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KR20210089981A - 계류용 파일의 지지 장치 - Google Patents

계류용 파일의 지지 장치 Download PDF

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KR20210089981A
KR20210089981A KR1020200003228A KR20200003228A KR20210089981A KR 20210089981 A KR20210089981 A KR 20210089981A KR 1020200003228 A KR1020200003228 A KR 1020200003228A KR 20200003228 A KR20200003228 A KR 20200003228A KR 20210089981 A KR20210089981 A KR 20210089981A
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KR
South Korea
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chamber
mooring pile
pile
mooring
pipe
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Pending
Application number
KR1020200003228A
Other languages
English (en)
Inventor
김정
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
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Abstract

계류용 파일의 지지 장치는 관형의 챔버, 밀봉 가이드, 배관, 및 유압 장치를 포함한다. 챔버는 해저 지반에 설치되고, 계류용 파일의 일부를 둘러싸며, 하단 일부가 해저 지반에 관입되어 위치한다. 밀봉 가이드는 챔버의 상단에 설치되고, 계류용 파일에 밀착되어 챔버의 내부를 밀봉시킨다. 배관은 밀봉 가이드를 관통하여 챔버의 내부 공간과 연통한다. 유압 장치는 배관에 접속되며, 배관을 통해 챔버의 내부로 해수를 주입하거나 챔버 내부의 해수를 흡입한다. 챔버와 밀봉 가이드는 유압 장치의 작동에 의해 계류용 파일을 따라 상하로 움직인다.

