KR20220073347A - 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일을 시험수조(Towing Tank, Wave basin) 실험에서 기준이 되도록 정밀 정렬할 때 사용하는 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침에 관한 것으로, 레일 받침 몸체와, 상기 레일 받침 몸체의 상면으로 볼록하게 곡면을 형성하여 레일의 하면과 접촉하며, 상기 레일의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 선접촉이 유지되도록 만곡안착부가 형성된 레일 받침 블록;을 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 예인전차가 주행하는 정밀레일을 수면에 평행한 평면 위에 정밀하게 정렬할 수 있으며, 예인전차의 운전이나 시험수조(Towing Tank, Wave Basin)의 변형으로 레일의 직선도가 손상되었을 때 손쉽게 정렬을 바로잡을 수 있는 효과가 있다.

Description

스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침{Rail chair of 2-point support using a spring clamp}

본 발명은 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예인전차가 시험수조의 수면에서 수면에 평행한 기준면을 따라 정속 주행할 수 있도록 정밀가공된 레일의 윗면이 수면으로부터 떨어진 거리와 레일의 비틀림이나 평면상에서 휨, 그리고 레일 사이의 간격을 정밀하게 조절하여 실험의 기준선이 되도록 정밀 정렬할 수 있으며, 예인전차가 레일 상면을 따라 운행할 때 예인전차의 중량으로 인한 처짐이나 진동을 조절하며, 예인전차의 감속과 비상제동에 따르는 관성력을 흡수할 수 있으며, 정렬작업이 간편한 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침에 관한 것이다.

종래 선박을 건조할 때는 선박을 건조하기에 앞서 선박의 저항, 운동, 조종 성능 등을 포함하는 각종 유체역학적 성능을 추정하기 위한 모형시험을 하게 된다. 실제 크기의 선박을 실험하는 것은 사실상 경제적으로 불가능하므로 모형시험을 이용하는 것이 훨씬 경제적이며, 수학적 모형으로는 확인할 수 없는 복잡한 현상까지도 확인할 수 있다는 장점이 있다. 특히 선박의 저항추진 문제는 현상이 매우 복잡하므로, 축소 모형을 이용한 모형시험이 주를 이루게 된다. 모형시험은 직사각형 형상을 가지는 예인수조 또는 조파수조와 같은 시험수조의 평행한 두 벽 위에 설치된 정밀레일을 따라 예인전차가 모형선을 예인할 때 모형선의 운동과 모형에 작용하는 힘을 계측하여 해석함으로 선박의 유체역학적 특성을 확인한다.

예인수조(Towing Tank)는 선박 모형을 수조에 예인하면서 선박 모형에 작용하는 유체역학적인 힘을 측정하거나, 선박 모형 주위의 유동 현상을 관찰 또는 계측하는 시험 장치이다. 또한, 조파수조(Wave Basin)는 예인수조와 마찬가지로 선박 모형을 이용하여 모형시험을 수행할 수 있으며, 해상상태와 같은 파도를 발생시킨 상태에서 실험할 수 있도록 조파장치를 추가로 갖춘 시험 장치이다.

한편, 모형시험으로 선박의 성능을 추정할 때는 축척비의 3승에 비례하여 기하학적 치수 오차의 영향이 나타나므로 시험 설비의 오차는 최소한으로 줄여주어야 한다. 따라서 축척 효과와 시험 설비로 인한 각종 오차를 최소화하기 위하여, 레일의 직선도와 평행도를 정밀하게 유지할 수 있어야 한다. 특히 예인전차용 레일을 예인수조에 설치하려면 정밀레일을 받쳐주는 다수의 레일 받침이 길이 방향으로 정렬되는데, 다수의 레일 받침이 레일을 지구 곡면상에 놓이도록 받쳐주어야 하므로 레일 윗면까지의 높이와 직선상에 놓이도록 레일을 정밀하게 정렬하는 작업이 필요하다.

