KR101399841B1

KR101399841B1 - 해저 파이프라인 부설장치 및 이를 이용한 부설방법

Info

Publication number: KR101399841B1
Application number: KR1020120038050A
Authority: KR
Inventors: 박태근; 이한용
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-05-30
Also published as: KR20130116090A

Abstract

해저 파이프라인 부설장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 부설장치는 파이프 부설선과, 파이프 부설선에 설치된 윈치장치와, 윈치장치의 와이어에 연결되는 파이프 드럼장치를 포함하고, 파이프 드럼장치는 해저면과 접촉하도록 배치되고, 와이어의 장력에 의해 해저면을 따라 구름 이동하면서 파이프 드럼장치에 감겨진 파이프라인을 풀어 해저면에 파이프라인을 부설하도록 구비된다.

Description

해저 파이프라인 부설장치 및 이를 이용한 부설방법{APPARATUS FOR PIPELINE LAYING IN UNDERSEA AND PIPELINE LAYING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 해저 파이프라인 부설장치 및 이를 이용한 부설방법에 관한 선박이다.

해저에 파이프를 부설(laying)하기 위한 파이프 부설선은 연해 또는 심해를 이동하며 선체에 마련된 파이프 부설 시스템을 이용하여 파이프를 부설한다.

이러한 파이프 부설선은 파이프를 부설하는 방법에 따라서 S-lay, J-lay, Reel-lay의 방법이 사용되고 있다.

S-lay 방법은 파이프라인이 파이프 부설경로를 따라 부설선으로부터 투하되는 경우 스팅거(stinger)라고 알려진 경사진 아치형 램프(ramp)의 도움을 받아 비교적 큰 곡률반경의 S형 진로를 따라 하강하여 해저에 부설된다. 따라서, 이러한 S-lay 방법은 이미 부설된 파이프라인의 하중에 의해 파이프라인이 스팅거를 벗어나는 지점에서 파이프의 만곡에 의한 소성변형을 줄 위험을 가지므로 비교적 얕은 깊이의 천해에서 파이프라인을 부설하는데 주로 사용된다.

J-lay 방법은 부설선으로부터 투하되는 파이프라인은 수직 또는 급경사를 가지는 램프를 따라 하강하여 해저에 부설된다. 따라서, 파이프라인은 소성변형이 일어남이 없이 해저로 가라앉을 수 있게 되므로 비교적 수심이 깊은 심해에 부설하는데 주로 사용된다.

Reel-lay의 방법은 파이프 부설선에 설치된 릴(reel)에 감겨진 파이프라인이 풀리어 나가면서 해저에 파이프를 부설하는 방법으로 빠른 부설속도에 의하여 주로 사용되고 있다.

한편, 이러한 파이프 부설선에는 해중에 투하되는 파이프라인을 지지하기 위한 장력기들이 설치된 타워(Vertical Laying Tower,VLT) 또는 램프(ramp)가 설치되어야 하므로 고가의 장비가 필요하게 된다.

본 발명의 실시 예는 해저에 유연한 파이프라인의 부설시 시공비용을 줄일 수 있는 해저 파이프라인 부설장치 및 이를 이용한 부설방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 파이프 부설선과, 상기 파이프 부설선에 설치된 윈치장치와, 상기 윈치장치의 와이어에 연결되는 파이프 드럼장치를 포함하고, 상기 파이프 드럼장치는 해저면과 접촉하도록 배치되고, 상기 와이어의 장력에 의해 상기 해저면을 따라 구름 이동하면서 상기 파이프 드럼장치에 감겨진 파이프라인을 풀어 상기 해저면에 상기 파이프라인을 부설하도록 구비되는 해저 파이프라인 부설장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 파이프 드럼장치는 상기 파이프라인이 감겨진 허브와, 상기 허브 양측에 배치되며 상기 해저면과 접촉하는 한 쌍의 플랜지와, 상기 한 쌍의 플랜지의 측면에 각각 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 회전바디와, 양단이 각각 상기 한 쌍의 회전바디에 결합되는 케이블과, 상기 와이어의 단부에 결합되며 상기 케이블의 일부분을 지지하는 풀리가 설치된 커넥터 하우징을 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 플랜지의 측면은 호 형상의 면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 파이프 드럼장치는 상기 파이프라인이 감겨진 허브와, 상기 허브 양측에 배치되며 상기 해저면과 접촉하여 회전되도록 상기 허브에 상대 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 플랜지와, 상기 한 쌍의 플랜지와 이격되며 상기 허브의 양단에 각각 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 회전바디와, 양단이 각각 상기 한 쌍의 회전바디에 결합되는 케이블과, 상기 와이어의 단부에 결합되며 상기 케이블의 일부분을 지지하는 풀리가 설치된 커넥터 하우징을 포함하고, 상기 한 쌍의 회전바디 중 어느 하나에는 상기 허브를 회전시키기 위한 회전구동장치가 마련될 수 있다.

