KR101373740B1 - Ｌｎｇ선(액화 천연 가스 수송선)과 같은 선박과 해상 부유 또는 고정 설비 시설 간 액화 천연 가스와 같은 액체 수송 시스템 - Google Patents

Ｌｎｇ선(액화 천연 가스 수송선)과 같은 선박과 해상 부유 또는 고정 설비 시설 간 액화 천연 가스와 같은 액체 수송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG선과 같은 선박과 액체 저장용 해상 부유 설비 및 고정 설비간에 액화 천연 가스와 같은 액화 가스의 수송 시스템에 관계된 것이다. 이 시스템은 분절관을 구비하며 각 회전식 조인트에 의해 제공된 n의 자유도, 보통은 6 자유도를 갖는다. 이 시스템에서, 선박(1)에 적어도 하나의 회전식 조인트(27,26,15)가 제공된다. 본 발명은 선박과 저장 시설 간의 액화 천연 가스의 수송에 적용이 가능하다.
LNG선, 액화 천연 가스, 수송선, 분절관, 자유도, 회전식 조인트

Description

ＬＮＧ선(액화 천연 가스 수송선)과 같은 선박과 해상 부유 또는 고정 설비 시설 간 액화 천연 가스와 같은 액체 수송 시스템{SYSTEM FOR TRANSFER OF A LIQUID SUCH AS LIQUEFIED NATURAL GAS FROM A SHIP SUCH AS A LIQUEFIED NATURAL GAS CARRIER AND A FLOATING OR FIXED UNIT}
본 발명은 LNG선과 같은 선박과 액체 저장용 해상 부유 설비 및 고정 설비간에 액화 천연 가스와 같은 액체 가스 수송 시스템에 관한 것으로, 각각 회전식 조인트에 의해 연결되는 n의 자유도, 일반적으로 6의 자유도를 갖는 분절관(articulated arm)을 구비한 형태를 갖는다.
이러한 형태의 시스템은 예를 들어 WO 2005/105556 문서에 의해 공지되어 있다. 분절관은 해상의 어떠한 악조건하에서도 안전한 상태로 액화가스 수송선에 연결 및 분리될 수 있어야 한다. 이 시스템 및 각각이 연결되어 있는 고강도의 분절관들(inter-articulated rigid pipings)을 이용하는 모든 액체 수송 시스템은, 각 분절관들이 회전식 조인트를 사용하여 연결되어야 한다는 단점을 가지고 있으며, 분절관의 말단부에는 세 개의 조인트가 적용되므로, 많은 공간을 요구하는 복잡하고 거추장스러운 구조를 나타낼 뿐 아니라 조인트의 회전성 때문에 계속적인 움직임 하에서 연결/분리를 조작하는 동안 특히 제어에 어려움이 있다.
본 발명은 그러한 단점을 보화하기 위한 것이다.
그러한 목적에 달성하기 위하여 본 발명은 선박에 적어도 하나의 회적식 조인트를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 수송 시스템은 분절관이 해상 부유 설비 또는 고정 설비의 고정관에 연결되는 지지부와, 적어도 세 개의 회전식 조인트를 가지는 외부 암부 및 내부 암부를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 세 개의 회전식 조인트 중 하나가 매니폴드에 부착된 분절관 상에 제공되며, 그것의 끝에는 상기 분절관의 연결을 위한 플랜지가 수반된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 수송 시스템은 상기 분절관 및 상기 매니폴드의 고정 배관이 상기 회전식 조인트들의 회전축에 적절한 방향성을 주기 위하여 적절한 90도 각도 연결 부품과 U자형 부품을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수송 시스템은 상기 분절관의 연결 장치의 안내 및 조정 장치를 더 포함하며, 상기 안내 및 조정 장치는 상기 연결 장치에 대하여 측방향으로 배치된 원뿔추와 깔때기를 구비한 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수송 시스템은 상기 연결 장치(4)에 대하여 동축으로 통합된 원뿔추와 깔때기를 구비한 형태의 연결 장치의 안내 및 조정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 및 본 발명의 다른 목적, 특징, 세부사항, 장점에 관한 부분은, 본 발명의 여러 실시예들을 도시한 첨부된 도면과 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명확히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수송 시스템을 들어올린 상태에서의 입면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ 방향에서의 본 수송 시스템을 좌측면도이다.
도 3은 본 발명의 수송 시스템을 운동학적으로 도식화한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 수송 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 5와 6은 각각 본 발명의 또 다른 실시예의 입면도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수송 시스템을 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 8은 선박의 가장자리까지 매니폴드의 확장을 나타낸다.
