KR101167593B1 - 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템 및 그를 이용한 장력유지 방법 - Google Patents

오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템 및 그를 이용한 장력유지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 오프쇼어 플랫폼(Offshore Platform)에 설치된 리프트 장치를 이용하여 공급선(Supply Boat)에 리프트 장치의 로프에 구비된 화물을 하역하는 작업시, 상기 오프쇼어 플랫폼과 상기 공급선의 상대적인 운동에 의한 상기 로프의 장력을 유지하도록 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템에 있어서, 상기 리프트 장치는 오프쇼어 플랫폼에 설치된 근위단과 오프쇼어 플랫폼을 벗어나 연장될 수 있는 원위단을 가지는 붐(Boom)과, 오프쇼어 플랫폼에 의하여 지지되어 로프를 풀고 감는 전동 윈치와, 상기 전동 윈치와 맞물려 상기 붐을 따라 연장되는 근위단과, 상기 화물에 연결 가능한 원위단을 가지는 로프를 포함하고, 상기 리프트 장치의 일측에는 오일을 저장하는 오일탱크와, 상기 오일탱크에 연결되어 전기모터에 의하여 구동되고, 상기 오일탱크의 오일을 공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급되는 오일의 유량을 조절하여 상기 전동 윈치를 구동시키는 유압모터와, 상기 로프에 걸리는 무게를 감지하기 위하여 설치된 로드 셀로부터 감지된 무게 정보를 전달받고, 이를 이용하여 상기 전동윈치의 전단에 설치되는 장력 솔레노이드 밸브 및 비례 릴리프 밸브를 통과하는 유량을 제어하여 상기 유압모터의 후단에 연결된 전동윈치의 동작을 제어하는 PLC 제어프로그램이 내부에 구비된 윈치제어부;를 더 포함하며, 상기 윈치 제어부는, 상기 PLC 제어프로그램이 구비된 프로그래밍부; 및 상기 프로그래밍부 주변에 형성되어 상기 프로그래밍부와 통신가능한 단자부를 포함하는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 개시한다.

Description

오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템 및 그를 이용한 장력유지 방법{CONSTANT TENSION SYSTEM AND METHOD FOR OFFSHORE CRANE}
본 발명의 일 실시예는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템 및 그를 이용한 장력유지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 오프쇼어 플랫폼(Offshore Platform)에 설치된 크레인을 이용하여 오프쇼어 플랫폼과 공급선(Supply Boat) 간의 하역 작업을 할 경우, 오프쇼어 플랫폼에 화물을 싣고 목표하는 지점으로 이동한 후 상기 지점에서 크레인을 이용하여 공급선에 상기 화물을 하역시키게 된다.
이러한 크레인은 크레인의 몸체부 상부에 권양기가 설치되고 상기 권양기에 와이어 로프가 감겨 있으며, 상기 와이어 로프는 권양기에서 출발하여 크레인의 암 부위를 따라 연결 설치되고 암 부위의 끝단에서 아래로 늘어뜨려진 구조로 되어 있다.
따라서 와이어 로프의 끝단에 화물을 연결 설치하면 오프쇼어 플랫폼으로 목표 지점의 상부로 이동한 후 크레인의 암 부위를 선박 오프쇼어 플랫폼의 외측으로 이동시켜 정확히 목표 지점의 상부로 화물을 위치시킨 후 권양기에 감겨 있는 와이어 로프를 풀어주면 와이어 로프에 감겨 있는 화물이 하강하여 목표 지점에 하역되게 된다.
하지만 너울(Swell)과 같은 장주기를 갖는 파고가 있는 경우, 혹은 바람이 심하게 불어 파고가 높게 형성되는 경우 오프쇼어 플랫폼을 이용하여 공급선에 화물을 하역하는 것이 용이하지 않게 된다. 즉 움직이는 파고로 인하여 크레인에 달려 있는 화물이 끊임없이 수직, 수평 혹은 회전 운동을 하게 되어 원하는 지점에 상기 화물을 정확히 하역할 수 없게 되는 것이다.
