활차 연결기 조립체
제1도는 본 발명의 페어 리이드(fair-lead) 활차 및 연결기를 사용하여 고정된 반잠수식 시추 장비의 개략도. 제2도는 페어 리이드 활차 및 그 지지 구조물의 단면도. 제3도는 케이블 및 체인이 페어리이드 활차 위을 지날 때에 그 피치(pitch)직경을 나타내는 페어리이드 활자 및 지지 구조물의 측면도. 제4도는 활차 정면과 연결기의 일측벽을 정면도로 나타내고 활차내에 지지된 케이블을 단면으로 나타내는 활차를 따라 취한 부분도. 제5도는 제4도의 선 5-5에 따른 도면. 제6도는 제4도의 선 6-6에 따른 도면. 제7도는 제4도의 선 7-7에 따른 본 발명의 연결기 및 활차의 부분 확대 단면도. 제8도는 활차홈의 일측면, 상기 요구부내에 지지되는 케이블 및 연결기를 도시하고, 활차의 외측 주연부에서 체인이 활차에 의해 지지되어 활차를 따라 이동하는 방법을 나타내는 부분 단면도. 제9도는 본 발명의 연결기의 사시도. 제10도는 홈의 바닥으로 부터 외측으로 연결기의 일측벽을 도시하고, 홈 내에 지지되는 연결기 및 와이어로우프를 활차의 정상에 중복시켜 선 5-5 및 선6-6을 따른 정단면으로 도시하고, 연결기의 임의의 단면에서 취한 홈의 형태를 결정할 수 있는 방법을 나타내고 또한 상기와 같이 결정된 단면에서의 연결기의 직경을 결정할 수 있는 방법을 나타내는, 활차 및 연결기를 확대하여 도시한 제4도와 유사한 설계용 도면. * 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 10 : 시추선 11 : 활차 브래킷 13 : 기둥 14 : 와이어 로우트 16 : 활차 17 : 연결기 18 : 체인 19, 21 : 플랜지 22, 23 : 벽 24 : 홈 25 : 구명 26 : 절두원추형표면 30 : 베일
본 발명은 페어리이드 활차 상에서 연결기에 고정된 와이어 로우프 및 케이블을 반송하는 페어리이드 활차 및 연결기에 관한 것이다. 특수한 페어리이드 활차 및 연결기들은 와이어 루우프를 체인에 연결하여, 와이어 루우플 감거나 풀때 페어리이드 활차 상에서 이들 와이어 로우프 및 체인을 반송하는데, 만족스럽게 사용되어 왔다. 활차 및 연결기의 일 형태는 1974년 10월 22일자 공고된 우드크(wudtke)의 특허 제3,842,776호에 기재 되어 있다. 이 장치는 워싱톤, 세드로 울리의 사기트 코포레이숀에서 발행된 "사기트 계류 시스템"이라는 제목의 소책자에 설명된 형태로 만족스럽게 사용되어 왔다. 미합중국 특허 제3,977,181호 에는 케이블 및 체인사이에 사용되는 만능이음 연결기가 기재되어 있다. 위 구조에서는 활차와 계합되고 와이어 로우프의 꼬임 손상을 방지하는 볼록한 볼형태 단면을 갖는 연결기를 사용한다. 상기 구조물을 크기가 너므 크고 체인과 케이블을 다루기 위해 특별히 설계된 활차를 사용한다. 긴 길이의 무거운 체인을 페어리이드 활차로 다툴 경우에는 큰 힘이필요하므로 상기 우드크의 특허에 기재된 형태가 필요하다. 특정 경우에는 배를 계류시키는데 적절한 고정 중량을 지탱할 수 있는 비교적 큰 직경의 짧은 길이의 체인을 사용하는 것이 바람직할 경우가 있다. 짧은 길이의 체인을 사용할 경우에는 우드크의 특허를 사용하는 경우보다는 힘이 강하지 않아, 이러한 상황에서 와이어 로우프 및 체인을 다루기 위해서는 소형의 간단한 구조의 페어리이드 활차 및 연결기를 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적은 활차상에서 반송되는 와이어 로우프 및 체인을 연결 시키는 연결기 및 페어리이드 활차를 비교적 소형으로 하여 페레이리드 활차에 필요한 중량과 공간을 감소시키기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 활차 홈이 대체로 V-형 구조로 반경방향으로 연장되어 와이어 로우프 연결기 및 체인을 지지하도록 하여 