또한, 예인수조나 조파수조는 통상 구축이 완료되면 20년이 넘는 기간 동안 사용하게 되는데, 이 기간에 수압, 토압, 지반침하 등으로 레일이 설치된 수조 구조물에 변형이 일어날 수 있다. 이뿐만 아니라 레일 위에서 예인전차를 운전할 때 레일에 발생하는 변형과 진동 그리고 운행에 따르는 관성력의 영향으로 레일의 정렬 상태가 흐트러지기도 한다. 이와 같은 이유로 각종 실험의 기준이 되는 정밀상태를 유지하기 위해서는 레일을 주기적으로 측정하여 정밀상태로 재정렬 작업을 해야 하는데, 종래의 레일 받침은 정렬 작업이 매우 까다롭다는 결점이 있다.

종래의 방법으로 레일을 정렬하고자 할 때는, 레일의 높이를 조절하려면 레일 받침의 상부와 하부의 앵커볼트에 채워지는 높이조절너트의 체결 및 해제를 통해 높이를 조절하며, 레일의 길이 방향과 폭 방향으로의 경사도 같은 방법으로 조절하게 된다. 레일이 평면상에 정렬되었을 때는 레일을 측면에서 조정 볼트로 밀어주어 직선도를 조절하게 된다. 이때 레일을 기계식 클램프로 조이면 횡 방향으로 정렬을 조절할 수 없으므로 기계식 클램프를 풀어야 하는데 이때는 횡 방향 경사를 구속할 수 없어 직선도 정렬을 위하여 기계식 클램프를 수시로 풀고 조여야 하는 문제점을 가지고 있다.

대한민국특허청 등록특허 제10-1931301호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 예인전차가 주행하는 레일을 정지 수면에 평행한 평면상에 정렬할 수 있으며, 레일을 직선으로 정렬할 때 클램프를 풀거나 조이지 않고도 조절할 수 있도록 스프링 방식의 클램프를 적용한 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 레일 받침 몸체와, 상기 레일 받침 몸체의 상면으로 볼록하게 곡면을 형성하여 레일의 하면과 접촉하며, 상기 레일의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 선접촉이 유지되도록 만곡안착부가 형성된 레일 받침 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 레일 받침은, 상기 만곡안착부의 좌우 양측에 서로 마주보도록 배치하는 한 쌍의 스프링클램프; 상기 스프링클램프 각각의 압력을 조절하여 상기 레일과 상기 레일 받침 블록을 상기 스프링클램프의 탄성력으로 구속하며, 상기 스프링클램프의 압력 조절을 통해 상기 레일의 직선도를 정렬하는 한 쌍의 스프링압력조절부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레일 받침 블록은, 상기 만곡안착부의 좌우 양측에 배치되는 한 쌍의 고정쐐기부와, 상기 레일과 상기 고정쐐기부 사이에 끼움 배치되어 위치 이동에 의해 상기 레일을 횡 방향으로 밀어주는 한 쌍의 이동쐐기부를 더 포함하며, 상기 레일 받침은, 상기 이동쐐기부 각각의 위치를 조절하여 상기 레일의 플랜지 부분을 밀어주어 상기 레일의 직선도를 정렬 및 구속할 수 있는 한 쌍의 이동쐐기위치조절부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 예인전차가 주행하는 레일을 수면에 평행한 평면 위에 정밀하게 정렬할 수 있으며, 예인전차의 운전이나 시험수조(Towing Tank, Wave Basin)의 변형으로 레일의 직선도가 손상되었을 때 손쉽게 정렬을 바로잡을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레일 받침의 사시도이고,
도 2는 레일 받침의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레일 받침의 사시도이고, 도 2는 레일 받침의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침(10)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 레일(1)을 선박 시험용 예인수조에 고정하기 위한 것으로, 레일 받침 블록(100), 이동쐐기위치조절부재(200), 스프링클램프(300), 스프링압력조절부재(400), 레일 받침 설치판(500) 및 앵커볼트결합부재(600)를 포함한다.

레일 받침 블록(100)은, 레일 받침 몸체(110), 만곡안착부(120), 고정쐐기부(130) 및 이동쐐기부(140)를 포함한다.

