KR102396813B1 - 부유식 설비를 지반에 고정하는 시스템을 위한, 앵커 체인 체결용 도삭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 부유식 설비를 고정하는 시스템을 위한, 앵커 체인(C) 체결용 도삭기(1)에 관한 것이다. 상기 도삭기(1)는 축(12')의 피벗 연결 수단(12)에 의해 조립되는 2개의 구조물들(10, 11)을 포함하고, 이 구조물들 중 하나는 상기 부유식 설비에 상기 도삭기를 견고하게 연결하기 위한 상류측 구조물(10)이고, 다른 하나는 하류측 구조물(11)이며, 하류측 구조물은: - 상기 앵커 체인(C)의 병진 이동을 차단하는 수단(14), 및 - 앵커 체인(C)의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단(13)을 포함한다. 또한, 하류측 구조물(11)은 체인(C)의 통로의 범위를 정하는 2개의 측방향 플레이트들(111)을 포함하고, 각각의 상기 플레이트들(111)의 상류측 단부(111a)는 상류측 구조물(10)의 부가적인 아암(1021)을 수용하고 스터드(12a)를 통해 함께 체결되는 U자 형상의 베어링을 포함하고, 상기 가이드 수단(13)은 2개의 베어링들(111a)의 내측 분기부들 사이에 연장된다.

Description

부유식 설비를 지반에 고정하는 시스템을 위한, 앵커 체인 체결용 도삭기{FAIRLEAD INTENDED TO ENGAGE WITH AN ANCHOR CHAIN, FOR A SYSTEM FOR ANCHORING A FLOATING INSTALLATION TO THE GROUND}

본 발명은 부유식 설비를 고정하는 시스템에 관한 것으로서, 부유식 설비를 특히 연안의 석유 굴착 장치 또는 부유식 원유생산저장하역(FPSO) 선박에 고정하는 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 연안의 석유 굴착 장치는 유정 지붕(wellhead)에 연결되고 앵커 체인(anchoring chains)에 의해 지반에 고정되는 부유식 플랫폼(floating platforms)으로 이루어진다.

대체로 정사각형의 수평방향 단면을 갖는 이 플랫폼들은 수십 미터 길이의 측면들과 수 만톤(또는 심지어 수십 만톤)에 이르는 무게를 가질 수 있다.

이 플랫폼들은 원유 추출에 필요하고 또한 현장에서의 원유 변형(transformation)을 위해 가능한 모든 수단들을 지지하고; 또한 때로는 선상에 사람이 안전하게 있을 수 있게 하는 장비들을 포함한다.

플랫폼들을 고정하기 위해, (그라운드 태클(ground tackles)이라고도 불리는) 몇 개 그룹의 체인들이 매우 일반적으로 사용되며, 이들 각각의 그룹은 플랫폼의 모서리들 중 하나에 배치된다.

각각의 앵커 그룹(anchoring group)은 서로 평행하게 배치된 몇 개의 체인들(예를 들면, 3 ~ 8개의 체인들)을 포함한다.

각각의 앵커 체인은 금속 링크들(metal links)의 체인으로 이루어지고, 각각의 금속 링크는 수십 cm의 길이를 갖고 예를 들면 9 ~ 20cm 직경의 와이어로 만들어진다.

이 앵커 체인들의 각각의 하단부들은 해저에 매설된 블록을 통해 지반에 고정되도록 하는 수단을 포함한다. 앵커 체인들의 상단부들은 장력 조절 윈치(tensioning winch)에 의해 작동되도록 플랫폼의 흘수선(waterline) 위에서 플랫폼의 측면에 배치된 제어 스테이션(control station)까지 연장된다.

상단부들과 하단부들 사이에서, 이 체인들의 중간 영역은 일반적으로 "도삭기(fairlead)"라 불리는 장치와 연결된다.

이 도삭기들은 일반적으로 흘수선 높이 아래에서 플랫폼에 고정된다.

앵커 체인과 연결된 장력 조절 윈치에 의해서 각각의 앵커 체인에 작용된 장력은 로킹 수단들(locking means)에 의해 로킹(locking)되고, 로킹 수단들 중 일부는 예를 들면 서로 평행한 회전축들을 중심으로 관절식으로 연결된 2개의 조 부재들(jaw members)(또는 치크들(cheeks))로 구성된 조 형태로 도삭기 자체 내에 제공될 수 있다.

이 도삭기들은 또한, 한편으로는 제어 스테이션으로부터 수직으로 연장된 상류측 영역과 다른 한편으로는 해저에 매설된 블록에 대해 하방으로 경사진 방식으로 연장된 하류측 영역 사이에서, 해당 앵커 체인의 방향 전환의 안내를 보장한다.

예를 들면 문헌 US 5,845,893 그리고 WO 2013/088082에 기술된 이러한 유형의 도삭기들은 2개의 구조물들:

(i) 부유식 설비에 도삭기를 체결하고, 상류측 영역과 하류측 영역 사이에서 앵커 체인의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단을 구비한 상류측 구조물, 및

(ⅱ) 앵커 체인의 병진 이동(translation)을 로킹(locking)하는 수단을 포함하는 하류측 구조물을 포함한다.

하류측 구조물은 수평 회전축을 정의하는 피벗 연결 수단(pivot connection means)을 통해 상류측 구조물과 조립된다.

따라서, 이 하류측 구조물은 앵커 체인의 하류측 영역의 경사도에 맞도록, 허용 가능한 각도 영역(angular sector)에서 상기 수평 회전축을 중심으로 피벗하도록 구성된다.

그러나, 실제로는, 이 문헌 US 5,845,893 그리고 WO 2013/088082에 기술된 도삭기들에서, 앵커 체인의 중간 영역은 하류측 구조물의 각 위치(angular position)의 함수로서 바람직하지 않은 장력을 받기 쉽다.

