KR101222007B1 - 선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치 - Google Patents

Abstract

선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 계류 장치는 안벽의 수직 표면의 상부와 하부 사이에 연장 설치된 레일과, 상기 레일의 상부 구간 또는 하부 구간 사이에서 이동할 수 있도록 상기 레일에 결합된 하나 이상의 접안모듈과, 상기 접안모듈에 펌프 및 유압 공급장치의 작동 유체를 제공 또는 회수하도록 결합된 연결라인과, 상기 연결라인에 결합되고, 상기 안벽에 대한 모듈배치정보와 상기 안벽에 계류시킬 선박에 대한 선체형상정보를 비교 연산하고, 상기 접안모듈의 상하 이동 변위와 상기 접안모듈에 설치된 펜더부의 수평 이동 변위를 산출하며, 상기 접안모듈을 상기 상하 이동 변위에 대응되게 이동시키고 상기 펜더부를 상기 수평 이동 변위에 대응되게 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치{VESSEL MOORING APPARATUS USING HULL SHAPE DATA}

본 발명은 선박 계류 장치에 관한 것으로서, 안벽에 설치되며, 계류시키려는 선박에 관한 선체형상정보 및 선박위치정보에 맞춰 접안모듈의 작동을 제어하여 선박을 안정적으로 안벽에 정박 또는 계류시킬 수 있는 선박의 계류 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 사용목적에 따라 상선, 군함, 어선 및 특수작업선으로 크게 구분할 수 있으며, 이 중에서 상선은 여객 또는 화물을 운반하여 운임수입을 얻는 것을 목적으로 하는 선박으로서, 화물선, 화객선, 여객선으로 구분될 수 있다.

이와 같은 선박에는 항구에 계류할 수 있도록 앵커 케이블(anchor cable)을 감기 위한 윈들러스(windlass)나, 무어링 로프(mooring rope)를 감기 위한 무어링 윈치(mooring winch) 등의 장비들이 마련되고, 항구에는 선박의 무어링 로프를 고정시키기 위한 계류 시설이 마련된다.

일반적인 선박의 계류 시설은 선박으로부터 인출되는 무어링 로프를 매어 두기 위해 안벽 또는 정박 위치 주변에 설치된 복수개의 계선주를 포함할 수 있다.

이런 선박의 계류 시설은 선박의 무어링 윈치로부터 풀려진 무어링 로프들을 계선주 각각에 매어 두도록 함으로써 선박이 계류될 수 있다.

또한, 안벽의 측면과 선박의 측면 사이에는 방현장치(fender)또는 접안장치가 개재되어 선박과 안벽의 과도한 충격을 감소시킬 수 있도록 되어 있다.

종래 기술에 따른 부체의 접안장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 선박과 같은 부체를 접안시키기 위한 안벽(1)에 스프링변위 작용에 의하여 부체의 접안에너지를 흡수하는 방현재(4)를 배설함과 동시에 내부유체의 저항에 의하여 상기 접안에너지를 감쇠시키는 대시포트(3)를 안벽(1)의 부착판(2)과 수충판(5)(受衝板) 사이에 병설하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 수충판 또는 일반적인 펜더와 같은 방현장치는 수상에서 선체의 외측면의 한 위치(point)에 단순히 접촉하는 형태이므로, 선박 또는 부체의 계류를 위해서는 앵커 케이블(anchor cable) 또는 무어링 로프(mooring rope) 등이 요구되는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 부체의 접안장치는 선체형상정보 또는 선박위치정보와 관계없이 미리 정해진 위치에서 단순히 돌설되어 있으므로, 계류시키려는 선박 또는 부체의 선체형상에 대응하게 안정적으로 지지할 수 없는 단점이 있다.

즉, 종래 기술에 따른 부체의 접안장치는 선형 또는 선체형상정보에 대응하게 접안모듈의 배치 높이를 조절하거나, 선체와 접촉하기 위한 접안모듈의 수평 도달 거리(reaching distance)를 조절하기 위한 수단이 부재되어 있으므로, 앵커 케이블 또는 무어링 로프를 계선주 각각에 매는 작업에 많은 시간과 인력 및 수고로움이 필요한 문제점을 가지고 있었다.

본 발명의 실시예는 계류시키려는 선박에 관한 선체형상정보 및 선박위치정보에 대응하게 상부 또는 하부 접안모듈을 이동 및 작동시켜서, 상부 또는 하부 접안모듈의 배치 높이와, 각 접안모듈에 장착된 펜더부(fender member)의 수평 도달 거리(reaching stroke)와, 각 펜더부의 팽창 크기를 조절함에 따라 선박을 안정되게 계류시키고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 안벽의 수직 표면의 상부와 하부 사이에 연장 설치된 레일과, 상기 레일의 상부 구간 또는 하부 구간 사이에서 이동할 수 있도록 상기 레일에 결합된 하나 이상의 접안모듈과, 상기 접안모듈에 펌프 및 유압 공급장치의 작동 유체를 제공 또는 회수하도록 결합된 연결라인과, 상기 연결라인에 결합되고, 상기 안벽에 대한 모듈배치정보와 상기 안벽에 계류시킬 선박에 대한 선체형상정보를 비교 연산하고, 상기 접안모듈의 상하 이동 변위와 상기 접안모듈에 설치된 펜더부의 수평 이동 변위를 산출하며, 상기 접안모듈을 상기 상하 이동 변위에 대응되게 이동시키고 상기 펜더부를 상기 수평 이동 변위에 대응되게 이동시키는 제어부를 포함하는 선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치가 제공될 수 있다.

