KR100262760B1 - 해상 시추선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부이의 부력에 의하여 안정된 상태에서 시추작업을 수행할 수 있으며, 설치 또는 철거시 지지파일의 인발을 간편하게 할 수 있도록 하는 해상 시추선에 관한 것으로써, 정방형 상.하부틀(11, 12)을 일정 높이차를 두고 연결 고정한 프레임(1)과, 이 프레임(1)의 상부틀(11) 상에 부착되며 중앙부에 시추작업을 위한 삼바리(21)와 보링기계(22)가 위치하며 네 변으로는 슬라이딩 파이프(4)를 조정하는 윈치(23)와 네 모서리에는 앵커(24)를 조정하는 윈치(23)가 설치되는 작업대(2)와, 선체의 네 변에 설치되며 부이 지지대(5)에 설치되는 가이드 파일(3)과의 마찰을 감소하기 위하여 로울러(41)를 설치한 슬라이딩 파이프(4)와, 이 슬라이딩 파이프(4) 하단에 설치되어 있는 부이 지지대(5)와, 이 부이 지지대(5)에 고정되어 작업대(2) 상판의 양수기(26)와 연결되는 워터 호스(61) 및 에어 호스(62)로 부력을 발생하는 부이(6)와, 수중으로 설치되어 선체의 버팀역할과 케이싱 및 로드(74)의 안내역할을 병행하며 하단부로는 지면과의 접지면적을 크게하기 위한 저판지지 프랜지(71)가 설치되고 이 저판지지 프랜지(71) 위로 지지하중을 증가하기 위한 웨이트(72)를 설치하며 체결수단(73)에 의하여 다수의 단으로 조립.분리할 수 있도록 한 지지파일(7)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

해상 시추선(An ship for drilling the sea)

본 발명은 작업대를 지지파일로 연약지반에 고정시키는 고정식 해상 시추선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예인시 상기 지지파일을 연약지반으로부터 인발이 용이하게 이루어질 수 있도록 하면서 조위차에 따라 작업대를 높이를 조절할 수 있도록 한 해상 시추선에 관한 것이다.

현재, 점차적인 육상자원의 고갈로 해양에 대한 관심이 고조되고 있고, 해양 자원 개발의 전단계로서 정확한 해상 시추(試錐)조사의 중요성이 대두되고 있다.

종래의 해상 시추선은 항내와 수심이 얕은 지역에서 주로 사용되어 왔으나, 항만건설의 대형화와 건설위치의 심해화 및 초연약층 등 시추를 위한 입지조건의 악화에 따라 종래의 시추선으로는 정확한 자료를 얻을 수 없으므로 심해 및 해상조건에 영향을 받지 않는 새로운 시추선이 요구되고 있다.

또한 파고 1m내외의 풍파시 수면의 동요와 조위의 변동으로 인한 시추선의 요동으로 정온상태에서의 작업이 요구되는 보링작업을 할 수 없게 되므로 바로 작업을 중단해야 하는 폐단을 방지하기 위해서도 이를 극복할 수있는 새로운 시추선이 필요하다.

일반적으로 해상에서의 시추작업은 간조시를 틈타서 수행되는 것으로서 시추장소로 이동하는데 소요되는 시간과 기항지로 돌아오는 시간을 제외한 나머지 시간에만 수행하게 되는 바, 시추장소와 기항지로의 이동에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 것이 요구된다. 통상적으로 이동 및 시추작업에 할애되는 시간은 10시간 정도로서 시추장소로 이동하는데 2시간, 기항지로 돌아오는데 2시간이 소요되고 나머지 6시간 동안 시추작업을 할 수 있는 정도면 만족할 만한 조건이다.

종래의 부유식 해상 시추선은 작업대의 상판과 하판사이에 부력체를 평면적인 배열(수평)로 설치한 것으로서 작업대의 상, 하판이 부력체를 지지하고 부력체가 작업대 상에서 작업할 수 있는 부력을 제공하도록 한 것이다.

