KR100983084B1 - 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선체의 이동을 위한 추진력을 발생시키는 선회식 추진장치로서 복수의 쓰러스터를 선수 및 선미 바닥에 설치하되 선수 및 선미측 일부의 흘수를 작게하여 얕은 수심에서의 항해를 가능하게 한 해양 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서, 상기 선체의 선수부 및 선미부는 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부로 이루어지며, 상기 선회식 추진장치는 상기 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 상기 선체의 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부에 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물이 제공된다.

Description

선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물{MARINE STRUCTURE HAVING A AZIMUTH TYPE THRUSTER}
본 발명은, 선체 바닥에 설치되는 선회식 추진장치를 구비한 부유식 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선체의 이동을 위한 추진력을 발생시키는 선회식 추진장치로서 복수의 쓰러스터를 선수 및 선미 바닥에 설치하되 선수 및 선미측 일부의 흘수를 작게하여 얕은 수심에서의 항해를 가능하게 한 해양 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에서 자기위치제어(Dynamic Position, DP) 시스템은 기존의 계류장치를 사용하지 않고서 GPS(Global Positioning System) 등을 이용한 위치 확인과 추진기의 사용을 통해 선박의 위치를 고정시키는 시스템이다.
이러한 자기위치제어 시스템은, 계류 장치를 이용하여 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 고정식 플랫홈과는 달리 위치를 옮겨가며 시추작업을 실시할 수 있는 드릴쉽(drill ship)이나 반잠수식 시추선(semi-submersible drilling rig), 극지방에서 얼음을 깨뜨리면서 단독 운항이 가능한 쇄빙선(ice breaker) 등에 주로 마련된다.
자기위치제어 시스템에 사용되는 추진기로는 프로펠러의 360도 선회가 가능한 전(全)방향 추진기인 선회식 추진장치, 예를 들어 아지무스 스러스터(azimuth thruster), 아지포드(azipod) 등이 사용되고 있으며, 이로 인해 선박이 자유롭게 추진, 역추진 또는 회전할 수 있도록 한다.
한편, 선회식 추진장치는 조종성능 등 다양한 이점으로 인해 드립쉽이나 반잠수식 시추선, 쇄빙선뿐만 아니라, 셔틀 탱커(shuttle tanker), Oil 또는 LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), Oil 또는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), 극지 항해 화물선이나 여객선 등을 비롯한 다양한 선박에 사용되고 있는 추세이다.
일본 공개실용신안공보 소62-137799 호, 대한민국 공개실용신안공보 제 20-2000-0002096 호 등에는 각종 해양 구조물의 선체 하부에 선회식 추진장치가 설치된 예가 개시되어 있다.
선체이동을 위한 추진력을 발생시키는 선회식 추진장치, 즉 쓰러스터는 여객선에서는 소음 및 진동 저감의 목적으로, 드릴 쉽이나 반잠수식 시추선에서는 효율상의 문제로 선체 저면에 설치된다. 하지만 쓰러스터의 높이로 인하여 얕은 수심을 운항하는데 많은 제한을 받는다. 이를 해결하기 위해 필요시 쓰러스터를 선체 내부로 수납할 수 있는 수납형 쓰러스터(Retractable type thruster)를 사용하여, 항구 또는 운하 등을 통과할 때에는 일부 쓰러스터를 선체 안으로 넣고 선체의 바닥 라인(baseline) 위에 설치되어 있는 쓰러스터만을 이용하여 제한된 수심을 운항하는 방법이 제안되어 있다.
하지만 수납형 쓰러스터는 사용빈도가 낮고 사용시마다 빈번하게 발생하는 고장, 그리고 유지보수 등의 어려움으로 인해 대다수의 선주는 이러한 수납형 쓰러스터를 선호하지 않는다.
선회식 추진장치는 선체의 바닥 라인보다 아래쪽에 있을 경우 그 효율은 가장 좋지만, 통상 추진장치 자체의 높이만 약 6m 이상이므로, 얕은 수심의 해역을 항해할 경우 이는 그 해역을 운항하는데 큰 장애 요인이 된다.
