KR102348628B1 - 플로팅 베슬을 위한 무어링 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플로팅 장치(1, 12, 12')를 위한 무어링 장비(2, 2')에 관한 것으로, 밴드(5) 및 밴드(5)를 풀고 끌어 들이도록 형성된 드럼(3)을 포함한다. 본 발명은 무어링 장비(2, 2')가 밴드 가이드(14, 15, 22)를 더 포함한다는 점에서 특징을 갖는데, 상기 밴드(5)는 드럼(3)으로부터 밴드 가이드(14, 15, 22)를 거쳐 연장되어, 앵커링 장비(13)에 결합되도록 형성되고, 상기 밴드 가이드(4, 15, 22)는 플로팅 장치(1, 12, 12')의 운동을 보상하여 밴드(5)의 마모를 줄이도록 밴드(5)를 배치하기 위해, 드럼(3)과 밴드 가이드(14, 15, 22) 사이에 배치된 밴드(5a)의 부분의 길이 방향 축과 평행한 관절 축(A, B)에 대해 기울어지도록 형성된다.

Description

플로팅 베슬을 위한 무어링 조립체

본 발명은 플로팅 베슬(floating vessel)을 위한 무어링 장비에 관한 것이다.

WO2010/067341은 파도에 의해 움직이도록 설치된 플로팅 바디를 갖는 웨이브 파워 플랜트(wave power plant)를 나타내는데, 플로팅 바디는 에너지 흡수 장치를 구비한다. 에너지 흡수 장치는 와이어를 수용하도록 형성된 드럼을 포함한다. 와이어는 파워 플랜트의 운동에 의해 드럼을 회전시키도록 형성된다. 이러한 운동은 해상에서 파동 또는 그밖에 운동에 의한 것일 수 있다. 상기 동작은 와이어의 일부만 드럼에서 회전하도록 야기하는 운동을 야기한다. 장력을 받으며 드럼상에서 반복적으로 절곡되는 와이어는 마모되어, 결국 와이어의 이러한 부분의 파괴를 유발할 것이다.

와이어를 납작한 밴드로 변경하면 이러한 마모 과정을 줄이고, 시스템의 수명을 늘일 것이다.

무어링 장비에서 납작한 밴드의 도입은 다른 과제를 발생시킨다. 비교적 넓은 밴드는 밴드의 꼬임과 응력 구배를 방지하기 위해, 감길 때 드럼에 대해 우수한 정렬을 요구할 것이다.

따라서 밴드가 드럼상에서 똑바로 구르도록 보장하기 위해, 밴드가 드럼에서 적절한 각도로 정확하게 회전하도록 보장하는 추가적인 가이드 풀리 메커니즘이 배열된다. 밴드 가이드를 갖는 또는 밴드 가이드가 없는 무어링 장비의 예시는 도 9a와 9b에 나타나며, 이러한 도면과 관련하여 설명한다.

유동, 바람 및 파도에 의해 플로팅 장치에 가해지는 힘은 수평 드리프팅을 야기한다. 이는 플로팅 장치와 무어링 지점(클럼프 웨이트) 사이의 수평 거리를 증가시킨다. 이는 또 밴드와 드럼 사이의 각도를 증가시킨다.

수평 거리는 밴드와 플로팅 장치 사이에 각도를 야기한다. 드럼이 플로팅 장치의 플로팅 표면과 실질적으로 평행한 축 방향 평면을 갖기 때문에, 이는 드럼에서 밴드의 비스듬한 감김을 야기할 수 있다.

밴드 가이드는 이를 방지하며, 가이드 풀리가 밴드를 추종하여 드럼에 대해 관절 운동하여 밴드와 드럼 사이의 각도롤 돌리도록 보장한다. 가이드 풀리와 드럼 사이의 영역에서 밴드의 뒤틀림이 있겠지만, 이는 밴드 풀리가 없는 것보다 밴드의 마모를 덜 야기하며 덜 불리한 것으로 간주된다.

플로팅 장치는 파동으로 인해 롤링과 피칭 동작을 할 수도 있다. 이러한 상황에서, 플로팅 장치의 표면을 관통하는 평면은 해저와 다른 각도를 가질 것이다.

또한 밴드 가이드는 바람직하게는 플로팅 장치와 밴드 사이의 각도 차를 보상하기 위한 조건하에 있다.

윈치가 밴드를 당길 때, 밴드가 가이드 풀리상에서 똑바로 구르기 위해, 가이드 풀리가 밴드의 하부와 정렬되는 것이 중요하다.

가이드는 그 축을 중심으로 자유롭게 회전하며, 밴드는 가이드에 모멘트를 가하여 가이드와 가이드 풀리의 회전 각도를 결정하는 유일한 힘이다.

제2 가이드 풀리와 제1 가이드 풀리는 동일한 하우징에 연결된다. 제2 풀리는 제1 가이드 풀리 아래에 배열된다. 제2 가이드 풀리는 회전축으로 증가한 암을 갖는데, 이는 가이드에서 밴드 모멘트를 매우 높이며, 가이드와 가이드 풀리를 정렬하는 성능을 높여 이탈하는 것을 방지한다.

두 개의 풀리 구성은 밴드와 가이드 풀리 사이의 오정렬의 위험을 줄인다.

본 발명은 드럼을 포함하는 플로팅 장치를 위한 무어링 장비에 관한 것이다. 무어링 장비는 밴드와 밴드 가이드를 더 포함하고, 상기 밴드는 드럼으로부터 밴드 가이드를 거쳐 연장되어 앵커링 장비에 결합되도록 형성되며, 상기 밴드 가이드는 밴드의 응력을 줄이기 위하여, 플로팅 장치의 운동을 보상하기 위해 회전하여 밴드를 배치하도록 형성된다.

이는 밴드의 마모를 줄여, 드럼에 감길 때 밴드의 부적절한 각도에 의한 응력/꼬임을 방지할 것이다.

