KR101335249B1 - 부유지지체 및 이를 갖는 파이프라인 부설선 - Google Patents

Abstract

파이프라인 부설선이 개시된다. 본 실시 예에 따른 파이프라인 부설선은 후미측에 파이프라인을 지지하는 스팅거가 설치된 선체; 스팅거와 연계되는 파이프라인 지지경로를 형성하도록 스팅거의 끝 부분과 인접하게 배치되는 부유지지체; 및 부유지지체의 무게중심을 가변시키도록 부유지지체의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 무게추를 포함할 수 있다.

Description

부유지지체 및 이를 갖는 파이프라인 부설선{FLOATING SUPPORT AND PIPELINE LAYING VESSEL HAVING THE SAME}

본 발명은 해저에 파이프라인의 부설시 사용되는 부유지지체 및 이를 갖는 파이프라인 부설선에 관한 것이다.

해저에 파이프라인을 부설하는 방법으로는 S형 부설법(S-Laying)과 J형 부설법(J-Laying)이 알려져 있다. S형 부설법은 파이프부설선(Pipe Laying Vessel)으로부터 해저에 파이프라인을 S형으로 내리면서 부설하는 방식이다. J형 부설법은 파이프부설선으로부터 해저에 파이프라인을 J형으로 내리면서 부설하는 방식이다.

S형 부설법은 파이프부설선 위의 여러 개 작업영역에서 용접, 비파괴검사, 피복작업 등을 수행하여 파이프라인을 만든다. 그리고 이 파이프라인을 파이프부설선 후미 쪽으로 이동시켜 스팅거(Stinger)로 지지하는 가운데 수중으로 내려 부설한다. 파이프부설선의 스팅거는 수중으로 진입하는 파이프라인이 안전한 곡률로 휘어져 내리도록 지지한다.

S형 부설법은 파이프부설선 위의 여러 작업영역에서 파이프의 연결작업을 수행할 수 있기 때문에 J형 부설법에 비해 파이프라인의 부설속도가 빠르다. 하지만, 이 방식은 파이프라인을 심해에 부설하는 경우에 적용하기가 어려워 수심이 얕은 곳에서 파이프라인를 부설하는 경우에 선호되고 있다. 수심이 깊을수록 수중에 내려지는 파이프라인의 무게가 증가하여 스팅거에 작용하는 부하가 커지기 때문이다.

물론, S형 부설법도 선체 후미의 스팅거를 길게 연장하여 파이프라인이 안전한 곡률로 휘면서 내릴 수 있도록 한다면 심해 파이프라인 부설에 적용할 수는 있다. 그러나 이 경우 스팅거가 무거운 파이프라인을 안정적으로 지탱하기 어렵고 선체의 균형을 유지하는데도 불리하다.

J형 부설법은 파이프부설선으로부터 수중에 내려지는 파이프가 수직에 가까운 경사를 유지하므로 직경이 큰 파이프라인을 심해에 부설하는데 적합하다. 하지만, 이 방식은 파이프를 거의 수직으로 유지한 상태에서 파이프의 연결작업 등을 수행해야 하는 관계로, 작업영역(용접 스테이션 등)을 복수로 구성하기 어렵다. 따라서 S형 부설법에 비해 부설속도가 느리다.

이처럼 J형 부설법은 심해 파이프라인 부설에 적합함에도 부설속도가 느리기 때문에 관련분야에서는 상대적으로 부설속도가 빠른 S형 부설법으로 파이프라인을 심해에 설치할 수 있도록 하는 방안들에 대한 연구가 진행되고 있다.

본 발명의 실시 예는 수중에 부설되는 파이프라인의 수중중량에 의해 스팅거에 가해지는 응력을 줄일 수 있는 부유지지체를 갖는 파이프라인 부설선을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 후미측에 파이프라인을 지지하는 스팅거가 설치된 선체; 상기 스팅거와 연계되는 파이프라인 지지경로를 형성하도록 상기 스팅거의 끝 부분과 인접하게 배치되는 부유지지체; 및 상기 부유지지체의 무게중심을 가변시키도록 상기 부유지지체의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 무게추를 포함하는 파이프라인 부설선이 제공될 수 있다.

또한, 상기 부유지지체는 상기 스팅거의 끝 부분에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 상기 부유지지체는 상기 스팅거와 이격 배치되고, 상기 부유지지체는 일단이 상기 선체에 연결되며 타단이 상기 부유지지체에 힌지 결합되는 연결로드에 의해 지지될 수 있다.

