KR20160001236U - 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물에 관한 것으로, 탑사이드 모듈에 설치된 모노레일 사이에 설치되어 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하는 것으로, 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 인접하는 모노레일을 서로 연결하고 지지하도록 함으로써, 설치와 분리가 용이하여 작업성을 향상시킬 수 있다.

Description

걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물{HANGING TYPE MONO RAIL SERIES CONNECTION APPARATUS AND OFFSHORE STRUCTURE HAVING THE CONNECTION APPARATUS}

본 고안은 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 탑사이드 모듈에 설치된 모노레일 사이에 설치되어 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하는 것으로, 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 인접하는 모노레일을 서로 연결하고 지지하도록 함으로써, 설치와 분리가 용이하여 작업성을 향상시킬 수 있는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 LNG나 LPG와 같은 액화가스의 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.

액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선은, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.

LNG 수송선의 내부에 설치되는 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 Oil FPSO, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 유조선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박의 수요가 증가하고 있다.

LNG FPSO는, 천연가스를 생산하고, 이 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 이 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해양 구조물이다.

Oil FPSO는, 천연가스 대신에 석유를 생산 및 저장하고, 저장탱크에 저장된 석유를 유조선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해양 구조물이다. 또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해양 구조물이다.

특히, 수요증가로 인하여 석유나 LNG 등의 에너지 가격이 상승함에 따라 예전에는 수익성이 적어 개발되지 않았던 중소규모 가스 정(Gas Well)에 대한 개발이 추진되고 있는 상태이며, 이러한 중소규모 가스 정에 있어서의 천연가스 생산에는 LNG FPSO를 활용하는 방안이 적극적으로 검토되고 있는 추세이다.

LNG FPSO는, 선체 내에 액화된 LNG를 저장하기 위한 LNG 저장탱크가 설치되고, 선체의 상부갑판에 천연가스를 처리(예컨대, 천연가스의 생산 및 액화 등)하기 위해 필요한 각종 설비들, 즉 탑사이드 모듈(topside module)이 설치된다.

탑사이드 모듈은 각각의 모듈이 대략 수백 내지 수천 톤에 이르는 무게를 가진다. Oil FPSO의 경우에도 오일의 처리를 위해 상부갑판에 수백 내지 수천 톤에 이르는 탑사이드 모듈이 배치된다.

바다에 떠 있는 FPSO는 파도의 웨이브(Wave) 및 화물의 적재 조건에 따라 호깅(Hogging, FPSO의 선수와 선미가 공중에 뜨고 FPSO의 아랫부분 중간에 파도가 걸리는 것)이나 새깅(Sagging, FPSO의 선수와 선미가 파도에 걸리면서 FPSO의 중간 부분이 내려앉는 것) 등의 운동을 반복하며, 그에 따라 선체 구조 위에 지지되어 있는 탑사이드 모듈 구조물은 각 탑사이드 모듈별로 위치 및 무게에 따라 서로 상이한 거동을 보이게 된다.

FPSO는 오일 또는 가스를 프로세싱(Processing) 하기 위한 많은 설비를 탑사이드 모듈에 배치를 하게 되고, 20~25년 정도의 작동 수명(Operating Life)을 유지하기 위하여 지속적인 유지보수가 필요하다.

그리고 유지 보수 시에는 설비의 리프팅(Lifting)과 운반이 필요한데, 모노레일(Monorail)은 이 두 가지 목적을 달성하기 위한 가장 안전한 방법으로 인정되고 있으며, 그 사용이 점차 확대되고 있는 추세이다.

종래에는 모노레일을 상대 거동이 없는 하나의 탑사이드 모듈에서만 설치를 하였고, 통상적인 모노레일은 용량과 길이에 따라 레일 서포트가 모노레일의 상부에 설치된다.

모든 레일 서포트는 단단하게 모노레일에 용접되기 때문에 레일 서포트의 변형에 대한 여유는 레일 서포트의 소재가 허용하는 값으로 제한된다.

