KR102681137B1

KR102681137B1 - 계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치

Info

Publication number: KR102681137B1
Application number: KR1020220077939A
Authority: KR
Inventors: 신권철
Original assignee: (주)포스코이앤씨; 주식회사 마커스코리아; 에피텍(주)
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2024-07-09
Also published as: KR20240001375A

Abstract

계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치가 제공된다. 계류 라인 복합체는, 소정의 변형율을 가지는 계류 라인과, 계류 라인 외주면에 부착되며, 계류 라인의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블을 포함하며, 광 섬유 케이블은 계류 라인의 변형율 및 광 섬유 케이블의 변형율을 고려하여 계류 라인의 외주면에 나선형으로 감길 수 있다.

Description

계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치{A MOORING ROPE COMPLEX AND APPARATUS FOR MONITORING STRAIN OF MOORING ROPE USING THEREOF}

본 발명은, 계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치에 관한 것이다.

계류 라인(mooring Rope)은 태양 전지판, 선박 등과 같은 수상 부유체를 고정하기 위한 로프를 말한다. 수상 부유체를 고정하는 이러한 계류 라인은 파도, 조류 등에 의한 장력으로 인해 늘어나게 되며, 인가된 장력으로 인한 변형율이 허용치를 벗어나면 계류 라인은 절단되거나 파손되게 된다.

따라서, 이러한 계류 라인의 절단이나 파손을 모니터링하기 위해 통상 계류 라인에 부표를 달아 육안으로 감지하고 있는 실정이다.

하지만, 수상 부유체와 관제실과의 거리가 원거리임을 감안하면 계류 라인의 파손을 실시간으로 확인하는 것은 불가능하다.

이를 감안하여, 광 섬유 케이블을 계류 라인 내에 포설하고, 계류 라인에 포설된 광 섬유 케이블을 통해 계류 라인의 변형율을 간접적으로 모니터링하는 방안을 고려할 수 있다. 하지만, 광 섬유 케이블의 변형율은 계류 라인의 변형율보다 작기 때문에 장력이 인가될 때 광 섬유가 먼저 절단되거나 파손될 수 있는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1512596호(등록일: 015년04월09일)

본 발명은, 광 섬유 케이블이 먼저 절단되거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 계류 라인의 변형율을 실시간으로 모니터링할 수 있는 계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소정의 변형율을 가지는 계류 라인; 및 상기 계류 라인 외주면에 부착되며, 상기 계류 라인의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블을 포함하며, 상기 광 섬유 케이블은, 상기 계류 라인의 변형율 및 상기 광 섬유 케이블의 변형율을 고려하여 상기 계류 라인의 외주면에 나선형으로 감기는, 계류 라인 복합체가 제공된다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 수상 부유체에 일단이 부착되며, 타단은 해저에 설치된 앵커에 부착되어 상기 수상 부유체를 고정시키는 계류 라인 복합체 - 상기 계류 라인 복합체는 소정의 변형율을 가지는 계류 라인과 상기 계류 라인 외주면에 부착되며, 상기 계류 라인의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블을 포함함 -; 및 상기 광 섬유 케이블에 광 펄스를 조사하여 구한 상기 광 섬유 케이블의 변형율로부터 상기 계류 라인의 변형율을 간접적으로 모니터링하는 모니터링부를 포함하며, 상기 광 섬유 케이블은, 상기 계류 라인의 변형율 및 상기 광 섬유 케이블의 변형율을 고려하여 상기 계류 라인의 외주면에 나선형으로 감기는, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 계류 라인의 변형율 및 광 섬유 케이블의 변형율을 고려하여 광 섬유 케이블을 계류 라인 외주면에 나선형으로 감음으로써, 동일한 장력이 인가될 때 광 섬유 케이블이 먼저 절단되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 광 섬유 케이블의 변형율로부터 계류 라인의 변형율을 간접적으로 구함으로써 계류 라인의 변형율을 실시간으로 모니터링할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인의 변형율 모니터링 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인 복합체이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 광 섬유 케이블의 최소 길이를 구하는 과정을 설명한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인 복합체를 이용하여 고정된 수상 부유체를 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인의 변형율 모니터링 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인 복합체이다. 한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 광 섬유 케이블의 최소 길이를 구하는 과정을 설명한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인 복합체를 이용하여 고정된 수상 부유체를 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 4을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인 복합체 및 이를 이용한 계류 라인의 변형율 모니터링 장치를 설명한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100)는 모니터링부(110), 송수신부(120) 및 계류 라인 복합체(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 도 2 내지 도 4를 참조하여 계류 라인 복합체(130)에 대해 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 계류 라인 복합체(130)는 수상 부유체(1)에 일단이 부착되며, 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 부착되어 수상 부유체(1)를 고정시키는 로프일 수 있다. 상술한 수상 부유체는 태양 전지판, 선박 등 다양한 객체를 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 수상 부유체(1)에 계류 라인 복합체(130)의 일단이, 계류 라인 복합체(130)의 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 직접 부착되거나, 또는 수상 부유체(1)와 앵커(AK) 사이에 구비된 수중 부유체(11)와 무게추(12)를 통해 수상 부유체(1)에 계류 라인 복합체(130)의 일단이, 계류 라인 복합체(130)의 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 부착되는 방식으로 수상 부유체(1)가 고정될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 계류 라인 복합체(130)는 소정의 변형율을 가지는 계류 라인(131)과, 계류 라인(131)의 외주면에 부착되며, 계류 라인(131)의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블(132)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 광 섬유 케이블(132)은 계류 라인(131)의 변형율 및 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 고려하여 계류 라인(131)의 외주면에 나선형으로 감기도록 구성될 수 있다.

