KR102497762B1 - 선박의 기중기에서 사용하는 시스템 - Google Patents

선박의 기중기에서 사용하는 시스템 Download PDF

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헨리퀴스 게라르뒤스 안드레아스 반 베쎔
헨리퀴스 게라르뒤스 안드레아스 반 베??
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Abstract

본 발명은 해양 선박(4)에 설치된 기중기(4)와 함께 사용하는 시스템(1)에 관한 것이다. 상기 시스템은, 기중기(4)의 호이스팅 케이블(5)에 연결되거나 또는 연결할 수 있는 기중기 공구(15) 및 하나 이상의 작업 수행용 공구(11-14, 25) 또는 하나 이상의 구성부품(2, 10)에 연결되거나 또는 연결될 수 있는 하나 이상의 어댑터(16)를 포함하여 구성되며, 기중기 공구(15)는 커넥터(17) 및 커넥터-대응부품(18)을 포함하는 하나 이상의 어댑터(16)를 포함하여 구성된다.

Description

선박의 기중기에서 사용하는 시스템
본 발명은 배 또는 잭업(jack-up) 바지선과 같은 해상 선박에서 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템에 관한 것이며, 또한 풍력 터빈용 기초설비와 같은 육상 또는 해상 설비를 설치하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 해상 기중기에는 슬링(sling) 세트가 구비되어, 파일링(piling) 장비 및 기초용 부품과 같은 구성부품(components) 상의 후크(hooks) 또는 공구(장비) 상의 후크와 연결된다. 공구 또는 구성부품을 바꾸기 위해서는 메인 기중기 후크를 갑판 레벨로 낮춰어서 슬링을 연결하고 분리하며, 더욱이 슬링을 (분리)연결하려면 최소 3명의 작업자가 필요하며, 많은 시간과 넓은 데크 공간이 필요하다. 공구 또는 구성부품을 배치하거나 사용한 후에는, 일반적으로 슬링이 다시 갑판에 배치된다.
또한, 기중기 후크를 갑판 레벨로 내림에 따라, 호이스팅(hoisting) 케이블과 케이블용 윈치(winch)는 상당히 마모가 되며, 특히 기중기 후크가 부하없이 갑판으로부터 들어올려질 경우 더욱 그러하다. 이는 예를 들어 소음 완화 스크린이나 NMS와 같은 공구 또는 구성부품의 슬링이 팽팽해질 때까지 상당한 수직 거리에 걸쳐 들어올려질 때 발생한다. 호이스팅 케이블은 매우 고가이며 교체하는데 시간이 많이 소요된다.
일본 공개특허 특개평09-250182호(1997,09.22., 공개)
본 발명은 풍력 터빈용 기초설비(예를 들어 모노파일(monopile) 또는 재킷(jacket))과 같은 해상 설비를 설치하는 과정에서 공구 및 구성부품을 용이하게 게양(hoisting)하려는 목적을 가진다.
이를 위해, 본 발명은 선박의 기중기에서 사용하는 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 기중기의 호이스팅 케이블에 연결되거나 또는 연결할 수 있는 기중기 공구 및 하나 이상 다수의 어댑터를 포함하여 구성되며, 어댑터는, 소음 완화 스크린 및/또는 파일 구동기(pile driver)와 같은 장비를 들어올리거나 방향 전환 등의 작업을 수행하기 위한 하나 이상 다수의 서로 다른 공구에 연결되거나 또는 연결할 수 있으며, 및/또는 모노파일 또는 연결부품(transition piece)과 같은 하나 이상 다수의 해상 설비의 구성부품에 연결되거나 또는 연결할 수 있다. 기중기 공구는 커넥터 및 커넥터-대응부품(counterpart)을 포함하는 하나 이상 다수의 어댑터로 구성된다.
실시예에 있어서, 커넥터 또는 적어도 하나의 커넥터-대응부품은 수(male) 커넥터(예: 핀 또는 원통형 블록)이며, 다른 부재는 버킷(bucket)과 같은 암(female) 커넥터이다.
본 발명에 의해 제공되는 커넥터와 커넥터-대응부품은, 커넥터와 커넥터-대응부품을 결합함으로써, 호이스팅 케이블을 공구 또는 구성부품에 연결하고, 호이스팅 케이블을 공구 또는 구성부품에서 분리하고, 호이스팅 케이블을 추가 공구 또는 구성부품에 연결하기 위해 필요한 인력, 비용 및/또는 시간을 덜 필요로 하며, 호이스팅 슬링을 적게 또는 전혀 사용하지 않거나, 갑판 공간을 적게 차지하거나, 및/또는 갑판 위 인력이 더 안전하도록 한다. 아래의 실시예에서 도시된 구성에 의하면, 본 발명에 따른 연결을 달성하기 위한 호이스팅 케이블의 이동을 줄일 수 있다.
