KR100304341B1 - 인양 화물의 진자진동 방지 장치 - Google Patents

Abstract

항만에 설치되어 있는 콘테이너 크레인을 이용하여 화물선에 실려있는 콘테이너를 부두로 또는 부두에서 화물선으로 적하할 경우, 크레인의 로프의 끝에 매달려 있는 콘테이너에서 발생하는 진자 운동을 방지할 수 있는 인양 화물의 진자진동 방지 장치가 개시되었다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 콘테이너를 적하하는 콘테이너 크레인에 있어서, 직선형태의 본체부(15), 상기 본체부(15)의 양단부에 본체부(15)와 직각을 이루고 서로 반대 방향으로 일정 길이로 형성된 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21), 상기 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21)에 로프 고정부의 길이 방향으로 동일 간격을 두고 각각 형성되어 있는 제 1 및 제 2 로프홀(25, 26), 상기 본체부(15)의 하부에는 본체부(15)를 헤드 블록에 고정하기 위한 고정대(30)가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

인양 화물의 진자진동 방지 장치{Antisway machine of floating load by container crane}

본 발명은 항만에 설치되어 있는 콘테이너 크레인을 이용하여 각종 화물을 들어올리거나 일정 장소로 이동할 경우 크레인의 로프의 끝에 매달려 있는 콘테이너에서 발생하는 진자 운동을 방지할 수 있는 인양 화물의 진자진동 방지 장치에 관한 것이다.

수많은 수출입 물건이 드나드는 항만에는 콘테이너만을 전문으로 이송하는 콘테이너 크레인이 설치되어 있다. 콘테이너 크레인은 육상에서 콘테이너선까지, 혹은 콘테이너선에서 육상까지 콘테이너를 나르는 운반기구이다.

도 1a는 일반적인 콘테이너 크레인의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 1b는 일반적인 콘테이너 크레인의 헤드 블록부를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 상기 도면에 나타나 있는 콘테이너 크레인의 각 구성 요소들을 살펴보면 다음과 같다.

도면 부호 1은 트롤리(Trolley)로서 하부에 연결되어 있는 헤드 블록(3)을 사용하여 콘테이너(4)를 지지하도록 한 후, 콘테이너(4)를 필요한 장소로 이동할 수 있도록 한다. 2는 트롤리가 직선 운동을 하도록 하는 런웨이(runway)이다.

이러한 콘테이너 크레인은 콘테이너를 들어올리거나 내리는 기능을 하는 호이스트부, 콘테이너를 지지하는 트롤리(Trolley)를 전, 후로 동작시키는 트롤리부, 트롤리부에 의해 운반되는 콘테이너가 동작을 멈추었을 경우, 관성에 의해 발생하는 콘테이너의 진자 운동을 없애주는 진동 제거부, 콘테이너선의 접안 상태에 따라 콘테이너의 크레인의 조절부, 콘테이너를 들어올리는 헤드블록으로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖고 있는 콘테이너 크레인을 사용하여 화물을 인양하고, 필요로 하는 장소로 콘테이너를 이동시킬 때, 인양 화물은 진자 운동을 하게 되는데 이를 인양 화물의 진자 운동이라 한다.

도 1에서 theta 1은 로프의 초기 경사각으로서 정적평형상태에서 인양로프와 수직선 사이의 각을 나타내고, theta 2 는 진자 진동각으로서, 콘테이너에 외적 교란력이 작용할 때, 인양계의 정적 평형이 불안해지고 새로운 평형 상태를 찾아서 인양 화물이 운동하게 되는데, 이때의 인양 화물이 운동하는 진폭을 의미한다. 그리고 phi 는 횡진동각으로서, 콘테이너의 자체 중심축에 대한 회전각임을 알 수 있다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 진자진동은 횡진동을 수반한다. 이러한 횡진동외에도 콘테이너는 자체 중심축에 대해서 3가지 진동을 하게 된다. 콘테이너의 3가지 진동은 도 2에 도시되어 있다.

