KR101735332B1 - 무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템 - Google Patents

무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 장치는, 무어링 라인을 가이드하는 가이드부; 상기 가이드부에 구비되어 상기 무어링 라인의 이동을 제한하는 스토퍼부; 및 상기 무어링 라인이 상기 스토퍼부에 작용하는 힘을 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

Description

무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템{MOORING APPARATUS AND SYSTEM FOR MEASURING TENSION OF MOORING LINE}
본 발명은 무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템에 관한 것이다.
FPSO(Floating Production Storage Offloading)를 비롯한 부유식 구조물은 무어링 라인으로 계류되어, 조류와 같은 해수의 유동에 의해 위치가 이동되거나 자세가 변경되는 것을 방지하고 한 자리에 고정적으로 위치하게 된다. 일반적으로 부유식 구조물은 체인이나 로프와 같은 무어링 라인을 통해 해저에 고정된 앵커에 계류된다.
이와 같은 무어링 라인은 미리 계산된 장력을 받도록 부유식 구조물과 앵커 사이에 설치되어야 하며, 설치 후에도 무어링 라인에 걸리는 장력을 지속적으로 관측하여 장력이 설계 범위 내로 유지되도록 관리해야 한다.
종래에는 무어링 라인의 장력을 관측하기 위해 무어링 라인에 사용되는 체인에 별도의 측정 장비를 설치하였다. 예를 들어, 체인을 형성하는 고리와 고리 사이에 센서를 배치하여 체인에 걸리는 장력을 측정하였다. 그러나, 이러한 측정 장비는 부유식 구조물의 계류 작업과 별도로 이루어져 설치가 번거로우며, 센서 고장 시 수리나 교체가 어려워 사용 및 유지보수가 불편하다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 무어링 라인 장력 측정 장비의 설치를 계류 작업과 별도로 수행할 필요가 없도록 측정 장비가 일체화된 무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 측정 장비가 고장나도 중단 없이 무어링 라인의 장력을 계측할 수 있는 무어링 장치 및 그를 이용한 무어링 라인 장력 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 장치는, 무어링 라인을 가이드하는 가이드부; 상기 가이드부에 구비되어 상기 무어링 라인의 이동을 제한하는 스토퍼부; 및 상기 무어링 라인이 상기 스토퍼부에 작용하는 힘을 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
상기 무어링 장치는 부유식 구조물에 구비되어 상기 무어링 라인과 상호작용하는 페어리드(fairlead)를 더 포함할 수 있다.
상기 스토퍼부는: 상기 가이드부를 통과하는 상기 무어링 라인의 길이 방향 이동을 제한할 수 있다.
상기 스토퍼부는: 일단이 상기 무어링 라인에 접촉하는 접촉부; 상기 접촉부의 일단과 타단 사이에 연결되어 상기 접촉부를 고정시키는 고정부; 및 상기 접촉부의 타단을 지지하여 상기 고정부를 중심으로 상기 접촉부의 회전을 구속하는 지지부;를 포함할 수 있다.
상기 측정부는: 상기 접촉부의 일단에 구비되어 상기 무어링 라인에 의한 상기 접촉부의 응력을 측정하는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
상기 측정부는: 상기 고정부에 구비되어 상기 고정부에 가해지는 토크를 측정하는 토크 센서를 포함할 수 있다.
상기 측정부는: 상기 접촉부의 타단 또는 상기 지지부에 구비되어 상기 지지부에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 라인 장력 계측 시스템은, 부유식 구조물을 무어링 라인으로 계류시키기 위해 사용되며, 상기 무어링 라인을 가이드하는 가이드부, 및 상기 무어링 라인의 이동을 제한하는 스토퍼부를 포함하는 무어링 장치에 구비되어, 상기 무어링 라인이 상기 스토퍼부에 작용하는 힘을 측정하는 측정부; 상기 측정된 힘에 관한 데이터를 처리하여 상기 무어링 라인에 가해지는 장력을 계산하는 처리부; 및 상기 측정부로부터 상기 처리부로 상기 측정된 힘에 관한 데이터를 전달하는 인터페이스부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무어링 라인의 장력을 계측하기 위한 측정 장비의 설치가 간편해지고, 측정 장비의 고장에 유연하게 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 부유식 구조물을 계류한 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 무어링 장치에서 A 부분의 내부 구조를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인에 의해 스토퍼부에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인에 의해 스토퍼부에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인에 의해 스토퍼부에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 라인 장력 계측 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 부유식 구조물(10)을 계류한 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부유식 구조물(10)은 무어링 라인(101)에 의해 앵커나 파일(102)에 고정될 수 있다.
