KR20200003072A

KR20200003072A - 공기식 방현재

Info

Publication number: KR20200003072A
Application number: KR1020197035179A
Authority: KR
Inventors: 코코 츠치야; 미나미 시부야; 케이이치 하세가와; 강 허우; 사토시 시바야마; 아키히로 이에모토; 슌이치 오노; ?이치 오노; 미치토 카네코
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2020-01-08
Also published as: EP3653794B1; EP3653794A4; US10968587B2; JP7211365B2; WO2019012871A1; CN110719980B; JPWO2019012871A1; US20200399847A1; CN110719980A; EP3653794A1; KR102352627B1

Abstract

보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 대하여 사용 시에 크게 팽창시킬 수 있는 동시에 몸통부와 양단의 거울부와의 경계 부근의 왜곡을 시정하여 전체 형상을 종래보다도 상사적으로 팽창시킬 수 있는 공기식 방현재를 제공한다. 몸통부(2)의 보강층(3)과 각 거울부(4)의 몸통부(2)와의 경계 측의 방현재 길이 방향의 소정 범위(4A)의 보강층(5)은, 각각 다수의 코드(3a, 3b), 코드(5a, 5b)가 평행하게 정렬되어 형성되어 있고, 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에 있어서는, 적층되어 이웃하는 보강층(3)끼리의 코드(3a, 3b), 보강층(5)끼리의 코드(5a, 5b)가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 15° 이상 45° 이하의 코드 각도(A, B)로 설정되어 있어서, 방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하면, 코드 각도(A, B)가 정지각 정도까지 커져서 몸통부(2)와 각 거울부(4)의 소정 범위(4A)가 크게 확경, 팽창한다.

Description

공기식 방현재

본 발명은 공기식 방현재(防舷材)에 관한 것이고, 보다 상게하게는 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 대하여 사용 시에 크게 팽창시킬 수 있는 동시에 몸통부와 양단의 거울부와의 경계 부근의 왜곡을 시정(是正)하여 전체 형상을 종래보다도 상사적(相似的)으로 팽창시킬 수 있는 공기식 방현재에 관한 것이다.

공기식 방현재는 일반적으로 원통상 몸통부의 양단에 보울상(bowl shaped) 거울부를 구비하고, 몸통부는 내층 고무와 외층 고무 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되어 있다. 그 보강층은 다수의 코드가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층이며, 그 코드는 방현재 길이 방향(통축 방향)에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있다. 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드는 교차하여 배치되어 있다. 코드 각도는 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에서 정지각 정도(54°∼55°)로 설정되어 있기 때문에, 방현재 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 해도 크기(길이 및 외경)는 그다지 변화하지 않는다.

한편, 몸통부에 있어서의 보강층의 코드 각도를 중립 상태에서 15° 이상 45° 이하로 설정한 공기식 방현재가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 이 제안의 방현재에서는, 방현재 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하면, 보강층의 코드 각도가 정지각까지 커지려고 한다. 이에 의해, 몸통부는 크게 확경(擴徑)하여 팽창하기 때문에, 사용하고 있지 않을 때는 콤팩트하면서 사용 시에는 뛰어난 완충 성능(반력(反力))을 얻을 수 있다.

그러나 거울부의 보강층은 몸통부의 보강층과는 다르고, 코드 각도가 중립 상태에서 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있는 사양으로 되어 있지 않다. 그 때문에, 방현재 내부를 규정 내압으로 해도 거울부는 몸통부처럼 크게 확경하지 않는다. 따라서 방현재 내부를 규정 내압으로 하여 팽창시켰을 때에, 몸통부와 양단의 거울부와의 경계 부근의 왜곡이 발생하여 불안정한 형상으로 되기 쉽다.

