KR20160027387A - 체인 피로수명이 연장되는 페어리드 - Google Patents

Abstract

체인 피로수명이 연장되는 페어리드가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드는, 부착대상물의 일측에 부착되는 주 몸체와; 상기 주 몸체에 대해서 회전 가능하게 결합되며, 둘레에 형성된 활주면을 따라 체인이 접촉되면서 이송 방향이 안내되도록 하는 가이드 몸체를 포함하되, 상기 활주면에는 대각슬롯이 형성되어 있을 수 있다.

Description

체인 피로수명이 연장되는 페어리드{Fairlead for life extension of chain fatigue life}

본 발명은 체인 피로수명이 연장되는 페어리드에 관한 것이다.

해상에서는 해양 플랜트, 선박과 같은 거대한 부유체의 계류를 목적으로 체인이 주로 사용된다. 이러한 체인이 부유체로부터 해저로 펼쳐져 운용될 때 전개 방향에 순응하기 위한 목적으로 체인을 가이드하기 위한 수단인 페어리드(fairlead)를 거쳐 나가게 된다.

도 1은 체인과 페어리드의 체결 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 체인에 걸리는 하중을 나타낸 도면이다.

페어리드(10)에 대해서 플랫폼(platform) 방향 혹은 해저면(seabed) 방향으로 이동하는 체인(1)의 체인링크(1a, 1b)가 수평 수직하게 접촉하게 된다. 페어리드(10) 접촉면의 형태는 체인링크(1a, 1b)의 음각형태로 되어 있다(도 1 및 도 2 참조).

미국등록특허 US 7,392,757호(Fairlead with integrated chain stopper)에도 체인링크와 수평 혹은 수직하게 만나는 페어리드의 접촉면이 개시되어 있다.

이처럼 페어리드의 접촉면과 체인이 수평 혹은 수직하게 만남으로 인해, 체인의 아래쪽에 큰 하중이 가해질 경우 페어리드의 끝단에 있는 체인링크는 수평 및 수직 방향에 대해 힘을 받게 된다. 여기서, 체인링크의 면에 평행한 방향의 굽힘하중을 IPB, 면에 수직한 방향의 굽힘하중을 OPB라 한다.

이러한 힘 중에서 특히 OPB가 체인링크의 피로 수명에 영향을 미쳐 인장하중에 의해 결정된 체인 사양을 변경하게 되는 요인으로 작용하고 있다.

체인링크에 걸리는 OPB와 IPB는 체인에 걸리는 하중에 의해 필연적으로 발생하는 것이지만, 근본적으로는 체인링크와 페어리드의 접촉면 방향에 따라 OPB와 IPB가 결정된다.

체인링크와 페어리드가 수평으로 접촉할 때에는 체인에 인장하중이 걸리면 체인링크 면에 대해 굽힘이 걸리는 OPB가 발생하고(도 2의 (b) 참조), 수직으로 접촉할 때에는 체인에 인장하중이 걸리면 체인링크 길이방향(즉, 체인링크 면에 평행한 방향)에 대한 굽힘이 걸리는 IPB가 발생한다(도 2의 (b) 참조).

여기서, 체인링크는 IPB에는 강하지만 OPB에는 약하므로, 결국 체인링크 중 어느 하나가 OPB로 인해 파괴될 경우 체인 전체를 교체해야 하는 경우가 발생하게 되는 바, 체인의 피로수명은 OPB에 의해 결정되게 되고, 이를 극복하기 위한 수단이 필요한 실정이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

미국등록특허 US 7,392,757호

본 발명은 체인과 접촉하는 페어리드 면에 형성되는 음각 홈을 대각방향으로 변형하여 하나의 체인링크에 IPB와 OPB가 동시에 걸리지만 기존과 비교할 때 OPB에 크게 저항할 수 있는 형태이어서 피로에 유리하게 작용하여 피로수명을 연장시켜주고, OPB, IPB에 의한 체인 사양 변경을 최소화할 수 있도록 하는 체인 피로수명이 연장되는 페어리드를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부착대상물의 일측에 부착되는 주 몸체와; 상기 주 몸체에 대해서 회전 가능하게 결합되며, 둘레에 형성된 활주면을 따라 체인이 접촉되면서 이송 방향이 안내되도록 하는 가이드 몸체를 포함하되, 상기 활주면에는 대각슬롯이 형성되어 있는 페어리드가 제공된다.

