KR102016374B1 - 요크 계류 장치 - Google Patents

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KR102016374B1
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Abstract

해양구조물의 계류를 위한 체인과, 요크 중량부재를 지지하는 서포트암의 각도 변화에 따라 요크 중량부재 내의 해수량이 조절되게 하여 계류 자세를 일정하게 유지할 수 있는 요크 계류 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치는 해양구조물을 계류하도록 해양구조물에 일단이 연결되는 체인; 서포트암에 의해 지지되고, 체인의 타단과 결합되고, 내부로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성되는 요크 중량부재; 및 체인에 설치되고, 요크 중량부재에 대한 체인의 각도 변화에 따라 해수 주입구를 개폐하는 밸브부를 포함한다.

Description

요크 계류 장치{YOKE MOORING APPARATUS}
본 발명은 요크 계류 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수의 유속에 관계 없이 계류 자세를 일정하게 유지할 수 있는 요크 계류 장치에 관한 것이다.
해상에 해양 설비를 계류하기 위한 기술 중 하나로, 요크(YOKE) 계류 시스템이 있다. 이는 해저에 설치되는 서포트암에 의해 중량부재를 지지하고, 중량부재와 해양 설비를 체인으로 연결하여 해양 설비를 계류하는 시스템이다. 요크 계류 시스템은 체인과, 서포트암 간의 각도가 90°를 유지하는 것이 가장 이상적이나, 해양 설비의 동작(선적, 하역 등)이나 해수의 유속 증감 등의 요인에 따라 계류 자세가 변동한다.
해수의 유속이 빠를 경우, 해양 설비가 밀려나 중량부재가 들어 올려지게 되고, 하중 방향의 변경으로 요크 시스템의 스위블(SWIVEL)의 효율을 떨어뜨리고, 수명을 단축시키게 된다. 반대로, 해수의 유속이 느릴 경우, 유속에 의한 하중 방향 성분이 중량부재의 중력 방향 성분보다 작아져 중량부재가 해저면과 접촉하며 스위블이 정상적으로 작동할 수 없다.
또한, 스위블이 제대로 작동하지 못했을 때 조류가 바뀌면, 해양 설비가 전방으로 이동하여 선박의 구상 선수가 중량부재와 서로 간섭되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 해양 설비에 구상 선수를 제거하는 개조공사를 하는 경우도 있으며, 개조공사 작업으로 비용 상승이 발생하며, 해양 설비가 설치 해역까지 이동 시에 효율성이 저하된다.
미국특허출원공개공보 US2011/0139054호(2011.06.16. 공개)
본 발명은 해양구조물의 계류를 위한 체인과, 요크 중량부재를 지지하는 서포트암의 각도 변화에 따라 요크 중량부재 내의 해수량이 조절되게 하여 계류 자세를 일정하게 유지할 수 있는 요크 계류 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해양구조물을 계류하도록 상기 해양구조물에 일단이 연결되는 체인; 서포트암에 의해 지지되고, 상기 체인의 타단과 결합되고, 내부로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성되는 요크 중량부재; 및 상기 체인에 설치되고, 상기 요크 중량부재에 대한 상기 체인의 각도 변화에 따라 상기 해수 주입구를 개폐하는 밸브부를 포함하는 요크 계류 장치가 제공된다.
상기 밸브부는, 상기 체인에 고정되는 몸체; 및 상기 몸체의 하면에 고정되는 밀폐부재; 및 상기 밀폐부재에 고정되고, 상기 해수 주입구에 삽입되는 마개;를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 몸체에 일단이 고정되고, 상기 체인에 회전 가능하게 타단이 결합되는 지지대; 및 상기 체인에 수직으로 고정되어 상기 지지대의 저면을 지지하고, 상기 체인의 각도에 따라 상기 지지대를 회전시켜 상기 해수 주입구를 개폐하는 작동부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 체인과 상기 서포트암의 각도가 90°를 초과하는 경우 상기 해수 주입구가 개방되게 구성될 수 있다.