이때, 계류 라인(131)의 변형율 및 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 고려한 광 섬유 케이블(132)의 최소 길이는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.

여기서, 은 계류 라인의 최대 변형율, 는 광 섬유 케이블의 최대 변형율, L은 계류 라인의 길이일 수 있다.

또한, 계류 라인(131)의 외주면에 나선형으로 감기는 광 섬유 케이블(132)의 턴수는 하기 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.

여기서, 상기 No는 광 섬유 케이블의 턴수, 상기 Lo는 광 섬유 케이블의 최소 길이, 상기 L은 계류 라인의 길이, 상기 D는 계류 라인의 직경일 수 있다.

상술한 수학식 2는 도 3의 (a) 및 (b)로부터 도출할 수 있다.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 계류 라인(131)의 길이가 L, 계류 라인(131)에 광섬유 케이블(132)이 나선형으로 감긴다고 할 때, 감기는 턴수는 도 3의 (b)에 도시된 그래프로부터 도출될 수 있다.

도 3의 (b)에서 X축은 계류 라인의 원주에 턴수를 곱한 것이며, Y축은 계류 라인의 길이이다.

도 3의 (b)에 기초하여 하기와 같은 수학식 3을 도출할 수 있으며, 수학식 2을 No에 대해 정리하면 수학식 2의 턴수를 구할 수 있다.

여기서, Lo는 광 섬유 케이블의 최소 길이, 상기 L은 계류 라인의 길이, D는 계류 라인의 직경, No는 광 섬유 케이블의 턴수이다.

한편, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 광 섬유 케이블(132)은 접착층(133)을 매체로 하여 계류 라인(131)에 부착될 수 있다.

또한, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 계류 라인 복합체(130)는 계류 라인(131)과 광 섬유 케이블(132)을 밀착시키도록 일정 간격으로 설치되는 복수개의 고정부재(134)를 더 포함할 수 있다. 상술한 고정부재(134)는, 예를 들면 케이블 타이, 클램프 등을 포함할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2을 참조하면, 송수신부(120)는 송신부(121)와 수신부(122)로 구성되며, 송신부(121)는 광 펄스를 광 섬유 케이블(132)로 조사하며, 수신부(122)는 광 섬유 케이블(132)에서 반사되어 되돌아오는 산란광(즉, Brillion 산란광)을 수신하여 모니터링부(110)로 전달할 수 있다.

마지막으로, 모니터링부(110)는 수신된 산란광으로부터 광 섬유 케이블(132)의 길이에 따른 변형율을 구할 수 있다. 수신된 산란광으로부터 광 섬유 케이블(132)의 길이에 따른 변형율을 구하는 방식은 널리 알려진 기술인바, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 모니터링부(110)는 위에서 구한 광 섬유 케이블(132)의 길이에 따른 변형율로부터 계류 라인(131)의 변형율을 간접적으로 모니터링할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 모니터링부(110)는 계류 라인(131)의 최대 변형율 대비 광 섬유 케이블(132)의 최대 변형율의 비에 위에서 구한 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 곱한 값을 계류 라인(131)의 변형율로 구할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 계류 라인의 변형율 및 광 섬유 케이블의 변형율을 고려하여 광 섬유 케이블을 계류 라인 외주면에 나선형으로 감음으로써, 동일한 장력이 인가될 때 광 섬유 케이블이 먼저 절단되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, '~ 부'는 다양한 방식, 예를 들면 프로세서, 프로세서에 의해 수행되는 프로그램 명령들, 소프트웨어 모듈, 마이크로 코드, 컴퓨터 프로그램 생성물, 로직 회로, 애플리케이션 전용 집적 회로, 펌웨어 등에 의해 구현될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

