KR101259077B1

KR101259077B1 - 중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박

Info

Publication number: KR101259077B1
Application number: KR1020110113616A
Authority: KR
Inventors: 김형영; 권오현; 박관규; 박정수; 안철수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-04-29

Abstract

중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대는, 선체 상부에 설치되는 스툴(stool); 하단부가 상기 스툴에 회전단(hinged end) 결합되는 지지칼럼(supporting column); 상기 지지칼럼에 의해 지지되며, 상부에 중량물이 적재되는 공간을 제공하는 데크(deck); 및 상기 선체 상부와 상기 데크 사이에 배치되며, 양단부가 상기 선체 상부와 상기 데크에 각각 고정단(fixed end) 결합되는 고정칼럼을 포함할 수 있다.

Description

중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박{HEAVY OBJECT SUPPORT AND SHIP INCLUDING THE SAME}

본 발명은 중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 드릴쉽(drill ship)과 같은 특수선박은, 해저 유전이나 가스전을 굴착하기 위해 드릴파이프나 시추라이저(drilling riser) 및 이에 결합되는 드릴 비트와 이들을 구동하는 천공 시스템을 포함하여 구성된다.

이러한 장비들은 사용 전이나 사용 후에는 선체의 갑판에 적재되어 보관되는데, 일반적으로 선박에는 이들을 별도로 보관하는 보관소가 마련되어 있다.

이런 보관소들은 보통 많은 장비들을 한번에 수용하기 위해 선체 갑판을 따라 긴 경간 (span)을 가진 구조체로 이루어진다.

하지만, 이러한 긴 경간의 구조체가 선체 갑판을 따라 형성됨으로 인해, 선체에 외력이 작용할 경우 예를 들어 선체변형(hull deflection)에 의해 구조체가 파손되거나 선체가 손상되는 일이 많았다.

따라서, 외력이 작용 시에도 선체나 구조물 파손의 가능성을 줄일 수 있는 대안이 필요하다.

본 발명의 실시예들은 선체에 외력이 가해질 경우 발생하는 저항력(또는 지점반력)을 줄일 수 있으며 이로 인한 선체나 구조물의 파손을 줄일 수 있는 중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 상부에 설치되는 스툴(stool); 하단부가 상기 스툴에 회전단(hinged end) 결합되는 지지칼럼(supporting column); 상기 지지칼럼에 의해 지지되며, 상부에 중량물이 적재되는 공간을 제공하는 데크(deck); 및 상기 선체 상부와 상기 데크 사이에 배치되며, 양단부가 상기 선체 상부와 상기 데크에 각각 고정단(fixed end) 결합되는 고정칼럼을 포함하는 중량물 지지대가 제공된다.

상기 스툴은 횡단면을 기준으로 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 감소될 수 있다.

상기 회전단 결합된 지지칼럼은, 상기 스툴의 상단부에 결합된 제1 플랜지(flange)와; 상기 지지칼럼의 하단부에 결합된 제2 플랜지와; 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에 수직으로 결합되는 웹(web)을 포함할 수 있다.

상기 웹은 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에서 횡방향 외측으로 돌출연장될 수 있으며, 상기 돌출연장된 웹은 상기 스툴과 상기 지지칼럼 각각의 길이방향 측면부 측으로 연장되어 형성될 수 있다.

상기 데크의 저면에 결합되는 상기 지지칼럼의 상단부는 스닙(snip) 가공될 수 있다.

상기 지지칼럼의 상단부는 상기 데크의 저면에 회전단 결합될 수 있다.

상기 지지칼럼의 상단부와 상기 데크의 저면 사이에 개재되어 상기 데크를 지지하는 빔(beam)을 더 포함할 수 있다.

상기 고정칼럼은, 위에서 내려다볼 때 상기 데크의 중앙부 아래에 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체와; 상기 선체에 결합되는 본 발명의 일 측면에 따른 중량물 지지대를 포함하는 선박이 제공된다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 선체에 외력이 가해질 경우 발생하는 저항력(또는 지점반력)을 줄일 수 있으며 이로 인한 선체나 구조물의 파손을 줄일 수 있다.

