KR101368885B1 - 부유식 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물에 있어서, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체를 상하 방향으로 관통하며, 상측 레그와 상기 상측 레그에 대해 회전 가능하게 제공되는 하측 레그를 포함하는 레그; 상기 레그에 설치되며, 상기 하측 레그를 회전시키는 구동력을 제공하는 구동부; 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및 상기 본체에 형성되며, 상기 하측 레그를 수용하는 레그 수용부를 포함할 수 있다.

Description

부유식 구조물{Floating structure}

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.

친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다. 예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요할 수 있다.

최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.

육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.

풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 본체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 본체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 본체를 레그를 따라 들어올린다. 본체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 본체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.

이러한 부유식 구조물이 항해 모드로 운항 시, 본체의 상부로 연장되는 레그의 길이는 수십미터에 달하게 된다. 이에 의해, 부유식 구조물의 전체적인 무게 중심이 위쪽으로 이동하게 되므로, 바람, 파도 등에 의해 가해지는 외력에 의해 본체가 더욱 크게 흔들리게 되어 운항 안정성이 매우 떨어질 수 있다.

또한, 본체의 상측으로 노출된 레그의 길이가 길어짐에 따라 레그에 가해지는 풍압의 크기가 가해지므로, 부유식 구조물의 운항 효율이 악화될 뿐만 아니라, 레그의 피로 하중이 증가할 수 있다.

또한, 본체가 요동 정도가 커지게 되면(본체가 기울어지는 각도가 커지면) 중력에 의해 레그의 상측 부분에 가해지는 모멘트의 크기가 커지게 되므로, 레그의 피로 하중이 더욱 증가할 수 있다.

또한, 본체가 목적 위치에서 정지한 후 레그를 해저에 박기 위해서는 레그를 많이 움직여야 하므로, 많은 시간이 소요될 수 있다.

미국공개특허 US2010/0067989 (2010.05.18. 공개) 미국공개특허 US2008/0247827 (2008.10.09. 공개)

본 발명의 실시예들은 부유식 구조물이 운항 시, 본체의 상부로 노출된 레그의 길이를 줄일 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물에 있어서, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체를 상하 방향으로 관통하며, 상측 레그와 상기 상측 레그에 대해 회전 가능하게 제공되는 하측 레그를 포함하는 레그; 상기 레그에 설치되며, 상기 하측 레그를 회전시키는 구동력을 제공하는 구동부; 상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및 상기 본체에 형성되며, 상기 하측 레그를 수용하는 레그 수용부를 포함하는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 구동부는, 상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 어느 하나에 실린더의 단부가 고정되고, 다른 하나에 피스톤의 단부가 고정되는 피스톤 실린더 장치; 상기 실린더의 단부를 상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 어느 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 1 브라켓; 및 상기 피스톤의 단부를 상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 다른 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 2 브라켓을 포함하는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 레그는, 상기 하측 레그의 회전 중심이 되는 힌지부; 및 상기 상측 레그와 상기 하측 레그가 직선인 상태를 유지시키는 구속부를 포함하는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 레그는 다수 개의 기둥부를 포함하고, 상기 힌지부는 상기 기둥부 중 하나 이상에 제공되며, 상기 구동부는 상기 힌지부가 제공된 상기 기둥부에 설치되는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 상측 레그는, 다수 개의 기둥부; 상기 기둥부로부터 돌출되는 형태로 설치되는 랙 기어; 및 상기 기둥부들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 피스톤-실린더 장치는, 상기 랙 기어가 돌출된 방향과 수직인 방향으로 회전 가능하게 제공되는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 레그 수용부는 상기 본체에 형성된 레그웰과 공간적으로 연결되도록 형성되며, 상기 레그 수용부와 상기 레그웰의 연결 부위에는 상기 피스톤-실린더 장치가 회전하며 진입될 수 있도록 회동 공간이 제공되는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 회동 공간은 상기 레그 수용부의 상측의 상기 본체 일부가 절개되는 형태로 형성되는 부유식 구조물을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물에 의하면, 레그의 하부를 본체의 내측으로 접은 상태로 운항하므로, 본체의 상부로 노출된 레그의 길이를 줄일 수 있다.