하지만 유지보수를 위해서 분리된 물체를 모노레일을 이용하여 상이한 탑사이드 모듈 사이를 운반하려고 할 때 탑사이드 모듈 간의 설치 위치 및 무게의 차이로 인하여 단단한 모노레일 서포트의 경우 쉽게 피로 파괴에 노출되는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서 탑사이드 모듈 간의 상대 거동에 따른 내성(Tolerance)를 가질 수 있고 무거운 설비를 운반할 수 있는 새로운 해결 방안이 요구된다.

도 1은 일반적인 해양 구조물에 설치된 탑사이드 모듈 구조물의 배치를 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 탑사이드 모듈 구조물(점선 박스로 표시됨)(1)은 복수의 탑사이드 모듈(10)이 합쳐져서 하나의 구조물을 이루는 것으로서, 선체의 상부 갑판(UD)에 탑사이드 모듈 구조물(1)이 복수로 마련될 수 있다.

또한, 탑사이드 모듈(10)은, 비상시 천연가스를 대기중에 발전시키는 플레어 모듈(FM)과, LPG를 처리하는 LPG 처리 모듈(LM)과, 천연가스를 액화시키는 천연가스 액화모듈(NM)과, 해양 구조물의 일점 계류 및 해양 구조물의 선체 내외로의 물질의 이동을 가능하게 하는 터릿 모듈(TM)과, 발전모듈(GM)을 포함할 수 있다.

해양플랜트 FPSO Topside와 같이 Module 단위로 설치되는 구조물은 반드시 탑사이드 모듈과 탑사이드 모듈 사이에 공간이 존재한다. FPSO와 같은 부유식 구조물은 항상 모션(Motion)이 있기 때문에 탑사이드 모듈(10) 사이에 안전을 위해서 갭(Gap)을 필수적으로 둔다.

하지만, 갭(G) 때문에 모노레일(20)이 필요한 길이만큼 길게 설치되지 못하고, 갭(G)을 기준으로 분할되어 설치되는 경우가 발생한다. 이와 같이 모노레일(20)이 분할된 구조에서는 작업 전에 모노레일(20)에 설치된 트롤리 호이스트(30)가 갭(G)에 의해 간섭을 받지 않고 길게 연결된 모노레일(10)을 따라 이동할 수 있도록 모노레일(20)과 모노레일(20) 사이에 브릿지 부재(Bridge Piece)(40)를 설치하는 것이 필수적이다.

작업 완료 후에는 탑사이드 모듈(10)의 갭(G) 유지를 위해서 곧바로 연결 부재(40)를 제거해 주어야 한다. 이런 측면에서 연결 부재(40)는 설치 용이성과 제거 용이성을 동시에 갖추고 있어야만 한다.

그러나 종래에는 브릿지 부재와 두 모노레일을 보강 플레이트(Stiffener Plate)와 볼팅(Bolting)으로 연결하는 방식을 사용하므로, 모노레일에 홀(Hole)을 별도로 시공하여야 하고, 브릿지 부재를 설치할 때마다 많은 힘을 들여야 하므로, 작업성이 떨어지고 안전 사고의 위험이 있다.

종래의 브릿지 부재는 강도는 우수하지만, 대부분의 모노레일이 고소(高所)에 설치되므로 설치와 제거 작업이 매우 어렵다.

한국특허공개공보 제2012-0000973호

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 탑사이드 모듈에 설치된 모노레일 사이에 설치되어 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하는 것으로, 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 인접하는 모노레일을 서로 연결하고 지지하도록 함으로써, 설치와 분리가 용이하여 작업성을 향상시킬 수 있는 탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양구조물을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 복수의 탑사이드 모듈, 상기 탑사이드 모듈 간의 설비이동을 위해서 상기 탑사이드 모듈에 설치되며 양끝단 부에 상기 탑사이드의 거동 안정을 위한 갭이 형성되는 복수의 모노레일, 및 상기 복수의 모노레일을 따라 이동하는 트롤리 호이스트를 구비하는 탑사이드 모듈 구조물에서, 상기 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하도록 상기 갭 안에 위치하는 연결 블록과, 상기 연결 블록의 상부로 연장 형성되는 바디와, 상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 캡부로 구성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 제공한다.

상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 보강 리브가 형성되고, 상기 보강 리브가 삽입되도록 상기 캡부에 슬릿이 형성될 수 있다.