이러한 이유로 파고가 잔잔해질 때까지 크레인이 화물을 들고 있어야 하는데, 이때, 파고가 잔잔해져 크레인이 화물을 공급선에 하역시킬 수 있게 되기까지는 많은 시간을 기다려야 하는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예는 오프쇼어 플랫폼에 설치된 크레인을 이용하여 오프쇼어 플랫폼과 공급선 간의 하역 작업을 할 경우에, 파도에 의하여 발생되는 오프쇼어 플랫폼과 공급선 간의 상대 운동에 의한 로프의 장력을 일정하게 유지시켜주는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 오프쇼어 크레인의 장력유지시스템은 오프쇼어 플랫폼(Offshore Platform)에 설치된 리프트 장치를 이용하여 공급선(Supply Boat)에 리프트 장치의 로프에 구비된 화물을 하역하는 작업시, 상기 오프쇼어 플랫폼과 상기 공급선의 상대적인 운동에 의한 상기 로프의 장력을 유지하도록 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템에 있어서, 상기 리프트 장치는 오프쇼어 플랫폼에 설치된 근위단과 오프쇼어 플랫폼을 벗어나 연장될 수 있는 원위단을 가지는 붐(Boom)과, 오프쇼어 플랫폼에 의하여 지지되어 로프를 풀고 감는 전동 윈치와, 상기 전동 윈치와 맞물려 상기 붐을 따라 연장되는 근위단과, 상기 화물에 연결 가능한 원위단을 가지는 로프를 포함하고, 상기 리프트 장치의 일측에는 오일을 저장하는 오일탱크와, 상기 오일탱크에 연결되어 전기모터에 의하여 구동되고, 상기 오일탱크의 오일을 공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 공급되는 오일의 유량을 조절하여 상기 전동 윈치를 구동시키는 유압모터와, 상기 로프에 걸리는 무게를 감지하기 위하여 설치된 로드 셀로부터 감지된 무게 정보를 전달받고, 이를 이용하여 상기 전동윈치의 전단에 설치되는 장력 솔레노이드 밸브 및 비례 릴리프 밸브를 통과하는 유량을 제어하여 상기 유압모터의 후단에 연결된 전동윈치의 동작을 제어하는 PLC 제어프로그램이 내부에 구비된 윈치제어부;를 더 포함하며, 상기 윈치 제어부는, 상기 PLC 제어프로그램이 구비된 프로그래밍부; 및 상기 프로그래밍부 주변에 형성되어 상기 프로그래밍부와 통신가능한 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단자부는, 상기 장력 유지를 위하여 자동 또는 수동으로 동작되어 지속 인장 모드 여부를 선택하는 장력 셀렉터 스위치(CT selector Switch) 단자와, 상기 전동 윈치의 구동과 장력 유지 동작을 위한 조이스틱 단자와, 상기 로드 셀로부터 감지된 로프에 가해지는 무게(4~20mA)를 입력받아 실시간으로 상기 프로그래밍부로 보내주는 로드 셀 단자와, 상기 장력 솔레노이드 밸브에 연결되어 유압 흐름을 차단 혹은 흐름가능으로 제어하는 솔레노이드 밸브 단자와, 상기 비례 릴리프 밸브에 연결되어 전원(0~10v)을 상기 프로그래밍부로부터 전달받아, 전달받은 전원(0~10v) 값으로 유량을 조절하는 비례밸브 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 PLC 제어프로그램은 전원을 공급받아 자동 또는 수동으로 지속 인장 모드가 시작된 다음, 상기 장력 솔레노이드 밸브 및 비례 릴리프 밸브를 동작시켜 상기 전동윈치가 구동되도록 하고, 상기 로드셀 센서에 의하여 감지된 로프에 걸리는 무게를 전달받은 다음 상기 로프에 걸리는 무게 데이터를 연산한 결과값을 상한값과 하한값으로 이루어진 기준값과 비교하되, 상기 결과값이 상기 상한값보다 크면 상기 장력 솔레노이드 밸브 및 비례 릴리프 밸브를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치를 풀리는 방향으로 유지시키거나, 또는 상기 결과값이 상기 하한값보다 작으면 상기 장력 솔레노이드 밸브 및 비례 릴리프 밸브를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치를 소정의 힘으로 감는 방향을 유지시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 