그리고 얕은 수심의 해역을 통과하기 위해서는 낮은 흘수를 유지해야 하므로, 이 경우 화물이나 승객, 기타 소비용 적재물(consumable)을 많이 싣지 못하는 경우가 발생하며, 경우에 따라 화물이나 승객, 기타 소비용 적재물을 전혀 싣지 않고도 그 해역을 통과하지 못하는 경우도 발생한다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 선체의 이동을 위한 추진력을 발생시키는 선회식 추진장치로서 복수의 쓰러스터를 선수 및 선미 바닥에 설치하되 선수 및 선미측 일부의 흘수를 작게하여 얕은 수심에서의 항해를 가능하게 한 해양 구조물을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서, 상기 선체의 선수부 및 선미부는 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부로 이루어지며, 상기 선회식 추진장치는 상기 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 상기 선체의 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부에 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물이 제공된다.
상기 선회식 추진장치는 하단의 높이가 상기 중앙부의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 높게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선의 높이가 상기 중앙부의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 높게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선이 수평으로 되도록 설치대를 개재하여 상기 선수부 저흘수부 및 상기 선미부 저흘수부에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선이 상기 선회식 추진장치가 설치된 부분의 해수면에 대해 경사진 선체와 평행하도록 상기 선수부 저흘수부 및 상기 선미부 저흘수부에 설치되는 것이 바람직하다. 선회식 추진장치가, 설치된 부분의 해수면에 대해 경사진 선체와 평행하도록 설치되면 선회식 추진장치의 프로펠러에 의해 발생하는 유동장의 안정적인 형성이 가능하여 캐비테이션으로 인한 선체바닥의 부식이나 저항을 감소시키는 이점을 얻을 수 있다.
상기 해양 구조물은 드릴 쉽이나 반잠수식 시추인인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 복수의 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서, 복수의 상기 선회식 추진장치는 상기 선체의 나머지 부분에 비해 작은 흘수를 가지는 저흘수부에 모두 설치되어 수심에 얕은 해역에서의 항해를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서, 화물이 적재되지 않는 부분의 상기 선체의 바닥을 작은 흘수를 가지는 저흘수부가 형성되도록 변형시키고, 상기 저흘수부에 상기 선회식 추진장치를 설치하여 화물의 적재용량을 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물이 제공된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 선체의 이동을 위한 추진력을 발생시키는 선회식 추진장치로서 복수의 쓰러스터를 선수 및 선미 바닥에 설치하되 선수 및 선미측 일부의 흘수를 작게하여 얕은 수심에서의 항해를 가능하게 한 해양 구조물이 제공된다.
도 1은 종래 기술에 따른, 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물을 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른, 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물을 개략적으로 나타내는 측면도, 그리고,
도 3는 본 발명의 변형예에 따른, 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 해양 구조물이란, 선체 이동을 위한 추진력을 선회식 추진장치로부터 얻을 수 있으며 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 드릴 쉽이나 반잠수식 시추선, 쇄빙선, FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 구조물과 선박을 모두 포함하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선체(1)의 선수측 일부 구간(선수측 저흘수부(2))과 선미측 일부 구간(선미측 저흘수부(3))에 걸쳐 선체의 중앙부(4)에 비해 작은 흘수를 가지도록 선체의 선형을 제작한다. 본 명세서에서 "흘수가 작다"는 말은 해당 부분의 선체가 물속에 잠긴 깊이가 얕다, 즉 수면에서 해당 부분의 선체 하단 사이의 길이가 짧다는 것을 의미하며, "흘수가 크다"는 말은 해당 부분의 선체가 물속에 잠긴 깊이가 깊다, 즉 수면에서 해당 부분의 선체 하단 사이의 길이가 길다는 것을 의미한다.