또한, 본체의 상부로 노출된 레그의 길이를 줄임으로써, 운항 안정성 및 운항 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 운항 중 레그에 가해지는 피로 하중을 줄임으로써 레그의 사용 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 잭업 상태로 전환 시 레그의 이동량을 줄일 수 있으므로, 잭업 상태로의 전환에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 부유식 구조물의 잭업 상태를 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 부유식 구조물이 항해 모드일 때의 모습을 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 저면도.
도 5는 도 1의 부유식 구조물의 레그가 접히는 모습을 보여주는 도면.
도 6은 도 5의 레그가 접히는 모습을 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 부유식 구조물의 잭업 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)은 물에 부유할 수 있는 본체(10), 본체(10)를 상하 방향으로 관통하는 레그(Leg, 20), 레그(20)와 본체(10)를 상하 방향으로 상대 운동시키며 레그(20)를 지지하는 레그 지지부(30)를 포함한다.

부유식 구조물(1)은 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel) 또는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)일 수 있으며, 본 실시예에서는 부유식 구조물(1)이 풍력 발전기 설치 선박인 것을 예로 들어 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 후술할 잭업 모드를 갖는 부유식 구조물은 모두 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본체(10)는 도 1에 도시된 것처럼, 부유 가능한 직사각형 형태의 평면 구조를 가질 수 있으며, 일반적인 상선(예: 컨테이너선)에 비해 폭이 넓고 높이가 낮으며 길이가 짧은 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상에 따른 본체(10)는 레그(20) 및 레그 지지부(30)가 설치될 수 있는 임의의 입체적 구조를 가질 수 있다.

본체(10)에는 부유식 구조물(1)의 기능에 따른 피적재물(2)이 적재될 수 있다. 본 실시예의 경우, 본체(10)에는 해상 풍력 발전기의 부품인, 블레이드와 나셀, 타워 등이 피적재물(2)로서 적재될 수 있으며, 피적재물(2)을 본체(10)에 고정시키는 적재 유닛(12)이 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 피적재물(2)의 종류 및 적재 방식은 일 예에 불과하며, 피적재물(2)은 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다양한 형태로 적재될 수 있다. 예를 들어, 블레이드와 나셀은 서로 분리된 상태로 적재될 수 있으며, 부유식 구조물(1)이 잭업 플랫폼인 경우 피적재물(2)은 라이저 파이프일 수 있다.

또한, 본체(10)에는 이동 및 위치 제어를 위한 추진장치(미도시)가 제공될 수 있다.

레그(20)는 부유식 구조물(1)의 사용 목적에 따라 다수 개가 제공될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 본체(10)의 좌현과 우현에 각각 한 쌍씩, 총 4개의 레그(20)가 제공되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그(20)는 본체(10)를 상하 방향으로 관통하도록 설치되며, 본체(10)에는 레그(20)가 통과하는 레그웰(Leg Well, 미도시)이 형성된다. 레그(20)는 본체(10)의 하방으로 이동하여 해저에 고정될 수 있고, 도 2의 잭업 상태에서 본체(10)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 갖도록 형성되며, 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 레그(20)가 삼각 트러스 구조로 형성되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그(20)는 레그 지지부(30)에 삽입된 상태를 유지하는 상측 레그(도 3, 21)와, 상측 레그(21)에 대해 회동 가능하게 제공되는 하측 레그(도 3, 23)를 포함한다. 레그(20)에 관련된 자세한 내용은 후술하겠다.

