KR100568613B1 - 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시추선(드릴쉽: drillship)의 스러스터(thruster) 장착 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 시추선(100)에 형성된 스러스터 룸(110)에 스러스터(120)의 언더워터유닛(130)을 장착하는 스러스터 장착 장치에 있어서, 언더워터유닛(130)이 유동 없이 안치되고 다수의 로프 고리(141)가 형성된 정반(140), 상기 언더워터유닛(130)에 연결되고 상기 스러스터 룸(110)을 관통하는 인양로프(150), 상기 스러스터 룸(110)의 상부에 장착되어 상기 인양로프(150)를 권취하는 로프 권취수단(160), 및 상기 스러스터 룸(110)의 상부에 설치되어 상기 로프 권취수단(160)을 장착할 수 있는 지지대(170)를 포함하는 시추선의 스러스터 장착 장치와 본 장치를 이용한 장착 방법이 제공된다.

Description

시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법

(기술분야)

본 발명은 시추선(드릴쉽: drillship)의 스러스터(thruster) 장착 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 해저 유전의 개발에 사용되는 시추선의 추진 장치인 스러스터를 시추선에 장착하고 분리하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

(배경기술)

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업발전 추이에 따라, 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이와 같은 이유로, 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.

즉, 종래의 해저 시추에는, 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫홈이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일하게 형태로 제작된 소위 드릴쉽이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.

군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 이런 드릴쉽은 예인선 없이 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작되어 있으며, 또한 기존의 계류 장치를 사용하지 않으면서도 험한 해상 조건에서 선박의 위치를 일정 시추 지점에 안전하게 유지할 수 있도록 하는 자기위치제어 시스템(dynamic positioning system)을 구비하고 있다.

이와 같은 드릴쉽의 메인 추진과 자기위치제어에 사용되는 핵심적인 장비가 추진 장치의 하나인 아지무쓰 스러스터(azimuth thruster)이다. 일반적으로 아지무쓰 스러스터는 시추선의 선수 부분에 3기 그리고 선미 부분에 3기 총 6기가 설치되며, 각각이 360도 회전 가능한 프로펠러를 구비하고 있어서, 시추선을 추진, 역추진 또는 회전시킬 수 있는 추진 및 위치제어 겸용의 추진기이다.

도1은 아지무쓰 스러스터의 장착 위치를 보여주는 시추선의 개략도이고, 도2는 상기 도1의 아지무쓰 스러스터가 설치되는 부분의 상세도이다. 도시된 바와 같이, 시추선(1)에 형성된 스러스터 룸(2)에 장착되는 아지무쓰 스러스터(10)는 프로펠러(21)를 포함한 언더워터유닛(20: under water unit), 상기 언더워터유닛(20)이 장착되는 리셉터클(30: receptacle) 및 구동 모터(40)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 언더워터유닛(20)은 시추선(1)을 진수한 후에 수중에서 리셉터클(30)과 모터(40)에 조립되는 것이 일반적이다.

