KR101712143B1 - 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치 - Google Patents

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Abstract

부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 구조물의 레그를 이루는 코드부와 랙기어부가 이루는 일측 경계부 및 타측 경계부에 각각 배치되는 복수개의 차단부재; 및 상기 코드부의 내측을 따라 배치되며 상기 복수 개의 차단부재를 서로 연결하여 상기 코드부에 고정되도록 하며, 용접 종료후 상기 차단부재와 분리되어 제거되는 연결부재를 포함하는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 제공될 수 있다.

Description

부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치{SUPPORTING DEVICE FOR MANUFACTURING LEG OF FLOATING STRUCTURE}
본 발명은 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치에 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 이슈화되지 않는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다.
최근, 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(Jack-up 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 선체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저 지반에 박은 후, 선체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 선체를 레그를 따라 들어올린다. 선체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 선체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.
한편, 위와 같이 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물의 다른 예로서, 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)이 있다. 잭업 플랫폼은 시추를 위한 데릭을 포함하며, 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저 지반에 박은 후, 선체를 레그를 따라 들어올린다. 잭업 플랫폼은 선체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하며, 시추 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.
이러한 부유식 구조물은 잭업 모드에서 레그를 해저 지반에 침투(penetration)시킨다. 레그의 하단부에는 해저 지반으로의 침투를 용이하게 하고 파지력을 높이기 위한 스퍼드캔(Spud-can)이 제공되며, 레그는 해저 지반으로 일정 깊이 침투함으로써 스퍼드캔이 해저 지반에 고정된다.
일반적으로 부유식 구조물에서 레그는 삼각 트러스 구조로 형성될 수 있으며, 기둥 역할을 수행하는 코드와, 상기 코드에 결합되고 코드의 양측으로 쌍을 이루면서 돌출되어 코드의 길이 방향을 따라 연장되는 랙기어를 포함할 수 있다.
부유식 구조물의 레그는 코드와 랙기어의 용접을 통해 제조될 수 있는데, 코드와 랙기어의 용접시 용융된 용접비드가 코드 내측으로 흘러 들어가는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 종래에는 이를 방지하기 위해 코드 내측부와 랙기어의 경계부에 용접비드의 유입을 차단하기 위한 백플레이트를 설치하는데, 레그 제조시 백플레이트를 설치하는 작업은 비고정 상태로 놓여 있는 백플레이트의 움직임에 의해 매우 까다롭고 많은 시간을 필요로 하여 레그의 제조 생산성을 저하시키는 문제를 초래할 수 있다.
또한, 종래 부유식 구조물의 레그 제조시 백플레이트가 움직이는 문제로 인하여 코드와 랙기어가 정상적으로 용접되지 않고 불량이 발생하여 레그의 품질이 저하되는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2014-0003225 (2014. 01. 09 공개)
본 발명의 실시예는, 부유식 구조물의 레그 제조시 코드와 랙기어를 용이하게 용접하여 레그 생산성을 향상시킬 수 있는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 부유식 구조물의 레그 제조시 고도의 숙련자가 아니어도 용접 불량이 발생하지 않도록 함으로써 레그 품질을 향상시킬 수 있는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 구조물의 레그를 이루는 코드부와 랙기어부가 이루는 일측 경계부 및 타측 경계부에 각각 배치되는 복수개의 차단부재; 및 상기 코드부의 내측을 따라 배치되며 상기 복수 개의 차단부재를 서로 연결하여 상기 코드부에 고정되도록 하며, 용접 종료후 상기 차단부재와 분리되어 제거되는 연결부재를 포함하는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 제공될 수 있다.
상기 연결부재는, 곡률을 갖는 상기 코드부의 내측에 밀착되도록 펴지는 성질을 갖는 탄성체일 수 있다.
상기 연결부재에는, 상기 코드부에 용이하게 탈부착될 수 있도록 자석부가 구비될 수 있다.
상기 연결부재에는, 상기 차단부재와 용이하게 결합 또는 분리될 수 있도록 양단에 결합수단이 구비되며, 상기 결합수단은, 상기 차단부재에 형성된 결합부; 및 상기 결합부에 끼워져 결합되며, 탄성 수축 가능하게 이루어진 결합구를 포함할 수 있다.