본 발명은 아래와 같이 각각이 구현된 방식대로 묘사될 것이며, 이 선박에는 본 시스템 내에 2개의 회전식 조인트가 적용될 것이다. 본 발명에 따르면, 유사한 방식으로 오직 하나의 조인트만을 사용할 수도 있고, 혹은 3개까지 사용하는 것을 고려해 볼 수도 있다.
도면 상에서, 도면부호 1은 액화가스 수송선과 같은 선박을 가리키고, 2는 선박의 매니폴드를, 3은 수송용 분절관을 가리키며, 이 분절관의 자유 말단부는 매니폴드에 연결하거나 매니폴드로부터의 분리시에 필요한, 도면부호 4로 지시된 연결 장치를 구비하며, 분절관의 다른 쪽 말단부는 액화가스 생산, 저장 설비에 설치된 배관(5)에 연결되어 있다. 액화 생산, 저장 설비는 해상 부유 설비일 수도 있 고, 고정 설비일 수도 있다. 도면은 선박의 매니폴드에 연결되는 과정의 수송 시스템을 보여주고 있다.
분절관(3)은 반드시 3개의 관절연결된(inter-articulated) 관부, 즉 자유 말단부가 배관(5)에 연결되는 제1 지지부(6); 일단이 제1 회전식 조인트(8)에 연결되고 타단이 제2 회전식 조인트(9)에 의해 90°각도 연결 부품(12)에 연결되는 내부암으로 불리는 제2 암부(7); 및 일단이 제3 회전식 조인트(11)에 의해 상기 90°각도 연결 부품(12)에 연결되고 타단인 하부 자유 말단부가 제4 회전식 조인트(15)에 의해 연결 장치(4)에 연결되는 외부암으로 불리는 제3 암부(10)를 구비한다.
주목해야 할 점은, 제2 회전식 조인트(9)의 회전축이 제1 회전식 조인트(8)에 대해 직각으로 연결되고, 제3 회전식 조인트(11)의 회전축이 제2 회전식 조인트(9)의 회전축의 방향과 직각을 이루며, 제4 회전식 조인트(15)의 회전축이 제3 회전식 조인트(11)의 회전축의 방향과 직각을 이룬다는 점이다. 도 3은 분절관(3)에 장착되는 4개의 회전식 조인트의 방향과 90도 각도 연결 부품(파이프)들, 그 외 상호 연결 부품들이 향하고 있는 방향을 명확하게 나타낸다.
자유도 6의 수송 장치에서 생략된 두 개의 회전식 조인트를 포함하여 6개의 회전식 조인트가 선박에 제공된다. 이 두 개의 회전식 조인트는 매니폴드(2)에 고정되며 2개의 90도 각도 연결 부품인 19, 20번에 의해 형성된 연결 배관(18)의 일부이다. 이 두 개의 회전식 조인트는 도면 부호 26과 27로 도시되며, 그 중 하나(27)는 90도 각도 연결 부품(19)으로 연결된 매니폴드(2)와 동일한 축을 가지며, 다른 하나(26)는 두 개의 90도 각도 연결 부품(19 및 20)과 연결된다. 회전식 조인 트들(26 및 27)의 축은 서로 수직을 이루고 있다.
본 수송 시스템에는 안내 장치(guiding device) 및 조정 장치(handling device)가 설치되며, 그 장치들 중 일부는 분절관에 다른 부분은 연결 배관(18)에 장착되어 있다.
안내 장치는 공지된 방식으로, 배관 부재(20)에 의해 지지되는 지지대(29) 상에 플랜지(21)에 대하여 측면으로 오프셋되어 장착되어 있으며 케이블(35)에 의해 방향이 정해지는 원뿔추(28)를 포함한다. 안내 장치는 또한 지지암(32)에 의해 연결 장치(4)의 자동 연결 장치(33)에 대하여 측면으로 오프셋되어 연결 장치(4) 상에 장칙된 깔대기(32)를 포함한다. 지지대(29)와 지지암(32)은 각각 깔때기(31)와 자동 연결 장치(33)의 축간 거리와, 원뿔추(28)와 플랜지(21)의 축간 거리가 동일하도록 위치한다. 또한 깔때기와 원뿔추간의 연결로 인해 플랜지(21) 표면과 자동 연결 장치(33) 표면이 평행하게 배치될 수 있다.
그 이외에도, 수송 시스템은 도시된 예에서, 분절관(3)의 외부암(10)의 상부에 장착된 윈치(winch; 34)를 더 포함하며, 케이블(35)은 윈치(34)에 감겨질 수 있으며, 도시된 바와 같이 깔대기(31)를 통하여 원뿔추(28)의 말단에 고정되기 위해 케이블 가이드(36)에 안내된다. 물론, 윈치는 깔때기 지지대와 같은 다른 적적한 위치에 배치될 수 있다.
