KR101761587B1 - 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법 - Google Patents

해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법 Download PDF

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Abstract

해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 해양 구조물 설치선은: 해양에서 부유된 상태로 이동되고, 내부에 해수 챔버가 형성되고, 해양 지지체가 적재되는 선체; 선체에 탑재되고, 해양 구조물이 지지되는 도킹 장치; 및 상기 선체가 잠수되도록 상기 해수 챔버에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 부력에 의해 상기 선체에서 부유되게 하고, 상기 선체가 부유되도록 상기 해수 챔버에서 해수를 배수하는 펌핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법{MARINE STRUCTURE INSTALLATION VESSEL AND INSTALLING METHOD OF MARINE STRUCTURE}
본 발명은 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해양 구조물을 용이하게 설치할 수 있는 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로 해양에는 풍력 터빈과 같은 해양 구조물이 설치된다. 해저에는 해양 구조물을 지지할 수 있도록 해양 지지체가 안착된다. 해양 지지체는 바지선이나 선박에 탑재된 후 설치 위치로 이동된다. 해양 구조물은 잭업 레그 선박에 선적된 후 설치 위치로 이동된다. 잭업 레그 선박은 잭업 레그를 해저로 하강시킴에 따라 선체를 해수면 위로 상승시킨다. 크레인을 이용하여 해양 구조물을 해양 지지체에 설치한다.
그러나, 종래에는 고가의 잭업 레그 선박을 이용하여 해양 구조물을 해상에 설치하므로, 해양 구조물의 설치 작업이 복잡했다. 또한, 잭업 레그가 해저의 진흙 지반에 침설되므로, 해양 구조물을 설치한 후 잭업 레그를 상승시켜야 한다. 잭업 레그의 하단에 배치되는 스퍼크캔이 진흙 지반에서 빠지지 않을 경우, 잭업 레그를 절단해야 했다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2004-0037263호(2004. 05. 04 공개, 발명의 명칭: 풍력 발전소 타워용 기초를 건설하는 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 해양 구조물을 용이하게 설치할 수 있는 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 해양 구조물 설치선은: 해양에서 부유된 상태로 이동되고, 내부에 해수 챔버가 형성되고, 해양 지지체가 적재되는 선체; 상기 선체에 탑재되고, 해양 구조물이 지지되는 도킹 장치; 및 상기 선체가 잠수되도록 상기 해수 챔버에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 부력에 의해 상기 선체에서 부유되게 하고, 상기 선체가 부유되도록 상기 해수 챔버에서 해수를 배수하는 펌핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 해양 구조물 설치선은 와이어 로프에 연결되고, 해저에 침수됨에 따라 상기 선체의 위치를 고정하는 복수의 위치 고정부; 및 상기 선체에 설치되고, 상기 와이어 로프를 권취하거나 풀어줌에 따라 상기 선체의 위치를 조절하는 복수의 윈치를 더 포함할 수 있다.
상기 선체의 둘레부에는 상측으로 세워지도록 반잠수 칼럼이 형성되고, 상기 반잠수 칼럼의 상측에는 상기 윈치가 배치될 수 있다.
상기 선체에는 상기 해양 구조물이 해양으로 하강되어 상기 해양 지지체에 설치될 수 있도록 인양홀부가 형성될 수 있다.
상기 도킹 장치는 상기 인양홀부의 상측에 설치되는 도킹 데크; 및 상기 도킹 데크에 이동 가능하게 설치되고, 상기 해양 구조물을 상기 인양홀부의 하측으로 이동시키는 인양 장치를 포함할 수 있다.
