KR101864144B1 - 해양구조물 설치선박 - Google Patents

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Abstract

해양구조물 설치선박을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박은 선체; 선체의 상부에 각각 분리 가능하게 탑재되는 복수의 작업데크; 및 복수의 작업데크에 마련된 레일을 따라 이동하여 복수의 작업데크 중 적어도 하나를 선택적으로 선체에서 분리시킬 수 있는 복수의 이동식 재킹장치를 포함한다.

Description

해양구조물 설치선박{Offshore structure installation ship}
본 발명은 해양구조물 설치선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리 가능한 복수의 작업데크와 이동식 재킹장치를 구비하여, 복수의 작업데크 중 하나를 선택적으로 분리해 운용할 수 있는 해양구조물 설치선박에 관한 것이다.
풍력터빈과 같은 구조물을 해상에 설치할 때는 육상에서 제작된 구조물의 부품들을 선박에 실어 해상의 작업위치로 옮기고, 해상의 작업위치에 도착하여 부품들을 조립하는 설치작업을 수행한다.
대한민국 공개특허공보 10-2014-0015961호(2014,.02.07. 공개)는 해상에서 풍력터빈의 운송 및 설치를 수행하는 설치선박의 예를 제시하고 있다. 이 설치선박은 풍력터빈의 부품들을 적재한 상태로 해상 작업위치로 이동한다. 작업위치로 이동한 후에는 재킹장치의 다리를 해저에 내려 선체를 해수면으로부터 상승시킨 상태에서 기초구조물 위에 풍력터빈의 부품들을 조립하는 설치작업을 수행한다.
그러나 이러한 설치선박은 설치작업을 하는 과정에서 재킹장치를 이용해 선체 전체를 들어 올려야 하기 때문에 대형 재킹장치를 채용해야 할 뿐 아니라, 재킹장치에 큰 부하가 작용하여 고장이나 수명저하를 초래할 수 있었다. 또 선체 뿐아니라 선적된 많은 해양구조물의 부품을 함께 들어 올려야 하기 때문에 현장에서 설치 준비를 위한 작업이 오래 걸려 설치작업이 비효율적이었다.
대한민국 공개특허공보 10-2014-0015961호(2014,.02.07. 공개)
본 발명의 실시 예는 복수의 작업데크 중 하나를 선택적으로 분리해 운용할 수 있어 장비의 운용효율을 향상시킬 수 있는 해양구조물 설치선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 상기 선체의 상부에 각각 분리 가능하게 탑재되는 복수의 작업데크; 및 상기 복수의 작업데크에 마련된 레일을 따라 이동하여 상기 복수의 작업데크 중 적어도 하나를 선택적으로 상기 선체에서 분리시킬 수 있는 복수의 이동식 재킹장치를 포함하는 해양구조물 설치선박이 제공될 수 있다.
상기 레일은 상기 작업데크의 양측에 각각 마련되고 인접한 작업데크의 레일과 연계될 수 있다.
상기 이동식 재킹장치는 상기 레일에 결합되며 상기 레일을 따라 이동할 수 있는 이동유닛; 상기 이동유닛에 설치된 재킹구동부; 및 상기 재킹구동부에 결합되어 상기 재킹구동부의 동작에 의해 승강하는 다리를 포함할 수 있다.
상기 이동유닛은 상기 레일에 고정시키는 고정장치를 포함할 수 있다.
상기 고정장치는 상기 이동유닛을 상기 레일에 고정시키는 고정핀을 포함할 수 있다.
상기 고정장치는 상기 레일을 가압하여 상기 이동유닛을 고정시키는 브레이크를 포함할 수 있다.
상기 복수의 이동식 재킹장치 중 적어도 하나는 해양구조물 부품을 인양하는 크레인을 포함할 수 있다.
상기 설치선박은 상기 작업데크와 상기 선체 상면을 결속하는 결속장치를 더 포함할 수 있다.
상기 결속장치는 상기 작업데크와 상기 선체 상면 중 적어도 하나에 마련된 돌출부와, 상기 돌출부가 진입하여 걸리도록 상기 작업데크와 상기 선체 상면 중 적어도 하나에 마련된 홈부를 포함할 수 있다.
