KR101444504B1 - 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽에 관한 것으로, 그 목적은 문풀 내 유동을 안정화하고 드릴쉽의 저항 변동량을 감소시키기 위하여 선저에서 문풀내 선미쪽으로 돌출 형성된 와류억제용 블록의 저면을 선체 상부 방향으로 인입되게 형성한 유동안정화부를 구비한 드릴쉽을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 문풀 내 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽에 있어서, 상기 와류억제용 블록의 하부 선저 일지점을 선체 상부쪽으로 인입가공하여 유동안정화부(30)를 형성한 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽을 발명의 특징으로 한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 드릴쉽은 선박의 저항 성능 개선 및 유동 안정화 효과를 가지게 된다.

Description

문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽{Drillship having block in moonpool for preventing vortex with concave type flow stabilizer part}

본 발명은 선저에 설치되는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽에 관한 것으로, 자세하게는 문풀의 선수부 선저의 형상을 변경하여 문풀의 선수부 모서리에서 박리되는 유선(流線, streamline) 및 와류(Vortex)를 제어함으로써 문풀에 작용하는 저항의 변동량을 감소시키고 문풀 내 자유 수면을 안정화함과 동시에 선저의 바닥면으로부터 최소로 돌출되게 한 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽(Drillship)에 것에 관한 것이다.

세계적으로 산업 및 공업이 발전함에 따라 석유, 천연가스 등의 사용량이 증가하게 되고, 이에 따라 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 대한 관심히 고조되고 있다.

이를 위한 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전을 개발하기 위한 시추설비를 구비한 드릴쉽(Drillship)이 다양한 형태로 개발되고 있다.

일반적으로 해상에서 석유 시추를 위한 방법으로 종래에는 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추 장비를 탑재하고 자체 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 운항 가능한 드릴쉽(drillship , 시추선)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.

상기한 드릴쉽의 구조를 살펴보면 시추 파이프를 해저면으로 내려 보내기 위해 선체 중심부에 수직으로 관통된 문풀(moonpool)이 형성되어 있다. 이와 같은 문풀에서는 드릴쉽의 항해시 매우 강한 유동 교란이 발생할 수 있는데, 유동 교란은 문풀의 선수부 끝단에서 박리되는 와류(Vortex)와 자유 수면 사이의 상호 작용에 의해 발생하는 것으로, 문풀 내 자유 수면을 불안정하게 하고 저항의 시간 변동량을 증가시켜 드릴쉽의 저항 성능을 나쁘게 한다.

도 1은 드릴쉽에 설치되어 있는 종래의 일반적인 문풀의 형상을 보이기 위한 측면도를 도시하고 있는데, 드릴쉽 선체의 문풀(50)로 유입되는 외부 유동(S10)은 선수부(60)쪽 방향에서 선미부(61) 방향쪽으로 이동한다. 이때 외부 유동(주 유동)에 의해 발생하는 와류를 억제하기 위해 문풀(50)의 선수부쪽 선저에서 선미쪽으로 돌출형성된 와류억제용 블록(3)의 모서리(10a)에서는 유동이 박리되며 전단층의 불안정성으로 인해 와류(Vortex, V10)가 생성된다.

상기 와류(Vortex)는 유동의 흐름에 의해 문풀(50)의 선미부 모서리(11a)에 부딪히게 됨으로써 강한 압력 교란이 발생하여 문풀(50)에 작용하는 저항의 시간 변동량을 증가시킨다. 또한 선미부 모서리에 충돌한 와류(Vortex)에 의해 문풀(50) 안으로 일부 유동(S11)이 유입되어 문풀(50) 내 자유 수면(W10)을 교란시킨다는 문제점이 있다.

상기한 유동 교란을 감소시키기 위한 종래기술로는 드릴쉽에 설치된 유동안정화 장치를 구비한 문풀의 형상을 보인 측단면도를 보인 도 2에서 보듯이 문풀(50)의 선수부 모서리에 해저방향으로 경사지게 돌출된 경사돌출부(20)을 설치하여 경사돌출부의 끝에서 발생하는 와류(Vortex)를 제어하고 문풀(50)을 지나는 외부 유동(S20)의 박리 각도(θ)를 조절하고자 하였다.