바람직하게는 무어링 장비는 플로팅 장치에 연결되도록 형성된 베이스부를 더 포함하고, 상기 밴드 가이드는 베이스부에 회전 가능하게 결합된다.

바람직하게는 베이스부는 두 반대측에서 밴드 가이드를 지지하도록 형성된 두 레그를 갖는 프레임이다.

바람직하게는 밴드 가이드는 단일 풀리를 포함한다.

바람직하게는 밴드 가이드는 제1 및 제2 풀리를 포함하고, 상기 제1 및 제2 풀리는 밴드 가이드의 길이 방향으로 직렬로 배열된다.

바람직하게는 제1 풀리와 제2 풀리는 동일한 하우징에 결합된다.

이는 밴드에서 더 우수한 힘 제어를 제공한다.

바람직하게는 무어링 장비는 밴드와 가이드 풀리 플랜지 사이의 측 방향 하중을 측정하기 위한 센서/로드 셀 장비를 갖는다.

따라서 장력을 측정하여, 밴드의 측 방향 힘이 너무 클 경우 그 장력을 줄일 수 있다.

바람직하게는 무어링 장비는 앵커링 장비에 무어링 장비를 결합하는 밴드 엔드 피팅을 더 포함한다.

바람직하게는 밴드 엔드 피팅은 밴드의 양측에 배열된 절곡 구속부를 갖는다.

이는 밴드의 특정한 최소 절곡 반경을 보장한다.

바람직하게는 밴드 엔드 피팅은 부낭을 포함한다.

이는 밴드에 장력이 없어도 상기 조립체가 수직 위치로 있도록 보장한다.

바람직하게는 로드 셀은 밴드 엔드 피팅과 앵커링 장비 사이에 배열된다.

상기 운동을 보상하기 위해, 무어링 장비에서 장력이 측정될 수 있다.

라이프세이버 웨이브 에너지 컨버터(Lifesaver wave energy converter)와 같은 플로팅 장치는 개시된 실시예 중 하나에 따른 적어도 하나의 무어링 장비를 포함한다.

플로팅 장치는 바람직하게는 Fred. Olsen BOLT 라이프세이버 웨이브 에너지 컨버터이다.

상기 장치는 바람직하게는 플로팅 장치에 배치된 세 개의 무어링 장비를 포함하며, 상기 무어링 장비 중 적어도 하나는 이중 풀리 장비이다.

바람직하게는 상기 가이드 풀리는 밴드를 수용하도록 형성된 윈치부 및 윈치부의 외측에 배열된 플랜지를 포함한다.

바람직하게는 윈치부 위로 플랜지의 높이는 적어도 밴드(5)의 두께이다.

이는 가이드 풀리에서 측 방향으로 움직이며 가이드 풀리의 윈치부에서 밴드를 유지하는 밴드의 경향을 방지할 것이다.

첨부된 도면을 참조하여, 단지 예로서 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 하나의 무어링 장비를 갖는 플로팅 장치의 개요도이다.
도 2는 세 개의 무어링 장비를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 플로팅 장치의 개요도이다.
도 3a와 3b는 단일 가이드 풀리를 갖는 무어링 장비의 일 실시예의 상세도로서, 측면도와 정면도이다.
도 4는 무어링 장비 중 하나가 이중 가이드 풀리를 갖는 무어링 장비의 일 실시예의 상세도이다.
도 5a와 5b는 이중 가이드 풀리를 갖는 무어링 장비의 실시예의 상세도로서, 측면도와 정면도이다.
도 6a는 단일 풀리를 갖는 무어링 장비의 제1 실시예의 개요도로서, 측면도이다.
도 6b는 도 6a에 나타난 무어링 장비의 하우징을 나타낸 것이다.
도 6c는 이중 풀리를 갖는 무어링 장비의 제2 실시예의 개요도로서, 측면도이다.
도 6d는 도 6c에 나타난 무어링 장비의 하우징을 나타낸 것이다.
도 6e 내지 6h는 이중 풀리를 갖는 본 발명에 따른 무어링 장비의 제3 실시예를 나타낸 것으로서, 서로 다른 측면도이다.
도 6i와 6j는 도 6e 내지 6h의 이중 풀리 장비의 상세도로서, 측면도이다.
도 6k는 도 6i와 6j의 이중 풀리 장비의 상세도로서, 평면도이다.
도 6l 내지 6p는 단일 가이드 풀리의 상세도이다.
도 7a는 무어링 장비와 앵커링 장비의 구성도이다.
도 7b 내지 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드 피팅 장비의 상세도이다.
도 7e와 7f는 밴드와 밴드 피팅 장비 사이의 고정 장치의 상세도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밴드 엔드 피팅을 나타낸 것이다.
도 8b와 8c는 도 8a에 나타난 실시예에 따른 밴드 엔드 피팅을 갖는 플로팅 장치를 나타낸 것이다.
도 9는 플로팅 기초의 롤링이나 피칭에 의한 밴드 가이드의 각도 정의를 나타낸 것이다.
도 9a는 가이드 풀리가 없는 무어링 장치의 구성도이다.
도 9b는 가이드 풀리를 갖는 무어링 장치의 구성도이다.
도 10a와 10b는 드럼과 밴드 가이드 사이의 관계를 나타낸 것이다.
도 11a 내지 11d는 밴드 가이드의 가능한 회전의 상세도이다.
도 12는 플로팅 장치에 힘이 작용하지 않는 정지 위치의 플로팅 장치를 나타낸 것이다.
도 13a와 13b는 플로팅 장치가 롤링과 피칭 운동을 하는 플로팅 장치를 나타낸 것이다.
도 14는 플로팅 장치가 수평 드리프팅 운동을 하는 플로팅 장치를 나타낸 것이다.
도 15a 내지 15f는 파도가 좌측으로부터 지나갈 때 해수면에서 플로팅 장치의 방향을 나타낸 것이다.

