WO2016114478A1 - 반잠수식 해상 구조물 - Google Patents

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WO2016114478A1
WO2016114478A1 PCT/KR2015/012069 KR2015012069W WO2016114478A1 WO 2016114478 A1 WO2016114478 A1 WO 2016114478A1 KR 2015012069 W KR2015012069 W KR 2015012069W WO 2016114478 A1 WO2016114478 A1 WO 2016114478A1
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WO
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buoyancy
semi
control means
fixed
submersible offshore
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Application number
PCT/KR2015/012069
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English (en)
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Inventor
김준용
Original Assignee
김준용
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/04—Fastening or guiding equipment for chains, ropes, hawsers, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B63B43/02—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking
    • B63B43/04—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability
    • B63B43/06—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability using ballast tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2209/00—Energy supply or activating means
    • B63B2209/14—Energy supply or activating means energy generated by movement of the water

Definitions

  • the present invention relates to a semi-submersible offshore structure configured to be used when installing wave power or tidal power facilities alone or in combination with the sea, or to be used as a sofa.
  • the structure provides a structure in which buoyancy acts under the sea level.
  • Anchor assembly that provides a wave power generation system to the structure exposed over the sea surface, and distributes the force by using the pulley principle of the chain or wire through the lower guide roller of the anchor via the upper guide roller
  • the buoyancy means are detachable. Inexpensive and sturdy, thus providing the convenience of maintenance To provide a semi-submersible offshore structure.
  • the 'wave power generator' of the Republic of Korea Patent Publication (A) 10-2010-0047654 (2010.05.10.) Is provided, the configuration of the base and the support is fixed to the upper portion of the seabed, and the support A support post installed in a vertical direction through a height-adjustable connecting portion on the upper side, a floater installed to be slidably coupled to the support post so as to flow in response to the flow of the sea level, and a float through the support post.
  • the apparatus includes a floating fixing unit which is connected to the support post and the floating unit, and is installed on the upper side of the floating fixing unit so as to be opposed to the support post, respectively, connected to the hinge.
  • a first flow gear and a second flow gear which flow in correspondence with organic up and down flow are provided, and the first flow is above the support post.
  • the gear and the second flow gear is coupled through to provide a power generation unit for generating electrical energy in accordance with the up and down flow of the floater.
  • the floating wave driving device of the Republic of Korea Patent Publication (B1) 10-1221453 (2013.01.11.) the configuration of the platform is located between the maximum pore and the maximum height of sea level; A column portion extending to the bottom of the platform; An underwater buoyancy tank connected to an end of the column portion and positioned in the water below the maximum phage; A plurality of motion conversion units installed on the platform; An arm part connected to the motion converting part and extending out of the platform; A water surface buoyancy tank hinged to an end of the arm portion to move the arm portion by an applied wave force; And a driving unit coupled to the platform to receive the rotary motion when the motion of the arm is changed from the motion converter to the rotary motion.
  • the platform and the fixed block is fixed by each of the outer wire fixed cable of which the length is fixed to the fixed cable, there is a problem that the stress is concentrated in the wire may be disconnected.
  • the fixed cable of the strand has to be complicated installation to provide the same tensile force to each cable, there was a problem that the installation cost is high.
  • Patent Document 1 KR 101411500 B1 2014.06.24.
  • Patent Document 2 KR 101221453 B1 2013.01.11.
  • wave and tidal power generation facilities and wind power generation facilities can be installed alone or in combination with the sea, or used as a sofa.
  • One end is fixed to the lifting means installed on the support provided at a height exposed to the surface when the structure is submerged so that the structure is towed to a certain position suitable for wave power and fixed in a stationary state, the other end is fixed to the seabed
  • the structure was formed in a lattice form by connecting unit members formed of a trussed structure to each other.
  • the structure was formed in a lattice form by connecting H beams or rods to each other.
  • the structure formed protruding structures at regular intervals on both sides of the main structure.
  • the second buoyancy control means comprises a buoyancy cylinder made of a metal cylinder, and formed a fixed frame fixed to the structure at the upper edge of the buoyancy cylinder.
  • the second buoyancy control means is composed of a buoyancy cylinder made of a synthetic resin, the outer wire mesh-type support cylinder, the upper edge of the support to form a fixed frame fixed to the structure.
  • the second buoyancy control means comprises a buoyancy tube as a waterproof sheet, covering the wire mesh type support cylinder on the outside, and formed a fixed frame fixed to the structure at the upper edge of the support cylinder.
  • the chain or rope is configured to pass through the upper guide rollers fixed to the structure, and the lower guide rollers fixed to several anchors to increase the traction force.
  • the structure constituting the ninth semi-submersible offshore structure is further provided with reinforcing means;
  • the reinforcement means formed a plurality of support portions on the upper side and the lower side of the structure, and mutually bound the structure and the support portion by the binding means.
  • the tenth first buoyancy control means or the second buoyancy control means was configured detachably with the structure.
  • the semi-submersible offshore structure provided by the present invention since the structure is installed in water, the shaking of the offshore structure can be minimized even in a large wave.
  • the unit member is balanced with the external force in the axial force so that bending and shearing forces are not generated, thereby improving durability of the entire structure.
  • the chain or rope fixing the structure is fixed to the plurality of upper and lower guide rollers in a guided state, and the tensile force is dispersed to secure the structure more securely, and the positive buoyancy of the first and second force adjusting means and the anchor
  • the height of the chain or rope is adjusted to the position where the height of the structure is joined to the wave power generation according to the differences between tides. Maximize your development.
  • the anchor is composed of heavy weights such as several anchors or several concrete structures on the seabed when the seabed geology is soil, sand, sand, etc., and when the seabed geology is rock, it is firmly fixed by using several anchor bolts fixed to the rock. State can be maintained.
  • the structure can be settled on the sea floor or the chain or rope connected to the anchor is separated from the structure to a safe place to prevent the structure from being lost or damaged. have.
  • the tidal power generator and wave power generator can be installed alone or in combination with the semi-submersible offshore structure, the cost of installing the semi-submersible offshore structure can be reduced and the power generation efficiency can be improved.
  • the structure of the structure is simple and the composite pulley principle is applied, the structure can be manufactured at low cost, and the structure of the offshore structure can be maintained by floating the structure to the sea level using the second buoyancy control means.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • Figure 2 is a front view showing a preferred embodiment of the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing a preferred embodiment of the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing another embodiment of the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of a unit member constituting a structure applied to the invention
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a coupling configuration of the first buoyancy control means installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • Figure 7 is a perspective view showing an example using an anchor applied to the chain as a means for fixing the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 8 is a front view of FIG. 7
  • Figure 9 is a perspective view showing an example using an anchor with a rope as a means for fixing the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 10 is a front view of FIG. 9
  • Figure 11 is a perspective view showing an example of combining the second buoyancy control means of the metal barrel configuration provided in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of FIG.
  • Figure 13 is a perspective view showing an example of combining the second buoyancy control means of the synthetic resin container configuration installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of FIG.
  • Figure 15 is a perspective view showing an example of combining the second buoyancy control means of the waterproof seat structure installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG. 15
  • 17 is a front view showing an example in which the tidal power generator is installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • FIG. 18 is a front view showing an example in which the wave power generator is installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • 19 is a front view showing a state in which the reinforcing means is further installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • FIG. 20 is a top view of FIG. 19.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the semi-submersible marine structure provided by the present invention
  • Figure 2 is a front view showing a preferred embodiment of the semi-submersible marine structure provided by the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing a preferred embodiment of the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • the semi-submersible marine structure 1 provided by the present invention is manufactured to be used in a semi-submersible at sea, and the structure 2 and the first buoyancy control means 3 to provide buoyancy to the structure 2 Or a second buoyancy adjusting means 6 and an anchor assembly 4 for fixing the structure 2.