일본 공개특허공보 제2013-231297호

본 발명의 목적은, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 대하여 사용 시에 크게 팽창시킬 수 있는 동시에 몸통부와 양단의 거울부와의 경계 부근의 왜곡을 시정하여 전체 형상을 종래보다도 상사적으로 팽창시킬 수 있는 공기식 방현재를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 공기식 방현재는 원통상 몸통부의 양단에 보울상 거울부를 구비하고, 상기 몸통부 및 각각의 상기 거울부는 내층 고무와 외층 고무 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되고, 상기 몸통부의 보강층은 다수의 코드가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층이며, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있고, 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에서 상기 코드 각도가 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있는 공기식 방현재에 있어서, 각각의 상기 거울부를 구성하는 상기 보강층의 상기 몸통부와의 경계 측의 방현재 길이 방향의 소정 범위는, 다수의 코드가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층이며, 적층되어 이웃하는 상기 보강층끼리의 코드가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있고, 상기 중립 상태에서 상기 코드 각도가 15°∼45°로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 몸통부를 구성하는 보강층뿐만 아니라 각각의 거울부를 구성하는 보강층의 몸통부와의 경계 측의 소정 범위도, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하고 있고, 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에서 방현재 길이 방향에 대하여 15° 이상 45° 이하의 코드 각도로 설정되어 있다. 이에 의해, 방현재에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하면, 코드 각도가 안정한 정지각까지 커지려고 하기 때문에, 몸통부 및 이에 연속하는 거울부의 소정 범위를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때에 대하여 사용 시에 크게 팽창시킬 수 있는 동시에 몸통부와 양단의 거울부와의 경계 부근의 왜곡을 시정시킨다. 그리고 방현재의 전체 형상을 종래보다도 상사적으로 팽창시키는 것이 가능해진다.

도 1은 팽창시키지 않고 있는 중립 상태의 본 발명의 공기식 방현재를 측면시(側面視)로 예시하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 공기식 방현재를 정면시(正面視)로 예시하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 몸통부 및 거울부의 소정 범위의 보강층의 상태를 일부를 잘라 내어 확대하여 예시하는 설명도이다.
도 4는 도 2의 거울부의 단부 범위의 보강층의 상태를 확대하여 예시하는 설명도이다.
도 5는 도 3의 보강층의 적층 상태를 단면시(斷面視)로 예시하는 설명도이다.
도 6은 규정 내압으로 하여 팽창시킨 도 1의 공기식 방현재의 몸통부 및 거울부의 소정 범위의 보강층의 상태를 측면시로 예시하는 설명도이다.

이하 본 발명의 공기식 방현재를 도면에 나타낸 실시형태에 기초하여 설명한다.

도 1∼도 5에 예시하는 바와 같이, 본 발명의 공기식 방현재(1)(이하, 방현재(1)라고 한다)는 원통상 몸통부(2)의 양단에 보울상 거울부(4)를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 한쪽의 거울부(4)에 꼭지쇠부(口金部)(9)가 설치되어 있지만, 양측의 거울부(4)에 설치되는 것도 있다. 도면 중의 일점쇄선(CL)은 각각의 거울부(4)의 원형 중심을 통과하는 방현재(1)의 중심선이다.

몸통부(2)는 내층 고무(6)와 외층 고무(7) 사이에 복수의 보강층(3)이 적층되어 구성되어 있다. 각각의 거울부(4)도 내층 고무(6)와 외층 고무(7) 사이에 복수의 보강층(5)이 적층되어 구성되어 있다. 각각의 거울부(4)는, 몸통부(2)와의 경계 측의 방현재 길이 방향의 소정 범위(4A)와, 소정 범위(4A) 이외가 되는 단부 범위(4B)로 구성되어 있다. 방현재 길이 방향이란, 방현재(1)의 중심선(CL)에 대하여 평행한 방향이다.

몸통부(2)의 보강층(3)은 다수의 코드(3a, 3b)가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층으로 되어 있다. 적층되어 이웃하는 보강층(3)끼리의 코드(3a, 3b)는 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도(A)로 배치되어 있다. 즉, 내주 측 제1 층, 제3 층 및 제5 층의 보강층(3)은 동일한 방향의 코드 각도(A)로 배치되고, 내주 측 제2 층, 제4 층 및 제6 층의 보강층(3)은 동일한 방향의 코드 각도(A)이고, 또한 이 코드 각도(A)는 내주 측 제1 층, 제3층, 제5 층과는 반대의 방향으로 되어 있다. 이렇게 하여 몸통부(2)의 보강층 군은 소위 바이어스 구조로 되어 있다. 방현재(1)를 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에서 코드 각도(A)는 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있다.

코드(3a, 3b)로서는, 스틸 코드나 유기섬유 코드 등이 이용된다. 코드(3a, 3b)의 선경(線徑)은, 예를 들어 0.5mm 이상 1.5mm 이하 정도이다.

각각의 거울부(4)의 보강층(5)의 사양은 소정 범위(4A)와 단부 범위(4B)로 다르게 되어 있다. 소정 범위(4A)의 보강층(5)은 다수의 코드(5a, 5b)가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층으로 되어 있다. 그리고 적층되어 이웃하는 보강층(5)끼리의 코드(5a, 5b)가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도(B)로 배치되어 있다. 소정 범위(4A)의 보강층 군도 소위 바이어스 구조로 되어 있다. 방현재(1)가 중립 상태에서 코드 각도(B)는 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있다.