도 1은 하나의 무어링 장비(2)를 갖는 플로팅 장치(1)를 나타낸다. 무어링 장비는 플로팅 장치(1)의 중심에 배열된다. 무어링 장비(2)는 드럼(3)과 밴드 가이드(4, 15)를 포함한다. 밴드 가이드(4, 15)는 도 1에 나타난 바와 같은 단일 밴드 가이드(4) 또는 도 5a에 개시된 바와 같은 이중 밴드 가이드(15)일 수 있다. 밴드(5)는 드럼(3)으로부터 밴드 가이드(4)를 거쳐, 플로팅 장치(1)의 개구(11)를 통해 앵커링 장비(13)를 향해 연장된다. 앵커링 장비(13)는 해수면(10) 아래에 배열된 수중 부이(6), 앵커(7) 및 로프(8)를 포함한다(도 2). 밴드(5)는 밴드 엔드 피팅(band end fitting) 또는 마감 클램프(9)를 통해 수중 부이(6)에 연결된다. 이는 도 7과 8에서 더 설명한다.

수중 부이(6)는 보통 해수면(10) 아래에서 8-12m 사이에 배열되나, 해수면(10)으로부터 다른 거리도 가능하다. 수중 부이(6)는 해저에 배열된 앵커(7) 또는 클럼프 웨이트(clump weight)에 결합된다. 앵커(7)는 다른 형상, 예컨대 도면에 나타난 바와 같은 체인 바스켓을 가질 수 있다. 수중 부이(6) 는 로프(8), 예컨대 다이니마(Dyneema) 로프나 나일론 로프를 통해 앵커(7)에 결합된다.

도 2는 링 형상의 플로팅 기초(12)로 형성된 플로팅 장치를 나타낸다. 이러한 실시예에 따른 플로팅 장치(12)는 플로팅 장치(12) 주변에 배치된 세 개의 무어링 장비(2)를 갖는다. 무어링 장비(2)는 바람직하게는 링(12) 주변에 동일하게 배치된다.

각각의 무어링 장비(2)의 구성은 도 1에 개시된 구성과 동일하며, 드럼(3), 밴드 가이드(4) 및 드럼(3)과 밴드 가이드(4) 사이에 연장된 밴드(5)를 갖는다. 따라서 동일한 참조 번호는 그 실시예에서 동일한 부분을 지칭한다. 또한 앵커링 장비(13)는 도 1에서 설명한 바와 유사하다. 각 무어링 장비(2)는 도면에 나타난 바와 같이 하나의 앵커링 장비(13)에 부착된다.

플로팅 장치(1)의 이러한 실시예에서, 각각의 무어링 장비(2)는 단일 풀리 장비(4)를 포함한다. 단일 풀리 장비(4)는 드럼(3)으로부터 앵커링 장비(13)와 해저를 향해 밴드(5)를 가이딩하기 위한 하나의 가이드 풀리(14)만 갖는다. 단일 밴드 가이드(4)의 상세도는 도 3a와 3b에도 나타나 있다.

본 발명은 한 개 또는 세 개의 무어링 장비(2)로 제한되지 않는다. 플로팅 장치(1)는 본 발명의 실시예로서 두 개의 무어링 장비 또는 세 개 이상의 무어링 장비(2)를 가질 수 있다.

도 3a는 측면에서 바라본 도 1과 2에 나타난 실시예에 따른 플로팅 장치(1, 12)의 무어링 장비(2)의 상세도를 나타낸다.

도 3b는 정면에서 바라본 단일 풀리 장비(4)를 나타낸다. 단일 가이드 풀리(14)는 드럼(3)에 대해 경사지게 배열된다. 이는 아래에서 더 상세하게 설명한다.

도 4에서 본 발명에 따른 플로팅 장치(12')의 다른 실시예가 나타나 있다. 플로팅 장치(12')는 무어링 장비(2')를 갖는다. 도 3a와 3b에 개시된 바와 같은 단일 풀리 장비(4)는 이러한 실시예에서 이중 밴드 가이드(15)로 대체된다. 이러한 이중 밴드 가이드(15)는 제1 상부 풀리(17)와 제2 하부 풀리(16)를 갖는다. 제1 상부 풀리(17)와 제2 하부 풀리(16)는 동일한 하우징(20, 30)(도 6c 내지 6f에 도시)에 연결된다. 이중 밴드 가이드(15)의 상세도는 도 5a와 5b에도 나타나 있다.

도 5a와 5b에서 제1 상부 풀리(17)와 제2 하부 풀리(16)는 드럼(3)에 대해 경사지게 배열된다. 이는 아래에서 더 상세하게 설명한다.

도 4의 플로팅 장치의 실시예는 한 개의 이중 밴드 가이드(15)와 두 개의 단일 풀리 장비(4)를 갖는다. 플로팅 장치(12')에서 단일 및 이중 풀리 장비(4, 15)의 다른 배열이 가능한데, 예를 들어 본 발명의 실시예는 두 개의 이중 밴드 가이드(15)와 한 개의 단일 풀리 장비(4)를 가질 수 있다.

단일 밴드 가이드(4)와 이중 밴드 가이드(15)는 도 1 내지 5에 개략적으로만 나타나 있다. 또한 가이드 풀리(14, 16, 17)는 도 6a 내지 6k에 나타난 바와 같이 하우징(18, 20, 30) 등에 의해 지지되어야 한다.

도 6a는 하우징(18)에 배열된 단일 가이드 풀리(14)를 나타낸다. 이러한 하우징(18)은 단일 가이드 풀리(14)가 배열된 제1 파트(18a) 및 플로팅 장치(1, 12)의 덱에 연결된 제2 파트(18b)를 포함한다. 제1 파트와 제2 파트는 그 파트 사이에 상대적인 관절 운동을 허용하는 베어링을 통해 연결된다. 제2 파트(18b)는 도 6b에 나타난 바와 같이 실린더 형상을 갖는다. 제2 파트(18b)는 베이스부(19)에 견고하게 연결된다. 베이스부(19)는 플로팅 장치(1, 12)의 덱에 고정적으로 부착된다. 베이스부(19)는 제2 파트(18b) 양측에서 위쪽으로 연장된다. 하우징(18)은 베이스부(19)와 제2 파트(18b)에 대해 회전하도록 형성된다.

