KR101654588B1

KR101654588B1 - 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 계류라인 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템

Info

Publication number: KR101654588B1
Application number: KR1020140125868A
Authority: KR
Inventors: 최현준; 오영태; 전석희; 연동윤; 이창현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-09-06
Also published as: KR20160034654A

Abstract

본 발명은 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템에 관한 것으로, 상하 이동이 가능한 페어리드(fairlead)를 통해서 해상 환경상태에 따라 해양구조물 자체가 장력을 조절할 수 있으며, FPSO와 같은 해양구조물의 지속적인 운전을 가능하게 하고, 계류라인 자체의 피로 수명을 연장할 수 있으며, 다른 수송선(tanker, LNGC)에 오프 로딩할 때 페어리드의 위치조절을 통한 장력 컨트롤로 인해서 오프로딩 작업을 멈추지 않고 지속적으로 가능하게 한다.

Description

계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 계류라인 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템{TENSION ADJUSTING APPARATUS, TENSION ADJUSTING METHOD OF MOORING LINE, AND MOORING SYSTEM HAVING THE TENSION ADJUSTING APPARATUS}

본 발명은 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 상하 이동 가능한 페어리드를 설치하여 해상 환경상태에 따라 계류라인의 장력을 적절하게 조절할 수 있는 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 계류라인 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 계선 설비(moorings arrangement)라 함은 선박의 계박(繫泊)을 위해 사용되는 설비의 총칭으로, 대표적으로는 닻과 닻 사슬 및 닻줄 등이 있으며, 선수의 갑판 상에서 사슬 고리를 회전시켜서 사슬에 연결된 체인을 감아 올리고 내리는 양묘기(windlass)가 있고, 같은 목적의 캡스턴(capstan)도 있다. 이외에도 계류라인(로프)을 매어두기 위한 볼라드(bollard)와 비트(bit) 및 상기 계선 줄을 가이드 하기 위한 페어리드(fairlead) 등이 있다.

볼라드와 비트는 계류라인을 갑판 위에서 매어서 고정하기 위해 사용되며, 페어리드는 선박의 외부로 계류라인을 유도함과 동시에, 계류라인이 선박의 현측(舷側)에서 과도하게 구부러져 마찰손상이 일어나지 않도록 하기 위해 사용된다.

도 1과 도 2는 종래 2 연식 페어리드의 정면도 및 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 종래 페어리드(1)는 갑판 상에 설치되는 프레임(10)의 전방에 2개의 수평롤러(R 1)가 동일 수평축(S 1)을 통하여 설치되고, 그 후방에 3개의 수직 롤러(R 2)가 각각의 수직축(S 2)을 통하여 설치된다.

즉, 2개의 수평롤러(R 1)는 상기 프레임(10)의 양 측판(11)과 하나의 내 측판(13) 사이에 배치된 상태로 상기 양측 판(11)과 내 측판(13)의 측방으로부터 관통되는 하나의 수평축(S 1)에 의해 회전 가능하게 설치된다.

아울러, 3개의 수직롤러(R 2)는 상기 프레임(10)의 상판(15)과 하판(17) 사이에 횡 방향으로 일정간격 이격되어 설치되는 각 수직축(S 2)에 회전 가능하게 설치된다.

상기 페어리드(1)는 선박의 정박을 위하여 견인이나 접안 시, 선박의 외부에 위치되는 견인 선이나 고정 부이 등에 연결하기 위한 계류라인(20; 로프)을 선박의 현측으로부터 가이드 하여 마찰 등에 의한 손상을 방지한다.

해양구조물은 환경하중에 의해 6 자유도 운동으로 인해 계류라인에 장력이 가해진다.

과도한 장력은 계류라인의 BML(minimum breaking limit: 한계 장력 범위)을 초과함으로써 작업의 중단을 초래하고, 운용 비용을 증대시키며, 과도한 장력 자체가 계류라인에 자주 걸리게 되면 계류라인의 피로수명에도 큰 영향을 미치게 되는 데, 종래 페어리드는 고정 설치되는 구조이므로 수시로 급변하는 해상 환경에 따라 계류라인의 장력(tension)을 적절하게 조절하지 못하는 문제점이 있다.

