KR20200033033A - 레그용 토사 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

레그용 토사 제거 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주행 몸체; 상기 주행 몸체에 회전 가능하게 제공되며, 상기 레그와 접촉되어 상기 레그의 연장 방향을 따라 상기 주행 몸체를 이동시키는 구동 휠; 및 상기 주행 몸체로부터 외측으로 돌출 연장되며, 상기 레그에 쌓인 토사를 탈락시키기 위해 회전 가능하게 제공되는 나이프 수단을 포함하는 레그용 토사 제거 장치가 제공될 수 있다.

Description

레그용 토사 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING SOIL FOR LEG OF FLOATING STRUCTURE}
본 발명은 레그용 토사 제거 장치에 관한 것이다.
해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다. 육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.
풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 선체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 선체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 선체를 레그를 따라 들어올린다. 선체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 선체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.
한편, 위와 같이 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물의 다른 예로서, 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)이 있다. 잭업 플랫폼은 시추를 위한 데릭을 포함하며, 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 선체를 레그를 따라 들어올린다. 잭업 플랫폼은 선체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하며, 시추 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.
이러한 부유식 구조물은 잭업 모드에서 레그를 해저에 침투시킨다. 레그의 하단부에는 해저로의 침투를 용이하게 하고 파지력을 높이기 위한 스퍼드캔(Spud-can)이 제공되며, 레그는 스퍼드캔을 해저로 일정 깊이 침투함으로써 해저에 고정된다.
그런데, 종래 부유식 구조물의 경우, 스퍼드캔이 해저면에 고정되면, 주변 토사들이 스퍼드캔의 상부에 쌓이게 되고, 결국, 스퍼드캔의 상부에 위치한 의장품 및 배관 구조에 구조적인 손상을 야기할 수 있다.
이에 스퍼드캔의 상부에 쌓여 고착화된 토사를 제거하기 위한 기술이 요구되고 있다.
특허문헌: 국내 등록특허 10-1524224호 (2015. 5. 22. 등록)
본 발명의 실시예들은, 레그 및 스퍼드캔에 쌓여 있는 토사를 제거할 수 있는 레그용 토사 제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 주행 몸체; 상기 주행 몸체에 회전 가능하게 제공되며, 상기 레그와 접촉되어 상기 레그의 연장 방향을 따라 상기 주행 몸체를 이동시키는 구동 휠; 및 상기 주행 몸체로부터 외측으로 돌출 연장되며, 상기 레그에 쌓인 토사를 탈락시키기 위해 회전 가능하게 제공되는 나이프 수단을 포함하는 레그용 토사 제거 장치가 제공될 수 있다.
또한 상기 주행 몸체는 웨이트 블록을 포함할 수 있다.
또한 상기 주행 몸체는 상기 주행 몸체의 위치를 감지할 수 있는 위치 센서를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 구동 휠은 상기 레그의 랙 기어에 치합 가능한 피니언 기어 형태로 구성될 수 있다.
또한 상기 나이프 수단은, 회전력을 발생시키는 구동부; 일단은 상기 구동부에 연결되고 타단은 상기 주행 몸체의 외부로 연장되며, 상기 구동부에 의해 회전되는 회전축; 및 복수 개가 제공되어 상기 회전축의 타단에 서로 다른 각도를 이루도록 분리 배치되며, 상기 회전축의 회전력을 제공받아 회전되면서 상기 토사를 제거하는 나이프부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 레그 및 스퍼드캔에 쌓여 있는 토사를 신속하고 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치가 레그에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치를 확대하여 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치의 작용을 설명하기 위한 작용 상태도이다.
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.
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.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치(10)에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치(10)는, 주행 몸체(100), 구동 휠(200) 및 나이프 수단(300)을 포함할 수 있다.
주행 몸체(100)는 부유식 구조물이 잭업 모드를 수행함에 따라 레그(20)가 수중에 잠긴 상태에서 레그(20)에 제공되어 레그(20)의 연장 방향(상하 방향)을 따라 이동할 수 있다. 주행 몸체(100)는 해수와 접촉해도 부식되지 않는 내식성 소재로 이루어질 수 있다.
또한 구동 휠(200)은 주행 몸체(100)에 회전 가능하게 제공되는 것으로, 레그(20)와 접촉된 상태에서 회전됨에 따라 주행 몸체(100)를 레그(20)의 연장 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
구동 휠(200)은 구동 모터와 같은 동력원(미도시)과 동력 연결되어 구동될 수 있으며, 동력원의 회전 방향에 따라 정회전 또는 역회전 가능하게 구성될 수 있다. 이에 따라, 구동 휠(200)이 정회전 또는 역회전되면 주행 몸체(100)는 레그(20) 상에서 전진 또는 후진하면서 이동될 수 있다.
이때 구동 휠(200)은 레그(20)에 형성된 랙 기어(21)에 접촉하여 치합되는 방식으로 구동 휠(200)이 랙 기어(21)를 따라 주행 몸체(100)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 구동 휠(200)은 랙 기어(21)에 치합 가능한 피니언 기어 형태로 구성될 수 있다.
구동 휠(200)이 랙 기어(21)에 치합되어 랙 기어(21)를 따라 움직이기 때문에 랙 기어(21)의 나사산과 나사골의 높이차를 구동 휠(200)의 기어 구조가 흡수하므로 랙 기어(21) 상에서 주행 몸체(100)가 이동할 때 주행 몸체(100)의 요동을 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 의하여 토사를 제거할 때 주행 몸체(100)의 지지 반력이 증대되어 구동 휠(200)이 랙 기어(21)에서 미끄러지지 않고 레그(20)에 쌓인 토사에 충분한 힘을 제공할 수 있다.
여기서, 구동 휠(200)은 랙 기어(21)에서 임의로 분리되거나 이탈되지 않도록 자력을 갖는 자석으로 구성될 수 있다. 그러나 구동 휠(200)이 영구 자석으로 이루어지면 항구적인 자력에 의해 주행 몸체(100)를 레그(20)에서 탈거해야 하는 경우에도 탈거가 어려울 수 있기 때문에 구동 휠(200)은 랙 기어(21)에 선택적으로 탈부착 가능하도록 전자석으로 구성될 수 있다.