본 명세서에서 부유식 구조물은 물 위 또는 물속에 위치하는 구조물로서, 하나 또는 그 이상의 무어링 라인에 의해 계류되어 일정 기간 동안 위치나 자세가 고정되어 있는 구조물을 의미한다. 일 예로 부유식 구조물은 FPSO, FPU(Floating Production Unit) 등과 같은 해양플랜트일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 수상이나 수중에서 무어링 라인에 의해 계류되는 모든 종류의 구조물을 포괄한다.
상기 부유식 구조물(10)을 계류시키기 위해 무어링 장치(100)가 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무어링 장치(100)는 부유식 구조물(10)에 설치되어 무어링 라인(101)과 상호작용하는 설비를 포함한다. 예를 들어, 상기 무어링 장치(100)는 부유식 구조물(10)의 하측면에 구비되어 무어링 라인(101)과 상호작용하는 페어리드(fairlead)를 포함할 수 있다.
그러나, 상기 무어링 장치(100)는 이에 제한되지 않고, 실시예에 따라 부유식 구조물(10)에 설치되는 대신 앵커나 파일(102)에 설치될 수도 있으며, 부유식 구조물(10)과 앵커나 파일(102) 둘 모두에 설치될 수도 있다.
상기 무어링 장치(100)를 통해 한 쪽이 부유식 구조물(10)에 연결된 무어링 라인(101)은 다른 한 쪽이 앵커나 파일(102)에 연결되며, 그로 인해 무어링 라인(101)은 부유식 구조물(10)과 앵커나 파일(102) 사이에서 소정의 장력 T를 받게 된다.
이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 무어링 장치(100)는 무어링 라인(101)에 걸리는 장력 T를 계측하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 장치(100)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 무어링 장치(100)에서 A 부분의 내부 구조를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 무어링 장치(100)는 부유식 구조물(10)에 설치되는 페어리드의 일 예로, 부유식 구조물(10)로부터 연장된 무어링 라인(101)이 무어링 장치(100)의 내부를 통과하여 앵커나 파일(102)로 이어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 무어링 장치(100)는 가이드부(110), 스토퍼부(120) 및 측정부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(110)는 무어링 라인(101)을 가이드한다. 예를 들어, 상기 가이드부(110)는 무어링 라인(101)이 가이드부(110)의 내부를 따라 앵커나 파일(102)로 이어지도록 함으로써 부유식 구조물(10) 상에서 무어링 라인(101)의 위치나 각도를 결정할 수 있다.
도 2에 도시된 무어링 장치(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(110)의 형상을 예시적으로 나타내는 것으로, 상기 가이드부(110)의 구조는 실시예에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
상기 스토퍼부(120)는 가이드부(110)에 구비되어 무어링 라인(101)의 이동을 제한한다. 특히, 상기 스토퍼부(120)는 가이드부(110)를 통과하는 무어링 라인(101)의 길이 방향 이동을 제한하도록 구성됨으로써, 부유식 구조물(10)이 유동하지 않고 그 위치나 자세를 유지시킬 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여 상기 스토퍼부(120)의 구성을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스토퍼부(120)는 접촉부(121a, 121b), 고정부(122a, 122b) 및 지지부(123)를 포함할 수 있다.
상기 접촉부(121a, 121b)는 일단(E)이 무어링 라인(101)에 접촉한다. 상기 고정부(122a, 122b)는 상기 접촉부(121a, 121b)의 일단(E)과 타단 사이에 연결되어 상기 접촉부(121a, 121b)를 고정시킨다. 상기 지지부(123)는 상기 접촉부(121a)의 타단(E')을 지지하여 상기 고정부(122a, 122b)를 중심으로 한 상기 접촉부(121a, 121b)의 회전을 구속한다.
도 3에 도시된 스토퍼부(120)는 접촉부(121a, 121b)가 고정부(122a, 122b)를 회전축으로 하여 회전 운동하도록 구성되며, 지지부(123)가 접촉부(121a)의 타단(E')을 지지함으로써 반대쪽 일단(E)에 접촉하는 무어링 라인(101)의 길이 방향 이동, 예컨대 앵커 측을 향한 움직임이 제한될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지지부(123)는 유압 실린더를 포함하며, 이 유압 실린더가 접촉부(121a)의 타단(E')을 향해 이동하여 접촉부(121a, 121b)를 구속시킬 수 있으나 상기 지지부(123)의 구성은 이에 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 무어링 장치(100)는 무어링 라인(101)에 걸리는 장력 T를 계측하기 위해 측정부를 구비하여 무어링 라인(101)이 스토퍼부(120)에 작용하는 힘을 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인(101)에 의해 스토퍼부(120)에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부는 접촉부(121a, 121b)의 일단(E)에 구비되어 상기 접촉부(121a, 121b)에 가해지는 힘 Fa, Fb을 측정할 수 있다.
