擴徑)할 수 있는 공기식 방현재(防舷材)를 제공한다. 몸통부(2)가 내층 고무(4)와 외층 고무(7)의 사이에 복수의 보강층(5)이 적층되어 구성되고, 적층되어 이웃하는 보강층(5)끼리의 코드(6a, 6b)가 교차하여, 통축 방향에 대하여 소정의 코드 각도(A)로 배치되고, 각각의 보강층(5)끼리의 사이에 중간 고무층(8)을 개설(介設)하는 것과 함께, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 중간 고무층(8)의 두께를 1mm ~ 5mm 또한 코드 각도(A)를 15° ~ 45°로 설정하는 것에 의하여, 방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압(內壓)으로 하면, 중간 고무층(8)이 전단(剪斷) 변형하면서 코드 각도(A)가 정지각(靜止角) 정도까지 커져 몸통부(2)가 확대, 팽창한다.
Description
본 발명은, 공기식 방현재(防舷材)에 관한 것이고, 한층 더 상세하게는, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 대하여 사용 시에 크게 확경(擴徑)할 수 있는 공기식 방현재에 관한 것이다.
공기식 방현재는, 예를 들어, 인접하는 2척의 배의 사이에서 원유 등을 이송하는 경우에, 선체 사이에 설치되어 서로의 선체의 접촉을 방지한다. 혹은, 안벽(岸壁) 등에 설치되어 안벽 등과 선체의 접촉을 방지한다. 근년(近年), 선체의 대형화나 엄격한 해상(海象) 조건에서의 하역이 증가하고 있어, 완충 성능이 뛰어난 대형(대경(大徑))의 공기식 방현재가 요망되고 있다.
공기식 방현재는, 일반적으로 원통상(圓筒狀)의 몸통부의 양단(兩端)에 볼 형상의 경부(鏡部)를 구비하고, 몸통부는 내층 고무와 외층 고무의 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되어 있다. 그 보강층은 다수의 코드가 평행하게 혼합 배치되어 형성된 코드층이고, 그 코드는 통축 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있다. 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드는 교차하여 배치되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 종래, 코드 각도는, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 정지각(靜止角) 정도(54° ~ 55°)로 설정되어 있기 때문에, 공기식 방현재의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압(內壓)으로 하여도 크기(길이 및 외경(外徑))는, 그렇게 변화하지 않는다.
여기에서, 완충 성능을 향상시키기 위하여 공기식 방현재를 단순히 대형화하면, 보관, 운반, 설치 시 등의 사용하고 있지 않을 때의 취급성이 현저하게 저하한다. 구체적으로는, 공기식 방현재를 보관하려면 보다 넓은 스페이스가 필요하게 된다. 그리고 설치 장소까지 운반하려면 큰 운반선이 필요하게 되고, 매달아 올리기 위한 크레인 장치 등도 대형으로 하지 않으면 안 된다. 또한, 운반, 설치 등일 때에는 이동시키기 어려워지기 때문에 다대(多大)한 노력이 필요하게 된다. 그러므로 사용하고 있지 않을 때는 콤팩트하고, 사용 시에는 가능한 한 크게 확경하는 공기식 방현재가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 비하여 사용 시에 크게 확경할 수 있는 공기식 방현재를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공기식 방현재는, 원통상의 몸통부의 양단에 경부를 구비하고, 상기 몸통부는 내층 고무와 외층 고무의 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되고, 상기 보강층은 다수의 코드가 평행하게 혼합 배치되어 형성된 코드층이고, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하여 통축 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되는 공기식 방현재에 있어서, 각각의 보강층끼리의 사이에 중간 고무층이 개설(介設)되고, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 중간 고무층의 두께가 1mm ~ 5mm, 상기 코드 각도가 15° ~ 45°로 설정되고, 방현재의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하는 것에 의하여, 상기 몸통부의 외경이 중립 상태에 있어서의 외경에 대하여 150% ~ 250%가 되고, 방현재의 축 방향 길이가 중립 상태에 있어서의 축 방향 길이에 대하여 95% ~ 60%가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각각의 보강층끼리의 사이에, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 두께가 1mm ~ 5mm의 중간 고무층이 개설되는 것과 함께, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하여 통축 방향에 대하여 15° ~ 45°의 코드 각도로 배치되어 있기 때문에, 방현재에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하면, 코드 각도가 안정한 정지각까지 커지려고 한다. 그때에, 각각의 중간 고무층이 전단(剪斷) 변형하기 때문에, 코드 각도가 원활히 정지각 정도로까지 커진다. 그러므로, 사용하고 있지 않을 때에는 콤팩트한 방현재이면서, 사용 시에 몸통부를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능하게 된다. 덧붙여, 중립 상태에서의 중간 고무층의 고무 두께가 1mm 미만이면, 팽창 시에 층간의 전단력이 과대하게 되어, 내구성의 저하나 층간 박리(剝離) 등의 악영향이 생기기 쉬워진다.