윈치제어부는 사각형상의 제어박스 내부에 설치될 수 있고, 상기 제어박스의 외표면에는 음이온 및 원적외선을 방출하는 미분말의 토르말린이 포함된 세라믹 도료가 코팅된 세라믹층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상한값은 1톤 내지 1.5톤이고, 상기 하한값은 0.5톤 내지 0.6톤인 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템은 오프쇼어 플랫폼에 설치된 리프트 장치의 로프에 걸리는 무게를 감지하고, 감지된 무게를 기초하여 전동 윈치에 공급되는 유량을 조절함으로써, 보다 간편하고 정확하게 로프의 장력을 일정하게 유지시켜줄 수 있고, 나아가 하역작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 윈치 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 오일탱크, 펌프 및 전기모터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 유압모터 및 전동 위치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 이용한 장력유지방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 간략하게 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 윈치 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2의 오일탱크, 펌프 및 전기모터의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 2의 유압모터 및 전동 위치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템은 오프쇼어 크레인(3)(Offshore Crane)에 설치된 리프트 장치를 이용하여 공급선(2)(Supply Boat)에 리프트 장치(A)의 로프(61)에 구비된 화물(L)을 하역하는 작업시, 오프쇼어 플랫폼(1)과 공급선(2)의 상대적인 운동에 의한 로프(61)의 장력을 유지하는 시스템이다. 여기서, 상기 오프쇼어 크레인(3)은 오프쇼어 플랫폼(1)에 설치되어 공급선(2)에 화물(L)을 하역하기 위한 장치이다.
상기 리프트 장치(A)는 붐(70), 전동윈치(60) 및 로프(61)를 포함한다. 상기 리프트 장치(A)는 오프쇼어 플랫폼(1)에 설치된 몸체기둥(4)에 결합되어 지지된다. 상기 몸체 기둥(4)의 내측 및/또는 외측에는 리프트 장치(A), 오일탱크(20), 펌프(40), 유압모터(50) 및 윈치제어부(10)가 설치될 수 있다.
상기 붐(70)은 오프쇼어 플랫폼(1)에 설치된 근위단(70a)과 오프쇼어 플랫폼(1)을 벗어나 연장될 수 있는 원위단(70b)을 가진다.
상기 전동윈치(60)는 오프쇼어 크레인(3)에 의하여 지지되어 로프(61)를 풀고 감는다.
상기 로프(61)는 전동윈치(60)와 맞물려 붐(70)을 따라 연장되는 근위단(61a)과, 화물(L)에 연결 가능한 원위단(61b)을 가진다. 상기 근위단(61a)은 오프쇼어 크레인(3) 측의 전동윈치(60)에 감겨져 있고, 상기 원위단(61b)은 후크(미도시)를 구비하여 후크가 공급선(2) 측의 화물(L)에 연결되어 있다. 또한, 상기 원위단(61b) 측에는 로프(61)에 걸리는 무게를 감지하는 로드셀(load cell, 미도시)이 설치되어 있다.
또한, 상기 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템은 오일탱크(20), 펌프(40), 유압모터(50) 및 윈치제어부(10)를 더 포함한다.
상기 오일탱크(20)는 리프트 장치(A)의 일측에 구비되어 오일을 저장하고 있다.
상기 펌프(40)는 오일탱크(20)에 연결되어 일측에 구비된 전기모터(30)에 의하여 구동되고, 오일탱크(20)의 오일을 유압모터(50)의 전단에 설치된 메인 윈치 시스템(600)을 통하여 유압모터(50)로 공급한다.
상기 유압모터(50)는 펌프(40)로부터 공급되는 오일의 유량을 조절하여 전동윈치(60)를 구동시킨다.