상기 결속장치는 상기 작업데크와 상기 선체 상면을 부착시키는 자석을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박은 설치영역에서 복수의 작업데크 중 어느 하나를 선체로부터 분리한 후 이를 이용해 독립적으로 해상구조물의 설치작업을 수행할 수 있기 때문에 선체를 들어올리지 않고서도 설치작업이 가능하여 통상적인 설치선박에 비해 설치준비를 현저히 빨리할 수 있는 등 장비의 운용효율을 높일 수 있다.
본 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박은 복수의 이동식 재킹장치가 어느 하나의 작업데크로 이동하여 설치작업을 수행할 수 있기 때문에 재킹장치의 수량을 최소화하는 것이 가능하고 재킹장치의 소형화도 가능하여 설치선박의 제조비용을 줄일 수 있으며, 해양구조물 설치과정에서 선체를 들어 올리지 않기 때문에 운용비용도 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 사시도, 운항상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 사시도로, 설치작업을 위해 이동식 재킹장치를 이동시킨 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 사시도로, 설치작업을 위해 복수의 이동식 재킹장치를 이용해 하나의 작업데크를 상승시킨 상태를 나타낸다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 작업데크와 복수의 이동식 재킹장치를 이용해 풍력터빈을 설치하는 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 사시도로, 3개의 이동식 재킹장치를 이용하여 작업데크를 선체로부터 상승시킨 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 이동식 재킹장치를 고정시키는 고정핀식 고정장치를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 이동식 재킹장치를 고정시키는 브레이크식 고정장치를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 선체 상면과 작업데크를 결속시키는 결속장치를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박을 나타낸다. 이 설치선박(100)은 풍력터빈처럼 크고 높은 해양구조물을 해상에서 조립해 설치하는데 이용할 수 있다. 아래는 해양구조물의 일 예로써 해상에 풍력터빈을 설치하는 경우를 위주로 설명하지만, 이 설치선박(100)을 이용해 설치할 수 있는 해양구조물이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 해양구조물 설치선박(100)은 해양구조물을 적재해 운송할 수 있는 선체(110)와, 선체(110)의 상부에 각각 상방으로 분리 가능하게 탑재되는 복수의 작업데크(120)와, 복수의 작업데크(120) 양측에 마련된 레일(121)을 따라 이동하며 복수의 작업데크(120) 중 하나를 선택적으로 상승시킬 수 있는 복수의 이동식 재킹장치(130)를 구비한다.
복수의 작업데크(120)는 각각 사각의 패널형태로 마련될 수 있고, 선수로부터 선미방향으로 상호 연이어 접하도록 탑재될 수 있다. 또 각각 선체(110)의 좌현으로부터 우현에 이르는 좌우 폭을 구비한다. 따라서 복수의 작업데크(120)가 선체(110) 위에 탑재되면, 거주구를 제외한 선체 갑판 대부분을 덮는 형태일 수 있고, 그 위에 설치할 해양구조물의 부품들이 탑재될 수 있다.
복수의 작업데크(120) 좌현 쪽과 우현 쪽 단부에는 이동식 재킹장치(130)의 설치 및 이동안내를 위한 레일(121)이 마련된다. 즉 레일(121)은 각 작업데크(120)에 선수에서 선미방향으로 길게 형성되고, 작업데크(120) 양측에 동일한 형태로 마련된다. 따라서 각 작업데크(120)의 레일(121)은 인접한 작업데크(120)의 레일(121)과 연계됨으로써 복수의 재킹장치(130)가 필요 시 레일(121)을 따라 인접하는 작업데크(120) 쪽으로 이동할 수 있다.
복수의 이동식 재킹장치(130)는 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 레일(121)에 결합되어 레일(121)을 따라 이동할 수 있는 이동유닛(131)과, 이동유닛(131)에 설치된 재킹구동부(132)와, 재킹구동부(132)에 승강 가능하게 설치된 다리(133)를 각각 포함한다.
