KR101368664B1 - 문풀 개폐장치 - Google Patents

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고두영
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

문풀 개폐장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치는 문풀의 한쪽 측벽에 고정되며 제1권취장치를 갖춘 고정유닛; 고정유닛에 근접하거나 이격되는 방식으로 문풀 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치되며 제2권취장치를 갖춘 이동유닛; 이동유닛을 이동시키는 구동장치; 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 제1권취장치에 권취되고 다른 쪽이 이동유닛에 고정된 제1커버부재; 및 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 제2권취장치에 권취되고 다른 쪽이 고정유닛에 고정되며, 펼쳐진 상태에서 제1커버부재와 상하로 이격되는 제2커버부재를 포함한다.

Description

문풀 개폐장치{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING MOON-POOL}
본 발명은 문풀(moon pool)을 개폐할 수 있는 문풀 개폐장치에 관한 것이다.
해상에서 시추작업을 하는 선박이나 해양구조물은 시추용 파이프를 아래로 내려 보낼 수 있도록 비교적 큰 규모의 개구부, 즉 문풀(moon pool)을 구비한다.
문풀은 시추작업을 위해 꼭 필요한 요소이기는 하지만, 평소 개방된 상태를 유지하기 때문에 항해 중에는 물론 정박 중에도 상당한 저항발생요인으로 작용하는 등 여러가지 부정적인 영향을 준다. 즉 문풀 내에서 발생하는 해수의 상하운동 및 슬로싱현상은 항해 시 저항의 증가를 초래한다. 또 극지방처럼 추운지역에서는 -20℃ 내외의 매우 찬바람이 문풀을 통해 작업영역으로 유입되기 때문에 작업자의 안전을 저해하고 작업효율을 떨어뜨리기도 한다.
이러한 연유로, 종래에는 문풀 내에 부가물을 설치하거나 문풀을 개폐할 수 있는 개폐장치를 설치하기도 하였으나, 그 구성의 복잡함 등으로 인하여 실효성이 떨어지는 형편이었다.
한국 공개특허공보 10-1999-0079571호(1999. 11. 05. 공개) 및 한국 공개특허공보 10-2012-0027853호(2012. 03. 22. 공개)는 문풀을 개폐할 수 있는 개폐장치를 제시한 바 있다.
특허문헌1: 한국 공개특허공보 10-1999-0079571호(1999. 11. 05. 공개) 특허문헌2: 한국 공개특허공보 10-2012-0027853호(2012. 03. 22. 공개)
본 발명의 실시 예는 커버부재를 감거나 풀어주는 방식으로 문풀을 개폐함으로써 구성을 단순화하면서도 신속한 개폐를 구현할 수 있는 문풀 개폐장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 문풀의 한쪽 측벽에 고정되며 제1권취장치를 갖춘 고정유닛; 상기 고정유닛에 근접하거나 이격되는 방식으로 상기 문풀 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치되며 제2권취장치를 갖춘 이동유닛; 상기 이동유닛을 이동시키는 구동장치; 상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 제1권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 이동유닛에 고정된 제1커버부재; 및 상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 제2권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 고정유닛에 고정되며, 펼쳐진 상태에서 상기 제1커버부재와 상하로 이격되는 제2커버부재를 포함하는 문풀 개폐장치가 제공될 수 있다.
상기 제1커버부재와 상기 제2커버부재 중 상대적으로 하부에 위치하는 커버부재에는 다수의 통공이 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2권취장치는 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재를 감거나 풀어주는 권취축과, 상기 권취축을 정방향과 역방향으로 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
상기 고정유닛과 상기 이동유닛은 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재가 감긴 상태의 상기 권취축을 수용하며, 상기 권취축을 회전 가능하게 지지하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 구동장치는 상기 문풀의 내벽 양측에 상호 마주하도록 마련되어 상기 이동유닛의 양단을 지지한 상태로 상기 이동유닛의 이동을 안내하는 두 안내레일과, 상기 각 안내레일에 마련된 랙기어부와, 상기 각 랙기어부에 치합되는 두 피니언기어와, 상기 이동유닛의 양측에 각각 장착되어 상기 피니언기어를 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
상기 문풀 개폐장치는 상기 이동유닛과 상기 고정유닛을 연결한 상태로 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재의 하면을 지지하는 복수의 지지케이블과, 상기 이동유닛과 상기 고정유닛 중 어느 하나에 장착되어 상기 각 지지케이블을 감거나 풀어주는 복수의 케이블권취장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 문풀의 한쪽 측벽에 고정되는 고정유닛; 상기 고정유닛에 근접하거나 이격되는 방식으로 상기 문풀 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동유닛; 상기 이동유닛을 이동시키는 구동장치; 상기 이동유닛과 상기 고정유닛 중 하나에 설치된 권취장치; 및 상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 고정유닛과 상기 이동유닛 중 상기 권취장치가 없는 쪽에 고정된 커버부재를 포함하는 문풀 개폐장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치는 이동유닛이 이동하는 가운데 제1권취장치와 제2권취장치가 제1 및 제2커버부재를 감거나 풀어주는 방식으로 개폐하기 때문에 문풀의 신속한 개폐를 구현할 수 있다.
