KR20140006260A - 부유식 구조물 - Google Patents

Abstract

부유식 구조물이 개시된다.
본 발명에 따른 부유식 구조물은 물에 부유할 수 있고, 레그웰을 포함하는 본체; 상기 레그웰을 상하 방향으로 관통하고 랙 기어를 갖는 레그; 상기 레그에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거장치를 포함하되, 상기 이물질 제거장치는, 상기 레그의 상기 이물질을 제거하는 이물질 제거모듈과, 상기 이물질 제거모듈이 설치되고, 상기 이물질 제거모듈을 수평운동 시키는 이동모듈을 포함한다.

Description

부유식 구조물{FLOATING STRUCTURE}

본 발명은 부유식 구조물의 레그의 랙 기어 또는 코드에 서식하는 해양생물, 이물질을 제거하는 부유식 구조물에 관한 것이다.

친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다. 예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다는 문제가 있다.

최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.

육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.

풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jack-up Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 본체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 본체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 본체를 레그를 따라 들어올린다. 본체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 본체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.

그러나, 위와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제가 있다.

부유식 구조물은 본체가 해수면으로부터 이격된 상태에서 달성하고자 하는 작업을 일정 시간 동안 수행한다. 부유식 구조물이 본체가 해수면으로부터 이격된 상태로 작업하는 동안, 레그의 일부는 일정 시간 동안 수중에 잠겨 있는 상태가 되며, 그 동안 레그의 코드 및 랙 기어에는 따개비, 조개 등과 같은 해양생물인 이물질이 부착된다.

여기서, 코드는 레그의 기둥 역할을 하는 구조재를 의미하고, 랙 기어는 코드의 길이 방향을 따라 코드에 결합된 동력전달기구를 의미할 수 있다.

레그에 부착된 이물질은 레그를 들어올릴 때, 레그의 하중 증가 요인으로 작용하여, 레그의 작동 시스템에 부하를 가하게 될 뿐만 아니라, 레그의 부식을 유발할 수도 있다.

또한, 레그의 이동을 담당하는 구동계(예: 랙 기어)에 이물질이 부착될 경우, 오작동의 원인이 될 수도 있다.

한국공개특허공보 10-2011-0023607

본 실시예는 부유식 구조물에서 레그가 승하강할 때의 승하강력을 회전력으로 변환시키고, 변환된 회전력으로 제거부의 회전브러쉬를 구동시킴에 따라 레그의 랙 기어의 표면에 부착되는 각종 이물질, 해양생물을 청소할 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있고, 레그웰을 포함하는 본체; 상기 레그웰을 상하 방향으로 관통하고 랙 기어를 갖는 레그; 상기 레그에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거장치를 포함하되, 상기 이물질 제거장치는, 상기 레그의 상기 이물질을 제거하는 이물질 제거모듈과, 상기 이물질 제거모듈이 설치되고, 상기 이물질 제거모듈을 수평운동시키는 이동모듈을 포함하는 부유식 구조물이 제공될 수 있다.

