KR20190125790A - 수상 부유 시설물용 계류장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 길이방향 일단은 수면 상에 부유하는 부유 시설물에 연결되고, 길이방향 타단은 해저에 고정되는 계류 로프, 부유 시설물과 해저 사이에 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 계류 로프를 분리 이격된 상태로 연결하고, 부유 시설물의 움직임에 따라 압축 또는 팽창되는 탄성력을 통해 분리된 계류 로프의 간격을 조절하면서 계류 로프의 장력을 유지하는 복수의 탄성 연결체, 탄성 연결체의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 탄성 연결체가 자중에 의해 압축 상태가 되는 것을 방지하도록 수중에서 탄성 연결체를 부력으로 지지하여, 부유 시설물의 움직임시 탄성 연결체에 의한 계류 로프의 장력을 안정적으로 유지되게 하는 복수의 수중 부력체를 포함하는 수상 부유 시설물용 계류장치를 제공한다.

Description

수상 부유 시설물용 계류장치{Mooring apparatus for floating offshore structure}

본 발명은 수면 상에 부유하는 부유 시설물을 안정적인 부유상태로 유지되게 하는 수상 부유 시설물용 계류장치에 관한 것이다.

일반적으로, 해상 부유 시설물은 해상에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 것으로, 계류된 상태에서 발전, 화석연료의 채취, 생산, 정체, 저장 및/또는 하역 등의 다양한 종류의 일을 하는 것들이 있다. 특히, 해상 부유 시설물은 기능, 구조, 계류 방식 등에 따라 다양한 종류로 분류되고, 있는데, 예를 들면 SEMI(Semi-submersibe), TLP(Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO(Floating, Production, Storage and OFFloading), FSRU 또는 시추용 리그(Rig) 등으로 칭해지는 많은 종류의 해상 부유 시설물이 있다.

한편, 부지 비용, 설치 규모의 제한, 인근 주민 등의 어려움과 같은 여러 가지 이유로 근래 들어 풍력이나 태양광과 같은 발전용도의 해상 부유 시설물에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.

이러한, 발전 설비가 구비된 부유 시설물은 발전효율을 증대시킬 수 있게 수면 상에서 안정적으로 부유하도록 계류장치를 구비한다. 여기서, 계류장치는 앵커를 수면 아래의 바닥에 고정한 상태로 앵커와 부유 시설물을 로프로 연결하나, 이같은 로프를 이용한 계류장치는 부유 시설물에 가해지는 풍 하중 및 파도와 같은 유체력 또는 수위변화에 의해 부유 시설물에 연결되는 로프 단부에 응력이 집중되면서 파손의 위험성을 내재하는 문제점이 있다.

이러한, 선출원된 계류장치를 구비하는 부유 시설물에 관한 기술은, 대한민국공개특허공보 제2009-0028972호(2009.03.20)에 제시된다.

본 발명은, 풍 하중 및 파도와 같은 유체력이 가해지거나 수위변화에도 부유시설물을 안정적인 계류상태로 유지되게 하는 수상 부유 시설물용 계류장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 길이방향 일단은 수면 상에 부유하는 부유 시설물에 연결되고, 길이방향 타단은 해저에 고정되는 계류 로프, 상기 부유 시설물과 해저 사이에 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 계류 로프를 분리 이격된 상태로 연결하고, 부유 시설물의 움직임에 따라 압축 또는 팽창되는 탄성력을 통해 분리된 계류 로프의 간격을 조절하면서 계류 로프의 장력을 유지하는 복수의 탄성 연결체, 상기 탄성 연결체의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 탄성 연결체가 자중에 의해 압축 상태가 되는 것을 방지하도록 수중에서 탄성 연결체를 부력으로 지지하여, 부유 시설물의 움직임시 탄성 연결체에 의한 계류 로프의 장력을 안정적으로 유지되게 하는 복수의 수중 부력체를 포함하는 수상 부유 시설물용 계류장치를 제공한다.