더나아가서, 시스템으로 실시할 수 있는 운전 속도는 증가하는 반면, 이들 을 운용하는 비용은 감소한다.
실시예에서, 하나 이상의 커넥터-대응부품은 위쪽을 향하거나 및/또는 위쪽을 향하는 위치로 회전, 즉 조절될 수 있다.
따라서, 커넥터와 커넥터-대응부품의 연결 방향이 정렬될 수 있고 기중기 공구의 커넥터가 어댑터의 커넥터-대응부품의 안 또는 그 위로 위치될 수 있으므로 호스팅 케이블을 공구 또는 구성부품에 쉽게 연결할 수 있다.
특히, 내부 또는 상부에 위치되어 연결을 더욱 용이하게 하기 위해, 실시예에서는 커넥터 및/또는 적어도 하나의 커넥터-대응부품이 회전 대칭이다.
따라서 기중기 공구와 공구 또는 구성부품의 회전 방향은 종래의 후크 및 슬링에 비해 더 이상 중요하지 않거나 또는 최소한 덜 중요하다.
이 개념에 따른 직관적인 실시예에서, 커넥터 또는 하나 이상의 커넥터-대응부품은 하나 이상의 래치, 바람직하게는 쐐기(wedges) 또는 구와 같은 방사형으로 이동 가능한 부재를 포함하고, 엑츄에이터에 효과적으로 결합되거나 원상태로 복귀할 수 있게 장착되며, 래치 또는 래치들이 안에서 또는 뒤에서 걸기(hook) 위한 노치(notch) 또는 림(rim)(예: 원주 플랜지)과 같은 다른 부재가 포함된다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 어댑터는 커넥터-대응부품 이외에 스프레더 바(spreader bar) 또는 커넥팅 로드(rod)와 같은 연결부재(transition elements)를 포함하여 커넥터-대응부품이 공구 또는 구성부품에 연결된다.
또 다른 실시예에서, 커넥터 및/또는 커넥터-대응부품은 안내 부재(guiding element)를 포함하는데, 한 부분에는 원뿔부(뾰족한 원뿔)그리고 다른 부분에는 원형 개구부 또는 깔대기꼴 구멍(funnel)이 구비된다.
다른 실시예에서, 기중기 공구는 측정 장비, 특히 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS), 카메라 및 비디오 이미지 처리 장치와 같은 영상 장치, 및/또는 기중기 공구와 선택적으로 기중기 공구에 연결된 공구 또는 부품의 수직성을 측정하는 기울기 센서를 포함한다.
이러한 센서는 예를 들어 어댑터를 기준으로 하는 기중기 공구의 위치를 측정하거나 화면에 표시하며 기중기 작업자가 연결을 설정할 수 있도록 보조하는 데 사용될 수 있다. 또한, 요즘 선박 및 운항이 디지털화되고 있다. 작업자는 기중기 위치(회전, 붐 팁(boom tip) 높이, 호이스팅 케이블 길이)를 알고 있지만, 호이스팅 케이블 끝단의 정확한 위치를 알 수 없다. 기중기 공구가 GPS와 같은 측정 장비를 포함하면 기중기 공구의 위치를 알 수 있으므로 디지털화된 작업이 더욱 정밀해진다. 기중기 공구의 XYZ 좌표와 공구 및/또는 구성부품 상의 대응부품에 대한 XYZ 좌표가 알려진 경우, 도킹 작업 이외에도 작업의 최소 일부라도 자동화가 촉진된다. 이를 통해 운영 효율 및 갑판 레이아웃을 개선할 수 있다. 또한 이러한 센서를 채용해서, 기중기 공구와 대응부품이 공구 및/또는 구성부품 위에 정렬되도록 할 뿐만 아니라 호이스팅 케이블과 붐 팁이 수직으로 정렬되도록 한다. 이러한 수직 정렬은 공구 또는 구성부품을 들어 올릴 때 흔들리는 효과(swinging effect)를 줄이거나 회피하는데 도움이 된다.
또한 센서는 작업용 공구의 작동 중에 사용할 수 있으며, 예를 들어, 파일(pile)을 배치하거나 이동할 때도 사용할 수 있다. 또한 기중기 공구 및 연결된 공구는 서로 통신할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캘린더링(calendaring) 시스템과 함께 제공된 기중기 공구와 해머(hammer) 어댑터가 연결되면, 캘린더링에 대한 정보를 기중기 공구에 전달할 수 있으며, 이 정보는 로컬장치에 저장되거나 제어 시스템의 수신기로 전송될 수 있다.
실시예에서, 시스템은 파일 구동기와 파일 구동기에 부착된 어댑터로 구성되며, 상기 어댑터는 특히 기중기 공구를 기준으로 하는 파일 구동기의 수직 방향, 즉, 파일 구동 방향으로 변위를 표시하는 슬라이딩 부재를 포함한다.
