KR101644486B1 - 터렛용 수밀장치 - Google Patents

Abstract

터렛용 수밀장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체의 수직 개구부를 관통하는 터렛용 하부수평베어링의 하부에 설치되어 상기 하부수평베어링 쪽으로 해수가 유입되는 것을 필요에 따라 차단하는 터렛용 수밀장치에 있어서, 외경부는 상기 선체의 외벽에 결합되고, 내경부는 상기 외경부로부터 연장되어 자유단 상태에 놓이며, 환형의 격막 구조를 이루는 스커트유닛;을 포함하는 터렛용 수밀장치가 제공될 수 있다.

Description

터렛용 수밀장치{WATER SEALING DEVICE FOR TURRET}

본 발명은 터렛용 수밀장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터렛용 하부수평베어링의 수리나 교체를 위한 해수 차단 기능을 갖는 터렛용 수밀장치에 관한 것이다.

일반적으로 해저에서 가스 또는 원유를 시추하는 시추선(drill ship)이나 FPSO(부유식 원유생산 하역 저장설비)는 시추를 보조하기 위한 터렛(turret)을 구비하고 있다.

터렛은 보통 선박의 한쪽 선단부, 통상 선수부에 마련된 수직 개구부 또는 문풀(moon pool)에 장착되고, 체인 등에 의해 해저의 광구 플랫폼(subsea well platform)에 고정되어 선박을 계류하게 된다.

또한, 터렛은 선박이 터렛을 중심축으로 하여 상대적인 회전이 가능하도록 선박에 설치되는 바, 시추작업을 하는 동안 광구 플랫폼으로부터 선박으로의 가스 또는 원유의 이송을 위한 안정적이고 연속적인 이송경로를 제공한다.

즉, 해상의 선박이 가스 또는 원유가 이송되는 동안 바람, 파도 또는 조류에 의해 유동하는 경우에도 선박이 고정된 터렛을 중심축으로 하여 자유롭게 회전할 수 있게 하여, 선박의 유동에 상관없이 가스 또는 원유가 고정된 터렛 내부의 튜브 등을 통하여 안정적으로 이송될 수 있도록 하는 것이다.

터렛을 중심으로 선박이 회전하도록 하는 구조의 일 예는, 터렛에 마련된 베어링이 수직 개구부(문풀)를 형성하는 선체의 외벽과 미끄럼 접촉에 의해 회전이 이루어지도록 하는 것이다.

이 경우 베어링과 접촉하는 선체 외벽은 터렛의 회전시 가해지는 하중을 견딜 수 있는 강성이 요구되며, 통상적으로 터렛용 베어링은 상부수직베어링(Upper Vertical bearing)과 상부수평베어링(Upper horizontal Bearing) 및 하부수평베어링(Lower Horizontal Bearing)으로 대별될 수 있다.

한편, 하부수평베어링의 하부에는 하부수평베어링의 수리를 위해 해수가 하부수평베어링 쪽으로 유입되는 것을 차단하기 위한 워터시일(Water Seal)이 마련될 수 있다.

종래 워터시일은 원형 고리 형태의 튜브 구조로 이루어져 있고, 수직 개구부를 이루는 선체의 외벽과 터렛 사이에 팽창 가능하게 설치되어 있는바, 워터시일의 공기 주입 여부에 따라 하부수평베어링 측으로 해수가 유입되거나 차단될 수 있다.

즉, 평상시에는 하부수평베어링이 해수에 잠겨 있는 상태에 놓여 있기 때문에 워터시일에는 공기가 주입되지 않아 수축되어 있는바, 선체의 외벽과 터렛 사이에는 소정의 틈새가 생성되어 그 틈새를 통해 터렛 하부에서 하부수평베어링 쪽으로 해수가 공급될 수 있다.