국내 공개특허 제10-2014-0044153호 국내 공개특허 제10-2011-0133214호

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 상하 이동 가능한 페어리드를 설치하여 해상 환경상태에 따라 계류라인의 장력을 적절하게 조절할 수 있으며, FPSO와 같은 해양구조물의 지속적인 운전(operation)을 가능하게 하고, 계류라인 자체의 피로 수명을 연장할 수 있는 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 계류라인 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 계류 시스템은 계류라인 장력 조절장치를 구비한다.

본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절장치는 해양구조물을 계류하기 위하여 상기 해양구조물에 연결되는 다수의 계류라인, 상기 계류라인을 가이드 하기 위하여 상하로 이동 가능하게 설치되는 페어리드, 상기 계류라인의 장력을 감지하는 계류라인 장력 감지유닛, 상기 계류라인의 장력을 조절하기 위하여 상기 페어리드를 상하로 이동시키는 페어리드 이동유닛, 및 상기 계류라인 장력 감지유닛의 감지 신호에 따라 상기 이동유닛을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

상기 페어리드 이동유닛은 상기 페어리드가 장착되는 LM 블록, 상기 LM 블록이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물의 측면에 설치되는 LM 레일을 포함한다.

상기 페어리드 이동유닛은 상기 페어리드가 장착되는 이동블록, 상기 이동블록이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물의 측면에 설치되며, 양측에 랙크가 형성되는 가이드 레일, 상기 이동블록의 양측에 회전 가능하게 설치되어 상기 랙크와 치합되는 피니언 기어, 상기 피니언 기어를 회전시키기 위하여 상기 이동블록에 설치되는 구동모터를 포함한다.

상기 계류라인 장력 감지유닛은 로드셀일 수 있으며, 계류라인 상에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절방법은 다수의 계류라인이 해양구조물을 계류하는 단계, 상기 계류라인의 장력을 측정하는 단계, 측정한 장력 값과 기설정 장력 값을 비교 판단하는 단계, 및 비교 판단결과, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위를 벗어나는 경우 상기 페어리드를 하강시키거나 상승시켜서 상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계를 포함한다.

상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계에서는, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위의 미만일 경우에 상기 페어리드를 상방으로 이동시키고, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위의 초과일 경우에 상기 페어리드를 하방으로 이동시킨다.

상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계 이후에는, 계류라인에 걸리는 장력을 관제 센터에 설치된 모니터링 컴퓨터를 통해서 모니터링 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상하 이동이 가능한 페어리드(fairlead)를 통해서 해상 환경상태에 따라 해양구조물 자체가 장력을 조절할 수 있으며, FPSO와 같은 해양구조물의 지속적인 운전을 가능하게 하고, 계류라인 자체의 피로 수명을 연장할 수 있으며, 다른 수송선(tanker, LNGC)에 오프 로딩할 때 페어리드의 위치조절을 통한 장력 컨트롤로 인해서 오프 로딩 작업을 멈추지 않고 지속적으로 가능하게 한다.

도 1은 종래 페어리드의 정면도
도 2는 종래 페어리드의 종단면도
도 3은 본 발명의 계류 시스템 및 계류라인의 장력 조절장치를 사시도
도 4는 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절장치를 보인 구성도
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛을 보인 사시도
도 6a, 6b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛을 보인 단면도와 측면도
도 7은 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절방법을 보인 블록도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계류라인의 장력 조절장치, 계류라인의 장력 조절방법, 및 그 계류라인 장력 조절장치를 갖는 계류 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

해상상태에서 해상구조물을 계류시키기 위한 방법으로는 크게 스프레드 계류 시스템(spread mooring system), 터렛 계류 시스템(turret mooring system)으로 두 가지가 있는데, 스프레드 계류 시스템은 여러 개의 계류라인을 통해서 해양구조물의 움직임을 제한하여 일정한 포지션에 계류시키는 방식이다. 본 발명은 스프레드 계류 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 계류라인에 걸리는 장력은 일정하지 않으며 조류의 변동, 조수간만의 차이, 기상악화 등으로 인해 지속적으로 변화하는 특징이 있다. 우리나라(대한민국)의 경우 조수간만으로 인해 지역에 따라 해수면의 높이가 약 5~15m씩 달라지므로 그로 인해 계류라인에 걸리는 장력도 달라진다.

