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KR-20260061341-A - MOORING SYSTEM WITH A MOORING ROPE TENSION ADJUSTMENT FUNCTION

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Abstract

본 발명은 수면에 부유하는 부유시설물을 계류하기 위한 계류 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 계류로프의 장력을 능동적으로 조절하고, 필요에 따라 탄성부재를 이용하여 장력 변동을 완충하면서, 부유시설물의 흘수 또는 수위 변화에 대응하여 계류로프의 길이를 자동으로 조절할 수 있는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템에 관한 것이다.

Inventors

  • 권오근

Assignees

  • (주)블루웨이
  • 권오근

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260327

Claims (11)

  1. 수면에 부유하는 부유시설물과, 수중의 바닥 또는 해저에 설치되는 앵커와, 상기 부유시설물과 상기 앵커 사이에 배치되는 계류로프를 포함하는 계류 시스템에 있어서, 상기 계류로프를 권취 또는 인출하도록 구동되는 전동모터를 포함하는 구동부; 상기 계류로프에 작용하는 장력을 직접 측정하거나 또는 상기 구동부의 구동 상태에 기초하여 산출하는 장력 검출부; 상기 부유시설물의 흘수 또는 수위 변화를 검출하는 센서유닛; 및 상기 장력 검출부 및 상기 센서유닛으로부터 획득되는 정보를 기초로 상기 계류로프의 장력이 설정 범위 내로 유지됨과 동시에 상기 부유시설물의 흘수가 목표 범위 내로 유지되도록 상기 구동부를 제어함으로써 상기 계류로프의 길이를 자동으로 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 계류로프의 장력과 상기 부유시설물의 흘수를 동시에 고려하여 상기 구동부의 권취 또는 인출 동작을 연속적으로 제어함으로써 외력에 의한 변동에도 불구하고 상기 부유시설물의 위치 및 자세를 안정적으로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 앵커와 상기 계류로프를 연결하는 탄성부재를 더 포함하고, 상기 탄성부재의 일단은 상기 앵커에 결합되고 타단은 상기 계류로프의 단부에 결합되어, 상기 탄성부재와 상기 계류로프가 직렬로 연결되고, 상기 탄성부재는 상기 계류로프에 작용하는 장력 변동을 탄성 변형에 의해 완충하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는 상기 탄성부재의 변형량 또는 변위량을 기초로 상기 구동부를 제어하여 상기 계류로프의 장력이 설정 범위 내로 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 계류로프에 작용하는 급격한 장력 변화를 1차적으로 완충하고, 상기 제어부는 상기 구동부를 제어하여 상기 탄성부재에 의해 완화된 장력 편차를 2차적으로 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 장력 검출부는 상기 계류로프에 작용하는 장력을 직접 측정하기 위한 로드셀, 샤클형 하중센서 또는 핀형 하중센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 장력 검출부는 상기 구동부 전동모터의 토크값, 전류값 또는 구동 상태 정보에 기초하여 상기 계류로프의 장력을 산출하는 장력 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는 상기 계류로프의 장력 조건과 상기 부유시설물의 흘수 조건이 상충하는 경우 상기 부유시설물의 흘수가 목표 범위 내로 유지되도록 하는 것을 우선적으로 만족하도록 상기 구동부를 제어하고, 이때 상기 제어부는 상기 계류로프의 장력이 설정 범위를 벗어나는 경우에도 상기 부유시설물의 흘수 조건이 우선적으로 유지되도록 상기 구동부의 권취 또는 인출 동작을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 앵커는 제1 수중앵커 및 제2 수중앵커를 포함하고, 상기 구동부는 각각 독립적으로 제어되는 제1 구동부 및 제2 구동부를 포함하며, 상기 계류로프는 제1 계류로프 및 제2 계류로프를 포함하고, 상기 제1 계류로프의 일단은 상기 제1 구동부에 연결되고 타단은 상기 제1 수중앵커 또는 제2 수중앵커에 구비된 도르래, 가이드 링 또는 소정 형상의 고리를 경유한 후, 상기 제1 수중앵커와 제2 수중앵커 사이에 배치되는 하나의 탄성부재의 일단에 결합되고, 상기 제2 계류로프의 일단은 상기 제2 구동부에 연결되고 타단은 상기 제2 수중앵커 또는 제1 수중앵커에 구비된 도르래, 가이드 링 또는 소정 형상의 고리를 경유한 후, 상기 탄성부재의 타단에 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 구동부 및 제2 구동부는 상기 제1 계류로프 및 제2 계류로프의 장력 또는 길이를 각각 개별적으로 조절하도록 서로 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 계류로프 및 제2 계류로프의 장력 차이를 최소화하도록 상기 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어하여 상기 부유시설물의 위치를 안정화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서, 상기 센서유닛은 상기 부유시설물의 하부 수중의 소정 깊이에 설치되는 압력센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력센서에 의해 측정된 수압 값에 기초하여 상기 부유시설물 주변의 수위를 산출하고, 산출된 상기 수위와 미리 설정된 목표 흘수 값의 차이에 기초하여 상기 구동부를 제어함으로써 상기 부유시설물의 흘수가 상기 목표 흘수 값에 근접하도록 상기 계류로프의 길이를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템.

