KR101527879B1 - 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법 - Google Patents

부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더(fender)의 충격력을 측정 가능한 동시에, 두 모형선의 계류시 모형선에 걸리는 계류 로프(mooring rope)의 장력(tension)을 측정할 수 있도록 구성되어, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 충격력과 장력에 대한 측정뿐만 아니라, 다양한 병렬계류 모형시험에 폭넓게 적용될 수 있는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법이 제공된다.

Description

부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법{Devices and method for model test of side-by-side floating bodies}
본 발명은 병렬계류된 선체의 모형시험을 위한 모형시험 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더와 로프 모형을 포함하여, 두 부유체 사이의 병렬계류 모형시험이 가능하도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 해양공학 수조와 같은 모형시험 조건에서 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 충돌을 방지하고 충격을 흡수하기 위한 펜더(fender) 장치에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같은 펜더의 밀어내는 힘을 견제하는 계류라인의 설치 전에 미리 전산기를 이용한 수치 시뮬레이션을 통하여 펜더 및 계류 라인에 가해지는 힘을 정확히 예측할 수 있도록 구성되는 장력측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 펜더(Fender)란, 안벽, 잔교, 돌핀 등의 계류시설의 전면에 설치하여 선박이 접안할 때, 또는, 계류 중 파랑이나 바람으로 동요할 때, 선체와 접안시설 사이에 충격력이나 마찰력이 작용하는 것을 방지하여 선체 및 구조물의 접촉으로 인한 손상을 막기 위해 선박 또는 계류시설의 법면에 설치하는 완충설비를 말한다.
또한, 이러한 펜더의 재료는, 일반적으로, 목재 또는 고무를 이용하는 경우가 많지만 그 외에 용수철을 이용하는 경우도 있다.
아울러, 펜더의 설치시에는, 펜더와 함께 계류 로프가 설치되며, 즉, 계류 로프(Mooring Rope)는 선박을 계류하기 위해 선박에 설치한 로프이다.
더 상세하게는, 도 1을 참조하면, 도 1은 상기한 바와 같은 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설의 사이에 설치되는 펜더와 계류 로프에 대한 종래기술의 예를 설명하기 위한 도면으로, 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(LNG FSRU(Liquefied Natural Gas Floating Storage Regasification Unit, 이하, LNG FSRU 또는 FSRU라 함)와 LNGC(LNG Carrier)가 펜더와 계류 로프를 통하여 서로 인접된 상태를 나타내는 도면이다.
즉, 예를 들면, 선체구조물과 선체구조물 사이에 설치되는 예로서, 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(LNG FSRU)(11)로부터 LNG를 운반하기 위해 LNG 운반선인 LNGC(LNG Carrier)(12)가 FSRU(11)에 인접할 때, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 펜더(13) 및 계류 로프(14)를 이용하여 FSRU(11)와 LNGC(12)를 연결하게 된다.
구체적으로는, 펜더(13)에 의해 FSRU(11)와 LNGC(12)의 충돌을 방지하고, 계류 로프(14)에 의해 FSRU(11)와 LNGC(12)가 이탈 또는 지나치게 이격되는 것을 방지한다.
여기서, 상기한 FSRU(11) 및 LNGC(12)의 충돌시 충격력을 흡수하면서 서로 일정 거리로 유지하기 위하여는, 펜더(13)와 계류 로프(14)가 각각 그러한 충격력과 장력을 견딜 수 있도록 선택되어 설치되어야 한다.
아울러, 펜더(13)나 계류 로프(14)가 주어지는 힘을 견디지 못하는 경우는 FSRU(11) 및 LNGC(12)의 충돌시 선박의 파손이나 이탈 또는 심한 경우 침몰 등의 사고가 발생할 수 있으므로, 펜더(13) 및 계류 로프(14)는 예상되는 힘보다도 더 큰 힘에 견딜 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.
