KR101616826B1

KR101616826B1 - 계류 장치를 포함한 부유식 구조물

Info

Publication number: KR101616826B1
Application number: KR1020140112171A
Authority: KR
Inventors: 박주신
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-29
Also published as: KR20160025228A

Abstract

본 발명은 계류 장치를 포함하는 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체를 상하 방향으로 관통하는 레그; 상기 레그를 지지하며, 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및 상기 본체의 움직임을 구속하는 계류 장치를 포함하되, 상기 계류 장치는, 상기 레그 지지부 또는 상기 본체에 고정되는 윈치; 상기 윈치에 의해 이동되는 무어링 라인; 상기 무어링 라인의 단부에 고정되는 앵커; 및 상기 본체에 고정되며, 상기 무어링 라인의 한 지점을 지지하여 상기 무어링 라인에 장력을 인가할 수 있는 댐핑부를 포함하는 부유식 구조물이 제공된다.

Description

계류 장치를 포함한 부유식 구조물{FLOATING STRUCTURE COMPRISING MOORING DEVICE}

본 발명은 계류 장치를 포함한 부유식 구조물에 관한 것이다.

친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다. 예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다는 문제가 있다.

최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.

육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.

풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 본체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 본체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 본체를 레그를 따라 들어올린다. 본체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 본체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.

한편, 위와 같이 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물의 다른 예로서, 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)이 있다. 잭업 플랫폼은 시추를 위한 데릭을 포함하며, 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 본체를 레그를 따라 들어올린다. 잭업 플랫폼은 본체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하며, 시추 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.

이러한 부유식 구조물이 작업 중인 동안에는, 레그는 해수면 위에 떠있는 본체로부터 해저까지 연장된 형태를 가진다. 레그는 약 100m 이상의 길이를 가지므로, 측방향 하중에 취약하다. 그런데, 레그에는 바람, 조류, 파도 등의 다양한 종류의 측방향 환경하중이 가해지게 되고, 환경하중이 커지면 레그에 좌굴이 일어나거나 또는 레그가 파손되어 부유식 구조물 전체가 좌초할 위험이 있다.

한국공개특허 2014-0045132호 (2014.04.16. 공개)

본 발명의 실시예들은 해양의 환경 부하에 의해 레그가 받는 하중을 줄여 레그의 손상을 방지하고 본체가 좌초할 위험을 경감시킬 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 안정적으로 오랜 시간 동안 운용할 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체를 상하 방향으로 관통하는 레그; 상기 레그를 지지하며, 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및 상기 본체의 움직임을 구속하는 계류 장치를 포함하되, 상기 계류 장치는, 상기 레그 지지부 또는 상기 본체에 고정되는 윈치; 상기 윈치에 의해 이동되는 무어링 라인; 상기 무어링 라인의 단부에 고정되는 앵커; 및 상기 본체에 고정되며, 상기 무어링 라인의 한 지점을 지지하여 상기 무어링 라인에 장력을 인가할 수 있는 댐핑부를 포함하는 부유식 구조물이 제공될 수 있다.

또한, 상기 무어링 라인은, 상기 한 지점에서 상기 댐핑부에 분리 가능하게 고정될 수 있다.

또한, 상기 댐핑부는, 상기 본체에 고정되는 지지 프레임; 하단부에 상기 무어링 라인의 중간의 한 지점이 연결되고, 상기 무어링 라인에 외력이 가해질 때 상하로 이동 가능하도록 상기 지지 프레임에 의해 지지되는 이동 프레임; 일측이 상기 지지 프레임에 고정되고 타측이 상기 이동 프레임에 고정되며, 상기 무어링 라인에 가해진 외력을 흡수하는 적어도 하나의 완충 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 완충 유닛은, 일측이 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 고정되며, 내부에 유체가 채워진 실린더; 상기 유체가 통과할 수 있는 복수의 오리피스홀이 형성되며, 상기 실린더 내부 공간을 길이방향을 따라 이동 가능한 피스톤; 상기 피스톤의 외측면에 고정되는 로드; 및 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 피스톤 또는 상기 로드에 탄성력을 인가하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무어링 라인은 체인으로 이루어지고, 상기 체인의 체인 고리가 상기 이동 프레임의 하단부에 마련된 후크에 걸리는 것에 의해 상기 무어링 라인이 상기 이동 프레임의 하단부에 분리 가능하게 고정될 수 있다.