반면, 하부수평베어링이 고장이 나서 하부수평베어링을 수리하거나 교체해야 하는 경우, 작업자가 하부수평베어링 쪽으로 들어가야 하는데 이를 위해서 하부수평베어링 쪽의 해수를 제거해야 한다.

하부수평베어링 쪽의 해수를 제거하기 위해서는 먼저 워터시일에 공기를 주입하여 워터시일이 팽창되도록 함으로써 워터시일이 선체 외벽과 터렛 사이를 밀폐시켜 해수가 하부수평베어링 쪽으로 유입되는 것을 차단해야 한다.

해수의 유입이 차단되고 나면 워터시일의 상부 구역 즉, 하부수평베어링이 있는 공간에 이미 채워져 있던 해수를 별도의 펌프를 이용하여 외부로 배출함으로써 하부수평베어링의 고장수리나 교환 작업을 수행할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 워터시일은 내부에 공기가 주입되어야 팽창되는 구조이기 때문에 하부수평베어링으로의 해수 유입을 차단하기 위해서는 워터시일에 별도로 공기를 주입해야 하는 불편함이 있다.

또한 종래 워터시일은 튜브 형태의 고무 재질로 이루어져 있기 때문에 시간이 경과함에 따라 노후화되어 내부에 공기를 주입하여도 공기의 누설이 발생할 수 있으므로 완벽한 해수 차단을 기대하기 어렵다.

또한, 종래 워터시일은 해수 차단 후 하부수평베어링에서 작업자가 베어링의 수리 및 교환작업을 하고 있을 때 갑자기 펑크가 발생할 수 있는 위험이 있는바, 안전사고를 초래할 수 있다.

한국공개특허 KR10-2012-97746

본 발명의 실시예는, 터렛용 하부수평베어링의 수리나 교체를 위해 해수를 차단할 필요가 있을 때 종래처럼 별도의 공기 주입 작업을 실시하지 않고 해수의 수압차를 이용하여 간편하게 해수를 차단할 수 있는 터렛용 수밀장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예는, 종래의 공기 주입에 의한 해수 차단 방식을 지양함으로써 공기 누설의 우려나 펑크의 위험이 없고 장기간 사용할 수 있는 내구성이 우수한 터렛용 수밀장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 수직 개구부를 관통하는 터렛용 하부수평베어링의 하부에 설치되어 상기 하부수평베어링 쪽으로 해수가 유입되는 것을 필요에 따라 차단하는 터렛용 수밀장치에 있어서, 외경부는 상기 선체의 외벽에 결합되고, 내경부는 상기 외경부로부터 연장되어 자유단 상태에 놓이며, 환형의 격막 구조를 이루는 스커트유닛;을 포함하는 터렛용 수밀장치가 제공될 수 있다.

여기서 상기 스커트유닛은, 상기 외경부로부터 상기 내경부 쪽으로 갈수록 하향 곡면을 형성하면서 상기 터렛의 외경을 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.

또한 상기 내경부에는 원주방향을 따라 주름이 형성될 수 있다.

상기 스커트유닛의 외경부에는 상기 선체 외벽에 고정될 수 있도록 플랜지부가 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 터렛용 하부수평베어링의 수리나 교체를 위해 해수를 차단할 필요가 있을 때 간단하게 하부수평베어링 부근의 해수만 제거해 주면 해수의 수압에 의해 스커트유닛이 터렛에 밀착되어 해수를 차단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 공기 누설이나 펑크의 위험이 전혀 없고 단순한 구조로 장기간 사용할 수 있어 안정성과 경제성이 우수한 장점이 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치가 설치된 해양플랜트를 나타낸 개략도,
도2는 도1의 해양플랜트에서 터렛이 설치될 선체의 수직 개구부를 나타낸 종단면도,
도3은 도2의 수직 개구부에 터렛 및 그 구성 부품들과 본 발명의 실시에에 따른 터렛용 수밀장치가 설치된 구조를 나타낸 종단면도,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치를 나타낸 사시도,
도5는 도4의 A-A선을 보인 단면도,
도6은 본 발명의 실시예에 따른 작용 상태도.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 부호가 사용되며 이에 따른 부가설명은 생략한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치가 설치된 해양플랜트를 나타낸 개략도이고, 도2는 도1의 해양플랜트에서 터렛이 설치될 선체의 수직 개구부를 나타낸 종단면도이며, 도3은 도2의 수직 개구부에 터렛 및 그 구성 부품들과 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치가 설치된 구조를 나타낸 종단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이 해저에서 가스 또는 원유를 시추하는 해양플랜트(100), 예를 들어 시추선이나 부유식 원유생산하역저장설비(FPSO)에는 시추를 보조하기 위한 터렛(10)이 구비될 수 있다.

