KR920003108B1 - 합성물질로 만든 가요성 기둥 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

합성물질로 만든 가요성 기둥

제1도는 본 발명 기둥의 개략적 정면도.

제2도는 제1도의 선 AA를 따른 평면의 횡단면도.

제3도는 제1도의 선 BB를 따른 평면의 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 강화 베이스 2 : 실린더

3 : 부력실 3' : 원추체

4 : 노출구조물 5, 5' : 연결부

본 발명은 합성물질로 만든 가요성 기둥(flexible column)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해양용의 합성물질로 만든 가요성 기둥에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용하는 용어 ＂해양응용물＂이란 영구적이거나 임시의 선박정박장치, 해양천공용 플랫포옴, 해양채유 및 제어용 플랫포옴, 해저플랜트용 출입탑 등과 같이 바다에 설치된 것들로 산업용이거나 비산업용인 것들을 모두 포함한다.

많은 해양산업 분야중 중요한 것은 해저로부터 탄화수소를 추출하는 것으로 알려져 있다. 이러한 분야에 대하여는 지진 및 천공탐사 활동을 하고 탄화수소를 육지로 운반하는 절차가 뒤따르게 된다. 해양분야중 비산업용 분야로서는 바다 환경에 대한 연구와 해저 및 기초에 대한 조사가 가장 특징적인 것이다.

상기 언급한 모든 적용분야에 대하여, 영국특허 제2,102,482호 및 제2,123,883호와 이탈리아 특허출원 제84 116 A/83호에서는 강철, 티타늄 또는 철근 콘크리트로된 일체식 구조물이나 망상형 구조물이 사용됨을 공개하고 있다. 상기 일체식 또는 망상형 구조물은 주초(plinth)와 주초로부터 뻗어 있는 속이 빈 고착 기둥을 포함하고, 그 굽힘강도율은 주초에서 기둥의 꼭대기로 갈수록 줄어들게 되어 있다.

일반적으로 이러한 형태의 해양 구조물은 기둥의 상단부에 있는 부력실(buoyancy chanber)의 사용을 예견할 수 있는데, 이 부력실은 기둥이 평형위치로부터 들어올려질때 회복력을 발생시키는 역할을 한다.

상기한 일체식 구조물의 형상, 시공법 및 성능 등은 예를들어 수심, 해양 환경조건, 작업 및 주변하중등과 같은 건설요소에 따라 변할 수 있다.

그러나, 상기한 일체형 또는 망상형 구조물은 일련의 단점을 갖고 있어서 그 응용범위에 한계가 있다. 예를들어, 강철 구조물은 부식방지의 필요성이 있고 또 그 구조물의 크기나 무게로 인해 바다에 위치시킬 때 어려움이 따르며, 사용된 재료를 후에 검사하고 수선을 행하여야 하는등 곤란한 점들이 있다. 이와 같은 문제점들은 티타늄을 구조물에 사용함으로써 부분적으로 해결할 수 있으나, 이 경우에는 티타늄이 고가이라는데 단점이 있다.

더구나, 300m이하의 저수심이나 중간 수심 정도에 상기 구조물을 적용하기에는 구조물의 가용성이 약해서 곤란하며 또한 수심이 깊은 경우에는 설치상의 문제점이 야기되는데, 이러한 문제점은 기계적 연결로 예견되는 특수 기술에 의해 해결할 수는 있으나, 이러한 기계적 연결에는 감독이 필요한 계속적인 제어와 유지를 요하여 상태가 나쁠때는 교체하여야 하는 불편함이 뒤따르게 된다. 또한 수심이 깊어짐에 따라 연결부의 조절이 더욱 어려워지게 되어 비용이 더욱 많이 들게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 자연섬유나 인공섬유 또는 합성섬유로 강화된 열경화성 수지로 구성되는 합성 물질로 만든 가요성 기둥을 사용하여 상기 언급된 결점이나 단점들을 극복할 수 있는 것을 제공함에 있다.

본 발명의 가요성 기둥은 속이 비었거나 채워져 있을 수도 있으며, 또한 바람직하게는 그 상부에 동일한 합성물질로 된 부력실을 구비하고 있다.

상기 기둥은 300m의 저수심이거나 중간 수심인 곳에서 특히 유용한데, 이는 강철, 티타늄, 철근 콘트리트 등과 같은 공지의 재료를 사용할때보다 더 높은 정점을 향해 변위를 허용하는 물리-기계적 특성을 상기 합성물질이고 갖고 있다는 점에서 특히 그렇다. 따라서, 필요한 회복강도를 만드는 부력실에 있는 본 발명은 상당히 유용한 것이 된다.