그러나 이러한 구조에서는 시추장소와 기항지로의 이동이 신속하게 이루어져 시추작업에 비교적 많은 시간을 할애할 수 있다고 하는 장점은 있으나, 작업대는 단순히 평면적으로 배열된 부력체의 부력에 의하여 부유하는 상태로 유지되는 것이므로 파력에 의한 수평방향 및 수직방향 힘이 그대로 전달되어 수평 및 수직방향 유동이 심하게되어 시추선 전체가 심하게 요동하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래 부유식 해상 시추선의 문제점을 개선하기 위하여 제시된바 있는 자기 승강식 시추선은 작업대의 상판과 하판사이에 부력체를 설치하고, 그 작업대의 사방 모서리부에 4개의 지지파일(support pile)을 승강가능하게 설치하여 시추 작업시에는 지지파일을 해저면에 박아 고정시키고, 시추선을 예인할 경우에는 지지파일을 작업대 상으로 끌어올려 예항하도록 한 것이다.

그러나 이러한 구조의 시추선에 있어서는 해상의 파랑에 견디는 특성은 우수하나 시추장소로 이동한 후 지지파일을 연약층에 박아 고정시키는 작업과 시추작업 완료 후 기항지로 돌아오기 위하여 지지파일을 해저표층으로부터 인발할 때 많은 시간이 걸리므로 실제 시추작업에 할애할 수 있는 시간이 크게 단축되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 지지파일을 해저표층에 박아 고정시킨 상태에서 예인하기 위하여 상승시킬 때 지지파일이 해저표층으로부터 쉽게 인발되지 않거나 무리하게 인발하는 과정에서 시추선 전체가 전복되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 종래의 해상 시추선은 작업대와 지지파일이 일체로 되어 있어 조위차에 따른 작업대의 높이 조절이 불가능할 뿐만 아니라 이로인해 조위에 의한 작업대의 영향으로 작업의 어려움을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 창안된 것으로, 그 목적은 작업대의 중량이 지지파일로 전달되지 않도록 하여 예인시 연약지반으로부터 지지파일의 인발이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하면서 조위차에 따른 작업대의 높이 조절이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 프레임의 상부측에 삼바리와 보링기계가 설치된 작업대를 분리 조립이 가능한 지지파일로 지지토록 함에 있어서, 상기 지지파일의 상부측에 부이지지대로 지지되면서 작업대 상의 양수기와 연결된 워터호스 및 에어호스를 갖는 부이가 형성되고, 상기 부이지지대 상에는 프레임 및 작업대를 삽입 관통하는 식으로 다수의 가이드파일이 수직 형성되며, 상기 가이드 파일의 외측에는 상기 프레임 및 작업대와 연결된 슬라이딩 파이프가 형성되고, 상기 슬라이딩 파이프는 작업대 상의 윈치에서 인출되어 가이드파일의 상부측 도르래에 걸쳐진 와이어의 단부측이 고정되면서 가이드파일과 구름접촉하는 다수의 로울러를 구비하여서 된 것을 특징으로 한 해상 시추선이 제공된다.

제1도는 본 발명 시추선의 전체 단면도.

제2도는 본 발명 시추선의 평면도.

제3도는 작업대와 부이부의 연결상태의 요부도.

제4도는 작업대와 슬라이딩 파이프의 장착 상태도.

제5도는 앵커를 조정하기 위한 원치 장착 상태도.

제6도는 가이드 파일과 슬라이딩 파이프의 요부도.

제7도는 가이드 파일과 슬라이딩 파이프의 조립상태 요부 평면도.

제8도는 부이부 요부 단면도.

제9도는 제8도의 평면도.

제10도는 부이 지지대의 단면도.

제11도는 지지파일부의 요부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레임 11 : 상부틀

12 : 하부틀 2 : 작업대

21 : 삼바리 22 : 보링기계

23 : 윈치 24 : 앵커

25 : 와이어 26 : 양수기

27 : 취.배수 호스 3 : 가이드 파일

31 : 도르래 4 : 슬라이딩 파이프

41 : 로울러 42 : 밴드

5 : 부이 지지대 6 : 부이

61 : 워터 호스 62 : 에어 호스

7 : 지지파일 71 : 저판지지 프랜지

72 : 웨이트 73 : 체결수단

74 : 로드

이하 본 발명 해상 시추를 위한 시추선을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 시추선의 단면도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 시추선은 상.하부틀(11, 12)로 구성되는 프레임(1), 이 프레임의 상부틀(11) 상에 부착되는 작업대(2), 선체의 네 변에 설치되는 가이드 파일(3)과 슬라이딩 파이프(4), 슬라이딩 파이프(4)의 하단에 설치되는 부이 지지대(5), 부이 지지대(5)에 고정되는 부이(6), 수중으로 설치되어 선체의 버팀역할과 케이싱 및 로드(74)의 안내역할을 병행하는 지지파일(7)로 구성되는 것이다.