따라서 우드크의 특허에 기재된 바와 같은 방식으로 체인을 지지하도록 하여 활차홈의 바닥 형태가 감소된, 활차 상에서 체인 및 와이어 로우프가 통과할 수 있는 페어이드 활차 및 연결기를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 연결기가 활차와 거의 전길이를 따라 지지되고 적합하게는 활차의 전길이를 따라 지지되는 체인 및 와이어 로우프용의 페어리이드 활차 및 연결기를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 단일체의 구조로 되어 있는 연결기를 제공하고, 활차는 체인, 와이어 로우프 및 연결기를 로우프에 손상을 주지 않는 상태에서 권취각도와는 관계 없이 통과시킬 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 와이어 로우프, 체인 연결기 및 체인을 다루는데 와이어 로프 활차를 사용하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 활차가 경부하 하에 체인을 통과시키고 와이어 로우프의 사용수명에 영향을 미치는 효과를 나타내지 않는 상태에서 와이어 로우프를 그 파괴강도까지로 하여 통과시킬 수 있도록 하면서 임의의 권취각에서 활차 상을 통과할 수 있는 체인 및 와이어 로우흐의 연결부를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 활차 및 연결기의 형태가 일치하도록 되어 있고 짧은 베일(bail)에 결합된 연결기의 소켓상에 고하중을 인가하여 소켓이 활차내에 있을때 와이어 로우프를 손상시키지 않도록 베일이 측하중을 지지하도록 되어진 페어리이드 활차 및 연결기를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 연결기가 단일체의 구조로 되어 있고 활차내를 통과 할때 그 종축 방향에 대한 소켓의 방위가 한정되지 않는 와이어 로우프 및 체인을 연결하기 위한 연결기 및 페어리이드 활차를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 활차내의 체인의 방위가 체인이 활차내를 통과할 때 한정되지 않는 와이어 로우프 및 체인을 연결하는 연결기 및 페어리이드 활차를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 연결기의 크기가 연관되는 체인에 비해 통로용 간격을 더 이상 필요로 하지 않는 페어리이드 활차 및 연결기를 제공하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 같은 크기의 와이어 로우프 및 체인을 다룰때 종전 시스템에 비해 크기가 감소된 페어리이드 활차 및 연결기를 제공하기 위함이다. 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다. 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것이며, 동일 번호는 동일 부분을 표시한다. 제1도에는 본 발명을 사용하는 반잠수식 시추선(10)을 도시하였다. 본 발명은 예컨대 페어리이드 활차와 같은 활차 위로 와이어 로우프 및 체인을 다같이 반송할 경우에 사용될 수 있다. 예컨대, 제2도 또는 제3도에 도시된 활차 및 이에 연관된 지지 구조는 반잠수식시추선(10)에 사용될 수 있다. 제2도 및 제3도에(11)로 표시한 브래킷(bracket)은 시추선의 기둥 또는 다리에 의해 지지된다. 이들 브래킷들 및 활차들은 제2도 및 제3도에 수평 상태로 도시하여 사람의 형상과 비교하였다. 그러나 사용시에 브래킷(11)은 반잠수식 시추선(10)의 기둥(13)과 같은 기둥의 수직 부분에 부착된다. 당해 기술에 숙달된 자는 쉽게 알 수 있 듯이 각각의 앵커 선에는 별도의 페어리이드 활차를 마련하여 시추선을 고정시키기 위해서는 많은 수의 앵커선이 사용된다. 