또한, 상기 부유지지체에는 상기 파이프라인의 이동을 안내하기 위한 롤러부재가 마련될 수 있다.

또한, 상기 무게추는 상기 선체에 구비된 윈치에 연결된 와이어에 의해 이동될 수 있다.

또한, 상기 부유지지체는 상기 무게추의 이동을 안내하도록 상기 부유지지체의 길이를 따라 배치되는 레일부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 스팅거의 끝 부분에 인접하게 배치되어 파이프라인의 지지경로를 연장하는 부유지지체에 있어서, 상기 부유지지체는 상기 부유지지체의 무게중심을 가변시키도록 상기 부유지지체의 길이를 따라 이동 가능하게 설치되는 무게추를 포함하는 부유지지체를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예의 부유지지체를 갖는 파이프라인 부설선은 파이프라인의 수중중량에 의해 스팅거에 가해지는 응력을 줄일 수 있어 스팅거의 강성을 보강할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프라인 부설선을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 스팅거와 부유지지체의 연결관계를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 부유지지체의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 무게추가 부유지지체에서 하강된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 무게추가 부유지지체에서 상승된 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 부유지지체를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 파이프부설선(100)은 S형 부설법으로 해저에 파이프라인(300)을 부설할 수 있도록 후미에 스팅거(160)가 장착된 선체(110)를 구비한다.

선체(110)의 저부에는 추진을 위한 복수의 추진기(111)가 설치되고, 선체(110) 내에는 소정의 길이를 가지는 파이프들(310)을 보관하는 보관실(112)이 마련된다. 선체(110)는 상측에 복층으로 구성되는 갑판들(121,122)을 구비하고, 여기에는 파이프들(310)을 연결하여 파이프라인(300)을 생산하기 위한 작업영역이 마련된다.

작업영역은 파이프들(310)을 길게 연결하여 최종 파이프라인(300)을 만드는 메인 작업라인(130)과, 메인 작업라인(130)으로 공급할 파이프들을 소망하는 길이로 연결하는 복수의 서브 작업라인(140)을 포함할 수 있다. 서브 작업라인(140)은 파이프의 연결을 위한 베벨링, 예열, 용접, 검사 등을 수행하기 위한 작업영역들을 포함할 수 있고, 메인 작업라인(130)과 같은 층의 갑판(122) 또는 다른 층의 갑판(121)에 병렬 작업라인을 이루도록 마련될 수 있다.

메인 작업라인(130)은 도 1에 도시한 바와 같이, 선수(101) 쪽으로부터 선미(102) 방향으로 길게 마련된다. 여기에는 복수 개소에 용접영역(131)이 마련됨으로써 서브 작업라인(140)에서 생산된 파이프들을 직렬로 배치한 상태에서 빠르게 연결할 수 있다. 메인 작업라인(130)에도 용접부분의 검사 및 피복을 위한 작업영역이 각각 마련될 수 있다.

메인 작업라인(130) 후미 쪽에는 생산된 파이프라인(300)을 수중으로 안내하기 위해 선미(102) 쪽으로 하향 경사를 이루는 경사안내부(125)가 마련된다. 그리고 경사안내부(125) 직전의 메인 작업라인(130)에는 수중에 부설되는 파이프라인(300)의 무게를 지탱하면서 파이프라인(300)을 이동시키는 복수의 텐셔너(150,Tensioner)가 설치될 수 있다. 도면에 나타내지는 않았지만 이러한 텐셔너들(150) 중 일부는 경사안내부(125)에 설치될 수도 있다.

스팅거(160)는 경사안내부(125)와 연계되는 파이프라인 지지경로를 형성하도록 선체(110)의 후미 쪽에 연결되며, 수중으로 진입하는 파이프라인(300)이 안전한 곡률로 휘어져 내릴 수 있도록 지지한다. 이러한 스팅거(160)는 선체(110)의 후미 쪽으로부터 하향경사를 유지하며 후방으로 연장되는 트러스구조물의 형태일 수 있고, 선체(110)에 설치된 크레인(115) 등의 지지수단에 의해 각도조절 가능하게 지지될 수 있다. 스팅거(160)에는 파이프라인(300)의 원활한 이송을 위해 다수의 롤러가 설치될 수 있다.