또한, 상기 이물질 제거모듈은, 상기 레그와 접촉하여 상기 이물질을 제거하는 제거부; 상기 레그에 압축수를 분사하는 제1 분사부; 및 상기 레그에 압축공기를 분사하는 제2 분사부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 이동모듈은, 상기 레그웰의 홈구역의 양측벽에 설치된 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치된 탄성부재; 상기 탄성부재에 의해 연결되고, 상기 케이싱에 형성된 구멍에서 수평운동 가능하게 결합된 상기 이동부; 상기 케이싱에 형성된 구멍의 테두리에 형성된 정지턱; 및 상기 정지턱의 안쪽에 결합된 충격흡수용 댐퍼를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제거부는, 상기 이동부에 돌출된 중앙지지대; 상기 중앙지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 상기 회전브러쉬; 상기 중앙지지대와 이격되어 상기 이동부에 돌출된 제1, 제2 가이드지지대; 상기 제1 가이드지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제1 롤러; 상기 제2 가이드지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제2 롤러; 및 상기 회전브러쉬와 상기 제1 롤러 사이에 결합된 동력전달부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는, 상기 제1 롤러의 회전중심에 일치되어 상기 제1 롤러와 동시에 회전하는 피동풀리; 상기 피동풀리에 결합된 제1 벨트에 의해 회전하도록, 상기 이동부의 제1 지지브래킷에 결합된 제1 전달풀리; 상기 제1 전달풀리에 결합된 제2 벨트에 의해 회전하도록, 상기 이동부의 제2 지지브래킷에 결합된 제2 전달풀리; 및 상기 제2 전달풀리에 결합된 제3 벨트에 의해 회전하도록, 상기 회전브러쉬의 회전중심에 일치되어 상기 회전브러쉬와 동시에 회전하는 구동풀리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 분사부는, 상기 본체에 설치되고 해수유입라인을 통해 공급된 해수를 압축하여 압축수를 만드는 액체압축기; 상기 액체압축기에 연결된 액체배출라인; 및 상기 액체배출라인에 연결되고 상기 이동부의 일측에 위치하여 상기 랙 기어를 향하여 압축수를 분사하는 압축수노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 분사부는, 상기 본체에 설치되고 공기유입라인을 통해 공급된 공기를 압축하여 압축공기를 만드는 기체압축기; 상기 기체압축기에 연결된 기체배출라인; 및 상기 기체배출라인에 연결되고 상기 이동부의 타측에 위치하여 상기 랙 기어를 향하여 압축공기를 분사하는 압축공기노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 중앙지지대는, 상기 중앙지지대의 길이를 신장 또는 축소시키는 신장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 벨트의 장력을 조절하기 위하여, 텐셔너케이스의 외측으로 탄성력을 작용하는 내부스프링과, 상기 내부스프링의 끝단에 연결되고 상기 제3 벨트를 회전 가능하게 지지하는 텐셔너풀리를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 레그의 랙기어의 이물질을 직접적으로 긁어 제거하도록 회전하는 제거부를 제공하되, 제거부의 회전력을 위해 별도의 전원을 사용하지 않고, 레그의 승하강력을 이용하여 제거부에 회전력이 전달되도록 함으로써, 부유식 구조물의 운용에 필요한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 압축수 및 압축공기를 분사하여 레그에 부착된 해양생물, 이물질을 제거 및 청소함으로써, 청소 효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 부유식 구조물의 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 레그웰의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 이물질 제거장치의 구성도.
도 5는 도 4에 도시된 이동부의 동력 전달 관계를 보인 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 이물질 제거장치의 작동방법을 설명하기 위한 구성도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이물질 제거장치의 구성도.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 부유식 구조물의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)은 물에 부유할 수 있는 본체(10), 본체(10)의 레그웰(Leg Well, 50)을 상하 방향으로 관통하는 레그(Leg, 20), 레그(20)와 본체(10)를 상하 방향으로 상대 운동시키며 레그(20)를 지지하는 레그 지지부(30)를 포함한다.

부유식 구조물(1)은 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel) 또는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)일 수 있으며, 본 실시예에서는 부유식 구조물(1)이 풍력 발전기 설치 선박인 것을 예로 들어 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 후술할 잭업 모드를 갖는 부유식 구조물은 모두 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본체(10)는 도 1에 도시된 것처럼, 부유 가능한 직사각형 형태의 평면 구조를 가질 수 있으며, 일반적인 상선(예: 컨테이너선)에 비해 폭이 넓고 높이가 낮으며 길이가 짧은 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상에 따른 본체(10)는 레그(20) 및 레그 지지부(30)가 설치될 수 있는 임의의 입체적 구조를 가질 수 있다.

본체(10)에는 부유식 구조물(1)의 기능에 따른 피적재물(2)이 적재될 수 있다. 본 실시예의 경우, 본체(10)에는 해상 풍력 발전기의 부품인, 블레이드와 나셀, 타워 등이 피적재물(2)로서 적재될 수 있으며, 피적재물(2)을 본체(10)에 고정시키는 적재 유닛(12)이 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 피적재물(2)의 종류 및 적재 방식은 일 예에 불과하며, 피적재물(2)은 본 발명의 사상이 유지되는 범위 내에서 다양한 형태로 적재될 수 있다. 예를 들어, 블레이드와 나셀은 서로 분리된 상태로 적재될 수 있으며, 부유식 구조물(1)이 잭업 플랫폼인 경우 피적재물(2)은 라이저 파이프일 수 있다.

또한, 본체(10)에는 이동 및 위치 제어를 위한 추진장치(미도시)가 제공될 수 있다.

