KR102260644B1 - 히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물 - Google Patents

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김재규
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선봉유압기계(주)
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Abstract

본 발명의 일실시예는 부유식 해양 구조물의 히브동작을 보상하기 위한 히브 보상장치를 제공한다. 히브 보상장치는 일측이 개방되고 내부에 중공이 형성되며, 작동유가 유입되는 작동유 유입부가 형성된 외측 실린더; 중공부를 정의하는 원통 형상의 측벽과 가스 조절밸브가 형성된 일측벽을 가지며, 타측이 개방되며, 상기 외측 실린더의 일측에서 상기 외측 실린더의 중공에 삽입되며, 상기 작동유가 유입되는 경우 일측방향으로 이동되고, 상기 작동유가 유출되는 경우, 타측방향으로 이동되는 내측 실린더로서, 상기 원통 형상의 측벽이 내부공간을 가지고 상기 내부공간이 상기 가스 조절밸브와 연통되도록 형성되어 가스를 저장하는 내측 실린더; 상기 내측 실린더의 타단의 외주면과 상기 외측 실린더의 사이에 마련되고, 상기 외측 실린더의 중공 내에서 상기 내측 실린더의 왕복 운동이 가능하게 하는 외측 피스톤; 그리고 상기 내측 실린더의 중공부에 위치되어 상기 내측 실린더의 중공부를 상기 작동유가 유입되는 작동유 수용부와, 상기 가스 조절밸브와 연통되는 가스 수용부로 구획하며, 상기 작동유 수용부와 상기 가스 수용부의 압력에 따라 상기 일측방향 또는 상기 타측방향으로 이동되어 압력을 조절하는 내측 피스톤;을 포함할 수 있다.

Description

히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물{HIB COMPENSATOR AND FLOATING OFFSHORE STRUCTURE WITH THE SAME }
본 발명은 히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히브 보상장치 내부에 어큐뮬레이터와 가스 저장탱크가 구비되어 있어 별도의 어큐뮬레이터와 가스를 저장하는 탱크를 구비하지 않아 소형화 및 경량화가 가능한 히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물에 관한 것이다.
최근 들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업 발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 들어내고 있으며, 이에 따른 원유의 안정적인 생산 및 공급은 대단히 중요한 사안이 되고 있다.
일반적으로, 해양플랜트란 해양에서 에너지를 생산하거나 자원을 모으는 시설을 말한다. 이러한 해양플랜트는 바다에 설치되기 때문에 특히, 부식에 강해야 하며, 내압성, 방폭 방화성, 안전성, 경량화 등의 특징들을 구비하여야 한다.
이와 같은 해양플랜트의 대표적인 것으로 부유식 원유 생산저장설비(FPSO: Floating Production Storage and Offloading)를 들 수 있다. 즉, FPSO는 수상에 부유된 상태로 원유 또는 천연가스를 퍼올려서 정제하고, 저장하였다가 LNG선 또는 유조선이 오면 그 선박에다 옮겨주는 일종의 해상기지이다.
한편, 이들 해양플랜트를 지원하기 위한 해양플랜트 지원선박(Offshore Support Vessel)에는 갱웨이(Gangway) 또는 크레인이 탑재된다. 이러한 지원선박의 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 선체가 흔들려 위치가 변하는 현상이 발생하게 된다.
선박 또는 부유체와 이에 장착된 갱웨이나 크레인의 평형 유지가 절실히 요구되지만, 해상에서는 바람, 파랑, 또는 조류 등의 영향으로 선박의 요동이 불가결하다. 이러한 요동에도 불구하고 선박이 해상에서 작업하는 도중에 평형을 유지할 수 있는, 즉 선박의 움직임을 흡수 또는 댐핑(damping)할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.
이에 따라, 선박용 갱웨이 또는 크레인과 같은 장비에서는 유압 실린더를 이용하여 선박의 움직임을 흡수 또는 댐핑할 수 있도록, 압력 보상형 유압 실린더를 이용하고 있다.