선체(1)는 기본적으로 유선형을 가질 것이 요구되므로, 흘수가 작은 선수측 저흘수부(2)와 흘수가 큰 중앙부(4) 사이에는 단차가 생기지 않도록 선수측 저흘수부(2)와 중앙부(4) 사이를 경사지게 연결하는 선수측 천이부(5)가 형성되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 흘수가 작은 선미측 저흘수부(3)와 흘수가 큰 중앙부(4) 사이에는 단차가 생기지 않도록 선미측 저흘수부(3)와 중앙부(4) 사이를 경사지게 연결하는 선미측 천이부(6)가 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에서는 중앙부(4)는 바닥면이 대략 수평인 것으로 도시되어 있고, 선수측 저흘수부(2)는 대략 수평이며 선수측 끝에서 급격하게 상승하여 선수부를 형성하는 것으로 도시되어 있고, 선미측 저흘수부(3)는 선미측으로 갈수록 바닥면이 점진적으로 상승하도록 경사를 가지는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이러한 선형만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)의 바닥이 모두 대략 수평으로 형성된 선형, 혹은 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)의 바닥이 각각 선수측 및 선미측으로 갈수록 점진적으로 상승하도록 경사를 가지는 선형에도 적용될 수 있음은 물론이다.
선수측 저흘수부(2)의 높이와 선미측 저흘수부(3)의 높이는 동일할 수 있다. 도 2에서 선회식 추진장치(10)는 선수측 저흘수부(2)에 2개 설치되고 선미측 저흘수부(3)에 2개 설치된 것으로 도시되어 있지만, 선회식 추진장치의 설치 개수는 본 발명을 한정하지 않는다. 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)에 선회식 추진장치가 각각 2개씩 설치되는 경우, 선회식 추진장치는 선체(1) 길이방향을 따라 일렬로 설치되지 않고 대각선 방향으로 설치되는 것이 서로간의 간섭을 방지할 수 있어 바람직하다. 또한, 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)에는 선회식 추진장치가 각각 3개씩 삼각형으로 배열되도록 설치되어도 좋다.
사용되는 선회식 추진장치(10)의 크기에 따라 변동 가능하지만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)와 중앙부(4) 사이의 높이 차이는, 대략 선회식 추진장치(10)의 프로펠러 축선의 높이가 중앙부(4)의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 위쪽에 위치하도록 정해질 수 있다. 또는, 도시하지는 않았지만, 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)와 중앙부(4) 사이의 높이 차이는 선회식 추진장치(10)의 하단 높이가 중앙부(4)의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 위쪽에 위치하도록 정해질 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)와 중앙부(4) 사이의 높이 차이는, 선회식 추진장치(10)의 프로펠러 축선의 높이, 또는 선회식 추진장치(10)의 하단 높이가, 중앙부(4)의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 위쪽에 위치하도록 정해질 수 있다.
도 2의 해양 구조물에 따르면, 선회식 추진장치(10)의 프로펠러 축선이 수평하게 설치될 수 있도록 선체의 바닥이 수평이 아닌 경우에는 설치대(11)를 개재하여 선회식 추진장치(10)를 설치하고 있다. 프로펠러 축선이 수평인 경우, 프로펠러 주변에 안정된 유동장을 형성하여 추진력의 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 변형예가 도시된 도 3을 참조하면, 도 2와는 달리 선체의 바닥이 수평이 아닌 경우에도 설치대 없이 선회식 추진장치(10)를 설치하고 있다. 그에 따라 선회식 추진장치(10)는 프로펠러 축선이 수평이 아니라 설치되는 부분의 선체 기울기에 따라 경사지게 설치된다. 이 경우, 선체의 형상을 이용한 선회식 추진장치(10)의 설치가 가능하고 선회식 추진장치 주변 유동장을 안정적으로 확보할 수 있다. 도 3에서는 선수측에서 두 번째 선회식 추진장치만을 확대 도시하여 기울어진 각도를 θ로 표시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이다.