레그(20)는 부유식 구조물(1)의 사용 목적에 따라 다수 개가 제공될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 본체(10)의 좌현과 우현에 각각 한 쌍씩, 총 4개의 레그(20)가 제공되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그(20)는 본체(10)를 상하 방향으로 관통하도록 설치되며, 본체(10)에는 레그(20)가 통과하는 레그웰(50)이 형성된다. 레그(20)는 본체(10)의 하방으로 이동하여 해저에 고정될 수 있고, 잭업 상태에서 본체(10)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 갖도록 형성되며, 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 레그(20)가 삼각 트러스 구조로 형성되는 것을 예로 들어 설명하겠다.

레그 지지부(30)는 레그(20)가 통과할 수 있도록 레그웰(50)에 대응되는 위치에 설치되며, 레그(20)와 본체(10)가 상하 방향으로 상대 운동할 수 있도록 레그(20)를 지지한다. 구체적으로, 레그 지지부(30)는 모터, 피니언 기어 등이 구비된 잭케이스(35)를 구비한다. 잭케이스(35)는 레그(20)를 승하강시키거나, 레그(20)와의 상대 운동에 의해 본체(10)를 승하강시키는 구동장치일 수 있다. 잭케이스(35)의 작동에 의해 레그(20)는 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동하거나, 레그(20)가 해저(B)에 고정된 이후, 본체(10)가 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동, 즉 승하강될 수 있다. 예를 들면, 레그 지지부(30)의 잭케이스(35)에는 피니언 기어 및 모터가 설치되고, 레그(20)에는 랙 기어(도 3의 도면부호 '21')가 형성되어, 피니언 기어와 랙 기어의 연동에 의해 레그(20)와 본체(10)의 상하 방향의 상대 운동이 이뤄질 수 있다.

본 실시예에서 레그(20)와 본체(10)의 "상하 방향의 상대 운동"은 레그(20)가 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것과, 본체(10)가 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 것이다.

한편, 본체(10)에는 블레이드와 나셀, 타워 등의 피적재물(2)을 운반하여 해상 풍력 발전기를 설치할 수 있는 크레인(40)이 제공될 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 부유식 구조물(1)은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jack-up Mode)로 운용될 수 있다.

부유식 구조물(1)은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 일반 항해 모드에서, 부유식 구조물(1)은 레그(20)에 의한 저항을 줄이고자 레그(20)를 상측 방향으로 이동시킨 상태로 이동할 수 있다.

부유식 구조물(1)은 목적 위치까지 이동한 후, 자동 위치 제어(Dynamic Positioning)를 이용해 레그(20)를 내리기 위한 정확한 위치를 잡을 수 있다. 자동 위치 제어는 레그(20)가 하강하여 해저(B)에 닿을 때까지 지속될 수 있다.

이후, 부유식 구조물(1)은 잭업 모드로 전환하여 레그(20)를 해저(B)에 박는다. 이 과정에서, 레그(20)는 중력 및 레그 지지부(30)의 구동장치에 의해 본체(10)의 하방으로 이동될 수 있다.

레그(20)의 하단부가 해저(B)에 닿게 되면, 레그(20)는 더 이상 하방으로 이동할 수 없게 된다. 이 상태에서, 부유식 구조물(1)은 레그 지지부(30)의 구동장치를 작동시켜 본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킨다. 본체(10)의 하중은 레그(20)를 해저(B)로 침투시키는 힘으로 작용하게 되고, 그에 의해, 레그(20)는 해저(B)로 침투하여 고정된다.

본체(10)를 레그(20)를 따라 상방으로 이동시킴에 따라 본체(10)는 해수면(S)으로부터 소정 거리 이격된 상태가 될 수 있으며, 본체(10)가 해수면(S)으로부터 이격되어 기설정된 작업 위치에 다다른 상태를 잭업 상태라고 할 수 있다.

부유식 구조물(1)은 잭업 상태에서 크레인(40)을 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하며, 설치 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다시 운항을 개시할 수 있다.

한편, 부유식 구조물(1)은 잭업 상태가 아닌 경우, 도 2와 같이 항해 모드(Transit Mode)에서 레그(20)를 상측 방향으로 이동시킨 상태로 이동할 수 있다.

레그(20)의 랙 기어에는 잭업 상태시 바닷물에 접촉하 부위에 이물질 및 해양생물이 부착되어 있는 경우가 있다.