또한 상기 결합구는, 1쌍이 짝을 이루어 서로 마주보게 배치되는 결합편;
상기 결합편 사이에 설치되는 탄성부재; 및 상기 결합편과 상기 탄성부재가 설치되는 하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 연결부재는, 복수 개의 연결블록; 및 상기 연결블록을 연결하는 힌지부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 부유식 구조물의 레그 제조시 코드와 랙기어를 용이하게 용접할 수 있기 때문에 레그 제조가 간편하고 제조 시간이 단출되어 전체적인 레그 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 부유식 구조물의 레그 제조시 고도의 숙련자가 아니어도 용접 불량이 발생하지 않기 때문에 레그 품질이 향상될 수 있다.
도1은 부유식 구조물의 잭업 상태를 나타낸 측면도,
도2는 부유식 구조물의 레그를 개략적으로 나타낸 도1의 A-A선에 대한 평면도,
도3은 도2의 "B"부위를 확대한 것으로서 코드부와 랙기어부가 용접된 상태를 부분적으로 나타낸 평면도,
도4는 코드부와 랙기어부의 용접 전에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 설치된 상태를 나타낸 평면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 나타낸 평면도,
도6은 도5의 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 "C"방향에서 바라 본 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도1은 부유식 구조물의 잭업 상태를 나타낸 측면도이고, 도2는 부유식 구조물의 레그를 개략적으로 나타낸 도1의 평면도이며, 도3은 도2의 "B"부위를 확대한 것으로서 코드부와 랙기어부가 용접된 상태를 부분적으로 나타낸 평면도이다.
먼저 도1 및 도2를 참조하면, 부유식 구조물(10)은 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind TurCine InstBllBtion Vessel) 또는 잭업 플랫폼(JBck-up PlBtform)일 수 있지만, 본 실시예에서는 부유식 구조물(10)이 풍력 발전기 설치 선박인 것을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 후술할 잭업 모드를 갖는 부유식 구조물(10)은 모두 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
또한 부유식 구조물(10)의 레그(20)는 선체(11)에 상하방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있는데, 해저 지반에 대한 지지력을 향상시키기 위해 해저 지반의 지형에 맞추어 레그(20)의 높이 및 지지 구조가 가변될 수 있다.
상기 레그(20)는 선체(11)를 상하방향으로 관통하여 설치되고, 작업 상태에서 선체(11)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 보유하며, 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 레그(20)는 기둥 역할을 하는 코드부(chord portion, 21)와, 상기 코드부(21)의 양측으로 돌출되어 코드부(21)의 길이방향(상하방향)을 따라 연장되는 랙기어부(rack gear portion, 22)를 포함할 수 있다.
도3을 참조하면, 상기 코드부(21)와 상기 랙기어부(22)는 용접에 의해 서로 결합될 수 있는바, 상기 코드부(21)와 랙기어부(22)를 도3에 도시된 바와 같이 서로 적절한 위치에 배치시켜 놓고 용접을 통해 서로 일체가 되도록 결합할 수 있다. 이때 용융된 용접비드(30)가 코드부(21) 및 랙기어부(22)가 이루는 경계부 사이의 틈새를 통해 코드부(21) 내측으로 유입될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 종래에는 코드부(21)와 랙기어부(22)가 이루는 경계부에 백플레이트가 설치된다. 그러나 종래 백플레이트는 앞에서 설명한 바와 같은 제반 문제점을 가지고 있기 때문에 이를 해결하기 위해 종래 백플레이트 대신에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 사용될 수 있다.
참고로, 도3은 코드부(21)와 랙기어부(22)의 용접 후 상태를 나타낸 것으로 본 실시예의 레그 제조용 보조장치 중에서 용접비드(30)가 코드부(21) 내측으로 유입되는 것을 방지하는 차단부재(100)만 남아 있는 모습을 나타낸 것인바, 본 실시예의 일 구성인 연결부재(200)는 용접 후 차단부재(100)와 분리되어 제거되기 때문에 실제의 레그(20) 상태를 보여주는 도3에 도시되지 않을 수 있다.
이하, 도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구좀루의 레그 제조용 보조장치에 대하여 설명한다.
도4는 코드부와 랙기어부의 용접 전에 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 설치된 상태를 나타낸 평면도이고, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 나타낸 평면도이며, 도6은 도5의 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치를 "C"방향에서 바라 본 구성도이다.
