KR890001341B1 - 방현재 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방현재

제1도는 셀형 방현재(cell type marine fender)의 하중-변형선도.

제2도는 종래의 셀형 방현재의 입단면도.

제3도는 제2도의 방현재의 변형거동 설명도.

제4도는 본 발명에 따른 방현재의 1실시예의 입단면도.

제5도는 제4도의 방현재의 변형거동 설명도.

제6도는 시험될 각 방현재의 변형률-반력선도(실선) 및 변형률-흡수 에너지선도(점선).

제7a도 내지 제7d도는 본 발명에 따른 환상요홈의 구체적인 실시예의 부분 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 방형재와 복수개의 환상요홈을 갖는 종래의 방형재의 최종 압축상태를 설명하는 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중공 원통체 2 : 플랜지

3,3',3" : 환상요홈 4 : 환상강성보강판

5 : 필렛보강부 6 : 볼트 구멍

본 발명은 방현재, 특히 그 일 단부가 안벽(岸壁)에 고정하기 위한 취부 플랜지를 구비하고 그 타단부가 충격 수취 부재용 취부 플랜지를 구비하며 고무 또는 고무 탄성 재료로 된 중공 원통체와, 양 플랜지의 각각에 매설된 환상 강성 보강판 및, 중공 원통체의 각 플랜지의 푸트부(foot portion)에 구비된 플렛(fillet) 보강부로 구성된 소위 셀형 방현재의 개량에 관한 것이다.

이 형식의 셀형 방현재의 접현하중(berthing load)하에서 중공 원통체가 횡 방향으로 블록하게 변형되는, 접현충격에 대한 변이곡선을 나타내며, 또한, 제1도에 실선(B)으로 도시한 것과 같이 반력의 증가율 감소 단계로부터, 반력이 거의 고정치를 유지하는 단계 즉, 소위 좌굴 변형 단계를 거쳐, 중공 원통체의 내면의 상호 접촉 상태에서 발생된 압축 변형 단계까지 신장하는 바, 상기 셀형 반현재는 상단히 높은 흡수 에너지를 가지므로 일본 등 외국에서 널리 애용되고 있다.

그러나, 상기 좌굴 변형의 정확한 발생을 유도하기 위해, 지금까지는, 1조의 환상요홈을 수직 하중하에 발생된 중공직 원통체의 초기 외향 팽창구역(wutward-bulging region)의 경계부근에 배치 하였다. 종래의 방현재를 도시하는 제2도에서, 참고부호(1)는 중공 원통체, 참고부호(2)는 방현재를 취부하거나 충격 수취 부재를 취부하기 위한 플랜지, 참고부호(3)는 환상요홈, 참고부호(4)는 플랜지(2)내에 매설된 환상강성보강판, 참고부호(5)느 플랜지(2)의 푸트부 상에 구비된 필렛보강부, 참고부호(6)는 플랜지(2)용 볼트구멍이다.

종래의 셀형 방현재는 압축 변형의 최종 상태에서 제3도와 같은 형태를 취하며, 동도로부터, 환상요홈으로 인해 좌굴 변형이 제한을 받기 때문에, 원통체(1)의 양단부 부근에는 직원통부(1'a)가 존재됨을 알 수 있다. 좌글 변형후, 원통체(1)의 내면의 상호 접촉(7)은 변형을, 제1도의 특성곡선(B)이 급격히 상승하는 단순 압축 변형으로 변화시키도록 한다. 즉, 종래의 방현재는 셀형 방현재의 높이 또는 플랜지의 외면 사이의 거리(H)로부터 변형량(δ₁)을 감한값까지 압축된다. 따라서 중공 원통체(1)의 변형 과정은 환상요홈(3)에 의해 불리하게 제한된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 결점을 제거하고, 중공 원통체의 전체 높이에 걸쳐 그 변형을 유도하는 것이다.