그러나 펜더(13) 및 계류 로프(14)를 필요 이상으로 큰 힘에 대하여까지 견딜 수 있도록 설치하게 되면 그만큼 비용이나 자원 낭비 등의 문제가 발생하게 된다.
따라서 이러한 문제를 방지하기 위하여는, 펜더(13) 및 계류 로프(14)의 설치 전에 시뮬레이션을 통하여 어느 정도의 힘이 가해질 것인지를 미리 예측하고, 이에 맞추어 적절한 강도를 가지는 펜더(13) 및 계류 로프(14)를 선택하여 설치하는 것이 바람직하다.
그러나 상기한 FSRU(11) 및 LNGC(12) 이외에도, 실제 선박은 아무리 작은 선박이라 해도 실질적으로 매우 큰 대형의 물체에 해당하므로, 이들에 대하여 직접 시뮬레이션을 행한다는 것은 매우 어렵다는 문제가 있다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여는, 펜더 및 계류 로프의 설치 전에 모형시험을 이용한 시뮬레이션을 통하여 어느 정도의 힘이 가해질 것인지를 정확히 예측할 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 모형시험 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
즉, 상기한 바와 같은 펜더 장치에 대한 종래기술의 예로서, 예를 들면, 국제공개특허 WO 2012/012824호(2012.02.02.), 한국 등록특허공보 제10-2013-0114425호(2013.10.17.), 한국 등록특허공보 제10-1321300호(2013.10.16.) 및 한국 등록특허공보 제10-1282772호(2013.07.01.) 등과 같은 종래기술의 문헌에는 여러 가지 펜더 장치에 관한 기술내용이 제시된 바 있으나, 이들은 모두 실제 펜더 장치에 관한 것으로서, 상기한 바와 같이 모형시험을 통하여 펜더나 계류장치의 시뮬레이션을 행하고 그 결과를 바탕으로 실제 장치를 구현할 수 있도록 하기 위한 모형시험 장치나 방법은 제시된 바 없었다.
[선행기술문헌]
1. 국제공개특허 WO 2012/012824호(2012.02.02.)
2. 한국 등록특허공보 제10-2013-0114425호(2013.10.17.)
3. 한국 등록특허공보 제10-1321300호(2013.10.16.)
4. 한국 등록특허공보 제10-1282772호(2013.07.01.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더와 로프 모형을 포함하여, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더의 충격에 대한 완충작용과 충돌시 충격력을 측정할 수 있는 부유체의 병렬계류 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 계류시 선체구조물에 걸리는 계류 로프(Mooring Rope)의 장력(Tension)을 측정할 수 있도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 제공하고자 하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되어 충돌방지 및 충돌시 충격에 대한 완충작용을 하는 동시에, 충격력을 측정할 수 있도록 구성되는 펜더 구조물을 제공하고자 하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 계류시 걸리는 계류 로프의 장력을 측정할 수 있도록 구성되는 계류로프 구조물을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 충돌시 충격을 완화시키고 충격력을 측정할 수 있는 동시에, 계류시 걸리는 계류 로프의 장력을 함께 측정할 수 있도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서, 선박 또는 계류시설에 대한 모형 사이에 설치되어 충돌시의 충격을 완화시키는 펜더(fender)의 역할을 하는 동시에 충돌시의 충격력을 측정하기 위한 펜더 구조물; 및 각각의 상기 모형을 연결하는 계류 로프에 연결되어 상기 계류 로프에 걸리는 장력을 측정하기 위한 계류 로프 구조물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치가 제공된다.