이런 이물질 및 해양생물을 제거 또는 세척하기 위한 제 1 실시예는 하기의 도 3 내지 도 6을 통해 설명될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 레그웰의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 이물질 제거장치(100)는 사각형 점선 박스(L)(도 2 병행 참조)로 표시한 바와 같은 설치 장소, 예컨대 레그웰(50)에 설치될 수 있다.

더욱 상세하게, 이물질 제거장치(100)는 각각의 레그(20)의 주변으로 레그웰(50)의 내측벽(51)의 해당 홈구역(55)마다 설치될 수 있다.

여기서, 레그(20)는 삼각 트러스 구조로 형성될 경우, 기둥의 역할을 하는 코드(22)와, 코드(22)에 결합되고 코드(22)의 양측으로 쌍을 이루면서 돌출되고 코드(22)의 길이 방향을 따라 연장된 랙 기어(21)를 포함할 수 있다.

또한, 레그웰(50)은 삼각형 공간을 한정하는 내측벽(51)과, 내측벽(51)의 외측에 배치된 외측벽(52)을 포함할 수 있다.

내측벽(51)에는 3개의 홈구역(55)이 삼각을 이루도록 배열되어 있을 수 있다.

홈구역(55)은 안쪽벽(55b)의 양측에서 직각을 이루어 서로 이격되게 대면하는 양측벽(55a)을 포함할 수 있다.

레그(20)의 랙 기어(21)는 앞서 언급한 바와 같이, 부유식 구조물의 레그 지지부의 잭케이스의 피니언 기어와 치합되어, 레그(20)를 승하강시키거나, 부유식 구조물 자체를 해수면의 위쪽으로 이동 또는 승하강시키는 역할을 담당할 수 있다.

이물질 제거장치(100)는 레그(20)의 코드(22)를 기준으로 각각의 랙 기어(21)에 대면되도록 쌍을 이루어 설치될 수 있고, 설명의 용이성을 위해 하기에서는 이물질 제거장치(100) 한 개를 기준으로 설명이 이루어질 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 이물질 제거장치의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 이물질 제거장치(100)는 레그의 이물질을 제거하는 이물질 제거모듈(102)과, 이물질 제거모듈(102)이 설치되고, 이물질 제거모듈(102)을 수평운동시키는 이동모듈(101)을 포함할 수 있다.

이동모듈(101)은 레그웰의 홈구역(55)의 양측벽(55a)에 설치되는 케이싱(210)과, 케이싱(210)의 내부에 설치된 하나 이상의 탄성부재(230)와, 탄성부재(230)에 의해 연결되고, 케이싱(210)에 형성된 구멍(211)에서 수평운동(H) 가능하게 결합된 상기 이동부(220)와, 구멍(211)의 테두리에 마련된 정지턱(212)과, 정지턱(212)의 안쪽에 결합된 충격흡수용 댐퍼(213)을 포함할 수 있다.

탄성부재(230)는 스프링, 스프링과 댐퍼을 결합한 탄성조립체 등이 될 수 있고, 이동부(220)를 수평운동(H)시킬 수 있는 어떠한 수단이 될 수 있으므로, 특정 탄성력을 발휘하는 부품으로 한정되지 않을 수 있다.

이동부(220)는 동력전달부(270)에 관련된 구성을 탑재하도록 중공형 하우징으로 제작되어 있을 수 있다.

이동부(220)의 외표면에는 케이싱(210)의 충격흡수용 댐퍼(213)와 접촉하는 접촉돌기(221)을 더 포함할 수 있다.

이동부(220)는 탄성부재(230)에 의해 탄성 지지시, 케이싱(210)의 충격흡수용 댐퍼(213)와 접촉돌기(221)로 인해 케이싱(210)에서 이탈되지 않을 수 있다.

이동부(220)는 랙 기어(21)의 치 높이에 대응한 스트로크 범위 내에서 케이싱(210)의 구멍(211)을 통해 수평운동(H)을 할 수 있다.

또한, 이물질 제거모듈(102)은 제거부(200), 제1 분사부(300), 제2 분사부(400)를 포함할 수 있다.

제거부(200)는 레그(20)의 랙 기어(21) 표면을 따라 회전하여 레그(20)의 승하강력을 회수하여 회전력으로 변환시키는 롤러와, 롤러와 연동하여 회전되는 회전브러쉬를 갖고 있고, 이러한 회전브러쉬로 이물질을 긁어서 제거하는 역할을 담당할 수 있다.