이와 같이 계류라인의 장력이 지속적으로 변하기 때문에 계류책임자는 특정 로프에 과도한 장력이 걸리지 않도록 수시로 감시해야 하고, 장력을 적절히 분배하기 위하여 계류라인을 적절히 풀거나 감아주어야 한다. 종래에는 계류라인에 걸리는 장력의 정도를 작업자의 경험이나 육안에만 의존하여 판단하고 있다.

도 3은 본 발명의 계류 시스템 및 계류라인의 장력 조절장치를 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절장치를 보인 구성도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 계류 시스템은 계류라인(L)을 가이드 하기 위한 페어리드(110)를 상하로 이동 가능하게 설치하고, 계류라인 장력 감지유닛(예를 들어, 로드셀)을 통해서 계류라인(L)의 장력을 감지하고, 해상 환경변화에 따라 계류라인(L)의 장력을 적절하게 조절할 수 있도록 계류라인의 장력 조절장치(100)를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계류라인의 장력 조절장치(100)는 해양구조물(A)을 계류하기 위하여 해양구조물(A)에 연결되는 다수의 계류라인(L), 상기 계류라인(L)을 가이드 하기 위하여 상하로 이동 가능하게 설치되는 페어리드(110), 상기 계류라인(L)의 장력을 센싱하는 계류라인 장력 감지유닛(120), 상기 계류라인(L)의 장력을 조절하기 위하여 상기 페어리드(110)를 상하로 이동시키는 페어리드 이동유닛(130), 및 상기 계류라인 장력 감지유닛(120)의 감지 신호에 따라 상기 페어리드 이동유닛(130)을 제어하는 제어유닛(140)을 포함한다.

본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절장치(100)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 계류라인 장력 감지유닛(120)에서 계류라인(L)의 장력을 감지하면, 제어유닛(140)에서는 계류라인 장력 감지유닛(120)의 감지 신호에 따라 페어리드 이동유닛(130)을 구동하여 페어리드(110)를 상하로 이동시키면서 계류라인 장력을 조절하도록 구성된다.

상기 계류라인(L)은 해양구조물(A)의 선수 측 양쪽에 각각 약 3-5개 정도가 계류되고, 선미 측 양쪽에도 각각 약 3-5개 정도가 계류될 수 있다. 각 계류라인(L)의 개수에 따라 페어리드(110)도 동일한 개수로 설치된다.

전술한 바와 같이, 페어리드(110)는 상기 페어리드 이동유닛(130)에 의해서 상하로 이동 가능하게 설치되는바, 페어리드(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(111) 내부 일측에 수평롤러(R 1)가 수평축(S 1)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 하우징(111) 내부 타측에 수직 롤러(R 2)가 수직축(S 2)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.

제어유닛(140)은 계류라인 장력 감지유닛(120), 예를 들어, 로드 셀(120)의 감지 신호에 따라 페어리드 이동유닛(130)을 제어한다. 로드 셀(120)은 계류라인(L) 상에 설치, 좀더 정확하게는 계류라인(L)의 탑 체인(미도시)에 설치될 수 있다. 탑 체인은 계류라인(L)의 일부로서 공지의 기술에 해당하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 페어리드 이동유닛의 실시 예에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛을 보인 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 상기 페어리드 이동유닛(130)은 LM 가이드로서 페어리드(110)가 장착되는 LM 블록(131)과, 상기 LM 블록(131)이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물(A)의 측면에 설치되는 LM 레일(133)을 포함한다.