여기서, 상기 펜더 구조물은, 상기 모형에 상기 펜더 구조물을 설치하기 위한 거치대; 상기 거치대의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀; 상기 로드셀에 연결되는 스프링; 상기 스프링에 연결되고 각각의 상기 모형 사이의 최대 및 최소 이격거리를 유지할 수 있도록 구성되는 거리유지부; 및 상기 거리유지부의 말단에 형성되어 충돌시의 충격을 완화하기 위한 완충부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거치대는, 상기 모형의 측면에 부착되기 위해 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성되고, 상기 거치대의 높이를 조절함으로써, 상기 거치대의 길이에 따라 상기 로드셀에 연결되는 상기 스프링의 인장력을 선택하여 사용 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 거리유지부는, 긴 막대 형태로 형성되어 와이어 또는 로프를 이용하여 도르래를 통해 상기 스프링과 연결되고, 연결부분에서 상기 와이어 또는 로프가 이탈하지 않도록 하기 위한 고정수단을 구비하며, 상기 거치대와 미리 정해진 일정 거리를 두고 이격되어 위치되고 중간 부분에서 고정핀에 의해 고정됨으로써, 미리 정해진 일정 각도 범위 내에서 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 거리유지부는, 상기 거리유지부의 각도가 최소 각도일 때 각 모형 사이의 거리가 최소 이격거리가 되며, 상기 거리유지부의 각도가 최대 각도일 때 각 모형 사이의 거리가 최대 이격거리가 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프링은, 상기 최대 이격거리일 때 인장력이 0이 되도록 설치됨으로써, 각각의 상기 모형이 최대 이격거리일 때 상기 로드셀에 걸리는 힘도 0이 되고, 각각의 상기 모형이 가까워질수록 상기 스프링에 인가되는 힘이 증가하여 상기 최소 이격거리가 되었을 때 상기 스프링 및 상기 로드셀에 인가되는 힘이 최대가 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기한 모형시험 장치는, 상기 거리유지부의 가동 범위와 상기 거치대의 높이 및 상기 스프링의 인장력을 선택함으로써, 각각의 상기 모형 사이의 최소 및 최대 이격거리를 임의로 설정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 완충부는, 고무를 포함하는 충격흡수재로 이루어지는 회전가능한 롤러 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 계류 로프 구조물은, 상기 모형에 상기 계류 로프 구조물을 설치하기 거치대; 상기 거치대의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀; 상기 로드셀에 연결되는 스프링; 및 상기 스프링에 계류 로프를 연결하기 위한 도르래부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 거치대는, 상기 모형의 측면에 부착되기 위해 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성되고, 상기 거치대의 높이를 조절함으로써, 상기 거치대의 길이에 따라 상기 로드셀에 연결되는 상기 스프링의 인장력을 선택하여 사용 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 도르래부는, 상기 거치대에 자유롭게 회전 가능하도록 설치되며, 상기 도르래부를 통하여 상기 스프링에 상기 계류 로프가 연결되는 것에 의해 각각의 상기 모형 사이의 거리에 따라 상기 계류 로프에 인가되는 인장력을 상기 로드셀에 의해 측정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용하여, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더의 충격력 및 계류 로프의 장력을 함께 측정 가능하도록 구성되는 모형시험 방법에 있어서, 실제 설치될 펜더 및 계류 로프의 물성을 결정하고, 결정된 값들을 모형의 경우로 환산한 후, 모형시험을 위한 선박과 펜더 구조물 및 계류 로프 구조물의 모형을 각각 제작하는 모형제작단계; 상기 모형제작단계에서 제작된 모형을 각각 설치하여 모형시험 모델을 구축하는 모델구축단계; 상기 모델구축단계에서 구현된 상기 모형시험 모델을 통하여 모형시험을 수행하여 상기 펜더 구조물에 작용하는 반력을 측정하고, 상기 계류 로프 구조물에 의해 각각의 계류 로프에 인가되는 장력을 각각 측정하는 측정단계; 및 상기 측정단계에서 측정된 값들에 근거하여 상기 펜더 구조물과 상기 계류 로프 구조물에 설치된 스프링의 특성을 각각 변경하는 것에 의해 측정값과 목표값 사이의 차이를 수정하는 수정단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모형시험 방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부유체의 병렬계류 모형시험에 있어서, 충돌시 펜더의 충격에 대한 완충작용과 함께 충돌시 충격력 및 계류시 모형선에 걸리는 계류 로프의 장력을 동시에 