상기 인양 장치는 상기 인양홀부의 양측에 이동 가능하게 설치되는 도킹 가이드부; 상기 도킹 가이드부에 의해 이동되도록 상기 도킹 가이드부에 설치되는 서포트 칼럼; 및 상기 서포트 칼럼에 승강 가능하게 설치되고, 상기 해양 구조물이 지지되는 승강암을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 해양 구조물 설치방법은: 해양 지지체가 탑재된 선체가 해수면에 부유된 상태로 설치 위치로 이동되는 단계; 상기 선체가 설치 위치에 도착된 후 상기 펌핑 장치가 상기 선체의 해수 챔버에 해수를 공급하는 단계; 상기 해수 챔버에 해수가 공급됨에 따라 상기 선체가 잠수되어 상기 해양 지지체가 부력에 의해 부유되게 하는 단계; 상기 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 지점으로 이동되는 단계; 상기 해양 지지체에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 해저에 침설되게 하는 단계; 상기 선체가 이동되어 도킹 장치에 지지되는 상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되게 하는 단계; 상기 해양 구조물이 상기 도킹 장치에 의해 하강되어 상기 해양 지지체에 조립되는 단계; 및 상기 펌핑 장치가 상기 해수 챔버에서 해수를 배수하여 상기 선체가 해수면에 부유되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 지점으로 이동되는 단계 이후에는, 상기 펌핑 장치가 상기 해수 챔버에서 해수를 배출하여 상기 선체가 해수면에 부유되게 하는 단계; 및 상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되도록 예인선에 의해 상기 선체가 이동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되도록 상기 예인선에 의해 상기 선체가 이동되는 단계는, 상기 선체가 상기 예인선에 의해 상기 해양 지지체의 상측으로 이동되는 단계; 복수의 위치 고정부가 해양에 침수되는 단계; 및 복수의 윈치가 와이어 로프를 권취하거나 풀어줌에 따라 상기 선체의 위치를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선체가 해양 지지체의 설치 위치로 이동된 후 선체의 해수 챔버에 해수를 공급하여 선체를 잠수시키므로, 해양 지지체가 해수면에 부유한 상태에서 설치 지점으로 이동될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 권취 장치가 와이어 로프를 권취하거나 풀어줌에 따라 선체의 위치를 미세 조절할 수 있으므로, 해양 지지체에 해양 구조물이 용이하게 설치될 수 있다. 또한, 크레인을 이용하지 않고 해양 구조물을 설치할 수 있으므로, 해양 구조물의 설치 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 선체가 이동되기 전에 펌핑 장치가 선체에서 해수를 배수하므로, 선체가 해수면에서 부유한 상태로 예인선에 의해 이동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 도킹 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에 탑재되는 해양 지지체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선이 부유된 상태로 이동되는 것을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선이 잠수된 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 지지체가 부유된 상태에서 해양 구조물 설치선의 외측으로 이동되는 것을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 위치로 이동되는 것을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물이 해양 지지체에 일치되도록 해양 구조물 설치선을 위치 조정하는 것을 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물이 해양 지지체의 모노 포드부에 조립되는 것을 도시한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물과 해양 지지체의 모노 포드부를 조립할 때에, 해양 구조물에 와이어 로프를 연결한 후 윈치를 구동하여 해양 구조물과 해양 지지체의 조립 위치를 조절하는 것을 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치방법을 도시한 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법의 일 실시예를 설명한다. 해양 구조물 설치선 및 해양 구조물 설치방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 도킹 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에 탑재되는 해양 지지체를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선이 부유된 상태로 이동되는 것을 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선은 선체(110), 도킹 장치(120) 및 펌핑 장치(130)를 포함한다.
선체(110)는 해양에서 부유된 상태로 이동되고, 내부에 해수 챔버(111)가 형성된다. 선체(110)에는 해양 지지체(150)가 적재되도록 선적 야드(112)가 형성된다. 선체(110)로는 동력원이 설치되지 않는 바지선을 제시한다. 해양 지지체(150)에 관해서는 아래에서 설명하기로 한다.
선체(110)에는 해양 구조물(160)이 해양으로 하강되어 해양 지지체(150)에 설치될 수 있도록 인양홀부(115)가 형성된다. 해양 구조물(160)은 풍력 터빈과 같이 해양에 설치되는 장치이다. 선체(110)에 인양홀부(115)가 형성되므로, 해양 구조물(160)이 인양홀부(115)를 통해 해수면 아래로 하강될 수 있다.