  • the structure 2 has a configuration in which the main structure 21 is located at the center when viewed in a plan view, and the protruding structure 22 is coupled to both sides of the main structure 21 at regular intervals. At this time, between the protrusion structure 22 to maintain the space 23 enough to be securely docked crane vessel for maintenance.
  • the structure (2) but shown in the present invention is composed of a single layer, it is obvious that it can be composed of a multi-layer.
  • the structure 2 of the present invention When the structure 2 of the present invention is provided in a small size, the structure 2 may be manufactured by a method of arranging H beams or rods in a lattice form.
  • the resistance plate may be made of a tent, iron plate, etc., separating the resistance plate when the vessel is docked In order to carry out the duty of the structure (2), the resistance plate should be coupled.
  • This configuration is not shown in detail, but the structure 2 is submerged in the sea and acts as a resistor along with the structure 2 and the first buoyancy control means 3 and the second buoyancy control means 6 to be described later. It is possible to minimize the up and down, left and right shake of the submersible offshore structure (1), when installing a wave power generator is to enable the maximum power wave power generation.
  • the main structure 21 and the protruding structure 22 constituting the structure 2 are formed by connecting the unit members 24 so that the main structure 21 and the protruding structure 22 have a lattice shape when viewed in a plan view.
  • the unit member 24 is configured to have a flat trussed structure (trussed structure) as shown in FIG.
  • the unit member 24 is composed of a truss structure, and the main member 21 and the protruding structure 22 are formed by the method of manufacturing the unit member 24, and the combinations thereof are provided to provide the structure 2, they are perpendicular to the sea level. The bending and shearing force in the direction is minimized to improve the durability of the structure 2 as a whole.
  • the first buoyancy control means (3) and the second buoyancy control means (6) are assembled detachably in the empty space of the structure (2), maintenance can be made easily.
  • Figure 6 shows a cross-sectional view showing a coupling configuration of the first buoyancy control means installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention.
  • the first buoyancy control means 3 is provided in the main structure 21 and the protruding structure 22 constituting the structure 2.
  • the first buoyancy control means may be composed of a metal barrel, a synthetic resin container, a waterproof sheet, etc., it is natural that these materials and other various configurations can be applied.
  • the first buoyancy control means 3 is installed to the edge side of the structure (2).
  • the lower end portion is fitted to the structure 2
  • the fixing piece (3a) is formed on the first buoyancy control means (3) to contact the upper surface of the structure (2) so that the assembly can be made easily
  • the bracket (3b) at the lower end ) To be combined with the structure (2).
  • the fixing piece 3a and the bracket 3b are combined with the structure 2 to selectively provide a bolt and nut, a fixing rod, a close contact type, a band type, and the like so that the fixing piece 3a and the bracket 3b are detachably formed.
  • One embodiment of the first buoyancy control means 3 is composed of a closed tank 31 having a structure for injecting air or injecting water.
  • a water injection valve 32 for injecting water is installed below the tank 31, and a water discharge valve 33 and a drain pump 34 for discharging the internal water to the outside are disposed above the tank 31.
  • the drain pipe 35 installed from the bottom of the tank 31 to the upper side, the upper end of the tank 31 is provided with an air supply pipe 37 having a check valve 36 exposed on the water surface.
  • Such a configuration may be variously modified.
  • Tank 31 is composed of a metal barrel, a synthetic resin container in the state covered with a wire mesh-type support cylinder, or a waterproof sheet and a method of covering the wire mesh-type support cylinder on the outside may be proposed, such as
  • the same configuration is the same as the configuration of the buoyancy cylinder provided by the second buoyancy control means 6 to be described later.
  • the buoyancy is adjusted using the first buoyancy control means (3) of this configuration, when the buoyancy is to be reduced to sink the structure (2) below the sea level (check valve is installed in the air supply pipe (37) Opening the water injection valve 32 in the lower side of the tank 31 in the state of opening 36 will gradually lose buoyancy as water flows into the tank 31.
  • the water injection valve 32 is closed and the check valve 36 and the water discharge valve 33 installed in the air supply pipe 37 are opened.
  • the air amount in the tank 31 increases, so that the buoyancy is increased, thereby causing the structure 2 to rise.
  • Such a configuration can be carried out in a variety of changes, it is possible to maximize the wave power generation by falling and rising of this configuration, this action may be in parallel with the second buoyancy control means (6).
  • the first buoyancy control means 3 is preferably to be installed symmetrically to the main structure 21 and the protruding structure 22 to provide a flatness of the structure (2).
  • Anchor assembly 4 for fixing the structure 2 to a specific position of the sea is installed in the structure 2 to install a support 41 so as to have a height exposed to the sea surface when the structure 2 is in the diving state,
  • the lifting means 42 is installed above the support 41, and one end of the chain 43 or the rope 44 is fixed to the lifting means 42.
  • the rope 44 is fixed to the structure 2 to apply a compound pulley method.
  • Figure 7 shows a perspective view showing an example using an anchor applied to the chain as a means for fixing the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • Figure 8 shows a front view.
  • the lifting means 42 connected to the anchor 46 and the chain 43 is provided with a chain sprocket 50 driven by the lifting motor 49 in front of the chain storage cylinder 48 installed above the support 41.
  • the chain 43 is wound up toward the chain storage cylinder 48 at the forward rotation, and the chain 43 in the chain storage cylinder 48 is lowered to the sea at the reverse rotation.
  • a plurality of upper guide rollers 45 are clustered in the structure 2, and lower guide rollers 47 are installed in the several anchors 46, respectively, and the upper and lower guide rollers 45, 47.
  • the chain 43 can be guided via these.
  • the upper guide rollers 45 are coupled to the roller fixing brackets 45a fixed to the structure 2, and when the structure 2 is manufactured in a small scale, when the user escapes to a safe place during bad weather such as a typhoon, in the structure 2 It can be removed together with the chain (43).
  • the upper side of the support 41 is provided with a chain stopper 51 which is generally used in ships to be able to stop the chain 43.
  • the stopper 51 may be configured to be electronically clamped or unclamped.
  • the anchor 46 is composed of a heavy body such as several anchors or several concrete structures on the seabed when the seabed geology is soil, sand, sand, etc., and when the seabed geology is a rock, several anchor bolts fixed to the rock A method of use may be proposed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example using an anchor to which a rope is applied as a means for fixing a semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 10 is a front view of FIG. 9.
  • the lifting means 42 connected to the rope 44 is provided with a winding drum 52 driven by the lifting motor 49 above the support 41 to forward the rope 44 to the winding drum 52 during forward rotation. It is configured to roll up the rope 44 wound around the winding drum 52 at the time of reverse rotation.
  • a plurality of upper guide rollers 45 are installed in the structure 2, and a plurality of anchors 46 are provided with lower guide rollers 47, respectively, and these upper and lower guide rollers 45, 47 are provided.
  • the ropes 44 can be guided through them.
  • the upper guide rollers 45 are coupled to the roller fixing brackets 45a fixed to the structure 2, and when the structure 2 is manufactured in a small scale, when the user escapes to a safe place during bad weather such as a typhoon, in the structure 2 It can be removed together with the chain (43).