유압 실린더는 유압의 에너지를 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환시키는 기계 장치이다. 작동유의 유출입에 따라 내부의 로드가 왕복운동을 함으로써, 물리적인 힘을 기계적으로 변환시킨다. 이러한 유압 실린더는 공작기계나 토목·건설기계, 선박용 기계 등에 사용된다.
도 1을 참조하여 설명하면, 선박용 크레인에 사용되는 종래의 압력 보상형 유압 실린더(1)는, 유압 실린더(2), 어큐뮬레이터(3) 및 가스 저장 탱크(4)로 구성되어 있다. 구체적으로, 선박용 크레인에 사용되는 종래의 압력 보상형 유압 실린더(1)는 유압 실린더를 이용하여 선박의 움직임을 흡수 또는 댐핑하기 위해, 유압 실린더(2)에 어큐뮬레이터(3)를 연결하여 발생되는 압력을 보상하도록 형성되어 있다. 어큐뮬레이터(3)는 가스(여기서는, 질소)를 이용하여 유압 실린더(2)에 압력을 보상하는 것인 바, 별도의 가스 저장 탱크(4)가 유압 실린더(2)에 구비되게 된다.
이러한 선박용 크레인에 사용되는 종래의 압력 보상형 유압 실린더(1)는 유압 실린더(2) 이외에 어큐뮬레이터(3) 및 가스 저장 탱크(4)가 구비되어야 하므로 부피가 크고, 많은 비용이 필요하게 된다.
그에 따라, 경량화 및 저비용의 압력 보상형 유압 실린더에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 히브 보상장치의 내부에 어큐뮬레이터(가스 수용부) 및 가스 저장부(내측 실린더 측벽의 내부공간)가 형성되도록 함으로써, 별도의 어큐뮬레이터나 가스탱크를 구비하지 않아 소형화되고 경량화 될 수 있는 히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 부유식 해양 구조물의 히브동작을 보상하기 위한 히브 보상장치를 제공한다. 히브 보상장치는 일측이 개방되고 내부에 중공이 형성되며, 작동유가 유입되는 작동유 유입부가 형성된 외측 실린더; 중공부를 정의하는 원통 형상의 측벽과 가스 조절밸브가 형성된 일측벽을 가지며, 타측이 개방되며, 상기 외측 실린더의 일측에서 상기 외측 실린더의 중공에 삽입되며, 상기 작동유가 유입되는 경우 일측방향으로 이동되고, 상기 작동유가 유출되는 경우, 타측방향으로 이동되는 내측 실린더로서, 상기 원통 형상의 측벽이 내부공간을 가지고 상기 내부공간이 상기 가스 조절밸브와 연통되도록 형성되어 가스를 저장하는 내측 실린더; 상기 내측 실린더의 타단의 외주면과 상기 외측 실린더의 사이에 마련되고, 상기 외측 실린더의 중공 내에서 상기 내측 실린더의 왕복 운동이 가능하게 하는 외측 피스톤; 그리고 상기 내측 실린더의 중공부에 위치되어 상기 내측 실린더의 중공부를 상기 작동유가 유입되는 작동유 수용부와, 상기 가스 조절밸브와 연통되는 가스 수용부로 구획하며, 상기 작동유 수용부와 상기 가스 수용부의 압력에 따라 상기 일측방향 또는 상기 타측방향으로 이동되어 압력을 조절하는 내측 피스톤;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내측 실린더는, 상기 가스 수용부에 보관된 가스가 상기 작동유 수용부에 유입되는 작동유의 압력과, 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간의 가스 압력에 의해 수축 및 팽창 중 어느 하나의 상태 변화를 함으로써, 상기 내측 실린더의 위치를 유지시키는, 히브 보상장치.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간은 상기 측벽의 형상을 따라 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 히브 보상장치.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 외측 실린더의 측면에는 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간에 가스공급을 위한 통로가 형성되고,
상기 내측 실린더의 측벽에는 가스 공급장치가 도킹되는 가스 충전밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 히브 보상장치.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 일측벽까지 상기 내부공간이 연장되어 상기 가스 조절밸브와 연통되는 것을 특징으로 하는 히브 보상장치.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가스 충전밸브는,
