KR20140074761A

KR20140074761A - 해저 케이블 하역장치

Info

Publication number: KR20140074761A
Application number: KR1020120143070A
Authority: KR
Inventors: 김수현
Original assignee: 씨에이코리아(주)
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-18
Also published as: KR101477033B1

Abstract

본 발명은 해상풍력단지 및 섬을 육지와 연결하기 위한 대형 해저케이블의 하역을 위한 해저 케이블 하역장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 특별히 고안된 슬라이딩 암(arm), 요(yaw) 회전운동 장지 및 유압장치와 슬립 링(slip ring)을 이용하여 크레인으로 공급되는 대형 케이블이 하역장치의 반경 방향과 회전 방향으로 용이하게 정렬하여 하역이 가능하고, 장비의 현장조립 및 이동이 간편하고 저단가로 제작 가능한 해저 케이블 하역장치에 관한 것이다.

Description

해저 케이블 하역장치{Loading Apparatus for Submarine cable}

세계적으로 전력 사용량이 증가하고 해상풍력단지의 활발한 건설과 육로를 통해 직접적인 전력 공급이 어려운 도서 및 산간 지방의 전력 공급 문제가 크게 대두되고 있으며, 특히 해상풍력단지 및 도서 지역은 육상 송전선을 이용한 전력 공급이 불가능하기 때문에 육지와 연결되는 해저케이블을 통한 전원 공급이 중요한 해결책으로 각광 받고 있다.

해저 케이블은 직경이 크고 무게가 매우 무겁기 때문에 사람의 힘만으로는 하역이나 이동이 불가능하고, 일반적으로 해저에 케이블의 포설이 가능한 포설선이나 바지선을 통해 운반 및 보관 된다. 전 세계적으로도 해저케이블 포설선은 극히 소수가 운용되고 있는데 국내에는 아직 보유하고 있는 선박회사가 없으며, 하루 임대료가 수억 원에 달하는 고가의 임대 계약을 맺어서 운용을 한다. 따라서 해저 케이블 공사가 지연되면 그 기간만큼 포설선에 투입되는 비용이 기하급수적으로 증대되게 되기 때문에 시간을 최대한 단축하기 위해 케이블 하역 작업 시 일일 3교대로 수일간 진행하게 된다. 이는 가능한 이음매가 없이 먼 거리를 연결해야 하는 해저케이블의 특성상 한 번 하역작업을 진행하면 중간에 케이블을 절단하여 중단 할 수 없기 때문이다. 따라서 현장에서 조립, 장착, 이동 및 사용이 간편하고 고장 가능성을 최소화하면서 저단가 제작 가능한 구조이어야 하며, 비용을 최대한 절감하기 위해 해저 케이블을 효과적으로 단시간에 부두에 하역할 수 있는 특수 하역장치가 반드시 필요하다.

해저 케이블 하역장치는 해저 케이블을 포설선에서 부두로 하역하거나 부두에서 포설선으로 하역하는 장비를 말한다. 외국에서는 필요에 따라 해저 케이블 하역장치를 만들어서 사용하고 있지만 아직 해저 케이블 하역에 최적화된 장치가 없는 실정이다. 해저 케이블 하역 작업은 기본적으로 해저 케이블 하역장치와 케이블 탱크가 준비 되어야 하고, 크레인으로 해저 케이블을 공중에서 공급하면 해저 케이블 하역장치가 케이블을 가이드 하여 케이블 탱크에 내리면서 작업이 진행된다.

해저 케이블 하역장치가 케이블 탱크로 케이블을 내리고 올리는 작업에는 두 가지 필수적인 운전 동작이 필요하다. 첫 번째는 케이블을 가이드 하는 해저 케이블 하역장치의 케이블 가이드가 해저 케이블 하역장치의 반경 방향으로 움직이는 것이고, 두 번째는 케이블 가이드를 지지하는 메인 암이 해저 케이블 하역장치를 중심을 기준으로 360도 자유롭게 회전하는 기능이다.

