KR101665477B1 - 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 전자 추진기를 이용하여 히브 모션을 댐핑하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치에 있어서, 상기 해양 플랜트의 움직임을 측정하여 측정된 움직임 정보를 초전도 전자 추진기로 전송하는 위치 측정 시스템; 및 상기 움직임 정보에 따라 전류를 흘려 상기 해양 플랜트의 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력을 발생시키는 초전도 전자 추진기를 포함하는 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치가 제공된다.

Description

해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치{APPARATUS FOR DAMPING HEAVE MOTION OF OFFSHORE PLANT}

본 발명은 해양 구조물의 히브 모션 댐핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 초전도 전자 추진기를 이용하여 히브 모션을 댐핑하는 장치에 관한 것이다.

드릴쉽 또는 반잠수식 시추선과 같은 해양 플랜트는 해상에서 부유된 상태로 시추 작업을 수행하므로 필연적으로 해수의 유동에 의한 상하방향의 히브(heave) 운동을 수반한다. 히브 모션에 의한 상하방향 감가속도는 시추 장비의 성능을 저하시키고, 내구성을 약화시켜 수명을 단축시킨다. 그리고, 히브 모션에 의해 드릴링 작업의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 히브 모션을 댐핑하는 장치가 필요하다.

종래 기술에 따르면, 해양 플랜트의 히브 모션을 댐핑하는 장치는 폰툰(pontoon) 형상에 대해서 히브판(heave plate)과 같은 장비나 부가물을 추가한다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2004-0018305호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2013-0113482호(선행문헌 2)가 알려져 있다.

선행문헌 1은 해저에 정박되는 선박에 관한 것으로서, 이 선박은 적어도 길이 방향 측면들을 따라 용골 레벨 근처에서 2개의 횡단 스커트를 포함하며, 이 횡단 스커트는, 선박의 고유 롤 주기가 미리 정해진 주기를 초과하게 하며 스커트가 없는 선박의 경우에는 고유 롤 주기가 상기 미리 정해진 주기 미만이 되게 하는 폭을 갖는다.

선행문헌 2는 선박과 선박으로부터 매달려지는 부하 사이에 연결 배치되고, 상기 선박의 히브 동작에 응답하여 상기 부하와 상기 선박 사이의 거리를 변화시키도록 유압으로 작동 가능한 유압 액추에이터로서, 제1 유압 기계에 의한 작동을 위해서 상기 제1 유압 기계와 유동적으로 연결되는 유압 액추에이터를 포함한다. 이에 따라, 선박으로부터 매달려진 부하에 실질적으로 일정한 지지력을 유지하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌 1의 횡단 스커트는 상하면의 치수가 동일하여 히브 모션 대응에 한계성을 보이고, 선행문헌 2는 해저로 투입되는 특정의 부하에 한정되므로 구조물 전체의 히브모션에 대응하기 미흡하다.

본 발명은 빠르고 효율적으로 히브 모션을 댐핑할 수 있는 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치에 있어서, 상기 해양 플랜트의 움직임을 측정하여 측정된 움직임 정보를 초전도 전자 추진기로 전송하는 위치 측정 시스템; 및 상기 움직임 정보에 따라 전류를 흘려 상기 해양 플랜트의 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력을 발생시키는 초전도 전자 추진기를 포함하는 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치가 제공된다.

특히, 상기 초전도 전자 추진기는 해수에 자장을 발생시키는 초전도 자석 및 전류가 흐르는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 초전도 전자 추진기가 발생시키는 추진력의 방향은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 흐르는 전류의 방향에 따라 결정될 수 있다.

또한, 상기 움직임 정보는 상기 해양 플랜트가 움직이는 방향에 대한 정보를 포함하고, 상기 초전도 전자 추진기는 상기 해양 플랜트가 움직이는 방향의 반대 방향으로 상기 초전도 전자 추진기가 추진력을 발생시킬 수 있도록 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전류의 방향을 결정할 수 있다.

또한, 상기 초전도 전자 추진기는 상기 해양 플랜트에 연결되는 연결 기어를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결 기어는 회전 가능하게 상기 해양 플랜트에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결한 선이 해수면에 수직이 되도록 상기 연결 기어가 회전하면, 상기 초전도 전자 추진기는 해수면에 수평 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 초전도 전자 추진기는 복수 개가 상기 해양 플랜트에 설치될 수 있다.

또한, 상기 해양 플랜트는 반잠수식 시추선일 수 있다.

또한, 상기 초전도 전자 추진기는 상기 반잠수식 시추선의 폰툰에 설치될 수 있다.