여기에서, 상기 중간 고무층의 고무의 100% 모듈러스(modulus)가 0.5MPa ~ 5.0MPa이면, 안정적으로 몸통부를 충분히 확경시킬 수 있다.
또한, 상기 중간 고무층의 고무의 100% 모듈러스가 0.5MPa 미만이면, 몸통부를 수축시켜 축경(縮徑)시키는 데 시간을 요하고, 원래의 직경으로 되돌아오지 않을 가능성도 있다. 한편, 5.0MPa 초과에서는, 팽창할 때에 중간 고무층의 전단력이 커지고 변형하기 어려워져 몸통부를 충분히 확경시키기 어려워진다.
팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 중간 고무층의 두께가 외주 측의 중간 고무층만큼 두꺼워져 있는 사양(仕樣)으로 할 수도 있다. 몸통부가 팽창할 때에, 외측의 중간 고무층만큼 큰 전단 변형이 필요하게 되는 일이 있기 때문에, 이 사양에 의하면, 일부의 중간 고무층에 과대한 부하가 생기는 것을 방지하기에는 유리하게 된다.
또한, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 몸통부의 외경은, 예를 들어 3m ~ 5m 정도이다. 이 정도의 외경이면, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때의 취급이 비교적 용이하게 된다.
도 1은 팽창시키고 있지 않는 본 발명의 공기식 방현재의 몸통부의 보강층의 상태를 측면으로부터 볼 때에 있어서 일부 노치(notch)하여 예시하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 공기식 방현재의 경부의 보강층 상태를 정면으로부터 볼 때에 있어서 예시하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 공기식 방현재의 몸통부의 일부 확대 단면도이다.
도 4는 팽창시키고 있는 도 1의 공기식 방현재의 몸통부의 보강층 상태를 측면으로부터 볼 때에 있어서 일부 노치하여 예시하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 공기식 방현재의 경부의 보강층 상태를 정면으로부터 볼 때에 있어서 예시하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 공기식 방현재의 몸통부의 일부 확대 단면도이다.
도 4는 팽창시키고 있는 도 1의 공기식 방현재의 몸통부의 보강층 상태를 측면으로부터 볼 때에 있어서 일부 노치하여 예시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 공기식 방현재를 도면에 도시한 실시예에 기초하여 설명한다.
도 1 내지 도 3에 예시하는 바와 같이 본 발명의 공기식 방현재(1)(이하, 방현재(1)라고 한다)는, 원통상의 몸통부(2)의 양단에 볼 형상의 경부(3)를 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 일방의 경부(3)에 구금부(9)가 설치되어 있지만, 양측의 경부(3)에 설치되는 것도 있다.
몸통부(2)는 내층 고무(4)와 외층 고무(7)의 사이에 복수의 보강층(5)이 적층되어 구성되어 있다. 본 실시예에서는 6층의 보강층(5(5a ~ 5f))이 적층되어 있다. 보강층(5)의 적층 수는, 예를 들어 6 ~ 12 정도이다. 각각의 보강층(5)끼리의 사이에는 중간 고무층(8(8a ~ 8e))이 개설되어 있다.
각각의 보강층(5)은, 다수의 코드(6a(6b))가 평행하게 혼합 배치되어 형성된 코드층이다. 적층되어 이웃하는 보강층(5)끼리의 코드(6a, 6b)가 교차하여, 몸통부(2)의 통축 방향(통축심(CL))에 대하여 소정의 코드 각도(A)로 배치되어 있다. 즉, 내주 측 제1층의 보강층 5a, 제3층의 보강층 5c 및 제5층의 보강층 5e는 같은 방향의 코드 각도(A)이다. 내주 측 제2층의 보강층 5b, 제4층의 보강층 5d 및 제6층의 보강층 5f는 같은 방향의 코드 각도(A)이고, 또한, 이 코드 각도(A)는 보강층 5a, 5c, 5e와는 반대의 방향이 되어 있다. 덧붙여, 코드 각도(A)는 복수의 보강층(5) 사이에 있어서 달라도 무방하고, 보강층(5)의 적층 수나 후술하는 코드(6a, 6b), 중간 고무층(8) 및 몸통부(2)의 외경 등의 사양에 의하여 적의(適宜) 설정할 수 있다.