또한, 접안모듈은, 상기 레일을 따라 이동할 수 있는 구동력을 발생하는 승하강장치와, 상기 승하강장치에 탑재되고, 상기 승하강장치를 기반으로 상기 펜더부를 수평 이동시키는 수평이송장치를 포함하고, 상기 펜더부는 상기 연결라인을 통해 공급 또는 회수되는 작동 유체에 의해 팽창 또는 축소될 수 있게 구성되어 있다.

또한, 연결라인에는, 세트포인트를 초과하는 압력이 상기 연결라인 또는 상기 펜더부 내부에 인가될 경우에 개방되는 릴리스밸브가 더 설치되어 있다.

또한, 제어부는, 상기 선체형상정보, 상기 모듈배치정보, 선박위치정보, 상기 상하 이동 변위, 상기 수평 이동 변위를 포함한 정보를 기록 저장 및 관리하는 데이터베이스와, 상기 정보를 상기 데이터베이스에 입력, 저장 및 관리하는 입출력장치와, 상기 모듈배치정보와 상기 선체형상정보와 상기 선박위치정보를 이용하여 상기 상하 이동 변위와 상기 수평 이동 변위와 펜더부 팽창 크기를 산출하는 중앙제어기를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는, 상기 중앙제어기를 펌프, 유압 공급장치, 제어밸브, 릴리스밸브에 접속시키는 구동기와, 상기 접안모듈에 연결된 연결라인별 유압유 또는 펜더 액체의 압력을 측정하기 위한 압력계에 접속된 센서처리기를 더 포함할 수 있다.

또한, 제어밸브는, 상기 펜더 액체의 공급을 제어하기 위해 상기 연결라인의 유로에 설치된 제 1 제어밸브와, 상기 펜더 액체의 배출을 제어하기 위해 상기 유로에서 각각 분기된 배출 유로에 설치된 제 2 제어밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 선박을 계류시키려는 부두의 안벽(예: 'ㄷ'자 형상의 안벽)에 있어서, 안벽 상부(예: 수상)와 안벽 하부(예: 수중) 주변에 쌍을 이루어 배치된 접안모듈 쌍이 선박의 선수와 좌현 및 우현 각각을 향하여 이동 또는 작동 가능하게 배치되어 있어서, 무어링 로프를 계선주 각각에 매는 작업에 따른 시간과 인력 및 수고로움을 없앨 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 접안모듈 쌍 각각의 펜더부가 수상 및 수중에 배치된 상태에서 선체의 외측면의 복수 위치(point)에 접촉함에 따라, 동요가 상대적으로 심한 극한 환경의 바다에서도 안정된 계류를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 계류하려는 선박에 대한 선체형상정보를 이용하여 접안모듈의 상하 이동 변위(예: 배치 높이)와, 접안모듈의 펜더부를 선체의 외측면까지 이동시키기 위한 수평 이동 변위(예: 수평 도달 거리)와, 각 펜더부의 팽창 크기를 연산한 후, 펜더부가 선박의 선체형상정보에 대응하면서 선박위치정보에 맞게 선박에 접촉할 수 있도록 접안모듈의 작동을 제어함에 따라, 선체 형상과 접안모듈의 배치 형상간 교합이 이루어지게 함으로써, 안정되게 선박을 안벽에 계류시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 물풍선 구조, 혹은 유체를 충진하여 팽창 또는 수축 가능한 백(bag) 구조의 펜더부를 제공하되, 작동 유체를 펜더부의 내부 공간에 유입 또는 배출되도록 구성하고, 릴리스 밸브 압력에 관한 세트포인트(set point)보다 큰 압력이 펜더부에 가해질 경우, 릴리스 밸브에 의해 펜더부에서 유체가 빠져나갈 수 있게 하여 펜더부의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 계류하려는 선체형상정보를 이용하여 연산한 상하 이동 변위에 상부 접안모듈과 하부 접안모듈을 각각 미리 이동시켜 놓고, 선체형상정보를 이용하여 연산한 수평 이동 변위에 상부 접안모듈과 하부 접안모듈 각각의 펜더부를 미리 배치시켜 놓음에 따라, 선박이 슬립식(slip type)으로 계류될 수 있고, 선박이 도착한 이후 계류 장치를 작동시키는 것에 비해 상대적으로 신속하게 선박을 계류할 수 있고, 선박의 계류를 위해 종전의 무어링 로프 또는 계선주가 필요하지 않은 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 부체의 접안장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 A-A의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 접안모듈의 확대 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 도 2에 도시된 선박 계류 장치의 작동 관계를 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선 A-A의 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예는 부두의 안벽(10)(예: 'ㄷ'자 형상의 안벽)에 선박(20)을 계류시키는 장치 또는 설비로 이해될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예는 안벽(10)의 수직 표면(11, 12, 13)에 설치된 복수개의 레일(100)과, 각 레일(100)에 설치된 접안모듈(200)과, 안벽(10)의 상면에 위치하고, 연결라인(300)의 일측이 접안모듈(200)에 연결된 연결라인(300)과, 연결라인(300)의 타측에 연결된 제어부(400)를 포함할 수 있다.