예를 들어, 접촉부(121a, 121b)의 일단(E)에는 스트레인 게이지가 구비되어, 무어링 라인(101)이 일단(E)에 가하는 힘 Fa, Fb에 의한 상기 접촉부(121a, 121b)의 응력을 측정할 수 있다. 도 4와 같이 접촉부(121a, 121b)가 다수 개 구비된 경우 상기 스트레인 게이지는 접촉부(121a, 121b) 중 어느 하나의 단부에 구비될 수 있으나, 실시예에 따라 접촉부(121a, 121b) 모두의 단부에 구비될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인(101)에 의해 스토퍼부(120)에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정부는 고정부(122a, 122b)에 구비되어 상기 고정부(122a, 122b)에 가해지는 토크 τa, τb를 측정할 수 있다.
예를 들어, 접촉부(121a, 121b)의 회전축으로 기능하는 고정부(122a, 122b)에는 토크 센서가 구비되어, 무어링 라인(101)에 의해 상기 고정부(122a, 122b)에 가해지는 토크를 측정할 수 있다. 이 역시 스트레인 게이지와 마찬가지로, 고정부(122a, 122b)가 다수 개 구비된 경우 상기 토크 센서는 고정부(122a, 122b) 중 어느 하나에만 구비될 수 있으나, 실시예에 따라 고정부(122a, 122b) 모두에 구비될 수도 있다.
상기 고정부(122a, 122b)에 구비되는 토크 센서는 회전축인 고정부의 비틀림 각이나 변형을 측정하여 고정부에 가해지는 토크 τa, τb를 측정할 수 있으며, 일 예로 변형 게이지식 토크 센서, 위상차 검출형 토크 센서 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 측정부가 무어링 라인(101)에 의해 스토퍼부(120)에 작용되는 힘을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정부는 지지부(123)에 구비되어 상기 지지부(123)에 가해지는 압력을 측정할 수 있다.
예를 들어, 접촉부(121a)에 접촉하는 지지부(123)의 단부에는 로드 셀과 같은 압력 센서가 구비되어, 무어링 라인(101)에 의해 접촉부(121a)가 회전함으로써 지지부(123)에 가해지는 힘 Fc을 측정할 수 있다. 도 6에서는 스토퍼부(120)에 지지부(123)가 하나만 구비되었으나, 실시예에 따라 지지부가 둘 이상 구비된 경우에는 지지부 전부에 압력 센서가 구비될 수 있으며 어느 하나에만 구비될 수도 있다.
나아가, 실시예에 따라 상기 압력 센서는 지지부(123)와 접촉하는 접촉부(121a)의 타단(E')에 구비될 수도 있으며, 지지부(123)와 접촉부(121a)의 타단(E') 둘 모두에 구비될 수도 있다.
이와 같이 다양한 형태로 마련된 측정부를 이용하여 상기 무어링 장치(100)는 무어링 라인(101)이 스토퍼부(120)에 작용하는 힘을 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예는 상기 무어링 장치(100)에서 측정된 힘을 기반으로 무어링 라인(101)에 걸리는 장력 T를 계측할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 라인 장력 계측 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무어링 라인 장력 계측 시스템은 부유식 구조물(10)을 무어링 라인(101)으로 계류시키기 위해 사용되는 무어링 장치(100), 상기 무어링 장치(100)에서 측정된 힘에 관한 데이터를 처리하여 무어링 라인(101)에 가해지는 장력 T를 계산하는 처리부(200), 및 상기 무어링 장치(100)로부터 상기 처리부(200)로 상기 측정된 힘에 관한 데이터를 전달하는 인터페이스부(300)를 포함할 수 있다.
상기 무어링 장치(100)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 무어링 장치이다. 상기 처리부(200)는 프로그램을 실행하여 그에 따라 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하는 컴퓨터로서, 부유식 구조물(10) 내 데이터 처리 시설에 구비될 수 있다. 상기 인터페이스부(300)는 무어링 장치(100)와 처리부(200) 간에 전기 신호를 송수신하는 장치로서, 유선 또는 무선 통신 방식으로 무어링 장치(100)와 처리부(200) 사이에서 데이터를 주고 받을 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 무어링 장치(100)에서 측정된 힘에 관한 데이터는 인터페이스부(300)를 통해 상기 처리부(200)로 전송되고, 상기 처리부(200)는 무어링 라인(101)의 장력 T를 계산하기 위한 프로그램을 실행하여 상기 힘에 관한 데이터를 기반으로 장력 T를 산출할 수 있다.