이동유닛(131)은 도면에 나타내지 않았지만, 자체에 구동부를 구비하여 레일(121)을 따라 이동할 수 있다. 재킹구동부(132)는 통상적인 재킹장치의 구동부와 마찬가지로, 다리(133)에 길이방향으로 마련되는 랙기어에 치합된 피니언기어, 피니언기어를 회전시켜 다리의 승강을 구현하는 구동모터를 포함할 수 있다.
다리(133)는 상하방향으로 길이가 긴 트러스형 철골구조물로 마련될 수 있고, 도 3과 도 4의 예처럼 그 하단이 해저면에 내려진 상태로 작업데크(120)를 상승시켜 지지할 수 있다. 즉 각 작업데크(120)는 해저면에 내려진 다리(133)에 지지된 상태에서 재킹구동부(132)의 동작에 의해 승강하여 그 높이가 조절될 수 있다.
설치선박(100)이 운항할 때는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 이동식 재킹장치(130)의 다리(133)가 상승한 상태를 유지한다. 그리고 설치선박(100)이 작업영역에 도착한 후에는 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 이동식 재킹장치(130)가 작업을 위한 어느 하나의 작업데크(120)로 이동한 상태에서 재킹구동부(132)를 동작시켜 다리(133)를 해저면에 내리고, 해당 작업데크(120)를 상승시켜 선체(110)로부터 분리할 수 있다.
여기서는 설명의 편의를 위해 3개의 작업데크(120)와 4개의 이동식 재킹장치(130)를 갖춘 설치선박을 예로써 제시하고 있으나, 작업데크의 수와 이동식 재킹장치의 수는 설치선박의 규모에 따라 변경될 수 있다. 또 이동식 재킹장치(130)는 작업데크(120)에 장착하거나 분리하는 것이 가능하기 때문에 이동식 재킹장치(130)를 추가로 장착할 경우 복수의 작업데크(120)를 동시에 상승시켜 선체(110)로부터 분리하는 것도 가능하다.
작업데크(120)는 그 위에 해상구조물 1기를 설치할 수 있는 분량의 부품들을 탑재할 수 있는 정도의 크기로 마련됨이 바람직하다. 예를 들어, 설치할 해양구조물이 풍력터빈인 경우, 각 작업데크(120)는 풍력터빈 1기의 부품들을 탑재할 수 있는 정도의 크기로 작게 마련되는 것이 좋다. 작업데크(120)는 선체(110)와 분리된 상태에서 해상구조물의 설치작업을 위해 이용되는 점을 감안할 때, 작업데크(120)가 과도하게 클 필요가 없다. 너무 크면 작업데크(120)를 들어 올리는 이동식 재킹장치(130)의 크기도 키워야 하기 때문이다.
도 9를 참조하면, 각 작업데크(120)와 선체(110) 상면 사이에는 작업데크(120)와 선체(110) 상면의 결속을 구현하는 결속장치(160)가 마련될 수 있다. 결속장치(160)는 작업데크(120)의 하면으로부터 하방으로 돌출된 돌출부(161)와, 돌출부(161)가 진입하여 걸리도록 선체(110) 상면에 형성된 홈부(162)를 포함할 수 있다. 여기서는 작업데크(120)와 선체(110) 상면의 결속을 위한 결속장치(160)의 일 예를 제시한 것일 뿐 결속장치의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 경우와 반대로 돌출부가 선체 상면에 마련되고, 홈부가 작업데크 쪽에 마련될 수도 있다. 또 이러한 결속장치가 복수 개소에 마련될 수도 있다.
이처럼 작업데크(120)는 결속장치(160)에 의해 결속될 수 있기 때문에 운항 중 선체가 흔들리더라도 작업데크(120)가 선체(110)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또 결속장치(160)는 도 9에 도시한 바와 같이, 작업데크(120)의 하면과 선체(110)의 상면을 부착시키는 자석(165)을 포함할 수 있다. 자석(165)은 영구자석이거나 전자석일 수 있다. 본 실시 예는 자석식 결속장치와 홈 돌기식 결속장치가 모두 채용된 경우를 제시하고 있으나, 결속장치로는 어느 하나의 방식이 선택될 수 있다.