또한, 상기 탄성 연결체는, 상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제1연결판, 한 쌍의 제1연결판 사이를 연결하는 제1연결바로 구성된 제1연결부, 상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제2연결판, 한 쌍의 제2연결판 사이를 연결하는 제2연결바로 구성된 제2연결부를 구비하며, 한 쌍의 제1연결판 중 하나는 한 쌍의 제2연결판 사이에서 제2연결바에 슬라이딩 가능하도록 연결되고, 한 쌍의 제2연결판 중 하나는 한 쌍의 제1연결판 사이에서 제1연결바에 슬라이딩 가능하도록 연결되며, 제2연결바에 슬라이딩 가능하게 연결된 제1연결판과, 제1연결바에 슬라이딩 가능하게 연결된 제2연결판 사이에 설치되어, 제1연결부와 제2연결부에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 수중 부력체는, 수중에서 해저 방향으로 갈수록 수중 부력체의 부력이 순차적으로 더 커지도록 배치할 수 있다.

본 발명에 따른 수상 부유 시설물용 계류장치는, 부유 시설물과 해저 사이를 연결한 계류 로프에 탄성 연결체를 순차적으로 이격되게 복수개를 연결 설치하고, 탄성 연결체의 상측 및 하측에 위치하도록 수중 부력체를 연결 설치한다. 이때 수중 부력체는 탄성 연결체를 수중에서 부력으로 지지함으로써, 탄성 연결체의 자중에 의한 스프링의 압축을 방지하여, 부유 시설물의 수위 변화에 따른 계류 로프의 장력을 지속적으로 유지하면서 부유 시설물의 안정적인 계류상태를 유지되게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유 시설물용 계류장치의 설치상태 구성단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 탄성 연결체의 확대도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 탄성 연결체의 다른 실시예에 따른 구성단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유 시설물용 계류장치의 설치상태 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 수상 부유 시설물용 계류장치는, 계류 로프(100), 탄성 연결체(200), 수중 부력체(300)를 구비하고 있다. 여기서, 부유 시설물(10)은 수면 상에 부유하도록 배치되는 구조물로써, 사각의 평면 형상을 가지는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 수면 상에 부유하도록 배치된 상태에서 상부에 설치될 시설물에 따라 다양한 구조로 설계될 수 있음은 물론이다.

상기 계류 로프(100)는 부유 시설물(10)을 해저에 연결되게 하는 와이어 부재이다. 즉, 계류 로프(100)는 수면 상에 부유하도록 배치된 부유 시설물(10)을 떠내려 가지않고 일정한 위치에서 부유하도록 지지한다. 이러한, 계류 로프(100)의 길이방향 일단은 부유 시설물(10)의 일측에 연결되고, 계류 로프(100)의 길이방향 타단은 해저에 고정되게 설치한다. 여기서, 계류 로프(100)의 길이방향 타단에는 해저에 고정되게 설치할 수 있도록 싱커(110)를 결합 구비할 수 있다.

상기 탄성 연결체(200)는 계류 로프(100)의 장력을 탄성력으로 유지되게 하는 부분이다. 이러한, 탄성 연결체(200)는 부유 시설물(10)과 해저 사이에 배치되도록 계류 로프(100)의 중간부분에 복수개를 상호 이격되게 설치한다. 이때, 탄성 연결체(200)는 계류 로프(100)를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류 로프(100)를 지속적으로 당겨줌으로써 수위가 높아져 부유 시설물(10)이 상승하면 분리된 계류 로프(100) 간 이격이 벌어지도록 허용하여 전체 길이가 신장되게 하고, 수위가 낮아져 부유 시설물(10)이 하강하면 분리된 계류 로프(100) 간 이격을 좁혀주어 전체 길이가 수축되게 하면서 장력을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 한다. 도 2를 참조하면, 탄성 연결체(200)는 제1연결부(210), 제2연결부(220), 스프링(230)을 포함한다. 그리고, 제1연결부(210) 및 제2연결부(220)는 서로 대칭된 형태를 가지면서 상호 겹쳐진 형태로 서로 간에 슬라이딩 진퇴 가능하도록 결합되어 그 겹친 구간의 크고 작음에 따라 신축을 가능하게 한다. 더불어, 스프링(230)은 제1연결부(210) 및 제2연결부(220) 간 겹쳐진 부위의 영역에 설치되어 신장 및 수축시 모두 압축된 상태로 탄성력을 제공한다.

