KR102138806B1 - 부유식 수상 지지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부유식 수상 지지장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상에서 구조물을 수평으로 유지하여 지지할 수 있는 부유식 수상 지지장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 부유식 수상 지지장치는 볼과, 부유수단과, 지지수단 및 보강수단을 포함한다. 상기 부유수단은 중앙부에 상기 볼이 수용되는 수용부가 형성되고 상기 수용부에 수용된 볼이 회전할 수 있게 상기 볼을 지지하는 부유부를 구비한다. 상기 지지수단은 일단에 구조물이 장착될 수 있고 물 속에서 수직으로 세워질 수 있도록 타단이 상기 일단보다 무거우며, 상기 일단과 상기 타단 사이의 일측이 상기 볼에 결합된다. 상기 보강수단은 일단은 상기 부유부의 중앙부에 결합되고 타단은 상기 부유부의 외측부에 결합된 케이블과, 상기 케이블이 상기 부유부의 중앙부를 지지할 수 있도록 상기 부유부의 상부에 결합되어 상기 케이블을 지지하는 기둥을 구비한다.
본 발명에 의하면 보강수단의 케이블이 부유부의 중앙부와 외측부에 결합되어 부유부의 중앙부를 지지한다. 그래서 부유부의 중앙부에 과도한 하중이 작용하더라도 그 하중을 케이블이 흡수하므로 부유부가 과도하게 변형되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

부유식 수상 지지장치{Floating typed supporting apparatus}
본 발명은 부유식 수상 지지장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상에서 구조물을 수평으로 유지하여 지지할 수 있는 부유식 수상 지지장치에 대한 것이다.
이산화탄소 발생으로 인한 지구온난화 때문에 친환경 에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에따라 풍력발전에 대한 투자가 증가하여 육상에 풍력발전기가 많이 설치되었다. 하지만 육상의 경우 지상과의 마찰력 때문에 바람의 세기가 크지 아니할 뿐만 아니라 소음으로 인한 또 다른 환경문제의 발생으로 그 효율성이 높지 아니하였다. 따라서 최근 해상풍력이 중요시되고 있다. 해상풍력의 경우 해저바닥에 풍력발전기를 고정시키는 지지장치의 설치공사비가 많이 소요되므로 부유식 지지장치를 사용하여 해상풍력기를 설치하는 방법이 개발되고 있다.
해상풍력기 뿐만 아니라 해상구조물을 지지하는 종래의 부유식 지지장치의 경우에는 부유식 지지장치의 부유운동으로 발생하는 회전모멘트에 의한 전도를 방지할 수 있는 안정성을 확보하는 데 중점을 두었다. 하지만 파도에 의한 흔들림으로 부유식 지지장치가 좌우로 흔들리게 되고 이로 인해서 해상구조물도 수평이 유지되지 않고 좌우로 흔들리게 된다는 문제점이 있었다. 그래서 최근 공개특허 제10-2017-0051204호 및 공개특허 제10-2017-0051205호에서 파도가 있더라도 좌우로 흔들리지 않아서 구조물을 수평으로 유지시킬 수 있는 부유식 수상 지지장치가 개발되었다.
공개특허 제10-2017-0051204호(공개일자 2017년 05월 11일) 공개특허 제10-2017-0051205호(공개일자 2017년 05월 11일)
하지만 상기의 공개특허에 개시된 부유식 수상 지지장치의 경우 지지대의 하중이 부유부의 볼을 지지하는 부위에 집중된다. 그래서 부유부의 볼을 지지하는 부위가 하중을 견디지 못하고 파손될 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 부유부를 보강하여 부유부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 부유식 수상 지지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 부유식 수상 지지장치는 볼과, 부유수단과, 지지수단 및 보강수단을 포함한다. 상기 부유수단은 중앙부에 상기 볼이 수용되는 수용부가 형성되고 상기 수용부에 수용된 볼이 회전할 수 있게 상기 볼을 지지하는 부유부를 구비한다. 상기 지지수단은 일단에 구조물이 장착될 수 있고, 상기 일단이 위로 가게 수직으로 세워지도록 상기 일단과 타단 사이의 일측에서 상기 볼에 결합된다.