본 발명의 목적은, 해저 케이블을 포함한 모든 종류의 대형 케이블의 공사가 지연될 시 포설선 등의 높은 비용이 드는 곳에 케이블을 보관하지 않고 해안 부두의 공터 등에 선박으로부터 단시간에 하역하여 보관할 수 있게 하는 해저 케이블 하역장치를 제공함에 있다.

또한 이동형 암(arm), 유압장치와 슬립 링(slip ring)을 이용하여 해저 케이블 하역장치의 필수적인 운전 동작인 반경 방향과 회전 방향의 이동이 동시에 가능하고, 현장에서 조립, 장착, 이동 및 사용이 간편하고 고장 가능성을 최소화하면서 저단가 제작 가능한 설계 구조의 해저 케이블 하역장치를 제공함에 있다.

본 발명의 케이블 하역장치는, 상하 길이 방향으로 배치되며, 길이 방향을 회전축으로 회전 가능하도록 지지면에 설치되는 지지대; 상기 지지대의 상단에 결합되며, 길이 방향이 지면에 수평하게 배치되는 메인 암; 케이블 이송을 위한 케이블 롤러가 구비되고, 일단이 상기 메인 암 상에 메인 암의 길이 방향을 따라 슬라이드 가능하도록 구비되는 케이블 가이드; 및 일단이 상기 케이블 가이드의 타단부에 힌지 결합되고, 타단이 상기 지지대에 힌지 결합되는 케이블 가이드 지지대; 를 포함하며, 상기 케이블 가이드 지지대의 힌지 회동에 의해 상기 케이블 가이드의 일단이 상기 메인 암의 길이 방향을 따라 직선 슬라이드 운동한다.

이때, 상기 하역 장치는, 일단이 상기 케이블 가이드 지지대의 타단부에 결합되고, 타단이 상기 지지대 상의 상기 케이블 가이드 지지대 결합부보다 상측에 힌지 결합되는 유압장치; 를 더 포함하고, 상기 유압 장치의 길이 변위에 따라 상기 케이블 가이드 지지대가 힌지 회동 한다.

또한, 상기 케이블 가이드는, 일단이 상기 메인 암의 일단에 위치 시, 일단에서 타단으로 갈수록 상방으로 기울어지게 배치되며, 일단부가 상기 메인 암의 상면을 따라 상기 메인 암의 길이방향으로 슬라이드 회동 가능하도록 일단에 가이드 롤러가 구비된다.

아울러, 상기 메인 암 상에는, 상기 유압장치에 유압 공급 및 제어를 위한 유압탱크가 구비되며, 상기 유압탱크는 상기 지지대의 하측에 형성되는 슬립링을 통해 전원이 공급된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 해저 케이블 하역장치는 보관비용을 절감할 수 있는 부두와 같은 공터에 해저 케이블을 빠르게 적재할 수 있기 때문에 포설선 및 관련 인력 운영에 투입되는 비용이 절감되어 해저 케이블의 보관비용과 하역시간을 절감할 수 있다.

또한 이동형 암(arm), 유압장치와 슬립 링(slip ring)을 이용하여 반경방향과 회전방향으로의 이동이 자유롭고 사용과 꼭 필수적인 부분만 작동기(actuator) 및 제어기를 적용하여 고장 가능성을 최소화하면서 조립, 장착, 이동 및 유지보수가 쉬운 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 하역장치 전체사시도
도 2는 본 발명의 하역장치 정면도
도 3은 본 발명의 케이블 가이드 반경방향 회동 시 하역장치 정면도
도 4는 본 발명의 케이블 가이드 및 메인 암 부분사시도
도 5는 본 발명의 지지대, 케이블 가이드 지지대 및 유압장치 부분정면도
도 6은 본 발명의 유압장치 및 유압탱크 정면도
도 7은 본 발명의 하역장치 설치 예 사시도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 해저 케이블 하역장치(1000)의 전체사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 하역장치(1000)의 정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 하역장치(1000)는 지지대(100), 메인 암(200), 케이블 가이드(300), 케이블 가이드 지지대(400) 및 유압장치(500)를 포함하여 이루어진다.

