KR101735330B1 - 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치를 제공한다. 본 발명의 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치는 선체의 아웃사이드에 설치되는 언더워터 페어리드; 상기 선체에 설치되고, 자력에 의해 상기 언더워터 페어리드를 고정시키는 전자석 고정부; 및 상기 전자석 고정부에 공급되는 전류를 제어하는 전자석 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치{FAIRLEAD SEAFASTENING APPARATUS OF MARINE STRUCTURE}

본 발명은 해양 구조물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 해양 구조물의 운송시 페어리드를 선체에 고정시키는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 부유식 원유생산 저장 및 하역설비로서, 해양 플랜트나 드릴 쉽 등에서 채굴한 심해저 유전의 원유를 정제하고 이를 저장해서 셔틀 탱커(Shuttle Tanker)나 기타 이송 설비에 하역을 할 수 있게 하는 해양 구조물에 해당한다.

이러한 해양 구조물은 그 구성에 따라 크게 원류를 저장하는 기능을 수행하는 하부 선체구조물(Hull)과, 원유를 생산하고 그 처리 기능을 담당하는 상부설비(Topsides)로 구분될 수 있다. 또한, 해양 구조물은 해상에서 특정의 위치로 계류할 수 있게 하는 계류 설비(Mooring equipment)를 구비하는 데, 이와 같은 계류 설비는 선체 구조물의 전 둘레에 걸쳐 다수의 개소로 마련된다.

계류 설비(moorings arrangement)라 함은 선박의 계박(繫泊)을 위해 사용되는 설비의 총칭으로, 대표적으로는 닻과 닻 사슬 및 닻줄 등이 있으며, 선수의 갑판 상에서 사슬고리를 회전시켜서 사슬에 연결된 체인을 감아 올리고 내리는 양묘기(windlass)가 있고, 같은 목적의 캡스턴(capstan)도 있다. 이외에도 계선줄을 매어두기 위한 볼라드(bollard)와 비트(bit) 및 상기 계선줄을 가이드하기 위한 언더워터 페어리드(Underwater fair lead) 등이 있다.

이때, 볼라드와 비트는 계선줄을 갑판 위에서 매어서 고정하기 위해 사용되며, 페어리드는, 해양 구조물의 선수 혹은 선미 측의 해수면 아래에 설치되어 계선줄(로프 혹은 체인)을 안내하는 가이드 부재이다.

한편, 이러한 계류 설비를 구비한 해양 구조물은 조선소/야드에서 건조된 후 생산 지역으로 이동하여 운영을 시작하며, 이때 해양 구조물의 안전한 운송을 위해 해양 구조물에 장착되어 있는 장비들을 씨패스트닝(sea-fastening)시키는 장치가 필요하다.

앞서 설명한 언더워터 페어리드는 선체에 씨패스트닝하기 위해서 고정 브라켓 등의 부가물과 볼트 및 고정핀 등이 사용된다. 하지만, 이러한 씨패스트닝 장치의 경우 운송 기간 중에 해수면 아래에 위치됨으로써 부식, 변형 등으로 인해 생산 지역에 도착 후 해체가 불가능한 경우도 발생될 뿐만 아니라 해체 작업을 위해서는 다이버, ROV 등을 이용해서 절단을 해야 하는 어려움이 있다.

대한민국 공개특허 10-2013-0140828(공개일 2013년12월24일)

본 발명의 일 과제는, 해양 구조물의 해상 운송을 위하여 페어리드를 안정적으로 고정할 수 있는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 아웃사이드에 설치되는 언더워터 페어리드; 및 상기 선체에 설치되고, 자력에 의해 상기 언더워터 페어리드를 고정시키는 전자석 고정부; 및 상기 전자석 고정부에 공급되는 전류를 제어하는 전자석 컨트롤러를 포함하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 전자석 고정부는 상기 선체의 인사이드에 설치되는 제1자성부재; 및 상기 선체의 아웃사이드에 설치되고, 상기 제1자성부재와 연결되며, 상기 언더워터 페어리드의 일단을 자력으로 고정하는 제2자성부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2자성부재 또는 상기 제2자성부재는 전자석 또는 상기 전자석에 의해 자화되는 부재를 포함할 수 있다.