또 본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치는 상대적으로 하부에 위치하는 제2커버부재에 다수의 통공을 구비하기 때문에 해수의 상하운동에 따른 자체의 파손 및 그 상부에 위치하는 제1커버부재의 파손을 방지할 수 있다.
또 본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치는 제1 및 제2커버부재의 하면을 지지케이블이 지지하기 때문에 제1 및 제2커버부재의 처짐을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치가 설치된 문풀의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 문풀 개폐장치 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하 소개되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 예로서 제시하는 것이다. 본 발명은 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 폭, 길이, 두께 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 문풀 개폐장치가 설치된 문풀의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 해상에서 시추작업을 하는 선박이나 해양구조물은 시추파이프를 아래로 내릴 수 있는 문풀(10, moon pool)을 구비한다. 문풀(10)은 선체(1)의 갑판(2)으로부터 저면(3)까지 관통하는 형태로 마련됨으로써 선상의 시추탑(미도시)에서 내려지는 시추파이프(미도시) 등을 해저면으로 내릴 수 있도록 한다. 그리고 이러한 문풀(10) 내에는 시추작업을 할 때 문풀(10)을 개방하고, 시추작업을 하지 않을 때 문풀(10)을 닫을 수 있는 문풀 개폐장치(100)가 설치된다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 문풀 개폐장치(100)는 문풀(10)의 한쪽 측벽에 고정된 고정유닛(110), 고정유닛(110)에 근접하거나 이격되는 방식으로 문풀(10) 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 이동유닛(120), 이동유닛(120)을 이동시키는 구동장치(130), 이동유닛(120)의 동작에 의해 문풀(10)을 개폐하는 상측의 제1커버부재(140) 및 하측의 제2커버부재(150)를 구비한다. 또 이동유닛(120)의 이동에 따라 제1커버부재(140)를 감거나 풀어주도록 고정유닛(110)에 마련된 제1권취장치(160) 및 제2커버부재(150)를 감거나 풀어주도록 이동유닛(120)에 마련된 제2권취장치(170)를 포함한다.
제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)는 문풀(10)의 횡방향 단면을 커버할 수 있는 면적을 구비한다. 또 이들 커버부재(140,150)는 제1권취장치(160) 및 제2권취장치(170)에 감길 수 있도록 벤딩이 가능한 소재로 마련되거나 굴절이 가능하게 연결된 다수의 판상소재에 의해 마련될 수 있다.
고정유닛(110)은 문풀의 제1폭(W1)에 상당하는 길이의 사각 채널 형태로 마련되며, 한쪽에 제1커버부재(140)가 출입할 수 있도록 길이방향으로 길게 형성된 슬릿(112)을 갖춘 하우징(111)을 구비한다. 이러한 하우징(111)은 볼트체결이나 용접 등에 의하여 문풀(10)의 한쪽 측벽에 고정된다.
제1권취장치(160)는 고정유닛(110)의 하우징(111) 내부에 회전 가능하게 설치된 권취축(161)과, 하우징(111)의 상부에 설치되며 권취축(161)의 한쪽 단부에 동력전달 가능하게 연결된 구동모터(162)를 포함한다. 구동모터(162)는 벨트풀리 또는 체인방식의 동력전달수단(163)에 의해 권취축(161)과 연결됨으로써 권취축(161)을 정방향과 역방향으로 회전시킬 수 있다.