실제로, 이 중간 영역은 상류측 구조물에 구비된 가이드 수단에 대해 하류측 구조물의 특정 경사도에 부적합한 벤딩(bending)의 대상이 될 수 있다.

또한, 2개의 구조물:

(i) 고정되도록 요망되는 부유체와 일체로 된 상류측 체결 서포트(upstream fastening support), 및

(ⅱ) 래칫(ratchet) 형태의, 체인을 로킹하는 수단 및 체인의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단을 포함하는 하류측 벤딩 요소(downstream bent element)를 포함하는 앵커 체인 안내용 도삭기가 문헌 FR 2,601,332에 공지되어 있다

상류측 체결 서포트(fastening support) 및 하류측 벤딩 요소(bent element)는 수평 회전축을 정의하는 피벗 연결 수단들에 의해 조립된다.

그러나, 이 피벗 연결 수단들은 체인의 이동을 방해하지 않도록 체인의 통로 라인 아래에 편향(offset)되어 있고; 이는 구조물의 부피를 증가시키고 그 강도를 저하시킨다.

본 발명은 하류 구조물의 각 위치(angular position)에 상관없이 중간 영역에서의 장력 현상을 감소시킬 수 있는(또는 심지어 소거시킬 있는), 매우 콤팩트하고 내구성이 있는 구조를 갖는 도삭기를 제안함으로써, 상기한 문제점을 보완하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 상기한 유형의 도삭기는:

(i) 부유식 설비에 도삭기를 체결하는 상류측 구조물, 및

(ⅱ) 해당 앵커 체인의 병진 이동을 로킹하는 수단을 포함하는 하류측 구조물을 포함하고,

상기 하류측 구조물은 수평 회전축을 정의하는 피벗 연결 수단(pivot connection means)을 통해 상기 상류측 구조물과 조립되고,

상기 도삭기는 상류측 영역과 하류측 영역 사이에서 앵커 체인의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단을 포함하고, 상기 가이드 수단은 상기 하류측 구조물을 구비하고;

또한, 상기 하류측 구조물은 앵커 체인의 통로의 범위를 정하는 2개의 측방향 플레이트들을 포함하고, 이 2개의 측방향 플레이트들 사이에 로킹 수단과 가이드 수단이 배치되고;

그리고 본 발명에 따르면, 각각의 상기 측방향 플레이트들의 상류측 단부는 상기 상류측 구조물과 상호 보완적인 아암을 수용하고 스터드(stud)를 통해 함께 협력하는 U자 형상의 베어링을 포함하여 피벗 연결 수단을 형성하고, 각각의 베어링은 서로 이격되어 있는 2개의 대향하는 분기부들을 포함하고, 상기 가이드 수단은 적어도 대향하는 2개의 베어링들의 하부 분기부들 사이에 연장된다.

실제로, 상기 도삭기는 감소된 크기를 갖고 내구성이 양호하며; 또한 상류측 구조물에 대한 하류측 구조물의 경사도에 상관없이 중간 영역에 부적절한 벤딩(bendings)을 초래하지 않고 앵커 체인을 안내할 수 있다.

다른 유리한 특징들에 따르면, 도삭기는 가이드 수단, 하부면, 가이드 수단의 상류측 단부 및 병진 이동 로킹 수단(translation locking means)과 조합되어 또는 서로 독립적으로 이용될 수 있다:

- 상기 가이드 수단은 상류측 영역과 하류측 영역 사이에 연장된 앵커 체인의 영역을 위한 슬라이딩 면을 형성하기 위한 하부면을 포함하고; 이 경우에, 가이드 수단의 하부면은 바람직하게는 (i) 볼록하게 만곡된 길이방향 단면을 갖는 상류측 부분, 및 (ⅱ) 직선의 길이방향 단면을 갖는 하류측 부분을 포함하고, 가이드 수단의 상류측 부분은 한편으로는 수평 회전축을 통과하고 다른 한편으로는 하류측 구조물의 길이방향 축과 수직으로 연장된 반경방향 평면의 양측에 연장되고;

- 상기 하부면은 (i) 도삭기의 수평 회전축과 수직으로 연장된 개략적인 평면을 갖는 앵커 체인 링크들을 수용하기 위한 길이방향 홈, 및 (ⅱ) 상기 길이방향 홈의 양측에 연장되어 상기 수평 회전축과 평행하게 연장된 개략적인 평면을 갖는 앵커 체인 링크들용의 베어링 면으로서 역할을 하는 2개의 측방향 밴드들(lateral bands)을 포함하고;

- 상기 가이드 수단의 상류측 단부는 확장되고;

- 상기 병진 이동 로킹 수단은 서로 평행한 회전축들을 중심으로 관절식으로 연결된 2개의 조 부재들(jaw members)로 구성된 조(jaw)를 포함하고, 상기 조 부재들은 활성 위치(active position)와 비활성 위치(inactive position) 사이에서 조 부재들이 반대방향으로 회전되도록 하는 작동 수단과 연결되고; 이 경우에, 바람직하게는, 상기 작동 수단은 (i) 상기 활성 위치에서 상기 조 부재들을 작동시키고 유지하도록, 상기 조 부재들과 이동 가능하게 결합되고 상기 조 부재들의 활성 위치 및 비활성 위치에 각각 해당하는 하부 위치 및 상부 위치 사이의 높이에서 작동될 수 있는, "평형추(counterweight)"라 불리는 비활성 물체(inert mass), 및 (ⅱ) 상기 활성 위치로부터 상기 비활성 위치로 상기 조 부재들을 작동시키고 상기 하부 위치로부터 상기 상부 위치로 상기 평형추를 작동시키기 위해, 제어 수단에 의해 조종되는 액추에이터 수단을 포함한다.

