KR20190080519A - 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치 - Google Patents

해양 구조물 레그의 충돌 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치는 제1 지지벽에 제1 탄성부재에의해 연결된 플랫폼, 상측이 상기 플랫폼에 연결되고, 하측은 제2 지지벽에 제2 탄성부재에 의해 연결된 레그 및 상기 레그와 이격되게 배치되고, 상기 레그와 충돌하여 상기 레그에 충격력을 인가하는 충격 발생 장치를 포함할 수 있다.

Description

해양 구조물 레그의 충돌 시험장치{COLLISION TEST APPARATUS FOR LEG OF OFFSHORE STRUCTURE}
본 발명은 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에 관한 것이다.
잭업 리그(jack-up rig), 시추선(driil ship), 풍력발전기 설치선 등을 포함한 다양한 종류의 해양 구조물은 레그(leg)에 의해 해저면에 지지된 상태로 시추, 풍력 발전등의 작업을 수행하게 된다.
이러한 해상 구조물의 레그 단부에는 일반적으로 스퍼드캔(spud can)이 제공되며, 상기 스퍼드캔(spud can)이 대상 지역 해저면에 삽입 고정됨으로써, 마치 고정식 구조물의 역할을 수행할 수 있다.
해상 구조물의 작업이 끝나고 다른 해역으로 이동이 필요한 때에는 레그 구조물을 해저면에서 분리한 후, 플랫폼의 부력으로 레그를 부상시킨상태에서 이동하게 된다.
한편, 이와 같이 해상 구조물을 해양에 고정시키는 레그의 경우, 파랑, 풍력, 외부 선박과의 충돌위험에 노출될 수 있으며, 설계자는 이러한 충돌상황을 고려하여 해양 구조물의 레그를 설계할 필요가 있다.
다만, 해양 구조물 레그의 경우 크기가 매우 크며, 실제 설치 후에는 설계를 변경하기 어려우므로, 설치 전에 충돌 환경에 대한 상황을 고려하여 설치해야 한다. 따라서 레그의 설치 전 다양한 해양 환경에 따른 레그의 특성을 파악할 수 있는 시험장치에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 다양한 해양 환경에 따른 레그의 특성을 파악할 수 있는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치를 제공하는데 발명의 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치는 레그를 포함하는 해양 구조물을 모사하여 충돌 시험을 수행하는 장치로서, 제1 지지벽, 상기 제1 지지벽과 이격되어 배치되고, 해저면을 모사하도록 제공되는 제2 지지벽, 상기 해양 구조물을 모사하여 제공되는 플랫폼, 상기 제1 지지벽과 상기 플랫폼을 연결하는 제1 탄성부재, 상측이 상기 플랫폼에 연결되는 레그, 상기 레그의 하측과 상기 제2 지지벽을 연결하는 제2 탄성부재 및 상기 레그와 이격되게 배치되고, 상기 레그와 충돌하여 상기 레그에 충격력을 인가하는 충격 발생 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 제1 지지벽은 상기 플랫폼의 수평방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 제2 지지벽은, 상기 레그의 하측에 이격되게 배치되어 상기 레그의 저면과 대향하게 배치되는 제1 벽부 및 상기 레그의 측부와 이격되게 배치되어 상기 레그의 측면과 대향하게 배치되는 제2 벽부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 제2 탄성부재는 상기 제1 벽부와 상기 레그의 저면을 연결하는 수직 탄성부재 및 상기 제2 벽부와 상기 레그의 측면을 연결하는 수평 탄성부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 수직 탄성부재 및 상기 수평 탄성부재의 탄성계수는 상기 레그가 삽입되는 해저면의 상황에 대응하여 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 충격 발생 장치는, 지지축, 일단이 상기 지지축에 회전가능하게 연결된 스윙부 및 상기 스윙부의 타단에 결합되며, 상기 스윙부 회전 시 상기 레그와 충돌하는 충격체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 지지축에는 상기 스윙부의 회전각을 판단하는 각도 스케일이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치에서 상기 충격 발생 장치에서 상기 레그에 충격을 인가하는 경우, 상기 레그의 거동에 대한 자료를 수집하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치는 다양한 해양 환경에 따른 레그의 특성을 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치의 개략 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치의 개략 동작도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)는 실제 해양에 설치되는 해양 구조물의 형상을 모사한 시험장치로서, 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)에서 획득된 데이터는 실제 해양 구조물의 레그 설비에 필요한 데이터로 활용될 수 있다. 이하 에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치의 개략 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)는 제1 지지벽(100), 플랫폼(200), 제1 탄성부재(300), 레그(400), 제2 탄성부재(500), 제2 지지벽(600), 충격 발생 장치(700) 및 센서부(800)를 포함할 수 있다.
플랫폼(200)은 해양 구조물에 있어서 해상에 부유하는 실제 플랫폼에 대응하는 부재일 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)는 실제 해양 구조물을 모사하여 제작된 플랫폼(200) 및 플랫폼(200)에 결합된 레그(400)에 대해 충돌 시험을 수행하여 자료를 수집하고 실제 해양 구조물 건조 시 필요한 데이터를 수집하는 시험장치로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랫폼(200)은 실제 해양 구조물의 플랫폼(200)의 기구적 특징을 수행하도록 구비될 수 있다.
플랫폼(200)은 일측이 제1 지지벽(100)에 제1 탄성부재(300)에 의해 연결될 수 있다. 플랫폼(200)의 타측에는 레그(400)가 결합될 수 있다.