레일(100)은 안벽(10)의 수직 표면(11, 12, 13)의 상부(예: 수상)에서 하부(예: 수중)까지 연장되도록 안벽(10)의 수직 표면(11, 12, 13)에 복수개로 설치될 수 있다.

안벽(10)의 수직 표면(11, 12, 13)은 도 2에서 선박(20)의 좌현, 선수, 우현을 향하는 안벽(10)의 측면들을 의미할 수 있다.

접안모듈(200)은 하나 이상으로, 또는 복수 쌍을 이루어 본 실시예에서 사용될 수 있다.

즉, 접안모듈(200)은 안벽(10) 상부와 안벽(10) 하부, 더욱 상세하게, 안벽(10)의 각각의 수직 표면(11, 12, 13)에 설치된 레일(100)의 상부 구간과 하부 구간에 각각 배치되어 쌍을 이룰 수 있다.

각 접안모듈(200)은 하기의 도 3 또는 도 4를 통해 상세히 설명할 바와 같이, 레일(100)의 상부 구간 또는 하부 구간에서 이동할 수 있도록 각각 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 용이성을 위해 레일(100)별 접안모듈(200)은 레일(100)의 상부 구간 또는 하부 구간에 각각 배치되어 있는 것으로 설명되고 있다. 이를 응용할 경우, 레일(100)별 접안모듈(200)은 레일(100)의 상부 구간 또는 하부 구간을 비롯하여 중간 구간을 포함하여 복수개, 즉 3개 이상으로도 배치되어 사용될 수 있음은 물론이다.

연결라인(300)은 각 접안모듈(200)에 작동 유체를 제공 또는 회수하도록 하나 이상으로 안벽(10)의 상면에 마련되고, 접안모듈(200)과 제어부(400)의 사이에 각각 연결될 수 있다.

여기서, 작동 유체는 접안모듈(200)의 펜더부(210)의 내부에 공급 또는 회수되어 펜더부(210)를 팽창 또는 축소시키는데 사용되는 물, 해수, 부동액, 에틸렌글리콜 등의 펜더 액체이거나, 승하강장치의 유압모터 또는 수평이송장치의 액추에이터에 공급 또는 회수되는 유압유 일 수 있다.

하기에서 설명할 바와 같이, 유압모터를 갖는 승하강장치는 레일(100)을 따라 각 접안모듈(200)을 상하 방향으로 이동시키는 역할을 담당할 수 있다. 또한, 액추에이터를 갖는 수평이송장치는 접안모듈(200)의 펜더부(210)를 수평 방향[예: 선박(20)의 폭 방향 또는 선박(20)의 선수미 방향]으로 이동시키는 역할을 담당할 수 있다.

이런 연결라인(300)은 각 종류의 작동 유체를 구분하여 각각 공급 또는 회수할 수 있도록, 안벽(10)의 상면에 위치한 각 관체(302)의 내부에 복수개의 유로(303, 304, 305, 306)를 가지고 있을 수 있고, 고정 설치되는 구간(도 2의 도면부호 M 참조)의 경우, 튜브 또는 파이프 구조로 형성되어 있을 수 있다.

이런 연결라인(300)의 개수는 접안모듈(200)의 개수에 대응하게 본 실시예에서 사용될 수 있고, 그 개수는 한정되지 않을 수 있다. 또한, 접안모듈(200)의 개수도 안벽(10)의 규모 또는 계류시키려는 선박(20)의 규모에 따라 다양하게 설정될 수 있으므로, 역시 그 개수는 한정되지 않을 수 있다.

또한, 연결라인(300)에서 이동 또는 작동이 이루어지는 구간(도 4의 도면부호 N 참조)의 경우에는, 신장 또는 축소되거나 유연성을 발휘할 수 있도록 유연관 또는 주름관의 구조로 연결라인(300)이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 연결라인(300)은 설계 변경을 통해 복수개의 다발(bundle)로도 형성될 수 있다.

제어부(400)는 연결라인(300)에 결합되고, 안벽(10)에 대한 모듈배치정보와 상기 안벽(10)에 계류시킬 선박(20)에 대한 선체형상정보를 비교 연산하고, 상기 접안모듈(200)의 상하 이동 변위(예: 배치 높이)와 상기 접안모듈(200)에 설치된 펜더부(210)의 수평 이동 변위(예: 수평 도달 거리)를 산출하며, 상기 접안모듈(200)을 상기 상하 이동 변위에 대응되게 이동시키고 상기 펜더부(210)를 상기 수평 이동 변위에 대응되게 이동시키도록 컴퓨터 제어 장치의 형태로 구성될 수 있다.