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 펜더 구조물과 계류로프의 본래의 목적에 더하여 충격력과 장력에 대한 측정이 가능한 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 펜더 구조물과 계류 로프에 설치할 수 있는 장력계의 높낮이를 상황에 따라서 변경 가능하고, 계류 로프에 장착되어 있는 도르레가 자유롭게 회전 가능하며, 아울러, 계류 로프 구조물 설치시 1축 로드셀과 도르레 사이의 거리도 조절 가능하도록 구성됨으로써, 어느 한 지점에 국한되지 않은 포괄적인 실험이 가능한 동시에 다양한 종류의 스프링이 장착 가능하여 다양한 병렬계류된 선체의 모형시험에 적용될 수 있는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 펜더 구조물의 중간에 두 모형선 간의 최대 이격거리와 최소 이격거리를 조절할 수 있도록 구성되고, 동시에, 최대, 최소 이격거리를 조절하는 부분의 와이어 연결부분에서 와이어의 이탈 현상을 방지할 수 있도록 구성됨으로써, 정확한 힘의 계측이 가능한 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 제공할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되어 충돌방지 및 충돌시 충격에 대한 완충작용을 하는 동시에, 충격력을 측정할 수 있도록 구성되는 펜더 구조물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 계류시 걸리는 계류 로프의 장력을 측정할 수 있도록 구성되는 계류로프 구조물을 제공할 수 있다.
도 1은 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설의 사이에 설치되는 펜더와 계류 로프에 대한 종래기술의 예를 설명하기 위한 도면면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서 펜더의 역할을 하는 동시에 펜더의 충격력을 측정하기 위한 펜더 구조물의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서 각각의 모형선을 연결하는 계류 로프에 연결되어 계류 로프에 걸리는 장력을 측정하기 위한 계류 로프 구조물의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용하여 선박 사이의 충격력 및 장력을 측정하는 모형시험 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
아울러, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 설명을 용이하게 하기 위해, LNG-FSRU 통합거동 모형 시험 중 다물체-계류-송출관 복합거동 모형시험에서 모형선과 모형선 사이에 설치되는 펜더의 충격에 대한 완충작용과 충돌시 충격력 및 두 모형선의 계류시 모형선에 걸리는 계류 로프의 장력을 동시에 측정할 수 있도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 예로 들어 본 발명을 설명하나, 본 발명은 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 상기한 바와 같은 모형시험뿐만 아니라, 실제 선체구조물과 선체구조물 또는 실제 선체구조물과 계류시설 사이에도 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더의 충격에 대한 완충작용과 충돌시 충격력을 측정할 수 있는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 계류시 선박에 걸리는 계류 로프(Mooring Rope)의 장력(Tension)을 측정할 수 있도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되어 충돌방지 및 충돌시 충격에 대한 완충작용을 하는 동시에, 펜더의 충격력을 측정할 수 있도록 구성되는 펜더 구조물에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 계류시 걸리는 계류 로프의 장력을 측정할 수 있도록 구성되는 계류로프 구조물에 관한 것이다.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 모형선 사이에 설치되어 충돌시의 충격을 완화시키는 펜더의 역할을 하는 동시에 충돌시의 충격력을 측정하기 위한 펜더 구조물(20)과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 모형선을 연결하는 계류 로프에 연결되어 계류 로프에 걸리는 장력을 측정하기 위한 계류 로프 구조물(30)을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용하면, 각각의 모형을 제작하고 이들 모형에 상기한 펜더 구조물(20)과 계류 로프 구조물(30)을 각각 연결하여, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같은 모형시험 모델을 구축하고, 이러한 모형시험 모델을 통하여 충돌시의 충격력 및 로프에 인가되는 장력을 각각 측정한 다음, 측정된 값을 실제의 경우로 환산함으로써 실제 충격력 및 장력을 알 수 있게 된다.