하우징(18)은 실린더형 제2 파트(18b)의 중심축(A)을 중심으로 회전하도록 형성되는데, 이하 이러한 중심축(A)을 관절 축(A)이라 한다.

하우징(18)과 베이스부(19)는 서로 회전 가능하게 연결된다.

가이드 풀리(14)는 관절 축(a)이 단일 가이드 풀리(14)의 접선이 되도록 제1 파트(18a)에 배열된다. 따라서 가이드 풀리(14)는 그 중심에 대해 회전하지 않는 대신, 가이드 풀리(14)의 둘레의 한 지점(C)을 중심으로 회전할 것이다. 상기 지점(C)은 또한 관절 축(A)상의 한 지점이다.

관절 축(A)은 드럼(3)과 가이드 풀리(14) 사이에 배치된 밴드부(5a)의 길이 방향 축과 일치한다. 이에 의해 밴드가 그 길이 방향 축을 중심으로 회전하여 플로팅 장치의 운동을 보상한다.

밴드(5)가 감길 때 밴드(5)가 가이드 풀리(14) 위에서 곧게 구르기 위해, 가이드 풀리(14)가 가이드 풀리(14) 아래에 배열된 밴드(5)의 하부(5b)와 정렬되는 것이 중요하다. 하우징(18)은 플로팅 장치의 롤링/피칭 또는 수평 운동을 보상하기 위해 회전한다. 이러한 원리는 도 9 내지 11에 나타나 있다.

가이드 풀리 장비(4)는 그 회전 지점(C)을 중심으로 자유롭게 관절 운동을 하며, 밴드(5) 그 자체가 가이드 장비(4)에 임의의 모멘트를 가하고 밴드 가이드(4)와 가이드 풀리(14)의 관절 각도를 결정하는 유일한 힘이다(중력 작용은 무시 가능).

도 6c와 6d는 이중 밴드 가이드(15)를 갖는 유사한 장비를 나타낸다.

본 장치는 제1 파트(20a)와 제2 파트(20b)를 갖는 유사한 하우징(20)을 갖는다. 제2 파트(20b)는 단일 풀리 장비(13)의 제2 파트(18b)와 동일하다. 제2 파트(20b)는 단일 풀리 장비(14)에 대해 설명한 바와 같이 베이스부(21)에 안착된다. 하우징(20)은 하우징(20)의 제2 파트(20b)의 중심축(B)을 중심으로 회전하도록 형성된다. 제1 파트(20a)에 제1 풀리(17)와 제2 풀리(16)가 배열된다. 풀리(16, 17)는 하우징의 제1 파트(20a)에 연결된다. 제2 하부 풀리(16)와 제1 상부 풀리(17)는 동일한 하우징에 배열되어 중심축(B)에 대해 동시에 회전한다.

제1 파트(20a)의 관절 운동은 제2 파트(20b)의 중심축(B)을 관통하는 축으로 정의되는데, 이는 또한 제1 상부 가이드 풀리(17)에 대해 접선이 된다. 관절 축은 중심축(B)과 동일하다. 따라서 이중 가이드 풀리 장비(1)는 이러한 관절 축(B)에 배치된 한 지점(B)을 중심으로 회전할 것이다. 따라서 제2 하부 풀리(16)는 관절 축(B)까지 증가 암(increase arm)을 갖는데, 이는 가이드 풀리(16, 17)에서 밴드(5)의 모멘트를 높이며, 가이드 장비(15)와 가이드 풀리(17, 16)를 정렬하는 밴드(5)의 성능을 매우 높여 이탈하는 것을 방지한다. 또한 제2 하부 풀리(16)는 주로 제1 상부 가이드 풀리(17)에서 밴드(5)의 이탈을 야기하는 밴드(5)와 제1 상부 가이드 풀리(17) 사이에 형성되는 오정렬 각도를 방지한다.

도 6a 내지 6f에서 설명한 실시예에서, 하우징(18, 20)은 베이스부(19, 21)에 의해 한 측면에서만 지지된다.

아래 도 6e 내지 6k는 무어링 장비(2)의 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 도면은 장비(22)에 이중 가이드 풀리(16, 17)를 갖는 하우징(30)을 나타낸다. 이러한 실시예에서 하우징(30)은 프레임(31)에 의해 두 측면에서 지지된다. 하우징(30)은 전술한 실시예와 같이 하나가 아닌, 두 측면에서 프레임(31)에 회전 가능하게 결합된다.

도 6e는 이러한 장비를 상세하게 나타낸다. 프레임(31)은 볼트와 너트를 통해 플로팅 장치(1, 12, 12')에 부착될 수 있으나, 다른 방식으로 플로팅 장치(1, 12, 12')에 부착될 수도 있다.

도 6e와 6f에 나타난 바와 같이, 하우징은 제1 실린더형 단부(32a)와 제2 실린더형 단부(32b)를 갖는다. 이들 단부(32a, 32b)는 프레임(31)에 배열된 베어링(33)에 의해 지지된다. 실린더는 베어링(33)을 통해 프레임에 대해 회전하도록 형성된다.

실린더형 단부(32a)는 드럼(3)으로부터 밴드를 수용하도록 형성된 개구를 갖는다. 밴드(5)는 도 6a 내지 6d의 실시예에서 설명한 바와 같이 제1 가이드 풀리(17)와 제2 가이드 풀리(16)를 거쳐, 개구를 통해 앵커링 장비(13)로 더 연장된다. 플로팅 장치(1, 12, 12')의 개구(11)는 프레임(31) 내에 배열된다.

프레임(31)은 밴드 가이드(22)에 대해 더 우수한 지지를 제공하며, 도 6a 내지 6d에 나타난 실시예에 걸쳐 본 발명의 바람직한 실시예가 된다.