레일 받침 몸체(110)는 주물 또는 단조로 제작하는 금속 제품으로, 상면에 레일(1)이 선접촉으로 놓이게 되고, 후술하는 앵커볼트결합부재(600)에 고정한다.

만곡안착부(120)는, 레일 받침 몸체(110)의 상면으로 볼록하게 곡면을 형성하여 레일(1)의 하면과 접촉하며, 레일(1)의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 선접촉이 유지된다. 즉, 레일 받침(10)을 정렬한 후 레일(1)을 올려놓으면, 레일(1)과 레일 받침(10)은 만곡안착부(120)에 의해 레일(1)의 직교 방향으로 선접촉이 이루어진다.

종래의 레일 받침은, 레일(1)과의 충분한 접촉면적을 가지도록 설계하고 있으나 예인전차가 이동할 때 레일(1)이 처짐 변형을 일으키며, 면접촉이 선접촉으로 바뀌고 있다. 이에 비해 본 발명에 따른 레일 받침(10)에서는, 레일(1)을 위로 볼록하게 만곡된 만곡안착부(120)로 받쳐주므로 레일(1)이 예인전차의 하중으로 처짐 변형을 일으키더라도 선접촉이 유지되는 장점이 있다.

고정쐐기부(130)는, 레일 받침 블록(100)의 만곡안착부(120) 좌우 양측에 배치되는 한 쌍으로 이루어진다. 이러한 고정쐐기부(130)는 만곡안착부(120)와 근접한 측면이 레일의 길이방향을 따라 경사면으로 이루어진다. 경사면을 가지는 한 쌍의 고정쐐기부(130)에는 한 쌍의 이동쐐기부(140)가 접촉하는데, 이동쐐기부(140)는 각각의 고정쐐기부(130)의 경사면과 맞물리도록 경사면을 가진다.

이동쐐기부(140)는 레일(1)과 고정쐐기부(130) 사이에 끼움 배치되어 위치 이동에 의해 레일을 횡 방향으로 밀어주는 역할을 한다. 즉, 고정쐐기부(130)와 레일(1)의 플랜지 사이에 이동쐐기부(140)가 끼움 배치되어 이동쐐기부(140)의 위치를 쐐기조절볼트공(111)에 체결되는 제1쐐기조절부(210)와 제2쐐기조절부(220)로 조절하여 주면, 레일(1)이 만곡안착부(120)와 선 접촉을 유지하는 상태에서 옆으로 밀어 레일(1)을 직선으로 정렬할 수 있다.

레일 받침 몸체(110)에 일체로 성형된 고정쐐기부(130)와 접촉하는 한 쌍의 이동쐐기부(140)의 위치를 조절하여 주면 레일(1)은 길이 방향에 대하여 직교하는 방향으로 이동한다. 이와 같은 방식을 사용하면 작은 힘으로 이동쐐기부(140)의 위치를 조절할 수 있으며, 이동쐐기부(140) 위치 조절을 통해 레일(1)을 큰 힘으로 밀어주고 고정할 수 있는 장점이 있다.

고정쐐기부(130)의 경사면과 이동쐐기부(140)의 경사면이 접촉된 상태에서 이동쐐기부(140)의 위치를 바꾸어주면, 이동쐐기부(140)가 레일(1)의 플랜지 부분을 횡 방향으로 밀어주게 된다. 이러한 이동쐐기부(140)는 레일(1)의 플랜지 부분을 잡아주는 역할도 하므로 레일(1)을 직진으로 정렬시킬 뿐만 아니라 고정하는 역할을 동시에 하게 된다.

이동쐐기위치조절부재(200)는, 쐐기조절볼트공(111)에 체결되며 이동쐐기부(140) 각각의 위치를 조절하여 레일(1)의 플랜지 부분을 횡 방향으로 밀어주어 레일(1)의 직선도를 정렬 및 구속할 수 있도록 한 쌍으로 이루어진다.