레그 지지부(30)는 레그(20)가 통과할 수 있도록 레그웰에 대응되는 위치에 설치되며, 레그(20)와 본체(10)가 상하 방향으로 상대 운동할 수 있도록 레그(20)를 지지한다. 구체적으로, 레그 지지부(30)는 모터 등의 구동장치를 구비하며, 구동장치의 작동에 의해 레그(20)를 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동시키거나, 본체(10)를 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 레그 지지부(30)에는 피니언 기어 및 모터가 설치되고, 레그(20)에는 랙 기어가 형성되어, 피니언과 랙의 연동에 의해 레그(20)와 본체(10)의 상하 방향의 상대 운동이 이뤄질 수 있다.

본 실시예에서 레그(20)와 본체(10)의 "상하 방향의 상대 운동"은 레그(20)가 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것과, 본체(10)가 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 것이다.

한편, 본체(10)에는 블레이드와 나셀, 타워 등의 피적재물(2)을 운반하여 해상 풍력 발전기를 설치할 수 있는 크레인(40)이 제공될 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 부유식 구조물(1)은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다.

부유식 구조물(1)은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서, 하측 레그(23)는 상측 레그(21)에 대해 절곡된 상태를 유지할 수 있으며, 이와 관련된 구체적인 내용은 후술하겠다.

부유식 구조물(1)은 목적 위치까지 이동한 후, 자동 위치 제어(Dynamic Positioning)를 이용해 레그(20)를 내리기 위한 정확한 위치를 잡을 수 있다. 자동 위치 제어는 레그(20)가 하강하여 해저에 닿을 때까지 지속될 수 있다.

이후, 부유식 구조물(1)은 잭업 모드로 전환하여 레그(20)를 해저(B)에 박는다. 이 과정에서, 하측 레그(23)는 상측 레그(21)의 일측 단부를 중심으로 회동되어, 레그(20)가 전체적으로 직선 형태를 띠게 된다. 이후, 레그(20)는 중력 및 레그 지지부(30)의 구동장치에 의해 본체(10)의 하방으로 이동될 수 있다.

레그(20)의 하단부가 해저(B)에 닿게 되면, 레그(20)는 더 이상 하방으로 이동할 수 없게 된다. 이 상태에서, 부유식 구조물(1)은 레그 지지부(30)의 구동장치를 작동시켜 본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킨다. 본체(10)의 하중은 레그(20)를 해저(B)로 침투시키는 힘으로 작용하게 되고, 그에 의해, 레그(20)는 해저(B)로 침투하여 고정된다.

본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킴에 따라 본체(10)는 해수면(S)으로부터 소정 거리 이격된 상태가 될 수 있으며, 본체(10)가 해수면(S)으로부터 이격되어 기설정된 작업 위치에 다다른 상태를 잭업 상태라고 할 수 있다.

부유식 구조물(1)은 잭업 상태에서 크레인(40)을 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하며, 설치 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다시 운항을 개시할 수 있다.

상기와 같은 부유식 구조물(1)의 잭업 상태로의 전환 방법은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 도 1의 부유식 구조물이 항해 모드일 때의 모습을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 저면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 레그(20)는 레그 지지부(30)에 삽입된 상태를 유지하는 상측 레그(21)와, 상측 레그(21)에 대해 회동 가능하게 제공되는 하측 레그(23)를 포함한다.

상측 레그(21)의 하측 단부와 하측 레그(23)의 상측 단부에는 하측 레그(23)의 회전 중심이 되는 힌지부(25)가 제공된다. 힌지부(25)는 레그(20)가 삼각 트러스 구조로 형성되는 경우 하나 또는 두개의 기둥부에 제공될 수 있으며, 하측 레그(23)가 본체(10)의 중앙 방향을 향해 회전될 수 있도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 힌지부(25)는 하나의 기둥부에 제공되는 것으로 도시하였다(도 5 참조).

본체(10)에는 하측 레그(23)가 수용될 수 있는 레그 수용부(110)가 제공된다. 레그 수용부(110)는 하측 레그(23)의 일부가 본체(10)의 내측에 위치된 상태에서 하측 레그(23)가 회전될 수 있도록 레그웰(W)과 공간적으로 연결된다. 레그 수용부(110)는 각각의 레그(20)에 대응되도록 배치될 수 있으며, 본 실시예에서는 4개의 레그 수용부(110)가 제공된다.