슬라이딩 부재는 예를 들어 어떤 단계에서 파일이 이동한 거리라는 관점으로 변위에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 개별적인 타격의 효과를 비교하고 시스템의 적절한 작동도 가능하도록 해머의 타격당 거리(침투)를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
개선된 실시예에서, 어댑터는 파일 구동기에 대해 고정된 또는 고정되도록 구성된 버킷과 같은 (제1) 원통형 부재를 포함하고, 다른 버킷과 같은 다른 원통형 부재가 (제1) 원통형 부재 내부 또는 위에 미끄러지게 장착되고 기중기 공구에 고정된다. 따라서 기중기 공구는 호이스팅 케이블을 사용하여 일정한 위치(높이)로 유지될 수 있으며, 그리고/또는 공구에 GPS가 제공되는 경우, 측정된 기중기 공구의 정확한 위치 및 다른 버킷에 대한 (제1) 버킷의 슬라이딩 부재 변위가 정확하게 관찰 또는 측정될 수 있어 효율적인 캘린더 측정 시스템을 제공할 수 있다. 이 시스템은 파일 구동기의 타격당 파일 침투량을 측정하도록 구성될 수 있으며, 따라서 다음 타격에 필요한 에너지를 계산하거나, 그리고/또는 파일 박기가 완료되어 "거부(refusal)"라는 단계에 도달하는 시점을 종래의 캘린더 시스템보다 더 빨리 달성할 수 있다.
다른 버킷의 외벽에는 파일 박기의 진행 상황을 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하나 이상의 표시부가 제공된다. 예를 들어, 파일의 침투가 증가하고 그로 인해 파일 구동기와 제1 (외부) 버킷이 하강함에 따라 점진적으로 노출되는 색상 링 및/또는 발광(illuminated) 링이 제공된다.
또 다른 실시예에서, 시스템은 파일 구동기와 파일 구동기에 연결된 어댑터로 구성된다. 상기 어댑터는, 바람직하게는 파일 구동 방향(일반적으로 기중기 공구에 대한 파일 구동기의 수직 방향)으로, 완충된 변위를 허용하는 슬라이딩 부재를 포함한다.
개선된 실시예에서, 어댑터는 파일 구동기에 대해 고정된 원통형 부재 및 다른 원통형 부재를 포함하며, 다른 원통형 부재는 (제1) 원통형 부재의 안 또는 위로 미끄러지게 장착되고 가급적 기중기 공구에 고정되거나 고정되도록 구성된다.
또 다른 개선된 예에서, 어댑터는 파일 구동기에 대해 고정된 (제1) 원통형 부재(예: 버킷) 및 다른 원통형 부재(예: 다른 버킷)를 포함하며, 다른 버킷은 (제1) 버킷의 안 또는 위로 미끄러지게 장착되고 가급적 기중기 공구에 고정되거나 고정되도록 구성된다. 버킷은 마찰을 발생하는 하나 이상의 부품을 통해 결합된다. 개선된 실시예에서, 하나 또는 두 개의 버킷에 챔버를 가지는 플랜지 또는 씰(seals)이 제공되며, 챔버에는 유압 오일과 같은 유체가 채워진다. 버킷 중 하나에 부착되어 챔버 내에서 이동하는 플랜지와 같은 장애물에 의해 또는 챔버 출구의 쵸킹(choking) 밸브와 같은 유동 단속에 의해 유동 저항이 발생할 수 있다.
따라서, 파일 및 파일 구동기의 자유낙하 시, 예를 들어, 파일의 끝이 낮은 저항을 제공하는 지면 층에 도달했을 때, 파일 및 구동기의 가속도가 감소되어, 결국 기중기에 걸리는 갑작스런 부하가 감소하고, 기중기 운전자가 대응할 수 있는 시간을 제공한다.
이러한 슬라이딩 부재는 커넥터 및 커넥터-대응부품과는 독립적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 파일 구동기와 기존의 후크 또는 걸쇠 사이에서 동일한 장점을 제공한다. 또한, 슬라이딩 부재는 기중기 공구 및 그 안에 있는 계측기를 파일 구동기의 진동으로부터 어느 정도 격리한다.
또한, 아래에 상세히 설명되는 개선 실시예에서, 캘린더용 슬라이딩 부재와 자유낙하를 방지하기 위해 제공되는 슬라이딩 부재는 서로 결합되고, 예를 들어 3개의 버킷으로 구성된 망원경 형태로 구성된다.
