KR101652382B1 - 환기 장치를 구비한 해상구조물 - Google Patents
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Abstract
환기 장치를 구비한 해상구조물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 해상구조물은, 선체의 상부에 설치되어 기류를 발생시키는 환기 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 환기 장치를 구비한 해상구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 선박을 포함하는 해상구조물은 사용목적에 따라 상선, 군함, 어선, 특수작업선 등으로 구분할 수 있다. 여기서 특수작업선으로는 해양유전, 해양 플랜트 등의 해상작업을 위해 해상에 계류된 상태로 사용되는 드릴쉽(drilling rigs)이나, FPSO와 같은 부유식 해상구조물, 각종 지원선박(support vessel) 등이 포함될 수 있다.
이러한 특수작업선들은 각종 해상 작업을 위해 선체 데크에 예를 들어 오일/가스 생산, 정제, 저장 등을 위한 상부 설비(Topsides)들이 설치되는데, 이들 설비들로 인해 선체 데크가 매우 복잡해져 부분적으로 자연 환기가 미치지 못하는 곳이 발생할 수 있다. 따라서, 사고로 인해 가스 등이 누출되면 누출된 가스가 환기가 미치지 못하는 곳에 정체될 수 있고, 이로 인해 가스의 폭발압력이 증가하여 화재로 이어질 수 있다. 따라서, 복잡한 상부 설비에서의 환기가 매우 중요하다.
관련한 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0000060호(2011. 01. 03, 선박의 배관설비 보호장치)가 있다.
본 발명의 실시예들은, 선박을 포함하는 해상구조물의 상부 구조물 환기를 위해 기류를 발생시킬 수 있는 환기 장치를 구비한 해상구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 상부에 설치되어 기류를 발생시키는 환기 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 장치를 구비한 해상구조물이 제공된다.
상기 환기 장치는, 덕트부; 및 상기 덕트부에 결합되고, 익형의 횡단면을 가지는 날개부를 포함할 수 있다.
상기 날개부는 상기 덕트부의 외주연에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 환기 장치를 구비한 해상구조물은, 상기 날개부가 상기 덕트부에 대해 회전 가능하도록 회전구동부를 포함할 수 있으며, 상기 회전구동부는, 상기 덕트부의 외주연 및 상기 날개부의 내주연 중 어느 하나에 형성되는 제1 기어; 상기 제1 기어에 치합되도록 상기 덕트부의 외주연 및 상기 날개부의 내주연 중 나머지 하나에 회전 가능하게 지지되는 제2 기어; 및 상기 제2 기어를 회전시키는 동력부를 포함할 수 있다.
상기 날개부에는 길이방향을 따라 에어 분사구가 형성될 수 있다.
상기 덕트부는 상기 해상구조물의 상부 구조물의 상측에 아치(arch) 형태 또는 'ㄷ'자 형태로 설치될 수 있다.
상기 환기 장치로 에어를 공급하는 에어 공급부를 더 포함할 수 있으며, 상기 에어 공급부는 선원 거주구의 공조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선박을 포함하는 해상구조물의 상부 구조물 환기를 위해 기류를 선택적으로 발생시킬 수 있어 가스 등이 누출되더라도 누출된 가스가 환기가 미치지 못하는 곳에 정체되는 것을 방지할 수 있고 그 결과 선박의 화재를 예방할 수 있는 환기 장치를 구비한 해상구조물을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 해상구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A' 절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치의 횡단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A' 절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치의 횡단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
이하, 본 발명에 따른 환기 장치를 구비한 해상구조물의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 해상구조물을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A' 절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치의 횡단면을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 해상구조물은 선체(100)와 환기 장치(200)를 포함할 수 있으며, 상기 환기 장치(200)는 덕트부(210)를 포함할 수 있다.
선체(100)는 선박뿐만 아니라 해양유전, 해양 플랜트 등의 해상작업을 위해 해상에 계류된 상태로 사용되는 드릴쉽이나, FPSO와 같은 부유식 해상구조물, 각종 지원선박(support vessel)의 선체를 포괄하는 개념이다.