제1 분사부(300)는 랙 기어(21)에 직접적으로 압축수를 분사하여 제거부(200)가 랙 기어(21)의 이물질을 긁어내는 효율을 증가시키는 역할을 담당할 수 있다.

제2 분사부(400)는 랙 기어(21)에 직접적으로 압축공기를 분사하여 이물질을 랙 기어(21)로부터 분리시키고 수분을 건조시키는 역할을 담당할 수 있다.

제거부(200)는 랙 기어(21)쪽 이동부(220)의 외측면에 돌출된 중앙지지대(240)와, 중앙지지대(240)의 단부에서 회전 가능하게 결합된 회전브러쉬(250)와, 중앙지지대(240)와 이격되고 랙 기어(21)쪽 이동부(220)의 외측면에 돌출된 제1, 제2 가이드지지대(250, 251)와, 회전브러쉬(250)의 회전중심의 레벨과 동일하도록 제1 가이드지지대(250)의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제1 롤러(260)와, 제1 롤러(260)의 회전중심의 레벨과 동일하도록 제2 가이드지지대(251)의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제2 롤러(261)와, 회전브러쉬(250)와 제1 롤러(260) 사이에 결합된 동력전달부(270)를 포함할 수 있다.

중앙지지대(240)는 각각 쌍으로 구비되어 회전브러쉬(250)의 중심축 양단부와 연결될 수 있다. 회전브러쉬(250)는 베어링(미 도시)을 이용하여 회전브러쉬(250)의 중심축에서 자유 회전될 수 있게 결합되어 있다.

제1, 제2 가이드지지대(250, 251)도 상기 중앙지지대(240)와 동일한 방식으로 결합되어 제1, 제2 롤러(260, 261)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

또한, 중앙지지대(240)와 제1 가이드지지대(250)의 사이 간격과, 중앙지지대(240)와 제2 가이드지지대(251)의 사이 간격은 랙 기어(21)의 피치 간격에 대응하게 정해져 있을 수 있다.

이러한 제1, 제2 롤러(260, 261)는 동일 레벨을 유지한 상태에서 랙 기어(21)의 해당 산(21a) 또는 골(21b)의 표면에 접촉될 수 있다. 이때, 제1, 제2 롤러(260, 261)가 랙 기어(21)의 골(21b)에서 산(21a)쪽으로 접촉할 경우, 이동부(220)는 케이싱(210) 내에서 랙 기어(21)의 산(21a)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제1, 제2 롤러(260, 261)가 랙 기어(21)의 산(21a)에서 골(21b)쪽으로 접촉할 경우, 이동부(220)는 케이싱(210) 내에서 랙 기어(21)의 골(21b)과 인접한 방향으로 이동할 수 있다.

회전브러쉬(250)는 제1, 제2 롤러(260, 261)의 사이에 배치된 것으로서, 중앙지지대(240)에 회전 가능하게 결합된 원통몸체와, 원통몸체의 외주면에 결합된 브러쉬 와이어를 포함할 수 있다.

회전브러쉬(250)의 원통몸체의 직경은 제1, 제2 롤러(260, 261)의 직경보다 작게 제작되어 있다. 회전브러쉬(250)의 브러쉬 와이어는 랙 기어(21)의 표면을 긁어 낼 수 있는 범위 내에서 회전브러쉬(250)의 원통몸체의 외주면에서 돌출될 수 있다.

또한, 회전브러쉬(250)는 하기의 도 5를 통해 설명할 동력 전달 관계에 의해서 회전, 즉 구동될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 이동부의 동력 전달 관계를 보인 단면도이다.

도 5를 참조하면, 제1, 제2 롤러(260, 261)는 동일 레벨을 유지하면서 랙 기어(21)의 표면에 접촉될 수 있다.

이때, 랙 기어(21)를 갖는 레그가 승하강하는 바와 같이 수직운동(V)을 하는 경우, 제1, 제2 롤러(260, 261)의 지지 기반이 되는 이동부(220)가 좌측 방향으로 밀리듯이 수평운동(H)이 일어날 수 있다.

이와 함께, 제1, 제2 롤러(260, 261)는 랙 기어(21)의 산(21a) 및 골(21b)을 타고 넘으면서 구르는 동작에 대응하게 회전을 하여 회전력을 갖게 된다.