또한, 상기 지지 프레임은, 관통홀이 형성된 바디와, 상기 바디로부터 상기 관통홀의 중심을 향해 돌출 형성된 복수의 돌기와, 상기 복수의 돌기 단부에 각각 제공되는 복수의 롤러를 포함하고, 상기 이동 프레임은 상기 복수의 롤러 사이에 삽입되어 상기 복수의 롤러와 접하는 것에 의해 지지될 수 있다.

또한, 상기 본체의 측면에는 상기 무어링 라인이 내려졌을 때 상기 무어링 라인이 상기 본체의 측면과 충돌하는 것을 방지하는 체인 지지부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 체인 지지부는, 상기 본체의 상부 가장자리에 형성되고, 상기 무어링 라인이 삽입될 수 있는 소정 깊이의 홈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 계류 장치를 이용하여 본체를 직접 해저 지반에 고박시킴으로써 해양의 환경 부하에 의해 레그가 받는 하중을 줄일 수 있다.

또한, 환경 부하에 의해 레그가 받는 하중을 줄임으로써 레그가 본체에 대해 기울어 레그에 변형, 좌굴, 파손 등의 손상이 발생하는 것을 예방할 수 있다.

또한, 본체가 기울어지는 현상을 예방하고, 레그의 손상을 방지함으로써 오랜 시간 동안 안정적으로 부유식 구조물을 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 부유식 구조물의 잭업 및 계류 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 계류 장치를 보여주는 측면도이다.
도 4는 도 3의 체인 지지부를 보여주는 부분 사시도이다.
도 5는 도 3의 댐핑부를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 완충 유닛의 개념을 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본체는 부유식 구조물의 선체 등을 의미하는 것으로서, 이하에서는 본체로 약칭될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 부유식 구조물의 잭업 및 계류 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물은 물에 부유할 수 있는 본체(10), 본체(10)를 상하 방향으로 관통하는 레그(Leg, 20), 레그(20)와 본체(10)를 상하 방향으로 상대 운동시키며 레그(20)를 지지하는 레그 지지부(30)를 포함한다.

부유식 구조물은 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel) 또는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)일 수 있으며, 본 실시예에서는 부유식 구조물이 풍력 발전기 설치 선박인 것을 예로 들어 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 후술할 잭업 모드를 갖는 부유식 구조물은 모두 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본체(10)는 도 1에 도시된 것처럼, 부유 가능한 직사각형 형태의 평면 구조를 가질 수 있으며, 일반적인 상선(예: 컨테이너선)에 비해 폭이 넓고 높이가 낮으며 길이가 짧은 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상에 따른 본체(10)는 레그(20) 및 레그 지지부(30)가 설치될 수 있는 임의의 입체적 구조를 가질 수 있다.

본체(10)에는 부유식 구조물의 기능에 따른 피적재물(2)이 적재될 수 있다. 본 실시예에서는, 본체(10)에는 해상 풍력 발전기의 부품인, 블레이드와 나셀, 타워 등이 피적재물(2)로서 적재될 수 있으며, 피적재물(2)을 본체(10)에 고정시키는 적재 유닛(12)이 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 피적재물(2)의 종류 및 적재 방식은 일 예에 불과하며, 피적재물(2)은 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다양한 형태로 적재될 수 있다. 예를 들어, 블레이드와 나셀은 서로 분리된 상태로 적재될 수 있으며, 부유식 구조물(1)이 잭업 플랫폼인 경우 피적재물(2)은 라이저 파이프일 수 있다.

또한, 본체(10)에는 이동 및 위치 제어를 위한 추진장치(미도시)가 제공될 수 있다.

