KR20200140123A - 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물 및 스퍼드캔의 교체 방법 - Google Patents

Abstract

스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물 및 스퍼드캔의 교체 방법이 소개된다.
이 중에서 부유식 구조물은, 잭업 모드로 운용가능한 선체와, 선체를 해저에 고정하기 위해 선체에 제공되는 레그와, 레그의 단부에 장착 가능한 스퍼드캔과, 스퍼드캔을 레그의 단부에 착탈시키기 위한 착탈수단과, 레그에서 분리된 스퍼드캔을 승강시키기 위한 리프팅 유닛을 포함할 수 있다.

Description

스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물 및 스퍼드캔의 교체 방법{FLOATING STRUCTURE INCLUDING REPLACEABLE SPUDCAN AND METHOD REPLACING SPUDCAN}

본 발명은 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물 및 스퍼드캔의 교체 방법에 관한 것이다.

일반적으로 해상 풍력 발전기는 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. 예컨대, 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 박는다. 이때, 레그의 하단부에는 해저로의 침투를 용이하게 하고 파지력을 높이기 위한 스퍼드캔(Spud-can)이 제공되며, 레그는 스퍼드캔을 해저로 일정 깊이 침투함으로써 해저에 고정된다.

그런데, 해저면의 주변 환경에 맞추어 스퍼드캔을 교체해야 하는 상황이 발생되는 경우, 선박을 수리조선소에 리도킹(re-docking)한 상태에서, 스퍼드캔을 레그에서 분리해야 한다.

이에 선체의 스퍼드캔을 해상에서 간단하게 교체할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

특허문헌: 국내 공개특허 10-2016-0008276호 (2016. 01. 22. 공개)

본 발명의 실시예들은 스퍼드캔을 해상에서 손쉽게 교체할 수 있는 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물 및 스퍼드캔의 교체 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물은, 잭업 모드로 운용가능한 선체; 상기 선체를 해저에 고정하기 위해 상기 선체에 제공되는 레그; 상기 레그의 단부에 장착 가능한 스퍼드캔; 상기 스퍼드캔을 상기 레그의 단부에 착탈시키기 위한 착탈수단; 및 상기 레그에서 분리된 상기 스퍼드캔을 승강시키기 위한 리프팅 유닛을 포함할 수 있다.

이때, 본 발명은 상기 리프팅 유닛에 의해 리프팅된 상기 스퍼드캔에 대한 구속이 가능하고, 상기 스퍼드캔의 교체를 위한 교체 스퍼드캔이 적재되는 바지선을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 리프팅 유닛은 상기 스퍼드캔을 리프팅하기 위해 상기 선체에 설치되는 승강 구동 부재; 상기 스퍼드캔의 상부에 마련되는 승강 고리; 및 상기 승강모터와 상기 승강 고리 사이를 연결하는 와이어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 바지선은 부유 가능한 본체; 상기 본체의 일측단에 마련되고, 상기 레그에서 분리된 상기 스퍼드캔을 견인하기 위한 윈치; 및 상기 본체의 타측단에 마련되고, 상기 교체 스퍼드캔을 홀딩하기 위한 클램퍼를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 스퍼드캔의 교체 방법은, 스퍼드캔을 해면의 상측으로 이동시키는 교체 준비단계; 해면의 상측으로 이동된 스퍼드캔에 리프팅 유닛의 와이어를 결속하는 연결단계; 스퍼드캔을 레그의 단부에서 분리하는 분리단계; 분리된 스퍼드캔을 일측으로 이동시키고, 교체 스퍼드캔을 레그의 단부로 이동시키는 위치 조정단계; 및 교체 스퍼드캔을 레그의 단부에 고정하는 장착단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 해상에서 스퍼드캔을 레그에서 손쉽고 신속하게 교체할 수 있으므로, 스퍼드캔의 교체 필요시, 이에 대한 신속한 대처가 가능하다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 스퍼드캔과 레그의 연결이 볼트를 통해 이루어지므로, 스퍼드캔과 레그 간의 착탈이 손쉽게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔 및 레그 간 착탈수단을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 스퍼드캔이 레그에서 분리되기 전 상태를 도시한 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 스퍼드캔이 레그에서 분리된 상태를 도시한 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 교체 스퍼드캔을 레그에 장착한 상태를 도시한 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.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔 및 레그 간 착탈수단을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 스퍼드캔이 레그에서 분리되기 전 상태를 도시한 상태도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물(10)은, 레그(200)에 장착된 스퍼드캔(300)을 해상에서 신속하고 간단하게 교체할 수 있다.