또한, 상기 회전구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 허브의 단부에 결합되며 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 상기 허브에 전달하는 피니언을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유연한 파이프라인이 감겨진 파이프 드럼장치가 탑재되는 파이프 부설선을 소정의 부설경로에 따라 해상을 항해시키고, 상기 파이프 부설선에 설치된 윈치장치를 통해 상기 파이프 드럼장치를 해중에 투하하고, 상기 파이프 드럼장치가 해저면에 맞 닿은 후 상기 윈치장치의 와이어와 연결된 상기 파이프 드럼장치를 상기 파이프 부설선이 끌어 당기고, 상기 와이어에 걸리는 장력에 의해 상기 파이프 드럼장치는 상기 해저면을 따라 구르면서 상기 파이프 드럼장치에 감겨진 상기 파이프라인을 풀어 상기 해저면에 상기 파이프라인을 부설하는 해저 파이프라인 부설방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 해저면에 구르면서 파이프라인을 부설하는 파이프 드럼장치를 제공함으로써 파이프 부설선에 드럼을 저장하기 위한 공간 및 VLT 또는 램프가 필요치 않게 됨으로써 파이프라인의 부설 작업시 시공비용을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예의 파이프 부설선의 파이프라인 부설작업을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예의 파이프 부설선의 선미 부분을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예의 파이프 드럼장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예의 파이프 드럼장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 파이프 드럼장치가 경사진 비 평탄면을 구르는 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 파이프 드럼장치를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 파이프 드럼장치를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예의 파이프 부설선의 파이프라인 부설작업을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예의 파이프 부설선의 선미 부분을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예의 파이프 드럼장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예의 파이프 드럼장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파이프 부설선(10)은 추진력을 발생하는 추진장치(11)에 의해 소정의 부설경로를 따라 해상을 항해시키고, 해저면(13)에 파이프라인(20)을 부설하기 위한 위치까지 이동한 후 파이프 부설선(10)에 설치된 윈치장치(30)를 통해 파이프 드럼장치(40)를 해중에 투하시킨다.

파이프 드럼장치(40)는 윈치장치(30)에 감겨진 와이어(31)에 의해 연결되어 해중에 투하되고, 그 자중에 의하여 해저면(13)에 맞 닿을 때까지 하강된 후 파이프 부설선(10)의 이동에 의하여 해저면(13)를 구르면서 파이프라인(20)을 풀어 해저면(13)에 부설되게 된다.

이러한 파이프 드럼장치(40)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 유연한 파이프라인(20)이 감겨지는 허브(41)와, 허브(41)의 양측에 배치되는 한 쌍의 플랜지(42,43)와, 한 쌍의 플랜지(42,43)의 측면에 각각 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 회전바디(44,45)와, 양단이 각각 한 쌍의 회전바디(44,45)와 결합되는 케이블(46)과, 케이블(46)의 일부분을 지지하는 풀리(47)가 설치되는 커넥터 하우징(50)을 포함한다.

파이프 드럼장치(40)는 파이프 부설선(10)에 탑재되거나, 별도의 운반선에 탑재되어 운반될 수 있다. 이러한 파이프 드럼장치(40)는 파이프라인(20)을 부설하기 위한 위치에서 윈치장치(30)의 와이어(31)에 연결되어 해중에 투하될 수 있다.