레그(20)는 부유식 구조물의 사용 목적에 따라 다수 개가 제공될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 본체(10)의 좌현과 우현에 각각 한 쌍씩, 총 4개의 레그(20)가 제공되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그(20)는 본체(10)를 상하 방향으로 관통하도록 설치되며, 본체(10)에는 레그(20)가 통과하는 레그웰(Leg Well, 도 4)이 형성된다. 레그(20)는 본체(10)의 하방으로 이동하여 해저에 고정될 수 있고, 도 2의 잭업 상태에서 본체(10)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 갖도록 형성되며, 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 레그(20)가 삼각 트러스 구조로 형성되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그 지지부(30)는 레그(20)가 통과할 수 있도록 레그웰에 대응되는 위치에 설치되며, 레그(20)와 본체(10)가 상하 방향으로 상대 운동할 수 있도록 레그(20)를 지지한다. 구체적으로, 레그 지지부(30)는 모터 등의 구동장치와 기어 등을 구비한 잭케이스를 포함하며, 각 잭케이스 내의 구동장치의 작동에 의해 레그(20)를 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동시키거나, 본체(10)를 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 잭케이스의 내부에는 구동기어 및 모터가 설치되고, 레그(20)에는 랙 기어가 형성되어, 구동기어와 랙 기어의 연동에 의해 레그(20)와 본체(10)의 상하 방향의 상대 운동이 이뤄질 수 있다.

본 실시예에서 레그(20)와 본체(10)의 "상하 방향의 상대 운동"은 레그(20)가 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것과, 본체(10)가 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 것이다.

한편, 본체(10)에는 블레이드와 나셀, 타워 등의 피적재물(2)을 운반하여 해상 풍력 발전기를 설치할 수 있는 크레인(40)이 제공될 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 부유식 구조물은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다.

부유식 구조물은 작업을 수행하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서, 부유식 구조물은 레그(20)에 의한 저항을 줄이고자 레그(20)를 상측 방향으로 이동시킨 상태로 이동할 수 있다.

부유식 구조물은 목적 위치까지 이동한 후, 자동 위치 제어(Dynamic Positioning)를 이용해 레그(20)를 내리기 위한 정확한 위치를 잡을 수 있다. 자동 위치 제어는 레그(20)가 하강하여 해저 지반에 닿을 때까지 지속될 수 있다.

이후, 도 2에 도시된 바와 같이, 부유식 구조물은 잭업 모드로 전환하여 레그(20)를 해저 지반(B)에 박는다. 이 과정에서, 레그(20)는 중력 및 레그 지지부(30)의 구동장치에 의해 본체(10)의 하방으로 하강될 수 있다. 구체적으로, 레그(20)는 자중에 의하여 본체(10)의 하방으로 하강되고, 레그 지지부(30)는 하강하는 레그(20)를 지지할 수 있다.

레그(20)의 하단부에 형성된 스퍼드캔의 저면이 해저 지반(B)에 닿게 되면 레그(20)는 더 이상 하방으로 이동할 수 없게 된다. 이 상태에서, 부유식 구조물은 레그 지지부(30)의 잭케이스(31)를 작동시켜 본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킨다. 본체(10)의 하중은 스퍼드캔 및 레그(20)의 하부를 해저 지반(B)로 침투시키는 힘으로 작용하게 되고, 그에 의해, 레그(20)는 해저 지반(B)로 침투하여 고정된다.

본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킴에 따라 본체(10)는 해수면(S)으로부터 소정 거리 이격된 상태가 될 수 있으며, 본체(10)가 해수면(S)으로부터 이격되어 기설정된 작업 위치에 다다른 상태를 잭업 상태라고 할 수 있다.

부유식 구조물은 잭업 상태에서 본체(10) 상부의 피적재물을 이용하여 여러 가지 작업을 수행하며, 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다시 운항을 개시할 수 있다.

상기와 같은 부유식 구조물의 잭업 상태로의 전환 방법은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 부유식 구조물(1)은 잭업 상태에서 계류 장치(100)를 이용하여 해저 지반에 계류될 수 있다. 구체적으로, 부유식 구조물(1)은 계류 장치(100)의 무어링 라인(120)의 단부가 해저 지반에 고정됨에 따라 부유식 구조물(1)의 본체(10)가 해저 지반에 고박될 수 있다.

상기와 같이 부유식 구조물(1)이 잭업 상태로 운용될 때 계류 장치(100)를 이용하여 본체(10)를 추가적으로 지지함에 따라, 잭업 상태에서 레그(20)가 받는 하중이 계류 장치(100)로 분산될 수 있다. 잭업 상태에서 바람, 조류, 파도 등에 의한 해양 환경하중이 계류 장치(100)로 분산될 수 있으며, 그 결과 레그(20)가 받는 환경하중의 크기가 감소될 수 있다. 따라서, 환경하중에 의해 레그(20)가 손상되거나 좌굴되는 사고가 미연에 예방될 수 있고, 부유식 구조물(1)이 오랜 시간 동안 안정적으로 운용될 수 있다.