터렛(10)은 가스 또는 원유가 이송되는 동안 바람, 파도 또는 조류에 의해 해양플랜트(100)가 유동하는 경우에도 터렛(10)을 중심축으로 하여 해양플랜트(100)가 자유롭게 회전할 수 있도록 하는바, 가스 또는 원유는 해양플랜트(100)의 유동에 상관없이 터렛(10) 내부의 튜브 등을 통하여 해양플랜트(100)로 안정적으로 이송될 수 있다.

터렛(10)을 중심으로 해양플랜트(100)가 회전될 수 있도록 도2에 도시된 바와 같이 해양플랜트(100)의 선체(110)에는 터렛(10)이 관통되기 위한 수직 개구부(120)가 형성될 수 있다.

여기서 수직 개구부(120)는 터렛(10)을 설치하기 위해 별도로 선체(110)에 형성될 수도 있고, 시추용 파이프 등을 해저로 내려 보내기 위해 해양플랜트(100)에 형성된 문풀(moon pool)에 의해 마련될 수도 있다.

한편, 수직 개구부(120)에는 터렛(10)을 회전축으로 하여 선체(110)가 회전할 수 있도록 다수개의 베어링이 마련될 수 있다.

수직 개구부(120)를 형성하는 선체(110)의 상부에서부터 하부 방향으로 가는 3개소에 상부수직베어링(130)(Upper Vertical bearing)과 상부수평베어링(140)(Upper horizontal Bearing) 및 하부수평베어링(150)(Lower Horizontal Bearing)이 각각 설치될 수 있다.

통상적으로, 터렛(10)과 접촉하는 수직 개구부(120)의 선체(110) 외벽은 터렛(10)의 자중과 선체(110)의 유동에 의해 축하중과 수평하중을 동시에 받을 수 있는바, 상기한 바와 같은 각각의 베어링(130,140,150)들은 이러한 하중을 지지하며 선체(110)가 회전할 수 있도록 한다.

상부수직베어링(130)은 터렛(10)의 자중에 의해 발생하는 축하중과 선체(110)의 수직방향 유동에 의해 발생하는 수직하중을 주로 지지하며, 선체(110)가 터렛(10)을 중심으로 회전 가능하게 지지할 수 있고, 보통 수직 개구부(120)의 선체(110) 상부에 돌출되는 형태로 설치될 수 있다.

또한 상부수평베어링(140) 및 하부수평베어링(150)은 선체(110)의 수평방향 유동에 의해 발생하는 수평하중을 주로 지지하는바, 상부수평베어링(140)은 상부수직베어링(130)에 인접한 수직 개구부(120)의 상부에 설치될 수 있고 하부수평베어링(150)은 수직 개구부(120)의 하부에 설치될 수 있다.

한편, 이와 같은 구조를 갖는 도2에 도시된 선체(110)의 수직 개구부(120)에는 도3에 도시된 바와 같이 터렛(10)이 설치될 수 있다.

도3을 참조하면, 터렛(10)은 선체(110)의 수직 개구부(120)를 관통하도록 설치되는바, 해양플랜트(100)의 선체(110)는 상부수직베어링(130)과 상부수평베어링(140) 및 하부수평베어링(150)에 의하여 터렛(10)을 중심으로 회전할 수 있다.