Description

계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템{MOORING SYSTEM WITH A MOORING ROPE TENSION ADJUSTMENT FUNCTION} 본 발명은 수면에 부유하는 부유시설물을 계류하기 위한 계류 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 계류로프의 장력을 능동적으로 조절하고, 필요에 따라 탄성부재를 이용하여 장력 변동을 완충하면서, 부유시설물의 흘수 또는 수위 변화에 대응하여 계류로프의 길이를 자동으로 조절할 수 있는 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템에 관한 것이다. 최근 해상 부유식 구조물, 부유식 작업 플랫폼, 부유식 태양광 설비, 해양 관측 설비 및 각종 수상 구조물의 활용이 증가함에 따라, 이들 부유시설물을 안정적으로 고정하기 위한 계류 기술의 중요성이 점차 커지고 있다. 일반적으로 계류 시스템은 부유시설물과 수중의 바닥 또는 해저에 설치된 앵커를 계류로프로 연결하여, 부유시설물이 설정된 위치를 유지하도록 하는 방식으로 구성된다. 그러나 부유시설물은 조류, 파랑, 바람, 조석에 따른 수위 변화 및 외력의 영향을 지속적으로 받게 되므로, 계류로프에는 시간에 따라 변동하는 장력이 반복적으로 작용하게 된다. 특히 파랑이나 수위 변화가 큰 환경에서는 계류로프의 장력이 급격히 증가하거나 감소할 수 있고, 이로 인해 계류로프 자체뿐 아니라 부유시설물, 앵커 및 연결부에 반복적인 충격 하중 및 피로 하중이 가해질 수 있다. 그 결과, 계류로프의 수명이 단축되거나 구조적 안정성이 저하되고, 심한 경우 부유시설물의 위치가 불안정해지는 문제가 발생할 수 있다. 종래의 계류 시스템에서는 이러한 장력 변동에 대응하기 위하여 로프의 길이를 수동으로 조절하거나, 단순히 완충용 부재를 추가하는 방식이 사용될 수 있다. 그러나 수동 조절 방식은 실시간으로 변화하는 외력 조건에 적절히 대응하기 어렵고, 단순 완충 구조만으로는 급격한 장력 변화에 대한 일시적 완화는 가능하더라도 장기간의 위치 안정성 확보나 목표 장력 유지에는 한계가 있다. 반대로 전동모터 등을 이용하여 계류로프의 길이를 능동적으로 조절하는 방식이 고려될 수 있으나, 이러한 방식 역시 장력 변동을 직접적으로 흡수하거나 완충하는 구조가 충분히 마련되지 않으면 제어 응답의 안정성이 떨어지고, 구동계에 과도한 부하가 작용할 우려가 있다. 즉, 종래기술에서는 장력 변동을 완화하기 위한 완충 기능과, 장력을 능동적으로 조절하기 위한 제어 기능이 서로 유기적으로 결합되지 못한 경우가 많았다. 한편, 부유시설물의 안정적인 계류를 위해서는 단순히 계류로프의 장력만 관리하는 것으로는 충분하지 않을 수 있다. 부유시설물은 수위 변화, 적재 상태 변화 또는 파랑에 의한 자세 변화 등에 따라 흘수가 달라질 수 있고, 이러한 흘수 변화는 계류 상태와 상호 영향을 미치게 된다. 따라서 계류로프의 장력을 적정 범위로 유지하는 것과 함께, 부유시설물의 흘수 또는 위치 변화를 함께 고려하여 계류로프의 길이를 조절할 필요가 있다. 그러나 종래의 계류 시스템은 장력만을 단편적으로 고려하거나, 또는 외부 환경 변화에 따른 부유시설물의 상태를 충분히 반영하지 못하여, 장력 유지와 위치 안정화 또는 흘수 안정화를 동시에 달성하는 데 한계가 있었다. 또한 계류 조건이나 설치 환경에 따라서는, 앵커와 계류로프 사이에 탄성부재를 직렬로 배치하여 장력 변동을 1차적으로 완충하거나, 도르래 또는 가이드 구조와 함께 수중부력체를 이용하여 계류로프에 기본 장력을 부여하는 구조가 요구될 수 있다. 더 나아가, 부유시설물의 횡방향 안정성이나 좌우 균형을 확보하기 위해 복수의 계류로프 및 복수의 구동부를 이용하여 각 계류로프의 장력을 독립적으로 또는 균형적으로 제어할 필요도 있다. 그러나 종래기술에서는 이러한 다양한 계류 구조와 장력 제어 구조를 하나의 통합된 시스템으로 정리하여 적용하지 못한 경우가 많았다. 따라서, 계류로프에 작용하는 장력을 검출하고, 부유시설물의 흘수 또는 수위 변화를 함께 감지하며, 필요에 따라 탄성부재를 이용한 장력 완충 또는 수중부력체를 이용한 장력 형성을 병행하면서, 구동부의 제어를 통해 계류로프의 길이를 자동으로 조절함으로써 계류로프의 장력을 적정 범위 내로 유지하고 부유시설물의 위치 및 자세 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 계류 시스템이 요구되고 있다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템에서 장력 검출부, 센서유닛, 제어부 및 구동부의 제어 관계를 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 이에 대한 중복 설명은 적절히 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 나아가, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 개략적인 도시일 뿐이며, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템에 대하여 설명한다. 