다만, 계류 장치(100)가 부유식 구조물(1)이 잭업 상태일 때 사용되는 것으로 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다. 부유식 구조물(1)이 항해 모드에서도, 부유식 구조물(1)은 계류 장치(100)를 이용하여 해저 지반에 계류될 수 있다. 계류 장치(100)를 항해 모드에서 이용함으로써, 부유식 구조물(1)은 별도의 추진 장치를 작동시키지 않고도 일정한 위치에서 부유해 있을 수 있다.

이하에서는, 상기와 같은 계류 장치의 구체적인 구조 및 동작을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

도 3은 도 2의 계류 장치를 보여주는 측면도이다. 도 4는 도 3의 체인 지지부를 보여주는 부분 사시도이고, 도 5는 도 3의 댐핑부를 보여주는 사시도이다. 또한, 도 6은 도 5의 완충 유닛의 개념을 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)이 포함하는 계류 장치(100)는 무어링 라인(120), 앵커(140) 및 댐핑부(130)를 포함할 수 있다.

계류 장치(100)는 무어링 윈치(mooring winch) 및 윈들러스(windlass) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 무어링 라인(120)을 감거나 풀기 위해 본체(10)에 윈치(110)가 설치되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

본 실시예에서, 윈치(110)는 본체(10)의 상부에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 구체적으로, 윈치(110)는 레그(20)를 지지하는 레그 지지부(30)의 상부나, 본체(10)의 상면에 설치될 수 있다. 전자의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 레그 지지부(30)의 상부에는 윈치(110) 플랫폼(150)이 마련될 수 있다. 윈치(110) 플랫폼(150)은 상부에 윈치(110)가 안착되는 베이스 판(151)과, 베이스 판(151)과 레그 지지부(30)를 연결하여 베이스 판을 지지하는 하나 이상의 받침부재(152)를 포함할 수 있다. 베이스 판(151), 받침부재(152), 그리고 레그 지지부(30)는 용접을 통해 연결될 수 있다. 윈치(110) 플랫폼(150)은, 각 레그 지지부(30)의 상면에서 가장 외측에 위치한 부분에 마련될 수 있으며, 이에 따라 각 레그 지지부(30)로부터 외측으로 돌출되게 설치될 수 있다.

윈치(110)의 둘레에는 무어링 라인(120)이 감겨지고, 윈치(110)의 회전에 의해 무어링 라인(120)이 감기거나 풀리면서 무어링 라인(120)이 내려지거나 회수될 수 있다.

무어링 라인(120)이 내려졌을 때 무어링 라인(120)이 본체(10)의 측면과 충돌하는 것을 방지하기 위하여, 본체(10)의 측면에는 체인 지지부(160)가 제공될 수 있다. 체인 지지부(160)는 무어링 라인(120)과 접하는 롤러를 포함할 수 있다. 또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 체인 지지부(160)는 본체(10) 상부의 가장자리에 형성된, 무어링 라인(120)이 삽입될 수 있는 소정 깊이의 홈을 포함할 수 있다.

윈치(110)의 회전에 의해 무어링 라인(120)이 소정 길이 내려진 상태에서, 무어링 라인(120)은 중간의 한 지점에서 후술하는 댐핑부(130)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 무어링 라인(120)은 부유식 구조물(1)의 탑승자에 의해 끌어당겨져 댐핑부(130)와 연결될 수 있다.

부유식 구조물(1)을 항해 모드로 변경하여 이동을 하는 경우에는, 무어링 라인(120)을 댐핑부(130)로부터 분리한 후 윈치(110)를 회전시켜 감아 올릴 수 있다. 이 경우에도, 무어링 라인(120)은 부유식 구조물(1)의 탑승자에 의해 댐핑부(130)로부터 분리될 수 있다.

한편, 무어링 라인(120)은 일측이 윈치(110)를 통해 본체(10)와 연결되고, 중간의 한 지점에서 댐핑부(130)에 연결될 수 있다. 무어링 라인(120)은, 예를 들어 체인으로 이루어질 수 있다.