상기 보강 리브는 상기 모노레일의 길이방향을 따라 길게 형성되고, 상기 슬릿은 상기 모노레일의 길이방향을 따라 상기 캡부의 양측면 센터 라인에 형성될 수 있다.

상기 슬릿 안에 상기 보강 리브가 결합하는 구조에 의하여 상기 복수의 모노레일이 서로 연결되고 지지될 수 있다.

상기 연결 블록은 상기 모노레일의 하부 플랜지와 동일 높이로 배치될 수 있다.

상기 모노레일에 착탈 가능하게 마련되어 상기 트롤리 호이스트의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 스토퍼를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 탑사이드 모듈에 설치된 모노레일 사이에 설치되어 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하는 것으로, 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 인접하는 모노레일을 서로 연결하고 지지하도록 함으로써, 설치와 분리가 용이하여 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 해양 구조물에 설치된 탑사이드 모듈 구조물의 배치를 도시한 평면도
도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 분리 사시도
도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 결합 사시도
도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 측면도
도 5는 도 2의 요부 발췌 사시도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치 및 이를 구비하는 해양구조물에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 결합 사시도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 도시한 측면도이고, 도 5는 도 2의 요부 발췌 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 고안의 해양구조물은 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)를 구비한다.

본 명세서에서 해양구조물이란, 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 Oil FPSO, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 유조선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함한다.

본 고안은 탑사이드 모듈(10)에 설치된 모노레일(20) 사이에 설치되어 트롤리 호이스트(30)의 이동을 가능하게 하는 모노레일 직렬 연결장치로서, 상기 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 상기 모노레일(20)을 서로 연결하고 지지하도록 구성된다.

본 고안은 복수의 탑사이드 모듈(10: 도 1 참조), 상기 탑사이드 모듈(10) 간의 설비 이동을 위해서 상기 탑사이드 모듈(10)에 설치되며 양끝단 부에 상기 탑사이드 모듈(10)의 거동 안정을 위한 갭(G)이 형성되는 복수의 모노레일(20), 및 상기 복수의 모노레일(20)을 따라 이동하는 트롤리 호이스트(30)를 구비하는 탑사이드 모듈 구조물(1: 도 1 참조)에 있어서, 상기 모노레일(20) 사이에 상기 트롤리 호이스트(30)의 이동을 가능하게 하도록 상기 갭(G) 안에 위치하는 연결 블록(110)과, 상기 연결 블록(110)의 상부로 연장 형성되는 바디(120)와, 상기 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 걸리게 되는 캡부(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)를 제공한다.

상기 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 보강 리브(23)가 형성되고, 상기 보강 리브(23)가 삽입되도록 상기 캡부(130)에 슬릿(131)이 형성될 수 있다.

여기서 상기 보강 리브(23)는 트랜스버스 빔(24)을 상기 모노레일(20)에 연결하기 위하여 상기 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 모노레일 길이방향으로 형성되는 부재를 말한다.

상기 보강 리브(23)는 상기 모노레일(20)의 길이방향을 따라 길게 형성되고, 상기 슬릿(131)은 상기 모노레일(20)의 길이방향을 따라 상기 캡부(130)의 양측면 센터 라인(L)에 형성될 수 있다.

상기 슬릿(131) 안에 상기 보강 리브(23)가 결합하는 구조에 의하여 상기 복수의 모노레일(20)이 서로 연결되고 지지될 수 있다.

상기 연결 블록(110)은 상기 모노레일(20)의 하부 플랜지(22b)와 동일 높이로 배치될 수 있다.

본 고안은 모노레일(20)에 착탈 가능하게 마련되어 상기 트롤리 호이스트(30)의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 스토퍼(200)를 포함한다. 스토퍼(200)에는 리미트 스위치(201)가 마련될 수 있다.

또한 본 실시 예는 전기 타입의 트롤리 호이스트(30)를 사용하는 경우 연장된 트롤리 호이스트(30)의 이동 거리에 대응되게 전선 케이블(320)의 길이를 연장할 수 있는 전선 케이블 연장부(300, Electric Festoon System)를 더 포함한다.

본 실시 예에서 전선 케이블 연장부(300)는 레일(20)에 슬라이딩 이동 가능하게 마련되는 복수의 케이블 지지대(310)와, 복수의 케이블 지지대(310)에 걸림 지지 방식을 포함하는 방식으로 지지되는 전선 케이블(320)을 포함한다.