  • the upper side of the support 41 is installed to the rope stopper 53 which is generally used in ships to be able to stop the rope 44.
  • the rope stopper 53 is installed on the upper portion of the support 41, the support member 53b is installed at the lower end of the support 53a fixed to the support 41, and the cylinder 53c is provided at the upper end of the support 53a. ) To press the supporting member 53b and the corresponding pressing member 53d toward the supporting member 53b, and the groove 44 through which the rope 44 passes through the supporting member 53b and the pressing member 53d. It consists of the structure which formed 53e.
  • Rope stopper 53 of this configuration is to operate the anchor assembly 4 to clamp the rope 44 to maintain the position in place without flow in the fixed structure (2).
  • the rope stopper 53 may be made to be fixed and loosened electronically.
  • a six-chain 43 or rope 44 is disposed between the structure 2 and the anchor 46.
  • This configuration is applied to the chain 43 or the rope 44 by dividing the tensile force of the structure connecting the structure 2 and the chain 43 or the rope 44 in one strand, thereby minimizing their cutting concerns. It is possible to secure a stable structure (2), each of the chain 43 or the rope 44 is to be able to achieve the same traction force in a simple configuration without a complex adjustment device.
  • the size of the semi-submersible offshore structure 1 configured as described above is small, there may be provided a method of escaping to a safe place during bad weather such as a typhoon, or submerging on the sea floor, and lifting when it is submerged on the sea floor.
  • the means 42 and the control room 210 described later are manufactured in a sealed case.
  • a second buoyancy control means 6 may be added to the semi-submersible offshore structure 1 of the present invention.
  • the second buoyancy control means 6 is installed in the space 61 of the structure 2 formed in a lattice shape, may be installed in all or part of the main structure 21 and the protruding structure 22, the structure (2) ) Provides the functionality to be configured to float above sea level for maintenance.
  • Tidal power generation may be tidal power generation by installing the first buoyancy control means (3) and the second buoyancy control means (6), respectively.
  • the second buoyancy control means (6) together with the first buoyancy control means (3) provides positive buoyancy force to push the structure (2) over the water, and the structure 2 is the wave force by the traction force of the anchor 46 in the water Maintain a height suitable for power generation. Therefore, when the wave power generator 200 is installed in the structure 2 of the semi-submersible offshore structure 1 as shown in FIG. 18, wave power generation can be performed smoothly.
  • the second buoyancy control means 6 is equipped with a suitable sensor, such as the first buoyancy control means (3) by the intake and discharge of air and water in conjunction with the control device is made of mechanical (including electrical control, etc.). It is natural to be able to.
  • the structure 2 by allowing the entire structure 2 to be exposed on the water surface in a way that raises the buoyancy to the maximum during maintenance of the semi-submersible offshore structure 1 of the present invention. It is possible to effectively perform maintenance.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an example in which a second buoyancy control means of a metal barrel structure installed in a semi-submersible offshore structure provided by the present invention is coupled
  • FIG. 12 is a sectional view of FIG.
  • the second buoyancy control means 6 is composed of a metal cylinder as shown in FIGS. 11 and 12, a fixed frame 63 is formed at an upper edge of the sealed buoyancy cylinder 62 that is inserted into the space, and the fixed frame 63 is formed.
  • the structure 2 is detachably attached to the structure 2 by a method of fixing the bolt and the nut to the structure 2 by a combination means.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating an example in which a second buoyancy control means of a synthetic resin container structure is installed in a semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • FIG. 14 is a sectional view of FIG. 13.
  • the support member is arranged by an external lattice of the sealed buoyancy cylinder 64 embedded in the space 61 on the structure 2. It is embedded in the support cylinder 65, to form a fixed frame (65a) on the upper edge of the support cylinder 65, and to fix the fixed frame (65a) to the structure (2) by fixing means combining the bolt and nut It is to be detachably configured with the structure 2 by the method.
  • the buoyancy cylinder 64 may be provided by combining a plurality of synthetic resin cylinders manufactured in a small size in consideration of the mold of the synthetic resin cylinder and manufacturing convenience, and inserting the synthetic resin cylinder into the support cylinder 65.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an example in which the second buoyancy control means of the waterproof seat structure installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention is coupled
  • FIG. 16 is a sectional view of FIG. 15.
  • a fixed frame (65a) is formed at the top, the support cylinder 65 formed by arranging the support members in a grid is fitted in the space 61, and the fixed frame (65a) to the structure 2 to combine the bolt and nut It is fixed by one fixing means, and the support sheet 65 is embedded in the waterproof sheet buoyancy tube 66.
  • the waterproof sheet buoyancy cylinder (66) forms a binding sheet (66a) in the vertical direction (or horizontal direction) and the waterproof sheet for coupling with the support cylinder 65, and the support rod (65b) to the binding sheet (66a) Insert, and forming a screw hole in the support rod (65b) to be fixed by the method of fastening the bolt assembled on the support cylinder (65) side.
  • This configuration is to provide the functionality to maintain the buoyancy cylinder 66 shape of the waterproof sheet configuration. In some cases, it is natural that the binding sheet can be bonded to the waterproof sheet buoyancy tube 66 without using the supporting rod 65b.
  • the second buoyancy control means 6 is selectively provided with a bolt and nut, a fixed rod, a close contact type, a band type, etc. Consists of.
  • the buoyancy cylinder 62 of FIG. 11, the buoyancy cylinder 64 of the synthetic resin configuration of FIG. 13, or the buoyancy cylinder 66 of the waterproof sheet configuration of FIG. 15 are injected with water downward or discharged to the outside.
  • the water valve 67 is installed, and an air supply pipe 68 connected to the air supply means is installed above the waterproof seat buoyancy cylinder 66.
  • An air control valve 69 is installed in the middle of the air supply pipe 68.
  • a branch pipe 70 is formed between the air control valve 69 and the waterproof seat buoyancy cylinder 66, and the drain valve 71 is formed thereon.
  • the outer shape is formed in a rectangular shape, although not shown, it is natural that it can be configured in a cylindrical shape or the like.
  • buoyancy tank 62 or 64 is waterproofed through the water valve 67. Water is introduced into the seat buoyancy tube 66 and air is discharged through the drain valve 71 to gradually lose buoyancy.
  • the air supply valve (69) and the water valve (67) is turned on and the drain valve (71) installed in the branch pipe (70) is turned off.
  • the semi-submersible offshore structure 1 of the present invention together with the first buoyancy control means 3 can provide a more stable lifting function.
  • the height adjustment suitable for wave power generation is based on the positive buoyancy of the first buoyancy control means 3 and the second buoyancy control means 6 and the change of the water level due to the difference between tides due to the traction force according to the length of the anchor chain or rope. It is possible to provide a height suitable for wave power generation. At this time, it is natural to provide a height suitable for wave power generation by the sensor.
  • FIG. 17 is a front view showing an example in which an tidal power generation apparatus is installed in a semi-submersible offshore structure provided by the present invention, which is an upper or lower side or an up and down side of the semi-submersible offshore structure 1. It can be operated in areas with high tidal force by installing).
  • the first buoyancy control means (3) and the second buoyancy control means (6) may be used, but these may be installed alone, respectively.
  • FIG. 18 is a front view showing an example in which a wave power generator is installed in a semi-submersible offshore structure provided by the present invention, which is installed on the upper side of the structure 2 to operate at sea. In this case, it acts as a sofa bed to minimize the waves to the shore.
  • a marker 220 to confirm the exact position with the control room 210 in a waterproof configuration.