계속해서, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서 펜더의 역할을 하는 동시에 펜더의 충격력을 측정하기 위한 펜더 구조물(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 펜더 구조물(20)은, 모형선에 상기 펜더 구조물을 설치하기 거치대(21)와, 상기 거치대(21)의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀(22) 및 상기 로드셀(22)에 연결되는 스프링(23)과, 상기 스프링(23)에 연결되고 두 모형 간의 최대 및 최소 이격거리를 유지할 수 있도록 구성되는 거리유지부(24) 및 상기 거리유지부(24)의 말단에 형성되어 충돌시의 충격을 완화하기 위한 완충부(25)를 포함하여 이루어진다.
더 상세하게는, 상기한 거치대(21)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 모형선의 측면에 부착되기 위해 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반과 같은 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성된다.
또한, 상기한 로드셀(22)은, 예를 들면, 1축 로드셀로 구성될 수 있고, 아울러, 상기한 스프링(23)은, 거치대(21)의 길이에 따라 선택하여 사용 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이 거치대(21)의 높이를 조절함으로써, 상단부에 설치되는 로드셀(22)에 연결되는 스프링(23)의 인장력을 조절할 수 있도록 구성된다.
더욱이, 상기한 거리유지부(24)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 긴 막대 형태로 형성되며, 도르래(26)를 통해 와이어 또는 로프 등을 이용하여 스프링(23)과 연결되고, 이때, 도시되지는 않았으나, 연결부분에서 상기한 와이어 또는 로프가 이탈하지 않도록 별도의 고정수단을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기한 거리유지부(24)는, 거치대(21)와 약간의 거리를 두고 이격되어 그 중간 부분에서 고정핀(27) 등에 의해 고정됨으로써, 미리 정해진 일정 각도(θ) 범위 내에서 움직일 수 있도록 구성된다.
즉, 상기한 거리유지부(24)가 최소 각도(0°)일 때 각 모형선 사이의 거리는 최소 이격거리가 되며, 거리유지부(24)가 최대 각도(θ)일 때 각 모형선 사이의 거리는 최대 이격거리가 된다.
또한, 상기한 스프링(23)은, 각 모형선이 최대 이격거리일 때 텐션이 0이 되도록 하여 설치되며, 즉, 각 모형선이 최대로 떨어져 있으면 스프링(23)에 아무런 힘이 인가되지 않으므로 로드셀(22)에 걸리는 힘도 0이 되고, 각 모형선이 점점 가까워질수록 스프링(23)에 걸리는 힘이 증가하여 최소 이격거리가 되었을 때 스프링(23) 및 로드셀(22)에 걸리는 힘이 최대가 된다.
따라서 상기한 바와 같이 거리유지부(24)의 가동 범위(각도)와 거치대(21)의 높이 및 스프링(23)의 인장력(길이)을 적절히 선택함으로써, 각 모형선 사이의 최소 및 최대 이격거리를 임의로 용이하게 설정 가능하다.
아울러, 최소 이격거리를 0으로 되도록 설정하면, 이때의 로드셀(22) 및 스프링(23)에 인가되는 힘을 측정하여 각 모형선이 충돌하였을 때의 충격력을 계산할 수 있다.
이때, 거리유지부(24)의 끝 부분에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 완충부(25)를 형성하여 모형선의 파손 등을 방지하며, 여기서, 상기한 완충부(25)는, 예를 들면, 고무 등의 충격흡수재로 이루어지고 회전가능한 롤러 형태로 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 구성된 펜더 구조물(20)을 각 모형선 사이에 설치함으로써, 기존의 펜더와 같은 역할을 하는 동시에, 선박 충돌시의 충격력을 용이하게 시뮬레이션하여 산출할 수 있다.