활차 브랫킷 및 이를 시추선의 활차에 부착 시키는 방법은 본 발명을 구성하는 것이 아니며 통상적인 형태로 한다. 제3도에는 와이어 로우프(14)가 활차 홈의 바닥 상에서 반송될때의 와이어 로우프의 관계를 점선으로 도시하였으며, 이후에 상술되는 바와 같이 와이어 로우프 또는 체인이 활차에 대해 권취되는 각도는 한정되지 않으며, 필요하면 180°로 권취할 수도 있다. 제3도에는 또한 활차에 대한 체인의 중심선을 선 (15)로 도시 하였으며, 체인의 중심선은 체인의 활차 주위에 권취될때 활차의 대략 주연부에 위치하는 상태를 나타낸다. (16)으로 표시된 활차는 본질적으로 와이어 로우프활차로서 활차내의 홈은 반경방향으로 연장되어(17)로 표시된 연결기 및(18)로 표시된 체인에 대한 지지부를 제공한다. 활차내의 홈에는 반경방향으로 연장된 한쌍의 플랜지(19) 및(21)이 마련되어, 홈의 대향 측벽(22) 및 (23)은 서로 대칭으로 되어 있다. 홈의 바닥은 원형 또는 곡면으로 되어 있는 저부(24)로 되어 있고 이는 와이어 로우프(14)를 수용할 수 있는 크기로 되어 있다. 대향 되어 있는 벽(22) 및 (13)으로 제공되는 홈은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 대체로 V-형 구조로 되어 있으며, 제10도에는 대향 벽들을 확대하여 도시하였다. 바닥(24)에 인접한 홈의 기부에서, 벽은(22a) 및 (23a)로 외측으로 확개된다. 점(22a) 및 (23a)의 상부에서 홈벽의 주 부분은 각각(22b) 및 (23b)의 상부에서 홈벽의 주요 부분은 각각(22b) 및 (23b)에서 약간 내측으로 경사진다. 다시 말하면, 홈의 기부에 인접한 위치에서 플랜지(19) 및 (21)은 측벽에 부가적인 강도를 제공하기 위해 두께가 약간 두껍게 되어 있다. 측벽(22b) 및 (23b)의단면은 제10도에 도시한 바와 같이 확개된 평면을 따라 활차의 단부들 근처까지 연장되며, 활차의 단부들은 유연한 진입면을 제공하기 위해 표면(22c)및 (23c)에서 곡면으로 되어 있다. 표면(22c) 및 (23c)를 제공하는 점의 내측에서 홈(24)에 근접되게 내측으로 연장되는 측벽(22) 및(23)은 연결기(17)에 효율적인 지지면을 제공한다. 홈은 외측으로 연장되나, 연결기에 계합되는 상기 부분의 하부인 흠의 부분은 연결기를 지지하기 않는다. 따라서, 연결기의 최대 직경에서 연결기를 지지하는 활차의 부분은 활차의 초대 유효 폭이라 칭한다. 본 발명에 따르면 연결기(17)의 상당 부분이 활차의 최대 유효폭으로부터 홈의 저부로 내측을 향하여 활차와 게합된다. 이 계합상태는 연결기(17)의 전길이에 걸쳐 이루어지는 것이 좋다. 제작을 용이하게 하기 위해, 대향된 벽(22) 및(23)은 부분(22a)및 (23a)에서 일정 각으로 확개되도록 하고, 마찬가지로 부분(22b) 및(23b)에서 일정 각으로 확개되도록 하는 것이 좋다. 연결기(17)의 구조는 대략 절두원추형이며 그 대구경 단부는 호형 베일(30)으로 되어 있다. 통상적인 방법으로 연결기에 구멍(25)를 마련하는데, 이 구멍은 소구경 단에서 대구경 단으로 대체로 확개된 상태로 되어 있어 연결기가 로우프 소켓 역할을 하도록 하고 와이어 로우프(14)가 연결기 구멍(25)내에 통상적인 방법으로 고정될 수 있도록 한다. 베일면으로부터 90°인 평면상에 마련되는 측벽은 제7도에 도시된 바와 같이 구멍(25)에서 확개된다. 구멍의 벽의 강도를 제공하기 위해, 베일과 접촉되는 부분(25a)는 제10도의(25a)에서 실선 및 점선으로 표시한 중심선에 평행하게 연장된다. 연결기의 절두 원추형 표면(26)은 전 길이에 걸쳐 약간 오목하게 되어 있어, 제7도에 도시된 바와 같이 연결기(17)의 전길이가 활차의 측벽(22)및 (23)에 의해 지지되게 한다. 