또한, 선체에 관통되어 설치되고 상기 제1자성부재와 상기 제2자성부재를 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2자성부재를 따라 수직방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 제2자성부재에 부착된 상기 언더워터 페어리드를 커버하는 가이드 커버를 더 포함g할 수 있다.

또한, 상기 제2자성부재는 상기 가이드 커버를 안내하는 가이드레일을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1자성부재는 적어도 2개의 전자석판을 포함하고, 상기 전자석 컨트롤러는 상기 적어도 2개의 전자석판 각각으로 전류를 공급하는 전원공급부를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 볼트,핀 고정방식이 아닌 전자석을 이용하여 페어리드를 고정함으로써 생산 지역 도착후 페어리드의 고정 해제작업이 용이한 각별한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 의하면, 생산 지역 도착후 전력을 차단하는 것으로 페어리드의 고정 해제 작업이 가능하다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 페어리드 씨패스트닝 장치가 구비된 해양 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드 씨패스트닝 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 페어리드 씨패스트닝 장치의 측면도이다.
도 4는 전자석 고정부를 보여주는 구성도이다.
도 5는 제1자성부재와 배터리 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 언더워터 페어리드의 부착블록이 전자석 고정부에 장착된 상태를 보여주는 도면들이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 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.

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.

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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 페어리드 씨패스트닝 장치가 구비된 해양 구조물을 보여주는 사시도이다.

본 발명에서 해양 구조물(20)은 부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, Floating Liquefied Natural Gas), 부유식 생산저장설비(FPSO, Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 및 석유 시추선(Drill ship) 등 어떠한 것이 될 수 있으며, 상선, 군함, 어선, 운반선, 여객선 및 특수 작업선 등을 포함할 수 있다.

또한, 해양 구조물(20)은 해상 또는 해저에 설치되는 구조물을 통칭하며, 수심에 따라 분류되는 고정식, 반잠수식, 부유식 해양 구조물을 모두 포함한다. 이러한 해양 구조물(20)은 주로 석유 및 천연가스 등의 에너지원의 탐사와 채취에 이용될 수 있으며, 기타 레저, 항만 및 환경 시설 등으로도 이용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물(20)은, 브력식 선체(22)와, 부력식 선체(22)의 상부에 마련되는 상부구조물(24, Topside)을 포함할 수 있다. 그리고 본 실시 예에서 상부구조물(24)은 단위 블록을 형성하는 복수의 탑사이드 모듈(Topside module)들을 포함할 수 있다.

또한, 해양 구조물의 부력식 선체(22)는 해상에서 특정 위치로 계류할 수 있도록 다수의 체인(32), 언더워터 페어리드(100), 닻(미도시됨), 체인 견인 장치(34)가 요구된다. 언더워터 페어리드(100)는 부력식 선체(22)의 측면에 고정되고, 체인(32)이 닻으로부터 각 언더워터 페어리드(100)를 통해 갑판 위의 체인 견인 장치(34)와 결합될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페어리드 씨패스트닝 장치를 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 페어리드 씨패스트닝 장치의 측면도이며, 도 4는 전자석 고정부를 보여주는 구성도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 페어리드 씨패스트닝 장치(10)는 언더워터 페어리드(100), 전자석 고정부(200) 그리고 전자석 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.

언더워터 페어리드(100)는 부력식 선체(22)의 외벽에 부착 고정되어 체인 견인 장치로부터 제공되는 체인의 움직임을 선택적으로 제한하고, 체인 견인 장치와 연결된 체인의 움직임 방향을 안내하는 역할을 동시에 수행하도록 구성될 수 있다.

이를 위해 언더워터 페어리드(100)는 페어리드 하우징(110)과 래치 하우징(120)을 포함할 수 있다. 페어리드 하우징(110)은 수직한 제1피벗 조인트(112)를 통해 부력식 선체(22)의 일측에 용접되어 고정되는 상부 브라켓(182) 및 하부 브라켓(184)에 피벗식으로 장착될 수 있다.

래치 하우징(120)은 페어리드 하우징(110)에 피벗식으로 연결된다. 일 실시예에서, 래치 하우징(120)은 제2피벗 조인트(122)를 통해 페어리드 하우징(110)에 연결될 수 있다.