도 1을 참조하면, 복수의 이동식 재킹장치(130) 중 적어도 하나는 작업데크(120) 위에 적재된 해양구조물 부품을 인양하여 설치작업을 수행하는 크레인(150)을 포함한다. 이 크레인(150)은 이동식 재킹장치(130)의 이동유닛(131) 위에 설치됨으로써 이동유닛(131)과 함께 이동할 수 있다.
각 이동식 재킹장치(130)의 이동유닛(131)은 이동유닛(131)을 레일(121)에 고정하기 위한 고정장치를 포함한다. 고정장치는 도 7에 도시한 예처럼 이동유닛(131)을 관통해 레일(121)에 걸리도록 체결되어 이동유닛(131)을 해당위치에 고정시키는 고정핀(141) 형태일 수 있다.
또 고정장치는 도 8에 도시한 예처럼 이동유닛(131)에 설치되어 레일(121)을 가압하는 방식으로 이동유닛(131)을 고정시키는 브레이크(143)를 포함할 수 있다. 브레이크(143)는 레일(121)을 가압하는 브레이크패드(143a), 브레이크패드(143a)를 가압하는 가압로드(143b), 가압로드(143b)에 가압력을 부여하도록 이동유닛(131)에 설치된 가압구동부(143c)를 포함할 수 있다.
따라서 각 이동식 재킹장치(130)는 도 1과 도 2의 예처럼 어느 하나의 작업데크(120) 쪽으로 이동한 상태에서 고정장치를 이용해 이동유닛(131)을 레일(121)에 고정할 수 있고, 이 상태에서 도 3의 예처럼 작업데크(120)를 상승시킴으로써 작업데크(120)를 선체(110)로부터 안정적으로 분리시킬 수 있다.
다음은 본 실시 예에 따른 해양구조물 설치선박의 운용 및 이를 이용하여 해상에 풍력터빈을 설치하는 방법을 설명한다.
설치선박(100)이 운항할 때는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 작업데크(120)가 선체(110) 상부에 탑재된 상태일 수 있고, 각 작업데크(120) 마다 풍력터빈 1기를 설치하기 위한 부품들이 적재된 상태일 있다. 운항할 때 복수의 이동식 재킹장치(130)는 어느 한쪽 작업데크(120) 쪽으로 이동한 상태이거나, 선체(110)의 균형 유지 등을 위해 상호 분산되어 복수의 작업데크(120)로 이동할 수 있다. 또 각 이동식 재킹장치(130)의 다리(133)는 수면으로부터 이격되도록 상승한 상태일 수 있다.
설치선박(100)이 작업영역에 도달한 후에는 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 이동식 재킹장치(130)가 레일(121)을 따라 설치작업을 수행할 어느 한쪽 작업데크(120)로 이동하여 고정된다. 이후 복수의 이동식 재킹장치(130)는 다리(133)를 해저면에 내려 해당 작업데크(120)를 상승시키는 방식으로 작업데크(120)가 선체(110) 상면으로부터 이격되도록 한다. 이 상태에서 선체(110)는 작업데크(120)로부터 이탈하여 다른 위치로 이동하거나 주위에 대기할 수 있다.
선체(110)로부터 분리된 작업데크(120)는 도 3의 예처럼 한 쪽이 상호 이격된 두 이동식 재킹장치(130)에 의해 지지되고, 다른 쪽이 적어도 하나가 크레인(150)을 포함하는 두 이동식 재킹장치(130)에 의해 지지될 수 있다. 또는 도 6의 예처럼 한 쪽이 상호 이격된 두 이동식 재킹장치(130)에 의해 지지되고, 다른 쪽이 크레인(150)을 포함하는 하나의 이동식 재킹장치(130)에 의해 지지될 수 있다. 즉 작업데크(120)는 적어도 하나가 크레인(150)을 포함하는 3개 또는 4개의 이동식 재킹장치(130)에 의해 지지될 수 있다.
