KR20180061931A - Apparatus for reducing vortex induced vibration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 와유기 진동 감쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바람의 흐름을 다각도 방향으로 분산시킬 수 있는 와유기 진동 감쇄장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 해양 플랫폼(offshore platform)은 정해진 해역에서 오랫동안 머무르며 시추, 풍력발전기 설치 등의 작업을 수행하는 해양 구조물이다. 해양 플랫폼은 일반적인 상선에 비하여 폭이 넓고, 높이가 큰 구조적인 특징을 가지고 있으며, 정해진 지역에 일단 설치되면, 미션이 완료될 때까지, 그 위치에서 작업이 진행된다. In general, an offshore platform is an offshore structure that provides long-term stays in defined waters and performs tasks such as drilling and wind turbine installation. The marine platform has structural characteristics that are broader and heavier than normal merchant ships, and once installed in a given area, work is done at that location until the mission is completed.
해양 플랫폼이 바람이 심한 해양 환경에서 작업해야 하는 경우, 해양 플랫폼의 구조물에 바람의 흐름으로 인한 진동으로 인해 크랙 등의 손상이 발생할 수 있다. 특히, 헬리데크의 경우 풍속이 높은 영역에 설치되기 때문에, 용접부나 볼트 체결부 등에서 바람의 흐름에 따른 크랙 손상이 빈번하게 발생하고 있다.If the offshore platform is to be operated in a windy marine environment, the offshore platform structure may be subject to cracks and other damages due to wind-induced vibrations. Particularly, in the helideck, since cracks are installed in a region where the wind speed is high, crack damage frequently occurs due to the flow of wind in a welded portion, a bolted portion, and the like.
이에 헬리데크를 지지하는 지지 구조물은, 설치 해역에서 외부하중에 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보해야하므로, 통상 고강도의 재질이 적용되고, 환경 하중을 적게 받도록 설계되고 있다.Therefore, the support structure supporting the heald deck is designed so as to have high rigidity enough to withstand an external load in the installation area, and to be applied with a high strength material and to receive less environmental load.
그런데, 바람이 심한 환경(예를 들어, harsh wind speed zone)에 설치된 종래 헬리데크의 지지 구조물의 경우, 구조물을 연결하는 용접부나 볼트 체결부에서 와유기 진동(VIV: Vortex Induced Vibration)에 의한 크랙 손상이 빈번히 발생되고 있다.However, in the case of a support structure of a conventional helideck installed in a windy environment (for example, a harsh wind speed zone), cracks due to Vortex Induced Vibration (VIV) Damage is frequently occurring.
본 발명의 실시예들은 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산시킬 수 있는 와유기 진동 감쇄장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a transaxial vibration damping device capable of distributing the wind flow in various directions.
본 발명의 일 측면에 따른 와유기 진동 감쇄장치는, 지지파이프의 외경면에 회전가능하게 설치되고 외면에 복수개의 블레이드홈이 이격 형성되는 하우징; 및 상기 복수개의 블레이드홈에 장착되어 바람의 흐름을 분산하는 블레이드를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a transporter vibration damping device comprising: a housing rotatably installed on an outer diameter surface of a support pipe and having a plurality of blade grooves spaced apart from each other; And blades mounted on the plurality of blade grooves to distribute the wind flow.
이때, 본 발명은 상기 지지파이프의 길이방향으로 상기 하우징의 이동을 방지하기 위해, 상기 하우징의 단부를 구속하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.At this time, the present invention may further include a stopper restricting an end of the housing to prevent movement of the housing in the longitudinal direction of the support pipe.
또한, 상기 하우징의 양단부에는 상기 지지파이프의 원주방향을 따라 상기 하우징을 회전시키기 위한 볼베이링이 마련될 수 있다.In addition, a ball bay for rotating the housing along the circumferential direction of the support pipe may be provided at both ends of the housing.
또한, 상기 블레이드는 상기 하우징의 외면상에서 다각도로 배치되는 복수개로 제공될 수 있다.Also, the blades may be provided in a plurality of positions arranged on the outer surface of the housing at multiple angles.
또한, 상기 복수개의 블레이드는 서로 다른 높이를 갖는 수개로 제공될 수 있다.Also, the plurality of blades may be provided in several numbers having different heights.