상기 대각슬롯은 상기 활주면에 대해 +45도 및 -45도의 경사각을 가지는 제1 슬롯 및 제2 슬롯이 상기 활주면에서 서로 만나도록 형성되어 있을 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 부착대상물의 일측에 부착되며, 체인이 관통되면서 이송 방향이 안내되도록 하는 가이드 몸체를 포함하되, 상기 가이드 몸체에는 십(十)자홀이 관통 형성되어 있는 페어리드가 제공된다.

상기 가이드 몸체의 단면이 정사각형인 경우, 상기 십자홀은 상기 단면의 대각선 상에 배치될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 체인과 접촉하는 페어리드 면에 형성되는 음각 홈을 대각방향으로 변형하여 하나의 체인링크에 IPB와 OPB가 동시에 걸리지만 기존과 비교할 때 OPB에 크게 저항할 수 있는 형태이어서 피로에 유리하게 작용하여 피로수명을 연장시켜주고, OPB, IPB에 의한 체인 사양 변경을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 체인과 페어리드의 체결 모습을 나타낸 도면,
도 2는 체인에 걸리는 하중을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드의 입체사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페어리드의 입체사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드의 입체사시도이다.

도 3에는 페어리드(50), 주 몸체(60), 가이드 몸체(70), 활주면(75), 대각슬롯(80), 체인(1), 체인링크(1a, 1b)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드는 체인링크가 활주면에 대하여 대각방향으로 접촉하도록 설계되어 있어 하나의 체인링크에 IPB, OPB가 동시에 걸리지만, 체인 피로수명에 큰 상관관계를 가지고 있는 OPB에 크게 저항할 수 있는 형태가 되어 피로에 유리하게 작용함으로써 피로수명을 연장시켜주는 것을 특징으로 한다.

페어리드(50)는 부착대상물, 예를 들어 선박, 해양구조물의 외벽에 부착 고정되어 플랫폼과 해저면 사이에 연결되는 체인(1)의 움직임을 선택적으로 제한하기 위한 수단이다.

페어리드(50)는 주 몸체(60)와 가이드 몸체(70)를 포함한다.

주 몸체(60)는 페어리드(50)의 기본 골격을 이루며, 부착대상물의 일측에 부착 고정되는 부분이다.

주 몸체(60)의 측부에는 부착부가 구비될 수 있다. 부착부는 부착대상물에 실제로 결합되어 부착되는 부분으로, 부착부가 결합됨에 따라 주 몸체(60) 및 가이드 몸체(70)가 부착대상물에 하중이 지지될 수 있게 된다.

가이드 몸체(70)는 주 몸체(60)에 대해 회전 가능하게 결합되는 디스크 구조를 가지며, 그 둘레에 체인(1)을 지지하면서 체인(1)의 이송 방향을 안내한다. 여기서, 체인(1)의 풀림 혹은 당겨짐에 따라 가이드 몸체(70)가 회전하게 된다.

가이드 몸체(70)의 둘레에는 활주면(75)이 형성되어 있어 체인(1)과 직접 접촉하게 된다. 활주면(75)에는 대각슬롯(80)이 음각 형성되어 있어 체인(1)의 체인링크(1a, 1b)가 활주면(75)에 대해 소정 각도(예를 들어, 45도(˚))만큼 기울어진 상태로 접촉하게 한다.

대각슬롯(80)은 가이드 몸체(70)의 단면에서 볼 때 활주면(75)에 대해 소정 각도만큼 기울어진 제1 슬롯(82)과 제2 슬롯(84)을 포함한다. 체인(1)은 서로 교차하는 체인링크들(1a, 1b)의 연속된 결합으로 이루어져 있기에, 체인링크들(1a, 1b)이 대각슬롯(80) 중에서 제1 슬롯(82)과 제2 슬롯(84)에 교번하여 삽입되는 구조를 가지게 된다.

제1 슬롯(82)이 활주면(75)에 대해 +45도 경사각을 가지고 있다면, 제2 슬롯(84)는 활주면(75)에 대해 -45도 경사각을 가지고 있게 되며, 제1 슬롯(82)과 제2 슬롯(84)은 활주면(75) 상에서 만나게 된다.

체인링크(1a, 1b)가 제1 슬롯(82) 및 제2 슬롯(84) 중 어디에 삽입된다 하더라도 활주면(75)에 대해서는 소정 각도만큼 기울어진 채로 접촉하게 되므로, 체인링크(1a, 1b)에는 IPB와 OPB가 동시에 걸리게 되지만, 체인 피로수명에 큰 영향을 주는 OPB가 경사각으로 인해 크게 줄어들게 됨으로써 체인(1)의 전체적인 피로도가 낮아져 피로수명이 연장될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페어리드의 입체사시도이다.