도킹 장치(120)는 선체(110)에 탑재된다. 도킹 장치(120)에는 복수의 해양 구조물(160)이 지지된다. 도킹 장치(120)는 인양홀부(115)의 상측에 설치되는 도킹 데크(121)와, 도킹 데크(121)에 이동 가능하게 설치되고, 해양 구조물(160)을 인양홀부(115)의 하측으로 이동시키는 인양 장치(125)를 포함한다. 도킹 데크(121)는 지지판의 하부가 트러스트 빔에 의해 지지되는 구조로 형성될 수 있다. 인양 장치(125)가 해양 구조물(160)을 인양홀부(115)를 통해 하측으로 이동시키므로, 해양 구조물(160)이 설치되는 데에 크레인을 사용할 필요가 없다. 따라서, 해양 구조물 설치선의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
인양 장치(125)는 인양홀부(115)의 양측에 이동 가능하게 설치되는 도킹 가이드부(126)와, 도킹 가이드부(126)에 의해 이동되도록 도킹 가이드부(126)에 설치되는 서포트 칼럼(127)과, 서포트 칼럼(127)에 승강 가능하게 설치되고, 해양 구조물(160)이 지지되는 승강암(128)을 포함한다. 승강암(128)이 해양 구조물(160)을 하강시키므로, 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)에 용이하게 설치될 수 있다.
도킹 가이드부(126)는 도킹 데크(121)에 설치되는 레일(123)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 레일(123)은 인양홀부(115)의 양측에 인양홀부(115)에 수직하게 설치된다. 도킹 가이드부(126)는 인양홀부(115)의 폭방향을 따라 이동된다. 서포트 칼럼(127)은 도킹 가이드부(126)에 수직하게 설치된다. 서포트 칼럼(127)은 인양홀부(115)의 양측에 복수 개 배치된다. 서포트 칼럼(127)은 해양 구조물(160)의 양측에 설치된다. 승강암(128)은 서포트 칼럼(127)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 승강암(128)으로는 다양한 형태가 적용될 수 있다.
펌핑 장치(130)는 해수 챔버(111)에 해수를 공급함에 따라 선체(110)가 잠수되게 하여 해양 지지체(150)가 부력에 의해 선체(110)에서 부유되게 하고, 해수 챔버(111)에서 해수를 배수함에 따라 선체(110)가 해수면으로 부유되게 한다. 따라서, 펌핑 장치(130)가 해수 챔버(111)에서 해수를 배수하여 선체(110)를 부유시킨 후 선체(110)가 예인선(10) 등에 의해 이동될 수 있다. 또한, 펌핑 장치(130)가 해수 챔버(111)에 해수를 공급함에 따라 선체(110)가 해수면 아래로 잠수될 수 있다. 따라서, 해수 챔버(111)에 해수를 공급하여 선체(110)를 잠수시키면, 해양 지지체(150)가 부력에 의해 해수면으로 부유된다. 해양 지지체(150)가 부력에 의해 해수면에 부유되므로, 해양 지지체(150)가 설치 위치로 용이하게 이동될 수 있다.
펌핑 장치(130)는 해수를 펌핑하는 해수 펌프(131)와, 해수 펌프(131)에서 펌핑되는 해수를 해양 또는 해수 챔버(111)로 유동시키는 해수 유동관(133)을 포함한다.
해양 구조물 설치선은 와이어 로프(142)에 연결되고, 해저에 침수됨에 따라 선체(110)의 위치를 고정하는 복수의 위치 고정부(141)와, 선체(110)에 설치되고, 와이어 로프(142)를 권취하거나 풀어줌에 따라 선체(110)의 위치를 조절하는 복수의 윈치(145)를 더 포함한다. 윈치(145)가 와이어 로프(142)를 권취하거나 풀어줌에 의해 선체(110)의 위치를 조절할 수 있으므로, 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)의 설치 위치에 정확하게 위치될 수 있다. 예를 들면, 해양 지지체(150)가 해양 구조물(160)보다 좌측에 위치될 경우, 선체(110)의 좌측에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 권취하고, 선체(110)의 우측에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 풀어줌으로써, 선체(110)가 좌측으로 이동될 수 있다. 따라서, 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)의 상측에 용이하게 이동될 수 있다.
위치 고정부(141)는 내부가 비어있는 통 형태로 형성될 수 있다. 이때, 위치 고정부(141)에 밸브(미도시)를 설치하여 밸브를 개방시킴에 의해 해저에 침수되게 할 수 있다. 또한, 위치 고정부(141)로는 일반적인 선박에 사용되는 앵커(anchor)가 적용될 수 있다. 위치 고정부(141)는 예인선(10)에 의해 선체(110)에서 일정 거리 이격되게 위치될 수 있다.