도3은 종래의 스러스터의 언더워터유닛을 조립하는 방법을 보여주는 개략도이고, 도4는 언더워터유닛의 계류를 위한 무어링 윈치의 설치 위치를 보여주는 시추선의 상갑판 개략도이다. 종래에는 스러스터(10)의 언더워터유닛(20)을 조립함에 있어서, 시추선(1)의 스러스터 룸(2) 상부에 설치된 무어링 윈치(mooring winch: 3)의 로프(4)에 로프 연결구(5)를 매개하여 스러스터 룸(2)을 관통하여 설치된 인양로프(6)를 매달고 이 인양로프(6)에 언더워터유닛(20)을 매달은 상태에서, 이 언더워터유닛(20)을 해상의 바지선(50) 등에 설치된 크레인의 로프(51)에 매달아 언더워터유닛(20)을 물속으로 잠수시키고, 상기 무어링 윈치(3)로 언더워터유닛(20)을 끌어올리는 방법이 사용되었다. 도4에서 도면 부호 11은 스러스터 룸(2)의 해치를 나타낸다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법은 다음과 같은 여러 가지 문제점이 있다. 첫째, 도3에 도시된 바와 같이, 언더워터유닛(20)을 크레인의 로프(51)에 매달아 수중으로 잠수시키기 위해서는, 언더워터유닛(20)의 이동 공간을 충분히 확보하기 위하여 충분한 수심(예, 50m 이상)에서 작업하지 않으면 안되고, 이를 위해서는 먼바다에서 언더워터유닛(20)의 장착작업을 하여야 하므로 그만큼 위험이 따르고 비용이 상승된다. 둘째, 언더워터유닛(20)의 위치에 따라 그 무게 중심을 유지하기 위해서는, 스러스터 룸(2)의 안내 파이프(7)를 두개 이상 사용하여 여기를 관통하는 인양로프(6)를 각각 상하로 자유로이 조절할 수 있어야 하나, 기존의 무어링 윈치(3)의 로프(4)에는 한 개의 인양로프(6) 밖에 연결할 수 없으므로 로프 연결구(5) 사용하여야 하고, 로프 연결구(5)를 사용한다고 하더라도 언더워터유닛(20)의 무게 중심을 잡기가 어렵다. 셋째, 스러스터 룸(2)이 설치된 부분의 상부 갑판(8)에 거주구 등의 다른 구조물이 있는 경우에는 기존의 무어링 윈치(3)를 사용하여 언더워터유닛(20)을 인양하기 어렵다. 넷째, 스러스터(10)의 구동 모터(40)를 다루기 위해 별도의 호이스트 등이 필요하고, 무어링 윈치(3)의 운영을 위해 상부 갑판(8)에 스탠드 롤러(9)를 설치하여야 하며, 바지 크레인의 사용이 필수 적이다. 다섯째, 여러 개의 언더워터유닛(20)을 번갈아 장착하기 위해서는 각각의 스러스터 룸(2)의 안내 파이프(7) 마다 인양로프(6)를 매번 연결 및 해체하여야 하는 반복작업이 필요하다. 여섯째, 이상과 같은 작업 과정으로 스러스터(10)의 장착 공정이 지연되고, 결국 육상에서의 시추선 건조 작업이 상당 기간 중단된다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 시추선 스러스터 장착 방법이 지니는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 보다 낮은 수심에서 안전하게 스러스터의 언더워터유닛을 장착할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 보다 적은 장비를 사용하여 신속하고 안전하게 스러스터의 언더워터유닛을 장착할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 시추선에 형성된 스러스터 룸에 스러스터의 언더워터유닛을 장착하는 스러스터 장착 장치에 있어서, 언더워터유닛이 유동 없이 안치되고 다수의 로프 고리가 형성된 정반, 상기 언더워터유닛에 연결되고 상기 스러스터 룸을 관통하는 인양로프, 상기 스러스터 룸의 상부에 장착되어 상기 인양로프를 권취하는 로프 권취수단, 및 상기 스러스터 룸의 상부에 설치되어 상기 로프 권취수단을 장착할 수 있는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착 장치에 의해 달성된다.

또한 본 발명의 목적은, 시추선에 형성된 스러스터 룸에 스러스터의 언더워터유닛을 장착하는 방법에 있어서, 정반에 언더워터유닛을 고정하여 시추선의 언더워터유닛 장착 위치에 대응하는 해저면에 정반을 안치하는 단계; 상기 시추선의 스러스터 룸이 상기 정반의 상부에 위치하도록 상기 시추선을 이동시키는 단계; 상기 정반으로부터 상기 언더워터유닛을 분리하고, 상기 스러스터 룸을 관통하여 상기 언더워터유닛에 인양로프를 연결하여, 상기 시추선의 스러스터 룸 상단에 설치된 권취수단을 이용하여 상기 언더워터유닛을 견인하는 단계; 및 상기 언더워터유닛을 상기 스러스터 룸에 체결한 후, 상기 인양로프를 상기 언더워터유닛에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착방법에 의해 달성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도5는 본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법을 보여주는 도면, 도6은 정반에 언더워터유닛이 고정된 상태의 정면도, 도7은 권취수단이 장착되는 지지대의 측면도, 도8은 권취수단이 장착되는 지지대의 정면도이다.