해중에 투하된 파이프 드럼장치(40)는 그 자중에 의하여 한 쌍의 플랜지(42,43)가 해저면(13)에 접촉할 때까지 낙하되게 되고, 파이프 드럼장치(40)가 해저면(13)에 접촉한 상태에서는 파이프 부설선(10)을 파이프 부설경로를 따라 이동시킨다.

이때, 윈치장치(30)의 와이어(31)와 연결된 파이프 드럼장치(40)의 한 쌍의 플랜지(42,43)는 와이어(31)에 걸리는 장력에 의하여 해저면(13)를 따라 구르게 되고, 해저면(13)을 따라 구르는 한 쌍의 플랜지(42,43)와 함께 회전되는 허브(41)에 감겨진 파이프라인(20)은 풀리면서 해저면(13)에 부설되게 된다.

이 경우, 파이프 드럼장치(40)의 허브(41)에 감겨진 파이프라인(20)은 해저면(13)에 풀리는 파이프라인(20)이 해저면(13)과 접촉하는 마찰력과 와이어(31)에 의해 당겨지는 한 쌍의 플랜지(42,43)가 해저면(13)을 따라 구름 운동하는 회전운동에 의하여 허브(41)로부터 풀리게 되므로 조류의 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

즉, 파이프 드럼장치(40)가 해중에서 풀리도록 마련된 경우에는 조류에 의한 영향을 받게 되나, 본 실시 예의 파이프 드럼장치(40)는 해저면(13)에 안착되어 구르게 됨에 따라 조류에 의한 영향을 줄일 수 있게 된다.

또한, 해저면(13)을 따라 구르는 파이프 드럼장치(40)의 한 쌍의 플랜지(42,43)는 비 평탄면으로 이루어진 해저면(13)을 따라 원활히 회전될 수 있도록 소정곡률을 가지는 호 형상의 측면을 가지도록 마련될 수 있다.

한 쌍의 회전바디(44,45)는 한 쌍의 플랜지(42,43)의 측면에 각각 연장되는 축(42a,43a)에 베어링(48)을 통해 상대 회전 가능하게 설치되고, 한 쌍의 회전바디(44,45)는 케이블(46)을 통해 서로 연결될 수 있다.

케이블(46)은 강성이 큰 스틸 재질로 형성될 수 있으며, 그 일부분이 커넥터 하우징(50)에 설치된 풀리(47)의 외주면을 감싸도록 지지될 수 있다.

커넥터 하우징(50)은 내부에 회전 가능하게 설치되는 풀리(47)를 감싸도록 마련되며 그 외면에는 윈치장치(30)의 와이어(31)의 단부와 연결될 수 있다.

본 실시 예에서는 한 쌍의 회전바디(44,45)를 연결하는 케이블(46) 및 케이블(46)을 지지하는 풀리(47)가 한 쌍이 구비되도록 하였으나, 하나의 케이블(46) 및 풀리(47)만이 구비될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성을 통하여, 해저면(13)을 따라 구르는 한 쌍의 플랜지(42,43)가 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 경사를 가지는 해저면(13)을 따라 구르는 경우에도 풀리(47)에 지지되어 이동하는 케이블(46)의 좌우 길이변화에 따라 한 쌍의 플랜지(42,43)는 해저면(13)으로부터 들리지 않고 안정적으로 구름 이동할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 예의 파이프 드럼장치(40)는 해저면(13)을 따라 구르면서 파이프라인(20)을 부설하도록 함에 따라 파이프 부설선(10)에는 파이프라인(20)의 부설시 파이프라인(20)을 지지하기 위한 별도의 장력기가 설치되는 VLT(Vertical Laying Tower) 또는 램프(Vertical Laying Ramp)가 필요하지 않게 되므로 파이프 부설선(10)의 구조를 단순화 시킬 수 있게 된다.