상기 보강수단은 일단은 상기 부유부의 중앙부에 결합되고 타단은 상기 부유부의 외측부에 결합된 케이블과, 상기 케이블이 상기 부유부의 중앙부를 지지할 수 있도록 상기 부유부의 상부에 결합되어 상기 케이블을 지지하는 기둥을 구비한다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 부유수단은 상기 볼이 상기 수용부에서 이탈되지 않도록 상기 볼을 회전할 수 있게 감싸며 상기 부유부에 고정결합된 볼커버를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 지지수단은 상기 볼을 따라서 슬라이딩할 수 있게 상기 볼에 결합되는 것이 바람직하다. 이 경우 부유식 수상 지지장치는 상기 지지수단의 슬라이딩을 방지할 수 있는 스토퍼를 더 포함한다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치는 상기 볼로 상기 부유수단을 부유시키는 물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 상기 부유부에 결합된 차단커버를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 볼커버는 복수 개로 분리될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 지지수단은 일단에 상기 구조물이 장착될 수 있고 상기 볼에 슬라이딩을 할 수 있게 결합된 지지대와, 상기 지지대가 수직으로 세워질 수 있도록 상기 지지대의 타단에 결합된 무게추를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 무게추는 내부에 유체를 주입시킬 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 무게추는 상기 지지대를 통하여 상기 유체를 주입시킬 수 있는 이 바람직하다.
상기의 부유식 수상 지지장치는 상기 부유수단을 고정시키기 위하여 상기 부유수단에 장착된 윈드라스를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 볼커버는 상기 볼과 마찰을 감소시키기 위하여 볼베어링을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 부유부는 복수의 부유체가 분리할 수 있게 결합된 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 복수의 부유체는 상기 볼을 지지하고 상기 지지수단이 상기 볼을 중심으로 상기 부유수단의 상하로 회전할 수 있도록 일측이 절개된 제1부유체와, 상기 제1부유체의 절개된 부위에 결합될 수 있는 제2부유체로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 부유부는 상기 볼을 지지하고 상기 지지수단이 상기 볼을 중심으로 상기 부유수단의 상하로 회전할 수 있도록 일측이 절개된 부유체와, 상기 절개된 부위에 개폐할 수 있도록 결합된 문을 구비하는 것이 가능하다.
또한, 또한, 상기의 부유식 수상 지지장치에 있어서, 상기 부유부는 상기 지지수단의 타단을 내부에 수용하는 것도 가능하다.
본 발명에 의하면 보강수단의 케이블이 부유부의 중앙부와 외측부에 결합되어 부유부의 중앙부를 지지한다. 그래서 부유부의 중앙부에 과도한 하중이 작용하더라도 그 하중을 케이블이 흡수하므로 부유부가 과도하게 변형되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 1의 부유부의 분리 사시도,
도 4는 도 1의 볼커버의 분리 사시도,
도 5 및 도 6은 도 1의 설치 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 다른 실시예의 개념도,
도 8은 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 또 다른 실시예의 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 또 다른 실시예의 개념도,
도 10은 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 또 다른 실시예의 개념도,
도 11은 도 10의 정면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 부유식 지지장치의 일 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 부유식 지지장치의 일 실시예는 볼(10)과, 부유수단(15)과, 지지대(26)와, 스토퍼(35), 차단커버(40) 및 보강수단(50)을 포함한다.
