KR100963171B1 - 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 운항 및 정지상태의 흘수에 따른 부력의 차이를 이용하여 문풀내부의 일부를 개폐하는 플레이트가 구비된 부력을 이용한 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물에 관한 것으로 문풀내부의 일부를 덮는 한쌍의 플레이트가 문풀내부의 선수 및 선미측 벽면에 회동가능하도록 대향되어 설치되되, 상기 플레이트의 각각은 선박의 운항흘수선에 맞추어 설치되어 선박의 운항시에는 운항흘수선을 따라 펼쳐져 문풀내부의 일부를 덮고, 선박의 정지시에는 선박의 운항 및 정지상태의 흘수에 따른 부력의 차이에 의하여 상기 선수 및 선미측 벽면방향으로 회동하여 문풀내부를 개방하도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물을 제공한다.

본 발명에 따르면 문풀내부 벽면에 부력에 의해 가동되는 한쌍의 개폐플레이트가 구비되어 별도의 플레이트 구동수단 없이 문풀내부의 유동을 제어하여 문풀로 인한 선박의 저항증가,속도저하,연료소모증가등을 최소화 할 수 있어 별도의 구동수단이 구비된 종래기술에 비하여 비용 및 관리측면에서 유리한 이점이 있다.

시추선, 문풀, 문풀저항, 저항감소

Description

부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물{Drag reduction appendage for drillship moonpool using buoyancy}

본 발명은 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박의 운항 및 정지상태의 흘수에 따른 부력의 차이를 이용하여 문풀내부의 일부를 개폐하는 플레이트가 구비된 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물에 관한 것이다.

국제적으로 급격하게 산업 및 공업이 발전함에 따라 석유사용량은 해마다 증가하고 있고 이에 따라 원유의 안전적인 생산과 공급이 큰 문제로 떠오르고 있다.

이에 최근에는 기술적으로 시추가 어려울 뿐만 아니라 경제성이 없어서 무시되어 왔던 군소의 한계유전이나 심해유저의 개발이 경제성을 가지게 되었으며 해저자원 개발기술의 발달과 더불어 이러한 유전개발에 적합한 시추설비를 구비한 선박이 개발되고 있다.

종래의 해양시추장비는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 주로 계류 장치를 이용하여 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었다.

그러나 최근에는 첨단의 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해 할 수 있도록 보다 선박에 가까운 형태로 제작된 시추선이 개발되어 해양 시추에 사용되고 있다.

이러한 시추선은 군소 유전 개발을 위해 위치를 자주 옮겨야 하는 조건 때문으로 시추성능 뿐만 아니라 최적의 항해성능을 가지도록 설계 되어야 한다.

그러나 시추선의 중앙에는 시추 파이프를 해저바닥으로 내려보내기 위한 큰 개구부(문풀:Moon-pool)가 형성되어 있다. 이러한 문풀은 시추선의 용도측면에서 필수불가결한 구조이지만, 선박의 정박시 작업 안전성이나 항해 안전성, 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다.

문풀내부로 유입되고 유출되는 유동과 선체외부와의 상대적인 운동으로 야기되는 수면의 주기적 진동현상, 이에 따른 선체운동으로 인하여, 시추선의 항해시에 저항증가가 생기고 이로인해 속도감소, 연료소모량 증가가 수반된다.

이러한 저항증가는 문풀이 없는 경우에 비하여 크게는 50%까지 차이를 보이고 있다.

또한, 시추작업을 위해 시추선이 정박하고 있는 동안에도 파도에 의한 선체운동과의 문풀내부유동의 공진현상으로 문풀내부의 해수가 데크위로 넘쳐 올라오는 현상은 시추작업의 안전성에 큰 영향을 줄 수 있다.

이러한 문풀저항의 주된원인은 선수쪽 문풀내부의 입구에서 생성되는 볼텍스 가 문풀내부 유동장에 교란을 일으키며 흘러 문풀내부의 선미쪽 벽면에 부딪치면서 압력의 상승으로 인해 수면이 상승되고 수면파가 생기기 때문이다.

일정시간이 경과하면 수면의 상대운동과 볼텍스 생성이 연동되어 수면의 주기적인 진동과 선박의 운동이 일어난다.

도 1은, 선박의 운항시 종래의 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물이 설치된 선박의 단면도이다.

도 2는, 선박의 정지시 종래의 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물이 설치된 선박의 단면도이다.

이러한 문풀저항을 줄이는 수단중 하나로 일본공개특허번호 1984-223592에 의해 공개된 문풀부가물이 있다. 이 문풀부가물은 선저에 구비되어 필요에 따라 개폐가 가능한 설비이다.

구체적으로 살펴보면, 도 1에서 도시한 바와 같이, 문풀의 선저쪽 입구의 좌,우현 벽면(2)에 힌지(8)구조로 회동가능하도록 설치된 한쌍의 폐쇄판(7)이 설치된다. 그리고 상기 폐쇄판(7)을 회동시키기 위한 구동수단으로 유압실린더(1)가 문풀내부의 좌,우현 벽면(2)에 설치된다.