계속해서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치의 계류 로프 구조물(30)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서 각각의 모형선을 연결하는 계류 로프에 연결되어 계류 로프에 걸리는 장력을 측정하기 위한 계류 로프 구조물(30)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 계류 로프 구조물(30)은, 모형선에 상기 계류 로프 구조물을 설치하기 거치대(31)와, 상기 거치대(31)의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀(32) 및 상기 로드셀(32)에 연결되는 스프링(33)을 포함하여 구성되는 점은 상기한 펜더 구조물(20)과 유사하다.
그러나 본 실시예에 따른 계류 로프 구조물(30)은, 두 모형 간의 최대 및 최소 이격거리를 유지할 수 있도록 구성되는 거리유지부(24) 및 상기 거리유지부(24)의 말단에 형성되어 충돌시의 충격을 완화하기 위한 완충부(25) 대신에, 계류 로프에 연결되는 도르래부(34)를 포함하여 구성되는 점이 다르다.
더 상세하게는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 거치대(31)는, 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반과 같은 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성된다.
또한, 상기한 로드셀(32)은, 예를 들면, 1축 로드셀로 구성될 수 있고, 아울러, 상기한 스프링(33)은, 거치대(31)의 길이에 따라 선택하여 사용 가능하도록 구성됨으로써, 거치대(31)의 높이를 조절하는 것에 의해 로드셀(32)에 연결되는 스프링(33)의 인장력을 조절할 수 있도록 구성되는 점은 상기한 펜더 구조물(20)과 유사하다.
그러나 계류 로프 구조물(30)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하단의 도르래부(34)를 통하여 스프링(33)의 타단에 계류 로프(35)가 연결되고, 이와 같이 로드셀(32)과 스프링(33)에 계류 로프(35)가 직접 연결됨으로써, 모형선의 거리에 따라 계류 로프(35)에 걸리는 인장력을 로드셀(32)과 스프링(33)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 로드셀(32)과 스프링(33)에 의해 측정된 값을 실제의 경우에 맞도록 환산함으로써, 다양한 경우에 대하여 계류 로프의 요구되는 강도 등과 같은 물리적 특성을 용이하게 시뮬레이션하고, 실제 계류 로프의 선택시 이를 반영할 수 있다.
아울러, 상기한 도르래부(34)는, 거치대(31)에 자유롭게 회전 가능하게 설치됨으로써, 어느 한 지점에 국한되는 것이 아니라 설치위치나 방향에 관계없이 폭넓은 측정이 가능하도록 구성된다.
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 펜더 구조물(20)과 계류 로프 구조물(30)을 각각 구성하여 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 구현함으로써, 병렬계류 모형시험에서 두 모형이 계류되었을 경우 계류된 두 모형에서 발생될 수 있는 충격과 손상을 방지하는 본래의 기능과 동시에, 각 모형 간에 작용하는 충격력이나 장력 등의 힘의 계측이 가능해진다.
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 구현할 수 있다.
계속해서, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용한 모형시험 방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용하여 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 충격력 및 장력을 측정하는 모형시험 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
더 상세하게는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용한 모형시험 방법은, 먼저, 실제 설치될 펜더 및 계류 로프의 물성을 결정하고 결정된 값들을 모형의 경우로 환산한 후, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이 하여, 모형시험을 위한 모형을 각각 제작한다(단계 S41).
이어서, 상기 단계에서 제작된 모형에, 도 2에 나타낸 바와 같은 펜더 구조물과 도 3에 나타낸 바와 같은 계류 로프 구조물을 각각 설치하여, 모형시험 모델을 구축한다(단계 S42).
다음으로, 상기 단계에서 구현된 모형시험 모델을 통하여 모형시험을 수행하여 펜더 구조물에 작용하는 반력을 측정하고, 계류 로프 구조물에 의해 각각의 계류 로프에 인가되는 장력을 각각 측정한다(단계 S43).
계속해서, 상기 단계에서 측정된 값들에 근거하여, 펜더 구조물과 계류 로프 구조물의 각각의 스프링 끝단의 위치를 조정하여 측정된 값들과 목표한 펜더 반력 및 계류장력의 차이를 수정한다(단계 S44).