하지만 상기와 같은 유동 교란 저감구조는 선수부 모서리와류억제용 블록(3)에 부가 형성된 경사돌출부(20)가 드릴쉽의 선저 바닥면보다 하부 해저방향으로 돌출되어 선박 건조 시 수심에 의한 제약을 받을 수 있다는 문제점과, 또한 박리 각도를 일정하게 유지하면서 성능 개선을 추구할 경우 경사돌출부(20)이 지나치게 커지게 된다는 문제점과, 또한 경사돌출부(20)의 높이를 일정하게 유지하면서 성능 개선을 추구할 경우 박리 각도가 증가되어 드릴쉽에 작용하는 저항의 평균값이 증가한다는 문제점이 있다.

그 외 또 다른 종래의 문풀 내 유동을 억제하기 위한 선행기술로는 대한민국 특허출원 제 10-2007-37729호(문풀 유동 억제 장치)가 있는데, 문풀 내부에서 발생하는 해수의 유동 에너지를 분산 및 흡수하여 상기 문풀 내부에 발생되는 슬로싱 현상 및 오버 플로잉 현상을 억제하고, 문풀 내부에서 발생되는 와류를 지연시켜 선박의 속도를 향상시킬 수 있는 문풀 유동 억제 장치를 제공하는 기술로, 주된 구성은 문풀의 내벽면에 해당하는 선수부측면, 선미부측면 및 양측면에서 수직하게 설치되는 복수개의 문풀 플레이트; 및 상기 문풀의 내벽면 선수부측 하단변에 상기 문풀 중심방향으로 부착되며 선저면에 대등한 레벨을 유지하도록 형성된 문풀 바닥 블록을 포함하되, 상기 문풀 플레이트 및 상기 문풀 바닥 블록은 최대 작업 영역을 간섭하지 않는 돌출 폭을 가지며, 상기 문풀 플레이트 중 상부측 복수개의 단은 선박이 작업 위치에 있을 때의 해수의 자유 표면(free surface)보다 낮게 설치되어 있고, 상기 문풀 플레이트 중 하부측 복수개의 단은 상기 선박이 운항 중일 때의 해수의 자유 표면보다 낮게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 종래 기술은 문풀 내로 유입된 후의 유동에너지를 분산하고 흡수하는 장치여서, 문풀 내부로 유입된 유동을 감소시킴으로서 문풀 내 자유 수면을 안정화시킬 수 있다는 장점을 가진다.

하지만 외부 유동이 문풀 내부로 유입되는 것을 저감시키지 않음으로써 선수부 모서리에서 박리되는 유동 및 와류(Vortex)를 제어하여 선미부 모서리에서 유선(流線, streamline) 및 와류(Vortex) 충돌에 의해 야기되는 압력의 변동성을 감소시키는 능력은 크지 않다는 단점과,

또한 과도하고 복잡하게 구성된 문풀 플레이트의 설치로 인한 무게증가 및 단가상승을 가지고 있다는 문제점이 있다.

또 다른 문풀내 유동을 억제하기 위한 선행기술로는 대한민국 특허출원 제 10-2008-87278호(해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀)가 있는데, 문풀을 통해 틀어오는 유수의 유속 억제 또는 차단을 위해 해수흐름의 분리를 통해 경계층을 형성함으로써 유수의 각 흐름 사이의 마찰 및 간섭, 기포발생 등을 통한 직접 저항 및 자가억제 기능을 수행하도록 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀을 제공하는 기술로, 문풀 수제선 부근의 수직 벽체에 설치되어 해수의 흐름 방향을 변환하기 위해 'ㄱ'형강으로 형성되어 상기 수직 벽체를 따라 수평으로 길게 배치되는 해수흐름 변환 구조물과, 상기 해수흐름 변환 구조물의 하부에서 유수의 흐름을 분리하기 위해 깔때기 형상으로 형성되어 상기 수직 벽체를 따라 수평으로 길게 배치되는 유수흐름 분리 구조물을 구비하여 해수 경계층을 형성하는 해수유동 자가억제 장치를 1단 또는 다단의 구조로 설치한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 종래 기술은 문풀을 통해 들어오는 유수의 유속 억제 또는 차단을 위해 해수흐름의 분리를 통해 경계층을 형성함으로써 1차적으로 해수유동 자가억제 장치의 자체 차단 능력을 활용하며, 분리된 흐름에 의한 마찰력을 활용할 수 있다는 점에서 장점을 가진다.