상기 윈치제어부(10)는 로프(61)에 걸리는 무게를 감지하기 위하여 설치된 로드 셀로부터 감지된 무게 정보를 전달받고, 이를 이용하여 전동윈치(60)의 전단에 설치되는 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)(이하, 솔레노이드 밸브(61)라 통칭함)를 작동시켜 유압모터(50)를 통과하는 유량을 제어한다. 그런 다음, 상기 윈치제어부(10)는 부하에 가해지는 무게를 기준 무게와 비교하여, 유압모터(50)의 후단에 연결된 전동윈치(60)의 동작을 제어한다.
이를 위하여, 상기 윈치제어부(10)는 PLC 제어프로그램이 구비된 프로그래밍부(130)와, 상기 프로그래밍부(130) 주변에 형성되어 상기 프로그래밍부(130)와 통신가능하는 단자부(140)를 구비한다.
상기 프로그래밍부(130)는 우선, 전원을 공급받아 자동 또는 수동으로 지속 인장 모드(constant tension mode)가 시작된다. 그런 다음, 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 동작시켜 상기 전동윈치(60)가 구동되도록 하고, 상기 로드셀 센서에 의하여 감지된 로프(61)에 걸리는 무게를 전달받게 된다. 그런 다음, 상기 로프(61)에 걸리는 무게 데이터를 연산한 결과값을 상한값과 하한값으로 이루어진 기준값과 비교하되, 상기 결과값이 상기 상한값보다 크면 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치(60)를 풀리는 방향으로 유지시키거나, 또는 상기 결과값이 상기 하한값보다 작으면 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치(60)를 소정의 힘으로 감는 방향을 유지시키도록 PLC 제어프로그램으로 프로그래밍되어 있다. 여기서, 상기 상한값은 1톤 내지 1.5톤이고, 상기 하한값은 0.5톤 내지 0.6톤일 수 있다.
상기 단자부(140)는 장력 셀렉터 스위치(CT selector Switch) 단자(140a), 조이스틱 단자(140b), 로드 셀 단자(140c), 솔레노이드 밸브 단자(140d) 및 비례밸브 단자(140e)를 포함한다.
상기 장력 셀렉터 스위치(CT selector Switch) 단자(140a)는 장력 셀렉터 스위치(미도시)에 연결되고, 장력 유지를 위하여 자동 또는 수동으로 동작되어 지속 인장 모드 여부를 선택하기 위한 단자이다.
상기 조이스틱 단자(140b)는 상기 전동 윈치의 구동과 장력 유지 동작을 위한 조이스틱 장치(미도시)에 연결되고, 상기 전동 윈치(60)를 구동시키거나 장력이 유지되도록 동작된다.
상기 로드 셀 단자(140c)는 로드 셀(미도시)에 연결되고, 상기 로드 셀로부터 감지된 로프(61)에 가해지는 무게(4~20mA)를 입력받아 실시간으로 PLC 프로그램을 구비한 프로그래밍부(130)로 보내주기 위한 단자이다.
상기 솔레노이드 밸브 단자(140d)는 상기 장력 솔레노이드 밸브(12)에 연결되어 유압 흐름을 차단 혹은 흐름가능으로 제어하는 단자이다.
상기 비례밸브 단자(140e)는 상기 비례 릴리프 밸브(130)에 연결되어 전원(0~10v)을 프로그래밍부(130)로부터 전달받아, 전달받은 전원(0~10v) 값으로 유량을 조절하기 위한 단자이다.