한편, 본 실시 예에서는 윈치장치(30)의 와이어(31)는 케이블(46)을 매개로 한 쌍의 회전바디(44,45)와 연결되도록 하였으나, 윈치장치(30)의 와이어(31)의 단부가 두 부분으로 나뉘어진 상태로 각각 한 쌍의 회전바디(44,45)와 연결될 수 있음은 물론이다. 이 경우에는 커넥터 하우징(50) 및 케이블(46)은 생략될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 파이프 드럼장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 파이프 드럼장치를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 파이프 드럼장치를 나타낸 단면도이다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 파이프 드럼장치(60)는 파이프라인(20)이 감겨지는 허브(61)와, 해저면(13)과 접촉하도록 허브(61)의 양측에 배치되며 허브(61)에 상대 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 플랜지(62,63)와, 한 쌍의 플랜지(62,63)와 이격되며 허브(61)의 양단에 각각 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 회전바디(64,65)와, 양단이 한 쌍의 회전바디(64,65)에 결합되는 케이블(46)과, 와이어(31)의 단부에 결합되며 케이블(46)의 일부분을 지지하는 풀리(47)가 설치되는 커넥터 하우징(50)을 포함한다.

허브(61)와 한 쌍의 플랜지(62,63)는 베어링(77)을 통하여 서로 상대 회전 가능하게 설치되어 한 쌍의 플랜지(62,63)가 해저면(13)을 따라 구르는 경우에도 그 회전력은 허브(61)에 전달되지 않게 된다. 즉, 허브(61)와 한 쌍의 플랜지(62,63)는 각각 독립적으로 회전될 수 있게 된다.

한 쌍의 회전바디(64,65)는 케이블(46)에 연결되어 지지되고, 한 쌍의 플랜지(62,63)와는 간섭되지 않도록 이격 배치되며, 허브(61)의 양 단부에 각각 베어링(74)를 통해 결합되어 허브(61)와 상대 회전 가능하게 설치될 수 있다.

이러한 한 쌍의 회전바디(64,65)는 파이프라인(20)의 부설시에는 케이블(46)에 의해 지지된 상태에 있게 되므로 회전은 구속되게 된다.

또한, 본 실시 예의 파이프 드럼장치(60)는 허브(61)에 감겨진 파이프라인(20)이 소진된 경우에는 파이프 드럼장치(60)로부터 해저면(13)에 풀리는 파이프라인(20)의 길이가 처음과 달라지게 되므로, 파이프 드럼장치(60)로부터 해저면(13)에 풀리는 파이프라인(20)의 길이가 일정한 상태로 유지될 수 있도록 한 쌍의 플랜지(62,63)가 해저면(13)을 따라 구르는 회전과 별도로 파이프라인(20)이 감겨진 허브(61)를 회전시키는 회전구동장치(70)가 마련될 수 있다.

회전구동장치(70)는 한 쌍의 회전바디(64,65) 중 어느 하나의 회전바디(64) 내부에 설치되는 구동모터(71)와, 구동모터(71)의 축에 결합되는 구동기어(72)와, 허브(61)의 단부에 결합되며 구동기어(72)의 회전력을 전달받아 허브(61)에 전달하는 피니언(73)을 포함할 수 있다.

이러한 회전구동장치(70)는 허브(61)에 감겨진 파이프라인(20)이 풀 로드(full load)에 가까운 경우에는 한 쌍의 플랜지(62,63)가 회전하는 속도와 유사한 속도로 허브(61)가 회전되도록 구동하고, 파이프라인(20)의 소진으로 허브(61)에 감겨진 파이프라인(20)이 줄어든 경우에는 한 쌍의 플랜지(62,63)가 회전하는 속도보다 더 빠른 속도로 허브(61)가 회전되도록 구동할 수 있다.

즉, 허브(61)에 감겨진 파이프라인(20)의 권취량에 따라 회전구동장치(70)는 허브(61)의 회전속도를 조절하도록 마련됨으로써 파이프라인(20)의 소진으로 인하여 1회전당 풀리는 파이프라인(20)의 길이 변동에 무관하게 일정한 길이의 파이프라인(20)을 해저면(13)에 부설하게 된다.

이러한 회전구동장치(70)는 도시하지 않은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 제어부는 파이프 드럼장치(40)가 파이프라인(20)의 부설작업을 시작하는 경우 소정시간의 경과에 따라서 허브(61)의 회전속도를 가변시킬 수 있을 것이다.