지지대(100)는 상기 구성들을 지지하도록 지지면에 상하 길이방향으로 배치될 수 있다. 지지대(100)는 지지축(110)과, 지지축(110)의 강도를 보강하기 위해 지지대를 지지하는 트러스 구조의 지지대프레임(101)으로 구성된다. 지지축(110)은 상기 지지면에 길이 방향을 회전축으로 하여 360도 회전 가능하도록 설치된다. 지지축(110)은 일 방향 또는 타 방향으로 무한 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 지지대(100)는 하단에서 전원을 공급받아 상단으로 공급하기 위한 전원공급수단(미도시)을 포함하며, 지지축(110)의 무한 회전에 의해 전선이 꼬이는 것을 방지하기 위해 지지축(110)의 하단부에는 슬립링(150)이 구비될 수 있다.

메인 암(200)은 지지대(100)의 상측에 연결된다. 메인 암(200)은 길이 방향이 상기 지지대(100)와 수직을 이루도록 지면에 수평하게 배치될 수 있다. 메인 암(200)에는 메인 암(200)의 강도를 보강하기 위해 메인 암(200)의 상측에 트러스 구조로 되는 메인 암 프레임(201)이 형성된다. 메인 암(200)은 중앙에 지지축(110)의 상단이 연결되며, 상기 중앙에서 일단부에는, 케이블 가이드(300)의 회동공간이 형성되며, 타단부에는 일단에 구비되는 케이블 가이드(300)의 무게 및 하중 균형을 위한 카운터웨이트(미도시)의 장착을 위한 카운터웨이트거치대(203)가 형성된다. 메인 암(200)의 일단부는 타단부보다 길게 형성될 수 있다. 메인 암(200)의 중앙 상측에는 유압탱크(600, 도 6 참조)의 장착을 위한 유압탱크 거치대(202)가 형성된다. 메인 암(200)에는 메인 암(200)의 타단과 지지대(100)를 연결하는 보강대(204)가 구비될 수 있다.

케이블 가이드(300)는 크레인에서 공급되는 해저 케이블을 타단으로 공급받아 일단으로 하역하기 위한 구성된다. 케이블 가이드(300)에는 케이블 가이드(300)의 강도를 보강하기 위해 케이블 가이드(300)의 상측에 트러스 구조로 되는 케이블 가이드 프레임(301)이 형성된다. 케이블 가이드(300)는 일단부가 메인 암(200)의 길이 방향을 따라 슬라이드 가능하도록 메인 암(200)의 상측에 구비된다. 따라서 케이블 가이드(300)는 일단부가 메인 암(200)의 상면에 맞닿으며, 타단으로 갈수록 상방으로 기울어지게 구성된다.

케이블 가이드 지지대(400)는 케이블 가이드(300)의 일단부가 메인 암(200)의 길이 방향을 따라 슬라이드 하도록 일단에 형성되는 제1 힌지 결합부(410)를 통해 케이블 가이드(300)의 타단부에 힌지 결합되고, 타단에 형성되는 제2 힌지 결합부(420)를 통해 지지대(100)에 힌지 결합된다. 케이블 가이드 지지대(400)의 힌지 회동에 의해 케이블 가이드(300)가 회동한다.

유압장치(500)는 케이블 가이드 지지대(400)를 구동시키기 위해 구성되며, 일단에 형성되는 제3 힌지 결합부(510)를 통해 케이블 가이드 지지대(400)의 타단부에 힌지 결합되고, 타단에 형성되는 제4 힌지 결합부(520)를 통해 지지대(100)에 힌지 결합된다. 이때, 제4 힌지 결합부(520)의 결합부는 제2 힌지 결합부(420)의 결합부도다 지지대(100)의 상측에 형성될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 케이블 가이드(300) 반경 방향 회동 시 하역장치(1000)의 정면도를 도시하였다. 도시된 바와 같이 유압장치(500)의 길이가 가변되면, 케이블 가이드 지지대(400)의 타단이 힌지 결합되는 지지대를 중심으로 일단이 시계방향 또는 반시계 방향으로 힌지 회동하게 된다. 따라서 케이블 가이드 지지대(400)의 일단이 시계 방향 회전 시 케이블 가이드(300)의 타단부를 지지대(100) 측으로 이동시키고, 이에 따라 케이블 가이드(300)의 일단부가 메인 암(200)의 상면을 따라 지지대(100)측으로 이동한다.