  • FIG. 19 is a front view showing a state in which the reinforcing means is further installed in the semi-submersible offshore structure provided by the present invention
  • Figure 20 is a plan view of FIG.
  • a plurality of support portions 81 are formed on the upper side and the lower side of the structure 2 constituting the semi-submersible offshore structure 1, and the structure 2 and the support portion 81 are formed by chains or wire ropes.
  • the reinforcing means 8 which mutually binds with the binding means 82, etc. is further provided. It is a matter of course that the reinforcing means 8 can be added to the structure 2 and the first buoyancy control means 3.
  • the structure 2 may be prevented from being distorted or warped, and the structure may be firmly and at a low price to withstand surges such as tsunamis. 2) can be produced and distributed.
  • the wave power generation device 200 can be used without fixing the structure 2 of the semi-submersible offshore structure 1 to a concrete structure located on the sea bottom, the first buoyancy control means (3) and the positive buoyancy of the second buoyancy control means (6) and the semi-submersible offshore structure (1) by using the traction force of the chain 43 or the rope 44 of the anchor 46 easily installed through the method It can provide optimum wave power generation.
  • the structure 2 acts as a resistor by underwater resistance, friction resistance, buoyancy, gravity, first buoyancy control means 3, and A method of installing the wave power generator 200 in the semi-submersible offshore structure 1 of the second buoyancy control means 6 may be proposed, the first buoyancy control means (3) and the second buoyancy control means (6) By adjusting the buoyancy of the structure (2) can be adjusted to the underwater position of the optimum wave power generation.
  • the above-described method can be selected according to the sea conditions, that is, the difference between tides, the topography of the seabed, the depth of the seabed, and the like.
  • the first buoyancy control means (3) and the second buoyancy control means (6) may be used, but these may be installed alone, respectively.
  • the present invention relates to a semi-submersible offshore structure configured to be used when installing wave power or tidal power generation facilities alone or in combination with the sea, or used as a sofa, there is industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 파력이나 조력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치할 때 사용하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구성한 반잠수식 해상 구조물에 관한 것으로서, 트러스 구조로 이루어진 단위부재를 서로 연결하여 격자형으로 형성된 구조체와; 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록 구조체의 상측과 하측으로 돌출되도록 설치되며 공기와 물을 가감하여 부력을 조절하도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단 및 제2부력조절수단과; 상기 구조체가 해상의 일정 위치에 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체에 설치된 인양수단에 일단이 고정되며, 타단이 해저에 고정 상태로 설치되는 앵커를 경유하여 구조체에 고정한 체인 또는 로프로 구성되는 앵커어셈블리를 포함하도록 구성한 것이다.

Description

반잠수식 해상 구조물
본 발명은 파력이나 조력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치할 때 사용하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구성한 반잠수식 해상 구조물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조물을 해수면 아래에서 부력이 작용하는 구조체를 제공하고, 해수면 위로 노출된 구조물에 파력발전설비 등을 설치하며, 복합도르래 원리를 이용하여 힘을 분산시켜는 구조로 체인 또는 와이어가 상부가이드롤러를 경유하여 앵커의 하부가이드롤러를 경유하는 앵커어셈블리를 설치함으로 해서 태풍 등의 악조건에서 견딜 수 있는 견고한 고정 상태를 제공할 수 있게 하고, 소파제 역할을 하여 파고를 감소시키는 역할도 함께 하는 다양한 기능성을 복합적으로 제공하며, 부력수단을 탈부착식으로 구성함으로 해서 유지보수의 편리성을 제공하는 저렴하고 튼튼한 반잠수식 해상 구조물을 제공코자 하는 것이다.
해양에서의 신재생에너지 개발과 관련하여 파력, 조력, 풍력 등의 자연 에너지를 이용한 다양한 발전 시스템들이 개발되고 있다. 이들 발전 시스템의 에너지변환장치는 최적의 효율을 찾아 해수면 위 또는 아래에 위치하게 되며, 고정식/부유식 등 다양한 방법으로 고정된다.
대표적인 예로는 대한민국 등록특허공보(A)10-2010-0047654호(2010.05.10.)의 '파력발전장치'가 제공되고 있으며, 이의 구성은 해저면의 상부에 고정 설치되는 받침부와, 상기 받침부의 상측에 높이조절이 가능한 연결부를 통하여 수직방향을 이루게 설치되는 지지포스트와, 상기 지지포스트에 상,하 슬라이딩 가능하게 결합 설치되어 해수면의 유동에 대응되게 유동되는 부유기와, 상기 지지포스트를 통하여 부유기가 원활하게 상,하 유동되게 하기 위하여 상기 지지포스트와 부유기에 연결 설치되는 부유기고정부를 포함하고, 상기 부유기고정부의 상측에는 상기 지지포스트를 중심으로 대향되게 각각 설치되되, 힌지 연결되어 상기 부유기의 상,하 유동에 대응되게 유동되는 제1유동기어 및 제2유동기어가 구비되고, 상기 지지포스트의 상측에는 상기 제1유동기어 및 제2유동기어가 관통 결합되어 상기 부유기의 상,하 유동에 따라 전기적 에너지를 생성하는 발전부가 구비되도록 한 것이다.
상기한 선행기술의 경우 해저면에 받침부를 고정설치하고, 이에 지지스포트를 고정해야 하므로 시공이 어렵고 설치비용이 많이 소요되는 등의 어려움이 있다. 또한 구조물의 유지 보수가 수중에서 이루어져야 하는 바, 유지보수에 따른 비용도 상승하게 되는 문제점이 있었다.
다른 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1221453호(2013.01.11.)의 부유식 파력구동장치가 제안되고 있으며, 이의 구성은 해수면의 최대 파고와 최대 파저 사이에 위치한 플랫폼; 상기 플랫폼의 하부로 연장된 컬럼부; 상기 컬럼부의 단부에 연결되고, 상기 최대 파저 아래의 수중에 위치한 수중부력탱크; 상기 플랫폼에 설치된 다수의 운동변환부; 상기 운동변환부에 연결되고 상기 플랫폼의 외측으로 연장된 암부; 상기 암부의 단부에 힌지 결합되고, 작용받은 파력에 의해 상기 암부를 운동시키는 수면부력탱크; 및 상기 암부의 운동이 상기 운동변환부에서 회전 운동으로 변화될 때, 상기 회전 운동을 전달 받을 수 있도록 상기 플랫폼에 결합된 구동부를 포함하는 구성으로 제공되고 있다.
상기한 선행기술의 경우 플랫폼 등의 구조물이 해수면 위에 노출되는 구성으로 파고의 높이에 유동성을 제공하기가 어렵고 특히 태풍 등의 기상에서 쉽게 파손될 염려가 있는 구성이다.
또한 플렛폼과 고정블록이 고정케이블에 길이가 제한되는 각각의 외줄 고정케이블에 의해 고정되는 것으로 와이어에 응력이 집중되어 단절될 염려도 있는 등의 문제점이 있었으며, 고정케이블로 연결하는 구성으로, 특히 여러 가닥의 고정케이블을 설치하는 경우 각 케이블에 동일한 인장력을 제공하기 위해 복잡하게 설치해야 하므로 설비비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
<선행기술문헌>
(특허문헌 1) KR 101411500 B1 2014.06.24.
(특허문헌 2) KR 101221453 B1 2013.01.11.