코드(6a, 6b)로서는, 스틸 코드나 유기 섬유 코드 등이 이용된다. 코드(6a, 6b)의 외경은, 예를 들어 0.5mm ~ 1.5mm 정도이다.
경부(3)는, 내층 고무(4)와 외층 고무(7)의 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되어 있다. 방사상(放射狀)으로 연설(延設)된 코드 6c로 형성된 보강층(코드층)과, 원주 방향으로 연설된 코드 6d로 형성된 보강층(코드층)이 번갈아 적층되어 있다. 코드 6c, 6d의 사양은, 기본적으로 몸통부(2)의 보강층(5)의 코드 6a, 6b와 같다.
본 발명에서는, 방현재(1)를 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서, 중간 고무층(8)의 두께가 1mm ~ 5mm, 코드 각도(A)가 15° ~ 45°로 설정되어 있다. 팽창시키고 있지 않는 중립 상태란, 코드(6a, 6b)에 실질적으로 텐션이 생기고 있지 않는 상태이고, 방현재(1)의 내부에 공기가 주입되어 있지만, 그 내압이 대기압보다도 약간 높은 정도(예를 들어, 10kPa)이고, 몸통부(2)가 원통상으로, 경부(3)가 볼 형상으로 형태를 보지(保持)하고 있는 상태이다.
종래의 공기식 방현재에서는, 반경(半徑) 방향으로 이웃하는 보강층끼리의 사이에는 양자(兩者)를 접착하기 위한 극히 얇은 접착 고무밖에 개재(介在)하고 있지 않다. 본 발명에서는, 접착 고무 외에 특별히 중간 고무층(8)을 개재시키고 있다. 중간 고무층(8)을 형성하는 고무로서는, 예를 들어 천연 고무, 부틸 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 등이 이용된다.
내층 고무(4)를 형성하는 고무로서는, 예를 들어 천연 고무, 부틸 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 등이 이용된다. 외층 고무(7)를 형성하는 고무로서는, 예를 들어 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무 등이 이용된다. 방현재(1)를 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서는, 내층 고무(4)의 두께는, 예를 들어 2mm ~ 5mm 정도, 외층 고무(7)의 두께는, 예를 들어 3mm ~ 12mm 정도이다.
방현재(1)를 보관, 운반, 설치할 때 등의 사용하고 있지 않을 때는, 내압을, 예를 들어 10kPa 정도의 저압으로 하여 팽창하고 있지 않는 중립 상태로 한다. 혹은, 내부의 공기를 배출하여 접어 작게 한 상태로 한다. 방현재(1)를 실제로 설치 장소에 장착하여 사용하는 경우는, 구금부(9)에 설치된 밸브를 통하여 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 한다. 규정 내압은, 예를 들어 50kPa ~ 100kPa 정도이다.
방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하는 과정에서, 각각의 보강층(5)의 코드(6a, 6b)의 코드 각도(A)가 안정한 정지각 정도(54° ~ 55°)까지 커지려고 한다. 그때에, 중립 상태에 있어서 중간 고무층(8)의 두께가 1.0mm 이상 있기 때문에, 각각의 중간 고무층(8)이 적도(適度)하게 전단 변형한다. 이것에 의하여, 도 4에 예시하는 바와 같이, 코드 각도(A)가 원활히 정지각 정도까지 변화하기 때문에, 사용 시에 몸통부(2)를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 몸통부(2)의 외경을, 중립 상태에 대하여 사용 시에는 150% ~ 250% 정도로 하는 것이 가능하게 된다. 방현재(1)(몸통부(2))의 축 방향 길이는, 중립 상태에 대하여 사용 시에는 95% ~ 60% 정도가 된다.
중간 고무층(8)의 두께가 1mm 미만에서는, 방현재(1)를 팽창시킬 때에 충분히 전단 변형시키는 것이 곤란하게 된다. 중간 고무층(8)의 두께가 5mm 초과에서는, 방현재(1)의 중량이 과대하게 된다.
또한, 중립 상태의 코드 각도(A)가 15° 미만에서는, 코드 각도(A)를 정지각 정도로 크게 하기에는 중간 고무층(8)에 과대한 전단 응력(應力)이 생겨 바람직하지 않다. 이 코드 각도(A)가 45° 초과에서는, 중립 상태로부터 규정 내압으로 하였을 때의 몸통부(2)의 확경 상태가 작아진다. 바꿔 말하면, 코드 각도(A)가 45° 초과에서는, 사용하고 있지 않을 때의 방현재(1)의 외경이 그렇게 작아지지 않는다.
