KR890000677B1 - 데리크 크레인 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

데리크 크레인

제1도는 데리크 크레인의 측면도.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도.

제3도는 제2도의 3-3선 단면도.

본 발명은 데리크 크레인(derrick crane)에 관한 것이다.

데리크 형태의 데크 크레인(deck crane)은 통상 화물 운반선(board ship)및 유정시추선(oil rig)에 이용된다. 이와 같은 데크 크레인은 통상 고정된 짧은 기둥에 설치되는 주 구조물로 구성되며 기둥의 상부에서 회전한다. 상기 주 구조물은 피버트식으로 연결된 지브(jib)및 상기 주 구조물과 지브 사이에 연결된 러핑 및 호이스팅 기어 (luffing and hoisting gear)를 지지하고 있다. 기둥에 주 구조물의 연결은 통상 외부 및 내부링 부재로 구성되는 추력 베어링으로 이루어지며, 내부링 부재는 기둥에 고정되어 있고, 외부링 부재는 주 구조물에 연결되어 있으며 구동 피니언에 의하여 계합되는 톱니를 갖고 있다.

이와 같은 공지의 구조물에 있어서 추력 베어링은 지브에 의하여 가해지는 거의 모든 정지 및 활하중을 지지하지 않으면 안된다. 이들 하중은 지브 그 자체의 중량 및 지브에 의하여 지지되는 하중의 중량으로 구성된 매우 편심적인 하중과 회전력, 러핑력 (luffing forces), 및 하중 가속 및 감속력 등이다. 따라서, 베어링 링은 기둥에서 버어링 링을 비틀어지게 하는 경향이 있는 연속적인 힘을 받는다. 그와 같은 비틀림 하중 이외에 구조물은 바람에 대한 상당한 면적을 제공하며 또 크레인에 대한 강풍은 베어링 링에 대하여 비틀림 힘을 증가시키거나 또는 다른 방향으로 새로운 비틀림 힘을 가하여 응력상태를 더욱 복잡하게 한다. 이들 단점은 심지어 크레인이 감아올리는 동안 선박 구조물 또는 유정시추선 구조물의 일부에 부딪쳐서 크레인 후크가 고장나는 일이 일어나는 경우 더욱 증가될 수 있다. 이것은 크레인 조종자가 모르게 일어날 수 있기 때문에 조종자가 상황을 처치할 행동을 취할 수 있기 전에 보정하기에는 너무도 심한 불안정한 상황이 일어날 수 있다. 베어링은 실제로 크레인 구조물의 가장 약한 부분이며 상술한 상황중에 베어링에 대한 비틀림은 지브를 지지하는 베어링의 가동부분 및 기둥 이외의 크레인 구조물의 모든 나머지 부분이 기둥을 비틀어 쓰러지게 할 수 있기 때문에 기둥은 별문제로 하고 크레인 구조물은 쓰러져 심지어 선박 또는 유정시추선으로부터 물속으로 떨어진다. 이들 상황의 발생으로 인하여 이미 치명적인 사고가 여러번 일어났다.

이와 같은 결함을 극복하기 위하여 지금까지 데리크 크레인은 두셋트의 일정한 간격으로 이격된 로울러 베어링 상에서 기둥 둘레를 회전 가능한 긴 슬리이브에 지브를 설치하여 제작하였는 바, 이 경우 한 셋트의 로울러 베어링은 축방향 추력을 저항하도록 설치되어 있고 다른 한 셋트는 반경방향 추력을 저항하도록 설치되어 있다.

이 구조물은 슬리이브를 상부 갑판 주준 이하로 연장시키거나 (이 구조물에서 가장 편리한 회전방법은 유용한 회전 각도에 한계가 있으며 또 이 구조물은 회전 슬리이브의 통로를 위하여 상부 갑판에 큰 구멍을 내야함에도 불구하고 슬리이브 둘레에 권취되고 원치에 연결된 케이블에 의한 것이다), 또는 슬리이브를 선박을 전복시키려고 하는 사하중에 부가하여 상부갑판 수준 이상으로 상향 연장시켜야만 할 필요가 있기 때문에 복잡하고, 비용이 많이 들고 조잡하다. 또한 두셋트의 일정간격으로 이격된 로울러 베어링은 특히 데리크가 무거운 짐을 들어올려서 시동을 걸어 무거운 짐을 정지시킬 때 구조물의 마모 및 일시적인 비틀림으로부터 야기되는 중심맞추기 문제로 인하여 때때로 불편을 야기시킨다.