본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치는, 시추선(100)에 형성된 스러스터 룸(110)에 스러스터(120)의 언더워터유닛(130)을 장작하기 위한 장치로서, 도시된 바와 같이, 정반(140), 인양로프(150), 로프 권취수단(160), 및 지지대(170)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

정반(140)은 언더워터유닛(130)을 움직이지 않게 고정하여 해저면(101)에 안치시키기 위한 것으로서, 언더워터유닛(130)을 안정적으로 무게 중심을 맞추어 고정할 수 있는 것이라면 그 구조의 제한이 없으며, 예를 들어 도6에 도시된 바와 같이 정사각형의 프레임을 사용할 수 있다.

정반(140)에는 이를 해저면(101)에 안치시킬 때, 크레인의 로프를 걸기 위한 상기 다수의 고리(141)가 적어도 네 코너에 형성되어 있고, 언더워터유닛(130)을 정반(140)에 고정하기 위한 바(142)를 걸기 위한 다수의 바 고리(143)가 형성되어 있다.

또한, 정반(140)의 상면에는 언더워터유닛(130)의 프로펠러(131)나 프로펠러 커버(132)가 유동하지 않도록 하기 위해 이들을 지지하는 서포트(144), 또는 프로펠러(131)나 프로펠러 커버(132)의 작은 유동을 흡수해주는 스키드(145: skid)가 언더워터유닛(130)의 형상에 부합하는 적당한 위치에 부착되어 있어서, 언더워터유닛(130)을 보다 안정적으로 고정할 수 있도록 하고 있다.

정반(140)은 시추선(100)이 정박해 있는 도크의 암벽에 위치하는 크레인에 의하여 해저면에 안치되는 것이므로, 해저면으로 잠수하는 동안 물의 저항을 받게 된다. 따라서, 정반(140)은 언더워터유닛(130)을 고정하는 데 필요한 최소한의 부분을 제외한 나머지 부분은, 언더워터유닛(130)의 하중을 지지할 수 있는 강도를 가지는 범위 내에서, 관통부(146)로 형성하는 것이 잠수시에 물의 저항을 최소화 할 수 있다는 점에서 바람직하다.

인양로프(150)는 언더워터유닛(130)에 연결되어 언더워터유닛(130)을 스러스터 룸(110)의 조립위치로 인양하기 위한 로프이며, 스러스터 룸(110)에 설치된 가이드 파이프(111)를 관통하여 시추선(100)의 상하로 설치된다.

인양로프(150)는 언더워터유닛(130)을 균형 있게 인양할 수 있도록 2개의 로프가 사용되며, 무게 중심이 맞도록 언더워터유닛(130)의 양측에 형성된 고리(133)에 건다. 인양로프(150)의 하단에는 고리(133)에 걸기 위한 걸고리(151)가 연결되어 있고, 가이드 파이프(111)와 걸고리(151)의 사이즈는 걸고리(151)가 가이드 파이프(111)를 자유로이 통과할 수 있는 사이즈로 되어 있다.

스러스터 룸(110)의 상부, 즉 시추선(100)의 상부 갑판(102)에는, 인양로프(150)를 권취하는 로프 권취수단(160)이 장착된다. 권취수단(160)으로서는 인양로프(150)를 견인할 수 있는 것이라면 제한이 없으며, 예를 들어 공기식, 유압식, 모터식, 또는 수동식 체인 호이스트(161)가 사용될 수 있다. 언더워터유닛(130)을 인양하는 데 2개의 인양로프(150)가 사용되므로 권취수단(160)도 2개를 사용하는 것이 바람직하다.

권취수단(160)은 스러스터 룸(110)의 상부, 즉 상부 갑판(102)에 설치된 지지대(170)에 탈착 가능하게 설치된다. 본 발명의 스러스터 장착 장치는 언더워터유닛(130)을 장착할 때에만 사용하는 것이므로, 권취수단(160)은 필요할 때에만 지지대(170)에 장착하여 사용한다.