선체(110)의 둘레부에는 상측으로 세워지도록 반잠수 칼럼(114)이 형성되고, 반잠수 칼럼(114)의 상측에는 윈치(145)가 배치된다. 펌핑 장치(130)가 해수 챔버(111)에 해수를 공급하여 선체(110)를 잠수시킬 때에, 반잠수 칼럼(114)의 상측은 해수면에 잠기지 않는다. 따라서, 윈치(145)에 해수가 침투되는 것을 방지하여 윈치(145)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
반잠수 칼럼(114)은 선체(110)의 4개의 모서리부에 설치되고, 각 반잠수 칼럼(114)의 상측에는 윈치(145)가 각각 설치된다. 선체(110)의 4개의 모서리부에 윈치(145)가 설치되므로, 선체(110)가 다양한 방향으로 이동될 수 있다.
해양 지지체(150)는 자중조절 탱크부(151), 모노 포드부(152), 가이드 버켓부(154) 및 레그 버켓부(155)를 포함한다.
자중조절 탱크부(151)는 해상에 부유된 상태로 이동되고, 해수가 주입됨에 따라 해저에 침설된다. 자중조절 탱크부(151)가 해상에서 부유된 상태로 이동되므로, 1대의 예인선(10)을 이용하여 해양 지지체(150)를 설치 위치로 이동시킬 수 있다. 따라서, 자중조절 탱크부(151)를 탑재하기 위해 바지선과 선박이 사용되지 않아도 되므로, 해양 지지체의 운반 비용을 감소시킬 수 있다.
자중조절 탱크부(151)는 상측이 원추형으로 형성된다. 자중조절 탱크부(151)의 둘레부에는 원형 링형태의 스커트부(미도시)가 형성된다.
자중조절 탱크부(151)에는 모노 포드부(152)가 이동 가능하게 삽입되도록 가이드부(미도시)가 형성되고, 해수가 주입되도록 챔버부(미도시)가 형성되고, 펌핑 호스가 연결되도록 호스 연결부(미도시)가 형성된다. 가이드부는 원형 파이프 형태로 형성된다. 호스 연결부는 자중조절 탱크부(151)의 상측에 연결된다.
자중조절 탱크부(151)의 내부에 챔버부가 형성되므로, 해양 지지체(150)가 설치 위치까지 이송될 때에는 챔버부에 공기가 수용되어 자중조절 탱크부(151)에 부력이 작용된다. 해양 지지체(150)가 설치 위치에 도착되면, 자중조절 탱크부(151)에 해수가 주입되므로, 자중조절 탱크부(151)가 해저로 침수된다.
가이드부는 자중조절 탱크부(151)의 중심부를 상하측으로 관통하도록 형성된다. 가이드부가 자중조절 탱크부(151)의 중심부를 상하측으로 관통하도록 형성되므로, 모노 포드부(152)가 자중조절 탱크부(151)의 중심부에 이동 가능하게 설치된다. 따라서, 모노 포드부(152)가 자중조절 탱크부(151)에 의해 안정되게 지지될 수 있다.
해양 지지체(150)는 자중조절 탱크부(151)에 해수가 주입 및 차단되도록 자중조절 탱크부(151)에 설치되는 개폐밸브(미도시)를 더 포함한다. 개폐밸브가 개방됨에 따라 자중조절 탱크부(151)에 해수가 주입되고, 개폐밸브가 폐쇄됨에 따라 자중조절 탱크부(151)에 해수의 주입이 차단된다.
따라서, 자중조절 탱크부(151)의 자중이 해수의 주입양에 따라 조절될 수 있으므로, 지반의 강도에 따라 자중조절 탱크부(151)의 자중을 조절할 수 있다. 예를 들면, 지반의 강도가 상대적으로 약한 경우 자중조절 탱크부(151)의 자중을 감소시키고, 지반의 강도가 상대적으로 강한 경우 자중조절 탱크부(151)의 자중을 증가시킬 수 있다. 지반의 강도에 따라 자중조절 탱크부(151)의 자중이 조절되므로, 자중조절 탱크부(151)가 지반에 평행하게 안착됨에 따라 모노 포드부(152)가 수직하게 위치될 수 있다.