이때, 레그웰(W)과 레그 수용부(110)의 연결 지점에는 후술할 유압실린더(60)의 회동 공간(112)이 마련된다. 회동 공간(112)은 유압실린더(60)가 회전할 수 있도록 레그 수용부(110)의 상측 본체(10) 일부가 절개되는 형태로 형성될 수 있다.

레그 수용부(110)는 하측 레그(23)의 회동 방향에 대응되도록 길게 연장되는 홈 형태를 가지며, 본 실시예에서는 본체(10)의 전후 방향으로 길게 연장되는 형태로 제공된다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 하측 레그(23)가 본체(10)의 대각선 방향으로 회전되고, 레그 수용부(110)는 본체(10)의 대각선 방향으로 길게 연장되어 전체적으로 'X'자 형태를 띠도록 형성될 수도 있다.

레그 수용부(110)는 하측 레그(23)가 상측 레그(21)와 약 90도 각도를 이룬 상태에서, 하측 레그(23) 전체가 레그 수용부(110) 내측에 수용되어 본체(10)의 하부로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다. 또한, 하측 레그(23)의 하단부에 제공된 스퍼드캔(24)도 레그 수용부(110)의 내측에 수용되었을 때 본체(10)의 하부로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다.

하측 레그(23)는 부유식 구조물(1)이 항해 중일 때, 상측 레그(21)와 90도를 이루도록 회전되어 레그 수용부(110)의 내측에 수용된다. 이때, 레그 수용부(110)의 하측 개구부는 하측 레그(23)가 레그 수용부(110)의 내부에 수용된 상태에서 소정의 차폐판(미도시)에 의해 차폐될 수 있다. 이 경우, 레그 수용부(110)의 형성에 따른 운항 성능 저하를 최소화할 수 있다.

부유식 구조물(1)이 목적지에 도착하여, 잭업 모드로 전환하는 경우, 하측 레그(23)는 힌지부(25)를 중심으로 회전되어, 상측 레그(21)와 일직선인 상태가 된다. 이때, 레그(20)의 기둥부에는 상측 레그(21)와 하측 레그(23)가 일직선인 상태를 유지시키는 구속부(22)가 제공될 수 있다. 일 예로, 구속부(22)는 상측 레그(21)의 기둥부에 상하 방향으로 슬라이딩되는 원통 형상의 커버를 포함하고, 하측 레그(23)가 상측 레그(21)와 일직선 상태가 되면 커버가 상측 레그(21)로부터 하측으로 이동하여 상측 레그(21)의 기둥부와 하측 레그(23)의 기둥부를 동시에 감싸서 상측 레그(21)와 하측 레그(23)가 일직선인 상태를 유지할 수 있도록 하는 방법으로 운용될 수 있다.

레그(20)가 일직선 상태가 되면, 레그 지지부(30)는 레그(20)를 하방으로 이동시켜 레그(20)를 해저(B)에 박음으로써 부유식 구조물(1)은 잭업 상태로 전환할 수 있다.

본 실시예에서, 레그 지지부(30)에 삽입되어 이동되는 것은 상측 레그(21)만으로 제한될 수 있다. 즉, 레그 지지부(30)와 연동되기 위한 랙 기어 등의 구동력 전달 수단은 상측 레그(21)에만 제공이 되고, 하측 레그(23)에는 제공되지 않을 수 있다. 하측 레그(23)는 회전에 의해, 레그 수용부(110)로 수용되므로, 구동력 전달 수단이 형성되지 않아도 무방하다.

도 5는 도 1의 부유식 구조물의 레그가 접히는 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 레그가 접히는 모습을 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상측 레그(21)와 하측 레그(23)에는 하측 레그(23)를 회전시키는 구동력을 제공하는 구동부(26)가 제공된다.