본 발명은 또한 풍력 터빈과 같은 해양 설비를 설치하는 방법에 관한 것으로, 상기 설비는 지표 또는 선박 위에 설치되는 기중기를 사용하고, 상기 기중기는 호이스팅 케이블, 호이스팅 케이블에 연결되고 커넥터를 구비한 기중기 공구, 및 커넥터-대응부품을 구비한 하나 이상 다수의 공구 및/또는 구성부품을 가진다. 상기 방법은, 커넥터를 구비한 기중기 공구를 공구 또는 구성부품 중 하나의 커넥터-대응부품 안으로 또는 위로 하강시키고 둘 사이의 연결을 형성하는 단계, 호이스팅 케이블(5)을 사용하여 공구 또는 구성부품을 들어올리는 단계로 구성된다.
실시예에서, 기중기 공구는, 예를 들어 공구 또는 구성부품을 배치한 후에, 공구 또는 구성부품에서 분리된 다음, 다른 공구 또는 다른 구성부품과 같은 추가의 공구 또는 구성부품의 커넥터-대응부품 안으로 또는 위로 해당 커넥터를 하강시켜 둘 사이의 연결을 형성한다. 그런 다음 호이스팅 케이블을 사용하여 추가 공구 또는 구성부품을 들어 올린다.
또 다른 실시예에서, 연결은 지면 레벨 또는 갑판 레벨 위, 바람직하게는 지면 또는 갑판 레벨에서 적어도 5 m 이상 위에 형성되기에, 호이스팅 케이블을 덜 풀고 덜 감는다.
또 다른 실시예는 다음의 단계들을 포함하여 구성된다.
공구(예, 연결부품 승강 공구)를 구성부품(예, 연결부품)에 연결하는 단계,
공구 및 구성부품을 게양(hoisting)하는 단계,
구성부품을 해상 설비의 안 또는 위에 위치시키는 단계,
공구를 구성부품으로부터 제거하는 단계,
공구를 선박 갑판 위의 유사하거나 동일한 구성부품으로 이동하는 단계,
공구를 해당 구성부품에 연결하거나 위에 위치시키는 단계, 및
기중기 공구를 공구의 커넥터-대응부품에서 분리하는 단계로 구성된다.
따라서 전체 단계의 수가 감소한다.
(상세 설명의) 완전성을 위해 다음과 같은 선행기술에 주목한다.
EP 2 500 473은 "수평으로 배향된 길이방향 축을 가진 부유(floating) 위치로부터 관형 중공 구조 형태를 갖는 구성부품(1)을 하강시켜서, 해저(3) 밑으로 또는 정의된 위치 위로 감소가 일어나는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 구성부품은 수직 위치에서 조작 장치(8)에 의해 고정된다."
EP 1 640 508은 "해저에서 기둥을 해머로 칠 경우, 기둥(5)을 감싸고 안내하기 위해 선박-잭업 장비에 고정되는 프레임(1)을 구비한 장비에 관한 것이다. 프레임 아래의 상단 대기 위치로부터 해저의 작동 위치로 하강될 수 있는 타격 장치의 노즐 조립체(7)가 프레임에 부착되어 있다."
WO2008/106964는 중량물과 잠금장치 사이의 커플링, 중량물을 결합하고 분리하는 방법, 그리고 파일 구동기의 하나 이상의 커플링, 분쇄기, 철거 해머, 돌 또는 골재 분쇄기의 사용에 관한 것이다. 이 발명으로 "중량물로 분당 약 7회 또는 그 이상의 타격을 달성할 수 있다."
EP 3 034 860은 링과 같은 돌출 부분이 있는 제1 단부 및 리프팅 장비에 의해 결합되도록 개조된 제2 단부를 구비한 스템이 있는 공구를 포함하는 조립체에 관한 것이다. 실시예에서, "풍력 터빈의 허브(500)가 들어올렸을 때, 기중기는 스템(120)의 제2 단부(140)의 보어(145)를 통해 분리되고 운전자가 허브 (500)에서 공구(110)를 분리한다. 공구(110)가 제거되면, 스템 수용부(150)가 적절히 밀봉되거나 덮혀서 물, 먼지, 물체 등이 스템 수용부(150)로 들어가지 못하게 할 수 있다."
EP 2 752 361은 호이스팅 케이블을 구비한 호이스팅 기중기, 선박, 및 선박의 짐/화물 또는 선박과 상호 연결하기 위한 커넥터 연결 조립체를 포함하는 호이스팅 기중기에 관한 것이다.
GB 2 417 233은 오버헤드 리프팅 장치를 화물에 자동으로 연결 및 분리하는 장비에 관한 것으로, 상기 장비는 오버헤드 리프팅 장치에 연결하기 위한 제1 부품과 화물에 연결하기 위한 제2 부품으로 구성된다.