구동 휠(200)이 전자석으로 구성되는 경우, 전력이 공급되면 구동 휠(200)이 자화되어 랙 기어(21)에 부착되고 부착된 후에도 임의로 랙 기어(21)에서 이탈되지 않는다. 한편, 전력이 차단되면 구동 휠(200)의 자력이 소멸되어 주행 몸체(100)를 랙 기어(21)에서 쉽게 분리할 수 있다.
또한 주행 몸체(100)는 웨이트 블록(110)을 포함할 수 있다. 웨이트 블록(110)은 소정의 무게를 갖는 중량체로 이루어져 주행 몸체(100)에 소정의 하중을 추가적으로 제공할 수 있다.
웨이트 블록(110)은 레그(20)에 쌓인 토사가 수중에서 오랜 시간 경과하면서 레그(20)에 고착되어 잘 떨어지지 않는 경우 큰 하중을 제공하여 토사를 제거할 수 있도록 한다. 즉, 웨이트 블록(110)은 주행 몸체(100)의 하중을 주행 몸체(100)의 자체 하중보다 증가시켜 더 큰 힘으로 레그(20)에 고착된 토사를 제거할 수 있도록 한다.
또한, 주행 몸체(100)는 위치 센서(120)를 더 포함할 수 있다. 위치 센서(120)는 주행 몸체(100)의 위치를 감지하기 위한 것으로, 주행 몸체(100)의 일측에 적어도 하나 이상 제공될 수 있다. 주행 몸체(100)는 GPS, 초음파 센서 및 레이저 센서 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며 앞에서 열거한 센서의 종류 이외에도 주행 몸체(100)의 위치 감지가 가능한 것이라면 다른 종류의 센서도 적용될 수 있다.
위치 센서(120)는 주행 몸체(100)의 위치를 정확하게 감지할 수 있도록 하기 때문에 레그(20)를 따라 이동하는 주행 몸체(100)가 스퍼드 캔(30)의 상부와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
레그(20)의 토사 제거 과정에서 주행 몸체(100)가 레그(20)를 따라 하방으로 이동하다가 레그(20)에 하단부에 도달하면 스퍼드 캔(30)과 충돌할 수 있는데, 이때 위치 센서(120)가 주행 몸체(100)의 위치를 감지하여 주행 몸체(100)가 스퍼드 캔(30)에 근접하면 구동 휠(200)의 구동을 정지시킬 수 있다.
또한 주행 몸체(100)가 레그(20) 상에서 이동할 때 위치 센서(120)의 신호를 별도의 모니터링 장치(미도시)로 모니터링함으로써 현재 주행 몸체(100)의 위치를 간편하게 파악할 수 있다. 나아가 위치 센서(120)의 신호에 의하여 주행 몸체(100)의 이동 궤적을 알 수 있기 때문에 대형 크기의 레그(20)에서 주행 몸체(100)가 지나가지 않은 영역, 즉 토사 제거가 되지 않은 구역을 쉽게 알 수 있다.
한편, 나이프 수단(300)은 주행 몸체(100)에 적어도 하나 이상 제공되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 주행 몸체(100)로부터 외측으로 소정 길이만큼 돌출되게 연장될 수 있다.
나이프 수단(300)은 주행 몸체(100)의 외측 방향을 향하여 돌출 연장될 수 있으며, 주행 몸체(100)가 이동할 때 레그(20)에 쌓인 토사를 용이하게 탈락시킬 수 있도록 회전 가능하게 구성될 수 있다.
구체적으로, 나이프 수단(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 구동부(310), 회전축(320) 및 나이프부(330)를 포함할 수 있다.
구동부(310)는 회전력을 발생시키는 구성으로, 주행 몸체(100)의 내부에 제공될 수 있다. 구동부(310)는 전력에 의해 동작되는 구동 모터로 구현될 수 있으며, 필요에 따라 정회전과 역회전이 가능한 양방향 모터가 사용될 수 있다.
회전축(320)은 구동부(310)로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구성으로서, 회전축(320)의 일단은 구동부(310)에 연결될 수 있다. 또한 회전축(320)의 타단은 주행 몸체(100)의 외부로 연장되어 주행 몸체(100) 밖으로 소정 길이만큼 돌출될 수 있다. 이에 따라 구동부(310)가 회전하면 주행 몸체(100)의 밖으로 돌출된 회전축(320)이 회전하게 된다.
나이프부(330)는 회전축(320)의 회전력에 의해 회전하면서 나이프부(330)가 접촉하는 곳에 쌓인 레그(20)의 토사를 제거할 수 있다. 나이프부(330)는 토사와 접촉하여 회전력에 의해 토사를 분쇄하거나 타격하여 레그(20)에 덩어리 형태로 쌓인 토사를 탈락시킬 수 있다.
이때 나이프부(330)는 하나의 회전축(320)에 복수 개가 제공될 수 있다. 나이프부(330)가 복수 개로 제공되는 경우 나이프부(330)는 회전축(320)의 타단에서 서로 다른 각도를 이루도록 분리되어 배치될 수 있다.
나이프부(330)가 이와 같이 서로 다른 각도로 분리 배치됨에 따라 나이프부(330)가 접촉하게 될 토사와의 접촉 영역이 증대되어 레그(20)에 쌓인 토사를 효율적으로 제거할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 나이프 수단(300)은 주행 몸체(100)에 한 개가 제공될 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개가 제공되는 것도 가능하다. 나이프 수단(300)이 복수 개로 제공되는 경우, 이 나이프 수단(300)은 주행 몸체(100)의 외표면 중 전방으로부터 상방에 이르는 영역 상에서 복수의 개소에 각각 서로 다른 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 따라서, 주행 몸체(100)의 이동 경로 상에 있는 주변 토사를 주행 몸체(100)가 지나가면서 신속하고 효율적으로 제거할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스퍼드 캔(30)이 해저면에 침투하는 과정에서 스퍼드 캔(30)의 주변 토사(M)들이 레그(20)에 쌓이게 되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 토사 제거 장치(10)를 레그(20)의 랙 기어(21)에 부착할 수 있다.
레그용 토사 제거 장치(10)를 랙 기어(21)에 부착하기 위해 구동 휠(200)에 전력을 공급하면 전자석으로 이루어진 구동 휠(200)이 자화되면서 랙 기어(21)에 부착될 수 있다.
구동 휠(200)이 랙 기어(21)에 부착된 상태에서 구동 휠(200)이 구동되면 주행 몸체(100)가 랙 기어(21)를 따라 움직이게 된다. 주행 몸체(100)가 랙 기어(21)를 따라 이동하는 중에 나이프 수단(300)이 회전하면서 레그(20)에 쌓인 토사(M)를 제거할 수 있다.
레그용 토사 제거 장치(10)는 어느 하나의 랙 기어(21)에 쌓인 토사(M)를 제거한 후 구동 휠(200)을 비자화시켜 랙 기어(21)로부터 분리한 다음 다른 랙 기어(21)에 다시 부착하여 해당 랙 기어(21)의 토사(M)를 제거할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 레그용 토사 제거 장치(10)를 여러 개 마련하는 경우, 복수의 랙 기어(21)에 레그용 토사 제거 장치(10)를 각각 부착시켜 레그(20)에 붙은 토사(M)를 신속하게 제거할 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
10 : 레그용 토사 제거 장치
20 : 레그 21 : 랙 기어
30 : 스퍼드 캔
100 : 주행 몸체 110 : 웨이트 블록
120 : 위치 센서
200 : 구동 휠
300 : 나이프 수단 310 : 구동부
320 : 회전축 330 : 나이프부