상기 요크 계류 장치는 상기 밸브부가 상기 해수 주입구에 가하는 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 요크 중량부재에 결합되고, 상기 압력 센서에 의해 측정된 압력 값이 기준 값을 초과하는 경우 상기 요크 중량부재 내의 해수를 배출시키는 해수 배출관;을 더 포함할 수 있다.
상기 요크 계류 장치는 상기 요크 중량부재에 결합되고, 상기 압력 값이 상기 기준 값을 초과하는 경우 상기 요크 중량부재 내에 공기를 주입하는 공기 주입관;을 더 포함할 수 있다.
상기 요크 계류 장치는 상기 체인과 상기 서포트암의 각도가 90° 미만인 경우, 상기 해수 배출관을 통해 상기 요크 중량부재 내의 해수가 배출되고 공기가 주입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 해양구조물의 계류를 위한 체인과, 요크 중량부재를 지지하는 서포트암의 각도 변화에 따라 요크 중량부재 내의 해수량이 조절되어 계류 자세가 일정하게 유지되는 요크 계류 장치가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 계류 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 강한 조류가 형성된 경우의 요크 계류 장치의 동작을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 체인과 서포트암의 각도가 90° 상태인 것을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 느린 조류가 형성된 경우의 요크 계류 장치의 동작을 보여주는 도면이다
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
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. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 계류 장치의 측면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치(100)는 해양구조물(10)을 계류하기 위한 것으로, 요크 중량부재(110), 체인(120), 서포트암(130), 밸브부(150), 압력 센서(155), 공기 주입관(160) 및 해수 배출관(170)을 포함한다.
체인(120)은 해양구조물(10)을 계류하도록 해양구조물(10)의 선수 구조물(20)에 일단이 연결된다. 해양구조물(10)의 계류를 위해, 체인(120)의 타단은 요크 중량부재(110)에 연결된다. 체인(120)의 타단은 요크 중량부재(110)에 회전 가능하게 힌지 결합될 수 있다.
요크 중량부재(110)는 서포트암(130)에 의해 지지된다. 요크 중량부재(110)는 내부에 해수가 주입되는 공간을 구비한다. 요크 중량부재(110)는 원통형으로 제공될 수 있다. 요크 중량부재(110)의 상면부에는 내부 공간으로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성된다.
서포트암(130)은 해저(30)에 고정된 지지부재(140)에 의해 고정될 수 있다. 조류의 유속에 따라 서포트암(130)에 전달되는 장력과 요크 중량부재(110)의 중력 등의 힘이 평형을 이루어 서포트암(130)은 대략 수평 방향으로 지지된다.
서포트암(130)은 상부에서 내려다볼 때 대략 삼각형상을 이루어 요크 중량부재(110)의 양 단부에 결합되는 두 개의 암으로 제공될 수 있다. 서포트암(130)은 지지부재(140)에 둘레 방향으로 회동 가능하게 지지될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 밸브부(150)는 체인(120)의 하단부 측에 설치된다.
밸브부(150)는 요크 중량부재(110)에 대한 체인(120)의 각도 변화에 따라 요크 중량부재(110)의 해수 주입구(112)를 개폐할 수 있다.
밸브부(150)는 체인(120)과 서포트암(130)의 각도가 90°를 초과하는 경우 요크 중량부재(110)의 해수 주입구(112)가 개방되게 구성될 수 있다.
밸브부(150)는 체인(120)에 수직으로 고정되는 지지대(152), 지지대(152)에 고정되는 몸체(151), 몸체(151)에 일단이 고정되고, 체인(120)에 회전 가능하게 타단이 결합되는 지지대(152), 체인(120)에 수직으로 고정되어 지지대(152)의 저면을 지지하는 작동부재(152a), 몸체(151)의 하면에 고정되고 고무 재질 패킹으로 제공되는 밀폐부재(153) 및 밀폐부재(153)에 고정되고 해수 주입구(112)에 삽입되는 마개(154)를 포함할 수 있다. 작동부재(152a)는 체인(120)의 각도에 따라 지지대(152)를 회전시켜 해수 주입구(112)를 개폐할 수 있다.