이러한 부유식 구조물(10)은 선체(100)와, 선체(100)에 승강 가능하게 설치되는 레그(200)와, 레그(200)의 단부에 착탈 가능한 스퍼드캔(300)과, 스퍼드캔(300)을 선택적으로 결합시키기 위한 착탈수단(400)과, 레그(200)에서 분리된 스퍼드캔(300)을 승강시킬 수 있는 리프팅 유닛(500)과, 교체 스퍼드캔(300')을 제공하는 바지선(600)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 선체(100)는 시추 작업을 수행하기 위해 항해 모드(Transit Mode) 및 잭업 모드(Jackup Mode)로 전환될 수 있다. 이 선체(100)에는 잭업 모드 시 해수면으로부터 소정 높이만큼 이격시키기 위해, 선체(100)를 지지할 수 있는 복수의 레그(200)가 구비될 수 있다.

레그(200)는 잭업 모드시 해수면 아래로 하강하여 해저에 침투된 후, 선체(100)를 해수면으로부터 상승시킬 수 있다. 이 레그(200)는 선체(100)를 해저에 안정적으로 고정하기 위해, 선체(100)에 복수개로 이격하여 제공될 수 있다. 그리고 레그(200)의 단부에는 스퍼드캔(300)이 선택적으로 결합될 수 있다.

스퍼드캔(300)은 해저면의 침투하여 고정 가능한 통상의 스퍼드캔과 대응되는 개념으로 이해될 수 있다. 다만, 스퍼드캔(300)은 통상의 스퍼드캔과 달리 레그(200)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 스퍼드캔(300)의 교체가 필요한 경우, 스퍼드캔(300)은 착탈수단(400)을 통해 레그(200)의 단부에서 착탈될 수 있다.

착탈수단(400)은 레그(200)의 단부에 마련되는 고정편(410)과, 스퍼드캔(300)의 상부에서 고정편(410)이 삽입 가능한 공간을 제공하는 장착홈부(420)와, 장착홈부(420)에 삽입된 고정편(410)을 고정하는 고정부재(미도시)로 구성될 수 있다.

예컨대, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에 결합하고자 하는 경우, 레그(200)의 고정편(410)을 스퍼드캔(300)의 장착홈부(420)에 삽입한 상태에서, 고정부재(일 예로, 고정볼트)를 이용하여 고정편(410)을 장착홈부(420)에 고정함으로써, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에 고정할 수 있다. 그리고 스퍼드캔(300)을 레그(200)에서 분리하고자 하는 경우, 고정부재를 고정편(410)에서 분리하고, 고정부재가 분리된 고정편(410)을 장착홈부(420)에서 이탈시킴으로써, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에서 손쉽게 분리할 수 있다.

본 실시예에서는, 고정편(410), 장착홈부(420) 및 고정부재(미도시)로 구성된 착탈수단(400)을 통해, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에 선택적으로 장착하는 구성에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에 선택적으로 장착하기 위한 다양한 구성이 착탈수단이 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.