또한, 상기 반잠수식 시추선이 이동시에는 상기 초전도 전자 추진기는 상기 반잠수식 시추선의 데크 박스로 이동될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치에 있어서, 해수에 자장을 발생시키는 초전도 자석; 제1 전극; 및 제2 전극을 포함하고, 상기 해양 프랜트의 히브 모션에 따라 상기 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력이 발생할 수 있도록 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전류를 흘리는 히브 모션 댐핑 장치가 제공된다.

특히, 상기 히브 모션 댐핑 장치는 상기 해양 플랜트에 연결되는 연결 기어를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결 기어는 회전 가능하게 상기 해양 플랜트에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 초전도 전자 추진기를 이용하여 히브 모션을 댐핑함으로써 히브 모션을 빠르고 효율적으로 댐핑할 수 있어서, 시추 장비의 손상을 방지하고 드릴링 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 초전도 전자 추진기를 회전가능하게 해양 플랜트에 부착시킴으로써 초전도 전자 추진기를 추진기로도 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히브 모션 댐핑 장치가 반잠수식 시추선에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 반잠수식 시추선의 한 쪽 폰툰에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 윗쪽으로 전자 유체력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 아랫쪽으로 전자 유체력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 수평방향으로 추진력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 데크 박스로 이동된 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

먼저, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히브 모션 댐핑 장치가 반잠수식 시추선에 설치된 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 반잠수식 시추선의 한 쪽 폰툰에 설치된 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치는 위치 측정 시스템(110) 및 초전도 전자 추진기(120)를 포함한다.

위치 측정 시스템(110)은 해양 플랜트의 움직임을 측정하여 움직임 정보를 초전도 전자 추진기(120)로 전송한다.

초전도 전자 추진기(120)는 위치 측정 시스템(110)으로부터 수신한 움직임 정보에 따라 전류를 흘려 해양 플랜트의 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력을 발생시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 초전도 전자 추진기(120)는 초전도 자석(310) 제1 전극(321), 제2 전극(322), 연결 기어(330) 및 케이스(340)를 포함한다.

초전도 자석(310)은 해수에 자장을 발생시킨다. 초전도 자석(310)은 코일일 수 있다. 제1 전극(321)과 제2 전극(322)에 전기를 연결하면 제1 전극(321)과 제2 전극(322) 사이에 전류가 흐른다.

초전도 자석(310)에 의해 발생된 자장과 제1 전극(321)과 제2 전극(322) 사이에 흐르는 전류에 의해 해수에 전자 유체력이 발생한다. 그리고, 이 전자 유체력(Lorentz Force)의 반작용으로 추진력이 발생하여 히브 모션을 댐핑할 수 있다.

도 4 및 5을 참조하여 초전도 전자 추진기(120)의 추진력에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 윗쪽으로 전자 유체력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 아랫쪽으로 전자 유체력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이다.

도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 초전도 자석(310)에 의해 발생된 자장의 방향은 초전도 자석(310)의 높이 방향으로 고정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 전류가 제2 전극(322)에서 제1 전극(321) 방향으로 흐르고, 전자 유체력은 윗쪽으로 발생하고, 추진력은 아랫쪽으로 발생한다. 즉, 위치 측정 시스템(110)이 해양 프랜트가 윗쪽으로 움직인다고 측정하여, 움직임 정보를 초전도 전자 추진기(120)로 전송하면, 초전도 전자 추진기(120)는 도 4와 같이 전류가 제2 전극(322)에서 제1 전극(321) 방향으로 흐르게 하여 추진력이 아랫쪽으로 발생하게 하여 윗쪽으로 움직이는 히브 모션을 댐핑한다.

도 5를 참조하면, 전류가 제1 전극(321)에서 제2 전극(322) 방향으로 흐르고, 전자 유체력은 아랫쪽으로 발생하고, 추진력은 윗쪽으로 발생한다. 즉, 위치 측정 시스템(110)이 해양 프랜트가 아랫쪽으로 움직인다고 측정하여, 움직임 정보를 초전도 전자 추진기(120)로 전송하면, 초전도 전자 추진기(120)는 도 5와 같이 전류가 제1 전극(321)에서 제2 전극(322) 방향으로 흐르게 하여 추진력이 윗쪽으로 발생하게 하여 아랫쪽으로 움직이는 히브 모션을 댐핑한다.

연결 기어(330)는 초전도 전자 추진기(120)를 해양 플랜트에 연결한다. 연결 기어(330)는 초전도 전자 추진기(120)를 회전 가능하게 해양 플랜트에 연결할 수 있다.