본 발명에 따라서, 그 일 단부가 안벽용 취부 플랜지를 구비하며 그 타단부가 충격 수취부재용 취부 플랜지를 구비하는 고무 또는 고무 탄성 재료로 된 중공 원통체와, 양 플랜지의 각각에 매설된 환상강성 보강판 및, 중공 원통체의 각 플랜지의 푸트부 상에 구비된 필렛 보강부로 구성되는 방형재에 있어, 환상요홈이 상기 원통체의 각 단부에 있는 상기 필렛 보강부에 인접한 구역에 형성되도록 개량된다.

이하 첨부 도면을 참고로 본 발명을 상세히 서술한다.

본 발명에 따라서 제4도와 같이 환상요홈(3')이 원통체(1)의 원주상에 걸쳐 각 플랜지(2)의 푸투부상에 구비된 필렛보강부(5)에 인접한 구역에 형성된다. 그 결과, 좌굴 변형이 환상요홈(3')에 의해 강제적으로 발생됨으로써, 변형량은 제3도에 대응하는 제5도에서와 같이 본 발명에 따른 셀형 방현재의 압축 변형에서의 최종 형태의 δ₂의 값까지 증가된다. 따라서 에너지 특성 곡선은 제1도의 점선(A)과 같이 상당히 개량된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 1조의 환상요홈(3')의 각각의, 원통체의 각 단부의 플랜지로부터 측정하여, 플랜지 사이의 거리(H)의 0.07 내지 0.2배의 범위에 상당하는 필렛보강부의 인접구역에 배치된다. 예를들어, 플랜지 사이의 거리(H)가 1,450mm, 중공 원통체의 외경(D)이 1,360mm, 원통체의 벽 두께(T)가 225mm, 플랜지의 직경이 1,850mm인 표준 크기를 갖는 셀형 방현재에 상기 지정범위가 적용될 때, 전체 압축 변형률은 약 5%증가되며, 그 결과 흡수 에너지는 10 내지 15%증가 될 수 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보 129,696/79호에는 다수의 환상요홈이 구비된 동일크기의 원통체 방현재가 제안되어 있다. 이 방현재와 비교한 결과, 본 발명은 상당히 우수한 것이 확인되었다.

이 사실을 하기 실험에 의해 상세히 서술키로한다. 즉, 동일 크기의 7개의 방현재가 시험을 위해 준비되었다. 그중, 우선 플랜지(2)의 외면으로부터 측정하여, 플랜지사이의 거리(H)의 0.03 내지 0.25배의 범위 내에서, 각 요홈(3')의 위치가 상이한 1조의 환상요홈(3')을 갖는 5개의 시험품에 대하여 방현재 성능을 시험하였다.

시험품 1

환상요홈의 외연부의 위치 : 45mm(0.03H)

환상요홈의 크기 : 반경 25mm인 반원

시험품 2

환상요홈의 외연부의 위치 : 100mm(0.07H)

환상요홈의 크기 : 반경 20mm인 반원

시험품 3

환상요홈의 중심부의 위치 : 200mm(0.14H)

환상요홈의 크기 : 반경 15mm인 반원

시험품 4

환상요홈의 내연부의 위치 : 290mm(0.2H)

환상요홈의 크기 : 반경 10mm인 반원

시험품 5

환상요홈의 중심부의 위치 : 360mm(0.25H)

환상요홈의 크기 : 반경 5mm인 반원

각 시험품에 대해 압축 시험이 행하여, 제6도의 실선과 같은 변형률-반력의 결과를 얻었다. 이어서, 상기 결과로부터 흡수 에너지를 계산하여 동일 도면에 점선(A)으로 표시하였다. 반력의 최대치가 변형률-반력선도에서 76톤이라는 사실로부터 76톤 까지의 수치내에서 단위 반력당 흡수에너지가 최대로 되는 각 시험품의 사용범위를 결정하였다. 그후, 각 시험품의 흡수에너지를 제6도로부터 하기와 같이 판독했다.

시험품 1 29.0ton.m

시험품 2 33.0ton.m

시험품 3 32.0ton.m

시험품 4 30.8ton.m

시험품 5 28.3ton.m

상기에서 명백한 바와같이, 시험품 2,3 및 4는 흡수 에너지가 제2도의 종래 기술에 상응하는 시험품 5 및, 비교에로서 필렛보강부(5)에 위치한 환상 요홈을 갖는 시험품 1보다 상당히 높다. 따라서, 본 발명에 따른 시험품 2 내지 4의 흡수 에너지는 시험품 5에 상응하는 종래기술에 비해 9 내지 17% 증가된다.