리프팅 유닛(500)은 레그(200)에서 분리된 스퍼드캔(300)을 승강시키기 위해, 승강 구동 부재(510), 승강 고리(520) 및 와이어(530)를 포함할 수 있다. 여기서, 승강 구동 부재(510)는 스퍼드캔(300)을 리프팅하기 위한 부재로서, 일 예로 모터로서 제공될 수 있다. 또한, 승강 구동 부재(510)는 선체(100), 보다 자세하게, 레그(200)의 승강이 이루어지는 선체(100)의 레그웰에 설치될 수 있다.

그리고 승강 고리(520)는 스퍼드캔(300)의 상부에 마련되는 다수개로 제공될 수 있다. 다수개의 승강 고리(520)는 스퍼드캔(300)의 승강시 스퍼드캔(300)의 안정적인 균형 유지를 위해, 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 와이어(530)는 승강 구동 부재(510)와 승강 고리(520) 사이를 연결하는 로프(체인) 형태로 제공될 수 있다. 이 와이어(530)는, 승강 구동 부재(510)의 승강력을 승강 고리(520)에 전달함으로써, 승강 구동 부재(510)의 작동시, 스퍼드캔(300)이 승강되도록 할 수 있다.

바지선(600)은 잭업 모드를 수행 중인 선체(100)와 충돌하지 않도록 일정한 거리를 유지한 상태에서, 최대한 선체(100)에 근접할 수 있는 소형 선박일 수 있다. 특히, 바지선(600)은 리프팅 유닛(500)에 의해 리프팅된 스퍼드캔(300)을 구속할 수 있고, 스퍼드캔의 교체를 위한 교체 스퍼드캔(300')을 적재할 수 있다.

이러한 바지선(600)은 부유 가능한 본체(610)와, 레그(200)에서 분리된 스퍼드캔(300)을 견인할 수 있는 윈치(620)와, 교체 스퍼드캔(300')을 홀딩하기 위한 클램퍼(630)와, 해상에서 부유가능하도록 본체(610)에 연결되는 부상체(640)를 포함할 수 있다.

이때, 윈치(620)는 본체(610)의 일측단(선단)에 마련될 수 있고, 클램퍼(630)는 본체(610)의 타측단(후단)에 마련될 수 있다. 부상체(640)는 스퍼드캔(300) 또는 교체 스퍼드캔(300')의 저부를 지지하는 에어 튜브 형태로 제공될 수 있다.

이에 따라, 스퍼드캔(300)을 레그(200)에서 분리하여 교체 스퍼드캔(300')으로 교체하고자 하는 경우, 바지선(600)은 선단에 위치한 윈치(620)를 통해 스퍼드캔(300)을 구속한 후, 교체 스퍼드캔(300')이 레그(200)가 위치한 지점에 위치하도록 후단을 레그(200)가 위치한 지점으로 이동시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 스퍼드캔이 레그에서 분리된 상태를 도시한 상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물에서, 교체 스퍼드캔을 레그에 장착한 상태를 도시한 상태도이다.

한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 교체 방법은, 교체 준비단계, 연결단계, 부유단계, 분리단계, 위치 조정단계 및 장착단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 교체 준비단계는, 스퍼드캔(300)을 해면의 상측으로 이동시킨다. 이를 위해, 분리하고자 하는 스퍼드캔(300)이 결합된 레그(200)를 선체(100)에서 올려, 스퍼드캔(300)을 해면에 위치시킨다.

상기 연결단계는, 해면의 상측으로 이동된 스퍼드캔(300)에 리프팅 유닛(500)의 와이어를 결속한다. 이때, 와이어(530)는 스퍼드캔(300)의 승강 고리(520)에 연결한다.

상기 부유단계는, 스퍼드캔(300)의 하부에 부상체(640)를 위치시킨다. 부상체(640)는 스퍼드캔(300)이 해상에서 부유되도록 함으로써, 바지선(600)에 의한 스퍼드캔(300)의 원활한 이동이 가능하다.

