KR100556075B1 - 횡단 스커트를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 긴 형상을 가지며 실질적으로 고정된 방향으로 해저에 계류되는 선박에 관한 것이다. 이 선박은 용골 레벨 근처에서 적어도 길이 방향 측면들을 따라 2개의 횡단 스커트를 포함하며, 이들 횡단 스커트는 선박의 고유 롤 주기가 미리 정해진 주기를 초과하도록 하는 소정 폭을 가지며, 상기 스커트가 없으면 상기 선박의 고유 롤 주기가 상기 미리 정해진 주기 미만이 된다.

Description

횡단 스커트를 포함하는 선박{VESSEL COMPRISING TRANSVERSE SKIRTS}

본 발명은 바지(barge) 같은 형태의 긴 형상을 가지며, 실질적으로 고정된 방향으로 해저에 계류되는 선박에 관한 것으로서, 안정화된 웨더배닝 단선체선박(monohull)은 예컨대, WO99/30965로부터 알려져 있다.

긴 선박, 특히 길이 대 폭의 비가 1.5 이하인 선박은 롤(roll ; 좌우 요동) 불안정성 또는 매티유(Mathieu) 불안정성을 겪을 수 있다. 이러한 롤 불안정성 또는 파라메트릭 공진(parametric resonance)은 그 시스템의 롤에 대한 유체 정역학적 강성의 히브(heave ; 상하 운동)의 유도 변조로 인해 롤을 야기한다. 특히, 히브의 고유 주기가 롤의 고유 주기의 절반일 경우에 가장 심각한 상태가 발생한다.

본 발명의 목적은 안정성이 개선된 긴 선박으로서, 바지와 같은 거의 직사각형의 선박을 설계하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 롤 운동이 감쇠되고 고유 롤 주기가 길어진 긴 선박을 설계하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복잡한 해상 건조 조건하에서보다는 조선소(ship construction) 조건하에서 건조될 수 있는 선박을 제공하는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 선박은, 용골 레벨(keel level) 근처에서 적어도 길이 방향 측면들을 따라 연장되는 2개의 횡단 스커트를 포함하며, 이들 횡단 스커트는 선박의 고유 롤 주기가 미리 정해진 주기를 초과하도록 하는 소정 길이와 폭을 가지며, 상기 스커트가 없으면 선박의 고유 롤 주기는 상기 미리 정해진 주기 미만이 된다.

긴 선박의 길이에 걸쳐 스커트를 추가하면, 질량이 추가되어 롤 운동에 대한 선박의 관성이 증가하기 때문에 선박의 롤 운동을 느리게 한다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 고유 롤 주기가 심한 폭풍 조건에서의 롤 주기를 초과하도록 선박을 건조하는 것이 가능하다. 예를 들면, 스커트가 없는 선박의 고유 롤 주기는 약 10 내지 18초일 수 있다. 길이 방향 스커트를 제공함으로써, 고유 롤 주기를 20 내지 25초로 증가시킬 수 있으며, 이는 심한 폭풍의 파도 주기인 15 내지 16초를 초과한다. 롤 운동이 더 느려지면, 선박 위에 사람들은 더 편안하게 느끼며, 계류 줄(mooring line) 및 생산 시스템에서 피로를 감소시킨다[예를 들면 분리 장치(separator)에 대해 문제점이 줄어듦].

본 발명의 스커트를 제공함으로써, 아무리 더 큰 롤 응답이 선박 자신의 고유 롤 주기로 편이(偏移)되더라도, 파도의 주기에서의 선박의 롤 응답을 현저하게 감소시킬 수 있다.

하나의 실시예에서, 선박의 길이 대 폭의 비는 적어도 1.5, 바람직하게는 적어도 2이며, 스커트는 용골 레벨 근처에서 선박의 폭의 적어도 5%의 폭을 갖고, 선박의 길이의 적어도 60%에 걸쳐, 바람직하게는 적어도 90%에 걸쳐, 가장 바람직하게는 적어도 거의 전체 길이에 걸쳐 연장한다.

선박 길이의 대부분에 걸쳐 스커트를 마련함으로써, 롤 안정성을 크게 향상시키고, 매우 유리하도록 고유 롤 주기가 길어지게 하며, 그리고 롤 운동을 감쇠시킬 수 있다. 상기 스커트는 선박의 길이 방향 측면 및 좁은 측면을 따라 연장하는 것이 바람직하다. 계류 줄은 스커트에 부착될 수 있으며, 갑판 구조물은 스커트상에 지지될 수 있다.