앵커(140)는 무어링 라인(120)의 타측 단부에 고정되며, 해저 지반에 박힘으로써 부유식 구조물(1)을 해저 지반에 고박할 수 있다. 앵커(140)는 당업자에게 잘 알려진 사항이므로 앵커(140) 자체에 대한 설명은 생략하기로 한다.

댐핑부(130)는 본체(10)에 제공되어 본체(10)와 무어링 라인(120) 중간의 한 지점을 잡고, 앵커(140)가 해저 지반에 놓였을 때 무어링 라인(120)에 장력을 인가할 수 있다. 즉, 댐핑부(130)는 무어링 라인(120)에 계속하여 장력을 인가하고 무어링 라인(120)을 팽팽하게 유지할 수 있다. 댐핑부(130)는 앵커(140)가 해저 지반에 고정된 상태일 때뿐만 아니라, 환경하중에 의해 앵커(140)가 다른 위치로 옮겨질 때에도 계속하여 무어링 라인(120)에 장력을 인가할 수 있다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 댐핑부(130)는 지지 프레임(131), 이동 프레임(132) 및 상기 이동 프레임(132)의 둘레에 제공되는 적어도 하나의 완충 유닛(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 완충 유닛(133)은 실린더(610), 실린더(610) 내부에서 그 길이 방향을 따라 이동 가능한 피스톤(620), 피스톤(620)의 일측에 형성되어 피스톤(620)의 이동에 의해 실린더(610) 내부에 인입출 가능한 로드(640), 및 피스톤(620) 또는 로드(640)에 탄성력을 인가하는 탄성부재(650)을 포함할 수 있다.

지지 프레임(131)은 본체(10)에 고정되어 이동 프레임(132)이 상하로 이동 가능하도록 이동 프레임(132)을 지지할 수 있다. 구체적으로, 지지 프레임(131)은 본체(10)의 저면이나 측면에 고정될 수 있으며, 상하로 중공이 형성된 형태의 부재일 수 있다. 예컨대, 지지 프레임(131)은 가운데가 뚫린 사각형 프레임일 수 있으며, 도 2 및 3에서는 해당 프레임의 상부가 본체(10)의 저면을 향하도록 본체(10)의 저면에 고정되는 부재인 실시예가 도시되었다. 이와는 달리, 지지 프레임(131)은 본체(10)의 측면에 고정될 수도 있다.

한편, 지지 프레임(131)은 강철과 같이 강성이 큰 재료로 이루어질 수 있다. 지지 프레임(131)은 용접을 통해 본체(10)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 기계식 체결 방법을 통해 본체(10)에 고정될 수도 있다.

이동 프레임(132)은 그 하단부에 무어링 라인(120) 중간의 한 지점이 분리 가능하게 고정되며, 무어링 라인(120)이 외력을 받을 때 상하로 이동할 수 있다. 예컨대, 이동 프레임(132)은 소정 길이를 갖는 로드 형상으로 이루어질 수 있으며, 그 하단에 섀클(shackle)과 같은 후크(136)가 마련될 수 있다. 이동 프레임(132) 하단의 후크(136)에, 도 5에 도시된 것과 같이, 무어링 라인(120)이 걸려 고정될 수 있다. 구체적으로는, 무어링 라인(120)을 이루는 체인 고리의 어느 하나가 후크(136)에 걸릴 수 있다. 후크(136)에 체인 고리가 걸리는 것에 의해, 무어링 라인(120)의 중간 지점이 이동 프레임(132)의 하단부에 분리 가능하게 고정될 수 있다.

이동 프레임(132)은, 무어링 라인(120)이 외력을 받을 때 이동 프레임(132)이 길이 방향으로 이동될 수 있도록, 그 길이 방향이 상하 방향을 따라 위치하도록 배치될 수 있다. 이동 프레임(132)이 상하 방향으로 이동할 때, 측방향으로는 이동하지 않는 구조로 지지 프레임(131)에 의해 지지될 수 있다.

구체적으로, 지지 프레임(131)은 이동 프레임(132)의 외측면을 그 둘레를 따라 복수의 지점에서 지지할 수 있다. 더 구체적으로, 지지 프레임(131)은 관통홀이 형성된 바디와, 상기 바디로부터 상기 바디의 중심을 향해 돌출 형성된 복수의 돌기(134)와, 상기 복수의 돌기(134)의 단부에 각각 제공되는 복수의 롤러(135)를 포함할 수 있다.