부유수단(15)은 볼(10)이 회전할 수 있게 볼(10)을 지지한다. 이를 위하여 부유수단(15)은 부유부(16)와 볼커버(19)를 구비한다. 부유부(16)는 중앙부(16_1)에 볼(10)이 수용되는 수용부(16a)가 형성되며, 하나의 부유체로 형성되거나 또는 분리 가능한 복수의 부유체로 결합되어 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우 부유부(16)는 제1부유체(17a) 및 제2부유체(17b)로 결합되어 형성된다. 제1부유체(17a)는 중앙부(16_1)에 수용부(16a)가 형성되고 지지대(26)가 볼(10)을 중심으로 제1부유체(17a)의 상하로 회전할 수 있도록 일측이 절개되어 형성된다. 제2부유체(17b)는 제1부유체(17a)의 절개된 부위에 결합된다.
볼커버(19)는 볼(10)이 수용부(16a)에서 이탈되지 않도록 볼(10)을 회전할 수 있게 감싸서 부유부(16)에 결합된다. 이때 볼커버(19)도 복수 개의 조각으로 분리될 수 있다. 이때 볼커버(19)는 볼(10)과의 마찰을 감소시키기 위하여 볼(10)과 접촉하는 부위에 볼베어링(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
지지수단(25)은 풍력발전기 등의 구조물을 물 위에 설치시키는 역할을 한다. 위를 위하여 지지수단은 지지대(26) 및 무게추(28)을 구비한다.
지지대(26)는 일단(26a)에 풍력발전기 같은 구조물이 장착될 수 있으며, 볼(10)에 결합된다. 이때 지지대(26)는 볼(10)을 따라서 슬라이딩할 수 있게 결합되는 것이 바람직하다.
무게추(28)는 지지대(26)의 타단에 결합된다. 지지대(26)가 볼(10)에 결합되고 볼(10)은 부유부(16)에 회전할 수 있다. 그래서 무게추(28)가 지지대(26)의 타단에 결합되어 있으면 무게추(28)는 물속으로 가라앉아서 지지대(26)는 수직으로 똑바로 서게 된다. 무게추(28)는 내부에 유체를 공급하여 그 무게를 증가시킬 수 있으며, 또는 강철과 같은 비중은 높은 재료가 사용될 수 있다. 무게추(28)에 유체를 공급할 경우 무게추(28)에 유체를 공급할 수 있는 주입구와 내부의 공기를 배출시킬 수 있는 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.
한편 무게추(28)가 생략될 수 있으며, 이 경우에는 지지대(26)가 물 속에서 수직으로 세워져서 일단(26a)이 위로 가고 타단이 밑으로 가도록 타단이 일단(26a)보다 무겁게 형성되어야 한다. 그리고 지지대(26)의 경우에도 타단의 내부에 물과 같은 유체를 공급하여 그 무게를 증가시킬 수 있다. 그래서 지지대(26)는 유체를 주입시킬 수 있는 주입구와 내부의 공기를 배출시킬 수 있는 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.
스토퍼(35)는 지지대(26)가 볼(10)을 따라서 슬라이딩하는 것을 방지시킨다.
차단커버(40)는 볼(10)로 물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 볼(10)이 수용되는 수용부(16a)의 하부에 장착된다.
보강수단(50)은 부유부(16)가 손상되는 것을 방지시키는 역할을 한다. 지지수단(25)이 부유부(16)에서 지지되므로 지지수단(25)의 하중이 부유부(16)의 수용부(16a)가 형성된 중앙부(16_1)에 집중된다. 그래서 중앙부(16_1)가 무리한 하중으로 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 보강수단(50)은 케이블(51) 및 기둥(53)을 구비한다. 케이블(51)은 일단은 부유부(16)의 중앙부(16_1)에 결합되고 타단은 부유부(16)의 외측부(16_2)에 결합된다. 기둥(53)은 케이블(51)이 팽팽해져서 중앙부(16_1)를 지지할 수 있도록 부유부(16)의 상부에 결합되어 케이블(51)을 지지한다.