상기 분리단계는 스퍼드캔(300)을 레그(200)의 단부에서 분리한다. 이때, 스퍼드캔(300)은 착탈수단(400)을 통해 레그(200)의 단부에서 손쉽게 분리될 수 있다. 그리고 리프팅 유닛(500)의 와이어(530)를 스퍼드캔(300)의 승강 고리(520)에서 분리하고, 바지선(600)의 윈치 와이어를 스퍼드캔(300)의 승강 고리(520)에서 결속한다.

상기 위치 조정단계는 분리된 스퍼드캔(300)을 일측으로 이동시키고, 교체 스퍼드캔(300')을 레그의 단부로 이동시킨다. 여기서, 바지선(600)은 선단에 위치한 윈치(620)를 통해 스퍼드캔(300)을 구속한 후, 교체 스퍼드캔(300)이 레그(200)가 위치한 지점에 위치하도록 후단을 레그(200)가 위치한 지점으로 이동시킬 수 있다.

상기 장착단계는 교체 스퍼드캔(300')을 레그의 단부에 고정한다. 예컨대, 교체 스퍼드캔(300)이 레그(200)의 하단에 정확하게 위치되면, 착탈수단(400)을 통해 교체 스퍼드캔(300)을 레그(200)의 하단에 고정함으로써, 스퍼드캔(300)의 교체 작업을 완료한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실시예들은 해상에서 스퍼드캔을 레그에서 손쉽고 신속하게 교체할 수 있으므로, 스퍼드캔의 교체 필요시, 이에 대한 신속한 대처가 가능하고, 스퍼드캔과 레그의 연결이 볼트를 통해 이루어지므로, 스퍼드캔과 레그 간의 착탈이 손쉽게 이루어질 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.

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.

100 :선체 200 :레그
300 :스퍼드캔 400 :착탈수단
410 :고정편 420 :장착홈부
500 :리프팅 유닛 510 :승강 구동 부재
520 :승강 고리 530 :와이어
600 :바지선 610 :본체
620 :윈치 630 :클램퍼
640 :부상체

Claims (5)

1. 잭업 모드로 운용 가능한 선체;
   상기 선체를 해저에 고정하기 위해 상기 선체에 제공되는 레그;
   상기 레그의 단부에 장착 가능한 스퍼드캔;
   상기 스퍼드캔을 상기 레그의 단부에 착탈시키기 위한 착탈수단; 및
   상기 레그에서 분리된 상기 스퍼드캔을 승강시키기 위한 리프팅 유닛을 포함하는 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리프팅 유닛에 의해 리프팅된 상기 스퍼드캔에 대한 구속이 가능하고, 상기 스퍼드캔의 교체를 위한 교체 스퍼드캔이 적재되는 바지선을 더 포함하는 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 리프팅 유닛은
   상기 스퍼드캔을 리프팅하기 위해 상기 선체에 설치되는 승강 구동 부재;
   상기 스퍼드캔의 상부에 마련되는 승강 고리; 및
   상기 승강모터와 상기 승강 고리 사이를 연결하는 와이어를 포함하는 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 바지선은
   부유 가능한 본체;
   상기 본체의 일측단에 마련되고, 상기 레그에서 분리된 상기 스퍼드캔을 견인하기 위한 윈치; 및
   상기 본체의 타측단에 마련되고, 상기 교체 스퍼드캔을 홀딩하기 위한 클램퍼를 포함하는 스퍼드캔의 교체가 가능한 부유식 구조물.
5. 스퍼드캔을 해면의 상측으로 이동시키는 교체 준비단계;
   해면의 상측으로 이동된 스퍼드캔에 리프팅 유닛의 와이어를 결속하는 연결단계;
   스퍼드캔을 레그의 단부에서 분리하는 분리단계;
   분리된 스퍼드캔을 일측으로 이동시키고, 교체 스퍼드캔을 레그의 단부로 이동시키는 위치 조정단계; 및
   교체 스퍼드캔을 레그의 단부에 고정하는 장착단계를 포함하는 스퍼드캔의 교체 방법.

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