본 발명의 목적은 비틀림 및 마모로 인하여 야기되는 문제점이 없고, 제작비용이 적게들고 선박구조물에 방해함이 없이 신체에 대한 한 구성단위로서 설치할 수 있으며, 동일한 인양능력을 가진 공지의 데리크 보다 가벼우며 또 선박이나 기타 부유구조물에 최소의 전복중량을 가하는 데리크 크레인을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 데리크 크레인은 기대에 의하여 지지된 베어링 장치의 가동부재에 수평 피버트를 경유하여 피버트 연결된 지브, 수평 피버트에 대하여 지브를 상승 및 하강시키드록 설치된 러핑 장치, 지브로부터 현수된 짐을 상승 및 하강시키도록 설치된케이블, 및 기대의 둘레로 지브를 회전시키도록 설치된 회전기어로 구성되며, 기대가 기둥을 형성하기 위하여 베어링 장치 위로 연장되어 있고, 러핑 장치의 러핑 케이블은 기둥의 상부와 지브의 상단부 사이에 연결되어 있으며, 베어링 장치는 내부 및 외부 베어링 링의 정합하는 부분 환상홈에서 유합(헐거운 끼워 맞춤)하는 자유 구동 보울의 단일 링으로 구성되며 그 중 내부 베어링은 기둥에 연결되어 있으며, 또 베어링 장치는 피버트를 통하여 지브의 추력선이 자유 구동 보울의 단일의 단일링의 피치원 직경내를 통과하도록 지브를 외부 베어링 링에 연결시키는 피버트에 대하여 기둥상에 수직으로 위치되어 있음을 특징으로 한다.

회전기어는 기둥을 둘러싸고 기둥에 대하여 고정된 치형링과 맞물리는 피니언을 지지하는 구동축을 가지며 외부 베어링 링에 지지된 회전원치로 구성될 수 있다. 치형 링은 기둥에 고정될 수 있다.

부분환상 홈이 형성된 내부 베어링 링과 외부 베어링 링의 원통 표면은 내부 베어링 링의 작은 반경의 표면이 외부 베어링 링의 작은 반경의 표면과 대향되고 큰 반경의 두표면이 서로 대향되도록 홈의 양측에 상이한 반경을 가지고 있어 보울의 링의 양측에서 내부 및 외부 베어링 링 사이의 여유 간극은 반경 방향으로 서로 오프셋 된다.

내부 베어링 링은, 기둥 구조물과는 별개로 형성하는 한편 기둥 구조물의 최소한 상부를 둘러싸면서 기둥 구조물의 최소한 상부의 일체로 된 부분을 형성하는 환상 브래키트에 설치될 수 있다.

환상 브래키트는 기둥을 형성하기 위하여 인접한 동축 기둥부분에 삽입되어 용접될 수 있도록 기둥과 동일한 내부 및 외부 직경으로 형성될 수 있다.

베어링 장치는 조립 및 분해가 용이하도록 분할체(分割體 : segments)에 의하여, 예컨대 반분부분(半分部分)으로 형성될 수도 있다.

기둥은 이 기둥이 통과하는 개구가 형성된 기대(platform)에 의하여 둘러싸여질 수 있는 바, 상기 기대는 베어링 위에 위치되어 외부 베어링 링에 연결되어 있고, 또 상기 기대는 지브를 기대 및 회전원치에 연결시키는 피버트를 지지하는 브래키트를 지지하고 있다.

기대는 외부 윤곽이 정방형이고 기둥을 둘러싸는 내부 윤곽은 환상인 것이 편리할 수 있다. 기대는 반분부분으로 할 수도 있다.