본 발명은 또한 지반에 부유식 설비를 고정하기 위한 시스템에 관한 것으로서:

- 전술한 적어도 하나의 도삭기, 및

- 상기 도삭기와 협력하도록 구성된 앵커 체인을 포함하고,

상기 가이드 수단의 하부면의 만곡된 상류측 부분은 상기 앵커 체인을 구성하는 링크들의 와이어의 직경의 7 ~ 20배, 바람직하게는 대략 15 ~ 18배에 해당하는 직경을 갖는 원호를 정의한다.

본 발명은 첨부된 도면들에 도시된 특정 실시예에 대한 이하의 설명에 의해 어떤 식으로도 제한되지 않고, 추가로 예시될 것이다.
도 1은 약간 사시도로 도시된 본 발명에 따른 앵커 시스템을 구비한 부유식 플랫폼을 부분적으로 보여준다.
도 2는 병치된 앵커 체인들을 보여주는 사시도에 따른, 도 1의 앵커 시스템의 상부 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 따른 앵커 시스템을 구비한 도삭기들 중 하나를 보여주는 확대 사시도이다.
도 4는 수직 종단면도에 따른, 도 3의 도삭기의 단면도이다.
도 5는 안내 수단을 통과하는 횡단 평면에 따른, 도삭기의 하류측 구조물의 단면도이다.
도 6은 도 3 내지 5에 예시된 도삭기의 하류측 구조물을 격리시켜 도시한 사시도이다.
도 7은 상류측 구조물과 협력하기 위한 단부의 측면에서, 도삭기의 동일한 하류측 구조물을 격리시켜 도시한 도면이다.
도 8과 9는 각각 활성 위치 및 비활성 위치에서, 조의 조 부재들을 도시한 종단면도에 따른 도삭기의 하류측 구조물의 부분도이다.

도 1에 개략적으로 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 도삭기들(1)은 부유식 플랫폼(P)(여기서, 상기 플랫폼(P)은 부분적으로만 도시됨)을 지반에 고정하기 위한 시스템(2)의 일부로 되어 있다.

이 플랫폼(P)은 해저의 지반(S) 상부에서 흘수선(F)을 정의함으로써 수괴(mass of water; M) 상에 부유한다.

앵커 시스템(2)은 예를 들면 플랫폼(P)의 모서리들 중 하나에 각각 배치된 몇 개의 앵커 그룹들(G)로 구성된다(도 1에는, 이 앵커 그룹들(G) 중 하나만이 도시됨).

도 2에 예시된 것처럼, 각각의 앵커 그룹(G)은 병치되고 서로 평행하게 배치되거나 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 앵커 체인들(C)(여기서는 7개의 앵커 체인들(C))을 포함한다.

각각의 앵커 체인(C)은 2개씩 얽혀있는 복수의 금속 링크들(M1, M2)로 형성된다(특히 도 5에 도시됨).

이 각각의 링크들(M1, M2)은 각각 개략적인 평면(M1', M2')을 정의한다.

2개의 연속적인 링크들(M1, M2)의 개략적인 평면들(M1', M2')은 서로 수직으로 연장된다.

이 링크들(M1, M2)은 강(steel)으로 만들어지고; 링크들의 길이는 대략 50 ~ 120cm일 수 있고, 링크들의 폭은 대략 30 ~ 80cm일 수 있다. 링크들은 예를 들면 9 ~ 20cm의 직경을 갖는 와이어로 만들어진다.

앵커 체인들(C)의 하류측 하단부(C1)는, 임의의 적절한 수단에 의해, 해저의 지반(S) 상에 놓여진, 또는 바람직하게는 지반(S)에 매설된 블록(T)에 고정된다(도 1에는, 체인들(C) 중 하나의 하단부(C1)만이 도시된다).

다른 체인들(C)의 상류측 상단부(C2)는 흘수선(F) 위에서, 이 경우에는 플랫폼(P)의 상부에서 플랫폼(P)에 구비된 제어 스테이션(3)까지 연장된다(도 1과 2 참조).

(특히 도 2 도시된) 이 제어 스테이션(3)에는, 특히:

- 각각의 체인들(C)의 병진 이동을 확실히 로킹할 수 있도록 형성된 스토퍼 수단(4), 및

- 여기서 앵커 그룹(G)을 구성하는 각각의 체인들(C)의 장력을 조절하기 위해서 스토퍼 수단(4) 위에 병진 이동 가능하게 장착된 하나의 장력 조절 윈치를 포함하는 장력 조절 수단(5)이 존재한다.

각각의 체인(C)과 협력하는 스토퍼 수단들(4)은 수평축들을 중심으로 관절식으로 연결된 2개의 조 부재들을 포함하는 조 유형의 기구들로 이루어진다.

상류측에서 하류측 방향으로 해당 앵커 체인(C)의 병진 이동을 로킹하는 활성 위치 및 체인(C)의 병진 이동을 허용하도록 조들이 서로 이격되어 있는 비활성 위치 사이에서, (예를 들면 작동 휠에 의해) 이 조 부재들은 서로에 대해 반대 방향으로 작동 가능하다.

장력 조절 윈치(5)는 장력 조절 윈치와 연결된 앵커 체인(C)을 두 방향들로 작동시키도록 형성된 예를 들면 전기 윈치로 구성된다.

이 장력 조절 윈치(5)는 여기서 레일 구조물에 의해 가이드되는 롤링 프레임 (rolling frame)상에 장착되고, 롤링 프레임은 스토퍼 수단(4)과 평행한 롤링 경로(rolling path)를 따라 배치된다.

도시하진 않았지만 대안으로서, 앵커 체인들(C) 각각의 상단부(C2)는 그 자체의 고정된 장력 조절 윈치와 연결된다.