본 실시예는 풍력발전기 등을 해상에 설치할 때 사용된다. 이때 풍력발전기를 수평으로 유지시키는 것이 중요하다. 그런데 부유식 지지장치일 경우에는 파도에 의하여 지지장치가 흔들리므로 수평을 유지시키기가 어렵다. 본 실시예의 부유식 지지장치는 파도에 의하여 흔들리더라도 지지대(26)에 의하여 지지되는 구조물을 수평으로 유지시킬 수 있다.
부유수단(15)이 물에 뜰 수 있으므로 바지선 등을 사용하여 본 실시예의 부유식 지지장치를 용이하게 해상으로 운반할 수 있다. 이때에는 지지대(26)를 수평으로 눕혀서 운반한다. 해상으로 운반되면 제2부유체(17b)를 제1부유체(17a)에서 분리시킨 후 무게추(28)에 유체를 공급한다. 제2부유체(17b)를 분리시키면 지지대(26)는 제1부유체(17a)의 절개된 부위를 통하여 회전할 수 있기 때문이다. 그러면 무게추(28) 때문에 지지대(26)의 타단이 무거워져서 바다 속으로 들어가고 지지대(26)가 수직으로 세워지게 된다. 지지대(26)가 수직으로 세워지면 제2부유체(17b)를 제1부유체(17a)에 결합시키고 차단커버(40)를 수용부(16a)의 하부에 장착하여 물이 볼(10)로 공급되는 것을 방지시킨다. 그리고 지지대(26)의 일단(26a)에 풍력발전기 등의 구조물을 설치한다. 풍력발전기 등의 구조물은 스토퍼(35)를 해제하여 지지대(26)를 아래로 슬라이딩시킨 후 스토퍼(35)를 체결하여 지지대(26)의 슬라이딩을 고정시킨 상태에서 설치할 수 있다. 구조물이 설치된 후 스토퍼(35)의 체결을 해제하여 지지대(26)를 필요한 높이 만큼 올릴 수 있다.
스토퍼(35)가 체결되면 지지대(26)의 하중이 부유부(16)의 중앙부(16_1)에 집중된다. 그래서 중앙부(16_1)가 변형되어 손상될 수 있지만 케이블(51)이 부유부(16)의 중앙부(16_1)에 작용하는 하중을 지지하여 주므로 부유부(16)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
파도가 요동칠 경우 부유부(16)는 파도에 의하여 좌우로 흔들릴 수 있다. 부유부(16)가 회전하더라도 지지대(26)는 볼(10)을 통하여 지지되고, 볼(10)은 부유부(16)에 회전할 수 있도록 결합되므로 지지대(26)는 수직으로 유지될 수 있다. 따라서 지지대(26)에 장착되는 구조물을 수평으로 유지시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 부유식 수상 지지장치의 다른 실시예이다. 도 7의 실시예의 경우 부유부(16)는 분리가능한 제1부유체(17a) 및 제2부유체(17b)가 벌이질 수 있다. 이와 같이 부유부(16)는 다양한 모양으로 변형이 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 부유식 수상 지지장차의 또 다른 실시예이다. 도 8의 본 실시예의 경우 부유부(16)는 제1부유체(17a)와 문(18)을 구비한다. 문(18)은 제1부유체(17a)의 절개된 부위에 장착되어 절개된 부위를 개폐할 수 있다. 그래서 문(18)을 열면 지지대(26)가 제1부유체(17a)의 절개된 부위를 통하여 부유부(16)의 상하로 회전할 수 있고 문(18)을 닫으면 상하로 회전하는 것이 방지된다.