특히, 제1 롤러(260)의 회전력은 동력전달부(270)를 통해 회전브러쉬(250)에 전달될 수 있다.

이를 위해서, 동력전달부(270)는 제1 롤러(260)의 회전중심에 일치되어 제1 롤러(260)와 동시에 회전하게 결합된 피동풀리(271)와, 피동풀리(271)에 결합된 제1 벨트(272)와, 제1 벨트(272)에 의해 회전하도록 이동부(220)의 제1 지지브래킷(273)에 결합된 제1 전달풀리(274)와, 제1 전달풀리(274)에 결합된 제2 벨트(275)와, 제2 벨트(275)에 의해 회전하도록 이동부(220)의 제2 지지브래킷(276)에 결합된 제2 전달풀리(277)와, 제2 전달풀리(277)에 결합된 제3 벨트(278)와, 제3 벨트(278)에 의해 회전하도록 회전브러쉬(250)의 회전중심에 일치되어 회전브러쉬(250)와 동시에 회전하게 결합된 구동풀리(279)를 포함할 수 있다.

여기서, 각종 풀리(271, 274, 277, 279)의 직경은 제1 롤러(260)의 회전 속도에 비해 회전브러쉬(250)의 회전 속도를 증가시킬 수 있도록 설계 및 정해질 수 있다.

즉, 제1 롤러(260)의 회전에 비해 회전브러쉬(250)는 상대적으로 빠르게 회전함으로써, 랙 기어(21)의 이물질을 직접 긁어 제거할 수 있게 된다.

한편, 도 4를 참조하면, 제1 분사부(300)는 본체(10)에 설치되고 해수유입라인(310)을 통해 공급된 해수를 압축하여 압축수를 만드는 액체압축기(320)와, 액체압축기(320)에 연결된 액체배출라인(330)과, 액체배출라인(330)에 연결되고 이동부(220)의 일측에 위치하여 랙 기어(21)를 향하여 압축수를 분사하는 압축수노즐(340)을 포함할 수 있다.

예컨대, 압축수노즐(340)은 제2 롤러(261) 쪽으로 이동부(220)의 외측에 설치될 수 있다.

또한, 제2 분사부(400)는 본체(10)에 설치되고 공기유입라인(410)을 통해 공급된 공기를 압축하여 압축공기를 만드는 기체압축기(420)와, 기체압축기(420)에 연결된 기체배출라인(430)과, 기체배출라인(430)에 연결되고 이동부(220)의 타측에 위치하여 랙 기어(21)를 향하여 압축공기를 분사하는 압축공기노즐(440)을 포함할 수 있다.

예컨대, 압축공기노즐(440)은 제1 롤러(260) 쪽으로 이동부(220)의 외측에 설치될 수 있다.

압축수노즐(340) 또는 압축공기노즐(440)의 방향은 이물질 제거 효율을 극대화할 수 있는 범위 내에서 선택될 수 있으므로, 도면의 내용으로 한정되지 않을 수 있다.

이하, 제 1 실시예에 따른 이물질 제거장치(100)의 작동 방법에 대하여 설명하고자 한다.

도 6은 도 4에 도시된 이물질 제거장치의 작동방법을 설명하기 위한 구성도.

도 4 및 도 6을 참조하면, 부유식 구조물은 목적 위치에서 레그(20)를 하강 또는 상승시킬 수 있다.

이렇게 레그(20)의 하강 또는 상승이 이루어질 경우, 레그(20) 및 랙 기어(21)는 수직운동(V)을 하게 된다.

이동부(220)는 탄성부재(230)에 지지되어 제1, 제2 롤러(260, 261)를 래그(20)의 랙 기어(21)에 밀착시키듯이 수평운동(H)을 할 수 있다.

이때, 제1, 제2 롤러(260, 261)는 랙 기어(21)의 산(21a) 및 골(21b)을 타고 넘으면서 구르는 동작에 대응하게 회전을 하여 회전력을 갖게 된다.

제1 롤러(260)의 회전력은 동력전달부(270)을 통해서 회전브러쉬(250)에 전달된다.

회전브러쉬(250)는 전달받은 회전력으로 구동, 즉 회전하여, 레그(20)의 랙기어(21)의 이물질을 직접적으로 긁어 제거하게 된다.

한편, 제1 분사부(300)는 압축수노즐(340)을 통해 압축수를 랙 기어(21)에 분사한다.

