KR101454430B1 - 탈부착식 스케그 및 이를 적용한 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

탈부착식 스케그 및 이를 적용한 해양 구조물이 개시된다. 해양 구조물의 선저에 탈부착 가능한 스케그(skeg)는, 상면에 스케그 체결구가 돌설되어 있는 스케그 몸체와, 상기 상면의 외곽에 부착되는 폐곡선 형상의 씰링 부재를 포함하되, 상기 스케그 체결구는 상기 선저에 돌설된 선체 체결구와 맞물려 체결수단을 통해 결합될 수 있다.

Description

탈부착식 스케그 및 이를 적용한 해양 구조물{Demountable skeg and offshore structure applying it}

본 발명은 탈부착식 스케그 및 이를 적용한 해양 구조물에 관한 것이다.

일반적으로, FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 천연가스 등의 연료가스 혹은 원유의 부유식 생산 및 저장설비로서, 해상에서 연료가스 혹은 원유의 채굴, 저장, 하역 등이 가능하며, 해상에서의 이동도 가능한 해상 부유식 구조물이다. FSU(Floating Storage Unit)는 부유식 원유저장 해양구조물로서, 원유의 저장, 하역 등이 가능하며, 해상에서의 이동도 가능하다.

이러한 고가의 심해용 부유식 해양 플랜트와 같은 해양 구조물을 건조한 후 오일/가스 필드(Oil & Gas Field)까지 운송하는 데에는 예인 안정성과 속도 성능에 대한 검증이 필요하며, 운송 시 불안정한 예인이 될 경우 항로 유지가 어려워 운송 시간이 지연되고 사고 위험이 높아지는 문제점이 있다.

이에 따라 모형 시험을 거쳐 스케그(Skeg)를 선미에 부착함으로써 항로 유지 및 예인 안정성을 가져갈 수 있도록 고정식 스케그를 적용하고 있다. 실제 기존의 고정식 스케그의 적용 예시가 도 1에 도시되어 있다.

도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 선미에 고정식 스케그가 적용되어 있으며, 해당 고정식 스케그가 있음으로 인해 운송 중에 조류 등으로 인한 방해요소가 있는 경우에도 비교적 안정적인 예인이 가능하게 된다.

하지만, 고정식 스케그 자체가 중구조물로서 해당 중구조물 추가에 따른 물량 증가로 인한 페이로드(payload) 감소 등의 문제점이 여전히 존재하고 있다.

본 발명은 건조 후 인도 전 최적의 위치 결과값에 대해 화기작업 없이 선미측 선저에 부착하여 운송이 가능하며, 운송 후에는 해양 구조물에서 분리하여 수거할 수 있어 해양 구조물의 물량을 줄일 수 있어 수용 페이로드의 증가 효과 및 물량 개선 효과를 가질 수 있는 탈부착식 스케그를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 스케그 상의 유체역학적 효과를 최대로 하기 위한 형상 조정이 자유로우며, 조정 성능 테스트를 통해 선형에 맞는 스케그 수량 조절 및 배열이 가능한 탈부착식 스케그를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 선미가 아닌 선저에 설치가 가능하여 기존의 고정식 스케그에 비하여 그 크기를 대폭 축소할 수 있는 탈부착식 스케그를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 구조물의 선저에 탈부착 가능한 스케그(skeg)로서, 상면에 스케그 체결구가 돌설되어 있는 스케그 몸체와; 상기 상면의 외곽에 부착되는 폐곡선 형상의 씰링 부재를 포함하되, 상기 스케그 체결구는 상기 선저에 돌설된 선체 체결구와 맞물려 체결수단을 통해 결합되는 탈부착식 스케그가 제공된다.

상기 씰링 부재의 높이는 상기 스케그 체결구의 높이 이상일 수 있다.

상기 스케그 체결구는 제1 관통공이 형성되어 있는 한 쌍의 제1 플레이트를 포함하며, 상기 선체 체결구는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 플레이트를 포함하되, 상기 한 쌍의 제1 플레이트의 간격은 상기 제2 플레이트의 두께에 상응하고, 부착 상태에서 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공이 서로 연통될 수 있다.

상기 스케그 몸체의 내부에 설치되는 펌프를 더 포함하되, 상기 펌프는 상기 탈부착식 스케그가 부착되는 경우에는 상기 씰링 부재에 의해 생긴 상기 선저와 상기 스케그 몸체의 상면 사이의 공간에 존재하는 물을 외부로 배출시킬 수 있다.