제1커버부재(140)는 제1권취장치(160)의 권취축(161)에 감긴 상태로 하우징(111) 내에 수용될 수 있고, 하우징(111)의 슬릿(112)을 통하여 하우징(111) 외부로 인출되는 펼침단부가 이동유닛(120)에 고정된다. 따라서 이동유닛(120)의 이동 및 제1권취장치(160)의 동작에 의해 펼쳐질 수 있다.
이동유닛(120)은 고정유닛(110)의 하우징(111)과 유사한 형태로 마련되며, 슬릿(122)을 갖춘 하우징(121)을 구비한다. 물론 이동유닛(120)의 하우징(121)은 후술할 구동장치(130)에 의해 문풀(10)의 제1폭(W1) 방향과 교차하는 제2폭(W2) 방향으로 이동 가능하게 지지된다.
제2권취장치(170)는 제1권취장치(160)와 마찬가지로 이동유닛(120)의 하우징(121) 내부에 회전 가능하게 설치된 권취축(171)과, 이동유닛(120)의 하우징(121) 상부에 설치되며 권취축(171)의 한쪽 단부에 동력전달 가능하게 연결된 구동모터(172)를 포함한다. 즉 구동모터(172)는 벨트풀리 또는 체인방식의 동력전달수단(173)에 의해 권취축(171)과 연결됨으로써 권취축(171)을 정방향과 역방향으로 회전시킬 수 있다.
제2커버부재(150)는 제2권취장치(170)의 권취축(171)에 감긴 상태로 이동유닛(120)의 하우징(121) 내에 수용될 수 있고, 하우징(121)의 슬릿(122)을 통하여 하우징(121)의 외부로 인출되는 펼침단부가 고정유닛(110)에 고정된다. 따라서 역시 이동유닛(120)의 이동 및 제2권취장치(170)의 동작에 의해 펼쳐질 수 있다. 이때 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)는 도 3에 도시한 바와 같이, 펼쳐질 때 상호 상하로 평행하게 이격된 상태를 유지함으로써 펴지거나 감기는 동작에 상호 간섭되지 않는다.
여기서는 제1권취장치(160)에 감기는 제1커버부재(140)가 상부에 위치하고, 제2권취장치(170)에 감기는 제2커버부재(150)가 하부에 위치하는 경우를 예시하지만, 제1권취장치(160)에 제2커버부재(150)가 권취되고 제2권취장치(170)에 제1커버부재(140)가 권취되는 방식으로 두 커버부재(140,150)의 설치조건이 상호 바뀔 수 있고, 두 커버부재(140,150)의 권취형태가 이처럼 바뀌는 경우에도 실질적으로 동일하게 동작할 수 있다.
상대적으로 하부에 위치하는 제2커버부재(150)는 그 하부의 해수 상하운동을 저감시킬 수 있도록 다수의 통공(151)을 구비한다. 이러한 통공들(151)은 문풀(10) 내에서 상하운동을 하는 해수가 제2커버부재(150)의 하면에 부딪힐 때 다수의 통공(151)을 통과하는 과정에서 그 힘이 분산되어 약화되도록 함으로써 문풀(10) 내부의 해수 상하운동을 저감시키는 기능을 한다. 또 이러한 통공들(151)은 해수의 상하운동을 약화시킴으로써 해수의 운동에 의한 제2커버부재(150)의 파손을 방지하고, 그 상측에 위치하는 제1커버부재(140)를 보호하는 기능도 한다.
본 실시 예는 제2커버부재(150)에 다수의 통공(151)이 형성되는 경우를 제시하지만, 제1권취장치(160)에 권취되는 제1커버부재(140)가 하부에 위치하고 오히려 제2커버부재(150)가 제1커버부재(140)의 상부에 위치하는 경우라면, 통공들이 제1커버부재에 형성될 수 있다. 즉 통공(151)은 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150) 중 상대적으로 하부에 위치하는 커버부재에 형성됨으로써 해수의 상하운동에 따른 영향을 줄일 수 있다.
이동유닛(120)을 이동시키는 구동장치(130)는 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 문풀(10)의 내벽 양측에 상호 마주하도록 설치되며 문풀(10)의 제2폭(W2) 방향으로 길게 연장된 두 안내레일(131)과, 각 안내레일(131)에 마련된 랙기어부(132)와, 각 랙기어부(132)에 치합되는 두 피니언기어(133)와, 이동유닛(120)의 하부 양측에 각각 장착되어 피니언기어(133)를 회전시키는 구동모터(134)를 포함한다.