하우징은 실린더형 단부(32a, 32b)의 중심을 관통하여 연장된 중심축(B)에 대해 회전하도록 형성된다. 이를 관절 축(B)이라 하며, 이는 또한 한 지점(D)에서 제1 상부 풀리(17)에 대해 접선이 된다. 또한 중심축은 도 6f에 나타난 바와 같이 드럼(3) 위에서 접선 방향이 된다. 드럼(3)과 제1 상부 가이드 풀리 사이에 배치된 밴드(5a)의 부분은 이러한 선과 일치한다.

이는 드럼(3)과 제1 상부 풀리 사이의 밴드(5a)의 부분이 밴드 가이드(22)의 관절 운동 동안 측 방향으로 이동하지 않고 그 중심에 대해 꼬이도록 보장한다.

이중 밴드 가이드(22)는 두 가이드 풀리(16, 17)의 중심이 아닌 관절 축(B)에 대해 회전할 것이다. 제1 상부 가이드 풀리(17)는 접선 지점(D)에 대해 회전할 것이다. 제2 하부 가이드 풀리(16)는 제1 상부 가이드 풀리(17) 밑에 배열되며, 가이드 풀리(16)의 둘레와 관절 축(B) 사이에 간격이 존재한다. 이는 관절 축(B)으로 증가한 암을 야기하는데, 이는 가이드 풀리(16, 17)에서 밴드(5)의 모멘트를 높이며, 가이드 장비(15)와 가이드 풀리(17, 16)를 정렬하는 밴드(5)의 성능을 매우 높여 이탈하는 것을 방지한다.

이러한 원리는 도 6a 내지 6d에서 설명한 실시예와 동일하다.

단일 풀리 장비(4)가 프레임(31)에 의해 양측에서 지지되도록, 도 6e와 6f에서 설명한 바와 같은 이중 풀리 장비(15)를 도 3a에서 설명한 바와 같은 단일 풀리 장비(4)로 변경하는 다른 실시예도 가능하다.

도 6g는 하우징(30)의 밴드 가이드를 나타낸다. 밴드 가이드(15)는 본 도면에서 두 가이드 풀리가 수직 방향으로 정렬되는 정지 위치에 있다.

도 6h에서 밴드 가이드는 가이드 풀리와 하우징이 프레임(31)에 대해 회전하는 동작 위치에 있다. 가이드 풀리는 이러한 위치에서 드럼에 대해서도 회전한다.

도 6i 내지 6k는 이중 밴드 가이드(15)를 더 개시한다.

한 쌍의 구속 플레이트(34)와 한 세트의 바(35)는 가이드 풀리(16, 17)를 감싸, 밴드(5)가 영(zero) 또는 음의 장력의 경우에도 풀리(16, 17)의 윈치부(16', 17')로부터 벗어나지 않도록 보장한다. 윈치부(16', 17')는 밴드가 특히 도 6j에 나타난 바와 같이 가이드 풀리(17, 16)와 접하는 풀리(16, 17)의 중심부에 배치된다.

바(35)는 서로 적절한 거리로 구속 플레이트(34)를 고정하고, 구속 플레이트(34) 사이에 윈치부(16', 17')를 고정하여, 밴드가 영 또는 음의 장력 동안 위쪽으로 이동할 수 없게 보장하도록 형성된다.

이러한 배열은 단일 풀리 장비(4)에 대해서도 동일하게 관련된다. 차이점은 구속 플레이트(34)와 바(35)의 구성에 하나의 가이드 풀리만 배열된다는 것이다.

도 6l 내지 6p는 다른 각도에서 바라본 가이드 풀리(14, 16, 17)의 상세도를 나타낸다.

도 6l는 도 6k의 가이드 풀리(16, 17)와 동일한 방향에서 바라본 가이드 풀리(14, 16, 17)를 나타내는데, 밴드(5) 없이 나타나 있다. 가이드 풀리(14, 16, 17)는 가이드 풀리(14, 16, 17)의 반대측에 배열된 두 사이드 플랜지(40) 및 가이드 풀리(14, 16, 17)가 밴드(5)와 접하도록 형성되는 매끄러운 윈치부(14', 16', 17')를 포함한다. 이러한 윈치부(14', 16', 17')는 도 6i에서 설명한 바와 같은 윈치부와 동일하다.

도 6m과 6n은 측면에서 바라본 가이드 풀리를 나타낸다. 도 6m에서 가이드 풀리의 부분들을 함께 고정하기 위한 후벽만 나타나 있다. 도 6n에서 가이드 풀리(14, 16, 17)의 다른 부분이 나타나 있다.

도 6o는 가이드 풀리(14, 16, 17)의 내측의 단면도를 나타내고, 도 6p는 상세한 C로 나타난 가이드 풀리의 내측에 배열된 로드 셀(45)의 상세도를 나타낸다.

로드 셀(45)은 후벽에 견고하게 결합되도록 배열된다. 스페이서(46)는 후벽(36)에 견고하게 결합된다. 또한 플랜지(40)는 스페이서(46)를 통해 후벽(46)에 볼트 결합되는데, 로드 셀은 스페이서(46)와 플랜지(40) 사이에 안착된다. 이러한 방식으로 플랜지(40)는 로드 셀(45)에 대해 예압된다. 플랜지(40)와 스페이서(46) 사이에 간극이 존재하여, 플랜지(40)가 스페이서(46)와 간섭됨 없이 플랜지(40)의 변형을 허용하여, 플랜지(40)의 모든 하중이 로드 셀 장비(45)로 전해지도록 보장하는 것이 중요하다.

로드 셀 신호는 슬립 링(43)에 의해 회전부(14, 16, 17)로부터 고정 샤프트(38)로 전달된다. 슬립 링(43)으로부터 신호 와이어가 샤프트(44)의 중심을 통해 풀리를 빠져나간다.

플랜지(40)와 윈치부는 가이드 풀리(14, 16, 17)의 중심에 배치된 중심 샤프트(38)를 중심으로 회전하도록 배열된다. 베어링(39)은 도 6n에 나타난 바와 같이 플랜지(36), 윈치부(14', 16', 17') 및 중심 샤프트(38) 사이에 배열된다.