혹은 상기 스케그 몸체의 내부에 설치되는 펌프를 더 포함하되, 상기 펌프는 상기 탈부착식 스케그가 탈착되는 경우에는 상기 씰링 부재에 의해 생긴 상기 선저와 상기 스케그 몸체의 상면 사이의 공간에 외부의 물을 주입할 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 탈부착식 스케그가 부착 가능하도록 하나 이상의 선체 체결구가 선저에 돌설되어 있는 해양 구조물이 제공된다.

상기 해양 구조물의 형상, 상기 해양 구조물의 운송 경로 중 적어도 하나의 속성에 따라 상기 탈부착식 스케그의 형상 및 배열 중 적어도 하나가 결정될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건조 후 인도 전 최적의 위치 결과값에 대해 화기작업 없이 선미측 선저에 부착하여 운송이 가능하며, 운송 후에는 해양 구조물에서 분리하여 수거할 수 있어 해양 구조물의 물량을 줄일 수 있어 수용 페이로드의 증가 효과 및 물량 개선 효과를 가질 수 있다.

또한, 스케그 상의 유체역학적 효과를 최대로 하기 위한 형상 조정이 자유로우며, 조정 성능 테스트를 통해 선형에 맞는 스케그 수량 조절 및 배열이 가능하다.

또한, 선미가 아닌 선저에 설치가 가능하여 기존의 고정식 스케그에 비하여 그 크기를 대폭 축소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 고정식 스케그의 적용 예시를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그의 입체 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그를 선저에 부착하는 예시를 나타낸 도면,
도 4는 선저에 부착된 탈부착식 스케그의 일부 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그의 스케그 몸체의 다양한 형상 예시를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그가 부착된 선저를 나타낸 도면,
도 7은 스케그의 설치 위치에 따른 효과를 비교한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그의 입체 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그를 선저에 부착하는 예시를 나타낸 도면이며, 도 4는 선저에 부착된 탈부착식 스케그의 일부 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그의 스케그 몸체의 다양한 형상 예시를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그는 선체 체결구가 형성되어 있는 선저에 탈부착이 가능하여 예인 과정에서 스케그가 필요한 경우에는 부착시키고 예인이 완료되어 필드에 도착한 경우에는 스케그를 탈착하여 해양 구조물의 물량을 개선하고 페이로드를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 선체(1), 선저(10), 선체 체결구(12), 탈부착식 스케그(100), 스케그 몸체(110), 스케그 체결구(112), 씰링 부재(120), 펌프(130), 체결수단(140)이 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그(100)는 크게 스케그 몸체(110)와 씰링 부재(120)를 포함한다.

스케그 몸체(110)는 선저(10)에 부착되어 실질적으로 스케그 역할을 수행하는 프레임 부분이다.

스케그 몸체(110)의 내부에 펌프(130)가 포함되어 있어 스케그 몸체(110)가 선저(10)에 부착될 때, 씰링 부재(120)에 의해 형성되는 선저(10)와 스케그 몸체(110)의 상면 사이의 공간에 존재하는 물을 석션하여 외부로 배출시킴으로써 탈부착식 스케그(100)가 선저에 밀착할 수 있도록 한다. 또한, 탈착 시에는 펌프(130)가 반대로 동작하여 선저와 스케그 몸체(110) 사이의 공간에 물을 주입하여 원활한 분리가 가능하도록 할 수도 있다.

스케그 몸체(110)의 상면에는 선저(10)에 돌설되어 있는 선체 체결구(12)와 맞물려 결합가능한 스케그 체결구(112)가 형성되어 있다. 안정적인 부착을 위해 스케그 몸체(110) 상면의 가장자리 부분에 4개의 스케그 체결구(112)가 고르게 분포되어 있을 수 있다. 예를 들어, 스케그 몸체(110)의 상면의 중심에 대하여 대칭인 위치에 4개의 스케그 체결구(112)가 설치될 수 있다.

선저에 돌설되어 있는 선체 체결구(12)는 관통공이 형성되어 있는 플레이트 형상을 가진다. 스케그 몸체(110)의 상면에 돌설되어 있는 스케그 체결구(112) 역시 관통공이 형성되어 있는 플레이트 형상으로, 한 쌍의 플레이트가 하나의 스케그 체결구(112)를 형성한다. 스케그 체결구(112)의 플레이트들은 선체 체결구(12)의 플레이트 두께에 상응하는 간격만큼 이격되어 있어 선체 체결구(12)가 스케그 체결구(112)에 끼움 결합할 수 있게 되며, 이 경우 각 체결구에 형성되어 있는 관통공이 연통될 수 있다.

연통된 관통공에 체결수단(140)을 관통시켜 보다 견고한 체결이 이루어지도록 할 수 있다. 체결수단(140)으로는 볼트-너트(bolt-nut), 아이볼트(eyebolt), 턴버클(turnbuckle) 등과 같이 화기작업을 필요로 하지 않는 다양한 결합수단이 이용될 수 있다.