페어리드 하우징(110)과 래치 하우징(120) 사이의 피벗 연결은 A의 방향으로 도 6의 화살표에 의해 도시되어 있는 바와 같은 페어리드 하우징(110)에 대해 래치 하우징(120)이 피벗할 수 있게 한다.

제2피벗 조인트(122)는 바람직하게는 제1피벗 조인트(112)에 수직으로 배향되어 서로 수직인 두 개의 평면(예를 들어, 제1피벗 조인트(112)는 수직이며, 제2피벗 조인트(122)는 수평이다) 내에서 상대 이동을 제공하는 짐벌 조인트(gimbaled joint)를 형성함으로써 체인(미도시됨) 상에, 그리고, 부력식 선체(22)상에 부여되는 응력을 실질적으로 감소시킨다. 짐벌 조인트는 체인의 평면내 및 평면외 굴곡 응력 양자 모두와 링크간 체인 마모를 최소화함으로써 체인의 수명을 연장시킨다.

한편, 래치 하우징(120)에는 체인을 안내하기 위한 체인 휠(130)이 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 체인 휠(130)이 래치 하우징(120)에 장착된 것으로 도시하였으나, 체인 휠(130)은 페어리드 하우징(110)에 장착될 수도 있다.

한편, 래치 하우징(120)의 단부 측면에는 전자석 고정부(20))에 고정되는 부착 블록(128)이 설치된다. 부착 블록(128)은 강철과 같은 자성체로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 래치 하우징(1200이 고정 위치로 회동되었을 때 제2자성부재(220)와 밀착되는 경우에는 부착 블록(128)을 생략할 수 있다.

전자석 고정부(200)는 부력식 선체(22)에 설치된다. 전자석 고정부(200)는 장착 위치는 정면에서 바라보았을 때 언더워터 페어리드의 우측으로 래치 하우징(120)이 부력식 선체(22)쪽으로 완전히 회동되었을 때 부착 블록과 마주하는 위치에 장착될 수 있다. 전자석 고정부(200)는 해양 구조물을 생산 지역(operating site)으로 운송시 언더워터 페어리드(100)를 자력으로 씨패스트닝(sea-fastening)시키는 수단이다.

일 예로, 전자석 고정부(200)는 제1자성부재(210), 제2자성부재(220), 그리고 가이드 커버(230)를 포함할 수 있다.

제1자성부재(210)는 부력식 선체(22)의 인사이드에 설치된다.

도 5에서와 같이, 제1자성부재(210)는 전력 공급이 차단될 경우를 대비하여 2개의 독립된 전자석판(212,214)을 포함할 수 있다. 또한, 전력 공급 장치인 2개의 배터리(242,244)는 2개의 전자석판(212,214)에 각각 연결되어 전력을 제공할 수 있다. 일 예로, 일반적인 상황에서는 1번 배터리(242)에 의해 1번 전자석판(212)만 작동을 하게 되고, 불가피한 상황에서는 2번 배터리(244)에 의해 2번 전자석판(214)이 작동될 수 있다. 또한, 운송 과정에서 발생하는 생존 조건(survival condition)상에서는 2개의 배터리(242,244) 모두 사용하여 2개의 전자석판(212,214)을 동시에 사용함으로써 언더워터 페어리드(100)의 고정력을 증폭시킬수 있다. 이러한, 제1자성부재(210)에 공급되는 전류 제어는 전자석 컨트롤러(300)에 의해 제어될 수 있다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제2자성부재(220)는 제1자성부재(210)와 대향되는 부력식 선체(22)의 아웃사이드에 설치될 수 있다. 제2자성부재(220)는 연결부재(270)에 의해 제1자성부재(210)와 연결된다. 연결부재(270)는 부력식 선체(22)를 관통하여 제1자성부재(210)와 제2자성부재(220)를 연결할 수 있다. 제2자성부재(220)는 전자석을 포함하거나 또는 제1자성부재(210)에 의해 자화되는 부재를 포함할 수 있다. 즉, 제1자성부재(210)에 전력을 공급하여 자기장이 형성되며 연결부재(270)를 통해 제2자성부재(220)에도 자기장이 형성되고, 이 자기력에 의해 언더워터 페어리드의 부착 블록(128)이 고정될 수 있다. 제2자성부재(220)의 하단에는 바닥판(226)이 용접으로 설치된다.