가이드 풀리(14, 16, 17)의 중요한 특성은 가이드 풀리 플랜지(40)의 배치와 모양이다. 가이드(4, 15, 22)와 밴드(5)가 정렬되도록 보장하는 밴드(5)의 성능은 밴드의 중심 평면과 가이드 풀리의 중심 평면이 가능한 최대로 교차되는 것에 의존하며, 즉 밴드는 가이드 풀리(14', 16, 17')의 윈치부에서 가이드 풀리의 중심에 있어야 한다. 실제로 제조상 결함으로 인해, 밴드(5)는 가이드 풀리(14, 16, 17)에서 측 방향으로 움직이는 경향을 가질 것이다. 전술한 평면 교차를 보장하기 위해, 가이드 풀리(14, 16, 17)의 플랜지(40)가 이러한 움직임을 방지할 것이다. 플랜지(40)는 적어도 밴드(5)의 높이의 수직부(41)에 더하여, 밴드(5)의 완만한 도입을 보장하기 위한 테이퍼드부(42)를 가져야 한다. 플랜지(40)와의 간섭으로부터의 밴드(5)의 마모를 최소화하기 위해, 플랜지(40)와 밴드(5) 사이에 특정한 공차가 있어야 하며, 이에 플랜지 간격, 즉 윈치부(14', 16', 17')의 너비는 밴드(5)의 폭보다 전형적으로 밴드 폭의 1-2%만큼 더 여유롭게 커야 한다.

도 7a 내지 7f는 본 발명의 실시예 중 하나에 대해 이용될 수 있는 밴드 피팅 장비를 나타낸다.

도 7a는 도 1에서 설명한 앵커링 장비의 상세도를 나타내는데, 앵커링 장비(13)는 해상에서 플로팅 장치(1) 아래에 배치된다. 밴드(5)는 도 7b 내지 7d에 나타난 바와 같이 하단(5b)에서 밴드 엔드 피팅(9)에 부착된다.

얇은 절곡 구속부(23)는 밴드(5)의 양측에 배열되어, 밴드 평면(E)에 평행인 직각 축에 대해 최소 절곡 반경을 보장한다. 절곡 구속부(34)는 폴리에틸렌 또는 그밖에 연성 소재로 이루어질 수 있다. 절곡 구속부는 도 7c와 7d에 가장 잘 나타나 있다.

밴드 엔드 피팅(9)은 엔드 피팅이 밴드 장력 없이도 항상 곧게 되도록 보장하기 위한 부력 부낭(24)을 가질 수 있다.

밴드 엔드 피팅(9)은 볼트 결합된 연결부(25)를 통해 수중 부이(6)에 연결된다. 따라서 밴드 엔드 피팅(9)은 볼트 결합된 연결부(25)를 중심으로 자유롭게 회전하도록 허용된다. 연결부는 밴드 평면에 수직인 한 축에 대해 관절 운동을 허용한다.

수중 부이(6)는 밴드 장력과 부력으로부터의 힘에 의해 영향을 받을 것이다.

밴드(5)의 장력의 크기에 따라, 수중 부이(6)는 정적 평형 방향을 갖게 될 것이다. 이러한 방향은 밴드(5)의 길이 방향을 관통하는 축(E)에 대해 각을 이룰 수 있다. 상기 방향은 축(E)과 나란할 수도 있다.

도 7a는 하나의 무어링 장비(2)만 갖는 플로팅 장치(1)에 이용되는 밴드 엔드 피팅(9)을 나타낸다. 밴드 엔드 피팅(9)의 이러한 실시예는 하나 이상, 예컨대 도 8b에 나타난 바와 같이 세 개의 무어링 장비(2)를 갖는 플로팅 장치에 용이하게 이용될 수도 있다.

도 7c는 밴드(5)와 수중 부이(6) 사이에 배열된 밴드 엔드 피팅 드럼(28)을 나타낸다. 밴드 엔드 피팅 드럼(28)은 드럼(28)에 밴드(5)를 감도록 형성된다. 일반적으로 밴드는 밴드 엔드 피팅 드럼(28)에 2.5회 감기지만, 밴드가 밴드 엔드 피팅(28)을 중심으로 더 많거나 적게 감기는 것도 실시예로 가능하다.

도 7e와 7f는 밴드 피팅 드럼(28)에 대한 밴드(5)의 고정 장치(29)를 나타낸다. 고정 장치(29)는 밴드 피팅 드럼(28)의 핀 등과 상응하도록 형성된 실린더형 단부(29a)를 갖는다.

핀/실린더 연결부는 밴드 엔드 피팅 드럼(28)에 대한 밴드(5)의 신속한 연결이나 분리를 허용한다.

또한 고정 장치는 밴드에 연결되도록 형성된 클램프(29b)를 포함한다. 클램프(29b)는 클램프(29b)의 상단에 감기는 밴드에 대한 간섭을 최소화하기 위해 곡면을 갖는다.

또한 핀/실린더 연결부는 드럼(3)에서 모든 밴드가 당겨져 끝단부가 도달할 경우 클램프(29b)가 스윙 아웃(swing out)하도록 허용한다.

도 8a 내지 8c는 밴드 엔드 피팅(26)의 다른 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 벨트 엔드 피팅(26)의 양측에 부낭(27)이 배열된다. 또한 밴드 엔드 피팅(26)과 수중 부이(6) 사이에 로드 셀(28)이 배열되는 것으로 나타나 있다.

로드 셀(28)은 밴드(5)와 무어링 장비 사이의 장력을 감시하여 이에 따라 그 장력을 조절하도록 구성된다.

로드 셀은 도 7a 내지 7f의 밴드 엔드 피팅 장비(9)에서도 실시예로 가능하다.