스케그 몸체(110)의 상면 외곽에 씰링 부재(120)가 부착될 수 있다.

씰링 부재(120)는 스케그 몸체(110)의 상면 외곽에 상응하는 폐곡선 형상으로, 내부에 전술한 스케그 체결구(112)를 모두 수용하면서 스케그 몸체(110)가 선저에 부착될 때 스케그 몸체(110)와 선저 사이에 외부 환경과는 차단되는 공간을 형성시킨다.

씰링 부재(120)는 예를 들어 탄성력을 가지는 고무 씰(rubber seal)일 수 있다.

씰링 부재(120)의 상하 높이는 스케그 체결구(112)의 플레이트 높이 이상인 경우, 스케그 체결구(112)와 선체 체결구(12)가 서로 체결된 경우 선저와 스케그 몸체(110)의 상면 양측으로부터 가압될 수 있을 것이다. 이러한 가압에 의해 씰링 부재(120)에 의해 형성되는 선저와 스케그 몸체(110) 사이의 공간이 외부 환경에 대해 효과적으로 차단되고 내부 수밀성을 높일 수 있게 된다.

따라서, 씰링 부재(120)의 상하 높이는 부착 상태에서 스케그 몸체(110)의 상면과 선저 사이의 간격 이상일 수 있다.

스케그 몸체(110)의 측면에는 탈착 과정에서 크레인에 결속하기 위한 리프팅 아이(미도시)가 돌설되어 있을 수 있다. 리프팅 아이를 통해 크레인에 결속하고, 탈부착식 스케그(100)가 선체(1)로부터 탈착된 이후에는 크레인이 설치된 선박에서 용이하게 회수할 수 있게 된다.

또한, 스케그 몸체(110)의 측면 혹은 저면에는 작업자가 출입할 수 있는 출입구(미도시)가 형성되어 있을 수 있다. 부착 과정 혹은 탈착 과정에서 수중에서 작업자가 출입구를 통해 스케그 몸체(110) 내로 들어가 스케그 체결구(112)와 선체 체결구(12)를 체결하거나 체결을 해제할 수 있을 것이다. 이를 위해서 스케그 몸체(110)의 상면에는 작업자의 용이한 작업을 위한 작업용 도어(미도시) 혹은 작업용 홀(미도시)이 형성되어 있을 수 있다.

도 2에서는 탈부착식 스케그(100)가 둥근 모서리를 가지는 사각형 통인 것으로 도시되어 있지만, 이는 발명의 이해와 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

전단면이 유선형을 가지는 타원기둥 형상의 하면에 몸체의 전단면을 포함하는 모양의 플레이트가 부착된 엔드 플레이트(end plate) 타입(도 5의 (a) 참조), 전단면이 물고기 모양을 가지는 피쉬테일(fishtail) 타입(도 5의 (b) 참조) 등이 탈부착식 스케그(100)에 적용될 수도 있다.

상기와 같은 다양한 몸체 형상을 통해 본 실시예에 따른 탈부착식 스케그는 부착 상태에서 주변 해수의 유체역학적 흐름을 원활하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 부착시키고자 하는 선체의 선형에 적합한 스케그 몸체의 형상을 결정하고서는 해당 형상의 스케그 몸체를 제조하여 선체의 저면에 부착시키는 것으로 스케그 기능을 발휘하도록 할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 탈부착식 스케그는 체결구 및 체결수단을 이용하여 부착 혹은 탈착하게 되므로 화기작업을 수행할 필요가 없다. 또한, 운송 후 해양 구조물에서 분리하여 수거할 수 있기에 재활용이 가능하다.

그리고 선형에 맞는 스케그 수량을 결정하고 다양한 배열을 만들 수 있어 조정 성능 테스트 결과값에 따른 최적 적용이 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈부착식 스케그가 부착된 선저를 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)에는 선저(10)에 하나의 탈부착식 스케그(100)가 부착된 경우가 도시되어 있으며, 도 6의 (b)에는 선저(10)에 복수의 탈부착식 스케그(100)가 부착된 경우가 도시되어 있다.

대형의 고정식 스케그를 적용하는 대신 표준화된 탈부착식 스케그 하나 혹은 복수 개를 선저(10)에 다양한 배열로 부착시킴으로써 선체의 형상, 선체의 운송 경로 등의 속성에 따라 최적의 예인 작업이 가능하도록 하는 효과를 획득할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 스케그의 설치 위치에 따른 효과를 비교한 도면이다.

도 7을 참조하면, 임의의 해양 구조물에 대해서 선미에 스케그를 부착한 경우와 선저에 스케그를 부착한 경우가 함께 도시되어 있다.