가이드 커버(230)는 제2자성부재(220)에 수직방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 가이드 커버(230)는 제2자성부재(220)에 부착된 언더워터 페어리드(100)의 부착 블록(128)을 커버할 수 있는 형상으로 이루어질 수 있다. 제2자성부재(220)에는 수직 방향으로 가이드레일(228)이 제공되며, 가이드 커버(230)는 가이드레일(228)을 따라 이동 가능한 레일(238)을 포함할 수 있다.

언더워터 페어리드(100)의 부착 블록(128)이 제2자성부재(220)에 고정되었을 때, 제2자성부재(220)의 표면으로부터 수직한 방향(X;도 2에 표시됨)으로 가해지는 하중을 견디는 힘은 강하지만 제2자성부재(220)의 표면으로부터 수평한 방향(Y;도2에 표시됨)으로 가해지는 하중을 견디는 힘은 약할 수 있다. 이를 보강하기 위해, 가이드 커버(230)가 제2자성부재(220)에 장착됨으로써 언더워터 페어리드(100)의 부착블록(128)을 수평방향으로 잡아주게 된다.

가이드 커버(230)의 장착은 제2자성부재(220)에 언더워터 페어리드의 부착블록(128)이 위치된 상태에서 이루어진다. 가이드 커버(230)의 장착 및 제거는 가이드 커버(230) 상면에 설치된 고리(236)에 크레인 인양케이블(C)을 연결하여 끌어내리거나 끌어올리는 방식으로 이루어질 수 있다.

도 6 및 도 7은 언더워터 페어리드의 부착블록이 전자석 고정부에 장착된 상태를 보여주는 도면들이다.

도 6 및 도 7에서와 같이, 언더워터 페어리드의 래치 하우징이 고정위치로 회동되면 제1자성부재 및 제2자성부재의 자력에 의해 발생되는 인력에 의해 래치 하우징의 부착블록이 제2자성부재에 고정된 상태를 유지하게 된다. 가이드 커버는 제2자성부재(220)에 언더워터 페어리드의 부착블록(128)이 고정된 상태에서 제2자성부재(220)에 장착하여 부착블록(128)의 수평 하중을 지지하게 된다.

이와 같이, 해양 구조물은 조선소/야드에서 건조된 후 생산 지역으로 운송하기 전 전자석을 이용한 고정 방법으로 언더워터 페어리드를 씨패스트닝(sea-fastening)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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

100: 언더워터 페어리드 200 ; 전자석 고정부
210 : 제1자성부재 220 : 제2자성부재
230 : 가이드 커버 300 : 전자석 컨트롤러

Claims (6)

1. 선체의 외부에 설치되는 언더워터 페어리드;
   상기 선체에 설치되고, 자력에 의해 상기 언더워터 페어리드를 고정시키는 전자석 고정부; 및
   상기 전자석 고정부에 공급되는 전류를 제어하는 전자석 컨트롤러를 포함하되;
   상기 전자석 고정부는
   상기 선체의 내부에 설치되는 제1자성부재; 및
   상기 선체의 외부에 설치되고, 상기 제1자성부재와 연결되며, 상기 언더워터 페어리드의 일단을 자력으로 고정하는 제2자성부재를 포함하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 선체에 관통되어 설치되고 상기 제1자성부재와 상기 제2자성부재를 연결하는 연결부재를 더 포함하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2자성부재를 따라 수직방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 제2자성부재에 부착된 상기 언더워터 페어리드를 커버하는 가이드 커버를 더 포함하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2자성부재는 상기 가이드 커버를 안내하는 가이드레일을 더 포함하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1자성부재는
   적어도 2개의 전자석판을 포함하고,
   상기 전자석 컨트롤러는
   상기 적어도 2개의 전자석판 각각으로 전류를 공급하는 전원공급부를 제어하는 해양 구조물의 페어리드 씨패스트닝 장치.
   

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