제1쐐기조절부(210) 및 제2쐐기조절부(220)는 서로 마주보는 방향으로 배치되어 있어, 레일(1)을 전후좌우로 이동하려면 원하는 방향으로 이동할 수 있도록 조절하여야 한다. 또한, 레일(1)의 정렬이 끝난 상태에서는 두 개의 제1쐐기조절너트(211)와 두 개의 제2쐐기조절너트(221)를 고정시키면 레일(1)의 정렬이 흐트러지지 않도록 고정할 수 있다.

제1쐐기조절부(210)와 제2쐐기조절부(220)는 서로 마주보도록 배치되어 있어 위치를 이동시켜야 할 때는, 이동하려는 방향의 쐐기조절볼트(212, 222) 및 쐐기조절너트(211, 221)를 먼저 풀어준다. 그 다음 마주보는 쐐기조절볼트(212, 222) 및 쐐기조절너트(211, 221)를 조여주면 이동쐐기부(140)를 이동시킬 수 있으며, 원하는 위치에서 쐐기조절볼트(212, 222) 및 쐐기조절너트(211, 221)를 조여주면 정렬 상태에서 고정할 수 있다.

한 쌍의 스프링클램프(300)는, 만곡안착부(120)의 좌우 양측에 서로 마주보도록 배치되는 구성이다. 이러한 스프링클램프(300)는 스프링의 탄성력으로 레일(1)을 눌러서 레일(1)을 고정하는 클램프로, 레일 받침 몸체(110)의 고정쐐기부(130)에 설치된 스프링압력조절부재(400)로 적정한 탄성력으로 레일(1)의 플랜지 부분을 눌러 레일(1)을 고정한다. 이처럼 스프링클램프(300)으로 레일(1)을 고정하면, 레일(1)을 탄성력으로 구속하기 때문에, 레일(1)을 구속하는 스프링클램프(300)를 풀지 않은 상태에서 레일(1)을 직선도를 정밀하게 정렬할 수 있다.

스프링압력조절부재(400)는, 한 쌍의 스프링클램프(300) 각각의 압력을 조절하기 위한 한 쌍의 조임 수단으로서, 스프링클램프(300)를 고정쐐기부(130)에 설치된 압력조절볼트공(131)에 체결하여 조여주면 레일(1)을 눌러주는 스프링클램프(300)의 탄성력을 조절할 수 있다. 이러한 스프링압력조절부재(400)는 압력조절볼트(410)와 압력조절와셔(420)로 나누어 진다.

각각의 스프링압력조절부재(400)를 압력조절볼트공(131)에 체결하고 조여주면 스프링클램프(300)에 탄성 변형이 유발되고, 그에 상응하는 압력으로 레일(1)의 플랜지 부분을 눌러주어 레일(1)을 고정하게 된다. 레일(1)을 눌러주는 스프링클램프(300)의 압력은 레일(1)과 레일 받침 블록(100) 사이에 마찰력이 발생되도록 하여 예인 전차의 가속이나 감속 또는 비상 제동할 때 발생하는 관성력을 흡수한다.

본 발명에 따른 레일 받침(10)은 레일(1)을 스프링클램프(300)의 압력으로 눌러주어 선접촉을 유지하도록 계획되어 있어 레일 받침(10)의 간격을 좁혀주므로, 예인전차의 이동에 따르는 처짐 변형을 줄여줄 수 있어서 예인전차가 주행할 때 나타나는 상하 진동 진폭을 줄여주고 진동 주파수를 높여주게 된다.

예인수조에 레일(1)을 정렬하기 위하여 예인수조 벽을 축조하여 설치한 레일 파운데이션(2)의 상면에 레일 받침(10)을 조립한다. 레일 받침(10)은 기본 간격을 유지하며 일정 범위의 불균일한 편차를 두어 레일(1)의 처짐으로 인하여 발생되는 진동수가 모형시험에서 나타나는 고유진동과 공진 현상을 피할 수 있도록 배열한다. 레일 받침 설치판(500)은 레일 파운데이션(2) 위에 정렬한 후 용접하여 고정한다. 예인수조의 설계에 따라 수조 벽에는 레일 파운데이션(2)을 생략하거나 다른 형식의 구조를 채택할 수 있으며, 레일 받침 설치판(500)을 생략하고 앵커볼트결합부재(600)에 레일 받침(10)을 직접 고정하는 것도 허용된다.