이러한 파이프부설선(100)은 선상에서 생산된 파이프라인(300)을 선체(110) 후미 쪽의 이동시켜 스팅거(160)로 지지하는 가운데 수중으로 내려 부설할 수 있다. 즉 S형 부설법으로 해저에 파이프라인을 부설할 수 있다. 이때 수중에 내리는 파이프라인(300)의 무게는 대부분 스팅거(160)를 통해 선체(110)의 후미 쪽에 작용한다. 상대적으로 수심이 얕은 해역(대략 1000m 미만)에서 파이프라인(300)을 부설할 경우 스팅거(160)에 작용하는 파이프라인(300)의 무게가 상대적으로 크지 않기 때문에 단독으로 해저에 파이프라인(300)을 부설할 수 있다. 그러나, 수심이 깊은 해역(대략 1000m 이상)에서 파이프라인(300)을 부설할 경우에는 스팅거(160)에 걸리는 하중은 매우 크게 되므로 S형 부설법으로 파이프라인(300)을 부설하기에는 어려운 문제가 있게 되나, 본 실시 예의 파이프부설선(300)은 스팅거(160)에서 이격되어 해중에서 낙하되는 파이프라인(300)의 지지경로를 연장하기 위한 부유지지체(400)가 마련될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 스팅거와 부유지지체의 결합관계를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 부유지지체의 배면을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시 예의 부유지지체(400)는 스팅거(160)의 끝 부분에 인접하게 배치되어 내부에 부력을 제공하기 위한 부력물질이 구비될 수 있다. 이러한 부력물질은 해수보다 비중이 낮은 유체로 이루어지거나, 우드 또는 코크 등의 재질을 포함할 수 있다.

부유지지체(400)는 파이프라인(300)의 진행방향을 따라 연장되는 길이를 가지도록 마련되어 스팅거(160)의 끝 부분에 회전 가능하게 연결되고, 해중에 하강하는 파이프라인(300)의 수중중량에 의해 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 파이프라인(300)의 진행방향 경로의 일부를 형성한다.

이러한 부유지지체(400)에는 부유지지체(400)에 지지되어 안내되는 파이프라인(300)의 직경, 두께, 단위길이당 무게, 수심 등을 고려하여 부유지지체(400)의 무게중심을 가변시키기 위한 무게추(410)가 마련될 수 있다.

무게추(410)는 부유지지체(400)의 길이방향(L)을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 부유지지체(400)의 무게중심의 위치를 가변시키는 기능을 수행한다.

이러한 무게추(410)는 부유지지체(400)의 하측에 길이방향으로 연장되는 레일부(420)를 따라 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 무게추(410)는 선체(110)의 선미(102) 근방에 설치되는 윈치(430)에 의해 감기거나 풀리도록 설치되는 구동와이어(431)에 연결되며, 구동와이어(431)의 장력에 의해 레일부(420)를 따라 이동하도록 구비될 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 구동와이어(431)에 의해 무게추(410)를 이동하도록 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 무게추(410)의 이동을 위한 별도의 구동장치(미도시)가 부유지지체(400)에 구비될 수 있음은 물론이다.

부유지지체(400)의 상면에는 부유지지체(400)에 지지되어 이동하는 파이프라인(300)의 원활한 이송을 안내하기 위한 롤러부재(440)가 구비될 수 있다.

또한, 부유지지체(400)는 일단부가 스팅거(160)의 끝 부분에 회전 가능하게 설치되며, 무게추(410)의 이동에 따라 부유지지체(400)의 무게중심의 위치를 가변시켜 부유지지체(400)에 작용하는 무게중심과 부력중심과의 거리차이에 따른 모멘트의 작용에 의해 부유지지체(400)가 축(450)을 중심으로 회전되도록 마련될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 부력장치를 이용한 파이프 부설방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 무게추가 부유지지체에서 하강된 상태를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 무게추가 부유지지체에서 상승된 상태를 도시한 것이다.

먼저, 해저에 부설되는 파이프라인(300)을 지지하는 스팅거(160)에 가해지는 하중과, 파이프라인(300)의 직경, 두께, 단위길이당 무게, 수심 등을 고려하여 적절한 받침힘을 가지도록 부유지지체(400)의 무게추(410)를 윈치(430)에 의해 구동되는 구동와이어(431)를 통해 미리 이동시킨다.