복수의 돌기(134)는 바디에 형성된 관통홀의 둘레를 따라 복수개 제공될 수 있으며, 상기 관통홀의 중심을 향해 돌출될 수 있다. 이 경우, 복수의 돌기(134)가 상기 중공의 중심으로부터 방사형으로 배치될 수 있다. 아래에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 사각형 단면을 갖는 관통홀이 형성된 바디의 각 변으로부터 가운데를 향해 돌출된 네 개의 돌기(134)가 구비되는 것을 예로 들어 설명하겠다. 다만, 돌기(134)의 형상 및 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 복수의 돌기(134)는 각각 소정의 길이를 가질 수 있으며, 각 돌기(134)의 길이는 복수의 돌기(134)의 단부가 서로 만나지 않는 정도일 수 있다. 즉, 복수의 돌기(134)는 모두 관통홀의 중심을 향해 돌출되지만, 서로 맞닿지는 않으며, 복수의 돌기(134)의 단부 사이에 형성된 공간에 이동 프레임(132)이 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 돌기(134)의 단부는 이동 프레임(132)의 외측면과 대향하도록 위치할 수 있다.

롤러(135)는 각 돌기(134)의 단부에 회전 가능하게 고정되고, 이동 프레임(132)과 접하여 이동 프레임(132)을 측방향으로 지지할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 네 개의 돌기(134)의 각 단부에 롤러(135)가 하나씩 고정되고, 상기 네 개의 롤러(135)가 이동 프레임(132)의 둘레를 따라 그 외측면에 접하도록 배치될 수 있다.

돌기(134)의 단부에 고정된 롤러(135)가 이동 프레임(132)의 측면과 접하는 것에 의해 이동 프레임(132)의 측방향으로의 이동이 제한될 수 있고, 이에 따라 무어링 라인(120)에 외력이 가해질 때 이동 프레임(132)이 상하 방향으로 움직일 수 있다. 이동 프레임(132)이 상하 방향으로 움직일 때, 롤러(135)가 회전함으로써 이동 프레임(132)과 지지 프레임(131) 사이의 마찰력이 감소될 수 있으며, 이동 프레임(132)이 기울어지더라도 이동 프레임(132)을 효과적으로 지지할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 이동 프레임(132)의 둘레를 따라 적어도 하나의 완충 유닛(133)이 제공될 수 있다. 완충 유닛(133)은 일측이 지지 프레임(131)에 고정되고 타측이 이동 프레임(132)에 고정되어, 환경하중을 완충시키는 작용을 한다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 완충 유닛(133)은 실린더(610), 피스톤(620), 로드(640) 및 탄성부재(650)을 포함할 수 있다.

실린더(610)는 내부에 소정 공간이 마련되고, 해당 공간에 유체(F)가 채워진 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 유체(F)는 소정 크기의 점성을 갖는 오일일 수 있다. 실린더(610)의 일단, 즉 로드(640)가 삽입되는 쪽의 반대측 단부는 지지 프레임(131) 및 이동 프레임(132) 중 어느 하나에 고정될 수 있다.

피스톤(620)은 실린더(610)의 내부 공간의 단면과 거의 동일한 형상 및 크기를 가진 판형 부재로서, 실린더(610) 내부 공간을 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 피스톤(620)에는 복수의 오리피스홀(630)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 오리피스홀(630)은, 피스톤(620)이 이동할 때 실린더(610) 내부의 유체가 통과하는 통로가 될 수 있으며, 그 결과 오리피스로서 작용할 수 있다.

피스톤(620)의 일측에는 로드(640)가 고정될 수 있다. 로드(640)는 실린더(610) 내부로 삽입되거나 실린더(610)로부터 인출될 수 있다. 피스톤(620)이 실린더(610) 내부에서 이동함에 따라 로드(640)가 실린더(610)에 인입출 될 수 있고, 또는 로드(640)가 인입출되는 것에 의해 피스톤(620)이 이동할 수도 있다. 또한, 로드(640)의 단부는 지지 프레임(131)과 이동 프레임(132) 중 실린더(610)가 고정되지 않은 다른 하나에 고정될 수 있다. 아래에서는 도 5에 도시된 바와 같이 실린더(610)가 지지 프레임(131)에 고정되고, 로드(640)가 이동 프레임(132)에 고정되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