레일 받침(10)에서 앵커볼트(620)와 높이조절너트(630)를 조절하여 레일 받침 몸체(110)를 정지 수면으로부터 일정한 높이로 조절하고, 높이조절너트(610)를 조여주어 레일(1)의 윗면이 시험수조의 정지 수면과 평행한 평면이 되도록 정렬한 후 고정한다. 이때, 조임너트(610)의 하면과 높이조절너트(630)의 상면은 반구형으로 이루어져 있어서 레일 받침 몸체(110)가 앵커볼트공(112)의 곡면을 따라 자유롭게 안정되도록 계획되어 있다.

이와 같은 본 발명의 레일 받침(10)을 사용하면 예인전차가 운행되는 레일(1)이 모든 계측의 기준면이 되도록 레일(1)의 설치 높이, 경사도, 직선도를 정밀하게 정렬할 수 있다. 또한, 스프링클램프(300)의 탄성력으로 레일(1)을 구속하고 있어서 스프링클램프(300)를 풀지 않은 상태에서도 이동쐐기부(140)의 위치를 조절하여 직선정렬이 가능하다는 장점이 있다. 이 뿐만 아니라, 레일(1)과 레일 받침(10)이 선첩촉하고 있으며 레일 받침(10)의 간격이 좁아서 예인전차의 운전으로 인해 레일(1)에 발생하는 진동 주파수가 예인전차의 고유진동과 공진가능성을 최소화할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1: 레일
2: 레일 파운데이션
10: 레일 받침
100: 레일 받침 블록
110: 레일 받침 몸체
111: 쐐기조절볼트공
112: 앵커볼트공
120: 만곡안착부
130: 고정쐐기부
131: 압력조절볼트공
140: 이동쐐기부
200: 이동쐐기위치조절부재
210: 제1쐐기조절부
211: 제1쐐기조절너트
212: 제1쐐기조절볼트
220: 제2쐐기조절부
221: 제2쐐기조절너트
222: 제2쐐기조절볼트
300: 스프링클램프
400: 스프링압력조절부재
410: 압력조절볼트
420: 압력조절와셔
500: 레일 받침 설치판
510: 앵커볼트조립공
600: 앵커볼트결합부재
610: 조임너트
620: 앵커볼트
630: 높이조절너트

Claims (3)

1. 레일 받침 몸체와, 상기 레일 받침 몸체의 상면으로 볼록하게 곡면을 형성하여 레일의 하면과 접촉하며, 상기 레일의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 선접촉이 유지되도록 만곡안착부가 형성된 레일 받침 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 레일 받침은,
   상기 만곡안착부의 좌우 양측에 서로 마주보도록 배치하는 한 쌍의 스프링클램프;
   상기 스프링클램프 각각의 압력을 조절하여 상기 레일과 상기 레일 받침 블록을 상기 스프링클램프의 탄성력으로 구속하며, 상기 스프링클램프의 압력 조절을 통해 상기 레일의 직선도를 정렬하는 한 쌍의 스프링압력조절부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 레일 받침 블록은,
   상기 만곡안착부의 좌우 양측에 배치되는 한 쌍의 고정쐐기부와, 상기 레일과 상기 고정쐐기부 사이에 끼움 배치되어 위치 이동에 의해 상기 레일을 횡 방향으로 밀어주는 한 쌍의 이동쐐기부를 더 포함하며,
   상기 레일 받침은,
   상기 이동쐐기부 각각의 위치를 조절하여 상기 레일의 플랜지 부분을 밀어주어 상기 레일의 직선도를 정렬 및 구속할 수 있는 한 쌍의 이동쐐기위치조절부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클램프를 이용한 2-점 지지방식의 레일 받침.

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