이러한 구조를 갖는 문풀부가물은 한쌍의 폐쇄판(7)이 유압실린더(1)에 의해 힌지(8)를 중심으로 회동하여 선저에 위치한 문풀입구를 개폐하게 됨으로써 문풀입구에서 발생하는 볼텍스를 차단하는 역할을 한다.

선박의 운항중에는 도 1의 경우처럼, 폐쇄판(7)에 의해 문풀입구가 폐쇄되고 선박의 시추작업시에는 도 2의 경우처럼 유압실린더(1)의 조작을 통해 폐쇄판(7)을 문풀좌,우현의 벽면(2) 쪽으로 회동함시킴으로써 문풀을 개방한다.

선박의 운항중에는 선저에 위치한 문풀입구가 완벽히 밀폐된 상태이기 때문에 문풀내부의 선미, 선수측 벽면에 수면파가 쌓이는 것을 방지하여 저항감소를 자연스럽게 유도할 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 종래의 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물은 선박의 운항중 및 선박의 시추작업시에 따라 폐쇄판(7)을 개폐하는 것으로 이를 위한 별도의 유압실린더(1)를 포함한 기계적인 장치가 추가설치 되어야 한다. 따라서 이러한 기계적인 장치가 물에 잠길 경우에 대비한 수밀설계가 필요하고 이를 유지보수하는데 있어서 많은 비용과 노력이 필요한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 별도의 구동수단이 필요없이 선박의 운항중 및 시추작업시의 흘수 차이에 따른 부력을 이용하여 선저에 위치한 문풀입구의 일부를 개폐하는 부력을 이용한 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제는 문풀내부의 일부를 덮는 한쌍의 플레이트가 문풀내부의 선수 및 선미측 벽면에 회동가능하도록 대향되어 설치되되, 상기 플레이트의 각각은 선박의 운항흘수선에 맞추어 설치되어 선박의 운항시에는 운항흘수선을 따라 펼쳐져 문풀내부의 일부를 덮고, 선박의 정지시에는 선박의 운항 및 정지상태의 흘수에 따른 부력의 차이에 의하여 상기 선수 및 선미측 벽면방향으로 회동하여 문풀내부를 개방하도록 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물에 의해 실현된다.

바람직하게는 문풀내부의 상기 선수 및 선미측 벽면에는 선박의 정지시에 상 기 플레이트가 상기 선수 및 선미측 벽면에 삽입,결합되도록 플레이트 홈이 형성되고 문풀내부의 좌,우현 벽면에는 선박의 운항시에 상기 플레이트를 상기 좌,우현 벽면에 고정시키는 고정핀이 삽입되는 핀홀이 형성될 수 있다.

한편 상기 플레이트의 하면에는 선박의 정지시에 문풀내부의 상하유동을 억제하는 플렌지가 형성되어 문풀내의 해수가 선박의 데크에 넘치지 않도록 할 수 있다.

또한 시추작업시 플레이트가 부력에 의하여 회동함으로써 문풀입구가 개방되도록 상기 플레이트의 내부는 부력을 효과적으로 발생시키기 위한 빈 공간이 형성될 수 있다.

본 발명은 문풀내부 벽면에 부력에 의해 가동되는 한쌍의 개폐플레이트가 구비되어 별도의 플레이트 구동수단 없이 문풀내부의 유동을 제어하여 문풀로 인한 선박의 저항증가,속도저하,연료소모증가등을 최소화 할 수 있어 별도의 구동수단이 구비된 종래기술에 비하여 비용 및 관리측면에서 유리한 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은, 선박의 운항시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 4는, 선박의 운항시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 평면을 나타낸 평면도이다.

일 실시예는 도 3에서 도시한 바와 같이, 문풀(100)내부의 일부를 덮는 한쌍의 플레이트(10)가 문풀(100)내부의 선수 및 선미측 벽면(110)에 회동가능하도록 힌지(12)구조로 대향되어 설치된다.

또한, 상기 플레이트(10)는 문풀(100)내부의 선수 및 선미측 벽면(110)에 운항흘수선(TD)에 맞추어 설치되고 플레이트(10)를 이루는 소재는 물에 잘 뜨는 소재로 구성하거나 플레이트(10)의 내부에 빈 공간을 형성하여 운항중에는 상기 플레이트(10)가 운항흘수선(TD)을 따라 펼쳐지도록 한다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 플레이트(10)는, 문풀(100) 형상에 대응하여 직사각형 형태를 갖고 그 너비는 문풀(100)의 좌,우현 방향의 길이에 맞추어 문풀(100)의 좌,우현 벽면(120)이 상기 플레이트(10)에 의해 밀폐되도록 한다.

문풀(100)내부의 선수 및 선미측 벽면(110)에는 상기 플레이트(10)가 힌지(12)를 중심으로 선수 및 선미측 벽면(110)방향으로 회동하여 삽입되는 플레이트 홈(20)이 형성된다.

그리고 문풀(100)내부의 좌,우현의 벽면(120)에는 선박의 운항시에 상기 플레이트(10)를 상기 좌,우현 벽면(120)에 고정시키는 고정핀이 삽입되는 핀홀(30)이 도 4에 도시된 바와 같이 형성된다.