제어부(400)는 안벽(10)에 대한 모듈배치정보와 상기 안벽(10)에 계류시킬 선박(20)에 관한 선박위치정보(예: 3차원 GPS 좌표정보)를 비교 연산하고, 상기 산출된 상하 이동 변위 및 수평 이동 변위에서 상기 선박(20)에 접촉시킬 수 있을 정도의 상기 펜더부(210)의 팽창 크기를 각 접안모듈(200)별로 산출할 수 있도록 구성될 수 있다.

선박(20)이 안벽(10) 쪽으로 들어옴에 따라, 제어부(400)가 접안모듈(200)의 작동 또는 펜더부(210)의 팽창 크기를 선체형상정보 및 선박위치정보에 대응하게 제어함으로써, 각 펜더부(210)의 수평 이동 변위가 선박(20)의 위치별로 변화될 수 있고, 각 펜더부(210)가 선박(20)에 안정되게 접촉 또는 도킹될 수 있다.

도 3을 참조하면, 각 접안모듈(200)은 상부 접안모듈(200a)과 하부 접안모듈(200b)로서 쌍을 이루어 하나의 레일(100)에 설치되어 있을 수 있다.

상부 접안모듈(200a)은 수상 쪽, 즉 레일(100)의 상부 구간에서 레일(100)을 따라 선박 계류를 위해 선체의 상부 측면에 그의 펜더부(210)를 접촉시킬 수 있는 배치 높이에 위치하도록 승강 또는 하강할 수 있다.

상부 접안모듈(200a)은 수중 쪽, 즉 레일(100)의 하부 구간에서 레일(100)을 따라 선박 계류를 위해 선체의 하부 측면에 그의 펜더부(210)를 접촉시킬 수 있는 배치 높이에 위치하도록 승강 또는 하강할 수 있다.

이하, 도 2를 통해 제어부(400)에 대한 상세 구성을 설명하도록 한다.

제어부(400)는 계류시키려는 선박(20)의 선체형상정보, 선박위치정보, 모듈배치정보, 상하 이동 변위, 수평 이동 변위를 포함한 정보를 기록 저장 및 관리하는 데이터베이스(410)를 포함할 수 있다.

선체형상정보, 선박위치정보, 모듈배치정보, 상하 이동 변위, 수평 이동 변위 등의 정보는 제어부(400)의 입출력장치(420)를 통해 데이터베이스(410)에 입력, 저장 및 관리될 수 있다.

모듈배치정보는 안벽(10)의 지리적 정보, 안벽 3차원 설계 데이터, 안벽 3차원 측정 데이터, 시간 및 기간별 수면 높이 정보 등을 포함할 수 있다.

선박위치정보는 안벽(10) 및 수중에 설치된 각종 복수개의 측정 센서(예: 레이저 센서, 적외선 센서 등)(미도시)를 이용하여 안벽(10)에 접근하는 선박(20)의 위치를 파악한 좌표정보이거나, 또는 위성항법장치(22) 및 선박측 통신단말(21)를 통해서 선박(20)으로부터 통신에 의해 입력 받을 수 있는 3차원 GPS 좌표정보 일 수 있다.

선체형상정보는 선박(20) 별로 미리 가공 및 관리될 수 있는 제원 데이터이거나, 선박(20)의 선형을 수치화한 선체 설계 데이터이거나, 해당 선박(20)의 제작 완료 후 3차원 측정을 통해 얻을 수 있는 선체 측정 데이터일 수 있다.

예컨대, 선체형상정보에는 선형(hull form), 전장길이(length, overall), 수선간장(LBP), 전체 너비(breadth), 깊이(depth), 흘수(draft), 배수량,(displacement), 재화중량(deadweight), 적재능력, 선수 종류, 선체 위치별 선수각(stem angle), 선체 위치별 선측각(flare angle) 등을 기초로 가공한 3차원 선체 데이터일 수 있다.

또한, 상하 이동 변위, 수평 이동 변위는 모듈배치정보와 선체형상정보간 비교 연산의 결과값으로서, 접안모듈의 상하 이동 변위와 상기 접안모듈에 설치된 펜더부의 수평 이동 변위에 대응한 좌표값일 수 있다.

즉, 상하 이동 변위, 수평 이동 변위는 모듈배치정보로 정의되는 가상의 공간상에 선체형상정보로 정의되는 가상 선박이 계류되는 상황을 시뮬레이션하고, 그 시뮬레이션을 통해서 얻은 최적화된 해당 선박의 접촉점 좌표값 쪽으로 접안모듈의 펜더부를 도달시킬 수 있도록 산출한 연산의 결과값일 수 있다.

