KR20170019903A - 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스폰손(20)을 코퍼댐(30)에 탑재하여 선체에 결합하는 구조에 있어서: 상기 코퍼댐(30)은 선체에 밀착되도록 일측으로 형성되는 수밀면(31)과 내부에 작업공간을 형성하도록 타측으로 형성되는 부력면(35)을 구비하고, 상기 코퍼댐(30)은 부력조절로 수중의 자세변동을 유발하도록 부력조절수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 스폰손을 설치하기 위한 임시 수밀구조(코퍼댐)와 스폰손을 일체화하여 이동 및 설치가 용이하고, 해상에서 설치가 가능하여 드라이 도킹을 대체할 수 있어 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조{Buoyant Structure for Cofferdam with Sponson}

본 발명은 스폰손을 탑재한 코퍼댐에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해상에서 코퍼댐을 이용하여 스폰손을 설치를 용이하기 하기 위해 코퍼댐과 스폰손을 일체화시키는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조에 관한 것이다.

통상 해양구조물 등에서 수중에 위치하는 스폰손을 설치하기 위해서는 본선을 드라이 도킹(Dry Docking)해야 한다. 간혹 댐 공법을 이용하여 해상에서 설치하는 경우에 있어서 스폰손 및 임시 수밀구조인 코퍼댐을 별도 제작하여 해상 크레인으로 이동 설치하는 방법이 적용되기도 한다. 보다 발전된 공법으로서 스폰손과 코퍼댐을 일체화한다면 이동하여 설치하는 공수가 절감될 수도 있다.

댐 공법과 관련되는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제1099963호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0511946호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 운항 가능한 선박의 수면 밑에 존재하는 결함부위에 대한 수리를 수행하기 위한 것으로서, 선박의 결함부위와 선택적으로 마주하며, 선박의 결함부위에 작업자가 진입할 수 있는 작업로를 구비하는 코퍼댐유닛 및, 코퍼댐유닛을 선택적으로 선박에 가압 밀착시키는 밀착유닛을 포함한다.

선행문헌2는 도크건조부분에 일정한 간격을 유지하면서 댐을 설치하는 단계와; 도크내에 물을 주입하여 도크건조부분을 부양시키고 정박라인으로 고정시키는 단계; 해상크레인을 사용하여 별도로 제작된 블록을 도크건조부분에 탑재하는 단계; 댐을 선체에 밀착시킨 후 펌프로 댐 안의 물을 모두 빼내는 단계; 도크건조부분과 이에 탑재된 블록의 연결부를 용접 및 도장하는 단계; 댐을 제거하는 단계;로 이루어진다.

그러나, 선행문헌의 방식에 의하면 리그(RIG) 선박의 폰툰 내측으로 수중에서 스폰손 부착을 요하는 경우 상부 데크, 하부 윙브레이스(Wing brace) 등의 간섭으로 인하여 정상적인 설치가 곤란하거나 불가능하다.

1. 한국 등록특허공보 제1099963호 "선박 수리용 코퍼댐장치 및 이를 이용하는 선박수리공법" (공개일자 : 2011.03.09.) 2. 한국 등록특허공보 제0511946호 "선박건조공법 및 이를 위한 댐" (공개일자 : 2005.04.06.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 리그(RIG) 선박의 폰툰 내측으로 스폰손을 부착하는 공법과 관련하여 코퍼댐과 스폰손을 일체화하고 일체화된 구조물을 해상에 진수ㆍ이동ㆍ자세변동을 수행함으로써 해상 크레인의 접근이 불가능한 구역까지 설치가 가능하도록 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스폰손을 코퍼댐에 탑재하여 선체에 결합하는 구조에 있어서: 상기 코퍼댐은 선체에 밀착되도록 일측으로 형성되는 수밀면과 내부에 작업공간을 형성하도록 타측으로 형성되는 부력면을 구비하고, 상기 코퍼댐은 부력조절로 수중의 자세변동을 유발하도록 부력조절수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코퍼댐의 부력면은 정립자세에서 측면과 상하면을 포함하는 "ㄷ"자 단면 구조로 형성되어 예인자세에서 설정된 프리보드를 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코퍼댐의 수밀면은 선체의 측면과 하면에 동시에 밀착되도록 "L"자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부력조절수단은 정립자세에서 상측의 외면으로 설치되는 제1탱크, 상측의 내면으로 설치되는 제2탱크, 하측의 내면으로 설치되는 제3탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2탱크와 제3탱크는 코퍼댐의 턴오버를 위해 부력면의 일단과 타단으로 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2탱크와 제3탱크는 내부공간에 주수와 배수가 가능하도록 맨홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부력조절수단은 코퍼댐의 규격에 대응하여 COG와 부력을 변동하도록 웨이트를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 스폰손을 설치하기 위한 임시 수밀구조(코퍼댐)와 스폰손을 일체화하여 이동 및 설치가 용이하고, 해상에서 설치가 가능하여 드라이 도킹(Dry Docking)을 대체할 수 있어 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부 구조물의 간섭으로 인해 해상 크레인의 접근이 불가능한 세미리그 데크박스(Semi-Rig Deckbox) 하부 등의 구역에도 설치가 가능하고, 자체 부력으로 이동 설치되므로 크레인의 인양 한도를 초과한 대형 스폰손의 설치가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스폰손-코퍼댐 설치 공법을 나타내는 순서도
도 2는 본 발명에 따른 스폰손-코퍼댐을 나타내는 3면도
도 3은 본 발명에 따른 스폰손-코퍼댐을 예인자세로 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 스폰손-코퍼댐의 설치시 턴오버하는 구성도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 스폰손-코퍼댐을 배수/주수하는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 스폰손(20)을 코퍼댐(30)에 탑재하여 선체에 결합하는 구조에 관하여 제안한다. 선체는 다수의 폰툰과 컬럼 상에 데크를 지니는 리그선을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 스폰손(20)은 리그선의 폰툰에 수중으로 설치되는 탱크 형태의 부력체이다. 코퍼댐(30)은 스폰손(20)을 일시적으로 감싸서 차수하는 물막이 부재의 역할을 한다. 이는 스폰손(20)과 코퍼댐(30)의 일체구조물을 리그선의 폰툰 내측면으로 이동하여 부착하는 과정에서 윙브레이스를 비롯한 구조물과의 간섭을 피하는 공법에 유용하다.