도 2에는 콘테이너 크레인을 이용하여 콘테이너를 인양할 때, 콘테이너의 X, Y, Z 축 방향에서 발생하는 진동을 도시하고 있다. 상기 도 2에 의해 컨테이너 크레인에 의해 인양되는 콘테이너는 X, Y, Z 축에 대하여 진동함을 알 수 있다. 이때 X 축에 대한 인양 화물의 회전 운동은 종진동, Y 축에 대한 인양 화물의 회전 운동은 뒤틀림 진동, Z 축에 대한 인양 화물의 회전 운동은 횡진동이라 한다. 상기한 3가지 진동들은 도 1의 초기 경사각 theta 1에 의해서 진자 진동각 theta 2와 밀접한 관계를 갖기 때문에, 진자 진동이 theta 2 만큼 발생할 때 이에 비례하여 phi 만큼의 횡진동이 발생한다.

이와 같은 콘테이너 인양중에 콘테이너에 발생하는 세 방향에 대한 진동과진자진동에 의하여 콘테이너를 필요로 하는 장소에 정확히 내려놓지 못하는 일을 발생하게 되었다.

콘테이너를 필요로 하는 장소에 정확히 내려놓기 위해서는 상기한 진자 진동이 화물의 적하에 영향을 주지 않을 정도로 감소될 때까지 기다려야 하므로, 화물의 적하에 필요로 하는 시간이 길어지게 된다. 또한 크레인 구조의 안전성에도 좋지 않은 영향을 미친다.

크레인의 고속화 대형화가 되면서 이 문제는 더욱 중요하게 부각되고 있고, 크레인의 무인화를 위해서 반드시 해결해야 할 문제로 대두되고 있다.

들어올린 콘테이너를 빠른 시간내에 정확한 장소에 내려놓기 위해서는 콘테이너 인양시 크레인에서 발생하는 진자 운동을 제거해야 한다. 이러한 진자 운동의 제거를 위한 기술은 오랜동안 계속적으로 개발되었으나, 실질적으로 사용되고 있는 것은 없는 실정이다.

이제까지 개발된 진자 진동 방지장치는 제어효과가 숙련된 크레인 운전자의 수작업에 의한 제어 효과보다 낮고, 진자 진동 방지장치가 작동될 때 크레인 운전자의 피로를 가중시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기 로프 경사각을 증가시키고 횡진동에 대해서 큰 복원력과 감쇄력을 주어 콘테이너 인양시 발생하는 진자 운동을 빠른 시간내에 감쇄시킬 수 있는 콘테이너 크레인의 진자 진동 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명 진자 진동 방지 장치는 콘테이너를 적하하는 콘테이너 크레인에 있어서, 직선형태의 본체부, 상기 본체부의 양단부에 본체부와 직각을 이루고 서로 반대 방향으로 일정 길이로 형성된 제 1 및 제 2 로프 고정부, 상기 제 1 및 제 2 로프 고정부에 로프 고정부의 길이 방향으로 동일 간격을 두고 각각 형성되어 있는 제 1 및 제 2 로프홀, 상기 본체부의 하부에는 본체부를 헤드 블록에 고정하기 위한 고정대가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 일반적인 콘테이너 인양계의 구조를 개략적으로 나타내는 구성도.

도 1b는 일반적인 콘테이너 크레인의 헤드 블록부를 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 콘테이너의 X, Y, Z 축 진동을 설명하기 위한 도면.

도 3은 초기 로프 경사각이 진자 진동에 미치는 영향을 보여주는 그래프.

도 4a는 본 발명에 따른 진자진동 방지 장치의 형태를 나타내는 사시도.

도 4b는 본 발명에 따른 진자진동 방지 장치의 형태를 나타내는 측면도.

도 4c는 본 발명에 따른 진자진동 방지 장치의 형태를 나타내는 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 콘테이너의 진자 운동 방지 장치를 채택한 콘테이너 크레인의 헤드 블록의 일실시예를 나타내는 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

15:본체부 20, 21:제 1, 제 2 로프 고정부

25, 26: 제 1, 제 2 로프홀 30:고정대

도 3은 초기 로프 경사각이 진자 진동에 미치는 영향을 보여주는 그래프로서, 로프 길이(l)가 30 m 이고, 트롤리위에서의 로프 간격(a)이 5 m 인 경우에서의 실험 데이터이다.