각각의 앵커 체인(C)은 또한 앵커 체인의 하단부(C1)와 앵커 체인의 상단부(C2) 사이에 연장된 중간 영역(C3)을 구비한다.

이 중간 영역(C3)은, 여기서 플랫폼의 흘수선(F)의 높이 아래에서 플랫폼(P)에 고정된 도삭기들(1) 중 하나와 협력한다.

이 도삭기(1)는 흘수선(F) 아래에서 해당 앵커 체인(C)이 플랫폼(P)으로부터 벗어나는 지점을 편향(offset)시킬 수 있다(도 1 참조).

따라서, 각각의 도삭기(1)는:

- 제어 스테이션(3)(더 정확하게는 해당 스토퍼 수단(4))으로부터 도삭기(1)를 향하여 아래로 연장된 수직 상류측 영역(C4)(또는 수직 상류측 스트랜드(strand)), 및

- 이 도삭기(1)로부터 하방 경사를 따라 지반(S)에 고정되는 블록(T)을 향하여 아래로 연장된 비스듬한 하류측 영역(C5)(또는 비스듬한 하류측 스트랜드) 사이에서, 앵커 체인(C)의 중간 영역(C3)의 방향 전환을 안내하는 것을 보장한다.

도 1과 2에 예시된 것처럼, 트라프(trough) 영역(6)은 각각의 앵커 체인(C)의 수직 영역(C4)을 안내하고 유지하는 것에 참여한다.

본 발명에 따른 도삭기(1)의 구조 및 작동은 도 3 내지 9를 참조하여 이하에 기술된다.

도 3과 4에 예시된 것처럼, 도삭기(1)는 2개의 구조물들:

(a) 이 도삭기(1)를 부유식 설비(P)에 체결하는 상류측 구조물(10), 및

(b) 수평 회전축(12')을 중심으로 자유롭게 회전하는 하류측 구조물(11)을 포함하고, 하류측 구조물(11)은:

(b1) 앵커 체인의 상류측 영역(C4)과 하류측 영역(C5) 사이에서 앵커 체인(C)의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단(13), 및

(b2) 앵커 체인(C)의 병진 이동을 로킹하는 수단(14)을 포함한다.

이러한 도삭기 구조물(1), 그리고 특히 하류측 구조물(11) 상의 가이드 수단(13)의 존재로 인하여 회전축(12')에 대한 하류측 구조물(11)의 경사도에 상관없이 앵커 체인(C)의 중간 영역(C3)에 발생할 수 있는 장력 현상을 감소(심지어 소거)시킬 수 있다.

여기서, 도삭기(1)의 상류측 구조물(10)은 예를 들면 용접 및/또는 부가된 부분들(스크류 체결, 리벳 체결 등)에 의해 부유식 플랫폼(P)에 고정된 수용부(16)에 착탈 가능하게 체결되는 지지부(15)와 조립된다.

상류측 구조물(10)은 수직으로 또는 적어도 대략 수직으로 연장된 축(17)을 중심으로 회전 자유도를 지지부(15)에 제공하도록 지지부(15)에 체결된다(도 3과 4 참조).

이를 위해, 지지부(15)는 상류측 구조물(10)의 원통형 후방부(101)(스터드(stud)를 형성함)에 회전식으로 끼워져 안내되는 원통형 저널 베어링(미도시)을 포함한다.

이 상류측 구조물(10)은 또한 하류측 구조물(11)에 부가되는 캐리어부(102)를 포함한다.

여기서 이 캐리어부(102)는 각각 수직 평면에서 서로 평행하게 대향하여 연장되는 (각각 판 형태의) 2개의 측방향 아암들(1021)을 포함한다.

원통형 후방부(101)로부터 외팔보 형태인 각각의 측방향 아암(1021)은 2개의 단부들:

- 원통형 후방부(101)에 체결되는 후방 단부, 및

- 수평 회전축(12')을 형성하도록 피벗 연결 수단(12)을 통해 하류측 구조물(11)에 체결되는 전방 단부를 포함한다.

이 2개의 측방향 아암들(1021)은 측방향 아암들 사이에, 앵커 체인(C)용 통로를 정의하기 위해 적절한 간격을 갖는다.

그 부분에 있어서, 하류측 구조물(11)은 가이드 수단(13)과 로킹 수단(14)을 지지하는 지지부(111)를 포함한다.

여기서 지지부(111)는 (동일한 참조부호 111로 표시된) 2개의 측방향 금속 플레이트들로 구성되고, 이 금속 플레이트들은 하류측 구조물(11)의 길이방향 축(11')의 양측에 서로 평행하게 이격되어 배치된다.

수직 평면들에 배치된 측방향 플레이트들(111)은 앵커 체인(C)의 통로를 정의한다.

각각의 측방향 플레이트(111)는 2개의 단부들:

- 수평 회전축(12')을 중심으로, 상류측 구조물(10)의 측방향 아암들(1021) 중 하나에 피벗 가능하게 장착되는 상류측 단부(111a), 및

- 반대편 측방향 플레이트(111)의 하류측 단부(111b)와 함께, 앵커 체인(C)의 하류측 영역(C5)을 안내하기 위해 정사각형 단면을 갖는 관형 부재(112)를 구비한 하류측 단부(111b)를 포함한다.

또한, 이 상류측 단부(111a)와 하류측 단부(111b)는 각각 하류측 구조물(11)의 상류측 단부와 하류측 단부를 형성한다(각각 동일한 참조부호로 표시됨).

여기서, 특히 도 6과 7에 도시된 것처럼, 각각의 측방향 플레이트들(111)의 상류측 단부(111a)는 U자 형상의 베어링으로 구성된다.