도 8b와 8c는 세 개의 무어링 장비(2)를 갖는 플로팅 장치(12)에 배열된 수중 부이와 밴드 엔드 피팅을 나타낸다. 로드 셀(27)과 밴드 엔드 피팅(27)은 도 7a 내지 7f에 나타난 바와 같이 하나의 무어링 장비(2)만 갖는 플로팅 장치에 용이하게 이용될 수도 있다.

밴드 엔드 피팅(9, 27)의 두 실시예는 단일 풀리 장비(2)와 이중 풀리 장비(2')에 대해 모두 실시예로 가능하다.

플로팅 장치는 도 7a와 8b에 나타난 바와 같이 체인 바스켓(7)을 통해 해저에 고정된다. 체인 바스켓(7)의 개수는 플로팅 장치(1, 12, 12')의 무어링 장비(2)의 개수와 동일하다.

이하 도 9 내지 11을 참조하여 본 발명의 작동을 설명한다.

도 9는 아무런 밴드 가이드 없는 무어링 장비를 도시한다. 플로팅 장치(1, 12, 12')가 수평 동작, 롤링 또는 피칭 동작을 할 때, 밴드(5)는 수직 정지 위치로부터 당겨질 것이다. 드럼(3)과 앵커 장비(13)는 밴드(5)에 절곡이 생기도록 서로에 대해 배치될 것이다. 이는 밴드가 드럼(3)에 감길 때 밴드(5)에 응력이나 뒤틀림을 야기하는데, 이는 추후 밴드(5)의 찢어짐이나 파손을 유도할 수 있다.

플로팅 장치(1, 12, 12')가 해저에 계류되어 있을 때, 수평 운동, 롤링 및 피칭 운동은 드럼(3)이 밴드(5)를 감아 그 운동을 조절하고 무어링 장비를 항상 곧게 유지하도록 야기한다. 플로팅 장치(1, 12, 12')의 운동 때문에 밴드(5)의 일부만 드럼(3)에 감기거나 풀릴 것이다. 따라서 밴드(5)의 일부만 플로팅 장치(1, 12, 12')의 운동으로 인한 마모에 반복적으로 노출될 것이다.

이에 밴드 가이드(4, 15)가 도입된다. 이러한 장비는 기울어져 밴드(5)를 추종하도록 형성되어, 그 결과 밴드(5)가 플로팅 장치(1, 12, 12')의 운동으로 인해 정렬된 풀리로 들어가도록 한다. 밴드 가이드(4, 15)는 이러한 위치에서 도 6h에 나타난 바와 같이 동작 위치에 있다.

드럼과 밴드 가이드 사이의 밴드의 일부가 가이드 풀리와 드럼 사이에서 꼬이게 되겠지만, 이는 도 9a에 나타난 밴드 가이드 없는 상기 구성보다 덜 불리한 것으로 간주된다.

도 9b에 나타난 바와 같이 가이드 풀리가 회전하여 밴드(5)의 각도를 추종하는 성능은 밴드(5)에 대해 더 부드러운 밴드(5)의 감김을 야기하여 밴드(5)의 마모를 줄일 것이다. 또한 밴드 가이드(4, 15)가 드럼(3)에 감긴 밴드(5)의 일부(5a)의 위치를 개선하기 때문에, 밴드(5)를 더 용이하게 감아 꼬임을 줄일 것이다.

밴드 가이드(4, 15)는 가이드 풀리(14, 16, 17)가 밴드의 하부(5b)와 정렬되게 회전하도록 형성된다. 이는 가이드 풀리(14, 16, 17)의 전체 길이에 걸쳐 밴드(5)에서 장력의 균일한 분배를 야기할 것이다.

도 10a와 10은 드럼과 밴드 가이드(4, 15) 사이의 관계를 나타낸다. 단일 가이드 풀리(14)와 일측에서 지지된 하우징(도 6a 내지 6d)을 갖는 실시예가 예로서 이용되었으나, 이중 밴드 가이드(15)와 두 지지부를 갖는 하우징(도 6e 내지 6h)과 아무런 차이가 없다.

밴드 가이드(4, 15)는 회전하여 플로팅 장치(1, 12)의 운동에 대해 조절하도록 형성된다. 밴드 가이드(4, 15)는 앞서 설명한 바와 같이 하우징의 실린더부(18b, 20b)의 중심축(A)에 대해 회전하거나 선회하도록 형성된다.

다시 말해 가이드 풀리(14, 16, 17)는 밴드(5)의 길이 방향으로 지나가는 관절 축(A)에 대해 관절 운동하도록 형성된다.

드럼(3)을 관통하는 평면(G)과 가이드 풀리(14, 16, 17)를 관통하는 평면(H)은 밴드 가이드(4, 15)의 모든 위치에서 평행하게 유지된다.

도 11a와 11b는 플로팅 장치(1, 12)가 수직 방향으로 배치되는 원리를 나타낸다. 밴드(5)의 길이 방향을 관통하는 축은 수직선에 대해 경사져 있다. 각도차는 도 11a와 11b에서 α로 나타나 있다.

도 11c는 롤링 운동으로 인한 가이드 풀리(14, 16, 17)의 가능한 운동을 도시한다. 가이드 풀리(14, 16, 17)는 예컨대 화살표 방향으로 +/- 35 ˚까지 회전할 수 있으나, 더 큰 각도도 가능하다.

도 11d는 피칭 운동으로 인한 밴드(5)의 운동을 나타낸다. 밴드(5)는 운동의 방향에 따라, 가이드 풀리로부터 이격되도록 또는 가이드 풀리(14, 16, 17)를 향해 힘을 받을 것이다. 이러한 운동은 드럼(3)과 가이드 풀리(14, 16, 17)가 그 운동 동안 실질적으로 직선으로 정렬되기 때문에, 밴드 가이드의 회전을 야기하지 않는다.

본 발명의 모든 실시예에서, 밴드(5)와 가이드 풀리 플랜지 사이의 측 방향 힘을 측정하는 센서(미도시)가 배열될 수 있다. 측 방향이 너무 크면 장력은 감소하게 될 수 있다.