도시되어 있지는 않지만, 상기 단자부(140)는 MRU 센서(예를 들면, 슬로잉 각도 센서)로부터 바다 방향(예를 들면, 붐 좌표 등)에 대하여 감지된 데이터를 전달받아 프로그래밍부(130)로 전달하는 방향단자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 윈치제어부(10)는 전원을 공급하는 전원부(110)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 윈치 제어부(10)는 대략 사각형상의 제어박스(10a) 내부에 설치될 수 있다. 또한, 상기 제어박스(10a) 외표면에는 음이온 및 원적외선을 방출하는 미분말의 토르말린(전기석)이 포함된 세라믹 도료가 코팅된 세라믹층(120)이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 제어박스(10a) 내부에 윈치제어부(10)를 배치하여 윈치제어부(10)를 외부환경으로부터 보호할 수 있고, 나아가 제어박스(10a) 외표면에 세라믹층(120)을 형성하여 평상이 또는 방열시 음이온 및 원적외선을 방출하게 하여 작업자의 건강증진에 기여할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템의 전체적인 동작을 설명하자면, 도 4 및 도 5를 참조하면, 우선, 운전자가 장력 셀렉터 스위치(미도시)(CT selector Switch)를 오프 상태에서 온 상태로 전환 시킨 다음, 메인 윈치 조이스틱(미도시)(Main Winch Joy Stick)을 호이스팅(Hoisting) 방향으로 소정 레버(6)를 당긴다. 본 발명에서는 장력 셀렉터 스위치의 전환과 조이스틱의 당김과 같은 동작을 수동으로 수행하는 것을 일 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 PLC 제어프로그램을 이용하여 자동으로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 레버(6)를 당기면 오일은 펌프(40)에서 토출을 하여 매뉴얼 밸브(Manual Valve)(42), 제1 리듀싱 밸브(Reducing Valve)(5-2)로 오일이 지나면서, 비례 리듀싱 밸브(Propotional Reducing Valve)(5-6)의 제어를 거쳐서 메인 스풀(Main Spool)(5-4)을 조정하여 주관로를 열어 준다. 여기서, 주관로 오일은 압력 보상 밸브(Pressure Compensator Valve)(5-3)로 통하여 메인 스풀(Main Spool)(5-4)을 지나서 호이스팅 라인(WA, Hoisting Line)으로 흐른다. 이때, 상기 펌프(40) 압력은 비례 밸브(Propotional Valve)(41)에서 제어하고, 호이스팅 라인으로 흐른 오일은 카운트 밸런스 밸브(Count Balance Valve)(7)를 지나서 유압모터(50)(Hydraulic Motor)로 도달된다. 또한, 오일은 셔틀 밸브(Shuttle Valve)(8)로 통하여 제2 리듀싱 밸브(Reducing Valve)(14), 고속 솔레노이드 밸브(High Speed Solenoid Valve)(16)를 통하여 Motor X Port로 흐르면서 유압모터(50)를 지나는 유량을 최대(Max)에서 최소(Min)로 변환시킨다. 그러면 상기 유압모터(50)는 2배의 속도로 회전할 수 있도록 변화(예를 들면, 모터 cc가 55cc 에서 27.5cc로 변화됨)될 수 있는 데, 이때 솔레노이드 밸브(CT Solenoid Valve)(12)가 온되고, 비례 릴리프 밸브(CT Propotional Relief Valve)(13)도 온되면서 호이스팅 라인의 압력을 제어하기 시작한다. 즉, 상기 호이스팅 라인의 로프 장력을 상한값과 하한값 사이의 기준값으로 유지시키게 된다. 이때, 전동윈치(60)의 윈치 드럼(Winch Drum)에 부하가 하한값 이하일 경우는, 유압모터(50)가 2배의 속도로 회전하므로 빠르게 윈치 드럼을 감는 방향으로 들어 올린다. 또한, 외압에 의하여 로프 장력이 상한값 이상이 걸렸을 경우, 즉 비례 릴리프 밸브(13)의 압력보다 높을 경우, 로직 밸브(Logic Valve)(10)를 통하여 기름이 로우어링 라인(Lowering Line)으로 빠져나가면서, 호이스팅 라인에 일정한 압력을 유지시켜 주게 된다. 즉, 상기 윈치 드럼은 풀림 방향으로 돌고 있는 상태가 되고, 이에 따라 유압모터(50)는 역회전을 하게 되어, 전동윈치(60)는 서서히 하강을 시작한다. 한편, 도 4 및 도 5에서의 오일이 흐르는 방향은 점선 화살표로 표시되어 있다.