보통의 조선 조건하에서 육지에서 건조될 수 있도록 선박의 흘수(吃水)는 30m 미만인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 스커트와 조합하여 비교적 낮은 흘수 레벨을 갖고 있는 선박은 매우 안정될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

바람직하게는, 선박은 중앙의 관정(well)과, 이 관정을 통과해 해저 구조물로부터 드릴링 리그(drilling rig)와 같은 선박 위의 지지 구조체로 연장하는 적어도 하나의 라이저 및 드릴 스트링(drill string)을 구비한다. 상기 드릴 스트링 및/또는 라이저는, 본 출원인 명의의 "다수의 라이저 또는 텐돈(tendon)을 설치하는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 선박(Method for installing a number of risers or tendons and vessel for carrying out said method)"라는 명칭의 EP-A-1.036.914에 기재되어 있는 텐션 레그 데크(tension leg deck)와 같은 관정 위의 피벗 가능한 지지 구조체에 매달려 있다. 텐션 레그 데크(피벗 가능한 지지체)는 선박 및 굴착 작업을 보다 안정되게 하는 등의 이점을 갖고 있어, 굴착 시간을 보다 길게 할 수 있다(휴지 시간의 감소). LNG 생산의 경우에, 피벗 가능한 지지 구조체는 침전(sludging) 현상을 감소시키며 작업 조건을 보다 안전하게 한다.

웨더배닝(weathervaning) 능력을 갖는 FPSO의 빌지(bilge)를 따라 파형의 용골을 마련하는 것이 WO99/44882에 공지되어 있다. 빌지 용골은 비교적 좁고, 롤 운동을 감쇠시키도록 와류를 발생시킨다는 점에서 도움이 된다. 고유 롤 주기가 빌지 용골에 의해 변경되지는 않는다.

GB 2 243 118에는 주변 스커트를 갖는 거의 원형 대칭의 반잠수형 선박이 개시되어 있다. 이 반잠수형 선박은 비교적 큰 흘수를 가지며, 해상 건조(offshore construction) 표준에 따라 건조할 필요가 있다.

WO98/30439에는, 히브 운동을 감쇠시키도록 선박의 전체 길이를 따라 연장하는 립(lip)을 구비하는 긴 선박이 개시되어 있다. 공지의 선박에서 롤 운동은 동적 위치 결정 시스템이 마련된 선박을 바람 및 파도의 방향과 정렬시킴으로써 방지된다. 이와 달리, 세미 웨더배닝(semi-weathervaning) 계류 시스템 또는 튜렛 계류 시스템과 같이 넓게 계류될 수 있는 본 발명에 따른 선박은 계류 되어, 그 길이 방향에 대해 수직하게 선폭(beam) 파도를 받을 수 있다.

1996년 OMAE의 I권 파트 B의, 해상 기술: 대형 단순 바지의 유체 동역학적 성능 분석 및 설계(Offshore Technology : Design and hydrodynamic performance analyses of a large simple barge)라는 논문에서, 대칭 형상의 바박스(BARBOX, 정사각형 바지)의 큰 스커트는 히브에 대한 부가 질량을 증대시키고, 이로 인해 히브를 감쇠시킨다고 기재하고 있다. 그러나, 스커트를 갖는 사양의 프리보드(freeboard)가 적절하게 고려되었을 지라도, 관찰된 롤 각도는 과도하다는 것이 밝혀졌다. 이와 달리, 본 발명의 긴 선박의 롤 안정성은 길이 방향 스커트가 있음으로써 향상되었다. 또한, 공지의 정사각형 바지(barge) 형태의 선박은 흘수가 32m이어서, 통상의 조선소에서 제조되기에는 부적합하고 해상에서 조립되어야만 한다.

노르웨이 오프쇼어(Norway offshore)에서, 114 페이지에 상세하게 기재된 바와 같은 아커스 마리타임의 부표 형상(Akers Maritime's Buoyform) 개념의 사진이 있으며, 이는 스커트를 갖는 원추형 스파(SPAR)를 나타내고 있다. 단지 1 내지 3 도의 피치(pitch : 전후 요동)/롤 운동이 예상되었던 그러한 부표의 매티유 불안정성은 30 내지 40도 정도의 피치/롤 운동을 야기하였다.

OTC 10-953의 "부적절한 지역에서 사용하기 위한 스파 플랫폼의 대안적 형상(Alternative Shape of Spar Platforms for use in Hostile Areas)"에는, 대안적 선체 형상이 페이지 6의 도 10에 도시되어 있다. 매티유 불안정성을 설명하며, 도 17에서는 불안정한 히브/피치 운동이 너무 커서 데크가 수면을 때리게 된다고 언급하고 있다.

본 발명을 첨부 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스커트를 갖는 굴착 및 생산용 선박의 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 스커트를 갖는 굴착 및 생산용 선박의 측면도이다.

도 1에는 바지 형태의 선박이 160m의 길이(W1)를 갖고 길이 방향 스커트(2, 3)가 각각 15m의 폭을 가져, 스커트 위치에서 선박의 전체 길이(W2)가 190m인 것이 도시되어 있다. 스커트(2, 3)의 높이(H1)는 6m이고, 흘수 레벨(H2)은 22m이며, 갑판 레벨의 높이(H3)는 32m이다. 스커트의 큰 부피는 큰 배수량 때문에 롤 운동 시에 선박의 롤 운동에 대해 큰 관성을 부가하여, 큰 고유 롤 주기를 제공한다.