이러한 선체(100)의 상부에는 상부 구조물(110)이 설치될 수 있다. 여기서, 상부 구조물(110)은 예를 들어 오일/가스 생산, 정제, 저장 등을 위한 상부 설비(Topsides)를 의미하는 것으로, 이들 설비들로 인해 선체(100) 데크가 매우 복잡해져 부분적으로 자연 환기가 미치지 못하는 곳이 발생할 수 있다. 따라서, 사고로 인해 가스 등이 누출되면 누출된 가스가 환기가 미치지 못하는 곳에 정체될 수 있고, 이로 인해 가스의 폭발압력이 증가하여 화재로 이어질 수 있다.
본 실시예에서는, 선체(100) 상부 구조물(110)의 환기를 위해 기류를 선택적으로 발생시킬 수 있어 가스 등이 누출되더라도 누출된 가스가 환기가 미치지 못하는 곳에 정체되는 것을 방지할 수 있고 그 결과 선박의 화재를 예방할 수 있는 해상구조물을 구현할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 해상구조물은 환기 장치(200)를 포함할 수 있고, 환기 장치(200)는 앞서 서술한 바와 같이 덕트부(210)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 덕트부(210)는 에어홀(211)을 포함할 수 있다. 에어홀(211)은 덕트부(210)의 외주연을 따라 복수개가 형성될 수 있으며, 덕트부(210)를 통해 형성되는 에어 공급로(212)로부터 에어를 공급받아 덕트부(210) 외부로 공급할 수 있다.
이렇게 에어홀(211)로부터 분출된 에어는 기류를 형성할 수 있고, 선체(100) 상부 구조물(110)로 전달되어 정체된 가스 등을 선체(100) 외부로 밀어낼 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 해상구조물은 환기 장치(200)의 덕트부(210)로 에어를 공급할 수 있는 에어 공급부(300)를 더 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 에어 공급부(300)는 팬(310)을 포함할 수 있으며, 팬(310)은 에어 공급로(212) 상에 설치되어 에어를 덕트부(210)의 에어홀(211)로 이동시킬 수 있다.
이때, 팬(310)을 통해 공급되는 에어는 외부공기, 즉 외기일 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면, 에어는 선원 거주구(120)에 구비된 공조기(320)로부터 발생하는 배출 공기일 수 있으며, 이를 위해 에어 공급로(212)는 공조기(320)와 연결될 수 있고, 공조기(320)로부터 발생하는 배출 공기는 별도의 팬(310) 없이도 공조기(320)의 팬을 통해 각각의 덕트부(210)로 공급될 수 있다. 즉, 에어 공급로(212)에 별도의 팬(212)을 설치할 필요 없이 공조기(320)의 유체 이송 능력을 이용함으로써 에너지 효율이나 비용 측면에서 보다 효율적인 장치를 구현할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 환기 장치(200)는 덕트부(210)에 결합되는 날개부(220)를 더 포함할 수 있다. 날개부(220)는 익형의 횡단면을 갖는 부재일 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 날개부(220)가 덕트부(210)의 길이방향을 따라 설치된 경우를 도시하고 있으나, 필요에 따라 하나의 날개부(220)가 하나의 덕트부(210)에 결합되는 형태로 구현될 수도 있다.
날개부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 횡단면을 기준으로 그 하부면에 코안다 표면(coanda surface, 224)이 형성될 수 있다. 여기서, 코안다 표면(224)이라 함은 유체 흐름(기류)이 코안다 효과를 나타내는 공지된 형태의 표면이다. 따라서, 날개부(220)를 통과하는 공기 등의 기류는 도 1에 도시된 바와 같이 날개부(220)의 코안다 표면(224)에 의해 기류의 속도가 증폭될 수 있고, 그 결과 환기시키고자 하는 대상물(예를 들어, 상부 구조물(110))로 보다 강한 기류가 공급될 수 있다.
