KR101169722B1

KR101169722B1 - 전도 방지형 해상 주상체 설치장치

Info

Publication number: KR101169722B1
Application number: KR1020110133403A
Authority: KR
Inventors: 허갑수; 유현승; 김정한; 최동호; 나호성
Original assignee: 극동건설주식회사
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-07-30

Abstract

본 발명은 해상 풍력발전 설비, 해양관측 시설 및 해상 교각 등 해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10) 구조물을 설치하는 장치에 관한 것으로, 바지선, 폰툰(pontoon) 또는 자력 추진 선박 등의 부체(浮體)(20)와, 부체(20) 측단부에 설치되어 설치 대상 주상체(10)를 지지하는 지지프레임(30)과, 부체(20)상에서 위치 이동이 가능한 균형추(40) 등으로 구성된다.
본 발명을 통하여, 해상크레인(25) 등 대용량 고비용 장비의 동원 없이도 해상 주상체(10)의 신속하고 안정적인 설치가 가능하며, 이로써 해상 주상체(10)의 설치 공기를 단축하고 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

전도 방지형 해상 주상체 설치장치{ANTI-OVERTURNING TYPE MARINE COLUMN STRUCTURE CONSTRUCTION APPARATUS}

본 발명은 해상 풍력발전 설비, 해양관측 시설 및 해상 교각 등 해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10) 구조물을 설치하는 장치에 관한 것으로, 바지선, 폰툰(pontoon) 또는 자력 추진 선박 등의 부체(浮體)(20)와, 부체(20) 측단부에 설치되어 설치 대상 주상체(10)를 지지하는 지지프레임(30)과, 부체(20)상에서 위치 이동이 가능한 균형추(40) 등으로 구성된다.

해양 착저식 구조물은 해저 지반에 구조물의 하부가 고정되는 구조물로서, 자중에 의하여 구조물의 기초(11)가 해저 지면에 고정되거나, 해저 지반에 구조물의 기초(11)가 관입 또는 매설되어 고정되는 방식으로 설치된다.

해양 착저식 구조물 중 해상 풍력발전 설비, 해양관측 시설 및 해상 교각 등 장주형(長柱形) 구조를 가지는 주상체(柱狀體)(10) 구조물은 도 1에서와 같이 수면 하부의 기초(11)와 수면 상부의 주상체(10) 본체가 분할 시공되는 것이 일반적이다.

즉, 도 1에 예시된 해상 풍력발전 설비의 시공에서와 같이, 해저 지반에 고정되고 상단이 수면에 노출되는 기초(11)를 우선 시공한 후, 지상에서 완성된 상부 주상체(10)를 기초(11) 상부에 결속하는 방식으로 작업이 진행되며, 이러한 주상체(10)의 이동 및 거치는 동 도면에 도시된 바와 같이 예인선(26)에 의하여 예인되는 해상크레인(25)에 의하여 수행된다.

해상크레인(25)에 의한 해상 주상체(10)의 설치는 도 1에서와 같이, 해상크레인(25)의 지브(jib) 선단에 주상체(10)를 결속하여 설치 지점으로 이동한 후, 지브의 각도 및 결속선 연장을 조절하여 기초(11)에 주상체(10)를 거치 및 고정하는 방식으로 진행되는데, 해상크레인(25)은 육상 크레인과 달리 지면에 크레인 본체를 고정할 수 없으므로 육중한 구조물의 결속 및 이동과정에서 전도(轉倒)될 우려가 있는 바, 전도를 유발하는 모멘트를 극복할 수 있도록 크레인 본체는 물론 부선(艀船) 및 구동설비 전반에 있어서 육상 크레인을 월등히 상회하는 규모가 요구된다.

또한, 해상크레인(25)을 통한 주상체(10)의 운반 내지 설치 전과정의 설비 조작에 있어서 고도로 전문화된 작업 인력이 소요될 뿐 아니라, 상단부만이 지브 선단에 결속된 주상체(10)가 운반 및 설치되정에서 요동하여 파손되는 위험이 상존하는 문제점이 있다.

특히, 도 1에서와 같이, 해상크레인(25)의 작업 특성상 해상크레인(25)의 부선과 설치대상 주상체(10)가 이격된 상태에서 기초(11)와 주상체(10)의 연결작업이 진행될 수 밖에 없으므로, 별도의 소형 선박 및 잠수부 등을 동원한 수중작업이 필수적으로 수반되어 시공 편의성이 심각하게 저하되는 문제점이 있다.