또한, 상기와 같은 동작을 구현하기 위한 윈치제어부(10)의 동작을 살펴보면, 우선 장력 셀렉터 스위치가 온되면, MRU 센서(예를 들면, 슬로잉 각도 센서)로부터 바다 방향을 감지한다. 그런 다음, 솔레노이드 밸브(12)를 작동시키고, 자동 또는 수동으로 조이스틱을 호이스팅 방향으로 레버(6)를 당긴다. 또한, PLC 프로그램으로 메인 밸브(42)를 제어한다. 그런 다음, 로드 셀로부터 입력된 로프(61)의 무게 데이터를 연산(plc)하여 비례 릴리프 밸브(13)의 유량을 자동 조절한다. 그리고, 로프(61)에 가해지는 무게가 상한값 이상이면 전동윈치(60)의 동작은 멈추고 이하일 경우 전동윈치(60)가 호이스팅 동작된다.
상기와 같이 구성된 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템에서 파도에 의해 오프쇼어 플랫폼(1)과 공급선(2) 간에 발생되는 상대운동에 의한 로프(61)의 장력을 일정하게 유지시켜주기 위한 시스템 동작을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템이 동작하지 않을 경우, 파도로 인하여 오프쇼어 플랫폼(1)은 하강 운동을, 공급선(2)은 상승 운동을 하게 되어 두 부유물 사이의 높이 차가 줄어드는 현상이 발생한 경우에는, 높이 차가 줄어든 만큼 로프(61)에 슬랙 현상이 발생하여 안전성 미확보된다. 그러나, 상기 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템이 동작할 경우, 파도로 인하여 오프쇼어 플랫폼(1)은 하강운동을, 공급선(2)은 상승운동을 하게 되어 두 부유물 사이의 높이 차가 줄어드는 현상이 발생한 경우에는, 높이 차가 줄어든 만큼 윈치제어부(10)로 로프(61)를 감음(즉, 호이스팅)으로써 로프(61)의 장력을 유지시켜 줄 수 있다.
또한, 상기 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템이 동작하지 않을 경우, 파도로 인하여 오프쇼어 플랫폼(1)은 상승 운동을, 공급선(2)은 하강 운동을 하게 되어 두 부유물 사이의 높이차가 늘어나는 현상이 발생한 경우에는, 높이 차가 늘어나 중량물이 공중에 떠 있게 되는 현상이 발생하여 안전성 미확보된다. 그러나, 상기 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템이 동작할 경우, 파도로 인하여 오프쇼어 플랫폼(1)은 상승 운동을, 공급선(2)은 하강운동을 하게 되어 두 부유물 사이의 높이차가 늘어나는 현상이 발생한 경우에는, 높이차가 늘어난 만큼 중량물(Object) 자중에 의하여 로프(61)를 풀어줌(즉, 로우어링)으로써 로프(61)의 장력을 유지시켜 줄 수 있다.