상기 프레임(1)은 정방형의 상.하부틀(11, 12)로 구성되고 상.하부틀(11, 12)은 일정 높이의 간격을 유지하도록 연결 고정되어 있다.(제1도, 제2도 참조)

상기 작업대(2)는 프레임(1)의 상부틀(11)에 설치되는 것으로 중앙으로는 시추작업을 위한 삼바리(21)와 보링작업을 위한 보링기계(22)가 위치하며 네 변으로는 슬라이딩 파이프(4)를 조정하기 위한 윈치(23)와 네 모서리로는 와이어 로우프(25)에 연결되는 앵커(24)를 조정하는 윈치(23)가 설치되며, 일측으로 부이(6)에 연결되는 워터 호스(61)에 물을 충수하기 위한 양수기(26)가 설치되며 양수기(26)에 연결되어 부이(6)로 부터 물을 취수 및 배수하기 위한 취.배수 호스(27)가 구성된다.(제3도, 제4도, 제5도 참조)

상기 가이드 파일(3)은 부이 지지대(5)에 설치되어 작업대(2)의 네 변으로 위치하는 것으로, 상부에는 슬라이딩 파이프(4)의 상.하 이동을 조정하도록 윈치(23)에 감기는 와이어 로우프(25)의 간섭을 배제하기 위한 도르래(31)가 구성되어 있다.(제6도 참조)

상기 슬라이딩 파이프(4)는 가이드 파일(3)에 안내되며, 작업대(2) 네 변에 설치되어 있는 윈치(23)에 의하여 선체를 상.하로 슬라이딩 하는 것으로, 슬라이딩을 조정하는 윈치(23)와 슬라이딩 파이프(4)의 밴드(42)와 와이어 로우프(25)로 연결되어 있다. 또한, 가이드 파일(3)과의 마찰을 감소시켜 원할하게 선체를 상.하로 작동할 수 있도록 로울러(41)가 설치도어 있다.(제6도, 제7도 참조)

상기 부이 지지대(5)는 슬라이딩 파이프(4)의 하단에 설치되는 것으로, 수중의 수압에 의해 부이(6)가 상승하는 것으로 저지하는 역할을 하는 것이다.(제10도 참조)

상기 부이(6)는 부이 지지대(5)에 고정되어 작업대(2) 상판에 설치된 양수기(26)에 연결되는 워터 호스(61)와 에어 호스(62)가 설치되어 있으며, 부력을 발생시켜 선체의 하중이 직접 지지파일(7)에 전달되지 않도록 하는 것이다. 여기서 에어 호스(62)는 일단이 대기중에 노출되어 있어 부이(6) 내부가 진공상태가 되지 않도록 하여 물의 충수나 배수를 손쉽게 하도록 하는 것이다.(제8도, 제9도 참조)

상기 지지파일(7)은 체결수단(73)에 의하여 각 단이 조립.분리가능하게 구성되며, 지면과의 접촉면적을 증대하여 선체의 안정을 유지하도록 저판지지 프랜지(71)와 이 저판지지 프랜지(71)의 상단으로 지지하중의 증대를 위한 웨이트(72)를 설치한다.(제11도 참조)

이와 같이 구성되는 본 발명의 시추선은 작업대(2) 상판에 설치된 양수기(26)에 연결된 워터 호스(61)를 통하여 부이(6)의 물을 배수하여 부력을 발생시켜 선체의 자체하중이 직접 지지파일(7)로 전달되지 않도록 함으로써 연약층의 지질에서도 파랑에 의한 요동등의 영향을 배제하여 안정된 상태에서 시추작업을 수행할 수 있도록 하며 지지파일(7)의 인발을 손쉽게 할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 시추선은 수직하중에 대해서는 자중지지용 부이(6)가 부력을 이용해 지지를 하지만 수평하중(풍력, 조력 등)에 대해서는 각각의 네 모서리에 연결된 앵커(24)의 긴장으로 버티게 되는 것이다.