각각의 베어링(111a)은 서로 이격된 2개의 대향하는 분기부들:

- 하류측 구조물(11)의 다른 측방향 플레이트(111)와 대향하여 연장되는 내측 분기부(111a1), 및

- 하류측 구조물(11)의 다른 측방향 플레이트(111)로부터 이격되어 연장되는 외측 분기부(111a2)를 포함한다.

따라서, 각각의 상류측 단부(111a)는 2개의 분기부들(111a1, 111a2) 사이에 상류측 구조물(10)의 2개의 측방향 아암들(1021) 중 하나를 수용하고, 스터드(12a)를 통해 함께 협력한다.

따라서, 하류측 구조물(11)의 피벗 연결 수단(12)은 수평 회전축(12')을 정의하기 위해 서로 이격되어 동축 상에 배치된 2개의 스터드들(12a)을 포함한다.

상기한 구조물은 하류측 구조물(11)에 앵커 체인(C)용의 통로를 유지하면서도, 특히 수평 회전축(12')을 정의하는데 이용된다.

본 발명에 따른 상기 도삭기(1)에는, 하류측 구조물(11)의 측방향 플레이트들(111) 사이에 가이드 수단(13)과 로킹 수단(14)이 배치되고:

- 가이드 수단(13)은 대향하는 측방향 플레이트들(111)의 상류측 단부들(111a) 사이에 배치되고,

- 로킹 수단(14)은 대향하는 측방향 플레이트들(111)의 하류측 단부들(111b) 사이에 배치된다.

여기서, 가이드 수단들(13)은 하류측 구조물(11)의 2개의 측방향 플레이트들(111) 사이에 체결되는 길쭉한 금속 부품으로 형성되고, 이 가이드 수단들은 이 하류측 구조물(11)의 길이의 일부에 걸쳐 연장된다.

이 길쭉한 금속 부품(13)의 하부면(131)은 앵커 체인(C)의 중간 영역(C3)용의 슬라이딩 면으로 구성된다.

여기서, 가이드 수단(13)의 이 하부면(131)은:

- 체인(C)의 측면에서, 볼록하게 만곡된 길이방향 단면을 갖는 상류측 부분(133), 및

- 직선인 길이방향 단면을 갖는 하류측 부분(134)을 포함한다.

"길이방향 단면"에 의해, 특히 단면의 평면(sectional plane)은 하류측 구조물(11)의 측방향 플레이트들(111)과 평행하게 또는 수평 회전축(12')에 수직으로 연장된다고 이해된다.

특히, 가이드 수단(13)의 상류측 부분(133)은 수평 회전축(12')으로부터 반대편으로 이격되어 연장된다.

따라서, 가이드 수단(13)의 이 상류측 부분(133)은, 한편으로는 수평 회전축(12')을 통과하고 다른 한편으로는 하류측 구조물(11)의 길이방향 축(11')에 수직으로 연장되는 반경방향 평면(R)의 양측에서 연장된다(도 4 참조).

여기서, 가이드 수단(13), 그리고 특히 만곡된 상류측 부분(133)은 측방향 플레이트들(111)의 대향하는 2개의 상류측 단부들(111a)의 내측 분기부들(111a1) 사이에 연장된다.

따라서, 이 상류측 부분(133)은 대략 30 ~ 50°의 각도 영역에 걸쳐서 연장되는 원호를 정의한다.

상류측 부분(133)의 직경은 유리하게는 앵커 체인(C)을 구성하는 링크들의 와이어의 직경의 7~ 20배, 바람직하게는 대략 15 ~ 18배에 해당한다.

이 구조적인 특징은 앵커 체인(C)의 중간 영역(C3)에 최적의 곡선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

예를 들면, 157mm의 링크들을 갖는 와이어의 경우, 상류측 부분(133)의 직경은 유리하게는 2680mm이다.

하류측 부분(134)은 그 자체가 하류측 구조물(11)의 길이방향 축(11')과 평행하게 연장된다.

이 하류측 부분(134)은 하류측 구조물(11)의 길이의 단지 일부에 걸쳐 연장되고, 따라서 로킹 수단(14)으로부터 이격되어 있다.

도 5에 상세하게 도시된 것처럼, 가이드 수단(13)의 하부면(131)은 그 전체 길이에 걸쳐서:

- 수평 회전축(12')과 수직으로 연장되는 개략적인 평면(M1')을 갖는 앵커 체인(C)의 링크들(M1)을 수용하기 위한 길이방향 홈(135). 및

- 수평 회전축(12')과 평행하게 연장되는 개략적인 평면(M2')을 갖는 앵커 체인(C)의 링크들(M2)을 위한 베어링 면으로서의 역할을 하도록 상기 길이방향 홈(135)의 양측에 연장되는 2개의 측방향 밴드들(136)을 포함한다.

여기서, 길이방향 홈(135)은 역 U자 형상의 수평방향 단면을 갖는 부분으로 구성되고, 이 부분은 서로 이격되어 대향하도록 연장된 2개의 측벽들(1352)에 의해 연장되는 바닥 벽(1351)으로 구성된다.

2개의 측방향 밴드들(136)은 그 자체가 서로 반대편으로 길이방향 홈(135)의 측벽들(1352)에 그리고 측방향 플레이트들(111)에 대해 수직으로 연장된다.

이 측방향 밴드들(136)은 각각 2개의 엣지들:

- 길이방향 홈(135)의 측벽들(1352) 중 하나의 내측 엣지와 연결되는 내측 엣지(1361), 및

- 하류측 구조물(11)의 측방향 플레이트들(111) 중 하나와 연결되는 외측 엣지(1362)를 포함한다.

특히 도 7에 예시된 것처럼, 여기서 가이드 수단(13)의 상류측 단부(137)는 가이드 수단(13)에서 체인(C)의 통과를 용이하게 하도록 확장되어 있다.