본 발명의 실시예들은 헬리데크를 지지하는 지지 구조물의 주변에서 발생되는 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산함으로써, 구조물의 용접부나 볼트 체결부에서 발생되는 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.Embodiments of the present invention have an advantage in that cracks generated in a welded portion or bolted portion of a structure can be prevented in advance by dispersing the flow of wind generated in the periphery of the support structure supporting the helideck in various directions .
또한, 본 발명의 실시예들은 헬리데크를 지지하는 지지파이프 상에 블레이드를 회전가능하게 설치함으로써, 바람이 다양한 방향에서 불어오는 경우에도, 바람의 방향에 관계없이 속도 구배 차이를 발생시켜, 공진에 의한 진동을 줄일 수 있다는 이점이 있다.In addition, the embodiments of the present invention can provide the blade with the blade rotatably mounted on the support pipe supporting the helideck, so that even when the wind is blown in various directions, the velocity gradient difference is generated irrespective of the wind direction, It is possible to reduce the vibration caused by the vibration.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 헬레데크를 지지하는 구조물에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 확대하여 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a state in which a transoceanic vibration damping device according to an embodiment of the present invention is installed in a structure for supporting a heald deck.
FIG. 2 is an enlarged view of a trough vibration damping device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a transaxial vibration damping device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a state diagram showing the flow of wind applied with the tear gas vibration damping device according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a transoceanic vibration damping device according to a modification of the present invention.
FIG. 6 is a state diagram showing a wind flow to which a petechanical vibration damping device according to a modification of the present invention is applied.
FIG. 7 is a perspective view showing a transoceanic vibration damping device according to another modification of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a state diagram showing the flow of wind applied with the transoceanic vibration damping device according to another modification of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and operations according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description may form part of the detailed description of the invention. However, the detailed description of known configurations or functions in describing the present invention may be omitted for clarity.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and its various embodiments, it is intended to illustrate the specific embodiments and the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. And terms including ordinals such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one component from another. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 헬레데크를 지지하는 구조물에 설치된 상태를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 확대하여 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing a state in which a transporter vibration damping device according to an embodiment of the present invention is installed on a structure for supporting a heald deck, and FIG. 2 is a perspective view of a transoceanic vibration damping device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view illustrating a transaxial vibration damping device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치(10)는, 헬리데크(H)를 지지하는 지지 구조물에 설치되어, 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산시킬 수 있다.1 to 3, a transporter
여기서, 헬리데크(H)는 드릴쉽(drillship), 부유식 액화 천연 가스 설비(FLNG; Floating Liquid Natural Gas Plant), 부유식 원유 생산 저장 하역 설비(FPSO; Floating Production Storage Offloading) 등 해양플랫폼의 데크 측에 설치될 수 있고, 헬리데크(H)를 지지하는 지지 구조물은 헬리데크(H)를 지지하는 데크지지부일 수 있으며, 데크지지부는 수직 또는 경사형 기둥과 같은 지지 구조물로 제공될 수 있다.Here, the helideck (H) is a deck of a marine platform such as a drillship, a floating liquid natural gas plant (FLNG), a floating production storage offloading (FPSO) And the supporting structure for supporting the heald deck H may be a deck supporting part for supporting the heald deck H and the deck supporting part may be provided as a supporting structure such as a vertical or inclined post.