그리고 수중의 지지파일(7)은 시추선 전체의 버팀역할과 함께 케이싱 및 로드(74)의 안내파일 역할도 병행한다. 이 지지파일(7)은 수중의 조류 및 그 밖의 외력에 충분히 버틸 수 있는 자재를 사용하고 외력으로부터 케이싱과 로드(74)를 보호하는 역할도 한다.

기존의 수심이 깊은 작업지에서 한번 사용했던 케이싱은 휘어져서 쓰지 못했던 것을 이 지지파일(7)로 인해 휨현상을 완전히 해소하여 작업단가를 크게 절약할 수가 있게 하였다.

상술한 바와 같은 본 발명의 해상 시추선의 특징은 조립 뿐만 아니라 해체도용이해 장거리 이동시에는 육상으로 이동할 수 있도록 한 것으로, 이하 본 발명 시추선의 가설 및 이동을 설명하면 다음과 같다.

(1). 육상에서 시추선을 조립한다.

(2). 평균 해수면 또는 만조시 해수면 상태에서 시추선 자체의 부력에 의해 부상하도록 양수기(26)를 이용하여 워터 호스(61)를 통해 부이(6)에 물을 채워 부력을 감소시킨 후, 시추선을 예선으로 조사지점까지 예항한다.

(3). 조사지점에서 최첨단 측량장비를 이용하여 정확한 위치를 잡은 다음 작업대(2)를 윈치(23)를 이용해 수면으로 올리고 부력을 이용하여 균형을 잡는다.

(4). 저판지지 프랜지(71)가 정치된 후 양묘선으로 앵커(24)를 투묘한다.

(5). 앵커(24)가 타설된 후 작업이 가능한 위치(파랑의 영향을 받지 않도록 최소한 수면에서 1m이상)가 되도록 작업대(2)의 높이를 윈치(23)로 조정하고 윈치(23)로 앵커 와이어(25)를 긴장시켜 모든 외력에 안정된 상태가 되도록 최선의 작업조건을 만든다.

(6). 이동시에는 양수기(26)를 이용하여 부이(6)에 물을 충수시켜 부력을 서서히 감소시키면서 작업대(2)를 수면으로 내린다.

(7). 양묘선과 앵커 와이어 윈치(23)를 사용하여 앵커(24)를 걷어올린 후 예선을 사용하여 다음 지점까지 이동한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 작업대의 중량이 지지파일로 전달되지 않도록 하여 예인시 연약지반으로부터 지지파일의 인발이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 예인의 간편성 및 신속성을 기할 수 있을 뿐만 아니라 조위차에 따른 작업대의 높이 조절이 이루어짐으로써 조위에 의한 작업대의 영향을 최소화시킬 수 있고, 이로인해 작업의 간편성 및 효율성을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한 작업대 및 지지파일의 분해 조립이 용이하여 장거리 이동시의 육상 이동이 가능할 뿐만 아니라, 연약지반이 아닌 경우에는 부이를 제거하여 사용이 가능하므로 토질조건에 따른 구조의 변화를 기할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 프레임(1)의 상부측에 삼바리(21)와 보링기계(22)가 설치된 작업대(2)를 분리 조립이 가능한 지지파일(7)로 지지토록 함에 있어서, 상기 지지파일(7)의 상부측에 부이지지대(5)로 지지되면서 작업대(2) 상의 양수기(26)와 연결된 워터호스(61) 및 에어호스(62)를 갖는 부이(6)가 형성되고, 상기 부이지지대(5) 상에는 프레임(1) 및 작업대(2)를 삽입 관통하는 식으로 다수의 가이드파일(3)이 수직 형성되며, 상기 가이드파일(3)의 외측에는 상기 프레임(1) 및 작업대(2)와 연결된 슬라이딩 파이프(4)가 형성되고, 상기 슬라이딩 파이프(4)는 작업대(2) 상의 윈치(23)에서 인출되어 가이드파일(3)의 상부측 도르래(31)에 걸쳐진 와이어(25)의 단부측이 고정되면서 가이드파일(3)과 구름접촉하는 다수의 로울러(41)를 구비하여서 된 것을 특징으로 한 해상 시추선.

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