본 발명에 따르면, 제7도의(26a)로 도시한 바와 같이 연결기는 연결기의 대구경 단부에서 홈의 측벽과 접촉하게 되어 있고, 이 접촉상태는 연결기의 최단 대구경부로 부터 상당한 거리로 연장된다. 제7도에 도시한 점(26a)는 연결기의 최3대직경부이다(제10도 참조). 베일 상에서 작용하는 체인이 짧은 모멘트 아암을 통해 작용 할때, 연결기는 그 대구경 단부 주위로 회전을 하게 되고, 이는 대구경 단부가 활차내에서 연결기의 방위에 따라 점(26b)주위에 점(26a)로 표시되는 열결기의 벽을 포함하게 됨을 의미한다. 연결기가 그 대구경 단부에 대하여 회전을 하려는 경향은 이점에서의 마모를 유발하고 마모표면을 크게하므로, 연결기가 그 대구경 단부로 부터 그 소구경 단부를 향해 연장된 상당한 거리를 따라 활차의 벽에 접촉되게 하는 것이 좋다. 이러한 마모지역의 범위는 마모된 부분이 적으면 많은 마모가 발생하고 마모 지역이 크면 마모가 적게 발생하므로 위험하지는 않다. 연결기가 제7도에 도시된 바와 같이 연결기의 전 길이에 걸쳐 활차홈의 측벽에 접촉될 수 있도록 연결기를 구성하는 것이 좋다. 연결기의 직격은 연결기의 길이를 따른 여러 점에서 결정되고, 연결기는 상기 정확한 치수로 가공되거나 또는 정확한 치수로 나타내지는 유연한 곡선으로부터의 미세한 편차를 갖도록 하여 유연성을 제공할 수 있으며, 또한, 일정한 곡률을 따르지 않도록 연결기의 외부면을 가공한 오목한 곡선 표면에 의해 유연한 표면을 제공할 수도 있다. 체인을 통하여 힘을 작용 시킴으로써 연결기가 그 대구경 단부에 대해 회전 이동을 하게 되면 연결기의 소구경 단에는 홈(24)로부터 이탈되려는 영향이 발생된다. 와이어 로우프(14)에 의해 작용되는 반동력은 연결기가 이탈되는 것을 방지하게 되고, 정상 작동 상태에서는 와이어 로우프(14)가 꼬임 손상되는 것을 방지할 수 있을 정도로 연결기의 회전을 방지한다. 베일(30)은 가능한한 연결기의 대구경 단(26b)에 인접되도록 위치하여 그를 통해 체인으로부터의 힘이 연결기에 작용되는 모멘트 아암을 감소시킨다. 베일(30)으로 제공되는 구멍(30a)의 중심은 연결기의 대구 경부, 즉 점(26b)를 통해 연장되는 평면에 인접하여 위치하는 것이 좋다. 점 (26b)가 되는 연결기의 절두원형추형 표면의 대구경부로부터, 연결기를 베일에 수직인 부분(27)에서 그 대구경부를 절췌하여 체인 링크와 연결기 사이의 어떠한 비교 방위에도 연결기에 대해 체인 링크가 일정한 각도로 굴절될 수 있는 공간을 제공한다. 연결기가 베일로부터의 90°각으로 위치하는 점으로부터 두개의점(2b)를 통해 연장되는 평면으로 연장될 경우에는, 링크는 베일에 수직인 평면에서 굴절되는 것보다 더 큰 각도로 베일면상에서 굴절될 수 있다. 따라서, 어떠한 방향으로나 동일한 굴절을 허용하기 위해, 연결기는 제9도 및 제10도에 도시한 점(27)에서 베일로부터의 경사면 상의점(27)에서 베일로부터 90°의 각도로 절췌하여, 체인 링크의 상기 필요한 굴절을 허용하도록 한다. 점(26b)로 표시한 연결기의 최대 직경은 곡률(22c) 및 (23c)가 시작되는 지점 부근에서의 활차의 측벽(22) 및 (23)사이의 최대 유효거리와 동일하게 하는 것이 좋다. 따라서, 활차는 연결기를 점(26b)외측에서 지지할 수 있다. 앞서 지적한바와 같이 활차의 측벽은 큰 치수로 연장될 수 있으나, 부가적인 활차의 벽은 연결기를 지지하지 않기 때문에 필요치 않다. 체인을 지지하는 부가적인 지지부를 제공할 수 있으나 이러한 지지부가 꼭 필요한 것은 아니다. 전술한 바와 같이 연결기의 최대 직경부, 및 베일 구멍(30a)의 중심은 활차의 최대 유효 폭상에 있게된다. 제10도에서 연결기가 90°회전하면 연결기의 최대 직경점(26b)는 곡률(23c)가 시작되는 곳으로부터 내측에서 홈과 접촉하게 된다. 