이러한 와유기 진동 감쇄장치(10)는 지지 구조물의 지지파이프(P) 외경면에 회전가능하게 설치되는 하우징(100)과, 바람의 흐름을 분산하도록 하우징(100)에 마련되는 복수개의 블레이드(200)와, 하우징(100)의 이동을 방지하기 위한 스토퍼(300)를 포함할 수 있다.The
구체적으로, 하우징(100)은 지지파이프(P)의 외경면에 회전가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 지지파이프(P)는 헬리데크(H)를 지지하는 구조물의 파이프(P)로, 서로 다른 파이프와 용접되거나 볼트 너트로 체결시킨 구조로 제공될 수 있다. 이와 같이, 용접이나 볼트 너트로 체결되는 지지파이프(P)의 연결 구조는, 헬리데크(H) 측의 바람의 흐름에 따른 진동 발생으로 크랙 손상이 쉽게 발생할 수 있는 바, 본 발명은 따른 와유기 진동 감쇄장치(10)는, 지지파이프(P)의 연결 구조에 설치됨으로써, 헬리데크(H) 측에서 발생되는 바람의 흐름에 따른 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있다.Specifically, the
하우징(100)은 지지파이프(P)와 같은 기둥 형상 구조물의 외면을 감싸도록 통 형상으로 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 하우징(100)은 원통 형상 이외에도, 적용되는 대상의 형상에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 사각 기둥 등의 형상으로 제공될 수도 있을 것이다. The
하우징(100)에는 지지파이프(P)가 삽입될 수 있고, 하우징(100)의 양단부에는 볼베이링(110)이 마련될 수 있다. 예컨대, 하우징(100)에는 지지파이프(P)가 용접 또는 볼팅 체결되기 전에 삽입될 수 있고, 하우징(100)의 양단부에 마련된 볼베이링(110)을 통해, 하우징(100)은 지지파이프(P)의 원주방향을 따라 회전될 수 있다.A support pipe (P) can be inserted into the housing (100), and a ball bearing (110) can be provided at both ends of the housing (100). For example, the
하우징(100)은 지지파이프(P)의 용접부나 볼트 너트 체결부와 같이 바람에 취약한 부분에 설치될 수 있다. 하우징(100)의 내경은 지지파이프(P)의 외경과 같도록 제공되거나, 또는 지지파이프(P)의 외경과의 간극이 미리 설정된 허용 오차 범위 이내가 되도록 제공될 수 있다. The
하우징(100)의 외면에는 복수개의 블레이드홈(101)이 이격 형성될 수 있다. 복수개의 블레이드홈(101)에는 블레이드(200)가 끼워 조립될 수 있다. 이때, 블레이드홈(101)의 배치 형태는 블레이드(200)의 배치 형태에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 블레이드홈(101)이 직선형으로 나란하게 형성되면, 블레이드(200) 또한 하우징(100) 외면상에서 직선형으로 나란하게 배치될 수 있고, 복수개의 블레이드홈(101)이 나선형으로 형성되면, 블레이드(200) 또한 하우징(100) 외면상에서 나선형으로 배치될 수 있다.A plurality of blade grooves (101) may be formed on the outer surface of the housing (100). The
복수개의 블레이드(200)는 하우징(100)의 외면상에서 일방향을 향해 배치되거나, 하우징(100)의 외면상에서 다각도로 배치됨으로써, 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산시킬 수 있고, 이를 통해, 지지파이프(P)의 연결 구조에서 야기되는 와유기 진동(VIV: Vortex Induced Vibration)에 의한 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있다. The plurality of
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.FIG. 4 is a state diagram showing the flow of wind applied with the tear gas vibration damping device according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 블레이드(200)가 하우징(100)의 외면상에서 일방향을 향해 배치되는 경우, 바람(유체)의 흐름이 블레이드(200)를 중심으로 분리(빨간색 부분)되므로, 헬리데크(H) 측에서 발생되는 바람에 의한 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있다. 다시 말해, 헬리데크(H)를 지지하는 구조물의 주변에서 발생되는 바람의 흐름이 블레이드(200)를 통해 다양한 방향으로 분산됨으로써, 구조물의 용접부나 볼트 체결부에서 발생되는 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있다.4, when a plurality of
스토퍼(300)는 하우징(100)의 적어도 일단부측에 설치되어, 하우징(100)이 지지파이프(P)의 길이방향으로 이동되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(300)는 하우징(100)의 일단부측 파이프(P)에 고정 설치되어, 하우징(100)이 일단 방향으로 이동되는 것을 방지하거나, 하우징(100)의 양단부측 파이프(P)에 고정 설치되어, 하우징(100)이 양단 방향으로 이동되는 것을 방지할 수 있는 것이다.The
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.FIG. 5 is a perspective view showing a transaxial vibration damping device according to a modification of the present invention, and FIG. 6 is a state diagram showing a flow of wind using a transaxial vibration damping device according to a modification of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예로, 복수개의 블레이드(200')는 하우징(100)의 외면상에서 나선형으로 배치될 수 있다. 복수개의 블레이드(200')를 하우징(100)의 외면상에서 나선형으로 배치하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 와유기 진동 감쇄장치의 뒤쪽 공간에서는 와류가 발생되므로, 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, in a modification of the present invention, a plurality of blades 200 'may be arranged spirally on the outer surface of the