하지만 외부 유동이 문풀 내부로 유입되는 것을 저감시키지 않음으로써 선수부 모서리에서 박리되는 유동 및 와류(Vortex)를 제어하여 선미부 모서리에서 유선(流線, streamline) 및 와류(Vortex) 충돌에 의해 야기되는 압력의 변동성을 감소시키는 능력은 크지 않다는 단점이 있고,

또한 과도하고 복잡하게 구성된 수직 벽체를 따라 수평으로 길게 배치되는 해수흐름 변환 구조물의 설치로 인한 무게증가 및 드릴쉽의 제조 단가를 상승시킨다는 문제점이 있다.

이밖에도 드릴쉽내 문풀내 유동을 억제하기 기술로 대한민국 실용신안 등록출원 제 20-2006-24344(선박의 문풀 유동 억제구조), 대한민국 특허출원 제 10-2007-124862(시추선의 문풀 구조물 유동 저감구조)등과 같은 다수의 문풀내 유동 저감을 위한 선행 기술이 존재하지만 대부분 문풀 내부에 추가적인 장치 구성을 구비한 것에 관한 것으로, 대부분 외부 유동이 문풀 내부로 유입되는 것을 저감시키지 않음으로써 선수부 모서리에서 박리되는 유동 및 와류(Vortex)를 제어하여 선미부 모서리에서 유선(流線, streamline) 및 와류(Vortex) 충돌에 의해 야기되는 압력의 변동성을 감소시키는 능력은 크지 않다는 단점이 있고, 추가적인 문풀내 복잡한 장치 구성의 추가로 인한 무게증가 및 드릴쉽의 제조 단가를 상승시킨다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 문풀 내 유동을 안정화하고 드릴쉽의 저항 변동량을 감소시키기 위하여 선저에서 문풀내 선미쪽으로 돌출 형성된 와류억제용 블록의 저면을 선체 상부 방향으로 인입되게 형성한 유동안정화부를 구비한 드릴쉽을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 문풀 내 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽에 있어서, 상기 와류억제용 블록의 하부 선저 일지점을 선체 상부쪽으로 인입가공하여 유동안정화부를 형성한 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동안정화부는 외부유동의 박리를 방지토록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 증가하도록 형성된 유동 유입부와; 유동유입부를 통해 유입된 유동 흐름을 유지시키도록 선저와 평행 또는 일정각도를 가지게 형성된 유동 평형부와; 유동평형부를 지난 유동이 박리되도록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 감소하도록 형성된 유동 박리부로 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동 평형부를 지나는 유동이 유동 박리부로 이동하면서 유동이 가속되도록 유동평형부와 유동박리부의 하부방향에 이격되어 설치된 유동 가속부;를 더 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동 유입부는 선저에 대해 30° 이하의 각도만큼 기울어져 인입되게 형성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동 유입부와 선저간의 연결부 형상을 곡선형(R)으로 형성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 일정각도를 가지게 형성된 유동 평형부는 선저와 -10°~ +10°각도를 가지게 형성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동 평형부와 유동 유입부 사이의 연결부를 곡선형(R)으로 형성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동 박리부는 직선형, 곡선형 또는 직선형과 곡선형의 조합된 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 유동가속부는 유동 평형부와 유동가속부 사이의 단면적이 유동 박리부와 유동가속부 사이의 단면적보다 크도록 위치 및 각도를 조절하여 설치할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 드릴쉽에 형성된 문풀의 선수부 모서리에서 박리되는 유동 및 와류(Vortex)를 제어하여 선미부 모서리에서 유선(流線, streamline) 및 와류(Vortex) 충돌에 의해 야기되는 압력의 변동성을 감소시킴으로서 드릴쉽의 저항 성능을 개선하고, 선미부 모서리에서 문풀 안으로 유입되는 유동을 감소시킴으로서 문풀 내 자유 수면을 안정화시킬 수 있다는 장점과,