Claims (5)

  1. 주행 몸체;
    상기 주행 몸체에 회전 가능하게 제공되며, 레그와 접촉되어 상기 레그의 연장 방향을 따라 상기 주행 몸체를 이동시키는 구동 휠; 및
    상기 주행 몸체로부터 외측으로 돌출 연장되며, 상기 레그에 쌓인 토사를 탈락시키기 위해 회전 가능하게 제공되는 나이프 수단;
    을 포함하는, 레그용 토사 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행 몸체는 웨이트 블록을 포함하는, 레그용 토사 제거 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주행 몸체는 상기 주행 몸체의 위치를 감지할 수 있는 위치 센서를 더 포함하는, 레그용 토사 제거 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 휠은 상기 레그의 랙 기어에 치합 가능한 피니언 기어 형태로 구성되는, 레그용 토사 제거 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나이프 수단은,
    회전력을 발생시키는 구동부;
    일단은 상기 구동부에 연결되고 타단은 상기 주행 몸체의 외부로 연장되며, 상기 구동부에 의해 회전되는 회전축; 및
    복수 개가 제공되어 상기 회전축의 타단에 서로 다른 각도를 이루도록 분리 배치되며, 상기 회전축의 회전력을 제공받아 회전되면서 상기 토사를 제거하는 나이프부;
    를 포함하는, 레그용 토사 제거 장치.
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