상기 가스 충전밸브는, 가스가 일방향으로만 이동 가능하도록 형성되어 외부에서 상기 내부공간으로 가스가 유입되고, 상기 내부공간에 보관된 가스가 외부로 유출되지 않도록 형성되는 히브 보상장치.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물을 제공한다. 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물은 해상에 부유하며, 텔레스코프 타입 갱웨이(Telescopic Type Gangway) 또는 크레인을 포함하는 부유식 구조물; 상기 부유식 구조물에 설치되어 상기 부유식 구조물의 히브(heave) 동작을 감지하는 센서; 상기 부유식 구조물에 설치되거나, 상기 부유식 구조물의 작동에 연관되도록 설치되어 상기 히브동작을 보상하는 히브 보상장치;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 부유식 구조물은, 해양에 부유하는 베이스; 상기 베이스 상에 설치되는 상기 텔레스코프 타입 갱웨이; 상기 작동유 유입부와 연결되는 작동유 공급부; 상기 가스 충전을 위한 가스 공급부;를 포함하며, 상기 센서는 상기 텔레스코프 타입 갱웨이에 설치되어 상기 히브동작에 따른 상기 입력신호를 생성하며, 상기 히브 보상장치가 상기 베이스와 상기 텔레스코프 타입 갱웨이 사이에 설치되어, 상기 제어부가 상기 보상신호를 생성하여 상기 히브동작을 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 외측 실린더의 측면에는 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간에 가스공급을 위한 통로가 형성되고, 상기 내측 실린더의 측벽에는 가스 공급장치가 도킹되는 가스 충전밸브가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 가스 충전밸브에 연결되며, 상기 가스 충전밸브는, 가스가 일방향으로만 이동 가능하도록 형성되어 외부에서 상기 내부공간으로 가스가 유입되고, 상기 내부공간에 보관된 가스가 외부로 유출되지 않도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 어큐뮬레이터 및 가스탱크를 사용하지 않을 수 있어, 히브 보상장치의 소형화 및 경량화가 가능할 수 있다.
또한, 어큐뮬레이터에 필요한 가스 수용부 및 가스 저장부가 히브 보상장치의 내부에 마련되어 있어, 별도의 가스 저장탱크가 필요하지 않아 히브 보상장치의 소형화 및 경량화가 가능할 수 있다.
또한, 내측 실린더의 중공부의 일부인 가스 수용부의 가스를 이용해 히브 보상장치의 유압 실린더의 자연 누유에 대한 보상을 자동으로 할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 선박용 크레인에 사용되는 유압 실린더의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히브 보상장치 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치의 동작을 설명하기 위한 블록도 이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치(30) 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물을 나타내는 도면이다.
히브 보상장치(30)를 가지는 부유식 해양 구조물(이하, 부유식 해양 구조물)은 해양플렌트나 선박이나 접안시설 등일 수 있다.
부유식 해양 구조물은 해상에 부유하며, 텔레스코프 타입 갱웨이(12)(Telescopic Type Gangway)를 포함할 수 있다. 해양 구조물은 센서(20) 및 히브 보상장치(30)를 포함할 수 있다.
센서(20)는 부유식 해양 구조물에 설치되어 부유식 해양 구조물의 히브(heave) 동작을 감지할 수 있다.
히브 보상장치(30)는 부유식 해양 구조물에 설치되거나, 부유식 해양 구조물의 작동에 연관되도록 설치되어 히브동작을 보상할 수 있다.
부유식 해양 구조물은, 해양에 부유하는 베이스(11), 베이스(11) 상에 설치되는 텔레스코프 타입 갱웨이(12), 히브 보상장치(30)의 작동유 유입부(110)와 연결되는 작동유 공급부, 히브 보상장치(30)의 가스 저장부와 연결되는 가스 공급부를 포함할 수 있다.