선박(1) 상에는, 드릴링 리그(5)가 리그 지지 구조체(6) 상에 배치된다. 그 드릴링 리그(5)로부터, 드릴 스트링(7)이 해저(33)를 향해 연장한다. 드릴 스트링(7) 및 생산물 라이저(8, 9)는 데크(10)에 매달려 있다. 데크(10)는 또한 폭발 방지구(blow-out preventor)(11)를 지지한다. 이 데크는 도르래(15, 16)를 따라 이동하는 케이블(13, 14)에 피벗 가능하게 매달려 있다. 케이블(13, 14)은 수위(水位) 아래에서 균형추(17, 18)를 구비하고 있다. 드릴 스트링(7) 및 라이저(8, 9)는 데크(10)가 매달려 있는 선박(1)의 중앙 관정(20)을 통해 연장한다. 케이블(13, 14)은 선박(1)의 높이에 걸쳐 테이퍼형 통로(21, 22)를 통해 연장한다. 선박(1)은 그 갑판 상에 석유 분리 플랜트(25), 가스 압축 플랜트(26), 굴착 장비 구획(27), 다용도 공간(28), 그리고 파워 제너레이터(29)를 구비한다. 계류 줄(30, 31)은 선박(1)을 해저(33)에 계류시킨다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 횡단 스커트(2', 3')는 숙박 설비(35) 또는 굴착 파이프 및 케이싱 렉(reck)(36)과 같은 갑판 구조물의 중량의 일부를 그 횡단 스커트(2', 3') 상에 설치된 기둥(39, 40)을 통해 지지한다. 이러한 방식에서, 스커트는 선박에 추가적인 갑판 공간을 제공한다.

도 2로부터 명백한 바와 같이, 바지 형태의 선박(1)의 폭(W3)은 60m이며, 횡단 스커트(2', 3')를 포함하는 전체 폭(W4)은 90m이다. 스커트(2, 2', 3, 3')는 모든 측면에서 선박 둘레로 연장한다.

Claims (16)

1. 긴 형상을 가지며 고정된 방향으로 해저에 계류되는 선박으로서, 용골 레벨 근처에서 적어도 길이 방향 측면들을 따라 연장되는 2개의 횡단 스커트를 포함하며, 이들 횡단 스커트는 상기 선박의 고유 롤 주기가 미리 정해진 주기를 초과하게 하는 폭을 가지며, 상기 스커트가 없으면 상기 선박의 고유 롤 주기가 상기 미리 정해진 주기 미만이 되는 선박에 있어서,

   상기 선박은 직선형 전방 및 뱃머리를 구비하고 그 형상이 직사각형이며, 상기 선박은 계류 줄의 고정된 방향으로 계류되고, 상기 선박의 길이 대 폭의 비는 적어도 2이며, 상기 스커트는 용골 레벨 근처에서의 선박의 폭의 적어도 5%의 일정한 폭을 갖고 선박의 길이의 적어도 60%에 걸쳐 연장하며, 상기 스커트는 상자형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박
2. 제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 주기는 적어도 18초인 것인 선박.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스커트의 체적은 선박 전체 체적의 적어도 2%인 것인 선박.
4. 삭제
5. 제4항에 있어서, 상기 스커트는 선박의 높이의 20%의 높이를 갖는 것인 선박.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 선박의 흘수는 30m 미만인 것인 선박.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스커트는 수평한 것인 선박.
8. 삭제
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 계류 줄을 사용하여 해저에 계류되는 선박.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스커트는 부착 수단을 포함하며, 이 부착 수단에 계류 줄이 부착되는 것인 선박.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중앙의 관정과, 이 관정을 통과해 해저 구조물에서부터 선박 위의 지지 구조체로 연장하는 적어도 하나의 라이저 및/또는 드릴 스트링을 포함하는 선박.
12. 제11항에 있어서, 상기 라이저 및/또는 드릴 스트링은 상기 관정 위의 지지 구조체에 매달려 있으며, 이 지지 구조체는 선박의 수평면에 대해 소정 각도로 배치될 수 있도록 현가 수단에 매달려 있는 것인 선박.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 갑판 구조물이 상기 스커트 상에 설치된 기둥에 의해 지지되는 것인 선박.
14. 긴 형상을 가지며 고정된 방향으로 해저에 계류되는 선박으로서,

    상기 선박은 용골 레벨 근처에서 적어도 길이 방향 측면들을 따라 2개의 횡단 스커트를 포함하며, 이들 횡단 스커트는 상기 선박의 고유 롤 주기가 미리 정해진 주기를 초과하게 하는 폭을 가지며, 상기 스커트가 없으면 상기 선박의 고유 롤 주기가 상기 미리 정해진 주기 미만이 되며,

    상기 선박은 중앙의 관정과, 이 관정을 통과해 해저 구조물에서부터 선박 위의 지지 구조체로 연장하는 적어도 하나의 라이저 및/또는 드릴 스트링을 포함하며, 상기 라이저 및/또는 드릴 스트링은 상기 관정 위의 지지 구조체에 매달려 있으며, 이 지지 구조체는 선박의 수평면에 대해 소정 각도로 배치될 수 있도록 현가 수단에 매달려 있는 것인 선박.
15. 삭제
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