제1 전극(321)과 제2 전극(322)을 연결한 선이 해수면에 수평이 되도록 초전도 전자 추진기(120)를 해양 플랜트에 연결하면 초전도 전자 추진기(120)가 해수면에 수직 방향으로 추진력을 발생시켜 해양 프랜트의 히브 모션을 댐핑할 수 있다.

그런데, 초전도 전자 추진기(120)를 회전시켜 제1 전극(321)과 제2 전극(322)을 연결한 선이 해수면에 수직이 되도록 하면, 초전도 전자 추진기(120)가 해수면에 수평 방향으로 추진력을 발생시켜서 해양 플랜트를 이동시킬 수 있다.

즉, 초전도 전자 추진기(120)는 히브 모션 댐핑 기능 뿐만 아니라 추진기로도 이용될 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 수평방향으로 추진력을 발생시키는 경우를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 전류가 제2 전극(322)에서 제1 전극(321) 방향으로 흐르고, 전자 유체력은 수평 방향으로 발생하고, 추진력은 전자 유체력의 반대 방향으로 발생한다. 또는, 전류가 제1 전극(321)에서 제2 전극(322) 방향으로 흐르게 하면 전자 유체력이 도 6의 반대 방향으로 발생하고, 추진력은 전자 유체력의 반대 방향으로 발생한다. 즉, 이동하려는 방향에 따라 전류의 흐름을 결정할 수 있다.

케이스(340)는 초전도 전자 추진기(120)를 감싸서 보호한다.

초전도 전자 추진기(120)는 이동 가능하게 해양 플랜트에 연결될 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 전자 추진기가 데크 박스로 이동된 모습을 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 해양 플랜트가 이동할 때는 물의 저항을 줄이기 위해 초전도 전자 추진기(120)를 데크 박스로 이동시킬 수 있다. 이때, 데크박스, 컬럼 및 폰툰에 레일을 설치하여 초전도 전자 추진기(120)가 레일을 따라 이동하도록 할 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

110 :위치 측정 시스템
120 : 초전도 전자 추진기
310 : 초전도 자석
321 : 제1 전극
322 : 제2 전극
330 : 연결 기어
340 : 케이스

Claims (13)

1. 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치에 있어서,
   상기 해양 플랜트의 움직임을 측정하여 측정된 움직임 정보를 초전도 전자 추진기로 전송하는 위치 측정 시스템; 및
   상기 움직임 정보에 따라 전류를 흘려 상기 해양 플랜트의 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력을 발생시키는 초전도 전자 추진기를 포함하며,
   상기 초전도 전자 추진기는 해수에 자장을 발생시키는 초전도 자석 및 전류가 흐르는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
   상기 초전도 전자 추진기는 상기 해양 플랜트에 회전가능하게 연결되는 연결 기어를 더 포함하며,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결한 선이 해수면에 수직이 되도록 상기 연결 기어가 회전하면, 상기 초전도 전자 추진기는 해수면에 수평 방향으로 추진력을 발생시키는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 초전도 전자 추진기가 발생시키는 추진력의 방향은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 흐르는 전류의 방향에 따라 결정되는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 움직임 정보는 상기 해양 플랜트가 움직이는 방향에 대한 정보를 포함하고,
   상기 초전도 전자 추진기는 상기 해양 플랜트가 움직이는 방향의 반대 방향으로 상기 초전도 전자 추진기가 추진력을 발생시킬 수 있도록 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전류의 방향을 결정하는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 초전도 전자 추진기는 복수 개가 상기 해양 플랜트에 설치되는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 해양 플랜트는 반잠수식 시추선인, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 초전도 전자 추진기는 상기 반잠수식 시추선의 폰툰에 설치되는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반잠수식 시추선이 이동시에는 상기 초전도 전자 추진기는 상기 반잠수식 시추선의 데크 박스로 이동되는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
11. 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치에 있어서,
    해수에 자장을 발생시키는 초전도 자석;
    제1 전극; 및
    제2 전극을 포함하고,
    상기 해양 플랜트의 히브 모션에 따라 상기 히브 모션을 댐핑할 수 있는 방향으로 추진력이 발생할 수 있도록 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전류를 흘리며,
    상기 해양 플랜트에 회전가능하게 연결되는 연결 기어를 더 포함하며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결한 선이 해수면에 수직이 되도록 상기 연결 기어가 회전하면, 상기 히브 모션을 댐핑할 수 있는 추진력은 해수면에 수평 방향으로 발생되는, 해양 플랜트의 히브 모션 댐핑 장치.
    
    
    
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