즉, 파이프라인(300)이 수중에 진입되는 진입각도의 경사를 크게 할 필요가 있는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 윈치(430)에 의해 구동와이어(431)를 풀게 되면, 무게추(410)는 그 자중에 의해 레일부(420)를 따라 하강하게 된다. 이에 따라 부유지지체(400)는 축(450)을 중심으로 하향 회전된 상태에 있게 된다.

그리고, 파이프라인(300)이 수중에 진입되는 진입각도의 경사를 완만하게 할 필요가 있는 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 윈치(430)에 의해 구동와이어(431)를 감게 되면, 무게추(410)는 레일부(420)를 따라 상승하게 되고, 이에 따라 부유지지체(400)는 축(450)을 중심으로 상향 회전된 상태에 있게 된다.

이에 따라, 부유지지체(300)에 지지되어 이동되는 파이프라인(300)에 가해지는 받침힘의 위치는 무게추(410)가 배치되는 위치에 따라 적절히 변경시킬 수 있게 된다.

즉, 파이프라인(300)이 투하되기 전 이러한 부유지지체(300)에 가해지는 받침힘이 가해지는 위치를 미리 설정한 다음 파이프부설선(100)에서 조립된 파이프라인(300)을 수면으로 진입시키면, 파이프라인(300)은 스팅거(160)와 부유지지체(400)에 지지된 상태로 해저에 투하되게 된다. 이때, 부유지지체(400)가 파이프라인(300)을 지지하는 받침힘의 위치는 부설되는 파이프라인(300)의 조건에 따라서 적절히 변경될 수 있게 되므로, 수심에 따른 파이프라인(300)의 부설작업을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 스팅거(160)에는 부유지지체(400)에 의한 상부로의 힘이 작용하게 되므로 파이프라인(300)를 지지하는 스팅거(160)의 강성을 보강할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 부유지지체의 구조에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 부유지지체를 도시한 것이다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 실시 예의 스팅거(160)의 끝 부분에 인접하게 배치되는 부유지지체(400)는 스팅거(160)의 끝 부분과 소정거리 이격되도록 배치되어 파이프라인(300)의 지지경로를 형성하도록 마련될 수 있다.

이러한 부유지지체(400)는 선체(110)에서 연장되는 연결로드(460)의 끝 부분에 회전 가능하게 힌지 결합될 수 있다. 이에 따라, 부유지지체(400)는 무게추(410)의 이동에 따라 연결로드(460)의 힌지부(461)를 중심으로 회전하여 파이프라인(300)의 진입각도를 조절할 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

110: 선체, 160: 스팅거,
300: 파이프라인, 400: 부유지지체,
410: 무게추, 420: 레일부,
430: 윈치, 431: 구동와이어,
440: 롤러부재, 450: 축.
460: 연결로드, 461: 힌지부.

Claims (7)

1. 후미측에 파이프라인을 지지하는 스팅거가 설치된 선체;
   상기 스팅거와 연계되는 파이프라인 지지경로를 형성하도록 상기 스팅거의 끝 부분과 인접하게 배치되는 부유지지체; 및
   상기 부유지지체의 무게중심을 가변시키도록 상기 부유지지체의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 무게추를 포함하는 파이프라인 부설선.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부유지지체는 상기 스팅거의 끝 부분에 회전 가능하게 설치되는 파이프라인 부설선.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 부유지지체는 상기 스팅거와 이격 배치되고,
   상기 부유지지체는 일단이 상기 선체에 연결되며 타단이 상기 부유지지체에 힌지 결합되는 연결로드에 의해 지지되는 파이프라인 부설선.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부유지지체에는 상기 파이프라인의 이동을 안내하기 위한 롤러부재가 마련되는 파이프라인 부설선.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 무게추는 상기 선체에 구비된 윈치에 연결된 와이어에 의해 이동되는 파이프라인 부설선.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 부유지지체는 상기 무게추의 이동을 안내하도록 상기 부유지지체의 길이를 따라 배치되는 레일부를 더 포함하는 파이프라인 부설선.
7. 스팅거의 끝 부분에 인접하게 배치되어 파이프라인의 지지경로를 연장하는 부유지지체에 있어서,
   상기 부유지지체는 상기 부유지지체의 무게중심을 가변시키도록 상기 부유지지체의 길이를 따라 이동 가능하게 설치되는 무게추를 포함하는 부유지지체.

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