기중기 공구 및 어댑터를 사용함으로써, 호이스팅 케이블을 공구 또는 구성부품에 연결하는데 더 적은 인력 및 시간을 필요로 하고, 호이스팅 슬링이 덜 필요하고, 더 적은 데크 공간을 차지하며, 또는 갑판 위의 인원이 더 안전하도록 한다. 더나아가서, 풍력 터빈 설치 중 호이스팅 케이블의 총 이동 거리를 현저하게 줄일 수 있으며, 슬링과 걸쇠가 덜 소요되고 공구 및 기타 부품의 이동이 줄어드는 효과도 있다.
본 발명의 방법과 시스템은 바람직한 실시예를 도시하는 도면들을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 모노파일을 설치하기 위한 기중기 및 호이스팅 케이블로 구성된 잭업 바지선을 도시한다.
도 2는 모노파일 및 연결부품을 설치하기 위해 종래의 절차에서 필요로 하는 호이스팅 케이블의 경로를 도시한다.
도 3a~3f는 본 발명에 따라 부품을 결합하는 기중기 공구 및 파일 구동기(pile driver)를 도시한다.
도 4는 소음 완화 스크린의 레일 프레임에 연결된 본 발명에 따른 기중기 공구 및 어댑터를 도시한다.
도 5와 6은 파일 직립 공구 및 연결부품 승강 공구에 연결된 본 발명에 따른 기중기 공구 및 어댑터를 도시한다.
도면은 본질적으로 개략적인 것이며 본 발명을 이해하는 데 필요하지 않은 세부사항은 생략되었거나 논의되지 않았을 수 있다.
도 1은 해저 지반(예: 해저 바닥)에 모노파일(monopile)(2)을 설치하기 위한 시스템(1)의 실시예를 도시한다. 시스템(1)은 호이스팅 케이블(5)을 구비한 기중기(4), 및 갑판 아래에서 케이블을 풀고 감는 윈치(winch)(미도시)로 구성되는 잭업(jack-up) 바지선(3)을 포함한다. 호이스팅 케이블(5)은 후크(7)를 운반하는 스프레더 바(spreader bar)(6)에 연결된다. 바지선(3)은, 갑판 위에 수평으로 위치하는 다수의 모노파일(MP)(2), 갑판 위에 수직으로 위치하는 연결부품(TP)(10), 바지선 갑판 위에 수직으로 위치하는 소음 완화 스크린(NMS)(11) 및 소음 완화 스크린 위의 레일 프레임(12)(도 4에 상세 도시)을 운송하여서, 소음 완화 스크린(NMS), 파일 직립 공구(13)(UET; 그림 5), TP 이동을 위한 연결부품 승강 공구(14)(TPLT; 그림 6), 및 IHC 유압해머 S-1800과 같은 유압 파일 구동기(pile driver)의 취급 및 정확한 위치 설정을 용이하게 한다.
도 2는 풍력 터빈의 모노파일(MP) 및 연결부품(TP)을 설치하는 예를 보여준다. 상기 예에는 다음의 단계들을 포함한다: 데크에서 슬링(slings)을 들어 올리고 소음 완화 스크린(NMS)을 들기 시작하기 위해서 기중기 호이스팅 케이블 끝의 후크를 갑판 레벨(DL)로 내려는 단계, NMS를 해저에 배치하고 슬링을 다시 갑판 위에 놓는 단계, 다음으로, 후크가 파일 직립 공구(UET)에 연결되어 모노파일을 연결시키고, 직립시키고, 이동시키고, MP를 NMS 내부에 위치시키는 단계이다. 후속 단계는, 슬링을 픽업하고 해머를 배치한다. 해머와 NMS를 원위치로 배치한다. TP 이동을 위해 연결부품 승강 공구(TPLT)를 준비한다. 이러한 모든 또는 대부분의 단계는 호이스팅 케이블의 끝을 갑판 레벨로 복귀시키는 것을 포함하며, 갑판 위의 작업자에 의한 후크와 슬링을 연결하고 분리하는 작업이 필요하다.
본 발명에 따르면, 후크 대신 기중기 공구(15)가 기중기(4)의 호이스팅 케이블(5)에 연결된다. 또한 각 공구에 어댑터(16)가 연결되는데, 상술한 예에서 어댑터는 레일 프레임(12), 파일 직립 공구(UET), 연결부품 승강 공구(TPLT), 유압 파일 구동기에 각각 연결된다.
기중기 공구는 커넥터(17)를 포함하고 어댑터는 커넥터-대응부품(18)을 포함한다. 도 3a 내지 3f에 보인 실시예에서, 기중기 공구(15)는 기중기의 호이스팅 케이블 연결을 위한 연결 공(attachment eye)(19), 본체 둘레에 균일하게 분포된 다수의 래치(21)로 구성된 회전 대칭 형상의 원통형 본체(20), 및 (호이스팅 케이블에 매달렸을 경우에 보여지는) 본체 하단의 뾰족한 원뿔부(22)를 포함한다. 래치는 그 하단부를 수평 및 접선으로 통과해서 확장하는 축을 중심으로 피봇운동하여, 기중기 공구가 어댑터에 삽입될 때 래치가 안쪽으로 휠 수 있도록 한다. 유압 액추에이터(도면에는 숨겨져 있음)는 래치를 능동적으로 수축시키기 위해(예를 들면, 기중기 공구를 어댑터에서 분리하기 위해) 본체 내부에 위치한다.