또한, 케이블 가이드 지지대(400)의 일단이 반시계 방향 회전 시 케이블 가이드(300)의 타단부를 지지대(100) 외측으로 이동시키고, 이에 따라 케이블 가이드(300)의 일단부가 메인 암(200)의 상면을 따라 지지대(100) 외측으로 이동한다.

상기와 같은 구성을 통해 케이블 가이드(300)의 타단부로 공급되는 해저 케이블이 하역장치의 반경 방향으로 이동된 상태에서 케이블 가이드(300)의 일단부를 따라 하역된다.

아울러 도시되지는 않았지만, 지지대(100)의 축방향 360도 회전에 의해 케이블 가이드(300)의 타단부로 공급되는 해저 케이블이 하역장치의 중심을 기준으로 회전되며, 케이블 가이드(300)의 일단부를 따라 하역된다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 하역장치(1000)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에는 메인 암(200)의 일단부와 케이블 가이드(300)의 일단부 결합 구조의 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 메인 암(200)은 한 쌍이 암 가이드 프레임(210)이 수평방향으로 일정거리 이격 배치되며, 한 쌍의 암 가이드 프레임(210) 사이로 케이블 가이드(300)가 회동 가능하도록 구성된다. 케이블 가이드(300) 상에는 케이블의 하역을 용이하게 하도록 케이블 롤러(310)가 형성된다. 상세하게는 케이블 롤러(310)는 하역장치(1000)의 반경방향 케이블 위치 제어 및 이송을 위해 구비된다. 케이블 가이드(300)의 일단 양측에는 암 가이드 프레임(210)의 상면을 따라 슬라이드 되는 가이드 롤러(320)가 구비된다. 가이드 롤러(320)를 통해 케이블 가이드(300)가 메인 암(200)의 길이 방향을 따라 슬라이드 하게 된다. 암 가이드 프레임(210)의 일단에는 케이블 가이드(300)의 가이드 롤러(320)가 메인 암(200) 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지턱(220)이 형성될 수 있다.

도 5에는 본 발명의 지지대(100)와, 케이블 가이드 지지대(400)와, 유압장치(500)의 결합구조를 도시한 하역장치(1000)의 부분정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 지지축(110)의 상단에 형성되는 메인 암 결합부(130)를 통해 메인 암(200)이 고정 설치되며, 메인 암 결합부(130) 상측의 메인 암(200) 상에는 유압탱크 거치대(202)가 형성된다. 지지대 프레임(101)은 지지축(110)의 상단에서 하방으로 소정거리 이격되어 설치되며, 지지대프레임(101)의 상측과 지지축(110) 사이에는 지지축(110)의 회전을 용이하게 하기 위한 지지축 롤러(120)가 구비될 수 있다. 지지축(110) 상의 지지축 롤러(120)의 상측에는 케이블 가이드 지지대(400)의 제2 힌지결합부(420)가 힌지 결합된다. 유압장치(500)는 일단에 형성되는 제3 힌지결합부(510)가 케이블 가이드 지지대(400) 상의 제2 힌지결합부(420)에서 케이블 가이드 지지대(400)의 일단 방향으로 소정거리 이격되어 힌지 결합되며, 타단에 형성되는 제4 힌지결합부(520)가 지지축(110) 상의 메인 암 결합부(130)에 인접하여 힌지 결합된다.