또한, 제6도에 도시된 바와같이 시험품 5에 상응하는 종래 기술의 변형률은 약46%인, 반면, 시험품 2 내지 4의 변형률은 52 내지 49%이며, 이것은 종래 기술에 비해 약 5 내지 6%의 증가를 나타낸다.

환상요홈(3')이 반원형상을 갖고, 플랜지 사이의 거리(H)에 대해 0.07H 내지 0.2H의 구역내에 위치할 때, 좌굴 변형을 강제적으로 발생할 수 있는 요홈(3')의 최소 반경은 실험 결과, 시험품 2의 경우에 0.006H 내지 0.015H의 범위 내가 바람직하다.

또한, 환상요홈(3')의 단면 형상은 제7a도 내지 제7d도와 같이 변화될 수 있으며, 여기에서, 제7a도는 깊이(a)와 저부폭(b)을 갖는 사다리꼴 요홈을, 제7b도는 깊이(a)와 반경(r)을 갖는 오홈을, 제7c도는 제7b도와 동일한 원호 요홈과 이 원호 요홈의 내연부에 인접한 깊이(c)를 갖는 평탄 요홈을, 제7d도는 원호 요홈에 접선 방향인 폭(d)의 경사벽을 갖는 저부가 둥근 삼각요홈을 도시한다. 이 경우, 방현재 성능은 치수 a,b,c,d 및 r을 각각 a : 0.005-0.01H, b : 0.01-0.01H, c : 0.001-0.01H, d : 0.01-0.2H 및 r : 0.005-0.02H의 범위로 선택함으로써 중공 원통체의 강도상의 문제없이 유리하게 개량될 수 있다.

다음, 다수의 환상요홈을 구비하며 상술한 것과 동일한 크기를 갖는 원통형 방현재에 대해 동일한 시험을 행했다.

시험품 6

2개의 환상요홈을 시험품 2 및 3의 위치에 배치하였다.

시험품 7

3개의 환상요홈을 시험품 2,3 및 4의 위치에 배치하였다.

압축 시험의 결과로서, 시험품 6 및 7은 제6도의 쇄선과 같은 변형률-반력곡선을 가지며, 그것으로부터 제6도의 점선(B) 및 (C)와 같은 흡수 에너지를 얻는다. 반력이 76톤 까지의 사용 범위에 있어서, 시험품 6 및 7의 각각의 흡수 에너지는 하기와 같다.

시험품 6 29.0ton.m

시험품 7 28.5ton.m

상기로부터 명백한 바와같이, 본 발명에 따른 시험품 2 내지 4의 흡수 에너지는 다수의 환상요홈을 구비한 시험품 6 및 7에 비해 14 내지 16%증가된다. 이것은 다수의 환상요홈을 구비한 원통형 방현재가 압축 변형을 받을 때, 중공 원통체의 외향 팽창 변형이 다수의 환상요홈의 존재로 인해 용이하게 발생하는사실에 기인하며, 결과적으로 반력은 변형의 거의 전과정에 걸쳐 낮아지며(제6도 참조), 흡수에너지는 감소한다.

또한, 제8도의 쇄선에서 보는 바와같이 중공 원통체는 압축 변형의 최종 상태에서 다수의 환상요홈(3")에서 외향 팽창 되므로, 원통체 내면의 상호 접촉은 화살표(8)와 같이 팽창부의 비교적 내측 위치에서 유발된다. 결과적으로, 플랜지(2)에서의 작용점(화살표 9)과 접촉점(8) 사이의 모우멘트 아암의 길이는 단면 형상을 보아 짧아져 소위 스프링 상스는 높아지고 또한 최종 압축 상태로부터의 반력 상승은 급격하다. 따라서, 다수의 환상요홈(3")을 갖는 원통형 방현재가 사용 범위의 한계를 초과하면, 안벽이나 선박의 현을 파손할 우려가 유발된다. 특히, 선박이 소정의 접현 속도를 초과한 속도로 자주 접현되기 때문에 사용 범위를 약간 초과한 상태에서의 방현성능은 중요한 의미를 갖는다. 이와 관련하여, 종래 기술인 시험품 5에 대해서도 환상요홈(3)은 플랜지(2) 부근에 위치하지 않으므로, 원통체의 굽힘은 날카롭지 않고 내면의 상호 접촉은 팽창부의 비교적 내측 위치에 위치하여서 최종 압축 상태로부터의 반력 상승은 급격해 진다.