구동부(26)는 상측 레그(21) 및 하측 레그(23) 중 어느 하나에 실린더의 단부가 고정되고 다른 하나에 피스톤의 단부가 고정되는 피스톤-실린더 장치(265)와, 실린더의 단부를 상측 레그(21) 및 하측 레그(23) 중 어느 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 1 브라켓(261)과, 피스톤의 단부를 상측 레그(21) 및 하측 레그(23) 중 다른 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 2 프라켓(262)을 포함할 수 있다.

피스톤-실린더 장치(265)는 피스톤이 실린더를 따라 왕복 운동할 수 있게 제공된 장치를 의미하며, 예를 들면 유압실린더장치일 수 있다. 피스톤-실린더 장치(265)는 일측이 상측 레그(21)에 회동 가능하게 결합되고, 타측이 하측 레그(23)에 회동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서는 실린더 부분이 상측 레그(21)에 회동 가능하게 결합되고, 피스톤 부분이 하측 레그(23)에 회동 가능하게 결합되는 것으로 도시하였으나, 그 방향은 서로 바뀔 수 있다. 즉, 제 1 브라켓(261)은 상측 레그(21)에 제공되고, 제 2 브라켓(262)은 하측 레그(23)에 제공될 수 있다.

한편, 상측 레그(21)는 제1 기둥부(211)와, 제1 기둥부(211)에 제공되는 랙 기어(212)와, 제1 기둥부(211)를 연결하는, 예컨대 3개의 제1 기둥부(211)를 서로 연결하여 삼각 트러스 구조를 형성하는 제1 연결부(213)를 포함할 수 있다.

또한, 하측 레그(23)는 접힌 상태에서 펴진 상태로 될 때 제1 기둥부(211)의 연장 방향에 대응하여 일치될 수 있는 제2 기둥부(231)와, 제2 기둥부(231)를 삼각 트러스 구조를 형성하도록 연결하는 제2 연결부(233)를 포함할 수 있다.

제 1 브라켓(261)은 힌지부(25)가 형성된 상측 레그(21)의 제1 기둥부(211)의 바깥쪽에 배치될 수 있으며, 힌지부(25)의 회전축과 동일한 방향의 회전축을 중심으로 피스톤-실린더 장치(265)가 회전될 수 있도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 피스톤-실린더 장치(265)의 회전 방향은 랙 기어(212)의 돌출 방향과 수직을 이룰 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 피스톤-실린더 장치(265)와 랙 기어(212)의 간섭을 방지할 수 있고, 피스톤-실린더 장치(265)를 충분한 길이로 형성할 수 있다.

제 2 브라켓(262)은 힌지부(25)가 형성된 하측 레그(23)의 제2 기둥부(231)에 형성될 수 있으며, 제 1 브라켓(261)과 동일한 방향의 회전축을 중심으로 피스톤-실린더 장치(265)가 회전될 수 있도록 설치될 수 있다.

일 예로, 제 1 브라켓(261)과 제 2 브라켓(262)은 각각 플레이트 형상의 두 개의 돌출부가 제1, 제2 기둥부(211, 231)로부터 돌출되는 형상으로 형성되고, 피스톤-실린더 장치(265)는 제 1 브라켓(261)과 제 2 브라켓(262)에 힌지 결합될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 구동부(26)가 하나의 기둥부에 제공되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 힌지부(25)가 두 개의 기둥부에 제공되고, 구동부(26)도 힌지부(25)가 설치된 기둥부에 두 개가 제공될 수도 있다.

부유식 구조물(1)이 잭업 상태일 때, 피스톤-실린더 장치(265)는 피스톤을 최대한 인출시켜, 하측 레그(23)가 상측 레그(21)와 일직선이 되도록 한다. 이 상태에서, 상측 레그(21)와 하측 레그(23)는 구속부(22)에 의해 구속되어 일직선 상태가 유지될 수 있다.