또한, 칼럼 단부의 부재 사이즈를 줄일 수 있음으로 인해, 전체적으로 사용되는 재료비 등을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대를 구비한 선박을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대를 개략적으로 나타낸 부분사시도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 중량물 지지대 및 이를 포함하는 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대가 구비된 선박을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에서의 선박은, 부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 부유식 가스저장재기화 설비(floating storage and regasification unit, or FSRU)와 같은 부유식 해양 구조물을 포함하며, 이외에도 예를 들어 드릴쉽(drill ship)과 같이 자항능력을 가지고 추진 가능한 선박을 모두 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(1000)은 선체(1)와 상기 선체(1)의 상부에 설치되는 중량물 지지대(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

중량물 지지대(100)는 중량물을 적재하기 위한 공간을 지지하는 장치로서, 스툴(stool, 110), 지지칼럼(supporting column, 120), 데크(deck, 130) 및 고정칼럼(140)을 포함한다.

참고로, 본 발명에서 중량물이라 함은 드릴파이프나 시추라이저(drilling riser) 등과 같이 해상작업을 위해 시추용 선박에 적재되는 장비 등을 포함하며, 이외에도 컨테이너(container)나 화물 또는 적재물 등과 같은 중량물도 포함하는 개념이다.

본 실시예에 따르면, 중량물을 지지하기 위해 선체 상부와 결합되는 지지대의 칼럼 단부를 모멘트가 작용하지 않는 모멘트 프리(moment free) 구조로 설계함으로써, 선체에 예를 들어 선체변형(hull deflection)에 의한 외력이 가해질 때 상기 칼럼의 단부 및 상기 단부가 결합되는 부분에 작용하는 과도한 저항력(또는 지점반력)을 줄일 수 있으며, 이로 인해 발생하는 선체의 크랙 등의 파손을 줄일 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 선체 상부와 결합되는 지지대의 칼럼 단부에 판상(plate-shape) 또는 핀(pin) 모양의 웹(web)을 형성함으로써, 상기 칼럼부분을 선체 상부에 고정단(fixed end)으로 고정결합하는 방식에 비해 선체변형 등에 의해 발생하는 응력에 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 칼럼 단부의 부재 사이즈를 줄일 수 있음으로 인해, 칼럼 등 지지대를 만들기 위해 사용되는 재료비 등을 절감할 수 있다.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 중량물 지지대(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물 지지대(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

여기서, 도 2는 본 실시예에 따른 중량물 지지대(100)를 측면에서 바라본 도면이고, 도 3은 본 실시예에 따른 중량물 지지대(100)의 일부를 나타낸 사시도이다.

스툴(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이 선체(1) 상부에 설치되는 부재로서, 후술할 지지칼럼(120) 및 지지칼럼(120)의 상부에 결합되는 데크(130)를 지지한다.

스툴(110)은 예를 들어 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스툴(110)은 그 횡단면을 기준으로 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 감소될 수 있다.

즉, 선체(1) 상부와 접하는 스툴(110)의 하면을 그 상면보다 넓게 함으로써, 지지칼럼(120)을 통해 스툴(110)로 전달되는 중량물의 하중을 선체(1)로 용이하게 분산시킬 수 있다.

스툴(110)은, 선체(1)와 동일한 금속재질로 이루어질 수 있으며, 그 횡단면을 기준으로 볼 때 도 3에 도시된 바와 같이 I 또는 H 형상의 형강이 사용될 수 있다.

지지칼럼(120)은 테크(130)를 통해 전달되는 중량물의 하중을 선체(1) 상부로 전달하는 부재로서, 응력 발생 시 스툴(110) 및 지지칼럼(120)의 하단부에 모멘트가 발생하지 않도록 지지칼럼(120)의 하단부가 스툴(110)에 회전단 결합된다.

참고로, 본 발명에서 부재가 서로 회전단(hinged end) 결합된다는 것은 그 결합 지점을 중심으로 회전은 가능하나 어느 방향으로도 이동할 수 없는 구조를 말한다. 따라서, 회전단으로 결합된 결합 지점에는 2방향의 반력(수직반력 및 수평반력)이 생기게 된다.

여기서, 반력(reaction)이라 함은 구조물이 외력을 받을 때 힘의 평형을 유지하기 위해 구조물과 연결된 다른 구조물이나 지반에 생기는 힘과 모멘트를 말한다.

본 실시예의 경우, 지지칼럼(120)의 하단부가 스툴(110)에 회전단 결합됨으로써, 예를 들어 선체변형과 같은 외력이 지지대(100)와 선체(1)에 작용 시 지지칼럼(120)의 하단부가 스툴(110)에 대해 어는 정도 회전할 수 있는 여유가 생긴다.