센서(20)는 자이로스코프 센서를 포함할 수 있으며, 텔레스코프 타입 갱웨이(12)에 설치되어 히브동작에 따른 입력신호를 생성할 수 있다. 또는 센서(20)는 베이스(11)에 설치될 수도 있다.
히브 보상장치(30)가 베이스(11)와 텔레스코프 타입 갱웨이(12) 사이에 설치될 수 있다.
도 1에서 베이스(11)를 단순하게 도시하였지만, 베이스(11)는 해양플렌트 일 수도 있고, 선박이나 해상에 부유하는 시설일 수도 있다.
후술될 제어부(500)가 입력신호에 따라 히브동작을 보상할, 즉 상쇄할 보상신호를 생성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 히브 보상장치(30)는 긴 통 형상을 가질 수 있다. 히브 보상장치(30) 복수 개가 베이스(11) 상에 설치되어 텔레스코프 타입 갱웨이(12)의 몸체의 하부를 지지할 수 있다.
센서(20)는 통신부를 더 포함하며, 히브 보상장치(30)의 제어부(500)는 센서(20)의 통신부와 통신하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
통신부로부터 통신모듈로 입력신호가 전송되며 제어부(500)는 입력신호에 따라 히브동작을 보상할 보상신호를 생성할 수 있다.
제어부(500)는 히브 보상장치(30)의 작동유 공급부의 온/오프 또는 가스 조절밸브(210)의 온/오프와, 가스 저장부에 가스충전 여부 등을 조절하여 히브 보상의 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다.
히브 보상장치가 자체적으로 가스 저장부와 어큐뮬레이터를 구비하여 별도의 어큐뮬레이터와 가스 저장탱크가 필요 없으므로 장치가 소형화되고 간단해질 수 있다.
히브 보상장치(30)에 대해서는 더 후술된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히브 보상장치(30) 및 이를 가지는 부유식 해양 구조물을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 히브 보상장치(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 선박의 크레인의 줄에 설치되어 하부의 부하에 선박의 요동이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 선박의 히브동작에 따라 크레인이 상하좌우 요동이나 회전요동을 할 수 있다. 히브 보상장치(30)는 크레인의 줄에 설치되어 줄로 전달되는 히브동작을 보상할 수 있고, 이에 따라 하부의 부하는 안정적으로 위치가 제어되고 필요한 작업이 안정적으로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 히브 보상장치(30)는 부유식 해양 구조물의 히브동작을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
히브 보상장치(30)는 외측 실린더(100), 내측 실린더(200), 외측 피스톤(300) 및 내측 피스톤(400)을 포함할 수 있다.
외측 실린더(100)는 일측이 개방되고 내부에 중공이 형성되며, 작동유가 유입되는 작동유 유입부(110)가 형성될 수 있다.
내측 실린더(200)는 중공부(202)를 정의하는 원통 형상의 측벽(201)과 가스 조절밸브(210)가 형성된 일측벽을 포함할 수 있다. 내측 실린더(200)는 타측이 개방되며, 외측 실린더의 일측에서 외측 실린더의 중공에 삽입될 수 있다. 내측 실린더(200)는 작동유가 유입되는 경우 일측방향으로 이동되고, 작동유가 유출되는 경우, 타측방향으로 이동될 수 있다. 내측 실린더에 있어서 원통 형상의 측벽(201)이 내부공간(203: 가스 저장부)을 가질 수 있다.
즉, 측벽(201)이 내벽과 외벽으로 이루어져 그 사이에 내부공간(203)이 형성될 수 있다. 이 내부공간(203)은 가스 저장부로 기능할 수 있다. 이러한 자체적인 가스 저장부가 가스 조절밸브와 연통되도록 형성될 수 있다. 이러한 가스 저장부로서의 내부공간(203)이 내측 실린더의 일측벽까지 연장되어 가스 조절밸브(210)와 연통될 수 있다.
외측 피스톤(300)은 내측 실린더의 타단의 외주면과 외측 실린더의 사이에 마련되고, 외측 실린더의 중공 내에서 내측 실린더의 왕복 운동이 가능하게 할 수 있다.