데리크 크레인의 모든 조작을 조종하는 조종실은 바람직하기로는 지브를 기대에 연결시키는 피버트의 수준의 일측 내지 그 보다 하방의 위치에서 기대에 지지될 수 있다.

본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면중 부호(1)은 단단한 고정 기둥이고, 부호(2 및 3)는 내부 및 외부 베어링 링이며, 내부 베어링 링(2)은 기둥(1)과 일체로 된 환상 브래키트(4)에 설치되어 있다. 내부 및 외부 베어링 링(2 및 3)에는 한 셋트의 자유 구동 보울(7)이 순환할 수 있는 정합하는 부분 환상홈(5 및 6)이 형성되어 있다. 이들 홈은 함께 보울을 위한 거의 완전한 환상의 통로를 형성하기 때문에 베어링은 축방향이나 반경방향의 어느 방향으로부터 미치는 하중도 지지할 수 있으며, 또한 베어링 부재를 보울로 구성함으로서 베어링은 완전한 베어링 지지체를 제공할 수 있다.

베어링의 축방향 하중에 대한 저항은 내부 및 외부 베어링 링(2 및 3) 사이의 여유간극(8 및 9)을 서로 오프셋시키므로서 증진되므로 보울에 대한 압축 하중의 비율이 증가되고 전단 하중의 비율은 감소된다. 이러한 효과는 내부 베어링 링(2)의 부분 환상홈(5)의 일측의 원통 표면(2A)의 직경을 부분 환상 홈(5)의 타측의 원통표면(2B)의 직경 보다 작게 하고 외부 베어링 링(3)의 부분 환상 홈(6)의 일측의 원통표면(3A)의 직경을 부분 환상홈(6)의 타측의 원통표면(3B)의 직경 보다 작게 함으로서 이루어진다. 부호(10)는 지브로서 그 일단부가 기둥(1)을 둘러싸며 브래키트 링(13)에 의하여 외부 베어링 링(3)에 연결되는 기대(12)에 수평 피버트(11)에 의하여 연결되어 있기 때문에 실제에 있어서 지브(10)는 외부 베어링 링(3)에 피버트된다. 부호(14)는 부호 (15)에서 지브(10)의 타측단에 연결되고 기둥(1)의 상부에 설치된 피버트 연결부 (16)에 연결된 러핑 장치(luffing mechanism)이다. 부호(17)는 케이블(18)에 의하여 호이스팅 후크(19)에 연결된 호이스팅 원치이며, 케이블(18)이 지브(10)의 외측단부에서 안내 풀리 위를 지나간다. 또한 호이스팅 원치(17)는 기대(12)에 지지되어 있으며 따라서 외부 베어링 링(3)에 지지되어 있다. 부호(20)는 기둥(1)을 둘러싸며 환상 브래키트(4)에 연결된 치형회전 링이며, 치형회전 링(20)은 기대(12)에 설치된 엔진실 (24)에 수용된 회전원치(23)의 구동축(22)에 설치된 구동 피니언(21)과 맞물려 있다. 또한 엔진실(24)은 리핑 장치(14)를 조작하는 구동장치를 수용한다. 부호(25)는 기대(12)에 의하여 지지된 조종실이다. 부호(26)는 지브(10)로부터의 추력선을 표시하며, 부호(27)는 자유 구동 보울(7)의 피치원 직경을 나타낸다.