도 6은 본 발명의 유압장치(500) 및 유압탱크(600)의 결합구조를 도시한 하역장치(1000)의 부분정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 유압장치(500)는 유압탱크(600)와 유압라인(610)을 통해 연결될 수 있다. 따라서 유압장치(500)는 유압탱크(600)를 통해 공급되는 압력유체를 통해 길이가 늘어나거나, 유압탱크(600)를 통해 회수되는 압력유체를 통해 길이가 줄어들도록 구성될 수 있다. 이때 유압탱크(600)의 제어를 위한 전원 공급이 요구되며, 유압탱크(600)로 공급되는 전원은 상술된 지지축(110)의 슬립링(150, 도 1 참조)을 통해 공급될 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시 예에 따른 하역장치(1000)의 설치 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 하역장치(1000)의 설치 예 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 하역장치(1000)는 환형의 케이블 탱크(2000)의 중앙에 설치될 수 있다. 케이블 탱크(2000)는 원형으로 일정 높이를 갖는 내벽(2100)과, 내벽(2100)이 수용되며, 내벽(2100)의 직경보다 큰 직경을 갖고 일정 높이를 갖는 외벽(2200)으로 구성된다. 케이블 하역 장치(1000)는 내벽(2100)의 내부에 설치되어 외벽(2200)과 내벽 사이의 공간에 케이블을 하역하게 된다. 하역 순서는 내벽(2100) 인접부에서부터 케이블의 하역을 시작하여 일 방향으로 회전을 유지하며, 케이블 가이드의 반경을 점차 크게 하여 외벽(2200) 인접부에서 하역을 마무리한다. 또한, 외벽(2200) 인접부에서부터 케이블의 하역을 시작하여 일 방향으로 회전을 유지하며, 케이블 가이드의 반경을 점차 작게 하여 내벽(2100) 인접부에서 하역을 마무리하는 방법도 고려할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 하역장치
100 : 지지대 101 : 지지대 프레임
110 : 지지축 120 : 지지축 지지롤러
130 : 메인 암 결합부 150 : 슬립링
200 : 메인 암 201 : 메인 암 프레임
202 : 유압탱크 거치대 203 : 카운터웨이트 거치대
204 : 보강대 210 : 암 가이드 프레임
220 : 이탈방지턱
300 : 케이블 가이드 301 : 케이블 가이드 프레임
310 : 케이블 롤러 320 : 가이드 롤러
400 : 케이블 가이드 지지대 410 : 제1 힌지결합부
420 : 제2 힌지결합부
500 : 유압장치 510 : 제3 힌지결합부
520 : 제4 힌지결합부
600 : 유압탱크 610 : 유압라인
2000 : 케이블 탱크 2100 : 내벽
2200 : 외벽

Claims

상하 길이 방향으로 배치되며, 길이 방향을 회전축으로 회전 가능하도록 지지면에 설치되는 지지대;
상기 지지대의 상단에 결합되며, 길이 방향이 지면에 수평하게 배치되는 메인 암;
케이블 이송을 위한 케이블 롤러가 구비되고, 일단이 상기 메인 암 상에 메인 암의 길이 방향을 따라 슬라이드 가능하도록 구비되는 케이블 가이드; 및
일단이 상기 케이블 가이드의 타단부에 힌지 결합되고, 타단이 상기 지지대에 힌지 결합되는 케이블 가이드 지지대; 를 포함하며,
상기 케이블 가이드 지지대의 힌지 회동에 의해 상기 케이블 가이드의 일단이 상기 메인 암의 길이 방향을 따라 직선 슬라이드 운동하는, 해저 케이블 하역 장치.
제 1항에 있어서,
상기 하역 장치는,
일단이 상기 케이블 가이드 지지대의 타단부에 결합되고, 타단이 상기 지지대 상의 상기 케이블 가이드 지지대 결합부보다 상측에 힌지 결합되는 유압장치; 를 더 포함하고,
상기 유압 장치의 길이 변위에 따라 상기 케이블 가이드 지지대가 힌지 회동 하는, 해저 케이블 하역 장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이블 가이드는,
일단이 상기 메인 암의 일단에 위치 시, 일단에서 타단으로 갈수록 상방으로 기울어지게 배치되는, 해저 케이블 하역 장치.
제 1항에 있어서,
상기 케이블 가이드는,
일단부가 상기 메인 암의 상면을 따라 상기 메인 암의 길이방향으로 슬라이드 회동 가능하도록 일단에 가이드 롤러가 구비되는, 해저 케이블 하역 장치.
제 1항에 있어서,
상기 메인 암 상에는, 상기 유압장치에 유압 공급 및 제어를 위한 유압탱크가 구비되며, 상기 유압탱크는 상기 지지대의 하측에 형성되는 슬립링을 통해 전원이 공급되는, 해저 케이블 하역 장치.