모노 포드부(152)는 자중조절 탱크부(151)에 하강 가능하게 설치된다. 모노 포드부(152)의 상측에는 풍력 터빈과 같은 해양 구조물(10)이 연결된다. 모노 포드부(152)는 원형 파이프 형태로 형성된다.
가이드 버켓부(154)는 모노 포드부(152)의 하측에 설치되고, 내부의 해수를 배출시킴에 의해 해저에 안착된다. 가이드 버켓부(154)는 하측이 개방되는 원통형으로 형성된다. 가이드 버켓부(154)가 해저에 안착된 후에 자중조절 탱크부(151)가 해저로 하강된다. 따라서, 자중조절 탱크부(151)가 하강할 때에 자중조절 탱크부(151)가 조류나 파랑에 의해 설치 위치를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
가이드 버켓부(154)는 하측이 개방되는 원통형으로 형성된다. 가이드 버켓부(154)의 내부는 모노 포드부(152)의 내부와 연통된다. 펌핑 호스가 모노 포드부(152)를 통해 가이드 버켓부(154)에 도달되므로, 가이드 버켓부(154) 내부의 해저 침전물이 펌핑 호스에 의해 외부로 배출된다. 따라서, 가이드 버켓부(154)가 해저 침전물 내측에 하강됨에 따라 해저의 지반에 안착될 수 있다.
레그 버켓부(155)는 하측이 개방되는 원통형으로 형성된다. 레그 버켓부(155)에는 펌핑 호스가 연결되도록 호스 연결부(미도시)가 형성된다. 호스 연결부는 레그 버켓부(155)의 상측에 배치된다. 펌핑 호스가 호스 연결부에 삽입되어 레그 버켓부(155) 내부의 해저 침전물을 빨아들임에 따라 레그 버켓부(155)가 해저 침전물의 내측으로 하강된다. 호스 연결부는 레그 버켓부(155)의 상측에 형성되는 구멍이다.
해양 지지체(150)는 자중조절 탱크부(151)에 설치되고, 자중조절 탱크부(151)에 추력을 가하여 자중조절 탱크부(151)의 침설 위치가 변경되는 것을 방지하는 추력장치(156)를 더 포함한다. 추력장치(156)는 자중조절 탱크부(151)가 하강될 때에 자중조절 탱크부(151)에 추력을 가하므로, 자중조절 탱크부(151)가 조류나 파랑의 영향에 의해 설치 위치를 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 해양 지지체(150)의 위치를 GPS로 측정하고, 자중조절 탱크부(151)가 설치 위치를 약간 벗어나면 자중조절 탱크부(151)가 설치 위치로 이동되도록 추력장치(156)가 추력을 발생한다. 따라서, 해양 지지체(100)가 정확한 설치 위치에 안착될 수 있다.
추력장치(156)는 자중조절 탱크부(151)에 결합되는 벨트부(157)와, 벨트부(157)에 설치되고, 자중조절 탱크부(151)에 추력을 발생하는 복수의 프로펠러부(158)을 포함한다. 복수의 프로펠러부(158)는 자중조절 탱크부(151)의 둘레를 따라 동일 간격마다 배치된다. 이때, 자중조절 탱크부(151)가 조류나 파랑에 의해 일측으로 밀려가는 경우, 자중조절 탱크부(151)의 일측에 위치되는 프로펠러부(158)를 구동시켜 자중조절 탱크부(151)가 설치 위치를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
벨트부(157)는 자중조절 탱크부(151)을 둘러싸도록 배치되는 복수의 밴드부(미도시)와, 복수의 밴드부의 인접한 단부를 결합 및 분리시키는 벨트 해제부(미도시)를 포함한다. 해양 지지체(150)가 해저에 완전히 안착되면, 벨트 해제부가 밴드부의 인접한 단부를 분리시키므로, 자중조절 탱크부(151)로부터 추력장치(156)를 분리하여 회수할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선의 작동에 관해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선이 부유된 상태로 이동되는 것을 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선이 잠수된 상태를 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 지지체가 부유된 상태에서 해양 구조물 설치선의 외측으로 이동되는 것을 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 위치로 이동되는 것을 도시한 평면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물이 해양 지지체에 일치되도록 해양 구조물 설치선을 위치 조정하는 것을 도시한 측면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물이 해양 지지체의 모노 포드부에 조립되는 것을 도시한 측면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치선에서 해양 구조물과 해양 지지체의 모노 포드부를 조립할 때에, 해양 구조물에 와이어 로프를 연결한 후 윈치를 구동하여 해양 구조물과 해양 지지체의 조립 위치를 조절하는 것을 도시한 측면도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 설치방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 4 내지 도 11을 참조하면, 도킹 장치(120)에 해양 구조물(160)이 설치되고, 선체(110)에 해양 지지체(150)가 탑재된다. 선체(110)가 해수면에 부유된 상태로 예인선(10)에 의해 설치 위치로 이동된다(S11).