탄성부재(650)은 실린더(610)의 내부 공간에 수용되어, 피스톤(620) 또는 로드(640)에 탄성력을 인가할 수 있다. 탄성부재(650)은 피스톤(620) 또는 로드(640)에 탄성력을 인가함으로써 피스톤(620)이 일방향으로 이동한 경우 피스톤(620)을 원래 위치로 복귀시킬 수 있다. 이를 위해, 탄성부재(650)의 일측은 실린더(610)와 고정되고, 타측은 피스톤(620) 또는 로드(640)와 고정될 수 있다. 본 실시예에서는 탄성부재(650)이 실린더(610)의 내부에 수용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 탄성부재(650)의 설치 위치 및 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

무어링 라인(120)에 환경하중이 가해지면 이에 의해 발생하는 외력이 이동 프레임(132)에 전달된다. 이동 프레임(132)은 상기 외력에 의해 움직이게 되는데, 이와 함께 이동 프레임(132)에 고정된 로드(640)가 움직일 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 무어링 라인(120)에 일시적으로 큰 외력이 가해지는 경우 무어링 라인(120)은 이동 프레임(132)을 잡아당기고, 이동 프레임(132)이 하방으로 이동하면서 완충 유닛(133)의 로드(640)가 실린더(610)로부터 인출된다.

이 때, 피스톤(620)과 연결된 탄성부재(650)에 의해 피스톤(620)의 이동이 1차적으로 제한되고, 피스톤(620)에 형성된 오리피스홀(630)로 점성을 갖는 유체가 통과하면서 발생하는 저항력에 의해 피스톤(620)의 이동이 2차적으로 제한된다. 이에 따라, 피스톤(620) 및 로드(640)의 움직임이 제한되고, 상기 로드(640)와 연결된 이동 프레임(132)의 이동이 딜레이 될 수 있다. 이동 프레임(132)이 움직임이 딜레이 되는 사이에 환경하중의 크기나 방향이 변경되고, 이동 프레임(132)이 제한된 범위 내에서만 이동하게 된다. 그 결과, 무어링 라인(120)에는 계속하여 장력이 인가될 수 있고, 팽팽하게 유지될 수 있다.

한편, 무어링 라인(120)에 외력이 가해질 때 이동 프레임(132)이 소정 범위 내에서는 움직이게 되므로, 환경하중에 의해 무어링 라인(120)에 가해지는 외력을 흡수할 수 있다. 그에 따라, 파도 등에 의해 무어링 라인(120)에 순간적으로 큰 장력이 가해져 앵커(140)의 위치가 변경되어 무어링 라인(120)이 느슨해지는 현상이 감소될 수 있고, 무어링 라인(120)이 팽팽하게 유지될 수 있다.

상기와 같은 완충 유닛(133)의 동작에 의해 댐핑부(130)는 무어링 라인(120)에 가해지는 환경하중을 흡수할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 완충 유닛(133)으로 환경하중이 분산되므로, 댐핑부(130)는 환경화중을 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 완충 유닛(133)이 이동 프레임(132)의 둘레를 감싸도록 배치되므로, 댐핑부(130)는 여러 방향에 가해지는 환경하중에 대해 효율적으로 작용할 수 있다. 뿐만 아니라, 댐핑부(130)는 무어링 라인(120)에 계속하여 장력을 인가하여 환경하중에 의해 무어링 라인(120)이 느슨해지는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 느슨해진 무어링 라인(120)이 레그(20) 또는 본체(10)와 충돌함으로써 레그(20)가 손상 및 파손되거나 본체(10)의 안정성이 위협받는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 계류 장치(100)는 본체(10)의 측면을 따라 복수개 제공될 수 있다. 이 경우, 계류 상태에서 본체(10)를 중심으로 복수의 무어링 라인(120)이 방사상으로 펼쳐질 수 있다. 본체(10)는 복수의 계류 장치(100)에 의해 고정되며, 레그(20)에 가해지는 환경하중이 더 효과적으로 감소될 수 있다.