입출력장치(420)는 유선 또는 무선링크의 사용 또는 네트워크의 접속이 가능한 컴퓨터일 수 있고, 사용자에 의해 수동으로 선체형상정보를 입력받거나, 미리 수집 및 관리해 둔 선박별 선체형상정보를 입출력하거나, 계류 명령을 지시받거나, 릴리스 밸브 압력에 관한 세트포인트(set point) 변경정보를 입력받거나, 선박(20)의 위성항법장치(22)와 연동하여 선박위치정보를 제공할 수 있도록 구성된 선박측 통신단말(21)로부터 무선으로 선박위치정보를 수신받을 수 있게 구성되어 있을 수 있다.

여기서, 세트포인트는 미리 실험을 통해 본 실시예가 사용하려는 선박을 기준으로 예측한 릴리스 밸브 압력에 대응하게 서로 다른 값을 가질 수 있고, 필요에 따라 본 실시예에서는 가변하여 사용할 수 있는 수치의 개념으로 선박에 따라 달라질 수 있으므로, 본 실시예에서는 그의 수치가 한정되지 않을 수 있다.

또한, 제어부(400)는 데이터베이스(410)에 접속되고, 데이터베이스(410)의 모듈배치정보와 선체형상정보를 비교 연산하여, 접안모듈(200)의 상하 이동 변위와 접안모듈(200)에 설치된 펜더부(210)의 수평 이동 변위를 산출하여 유압 구동기(441) 및 유압 공급장치(490)를 통해 접안모듈(200)의 작동을 제어하는 중앙제어기(430)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 2의 중앙제어기(430)는 도 3의 접안모듈(200) 중에서, 상부 접안모듈(200a) 또는 하부 접안모듈(200b)의 승강 또는 하강 이동을 상기 상하 이동 변위, 수평 이동 변위를 이용하여 각각 제어함으로써, 목적하는 상하 이동 변위에 위치시킬 수 있다.

이후, 중앙제어기(430)는 상기 상하 이동 변위에서 상부 접안모듈(200a) 또는 하부 접안모듈(200b)의 펜더부(210)가 선박의 접촉점까지 도달할 수 있도록 상기 상하 이동 변위, 수평 이동 변위를 이용하여 각각 제어할 수 있다.

이를 위해, 중앙제어기(430)는 펌프 구동기(440)를 통해 펌프(450)에 접속되고, 유압 구동기(441)를 통해 유압 공급장치(490)에 접속되고, 밸브 구동기(442)를 통해 제어밸브(460) 및 릴리스밸브(470)에 접속되어, 펌프(450)의 작동제어와, 유압 공급장치(490)의 유압공급회수제어와, 제어밸브(460)의 개폐제어와, 릴리스밸브(470)의 세트포인트 변경제어를 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

여기서, 펌프(450)는 각 연결라인(300)의 해당 유로를 통해 각 접안모듈(200)의 펜더부(210)를 팽창시킬 수 있는 펜더 액체를 공급하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 펌프(450)와 연결라인(300)의 매니폴드(301) 사이에는 체크밸브가 결합되어 있을 수 있다.

또한, 제어밸브(460)는 상기 펜더 액체의 공급을 제어하기 위해 연결라인(300)의 해당 유로에 설치된 제 1 제어밸브(461)와, 상기 펜더 액체의 배출을 제어하기 위해 상기 해당 유로에서 각각 분기된 배출 유로에 설치된 제 2 제어밸브(462)를 한 쌍으로 하여, 각 연결라인(300)의 해당 유로 및 배출 유로 별로 마련되어 있을 수 있다.

또한, 릴리스밸브(470)는 과도한 압력이, 즉 릴리스밸브(470)의 세트포인트를 초과하는 압력이, 연결라인(300)의 해당 유로 상에 또는 상기 펜더부 내부에 인가될 경우, 릴리스밸브(470)가 개방되어 상기 펜더 액체를 외부로 배출시킴으로써, 압력을 급감시킴에 따라 펜더부(210)를 보호할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 릴리스밸브(470)는 일종의 전자식 릴리프 밸브(relief valve)와 같은 안전변으로서, 밸브 구동기(442)를 통해 중앙제어기(430)가 릴리스밸브(470)의 세트포인트를 가변시킬 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

릴리스밸브(470)의 세트포인트란 릴리스밸브(470)에 장착된 탄성부재의 탄성방반력을 조절하여, 과도한 압력 작용시 밸브 개방이 이루어지는 기준점을 의미할 수 있다.

또한, 유압 공급장치(490)는 외부의 유압탱크와 유압회로(미도시) 및 입출력포트를 구비하되, 입출력포트를 각 연결라인(300)의 유압측 유로에 각각 연결하고 있을 수 있다.

이런 유압 공급장치(490)는 접안모듈(200)의 작동 제어를 위해, 유압 구동기(441)를 통한 중앙제어기(430)의 작동제어신호에 따라 유압유를 각 접안모듈(200)의 승하강장치의 유압모터, 또는 수평이송장치의 액추에이터에 공급하거나 회수할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

중앙제어기(430)는 센서처리기(443)를 통해 디지털 압력 센서인 압력계(480)에 접속되어, 각 압력계(480)가 설치된 연결라인(300)별 유압유 또는 펜더 액체의 압력을 측정할 수 있다.