선체(110)가 설치 위치에 도착된 후 펌핑 장치(130)가 선체(110)의 해수 챔버(111)에 해수를 공급한다(S13). 해수 챔버(111)에 해수가 채워짐에 따라 선체(110)가 해수면 아래로 점차적으로 잠기게 된다.
이때, 위치 고정부(141)를 해저에 투입하고, 모든 윈치(145)에서 와이어 로프(142)를 권취함에 따라 선체(110)가 해수면 아래로 잠기게 한다. 선체(110)가 해수면 아래로 잠수되면, 선체(110)에 탑재된 해양 지지체(150)가 부력에 의해 해수면에 부유하게 된다(S14). 해양 지지체(150)가 해수면에 부유되면, 예인선(10)의 로프를 해양 지지체(150)에 연결한다.
해양 지지체(150)가 해수면에서 부유된 상태로 설치 지점으로 이동된다(S15). 해양 지지체(150)가 부유된 상태로 설치 지점으로 이동되므로, 예인선(10)을 이용하여 해양 지지체(150)를 용이하게 이동시킬 수 있다.
해양 지지체(150)가 설치 지점에 도달되면, 해양 지지체(150)의 자중조절 탱크부(151)에 해수를 공급하여 해양 지지체(150)가 해저에 침설되게 한다(S16). 이때, 자중조절 탱크부(151)에 설치되는 개폐밸브(미도시)를 원격으로 개방시킴에 의해 자중조절 탱크부(151)에 해수가 공급된다.
펌핑 장치(130)가 선체(110)의 해수 챔버(111)에서 해수를 배출하여 선체(110)가 해수면에 부유되게 한다. 선체(110)가 부유된 상태에서 예인선(10)에 의해 이동된다. 이때, 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)의 상측에 위치되도록 선체(110)가 예인선(10)에 의해 이동된다. 이때, 선체(110)의 이동방향에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 권취하고, 선체(110)의 이동방향과 반대측에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 풀어준다.
도킹 장치(120)에 지지되는 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)의 상측에 위치되도록 예인선(10)에 의해 선체(110)가 이동된다(S17). 이때, 선체(110)가 예인선(10)에 의해 해양 지지체(150)의 상측으로 이동된다. 선체(110)가 해양 지지체(150)의 상측에 도달되면, 일부의 위치 고정부(141)가 해양에 침수된다. 모든 위치 고정부(141)가 해저에 침수되면, 복수의 윈치(145)가 와이어 로프(142)를 권취하거나 풀어줌에 따라 해양 구조물(160)이 해양 지지체(150)의 모노 포드부(152)에 일치되도록 선체(110)의 위치를 미세 조정한다(S18). 이때, 선체(110)는 파랑이나 파도의 영향을 작게 받도록 해수면 아래로 잠수된다.
예를 들면, 해양 지지체(150)가 해양 구조물(160)의 좌측에 위치되는 경우, 선체(110)의 좌측에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 권취하고, 선체(110)의 우측에 배치되는 윈치(145)는 와이어 로프(142)를 풀어준다. 따라서, 선체(110)가 좌측으로 이동되어 해양 지지체(150)의 상측에 해양 구조물(160)이 위치되도록 선체(110)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다. 복수의 윈치(145)가 와이어 로프(142)를 권취하거나 풀어줌에 따라 선체(110)를 전후좌우로 이동시킬 수 있다.
또한, 복수의 윈치(145)에 권취되는 와이어 로프(142)를 해양 지지체(150)의 모노 포드부(152)에 묶는다. 이어, 복수의 윈치(145)가 와이어 로프(145)를 권취하거나 풀어줌에 따라 해양 지지체(150)의 모노 포트(152)의 조립 위치를 정확하게 미세하게 조절할 수 있다.