정확한 위치 결정을 위하여, 원뿔추(28)의 지지대(29)의 말단에는 회전식 연동 포크(38)가 제공되며, 이 회전식 연동 포크(38)는 회전식 연동 포크(38)와 원뿔추(28)의 오프셋에 대응하는 적절한 측면 오프셋을 가지고 깔대기(31)에 연결된 회 전식 연동 롤러(39)와 맞물려질 것이다. 회전식 연동 롤러(39)와 회전식 연동 포크(28)의 공조는 또한 원뿔추(28)와 깔때기(31)를 공통축에 대하여 회전하게 함으로서, 자동 연결 장치(33)와 플랜지(21)의 적절한 동축 배치(coaxiality)를 보장한다.
또 한가지 주목해야 할 점은, 내부암(7)의 연장부(42) 상에 배치된 평형추(41)로 인해 분절관(3)의 균형이 맞추어 진다는 점이다. 균형이 맞추어진다는 것은 연결 장치의 연결 및 분리 구간 동안 윈치 라인이 언제나 긴장(tension)을 유지하고 있어야 한다는 것이다.
또 한가지 주목해야 할 점은, 조정을 최적화하기 위해서는, 도면에 도시된 바와 같이 회전식 조인트들(8, 9, 11 및 15)의 회전각과 관계없이, 분절관의 서로 다른 요소들이 깔대기의 축이 회전식 조인트들(9, 11 및 15)의 회전 축과 교차하도록 배치되어야 한다는 것이다. 게다가, 이러한 시스템을 구현할 때, 수송 시스템의 외부암(4)과 연결 장치(4)의 요소들은 이러한 요소들의 중심이 깔때기(31)의 축 레벨에 위치되도록 배치되며, 그들을 가능한 높게 한다. 다시 말해, 매니폴드 측에서, 연결 배관(18)의 요소들도 원뿔추의 축이 회전식 조인트(26 및 27)의 회전축과 항상 교차하도록 배치된다. 또한, 연결 배관(18)의 구현시에도, 평형추 또는 탄성장치(ex. 용수철)에 의해 연결 배관(18)이 균형을 이룰 수 있게 될 것이다. 따라서 모든 이런 배치들에 의해, 선박과 (액화 천연 가스) 저장, 생산 설비간의 상대적 배치 및 그들의 이동에 관계없이 윈치 라인, 원뿔추의 축 및 깔대기 축의 배치를 최적화시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 수송 시스템의 기능과 관련하여, 6개의 회전식 조인트가 시스템에 자유도 6을 부여하는 것이 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 매니폴드에 장착된 연결 플랜지(21) 상에 분절관(3)을 정확하게 위치시키는 것은, 안내 장치(28, 31, 38, 39)에 의해 보장되며, 이것은 주변 환경(파도, 바닷물의 흐름, 바람)에 의해 발생한 역동적인 움직임에도 불구하고 바다 한가운데서 본 발명에 따른 수송 시스템이 사용될 수 있게 한다. 선박 상에 몇 개의 회전식 조인트를 배치하는 것에 의하여 분절관은 더 간소하고, 더 가벼운 상태로 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 수송 시스템의 구현을 도시하며, 이 실시예에 따르면 도 1 내지 3의 회전식 조인트들(8, 9, 11)에 대응하는 세 개의 회전식 조인트들이 분절암(3) 상에 제공되는 반면, 매니폴드에 고정되어 있는 연결 배관(18)은 회전식 조인트 26 및 27 외에, 도 1 내지 3의 제4 회전식 조인트(15)에 기능적으로 대응하는 도면부호 15'로 지시되는 3번째 회전식 조인트를 구비한다. 이를 위하여, 연결 배관(18)은 U자형 부품(41)을 추가로 구비하며, 회전식 조인트(15')는 상술한 바와 같은 바람직한 기하학적 배치들을 따르도록 U자형 부품의 하부 끝(base)에 위치한다. 주목해야 할 점은, 만약 이러한 부품이 사용가능해 진다면, 3개의 회전식 조인트를 액체 수송 통로에 장착하는 볼 회전 연결 장치로 간단히 대체할 수 있을 것이며, 이것은 공간 요구사항을 감소시킬 것이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 것으로, 본 실시예에 따르면 다섯 개의 회전식 조인트(8, 9, 11, 15 및 16')가 분절관(3) 상에 제공될 것이다. 그 중 회전식 조인트 26'은 기능적으로 도 1 내지 3의 회전식 조인트 16에 대응한 다. 회전식 조인트(26')는 연결 장치(4)의 상부 끝(upstream)에 배치된다. 여섯번째 회전식 조인트 27은 도 1 내지 3에 따른 매니폴드에 연결된 연결 배관(18) 상에 남아 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 그 특징은 안내 장치와 분절관(3)의 안내를 위한 장치가 동축 구조를 형성하도록 통합되어 있다는 것이다. 