여기서, 압력계(480)는 연결라인(300)이 복수개의 유로로 구성될 경우, 복수개의 유로별로 각각 설치되어 있을 수 있다.

압력계(480)는 연결라인(300)의 유로별로 측정된 압력 계측값을 센서처리기(443)를 통해 중앙제어기(430) 쪽으로 입력시킬 수 있다.

중앙제어기(430)는 밸브 구동기(442)를 통해 릴리스밸브(470)의 세트포인트를 세팅하거나 변경할 수 있으므로, 과도한 외력으로부터 접안모듈(200)의 펜더부(210)를 보호할 수 있다.

밸브 구동기(442)는 제어밸브(460)의 제 1 제어밸브를 개방시키고, 제 2 제어밸브를 폐쇄시킴에 따라, 작동 유체인 펜더 액체가 접안모듈(200)의 펜더부(210) 내부에 유입되게 할 수 있다.

이후, 밸브 구동기(442)는 펜더부(210) 내부 압력이 압력계(480)를 통해 알 수 있는 미리 정한 압력에 도달할 경우, 제어밸브(460)의 제 1 제어밸브를 폐쇄시키고, 제 2 제어밸브를 개방시킴에 따라, 작동 유체인 펜더 액체가 외부로 배출될 수 있게 한다.

밸브 구동기(442)는 이런 유입 또는 배출을 반복적으로 수행하여, 평상시 펜더부(210) 내부 압력이 미리 정한 압력 범위 내에서 일정하게 유지될 수 있도록 제어할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 접안모듈의 확대 단면도이다.

도 4를 참조하면, 접안모듈(200)은 레일(100)을 따라 이동할 수 있는 구동력을 발생하는 승하강장치(220)와, 그 승하강장치(220)에 탑재되고, 승하강장치(220)를 기반으로 펜더부(210)를 수평 이동시키는 수평이송장치(230)를 포함할 수 있다.

접안모듈(200)은 레일(100)의 연장 방향과 그의 수직 방향으로 각각 펜더부(210)를 이동 또는 이송시킬 수 있는 수직로봇과 수평로봇을 포함한 다축선형로봇의 형태로도 구성될 수 있다.

여기서, 펜더부(210)는 연결라인(300)을 통해 공급 또는 회수되는 작동 유체의 일종인 펜더 액체에 의해 팽창 또는 축소될 수 있도록, 물풍선 구조, 혹은 유체를 충진하여 팽창 또는 수축 가능한 백(bag) 구조 및 소재로 형성되어 있을 수 있다.

펜더부(210)는 작동 유체가 펜더부(210)의 내부 공간에 유입 또는 배출되도록 입구를 가질 수 있다. 펜더부(210)의 입구와 연결라인(300) 사이에는 이동 또는 작동이 이루어지는 구간(N)의 신장 가능하거나 권취형 관부재 피더(feeder)(도시 안됨)에 의해 신장 길이가 증가되거나 축소될 수 있게 형성된 유연관(211)과 주름관(212)이 설치되어 있을 수 있다.

펜더부(210)의 내부에는 펜더부(210)의 팽창 크기를 검출하기 위해 펜더부(210)의 전방측 내표면에 일측 끝단이 연결되고, 타측 끝단이 이송판(232)의 관통공을 통과하는 선부재(212)(예: 탄성 와이어)가 더 설치되어 있을 수 있다.

선부재(212)의 타측 끝단은 이송판(232) 배면에 설치된 팽창 크기 검출용 엔코더(214)에 결합되어 있을 수 있다.

팽창 크기 검출용 엔코더(214)는 도 2에 도시된 중앙제어기(430)에 전기적으로 결합되어 있을 수 있고, 펜더부(210)의 팽창에 따라 선부재(212)가 엔코더(214)에서 풀려나가거나, 펜더부(210)의 축소에 따라 선부재(212)가 엔코더(214) 쪽으로 감겨나가는 것을 검출함으로써, 결과적으로 펜더부(210)의 팽창 크기를 산출하는 용도로 사용될 수 있다.

펜더 액체는 연결라인(300)의 유연관(211), 주름관(212), 펜더부(210)의 입구를 통해 펜더부(210)의 내부에 공급되거나 외부로 배출될 수 있다.

승하강장치(220)는 레일(100)의 랙과 승하강장치(220)의 피니언간 조합, 또는 볼스크루 조립체 등과 같은 승하강을 위한 주지의 기구장치(221)와, 그 기구장치(221)에 구동력을 제공하기 위한 유압모터(222)와, 기구장치(221) 및 유압모터(222)가 탑재된 베이스판(223)을 포함할 수 있다.

기구장치(221)는 레일(100)의 양측면에서 상하방향으로 연장된 슬릿을 따라 슬라이딩하는 일측 끝단과, 베이스판(223)에 결합된 타측 끝단을 갖는 다리부를 더 구비할 수 있다.

유압모터(222)에는 기구장치(221)의 작동 상태를 기반으로 접안모듈(200)의 상하 이동 변위를 도 2에 도시된 중앙제어기(430)에서 검출할 수 있도록 상기 기구장치(221)에 공동력을 제공하는 유압모터(222)의 모터샤프트에 장착된 엔코더(도시 안됨)가 더 마련되어 있을 수 있다.