실제로, 후크의 고장이나 또는 과도한 짐을 들어올리려고 하는 결과로 인하여 크레인을 쓰러뜨리려고 하는 경향이 있는 모든 하중이 부분적으로는 러핑 장치(14)를 경유하여 부분적으로는 수평 피버트(11)를 통하여 직접 기둥(1)에 전달된다. 피버트 연결은 핀 연결이기 때문에 이 피버트를 통하여 전달되는 하중은 직접하중이어야 한다. 즉 만곡하중은 전달될 수 없다. 따라서 피버트 연결을 통한 추력은 지브(10)를 따라감에 틀림없다. 이 경사 하중은 베어링의 주위둘레에 불균일하게 하중을 가하여 몇몇 기소를 뒤틀리게 하는 경향이 있다. 그러나 거의 전표면에 걸쳐 지지되는 보울은 어떠한 방향으로부터도 그러한 경사 하중을 지탱해낼 수 있으며, 또한 로울러와 비교하여 보울의 이동성이 크기 때문에 베어링 링의 어떠한 뒤틀림도 보울의 지지능력에 대하여 악영향이 적으며 비틀림 하중이 보다 잘 지탱된다. 원통표면(2B)의 직경과 동일하게 원통표면 (3A)의 직경을 만들므로소, 보울은 좀처럼 발생하지 않고 또 어떠한 경우에는 보울의 최대 단면적에 의하여 취하여지는 정확한 축방향 하중에 의해서만 최대 전단력을 받기 쉽다. 따라서 보울에 대한 하중의 대부분은 압축 하중이며 보울이 파손될 가능성은 훨씬 감소된다.

본 발명의 구조물은 특히 내부 및 외부 베어링 링(2 및 3)이 반분부분과 같은 부분으로 제작되는 경우 제작 및 조립이 간단하고 저렴하며 또 유지관리를 위한 점검이 용이하다.

보울의 단일링을 갖는 보울 베어링 구조물의 경우 비교적 유연성이 있기 때문에 적은 뒤틀림은 조정되며 더우기 거의 완전하게 밀폐된 억지 끼워 맞춤 보울과 링의 결합의 경우 과부하에 대하여 큰 강도를 부여하는 거의 단체 링의 효과를 제공하여 주기 때문에 단단하고 수직으로 잘 고정된 기둥에 의하여 지탱된 크레인을 쓰러트리려고 하는 경향이 있는 주요힘에 의하여 크레인이 쓰러지는 것은 사실상 불가능하다.

상술한 설명은 특히 데리크 크레인의 회전 베어링이 극히 심한 하중 및 응력 상태하에서 작용하는 부품이며 또 통상 크레인 구조물의 가장 값비싼 개별 품목임을 생각할 때 본 발명의 구조물에 의하여 제공되는 독특한 잇점을 이해하는데 용이하게 하여 줄 것이다.

본 발명의 잇점은 다음과 같은 조건으로 인하여 발생한다. 기대는 약간의 경사 모우먼트 이상은 결코 받지 않는다. 그 이유는 러핑 기어의 토핑 케이블(topping cables)이 기둥의 상부에 고정되어 있고 기둥은 크레인을 경사지게 하려는 경향이 있는 모든 하중을 지지하기 때문이다. 또한 지브의 추력선은 항상 보울의 피치원내를 통과하기 때문에 보울 베어링을 경사지게 하려는 경향이 전혀 없거나 또는 약간만 있다. 지브의 추력선과 기둥의 축을 포함하고 있는 평면에 평행한 보울의 피치원의 현에서 발생하는 힘의 시스템은 단부 지지체사이에서 하향으로 가해지는 하중을 갖는 간단히 지지된 비임에서 발생하는 것과 사실상 동일하며, 양단부 지지체에서의 반응은 비임이 경사지려고 하는 경향을 거의 또는 전혀 나타내지 않는 결과로 상향이 된다. 따라서, 링의 각 현은 경사지려고 하는 경향을 거의 또는 전혀 나타내지 않으며 링 전체도 경사지려고 하는 경향을 거의 또는 전혀 내지 않는다.

보울과 이들 베어링 표면 사이에 필연적으로 제공되는 간극은 보울이 어느 정도의 반경 이동을 가능하게 한다. 보울 베어링 표면과 동일한 반경을 갖는 보울은 베어링 표면과 선접촉을 하기 때문에 간극이 적은 경우 보울의 약간의 반경 이동만이 베어링 표면의 큰 원호를 커버하는데 요구됨을 알 수 있다. 본 발명에서는 이와 같은 현상이 이용된다.