도 12 내지 15는 플로팅 장치(1)의 다른 위치나 운동을 나타내는데, 도 12 내지 14는 하나의 무어링 장비를 갖는 플로팅 장비로 도시되어 있고, 도 15는 세 개의 무어링 장비를 갖는 플로팅 장비로 도시되어 있다.

도 12는 플로팅 장치에 롤링, 피칭 또는 드리프팅 동작이 작용하지 않는 플로팅 장치(1)를 나타낸다.

밴드(5), 로프(9) 및 앵커(7)는 수직선으로 배열된다. 이러한 위치에서, 가이드 풀리(14)에서 관절 각도 또는 둘러싸는 섹터(wrap sector)의 증가는 발생하지 않는다.

도 13a와 13b는 롤링 및 피칭 동작을 하는 플로팅 장치를 나타낸다. 이러한 롤링 및 피칭 동작은 파도로부터 강성의 플로팅 장치에 부여된다. 대개 플로팅 장치는 수평면으로부터 약 +/- 5도만큼 경사질 것이다. 경사 각도는 +/-45도까지이지만, 그 이상도 가능하다. 도 13a는 롤링 동작을 하는 플로팅 장치를 나타내는 한편, 도 13b는 피칭 동작을 하는 플로팅 장치를 나타낸다.

도 14는 수평 드리프팅을 하는 플로팅 장치를 나타낸다. 수평 드리프팅은 플로팅 장치(1, 12)와 무어링 지점(앵커)(7) 사이에 수평 거리를 유도하는 유동, 바람 및 파도에 의해 야기된다. 이는 밴드(5)와 드럼(3) 사이의 각도를 증가시킨다.

도 15a 내지 15f는 파도가 좌측으로부터 지나갈 때 바다에서 플로팅 장치(12)와 그 운동을 나타낸다. 무어링 및 앵커링 장비(2, 13)는 드럼의 토크를 제어함으로써 일정한 장력을 유지하도록 구성되어, 플로팅 구조물이 앵커링 지점에 대해 이동할 때 밴드가 당겨지고, 플로팅 구조물이 되돌아갈 때 드럼(3)에 다시 감기도록 허용한다.

비록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 도시적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 구체적으로 나타난 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구항과 그 등가물에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이, 통상의 기술자에 의해 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (14)

1. 플로팅 장치(1, 12, 12')를 위한 무어링 장비(2, 2')로서,
   플로팅 장치(1, 12, 12')에 배열된 드럼(3)에 길이 방향의 일단이 연결되도록 형성된 밴드(5)를 포함하고,
   상기 드럼(3)은 플로팅 장치(1, 12, 12')가 유동, 바람 또는 파도에 의한 동작을 할 때, 밴드(5)를 풀어 내고 끌어 들이도록 형성되며,
   상기 밴드(5)는 길이 방향의 타단이 앵커링 장비(13)에 연결되도록 형성되되,
   무어링 장비(2, 2')는 밴드 가이드(15, 22)를 더 포함하고,
   상기 밴드(5)는 드럼(3)으로부터 밴드 가이드(15, 22)를 통해 앵커링 장비(13)를 향해 연장되며,
   상기 밴드 가이드(15, 22)는 플로팅 장치(1, 12, 12')에 배열된 베이스부(19, 21, 23)에 회전 가능하게 결합되고,
   상기 밴드 가이드(15, 22)는 밴드 가이드(15, 22)의 길이 방향으로 직렬로 배열된 제1 및 제2 풀리(16, 17)를 포함하며,
   상기 제1 및 제2 풀리(16, 17)는 밴드(5)를 수용하도록 형성된 윈치부(14', 16, 17') 및 윈치부(14', 16, 17')의 양측에 배열된 플랜지(40)를 각각 갖고,
   상기 밴드 가이드(15, 22)는 상기 플로팅 장치의 운동에 대응하여 밴드(5)를 정렬하여, 플로팅 장치(1, 12, 12')의 운동에 의해 야기되는 밴드(5)의 마모를 줄이기 위해, 제1 풀리(16)에 대해 접선이며 드럼(3)과 밴드 가이드(15, 22) 사이에 배치된 밴드(5a)의 일부의 길이 방향 축(B)을 관통하여 연장되는 관절 축에 대해 회전하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무어링 장비.
2. 제1항에 있어서,
   베이스부(19, 21, 23)는 반대측에서 밴드 가이드(15, 22)를 지지하도록 형성된 두 레그(33a, 33b)를 갖는 프레임(33)인 무어링 장비.
3. 제2항에 있어서,
   제1 풀리(17)와 제2 풀리(16)는 동일한 하우징 구조물(18, 20)에 배열되는 무어링 장비.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서,
   무어링 장비(2, 2')는 밴드(5)의 측면과 플랜지(40) 사이의 측 방향의 힘을 측정하기 위한 센서 또는 로드 셀 장비를 갖는 무어링 장비.
5. 제1항에 있어서,
   윈치부(14', 16', 17') 너머로 연장된 플랜지(40)의 반경 방향의 길이는 적어도 밴드(5)의 두께인 무어링 장비.
6. 제1항에 있어서,
   무어링 장비(2, 2')는 앵커링 장비(13)에 무어링 장비(2, 2')를 결합하는 밴드 엔드 피팅(band end fitting)(9)을 더 포함하는 무어링 장비.
7. 제6항에 있어서,
   밴드 엔드 피팅(9)은 밴드(5)의 길이 방향의 양측에 배열된 절곡 구속부(23)를 갖는 무어링 장비.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   밴드 엔드 피팅(9)은 부낭(24, 27)을 포함하는 무어링 장비.
9. 제6항에 있어서,
   무어링 장비는 앵커링 장비(13)와 밴드 엔드 피팅(9) 사이에 배열된 로드 셀(28)을 포함하는 무어링 장비.
10. 웨이브 에너지 컨버터(wave energy converter)인 플로팅 장치로서,
    제1항에 따른 적어도 하나의 무어링 장비(2, 2')를 포함하는 플로팅 장치.
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