도 3a~3f의 어댑터(16)는 연결 실린더(26)를 통해 유압 파일 구동기(25)에 연결되는데, 연결 실린더는 유압 파일 구동기의 큰 변경을 요구하지 않으며 구동기의 승강용 구멍(lifting eye)에 접촉하지 않는다. 제1 버킷(27)이 실린더에 연결되어 파일 구동기에 고정된다. 제2 버킷(28)은 제1 버킷 안에 미끄러지게 장착된다. 제3 버킷(29)은 제2 버킷에 미끄러지게 장착된다. 세 개의 버킷 각각은 그 하단 림(rim)에 바깥쪽으로 뻗은 플랜지를 가지고 그 상단 림에 안쪽으로 뻗은 플랜지를 가지고 있어, 망원경 구조를 제공한다. 제1 버킷의 바깥쪽 연장 플랜지는 볼트로 연결 실린더에 연결되어 망원경 구조를 연결 실린더에 연결한다. 제3 버킷의 안쪽 연장 플랜지(35)는 기중기을 수용하기 위한 삽입 개구부를 구획하고 래치가 뒤에서 잠글(lock) 수 있는 림을 제공한다. 다른 플랜지는 버킷 사이에 유압 오일로 채워진 제1 챔버와 제2 챔버를 구획한다. 제2 챔버(제2 또는 중간 버킷과 제3 또는 내부 버킷 사이)에는 하나 이상의 쵸킹(choking) 밸브가 제공된다. 제2(중간) 버킷의 외벽에는 하나 이상의 표시부가 제공되며, 본 실시예에서는 높이가 예를 들어 30 cm인 색상 링(36)(도 3c 및 3f에 잘 표시됨)이 구비된다.
제2 버킷이 캘린더 측정 시스템, 타격(blow) 측정 장치 및/또는 위치 (positioning) 장치에 (부분적으로) 사용될 수 있다는 점을 당업자는 알 수 있다.
도 3a에 있어서, 파일 구동기(25)는 바지선(3)의 갑판 상에서 고정된(sea-fastened) 위치에 있다. 기중기 공구(15)가 제3 (가장 안쪽) 버킷(29) 내부로 내려지고, 그 동안 뾰족한 원뿔부(22)는 기중기 공구를 수동적으로 어댑터(16) 중앙에 위치시키고, 래치는 버킷의 안쪽 연장 플랜지(35)에 의해 안쪽으로 휘어져 기중기 공구와 어댑터 사이의 연결을 형성하고, 따라서 기중기와 파일 구동기 사이의 연결을 형성한다. 도 3b에 보인 위치에 도달한 때 혹은 후에, 작업자는 원격 제어를 통해 어댑터 내부에 기중기 공구를 고정시켜 안전하게 들어올릴 수 있도록 한다. 제2 챔버의 쵸킹 밸브는 닫히고, 챔버 내부의 유압 오일이 락킹되어 제2 (중간) 버킷에 대해 제3 (내부) 버킷이 락킹된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 파일 구동기가 들어 올려지면, 제2 버킷이 행정(travel)의 끝에 도달할 때까지 제1 (외부) 버킷에서 제3 버킷 및 제2 버킷이 빼내진다. 행정의 끝에서, 제2 챔버에 유체 압력이 형성되고 파일 구동기가 들어 올려진다.
도 3d에서, 파일 구동기가 모노파일 위에 배치되고 쵸킹 밸브가 열리면, 제2 (중간) 버킷 안에 있는 제3 (내부) 버킷의 완충된 미끄럼이 가능하게 한다. 기중기 공구가 더 낮추어지면, 제2 버킷의 표시부가 더 이상 보이지 않을 때까지 제2 버킷이 제1 (외부) 버킷 안으로 내려간다. 파일 구동이 시작되고, 파일 구동기의 각 타격으로 인해 파일 구동기 및 제1 (외부) 버킷이 내려가서, 색상 링(36)이 점차 노출된다. 도 3e와 같이 링이 완전히 노출되면 기중기 공구는 기중기에 의해 링이 더 이상 보이지 않을 때까지 내려간다.