도 9는 본 발명에 따른 부유식 수상 지지장치의 또 다른 실시예이다. 도 9의 본 실시예의 경우 부유식 수상 지지장치는 윈드라스(45)를 더 포함한다. 윈드라스(45)은 부유수단(15)을 해상에 고정시키는 역할을 하며 부유수단(15)에 장착된다. 해저 바닥에 테트라포트가 설치되어 있을 경우 윈드라스(45)로 케이블을 내려서 테트라포트에 고정시킬 수 있다. 그러면 본 실시예의 부유식 수상 지지장치가 해상에서 고정될 수 있다. 따라서 윈드라스(45)를 구비함으로 인하여 본 실시예의 부유식 수상 지지장치가 해류에 의해 떠 내려가는 것을 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11는 본 발명에 따른 부유식 수상 지지장치의 또 다른 실시예이다. 도 10 및 도 11의 실시예의 경우 부유부(16)는 지지대(26)의 타단을 내부에 수용한다. 파도가 칠때 부유부(16)는 파도에 의하여 흔들리더라도 지지대(26)는 파도의 영향을 받지 않아야 한다. 지지대(26)의 타단이 부유부(16)의 내부에 수용되면 파도의 영향을 전혀 받지 아니하므로 지지대(26)를 더욱 안전하게 수직으로 유지시킬 수 있다.
10 : 볼 15 : 부유수단
16 : 부유부 16a : 수용부
17a : 제1부유체 17b : 제2부유체
19 : 볼커버 25 : 지지수단
26 : 지지대 28 : 무게추
35 : 스토퍼 40 : 차단커버
45 : 윈드라스 50 : 보강수단
51 : 케이블 53 : 기둥

Claims (14)

  1. 볼과,
    중앙부에 상기 볼이 수용되는 수용부가 형성되고 상기 수용부에 수용된 볼이 회전할 수 있게 상기 볼을 지지하는 부유부를 구비한 부유수단과,
    일단에 구조물이 장착될 수 있고, 상기 일단이 위로 가게 수직으로 세워지도록 상기 일단과 타단 사이의 일측에서 상기 볼에 결합된 지지수단과,
    일단은 상기 부유부의 중앙부에 결합되고 타단은 상기 부유부의 외측부에 결합된 케이블과, 상기 케이블이 상기 부유부의 중앙부를 지지할 수 있도록 상기 부유부의 상부에 결합되어 상기 케이블을 지지하는 기둥을 구비하는 보강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유수단은 상기 볼이 상기 수용부에서 이탈되지 않도록 상기 볼을 회전할 수 있게 감싸며 상기 부유부에 고정결합된 볼커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지수단은 상기 볼을 따라서 슬라이딩할 수 있게 상기 볼에 결합되며,
    상기 지지수단의 슬라이딩을 방지할 수 있는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼로 상기 부유수단을 부유시키는 물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 상기 부유부에 결합된 차단커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 볼커버는 복수 개로 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지수단은 일단에 상기 구조물이 장착될 수 있고 상기 볼에 슬라이딩을 할 수 있게 결합된 지지대와, 상기 지지대가 수직으로 세워질 수 있도록 상기 지지대의 타단에 결합된 무게추를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무게추는 내부에 유체를 주입시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무게추는 상기 지지대를 통하여 상기 유체를 주입시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부유수단을 고정시키기 위하여 상기 부유수단에 장착된 윈드라스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  10. 제9항이 있어서,
    상기 볼커버는 상기 볼과 마찰을 감소시키기 위하여 볼베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유부는 복수의 부유체가 분리할 수 있게 결합된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 부유체는 상기 볼을 지지하고 상기 지지수단이 상기 볼을 중심으로 상기 부유수단의 상하로 회전할 수 있도록 일측이 절개된 제1부유체와, 상기 제1부유체의 절개된 부위에 결합될 수 있는 제2부유체로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유부는 상기 볼을 지지하고 상기 지지수단이 상기 볼을 중심으로 상기 부유수단의 상하로 회전할 수 있도록 일측이 절개된 부유체와, 상기 절개된 부위에 개폐할 수 있도록 결합된 문을 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유부는 상기 지지수단의 타단을 내부에 수용하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 지지장치.
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