KR20180003214A - 분리형 해상 구조물 설치 선박 및 그 운용 방법 - Google Patents
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Abstract
분리형 해상 구조물 설치 선박 및 그 운용 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박은, 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하는 선체; 상기 선체의 단부에 분리 가능하게 결합되고, 잭업 모드로 승강된 상태에서 해상 구조물을 설치하는 데크; 및 상기 선체와 데크가 서로 상하로 접하는 접촉면에 마련되어 수평방향의 힘을 지지하는 복수의 요철부와 각각의 요철부를 장력으로 결속하여 수직방향의 힘을 지지하는 와이어로 구성된 데크 결합 장치를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박은, 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하는 선체; 상기 선체의 단부에 분리 가능하게 결합되고, 잭업 모드로 승강된 상태에서 해상 구조물을 설치하는 데크; 및 상기 선체와 데크가 서로 상하로 접하는 접촉면에 마련되어 수평방향의 힘을 지지하는 복수의 요철부와 각각의 요철부를 장력으로 결속하여 수직방향의 힘을 지지하는 와이어로 구성된 데크 결합 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 해양 설비 작업을 위한 분리형 해상 구조물 설치 선박 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 갑판 승강형 잭업 플랫폼(Jack-up Platform), MODU(Mobile Offshore Drilling Unit), 풍력 발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel, WTIV) 등과 같은 해상 구조물 설치 선박(부상 구조물이라고도 함)은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jack-up Mode)로 운용된다.
예컨대, 종래의 해상에서 풍력발전기를 설치하는 풍력 발전기 설치 선박(WTIV)을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 풍력 발전기 설치 선박을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 해상 풍력발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 풍력발전기의 구성품을 몇 개의 부품으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 부품을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.
구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 육상에서 제작된 여러 기의 해상 풍력 발전기 설치를 위한 부품들을 데크(Deck)에 싣고 풍력발전기 설치를 위한 목표 지점까지 항해 모드로 이동한다.
이 때, 풍력 발전기 설치 선박은 항해 모드 시 해수에 의한 저항을 줄이고자 레그(Leg)를 선체의 상방으로 올려지진 상태를 유지한다.
풍력 발전기 설치 선박은 목표 지점까지 이동하면 잭업 모드로 전환하여 레그를 해저에 내려 고정하고, 고정된 레그를 따라 선체가 해수면으로부터 일정 거리 이격 되도록 들어올린다.
그리고, 풍력 발전기 설치 선박은 레그에 의해 지지된 상태에서 풍력발전기 설치 작업을 수행한 후 작업이 완료되면 상기 잭업 모드의 역순으로 진행하여 잭업 모드를 해제한 후 다음 목적 지점으로 이동한다.
그러나, 위와 같은 종래의 풍력 발전기 설치 선박은 다음과 같은 문제점이 존재한다.
통상 풍력발전기는 운용 안전성 및 효율성을 위해 일정 간격으로 배치되므로 하나의 목표 지점마다 하나씩 설치된다.
이 때, 풍력 발전기 설치 선박은 단일 데크(Deck)에 여러 기(예; 10기)의 풍력발전기 설치를 위한 모든 부품을 탑재하고 있기 때문에 하나의 풍력발전기를 설치할 때마다 탑재된 모든 부품을 매번 재킹 시스템으로 들어올려야 하는 단점이 있다.
즉, 풍력 발전기 설치 선박은 탑재된 모든 부품과 선체 전체를 들어올려야 하기 때문에 대형 재킹 시스템이 적용되어 레그 개수 및 비용이 증가할 뿐 아니라, 재킹 시스템에 큰 부하가 작용하여 고장이나 수명저하를 초래하는 문제점이 있다.