내측 피스톤(400)은 내측 실린더의 중공부(202)에 위치되어 내측 실린더의 중공부를 작동유가 유입되는 작동유 수용부(240)와, 가스 조절밸브와 연통되는 가스 수용부(220)로 구획하며, 작동유 수용부와 가스 수용부의 압력에 따라 일측방향 또는 타측방향으로 이동되어 압력을 조절할 수 있다. 내측 피스톤은 더 후술된다.
내측 실린더(200)는 가스 수용부(220)에 보관된 가스가 작동유 수용부(240)에 유입되는 작동유의 압력과, 내측 실린더의 측벽의 내부공간(203)의 가스 압력에 의해 수축 및 팽창 중 어느 하나의 상태 변화를 함으로써, 내측 실린더의 위치가 유지될 수 있다. 즉, 히브 보상장치(30)는 압력 보상형 유압실린더일 수 있다.
내측 실린더의 측벽의 내부공간(203)은 측벽의 형상에 상응하게 원통형으로 형성될 수 있다. 내측 실린더의 직경과 길이가 증가할수록 내부공간(203)도 증가하여 가스 저장능력 또는 어큐뮬레이팅 능력이 증가할 수 있다.
외측 실린더(100)의 측면에는 내측 실린더의 측벽의 내부공간(203)에 가스공급을 위한 통로(130)가 형성되고, 내측 실린더의 측벽에는 가스 공급장치(700)가 도킹되는 가스 충전밸브(2012)가 형성될 수 있다.
가스 충전밸브(2012)는, 가스가 일방향으로만 이동 가능하도록 형성되어 외부에서 내부공간(203)으로 가스가 유입되고, 내부공간(203)에 보관된 가스가 외부로 유출되지 않도록 형성될 수 있다.
가스 충전밸브(2012)를 통해 가스 저장부에 충전된 가스는 유출되지 않게 되고, 가스를 충전하고자 하는 경우에만 외부에서 가스 충전밸브를 통해 가스 저장부, 즉 내측 피스톤의 측벽의 내부공간(203)으로 가스를 충전시킬 수 있다.
내측 피스톤(204)은 내측 실린더의 중공부(202)에 마련되고, 중공부(202) 내부에서 슬라이딩 가능하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 내측 피스톤(204)은 내측 피스톤의 작동유 수용부에 유출입되는 작동유의 유압 및 가스 수용부(220)에 보관되는 가스의 압력에 의해 왕복 운동되도록 형성될 수 있다.
내측 피스톤(200)은 내측 피스톤(200)에 작동유가 일정량 이상 유입되는 경우, 유입되는 작동유가 외부로 누유되지 않도록 일측으로 이동하여 작동유가 보관되는 작동유 수용부(240)의 면적을 넓힐 수 있다. 또한, 내측 피스톤(200)은 작동유가 자연누유 되거나, 외부에서 내측 피스톤(200)의 일측에 힘을 가하는 경우 등 실린더 내부의 유압이 낮아지는 경우, 타측으로 이동하여 장치의 내부의 압력이 유지되도록 할 수 있다.
가스 수용부(220)는 내부에 가스를 보관할 수 있다. 구체적으로, 가스 수용부(220)는 내측 피스톤(200)의 일측에 형성되고, 내부에 가스를 보관할 수 있다. 여기서, 내측 피스톤(200)의 일측이란 실린더 헤드(104)가 형성된 측을 타측으로 하여, 타측의 반대측에 위치되는 측을 의미할 수 있다. 여기서, 가스는 인체에 무해하고, 폭발 위험이 적으며 압축이 용이하게 이루어지는 가스로, 질소 등이 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히브 보상장치(30)의 동작을 설명하기 위한 블록도 이다.
히브 보상장치(30)가 부유식 해양 구조물과 관련하여 상하방향으로 작동되는 경우, 제어부(500)는, 부유식 해양 구조물이 상승할 때, 작동유 유입부(110)를 선택하여 온/오프를 제어하고, 부유식 해양 구조물이 하강할 때, 가스 조절밸브(210)를 선택하여 온/오프를 제어할 수 있다.