도 3f는 모노파일과 파일 구동기가 자유 낙하하는 경우에 발생되는 것을 도시한다. 예를 들어, 파일의 끝단(tip)이 낮은 저항을 제공하는 지표 층에 도달할 경우: 제1 (외부) 버킷은 행정의 끝까지 제2 (중간) 버킷에 상대적으로 미끄러지고 연속해서 제2 버킷은 제3 (내부) 버킷에 상대적으로 미끄러지고, 이때 조절/쵸킹 밸브를 통해 제2 챔버에서 유압 오일을 압착(squeezing)한다. 이러한 동작은 낙하 운동을 완충시킨다. 유체 오일은 탱크 또는 어큐뮬레이터(미도시)에 저장된다.
도 4는 소음 완화 스크린의 레일 프레임(12)에 연결된 기중기 공구(15)와 어댑터(16)를 도시한다. 어댑터는 스프레더 바(40), 슬링(41) 및 걸쇠(42)를 통해 레일 프레임(12)에 연결되며, 이들은 결국 레일 프레임 상의 기존 승강용 구멍에 연결된다. 스프레더는 레일 프레임에 연결된 전용 지지대(43)에 고정되고 어댑터는 위쪽을 향해 있어서, 기중기 공구가 안에 들어올 수 있다.
도 5 및 도 6은 파일 직립 공구(13)(그림 5) 및 연결부품 승강 공구(14)(그림 6)에 연결된 기중기 공구(15) 및 어댑터(16)를 도시한다.
모노파일은 갑판 위에 수평으로 놓여있으므로, 도 5에 도시된 파일 직립 공구(13)가 삽입되어 모노파일의 한쪽 끝에 고정된 후, 모노파일이 거양되어 수직 위치로 회전한다. 따라서, 어댑터는 파일 직립 공구(13)의 나머지 부분에 대해서 회전할 수 있고, 기중기 공구(15)가 어댑터(16) 내부로 다시 들어올 수 있다.
도 6에서 어댑터(16)는 로드(50)(rod)를 통해 연결부품 승강 공구(14)에 연결되며, 승강 공구의 각 클램프(51)는 승강 공구의 무게중심 위쪽에 어댑터를 위치시키고 어탭터의 삽입 개구부는 위쪽을 향한다.
기중기 공구 및 어댑터는 호이스팅 케이블을 공구 또는 구성부품에 연결하는데 더 적은 인력 및 시간을 필요로 하고, 호이스팅 슬링이 덜 필요하거나 아예 필요하지 않으며, 더 적은 데크 공간을 차지하고, 및/또는 갑판 위의 인원이 더 안전하게 한다. 도시된 실시예에서는 풍력 터빈 설치 중 호이스팅 케이블의 총 이동을 50% 이상 줄일 수 있도록 한다. 또한 슬링과 걸쇠가 덜 소요되고, 공구 및 기타 부품의 이동이 줄어들기 때문에 이른바 스윙 효과(swinging effect)도 감소한다.
본 발명은 상술한 실시예에만 국한되지 않으며 청구 범위 내에서 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법 및 시스템이 재킷 파일과 같은 더 작은 설비를 설치하는데 적합할 수도 있다.

Claims (15)

  1. 기중기(4)와 함께 사용하기 위한 시스템(1)에 있어서, 상기 시스템(1)은,
    상기 기중기(4)의 호이스팅 케이블(5)에 연결되거나 또는 연결할 수 있는 기중기 공구(15); 및
    작업 수행용 하나 이상의 수행용 공구들(11-14, 25) 또는 하나 이상의 구성부품들(2, 10)에 연결되거나 또는 연결할 수 있는 하나 이상의 어댑터들(16)을 포함하고,
    상기 기중기 공구(15)는 원통형 본체(20)와 커넥터(17)를 포함하고,
    상기 어댑터들(16) 중 적어도 하나는 커넥터-대응부품(18)을 포함하고,
    상기 커넥터(17)는 상기 원통형 본체(20) 둘레에 균일하게 분포된 다수의 래치들(21)을 포함하고, 상기 커넥터 대응부품(18)은 상기 래치들(21)이 안 또는 뒤에서 걸기 위한 노치 또는 림(35)을 포함하고,
    상기 래치들(21)은 그 하단부들을 통하여 수평으로 확장하는 축들을 중심으로 피봇 운동하여, 상기 기중기 공구(15)가 상기 어댑터들(16) 중의 하나에 삽입될 때 상기 래치들(21)이 안쪽으로 휠 수 있고, 상기 축들은 상기 래치들(21)의 상기 하단부들을 통하여 접선으로 확장하고,
    유압 액추에이터들이 상기 본체(20) 내에 위치하여, 상기 기중기 공구(15)를 상기 어댑터들(16) 중의 하나로부터 분리하기 위해 상기 래치들(21)을 상기 축들을 중심으로 회전시킴으로써 능동적으로 수축시키는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터(17)와 상기 하나 이상의 커넥터-대응부품(18) 중 하나는 수 커넥터이고, 다른 하나는 암 커넥터인, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 커넥터-대응부품(18)은 위쪽을 향하고 또는 위쪽을 향하는 위치로 조절될 수 있는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 커넥터(17) 및 상기 하나 이상의 커넥터-대응부품(18)은 회전 대칭인, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 어댑터(16)는 상기 커넥터-대응부품(18)을 공구(11-14, 25) 또는 구성부품(2, 10)에 연결하기 위한 연결부재(26, 40, 50)를 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 커넥터(17) 또는 상기 커넥터-대응부품(18)은 안내 부재들(22)을 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기중기 공구(15)는 측정 장비, 글로벌 위치 시스템(GPS), 영상 장치 또는 기울기 센서를 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 구동기(25) 및 상기 파일 구동기(25)에 연결된 어댑터(16)를 더 포함하고,