또한, 레그가 대형화 되거나 그 설치 개수가 많아지면 데크 상부로 돌출된 레그로 인해 크레인 이동에 간섭을 받거나 제한되어 풍력발전기 설치 조립이 용이하지 않는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 선체로부터 분리가 가능한 분리형 데크를 구비하여 항해 모드 시 선체와 결합하고 잭업 모드 시 선체로부터 분리하는 분리형 해상 구조물 설치 선박 및 그 운용 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 분리형 해상 구조물 설치 선박은, 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하는 선체; 상기 선체의 단부에 분리 가능하게 결합되고, 잭업 모드로 승강된 상태에서 해상 구조물을 설치 하는 데크; 및 상기 선체와 데크가 서로 상하로 접하는 접촉면에 마련되어 수평방향의 힘을 지지하는 복수의 요철부와 상기 각 요철부를 장력으로 결속하여 수직방향의 힘을 지지하는 와이어로 구성된 데크 결합 장치를 포함한다.
또한, 상기 선체는 일측면에 상기 데크와의 결합을 위해 계단진 형태의 제1 접촉면이 형성되고, 상기 데크는 일측면에 상기 선체와의 결합을 위해 상기 제1 접촉면 방향과 반대 방향으로 계단진 제2 접촉면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 데크는, 부유되는 사각패널 형태로 마련되며 상부에 해상구조물 설치 부품들을 탑재할 수 있는 적재부; 상기 데크의 상부에 설치된 복수의 재킹 모듈과 각 재킹 모듈에 각각 승강 가능하게 설치되는 복수의 레그를 구동하여 상기 데크를 승강시키는 재킹부; 및 해상 구조물 설치 작업을 위해 부품을 이동하는 크레인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 요철부는, 상기 선체의 제1 접촉면으로부터 하방으로 돌출된 결합 돌기; 및 상기 데크의 제2 접촉면으로부터 오목하게 형성되어 상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 와이어는, 상기 요철부의 중앙에 형성된 관통구멍을 관통하여 일단이 상기 선체에 구성된 와이어 드럼에 감겨 고정되고 타단이 상기 데크에 구성된 와이어 지지대에 고정될 수 있다.
또한, 상기 선체는, 단부에 상기 데크의 일측면이 데크 결합장치를 통해 연결되고, 상기 데크의 타측면에 다른 데크의 일측면이 데크 결합장치를 통해 길이 방향으로 연결되어 복수의 데크를 이송할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 선체와 데크가 결합 및 분리되는 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법은, a) 일체로 결합된 선체와 데크에 각각 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하고 목표 지점으로 이송하는 단계; b) 상기 목표 지점에 도착하면 재킹부를 통해 데크의 레그를 하강하여 해저에 고정하는 단계; c) 와이어 드럼을 통해 와이어를 풀어 장력에 의한 선체와 데크의 결속을 해제하고 선체와 데크가 접하는 접촉면에 형성된 복수의 요철부 결합을 해제하여 데크로부터 선체를 분리하는 단계; 및 d) 상기 선체와 분리된 데크를 해수면에서 일정 높이 승강하고 상기 데크에 설치된 크레인을 이용하여 해상 구조물을 설치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 선체와 데크의 접촉면에 요철부와 와이어를 수직으로 결속하여 간단하게 결합 및 분리가 가능한 분리형 해상 구조물 설치 선박을 구현할 수 있다.
또한, 선체와 데크의 결합으로 부품 적재 공간을 증가시킬 수 있고, 선체의 분리로 데크와 적재된 일부 부품만을 승강 함으로써 승강 하중, 재킹 시스템의 크기 및 레그의 수를 줄일 수 있다.
또한, 해상 구조물 설치 시 데크에서 분리된 선체가 크레인의 작업영역으로 자유롭게 이동하여 설치 작업을 서브함으로써 레그의 간섭 없이 구조물 설치를 위한 크레인 작업이 용이한 효과가 있다.