또한, 상기와 같은 동작을 구현하기 위한 조건으로는 로프 장력(Rope tension)의 적용하중이 Max. 1.5ton이고, 동작 구역은 오프 보드(Offboard; 즉 배 밖)이며, 동작 시간은 최대 5분이고, 동작 조건은 자동 또는 운전자가 스위치를 통하여 선택적으로 작동할 수 있다. 나아가, 상기 윈치제어부(10)에 공급되는 전원이 온 상태일 때, 펌프(40) 압력 제어와 동시에 비례밸브(41) 압력을 제어하여 1.5톤 이상을 들지 않게 하는 반면, 빈 후크 상태일 때에는 고속으로 감아올리도록 할 수 있다. 그러나, 상기 윈치제어부(10)에 공급되는 전원이 오프 상태일 때는 윈치제어부(10)가 작동하지 않는다. 더욱 세부적으로는, 상기 윈치제어부(10)는 로프(61)에 걸리는 무게가 1톤 내지 1.5톤 이상시 일정 스피드로 로프(61)를 로우어링(Lowering)시키고, 0.5톤 내지 0.6톤 이하시 호이스팅(Hoisting) 될 수 있도록 프로그램으로 설계되어 전기방식으로 구동될 수 있으며, 나아가 이러한 프로그램을 오일의 유압을 제어하는 방식으로 설계하여 보다 간편하고 정확하게 로프(61)의 장력을 일정하게 유지시켜줄 수 있고, 나아가 하역작업의 효율적으로 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 이용한 장력유지방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오프쇼어 플랫폼의 장력유지 방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 통하여 화물이 연결된 로프의 장력을 유지하기 위한 장치이다. 이하에서는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템을 이루는 구성요소 및 동작에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하고, 장력 유지를 위한 상기 구성요소들의 동작 순서에 대하여만 서술하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 오프쇼어 플랫폼의 장력유지 방법은, 상기 윈치제어부(10)에 전원을 공급하여 상기 로드셀 센서를 동작시키는 단계(S10)와, 상기 윈치제어부(10)에 의하여 상기 지속 인장 모드가 온되는 단계(S20)와, 상기 MRU센서로부터 상기 윈치 제어부(10)로 상기 붐 좌표가 입력되는 단계(S30)와, 상기 윈치제어부(10)에 의하여 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)가 동작되는 단계(S40)와, 상기 윈치제어부(10)에 의하여 상기 전동윈치(S60)가 구동되고, 상기 로드셀 센서로부터 감지된 무게 데이터가 입력되는 단계(S50)와, 상기 로프(61)에 걸리는 무게 데이터를 연산한 결과값을 상한값과 하한값으로 이루어진 기준값과 비교하는 단계(S60)와, 상기 결과값과 상기 기준값과의 비교결과를 통하여 상기 붐(70)을 고정좌표로 하여 해당 고정좌표에서 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어함으로써, 상기 전동윈치(60)를 풀림 또는 감는 방향으로 유지하도록 하는 단계(S61 내지 S63과 S65 내지 S67)를 포함한다.
상기 S61 내지 S63과 S65 내지 S67를 구분하여 설명하면, 상기 결과값이 상한값 이상이면(S61), 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 전동윈치(60)를 풀리는 방향으로 유지시킴(S62)으로써, 호이스팅 동작(S63)을 수행하게 된다. 또한, 상기 결과값이 하한값 이하이면(S65), 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 전동윈치(60)를 감는 방향으로 유지시킴(S66)으로써, 로우어링 동작(S67)을 수행하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 오프쇼어 플랫폼에 설치된 리프트 장치의 로프에 걸리는 무게를 감지하고, 감지된 무게를 기초하여 전동 윈치에 공급되는 유량을 조절함으로써, 보다 간편하고 정확하게 로프의 장력을 일정하게 유지시켜줄 수 있고, 나아가 하역작업의 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템 및 장력유지 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
1: 오프쇼어 플랫폼 2: 공급선
3: 오프쇼어 크레인 4: 몸체기둥
10: 윈치 제어부 10a: 제어박스
12: 장력 솔레노이드 밸브 13: 비례 릴리프 밸브
20: 오일 탱크 30: 전기모터
40: 펌프 50: 유압모터