LM 레일(133)은 해양구조물의 측면에 통상의 체결수단, 볼트 혹은 용접에 의해서 상하 방향으로 고정 설치되며, LM 레일(133)에는 LM 블록(131)이 상하 방향으로 슬라이드 될 수 있도록 구성된다. 상기 LM 블록(131)에는 페어리드(110)가 볼트로 고정 설치된다. LM 가이드는 공개특허 제10-2004-0023207호, 공개특허 제2002-0078218호에 개시된 공지의 이송장치로서 범용적으로 사용되는 것이므로 이에 관한 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛을 보인 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛(230)은 페어리드(110)가 장착되는 이동블록(231), 상기 이동블록(231)이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물(A)의 측면에 설치되며 양측에 랙크(rack)(232)가 형성되는 가이드 레일(233), 상기 이동블록(231)의 양측에 회전 가능하게 설치되어 상기 랙크(232)와 치합되는 피니언 기어(234), 상기 피니언 기어(235)를 회전시키기 위하여 상기 이동블록(231)에 설치되는 구동모터(235)를 포함한다.

제 2 실시 예에 따른 페어리드 이동유닛(230)의 작동을 살펴본다.

구동모터(235)의 구동에 의해서 피니언 기어(235)가 회전되면, 피니언 기어(235)와 랙크(232)의 치합 구조에 의해서 가이드 레일(233)을 따라 이동블록(231)이 이동을 한다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절방법을 보인 블록도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 계류라인의 장력 조절방법은 하우징(111) 내부 일측에 수평롤러(R 1)가 수평축(S 1)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 하우징(111) 내부 타측에 수직 롤러(R 2)가 수직축(S 2)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 페어리드(110)를 이용하여, 계류라인의 장력을 조절하는 방법으로서 다수의 계류라인(L)이 해양구조물(A)을 계류하는 단계(S 10), 상기 계류라인(L)의 장력을 측정하는 단계(S 20), 측정한 장력 값과 기설정 장력 값을 비교 판단하는 단계(S 30), 및 비교 판단결과, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위를 벗어나는 경우 상기 페어리드(110)를 하강시키거나 상승시켜서 상기 계류라인(L)의 장력을 조절하는 단계(S 40)를 포함한다.

상기 계류라인(L)의 장력을 측정하는 단계(S 20)에서는, 계류라인(L)에 설치된 로드 셀(120)에 의해서 계류라인(L)에 걸리는 장력을 지속적으로 감지한다.

조류의 변동, 조수간만의 차이, 기상악화 등으로 인해 계류라인(L)의 장력이 변동되는데, 로드 셀(120)에서 측정한 계류라인(L)의 장력이 기 설정 장력 값의 범위를 초과하는 경우, 계류라인(L)에 손상을 초래한다. 따라서 이러한 계류라인의 손상을 방지하기 위하여 계류라인(L)에 가해지는 장력을 줄여 주어야 한다. 즉, 상기 계류라인(L)의 장력을 조절하는 단계(S 40)에서는, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위의 초과일 경우에 상기 페어리드(110)를 하방으로 이동시킨다.

반대로, 계류라인(L)의 장력이 기설정 장력 값의 범위의 미만일 경우에 해양구조물(A)의 흔들림이 심해지거나 계류의 기능이 저하되므로, 이를 방지하기 위하여, 상기 페어리드(110)를 상방으로 이동시킨다.

상기 계류라인(L)의 장력을 조절하는 단계(S 40) 이후에는, 계류라인(L)에 걸리는 장력을 관제 센터에 설치된 모니터링 컴퓨터를 통해서 지속적으로 모니터링할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상하 이동이 가능한 페어리드(fairlead)를 통해서 해상 환경상태에 따라 해양구조물 자체가 장력을 조절할 수 있으며, FPSO와 같은 해양구조물의 지속적인 운전을 가능하게 하고, 계류라인 자체의 피로 수명을 연장할 수 있으며, 다른 수송선(tanker, LNGC)에 오프 로딩할 때 페어리드의 위치조절을 통한 장력 컨트롤로 인해서 오프 로딩 작업을 멈추지 않고 지속적으로 가능하게 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 계류라인 감지 유닛은 로드 셀에 한정되지 않으며, 로드 셀의 위치 또한 계류라인에 국한되지 않는다. 그리고 페어리드 이동수단 또한 다양한 변형 예가 가능함은 물론이다.