제1 지지벽(100)은 플랫폼(200)의 수평방향으로 배치될 수 있다. 제1 지지벽(100)과 제1 탄성부재(300)는 플랫폼(200)에 의해 레그(400)에 인가되는 외력을 모사하도록 연결될 수 있다. 다시 말해, 실제 해양 구조물에 있어서, 레그는 복수 개가 설치될 수 있으며, 각각의 레그가 플랫폼에 인가하는 외력은 플랫폼을 통해 타 레그에 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)에서는 플랫폼(200)이 제1 지지벽(100)에 제1 탄성부재(300)롤 통해 연결됨으로써 레그(400)에 가해지는 플랫폼(200)의 외력이 모사될 수 있다. 제1 탄성부재(300)의 탄성계수 및 설치 개수는 실제 해양 구조물이 설치되는 환경을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
플랫폼(200)의 타측에는 레그(400)가 결합될 수 있다. 레그(400)는 실제 레그를 소정의 비율로 축소시킨 형상으로 구비될 수 있다.
레그(400)는 플랫폼(200)을 관통하여 구비될수 있다. 플랫폼(200)을 관통한 레그(400)의 일단은 플랫폼(200) 상측으로 노출될 수 있다. 레그(400)의 타단은 플랫폼(200) 하측으로 연장될 수 있으며, 연장된 타단은 제2 탄성부재(500)에 의해 제2 지지벽(600)에 연결될 수 있다.
제2 지지벽(600)과 제2 탄성부재(500)는 실제 레그가 설치되는 해저면을 모사하도록 레그(400)의 타단에 연결될 수 있다. 다시 말해, 레그가 해저면에 삽입된 상태에서 레그에 충돌이 가해지는 경우, 해저면은 레그에 탄성력을 인가하게 되며, 제2 지지벽(600)과 제2 탄성부재(500)는 해저면이 실제 레그에 인가하는 탄성력에 대응하는 탄성력을 제공하도록 레그(400)에 결합될 수 있다.
예를 들어, 제2 지지벽(600)은 레그(400)의 하측에 이격되게 배치되어 레그(400)의 저면과 대향하게 배치되는 제1 벽부(610) 및 레그(400)의 측부와 이격되게 배치되어 레그(400)의 측면과 대향하게 배치되는 제2 벽부(620)를 포함할 수 있다.
또한, 제2 탄성부재(500)는 제1 벽부(610)와 레그(400)의 저면을 연결하는 수직 탄성부재(510) 및 제2 벽부(620)와 레그(400)의 측면을 연결하는 수평 탄성부재(520)를 포함할 수 있다. 수직 탄성부재(510) 및 수평 탄성부재(520)는 서로 수직으로 배치되어 레그(400)에 가해지는 수직방향 탄성력 및 수평방향 탄성력을 모사하도록 구비될 수 있다. 수직 탄성부재(510) 및 수평 탄성부재(520)의 탄성계수 및 설치 개수는 레그가 설치될 해저면의 상황에 대응하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 해저면을 이루는 지반이 상대적으로 연약지반인 경우 수직 탄성부재(510) 및 수평 탄성부재(520)의 탄성계수는 상대적으로 작게 구비될 수 있으며, 지반이 상대적으로 강성지반인 경우, 수직 탄성부재(510) 및 수평 탄성부재(520)의 탄성계수는 상대적으로 크게 구비될 수 있다.
한편, 충격 발생 장치(700)는 레그(400)와 충돌하여 레그(400)에 충격력을 인가하기 위해 구비되는 것으로서 레그(400)와 소정거리 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 충격 발생 장치(700)는 지지축(710) 및 일단이 지지축(710)에 회전 가능하게 연결된 스윙부(720) 및 스윙부(720)의 타단에 결합되며 스윙부(720)의 회전 시 레그(400)와 충돌하는 충격체(730)를 포함할 수 있다.
지지축(710)은 별도의 베이스(S)에 상측으로 연장되게 구비될 수 있다. 다만 지지축(710)은 스윙부(720)가 회전할 수 있는 공간을 제공할 수 있는한 다양한 구조체로 대체 가능하다. 예를 들어, 지지축(710)을 별도의 베이스(S)에 설치하지 않고, 제2 지지벽(600)에 연결하는 것도 가능하다.
지지축(710)에는 스윙부(720)가 회전가능하게 결합될 수 있다. 스윙부(720)는 일단이 지지축(710)에 회전가능하게 힌지결합될 수 있다. 스윙부(720)의 타단에는 스윙부(720)의 회전 시 레그(400)와 충돌하여 레그(400)에 충격력을 인가하는 충격체(730)가 구비될 수 있다.
지지축(710)에는 스윙부(720)의 회전각을 판단하는 각도 스케일(740)이 구비될 수 있다. 사용자는 스윙부(720)가 회전하는 각도 및 충격체(730)의 중량을 조절함으로써 레그(400) 가해지는 충격을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자는 스윙부(720)의 회전각을 조절하여, 레그(400)와 충돌시 충격체(730)의 가속도를 조절할 수 있다.
한편, 레그(400) 및 충격 발생 장치(700)에는 레그(400)의 거동을 관찰하는 센서부(800)가 연결될 수 있다. 센서부(800)는 충격 발생 장치(700)에 의해 레그(400) 충격이 가해지는 경우, 충격 발생 장치(700)로부터 레그(400)에 전달된 충격력 및 레그(400)의 거동에 대한 자료를 수집하여 데이터화 할 수 있다. 이러한 센서부(800)는 마이크로 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다.
이하에서는 도 2를 더 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)의 작동과정에 대해 설명한다.
우선, 사용자는 해양 구조물이 설치될 환경을 고려하여 제1 탄성부재(300) 및 제2 탄성부재(500)의 탄성계수를 설정할 수 있다. 제1 탄성부재(300) 및 제2 탄성부재(500)의 탄성계수에 대한 정보는 센서부(800)에 수신될 수 있다.
사용자는 충격 발생 장치(700)를 가동하여 레그(400)에 충격력을 인가할 수 있다. 여기서, 사용자는 스윙부(720)의 회전각도 및 충격체(730)의 중량을 변경하여 레그(400)에 가해지는 충격력을 조절할 수 있다.
도 2를 기준으로 사용자는 스윙부(720)를 반시계 방향으로 소정각도 회전시켜 위치 에너지를 인가할 수 있다. 이러한 스윙부(720)의 회전은 수작업으로 이루어지거나 모터, 유압 실린더 등 별도의 구동원(미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
스윙부(720)는 반시계 방향으로 회전하면서 레그(400)와 충돌할 수 있으며, 레그(400)에 충격력을 인가할 수 있다. 레그(400)에 충격이 가해지는 경우 센서부(400)는 레그(400)의 거동에 대한 자료를 수신할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치(1)는 실제 환경과 매우 유사하게 레그(400)를 구비하고, 다양한 종류의 충격에 대한 레그(400)의 거동에 대한 자료를 제공함으로써 실제 해양 구조물 설계시 유용하 데이터를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치 100: 제1 지지벽
200: 플랫폼 300: 제1 탄성부재
400: 레그 500: 제2 탄성부재
510: 수직 탄성부재 520: 수평 탄성부재
600: 제2 지지벽 610: 제1 벽부
620: 제2 벽부 700: 충격 발생 장치
710: 지지축 720: 스윙부
730: 충격체 740: 각도 스케일
800: 센서부