도 1은 종래의 풍력 발전기 설치 선박을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 데크 결합 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 분리된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 데크 결합 장치의 와이어 드럼 제어 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물 설치 선박의 해상 구조물 설치 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 선체에 복수의 데크가 다단으로 연결된 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 데크 결합 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 분리된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 데크 결합 장치의 와이어 드럼 제어 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물 설치 선박의 해상 구조물 설치 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 선체에 복수의 데크가 다단으로 연결된 상태를 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박 및 그 운용 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 설명에 있어서 분리형 해양 구조물 설치 선박은 설명의 편의상 풍력 발전기 설치 선박으로 가정하여 설명하되 이에 한정되지 않으며, 분리형 해양 구조물 설치 선박은 잭업 플랫폼 및 MODU 등으로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박의 데크 결합 구조를 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해양 구조물 설치 선박(10)은 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하고 목표 지점으로 이송하는 선체(100), 선체(100)의 단부에 결합된 상태로 부품을 이송하고 상기 목표 지점에서 선체와 분리되어 잭업 모드로 승강된 상태에서 해상 구조물을 설치 하는 데크(200)를 포함한다.
그리고, 해양 구조물 설치 선박(10)은 선체(100)와 데크(200)가 서로 상하로 접하는 접촉면(110, 210)에 마련되어 수평방향의 힘을 지지하는 복수의 요철부(310)와 각 요철부(310)를 장력으로 결속하여 수직방향의 힘을 지지하는 와이어(320)로 구성된 데크 결합 장치(300)를 포함한다(도 4, 도 5 참조).
선체(100)는 해상 이동을 위한 동력 구성 및 선교가 설치되고, 갑판에는 설치 부품 탑재를 위한 적재공간이 구비된다. 그러므로, 선체(100)는 해상 구동력을 가지는 하나의 데크로도 명명될 수 있다.
따라서, 해양 구조물 설치 선박(10)은 복수의 데크(100, 200)를 서로 상반된 구조의 접촉면(110, 210)에 구성된 데크 결합 장치(300)를 통해 결합하거나 분리될 수 있는 분리형 선박으로 설명할 수 있다.
선체(100)는 일측면에 분리형 데크(200)와의 결합을 위해 'ㄱ'자 형태로 계단진 제1 접촉면(110)이 형성된다.
제1 접촉면(110)은 선교 위치에 따라 선체(100)의 반대쪽 선수나 선미에 형성될 수 있다.
데크(200)는 부유되는 사각패널 형태로 마련되며 일측면에 선체(100)와의 결합을 위해 제1 접촉면(110)과 접촉면 방향이 서로 반대가 될 수 있도록 'ㄴ'자 형태로 계단진 제2 접촉면(210)이 형성된다. 이로써, 데크(200)와 선체(100)의 결합 시 데크(200)의 제2 접촉면(210)에는 선체(100)의 제1 접촉면(110)이 마주하도록 안착된다.
또한, 데크(200)는 그 상부에 해상구조물 설치 부품들을 탑재할 수 있는 적재부(220), 데크(200)의 승강을 위한 재킹부(230) 및 해상 구조물 설치 작업을 위한 크레인(240)을 포함한다.
재킹부(230)는 데크(200)상에 설치된 복수의 재킹 모듈(231)과 각 재킹 모듈(231)에 각각 승강 가능하게 설치되는 복수의 레그(232)를 포함한다.
재킹 모듈(231)은 레그(232)와 데크(200)가 수직 방향으로 상대 운동할 수 있도록 레그(232)를 지지하면서 레그(232)를 상하로 이동시키는 구동 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 구동 유닛은 도면에서 생략되었으나 레그(232)에 길이방향으로 구성되는 랙 기어에 치합된 피니언 기어, 그 피니언 기어를 회전시켜 레그(232)를 승강 및 하강으로 동작시키는 구동 모터를 포함 할 수 있다.
재킹 모듈(231)은 해양 구조물 설치 선박(10)이 목표 지점에 도착하면 데크(200)에 설치된 각 레그(232)를 하강하여 해저에 고정한다.
또한, 재킹 모듈(231)은 각 레그(232)가 해저에 지지된 상태에서 구동장치의 구동력을 가하여 데크(200)를 해수면으로부터 일정 높이 승강시킨 후 해상 구조물을 설치한다. 이를 본 발명의 실시 예에서는 해상 구조물 설치 선박(10)이 잭업 모드(Jack-up Mode)로 운용되는 것으로 정의한다.