    상기 어댑터는 상기 기중기 공구(15)에 대한 상기 파일 구동기(25)의 변위를 표시하는 슬라이딩 부재(28)를 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부재(28)에는 증가하는 파일 침투량 및 그에 따른 상기 파일 구동기(25)의 하강으로 점진적으로 노출되는 하나 이상의 표시부(36)가 제공되는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 구동기(25) 및 상기 파일 구동기(25)에 연결된 어댑터(16)를 더 포함하고,
    상기 어댑터(16)는 상기 기중기 공구(15)에 대한 상기 파일 구동기(25)의 완충된 변위를 허용하는 슬라이딩 부재(29)를 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 어댑터(16)는 상기 파일 구동기(25)에 대해 고정된 원통형 부재(27) 및 상기 원통형 부재(27) 안 또는 위에 미끄러지게 장착되고 및 상기 기중기 공구(15)에 대해 고정되거나 또는 고정되도록 구성되는 추가 원통형 부재(28, 29)를 포함하는, 기중기와 함께 사용하기 위한 시스템.
  13. 호이스팅 케이블(5)을 가지는 기중기(4), 상기 호이스팅 케이블(5)에 연결되고 원통형 본체(20)와 커넥터(17)를 구비하는 기중기 공구(15), 및 커넥터-대응부품(18)을 구비하는 하나 이상의 공구들(11-14, 25) 또는 구성부품들(2, 10)을 사용하여, 풍력 터빈과 같은, 설비를 설치하는 방법에 있어서, 상기 커넥터(17)는 다수의 래치들(21)을 포함하고, 상기 커넥터 대응부품(18)은 상기 래치들(21)이 안 또는 뒤에서 걸기 위한 노치 또는 림(35)을 포함하고, 상기 방법은:
    상기 커넥터(17)를 구비한 상기 기중기 공구(15)를 상기 공구들(11-14, 25) 또는 상기 구성부품들(2, 10) 중 하나의 커넥터-대응부품(18) 안으로 또는 위로 하강시키고 둘 사이의 연결을 형성하는 단계; 및
    상기 호이스팅 케이블(5)로 상기 공구들(11-14, 25) 또는 상기 구성부품들(2, 10)을 들어올리는 단계를 포함하고,
    상기 래치들(21)은 그 하단부들을 통하여 수평으로 확장하는 축들을 중심으로 피봇 운동하여, 상기 기중기 공구(15)가 상기 커넥터-대응부품(18)에 삽입될 때 상기 래치들(21)이 안쪽으로 휠 수 있고,
    상기 축들은 상기 래치들(21)의 상기 하단부들을 통하여 접선으로 확장하고,
    유압 액추에이터들이 상기 원통형 본체(20) 내에 위치하여, 상기 기중기 공구(15)를 상기 커넥터-대응부품(18)로부터 분리하기 위해 상기 래치들(21)을 상기 축들을 중심으로 회전시킴으로써 능동적으로 수축시키는, 설비 설치 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연결은 지면 또는 갑판 레벨 위, 또는 지면 또는 갑판 레벨에서 적어도 5 m 이상 위에서 형성되는, 설비 설치 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 방법은:
    상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25)을 하나 이상의 구성부품들(2, 10)에 연결하는 단계,
    상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25) 및 상기 하나 이상의 구성부품들(2, 10)을 게양하는 단계,
    상기 하나 이상의 구성부품들(2, 10)을 상기 설비의 안 또는 위에 위치시키는 단계,
    상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25)을 상기 하나 이상의 구성부품들(2, 10)로부터 제거하는 단계,
    상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25)을 지면 또는 선박(3) 갑판 위의 유사 또는 동일한 하나 이상의 구성부품들(2, 10)로 이동하는 단계,
    상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25)을 상기 하나 이상의 구성부품들(2, 10)에 연결하거나 위에 위치시키는 단계, 및
    상기 기중기 공구(15)를 상기 하나 이상의 공구들(11-14, 25) 상의 상기 커넥터-대응부품(18)에서 분리하는 단계를 포함하는, 설비 설치 방법.
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