또한, 날개부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 원통형 덕트부(210)의 외주연에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 날개부(220)가 원통형 덕트부(210)에 대해 가상의 회전축을 중심으로 회전 운동함으로써, 환기시키고자 하는 대상물, 즉 상부 구조물(110)에 대해 기류를 선택적으로 발생시킬 수 있다.
이때, 날개부(220)와 원통형 덕트부(210) 간의 결합은 에어가 덕트부(210)를 통해 날개부(220)로 유동이 가능하도록 결합될 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 환기 장치(200)는 날개부(220)가 덕트부(210)에 대해 회전할 수 있도록 회전구동부(230)를 더 포함할 수 있다. 회전구동부(230)는 제1 기어(232)와 제2 기어(234) 및 동력부(미도시)를 포함할 수 있다.
이 경우, 덕트부(210)의 외주연과 날개부(220)의 내주연 사이에는 제1 기어(232)와 제2 기어(234)가 위치할 수 있도록 이격된 공간부(221)가 형성될 수 있다. 상기 공간부(221)는 후술할 날개부(220)의 에어 분사구(222)와 연통될 수 있으며, 에어는 공간부(221)와 에어 분사구(222)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 기어(232)는 덕트부(210)의 외주연 및 날개부(220)의 내주연 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 기어(232)가 덕트부(210)의 외주연에 형성된 경우를 도시하고 있으며, 이때 제1 기어(232)는 래크(rack) 기어일 수 있다.
제2 기어(234)는 상기 제1 기어(232)에 치합되도록 덕트부(210)의 외주연 및 날개부(220)의 내주연 중 나머지 하나에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 기어(234)가 덕트부(210)의 외주연에 대향하는 날개부(220)의 내주연에 형성된 경우를 도시하고 있으며, 이때 제2 기어(234)는 원형의 피니언(pinion) 기어일 수 있다.
동력부(미도시)는 제2 기어(234)를 회전시킬 수 있는 장치로 제2 기어(234)의 중심축과 결합될 수 있다. 동력부(미도시)는 예를 들어 제2 기어(234)에 회전력을 제공하는 모터를 포함할 수 있으며, 모터의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 날개부(220)가 원통형 덕트부(210)에 대해 가상의 회전축을 중심으로 원회전 운동함으로써, 환기시키고자 하는 대상물, 즉 상부 구조물(110)에 대해 기류를 선택적으로 발생시킬 수 있다. 따라서, 가스 등이 누출될 때, 누출된 가스가 집중적으로 정체된 곳(즉, 강제환기가 긴급히 요구되는 영역)에 기류를 집중시킬 수 있어, 결과적으로 선박의 화재를 예방할 수 있다.
도 3을 참조하면, 날개부(220)에는 그 길이방향을 따라 에어 분사구(222)가 형성될 수 있다. 에어 분사구(222)는 공간부(221)와 연통될 수 있고, 공간부(221)는 덕트부(210)의 에어홀(211)과 연통될 수 있다. 따라서, 에어 공급로(212)를 통해 공급된 에어는, 날개부(220)의 원회전 운동에 상관없이 에어홀(211)과 공간부(221)와 에어 분사구(222)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 에어 분사구(222)는 도 3을 기준으로 볼 때 에어가 진행하는 방향을 기준으로 날개부(220)의 선단부에 형성될 수 있다. 이 경우, 날개부(220)의 선단부에는 날개부(220)의 길이방향을 따라 슬롯(slot)이 형성될 수 있고, 이렇게 형성된 슬롯이 에어 분사구(222)를 형성할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따르면, 날개부(220)의 선단부에 형성된 에어 분사구(222)를 통해 에어가 분사됨으로써, 날개부(220)의 하면에 기류가 발생할 수 있다.
비록 본 실시예에서는 에어 분사구(222)가 슬롯 형태인 경우를 설명하고 있으나, 이외에도 에어 분사구(222)는 날개부(220)의 길이방향을 따라 소정의 간격으로 이격된 복수의 에어 분사홀로 이루어질 수도 있다.