60: 전동윈치 61: 로프
62: 솔레노이드 밸브 70: 붐
A: 리프트 장치 110: 전원부
120: 세라믹층 130: 프로그래밍부
140: 단자부

Claims (6)

  1. 오프쇼어 크레인(3)(Offshore Crane)에 설치된 리프트 장치(A)를 이용하여 공급선(2)(Supply Boat)에 리프트 장치(A)의 로프(61)에 구비된 화물(L)을 하역하는 작업시, 상기 오프쇼어 크레인(3)이 구비된 오프쇼어 플랫폼(1)과 상기 공급선(2)의 상대적인 운동에 의한 상기 로프(61)의 장력을 유지하는 오프쇼어 크레인의 장력유지 시스템에 있어서,
    상기 리프트 장치(A)는 오프쇼어 플랫폼(1)에 설치된 근위단(70a)과 오프쇼어 플랫폼(1)을 벗어나 연장될 수 있는 원위단(70b)을 가지는 붐(70)(Boom)과, 오프쇼어 크레인(3)에 의하여 지지되어 로프(61)를 풀고 감는 전동윈치(60)와, 상기 전동윈치(60)와 맞물려 상기 붐(70)을 따라 연장되는 근위단(61a)과, 상기 화물(L)에 연결 가능한 원위단(61b)을 가지는 로프(61)를 포함하고,
    상기 리프트 장치(A)의 일측에는 오일을 저장하는 오일탱크(20)와, 상기 오일탱크(20)에 연결되어 전기모터(30)에 의하여 구동되고, 상기 오일탱크(20)의 오일을 공급하는 펌프(40)와, 상기 펌프(40)로부터 공급되는 오일의 유량을 조절하여 상기 전동 윈치(60)를 구동시키는 유압모터(50)와, 상기 로프(61)에 걸리는 무게를 감지하기 위하여 설치된 로드 셀로부터 감지된 무게 정보를 전달받고, 이를 이용하여 상기 전동윈치(60)의 전단에 설치되는 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 작동시켜 상기 유압모터(50)를 통과하는 유량을 제어하고, 상기 유압모터(50)의 후단에 연결된 전동윈치(60)의 동작을 제어하는 PLC 제어프로그램이 내부에 구비된 윈치제어부(10);를 더 포함하며,
    상기 윈치 제어부(10)는, 상기 PLC 제어프로그램이 구비된 프로그래밍부(130); 및 상기 프로그래밍부(130) 주변에 형성되어 상기 프로그래밍부(130)와 통신가능한 단자부(140)를 포함하고,
    상기 단자부(140)는, 상기 장력 유지를 위하여 자동 또는 수동으로 동작되어 지속 인장 모드 여부를 선택하는 장력 셀렉터 스위치(CT selector Switch) 단자(140a)와, 상기 전동 윈치의 구동과 장력 유지 동작을 위한 조이스틱 단자(140b)와, 상기 로드 셀로부터 감지된 로프에 가해지는 무게(4~20mA)를 입력받아 실시간으로 상기 프로그래밍부(130)로 보내주는 로드 셀 단자(140c)와, 상기 장력 솔레노이드 밸브에 연결되어 유압 흐름을 차단 혹은 흐름가능으로 제어하는 솔레노이드 밸브 단자(140d)와, 상기 비례 릴리프 밸브에 연결되어 전원(0~10v)을 상기 프로그래밍부(130)로부터 전달받아, 전달받은 전원(0~10v) 값으로 유량을 조절하는 비례밸브 단자(140e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PLC 제어프로그램은 전원을 공급받아 자동 또는 수동으로 지속 인장 모드가 시작된 다음, 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 동작시켜 상기 전동윈치(60)가 구동되도록 하고, 상기 로드셀에 의하여 감지된 로프에 걸리는 무게를 전달받은 다음 상기 로프에 걸리는 무게 데이터를 연산한 결과값을 상한값과 하한값으로 이루어진 기준값과 비교하되, 상기 결과값이 상기 상한값보다 크면 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치(60)를 풀리는 방향으로 유지시키거나, 또는 상기 결과값이 상기 하한값보다 작으면 상기 장력 솔레노이드 밸브(12) 및 비례 릴리프 밸브(13)를 통과하는 오일의 유량을 제어하여 상기 전동윈치(60)를 소정의 힘으로 감는 방향을 유지시키도록 하는 것을 특징으로 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윈치제어부(10)는 사각형상의 제어박스(10a) 내부에 설치될 수 있고, 상기 제어박스(10a)의 외표면에는 음이온 및 원적외선을 방출하는 미분말의 토르말린이 포함된 세라믹 도료가 코팅된 세라믹층(120)이 형성되는 것을 특징으로 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상한값은 1톤 내지 1.5톤이고, 상기 하한값은 0.5톤 내지 0.6톤인 것을 특징으로 하는 오프쇼어 크레인의 장력유지시스템.
  6. 삭제
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