단부 범위(4B)의 보강층(5)은, 예를 들어 거울부(4)의 원형 중심으로부터 방사상으로 연재(延在)하는 코드(5c)로 형성된 코드층과, 원주 방향으로 연재하는 코드(5d)로 형성된 코드층이 교대로 적층되어 구성되어 있다. 즉, 단부 범위(4B)의 보강층 군은 소위 레이디얼 구조(radial structure)로 되어 있어서, 소정 범위(4A)의 바이어스 구조와는 다른 구조로 되어 있다. 또한, 도면에서는, 몸통부(2)와 거울부(4)의 소정 범위(4A)의 경계, 거울부(4)의 소정 범위(4A)와 단부 범위(4B)와의 경계는 세선(細線)의 파선(破線)으로 나타내져 있어서 직선적으로 구획되어 있지만, 실제로는 각각의 경계에서는, 각각의 보강층끼리가 다소 오버랩하고 있어서, 직선적으로 구획되어 있다고는 할 수 없다.

본 발명에서의 중립 상태란, 코드(3a, 3b, 5a, 5b, 5c, 5d)에 실질적으로 텐션(tension)이 발생하고 있지 않은 상태이며, 방현재(1)의 내부에 공기가 주입되어 있지만, 그 내압이 대기압보다도 약간 높은 정도(예를 들어, 10 ㎪)이며, 몸통부(2)가 원통상으로, 거울부(4)가 보울상으로 형태를 보유하고 있는 상태를 의미한다.

몸통부(2)의 보강층(3)과 소정 범위(4A)의 보강층(5)은 코드의 사양(선경, 재질), 배치 피치, 코드 각도(A, B)를 동일하게 할 수도 있지만, 적어도 하나를 다르게 할 수도 있다. 재료 관리 등의 관점에서는, 코드(3a, 3b)와 코드(5a, 5b)는 동일한 사양으로 하는 것이 바람직하다.

소정 범위(4A)의 보강층(5)의 코드(5a, 5b)와 단부 범위(4B)의 보강층(5)의 코드(5c, 5d)는 사양(선경, 재질)을 동일하게 할 수도 있지만, 다르게 할 수도 있다. 재료 관리 등의 관점에서는, 코드(5a, 5b)와 코드(5c, 5d)는 동일한 사양으로 하는 것이 바람직하다.

도 5에 예시하는 바와 같이, 적층된 보강층(3)끼리의 사이, 보강층(5)끼리의 사이에는, 적절한 층 두께의 중간 고무층(8)이 개재하고 있다. 이 실시형태에서는, 몸통부(2)를 구성하는 보강층(3) 및 거울부(4)를 구성하는 보강층(5)은 6층으로 되어 있지만, 각각의 보강층(3, 5)의 적층 수는, 예를 들어 4 이상 12 이하로 한다. 또한, 보강층(3)의 적층 수와 보강층(5)의 적층 수와는 기본적으로 동일하게 한다.

방현재(1)를 보관, 운반, 설치할 때 등의 사용하고 있지 않을 때는, 방현재(1)의 내압을, 예를 들어 10 ㎪ 정도의 저압으로 하여 팽창하고 있지 않는 중립 상태로 한다. 또는, 내부의 공기를 배출하여 접은 상태로 한다. 방현재(1)를 실제로 설치 장소에 부착하여 사용하는 경우는, 꼭지쇠부(9)에 설치된 밸브를 통하여 방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하여, 도 6에 예시하는 바와 같이, 방현재(1)를 팽창시킨다. 규정 내압은, 예를 들어 50 ㎪ 이상 100 ㎪ 이하 정도이다. 도 6에서는, 몸통부(2)를 구성하는 보강층(3)의 코드(3a, 3b) 및 거울부(4)의 소정 범위(4A)를 구성하는 보강층(5)의 코드(5a, 5b)가 굵은 선의 파선으로 나타내져 있다.

방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하는 과정에서는, 몸통부(2)에서는, 각각의 보강층(3)의 코드(3a, 3b)의 코드 각도(A)가 안정한 정지각 정도(54° 이상 55° 이하)까지 커지려고 한다. 그때, 각각의 중간 고무층(8)이 적당히 전단 변형하고, 코드 각도(A)가 정지각 정도까지 변화하기 때문에, 사용 시에 몸통부(2)를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능해진다. 예를 들어, 몸통부(2)의 외경을, 중립 상태에 대하여 팽창시킨 사용 시에는 120% 이상 200% 이하 정도로 하는 것이 가능해진다. 몸통부(2)의 방현재 길이 방향의 치수는, 중립 상태에 대하여, 팽창시킨 사용 시에는 95% 이하에서 60% 이상의 정도가 된다.