작업데크(120)가 선체(110)로부터 분리된 후에는 크레인(150)을 이용해 작업데크(120) 위에 적재된 설치부품을 내려 해상구조물의 설치를 수행한다. 해상에 풍력터빈을 설치하는 경우라면, 도 4의 예처럼 해상에 미리 설치된 기초구조물(10) 위에 터워구조물(11)을 적층하는 방식으로 설치하고, 도 5의 예처럼 설치된 타워구조물(11) 위에 나셀(12)과 블레이드(13)를 설치할 수 있다.
이러한 방식으로 해상구조물 설치를 마친 후 빈 작업데크(120)는 선체(110)에 다시 탑재되고, 복수의 이동식 재킹장치(130)는 다른 작업데크(120)로 이동할 수 있으며, 선체(110)는 다른 다른 곳으로 이동할 수 있다. 선체가 다른 설치영역으로 이동한 후에는 복수의 이동식 재킹장치(130)가 설치부품이 적재된 다른 작업데크(120)를 이동한 후 위와 같은 방식으로 설치작업을 할 수 있다.
이처럼 본 실시 예의 설치선박(100)은 설치영역에서 복수의 작업데크(120) 중 적어도 하나를 선체(110)로부터 분리한 후 이를 이용해 독립적으로 해상구조물의 설치작업을 수행할 수 있기 때문에 선체(110)를 들어올리지 않고서도 설치작업이 가능하여 통상적인 설치선박에 비해 설치준비를 현저히 빨리할 수 있는 등 장비의 운용효율을 높일 수 있다.
또 본 실시 예의 설치선박(100)은 복수의 이동식 재킹장치(130)가 어느 하나의 작업데크(120)로 이동하여 설치작업을 수행할 수 있기 때문에 재킹장치(130)의 수량을 최소화하는 것이 가능하고, 재킹장치(130)의 소형화도 가능하여 설치선박의 제조비용을 줄일 수 있으며, 해양구조물 설치과정에서 선체(110)를 들어 올리지 않기 때문에 운용비용도 줄일 수 있다.
110: 선체, 120: 작업데크,
121: 레일, 130: 이동식 재킹장치,
131: 이동유닛, 132: 재킹구동부,
133: 다리, 141: 고정핀,
143: 브레이크, 150: 크레인,
160: 결속장치, 161: 돌출부,
162: 홈부, 165: 자석.

Claims (8)

  1. 선체;
    상기 선체의 상부에 각각 분리 가능하게 탑재되는 복수의 작업데크; 및
    상기 복수의 작업데크에 마련된 레일을 따라 이동하여 상기 복수의 작업데크 중 적어도 하나를 선택적으로 상기 선체에서 분리시킬 수 있는 복수의 이동식 재킹장치를 포함하고,
    상기 레일은 상기 작업데크의 양측에 각각 마련되고 인접한 작업데크의 레일과 연계되고,
    상기 이동식 재킹장치는
    상기 레일에 결합되며 상기 레일을 따라 이동할 수 있는 이동유닛;
    상기 이동유닛에 설치된 재킹구동부; 및
    상기 재킹구동부에 결합되어 상기 재킹구동부의 동작에 의해 승강하는 다리를 포함하는 해양구조물 설치선박.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛은 상기 레일에 고정시키는 고정장치를 포함하는 해양구조물 설치선박.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정장치는 상기 이동유닛을 상기 레일에 고정시키는 고정핀을 포함하는 해양구조물 설치선박.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고정장치는 상기 레일을 가압하여 상기 이동유닛을 고정시키는 브레이크를 포함하는 해양구조물 설치선박.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 작업데크와 상기 선체 상면을 결속하는 결속장치를 더 포함하는 해양구조물 설치선박.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 결속장치는 상기 작업데크와 상기 선체 상면 중 적어도 하나에 마련된 돌출부와, 상기 돌출부가 진입하여 걸리도록 상기 작업데크와 상기 선체 상면 중 적어도 하나에 마련된 홈부를 포함하는 해양구조물 설치선박.
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