100: 계류라인의 장력 조절장치
110: 페어리드
120: 계류라인 장력 감지유닛
130: 페어리드 이동유닛
131: LM 블록
133: LM 레일
140: 제어유닛
230: 페어리드 이동유닛
231: 이동블록
232: 랙크(rack)
234: 피니언 기어
235: 구동모터
A: 해양구조물
L: 계류라인

Claims

해양구조물을 계류하기 위하여 상기 해양구조물에 연결되는 다수의 계류라인;
상기 계류라인을 가이드 하기 위하여 상하로 이동 가능하게 설치되는 페어리드;
상기 계류라인의 장력을 센싱하는 계류라인 장력 감지유닛;
상기 계류라인의 장력을 조절하기 위하여 상기 페어리드를 상하로 이동시키는 페어리드 이동유닛; 및
상기 계류라인 장력 감지유닛의 감지 신호에 따라 상기 페어리드 이동유닛을 제어하는 제어유닛을 포함하되,
상기 페어리드는 하우징(111) 내부 일측에 수평롤러(R 1)가 수평축(S 1)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 하우징(111) 내부 타측에 수직 롤러(R 2)가 수직축(S 2)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 계류라인의 장력 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 페어리드 이동유닛은
상기 페어리드가 장착되는 LM 블록;
상기 LM 블록이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물의 측면에 설치되는 LM 레일; 을 포함하는 것을 계류라인의 장력 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 페어리드 이동유닛은
상기 페어리드가 장착되는 이동블록;
상기 이동블록이 상하로 이동하기 위하여 상기 해양구조물의 측면에 설치되며, 양측에 랙크가 형성되는 가이드 레일;
상기 이동블록의 양측에 회전 가능하게 설치되어 상기 랙크와 치합되는 피니언 기어;
상기 피니언 기어를 회전시키기 위하여 상기 이동블록에 설치되는 구동모터;를 포함하는 계류라인의 장력 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 계류라인 장력 감지유닛은 로드셀인 것을 특징으로 하는 계류라인의 장력 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 계류라인 장력 감지유닛은 상기 계류라인 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 계류라인의 장력 조절장치.
청구항 4에 있어서,
상기 계류라인 장력 감지유닛은 상기 계류라인 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 계류라인의 장력 조절장치.
하우징(111) 내부 일측에 수평롤러(R 1)가 수평축(S 1)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 하우징(111) 내부 타측에 수직 롤러(R 2)가 수직축(S 2)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 페어리드(110)를 이용하여, 계류라인의 장력을 조절하는 방법에 있어서,
다수의 계류라인이 해양구조물을 계류하는 단계;
상기 계류라인의 장력을 측정하는 단계;
측정한 장력 값과 기설정 장력 값을 비교 판단하는 단계; 및
비교 판단결과, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위를 벗어나는 경우 상기 페어리드(110)를 하강시키거나 상승시켜서 상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계를 포함하는 계류라인의 장력 조절방법.
청구항 7에 있어서,
상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계에서는,
측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위의 미만일 경우에 상기 페어리드를 상방으로 이동시키고, 측정한 장력 값이 기설정 장력 값의 범위의 초과일 경우에 상기 페어리드를 하방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 계류라인의 장력 조절방법.
청구항 8에 있어서,
상기 계류라인의 장력을 조절하는 단계 이후에는,
계류라인에 걸리는 장력을 관제센터에 설치된 모니터링 컴퓨터를 통해서 모니터링하는 것을 특징으로 하는 계류라인의 장력 조절방법.
청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 항에 기재된 계류라인 장력 조절장치을 갖는 계류 시스템.