이와 다르게, 제어부(500)는 부유식 해양 구조물이 상승할 때, 가스 조절밸브(210)를 선택하여 온/오프를 제어하고, 부유식 해양 구조물이 하강할 때, 작동유 유입부(110)를 선택하여 온/오프를 제어할 수도 있다.
필요한 경우 가스 저장부의 가스 충전밸브가 제어되어 외부의 가스 공급부로부터 가스가 충전될 수 있다. 큰 히브동작이 발생된 경우 작동유 유입부(110)가 개방되어 작동유 공급부로부터 외측 실린더(100)의 중공으로 작동유가 신속하게 유입될 수 있다. 이에 따라 내측 실린더(200)가 도 5와 같이 이동될 수 있다. 히브동작에 대한 보상신호의 크기에 따라 제어부(500)는 가스 조절밸브를 개폐하는 동작을 선택적으로 조절하여 유연하고 신속하게 히브동작을 보상할 수 있다.
제어부(500)는, 변위산출부(510), 보정부(530), 작동지시부(550)를 포함할 수 있다.
변위산출부는 자이로스코프 센서(20)로부터 입력된 입력신호를 기초로 텔레스코프 타입 갱웨이(12)의 변위를 산출할 수 있다.
보정부는 변위산출부에 의해 산출된 변위를 보상하기 위한 보정신호를 생성할 수 있다.
작동지시부는 보정부에 의해 생성된 보정신호에 따라 히브 보상장치(30)의 작동유 유입부(110)의 온 시간을 조절하거나, 가스 조절밸브(210)의 온 시간 및 가스 충전밸브의 충전을 조절하는 제어신호를 생성할 수 있다.
이러한 제어신호에 의해 작동유 유입부(110)의 개/폐 (즉, 온/오프)가 제어될 수 있고, 실린더 내로 작동유의 공급유량이 제어될 수 있다.
또한, 이러한 제어 신호에 의해 가스 조절밸브(210)의 개/폐 (즉, 온/오프)가 제어될 수 있고, 내측 실린더(200)의 가스 수용부 내로 가스 공급 및 압력이 제어될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 히브 보상장치(30)의 내부에 가스 수용부(206) 및 가스 저장부가 형성되므로 가스 수용부(206)의 가스가 수축 및 팽창되는 압력 보상형 유압 실린더를 이용하는 부유식 해양 구조물이나 선박에 사용되는 텔레스코프 타입 갱웨이나 크레인의 경우 선박의 움직임을 흡수 또는 댐핑하기 위한 별도의 어큐뮬레이터 및 가스 저장 탱크를 구비하지 않고도 P.H.C.(Passive Heave Compensation) 시스템과 같은 기능을 수행할 수 있게 된다.