Description

계류용 파일의 지지 장치 {SUPPORTING APPARATUS FOR MOORING PILE}
본 발명은 계류용 파일의 지지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계류용 파일의 과도 거동과 이에 따른 피로 파괴를 방지하기 위한 계류용 파일의 지지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수심이 깊지 않은 천해역에서 부유식 해상설비 또는 선박과 같은 부유체는 제티(jetty)나 돌핀(dolphin)에 계류하여 위치를 유지한다. 그런데 이러한 계류 방법은 부유체의 운동을 크게 구속하지 못하므로 태풍과 같은 비상 상황에서는 부유체를 대피시켜야 한다.
통상의 파일 계류 방법은 해저 지반에 계류용 파일을 설치하고, 계류용 파일에 파일 가이드를 조립하고, 부유체를 파일 가이드 근처로 이동시킨 후 부유체와 파일 가이드를 결합하는 과정으로 이루어진다. 파일 가이드는 부유체의 수직 방향 운동을 허용하면서 수평 방향 운동을 구속한다. 파일에 계류된 부유체의 거동과 피로 특성은 날씨와 같은 실시간 환경 하중의 영향을 크게 받는다.
또한, 환경 하중에 의해 부유체에 수평 방향 변위가 발생하는 경우, 예를 들어 부유체가 옆쪽에서 파도를 맞게 될 경우, 계류용 파일에 매우 큰 횡방향 하중이 전달된다. 따라서 해저 지반에서 계류용 파일을 안전하게 지지하여 계류용 파일의 과도 거동과 이에 따른 피로 파괴를 방지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 해저 지반 상에서 계류용 파일을 안전하게 지지하여 계류용 파일의 과도 거동과 이에 따른 피로 파괴를 방지할 수 있는 계류용 파일의 지지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일의 지지 장치는 관형의 챔버, 밀봉 가이드, 배관, 및 유압 장치를 포함한다. 챔버는 해저 지반에 설치되고, 계류용 파일의 일부를 둘러싸며, 하단 일부가 해저 지반에 관입되어 위치한다. 밀봉 가이드는 챔버의 상단에 설치되고, 계류용 파일에 밀착되어 챔버의 내부를 밀봉시킨다. 배관은 밀봉 가이드를 관통하여 챔버의 내부 공간과 연통한다. 유압 장치는 배관에 접속되며, 배관을 통해 챔버의 내부로 해수를 주입하거나 챔버 내부의 해수를 흡입한다. 챔버와 밀봉 가이드는 유압 장치의 작동에 의해 계류용 파일을 따라 상하로 움직인다.
밀봉 가이드는 금속으로 제작된 고리 모양의 가이드 본체와, 가이드 본체의 내측벽에 제공된 적어도 하나의 오-링을 포함할 수 있고, 배관은 가이드 본체를 관통할 수 있다.
유압 장치가 챔버 내부로 해수를 주입할 때 챔버와 밀봉 가이드는 계류용 파일을 따라 위로 이동하고, 유압 장치가 챔버 내부의 해수를 흡입할 때 챔버와 밀봉 가이드는 계류용 파일을 따라 아래로 이동하여 높이 조정이 이루어질 수 있다.
계류용 파일의 지지 장치는 해저 지반 위에서 계류용 파일을 지지함으로써 계류용 파일의 횡방향 하중을 줄이며, 이와 동시에 실시간 환경 하중에 따라 위아래로 움직여 계류용 파일의 지지 위치를 변경함으로써 환경 하중에 따른 계류용 파일의 최대 거동과 이에 따른 피로 파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 계류용 파일과 부유체 및 계류용 파일의 지지 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 부유체와 계류용 파일의 평면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4와 도 5는 도 1에 도시한 계류용 파일과 지지 장치의 단면도이다.
도 6은 도 5의 부분 확대도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 계류용 파일과 부유체 및 계류용 파일의 지지 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 부유체와 계류용 파일의 평면도이며, 도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 계류용 파일(10)은 해저 지반(20)에 관입 설치되고, 파일 가이드(30)가 계류용 파일(10)에 결합되며, 부유체(40)가 복수의 파일 가이드(30)와 결합되어 계류용 파일(10)에 위치 고정된다. 이때 부유체(40)는 부유식 해상설비이거나 선박의 선체일 수 있다.
파일 가이드(30)는 계류용 파일(10)을 둘러싸는 프레임 형상일 수 있고, 파일 가이드(30)의 내측에 계류용 파일(10)과 접촉하여 자유 회전하는 복수의 롤러(31)가 설치될 수 있다. 파일 가이드(30)와 부유체(40)는 복수의 롤러(31)에 의해 수직 방향 운동은 가능하지만, 수평 방향 운동은 구속된다.
파일(10)에 계류된 부유체(40)의 거동 및 피로 특성은 파일 가이드(30)의 개수와 위치 및 밀착력에 의존하며, 날씨와 같은 실시간 환경 하중의 영향을 크게 받는다. 계류용 파일(10) 또한 실시간 환경 하중의 영향을 크게 받는데, 예를 들어 부유체(40)가 옆쪽에서 파도를 맞는 경우, 계류용 파일(10)에 매우 큰 횡방향 하중이 인가된다.
본 실시예에 따른 계류용 파일의 지지 장치(100)는 해저 지반(20) 위에 설치되며, 계류용 파일(10)의 일부를 둘러싸 이를 지지한다. 지지 장치(100)는 환경 하중에 따라 수직 방향으로 이동하여 계류용 파일(10)의 지지 위치를 변화시킴으로써 계류용 파일(10)의 과도 거동과 이에 따른 피로 파괴를 방지할 수 있다.
도 4와 도 5는 도 1에 도시한 계류용 파일과 지지 장치의 단면도이고, 도 6은 도 5의 부분 확대도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 지지 장치(100)는 계류용 파일(10)의 일부를 둘러싸도록 해저 지반(20) 상에 설치된 관형의 챔버(51)와, 챔버(51)의 상단에 위치하며 계류용 파일(10)에 밀착되어 챔버(51) 내부를 밀봉시키는 밀봉 가이드(52)와, 밀봉 가이드(52)를 관통하여 챔버(51)의 내부 공간과 연통하는 배관(53)과, 배관(53)에 접속된 유압 장치(54)를 포함한다.
챔버(51)는 계류용 파일(10)의 직경보다 큰 내경을 가지는 금속의 관형 부재로 이루어지며, 하측 일부가 해저 지반(20)의 표층부(예를 들어 모래)에 관입되어 위치한다. 챔버(51)는 상측 개구와 연결된 경사부(511)를 포함할 수 있고, 이 경우 하측 개구의 직경은 상측 개구의 직경보다 클 수 있다. 챔버(51)는 계류용 파일(10) 중 해저 지반(20) 바로 위에 해당하는 부위를 둘러싼다.
밀봉 가이드(52)는 챔버(51)의 상측 개구에 위치하며, 계류용 파일(10)에 밀착되어 챔버(51)의 내부를 밀봉시킨다. 밀봉 가이드(52)는 금속으로 제작된 고리 모양의 가이드 본체(521)와, 가이드 본체(521)의 내측벽에 마련된 오목홈에 끼워진 오-링(522)을 포함할 수 있다.
오-링(522)이 계류용 파일(10)에 밀착되어 실질적인 밀봉 기능을 수행하며, 가이드 본체(521)는 오-링(522)을 지지하는 지지체로 기능한다. 오-링(522)은 수직 방향을 따라 복수 개로 구비되어 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다. 도 4와 도 5에서는 두 개의 오-링(522)을 도시하였으나, 오-링(522)의 개수는 도시한 예시로 한정되지 않는다.
배관(53)은 가이드 본체(521)를 관통하여 챔버(51)의 내부 공간과 연통한다. 배관(53)은 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있으며, 유압 장치(54)와 연결된다. 유압 장치(54)는 유압 펌프 또는 유압 모터로 구성될 수 있고, 배관(53)을 통해 챔버(51) 내부로 해수를 밀어 넣거나 챔버(51) 내부의 해수를 흡입한다.
구체적으로, 유압 장치(54)는 분출 모드에서 배관(53)을 통해 챔버(51) 내부로 해수를 밀어 넣는다(도 4 참조). 그러면 챔버(51) 내부에 양압이 걸리면서 챔버(51) 중 해저 지반(20)에 박혀 있던 부분이 해저 지반(20)에서 빠져 나온다. 즉 분출 모드에서 챔버(51)와 밀봉 가이드(52)는 위로 움직이고, 계류용 파일(10)의 지지 위치가 위로 이동한다.
또한, 유압 장치(54)는 흡입 모드에서 배관(53)을 통해 챔버(51) 내부의 해수를 흡입한다(도 5 참조). 그러면 챔버(51) 내부에 음압이 걸리면서 챔버(51)가 해저 지반(20)으로 박혀 들어간다. 즉 흡입 모드에서 챔버(51)와 밀봉 가이드(52)는 아래로 움직이고, 계류용 파일(10)의 지지 위치가 아래로 이동한다. 이와 같이 챔버(51)와 밀봉 가이드(52)는 유압 장치(54)의 작동에 의해 상하로 움직여 높이 조정이 이루어진다.
본 실시예의 지지 장치(100)는 실시간 환경 하중을 분석하여 챔버(51)와 밀봉 가이드(52)의 높이 조정이 필요하다고 판단된 경우 유압 장치(54)를 작동시킬 수 있다. 이를 위해 지지 장치(100)는 부유체(40) 근처의 해수면에 위치하는 계측 부이(61)(도 1 참조)와, 계측 부이(61)의 움직임을 분석하여 실시간 환경 하중을 계측하는 제어부(62)를 포함할 수 있다.
제어부(62)는 계측 부이(61)의 수직 방향 움직임과 수평 방향 움직임으로부터 실시간 환경 하중을 계측하고, 이를 기반으로 부유체(40)와 계류용 파일(10)의 최대 거동과 피로 수명 등을 시뮬레이션할 수 있다. 또한, 제어부(62)는 시뮬레이션의 결과로서 챔버(51)의 최적 위치(높이)를 출력하여 유압 장치(54)를 작동시킬 수 있다.
예를 들어, 계측 부이(61)의 수평 방향 움직임이 설정값 이상일 때, 제어부(62)는 유압 장치(54)로 상승 신호를 출력하여 유압 장치(54)를 분출 모드로 전환시킬 수 있다. 유압 장치(54)의 분출 모드에서 챔버(51)와 밀봉 가이드(52)는 위로 상승하고, 계류용 파일(10)의 지지 위치가 위로 이동함으로써 계류용 파일(10)의 횡방향 하중을 줄일 수 있다.
이와 같이 계류용 파일의 지지 장치(100)는 해저 지반(20) 위에서 계류용 파일(10)을 지지함으로써 계류용 파일(10)의 횡방향 하중을 줄이며, 이와 동시에 실시간 환경 하중에 따라 위아래로 움직여 계류용 파일(10)의 지지 위치를 변경함으로써 환경 하중에 따른 계류용 파일(10)의 최대 거동과 이에 따른 피로 파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 계류용 파일 20: 해저 지반
30: 파일 가이드 40: 부유체
100: 지지 장치 51: 챔버
52: 밀봉 가이드 521: 가이드 본체
522: 오-링 53: 배관
54: 유압 장치 61: 계측 부이
62: 제어부