이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 파력이나 조력발전설비 및 풍력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구조체와 제1부력조절수단 또는 제2부력조절수단의 부력이 단독 또는 복합적으로 작용하는 반잠수식 해상구조물을 제공하되, 복합도르래방식을 이용하여 힘을 분산시켜는 간단한 구조로 체인이나 와이어가 구조체의 상부가이드롤러를 경유하여 수개의 앵커에 하부가이드롤러를 경유하는 앵커어셈블리를 설치함으로 해서 견고한 고정 상태를 제공할 수 있게 하여, 파력발전장치용으로 사용하면서, 해일 등 큰 파도에서도 해상구조물이 소파제 역할도 함께 하는 다양한 기능성을 복합적으로 제공하며, 제1,2부력조절수단을 탈부착식으로 구성함으로 해서 유지보수의 편리성을 제공하며, 구조체를 결속수단으로 상호 결속하여 저렴하고 튼튼한 반잠수식 해상 구조물을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
과제 해결수단으로 본 발명에서는 첫째 격자형으로 형성된 구조체와; 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중에 떠 있을 수 있도록, 구조체의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단 또는 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록 구조체의 하측으로 돌출되도록 설치되고 공기와 물을 가감하여 부력을 조절하는 복수의 제2부력조절수단과; 상기 구조체가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체에 설치된 인양수단에 일단이 고정되며, 타단이 해저에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor)를 경유하여 구조체에 고정한 체인 또는 로프로 구성되는 앵커어셈블리를 포함하도록 구성하였다.
둘째 상기 구조체는 트러스 구조(trussed structure)로 이루어진 단위부재를 서로 연결하여 격자형으로 형성하였다.
셋째 상기 구조체는 H빔 또는 봉을 서로 연결하여 격자형으로 형성하였다.
넷째 상기 구조체는 메인구조체 양측에 일정간격으로 돌출구조체를 형성하였다.
다섯째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 금속통으로 구성하고, 부력통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.
여섯째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 합성수지통으로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌우며, 지지통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.
일곱째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 방수시트로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌우며, 지지통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.
여덟째 상기 체인 또는 로프는 구조체에 고정한 상부가이드롤러들과, 수개의 앵커에 고정된 하부가이드롤러들을 경유하도록 구성하여 견인력을 높일 수 있도록 하였다.
아홉째 반잠수식 해상 구조물을 구성하고 있는 구조체에는 보강수단을 더 마련하되; 상기 보강수단은 구조체 상측과 하측으로 복수의 지지부를 형성하고, 상기 구조체와 지지부를 결속수단으로 상호 결속하였다.
열 번째 상기 제1부력조절수단 또는 제2부력조절수단은 구조체와 탈착식으로 구성하였다.
본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 사용하는 경우 구조체가 수중에 설치되므로 큰 파도에서도 해상 구조물의 흔들림을 최소화 할 수 있다.
또한 구조체가 트러스 구조의 단위부재를 이용하여 격자형으로 되므로 단위부재는 축방향력으로 외력과 평형하여 휨·전단력은 생기지 않게 되므로 구조체 전체의 내구성을 향상시키게 된다.
구조체를 고정하고 있는 체인 또는 로프가 복수의 상,하부가이드롤러에 유도상태로 고정되는 것으로, 인장력이 분산되어 구조체를 보다 안전하게 고정할 수 있고, 제1,2력조절수단의 양성부력과 앵커의 체인이나 로프의 견인력에 의하여 반잠수식 해상 구조물의 지지대가 해저면에 고정된 것과 같은 작용으로 조수간만의 차이에 따라서 구조체의 높이를 파력발전에 접합한 위치로 체인 또는 로프의 길이를 조절하여 파력발전을 극대화 할 수 있다.
앵커는 해저 지질이 흙, 뻘, 모래 등일 때 해저에 수개의 닻 또는 수개의 콘크리트 구조물과 같은 중량체로 구성하여 사용하고, 해저 지질이 암반인 경우 암반에 고정되는 수개의 앵커볼트를 이용하여 견고한 고정 상태를 유지할 수 있다.
소규모 제작도 가능하며, 태풍 등의 기상악화시 구조체를 해저에 침하시키거나, 구조체에서 앵커와 연결되어 있는 체인 또는 로프를 분리한 상태로 안전한 장소로 피항하여 구조체가 유실 혹은 파손되는 것을 방지할 수 있다.
큰 파도가 해안으로 밀려드는 것을 파력발전으로 상쇄시키는 소파제 역할을 하여 해안 침식등의 문제를 해결할 수 있으며, 해상양식장이나 해상 접안시설 등도 보호하고 해일 등 큰 파도에서는 반잠수식 해상 구조물이 소파제 역할을 하여 피해를 줄일 수 있다.
반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치와 파력발전장치를 단독 또는 복합설치하여 운용할 수 있으므로 반잠수식 해상 구조물 설치에 따른 비용을 절감할 수 있고, 발전 효율성을 높일 수 있는 것이다.
구조체의 구성이 간단하고 복합도르래 원리를 적용한 구성이므로 저렴한 비용으로 제작이 가능하며, 제2부력조절수단을 이용하여 구조체를 해수면으로 부상(浮上)시켜 해상구조물 유지보수 등을 자체적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도
도 3은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 평면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 다른 실시례를 보인 외형 사시도
도 5는 발명에 적용된 구조체를 구성하는 단위부재의 예를 보인 사시도
도 6은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 제1부력조절수단의 결합 구성을 보인 단면도
도 7은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 체인이 적용된 앵커를 사용한 예를 보인 사시도
도 8은 도 7의 정면도
도 9는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 로프가 적용된 앵커를 사용한 예를 보인 사시도
도 10은 도 9의 정면도
도 11은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 금속통 구성의 제2부력조절수단를 결합한 예를 보인 사시도
도 12는 도 11의 단면도
도 13은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 합성수지통 구성의 제2부력조절수단를 결합한 예를 보인 사시도
도 14는 도 13의 단면도
도 15는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 방수시트 구성의 제2부력조절수단를 결합한 예를 보인 사시도
도 16은 도 15의 단면도
도 17은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도
도 18은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 파력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도
도 19는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 보강수단을 더 설치한 상태를 보인 정면도
도 20은 도 19의 평면도
이하 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도, 도 3은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 평면도를 도시한 것이다.
본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물(1)은 해상에서 반잠수식으로 사용될 수 있도록 제작된 것으로서, 구조체(2)와, 구조체(2)에 부력을 제공하는 제1부력조절수단(3) 또는 제2부력조절수단(6)과, 구조체(2)를 고정하는 앵커어셈블리(4)를 포함하는 기본 구성을 갖는다.
상기 구조체(2)는 평면에서 볼 때 중앙에 메인구조체(21)가 위치하고, 메인구조체(21)의 양측에 일정간격으로 돌출구조체(22)를 결합한 구성으로 이루어진다. 이때 돌출구조체(22) 사이에는 유지 보수를 위한 크레인 선박이 안전하게 접안할 수 있을 정도의 공간(23)이 유지될 수 있도록 한다. 또한 상기 구조체(2)의 경우 본 발명에서는 단층으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 복층으로 구성할 수 있음은 당연하다.
본 발명 구조체(2)를 소형으로 제공하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 H빔이나 봉 등을 격자형으로 배열 구성하는 방법으로 제작할 수도 있다.