1: 수상 부유체
11: 수중 부표
12: 무게추
AK: 앵커
100: 계류 라인의 변형율 모니터링 장치
110: 모니터링부
120: 송수신부
121: 송신부
122: 수신부
130: 계류 라인 복합체
131: 계류 라인
132: 광 섬유 케이블
133: 접착층
134: 고정 부재

Claims

소정의 변형율을 가지는 계류 라인(131); 및
상기 계류 라인(131) 외주면에 부착되며, 상기 계류 라인(131)의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블(132)을 포함하며,
상기 광 섬유 케이블(132)은, 상기 계류 라인(131)의 변형율 및 상기 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 고려하여 상기 계류 라인(131)의 외주면에 나선형으로 감기며,
상기 광 섬유 케이블(132)의 최소 길이()는, 하기 수학식:

에 따라 결정되며, 상기 L은 계류 라인의 길이, 상기 은 계류 라인의 최대 변형율, 상기 는 광 섬유 케이블의 최대 변형율인, 계류 라인 복합체(130).
제1항에 있어서,
상기 광 섬유 케이블(132)은,
접착층(133)을 매체로 하여 상기 계류 라인(131)에 부착되는, 계류 라인 복합체(130).
제1항에 있어서,
상기 계류 라인 복합체(130)는,
상기 계류 라인(131)과 상기 광 섬유 케이블(132)을 밀착시키도록 일정 간격으로 설치되는 복수개의 고정부재(134)를 더 포함하는, 계류 라인 복합체(130).
삭제
제1항에 있어서,
상기 광 섬유 케이블(132)은, 상기 계류 라인(131)의 외주면에 기 설정된 턴수로 나선형으로 감기며,
상기 기 설정된 턴수는, 하기 수학식:

에 따라 결정되며, 상기 No는 광 섬유 케이블의 턴수, 상기 Lo는 광 섬유 케이블의 최소 길이, 상기 L은 계류 라인의 길이, 상기 D는 계류 라인의 직경인, 계류 라인 복합체(130).
수상 부유체(1)에 일단이 부착되며, 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 부착되어 상기 수상 부유체(1)를 고정시키는 계류 라인 복합체(130) - 상기 계류 라인 복합체(130)는 소정의 변형율을 가지는 계류 라인(131)과 상기 계류 라인(131) 외주면에 부착되며, 상기 계류 라인(131)의 변형율보다 작은 변형율을 가지는 광 섬유 케이블(132)을 포함함 -; 및
상기 광 섬유 케이블(132)에 광 펄스를 조사하여 구한 상기 광 섬유 케이블(132)의 변형율로부터 상기 계류 라인(131)의 변형율을 간접적으로 모니터링하는 모니터링부(110)를 포함하며,
상기 광 섬유 케이블(132)은, 상기 계류 라인(131)의 변형율 및 상기 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 고려하여 상기 계류 라인(131)의 외주면에 나선형으로 감기며,
상기 모니터링부(110)는, 상기 계류 라인(131)의 최대 변형율 대비 상기 광 섬유 케이블(132)의 최대 변형율의 비에 상기 광 섬유 케이블(132)의 변형율을 곱한 값을 상기 계류 라인(131)의 변형율로 구하는, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).
삭제
제6항에 있어서,
상기 계류 라인 복합체(130)는,
상기 수상 부유체(1)에 일단이 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 직접 부착되거나, 또는
상기 수상 부유체(1)와 상기 앵커(AK) 사이에 구비된 수중 부유체(11)와 무게추(12)를 통해 상기 수상 부유체(1)에 일단이 타단은 해저에 설치된 앵커(AK)에 부착되는, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).
제6항에 있어서,
상기 광 섬유 케이블(132)은,
접착층(133)을 매체로 하여 상기 계류 라인(131)에 부착되는, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).
제6항에 있어서,
상기 계류 라인 복합체(130)는,
상기 계류 라인(131)과 상기 광 섬유 케이블(132)을 밀착시키도록 일정 간격으로 설치되는 복수개의 고정부재를 더 포함하는, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).
제6항에 있어서,
상기 광 섬유 케이블(132)의 최소 길이()는, 하기 수학식:

에 따라 결정되며, 상기 L은 계류 라인의 길이, 상기 은 계류 라인의 최대 변형율, 상기 는 광 섬유 케이블의 최대 변형율인, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).
제11항에 있어서,
상기 광 섬유 케이블(132)은, 상기 계류 라인(131)의 외주면에 기 설정된 턴수로 나선형으로 감기며,
상기 기 설정된 턴수는, 하기 수학식:

에 따라 결정되며, 상기 No는 광 섬유 케이블의 턴수, 상기 Lo는 광 섬유 케이블의 최소 길이, 상기 L은 계류 라인의 길이, 상기 D는 계류 라인의 직경인, 계류 라인의 변형율 모니터링 장치(100).