한편, 본 실시 예에서는 회전구동장치(70)가 회전바디(64) 내에 마련되도록 하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로서, 허브(61)의 회전속도를 조절할 수 있는 공지된 다양한 수단을 통하여 구성할 수 있음은 물론이다. 일 예로 회전구동장치(70)는 벨트 또는 체인을 통한 동력전달부재를 통하여 구동모터(71)의 동력을 전달하도록 마련될 수 있다. 또한, 커넥터 하우징(50)에 회전구동장치(70)를 구비하고, 허브(61)와 회전구동장치(70)는 체인연결을 통하여 동력전달을 하도록 구비될 수 있음은 물론이다.

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.

10: 파이프 부설선, 13: 해저면,
20: 파이프라인, 30: 윈치장치,
31: 와이어, 40: 파이프 드럼장치,
42,43: 한 쌍의 플랜지, 44,45: 한 쌍의 회전바디,
46: 케이블, 47: 풀리,
50: 커넥터 하우징, 70: 회전구동장치,
71: 구동모터, 72: 구동기어,
73: 피니언.

Claims

파이프 부설선;
상기 파이프 부설선에 설치된 윈치장치;
파이프라인이 감겨진 허브와, 상기 허브 양측에 배치되며 호 형상의 측면을 갖는 한 쌍의 플랜지를 구비하며, 상기 윈치장치의 와이어에 연결되는 파이프 드럼장치;를 포함하고,
상기 파이프 드럼장치의 한 쌍의 플랜지는 해저면과 접촉하도록 배치되고, 상기 와이어의 장력에 의해 상기 해저면을 따라 구름 이동하면서 상기 허브에 감겨진 상기 파이프라인을 풀어 상기 해저면에 상기 파이프라인을 부설하도록 구비되는 해저 파이프라인 부설장치.
제 1항에 있어서,
상기 파이프 드럼장치는
상기 한 쌍의 플랜지의 측면에 각각 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 회전바디와,
양단이 각각 상기 한 쌍의 회전바디에 결합되는 케이블과,
상기 와이어의 단부에 결합되며 상기 케이블의 일부분을 지지하는 풀리가 설치된 커넥터 하우징을 포함하는 해저 파이프라인 부설장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 파이프 드럼장치는
상기 한 쌍의 플랜지와 이격되며 상기 허브의 양단에 각각 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 회전바디와,
양단이 각각 상기 한 쌍의 회전바디에 결합되는 케이블과,
상기 와이어의 단부에 결합되며 상기 케이블의 일부분을 지지하는 풀리가 설치된 커넥터 하우징을 포함하고,
상기 한 쌍의 플랜지는 상기 해저면과 접촉하여 회전되도록 상기 허브에 상대 회전 가능하게 설치되고,
상기 한 쌍의 회전바디 중 어느 하나에는 상기 허브를 회전시키기 위한 회전구동장치가 마련되는 해저 파이프라인 부설장치.
제 4항에 있어서,
상기 회전구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 허브의 단부에 결합되며 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 상기 허브에 전달하는 피니언을 포함하는 해저 파이프라인 부설장치.
유연한 파이프라인이 감겨진 파이프 드럼장치가 탑재되는 파이프 부설선을 소정의 부설경로에 따라 해상을 항해시키고,
상기 파이프 부설선에 설치된 윈치장치를 통해 상기 파이프 드럼장치를 해중에 투하하고,
상기 파이프 드럼장치의 호 형상의 측면을 갖는 한 쌍의 플랜지가 해저면에 맞 닿은 후 상기 윈치장치의 와이어와 연결된 상기 파이프 드럼장치를 상기 파이프 부설선이 끌어 당기고,
상기 와이어에 걸리는 장력에 의해 상기 파이프 드럼장치의 한 쌍의 플랜지는 상기 해저면을 따라 구르면서 상기 파이프 드럼장치의 허브에 감겨진 상기 파이프라인을 풀어 상기 해저면에 상기 파이프라인을 부설하는 해저 파이프라인 부설방법.