또한, 문풀의 선수부에 형성된 와류억제용 블록의 선저를 선체 안쪽으로 인입시킴으로서 상기 장치가 선저의 바닥면으로부터 최소로 돌출되어 선박 건조의 경제성을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 한 실시예에 따른 드릴쉽에 설치된 일반적인 문풀의 형상을 보인 측단면도이고,
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 드릴쉽에 설치된 유동안정화 장치를 구비한 문풀의 형상을 보인 측단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 의한 유동안정화부가 구비된 문풀의 측면도이고,
도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 유동유입부 구조를 보인 측면도이고,
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유동유입부 구조를 보인 측면도이고,
도 5a는 본 발명의 한 실시예에 의한 유동평형부 구조를 보인 측면도이고,
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유동평형부 구조를 보인 측면도이고,
도 6a은 본 발명의 한 실시예에 의한 유동박리부 구조를 보인 측면도이고,
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유동박리부 구조를 보인 측면도이고,
도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유동박리부 구조를 측면도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 의한 유동가속부 구조를 보인 측면도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 의한 문풀의 유동 특성을 보이기 위한 측면 흐름도이고,
도 9는 종래 문풀과 본 발명의 실시예에 의한 문풀 내에서의 자유 수면을 비교한 순간 유동장 비교도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 의한 유동안정화부가 구비된 문풀의 측면도인데, 도시된 바와 같이 본 발명은 드릴쉽 선체에 수직방향으로 형성된 문풀(50)로 유입되는 외부 유동(S10)에 의해 발생하는 와류를 억제하기 위해 문풀의 선수부쪽 선저에서 선미쪽으로 돌출형성시킨 와류억제용 블록(3)의 하부 선저를 선체 상부쪽으로 인입되게 형성한 인입형 유동안정화부(30)를 구성하였다.

상기 와류억제용 블록(3)의 하부에 인입되게 형성된 인입형 유동안정화부(30)의 구성은, 외부유동의 박리를 방지토록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 증가하도록 형성된 유동 유입부(31)와; 유동유입부를 통해 유입된 유동 흐름을 유지시키도록 선저와 평행 또는 일정각도를 가지게 형성된 유동 평형부(32)와; 유동평형부를 지난 유동이 박리되도록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 감소하도록 형성된 유동 박리부(33)로 구성된다.

또한 본 발명은 상기 유동 평형부를 지나는 유동(S70)이 유동 박리부로 이동하면서 유동(S71)이 가속되도록 유동평형부와 유동박리부의 하부방향에 이격되어 설치된 유동 가속부(34);를 더 포함하여 구성할 수 있다. 도면상에서는 미도시되었으나 적어도 유동가속부의 양 끝단 또는 양끝단을 포함한 유동가속부에 복수개의 브라켓 또는 지지부재가 유동안정화부의 선저와 연결되도록 구성된다. 즉, 유동가속부는 판형 부재가 브라켓 또는 지지부재에 의해 선저와 연결된 구성이다.

이하 보다 구체적으로 유동안정화부를 구성하는 각 구성에 대해 살펴본다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 유동유입부 구조를 보인 측면도인데, 도시된 바와 같이 유동안정화부(30)의 초입부를 구성하게 인입된 유동 유입부(31)는 선저에 대해 일정한 각도(θ1)만큼 기울어져 있도록 인입되어 형성된다. 여기서 각도 θ1은 선저에서 유입되는 유동이 박리되어 재순환 영역(40)이 발생하지 않아야 하므로 0° 보다 크고 30° 이하의 각도를 유지해야 한다.

여기서 재순환 영역이 발생하지 않아야 되는 이유는 만약 재순환 영역이 발생할 경우 두 가지 중요한 문제가 발생하기 때문이다.

첫째, 재순환 영역이 발생할 경우 외부에서 유입되는 유동이 유동 유입부를 따라 인입형 구조 안으로 들어가지를 못하게 되므로 인입형 구조가 정상적으로 제 역할을 못하게 되기 때문이다.

둘째, 재순환 영역이 발생할 경우 재순환 영역이 발생하는 영역에서 압력이 낮아지게 되어 선체에 작용하는 저항이 증가되어 즉 선체의 저항 성능이 나빠지게 되기 때문이다.

또한 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유동유입부 구조를 보인 측면도인데, 도시된 바와 같이 유동 박리를 방지하고 유동을 효과적으로 유입시키기 위해 유동 유입부와 선저간의 연결부 형상을 곡선형(R)으로 형성할 수 있다.

이와 같이 하면 선저와 유동유입부 사이에 형성된 각에 의한 유동의 흐름변화가 보다 자연스럽게 흐르게 되기 때문이다.