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용한 모형시험 방법을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 구현함으로써, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째로, 본 발명에 따르면, 펜더 구조물과 계류 로프의 본래의 목적과 동시에 모형선에 작용하는 충격력과 장력에 대한 측정이 가능하게 된다.
둘째로, 본 발명에 따르면, 펜더 구조물과 계류 로프에 설치할 수 있는 장력계의 높낮이를 상황에 따라서 변경 가능하므로 다양한 병렬계류된 선체의 모형시험에 적용 가능하다.
셋째로, 본 발명에 따르면, 계류 로프에 장착되어 있는 도르레가 180도 자유롭게 회전 가능하도록 구성됨으로써, 어느 한 지점에 국한되지 않은 포괄적인 실험이 가능하다.
넷째로, 본 발명에 따르면, 펜더 구조물의 중간에 두 모형선 간의 최대 이격거리와 최소 이격거리를 조절할 수 있는 구조 및 이러한 최대, 최소 이격거리를 조절하는 부분의 와이어 연결부분에서 와이어의 이탈 현상을 방지할 수 있도록 와이어의 연결부위에 와이어를 고정 가능하도록 구성됨으로써, 정확한 힘의 계측이 가능하다.
다섯째로, 본 발명에 따르면, 계류 로프 구조물 설치 시 1축 로드셀과 도르레 사이의 거리가 조절 가능하므로, 다양한 종류의 스프링이 장착 가능하여 여러 가지 다양한 실험에 적용 가능하다.
여기서, 상기에 설명한 본 발명의 실시예에서는, 설명을 용이하게 하기 위해 LNG-FSRU 통합거동 모형 시험을 위한 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법을 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 바와 같은 모형시험뿐만 아니라, 실제 선체구조물과 선체구조물 및 실제 선체구조물과 계류시설 사이에도 폭넓게 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 부유체의 병렬계류 모형시험 장치 및 이를 이용한 모형시험 방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
11. LNG FSRU 12. LNGC
13. 펜더 14. 계류 로프
20. 팬더 구조물 21. 거치대
22. 로드셀 23. 스프링
24. 거리유지부 25. 완충부
26. 도르래 27. 고정핀
30. 계류 로프 구조물 31. 거치대
32. 로드셀 33. 스프링
34. 도르래부 35. 계류 로프

Claims (12)

  1. 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이의 충돌시 충격을 완화시키고 충격력을 측정할 수 있는 동시에, 계류시 걸리는 계류 로프의 장력을 함께 측정할 수 있도록 구성되는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치에 있어서,
    선체구조물 또는 계류시설에 대한 모형 사이에 설치되어 충돌시의 충격을 완화시키는 펜더(fender)의 역할을 하는 동시에 충돌시의 충격력을 측정하기 위한 펜더 구조물; 및
    각각의 상기 모형을 연결하는 계류 로프에 연결되어 상기 계류 로프에 걸리는 장력을 측정하기 위한 계류 로프 구조물;을 포함하고,
    상기 펜더 구조물은,
    상기 모형에 상기 펜더 구조물을 설치하기 위한 거치대;
    상기 거치대의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀;
    상기 로드셀에 연결되는 스프링;
    상기 스프링에 연결되고 각각의 상기 모형 사이의 최대 및 최소 이격거리를 유지할 수 있도록 구성되는 거리유지부; 및
    상기 거리유지부의 말단에 형성되어 충돌시의 충격을 완화하기 위한 완충부;를 포함하며,
    상기 거치대는,
    상기 모형의 측면에 부착되기 위해 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성되고,
    상기 거치대의 높이를 조절함으로써, 상기 거치대의 길이에 따라 상기 로드셀에 연결되는 상기 스프링의 인장력을 선택하여 사용 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 거리유지부는,