이렇듯 종래의 해상 주상체(10) 설치 방식은 대용량 고비용 장비의 동원을 수반할 뿐 아니라, 그에 따라 예인선(26) 등 부속 장비의 규모 또한 확대될 수 밖에 없고, 장비는 물론 작업 인력의 수급 또한 용이하지 않으므로 공기 지연이 유발되는 등, 시공성 및 경제성에 있어서 심각한 문제점을 가진다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10)를 설치하는 장치에 있어서, 수면에 부유하는 부체(20)의 일단에는 설치대상 주상체(10)가 착탈가능하도록 체결되는 지지프레임(30)이 설치되고, 지지프레임(30)의 배후에는 부체(20)를 종단하는 주행로(45)가 설치되며, 주행로(45)상을 주행하는 대차(臺車)(41)에는 균형추(40)가 적재됨을 특징으로 하는 전도 방지형 해상 주상체 설치장치이다.

또한, 상기 지지프레임(30)의 하단에는 부체(20)와 지지프레임(30)을 연결하는 다수의 승강실린더(32)가 설치되어, 승강실린더(32)가 신축함에 따라 부체(20)와 지지프레임(30)간 거리가 조절되며, 상기 지지프레임(30) 하부 부체(20)에는 대칭을 이루는 한쌍의 포착실린더(51)가 상호 이격되어 부착된 포착프레임(50)이 설치되어, 포착실린더(51)가 신장됨에 따라 포착실린더(51) 선단부가 주상체(10)의 기초(11)를 압착하고, 상기 부체(20)의 상면에는 상호 교차하는 다수의 주행로(45)가 설치되며, 주행로(45)의 교차점에는 균형추(40)가 적재된 대차(41)의 주행로(45)를 전환하는 전차대(轉車臺)(60)가 설치됨을 특징으로 하는 전도 방지형 해상 주상체 설치장치이다.

본 발명을 통하여, 해상크레인(25) 등 대용량 고비용 장비의 동원 없이도 해상 주상체(10)의 신속하고 안정적인 설치가 가능하며, 이로써 해상 주상체(10)의 설치 공기를 단축하고 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 해상 주상체(10)의 설치 작업 중 부체(20)의 균형을 기민하게 유지할 수 있으므로 부체(20) 전도(轉倒) 등의 사고 발생을 방지할 수 있으며, 해상 주상체(10)와 부체(20)가 근접한 상태에서 작업이 진행되어 수중(水中) 작업을 최대한 배제할 수 있으므로 작업 안전성을 제고할 수 있다.

도 1은 종래의 해상 시설물 설치방식 설명도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명을 통한 해상 주상체 설치과정 설명도
도 4는 해상 주상체 기초 포착수단이 설치된 본 발명의 일 실시예 사시도
도 5는 전차대가 설치된 본 발명의 일 실시예 사시도
도 6은 도 5 실시예의 전차대 및 대차 발췌 분해사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 해수면에 부유하는 부체(20)와, 부체(20) 상면에 설치되는 철골구조물인 지지프레임(30)과, 부체(20) 상면을 종단하는 레일 형태의 주행로(45) 및 주행로(45)를 따라 이동하고 균형추(40)가 적재된 대차(臺車)(41) 등으로 구성된다.

지지프레임(30) 및 주행로(45) 등이 설치되는 부체(20)로는 바지선, 폰툰(pontoon) 또는 자력 추진 선박 등이 적용될 수 있으며, 자력 추진 선박을 제외한 바지선 및 폰툰 등의 부체(20)는 도 3에서와 같이, 예인선(26)으로 예인되어 이동하게 된다.

부체(20) 상면의 일 측단부에 설치되는 지지프레임(30)은 설치대상 주상체(10)의 운반 및 기초(11) 상단 거치과정에서 주상체(10)를 고정하는 구조물로서, 도 2에 도시된 바와 같이 일 측단에 돌출된 캔틸레버(cantilever)가 형성된 철골구조물 형태로 구성될 수 있으며, 주상체(10)를 해저 지반에 기 고정 구축된 기초(11)와 체결하는 과정에서, 도 3에서와 같이 부체(20)를 지지프레임(30)이 기초(11)에 근접하도록 이동하여 주상체(10)가 기초(11) 상단의 계획 지점에 도달하면 주상체(10)를 기초(11)에 고정한 후 주상체(10)와 지지프레임(30)을 분리하게 된다.

따라서 주상체(10)를 지지프레임(30)에 고정함에 있어서, 도 2의 타원내 확대부에서와 같이, 현장에서 주상체(10)와 지지프레임(30)의 신속한 분리가 가능하도록, 지지프레임(30)에서 돌출 형성된 한쌍의 캔틸레버 부재에 상호 대칭을 이루는 체결부(31)를 각각 설치하고, 체결부(31)를 통하여 주상체(10)와 지지프레임(30)이 연결되도록 함으로써, 주상체(10)와 지지프레임(30)의 분리시 체결부(31)를 탈거하거나 수축시키는 방식으로 신속하고 간편한 작업이 가능하다.