해양 구조물(160)이 도킹 장치(120)에 의해 하강되어 해양 지지체(150)의 모노 포드부(152)에 해양 구조물(160)이 조립된다(S19). 이때, 해양 구조물(160)의 지지대(163)의 하측부는 상부 플랜지부(164)와 테이퍼부(165)가 형성되고, 모노 포드부(152)의 상단부에는 회전 가능하게 하부 플랜지부(153)가 설치된다. 따라서, 해양 구조물(160)의 지지대(163)의 테이퍼부(165)가 모노 포드부(152)의 상측에 안정되게 조립될 수 있다. 상부 플랜지부(164)와 하부 플랜지부(153)가 볼트에 의해 결합된다.
펌핑 장치(130)가 해수 챔버(111)에서 해수를 배수한다(S20). 해수 챔버(111)에서 해수가 배수됨에 따라 선체(110)가 해수면에서 부유하게 된다(S21). 선체(110)가 해수면에서 부유되므로, 해수의 저항이 감소됨에 따라 예인선(10)에 의해 이동될 수 있는 상태가 된다.
이러한 과정을 반복하여 해양 지지체(150)를 해저에 침설한 후 해양 구조물(160)을 해양 지지체(150)에 조립할 수 있다.
상기와 같이, 선체(110)가 해양 지지체(150)의 설치 위치로 이동된 후 선체(110)의 해수 챔버(111)에 해수를 공급하여 선체(110)를 잠수시키므로, 해양 지지체(150)가 해수면에 부유한 상태에서 설치 지점으로 이동될 수 있다.
또한, 윈치(145)가 와이어 로프(142)를 권취하거나 풀어줌에 따라 선체(110)의 위치를 미세 조절할 수 있으므로, 해양 지지체(150)에 해양 구조물(160)이 용이하게 설치될 수 있다. 또한, 크레인을 이용하지 않고 해양 구조물(160)을 설치할 수 있으므로, 해양 구조물(160)의 설치 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 선체(110)가 이동되기 전에 펌핑 장치(130)가 선체(110)에서 해수를 배수하므로, 선체(110)가 해수면에서 부유한 상태로 예인선(10)에 의해 이동될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 선체 111: 해수 챔버
112: 선적 야드 114: 반잠수 칼럼
115: 인양홀부 120: 도킹 장치
121: 도킹 데크 123: 레일
125: 인양 장치 126: 도킹 가이드부
127: 서포트 칼럼 128: 승강암
130: 펌핑 장치 131: 해수 펌프
133: 해수 유동관 141: 위치 고정부
142: 와이어 로프 145: 윈치
150: 해양 지지체 151: 자중조절 탱크부
152: 모노 포드부 153: 하부 플랜지부
154: 가이드 버켓부 155: 레그 버켓부
156: 추력 장치 157: 벨트부
158: 프로펠러부 160: 해양 구조물
163: 지지대 164: 상부 플랜지부
165: 테이퍼부

Claims (12)

  1. 해양에서 부유된 상태로 이동되고, 내부에 해수 챔버가 형성되고, 해양 지지체가 적재되는 선체;
    상기 선체에 탑재되고, 해양 구조물이 지지되는 도킹 장치;
    상기 선체가 잠수되도록 상기 해수 챔버에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 부력에 의해 상기 선체에서 부유되게 하고, 상기 선체가 부유되도록 상기 해수 챔버에서 해수를 배수하는 펌핑 장치;
    와이어 로프에 연결되고, 해저에 침수됨에 따라 상기 선체의 위치를 고정하는 복수의 위치 고정부; 및
    상기 선체에 설치되고, 상기 와이어 로프를 권취하거나 풀어줌에 따라 상기 해양 지지체의 상측에 상기 해양 구조물이 위치되도록 상기 선체의 위치를 조절하는 복수의 윈치를 포함하고,
    상기 해양 지지체는,
    해상에 부유된 상태로 이동되고, 해수가 주입됨에 따라 해저에 침설되는 자중조절 탱크부;
    상기 자중조절 탱크부에 하강 가능하게 설치되고, 상기 해양 구조물이 연결되는 모노 포드부;
    상기 모노 포드부의 하측에 설치되고, 해수를 배출시킴에 의해 해저에 안착되는 가이드 버켓부;
    상기 자중조절 탱크부의 하측에 설치되는 레그 버켓부; 및
    상기 자중조절 탱크부에 설치되고, 상기 자중조절 탱크부에 추력을 가하는 추력장치를 포함하고,
    상기 자중조절 탱크부가 설치 위치로 이동된 후 상기 가이드 버켓부가 하강하여 해저에 침설되고,
    상기 가이드 버켓부가 해저에 침설된 후 상기 자중조절 탱크부가 해저에 침강되고,