상기 플레이트(10)가 운항흘수선(TD)에 따라 펼쳐졌을 때 상기 핀홀(30)에 작업자가 고정핀등의 고정기구(도시하지 않음)를 삽입하여 상기 플레이트(10)가 움직이지 않도록 상기 좌,우현 벽면(120)에 고정시킬 수 있다.

도 3및 도 4에서 도시한 바와 같이, 선박의 운항중에는 상기 플레이트(10)가 운항흘수선(TD)을 따라 펼쳐져 있어 문풀내부에서 발생할 수 있는 수면파를 감소 시킬 수 있다. 일 실시예의 경우 종래기술과 달리 문풀내부를 전부 덮지 않고 일부만 덮고 있는 형태를 갖는다.

위와 같은 구조로도 큰 문풀 저항 감소효과를 얻을 수 있고 또한 선박이 운행됨에 있어서 문풀내부의 일부를 덮는 것이 구조적으로 더 안전한 이점이 있다. 즉 본원은 이와 같이 문풀의 일부를 덮음으로써 자유수면의 면적을 줄여준다. 문풀 내부의 수면운동은 자유수면의 넓이와 관계되므로, 플레이트가 없는 문풀과 대비할 때 상하운도의 진폭이 줄어드는 효과를 가지므로써 항해 중 저항 감소가 생기며, 이와 달리 플레이트가 문풀 내부의 수면 전체를 덮는 경우, 선박의 운동이나 문풀 내부의 유동이 플레이트에 매우 큰 힘을 미치기 때문에 플레이트와 고정장치의 구조설계가 매우 복잡해진다. 따라서 본원은 보다 작은 힘이 작용하므로 장치의 구조설계가 용이하며 구조적 결합으로 발생될 수 있는 부분적인 손상, 개폐 블능 등의 사고의 가능성이 낮은 것입니다.

도 5는, 선박의 정지시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 6은, 선박의 정지시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 평면을 나타낸 평면도이다.

선박이 정지하여 시추작업이 수행되는 경우, 도 5에서 도시한 바와같이 문풀(100)의 개방이 필요하다.

선박의 정지시에는 운항흘수선(TD)에 비해 흘수(D)가 높아지기 때문에 부력에 의하여 힌지(12)를 중심으로 플레이트(10)가 문풀(100)내부의 선수 및 선미측 벽면(110)방향으로 회동한다.

최종적으로 상기 플레이트(10)는 부력에 의하여 선수 및 선미측 벽면(110)에 형성되어 있는 플레이트 홈(20)에 삽입되어 문풀이 개방된다.

한편, 상기 플레이트(10)의 하면에는 선박의 정지시에 문풀내부의 상하유동 을 억제하는 플렌지(11)가 형성된다. 상기 플렌지(11)는 시추작업시 문풀(100)내부에 위치한 해수의 상하운동을 감소시켜 해수가 선박의 데크로 넘치는 것을 방지하는 역할을 한다.

위와 같은 구성을 갖는 일 실시예가 구비된 선박은 일 실시예가 구비되지 않은 선박보다 5%내지10%의 저항감소 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 부력을 이용한 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물 의 바람직한 일 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은, 선박의 운항시 종래의 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물이 설치된 선박의 단면도이다.

도 2는, 선박의 정지시 종래의 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물이 설치된 선박의 단면도이다.

도 3은, 선박의 운항시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 4는, 선박의 운항시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 평면을 나타낸 평면도이다.

도 5는, 선박의 정지시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 6은, 선박의 정지시, 본 발명에 따른 선박의 저항감소를 위한 문풀부가물의 일 실시예가 설치된 선박의 평면을 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 플레이트 11 : 플렌지

20 : 플레이트 홈 30 : 핀홀

TD : 운항흘수선 D : 흘수선

100 : 문풀

Claims (5)

1. 문풀내부의 일부를 덮는 한쌍의 플레이트가 문풀내부의 선수 및 선미측 벽면에 회동가능하도록 대향되어 설치되되,

   상기 플레이트의 각각은 선박의 운항흘수선에 맞추어 설치되어 선박의 운항시에는 운항흘수선을 따라 펼쳐져 문풀내부의 일부를 덮고, 선박의 정지시에는 상기 선박의 운항 및 정지상태의 흘수에 따른 부력의 차이에 의하여 상기 선수 및 선미측 벽면방향으로 회동하여 문풀내부를 개방하도록 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 선수 및 선미측 벽면에는 선박의 정지시에 상기 플레이트가 상기 선수 및 선미측 벽면에 삽입,결합되도록 플레이트 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물.
3. 제 1항에 있어서,

   문풀내부의 좌,우현 벽면에는 선박의 운항시에 상기 플레이트를 상기 좌,우현 벽면에 고정시키는 고정핀이 삽입되는 핀홀이 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 플레이트의 하면에는 선박의 정지시에 문풀내부에 위치한 해수의 상하유동을 억제하는 플렌지가 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 플레이트의 내부에는 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 선박의 저항감소용 문풀부가물.

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