도 1은 이러한 공법의 주요 단계를 개략적으로 나타내는 것으로서, (a)에서 일체구조물을 예인자세로 이동하고, (b)에서 일체구조물을 턴오버하여 정립자세로 유지하고, (c)에서 일체구조물을 선체에 밀착시킨 상태에서 스폰손(20)을 부착하고, (d)에서 코퍼댐(30)을 선체와 스폰손(20)으로부터 분리하고, (e)에서 코퍼댐(30)을 턴오버하고, (f)에서 코퍼댐(30)을 예인자세로 이동한다.

본 발명에 따르면 상기 코퍼댐(30)은 선체에 밀착되도록 일측으로 형성되는 수밀면(31)과 내부에 작업공간을 형성하도록 타측으로 형성되는 부력면(35)을 구비하는 구조이다. 수밀면(31)은 도 1(c)의 상태에서 패킹(도시 생략)을 개재하여 선체에 밀착되는 부분이다. 부력면(35)은 도 1(a)의 상태에서 부력을 유지하면서 도 1(c)의 상태에서 작업공간을 형성하는 부분이다. 작업공간은 배수에 의하여 형성되고 작업자가 투입되는 공간이다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코퍼댐(30)의 부력면(35)은 정립자세에서 측면과 상하면을 포함하는 "ㄷ"자 단면 구조로 형성되어 예인자세에서 설정된 프리보드를 유지하는 것을 특징으로 한다. 부력면(35)은 도 3의 예인자세로 도시되지만 도 2와 같은 정립자세를 기준으로 설명된다. 부력면(35)의 "ㄷ"자 단면은 측면 전체를 기반으로 하면에서 길게 연장되고 상면에서 짧게 연장되는 형태이다. 코퍼댐(30)은 도 3처럼 일측에서 러그(38)를 이용하여 예인되며, 선단에서 프리보드를 1.5m 이상으로 유지해야 터그보트에 의한 예인이 원활하다. 프리보드는 수면에서 부력면(35)의 단부까지의 거리이며, 필요에 따라 별도의 판재(도시 생략)를 부착하여 맞출 수도 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 코퍼댐(30)의 수밀면(31)은 선체의 측면과 하면에 동시에 밀착되도록 "L"자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 도 1의 (b)에서 (c)로 진행하면서 코퍼댐(30)은 선체의 측면에 접촉하는 동시에 하면에 접촉하여 2축 방향으로 긴밀하게 밀착된다. 수밀면(31)의 "L"자형 구조에서 중간의 꺾이는 부분에는 곡면으로 형성하는 것이 바람직하다. 수밀면(31)의 밀착력을 높이기 위해 코퍼댐(30)의 코너에 다수의 빔으로 보강대(33)를 형성한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 코퍼댐(30)은 부력조절로 수중의 자세변동을 유발하도록 부력조절수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 부력조절수단(40)은 도 1의 전체 공정, 특히 턴오버하는 공정에서 중요하게 작용한다. 턴오버는 선체에 설치된 탑드라이브(15)로 코퍼댐(30)의 자세를 변동하는 작업이다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부력조절수단(40)은 정립자세에서 상측의 외면으로 설치되는 제1탱크(41), 상측의 내면으로 설치되는 제2탱크(42), 하측의 내면으로 설치되는 제3탱크(43)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2는 개당 용량 82.7㎥인 2개의 제1탱크(41)가 코퍼댐(30)의 양측으로 이격 설치되고, 개당 용량 164.9㎥인 2개의 제2탱크(42)가 제1탱크(41)의 내측으로 이격 설치되고, 개당 용량 41.5㎥ 및 59.9㎥인 3개의 제3탱크(43)가 제2탱크(42)의 하측으로 이격 설치된 상태를 예시한다.