이때, 도3에 도시된 바와 같이 하부수평베어링(150)의 하부에는 본 발명의 실시예에 따른 수밀장치(200)가 설치되어 수직 개구부(120)의 하부에서 유입된 해수가 하부수평베어링(150) 쪽으로 유입되는 것을 필요에 따라 차단할 수 있다.

참고로, 도3은 본 실시예에 따른 터렛용 수밀장치(200)의 작용 전 상태를 나타낸 것으로서, 수직 개구부(120)를 이루는 선체(110) 외벽과 터렛(10) 사이에 소정의 틈새를 형성하여 해수가 하부수평베어링(150) 쪽으로 유입되도록 하는바, 이와 같이 평상시에 하부수평베어링(150)은 해수에 잠겨 있는 상태가 된다.

다만, 하부수평베어링(150)의 수리나 교체를 위하여 필요한 경우 작업자가 하부수평베어링(150) 쪽으로 들어가야 하므로 하부수평베어링(150) 부근에 채워져 있는 해수를 모두 제거해야 하는데, 이때 본 발명의 실시예에 따른 수밀장치(200)를 이용하여 하부수평베어링(150)의 하부를 막아서 수직 개구부(120)의 하부로부터 해수가 더 이상 유입되지 못하도록 한 다음, 별도의 펌프를 이용하여 하부수평베어링(150) 부근에 채워진 해수를 외부로 배출할 수 있다.

한편, 도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치(200)에 대하여 설명한다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 터렛용 수밀장치를 나타낸 사시도이고, 도5는 도4의 A-A선을 보인 단면도이며, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 작용 상태도이다.

먼저 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 터렛용 수밀장치(200)는 외경부(211)가 수직 개구부(120)를 형성하는 선체(110)의 외벽에 결합되고, 내경부(212)는 그 외경부(211)로부터 연장되어 자유단 상태에 놓이는 스커트유닛(210)을 포함할 수 있는데, 상기 스커트유닛(210)은 대략적으로 환형의 격막(diaphragm) 구조를 이룰 수 있다.

따라서, 상기 스커트유닛(210)의 외경부(211)는 선체(110)의 외벽에 고정되지만 내경부(212)는 어디에도 고정되지 않은 자유단 상태로 도3에 도시된 바와 같이 스커트유닛(210)이 하부수평베어링(150)의 하부에서 수중에 잠긴 상태에 놓여질 수 있다.

이때 스커트유닛(210)을 경계로 그 상부와 하부에 모두 해수가 있는 경우에는 양측의 수압이 동일하기 때문에 내경부(212)가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 도3에서 보듯이 자연스럽게 하방으로 쳐져서 상기 터렛(10)과 스커트유닛(210)의 내경부(212) 사이에 틈새를 생성하게 되는바, 수직 개구부(120)의 하부에 있는 해수는 이 틈새를 통해 하부수평베어링(150) 쪽으로 유입될 수 있다.

한편, 하부수평베어링(150)의 수리나 교체를 위하여 하부수평베어링(150) 쪽에 작업자가 들어가야 하는 경우, 도6에 도시된 바와 같이 별도의 펌프(20)를 이용하여 하부수평베어링(150) 부근의 해수를 외부로 모두 배출시켜 해수를 제거하면 상기 스커트유닛(210) 하부의 수압에 의해 내경부(212)가 터렛(10)에 밀착되어 하부수평베어링(150)으로 유입되는 해수가 차단될 수 있다.

이때, 스커트유닛(210)은 수압에 의해 변형되거나 터렛(10)과의 사이에서 틈새가 발생하지 않고 터렛(10)의 외경에 밀착될 수 있을 정도의 강도와 강성을 보유할 수 있으며, 내식성이 우수한 듀플렉스강과 같은 금속재로 마련될 수 있다.