이를 통해, 지지칼럼(120)의 하단부 및 상기 하단부가 결합되는 스툴(110)의 상단부에 가해지는 과도한 저항력(또는 지점반력)을 줄일 수 있으며, 이로 인해 발생할 수 있는 선체 파손을 줄일 수 있다.

구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 스툴(110)에 회전단 결합된 지지칼럼(120)은, 스툴(110)의 상단부에 결합된 제1 플랜지(flange, 122)와; 지지칼럼(120)의 하단부에 결합된 제2 플랜지(124)와; 제1 플랜지(122)와 제2 플랜지(124) 사이에 수직으로 결합되는 웹(web, 126)을 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 제1 플랜지(122)가 스툴(110)의 상단부에 결합됨으로써 지지칼럼(120)을 통해 웹(126)으로 전달된 중량물의 하중을 스툴(110)로 분산시킬 수 있다.

또한, 웹(126)을 제1 플랜지(122)와 제2 플랜지(124) 사이에 수직으로 결합시킴으로써, 상대적으로 적은 부재를 사용하더라도 지지칼럼(120)을 통해 웹(126)으로 전달된 중량물의 하중을 스툴(110)로 안정적으로 전달할 수 있다.

제2 플랜지(124)는 지지칼럼(120)의 하단부에 판상으로 결합됨으로써 지지칼럼(120)을 통해 전달된 중량물의 하중을 웹(126)으로 골고루 전달하게 된다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 웹(126)은 제1 플랜지(122)와 제2 플랜지(124) 사이에 수직으로 용접결합 또는 볼트결합될 수 있으며 그 횡방향(도 2 및 도 3을 기준으로 수평방향)을 따라 외측으로 돌출연장될 수 있다.

이렇게 제1 플랜지(122)와 제2 플랜지(124)의 횡방향 외측으로 돌출연장된 웹(126)은, 스툴(110)과 지지칼럼(120) 각각의 길이방향(도 2 및 도 3을 기준으로 상하방향) 측면부 측으로 연장되어 형성될 수 있다.

이와 같이 웹(126)의 횡방향 너비를 지지칼럼(120)과 스툴(110)의 폭방향 너비 외측으로 연장시키고 그 연장돌출된 부분을 스툴(110)과 지지칼럼(120) 각각의 길이방향 측면부 측으로 연장시킴으로써, 상대적으로 적은 부재를 사용하더라도 지지칼럼(120)을 통해 웹(126)으로 전달된 중량물의 하중을 스툴(110)로 안정적으로 전달할 수 있다.

한편, 데크(130)의 저면에 결합되는 지지칼럼(120)의 상단부는 도 3에 도시된 바와 같이 스닙(snip) 가공될 수 있다.

즉, 지지칼럼(120)의 상단부를 비스듬히 잘라낸 다음 이를 데크(130)의 저면에 용접결합이나 볼트결합 등의 방법으로 결합시킴으로써, 외력이 작용 시 지지칼럼(120)의 상단부에 집중될 수 있는 지점반력을 완화시킬 수 있다. 이외에도, 지지칼럼(120)의 상단부를 비스듬하게 잘라냄으로써, 부재 중량의 경감, 부재 사용량의 감소 및 구조물 균열 발생을 최소화하는 효과가 있다.

한편, 스툴(110)에 회전단 결합된 지지칼럼(120)의 하단부와 마찬가지로, 지지칼럼(120)의 상단부도 데크(130)의 저면에 회전단 결합될 수 있다.

이 경우, 지지칼럼(120)의 상단부는 도 3에 도시된 바와 같이 판상의 핀부(pin part)를 가지며, 상기 핀부는 데크(130)의 저면에 볼트결합 또는 용접결합 등의 방식으로 회전단 결합될 수 있다.

이와 같이 지지칼럼(120)의 상단부를 데크(130)의 저면에 회전단 결합함으로써, 위에 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

데크(130)는 상술한 바와 같이 지지칼럼(120)에 의해 지지되는 부재로서, 그 상부에 중량물이 적재되는 공간을 제공한다.

본 실시예의 경우, 데크(130)는 지지칼럼(120)과 동일유사한 재질로 이루어질 수 있으며, 넓은 공간을 제공할 수 있도록 사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 중량물 지지대(100)는 지지칼럼(120)의 상단부와 데크(130)의 저면 사이에 개재되어 데크(130)를 지지하는 빔(beam, 150)이 더 포함할 수 있다.