산출된 장력 T는 디스플레이와 같은 표시 장치를 통해 사용자에게 제공되거나, 무어링 라인(101)의 장력 T를 기초 데이터로 활용하는 또 다른 프로세스(예컨대, 장력 모니터링 프로세스)에 따라 처리될 수 있다.
나아가, 상기 처리부(200)는 장력 계산뿐만 아니라 무어링 장치(100)에 구비된 측정부의 동작을 제어할 수도 있다.
예를 들어, 무어링 장치(100)에 전술한 도 4 내지 도 6에 따른 측정부 중에서 둘 이상이 구비된 경우, 상기 처리부(200)는 무어링 장치(100)로 제어 신호를 송신하여 상기 무어링 장치(100)에 구비된 다수의 측정부 중에서 어느 하나를 작동시켜 무어링 라인(101)의 장력 T을 계측할 수 있다.
또한, 상기 처리부(200)는 작동 중인 측정부가 고장난 경우 상기 무어링 장치(100)에 구비된 다수의 처리부 중에서 다른 하나를 작동시켜 무어링 라인(101)의 장력 계측을 진행할 수 있다.
이와 같이 상기 처리부(200)는 다수의 측정부를 선택적으로 동작시킴으로써 측정 장비의 고장에 유연하게 대처할 수 있으며, 무어링 라인의 장력 계측을 중단없이 지속적으로 수행할 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 부유식 구조물
100: 무어링 장치
101: 무어링 라인
102: 파일
110: 가이드부
120: 스토퍼부
121a, 121b: 접촉부
122a, 122b: 고정부
123: 지지부
200: 처리부
300: 인터페이스부
T: 장력

Claims (8)

  1. 무어링 라인을 가이드하는 가이드부;
    상기 가이드부에 구비되어 상기 무어링 라인의 이동을 제한하는 스토퍼부; 및
    상기 무어링 라인이 상기 스토퍼부에 작용하는 힘을 측정하는 측정부를 포함하고,
    상기 스토퍼부는:
    일단이 상기 무어링 라인에 접촉하는 접촉부;
    상기 접촉부의 일단과 타단 사이에 연결되어 상기 접촉부를 고정시키는 고정부; 및
    상기 접촉부의 타단을 지지하여 상기 고정부를 중심으로 상기 접촉부의 회전을 구속하는 지지부;
    를 포함하는 무어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    부유식 구조물에 구비되어 상기 무어링 라인과 상호작용하는 페어리드(fairlead)를 더 포함하는 무어링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼부는:
    상기 가이드부를 통과하는 상기 무어링 라인의 길이 방향 이동을 제한하는 무어링 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는:
    상기 접촉부의 일단에 구비되어 상기 무어링 라인에 의한 상기 접촉부의 응력을 측정하는 스트레인 게이지를 포함하는 무어링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는:
    상기 고정부에 구비되어 상기 고정부에 가해지는 토크를 측정하는 토크 센서를 포함하는 무어링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는:
    상기 접촉부의 타단 또는 상기 지지부에 구비되어 상기 지지부에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하는 무어링 장치.
  8. 부유식 구조물을 무어링 라인으로 계류시키기 위해 사용되며, 상기 무어링 라인을 가이드하는 가이드부, 및 상기 무어링 라인의 이동을 제한하는 스토퍼부를 포함하는 무어링 장치에 구비되어, 상기 무어링 라인이 상기 스토퍼부에 작용하는 힘을 측정하는 측정부;
    상기 측정된 힘에 관한 데이터를 처리하여 상기 무어링 라인에 가해지는 장력을 계산하는 처리부; 및
    상기 측정부로부터 상기 처리부로 상기 측정된 힘에 관한 데이터를 전달하는 인터페이스부를 포함하고,
    상기 스토퍼부는:
    일단이 상기 무어링 라인에 접촉하는 접촉부;
    상기 접촉부의 일단과 타단 사이에 연결되어 상기 접촉부를 고정시키는 고정부; 및
    상기 접촉부의 타단을 지지하여 상기 고정부를 중심으로 상기 접촉부의 회전을 구속하는 지지부;
    를 포함하는 무어링 라인 장력 계측 시스템.
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