    긴 막대 형태로 형성되어 와이어 또는 로프를 이용하여 도르래를 통해 상기 스프링과 연결되고, 연결부분에서 상기 와이어 또는 로프가 이탈하지 않도록 하기 위한 고정수단을 구비하며,
    상기 거치대와 미리 정해진 일정 거리를 두고 이격되어 위치되고 중간 부분에서 고정핀에 의해 고정됨으로써, 미리 정해진 일정 각도 범위 내에서 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 거리유지부는,
    상기 거리유지부의 각도가 최소 각도일 때 각 모형 사이의 거리가 최소 이격거리가 되며,
    상기 거리유지부의 각도가 최대 각도일 때 각 모형 사이의 거리가 최대 이격거리가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스프링은,
    상기 최대 이격거리일 때 인장력이 0이 되도록 설치됨으로써, 각각의 상기 모형이 최대 이격거리일 때 상기 로드셀에 걸리는 힘도 0이 되고,
    각각의 상기 모형이 가까워질수록 상기 스프링에 인가되는 힘이 증가하여 상기 최소 이격거리가 되었을 때 상기 스프링 및 상기 로드셀에 인가되는 힘이 최대가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 모형시험 장치는,
    상기 거리유지부의 가동 범위와 상기 거치대의 높이 및 상기 스프링의 인장력을 선택함으로써, 각각의 상기 모형 사이의 최소 및 최대 이격거리를 임의로 설정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 완충부는,
    고무를 포함하는 충격흡수재로 이루어지는 회전가능한 롤러 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 계류 로프 구조물은,
    상기 모형에 상기 계류 로프 구조물을 설치하기 거치대;
    상기 거치대의 상단부의 일측에 설치되는 로드셀;
    상기 로드셀에 연결되는 스프링; 및
    상기 스프링에 계류 로프를 연결하기 위한 도르래부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 거치대는,
    상기 모형의 측면에 부착되기 위해 수직 방향으로 긴 바(bar)에 다수의 선반 형태의 구조물이 조립되어 그 높이를 조절 가능하도록 구성되고,
    상기 거치대의 높이를 조절함으로써, 상기 거치대의 길이에 따라 상기 로드셀에 연결되는 상기 스프링의 인장력을 선택하여 사용 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 도르래부는,
    상기 거치대에 자유롭게 회전 가능하도록 설치되며,
    상기 도르래부를 통하여 상기 스프링에 상기 계류 로프가 연결되는 것에 의해 각각의 상기 모형 사이의 거리에 따라 상기 계류 로프에 인가되는 인장력을 상기 로드셀에 의해 측정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치.
  12. 청구항 1항 및 청구항 4 내지 청구항 11항 중 어느 한 항에 기재된 부유체의 병렬계류 모형시험을 위한 모형시험 장치를 이용하여, 선체구조물과 선체구조물 또는 선체구조물과 계류시설 사이에 설치되는 펜더의 충격력 및 계류 로프의 장력을 함께 측정 가능하도록 구성되는 모형시험 방법에 있어서,
    실제 설치될 펜더 및 계류 로프의 물성을 결정하고, 결정된 값들을 모형의 경우로 환산한 후, 모형시험을 위한 선박과 펜더 구조물 및 계류 로프 구조물의 모형을 각각 제작하는 모형제작단계;
    상기 모형제작단계에서 제작된 모형을 각각 설치하여 모형시험 모델을 구축하는 모델구축단계;
    상기 모델구축단계에서 구현된 상기 모형시험 모델을 통하여 모형시험을 수행하여 상기 펜더 구조물에 작용하는 반력을 측정하고, 상기 계류 로프 구조물에 의해 각각의 계류 로프에 인가되는 장력을 각각 측정하는 측정단계; 및
    상기 측정단계에서 측정된 값들에 근거하여 상기 펜더 구조물과 상기 계류 로프 구조물에 설치된 스프링의 특성을 각각 변경하는 것에 의해 측정값과 목표값 사이의 차이를 수정하는 수정단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모형시험 방법.
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