소정 범위(4A)에 있어서도 방현재(1)의 내부에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하는 과정에서, 각각의 보강층(5)의 코드(5a, 5b)의 코드 각도(B)가 안정한 정지각 정도(54°∼55°)까지 커지려고 한다. 그때, 각각의 중간 고무층(8)이 적당히 전단 변형하고, 코드 각도(B)가 정지각 정도까지 변화하기 때문에, 사용 시에 소정 범위(4A)를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능해진다. 거울부(4)의 단부 범위(4B)는, 보강층 군이 바이어스 구조에서는 없기 때문에, 방현재(1)에 공기를 충전하여 규정 내압으로 해도 중립 상태에 대하여 형상이 몸통부(2)나 소정 범위(4A)처럼 크게 변형하는 경우는 없다.

따라서 중간 고무층(8)의 층 두께는 방현재(1)를 규정 내압으로 했을 때에, 몸통부(2) 및 소정 범위(4A)를 원활하게 확경시켜 팽창시킬 수 있는 범위로 결정하면 좋다. 전단 변형하기 쉬운 고무 종(種)을 중간 고무층(8)에 채용하면 중간 고무층(8)의 층 두께를 작게 할 수 있다.

중립 상태의 코드 각도(A, B)가 15° 미만에서는, 코드 각도(A)를 정지각 정도로 크게 하기 위해서는 중간 고무층(8)에 과대한 전단 응력이 발생하여 바람직하지 않다. 이 코드 각도(A, B)가 45° 초과에서는, 중립 상태로부터 규정 내압으로 하여 팽창시켰을 때의 몸통부(2), 거울부(4)의 소정 범위(4A)의 확경 상태가 작아진다. 환언하면, 코드 각도(A, B)가 45° 초과에서는, 사용하고 있지 않을 때의 방현재(1)의 외경이 그 정도 작아지지 않는다.

본 발명에 의하면, 방현재(1)에 공기를 충전하여 규정 내압으로 하면, 코드 각도(A, B)가 안정한 정지각까지 커지려고 하기 때문에, 몸통부(2) 및 이에 연접하는 거울부(4)의 소정 범위(4A)를 크게 확경시켜 팽창시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때는 콤팩트하면서, 사용 시에는 방현재(1)를 크게 팽창시킬 수 있다.

방현재(1)의 미사용 시에는, 콤팩트하기 때문에 방현재(1)를 보관하기 위한 스페이스를 작게 할 수 있다. 또한, 방현재(1)를 설치 장소까지 운반하기 위해서, 큰 운반선이나 수송 차량을 준비할 필요가 없고, 끌어 올리기 위한 크레인 장치 등도 대형으로 할 필요가 없다. 방현재(1)의 운반, 설치 등의 때에는 이동이 용이해지기 때문에, 작업의 수고가 경감된다. 방현재(1)의 사용 시에는 방현재(1)가 크게 팽창하기 때문에, 완충 효과(선박이 접현(接舷)했을 때에 얻어지는 반력)의 향상에는 유리해진다.

덧붙여 본 발명에 의하면, 소정 범위(4A)의 보강층 군을 바이어스 구조로 하고 있지 않은 종래에 비하여, 팽창시켰을 때의 몸통부(2)와 양단의 거울부(4)와의 경계 부근(소정 범위 4A)의 왜곡이 시정되기 때문에, 방현재(1)의 전체 형상을 설정대로의 형상으로 팽창시키기 쉬워진다. 구체적으로는, 종래의 방현재에서는, 규정 내압으로 하여 팽창시켜도 거울부의 전체가 크게 변형하는 경우가 없고, 몸통부가 보다 크게 팽창하기 때문에 타원구 형상(럭비공 형상)으로 되기 쉽다.