지지대(170)로서는 체인 호이스트(161) 등을 장착 및 분리할 수 있고, 언더워터유닛(130) 및 정반(140)의 무게를 견딜 정도의 강도를 가기는 것이라면 제한이 없으며, 예를 들어 도7과 도8에 도시된 바와 같이, 스러스터 룸(110)을 사이에 두고 상부 갑판(102)의 네 부위에 조립된 4개의 수직부재(171), 수직부재들(171)을 연결하는 수평부재들(172), 및 수평부재(172)를 가로질러 조립되고 권취수단(160)을 걸 수 있는 다수의 고리(174)가 형성된 가로부재(173)로 이루어진 강재 빔으로 된 지지대(170)를 사용할 수 있다.

지지대(170)는 언더워터유닛(130)을 장착할 때에만 사용되므로, 그 외에는 상부 갑판(102)에서 제거해 두어야 다른 작업에 장해가 되지 아니한다. 또한 시추선에는 총 6개의 스러스터가 장착되어 있으므로 각각의 언더워터유닛(130)을 장착할 때에는 지지대(170)를 옮겨 설치하여야 한다. 따라서 본 지지대(170)는 상부 갑판(102)으로부터 분리 가능하게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 지지대(170)가 설치되는 상부 갑판(102)이 장소에 따라 불균일하므로, 지지대(170)를 옮겨 설치할 때마다, 가로부재(173)의 수평을 맞추기 위해 수직부재(171)의 길이를 조절하여야 한다. 따라서 본 발명의 지지대(170)는 그 수직부재(171)의 길이는 동일하게 하고, 여기에 상부 갑판(102)의 표면 상태에 맞게 서로 다른 길이로 만들어둔 연결부재(175)를 수직부재(171)의 하단에 연결하여 상부 갑판(102)에 조립하는 구성을 채용하고 있다.

이하, 이상에서 설명한 스러스터 장착 장치를 이용하여 시추선에 스러스터의 언더워터유닛(130)을 장착하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 정반(140)에 언더워터유닛(130)을 전술한 방법에 의해 고정하고, 언더워터유닛(130)이 고정된 정반(140)을 도크의 암벽에 위치하는 크레인을 사용하여 시추선(100)의 언더워터유닛(130) 장착 위치에 대응하는 해저면(101)에 안치시킨다. 이여서, 시추선(100)의 스러스터 룸(110)이 정반(140)의 직상방에 위치하도록 시추선(100)을 이동시킨다. 다음에, 언더워터유닛(130)을 정반(140)에서 분리하고, 스러스터 룸(110)을 관통하여 인양로프(150)를 언더워터유닛(130)에 연결한 상태에서, 시추선(100)의 스러스터 룸(110) 상단, 즉 상부갑판(102)에 설치된 권취수단(160)을 이용하여 언더워터유닛(130)을 수평을 유지하면서 인양한다. 마지막으로, 언더워터유닛(130)을 스러스터 룸(110)에 장착한 후 인양로프(150)를 제거한다.

이상에서는 스러스터 룸(110)에 언더워터유닛(130) 장착하는 것에 대하여 설명하였지만, 언더워터유닛(130)을 분리하고자 할 때에는 미리 정반(140)을 평평한 선저면 바닥에 안치시킨 후, 스러스터 룸(110)의 하부에 정반이 위치하도록 시추선을 이동시켜 전술한 방법과 동일한 방법으로 분리할 수 있다.

또한 본 발명의 장치를 스러스터를 구비한 시추선에 적용한 예에 대해서만 설명하였지만, 스러스터를 추진 장치로 구비하고 있는 다른 선박에 대해서도 본 발명이 적용될 수 있음은 당연하다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법에 의하면, 첫째, 정반을 사용하여 언더워터유닛을 장착하므로 가까운 바다의 낮은 수심(예, 15m)에서 안전하게 언더워터유닛의 탈착작업을 할 수 있다. 둘째, 2개의 권취수단과 2개의 인양로프를 사용하므로 언더워터유닛의 무게 중심을 잡기가 용이하다. 셋째, 높이 조절할 수 있는 지지대의 사용으로 상부 갑판의 표면 특성에 관계없이 언더워터유닛을 탈착할 수 있으므로, 스러스터 룸의 위치선정이 자유롭다. 넷째, 인양로프와 지지대를 설치 및 분리하기가 용이하여 여러 개의 언더워터유닛을 설치할 때에도 작업시간을 단축할 수 있다.