즉, 모서리 등에 의한 유선의 급격한 변화가 발생할 경우 급격한 압력 구배가 발생하게 되며, 이러한 급격한 압력 구배는 선체에 작용하는 압력 저항을 증가시킴으로써 선박의 저항 성능이 나빠지는 결과를 초래할 수 있다. 따라서 바람직하게는 곡선형으로 설계하여 유선의 급격한 변화 및 이로 인한 압력 구배를 최소화하는 것이 좋다.

도 5a는 본 발명의 한 실시예에 의한 유동평형부 구조를 보인 측면도인데, 도시된 바와 같이 유동안정화부(30)의 유동 평형부(32)는 선저와 평행한 면을 이루는 것이 바람직하나 유동 흐름의 효율성을 증가시키기 위해 선저와 -10°~ +10°의 각도(θ2)를 가질 수 있다.

구체적으로 유동유입부가 선저에 대해 특정 각도를 지니고 있으므로 유동유입부에서 들어온 유동은 어느 정도 압력 구배와 속도 구배를 갖고 있는 상태로 이렇게 압력 구배와 속도 구배를 갖고 있는 유동이 바로 유동박리부로 유입될 경우 원하는 만큼의 와류억제효과가 발생하지 않을 수 있다. 따라서 유동평형부의 역할은 이러한 속도 구배와 압력 구배를 최소화하는 것이다. 그런데 유동유입부에서 발생하는 압력 구배와 속도 구배는 유동유입부의 기하학적 각도뿐만 아니라 유동유입부의 상류에서 들어오는 유동의 특성에도 영향을 받게 되므로 이 두가지 요소를 모두 고려해서 유동평형부의 각도를 결정하게 된다. 즉, 유동평형부의 역할은 유동유입부를 지난 유동을 조절하는 역할을 하므로 - 10° ~ +10°의 범위가 충분하다, 만약 이 범위를 벗어날 경우 유동평형부에서 오히려 압속도 구배 및 압력 구배가 발생하게 되어 역효과가 발생할 가능성이 높기 때문에 이와같은 구간이 가장 바람직하다.

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유동평형부 구조를 보인 측면도인데, 도시된 바와 같이 유동의 효율적인 흐름을 위해 유동 평형부(32)와 유동 유입부(31) 사이의 연결부를 곡선형(R)으로 형성할 수 있다.

이와 같이 하면 유동평형부와 유동유입부 사이에 형성된 각에 의한 유동의 흐름변화가 보다 자연스럽게 흐르게 되기 때문이다. 즉, 전술한바와 같이 모서리 등에 의해 유선의 급격한 변화를 최소화하여 압력 저항을 줄이기 위함이다.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 여러 실시예에 따른 유동 박리부 구조를 보인 측면도를 보이고 있는데, 도시된 바와 같이 유동 박리부(33)는 도 6a와 같이 직선형으로 형성할수도 있고, 도 6b와 같이 곡선형으로 형성할수도 있고 혹은 도 6c와 같이 직선형과 곡선형의 조합으로 이루어지게 형성할 수 도 있다.

상기 3가지 타입의 형상 중 도 6b와 같이 하면 유동평형부와 유동박리부 사이에 형성된 각에 의한 유동의 흐름변화가 보다 자연스럽게 흐르게 될 수 있고, 도 6c와 같이 하면 끝단부에서의 흐름이 빨라지면서 박리 발생 효율이 보다 좋아지게 된다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 의한 유동가속부 구조를 보인 측면도를 보이고 있는데, 도시된 바와 같이 유동 평형부(32)를 지나는 유동(S70)이 유동 박리부(32)로 이동하면서 유동(S71)이 가속될 수 있도록 하기 위해 선저와 이격되어 유동 흐름을 가이드하도록 설치된 유동가속부(34)의 위치 및 각도를 조정하여 설치한다. 즉, 유동 평형부(32)와 유동가속부(34) 사이의 단면적(A70)이 유동 박리부(33)와 유동가속부(34) 사이의 단면적(A71)보다 크도록 설치한다.

보충 설명하자면, 유동이 통과하는 면적이 좁아질 때 유동이 가속되는 것은 상식적으로 이미 널리 알려진 사실로 베르누이 원리와 같은 맥락이라고 할 수 있다. 다만 본 발명에서는 인입형구조에 의해 선저 바닥면이 들어감으로 인해 약간의 공간이 존재하므로 그 공간 사이에 무언가 구조물을 설치하여 유동을 추가적으로 가속시킬 수 있게 유동가속부를 설치한 것인데, 그 설치 위치에 대한 즉, 가이드인 유동가속부의 기준점에 의한 각도 및 위치가 상대적이어서 그 설치 위치의 객관성을 가하기 위해 면적으로 표현한 것이다.