연결기는 와이어 로우프(14)로부터 멀어지는 방향으로 더 연장될 수 있으나, 이러한 연장의 결과는 베일이 제10도에 도시한 바와 같이 활차의 최대 유효 폭으로부터 좌측으로 더 이동하게 되는 것이다. 이것은 또한 체인이 그를 통해 힘을 인가하는 모멘트 아암을 증가시키는데, 이 불필요한 것이므로 따라서 연결기의 최대 구경부는 활차의 최대 유효폴라 동일하여, 베일이 가능한한 상기 부분에 최대로 접근되도록 하고 그를 통해 연결기에 힘을 작용시키게 되는 모멘트 아암을 최소로 한다. 활차 및 연결기의 크기는 사용할 체인과 연결기의 크기에 따라 결정한다. 활차 기부의 홈(24)는 통상적인 상태로 와이 로우프를 수납할 수 있는 형태로 되어 있다. 연결기의 최대 직경은 체인(18)의 링크의 폭과 겅의 동일하게 한다. 이는 제8도에 도시된 바와 같이 활차 주위로 반송되는 체인의 중심선이 대략 활차의 주연부와 일치되게 한다. 이러한 치수는 한정적인 것이 아니므로, 체인보다 적을 경우에는 홈 내에 깊이 위치할 수 있게 한다. 체인의 폭은 홈의 폭보다 넓지 않게 하여, 체인이 홈 내에 위치할 수 있도록 한다. 체인의 폭은 홈의 최대 유효폭 보다는 작게하나, 홈의 폭 보다 넓지 않는 범위내에서 가능한한 크게 하는 것이 놓다. 체인 및 연결기(17)사이에 연결 링크를 사용하고 이 링크를 홈의 폭보다 더 크게할 수 있으나, 이 링크는 홈보다 클 경우에도 체인에 의해 정 위치에 고정되도록 한다. 제8도에서 알 수 있는 바와 같이 연결 링크는 활차의 최대 유효폭에서 활차의 접선 방향으로 연장되고, 연결기의 면(27)들은 절췌하여 링크가 연결기(17)의 어떠한 방위에서도 이와 같은 방식으로 연장될 수 있게 한다. 따라서 본 시스템을 권취각도는 제한되지 않는다. 제10도는 임의의 점에서 연결기의 직경이 연결기의 절두 원추형 표면(26)의 형상에 의해 결정되는 것을 나타낸다. 제10도를 참조하여 보면, 활차의 중심에 그 중심이 있는 호(28)은 중심선(29)에 대해 도시하였다. 수평선(32)는 중심선(29)로부터 선5-5사의 점(31) 까지의 곡선으로 되어 있다. 제10도의 선6-6에 따라 취한 활차 훔의 내벽들은 도시된 바와 같이 중심선(29)로부터 호(28)의 접선 방향으로 연장되어 점(33)에서 활차 측벽(22)와 만난다. 수평선(33)는 호(28)상의 점(31)에서 중심선(29)를 향하여 연장된다. 수직선(35)는 점 (33)에서 항향으로 연장되어 선(34)와 만나, 중심선(29)에 평행한 활차 벽을 통과하는 평면상에서 활차 벽상에 점(36)을 형성한다. 상기 평면은 제10도에 도시된 단면 5-5로 된다. 다수의 점들을 설정함으로써, 제10도에 (37)로 표시한 바와 같이 활차 벽의 형태를 단면선 5-5로 표시되는 면상에서 연결기의 중심선(38)에 직각인 상태로 나타낼 수가 있다. 다음에 선(37)과 접촉되고 와이 로우프(14)의 중심과 일치하는 중심을 갖는 원(39)를 작도하여 연결기의 중심선에서 원(39)를 가로지르는 거리, 즉 점(41)에서 점(42)까지의 거리를 측정함으로써 연결기의 필요한 직경을 결정하게 된다. 상기 방법에서 연결기의 직경은 연결기의 전길이를 따른 격설된 위치에서 결정할 수 있고 상기 격설된 점들은 연결기의 외측 표면(26)의 필요한 형상을 제공하도록 연결 된다. 전기한 바와 같이 상기 점들은 일정한 곡률을 따라 위치하지 않으며, 필요하면 상기 점들은 유연한 곡선의 오목 표면을 제공하기 위해 전개될 수도 있다. 상기 과정에 의해 연결기의 중심선은 상기 홈의 기부에 접선인 평면에 평행한 평면에 대한 접선이 되고 연결기에 부착되는 와이어 로우프의 반지름 만큼 그로부터 격설된다. 전기한 본 발명의 설명과 기재 사항은 본 발명을 예로서 설명한 것이며, 크기와 형 및 재료, 구조의 상세한 부분은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 첨부된 특허 청구의 범위내에서 가변적으로 할 수 있다. |