일반적으로, 가이드 수단(13)은 앵커 체인(C)을 구성하는 링크들(M1, M2)의 크기의 함수로서 크기가 결정된다.

특히, 하류측 구조물(11)의 대향하는 2개의 측방향 플레이트들(111)의 이격된 거리는 체인(C)의 링크들(M1, M2)의 폭과 (공차 내에서) 동일하거나 그보다 더 크다.

가이드 수단(13)의 바닥 벽(1351)의 깊이는 체인(C)의 링크들(M1, M2)의 폭의 절반보다 약간 더 크다.

이 바닥 벽(1351)의 폭은 한편으로는 체인(C)의 링크들의 와이어의 직경과 (공차 내에서) 동일하거나 그보다 더 크고, 다른 한편으로는 상기 링크들의 폭보다 작다.

그러나, 실제로, 이 가이드 수단(13)은 앵커 체인(C)을 설치하는 동안 유용한 여러 크기의 체인 링크들 또는 심지어 케이블을 수용하도록 형성된다.

예를 들면, 가이드 수단(13)의 바닥 벽(1351)의 깊이는 200mm이고; 이 바닥 벽(1351)의 폭은 170mm이다.

로킹 수단(14)은 그 자체가 작동 수단(142)과 연결된 조(141)(특히 도 8과 9에 도시됨)를 포함한다.

하류측 구조물(11)의 2개의 측방향 플레이트들(111) 사이에(대향하는 하류측 단부들(111b)에) 개재된 조(141)는 2개의 조 부재들(1411), 즉 하부 조(1411a)와 상부 조(1411b)로 구성된다.

이 조 부재들(1411)은 각각 2개의 단부들:

- 회전축(1413)(각각 1413a, 1413b)을 중심으로 관절식으로 연결된 하류측 단부(1412), 및

- 앵커 체인(C)의 링크들(M1, M2)(도8 참조)과, 특히 수직 평면으로 연장된 링크들(M1)의 하류측 단부와 협력하기 위한 상류측 단부(1414)를 포함한다.

이 2개의 조 부재들(1411)의 회전축들(1413)은 수평으로, 서로 평행하게, 그리고 또한 하류측 구조물(11)의 수평 회전축(12')과 평행하게 연장된다.

작동 수단(142)은 그 자체가:

- 하부 위치(도 8 참조)와 상부 위치(도 9 참조) 사이에서 이동 가능하고, 회전 방향으로의 운동을 위해 조 부재들(1411)과 이동 가능하게 결합되는, "평형추(counterweight)"라 불리는 비활성 물체(inert mass; 1421),

- 역방향의 회전방향으로 조 부재들(1411)을 작동시키는 액추에이터 수단(1422), 및

- 서로에 대해 역방향의 회전방향으로 2개의 조 부재들(1411)의 동기 회전(synchronous rotation)을 보장하기 위한 기어들(1423)을 포함한다.

평형추(1421)는 하류측 구조물(11)의 관형 부재(112)를 걸치기 위해 하부 위치에서 대체로 하향으로 개방된 V 또는 U자 형상을 갖는다(도 8에서, 정지 상태에 있는 수직 링크(M1)의 하류측의 수평 링크(M2)는 조 부재(1411)의 폐쇄를 막고, 따라서 관형 부재(112)의 바로 위에 있고 관형 부재(112)와 접촉하지 않는 평형추(1421)의 하강을 차단한다).

이 평형추(1421)는 예를 들면 100 ~ 2000kg의 무게를 갖는다.

이 평형추(1421)는 조(141)의 하부 조 부재(1411a)와 연결된 2개의 아암들(1424)(도 6 참조)을 구비한다.

각각의 아암(1424)은 한편으로는 평형추(1421)의 측방향 단부와 체결되는 제1 단부 및 다른 한편으로는 하부 조 부재(1411a)에 체결되는 제2 단부를 포함한다.

따라서, 이 아암들(1424)은 하부 조 부재(1411a)의 양측에 결합되어, 상기 해당 하부 조 부재(1411a)의 회전축(1413a)을 중심으로 이 아암들(1424) 및 해당 평형추(1421)의 작동을 보장한다.

여기서, 액추에이터 수단(1422)은 하류측 구조물(11)에 구비된, 특히 하류측 구조물의 하부 측에 구비된 선형 액추에이터로 구성된다.

여기서, 선형 액추에이터(1422)는 공압 실린더로 구성되고, 제어 스테이션(3)에 위치한 공기 공급기 및 공기 분배기(미도시)와 연결된다.

더 정확하게는, 이 선형 액추에이터(1422)는 단일-효용(single-effect) 공압 실린더이고, 조(141)의 하부 조 부재(1411a)의 하부 연장부(1416)와 협력한다.

여기서, 이 선형 액추에이터(1422)는 어떠한 자유도도 없이 고정되고 하류측 구조물(11)의 길이방향 축(11')과 평행하게 또는 적어도 대략 평행하게 연장된다.

이 선형 액추에이터(1422)는 실린더(1422a)와 이동 로드(1422b)를 포함한다.

로드(1422b)는 연장 가능하고; 로드의 자유 단부는 대체로 구형 캡의 형태를 가져 하부 조 부재(1411a)의 하부 연장부(1416)의 후방측과 협력한다.

여기서, 기어들(1423)은 각각 조 부재들(211) 중 하나와 회전식으로 체결되는 2개의 플레이트들로 구성된다.

이 플레이트들(1423)은 이 조 부재들(1411)의 회전축(1413)과 수직인 동일 평면상에 연장된다.

이 플레이트들(1423)은 원호에 걸쳐 연장되는 랙(rack)을 통해 서로 맞물리고, 따라서 휠 또는 피니언의 일부를 형성한다(도 4에 도시됨).