도 8은 도 4a 내지 도 7의 각 실시예에 의한 문풀의 유동 특성을 보이기 위한 측면 흐름도로서, 도시된 바와 같이 문풀로 유입되는 유동(S80)이 본 발명에 따른 유동안정화부의 초입부를 구성하는 유동 유입부에 의해 안쪽으로 유입(S81)되며, 유동 평형부를 거쳐(S82), 유동 박리부에서 박리(S83)되는 것을 확인할 수 있다.

또한 아래 표1은 도 1에 도시된 종래 문풀에 작용하는 저항의 평균값 및 표준편차와 본 발명의 유동안정화부에 작용하는 저항의 평균값 및 표준편차를 보여주고 있다. 즉, 문풀 내 유동 교란에 의해 야기되는 저항을 수치 해석을 통해 보이는 것으로, 본 발명에 따른 유동안정화부가 형성된 와류억제용블록이 구비되면 문풀내 저항의 평균 및 표준차가 각각 37%와 88% 감소하는 것을 확인할 수 있다.

저항	종래 문풀	본 발명에 의한 문풀
평균	1	0.633
표준편차	1	0.119

(종래 문풀과의 비교를 위해 종래 문풀의 저항 평균 및 표준편차로 무차원화한 값임)

한편, 도 9의 (a)는 종래 문풀 내에서 자유 수면의 순간 유동장이며, 도 9의 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 문풀 내에서의 자유 수면을 비교한 순간 유동장으로서, 자유 수면의 높이에서 보듯이 본 발명이 문풀 내 유동이 안정화되었음을 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(3) : 와류억제용 블록 (30) : 유동안정화부
(31) : 유동 유입부 (32) : 유동 평형부
(33) : 유동 박리부 (34) : 유동 가속부
(40) : 재순환 영역 (50) : 문풀
(S10) : 외부 유동
(S11) : 문풀의 선미부 모서리에서 문풀 안으로 유입되는 유동
(V10) : 와류(Vortex) (W10) : 자유수면
(θ) : 유동 안정화 장치에 의해 박리되는 유동의 각도
(θ1) : 유동 유입부와 선저 바닥면의 각도
(θ2) : 유동 평형부와 선저 바닥면의 각도
(A70) : 유동 평형부와 가속부 사이를 지나는 유동이 통과하게 되는 단면적
(A71) : 유동 박리부와 가속부 사이를 지나는 유동이 통과하게 되는 단면적

Claims (9)

1. 문풀 내 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽에 있어서,
   상기 와류억제용 블록의 하부 선저 일지점을 선체 상부쪽으로 인입가공하여 유동안정화부를 형성한 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유동안정화부는 외부유동의 박리를 방지토록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 증가하도록 형성된 유동 유입부와; 유동유입부를 통해 유입된 유동 흐름을 유지시키도록 선저와 평행 또는 일정각도를 가지게 형성된 유동 평형부와; 유동평형부를 지난 유동이 박리되도록 선미쪽으로 가면서 인입 경사가 감소하도록 형성된 유동 박리부로 구성된 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유동 평형부를 지나는 유동이 유동 박리부로 이동하면서 유동이 가속되도록 유동평형부와 유동박리부의 하부방향에 이격되어 설치된 유동 가속부;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 유동 유입부는 선저에 대해 0° 보다 크고 30° 이하의 각도만큼 기울어져 인입되게 형성된 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
5. 청구항 2 또는 4에 있어서,
   상기 유동 유입부와 선저간의 연결부 형상을 곡선형(R)으로 형성한 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 일정각도를 가지게 형성된 유동 평형부는 선저와 -10°~ +10°의 각도를 가지게 형성된 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 유동 평형부와 유동 유입부 사이의 연결부를 곡선형(R)으로 형성한 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 유동 박리부는 직선형, 곡선형 또는 직선형과 곡선형의 조합된 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 유동가속부는 유동 평형부와 유동가속부 사이의 단면적이 유동 박리부와 유동가속부 사이의 단면적보다 크도록 위치 및 각도를 조절하여 설치된 것을 특징으로 하는 문풀 내 인입형 유동안정화부가 형성된 와류억제용 블록을 구비한 드릴쉽.
   
   

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