도시된 실시예에서는 체결부(31)로서 나선이 형성되어 신축 또는 분리가 가능한 봉체가 적용되었으나, 이 밖에도 유체압실린더 등을 적용하여 작업자가 직접 체결부(31)를 해체하지 않고도 주상체(10)의 신속한 착탈이 가능하도록 구성할 수도 있다.

본 발명을 이용한 주상체(10)의 설치에 있어서, 설치 계획 지점으로의 이동은 지지프레임(30)에 의하여 부체(20)에 주상체(10)가 고정된 상태로 이루어지고, 주상체(10)를 기초(11) 상단에 고정한 후에는 주상체(10)와 지지프레임(30) 및 부체(20)가 분리되는데, 주상체(10)와 지지프레임(30)의 분리 순간 부체(20) 측단에 재하되었던 주상체(10)의 하중이 일시에 제거되면서 부체(20)가 전도될 수 있다.

본 발명에서는 이러한 부체(20)의 전도 현상을 방지하기 위하여 지지프레임(30)의 배후에 부체(20)를 종단하는 레일 형태의 주행로(45)를 설치하고, 이 주행로(45)상을 주행하는 대차(41)에 균형추(40)를 적재하여, 주상체(10)의 운반, 설치 및 장비의 철수과정에서 발생되는 부체(20)의 무게중심 이동에 기민하게 대응할 수 있도록 한다.

즉, 도 3의 상단 도면에서와 같이, 부체(20) 일 측단부에 주상체(10)가 고정된 상태로 부체(20)를 이동할 시에는 균형추(40)가 적재된 대차(41)를 부체(20)상 주상체(10) 고정측의 타 측단에 위치하도록 하고, 도 3의 중앙부 도면에서와 같이 주상체(10)와 기초(11)간 체결이 완료되면 균형추(40)가 적재된 대차(41)를 부체(20) 중심부로 이동한 후, 도 3의 하단 도면에서와 같이 지지프레임(30)과 주상체(10)를 분리하고 부체(20)를 철수하게 되는 것이다.

도 3의 중앙부 도면에서와 같이, 부체(20)의 지지프레임(30), 주상체(10) 및 기초(11)가 모두 연결 고정된 상태에서는 결과적으로 부체(20)가 기초(11)에 구조적으로 구속된 상태이므로 균형추(40)를 이동하여도 전도 현상이 억제된다.

도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는 균형추(40)를 적재한 대차(41)가 부체(20) 상면에 설치된 윈치(winch)(46)와 견인선(47)으로 연결되어 윈치(46)에 의하여 대차(41)가 견인되는 방식으로 주행로(45)상을 이동하고 있으나, 자주식(自走式) 대차(41)를 적용할 경우 윈치(46) 및 견인선(47) 등의 구성 없이도 작동이 가능하게 된다.

한편, 도 2 및 도 3의 타원내 확대부에서와 같이, 지지프레임(30)의 하단에는 부체(20)와 지지프레임(30)을 연결하는 유체압실린더인 다수의 승강실린더(32)가 설치되어, 승강실린더(32)가 신축함에 따라 부체(20)와 지지프레임(30)간 거리가 조절되도록 구성되는데, 이러한 승강실린더(32)를 통하여 부체(20)의 흘수(吃水)를 조절하지 않고도 주상체(10)와 기초(11)간 연결 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

즉, 도 3의 타원내 확대부에서와 같이, 지지프레임(30)에 고정된 주상체(10)가 기초(11) 상부 계획 지점에 위치하게 되면 지지프레임(30) 하단의 승강실린더(32)를 수축하여 지지프레임(30) 및 주상체(10)를 하강하는데, 도시된 바와 같이, 승강실린더(32)를 지지프레임(30) 저면내 소요 지점에 다수 설치하여 각 승강실린더(32)의 신장도 또는 수축도를 개별적으로 조절함으로써 주상체(10)의 단순한 수직 하강 뿐 아니라 주상체(10)의 각도 또한 조절할 수 있다.

또한, 주상체(10)와 기초(11)간 연결과정에서의 안정성 및 정확성을 일층 향상시키기 위한 수단으로서, 도 4의 타원내 확대부에서와 같은 포착프레임(50)을 설치할 수 있다.

본 발명의 포착프레임(50)은 지지프레임(30) 하부 부체(20)에 대칭을 이루는 한쌍의 유체압실린더인 포착실린더(51)가 상호 이격되어 설치됨으로써 구성되는데, 도 4에 도시된 실시예에서는 포착실린더(51)가 부체(20) 전방측에 돌출 부착된 포착프레임(50)에 장착되는 방식으로 구성되며, 도시된 바와 같이 포착실린더(51)가 신장됨에 따라 기초(11)가 포착되어 기초(11)와 부체(20)간 견고한 고정이 이루어지고, 포착실린더(51)가 수축되면 기초(11)와 부체(20)가 분리된다.