    상기 자중조절 탱크부의 침강시 상기 추력장치가 상기 자중조절 탱크부의 침설 위치의 변경을 방지하도록 추력을 발생하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 선체의 둘레부에는 상측으로 세워지도록 반잠수 칼럼이 형성되고,
    상기 반잠수 칼럼의 상측에는 상기 윈치가 배치되는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 선체에는 상기 해양 구조물이 해양으로 하강되어 상기 해양 지지체에 설치될 수 있도록 인양홀부가 형성되는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 도킹 장치는,
    인양홀부의 상측에 설치되는 도킹 데크; 및
    상기 도킹 데크에 이동 가능하게 설치되고, 상기 해양 구조물을 상기 인양홀부의 하측으로 이동시키는 인양 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 인양 장치는,
    상기 인양홀부의 양측에 이동 가능하게 설치되는 도킹 가이드부;
    상기 도킹 가이드부에 의해 이동되도록 상기 도킹 가이드부에 설치되는 서포트 칼럼; 및
    상기 서포트 칼럼에 승강 가능하게 설치되고, 상기 해양 구조물이 지지되는 승강암을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 추력장치는,
    상기 자중조절 탱크부에 결합되는 벨트부; 및
    상기 벨트부에 설치되고, 상기 자중조절 탱크부에 추력을 발생하는 복수의 프로펠러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치선.
  10. 해양 지지체가 탑재된 선체가 해수면에 부유된 상태로 설치 위치로 이동되는 단계;
    상기 선체가 설치 위치에 도착된 후 펌핑 장치가 상기 선체의 해수 챔버에 해수를 공급하는 단계;
    상기 해수 챔버에 해수가 공급됨에 따라 상기 선체가 잠수되어 상기 해양 지지체가 부력에 의해 부유되게 하는 단계;
    상기 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 지점으로 이동되는 단계;
    상기 해양 지지체에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 해저에 침설되게 하는 단계;
    상기 선체가 이동되어 도킹 장치에 지지되는 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되게 하는 단계;
    상기 해양 구조물이 상기 도킹 장치에 의해 하강되어 상기 해양 지지체에 조립되는 단계; 및
    상기 펌핑 장치가 상기 해수 챔버에서 해수를 배수하여 상기 선체가 해수면에 부유되게 하는 단계를 포함하고,
    상기 해양 지지체가 부유된 상태에서 설치 지점으로 이동되는 단계 이후에는,
    상기 펌핑 장치가 상기 해수 챔버에서 해수를 배출하여 상기 선체가 해수면에 부유되게 하는 단계; 및
    상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되도록 예인선에 의해 상기 선체가 이동되는 단계를 포함하고,
    상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되도록 상기 예인선에 의해 상기 선체가 이동되는 단계는,
    상기 선체가 상기 예인선에 의해 상기 해양 지지체의 상측으로 이동되는 단계;
    복수의 위치 고정부가 해양에 침수되는 단계; 및
    복수의 윈치가 와이어 로프를 권취하거나 풀어줌에 따라 상기 해양 구조물이 상기 해양 지지체의 상측에 위치되도록 상기 선체의 위치를 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 해양 지지체에 해수를 공급하여 상기 해양 지지체가 해저에 침설되게 하는 단계에서는,
    상기 해양 지지체의 자중조절 탱크부가 설치 위치로 이동된 후 가이드 버켓부가 하강하여 해저에 침설되고,
    상기 가이드 버켓부가 해저에 침설된 후 상기 자중조절 탱크부가 해저에 침강되고,
    상기 자중조절 탱크부의 침강시 추력장치가 상기 자중조절 탱크부의 침설 위치의 변경을 방지하도록 추력을 발생하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 설치방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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