부유식 구조물(1)을 운항모드로 전환하고자 하는 경우, 상측 레그(21)와 하측 레그(23)의 구속을 해제하고, 피스톤-실린더 장치(265)에 동력을 인가한다. 피스톤이 실린더의 내측으로 인입되면서, 하측 레그(23)는 회전을 시작한다. 이와 동시에 피스톤-실린더 장치(265)는 제 1 브라켓(261)과 제 2 브라켓(262)을 중심으로 회전된다. 도 5의 그림을 참조하면, 하측 레그(23)가 회전되어 레그 수용부(110)로 수용될 때, 실린더는 제 1 브라켓(261)을 중심으로 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이때, 피스톤-실린더 장치(265)는 회동 공간(112)으로 진입하여 본체(10)와 간섭없이 안정적으로 회전될 수 있다.

피스톤-실린더 장치(265)는 하측 레그(23) 및 스퍼드캔(24)이 레그 수용부(110)의 내측으로 완전히 수용되어 본체(10)의 하측으로 돌출되는 부분이 없을 때까지 구동될 수 있다.

하측 레그(23)가 레그 수용부(110)에 모두 수용되면, 피스톤-실린더 장치(265)는 구동을 정지하여, 하측 레그(23)가 레그 수용부(110)에 수용된 상태를 유지시킬 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)의 작용 및 효과에 대해 설명하겠다.

부유식 구조물(1)은 레그(20)의 일부를 접어 본체(10)의 내부에 수용한 후 운항한다. 이 경우, 부유식 구조물(1)의 운항 시 본체(10)의 상부로 노출된 레그(20)의 길이를 종래에 비해 줄일 수 있다. 구체적으로, 종래에는 하측 레그(23)에 대응되는 부분까지 레그 지지부(30)를 통해 상방으로 이동시켜 스퍼드캔(24)이 본체(10)의 저부에 위치되도록 한 상태에서 운항을 하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)에 의하면 하측 레그(23)는 상방으로 이동될 필요없이 본체(10)의 레그 수용부(110)에 수용되면 되므로 그만큼 본체(10)의 상부로 노출되는 레그(20)의 길이를 줄일 수 있다.

본체(10)의 상부로 노출된 레그(20)의 길이가 줄어들고, 하측 레그(23)가 본체(10)의 하측에 수용됨으로써, 부유식 구조물(1)의 전체적인 무게 중심은 종래에 비해 아래쪽으로 이동하게 되므로, 바람, 파도 등에 의해 가해지는 외력에 의해 본체(10)가 덜 흔들리게 되므로 운항 안정성이 향상된다.

또한, 본체(10)의 상부로 노출된 레그(20)의 길이가 줄어듦으로 인해, 레그(20)에 가해지는 풍압의 크기가 약해지므로, 부유식 구조물(1)의 운항 효율을 향상시키고, 레그(20)에 가해지는 피로 하중의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본체(10)의 요동을 줄일 수 있으므로, 상측 레그(21)에 가해지는 모멘트의 크기를 줄여 레그(20)의 피로 하중을 줄일 수 있다. 따라서, 레그(20)의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.

또한, 부유식 구조물(1)이 본체(10)의 내측에 형성된 레그 수용부(110)에 하측 레그(23)를 접은 상태로 운항을 하기 때문에, 레그(20)가 부유식 구조물(1)의 운항에 저항으로 작용하는 요소를 최소화할 수 있다.

이와 같은 효과는, 레그 수용부(110)를 차폐판으로 차폐해, 해수가 레그 수용부(110) 내부로 유입되는 것을 방지할 경우 극대화될 수 있다.

또한, 종래에는 상측 레그(21)에 대응되는 부분뿐만 아니라, 하측 레그(23)에 대응되는 부분까지 레그 지지부(30)가 이동시켜야 잭업 상태로 전환할 수 있었지만, 부유식 구조물(1)은 상측 레그(21)만 하측 방향으로 이동시킴으로써 잭업 상태로 전환할 수 있으므로, 상대적으로 빠르게 잭업 상태로 전환할 수 있다. 또한, 잭업 상태에서 항해 모드로 전환할 때에도, 상측 레그(21)만 상방으로 이동시키면 되므로 상대적으로 빠르게 항해 모드로 전환할 수 있다.

