KR101654227B1 - 횡동요 저감 장치를 가지는 해양 부유식 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양 부유식 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 표면자유효과를 유발하는 탱크를 장착하여, 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감하기 위한 해양 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 메인 데크와 상기 메인 데크 하부에 설치된 트렁크 공간 및 통행로를 포함하는 해양 부유식 구조물에 있어서, 상기 메인 데크 하부에 설치되는 횡동요 저감 탱크; 및 상기 횡동요 저감 탱크 상부에 설치되어 밸러스트 수를 공급하는 공급 배관;을 포함하는 해양 부유식 구조물을 포함한다.

Description

횡동요 저감 장치를 가지는 해양 부유식 구조물{The reduction apparatus of rolling for offshore floating structure}

본 발명은 해양 부유식 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 표면자유효과를 유발하는 탱크를 장착하여, 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감하기 위한 해양 부유식 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 해양 유전 개발을 위해 사용되고 있는 부유식 원유생산 저장 설비(Floating Production Storage and Offloading; FPSO), 부유식 원유생산 저장 재기화 설비(Floating storage and regasification unit; FSRU) 와 같은 해양 부유식 구조물은 파도에 의해서 상하동요 및 횡동요 운동을 하게 되는데, FPSO, FSRU와 같은 해양 부유식 구조물은 선폭이 넓고 바지(barge)형태를 가지고 있어 복원력이 상대적으로 크다고 할 수 있다.

특히, 측면에서 들어오는 파도의 주기와 해양 부유식 구조물의 고유 횡동요 주기가 비슷할 경우, 해양 부유식 구조물의 횡동요 폭이 매우 커지게 되어 해양 부유식 구조물이 전복되는 경우가 발생할 수 있으므로, 횡동요 운동 제어는 매우 중요하다고 할 수 있다.

또한, 복원력이 큰 선형에서는 진동수가 높은 횡동요를 유발하고 횡동요 운동으로 발생되는 측방향 가속도는 탑사이드 장비와 구조 증가에 많은 영향을 미치게 된다. 탑사이드 플랜트의 중량 증가는 부유체의 무게 중심을 높이는 결과를 초래하여 손상 복원력 측면에서 손상 복원력 요건을 만족하지 못하는 결과를 초래할 수 있다.

해양 부유식 구조물의 운동 성능을 좋게 하기 위해서는 일반적으로 빈손상 복원력(GM)이 작도록 하는 것이 좋으나, 해양 부유식 구조물의 복원 성능을 좌우하는 인자는 손상 복원성 요건을 만족해야 하는 것으로, 이로 인해 해양 부유식 구조물은 항상 일정 이상의 복원력(GM)을 유지해야 하는 제한을 받게 된다.

종래와 같이 밸러스트 수 탱크를 활용할 수 있으나, 이 경우에도 밸러스트수 탱크는 형상의 특성상 자유 표면 효과를 만족할 만큼 유발하지 못해 복원력 감소에는 한계가 있다. 또한 밸러스트 수 탱크를 이용하더라도 밸러스트 수 운영에 영향을 미치지 않는 양의 밸러스트 수를 넣기 위해 작업자가 미세 조정이 필요한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표면자유효과를 유발하는 탱크를 장착하여, 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 메인 데크와 상기 메인 데크 하부에 설치된 트렁크 공간 및 통행로를 포함하는 해양 부유식 구조물에 있어서, 상기 메인 데크 하부에 설치되는 횡동요 저감 탱크; 및 상기 횡동요 저감 탱크 상부에 설치되어 밸러스트 수를 공급하는 공급 배관;을 제공한다.

상기 횡동요 저감 탱크는 상기 트렁크 공간 또는 통행로에 장착되는 것이 바람직하다.

상기 횡동요 저감 탱크는 상기 트렁크 공간과 통행로에 걸쳐서 장착되는 것이 바람직하다.

상기 횡동요 저감 탱크는 좌현에 설치되는 좌현 탱크와 우현에 설치되는 우현 탱크를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 좌현 탱크와 상기 우현 탱크 간에 서로 밸러스트 수가 이동될 수 있도록 마련되는 연통 배관을 더 포함할 수 있다.

일단은 상기 횡동요 저감 탱크의 바닥면을 통과하여 설치되고 타단은 연통 배관과 연결되는 조절 배관이 더 포함할 수 있다.

상기 횡동요 저감 탱크의 바닥면과 연결되어 밸러스트 수를 배출하기 위한 배출 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 공급 배관에는 상기 횡동요 저감 탱크에 공급되는 밸러스트 수를 조절하는 공급 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 공급 배관으로 이송되는 밸러스트수는 상기 메인 데크에 설치되어 있는 소방라인을 통해 공급되는 것이 바람직하다.