구동장치(130)는 양측 구동모터(134)의 동작에 의해 피니언기어(133)가 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 이동유닛(120)을 이동시킬 수 있다. 그리고 제1권취장치(160)와 제2권취장치(170)는 이동유닛(120)이 동작할 때 함께 동작함으로써 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)가 펼쳐지거나 감기도록 할 수 있다.
또 본 실 시예의 문풀 개폐장치(100)는 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)가 펼쳐진 상태에서 하부로 처지는 현상을 방지하는 처짐방지수단을 구비한다. 처짐방지수단은 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 이동유닛(120)과 고정유닛(110)을 연결한 상태로 제1커버부재(140)의 하면 또는 제2커버부재(150)의 하면을 지지하는 복수의 지케이블(181,182)과, 복수의 지지케이블(181,182)을 감거나 풀어주는 복수의 케이블권취장치(183,184)를 포함한다. 케이블권취장치(183,184)는 이동유닛(120)과 고정유닛(110) 중 하나에 설치될 수 있다.
케이블권취장치(183,184)는 이동유닛(120)이 동작할 때 지지케이블(181,182)을 감거나 풀어주는 방식으로 함께 동작하여 지지케이블(181,182)을 팽팽하게 유지시킨다. 지지케이블(181,182)은 그 상부에 위치하는 제1커버부재(140) 또는 제2커버부재(150)의 하면을 지지함으로써 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)의 처짐을 방지한다.
다음은 이러한 문풀 개폐장치의 동작 및 사용법에 대하여 설명한다.
시추작업 등을 위해 문풀(10)을 개방할 때는 이동유닛(120)을 고정유닛(110) 쪽으로 이동시킨다. 이때 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)는 제1권취장치(160)의 권취축(161)과 제2권취장치(170)의 권취축(171)에 감기면서 고정유닛(110)과 이동유닛(120) 내측으로 각각 진입한다. 물론 이때는 복수의 지지케이블(181,182)도 복수의 케이블권취장치(183,184)에 의해 감긴다.
문풀(10)을 폐쇄할 때는 역으로 이동유닛(120)을 고정유닛(10)과 멀어지는 방향으로 이동시켜 문풀(10) 반대편 내벽에 접하도록 한다. 이때는 제1권취장치(160)와 제2권취장치(170)가 역으로 동작하여 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)가 펼쳐짐으로써 문풀(10)을 폐쇄할 수 있다. 또 이때는 복수의 케이블권취장치(183,184)의 동작에 의해 지지케이블들(181,182)도 풀린다.
이동유닛(120)의 동작에 의해 문풀(10)의 일부 또는 전체을 폐쇄할 때 제1커버부재(140)와 제2커버부재(150)는 제1 및 제2권취장치(160,170)의 동작에 의해 설정수준으로 장력을 유지함으로써 팽팽하게 펴진 상태를 유지한다. 지지케이블들(181,182)도 마찬가지다. 이러한 동작을 위해 이동유닛(120)과 고정유닛(110)에는 제1 및 제2커버부재(140,150)와 복수의 지지케이블(181,182)의 장력을 감지하는 장력감지센서(미도시)가 설치될 수 있고, 제1 및 제2권취장치(160,170)와 케이블권취장치(183,184)는 장력감지센서의 감지정보를 토대로 동작이 제어될 수 있다.
문풀 개폐장치(100)가 문풀(10)을 폐쇄한 상태에서 제1커버부재(140)는 문풀(10)의 하부로부터 올라오는 차가운 바람을 차단할 수 있다. 그리고 제2커버부재(150)는 상승하는 해수가 다수의 통공(151)을 통과하도록 하는 가운데 해수의 힘을 약화시킴으로써 해수의 상하운동에 따른 자체의 파손 및 그 상부에 위치하는 제1커버부재(140)의 파손을 방지할 수 있다.
또 본 실시 예의 문풀 개폐장치(100)는 이동유닛(120)이 이동하는 가운데 제1권취장치(160)와 제2권취장치(170)가 제1 및 제2커버부재(140,150)를 감거나 풀어주는 방식으로 개폐하기 때문에 문풀(10)의 신속한 개폐를 구현할 수 있다.