스케그가 선미에 설치된 경우 상부 절반이 효과가 없으며, 하부 절반이 평균 유속 0.15m/s 정도로 예인 속도의 40% 수준에 그치지만, 스케그가 선저에 설치된 경우에는 유속이 0.3m/s 이상이기 때문에 기존 스케그 면적보다 대폭 축소가 가능함이 실험적으로 확인되었다.

기존의 고정식 스케그는 대부분이 선미에 설치될 수 밖에 없어 원하는 예인 효과를 위해서는 그 크기가 커야 했지만, 본 실시예에 따른 탈부착식 스케그는 선미가 아닌 선저에 부착이 가능한 바 그 크기를 기존의 고정식 스케그에 비해 대폭 축소시킬 수 있다.

스케그의 크기가 축소됨으로 인해 그 자체의 중량이 작아 해양 구조물의 물량을 줄일 수 있으므로, 해양 구조물의 수용 페이로드가 증가하고 물량 개선 효과를 볼 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 탈부착식 스케그가 부착 가능하도록 하기 위해서는 해양 구조물 역시 그 구조가 일부 변경될 필요가 있다. 즉, 해양 구조물의 선저에 탈부착식 스케그가 부착 가능하도록 하나 이상의 선체 체결구가 돌설되어 있어야 할 것이다.

선체 체결구 사이의 간격은 탈부착식 스케그의 스케그 체결구 사이의 간격과 동일하거나 스케그 체결구 사이의 간격의 1/n(n은 2 이상의 자연수)이 되도록 하여 탈부착식 스케그가 필요로 하는 위치에 부착이 가능하도록 할 수 있을 것이다.

도 5 혹은 도 6에 도시된 것과 같이 해양 구조물의 형상, 해양 구조물의 운송 경로 등과 같은 속성에 따라 탈부착식 스케그의 형상 및 배열 중 적어도 하나가 결정되어 해당 해양 구조물의 선저에 부착되도록 할 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 선체 10: 선저
12: 선체 체결구 100: 탈부착식 스케그
110: 스케그 몸체 112: 스케그 체결구
120: 씰링 부재 130: 펌프
140: 체결수단

Claims (7)

1. 해양 구조물의 선저에 탈부착 가능한 스케그(skeg)로서,
   상면에 스케그 체결구가 돌설되어 있는 스케그 몸체와;
   상기 상면의 외곽에 부착되는 폐곡선 형상의 씰링 부재를 포함하되,
   상기 스케그 체결구는 상기 선저에 돌설된 선체 체결구와 맞물려 체결수단을 통해 결합되고,
   상기 스케그 몸체의 내부에 설치되는 펌프를 더 포함하되,
   상기 펌프는 상기 탈부착식 스케그가 부착되는 경우에는 상기 씰링 부재에 의해 생긴 상기 선저와 상기 스케그 몸체의 상면 사이의 공간에 존재하는 물을 외부로 배출시키는 탈부착식 스케그.
2. 해양 구조물의 선저에 탈부착 가능한 스케그(skeg)로서,
   상면에 스케그 체결구가 돌설되어 있는 스케그 몸체와;
   상기 상면의 외곽에 부착되는 폐곡선 형상의 씰링 부재를 포함하되,
   상기 스케그 체결구는 상기 선저에 돌설된 선체 체결구와 맞물려 체결수단을 통해 결합되고,
   상기 스케그 몸체의 내부에 설치되는 펌프를 더 포함하되,
   상기 펌프는 상기 탈부착식 스케그가 탈착되는 경우에는 상기 씰링 부재에 의해 생긴 상기 선저와 상기 스케그 몸체의 상면 사이의 공간에 외부의 물을 주입하는 탈부착식 스케그.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스케그 체결구는 제1 관통공이 형성되어 있는 한 쌍의 제1 플레이트를 포함하며, 상기 선체 체결구는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 플레이트를 포함하되,
   상기 한 쌍의 제1 플레이트의 간격은 상기 제2 플레이트의 두께에 상응하고, 부착 상태에서 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공이 서로 연통되는 탈부착식 스케그.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 씰링 부재의 높이는 상기 스케그 체결구의 높이 이상인 탈부착식 스케그.
5. 삭제
6. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 기재된 탈부착식 스케그가 부착 가능하도록 하나 이상의 선체 체결구가 선저에 돌설되어 있는 해양 구조물.
7. 제6항에 있어서,
   상기 해양 구조물의 형상, 상기 해양 구조물의 운송 경로 중 적어도 하나의 속성에 따라 상기 탈부착식 스케그의 형상 및 배열 중 적어도 하나가 결정되는 해양 구조물.

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