상기 제1연결부(210)는 상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제1연결판(211a,211b)과, 한 쌍의 제1연결판(211a,211b) 사이를 연결 지지하는 제1연결바(212)로 구성된다. 여기서, 한 쌍의 제1연결판(211a,211b) 중 하나, 즉 일측에 배치된 제1연결판(211b)은 이후 설명될 제2연결부(220)의 제2연결판(221a,221b) 사이에서 제2연결바(222)에 슬라이딩 가능하게 삽입상태로 연결된다. 그리고, 타측에 배치된 제1연결판(211a)에는 계류 로프(100)를 연결하기 위한 제1연결고리(213)가 형성된다.

상기 제2연결부(220)는 상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제2연결판(221a,221b)과, 한 쌍의 제2연결판(221a,221b) 사이를 연결 지지하는 제2연결바(222)로 구성된다. 여기서, 한 쌍의 제2연결판(221a,221b) 중 하나, 즉 타측에 배치된 제2연결판(221a)은 제1연결부(210)의 제1연결판(211a,211b) 사이에서 제1연결바(212)에 슬라이딩 가능하게 삽입상태로 연결된다. 그리고, 일측에 배치된 제2연결판(221b)에는 계류 로프(100)를 연결하기 위한 제2연결고리(223)가 형성된다.

상기 스프링(230)은 제2연결바(222)에 슬라이딩 가능하게 연결 설치된 일측의 제1연결판(211b)과 제1연결바(212)에 슬라이딩 가능하게 연결 설치된 타측의 제2연결판(221a) 사이에 설치한다. 여기서, 스프링(230)은 압축시 굴절되는 것을 방지할 수 있도록 제1연결바(212)와 제2연결바(222)에 의해 안내 및 지지될 수 있게 제1연결바(212) 및 제2연결바(222)의 외측을 감싼 상태로 삽입되게 설치한다. 이때, 도 3을 참조하면, 스프링(230)은 복수의 스프링 부재(230a,230b)를 제1연결바(212) 및 제2연결바(222)의 외측에 순차적으로 삽입되게 배치할 수도 있다. 이같이, 스프링(230)이 복수의 스프링 부재(230a,230b)로 구성될 경우, 스프링(230)의 장력 조절을 세밀하게 할 수 있으며, 이때 복수의 스프링 부재는 서로 다른 장력을 가질 수도 있음은 물론이다. 여기서, 스프링(230)은 두 개의 스프링 부재(230a,230b)로 구성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 세 개 이상을 순차적으로 연결되게 구성되게 할 수도 있음은 물론이다.

상기 수중 부력체(300)는 수중에서 탄성 연결체(200)를 부력으로 지지하여, 부유 시설물(10)의 움직임, 즉 부유 시설물(10)의 상승 또는 하강시에 탄성 연결체(200)의 압축 및 팽창이 안정적으로 이루어지게 하면서 탄성 연결체(200)에 의한 계류 로프(100)의 장력을 안정적으로 유지되게 한다. 즉, 수중 부력체(300)는 탄성 연결체(200)를 계류 로프(100)에 상호 이격되게 복수개를 연결되게 설치한 상태에서 탄성 연결체(200)의 자중에 의해 상측에 위치하는 탄성 연결체(200)의 스프링(230)이 압축상태가 되면서 계류 로프(100)의 장력이 느슨해지는 것을 방지하도록 각각의 탄성 연결체(200)를 부력으로 지지하는 역할을 한다.

이러한, 수중 부력체(300)는 부력을 통해 각각의 탄성 연결체(200)를 안정적으로 지지할 수 있도록 각 탄성 연결체(300)의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 계류 로프(100)에 복수개를 연결되게 설치한다.

그리고, 상기 수중 부력체(300)는 탄성 연결체(200)의 자중에 의해 상측에 위치하는 탄성 연결체(200)의 스프링(230)이 압축되는 것을 안정적으로 방지할 수 있도록 수중에서 해저 방향으로 갈수록 부력이 순차적으로 더 커지도록 배치할 수 있다.