한편, 스커트유닛(210)은 수압에 충분히 견디면서 수압의 작용시 내경부(212)가 터렛(10)의 외경에 밀착될 수 있는 구조를 구현하기 위하여 도4 및 도5에 나타낸 바와 같이 외경부(211)로부터 내경부(212) 쪽으로 갈수록 하향 곡면을 형성하도록 이루어질 수 있다.

이때, 상기 내경부(212)에서 터렛(10)에 접촉되는 부위가 충분히 확보될 수 있도록 외경부(211)에서 내경부(212)까지의 길이가 설정될 수 있다.

또한, 스커트유닛(210)의 하부에서 수압이 작용할 때 내경부(212)가 터렛(10)의 외경을 감싸면서 밀착되도록 상기 내경부(212)에는 원주방향을 따라 주름(212a)이 형성될 수 있다.

내경부(212)에 형성된 주름(212a)은 스커트유닛(210)에 외력이 가해지지 않을 때(즉, 양측의 수압이 동일할 때) 내경부(212)가 확장되도록 하여 스커트유닛(210)과 터렛(10) 사이에 틈새가 생성될 수 있도록 하고, 스커트유닛(210)에 외력(하부의 수압)이 가해질 때 내경부(212)가 축소되어 터렛(10)의 외경을 감싸서 밀착되도록 할 수 있다.

여기서 스커트유닛(210)의 외경부(211)로부터 내경부(212)에 이르는 곡면부에는 상기 내경부(212)의 주름(212a)에 대응하는 주름이 필요에 따라 형성될 수도 있다.

도4에는 이해를 돕기 위하여 스커트유닛(210)에 형성된 주름(212a)이 실제보다 과도하게 표현되었으나, 실제로는 육안으로 거의 확인되지 않는 마이크로미터(um) 크기의 미세한 주름(212a)인바, 이 주름(212a)을 통해 스커트유닛(210) 하부의 해수가 하부수평베어링(150) 쪽으로 유입될 우려는 없다.

또한, 도6에 도시된 바와 같이 스커트유닛(210)의 내경부(212)가 터렛(10)에 밀착될 때 그 끝단만 접촉되는 것이 아니라 상당한 면적이 터렛(10)과 접촉하게 되는바, 이러한 구조에 의하여 수밀은 보장될 수 있다.

한편, 스커트유닛(210)이 수직 개구부(120)를 형성하는 선체(110)의 외벽에 용이하게 고정될 수 있도록 외경부(211)에는 플랜지부(220)가 마련될 수 있는바, 플랜지부(220)는 스커트유닛(210)의 외경부(211) 가장자리에서 원주방향을 따라 원형의 띠 형태로 형성될 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 터렛
100 : 해양플랜트 110 : 선체
120 : 수직 개구부 150 : 하부수평베어링
200 : 수밀장치 210 : 스커트유닛
211 : 외경부 212 : 내경부
212a : 주름 220 : 플랜지부

Claims (4)

1. 터렛용 하부수평베어링의 하부에 설치되어 해수의 유입을 차단하는 터렛용 수밀장치에 있어서,
   외경부는 선체의 외벽에 결합되고, 내경부는 상기 외경부로부터 연장되어 자유단 상태에 놓이며, 환형의 격막 구조를 이루는 스커트유닛을 포함하고,
   상기 스커트유닛은 수압 작용시 상기 내경부가 상기 터렛의 외경을 감싸면서 밀착되도록 상기 스커트유닛의 외경부로부터 상기 내경부 쪽으로 갈수록 하향 곡면을 형성하고 상기 내경부에는 원주방향을 따라 주름이 형성된, 터렛용 수밀장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 스커트유닛의 외경부에는 상기 선체 외벽에 고정될 수 있도록 플랜지부가 마련된 터렛용 수밀장치.
   
   

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