랙 기어(21)에 부착된 이물질은 압축수에 의해 일부 제거될 수 있다.

또한, 압축수에 의해 충격을 받은 이물질은 제거부(200)의 회전브러쉬(250)에 접촉하여 더욱 용이하게 제거될 수 있다.

또한, 제2 분사부(400)는 제거부(200)를 지나온 랙 기어(21)를 향하여 압축공기를 분사한다.

압축공기는 나머지 이물질을 랙 기어(21)로부터 분리시키고, 수분을 분산 및 건조키게 된다.

이렇게 압축수, 회전브러쉬(250), 압축공기에 의해 순차적으로 이물질이 제거되어, 랙 기어(21)가 청소 또는 세척될 수 있다.

이렇게 세척된 랙 기어(21)는 이후 도 2에 도시된 레그 지지부(30)의 잭케이스(35)의 피니언 기어와 기밀한 접촉을 할 수 있음에 따라, 랙 기어(21)와 피니언 기어간 결합 상태를 양호하게 하여, 신뢰성 있는 잭업 모드(Jack-up Mode)의 작동 성능을 부유식 구조물에게 제공할 수 있게 된다.

제 2 실시예

이 실시예에 따른 부유식 구조물은 제 1 실시예에 비해 상대적으로 큰 직경을 갖는 제3, 제4 롤러와, 회전브러쉬용 중앙지지대에 장착된 신장부 및 벨트텐셔너를 제외하고, 제 1 실시예에서 설명한 구성과 유사 또는 실질적으로 동일할 수 있으므로, 기 설명된 구성 및 작용에 대한 설명은 생략될 수 있고, 유사 구성에 대하여 유사한 도면부호가 부여될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이물질 제거장치의 구성도이다.

도 7을 참조하면, 제 2 실시예의 이물질 제거장치(100a)는 직경이 상대적으로 큰 제3, 제4 롤러(262, 263)를 갖는 제거부(200a)를 제공할 수 있다.

비교예로서, 앞서 제 1 실시예서 설명한 제1, 제2 롤러는 랙 기어의 골의 끝면에 접촉할 수 있도록 소형인 반면, 제3, 제4 롤러(262, 263)는 랙 기어(21)의 산(21a)과 골(21b) 사이의 경사면(21c)에 제3, 제4 롤러(262, 263)의 표면이 접촉될 수 있을 정도로 비교적 큰 직경을 가질 수 있다.

제3, 제4 롤러(262, 263)의 직경이 클 경우, 랙 기어(21)의 산(21a)과 골(21b)과 같은 굴곡 형상을 상대적으로 쉽게 타고 넘어갈 수 있고, 이동부(220)의 수평운동(H)의 이동량을 작게하여 결과적으로 제거부(200a)의 흔들림을 경감시켜줄 수 있다.

다만, 제거부(200a)의 회전브러쉬(250)가 랙 기어(21)의 골의 끝면에 접촉할 수 있도록 회전브러쉬(250)를 지지하고 있는 중앙지지대(240)의 길이를 증가 또는 축소시키듯이 보정(M)할 필요가 있다.

이를 위해서, 중앙지지대(240)에는 가스스프링 형태의 신장부(241)가 더 결합되어 있을 수 있다.

예컨대, 신장부(241)는 중앙지지대(240)의 길이를 신장 또는 축소시켜서, 회전브러쉬(250)를 랙 기어(21)의 표면에 밀착시키는 역할을 담당한다.

만일, 중앙지지대(240)의 길이가 축소된 상태일 경우, 회전브러쉬(250) 옆에 결합된 구동풀리(279)용 제3 벨트(278)의 장력이 작아지거나, 제3 벨트(278)가 구동풀리(279)로부터 풀리는 사고가 발생될 수 있다.

이를 막기 위하여, 신장부(241)의 외측면과 제3 벨트(278)의 내측면 사이에는 벨트텐셔너(242)가 더 결합될 수 있다.

벨트텐셔너(242)는 신장부(241)의 외측면에 고정된 텐셔너케이스(242a)와, 텐셔너케이스(242a)의 외측으로 탄성력을 작용하는 내부스프링(242b)과, 내부스프링(242b)의 끝단에 연결되고 제3 벨트(278)를 회전 가능하게 지지하는 텐셔너풀리(242c)를 포함할 수 있다.