상기 횡동요 저감 탱크 내부에서 상기 조절 배관의 일단 높이는 자유 표면 효과가 최대가 되는 높이가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 이종파이프, 표면 자유 효과를 유발하는 탱크를 장착하여, 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 표면자유효과를 유발하는 탱크를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 표면 자유 효과를 유발하는 탱크를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 해양 구조물(100)은 선체(110)의 메인 데크(111), 메인 데크(111) 하부에 설치된 트렁크 공간(115) 및 통행로(116)를 포함하며, 메인 데크(111) 하부에 설치되는 횡동요 저감 탱크(120) 및 횡동요 저감 탱크(120)에 밸러스트 수를 공급하는 공급 배관(130)을 포함한다.

횡동요 저감 탱크(120)는 자유 표면 효과(free surface effect)를 유발하기 위해 설치된다.

자유 표면 효과란 선체 내에 설치된 탱크 내부에 일부만 차 있는 유체가 선체의 요동이나 경사에 따라 이리저리 자유롭게 이동하여 선체의 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시켜 선체의 횡동요 운동을 저감시키는 효과를 의미한다.

또한, 자유 표면 효과는 탱크의 폭(도2의 a에 해당됨)의 세제곱에 비례하며, 탱크가 하나일 경우보다 두 개의 탱크를 연결하게 되면 자유 표면 효과가 각각의 탱크에 유체를 채운 것에 비해 4배 정도 커지게 된다.

또한, 자유 표면 효과를 최대한으로 유발하기 위해 유체가 탱크에 채워지는 높이는 횡동요 각도(rolling angle)내에서 탱크내 유체가 요동하는 수선면의 면적이 최대가 되도록 한다.

자유 표면 효과를 너무 크게 하면 비손상 복원성이 크게 작아져서 횡동요 주기가 커지면서 횡동요 각도가 커질 수 있으므로 해양 부유식 구조물의 조건 및 해양 부유식 구조물이 설치되는 해역의 해상 조건을 분석하여 적절한 크기의 탱크를 제작하여 자유 표면 효과의 크기를 조절하여야 한다.

상기에서 설명한 자유 표면 효과를 유발하기 위해 설치되는 횡동요 저감 탱크(120)는 상기 메인 데크(111)의 하부에 설치될 수 있으며, 상기 메인 데크(111) 하부에 설치되어 있는 상기 트렁크 공간(115) 또는 상기 통행로(116)에 설치될 수 있다. 또한, 횡동요 저감 탱크(120)은 상기 트렁크 공간(115)과 통행로(116)에 걸쳐서 설치될 수 있으며, 자유 표면 효과를 적절히 유발하기 위해 해양 부유식 구조물의 구조에 따라 여러 가지 다양한 형태로 설치될 수 있다.

횡동요 저감 탱크(120)은 좌현에 설치되는 좌현 탱크(121)와 우현에 설치되는 우현 탱크(122)를 포함할 수 있으며, 좌현 탱크(121)와 우현 탱크(122) 간에 서로 밸러스트 수가 이동할 수 있도록 연통 배관(160)이 마련될 수 있다. 이와 같이 두 개의 탱크를 연결하게 되면 양쪽 탱크에 채워져 있는 밸러스트 수가 횡동요시 연통 배관을 통해 양쪽 탱크 사이를 이동하게 되어 자유 표면 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 일단은 횡동요 저감 탱크(120)의 바닥면을 통과하여 설치되고 타단은 연통 배관(160)과 연결되는 조절 배관(161)이 더 설치될 수 있다. 횡동요 저감 탱크 내부에서 조절 배관(161)의 일단 높이(d, 도1)는 자유 표면 효과가 최대가 되는 높이가 되도록 하기 위해, 횡동요 저감 탱크(120)내 밸러스트 수가 요동하는 수선면이 최대가 되는 높이를 분석하여 설치될 수 있도록 한다.

횡동요 저감 탱크(120)의 폭(a)의 치수는 높이(c)의 치수보다 크며 넓고 납작한 블럭 형상일 수 있다.

횡동요 저감 탱크(120)에 공급되는 밸러스트 수는 밸러스트 라인의 연결 없이 메인 데크(111)에 마련된 소방 펌프(150)에 의해 소방수 라인에 연결된 공급 배관(130)을 통해 공급된다. 공급 밸브(140)을 열어 밸러스트 수를 공급 배관(130)을 통해 공급하는데, 횡동요 저감 탱크(120)에 채워지는 밸러스트 수의 높이는 자유 표면 효과가 최대가 되는 높이가 되도록 충분히 공급한다.