또한, 하측 레그(21)는 레그 지지부(30)를 따라 움직이지 않아도 무방하므로, 하측 레그(21)에는 랙 기어가 형성되지 않아도 무방하다. 따라서, 레그(20) 전체의 중량 및 제조비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 레그(20)에 하측 레그(23)를 회동시키기 위한 구동부(26)를 직접 설치함으로써, 본체(10) 및 레그 수용부(110)의 주변 구조를 단순화시킬 수 있다. 특히, 레그 수용부(110)와 레그웰(W)의 연결 부분에 피스톤-실린더 장치(265)가 회동할 수 있는 회동 공간을 마련함으로써, 구동부(26)가 직접 레그(20)에 설치되더라도 레그 수용부(110)의 크기가 불필요하게 커지는 것을 방지할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1 : 부유식 구조물 2 : 피적재물
10 : 본체 110 : 레그 수용부
112 : 회동 공간 20 : 레그
21 : 상측 레그 23 : 하측 레그
211, 231 : 제1, 제2 기둥부 213, 233 : 제1, 제2 연결부
212 : 랙 기어 22 : 구속부
24 : 스퍼드캔 25 : 힌지부
26 : 구동부 261 : 제 1 브라켓
262 : 제 2 브라켓 265 : 피스톤-실린더 장치
30 : 레그 지지부 40 : 크레인

Claims (7)

1. 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물에 있어서,
   물에 부유할 수 있는 본체;
   상기 본체를 상하 방향으로 관통하며, 상측 레그와 상기 상측 레그에 대해 회전 가능하게 제공되는 하측 레그를 포함하는 레그;
   상기 레그에 설치되며, 상기 하측 레그를 회전시키는 구동력을 제공하는 구동부;
   상기 본체와 상기 레그를 상하 방향으로 상대 운동시키는 레그 지지부; 및
   상기 본체에 형성되며, 상기 하측 레그를 수용하는 레그 수용부를 포함하는 부유식 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 어느 하나에 실린더의 단부가 고정되고, 다른 하나에 피스톤의 단부가 고정되는 피스톤 실린더 장치;
   상기 실린더의 단부를 상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 어느 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 1 브라켓; 및
   상기 피스톤의 단부를 상기 상측 레그 및 상기 하측 레그 중 다른 하나에 회동 가능하게 고정시키는 제 2 브라켓을 포함하는 부유식 구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 레그는,
   상기 하측 레그의 회전 중심이 되는 힌지부; 및
   상기 상측 레그와 상기 하측 레그가 직선인 상태를 유지시키는 구속부를 포함하는 부유식 구조물.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 레그는 다수 개의 기둥부를 포함하고,
   상기 힌지부는 상기 기둥부 중 하나 이상에 제공되며,
   상기 구동부는 상기 힌지부가 제공된 상기 기둥부에 설치되는 부유식 구조물.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 상측 레그는,
   다수 개의 기둥부;
   상기 기둥부로부터 돌출되는 형태로 설치되는 랙 기어; 및
   상기 기둥부들을 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 피스톤-실린더 장치는, 상기 랙 기어가 돌출된 방향과 수직인 방향으로 회전 가능하게 제공되는 부유식 구조물.
6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 레그 수용부는 상기 본체에 형성된 레그웰과 공간적으로 연결되도록 형성되며,
   상기 레그 수용부와 상기 레그웰의 연결 부위에는 상기 피스톤-실린더 장치가 회전하며 진입될 수 있도록 회동 공간이 제공되는 부유식 구조물.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 회동 공간은 상기 레그 수용부의 상측의 상기 본체 일부가 절개되는 형태로 형성되는 부유식 구조물.

Images