레그(232)는 잭업 상태에서 데크(200)의 하중을 견딜 수 있는 강성을 갖도록 형성되며, 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 따른 해양 구조물 설치 선박(10)은 해상 구조물 설치를 위한 데크(200)의 승강 전에 데크 결합 장치(300)의 결속력을 해제하여 데크(200)와 선체(100)를 분리하고, 데크(200)만을 승강시킬 수 있다.
이 때, 데크(200)에는 현재 목표 지점에 설치되는 해상 구조물 부품만을 탑재할 수 있으며, 이외에도 해양 구조물 설치 선박(10)에 탑재된 전체 부품의 일부만 승강시킬 수 있다.
따라서, 승강되는 데크(200)의 크기 및 중량 감소에 따른 재킹부를 소형화 할 수 있으며 레그(232)의 설치 개수도 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 선체(100)는 종래와는 달리 데크(200)에 구속되지 않고 분리되어 자유롭게 이동할 수 있다.
한편, 다음의 도 4 및 도 5를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 데크 결합 장치(300)의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선체와 데크가 분리된 상태를 나타낸 단면도이다.
첨부된 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 데크 결합 장치(300)는 요철부(310), 와이어(320), 와이어 드럼(330), 와이어 지지대(340) 및 제어부(350)를 포함한다.
요철부(310)는 선체(100)와 데크(200)의 결합 시 마주보고 접촉하는 접촉면(110, 210)에 복수로 배치되어 수평(In-plane) 방향 하중을 지지하고 외력에 의해 움직이지 않도록 강건하게 구성된다. 이 때, 도면에서는 편의상 두 개의 요철부(310)가 양측에 구성된 것으로 도시하였으나 그 구성 개수가 이에 한정되지 않으며 여러 개를 종과 횡의 다양한 위치에 배치할 수 있다.
요철부(310)는 선체(100)의 제1 접촉면(110)으로부터 하방으로 돌출된 결합 돌기(311) 및 데크(200)의 제2 접촉면(210)으로부터 오목하게 형성되어 결합 돌기(311)가 삽입되는 결합 홈(312)을 포함한다.
결합 돌기(311)와 결합 홈(312)은 서로 맞물릴 수 있도록 상응하는 요철 구조를 가지며, 예컨대, 결합 시 용이하게 맞물릴 수 있도록 경사진 면을 가지는 원뿔형태로 구성될 수 있다.
다만, 상기 요철 형태는 이에 한정되지 않으며 피라미드, 삼각, 사각, 육각 등의 다양한 입체 형상으로 구성될 수 있다.
이러한 요철부(310)는 선체(100)와 데크(200)가 결합하였을 때 제1 접촉면(110)과 제2 접촉면(210)이 접하는 수평(In-plane) 방향 하중을 지지하여 움직이지 않도록 한다.
한편, 요철부(310)의 중앙, 즉 결합 돌기(311)와 결합 홈(312)의 중앙에는 관통구멍(313)이 형성되어 이를 통해 와이어(320)가 관통한다.
와이어(320)는 일단이 선체(100)에 구성된 와이어 드럼(330)에 감겨 고정되고, 요철부(310)의 관통구멍(313)을 관통한 타단이 데크(200)에 구성된 와이어 지지대(340)에 고정된다.
와이어(320)의 타단에는 와이어 지지대(340)에 걸려 고정되는 후크(321) 및 후크(321)가 와이어 지지대(340)에 걸린 상태에서 임의로 이탈되지 않도록 잠그는 힌지 부재(322)가 구성된다.
와이어(320)는 와이어 드럼(330)에 의해 감겨 발생하는 수직 방향 장력에 의해 요철부(310)를 결속하고, 이를 통해 선체(100)와 데크(200)의 결합을 견고하게 한다.
와이어(320)는 수직 길이 방향으로 작용하는 하중을 지지할 수 있도록 강건한 크레인 와이어 로프, 체인 및 복합재 섬유 로프 등으로 구성될 수 있다.
와이어 드럼(330)은 선체(100) 내 결합 돌기(311) 상부에 설치되어 관통구멍(313)을 통해 와이어 후크(321)를 내린다.