압력 센서(155)는 밸브부(150)가 해수 주입구(112)에 가하는 압력을 측정한다. 압력 센서(155)는 밸브부(150)와 해수 주입구(112) 간의 접점 부분에 설치될 수 있다.
공기 주입관(160)은 요크 중량부재(110)에 결합되고, 압력 센서(155)에 의해 측정된 압력 값이 설정된 기준 값을 초과하는 경우 요크 중량부재(110) 내에 공기를 주입하도록 구성된다.
해수 배출관(170)은 요크 중량부재(110)에 결합되고, 압력 센서(155)에 의해 측정된 압력 값이 설정된 기준 값을 초과하는 경우 요크 중량부재(110) 내의 해수를 배출시키도록 구성된다.
해양구조물(10)에는 해수 배출관(170)을 통해 요크 중량부재(110) 내의 해수를 배출하기 위한 펌프가 제공될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 요크 계류 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
강한 조류(50)로 인해 요크 중량부재(110)가 상부로 들어올려지면서 체인(120)과 서포트암(130) 간의 각도는 도 3의 도시와 같이 90° 보다 커지게 되고, 체인(120)의 각도(방향)는 조류의 방향을 기준으로 상향 경사지게 된다.
이에 따라 지지대(152)가 작동부재(152a)에 의해 상부로 들어올려지고, 체인(120)에 설치된 밸브부(150)의 몸체(151)가 해수 주입구(112)로부터 들어올려져 해수 주입구(112)가 개방되며, 해수 주입구(112)를 통해 요크 중량부재(110) 내에 해수(40)가 주입된다. 이때, 요크 중량부재(110) 내에 주입되는 해수(40)의 수압에 의해 공기는 공기 주입관(16)을 통해 빠져나가게 된다.
요크 중량부재(110) 내에 해수(40)가 주입됨에 따라, 요크 중량부재(110)의 하중이 증가하여 점차 원위치로 하강하게 되므로, 체인(120)과 서포트암(130) 간의 각도가 90° 보다 증가하는 것을 상쇄시킬 수 있으며, 조류 유속에 관계 없이 체인(120)과 서포트암(130)의 각도를 90°로 일정하게 유지할 수 있다.
반대로, 느린 조류(50)로 인해 요크 중량부재(110)가 하강하는 경우, 체인(120)과 서포트암(130) 간의 각도가 도 5의 도시와 같이 90° 보다 작아지고, 체인(120)의 각도(방향)는 조류의 방향을 기준으로 하향 경사지게 된다.
이에 따라 밸브부(150)가 요크 중량부재(110)의 해수 주입구(112)를 누르는 압력이 증가한다. 밸브부(150)가 해수 주입구(112)를 누르는 압력이 기준 값을 초과함을 압력 센서(155)에서 감지하면, 해수 배출관(170)을 통해 요크 중량부재(110) 내의 해수(40)를 배출시키고, 요크 중량부재(110) 내에 공기를 주입한다. 이때 밸브부(150)는 해수 주입구(112)를 닫은 상태이므로, 해수 주입구(112)를 통해 요크 중량부재(110) 내에 추가로 해수가 유입되지 않게 된다.
이에 따라 요크 중량부재(110)의 하중이 감소하여 요크 중량부재(110)는 점차 원위치로 상승하게 되므로, 체인(120)과 서포트암(130) 간의 각도가 90° 보다 작아지는 것을 상쇄시킬 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 체인(120)과 서포트암(130)의 각도를 90°로 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 밸브부(150), 공기 주입관(160) 및 해수 배출관(170)은 해수(조류)의 유속에 따라 변화하는 서포트암(130)과 체인(120) 간의 각도 변화에 따라 작동하여, 서포트암(130)과 체인(120) 간의 각도를 90°로 유지한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 체인(120)의 각도(방향) 변화에 따라 요크 중량부재(110)의 밸러스트가 조절되게 함으로써, 저비용으로 해양구조물(10)을 안정적으로 계류할 수 있으며, 요크 계류 장치의 운용 안정성을 높일 수 있다.