도 4에는 페어리드(100), 가이드 몸체(110), 대각홀(120), 체인(1), 체인링크(1a, 1b)가 도시되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 페어리드(100)는 바(bar) 형상의 가이드 몸체(110)를 가지고 있다.

가이드 몸체(110)는 부착대상물의 일측에 부착되며, 체인(1)을 내부로 관통시켜 이송 방향을 안내한다.

가이드 몸체(110)의 내부에는 체인(1)의 지지 방향이 고정된 채로 관통 가능한 십(十)자홀(120)이 형성되어 있어, 체인(1)이 가이드 몸체(110)를 관통하여 가이드 몸체(110)의 길이 방향으로 안내될 수 있게 한다.

예를 들어, 가이드 몸체(110)가 도면에 도시된 것과 같이 사각기둥 형상을 가질 경우, 십자홀(120)은 체인(1)이 가이드 몸체(110)의 옆면에 대해 소정 각도만큼 기울어진 상태로 관통 가능한 구조를 가진다.

십자홀(120)은 체인링크(1a, 1b)의 길이방향에 수직한 단면에 상응하는 단면을 가지는 일(一)자 형상의 제1 관통홀(120a)과 제2 관통홀(120b)이 90도(˚) 각도로 교차하여 배치된 구조를 가지며, 제1 관통홀(120a)과 제2 관통홀(120b)은 가이드 몸체(110)의 단면에 대하여 대각방향으로 배치되어 있다.

즉, 가이드 몸체(110)의 어느 하나의 옆면에 대해 +45도 경사각을 가지는 제1 관통홀(120a)과 -45도 경사각을 가지는 제2 관통홀(120b)이 서로 교차하도록 형성되어 있을 수 있다.

예를 들어, 가이드 몸체(110)의 단면이 정사각형인 경우 제1 관통홀(120a)과 제2 관통홀(120b)은 가이드 몸체(110)의 단면의 대각선 상에 배치될 수 있다.

체인(1)은 서로 교차하는 체인링크들(1a, 1b)의 연속된 결합으로 이루어져 있기에, 체인링크들(1a, 1b)이 제1 관통홀(120a)과 제2 관통홀(120b)에 교번하여 삽입되면서 가이드 몸체(110)를 따라 안내되는 구조를 가지게 된다.

체인링크(1a, 1b)가 제1 관통홀(120a) 및 제2 관통홀(120b) 중 어느 하나에 삽입되어 있더라도 가이드 몸체(110)의 옆면에 대해서는 소정 각도만큼 기울어진 채로 접촉하게 되므로, IPB와 OPB가 동시에 걸리게 되지만, 체인 피로수명에 큰 영향을 주는 OPB가 경사각으로 인해 크게 줄어들게 됨으로써 피로도가 낮아져 피로수명이 연장될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 체인 1a, 1b: 체인링크
10, 50, 100: 페어리드 60: 주 몸체
70: 가이드 몸체 75: 활주면
80: 대각슬롯 82: 제1 슬롯
84: 제2 슬롯 110: 가이드 몸체
120: 십자홀 120a: 제1 관통홀
120b: 제2 관통홀

Claims (4)

1. 부착대상물의 일측에 부착되는 주 몸체와;
   상기 주 몸체에 대해서 회전 가능하게 결합되며, 둘레에 형성된 활주면을 따라 체인이 접촉되면서 이송 방향이 안내되도록 하는 가이드 몸체를 포함하되,
   상기 활주면에는 대각슬롯이 형성되어 있는 페어리드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 대각슬롯은 상기 활주면에 대해 +45도 및 -45도의 경사각을 가지는 제1 슬롯 및 제2 슬롯이 상기 활주면에서 서로 만나도록 형성되어 있는 페어리드.
3. 부착대상물의 일측에 부착되며, 체인이 관통되면서 이송 방향이 안내되도록 하는 가이드 몸체를 포함하되,
   상기 가이드 몸체에는 십(十)자홀이 길이 방향으로 관통 형성되어 있는 페어리드.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드 몸체의 단면이 정사각형인 경우, 상기 십자홀은 상기 단면의 대각선 상에 배치되는
   페어리드.

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