상기 이웃하는 돌출구조체(23) 사이에는 도시되지 않았지만 파력발전을 원활히 할 수 있도록 하는 저항판이 결합될 수 있으며, 저항판은 천막, 철판 등으로 제작될 수 있고, 선박이 접안할 때 저항판을 분리하고, 구조체(2) 본연의 임무를 수행코자 할 시에는 저항판을 결합토록 한다. 이러한 구성은 상세히 도시되지는 않았지만 구조체(2)가 해상에 잠수된 상태에서 구조체(2)와 후술할 제1부력조절수단(3) 및 제2부력조절수단(6)과 함께 저항체 역할을 하여 반잠수식 해상 구조물(1)의 상하 좌우의 흔들림을 최소할 수 있는 것으로, 파력발전장치를 설치하는 경우 최대효율의 파력발전이 가능하게 되는 것이다.
상기 구조체(2)를 구성하고 있는 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)는 단위부재(24)를 연결하여 구성한 것으로 평면에서 볼 때 격자형으로 구성되도록 한다.
상기 단위부재(24)는 도 5에 도시된 바와 같이 평면 트러스 구조(trussed structure)를 갖도록 구성한 것이다. 트러스 구조로 단위부재(24)를 구성하고, 단위부재(24)로 제작하는 방법으로 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)를 구성하고 이들을 조합하여 구조체(2)를 제공할 경우 해수면과 직각방향으로 휨·전단력이 생기는 것을 최소화 하여 구조체(2) 전체의 내구성을 향상시키게 된다. 또한 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)이 구조체(2)의 빈공간에 탈부착 가능하게 조립되므로 유지 보수가 간편하게 이루어질 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 제1부력조절수단의 결합 구성을 보인 단면도를 도시한 것이다.
구조체(2)를 구성하는 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)에는 제1부력조절수단(3)을 설치한다. 제1부력조절수단은 금속통, 합성수지통, 방수시트 등으로 구성될 수 있으며, 이들 재질과 다른 다양한 구성이 적용될 수 있음은 당연하다.
제1부력조절수단(3)은 구조체(2)의 가장자리 측으로 설치한다. 또한 구조체(2)에 하단부가 끼워지며, 조립이 간편하게 이루어질 수 있도록 구조체(2)의 상부면에 접하도록 제1부력조절수단(3)에 고정편(3a)을 형성하고, 하단부에 브래킷(3b)을 형성하여 구조체(2)와 결합토록 한다. 상기 고정편(3a)과 브래킷(3b)을 구조체(2)와 결합하는 구성으로는 볼트와 너트, 고정봉, 밀착식, 밴드식 등을 선택적으로 제공하여 구조체(2)와 탈착식으로 구성한다.
제1부력조절수단(3)의 일 실시례로는 공기를 주입하거나 물을 주입하는 구조를 갖는 밀폐된 탱크(31)로 구성된다. 탱크(31)의 아래쪽으로 물을 주입하는 물주입밸브(32)가 설치되며, 탱크(31)의 위쪽에는 내입되어 있는 물을 외부로 배출하는 물배출밸브(33) 및 배수용 펌프(34)가 탱크(31)의 바닥에서 상부쪽으로 설치된 배수관(35)에 설치되며, 탱크(31)의 상단에는 수면위에 노출되어 있는 체크밸브(36)가 구비된 공기공급관(37)을 설치한다. 이와 같은 구성은 다양하게 변경 실시될 수 있다.
탱크(31)는 금속통으로 구성하거나, 합성수지통으로 구성한 상태로 외부에 철망타입 지지통을 씌워 구성하거나, 방수시트로 구성하고 외부에 철망타입 지지통을 씌워 구성하는 방법 등이 제안될 수 있으며, 이와 같은 구성은 후술할 제2부력조절수단(6)에서 제공하는 부력통의 구성과 동일한 구성이다.
이러한 구성의 제1부력조절수단(3)을 이용하여 부력을 조절하는 방법으로, 부력을 줄여 구조체(2)를 해수면 아래로 가라앉히고자 할 시에는 공기공급관(37)에 설치되어 있는 체크밸브(36)를 개방한 상태에서 탱크(31) 하측의 물주입밸브(32)를 개방하면 탱크(31) 내부로 물이 유입되면서 부력을 점차 상실하게 되는 것이다. 그리고 부력을 높여 구조체(2)를 상승시키고자 할 시에는 물주입밸브(32)를 닫고 공기공급관(37)에 설치되어 있는 체크밸브(36)와 물배출밸브(33)를 개방한 상태에서 배수용 펌프(34)를 가동하여 탱크(31) 내부의 물을 펌핑하면 탱크(31) 내부의 공기량이 증가하면서 부력이 높아지게 되고 그로 인해 구조체(2)가 상승하게 되는 것이다. 이와 같은 구성은 다양하게 변경 실시될 수 있으며, 이러한 구성의 하강과 상승으로 파력발전을 극대화 할 수 있는 있으며, 이러한 작용은 제2부력조절수단(6)과 병행할 수도 있다.
제1부력조절수단(3)은 구조체(2)의 평탄도를 제공할 수 있도록 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)에 대칭으로 설치토록 함이 바람직하다.
상기 구조체(2)를 해상의 특정 위치에 고정하는 앵커어셈블리(4)는 구조체(2)에 설치되어 구조체(2)가 잠수 상태일 때 해수면에 노출되는 높이를 갖도록 지지체(41)를 설치하고, 지지체(41) 상측으로 인양수단(42)을 설치하며, 인양수단(42)에는 체인(43) 또는 로프(44)의 일단을 고정한다. 이때 구조체(2)에 설치된 인양수단(42)의 일단에 고정된 상부가이드롤러(45)들을 경유하고 수개의 앵커(anchor;46)에 설치된 하부가이드롤러(47)들을 경유하는 체인(43) 또는 로프(44)는 구조체(2)에 고정하여 복합도르래 방식이 적용된다.
도 7은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 체인이 적용된 앵커를 사용한 례를 보인 사시도를 도시한 것이며, 도 8은 정면도를 도시한 것이다.
앵커(46)와 체인(43)으로 연결되는 인양수단(42)은 지지체(41)의 상측에 설치되는 체인보관통(48) 전방으로 인양모터(49)에 의해 구동하는 체인스프로킷(50)을 설치하여 정회전시 체인(43)을 체인보관통(48) 쪽으로 감아올리고 역회전시 체인보관통(48) 내의 체인(43)을 해상으로 내릴 수 있도록 구성한다.
구조체(2)에는 여러개의 상부가이드롤러(45)가 군집되도록 설치하고, 수개의 앵커(46)들에는 각각 하부가이드롤러(47)들을 설치하며, 이들 상,하부가이드롤러(45)(47)들을 경유하여 체인(43)이 안내될 수 있도록 한다. 이때 상부가이드롤러(45)들은 구조체(2)에 고정되는 롤러고정브래킷(45a)에 결합하여 구조체(2)가 소규모로 제작된 경우 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하는 경우 구조체(2)에서 체인(43)과 함께 분리할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)가 설치된 예로 도시되어 있다.
그리고 상기 지지체(41) 상측에는 선박에서 일반적으로 사용되고 있는 체인스토퍼(51)를 설치하여 체인(43)을 스토핑할 수 있게 한다. 상기 스토퍼(51)는 전자식으로 클램핑 또는 언클램핑되도록 구성할 수도 있다.
상기 체인스토퍼(51)는 일반적인 구성이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 앵커(46)는 해저 지질이 흙, 뻘, 모래 등일 때 해저에 수개의 닻 또는 수개의 콘크리트 구조물과 같은 중량체로 구성하여 사용하고, 해저 지질이 암반인 경우 암반에 고정되는 수개의 앵커볼트를 이용하는 방법이 제안될 수 있다.