빔(150)은 선체(1)와 동일한 금속재질로 이루어질 수 있으며, 그 단면을 기준으로 볼 때 도 3에 도시된 바와 같이 I 또는 H 형상의 형강이 사용될 수 있다. 이외에도, 비록 도시되지는 않았으나, 빔(150)으로는 트러스(truss) 등 다양한 형상이 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 고정칼럼(140)은 선체(1) 상부와 데크(130) 사이에 배치되는 부재로서, 양단부가 선체(1) 상부와 데크(130)에 각각 고정단(fixed end) 결합된다.

여기서, 고정단 결합이라 함은 두 부재가 서로 결합된 결합 지점을 중심으로 어느 방향으로도 움직일 수 없으며 회전도 할 수 없는 구조를 말한다. 따라서, 고정단으로 결합된 결합 지점에는 2방향의 반력(수직반력 및 수평반력)과 회전에 저항하는 모멘트반력이 발생한다.

즉, 본 실시예에 따른 고정칼럼(140)는 중량물 지지대(100)의 측방향(가로방향)으로 작용하는 횡력에 대해 지지칼럼(120)이 회전하지 못하도록 저항력(즉, 모멘트반력)을 제공하는 역할을 한다.

본 실시예의 경우, 고정칼럼(140)은 중량물 지지대(100)를 위에서 내려다볼 때 데크(130)의 중앙부 아래에 배치될 수 있다.

설계 요구조건에 따라 예를 들어 고정칼럼(140)을 중량물 지지대(100)를 위에서 내려다볼 때 그 중심부 부근에 배치함으로써, 선체변형(hull deflection)과 같은 외력에 효과적으로 대응할 수 있는 동시에 중량물 지지대(100)의 중심을 선체(1)에 고정할 수 있다.

이와 같이, 여러 개의 지지칼럼(120)마다 한두 개의 고정칼럼(140)을 중량물 지지대(100)의 중심부 부근에 배치함으로써, 상대적으로 적은 부재를 사용하더라도 중량물 지지대(100)의 측방향으로 작용하는 외력에 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 다수개의 지지칼럼(120)의 통해 칼럼 단부의 부재 사이즈를 줄일 수 있음으로 인해, 칼럼 등 지지대를 만들기 위해 사용되는 재료비 등을 절감할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 선체에 외력이 가해질 경우 발생하는 저항력(또는 지점반력)을 줄일 수 있으며 이로 인한 선체나 구조물의 파손을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 선체 100: 중량물 지지대
1000: 선박 110: 스툴
120: 지지칼럼 122: 제1 플랜지
124: 제2 플랜지 126: 웹
130: 데크 140: 고정칼럼
150: 빔

Claims

선체 상부에 설치되는 스툴(stool);
하단부가 상기 스툴에 회전단(hinged end) 결합되는 지지칼럼(supporting column);
상기 지지칼럼에 의해 지지되며, 상부에 중량물이 적재되는 공간을 제공하는 데크(deck); 및
상기 선체 상부와 상기 데크 사이에 배치되며, 양단부가 상기 선체 상부와 상기 데크에 각각 고정단(fixed end) 결합되는 고정칼럼을 포함하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 스툴은 횡단면을 기준으로 하부에서 상부로 갈수록 단면적이 감소되는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 회전단 결합된 지지칼럼은,
상기 스툴의 상단부에 결합된 제1 플랜지(flange)와;
상기 지지칼럼의 하단부에 결합된 제2 플랜지와;
상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에 수직으로 결합되는 웹(web)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
제3항에 있어서,
상기 웹은 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에서 횡방향 외측으로 돌출연장되며,
상기 돌출연장된 웹은 상기 스툴과 상기 지지칼럼 각각의 길이방향 측면부 측으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 데크의 저면에 결합되는 상기 지지칼럼의 상단부는 스닙(snip) 가공되는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 지지칼럼의 상단부는 상기 데크의 저면에 회전단 결합되는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 지지칼럼의 상단부와 상기 데크의 저면 사이에 개재되어 상기 데크를 지지하는 빔(beam)을 더 포함하는 중량물 지지대.
제1항에 있어서,
상기 고정칼럼은,
위에서 내려다볼 때 상기 데크의 중앙부 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 중량물 지지대.
선체와;
상기 선체에 결합되는 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 중량물 지지대를 포함하는 선박.