본 발명의 핵심적인 취지는, 부유시설물에 연결된 계류로프에 작용하는 장력을 적절하게 조절하고, 부유시설물의 흘수 또는 수위 변화에 능동적으로 대응할 수 있도록 함으로써, 계류 상태의 안정성, 위치 안정성 및 구조적 신뢰성을 향상시키는 데 있다. 또한, 본 발명은 실시예에 따라 탄성부재를 이용하여 장력 변동을 완충하거나, 수중부력체를 이용하여 계류로프에 장력을 형성하거나, 또는 복수의 계류로프 구조를 이용하여 부유시설물의 균형을 보다 안정적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 다양한 설치 환경에 유연하게 대응할 수 있고, 계류로프에 작용하는 급격한 장력 변동을 효과적으로 완화하며, 부유시설물의 안정적인 계류 상태를 확보하는 데 유리하다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 계류로프 장력조절 기능을 구비한 계류 시스템에 대하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 계류 시스템은 부유시설물(100), 앵커(200), 계류로프(300), 장력 검출부(400), 센서유닛(500), 구동부(600) 및 제어부(700)를 포함하도록 구성된다. 부유시설물(100)은 수면에 부유하는 각종 구조물로서, 예를 들어 부유식 태양광 구조물, 부유식 작업 플랫폼, 수상 건축물, 해양 관측 구조물 또는 각종 수상 설비일 수 있다. 이러한 부유시설물(100)은 파랑, 바람, 조류, 조석 변화 또는 적재 하중 변화에 따라 상하로 이동하거나 자세가 변동될 수 있으므로, 계류 상태가 지속적으로 변화하게 된다. 따라서 상기 부유시설물(100)의 상태 변화를 반영하여 계류로프(300)의 장력을 적절히 조절할 수 있도록 함으로써, 부유시설물(100)의 위치 안정성과 운용 안정성을 향상시킬 수 있다. 앵커(200)는 수중 바닥 또는 해저에 설치되어 상기 부유시설물(100)을 계류하기 위한 기준점을 제공할 수 있다. 상기 앵커(200)는 중량체형, 파일형, 스크류형 또는 이와 유사한 다양한 고정 구조로 마련될 수 있으며, 설치 환경, 수심, 지반 조건 및 요구되는 계류 하중에 따라 적절한 구조로 선택될 수 있다. 상기 앵커(200)가 계류 시스템의 기준점으로 기능함으로써, 외력 변화가 존재하더라도 부유시설물(100)의 이탈을 억제하고 보다 안정적인 계류 상태를 유지하는 데 유리하다. 계류로프(300)는 부유시설물(100)과 앵커(200)를 연결하는 장력 전달부로서, 와이어 로프, 체인, 합성섬유 로프 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 이러하 계류로프(300)는 후술하는 구동부(600)에 의해 권취 또는 인출될 수 있도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 실질적인 유효 길이가 조절될 수 있다. 계류로프(300)의 길이가 조절되면 부유시설물(100)에 작용하는 구속력이 변화하므로, 외력 변화에 따라 장력을 적정 범위 내로 유지할 수 있고, 이로 인해 계류로프(300)에 과도한 장력이 집중되거나 반대로 지나치게 이완되는 것을 방지할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 앵커(200)와 계류로프(300) 사이에 탄성부재(800)가 더 개재될 수 있다. 이러한 탄성부재(800)는 일단이 앵커(200)에 연결되고 타단이 계류로프(300)에 연결되어, 앵커(200)와 계류로프(300)가 탄성적으로 연계되도록 할 수 있다. 탄성부재(800)는 스프링, 엘라스토머, 고무 재질의 탄성체 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 계류로프(300)에 급격한 장력 변화가 작용하는 경우 이를 일차적으로 흡수하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 순간적인 충격 하중 및 피로 하중이 직접적으로 계류로프(300), 구동부(600) 또는 부유시설물(100)에 전달되는 것을 완화할 수 있으므로, 시스템의 내구성과 구조적 신뢰성을 향상시키는 데 유리하다. 장력 검출부(400)는 계류로프(300)에 작용하는 장력을 검출하기 위한 구성이다. 이러한 장력 검출부(400)는 계류로프(300)에 작용하는 장력을 직접 측정하는 로드셀, 장력센서, 핀센서 또는 샤클형 센서를 포함할 수 있다. 이와 같이 장력을 직접 검출하면 실제 계류 상태를 보다 정확하게 반영할 수 있으므로, 제어부(700)가 정밀한 장력 제어를 수행하는 데 유리하다. 한편, 상기 장력 검출부(400)는 반드시 직접 측정 방식에 한정되는 것은 아니며, 구동부(600)의 토크값, 전류값, 회전수 또는 구동상태 정보를 이용하여 계류로프(300)의 장력을 산출하는 장력 산출부의 형태