여기서는, 본 실시예는 갱웨이 시스템이나 압력 보상 기능이 필요하거나 히브 기능이 필요한 크레인, 리프팅 기구 등에 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 부유식 구조물
11 : 베이스
12 : 갱웨이
30 : 히브 보상장치
70 : 가스 공급부
80 : 작동유 공급부
100 : 외측 실린더
110 : 작동유 유입부
130 : 충전통로
200 : 내측 실린더
210 : 조절밸브
201 : 측벽
202 : 중공부
203 : 가스 저장부
220 : 가스 수용부
240 : 작동유 수용부
2012 : 가스 충전밸브
300 : 외측 피스톤
400 : 내측 피스톤
500 : 제어부
510 : 변위산출부
530 : 보정부
550 : 작동지시부

Claims (10)

  1. 부유식 해양 구조물의 히브동작을 보상하기 위한 히브 보상장치에 있어서,
    일측이 개방되고 내부에 중공이 형성되며, 작동유가 유입되는 작동유 유입부가 형성된 외측 실린더;
    중공부를 정의하는 원통 형상의 측벽과 가스 조절밸브가 형성된 일측벽을 가지며, 타측이 개방되며, 상기 외측 실린더의 일측에서 상기 외측 실린더의 중공에 삽입되며, 상기 작동유가 유입되는 경우 일측방향으로 이동되고, 상기 작동유가 유출되는 경우, 타측방향으로 이동되는 내측 실린더로서, 상기 원통 형상의 측벽이 내부공간을 가지고 상기 내부공간은 상기 가스 조절밸브와 연통되고, 상기 내측 실린더의 타단으로부터 상기 일측벽까지 연장되되, 상기 내측 실린더의 측벽 형상에 상응하게 형성되어 가스를 저장하는 내측 실린더;
    상기 내측 실린더의 타단의 외주면과 상기 외측 실린더의 사이에 마련되고, 상기 외측 실린더의 중공 내에서 상기 내측 실린더의 왕복 운동이 가능하게 하는 외측 피스톤; 그리고
    상기 내측 실린더의 중공부에 위치되어 상기 내측 실린더의 중공부를 상기 작동유가 유입되는 작동유 수용부와, 상기 가스 조절밸브와 연통되는 가스 수용부로 구획하며, 상기 작동유 수용부와 상기 가스 수용부의 압력에 따라 상기 일측방향 또는 상기 타측방향으로 이동되어 압력을 조절하는 내측 피스톤;을 포함하고,
    상기 외측 실린더의 측면에는 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간에 가스공급을 위한 통로가 형성되고,
    상기 내측 실린더의 측벽에는 가스 공급장치가 도킹되는 가스 충전밸브가 형성되고,
    상기 가스 충전밸브는, 가스가 일방향으로만 이동 가능하도록 형성되어 외부에서 상기 내부공간으로 가스가 유입되고, 상기 내부공간에 보관된 가스가 외부로 유출되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 히브 보상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 실린더는,
    상기 가스 수용부에 보관된 가스가 상기 작동유 수용부에 유입되는 작동유의 압력과, 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간의 가스 압력에 의해 수축 및 팽창 중 어느 하나의 상태 변화를 함으로써, 상기 내측 실린더의 위치를 유지시키는, 히브 보상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간은 상기 측벽의 형상을 따라 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 히브 보상장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물로서,
    해상에 부유하며, 텔레스코프 타입 갱웨이(Telescopic Type Gangway) 또는 크레인을 포함하는 부유식 구조물;
    상기 부유식 구조물에 설치되어 상기 부유식 구조물의 히브(heave) 동작을 감지하는 센서;
    상기 부유식 구조물에 설치되거나, 상기 부유식 구조물의 작동에 연관되도록 설치되어 상기 히브동작을 보상하는 제1항의 히브 보상장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부유식 구조물은,
    해양에 부유하는 베이스;
    상기 베이스 상에 설치되는 상기 텔레스코프 타입 갱웨이;
    상기 작동유 유입부와 연결되는 작동유 공급부;
    가스 충전을 위한 가스 공급부; 및
    히브동작 보상을 제어하는 제어부;를 포함하며
    상기 센서는 상기 텔레스코프 타입 갱웨이에 설치되어 상기 히브동작에 따른 입력신호를 생성하며,
    상기 히브 보상장치가 상기 베이스와 상기 텔레스코프 타입 갱웨이 사이에 설치되어, 상기 제어부가 상기 입력신호를 보상하기 위한 보상신호를 생성하여 상기 히브동작을 보상하는 것을 특징으로 하는 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외측 실린더의 측면에는 상기 내측 실린더의 측벽의 내부공간에 가스공급을 위한 통로가 형성되고,
    상기 내측 실린더의 측벽에는 가스 공급장치가 도킹되는 가스 충전밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 가스 충전밸브에 연결되며,
    상기 가스 충전밸브는, 가스가 일방향으로만 이동 가능하도록 형성되어 외부에서 상기 내부공간으로 가스가 유입되고, 상기 내부공간에 보관된 가스가 외부로 유출되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 히브 보상장치를 가지는 부유식 해양 구조물.
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