KR102420889B1 - 해양플랜트 로드아웃 큇잭 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양플랜트를 안벽(12)에서 바지선(15)으로 로드아웃하는 큇잭 시스템에 있어서: 안벽(12)에 대한 바지선(15)의 높이를 맞추도록 다수의 아웃리거(23) 상에 다수의 유압실린더(25)를 구비하는 지지수단; 상기 해양플랜트의 로드아웃에 의한 바지선(15)의 상태를 검출하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호 입력에 대응하여 바지선(15)의 밸러스트부(16)에 설정된 출력을 인가하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 해양구조물을 바지선으로 로드아웃하는 과정에서 바지선을 밸러스팅/디밸러스팅하면서 하중을 안벽으로 분산시켜 갑작스런 바지선 하강으로 인한 사고나 안벽 파손 등을 사전에 예방하는 효과가 있다.

Description

해양플랜트 로드아웃 큇잭 시스템 {QUAY JACK SYSTEM FOR OFFSHORE PLANT LOADOUT}

본 발명은 해양플랜트 로드아웃에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양플랜트 로드아웃 과정에서 바지선의 집중하중을 안벽으로 분산시키기 위한 해양플랜트 로드아웃 큇잭 시스템에 관한 것이다.

해양플랜트를 안벽에서 바지선(HTV)으로 로드아웃하는 과정에서 사이즈에 따라 달라지나 통상 8~16개 정도의 유압실린더(큇잭 또는 유압잭)이 사용된다. 다만 복수의 큇잭을 연동하는 시스템에 대한 세부 방안이 없어 운용 및 비상상황에 대응한 조치시나리오가 전무하다.

여러개의 큇잭을 기반으로 하는 시스템에서 구체적인 하중값을 설정하고 와이어 엔코더(Wire encoder)를 추가로 활용하는 경우 바지선의 디밸러스팅/밸러스팅 반응이 늦고 시간이 오래 걸리면서 갑작스런 하중 감소 및 -10MM~+10MM 이탈로 인한 아웃리거(Outrigger) 손상을 초래하여 대형 사고로 이어질 수 있다.

해양구조물 로드아웃과 관련되는 선행기술문헌으로서 하기의 한국 등록특허공보 제1390381호, 한국 등록특허공보 제1689031호 등과 같은 선행특허를 참조할 수 있다.

전자는 제1 바지선과 제2 바지선을 T자형으로 결합하고, 해양구조물이 T자형으로 결합된 제1 바지선과 제2 바지선 상에 탑재되도록 육상과 해상의 경계에 제1 바지선과 제2 바지선을 위치시키고, 해양구조물을 1 바지선과 제2 바지선으로 이송한다. 이에, 하부 형상이 복잡한 선박이나 블록과 같은 해양구조물의 안전한 로드아웃을 기대한다.

후자는 블록모듈이 안벽으로부터 터렛유닛 상으로 또는 반대로 이동될 수 있도록 회전구동유닛으로 터렛유닛을 회전시켜 상기 터렛유닛 상의 레일과 상기 안벽의 레일을 정렬시키고, 블록을 터렛유닛 상으로 또는 반대로 이동시킨다. 이에, 접안 혹은 안벽 상황에 따른 제약을 받지 않으면서 어느 방향으로든 바지선에 블록의 로드아웃이 가능한 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 해양구조물을 바지선으로 로드아웃하는 과정에서 갑작스런 바지선 하강에 대응하는 조치시나리오가 미흡하다.

한국 등록특허공보 제1390381호 "해양구조물 로드아웃 장치 및 이를 이용한 해양구조물 로드아웃 방법" (공개일자 : 2014.02.03.) 한국 등록특허공보 제1689031호 "플로트 오버용 터렛 바지선 및 이에 의한 안벽 로드아웃 방법" (공개일자 : 2016.03.22.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 큇잭의 하중과 높이에 대한 실시간 측정을 기반으로 바지선의 밸러스팅/디밸러스팅을 유발하여 해양플랜트의 하중을 안벽으로 분산시키는 해양플랜트 로드아웃 큇잭 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해양플랜트를 안벽에서 바지선으로 로드아웃하는 큇잭 시스템에 있어서: 안벽에 대한 바지선의 높이를 맞추도록 다수의 아웃리거 상에 다수의 유압실린더를 구비하는 지지수단; 상기 해양플랜트의 로드아웃에 의한 바지선의 상태를 검출하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호 입력에 대응하여 바지선의 밸러스트부에 설정된 출력을 인가하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검출수단은 유압실린더에 작용하는 하중을 검출하는 하중검출기, 아웃리거의 높이 변화를 검출하는 높이검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 검출수단은 바지선의 피칭, 롤링, 요잉 상태를 검출하는 자세검출기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 마이컴 회로로 구성되는 제어기를 기반으로 하고, 높이검출기에 의한 높이가 설정치 이내이면서 하중검출기에 의한 하중이 기준치보다 증가하면 바지선의 디밸러스팅을 수행하고, 높이검출기에 의한 높이차가 설정치 이내이면서 하중검출기에 의한 하중이 기준치보다 감소하면 바지선의 밸러스팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기준치는 다수의 하중검출기에서 입력되는 신호를 설정된 샘플링 주기로 연산하여 갱신되는 평균값인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 해양구조물을 바지선으로 로드아웃하는 과정에서 바지선을 밸러스팅/디밸러스팅하면서 하중을 안벽으로 분산시켜 갑작스런 바지선 하강으로 인한 사고나 안벽 파손 등을 사전에 예방하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 시스템에서 로드아웃 상태를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 개념을 설명하는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 메인 플로우를 나타내는 차트
도 5 및 도 6는 도 4에 의한 서브루틴 플로우를 나타내는 차트