도4는 도3과 대별되는 도면으로서 상기 코드부(21)와 랙기어부(22)를 서로 용접하기 전에 용접비드(30)가 코드부(21) 내측으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 본 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치가 설치된 상태를 나타낸다.
도4는 용접 작업 전 또는 용접 직후를 나타낸 것이기 때문에 도3과 달리 차단부재(100)와 연결부재(200)가 모두 도시되어 있으며, 이 상태에서 용접이 완전히 종료되면 상기 연결부재(200)가 차단부재(100)로부터 분리됨으로써 도3과 같은 상태가 될 수 있다.
한편, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치는 차단부재(100) 및 연결부재(200)를 포함할 수 있다.
상기 차단부재(100)는 부유식 구조물(10)의 레그(20)를 이루는 코드부(21)와 랙기어부(22)의 용접시 용접비드(30)가 상기 코드부(21) 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 코드부(21)의 내측과 상기 랙기어부(22)가 이루는 일측 경계부 및 타측 경계부에 각각 배치될 수 있도록 복수 개가 마련될 수 있다.
구체적으로, 도4에 도시된 바와 같이 랙기어부(22)를 사이에 두고 일측과 타측에 각각 코드부(21)가 배치되는 레그(20)의 구조상 어느 하나의 코드부(21)와 랙기어부(22)가 이루는 경계부는 총 2곳이 생성될 수 있다. 따라서, 상기 차단부는 그 2곳 즉, 일측 경계부와 타측 경계부에 각각 배치되어 코드부(21)와 랙기어부(22) 사이의 틈새를 통해 코드부(21) 내부로 용융된 용접비드(30)가 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 연결부재(200)는 도4에 도시된 바와 같이 코드부(21)의 내측을 따라 배치되는 것으로 상기 복수 개의 차단부재(100)를 서로 연결하여 상기 코드부(21)에 일시 고정시킴으로써 용접시 상기 차단부재(100)가 움직이지 않도록 하여 용접비드(30)의 유입을 효과적으로 차단하도록 하고 용접 품질을 높이는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 연결부재(200)는 용접이 종료된 후에는 상기 차단부재(100)와 분리되어 상기 코드부(21)로부터 제거될 수 있다.(도3 참조)
여기서, 상기 연결부재(200)는 소정의 곡률반경을 갖는 상기 코드부(21)의 내측에 밀착될 수 있도록 펴지는 성질을 갖는 탄성체로 이루어질 수 있다. 즉, 외력이 가해지지 않는 상태에서 상기 연결부재(200)는 직선 상태가 되며 항상 그 직선상태를 유지하려는 탄성력을 보유할 수 있다. 따라서, 곡률을 갖는 상기 코드부(21)의 내측에 설치될 경우 자체 탄성력에 의해 펴지는 힘이 작용하기 때문에 별도의 고정수단이 없더라도 상기 코드부(21) 내측에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 연결부재(200)가 상기 코드부(21)에 용이하게 고정될 수 있도록 상기 연결부재(200)에는 자석부(210)가 구비될 수 있다. 상기 자석부(210)는 상기 연결부재(200)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치됨으로써 상기 연결부재(200)가 코드부(21)에 용이하게 부착될 수 있도록 하며, 용접 후 제거시에도 코드부(21)로부터 용이하게 탈거될 수 있도록 한다.
한편, 상기 연결부재(200)는 용접 후 상기 차단부재(100)와 분리될 수 있는바, 연결부재(200)가 차단부재(100)와 용이하게 결합 또는 분리될 수 있도록 상기 연결부재(200)의 양단에는 결합수단(220)이 구비될 수 있다.
상기 결합수단(220)에 의하면, 상기 연결부재(200)는 용접 종료후 차단부재(100)와 용이하게 분리될 수 있을 뿐만 아니라, 분리 후에도 폐기되지 않고 다른 차단부재(100)와 다시 결합하여 재사용할 수 있다.
도6을 참조하면, 상기 결합수단(220)은 차단부재(100)에 형성되는 결합부(221)와, 상기 결합부(221)에 끼워져 결합되며 탄성 수축 가능하게 이루어진 결합구(222)를 포함할 수 있다.
상기 결합부(221)는 상기 차단부재(100)의 일측에 형성되는 홈 형태일 수 있다.
또한, 상기 결합구(222)는 상기 결합부(221)에 끼워져 결합되는 것으로, 결합편(223)과, 탄성부재(224) 및 하우징(225)을 포함할 수 있다.