한편, 본 발명에서는, 거울부(4)의 소정 범위(4A)가 몸통부(2)처럼 크게 팽창하기 때문에, 종래에 비하여, 중립 상태(도 1의 상태)와 규정 내압으로 팽창시킨 상태(도 6의 상태)에서는 방현재(1)의 전체 형상이 유사한 외형이 된다. 상술하면, 방현재 길이 방향 치수와 몸통부(2)의 외경과의 비율의 변화를 무시하면, 상사 형상에 가까운 형상이 된다. 이와 같이 상사적으로 방현재(1)를 팽창시킬 수 있으면, 방현재(1)의 완충 성능(반력)을 시뮬레이션하는 해석 등의 작업을 간략화할 수 있으며, 또한 예측 정밀도를 높게 하는 데도 유리해진다. 또한, 소정 범위(4A)가 몸통부(2)처럼 팽창하기 때문에, 종래에 비하여 방현재(1)가 팽창한 상태에서의 직통 부분(直胴部分)이 길어져서, 압축 탄성의 효율이 향상된다(큰 반력을 얻기 쉬워진다).

중립 상태의 코드 각도(A)와 코드 각도(B)는 동일한 각도로 설정하는 것도 가능하지만, 코드 각도(A)를 코드 각도(B)보다도 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 설정으로 함으로써, 방현재(1)를 중립 상태로부터 규정 내압으로 했을 때에, 거울부(4)의 소정 범위(4A)보다도 몸통부(2)를 보다 팽창시키기 쉬워져서 안정한 형상으로 하는 데에는 유리해진다. 예를 들어, 중립 상태의 코드 각도(A)와 코드 각도(B)와의 차이를 3° 이상 15° 이하로 한다. 또는, 몸통부(2)의 보강층(3)에 대하여 소정 범위(4A)의 보강층(5)의 코드(5a, 5b)의 선경, 재질, 배치 피치의 적어도 하나를 다르게 하여, 거울부(4)의 소정 범위(4A)보다도 몸통부(2)가 팽창 변형하기 쉬워지는 사양으로 할 수도 있다.

중립 상태의 방현재(1)에 있어서, 소정 범위(4A)의 방현재 길이 방향 길이(L_A)는, 예를 들어 거울부(4)의 방현재 길이 방향 길이(L)의 20% 이상 90% 이하, 보다 바람직하게는 50% 이상 90% 이하로 한다. 소정 범위(4A)의 길이(L_A)가 거울부(4)의 길이(L)의 20% 미만에서는, 방현재(1)를 팽창시켰을 때의 몸통부(2)와 양단의 거울부(4)와의 경계 부근(소정 범위 4A)의 왜곡을 충분히 시정하기 어려워진다. 한편, 소정 범위(4A)의 길이(L_A)가 거울부(4)의 길이(L)의 90% 초과에서는, 방현재(1)의 제조가 곤란해지는 등의 문제가 있다.

중립 상태에서의 몸통부(2)의 외경은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 3m 이상 5m 이하 정도이다. 이 정도의 외경이라면, 보관, 운반 등의 사용하고 있지 않을 때의 방현재(1)의 취급이 비교적 용이해진다.

1: 공기식 방현재
2: 몸통부
3: 보강층
3a, 3b: 코드
4: 거울부
4A: 소정 범위
4B: 단부 범위
5: 보강층
5a, 5b, 5c, 5d: 코드
6: 내층 고무
7: 외층 고무
8: 중간 고무층
9: 꼭지쇠부

Claims

원통상 몸통부의 양단에 보울상 거울부를 구비하고, 상기 몸통부 및 각각의 상기 거울부는 내층 고무와 외층 고무 사이에 복수의 보강층이 적층되어 구성되고, 상기 몸통부의 보강층은 다수의 코드가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층이며, 적층되어 이웃하는 보강층끼리의 코드가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있고, 팽창시키지 않고 있는 중립 상태에서 상기 코드 각도가 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있는 공기식 방현재에 있어서,
각각의 상기 거울부를 구성하는 상기 보강층의 상기 몸통부와의 경계 측의 방현재 길이 방향의 소정 범위는, 다수의 코드가 평행하게 정렬되어 형성된 코드층이며, 적층되어 이웃하는 상기 보강층끼리의 코드가 교차하여 방현재 길이 방향에 대하여 소정의 코드 각도로 배치되어 있고, 상기 중립 상태에서 상기 코드 각도가 15° 이상 45° 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공기식 방현재.
제1항에 있어서,
상기 몸통부를 구성하는 상기 보강층의 상기 중립 상태에서의 상기 코드 각도가 상기 소정 범위의 상기 보강층의 상기 중립 상태에서의 상기 코드 각도보다도 작게 설정되어 있는, 공기식 방현재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 몸통부를 구성하는 상기 보강층 및 상기 소정 범위의 상기 보강층의 적층 수가 4 이상 12 이하인, 공기식 방현재.