와이어 드럼(330)은 감속기를 포함하는 구동 모터(331)에 연결된 축을 중심으로 회전하여 데크(200)의 결합 시 와이어(320)를 감는다. 이 때, 구동 모터(331)는 회전력이 기어 감속을 통해 증가된 큰 힘으로 작용하여 와이어 드럼(330)을 일정 완만한 속도로 회전시킬 수 있다.
이에, 선체(100)의 결합 돌기(311)와 이에 상응하는 데크(200)의 결합 홈(312)은 와이어 드럼(330)에 의해 감기는 와이어 장력에 의해 당겨져 서로 견고하게 결속된다.
반면, 와이어 드럼(330)은 선체(100)로부터 데크(200)를 분리 시 와이어(320)를 풀어 장력이 발생하지 않도록 한다.
와이어 지지대(340)는 데크(200) 내 결합 홈(312) 하부에 설치되어 관통구멍(313)을 통해 내려진 와이어 후크(321)가 고정된다.
외이어 지지대(340)는 양측 벽면에 고정되는 수평 바 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 고리 형태 등 후크(321)가 걸려 지지될 수 있는 다양한 부재로 구성될 수 있음은 자명하다.
제어부(350)는 데크 결합 장치(300)의 요철부(310) 배치 개수에 따라 복수로 설치된 와이어 드럼(330)의 회전 속도를 통합 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 데크 결합 장치의 와이어 드럼 제어 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 6을 참조하면, 제어부(350)는 선체(100)로부터 데크(200)를 분리하거나 결합할 때 와이어(320)의 길이가 달라 선체(100) 또는 데크(200)가 기울어지는 것을 방지하기 위하여 모든 와이어 드럼(330)을 동기된 회전속도로 제어할 수 있다.
또한, 제어부(350)는 기울기 센서를 통해 선체(100) 및 데크(200)의 평형상태를 측정하여, 어느 한쪽으로 기울어지면 평형을 유지하도록 각 구동 모터(331)를 통해 와이어 드럼(330)의 회전속도를 개별 조절할 수 있다.
한편, 전술한 해상 구조물 설치 선박(10)의 구성을 바탕으로 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물 설치 선박(10)은 일체로 결합된 선체(100)와 데크(200)에 해상 구조물 설치를 위한 부품들을 탑재하고 목표 지점으로 이송한다(S101).
해상 구조물 설치 선박(10)은 목표 지점에 도착하면 데크(200)에 설치된 레그(232)를 하강하여 해저에 고정한다(S102).
해상 구조물 설치 선박(10)은 선체(100)와 데크(200)의 분리를 위해 선체(100)에 설치된 복수의 와이어 드럼(330)을 통해 와이어(320)를 풀어 와이어 장력에 의한 선체(100)와 데크(200)의 결속을 해제한다(S103). 이 때, 해상 구조물 설치 선박(10)은 각 와이어 드럼(330)을 동기된 회전속도로 풀어 선체(100)와 데크(200)가 평형을 유지하도록 한다.
해상 구조물 설치 선박(10)은 선체(100)와 데크(200)가 서로 접하는 접촉면(110, 210)에 복수로 배치되어 수평(In-plane) 방향 하중을 지지하는 요철부(310)의 결합을 해제하여 데크(200)로부터 선체(100)를 분리한다(S104).
이 때, 와이어의 후크(321)가 데크(200)에 설치된 와이어 지지대(340)로부터 제거됨으로써 선체와 데크가 완전히 분리되어 선체(100)의 단독 운항이 가능하다.
예컨대, 선체(100)는 분리된 데크(200)가 해상 구조물 설치 작업을 진행하는 동안 다른 데크를 연결하여 다른 목적 지점으로 이송하거나, 다른 목적 지점에서 구조물 설치를 완료한 다른 데크를 연결하여 다음 목적 지점으로 의 이송을 반복할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물 설치 선박의 해상 구조물 설치 상태를 나타낸다.
첨부된 도 8을 참조하면, 해상 구조물 설치 선박(10)은 선체(100)분리가 완료되면, 재킹부(230)를 구동하여 데크(200)를 해수면으로부터 일정 높이 승강하고 크레인(240)을 이용하여 해상 구조물을 설치한다(S105).