즉, 유압모터(222)는 유압모터(222)의 모터샤프트의 엔코더를 이용하여, 유압모터(222)의 모터샤프트의 회전수에 따른 승강 거리 또는 하강 거리, 즉 접안모듈(200)의 상하 이동 변위를 제어부(400) 쪽으로 피드백하여 사용할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

승하강장치(220)는 유압모터(222) 및 기구장치(221)의 작동시, 레일(100)을 따라 접안모듈(200) 자체를 따라 승강 또는 하강시킬 수 있다.

수평이송장치(230)는 베이스판(223)을 기반으로 설치되고, 연결라인(300) 중 유압유를 공급받는 유로에 결합된 액추에이터(231)와, 그 액추에이터(231)의 피스톤축의 끝단부에 결합된 이송판(232)과, 액추에이터(231)의 주변으로 베이스판(223)과 이송판(232) 사이에 기밀하게 결합된 벨로우즈부(233)를 포함할 수 있다.

액추에이터(231)의 반대편 이송판(232)에는 펜더부(210)가 설치되어 있다.

액추에이터(231)도 피스톤축과 연동하는 선형엔코더(미도시)를 구비하여 피스톤축의 스트로크 거리를 제어부(400) 쪽으로 피드백하여 사용할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

수평이송장치(230)는 액추에이터(231)의 작동시, 이송판(232)을 피스톤축으로 이동시켜, 수평 도달 거리(reaching distance)를 조절함에 따라, 결과적으로 이송판(232)에 결합된 펜더부(210)를 선박에 밀착시킬 수 있도록 작동할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 선박 계류 장치의 작동 관계를 설명하고자 한다.

도 5 내지 도 8은 도 2에 도시된 선박 계류 장치의 작동 관계를 설명하기 위한 도면들이다.

도 5를 참조하면, 제어부(400)는 선박(20)의 입항 전, 각 접안모듈(200) 및 그의 펜더부(210)를 디폴트 위치에 위치시킨다.

예컨대, 디폴트 위치에서, 각 접안모듈(200)은 펜더부(210)를 최대로 펼친 상태, 즉 최대 수평 도달 거리를 유지하고 있을 수 있다.

이후, 선박(20)이 안벽(10)의 안쪽 계류 위치에 점진적으로 접근할 때, 제어부(400)를 사용하는 사용자는 선박(20)과 교신하여 선박(20)에 대한 정보를 얻거나, 주지의 선박식별방법을 이용하여, 계류하려는 선박(20)을 제어부(400)가 인식할 수 있게 한다.

이후, 선박(20)을 인식한 제어부(400)는 미리 준비된 선체형상정보 또는 선박(20)으로부터 전달되어 온 선박위치정보를 중앙제어기에 로딩한다.

중앙제어기는 안벽(10)에 대한 모듈배치정보와, 상기 안벽(10)에 계류시킬 선박(20)에 대한 선체형상정보와, 선박위치정보를 이용하여, 선체형상정보 및 선박위치정보로 정의되는 가상 선박이 모듈배치정보로 정의되는 가상의 공간상에 접근 및 계류되는 상황을 시뮬레이션하고, 그 시뮬레이션을 통해서 얻은 최적화된 해당 선박의 접촉점 좌표값 쪽으로 각 접안모듈(200)의 펜더부(210)가 도달될 수 있고, 펜더부의 팽창 크기를 선박위치정보에 대응하게 조절시킬 수 있는 비교 연산을 수행할 수 있다.

즉, 중앙제어기는 각 접안모듈(200)의 디폴트 위치로부터 선박(20)을 안정되게 지지할 수 있는 최적화된 해당 선박의 접촉점 좌표값까지 각 접안모듈(200)의 작동을 제어하기 위한 각 접안모듈(200)의 상하 이동 변위(예: 배치 높이)와 상기 접안모듈(200)에 설치된 각 펜더부(210)의 수평 이동 변위(예: 수평 도달 거리)를 산출한다.

또한, 중앙제어기는 상기 상하 이동 변위와 상기 수평 이동 변위에서 상기 각 펜더부(210)의 팽창 크기를 산출한다.

이렇게 산출된 상하 이동 변위, 수평 이동 변위, 팽창 크기를 기초로 제어부(400)는 펌프와 유압 공급장치를 가동시키고, 승하강장치의 유압모터 또는 수평이송장치의 액추에이터를 선박 진입 상황에 맞게 다단계로 제어한다.

액추에이터를 선박(20) 진입 상황에 맞게 다단계로 제어한다는 의미는, 선박(20)이 진입하여 오는 상황에 따라 선박(20)의 선형에 맞춰 선박(20)에 가까운 쪽에 배치된 접안모듈로부터 선박(20)에 멀리 배치된 접안모듈까지 단계별로 착착 접해당 접안모듈의 상하 이동 변위 및 펜더부의 수평 이동 변위가 변화되도록 제어함을 의미할 수 있다. 이와 같은 상황은 도 6을 통해 확인할 수 있다.