도 7은 본 발명의 다른 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 변형예에 따른 와유기 진동 감쇄장치가 적용된 바람의 흐름을 도시한 상태도이다.FIG. 7 is a perspective view showing a transporter vibration damping device according to another modification of the present invention, and FIG. 8 is a state diagram showing a flow of wind applied with the transaxle vibration damping device according to another modification of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수개의 블레이드(200")는 하우징(100)의 외면상에서 서로 다른 높이를 갖도록 배치될 수 있다. 높이(길이)가 서로 다른 블레이드(200")를 하우징(100)의 외면상에 배치하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 바람(유체)의 흐름은 와유기 진동 감쇄장치를 중심으로 V1과 V2의 속도 차이가 발생될 수 있는데, 이렇게 속도 구배 차이가 발생되면, 바람(유체)의 합력이 작아지게 되고, 결국, 공진으로 인한 진동이 감소될 수 있다.7, the plurality of
상술한 바와 같이, 본 발명은 헬리데크를 지지하는 구조물의 주변에서 발생되는 바람의 흐름을 다양한 방향으로 분산하여, 구조물의 용접부나 볼트 체결부에서 발생되는 크랙 손상을 미연에 방지할 수 있고, 헬리데크를 지지하는 지지파이프 상에 블레이드를 회전가능하게 구성하여, 바람이 다양한 방향에서 불어오는 경우에도, 바람의 방향에 관계없이 속도 구배 차이를 발생시켜, 공진에 의한 진동을 줄일 수 있다는 등의 우수한 장점이 있다.As described above, the present invention can disperse the flow of wind generated in the periphery of the structure supporting the helideck in various directions, thereby preventing crack damage caused in the welded portion or the bolted portion of the structure in advance, The blades are rotatably formed on the support pipe for supporting the deck, so that even when the wind is blown in various directions, a velocity gradient difference is generated irrespective of the direction of the wind to reduce vibration due to resonance and the like There are advantages.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiments of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.
100 :하우징 110 :볼베어링
200 :블레이드 300 :스토퍼100: housing 110: ball bearing
200: blade 300: stopper
Claims (6)
상기 복수개의 블레이드홈에 장착되어 바람의 흐름을 분산하는 블레이드를 포함하는 와유기 진동 감쇄장치.A housing rotatably installed on an outer diameter surface of the support pipe and having a plurality of blade grooves spaced apart from the outer surface; And
And a blade attached to the plurality of blade grooves to disperse the wind flow.
상기 지지파이프의 길이방향으로 상기 하우징의 이동을 방지하기 위해, 상기 하우징의 단부를 구속하는 스토퍼를 더 포함하는 와유기 진동 감쇄장치.The method according to claim 1,
Further comprising a stopper restricting an end of the housing to prevent movement of the housing in the longitudinal direction of the support pipe.
상기 하우징의 양단부에는
상기 지지파이프의 원주방향을 따라 상기 하우징을 회전시키기 위한 볼베이링이 마련되는 와유기 진동 감쇄장치.The method according to claim 1,
At both ends of the housing
And a ball bearing for rotating the housing along the circumferential direction of the support pipe is provided.
상기 블레이드는
상기 하우징의 외면상에서 다각도로 배치되는 복수개로 제공되는 와유기 진동 감쇄장치.The method according to claim 1,
The blade
Wherein a plurality of vibration damping devices are provided on the outer surface of the housing at multiple angles.
상기 블레이드는
상기 하우징의 외면상에서 나선형으로 배치되는 복수개로 제공되는 와유기 진동 감쇄장치.The method according to claim 1,
The blade
And a plurality of vibration dampers provided in a spiral manner on the outer surface of the housing.
상기 복수개의 블레이드는
서로 다른 높이를 갖는 수개로 제공되는 와유기 진동 감쇄장치.5. The method of claim 4,
The plurality of blades
The vibration damping device of the present invention is provided with several vibration dampers having different heights.
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2016
- 2016-11-30 KR KR1020160161659A patent/KR101874030B1/en active IP Right Grant
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KR101874030B1 (en) | 2018-07-05 |
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