이 때, 데크(200)는 재킹 모듈(231)이 레그(232)를 수직방향으로 하강시키는 상대운동으로 상승되며, 특히, 데크와 풍력발전기 1기 설치를 위한 부품만을 들어올리면 되기 때문에 종래의 선박 전체를 승강 시키는 재킹 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
해상 구조물 설치 선박(10)은 해상 구조물 설치가 완료되면(S106; 예), 위에서 설명된 단계의 역순으로 잭업 모드를 해제하고, 요철부(310)와 와이어(320)를 이용하여 선체(100)와 데크(200)를 결합한다(S107).
즉, 해상 구조물 설치 선박(10)은 재킹부(230)를 구동하여 데크(200)를 원래의 위치로 하강하고, 선체(100)와 데크(200)의 두 접촉면(110, 210)이 접하도록 선체(100)를 이동하여 요철부(310)를 결합하고 와이어 장력에 의해 결속한다.
이후, 도면에서는 생략되었으나 해상 구조물 설치 선박(10)은 레그(232)를 데크(200) 상부로 승강 시킨 후에 다음 목표 지점으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 데크 접촉면에 요철부와 와이어를 수직으로 결속하여 간단하게 결합 및 분리가 가능한 분리형 해상 구조물 설치 선박을 구현할 하는 효과가 있다.
또한, 선체와 데크의 결합으로 부품 적재 공간을 증가시킬 수 있고, 선체의 분리로 데크와 적재된 일부 부품(예; 풍력발전기 1기 설치를 위한 부품)만을 승강 함으로써 승강 하중, 재킹 시스템의 크기 및 레그의 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 해상 구조물 설치 시 데크에서 분리된 선체가 크레인의 작업영역으로 자유롭게 이동하여 설치 작업을 서브함으로써 레그의 간섭 없이 구조물 설치를 위한 크레인 작업이 용이한 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 결합을 위해 데크(200)의 'ㄴ'자로 계단진 제2 접촉면(210) 상부에 선체의 'ㄱ'자로 계단진 제1 접촉면(110)이 마주하는 상태로 결합되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 선체와 데크의 두 접촉면 방향이 서로 반대된 형상과 위치로 구성할 수 있다.
즉, 선체(100)의 제2 접촉면 상부에는 데크(200)의 제1 접촉면이 위치하게 설치될 수 있으며, 이때에는 결합 돌기(311) 및 와이어 드럼(330)이 데크(200)에 설치되고, 이에 대응하여 선체(100)에 결합 홈(312) 및 와이어 지지대(340)가 설치될 수 있다.
또한, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 선체에 복수의 데크가 다단으로 연결된 상태를 나타낸다.
첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선체(100)는 단부에 제1 데크(200-1)의 일측면이 제1 데크 결합장치(300-1)를 통해 연결되고, 제1 데크(200-1)의 타측면에 다른 제2 데크(200-2)의 일측면이 제2 데크 결합장치(300-2)를 통해 길이 방향으로 연결되어 복수의 데크(200-1, 200-2)를 이송할 수 있다.
이러한 연결구조를 통해, 해상 구조물 설치 선박(10)은 제1 목표 지점으로 이동하여 제2 데크(200-2)의 분리로 풍력발전기 1기를 설치하게 하고, 제2 목표 지점으로 이동하여 제1 데크(200-1)와 분리되어 동시에 2기를 설치할 수 있다.
또한, 앞선 도 7을 통한 설명에서 시사한 바와 같이, 데크로부터 분리되어 자유롭게 단독운항이 가능한 선체(100)는 제1 목표 지점으로 이동하여 구조물 설치를 완료한 제2 데크(200-2)를 제3 목표 지점으로 이송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물 설치 선박(10)은 센체(100)에 복수의 데크를 다단으로 연결하여 복수의 목표 지점에 구조물을 설치할 수 있는 효과가 있다.