도 3에서 알 수 있듯이 a 값과 l 값에 대해서 초기 로프 경사각(b) 값이 크다는 것은 초기 로프 경사각이 큰것을 의미하고, b 값이 클수록 즉 초기 로프 경사각이 클수록 진자진동폭은 감소하고 횡진동 진폭은 증가함을 알 수 있다.

횡진동은 진자 진동에 비해서 감쇄속도가 빠르기 때문에 초기 로프 경사각을 증가시키면, 진자 진동폭도 작고 매우 빠르게 감쇄됨을 알 수 있다. 따라서 콘테이너 인양 장치는 초기 로프 경사각을 최대한 증가시킬 수 있는 장치이어야 한다.

도 4a, 4b 및 4c 는 본 발명에 따른 진자 진동 방지 장치의 사시도, 측면도 및 정면도로서, 상기 진자 진동 방지 장치는 다음과 같이 구성되어 있음을 도시하고 있다.

직선형태의 본체부(15)의 양단에는 본체부(15)와 직각을 이루고 서로 반대방향으로 일정 길이의 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21)가 형성되어 구성된다. 본체부(15)의 양단에 형성된 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21)에는 제 1 및 제 2 로프홀(25, 26)이 형성되어 있어, 트롤리와 헤드 블록을 연결하는 로프가 통과할 수 있도록 한다. 로프홀(25, 25`, 26, 26`)은 로프 고정부(20, 21)의 길이 방향으로 동일 간격을 두고 형성되어 있고, 또한, 본체부(15)의 하부에는 활차를 고정하기 위해 고정대(30)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 동작하게 된다.

도 4b 에 도시되어 있는 바와 같이 트롤리의 일측에 연결되어 있는 로프를 제 1 로프 고정부(21)에 형성되어 있는 제 1 로프홀(25)을 통과시킨 후 제 1 활차(31)에 연결되고, 다시 제 1 로프홀(25)을 지나 트롤리에 연결된다.

또한, 트롤리의 다른 일측에 연결되어 있는 로프는 제 2 로프 고정부(22)에 형성되어 있는 제 2 로프홀(26)을 통과하여 제 2 활차(32)에 연결된다. 제 2 활차(32)에 연결된 로프는 제 2 로프홀(26)을 지나 트롤리로 연결된다.

도 5는 본 발명의 콘테이너의 진자 운동 방지 장치(10)를 채택한 콘테이너 크레인의 헤드 블록의 일실시예를 나타내는 사시도이다. 도 5에서 활차가 서로 엇갈려 설치되어 있음을 알 수 있다.

이와 같이 구성하여 로프의 경사각을 크게 하면 크레인에 의한 콘테이너 인양시 외력에 의해 발생하는 콘테이너의 진자 진동을 빠른 시간안에 감쇄시킬 수 있다.

상기한 구성에 따른 본 발명은 콘테이너 크레인에 의한 콘테이너 인양시 콘테이너 크레인의 로프 경사각을 크게 하는 진자 운동 방지 장치를 채택하여, 외력에 의해 발생하는 콘테이너의 진자 운동을 빠른 시간안에 감쇄시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 콘테이너를 적하하는 콘테이너 크레인에 있어서, 직선형태의 본체부(15), 상기 본체부(15)의 양단부에 본체부(15)와 직각을 이루고 서로 반대 방향으로 일정 길이로 형성된 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21), 상기 제 1 및 제 2 로프 고정부(20, 21)에 로프 고정부의 길이 방향으로 동일 간격을 두고 각각 형성되어 있는 제 1 및 제 2 로프홀(25, 26), 상기 본체부(15)의 하부에는 본체부(15)를 헤드 블록에 고정하기 위한 고정대(30)가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 인양 화물의 진자진동 방지 장치.