또한, 해양 설비의 선수부가 요크 중량부재와 간섭되는 현상을 방지할 수 있고, 해양 설비에 구상 선수를 제거하는 개조 공사를 할 필요가 없어 개조 공사 작업으로 인한 비용 상승을 방지할 수 있으며, 해양 설비가 설치 해역까지 효율적으로 이동할 수 있게 된다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 해양구조물 20: 선수 구조물
30: 해저 40: 해수
50: 조류 100: 요크 계류 장치
110: 요크 중량부재 112: 해수 주입구
120: 체인 130: 서포트암
150: 밸브부 151: 몸체
152: 지지대 153: 밀폐부재
154: 마개 155: 압력 센서
160: 공기 주입관 170: 해수 배출관

Claims (7)

  1. 해양구조물을 계류하도록 상기 해양구조물에 일단이 연결되는 체인;
    서포트암에 의해 지지되고, 상기 체인의 타단과 결합되고, 내부로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성되는 요크 중량부재; 및
    상기 체인에 설치되고, 상기 요크 중량부재에 대한 상기 체인의 각도 변화에 따라 상기 해수 주입구를 개폐하는 밸브부를 포함하되,
    상기 밸브부는,
    상기 체인에 설치되는 몸체; 및
    상기 몸체의 하면에 고정되는 밀폐부재; 및
    상기 밀폐부재에 고정되고, 상기 해수 주입구에 삽입되는 마개;를 포함하는 요크 계류 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브부는,
    상기 몸체에 일단이 고정되고, 상기 체인에 회전 가능하게 타단이 결합되는 지지대; 및
    상기 체인에 수직으로 고정되어 상기 지지대의 저면을 지지하고, 상기 체인의 각도에 따라 상기 지지대를 회전시켜 상기 해수 주입구를 개폐하는 작동부재;를 더 포함하는 요크 계류 장치.
  4. 해양구조물을 계류하도록 상기 해양구조물에 일단이 연결되는 체인;
    서포트암에 의해 지지되고, 상기 체인의 타단과 결합되고, 내부로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성되는 요크 중량부재; 및
    상기 체인에 설치되고, 상기 요크 중량부재에 대한 상기 체인의 각도 변화에 따라 상기 해수 주입구를 개폐하는 밸브부를 포함하되,
    상기 밸브부는,
    상기 체인과 상기 서포트암의 각도가 90°를 초과하는 경우 상기 해수 주입구가 개방되게 구성되는 요크 계류 장치.
  5. 해양구조물을 계류하도록 상기 해양구조물에 일단이 연결되는 체인;
    서포트암에 의해 지지되고, 상기 체인의 타단과 결합되고, 내부로 해수가 주입되는 해수 주입구가 형성되는 요크 중량부재;
    상기 체인에 설치되고, 상기 요크 중량부재에 대한 상기 체인의 각도 변화에 따라 상기 해수 주입구를 개폐하는 밸브부;
    상기 밸브부가 상기 해수 주입구에 가하는 압력을 측정하는 압력 센서; 및
    상기 요크 중량부재에 결합되고, 상기 압력 센서에 의해 측정된 압력 값이 기준 값을 초과하는 경우 상기 요크 중량부재 내의 해수를 배출시키는 해수 배출관;을 포함하는 요크 계류 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 요크 중량부재에 결합되고, 상기 압력 값이 상기 기준 값을 초과하는 경우 상기 요크 중량부재 내에 공기를 주입하는 공기 주입관;을 더 포함하는 요크 계류 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 체인과 상기 서포트암의 각도가 90° 미만인 경우, 상기 해수 배출관을 통해 상기 요크 중량부재 내의 해수가 배출되고 공기가 주입되는 요크 계류 장치.
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