상기 결합편(223)은 상기 결합부(221)에 대응되도록 1쌍이 짝을 이루어 서로 마주보게 배치되며, 상기 탄성부재(224)는 상기 결합편(223) 사이에 설치되어 수축 또는 확장되는 탄성력을 제공할 수 있다.
또한 상기 하우징(225)은 상기 결합편(223)과 탄성부재(224)가 설치되는 곳으로서, 상기 결합편(223)과 탄성부재(224)의 결합구조를 유지할 수 있도록 한다.
한편, 상기 연결부재(200)는 길이 및 각도 조정이 가능하도록 복수 개의 연결블록(230) 및 상기 연결블록(230)을 연결하는 힌지부(240)를 포함할 수 있다.
상기 연결블록(230)은 다수개가 마련될 수 있으며 각 연결블록(230)은 일정한 형태로 유니트화될 수 있다. 하나의 연결블록(230)은 상기 힌지부(240)를 매개로 이웃하는 다른 연결블록(230)과 연결될 수 있다.
따라서, 상기 연결부재(200)는 연결블록(230) 및 힌지부(240)를 통해 필요에 따라 전체 길이가 조정될 수 있고 각도 변경이 이루어질 수 있는바, 다양한 크기 및 곡률반경을 갖는 코드부(21)에 모두 사용할 수 있다.
상기 연결블록(230)들이 서로 연결되기 위해, 어느 하나의 연결블록(230) 일측에는 결합홈(231)이 형성될 수 있고, 다른 연결블록(230)에는 상기 결합홈(231)에 삽입될 수 있는 결합돌기부(232)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 결합돌기부(232)를 결합홈(231)에 삽입한 후 상기 힌지부(240)를 끼우면 결합돌기부(232)와 결합홈(231)이 서로 분리되지 않고 연결될 수 있다. 상기 연결부재(200)의 길이를 줄여야 하는 경우에는 상기 힌지부(240)를 빼서 상기 결합돌기부(232)와 결합홈(231)이 서로 분리되도록 하면 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
20 : 레그 21 : 코드부
22 : 랙기어부 30 : 용접비드
100 : 차단부재 200 : 연결부재
210 : 자석부 220 : 결합수단
221 : 결합부 222 : 결합구
223 : 결합편 224 : 탄성부재
225 : 하우징 230 : 연결블록
240 : 힌지부

Claims (6)

  1. 부유식 구조물의 레그를 이루는 코드부와 랙기어부가 이루는 일측 경계부 및 타측 경계부에 각각 배치되는 복수개의 차단부재; 및
    상기 코드부의 내측을 따라 배치되며 상기 복수 개의 차단부재를 서로 연결하여 상기 코드부에 고정되도록 하며, 상기 코드부와 상기 랙기어부의 용접 종료후 상기 차단부재와 분리되어 제거되는 연결부재;를 포함하며,
    상기 연결부재는, 곡률을 갖는 상기 코드부의 내측에 밀착되도록 펴지는 성질을 갖는 탄성체인, 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재에는, 상기 코드부에 용이하게 탈부착될 수 있도록 자석부가 구비된, 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재에는, 상기 차단부재와 용이하게 결합 또는 분리될 수 있도록 양단에 결합수단이 구비되며,
    상기 결합수단은,
    상기 차단부재에 형성된 결합부; 및
    상기 결합부에 끼워져 결합되며, 탄성 수축 가능하게 이루어진 결합구;를 포함하는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합구는,
    1쌍이 짝을 이루어 서로 마주보게 배치되는 결합편;
    상기 결합편 사이에 설치되는 탄성부재; 및
    상기 결합편과 상기 탄성부재가 설치되는 하우징;을 포함하는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치.
  6. 부유식 구조물의 레그를 이루는 코드부와 랙기어부가 이루는 일측 경계부 및 타측 경계부에 각각 배치되는 복수개의 차단부재; 및
    상기 코드부의 내측을 따라 배치되며 상기 복수 개의 차단부재를 서로 연결하여 상기 코드부에 고정되도록 하며, 상기 코드부와 상기 랙기어부의 용접 종료후 상기 차단부재와 분리되어 제거되는 연결부재;를 포함하며,
    상기 연결부재는,
    복수 개의 연결블록; 및
    상기 연결블록을 연결하는 힌지부를 포함하는 부유식 구조물의 레그 제조용 보조장치.
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