본 발명의 기둥은 어떠한 깊이나 수심에서도 사용할 수가 있는데, 이는 종래의 기계적 연결이나 다른 이동형 부품의 사용으로는 예상할 수 없었으며 또한 본 발명의 기둥은 부식방지를 위한 계속적인 조치가 필요하지도 않게 된다.

또한, 본 발명에서는 합성물질을 사용함으로서 선행기술에 의한 유사한 구조물보다 중량을 70%까지 감소시킬 수 있다.

본 발명의 기둥은 수심의 깊이에 따라 중력 받침판이나 금속 망상구조물 또는 말뚝받기 구조물등의 공지 기술에 의해 해저에 고정된다.

합성물질로 바람직하게 만들어진 구조물은 부력실에 연결되어 바다 표면으로 노출되고 그곳에 도구와 장치가 놓여져서 기두 자체의 기능을 하게 된다. 따라서, 정박용기둥으로 사용될때는 상기 구조물에 원유조절 및 분배장치와 함께 선박용 정박수단이 놓여지게 된다.

본 발명의 기둥을 만드는데 사용되는 열경화성수지로는 불포화성 폴리에스테르수지 또는 비닐에스테르수지, 에폭시 및 폴리우레탄 수지등이 있다. 이중에서 비스페놀계 수지 및 이소프탈계 수지와 같은 불포화성 폴리에스테르수지가 바람직하다.

또한, 사용되는 섬유들로는 유리섬유, 암섬유, 탄소섬유, 아크릴계 섬유, 케블라(Kevlar)와 같은 아라미딕계 섬유등이 있고, 이중유리섬유가 이러한 형태의 구조물용 합성물에 최대의 탄성을 준다는 점과 비용/성능 비율로 인해 바람직하다.

상기 섬유들은 티슈와 같은 것으로 또는 티슈 형태로 사용될 수 있다. 이 섬유들은 불규칙하게 배열되어 있거나 바람직하게는 연속성의 단절없이 세로의 일방향 단일 필라멘트의 다발형이며, 나선형으로 그 주위를 감싸는 필라멘트에 의해 유지되는 스테이플(staple)이나 연속형 야안(yarn)일 수 있다.

본 발명의 기둥을 만드는데 사용되는 합성물질을 제조하는데는 어떠한 섬유/수지의 무게비도 사용가능하고 무게비가 80/20-20/80사이, 바람직하게는 60/40-40/60사이도 사용할 수 있다.

합성물질의 제조를 미리 만든 주형에 자동 또는 반자동으로 주입 침전시켜 공지의 기술로 행한다.

기둥은 바다의 깊이와 모든 기둥이 지탱해야 하는 응력에 따라 외경과 두께가 정해진다. 어떠한 경우라도 0.5-10m 사이의 외경이면 2000m까지의 깊이에 충분하다.

속이 빈 기둥을 사용할때는 동일한 깊이내에서는 벽의 두께가 2-10㎝인 것이 바람직하다.

일반적으로 기둥은 그 외경이 해면에서 해저쪽으로 증가하는 방법으로 테이퍼(taper)진다. 해면에서 수미터 아래에 떨어져 기둥상에 위치한 부력실은 수심에 따라 또 기둥에 작용하는 응력에 따라 그 형태와 용적이 정해진다.

어떤 경우든, 추력실(thrust chamber)을 구비하는 것이 바람직한데, 이 추력실의 용적은 외력으로 인한 기둥의 어떤 굴곡을 균형 잡히게 하는 합성물질 구조물의 탄성과 협조하여 함께 부력실을 안전하게 한다.

구형이나 실린더형의 부력실은 기둥외경의 1.5-5배 정도의 외경을 갖고 있는 것이 바람직하다.

부력실은 또한 충분히 높은 응력을 지탱하여야 하므로 그 두께가 2-50㎝사이인 것이 바람직하지만 실린더와 두께와 동일한 크기 정도의 두께로 만들어져야 한다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 기술한다. 여기서 기술되는 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이로서 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.

도면에는 150-250m의 수심에 적합한, 해안정박용으로 사용되는 가요성 기둥이 도시되어 있는데, 이 기둥은 출발물질이 비스페놀 A와 푸말산이고 섬유/수지 비율이 40/60-60/40사이인 유리섬유의 불포화성 폴리에스테르 수지로 구성되는 합성물질로 만들어진다.