덧붙여, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 코드 각도(A)를 15° ~ 45°로 설정하여도, 중간 고무층(8)의 두께가 1mm 미만에서는, 규정 내압으로 하여도 몸통부(2)가 거의 확경하지 않는 것을 확인하고 있다. 즉, 본 발명의 방현재(1)는, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서의 코드 각도(A) 및 중간 고무층(8)의 두께를 적절히 설정하는 것으로, 사용하고 있지 않는 중립 상태에서는 콤팩트하면서, 사용 시에는 몸통부(2)를 가능한 한 크게 확경하는 것을 가능하게 하고 있다.
이것에 의하여, 방현재(1)를 보관하기 위한 스페이스를 작게 할 수 있다. 또한, 방현재(1)를 설치 장소까지 운반하기 위하여, 큰 운반선이나 수송 차량을 준비할 필요가 없고, 매달아 올리기 위한 크레인 장치 등도 대형으로 하지 않아도 된다. 방현재(1)의 운반, 설치 등일 때에는 이동시키기 쉬워지기 때문에 작업이 경노화(輕勞化)된다. 이와 같이, 방현재(1)를 사용하고 있지 않을 때(팽창시키고 있지 않을 때)의 취급성이 향상한다.
중간 고무층(8)을 형성하는 고무의 100% 모듈러스는 0.5MPa ~ 5.0MPa인 것이 보다 바람직하다. 중간 고무층(8)의 100% 모듈러스가 0.5MPa 미만에서는, 몸통부를 수축시켜 축경시키는 데 시간을 요하고, 원래의 직경으로 되돌아오지 않을 가능성도 있다. 한편, 5.0MPa 초과에서는, 팽창할 때에 중간 고무층의 전단력이 커지고 변형하기 어려워져 몸통부를 충분히 확경시키기 어려워진다.
본 실시예에서는, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서, 모든 중간 고무층(8)의 두께가 같게 되어 있지만, 중간 고무층(8)의 두께를 외주 측의 중간 고무층(8)만큼 두꺼운 사양으로 할 수도 있다. 몸통부(2)가 팽창할 때에, 외측의 중간 고무층(8)만큼 큰 전단 변형이 필요하게 되는 일이 있기 때문에, 이 사양에 의하면, 몸통부(2)를 팽창시켰을 때에 일부의 중간 고무층(8)에 과대한 부하가 생기는 것을 방지하기에는 유리하게 된다.
또한, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서의 몸통부(2)의 외경은, 예를 들어 3m ~ 5m 정도이다. 이 정도의 외경이면, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때의 취급이 비교적 용이하게 된다.
1: 공기식 방현재
2: 몸통부
3: 경부
4: 내층 고무
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f: 보강층
6a, 6b, 6c, 6d: 코드
7: 외층 고무
8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e: 중간 고무층
9: 구금부
2: 몸통부
3: 경부
4: 내층 고무
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f: 보강층
6a, 6b, 6c, 6d: 코드
7: 외층 고무
8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e: 중간 고무층
9: 구금부
Claims (4)
- 원통상(圓筒狀)의 몸통부의 양단(兩端)에 경부(鏡部)를 구비하고, 상기 몸통부는 내층 고무와 외층 고무의 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되고, 상기 보강층은 다수의 코드가 평행하게 혼합 배치되어 형성된 코드층이고, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하여 통축 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되는 공기식 방현재(防舷材)에 있어서,
각각의 보강층끼리의 사이에 중간 고무층이 개설(介設)되고, 팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 중간 고무층의 두께가 1mm ~ 5mm, 상기 코드 각도가 15° ~ 45°로 설정되고, 방현재의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하는 것에 의하여, 상기 몸통부의 외경이 중립 상태에 있어서의 외경에 대하여 150% ~ 250%가 되고, 방현재의 축 방향 길이가 중립 상태에 있어서의 축 방향 길이에 대하여 95% ~ 60%가 되는 것을 특징으로 하는 공기식 방현재. - 제1항에 있어서,
상기 중간 고무층의 고무의 100% 모듈러스(modulus)가 0.5MPa ~ 5.0MPa인 공기식 방현재. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 중간 고무층의 두께가 외주 측의 중간 고무층만큼 두꺼워져 있는 공기식 방현재. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
팽창시키고 있지 않는 중립 상태에서 상기 몸통부의 외경(外徑)이 3m ~ 5m인 공기식 방현재.
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