선회식 추진장치(10)가 해수면에 대해 경사진 선체(12)와 평행하도록 설치되면 선회식 추진장치의 프로펠러에 의해 발생하는 유동장의 안정적인 형성이 가능하여 캐비테이션으로 인한 선체바닥의 부식이나 저항을 감소시키는 이점을 얻을 수 있다. 도 3에서는 선수측에서 두 번째 선회식 추진장치만이 선수측 저흘수부(2) 중에서 해수면에 대해 경사진 선체(12)에 설치된 것처럼 도시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 선체의 바닥면을 선수측에서 선미측까지 동일한 높이의 흘수를 가지도록 제작하지 않고, 선회식 추진장치가 설치되는 선수측과 선미측의 일부 구간에 걸쳐 흘수가 작은 선수측 저흘수부(2) 및 선미측 저흘수부(3)를 형성함으로써, 흘수 확보가 어려운 운하나 수심이 얕은 항구 등에서 이동성을 높이고 확보된 흘수만큼 화물 적재용량을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수납식 쓰러스터에 비해 고장 발생빈도가 낮고, 설치비 및 유지비가 저렴하며 유지보수가 용이하게 된다.
또한, 본 발명이 적용되는 해양 구조물이 화물선인 경우에도, 화물의 적재공간으로 주로 활용되는 선체의 중앙부 용적은 감소시키지 않으면서 선수부 및 선미부의 일부 구간의 흘수를 작게 하므로, 화물 적재용량에 악영향을 미치지 않는다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.
1 : 선체, 2 : 선수측 저흘수부, 3 : 선미측 저흘수부, 4 : 중앙부, 5 : 선수측 천이부, 6 : 선미측 천이부, 10 : 선회식 추진장치, 11 : 설치대, 12 : 해수면에 대해 경사진 선체

Claims (8)

  1. 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서,
    상기 선체의 선수부 및 선미부는 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부로 이루어지며, 상기 선회식 추진장치는 상기 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 상기 선체의 선수부 저흘수부 및 선미부 저흘수부에 설치되며,
    단차가 생기지 않도록 상기 선수부 저흘수부 및 상기 선미부 저흘수부와 상기 중앙부 사이를 각각 경사지게 연결하는 선수부 천이부 및 선미부 천이부를 포함하여 상기 선체의 바닥이 유선형을 가지는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선회식 추진장치는 하단의 높이가 상기 중앙부의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해상 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선의 높이가 상기 중앙부의 바닥 라인의 높이와 동일하거나 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해상 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선이 수평으로 되도록 설치대를 개재하여 상기 선수부 저흘수부 및 상기 선미부 저흘수부에 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 선회식 추진장치는 프로펠러 축선이 상기 선회식 추진장치가 설치된 부분의 해수면에 대해 경사진 선체와 평행하도록 상기 선수부 저흘수부 및 상기 선미부 저흘수부에 설치되는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 해양 구조물은 드릴 쉽이나 반잠수식 시추선인 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
  7. 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 복수의 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서,
    복수의 상기 선회식 추진장치는 흘수가 큰 상기 선체의 중앙부에 비해 작은 흘수를 가지는 저흘수부에 모두 설치되어 수심에 얕은 해역에서의 항해를 가능하게 하며,
    단차가 생기지 않도록 상기 저흘수부와 상기 중앙부 사이를 경사지게 연결하는 천이부를 포함하여 상기 선체의 바닥이 유선형을 가지는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
  8. 선체의 이동을 위해 선체의 하부에 설치되는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물로서,
    화물이 적재되지 않는 부분의 상기 선체의 바닥을 작은 흘수를 가지는 저흘수부가 형성되도록 변형시키고, 상기 저흘수부에 상기 선회식 추진장치를 설치하여 화물의 적재용량을 감소시키지 않으며,
    단차가 생기지 않도록 상기 저흘수부가 형성되지 않은 상기 선체의 바닥과 상기 저흘수부 사이를 경사지게 연결하는 천이부를 포함하여 상기 선체의 바닥이 유선형을 가지는 것을 특징으로 하는 선회식 추진장치를 갖는 해양 구조물.
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