도1은 아지무쓰 스러스터의 장착 위치를 보여주는 시추선의 개략도,

도2는 상기 도1의 아지무쓰 스러스터가 설치되는 부분의 상세도,

도3은 종래의 스러스터의 언더워터유닛을 조립하는 방법을 보여주는 개략도,

도4는 언더워터유닛의 계류를 위한 무어링 윈치의 설치 위치를 보여주는 시추선의 상갑판 개략도,

도5는 본 발명에 따른 시추선의 스러스터 장착 장치 및 방법을 보여주는 도면,

도6은 정반에 언더워터유닛이 고정된 상태의 정면도,

도7은 권취수단이 장착되는 지지대의 측면도,

도8은 권취수단이 장착되는 지지대의 정면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 시추선 110: 스러스터 룸

120: 스러스터 130: 언더워터유닛

140: 정반 150: 인양로프

160: 로프 권취수단 170: 지지대

Claims (5)

1. 시추선(100)에 형성된 스러스터 룸(110)에 스러스터(120)의 언더워터유닛(130)을 장착하는 스러스터 장착 장치에 있어서,

   다수의 로프 고리(141)가 형성되어 언더워터유닛(130)을 고정 및 탈착 가능하게 하고 상기 언더워터유닛(130)이 유동 없이 안치되도록 하기 위한 정반(140),

   상기 스러스터 룸(110)을 관통하며 상기 언더워터유닛(130)에 연결시킬 수 있으며, 상기 언더워터유닛(130)을 균형있게 인양할 수 있도록 하는 다수의 로프로 구성된 인양로프(150),

   상기 스러스터 룸(110)의 상부에 장착 가능하고 상기 인양로프(150)를 권취하는 로프 권취수단(160), 및

   상기 스러스터 룸(110)의 상부에 설치되어 상기 로프 권취수단(160)을 장착할 수 있고, 그 높이를 각각 조절할 수 있는 지지대(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정반(140)에는 상기 언더워터유닛(130) 고정용 바(142)를 걸기 위한 다수의 바 고리(143), 상기 언더워터유닛(130)을 지지하는 서포트(144), 상기 언더워터유닛(130)의 유동을 흡수하는 스키드(145)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지대(170)는 상기 스러스터 룸(110)의 상부에 탈착 가능하게 설치되고, 상기 로프 권취수단(160)은 상기 지지대(170)에 탈착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 지지대(170)는, 상기 스러스터 룸(110)을 사이에 두고 상기 스러스터 룸(110)의 상부에 조립되는 다수의 수직부재(171), 상기 수직부재(171)들을 연결하는 수평부재들(172), 및 상기 수평부재(172)를 가로질러 조립되고 상기 권취수단(160)을 걸 수 있는 다수의 고리(174)가 형성된 가로부재(173)로 구성된 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착 장치.
5. 시추선(100)에 형성된 스러스터 룸(110)에 스러스터(120)의 언더워터유닛(130)을 장착하는 방법에 있어서,

   다수의 로프 고리(141)가 형성된 정반(140)에 언더워터유닛(130)을 고정하여 시추선(100)의 언더워터유닛(130) 장착 위치에 대응하는 해저면에 정반(140)을 안치하는 단계;

   상기 시추선(100)의 스러스터 룸(110)이 상기 정반(140)의 상부에 위치하도록 상기 시추선(100)을 이동시키는 단계;

   상기 정반(140)으로부터 상기 언더워터유닛(130)을 분리하고, 상기 스러스터 룸(110)을 관통하여 상기 언더워터유닛(130)이 균형을 유지하도록 다수의 로프로 구성된 인양로프(150)를 상기 언더워터유닛(130)에 연결하여, 상기 시추선(100)의 스러스터 룸(110) 상단에 설치되어 상기 인양로프(150)을 권취하는 권취수단(160)을 이용하여 상기 언더워터유닛(130)을 견인하는 단계; 및

   상기 언더워터유닛(130)을 상기 스러스터 룸(110)에 체결한 후, 상기 인양로프(150)를 상기 언더워터유닛(130)에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선의 스러스터 장착방법.