도 9는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 로프가 적용된 앵커를 사용한 례를 보인 사시도이며, 도 10은 도 9의 정면도를 도시한 것이다.
로프(44)로 연결되는 인양수단(42)은 지지체(41)의 상측으로 인양모터(49)에 의해 구동하는 권취드럼(52)을 설치하여 정회전시 로프(44)를 권취드럼(52)에 감아 올리고 역회전시 권취드럼(52)에 감겨 있는 로프(44)를 해상으로 내릴 수 있도록 구성한다.
구조체(2)에는 여러개의 상부가이드롤러(45)가 군집되도록 설치하고, 수개의 앵커(46)들에는 각각 하부가이드롤러(47)를 설치하며, 이들 상,하부가이드롤러(45)(47)들을 경유하여 로프(44)가 안내될 수 있도록 한다. 이때 상부가이드롤러(45)들은 구조체(2)에 고정되는 롤러고정브래킷(45a)에 결합하여 구조체(2)가 소규모로 제작된 경우 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하는 경우 구조체(2)에서 체인(43)과 함께 분리할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)가 설치된 예로 도시되어 있다.
그리고 상기 지지체(41) 상측에는 선박에서 일반적으로 사용되고 있는 로프스토퍼(53)를 설치하여 로프(44)를 스토핑할 수 있게 한다.
상기 로프스토퍼(53)는 지지체(41) 상부에 설치한 것으로, 지지체(41)에 고정된 지지대(53a)의 하단에 받침부재(53b)를 설치하고, 지지대(53a)의 상단에 실린더(53c)를 설치하여 받침부재(53b)와 대응하는 가압부재(53d)를 받침부재(53b) 쪽으로 가압할 수 있도록 하며, 받침부재(53b)와 가압부재(53d)에는 로프(44)가 통과하는 홈(53e)을 형성한 구성으로 이루어진다.
이러한 구성의 로프스토퍼(53)는 앵커어셈블리(4)를 조작한 후 로프(44)를 클램핑 고정하여 구조체(2)가 고정된 상태에서 유동 없이 정 위치를 유지시킬 수 있게 되는 것이다. 물론 로프스토퍼(53)는 전자식으로 고정과 풀림이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
본 발명과 같이 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)를 설치하는 경우 구조체(2)와 앵커(46) 사이에 6가닥의 체인(43) 또는 로프(44)가 배치되는데, 이러한 구성은 1가닥으로 구조체(2)와 체인(43) 또는 로프(44)를 연결하는 구성의 인장력을 6등분되어 체인(43) 또는 로프(44)에 적용되므로 이들의 절단염려를 최소화 하여 안정적인 구조체(2) 고정이 가능하고, 각각의 체인(43) 또는 로프(44)의 견인력을 복잡한 조절장치 없이 간단한 구성으로 각각의 동일한 견인력이 이루어질 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 반잠수식 해상 구조물(1)의 크기가 작을 때에는 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하거나, 해저에 침하시키는 방법이 제공될 수 있으며, 해저에 침하시키는 경우 전기적으로 작동하는 인양수단(42)이나 후술할 제어장치실(210) 등은 밀폐된 케이스로 제작한다.
한편 본 발명의 반잠수식 해상 구조물(1)에는 제2부력조절수단(6)이 부가될 수 있다.
제2부력조절수단(6)은 격자형으로 형성된 구조체(2)의 공간(61)에 설치되며, 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있으며, 구조체(2)가 유지보수를 위하여 해수면 위로 부상되게 구성할 수 있는 기능성을 제공하는 것이다.
조력발전은 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 각각 설치하여 조력발전을 할 수도 있다.
제2부력조절수단(6)은 제1부력조절수단(3)과 함께 구조체(2)를 물 위로 밀어 올리는 양성부력의 제공과, 구조체(2)가 수중에서 앵커(46)의 견인력에 의하여 파력발전에 적합한 높이를 유지하게 되는 것이다. 따라서 도 18과 같이 반잠수식 해상 구조물(1)의 구조체(2)에 파력발전장치(200)를 설치할 경우 파력발전을 원활히 할 수 있게 되는 것이다.
상기 제2부력조절수단(6)은 제1부력조절수단(3)과 같이 적합한 센서를 설치하여 제어장치와 연계하여 공기와 물의 흡입과 배출 등이 기계적(전기제어 등을 포함한다.)으로 이루어질 수 있도록 함은 당연하다.
한편 상기 제2부력조절수단(6)의 경우 본 발명 반잠수식 해상 구조물(1)의 유지보수 시 부력을 최고로 상승시키는 방법으로 구조체(2) 전체가 수면위에 노출될 수 있도록 함으로 해서 구조체(2)의 유지보수를 효과적으로 행할 수 있게 되는 것이다.
도 11은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 금속통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 12는 도 11의 단면도를 도시한 것이다.
제2부력조절수단(6)을 도 11, 12와 같이 금속통으로 구성하는 경우 공간에 내입되는 밀폐된 부력통(62)의 상단 가장자리에 고정테(63)를 형성하고, 고정테(63)를 구조체(2)에 볼트와 너트 등을 조합한 고정수단으로 고정하는 방법에 의해 구조체(2)와 탈부착으로 구성되도록 한다.
도 13은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 합성수지통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 14는 도 13의 단면도를 도시한 것이다.
제2부력조절수단(6)을 도 13, 14와 같이 합성수지통으로 구성하는 경우 구조체(2)상의 공간(61)에 내입되는 밀폐된 부력통(64)을 외부의 격자로 지지부재를 배열하여 구성한 지지통(65) 내부에 내입시키고, 지지통(65)의 상단 가장자리에 고정테(65a)를 형성하고, 고정테(65a)를 구조체(2)에 볼트와 너트를 조합한 고정수단으로 고정하는 방법에 의해 구조체(2)와 탈착식으로 구성되도록 한다. 상기 부력통(64)은 합성수지통의 금형과 제작의 편리성을 고려하여 소형으로 제작된 수개의 합성수지통들을 조합하여 지지통(65)에 내입시키는 방법으로 제공할 수도 있다.
도 15는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 방수시트 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 16은 도 15의 단면도를 도시한 것이다.
이는 상단에 고정테(65a)가 형성되며, 격자로 지지부재를 배열하여 구성한 지지통(65)을 공간(61)에 끼우고, 고정테(65a)를 구조체(2)에 볼트와 너트를 조합한 고정수단으로 고정하며, 지지통(65) 내부에는 방수시트 부력통(66)을 내입한다.
상기 방수시트 부력통(66)은 지지통(65)과의 결합을 위해 방수시트와 수직방향(또는 수평방향)으로 결속시트(66a)를 형성하고, 결속시트(66a)에 지지봉(65b)을 삽입하며, 상기 지지봉(65b)에 나사공을 형성하여 지지통(65) 쪽에서 조립되는 볼트를 체결하는 방법으로 고정토록 한다. 이러한 구성은 방수시트 구성의 부력통(66) 형상을 유지할 수 있게 하는 기능성을 제공하게 되는 것이다. 경우에 따라서는 지지봉(65b)을 사용하지 않고 결속시트를 방수시트 부력통(66)에 결할 수 있음은 당연하다.
구조체(2)에 제1부력조절수단(3)을 고정하는 것과 같이 제2부력조절수단(6)을 볼트와 너트, 고정봉, 밀착식, 밴드식 등을 선택적으로 제공하여 구조체(2)와 탈착식으로 구성한다.