벨트텐셔너(242)는 내부스프링(242b)의 탄성력을 작용하여, 미리 정한 장력 크기 범위 내에서 제3 벨트(278)가 느슨해지 않게 유지시켜 주는 역할을 담당할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

21 : 랙 기어 22 : 코드
50 : 레그웰 100, 100a : 이물질 제거장치
200, 200a: 제거부 300 : 제1 분사부
400 : 제2 분사부

Claims (9)

1. 물에 부유할 수 있고, 레그웰을 포함하는 본체;
   상기 레그웰을 상하 방향으로 관통하고 랙 기어를 갖는 레그;
   상기 레그에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거장치를 포함하되,
   상기 이물질 제거장치는,
   상기 레그의 상기 이물질을 제거하는 이물질 제거모듈과,
   상기 이물질 제거모듈이 설치되고, 상기 이물질 제거모듈을 수평운동 시키는 이동모듈을 포함하는 부유식 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이물질 제거모듈은,
   상기 레그와 접촉하여 상기 이물질을 제거하는 제거부;
   상기 레그에 압축수를 분사하는 제1 분사부; 및
   상기 레그에 압축공기를 분사하는 제2 분사부 중 적어도 하나를 포함하는 부유식 구조물.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 이동모듈은,
   상기 레그웰의 홈구역의 양측벽에 설치된 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 설치된 탄성부재;
   상기 탄성부재에 의해 연결되고, 상기 케이싱에 형성된 구멍에서 수평운동 가능하게 결합된 상기 이동부;
   상기 케이싱에 형성된 구멍의 테두리에 형성된 정지턱; 및
   상기 정지턱의 안쪽에 결합된 충격흡수용 댐퍼를 포함하는 부유식 구조물.
4. 제 3 항에 있어서
   상기 제거부는,
   상기 이동부에 돌출된 중앙지지대;
   상기 중앙지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 상기 회전브러쉬;
   상기 중앙지지대와 이격되어 상기 이동부에 돌출된 제1, 제2 가이드지지대;
   상기 제1 가이드지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제1 롤러;
   상기 제2 가이드지지대의 단부에서 회전 가능하게 결합된 제2 롤러; 및
   상기 회전브러쉬와 상기 제1 롤러 사이에 결합된 동력전달부를 포함하는 부유식 구조물.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 동력전달부는,
   상기 제1 롤러의 회전중심에 일치되어 상기 제1 롤러와 동시에 회전하는 피동풀리;
   상기 피동풀리에 결합된 제1 벨트에 의해 회전하도록, 상기 이동부의 제1 지지브래킷에 결합된 제1 전달풀리;
   상기 제1 전달풀리에 결합된 제2 벨트에 의해 회전하도록, 상기 이동부의 제2 지지브래킷에 결합된 제2 전달풀리; 및
   상기 제2 전달풀리에 결합된 제3 벨트에 의해 회전하도록, 상기 회전브러쉬의 회전중심에 일치되어 상기 회전브러쉬와 동시에 회전하는 구동풀리를 포함하는 부유식 구조물.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 분사부는,
   상기 본체에 설치되고 해수유입라인을 통해 공급된 해수를 압축하여 압축수를 만드는 액체압축기;
   상기 액체압축기에 연결된 액체배출라인; 및
   상기 액체배출라인에 연결되고 상기 이동부의 일측에 위치하여 상기 랙 기어를 향하여 압축수를 분사하는 압축수노즐을 포함하는 부유식 구조물.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 분사부는,
   상기 본체에 설치되고 공기유입라인을 통해 공급된 공기를 압축하여 압축공기를 만드는 기체압축기;
   상기 기체압축기에 연결된 기체배출라인; 및
   상기 기체배출라인에 연결되고 상기 이동부의 타측에 위치하여 상기 랙 기어를 향하여 압축공기를 분사하는 압축공기노즐을 포함하는 부유식 구조물.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 중앙지지대는,
   상기 중앙지지대의 길이를 신장 또는 축소시키는 신장부를 더 포함하는 부유식 구조물.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제3 벨트의 장력을 조절하기 위하여, 텐셔너케이스의 외측으로 탄성력을 작용하는 내부스프링과, 상기 내부스프링의 끝단에 연결되고 상기 제3 벨트를 회전 가능하게 지지하는 텐셔너풀리를 더 포함하는 부유식 구조물.

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