원뿔추(28)는 매니폴드에 고정된 연결 배관(18)의 연결 플랜지(21)와 동축으로 배치되어 있으며, 깔때기(31)는 연결 장치의 연결 개구(46)에 동축으로 배치된 원통형관(45) 내에 구현되며, 그 축을 따라서 단부로부터 멀어짐에 따라 튜브는 U자를 형성하고 이는 원통형관(45)이 굽어진 부분 내에서 외부로 열리는 것을 가능하게 한다. 윈치(34)는 깔때기(31)의 원통형관(45) 위에서, 케이블이 깔때기를 통과할 수 있도록 U자형 튜브에 의해 정의된 공간 내에 수용된다. 회전식 조인트들의 배치는 회전식 조인트(15)가 더 이상 외부암(10)의 직선 부분이 아니라 연결 장치(4)의 U자형 부품의 상부 가지 상에 위치한다는 것을 제외하면, 분절암(3) 상에 네 개의 회전식 조인트 및 매니폴드의 연결 배관(18) 상에 두 개의 조인트를 구비한 도 1 내지 3의 회전식 조인트의 배치와 같다. 이 회전식 조인트는 도면 부호 15'로 지시된다.
한 가지 더 주목할 사항은 매니폴드에 고정된 연결 배관(18)은 선박의 가장자리 위치를 향하여 연결 플랜지(21)를 오프셋시켜 선박 구조물 상에 지지대(45)를 통하여 놓여질 수 있도록 충분히 길 수 있으며, 이는 도 8에 도시된 바와 같이 분절관(3)으로부터의 힘 전부 또는 일부를 선박 구조물에 전달하여 선박의 매니폴드 를 더 가볍게 한다.
설명을 완성하기 위하여 마지막으로 한 가지 주목할 점이 있다면, 그것은 분절관(3)의 연결 장치(4)가 자동 연결 장치(33)와 위급 상황시 분절관을 분리시키는 긴급 분리 장치(43)를 포함한다는 점이다.
본 명세서 내에 포함되어 있음

Claims (6)

  1. 회전식 조인트에 의해 구현되는, n의 자유도, 일반적으로 6의 자유도를 가지며, LNG 수송선과 같은 선박과 액체 저장용 해상 부유 설비 또는 고정 설비 간에 액화 천연 가스와 같은 액화 가스의 수송 시스템으로서,
    상기 해상 부유 설비 또는 고정 설비 상에 탑재된 분절관(3);
    상기 분절관(3)과 연결될 수 있도록 상기 선박 상에 설치된 매니폴드(2); 및
    적어도 하나의 회전식 조인트(27, 26, 15')를 포함하는 90도 각도 연결 부품에 의해 형성되고, 일단이 상기 매니폴드(2)에 부착되며, 타단이 상기 분절관(3)을 향한 연결 플랜지(21)를 수반하는 연결 배관(18);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분절관(3)은 상기 해상 부유 설비 또는 고정 설비의 고정 배관(5)에 연결된 지지부(6); 적어도 세 개의 회전식 조인트(8, 9, 11)를 포함하는 외부암부(7) 및 내부 암부(10)를 포함하며, 다른 세 개의 회전식 조인트(26, 27, 15)가 상기 매니폴드(2)에 부착되고 단부에 상기 분절관(3)을 향한 연결 플랜지(21)를 구비하는 상기 연결 배관(18) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분절관(3) 및 상기 매니폴드(2)의 연결 배관(18)은 상기 회전식 조인트들의 회전축에 방향성을 주기 위하여 설계된 90도 각도 연결 부품과 U자 형 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분절관(3)의 연결 장치(4)의 안내 및 조정 장치를 더 포함하며,
    상기 안내 및 조정 장치는 상기 연결 장치(4)에 대하여 측방향으로 배치된 원뿔추(28)와 깔때기(31) 형태인 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결 장치(4)에 대하여 동축으로 통합된 원뿔추(28)와 깔때기(31) 형태인 연결 장치(4)의 안내 및 조정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 깔때기(31)는 상기 연결 배관(18) 위에 제공되며 상기 깔때기의 축이 상기 연결 배관(18) 상에 제공된 회전식 조인트들 및 상기 연결 배관(18)의 연결 플랜지에 연결될 수 있는 분절관(3)의 단부에 인접하여 상기 분절관(3) 상에 제공된 회전식 조인트들의 회전축과 항상 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 수송 시스템.
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