도 3을 참조하면, 슬롯 형태의 에어 분사구(222)를 기준으로 날개부(220)의 전방 표면과 후방 표면 간에 소정의 단차(step)가 형성될 수 있다. 이 경우, 에어 분사구(222)를 기준으로(도 3 참조) 날개부(220)의 후방 표면은 코안다 표면(224)을 형성할 수 있다. 따라서, 에어 분사구(222)를 통해 배출되는 에어(기류)는 코안다 표면(224) 측으로 유도되고 코안다 표면(224)을 따라 흐르면서 기류의 속도가 증폭될 수 있어, 결과적으로 환기시키고자 하는 대상물(예를 들어, 상부 구조물(110))로 보다 강한 기류가 공급될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 장치를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치(200)는 아치(arch) 형태의 덕트부(210)를 포함하여 도시되고 있으나, 도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 장치(200)에서는 덕트부(210)가 상부 구조물(110)의 상측에 'ㄷ'자 형태로 설치될 수 있다. 참고로, 아치는 튜더 아치, 말굽형 아치, 세그멘털 아치, 오지 아치, 첨두 아치 등 다양한 형태를 포함할 수 있다.
이외에도, 본 발명에 따른 환기 장치(200)의 덕트부(210)는 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 선박을 포함하는 해상구조물의 상부 구조물 환기를 위해 기류를 선택적으로 발생시킬 수 있어 가스 등이 누출되더라도 누출된 가스가 환기가 미치지 못하는 곳에 정체되는 것을 방지할 수 있고 그 결과 선박의 화재를 예방할 수 있는 환기 장치를 구비한 해상구조물을 구현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허등록청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 선체 110: 상부 구조물
120: 선원 거주구 200: 환기 장치
210: 덕트부 211: 에어홀
212: 에어 공급로 220: 날개부
221: 공간부 222: 에어 분사구
224: 코안다 표면 230: 회전구동부
232: 제1 기어 234: 제2 기어
300: 에어 공급부 310: 팬
320: 공조기
120: 선원 거주구 200: 환기 장치
210: 덕트부 211: 에어홀
212: 에어 공급로 220: 날개부
221: 공간부 222: 에어 분사구
224: 코안다 표면 230: 회전구동부
232: 제1 기어 234: 제2 기어
300: 에어 공급부 310: 팬
320: 공조기
Claims (7)
- 선체의 상부에 설치되어 기류를 발생시키는 환기 장치를 포함하는 해상구조물로서,
상기 환기 장치는,
상기 선체의 상부 구조물의 상측에 아치(arch) 형태 또는 'ㄷ'자 형태로 설치되는 덕트부;
상기 덕트부의 외주연에 회전 가능하게 결합되고, 익형의 횡단면을 가지는 날개부; 및
상기 덕트부를 통해 상기 날개부로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하며,
상기 날개부에는 환기시키고자 하는 대상물을 향해 에어를 분사하는 에어 분사구가 형성되며,
상기 에어 분사구는 상기 날개부의 선단부에 형성되며,
상기 에어 분사구를 기준으로 상기 날개부의 전방 표면과 후방 표면 간에 단차가 형성되며,
상기 날개부의 후방 표면은 코안다 표면을 형성하며,
상기 에어 공급부는 상기 선체에 기설치된 공조기를 포함하는, 해상구조물. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 날개부가 상기 덕트부에 대해 회전 가능하도록 회전구동부를 포함하며,
상기 회전구동부는,
상기 덕트부의 외주연 및 상기 날개부의 내주연 중 어느 하나에 형성되는 제1 기어;
상기 제1 기어에 치합되도록 상기 덕트부의 외주연 및 상기 날개부의 내주연 중 나머지 하나에 회전 가능하게 지지되는 제2 기어; 및
상기 제2 기어를 회전시키는 동력부를 포함하는, 해상구조물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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