Claims (3)

  1. 해저 지반에 설치되고, 계류용 파일의 일부를 둘러싸며, 하단 일부가 해저 지반에 관입되어 위치하는 관형의 챔버;
    상기 챔버의 상단에 설치되고, 상기 계류용 파일에 밀착되어 상기 챔버의 내부를 밀봉시키는 밀봉 가이드;
    상기 밀봉 가이드를 관통하여 상기 챔버의 내부 공간과 연통하는 배관; 및
    상기 배관에 접속되며, 상기 배관을 통해 상기 챔버의 내부로 해수를 주입하거나 상기 챔버 내부의 해수를 흡입하는 유압 장치를 포함하며,
    상기 챔버와 상기 밀봉 가이드는 상기 유압 장치의 작동에 의해 상기 계류용 파일을 따라 상하로 움직이는 계류용 파일의 지지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 가이드는 금속으로 제작된 고리 모양의 가이드 본체와, 가이드 본체의 내측벽에 제공된 적어도 하나의 오-링을 포함하며,
    상기 배관은 상기 가이드 본체를 관통하는 계류용 파일의 지지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유압 장치가 상기 챔버 내부로 해수를 주입할 때 상기 챔버와 상기 밀봉 가이드는 상기 계류용 파일을 따라 위로 이동하고, 상기 유압 장치가 상기 챔버 내부의 해수를 흡입할 때 상기 챔버와 상기 밀봉 가이드는 상기 계류용 파일을 따라 아래로 이동하여 높이 조정이 이루어지는 계류용 파일의 지지 장치.
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Patent event date: 20200109

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