이때, 상기 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 코퍼댐(30)의 턴오버를 위해 부력면(35)의 일단과 타단으로 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 도 2의 측면도를 기준으로 제1탱크(41)와 제2탱크(42)는 우상단에 배치되고 제3탱크(43)는 좌하단에 대각선 방향으로 배치된다. 도 3과 연계하여 살피면 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 부력면(35)의 내면에서 일단과 타단으로 이격된다. 이와 같은 구성에 의하면 코퍼댐(30)의 예인 및 정립 자세를 상호 변동하기 용이하다.

한편, 상기 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 내부공간에 주수와 배수가 가능하도록 맨홀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 코퍼댐(30)의 정립자세를 기준으로 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 상면에 맨홀을 구비한다. 이에 맨홀을 개방하고 해수를 주입하거나 배출하면서 부력을 조절할 수 있다. 반면 제1탱크(41)는 주수와 배수를 배제하도록 맨홀을 생략할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 부력조절수단(40)은 코퍼댐(30)의 규격에 대응하여 COG와 부력을 변동하도록 웨이트(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 각각 50ton 중량을 지닌 2개의 웨이트(45)가 부력면(35)의 외측으로 보강대(33) 상에 설치되는 상태를 예시한다. 웨이트(45)에 의하여 COG가 하측의 부력면(35) 상에 위치하면 코퍼댐(30)의 자세 안정성이 높아진다.

작동에 있어서, 도 1을 기준으로 하고 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하며, 제1탱크(41)는 항시 부력을 발생하므로 설명을 생략한다. (a)의 예인자세에서 제2탱크(42)에 일부 주수(전체 용량의 15~20% 유지)하고 제3탱크(43)는 주수하지 않으며, (b)에서 도 4처럼 코퍼댐(30)의 러그(38)에 탑드라이브(15)를 걸어 턴오버하고, (c)에서 도 5처럼 제2탱크(42)를 일부 배수(전체 용량의 10% 유지)한 후에 작업공간의 배수를 진행하고, (d)에서 도 6처럼 작업공간에 주수하고 제2탱크(42)의 일부 주수(전체 용량의 45~50% 유지)하면서 제3탱크(43)의 적어도 일부에 전부 주수하고, (e) 및 (f)는 (d)의 상태로 유지하면서 턴오버할 수 있다. 이때, 도 1의 (d)(e)(f)에서 통상 제3탱크(43)를 이루는 3개 중에서 양측의 2개를 주수하지만, 코퍼댐(30)의 규격에 따라 제3탱크(43)를 전체적으로 주수할 수도 있다.

한편, 이와 같은 부력조절수단(40)의 제1탱크(41), 제2탱크(42), 제3탱크(43)에 대한 작동은 예시에 불과하며 다양한 변화가 가능하다. 예컨대, 제시된 주수량/배수량을 달리 적용할 수 있고, 제1탱크(41)에 대하여 부분적으로 주수 및 배수할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 선체 15:탑드라이브
20: 스폰손 30: 코퍼댐
31: 수밀면 33: 보강대
35: 부력면 38: 러그
40: 부력조절수단 41: 제1탱크
42: 제2탱크 43: 제3탱크
45: 웨이트

Claims (7)

1. 스폰손(20)을 코퍼댐(30)에 탑재하여 선체에 결합하는 구조에 있어서:
   상기 코퍼댐(30)은 선체에 밀착되도록 일측으로 형성되는 수밀면(31)과 내부에 작업공간을 형성하도록 타측으로 형성되는 부력면(35)을 구비하고,
   상기 코퍼댐(30)은 부력조절로 수중의 자세변동을 유발하도록 부력조절수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코퍼댐(30)의 부력면(35)은 정립자세에서 측면과 상하면을 포함하는 "ㄷ"자 단면 구조로 형성되어 예인자세에서 설정된 프리보드를 유지하는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 코퍼댐(30)의 수밀면(31)은 선체의 측면과 하면에 동시에 밀착되도록 "L"자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 부력조절수단(40)은 정립자세에서 상측의 외면으로 설치되는 제1탱크(41), 상측의 내면으로 설치되는 제2탱크(42), 하측의 내면으로 설치되는 제3탱크(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 코퍼댐(30)의 턴오버를 위해 부력면(35)의 일단과 타단으로 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2탱크(42)와 제3탱크(43)는 내부공간에 주수와 배수가 가능하도록 맨홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 부력조절수단(40)은 코퍼댐(30)의 규격에 대응하여 COG와 부력을 변동하도록 웨이트(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스폰손을 탑재한 코퍼댐의 부력구조.

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