이는 통상 해상풍력발전단지가 바람 자원이 많은 해상에 구축되는 특성상 바람 및 해상의 외적 환경으로 인해 일년 중 실질적으로 풍력발전기 설치 작업이 가능한 날이 많지 않은 점을 고려할 때 기존 설치 작업시간을 반으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 해상 구조물 설치 선박 100: 선체
110: 제1 접촉면 200: 데크
210: 제2 접촉면 220: 적재부
230: 재킹부 231: 재킹 모듈
232: 레그 240: 크레인
300: 데크 결합 장치 310: 요철부
311: 결합 돌기 312: 결합 홈
313: 관통구멍 320: 와이어
321: 후크 322: 힌지 부재
330: 와이어 드럼 340: 와이어 지지대
350: 제어부
110: 제1 접촉면 200: 데크
210: 제2 접촉면 220: 적재부
230: 재킹부 231: 재킹 모듈
232: 레그 240: 크레인
300: 데크 결합 장치 310: 요철부
311: 결합 돌기 312: 결합 홈
313: 관통구멍 320: 와이어
321: 후크 322: 힌지 부재
330: 와이어 드럼 340: 와이어 지지대
350: 제어부
Claims (7)
- 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하는 선체;
상기 선체의 단부에 분리 가능하게 결합되고, 잭업 모드로 승강된 상태에서 해상 구조물을 설치하는 데크; 및
상기 선체와 데크가 서로 상하로 접하는 접촉면에 마련되어 수평방향의 힘을 지지하는 복수의 요철부와 각각의 요철부를 장력으로 결속하여 수직방향의 힘을 지지하는 와이어로 구성된 데크 결합 장치를 포함하는 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 선체는 일측면에 상기 데크와 결합을 위해 계단진 형태의 제1 접촉면이 형성되고,
상기 데크는 일측면에 상기 선체와의 결합을 위해 상기 제1 접촉면 방향과 반대 방향으로 계단진 제2 접촉면이 형성된 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 데크는,
부유되는 사각패널 형태로 마련되며 상부에 해상구조물 설치 부품들을 탑재할 수 있는 적재부;
상기 데크의 상부에 설치된 복수의 재킹 모듈과 각 재킹 모듈에 각각 승강 가능하게 설치되는 복수의 레그를 구동하여 상기 데크를 승강시키는 재킹부; 및
해상 구조물 설치 작업을 위해 부품을 이동하는 크레인을 포함하는 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 요철부는,
상기 선체의 제1 접촉면으로부터 하방으로 돌출된 결합 돌기; 및
상기 데크의 제2 접촉면으로부터 오목하게 형성되어 상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈을 포함하는 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 와이어는,
상기 요철부의 중앙에 형성된 관통구멍을 관통하여 일단이 상기 선체에 구성된 와이어 드럼에 감겨 고정되고 타단이 상기 데크에 구성된 와이어 지지대에 고정되는 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 선체는,
단부에 상기 데크의 일측면이 데크 결합장치를 통해 연결되고, 상기 데크의 타측면에 다른 데크의 일측면이 데크 결합장치를 통해 길이 방향으로 연결되어 복수의 데크를 이송하는 분리형 해상 구조물 설치 선박. - 선체와 데크가 결합 및 분리되는 분리형 해상 구조물 설치 선박 운용 방법에 있어서,
a) 일체로 결합된 선체와 데크에 각각 해상 구조물 설치를 위한 부품을 탑재하고 목표 지점으로 이송하는 단계;
b) 상기 목표 지점에 도착하면 재킹부를 통해 데크의 레그를 하강하여 해저에 고정하는 단계;
c) 와이어 드럼을 통해 와이어를 풀어 장력에 의한 선체와 데크의 결속을 해제하고 선체와 데크가 접하는 접촉면에 형성된 복수의 요철부 결합을 해제하여 데크로부터 선체를 분리하는 단계; 및
d) 상기 선체와 분리된 데크를 해수면에서 일정 높이 승강하고 상기 데크에 설치된 크레인을 이용하여 해상 구조물을 설치하는 단계를 포함하는 분리형 해상 구조물 설치 선박의 운용 방법.
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