데리크 크레인의 조작시, 지브의 각도는 일정하게 변경된다. 따라서 지브의 추력선은 일정하게 변경된다. 본 발명 구조물에서 이와 같은 추력은 상응하여 변화하는 방향으로 베어링의 보울에 가해진다. 보울은 어떤 형태의 굽힘 모우던트 또는 토오크를 전달할 수 없다. 따라서 추력이 변화하는 방향하에서 보울은 새로운 추력방향과 일직선이 되도록 베어링 링의 베어링 표면에 대하여 새로운 반경방향 위치로 이동한다. 상술한 작은 간극 특성으로 인하여 베어링 표면의 원호를 따라 이동하는 이들의 이동은 감지할 수 있을 정도이며 따라서 마모가 베어링 표면상에 잘 분포되어 베어링의 수명이 연장된다. 공지 형태의 보울 추력 베어링은 이와 같은 소망하는 특징이 나타나지 않는다. 공지형태의 추력 베어링은 컵모양의 두개의 중첩 베어링 링을 사용하며, 이들 베어링 링과 보울의 사이에는 보울이 베어링 표면과 접촉하는 보울상의 두개의 직경방향으로 대향된 지점을 제외하고 큰 간극을 두고 있다. 보울이 걸려 움직이지 않는 일이 없는 그러한 구조물에서는 매우 적은 반경방향 이동이 보울에 유용하므로 모든 마모가 베어링 표면을 따라 좁은 선에서 집중된다.

이들 문제는 반경방향 추력 및 축방향 추력만을 지지하도록 구성된 일정간격으로 이격된 베어링을 이용하는 구조물에는 적용되지 않으나, 상술한 바와 같이 슬리이브를 반드시 이용하는 그러한 구조물은 무겁고, 제작 비용이 많이 들 뿐만 아니라 유지 및 보수하기가 어렵고 비용이 많이 든다. 본 발명의 구조물은 가볍고, 제작 비용이 적게 들며 유지 및 보수하기가 매우 용이하면서도 매우 양질의 일정간격으로 이격된 로울러 베어링을 제공하고자 함에 있다. 사실상 베어링을 부분으로 제작하는 경우 베어링의 보통수명을 거의 두배로 하기가 용이하다. 베어링이 하중을 받으면 지브의 추력방향 때문에 사실상 모든 하중은 외부 베어링 링의 베어링 표면의 하반부 및 내부 베어링 링의 상반부에 의하여 지지되며 거의 모든 마모가 이들 절반부상에서 발생함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 마모량이 허용할 수 없는 정도로 되었을 때 베어링은 베어링을 제거함으로서 새로 갈 수 있는 바, 이러한 조치는 지브를 위하여 임시 지지체를 제공하고, 베어링 링 부분을 분리한 다음 베어링 링 부분을 전도된 베어링으로 대치함으로서 용이하게 이루어질 수 있다. 즉 링의 상부는 저부가 된다. 이와 같이 하면 그 때까지 전혀 마모되지 않은 베어링 표면의 절반부분들이 하중을 지지하게 된다. 보울은 바람직하다고 생각되는 경우 동시에 용이하게 대치할 수 있다.

단일 베어링은 크레인의 다른 부분을 분해함이 없이 용이하게 접근 가능하기 때문에 상술한 조작은 용이하고 신속하게 수행된다.

베어링 링의 통상 하중을 받지 않는 부분, 즉 외부 베어링 링(3)의 베어링 표면의 상부부분 및 내부 베어링 링(2)의 베어링 표면의 저부부분에 있어서의 있음직한 소량의 마모에 대하여 언급하였는 바, 그 이유는 예외적인 하중상태하에서 예컨대 최대 반경에서 예외적인 하중하에서 기둥은 지브에 대향하는 베어링 측에서 보울이 베어링 표면의 통상 하중을 받지 않는 부분과 일시적으로 접촉되기에 충분하게 베어링을 뒤틀 수 있도록 충분히 만곡될 수 있기 때문이다. 그러한 상태는 통상 짧은 기간일 수 있으며 마모가 전혀 일어나지 않거나 또는 무시할 수 있을 정도로 일어나게 하여야만 한다.