도 11의 부력통(62), 도 13의 합성수지통 구성의 부력통(64), 또는 도 15의 방수시트 구성의 부력통(66)에는 아래쪽으로 물을 주입하거나 주입된 물을 외부로 배출하는 용수밸브(67)를 설치하고, 방수시트 부력통(66)의 위쪽으로 공기공급수단과 연결되는 공기공급관(68)을 설치하되, 공기공급관(68)의 중도에는 공기제어용 밸브(69)를 설치하고, 공기제어용 밸브(69)와 방수시트 부력통(66) 사이에는 분기관(70)을 형성하고 이에 드레인밸브(71)를 설치하는 구성으로 이루어진다. 또한 이들 부력통(62)(64)(66)의 경우 외형이 사각형상으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 도시되지는 않았지만 원기둥 형상 등으로 구성될 수 있음은 당연하다.
상기 부력통(62)(64) 또는 방수시트 구성의 부력통(66)의 부력을 조절하는 방법으로, 부력을 줄여 구조체(2)를 해수면 아래로 가라앉히고자 할 시에는 공기공급관(68)에 설치되어 있는 공기제어용 밸브(69)를 off 시키고 분기관(70)에 설치된 드레인밸브(71) 및 용수밸브(67)를 on시키면 용수밸브(67)를 통해서 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내부로 물이 유입되고 드레인밸브(71)를 통해서 공기가 배출되어 부력을 점차 상실하게 되는 것이다. 그리고 부력을 높여 구조체(2)를 해수면 위로 떠 있도록 할 시에는 공기제어용 밸브(69)와 용수밸브(67)를 on 시키고 분기관(70)에 설치된 드레인밸브(71) off 시킨 상태에서 공기공급관(37)으로 고압의 공기를 주입하면 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내에 있는 물이 용수밸브(67)를 통해서 외부로 배출되고 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내부의 공기량이 증가하면서 부력이 높아지게 되고 그로 인해 구조체(2)가 해수면 위로 부상하게 되는 것이다. 상기한 제2부력조절수단(6)의 물과 공기의 주입 및 배출 방법은 다양한 구성으로 제공될 수 있음은 당연하다.
이와 같이 제2부력조절수단(6)을 설치하는 경우 제1부력조절수단(3)과 더불어 본 발명의 반잠수식 해상 구조물(1)을 보다 안정적으로 리프팅 시킬 수 있는 기능성을 제공할 수 있는 것이다.
파력발전에 적합한 높이 조절은 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 양성부력과 앵커의 체인이나 로프의 길이 조절에 따른 견인력에 의하여 조수간만의 차이에 따른 수위 변화에도 파력발전에 적합한 높이를 제공할 수 있게 되는 것이다. 이때 센서에 의해 파력발전에 적합한 높이를 제공함은 당연하다.
도 17은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도를 도시한 것으로서, 이는 반잠수식 해상 구조물(1)의 상측이나 하측 또는 상하측으로 조력발전장치(100)를 설치하여 조력(潮力)이 큰 지역에서 운용할 수 있는 것이다.
조력발전을 할 때에는 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 이용할 수도 있지만 이들을 각각 단독으로 설치할 수 있다.
도 18은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 파력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도를 도시한 것으로서, 이는 구조체(2)의 상측에 파력발전장치(200)를 설치하여 해상에서 운용할 경우, 소파제 역할을 하여 파도가 해안으로 밀려오는 것을 최소화 할 수 있게 되는 것이다.
파력발전장치(200)를 구성하고 있는 반잠수식 해상 구조물(1)의 상단에는 방수 가능한 구성으로 제어장치실(210)과 함께 정확한 위치를 확인할 수 있는 표식(220)을 설치할 수 있다.
도 19는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 보강수단을 더 설치한 상태를 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 20은 도 19의 평면도를 도시한 것이다.
도시된 바에 의해 반잠수식 해상 구조물(1)을 구성하고 있는 구조체(2)의 상측과 하측으로 복수의 지지부(81)를 형성하고, 상기 구조체(2)와 지지부(81)를 체인이나 와이어로프 등의 결속수단(82)으로 상호 결속하는 보강수단(8)을 더 마련한 것이다. 물론 구조체(2)와 제1부력조절수단(3)에도 보강수단(8)을 부가 구성할 수 있음은 당연하다.
구조체(2)와 지지부(81)를 결속하는 구성으로는 교량의 사장교와 같은 방법으로 결속하거나, 교량의 현수교와 같은 방법으로 결속하면 된다.
이와 같은 구조체(2)에 보강수단(8)을 더 설치하는 경우 구조체(2)가 틀어지거나 휨 현상이 발생하는 것을 최소화 할 수 있고, 해일 등 큰 파도에도 견딜 수 있는 견고하도 저렴한 가격으로 구조체(2)를 제작 보급할 수 있게 되는 것이다.
또한 본 발명을 사용할 경우 파력발전장치(200)는 반잠수식 해상 구조물(1)의 구조체(2)를 해저면에 위치하고 있는 콘크리트 구조물등으로 고정하지 않고, 사용할 수 있는 것으로, 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 양성부력과 앵커(46)의 체인(43)이나 로프(44)의 견인력으로 반잠수식 해상구조물(1)을 설치하여 사용하는 방법을 통해 쉽게 최적의 파력발전을 제공할 수 있는 것이다.
앵커(46)에 고정되어 일정한 장소에 있는 반잠수식 해상 구조물(1)에서 수중저항, 마찰저항, 부력, 중력에 의하여 저항체 역할을 하는 구조체(2), 제1부력조절수단(3), 제2부력조절수단(6)의 반잠수식 해상 구조물(1)에 파력발전장치(200)를 설치하는 방법이 제안될 수 있으며, 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 부력조절로 구조체(2)의 수중 위치를 조절하여 최적의 파력발전을 할 수 있다.
상기한 방법은 해상의 여건 즉, 조수간만의 차, 해저의 지형, 해저의 깊이 등에 따라서 선택할 수 있는 것이다.
조력발전을 할 때에는 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 이용할 수도 있지만 이들을 각각 단독으로 설치할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 파력이나 조력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치할 때 사용하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구성한 반잠수식 해상 구조물에 관한 것이므로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (13)

  1. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
    상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단(3)과;
    상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저에 고정 상태로 설치되는 앵커(46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  2. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
    상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 하측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제2부력조절수단(6)과;
    상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저에 고정 상태로 설치되는 앵커(46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  3. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
    상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단(3)과;
    상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 하측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제2부력조절수단(6)과;
    상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저에 고정 상태로 설치되는 앵커(46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 구조체(2)는 트러스 구조로 이루어진 단위부재(24)를 서로 연결하여 격자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 구조체(2)는 H빔 또는 봉을 서로 연결하여 격자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 구조체(2)는 메인구조체(21) 양측에 일정간격으로 돌출구조체(22)를 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)은 부력통을 금속통으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)은 부력통을 합성수지통으로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)은 부력통을 방수시트로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 체인(43) 또는 로프(44)는 구조체(2)에 고정한 상부가이드롤러(45)들과, 수개의 앵커(46)에 고정된 하부가이드롤러(47)들을 경유하도록 구성하여 견인력을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    반잠수식 해상 구조물(1)을 구성하고 있는 구조체(2)에는 보강수단(8)을 더 마련하되;
    상기 보강수단(8)은 구조체(2) 상측과 하측으로 복수의 지지부(81)를 형성하고, 상기 구조체(2)와 지지부(81)를 결속수단(82)으로 상호 결속한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)은 구조체(2)와 탈착식으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)은 공기와 물을 가감하여 부력을 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
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