복수개의 계류 장치(100)가 제공될 때, 방사상으로 펼쳐진 무어링 라인(120)에 의해 작업 지원선(supply vessel) 등이 부유식 구조물(1)에 접근하는 것이 어려워질 수 있다. 이 경우, 복수개의 계류 장치(100) 중 일부만 무어링 라인(120) 및 앵커(140)를 회수할 수 있다. 특히, 작업 지원선 등이 접근하고자 하는 위치에 제공된 계류 장치(100)들이 무어링 라인(120) 및 앵커(140)를 회수하도록 동작할 수 있다.

무어링 라인(120) 및 앵커(140)를 회수함으로써, 작업 지원선 등에게 부유식 구조물(1)로 접근할 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 즉, 작업 지원선 등이 부유식 구조물(1)에 접근하는 경로 중간에 설치된 무어링 라인(120)을 본체(10)로 다시 회수함으로써 무어링 라인(120)이 작업 지원선 등의 접근을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 작업 지원선 등이 부유식 구조물(1)에 용이하게 접근하여 목적하는 작업을 수행할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 계류 장치를 포함한 부유식 구조물의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

10: 본체 20: 레그
30: 레그 지지부 100: 계류 장치
110: 윈치 120: 무어링 라인
130: 댐핑부 131: 지지 프레임
132: 이동 프레임 133: 완충 유닛
136: 후크 140: 앵커

Claims

물에 부유할 수 있는 본체;
상기 본체를 상하 방향으로 관통하는 레그;
상기 레그를 지지하며, 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및
상기 본체의 움직임을 구속하는 계류 장치를 포함하되,
상기 계류 장치는,
상기 레그 지지부 또는 상기 본체에 고정되는 윈치;
상기 윈치에 의해 이동되는 무어링 라인;
상기 무어링 라인의 단부에 고정되는 앵커; 및
상기 본체에 고정되며, 상기 무어링 라인의 한 지점을 지지하여 상기 무어링 라인에 장력을 인가할 수 있는 댐핑부를 포함하며,
상기 댐핑부는,
상기 본체에 고정되는 지지 프레임;
하단부에 상기 무어링 라인의 중간의 한 지점이 연결되고, 상기 무어링 라인에 외력이 가해질 때 상하로 이동 가능하도록 상기 지지 프레임에 의해 지지되는 이동 프레임; 및
상기 이동 프레임의 둘레를 감싸도록 배치되며, 상기 무어링 라인에 가해진 외력을 흡수하는 적어도 하나의 완충 유닛을 포함하는 부유식 구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 무어링 라인은,
상기 한 지점에서 상기 댐핑부에 분리 가능하게 고정되는 부유식 구조물.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 완충 유닛은,
일측이 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 고정되며, 내부에 유체가 채워진 실린더;
상기 유체가 통과할 수 있는 복수의 오리피스홀이 형성되며, 상기 실린더 내부 공간을 길이방향을 따라 이동 가능한 피스톤;
상기 피스톤의 외측면에 고정되는 로드; 및
상기 실린더 내부에 수용되어 상기 피스톤 또는 상기 로드에 탄성력을 인가하는 탄성부재를 포함하는 부유식 구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 무어링 라인은 체인으로 이루어지고,
상기 체인의 체인 고리가 상기 이동 프레임의 하단부에 마련된 후크에 걸리는 것에 의해 상기 무어링 라인이 상기 이동 프레임의 하단부에 분리 가능하게 고정되는 부유식 구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 지지 프레임은, 관통홀이 형성된 바디와, 상기 바디로부터 상기 관통홀의 중심을 향해 돌출 형성된 복수의 돌기와, 상기 복수의 돌기 단부에 각각 제공되는 복수의 롤러를 포함하고,
상기 이동 프레임은 상기 복수의 롤러 사이에 삽입되어 상기 복수의 롤러와 접하는 것에 의해 지지되는 부유식 구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 본체의 측면에는 상기 무어링 라인이 내려졌을 때 상기 무어링 라인이 상기 본체의 측면과 충돌하는 것을 방지하는 체인 지지부가 제공되는 부유식 구조물.
물에 부유할 수 있는 본체;
상기 본체를 상하 방향으로 관통하는 레그;
상기 레그를 지지하며, 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부;
상기 본체의 움직임을 구속하는 무어링 라인을 구비하는 계류 장치; 및
상기 본체의 상부 가장자리에 형성되고, 상기 무어링 라인이 삽입될 수 있는 소정 깊이의 홈을 포함하는 체인 지지부를 포함하는 부유식 구조물.