그 반면 본 발명에 따라서, 종공 원통체는 제8도의 실선과 같이 플래지(2) 부근위치에서 굽혀지므로, 굽힘은 날카롭고 내면의 상호 접촉은 종래 기술과 비교하여 팽창부의 비교적 외향 위치(화살표 10)에 위치한다. 그 결과, 최종 압축 상태로부터의 반력 상승은 제6도에서 보는 바와같이 완만하므로, 방현재가 사용 범위의 한계를 초과하더라고 위험한 상황이 급히 유발되지 않는다.

전술한 바와같이 본 발명에 따른 셀형 방현재에 있어서, 환상요홈이 중공 원통체의 각 단부에서의 플랜지 푸트부상에 구비된 필렛 보강부에 인접한 구역에 위치하므로, 방현재에 작용하는 수직 하중으로부터 유발된 팽창 변형이 플랜지의 푸트부 부근에서 유도됨으로써, 상기 팽창 변형 후 좌굴 변형을 포함하는 중공 원통체의 압축 변형 과정이 플랜지의 취부 강도에 영향을 줌이 없이 원통체 전체길이에 걸쳐 신장하도록 확대된다. 그 결과, 방현 성능은 상당히 개량되며 최종 압축 상태로부터의 상승은 더욱 완만해지므로, 본 발명에 따른 방현재는 선박의 비정상적인 접현에 대해 충분히 대처할 수 있다.

Claims (9)

1. 일 단부가 안벽용 취부 플랜지를 구비하고 타단부가 충격 수취 부재용 취부 플랜지를 구비하며 고무 또는 고무 탄성재로된 중공 원통체와, 양 플랜지의 각각에 매설된 환상 강성 보강판과, 중공 원통체의 각 플랜지의 푸트부에 구비된 필렛 보강부 및, 상기 플랜지로부터 측정하여 상기 플랜지 거리(H)의 0.07H 내지 0.2H의 범위에 있는, 상기 원통체의 각 단부의 상기 필렛 보강부에 인접한 구역의 상기 원통체의 축벽 내에 형성된 환상요홈으로 구성된 방현재.
2. 제1항에 있어서, 상기 환형요홈은 단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 방현재.
3. 제2항에 있어서, 상기 환형요홈은 폭이 0.01-0.1H, 길이가 0.005-0.01H 범위의 내벽을 갖는 것을 특징으로 하는 방현재.
4. 제1항에 있어서, 상기 환형요홈은 단면이 원호인 것을 특징으로 하는 방현재.
5. 제4항에 있어서, 상기 환형요홈은 0.005-0.02H 범위의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 방현재.
6. 제1항에 있어서, 상기 환형요홈은 원호 단면과 그에 인접한 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 방현재.
7. 제6항에 있어서, 상기 원호 단면은 0.005-0.02H 범위의 곡률 반경을 갖고, 상기 평탄 단면은 0.001-0.01H 범위의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 방현재.
8. 제1항에 있어서, 상기 환형요홈은, 원호부에 접선 방향인 경사벽을 갖는 둥근 감각 요홈저부를 갖는 것을 특징으로 하는 방현재.
9. 제8항에 있어서, 상기 둥근 삼각 요홈 저부는 0.005-0.1H 범위의 깊이와, 길이(요홈의 최내측부로부터 상기 외벽까지의 길이)가 0.01-0.2H 범위인 경사벽인 것을 특징으로 하는 방현재.

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