이와 같이 구성된 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치의 작용 효과에 대하여 설명한다.

복수의 모노레일(20)을 따라 트롤리 호이스트(30)를 이동시키고자 하는 경우, 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)를 모노레일(20)과 모노레일(20) 사이에 형성된 갭(G) 사이에 위치한다. 이때, 캡부(130)를 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 걸리게 함과 동시에 슬릿(131) 안에 보강 리브(23)를 삽입한다.

상기 연결 블록(110)은 상기 모노레일(20)의 하부 플랜지(22b)와 동일 높이로 배치된다.

슬릿(131) 안에 보강 리브(23)가 삽입되므로, 종래와 같이 별도의 볼팅 작업을 할 필요로 하지 않는다. 즉, 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)를 모노레일(20)의 상부 플랜지(22a) 상면에 올려놓는 작업만으로 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)의 설치가 완료된다.

트롤리 호이스트(30)의 이동을 하지 않고 모노레일(2)의 갭(G)을 유지하고자는 경우, 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)를 상방으로 들어올리는 작업만으로 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치(100)의 분리가 완료된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 고안은 서로 다른 상대 거동을 하는 복수의 탑사이드 모듈을 착탈 가능한 연결블록으로 연결함으로써, 서로 이격 설치된 탑사이드 모듈 간에도 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하여 트롤리 호이스트의 이동 영역을 안정적으로 확장 확보할 수 있고, 유지보수 비용을 효율적으로 줄일 수 있다.

이와 같이 본 고안은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1: 탑사이드 모듈 구조물
10: 탑사이드 모듈
20: 모노레일
23: 보강 리브
24: 트랜스버스 빔
30: 트롤리 호이스트
22a: 상부 플랜지
22b: 하부 플랜지
100: 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치
110: 연결 블록
120: 바디
130: 캡부
131: 슬릿
200: 스토퍼
201: 리미트 스위치
300: 전선 케이블 연장부
310: 케이블 지지대
320: 전선 케이블
G: 갭
L: 센터 라인

Claims (11)

1. 복수의 탑사이드 모듈, 상기 탑사이드 모듈 간의 설비이동을 위해서 상기 탑사이드 모듈에 설치되며 양끝단 부에 상기 탑사이드의 거동 안정을 위한 갭이 형성되는 복수의 모노레일, 및 상기 복수의 모노레일을 따라 이동하는 트롤리 호이스트를 구비하는 탑사이드 모듈 구조물에서, 상기 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하도록 상기 갭 안에 위치하는 연결 블록과, 상기 연결 블록의 상부로 연장 형성되는 바디와, 상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 캡부로 구성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 보강 리브가 형성되고, 상기 보강 리브가 삽입되도록 상기 캡부에 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 보강 리브는 상기 모노레일의 길이방향을 따라 길게 형성되고, 상기 슬릿은 상기 모노레일의 길이방향을 따라 상기 캡부의 양측면 센터 라인에 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 슬릿 안에 상기 보강 리브가 결합하는 구조에 의하여 상기 복수의 모노레일이 서로 연결되고 지지되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 슬릿 안에 상기 보강 리브가 결합하는 구조에 의하여 상기 복수의 모노레일이 서로 연결되고 지지되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 연결 블록은 상기 모노레일의 하부 플랜지와 동일 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 모노레일에 착탈 가능하게 마련되어 상기 트롤리 호이스트의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 스토퍼를 포함하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
8. 탑사이드 모듈에 설치된 모노레일 사이에 설치되어 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하는 모노레일 직렬 연결장치에 있어서, 상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 구조에 의해서 상기 모노레일을 서로 연결하고 지지하는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 모노레일 사이에 상기 트롤리 호이스트의 이동을 가능하도록 하는 연결 블록과, 상기 연결 블록의 상부로 연장 형성되는 바디와, 상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 걸리게 되는 캡부로 구성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 모노레일의 상부 플랜지 상면에 형성된 보강 리브가 삽입되도록 상기 캡부의 상면에 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 걸이 형 모노레일 직렬 연결장치를 구비하는 해양구조물.

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