따라서, 포착실린더(51)가 수축된 상태로 이동하던 부체(20)가 계획 위치 즉, 기초(11)에 근접한 위치에 도달하면 포착실린더(51)를 신장하여 기초(11)를 포착함으로써 부체(20)가 기초(11)에 고정된 상태에서 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 해상크레인(25) 등 종래기술과 달리 부체(20)의 전체 외곽을 활용하여 지지프레임(30)을 구축할 수 있으므로, 도 5에서와 같이, 다수의 주상체(10)를 동시에 운반할 수 있다.

도 5는 지지프레임(30)이 단일 부체(20)에 다중 구축된 실시예의 평면도로서, 이렇듯 다수의 주상체(10)를 동시에 운반하는 경우, 동 도면 및 도 6에서와 같이, 부체(20)의 상면에 상호 교차하는 다수의 주행로(45)를 설치하고, 주행로(45)의 교차점에는 균형추(40)가 적재된 대차(41)의 주행로(45)를 전환하는 전차대(轉車臺)(60)를 설치함으로써, 지지프레임(30)별로 별도의 대차(41)를 구비하지 않고 단일 대차(41) 및 균형추(40)를 이용하여 부체(20)의 균형 유지가 가능하다.

이렇듯, 교차 주행로(45) 및 전차대(60)가 적용되는 경우에는 도 6에서와 같이 자주식 대차(41)를 적용함으로써 윈치(46) 등 견인설비를 생략하고 전체 구성을 간소화할 수 있다.

10 : 주상체(柱狀體)
11 : 기초
20 : 부체(浮體)
25 : 해상크레인
26 : 예인선
30 : 지지프레임
31 : 체결부
32 : 승강실린더
40 : 균형추
41 : 대차(臺車)
45 : 주행로
46 : 윈치(winch)
47 : 견인선
50 : 포착프레임
51 : 포착실린더
60 : 전차대(轉車臺)

Claims

해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10)를 설치하는 장치로서, 수면에 부유하는 부체(20)의 일단에는 설치대상 주상체(10)가 착탈가능하도록 체결되는 지지프레임(30)이 설치되고, 지지프레임(30)의 배후에는 부체(20)를 종단하는 주행로(45)가 설치되며, 주행로(45)상을 주행하는 대차(臺車)(41)에는 균형추(40)가 적재되는 해상 주상체 설치장치에 있어서,
상기 지지프레임(30)의 하단에는 부체(20)와 지지프레임(30)을 연결하는 다수의 승강실린더(32)가 설치되어, 승강실린더(32)가 신축함에 따라 부체(20)와 지지프레임(30)간 거리가 조절됨을 특징으로 하는 전도 방지형 해상 주상체 설치장치.
해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10)를 설치하는 장치로서, 수면에 부유하는 부체(20)의 일단에는 설치대상 주상체(10)가 착탈가능하도록 체결되는 지지프레임(30)이 설치되고, 지지프레임(30)의 배후에는 부체(20)를 종단하는 주행로(45)가 설치되며, 주행로(45)상을 주행하는 대차(臺車)(41)에는 균형추(40)가 적재되는 해상 주상체 설치장치에 있어서,
상기 지지프레임(30) 하부 부체(20)에는 대칭을 이루는 한쌍의 포착실린더(51)가 상호 이격되어 부착된 포착프레임(50)이 설치되어, 포착실린더(51)가 신장됨에 따라 포착실린더(51) 선단부가 주상체(10)의 기초(11)를 압착함을 특징으로 하는 전도 방지형 해상 주상체 설치장치.
해양 착저식(着底式) 주상체(柱狀體)(10)를 설치하는 장치로서, 수면에 부유하는 부체(20)의 일단에는 설치대상 주상체(10)가 착탈가능하도록 체결되는 지지프레임(30)이 설치되고, 지지프레임(30)의 배후에는 부체(20)를 종단하는 주행로(45)가 설치되며, 주행로(45)상을 주행하는 대차(臺車)(41)에는 균형추(40)가 적재되는 해상 주상체 설치장치에 있어서,
상기 부체(20)의 상면에는 상호 교차하는 다수의 주행로(45)가 설치되며;
주행로(45)의 교차점에는 균형추(40)가 적재된 대차(41)의 주행로(45)를 전환하는 전차대(轉車臺)(60)가 설치됨을 특징으로 하는 전도 방지형 해상 주상체 설치장치.
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