한편, 본 실시 예는 이동유닛(120)이 이동할 때 상측의 제1커버부재(140)와 하측의 제2커버부재(150)가 동시에 개폐되는 형태를 제시하였으나, 문풀 개폐장치의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 문풀 개폐장치는 도면에 나타내지는 않았지만 통공이 형성되지 않은 하나의 커버부재와, 이러한 커버부재를 감거나 풀어주는 하나의 권취장치를 갖춘 형태일 수도 있다. 이 경우 권취장치는 이동유닛과 고정유닛 중 어느 하나에 설치되고, 커버부재는 한쪽이 권취장치에 권취되고 다른 쪽이 권취장치가 설치되지 않은 이동유닛이나 고정유닛에 고정될 수 있다. 즉 하나의 커버부재로도 문풀의 개폐를 구현할 수 있다.
10: 문풀, 100: 문풀 개폐장치,
110: 고정유닛, 120: 이동유닛,
130: 구동장치, 131: 안내레일,
132: 랙기어부, 133: 피니언기어,
134: 구동모터, 140: 제1커버부재,
150: 제2커버부재, 151: 통공,
160: 제1권취장치, 170: 제2권취장치,
181,182: 지지케이블, 183,184: 케이블권취장치.

Claims (7)

  1. 선체에 마련된 문풀(moon-pool)을 개폐하는 문풀 개폐장치에 있어서,
    상기 문풀의 한쪽 측벽에 고정되며 제1권취장치를 갖춘 고정유닛;
    상기 고정유닛에 근접하거나 이격되는 방식으로 상기 문풀 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치되며 제2권취장치를 갖춘 이동유닛;
    상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 제1권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 이동유닛에 고정된 제1커버부재; 및
    상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 제2권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 고정유닛에 고정되며, 펼쳐진 상태에서 상기 제1커버부재와 상하로 이격되는 제2커버부재를 포함하는 문풀 개폐장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1커버부재와 상기 제2커버부재 중 상대적으로 하부에 위치하는 커버부재에는 다수의 통공이 형성되는 문풀 개폐장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛을 이동시키는 구동장치를 포함하며,
    상기 제1 및 제2권취장치는 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재를 감거나 풀어주는 권취축과, 상기 권취축을 정방향과 역방향으로 회전시키는 구동모터를 포함하는 문풀 개폐장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정유닛과 상기 이동유닛은 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재가 감긴 상태의 상기 권취축을 수용하며, 상기 권취축을 회전 가능하게 지지하는 하우징을 포함하는 문풀 개폐장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동장치는 상기 문풀의 내벽 양측에 상호 마주하도록 마련되어 상기 이동유닛의 양단을 지지한 상태로 상기 이동유닛의 이동을 안내하는 두 안내레일과, 상기 각 안내레일에 마련된 랙기어부와, 상기 각 랙기어부에 치합되는 두 피니언기어와, 상기 이동유닛의 양측에 각각 장착되어 상기 피니언기어를 회전시키는 구동모터를 포함하는 문풀 개폐장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛과 상기 고정유닛을 연결한 상태로 상기 제1커버부재 또는 상기 제2커버부재의 하면을 지지하는 복수의 지지케이블과, 상기 이동유닛과 상기 고정유닛 중 어느 하나에 장착되어 상기 각 지지케이블을 감거나 풀어주는 복수의 케이블권취장치를 더 포함하는 문풀 개폐장치.
  7. 선체에 마련된 문풀(moon-pool)을 개폐하는 문풀 개폐장치에 있어서,
    상기 문풀의 한쪽 측벽에 고정되는 고정유닛;
    상기 고정유닛에 근접하거나 이격되는 방식으로 상기 문풀 내에 횡방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동유닛;
    상기 이동유닛을 이동시키는 구동장치;
    상기 이동유닛과 상기 고정유닛 중 적어도 하나에 설치된 권취장치; 및
    상기 문풀을 커버할 수 있는 면적을 구비하며 한쪽이 상기 권취장치에 권취되고 다른 쪽이 상기 고정유닛과 상기 이동유닛 중 상기 권취장치가 없는 쪽에 고정된 커버부재를 포함하는 문풀 개폐장치.
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