조절 배관(161)의 일단 높이(d)가 자유 표면 효과가 최대가 되는 높이이므로 공급 배관(130)을 통해 밸러스트 수를 공급한 후 공급 밸브(140)를 닫고, 연통 배관(160)에 연결된 제 1 배출 밸브(180)을 열어 조절 배관(130)의 일단 높이보다 높은 수위에 있는 밸러스트 수가 배출되도록 한다.

이로써, 횡동요 저감 탱크(120)에는 자유 표면 효과를 최대한 유발할 수 있는 밸러스트 수를 채우게 되어 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

해상 조건에 따라 자유 표면 효과가 필요가 없을 경우에는 횡동요 저감 탱크(120) 내부의 밸러스트 수를 모두 배출하기 위해 횡동요 저감 탱크(120)의 바닥면과 연결된 제 2 배출 배관(162)을 통해 밸러스트 수를 배출하게 된다.

제 2 배출 배관(162)은 제 2 배출 밸브(181)의 조절을 통해 밸러스트 수를 배출하게 되며, 연통 배관(160)을 통한 밸러스트 수의 배출은 제 1 배출 밸브(180)의 조절을 통해 제 1 배출 배관(163)을 통해 밸러스트 수를 배출하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 해양 부유식 구조물을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 해양 구조물(100)로써, 횡동요 저감 탱크(120)가 트렁크 공간(150)에 설치된 실시례이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 해양 구조물(100)로써, 횡동요 저감 탱크(120)가 통행로(116)에 설치된 실시례이다. 이러한 해양 구조물은 횡동요 저감 탱크(120)가 설치되는 위치만 다를 뿐 이외 기능은 일 실시례에서 설명한 것과 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.

이와 같이 횡동요 저감 탱크의 설치되는 위치나 크기는 해양 부유식 구조물의 조건 및 해양 부유식 구조물이 설치되는 해역의 해상 조건을 분석하여 결정될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 구조물에 따르면, 표면 자유 효과를 유발하는 횡동요 저감 탱크를 장착하여, 손상 복원력에는 영향을 주지 않고 비손상시 복원력만 감소시킴으로써 해양 부유식 구조물의 횡동요 운동을 저감시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

115 : 트렁크 공간 116 : 통행로
120 : 횡동요 저감 탱크 121 : 좌현 탱크
122 : 우현 탱크 130 : 공급 배관
140 : 공급 밸브 150 : 소방 펌프
160 : 연통 배관 161 : 조절 배관
162 : 배출 배관 180 : 제 1 배출 밸브
181 : 제 2 배출 밸브

Claims (10)

1. 메인 데크와 상기 메인 데크 하부에 설치된 트렁크 공간 및 통행로를 포함하는 해양 부유식 구조물에 있어서,
   상기 메인 데크 하부에 설치되는 횡동요 저감 탱크; 및
   상기 횡동요 저감 탱크 상부에 설치되어 밸러스트 수를 공급하는 공급 배관;을 포함하며,
   상기 횡동요 저감 탱크는,
   좌현에 설치되는 좌현 탱크;
   우현에 설치되는 우현 탱크; 및
   상기 좌현 탱크와 상기 우현 탱크 간에 서로 밸러스트 수가 이동될 수 있도록 마련되는 연통 배관을 포함하며,
   일단은 상기 횡동요 저감 탱크의 바닥면을 통과하여 설치되고 타단은 연통 배관과 연결되는 조절 배관;을 포함하며,
   상기 횡동요 저감 탱크에 상기 공급 배관을 통해 밸러스트 수를 공급한 후, 상기 공급 배관에 설치된 공급 밸브를 닫고, 상기 연통 배관에 연결된 제 1 배출 밸브를 열어 상기 조절 배관의 일단 높이보다 높은 수위에 있는 밸러스트 수가 배출되도록 하며,
   상기 횡동요 저감 탱크에 공급되는 밸러스트 수는 밸러스트 라인의 연결 없이 상기 메인 데크에 마련된 소방 펌프에 의해 소방 라인에 연결된 상기 공급 배관을 통해 공급되는, 해양 부유식 구조물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 횡동요 저감 탱크는 상기 트렁크 공간 또는 통행로에 장착되는, 해양 부유식 구조물.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 횡동요 저감 탱크는 상기 트렁크 공간과 통행로에 걸쳐서 장착되는, 해양 부유식 구조물.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 횡동요 저감 탱크의 바닥면과 연결되어 밸러스트 수를 배출하기 위한 배출 배관을 더 포함하는, 해양 부유식 구조물.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공급 배관에는 상기 횡동요 저감 탱크에 공급되는 밸러스트 수를 조절하는 공급 밸브가 설치되는, 해양 부유식 구조물.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공급 배관으로 이송되는 밸러스트수는 상기 메인 데크에 설치되어 있는 소방라인을 통해 공급되는, 해양 부유식 구조물.
10. 삭제

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