유리섬유는, 염속형 단일 필라멘트의 다발형태로 부분적으로 상기 다발주위를 나선형으로 감싸는, 기둥축과 부분적으로 나란히 배열된다.

도면에서, 최대폭이 40m이고 높이가 약 10-20m이며 전체 중량이 최소한 1000톤인 강화 베이스(1)에 합성물질로 만든 가요성 기둥이 설치되는데, 이 기둥은 속이 빈 실린더(2)와 부력실(3)과 노출 구조물(4)로 이루어진다.

연결부(5,5')에 의해 베이스에 고정된 빈 실린더(2)는 직경이 2-5m이며 벽 두께는 100-300㎜이며 하부단쪽으로 갈수록 점점 증가한다. 양끝에 2개의 원추형 원추체(3')가 있는 실린더(3＂)를 구성하는 부력실(3)은 길이가 약 50-100m이고 직경이 5-15m이며 벽 두께가 50-150㎜이다. 노출구조물(4)은 길이가 5-30m이고 직경이 1-10m이며 벽 두께가 100-300㎜이다. 부력실(3)과 노출구조물(4)은 기둥과 동일한 합성물질로 만들어진다.

본 발명의 기둥은 다른 해양분야에서도 사용할 수 있다. 도면에는, 예를들어 설명하기 위한 것이지 이에 한정하려는 것은 아닌, 오일 선적 작업을 행하기 위한 유조선(a) 정박용의 기둥이 나타나 있다. 이 경우에는 구조물의 안쪽에는 운반축(도시되지 않음)에 연결된 급유관(역시 도시되지 않음)이 있고 구조물(4)에는 통상적으로 원유의 분배 및 조절시스템의 사용이 예컨된다.

상기한 가요성 기둥은 파도높이이 Hs=9m이고 평균 교차주기 Tz=9초인 파다에서 300,000톤까지의 재화 중량(dead-weight capacity)을 가지는 선박의 정박용으로 사용할 수 있다.

Claims (10)

1. 기둥이 설치되는 강화 베이스에 의해 300m이하의 바다 깊이에 설치되며, 이 기둥은 속이빈 실린더와 부력실 및 노출 구조물을 포함하는 일체형 구조로 되어 있는 해양 응용물용 가요성 기둥에 있어서, 상기 일체형 구조는 섬유로 강화된 열경화성 수지의 합성물질로 만들어지고, 상기 섬유는 연속엇이 단절없이 세로로 배열된 일방향 단일 필라멘트의 다발 형태로 사용되며 그들 주위를 나선형으로 감싸는 필라멘트에 의해 서로 유지되고, 상기 섬유는 천연섬유, 인공섬유 및 합성섬유로 구성되며, 상기 수지는 불포화 폴리에스테르수지, 에폭시수지, 비닐에스테르수지 및 폴리우레탄수지중에서 선택됨을 특징으로 하는 가요성 기둥.
2. 제1항에 있어서, 상기 가요성 기둥이 속이 비어 있거나 채워져 있는 것임을 특징으로 하는 가요성 기둥.
3. 제1항에 있어서, 상기 가요성 기둥이 그 상부에 동일한 합성물질로 만든 부력실을 갖고 있음을 특징으로 하는 가요성 기둥.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 부력실에 수면위로 노출된 구조물이 연결되고 기구와 장치가 기둥역할을 하도록 배치되어 있음을 특징으로 하는 가요성 기둥.
5. 제1항에 있어서, 섬유/수지의 무게비가 20/80에서 80/20사이인 것임을 특징으로 하는 가요성 기둥.
6. 제1항 또는 제6항에 있어서, 섬유가 유리섬유임을 특징으로 하는 가요성 기둥.
7. 제1항에 있어서, 기둥의 외경이 0.5-10m사이임을 특징으로 하는 가요성 기둥.
8. 제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 기둥은 속이 비어 있는 기둥이며 그 벽 두께는 2-100㎝ 범위에 있음을 특징으로 하는 가요성 기둥.
9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 부력실은 그 벽 두께가 2∼50㎝이고 그 외경은 기둥외경의 1.5-5배임을 특징으로 하는 가요성 기둥.
10. 제1항에 있어서, 기둥의 길이가 300m 이하임을 특징으로 하는 가요성 기둥.

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