활성 및 비활성 위치들 사이에서 이 조 부재들(1411)의 작동뿐만 아니라 이 도삭기(1)의 작동은 도 8과 9를 참조하여 이하에 기술된다.

특히, 앵커 체인(C)의 병진 이동을 로킹하기 위해, 선형 액추에이터(1422)의 로드(1422b)는 선형 액추에이터의 실린더(1422a) 안으로 후퇴한다(도 8 참조).

평형추(1421)는 하부 위치에 있고, 가해지는 힘으로 인해 활성 위치에 조 부재들(1411)을 유지하는 것을 보장한다.

그러면, 서로 가깝게 이동된 이 조 부재들(1411)의 상류측 단부들(1414)은 앵커 체인(C)의 링크들 중 하나(즉, 여기서 수직으로 연장되고 플레이트들(111)과 평행한 링크(M1))에 접하게 되고; 따라서 이 조 부재들(1411)은 하류측 단부들(1412)로부터 상류측 단부들(1414)로 모이게 된다.

이 활성 위치는 하부 위치에서 하부 조 부재(1411a)와 결합된 평형추(1421)로 인해 유지된다.

여기서, 평형추(1421)는 하류측 덕트(112) 바로 위에 놓이고, 따라서 앵커 체인(C)의 하류측 영역(C5) 위까지 연장된다.

따라서 이 평형추(1421)는 아암들(1424)을 통해 제1 회전방향(여기에서는 도면들에서 시계방향)으로 하부 조 부재(1411a)에 모멘트 힘을 가하고; 기어들(1423)은 제2 회전방향(반시계방향)으로 상부 조 부재(1411b)에 모멘트 힘을 전달한다.

따라서, 상류측으로부터 하류측 방향으로의 앵커 체인(C)의 병진 이동은 로킹 수단(14)에 의해 적절하게 로킹된다.

도 5에 예시된 것처럼, 이 앵커 체인(C)은 또한 하류측 구조물(11)의 가이드 수단(13)의 하부면(131)에 기대어진다.

하류측 구조물(11) 상에서의 가이드 수단(13)의 이러한 배치는, 하류측 영역(11)의 경사도의 함수로서, 하류측 영역에 바람직하지 않은 장력을 발생시키기 쉬운 중간 영역의 부적절한 벤딩(bendings)을 제한 또는 심지어 소거할 수 있게 한다.

특히 상류측으로부터 하류측 방향으로의 앵커 체인(C)의 작동을 위해, 선형 액추에이터의 실린더(1422a)에 대해 선형 액추에이터(1422)의 로드(1422b)가 인출되도록, 제어 수단들이 조종될 수 있다(도 9 참조).

이 작동은 하부 조 부재(1411a)의 하부 연장부(1416)에 기대어진 로드(1422b)의 단부를 이동시켜, 회전축(1413a)을 중심으로 반시계방향으로 이 조 부재(1411a)가 피벗되도록 한다.

이 운동은 기어들(1423)을 통해 상부 조 부재(1411b)에 전달되어, 상부 조 부재가 역방향(도 9에서 반시계방향)으로 피벗되도록 한다.

이러한 2개의 조 부재들(1411)의 반대 방향으로의 회전 운동은 활성 위치로부터 비활성 위치로의 조 부재들의 작동을 가능하게 한다.

이러한 작동 중에, 평형추(1421)는 그 자체가 하부 위치(하류측 관형 영역(112)에 인접함 - 도 8)로부터 상부 위치(하류측 관형 영역(112)으로부터 이격됨 - 도 9)로 작동된다.

이 상부 위치로 작동된 평형추(1421)는 기계적인 위치 에너지, 특히 중력 위치 에너지를 저장한다.

하부 위치(도 8) 및 상부 위치(도 9)의 평형추(1421)는 그 회전축(1413a)에 대해서 하류측에 편향된다(즉, 해당 아암들(1424)의 회전축에 대해서 하류측에 또한 편향된다)는 것을 알 수 있다.

따라서, 평형추의 무게 중심은 이 회전축(1413a)을 관통하는 수직 평면에 대해서 하류측 측면에 항상 머물고, 따라서 도 8과 9에 따른 시계방향으로 평형추를 피벗시키는 것이 쉬워진다.

앵커 체인(C)은 도삭기(1)에서 양방향들로 병진 이동하게 작동될 수 있다.

조 부재들(1411)을 활성 위치로 복귀시키기 위해서는, 액추에이터(1422)의 공압을 제거하면 충분하다.

그러면, 평형추(1421)는 로드(1422b)를 실린더(1422a) 안으로 후퇴시켜서, 해당 조 부재들(1411)을 활성 위치로 피벗시킨다(도 8 참조).

선형 액추에이터(1422)를 구비한 이 실시예는 단일-효용 액추에이터(따라서 하나의 밀봉 가스켓)의 사용을 통해 간단하고 신뢰할 수 있는 장점을 갖는다.

활성 위치에서 조 부재들(1411)을 작동 및 유지하기 위한 상기 평형추(1421)의 존재는 또한 앵커 체인(C)의 장력을 조절하는 동안에 또는 약간 느슨해진 앵커 체인(C)을 조이는데 유용하다.

실제로, 하류측으로부터 상류측 방향으로 앵커 체인(C)에 당김 힘을 가하면 충분하고, 조 부재들(1411)은 해당 평형추(1421)의 작동 하에서 래칫 현상(ratchet phenomenon)을 보장한다(조 부재들(1411)은 체인(C)의 각각의 수직 링크(M1)가 통과하는 동안 이격된다).

이 실시예에서, 평형추(1421)는 또한 후킹 플레이트(hooking plate; 1421a)(도 3 참조)를 구비하고, 후킹 플레이트에는 후크가 고정될 수 있어 상방으로의 당김 힘이 이 평형추(25)에 가해질 수 있고, 따라서 평형추를 하부 위치에서 상부 위치로 이동시킬 수 있다.