결국, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 접안모듈(200)의 펜더부(210)의 위치 또는 팽창 크기가 선박(20) 접근 시간 또는 접근 위치별로 최적화된 상태로 가변되면서 선박(20)과의 접촉을 순차적으로 수행한 후, 선박(20)의 선수부, 좌현부, 우현부와 같은 복수 접촉점에서 선박(20)의 선체형상에 대응하게 밀착될 수 있게 할 수 있다.

특히, 각 접안모듈(200)의 상부측 펜더부(210a)와 하부측 펜더부(210b)가 도 8에 도시된 바와 같이, 선박(20)의 좌현 및 우현 각각의 상부와 하부와 같은 복수 접촉점에서 선박(20)의 선체형상정보 및 선박위치정보에 대응하게 순차적으로 작동되어 밀착될 수 있으므로, 종전의 무어링 로프 또는 계선주를 사용하지 않고도, 선박(20)을 안벽(10)에 안정되게 계류시킬 수 있다.

또한, 각 펜더부(210a, 210b)가 물풍선 구조로 형성되어 있으므로, 별도의 세밀한 접안모듈(200)의 자세 제어 없이도, 선박(20) 표면의 선체 위치별 선수각 또는 선측각에 대응하게 밀착될 수 있다.

또한, 각 펜더부(210a, 210b)는 미리 선체형상정보를 이용하여 해당 선박(20)에 대응한 위치에 배치될 수 있으므로, 선박(20)은 슬립식(slip type)으로 신속하게 계류될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

100 : 레일 200 : 접안모듈
210, 210a, 210b : 펜더부 220 : 승하강장치
230 : 수평이송장치 300 : 연결라인
400 : 제어부 410 : 데이터베이스
420 : 입출력장치 430 : 중앙제어기
440, 441, 442 : 구동기 443 : 센서처리기
450 : 펌프 460, 461, 462 : 제어밸브
470 : 릴리스밸브 480 : 압력계
490 : 유압 공급장치

Claims (6)

1. 안벽의 수직 표면의 상부와 하부 사이에 연장 설치된 레일과,
   상기 레일의 상부 구간 또는 하부 구간 사이에서 이동할 수 있도록 상기 레일에 결합된 하나 이상의 접안모듈과,
   상기 안벽의 상면에 위치하고, 상기 접안모듈에 펌프 및 유압 공급장치의 작동 유체를 제공 또는 회수하도록 연결라인의 일측이 상기 접안모듈에 연결되어 있는 연결라인과,
   상기 연결라인의 타측에 연결되고, 상기 안벽에 대한 모듈배치정보와 상기 안벽에 계류시킬 선박에 대한 선체형상정보를 비교 연산하고, 상기 접안모듈의 상하 이동 변위와 상기 접안모듈에 설치된 펜더부의 수평 이동 변위를 산출하며, 상기 접안모듈을 상기 상하 이동 변위에 대응되게 이동시키고 상기 펜더부를 상기 수평 이동 변위에 대응되게 이동시키는 제어부를 포함하고,
   상기 접안모듈은,
   상기 레일을 따라 이동할 수 있는 구동력을 발생하는 승하강장치와,
   상기 승하강장치에 탑재되고, 상기 승하강장치를 기반으로 상기 펜더부를 수평 이동시키는 수평이송장치를 포함하고,
   상기 펜더부는 상기 연결라인을 통해 공급 또는 회수되는 작동 유체에 의해 팽창 또는 축소될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는
   선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결라인에는,
   세트포인트를 초과하는 압력이 상기 연결라인 또는 상기 펜더부 내부에 인가될 경우에 개방되는 릴리스밸브가 더 설치되어 있는
   선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 선체형상정보, 상기 모듈배치정보, 선박위치정보, 상기 상하 이동 변위, 상기 수평 이동 변위를 포함한 정보를 기록 저장 및 관리하는 데이터베이스와,
   상기 정보를 상기 데이터베이스에 입력, 저장 및 관리하는 입출력장치와,
   상기 모듈배치정보와 상기 선체형상정보와 상기 선박위치정보를 이용하여 상기 상하 이동 변위와 상기 수평 이동 변위와 펜더부 팽창 크기를 산출하는 중앙제어기를 포함하는
   선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 중앙제어기를 상기 펌프, 상기 유압 공급장치, 제어밸브, 릴리스밸브에 접속시키는 구동기와,
   상기 접안모듈에 연결된 상기 연결라인별 유압유 또는 펜더 액체의 압력을 측정하기 위한 압력계에 접속된 센서처리기를 더 포함하는
   선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어밸브는,
   상기 펜더 액체의 공급을 제어하기 위해 상기 연결라인의 유로에 설치된 제 1 제어밸브와,
   상기 펜더 액체의 배출을 제어하기 위해 상기 유로에서 각각 분기된 배출 유로에 설치된 제 2 제어밸브를 포함하는
   선체형상정보를 이용한 선박 계류 장치.

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