Claims (8)

  1. 레그를 포함하는 해양 구조물을 모사하여 충돌 시험을 수행하는 장치로서,
    제1 지지벽;
    상기 제1 지지벽과 이격되어 배치되고, 해저면을 모사하도록 제공되는 제2 지지벽;
    상기 해양 구조물을 모사하여 제공되는 플랫폼;
    상기 제1 지지벽과 상기 플랫폼을 연결하는 제1 탄성부재;
    상측이 상기 플랫폼에 연결되는 레그;
    상기 레그의 하측과 상기 제2 지지벽을 연결하는 제2 탄성부재; 및
    상기 레그와 이격되게 배치되고, 상기 레그와 충돌하여 상기 레그에 충격력을 인가하는 충격 발생 장치;를 포함하는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 지지벽은 상기 플랫폼의 수평방향으로 배치되는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 지지벽은,
    상기 레그의 하측에 상기 레그의 저면과 대향하게 배치되는 제1 벽부; 및
    상기 레그의 측부와 이격되게 배치되어 상기 레그의 측면과 대향하게 배치되는 제2 벽부;를 포함하는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 탄성부재는
    상기 제1 벽부와 상기 레그의 저면을 연결하는 수직 탄성부재; 및
    상기 제2 벽부와 상기 레그의 측면을 연결하는 수평 탄성부재;를 포함하는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 수직 탄성부재 및 상기 수평 탄성부재의 탄성계수는 상기 레그가 삽입되는 해저면의 상황에 대응하여 설정되는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 충격 발생 장치는,
    지지축;
    일단이 상기 지지축에 회전가능하게 연결된 스윙부; 및
    상기 스윙부의 타단에 결합되며, 상기 스윙부 회전 시 상기 레그와 충돌하는 충격체;를 포함하는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 지지축에는 상기 스윙부의 회전각을 판단하는 각도 스케일이 구비된 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 레그 및 상기 충격 발생 장치에 연결되어, 상기 충격 발생 장치에서 상기 레그에 충격을 인가하는 경우, 상기 레그의 거동에 대한 자료를 수집하는 센서부를 더 포함하는 해양 구조물 레그의 충돌 시험장치.


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