특히 이 플레이트(1421a)는 예를 들면 공압 시스템의 고장이 발생한 경우에 조들(141)을 개방하고 도삭기(1) 안에서 체인(C)을 해제할 수 있는 여분의 안전 수단으로서 유용하다.

따라서, 본 발명에 따른 도삭기는 수평 회전축(12')을 중심으로 하류측 구조물(11)의 각도 변형 중에 장력을 줄이거나 심지어 소거하기 위한 간단하고 효율적인 해결책을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 도삭기(1)는, 하류측 구조물의 경사도의 변경에 의해 발생 가능한 추가적인 장력을 가하지 않고도, 앵커 체인의 중간 영역의 높이에서 효율적인 안내를 할 수 있다는 장점을 갖는다.

Claims (8)

1. 부유식 설비(P)를 지반에 고정하는 시스템을 위한, 앵커 체인(C)과 협력하는 도삭기이고,
   상기 도삭기(1)는 2개의 구조물들(10, 11):
   (i) 상기 도삭기(1)와 상기 부유식 설비(P)를 체결하는 상류측 구조물(10), 및
   (ⅱ) 상기 앵커 체인(C)의 병진 이동을 로킹하는 수단(14)을 포함하는 하류측 구조물(11)을 포함하고,
   상기 하류측 구조물(11)은 수평 회전축(12')을 정의하는 피벗 연결 수단(12)을 통해 상기 상류측 구조물(10)과 조립되고,
   상기 도삭기(1)는 상류측 영역(C4)과 하류측 영역(C5) 사이에서 앵커 체인(C)의 방향 전환을 안내하는 가이드 수단(13)을 포함하고,
   상기 가이드 수단(13)은 상기 하류측 구조물(11)을 구비하고,
   상기 하류측 구조물(11)은 앵커 체인(C)의 통로의 범위를 정하는 2개의 측방향 플레이트들(111)을 포함하고, 이 측방향 플레이트들 사이에 로킹 수단(14)과 가이드 수단(13)이 배치되는 도삭기에 있어서,
   각각의 상기 측방향 플레이트들(111)의 상류측 단부(111a)는 피벗 연결 수단(12)을 형성하기 위해, 상류측 구조물(10)과 상호 보완적인 아암(1021)을 수용하고 스터드(12a)를 통해 함께 협력하는 U자 형상의 베어링을 포함하고, 각각의 베어링(111a)은 서로 이격된 2개의 대향하는 분기부들(111a1, 111a2)을 포함하고, 상기 가이드 수단(13)은 적어도 대향하는 2개의 베어링들(111a)의 하부 분기부들(111a1) 사이에 연장되는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 수단(13)은 상류측 영역(C4)과 하류측 영역(C5) 사이에 연장된 앵커 체인(C)의 중간 영역(C3)을 위한 슬라이딩 면을 형성하기 위한 하부면(131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드 수단(13)의 하부면(131)은:
   - 볼록하게 만곡된 길이방향 단면을 갖는 상류측 부분(133), 및
   - 직선인 길이방향 단면을 갖는 하류측 부분(134)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드 수단(13)의 상류측 부분(133)은, 한편으로는 수평 회전축(12')을 통과하고 다른 한편으로는 하류측 구조물(11)의 길이방향 축(11')과 수직으로 연장된 반경방향 평면(R)의 양측에 연장되는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부면(131)은:
   - 수평 회전축(12')과 수직으로 연장되는 개략적인 평면(M1')을 갖는 앵커 체인(C)의 링크들(M1)을 수용하기 위한 길이방향 홈(135), 및
   - 상기 수평 회전축(12')과 평행하게 연장되는 개략적인 평면(M2')을 갖는 앵커 체인(C)의 링크들(M2)을 위한 베어링 면으로서의 역할을 하도록, 상기 길이방향 홈(135)의 양측에 연장되는 2개의 측방향 밴드들(136)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
6. 제1항에 있어서,
   병진 이동 로킹 수단(14)은 서로 평행한 회전축들(1413)을 중심으로 관절식으로 연결된 2개의 조 부재들(1411)로 구성된 조(141)를 포함하고, 상기 조 부재들(1411)은 활성 위치와 비활성 위치 사이에서 반대방향으로 조 부재들을 회전시키는 작동 수단(142)과 연결되는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 작동 수단(142)은:
   (i) 상기 활성 위치에서 상기 조 부재들(1411)을 작동시키고 유지하도록, 상기 조 부재들(1411)과 이동 가능하게 결합되고 상기 조 부재들(1411)의 상기 활성 위치와 비활성 위치에 각각 대응하는 하부 위치와 상부 위치 사이의 높이에서 작동될 수 있는 "평형추"라 불리는 비활성 물체, 및
   (ⅱ) 상기 활성 위치로부터 상기 비활성 위치로 상기 조 부재들(1411)을 작동시키고 상기 하부 위치로부터 상기 상부 위치로 상기 평형추(1421)를 작동시키기 위해, 제어 수단에 의해 조종되는 액추에이터 수단(1422)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도삭기.
   
8. - 제3항에 따른 적어도 하나의 도삭기(1), 및
   - 상기 도삭기(1)와 협력하도록 구성된 앵커 체인(C)을 포함하는, 부유식 설비(P)를 지반에 고정하는 시스템에 있어서,
   가이드 수단(13)의 하부면(131)의 만곡된 상류측 부분(133)은, 상기 앵커 체인(C)을 구성하는 링크들(M1, M2)의 와이어의 직경의 7 ~ 20배에 해당하는 직경을 갖는 원호를 정의하는 것을 특징으로 하는 시스템.

Images