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 해양플랜트를 안벽(12)에서 바지선(15)으로 로드아웃하는 큇잭 시스템에 관하여 제안한다. 도 1처럼 해양플랜트 모듈의 로드아웃을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 큇잭 시스템은 안벽(12)과 바지선(15) 사이에 8~16개 범위로 개재되는 유압잭을 기반으로 한다. 본 발명은 안벽(12)과 바지선(15)에 부가되는 하중을 분산시켜 안벽(12)과 바지선(15) 사이의 높이를 일정하게 유지시켜 주는 기술을 요체로 한다.

본 발명에 따르면 지지수단이 안벽(12)에 대한 바지선(15)의 높이를 맞추도록 다수의 아웃리거(23) 상에 다수의 유압실린더(25)를 구비하는 구조이다. 도 2를 참조하면 안벽(12)의 스키드빔(21)과 바지선(15)의 스키드빔(22)이 맞물린 상태에서 해양플랜트의 로드아웃이 진행된다. 바지선(15)의 스키드빔(22)에는 다수의 지지용 아웃리거(23)가 연결되고, 안벽(12)과 아웃리거(23)의 저면 사이에 큇잭인 유압실린더(25)가 설치된다. 유압실린더(25)는 양측의 스키드빔(21)(22) 간의 높이를 맞추어 해양플랜트의 원활한 로드아웃을 유도한다.

한편, 도 2에서 아웃리거(23)의 하측에 도시되는 미설명 부호 27은 안벽(12)과 바지선(15) 사이에 개재되는 완충용 펜더이다.

또한, 본 발명에 따르면 검출수단이 상기 해양플랜트의 로드아웃에 의한 바지선(15)의 상태를 검출하는 구조이다. 검출수단은 해양플랜트의 로드아웃 과정에서 안벽(12)에 대한 바지선(15)의 상대적인 운동(모션)의 안정성과 관련된 정보를 획득한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검출수단은 유압실린더(25)에 작용하는 하중을 검출하는 하중검출기(32), 아웃리거(23)의 높이 변화를 검출하는 높이검출기(34)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 하중검출기(32)는 유압실린더(25)의 압력을 이용한 검출 방식이 저렴하면서 추가적인 설치공간(높이) 확보를 최소화하는 측면에서 유리하다. 높이검출기(34)는 와이어 엔코더를 사용하여 아웃리거(23)의 -10mm ~ +10mm 높이를 안정적으로 운용 가능하지만 이에 한정되지 않고 레이저나 초음파 등의 비접촉 방식을 사용할 수도 있다.

검출수단로서 하중검출기(32)만 사용하는 경우 바지선(15)의 밸러스팅/디밸러스팅을 진행하는 도중에 갑자기 하중이 푹 꺼지면서, 아웃리거(23)의 높이 범위를 벗어나 파손을 유발할 가능성이 있다. 즉, 높이검출기(34)가 부재한 경우 하중이 얼마 이하까지 무조건 밸러스팅/디밸러스팅하는 방식이라 높은 안정성을 기대하기 곤란하다.

본 발명의 변형예로서, 상기 검출수단은 바지선(15)의 피칭, 롤링, 요잉 상태를 검출하는 자세검출기(36)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 자세검출기(36)는 자이로센서와 가속도센서를 기반으로 구성할 수 있다. 자세검출기(36)를 사용하여 바지선(15)의 자세를 검출하는 경우 하중검출기(32)와 높이검출기(34)에 대한 보완적 정보를 생성하여 바지선(15)의 갑작스런 하강 및 아웃리거(23)의 범위 이탈에 의한 파손 우려를 경감한다.

또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 검출수단의 신호 입력에 대응하여 바지선(15)의 밸러스트부(16)에 설정된 출력을 인가한다. 제어수단(40)은 해양플랜트 모듈의 로드아웃 과정에서 야기되는 안벽(12) 파손, 바지선(15) 스트레스, 아웃리거(23) 파손 등의 방지하도록 검출수단의 정보를 기반으로 안벽(12) 및 바지선(15)에 작용하는 집중하중의 분산을 유도한다. 밸러스트부(16)는 탱크, 펌프 등으로 구성되고 제어수단(40)의 출력으로 펌프의 가동이 단속된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 마이컴 회로로 구성되는 제어기(42)를 기반으로 하고, 제어기(42)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한다. 메모리는 메인 플로우와 서브루틴 플로우를 프로그램 형태로 저장한다. 입력인터페이스에 하중검출기(32), 높이검출기(34), 자세검출기(36) 등이 연결되고, 출력인터페이스에 바지선(15)의 밸러스트부(16), 유압실린더(25), 구동기(46) 등이 연결된다. 제어기(42)의 주된 입력은 하중과 높이인데 그것을 가지고 바지선(15)을 운용하는 방법이 도 4 내지 도 6을 통하여 예시된다.