Claims (8)

1. 기대에 의하여 지지된 베어링 장치의 가동부재에 수평 피버트(11)를 경유하여 피버트 연결된 지브(10)와, 수평 피버트(11)에 대하여 지브(10)를 상승 및 하강시키도록 설치된 러핑 장치(14)와, 지브로부터 현수된 짐을 상승 및 하강시키도록, 설치된 케이블(18)과, 기대의 둘레로 지브를 회전시키도록 설치된 회전 기어를 갖는 데리크 크레인에 있어서, 기대는 기둥(1)을 형성하기 위하여 베어링 장치 위로 연장시키고, 러핑 장치의 러핑 케이블은 기둥(1)의 상부와 지브(10)의 상단부 사이에 연결시키고, 베어링 장치는 내부 및 외부 베어링 링(2 및 3)의 정합하는 부분 환상 홈(5 및 6)에서 유합하는 자유 구동 보울(7)의 단일링으로 구성시키고 내부 베어링 링(2)은 기둥(1)에 연결시키고, 또 베어링 장치는 지브(10)를 외부 베어링 링(3)에 연결시키는 수평 피버트(11)에 대하여 수직이 되도록 기둥에 위치시켜 수평 피버트(11)를 통하여 지브의 추력선(26)이 자유 구동 보울(7)의 단일 링의 피치원 직경(27)내를 통과하도록 함을 특징으로 하는 데리크 크레인.
2. 제1항에 있어서, 회전기어는 기둥(1)을 둘러싸고 기둥에 대하여 고정된 치형 회전 링(20)과 맞물리는 구동 피니언(21)을 지지하는 구동축(22)을 가지며 외부 베어링 링(3)에 지지된 회전원치(23)로 구성시킴을 특징으로 하는 데리크 크레인.
3. 제 2항에 있어서, 치형 회전 링을 기둥에 고정시킴을 특징으로 하는 데리크 크레인.
4. 제1항에 있어서, 부분 환상 홈(5 및 6)이 형성된 내부 베어링 링(2)의 원통 표면 (2A 및 2B)과 외부 베어링 링(3)의 원통 표면(3A 및 3B)은 내부 베어링 링(2)의 작은 반경의 원통표면(2A)이 외부 베어링 링(3)의 작은 반경의 원통 표면(3A)과 대향되고 또 큰 반경의 원통표면 (2B 및 3B)이 서로 대향되도록 부분 환상 홈(5 및 6)의 양측에 상이한 반경을 형성시켜 자유구동 보울(7)의 단일 링의 양측의 내부 및 외부 베어링 링(2 및 3) 사이의 여유간극을 반경방향으로 서로 오프셋시킴을 특징으로 하는 데리크 크레인.
5. 제1항에 있어서, 내부 베어링 링을 환상 브래키트(4)에 설치하되, 상기 환상 브래키트는 기둥 구조물과는 별개로 형성하는 한편 상기 기둥 구조물의 최소한 상부를 둘러싸면서 상기 기둥 구조물의 최소한 상부의 일체로 된 부분을 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 데리크 크레인.
6. 제1항에 있어서, 기둥을 형성하기 위하여 환상 브래키트가 인접한 동축 기둥부분에 삽입 및 용접될 수 있도록 환상 브래키트를 기둥(1)과 동일한 내부 및 외부 직경으로 형성시킴을 특징으로 하는 데리크 크레인.
7. 제1항에 있어서, 베어링 장치를 분할체(分轄體 : segments)에 의하여 형성시킴을 특징으로 하는 데리크 크레인.
8. 제1항에 있어서, 기둥이 통과하는 개구가 형성된 기대(12)로 기둥을 둘러싸되 상기 기대는 베어링 장치 위에 위치시키고 외부 베어링 링(3)에 연결시켰으며, 또 상기 기대는 지브를 기대 및 회전원치(23)에 연결시키는 피버트(11)를 지지하는 브래키트를 지지하도록 하였음을 특징으로 하는 데리크 크레인.

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