이러한, 상기 수중 부력체(300)는 수중에서 부력을 가지는 재질로 이루어진 블럭 구조인 것을 사용하거나, 내부에 공기가 들어찬 통 구조로 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 일 실시예에 따른 수상 부유 시설물용 계류장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 평상시 부유 시설물(10)의 위치가 변경되지 않은 상태, 즉 수위의 변경없는 최초상태의 부유 시설물(10) 부유시, 탄성 연결체(200)는 계류 로프(100) 중간에 복수개가 일렬로 설치되어 계류 로프(100)를 분리 이격된 상태로 연결하고 탄성력에 의하여 분리된 양측의 계류 로프(100)를 지속적으로 당겨준다. 이때, 수중 부력체(300)의 부력을 통해 수중에서 탄성 연결체(200)가 지지된 상태를 유지하면서 탄성 연결체(200)의 자중에 의해 스프링(300)이 압축되지 않게 유지된다.

이렇게, 스프링(300)이 자중에 의해 압축되지 않음으로써, 이후 부유 시설물(10)이 수위의 높아지면서 상승할 경우 분리된 계류 로프(100) 간 이격이 최대한 벌어지도록 스프링(230)의 최대 압축길이를 허용하여 길이가 신장되게 하고, 수위가 낮아져 부유 시설물(10)이 하강하면 분리된 계류 로프(100) 간 이격을 좁혀주도록 스프링(230)의 최대 팽창길이를 허용하여 길이가 수축되게 하면서 계류 로프(100)의 장력을 지속적으로 안정적인 상태로 유지되게 한다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 수상 부유 시설물용 계류장치는, 부유 시설물(10)과 해저 사이를 연결한 계류 로프(100)에 탄성 연결체(200)를 순차적으로 이격되게 복수개를 연결 설치하고, 탄성 연결체(200)의 상측 및 하측에 위치하도록 수중 부력체(300)를 연결 설치한다. 이때 수중 부력체(300)는 탄성 연결체(200)를 수중에서 부력을 통해 지지함으로써, 탄성 연결체(200)의 자중에 의한 스프링(230)의 압축을 방지하여, 부유 시설물(10)의 수위 변화에 따른 계류 로프(100)의 장력을 지속적으로 유지하면서 부유 시설물(10)의 안정적인 계류상태를 유지되게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 부유 시설물 100: 계류 로프
200: 탄성 연결체 210: 제1연결부
220: 제2연결부 230: 스프링
300: 수중 부력체

Claims (3)

1. 길이방향 일단은 수면 상에 부유하는 부유 시설물에 연결되고, 길이방향 타단은 해저에 고정되는 계류 로프와;
   상기 부유 시설물과 해저 사이에 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 계류 로프를 분리 이격된 상태로 연결하고, 부유 시설물의 움직임에 따라 압축 또는 팽창되는 탄성력을 통해 분리된 계류 로프의 간격을 조절하면서 계류 로프의 장력을 유지하는 복수의 탄성 연결체; 및
   상기 탄성 연결체의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 계류 로프에 설치하며, 탄성 연결체가 자중에 의해 압축 상태가 되는 것을 방지하도록 수중에서 탄성 연결체를 부력으로 지지하여, 부유 시설물의 움직임시 탄성 연결체에 의한 계류 로프의 장력을 안정적으로 유지되게 하는 복수의 수중 부력체;를 포함하는 수상 부유 시설물용 계류장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 연결체는,
   상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제1연결판, 한 쌍의 제1연결판 사이를 연결하는 제1연결바로 구성된 제1연결부와,
   상호 마주보는 상태로 이격된 한 쌍의 제2연결판, 한 쌍의 제2연결판 사이를 연결하는 제2연결바로 구성된 제2연결부를 구비하며,
   한 쌍의 제1연결판 중 하나는 한 쌍의 제2연결판 사이에서 제2연결바에 슬라이딩 가능하도록 연결되고, 한 쌍의 제2연결판 중 하나는 한 쌍의 제1연결판 사이에서 제1연결바에 슬라이딩 가능하도록 연결되며,
   제2연결바에 슬라이딩 가능하게 연결된 제1연결판과, 제1연결바에 슬라이딩 가능하게 연결된 제2연결판 사이에 설치되어, 제1연결부와 제2연결부에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 수상 부유 시설물용 계류장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 수중 부력체는, 수중에서 해저 방향으로 갈수록 수중 부력체의 부력이 순차적으로 더 커지도록 배치된 수상 부유 시설물용 계류장치.
   
   
   
   
   
   

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