본 발명의 메인 플로우는, 높이검출기(34)에 의한 높이가 설정치 이내이면서 하중검출기(32)에 의한 하중이 기준치보다 증가하면 바지선(15)의 디밸러스팅을 수행하고, 높이검출기(34)에 의한 높이차가 설정치 이내이면서 하중검출기(32)에 의한 하중이 기준치보다 감소하면 바지선(15)의 밸러스팅을 수행한다.

해양플랜트의 로드아웃 시 안벽(12)에 설치된 제어기(42)에서 유압실린더(25)에 인가되는 하중과 높이 정보를 실시간으로 입력하고 디스플레이(44)에 표시하며, 실제로 해양플랜트 모듈을 1㎜ 씩 이동할 때마다 밸러스트 및 디밸러스트 정도를 높이검출기(34)의 정보를 통해 연산하고 하중값을 비교하여 바지선(15)의 운용을 결정하게 된다.

이때, 상기 기준치는 다수의 하중검출기(32)에서 입력되는 신호를 설정된 샘플링 주기로 연산하여 갱신되는 평균값인 것을 특징으로 한다. 실시간 갱신되는 하중 평균값을 사용하면 밸러스팅/디밸러스팅 제어의 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 4에서, 12개의 유압실린더(25)를 사용하는 시스템을 가정하여 높이검출기(34)에 의한 높이가 설정치 이내이면 하중검출기(32)에 의한 평균값으로 밸러스팅 모드 또는 디밸러스팅 모드를 수행한다. 만일 높이가 설정범위를 벗어나면 비상모드로 진행하여 로드아웃의 안정성을 보장한다. 해양플랜트 모듈이 이동하는 동안 아웃리거(23)의 처짐 정도를 파악하여 허용오차 ±10mm 안에서 바지선(15)을 밸러스팅/디밸러스팅을 수행한다.

도 5의 디밸러스팅 모드에서, 12개 하중검출기(32)에 의한 하중값이 500ton을 넘는지 여부에 따라 세부적 작동이 다소 차이를 나타내지만 아웃리거(23)의 1㎜ 상승을 유발하는 작동은 동일하다. 과거 H 값은 현재 값의 직전에 갱신되어 메모리에 저장된 높이 평균값을 의미한다.

도 6의 밸러스팅 모드에서, 2개 하중검출기(32)에 의한 하중값이 200ton을 넘는지 여부에 따라 세부적 작동이 다소 차이를 나타내지만 아웃리거(23)의 1㎜ 하강을 유발하는 작동은 동일하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 해양구조물 12: 안벽
15: 바지선 16: 밸러스트부
21, 22: 스키드빔 23: 아웃리거
25: 유압실린더 27: 펜더
32: 하중검출기 34: 높이검출기
36: 자세검출기 40: 제어수단
42: 제어기 44: 디스플레이
46: 구동기

Claims (5)

1. 해양플랜트를 안벽(12)에서 바지선(15)으로 로드아웃하는 큇잭 시스템에 있어서:
   안벽(12)에 대한 바지선(15)의 높이를 맞추도록 다수의 아웃리거(23) 상에 다수의 유압실린더(25)를 구비하는 지지수단;
   상기 해양플랜트의 로드아웃에 의한 바지선(15)의 상태를 검출하는 검출수단; 및
   상기 검출수단의 신호 입력에 대응하여 바지선(15)의 밸러스트부(16)에 설정된 출력을 인가하는 제어수단(40);을 포함하되,
   상기 검출수단은 유압실린더(25)에 작용하는 하중을 검출하는 하중검출기(32), 아웃리거(23)의 높이 변화를 검출하는 높이검출기(34)를 구비하고,
   상기 검출수단은 바지선(15)의 피칭, 롤링, 요잉 상태를 검출하는 자세검출기(36)를 더 구비하며,
   상기 제어수단(40)은 마이컴 회로로 구성되는 제어기(42)를 기반으로 하고, 높이검출기(34)에 의한 높이가 설정치 이내이면서 하중검출기(32)에 의한 하중이 기준치보다 증가하면 바지선(15)의 디밸러스팅을 수행하고, 높이검출기(34)에 의한 높이차가 설정치 이내이면서 하중검출기(32)에 의한 하중이 기준치보다 감소하면 바지선(15)의 밸러스팅을 수행하고,
   상기 기준치는 다수의 하중검출기(32)에서 입력되는 신호를 설정된 샘플링 주기로 연산하여 갱신되는 평균값인 것을 특징으로 하는 해양플랜트 로드아웃 큇잭 시스템.
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