KR101741416B1 - 부유식 해양구조물 - Google Patents

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KR101741416B1
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

부유식 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해양구조물은 선체; 및 상기 선체의 저부에 가상의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 추력 발생 작동 중 물이 분출되는 방향으로 연장된 가상축 사이의 각도가 둔각을 이루는 아지무스식 추진기를 포함하고, 상기 선체의 저부에는 상기 아지무스식 추진기가 회전 가능하게 지지되는 지지면을 가지는 회전 지지부가 형성되고, 상기 지지면은, 상기 아지무스식 추진기가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 아지무스식 추진기에서 분출되는 물의 분출 방향이 수평하거나 아래를 향하도록 경사진다.

Description

부유식 해양구조물{Floating offshore structure}
본 발명은 부유식 해양구조물에 관한 것이다.
해저유전, 해저가스전 등을 개발하거나 원유, 천연가스 등을 생산하기 위해 부유식 해양구조물이 사용된다.
부유식 해양구조물은 시추 또는 생산 작업 중 동적 위치를 제어하기 위해 아지무스식 추진기가 사용된다. 그러나 아지무스식 추진기는 그 특성상 360도 전방위에 걸쳐 추력을 제공하는데, 추력 발생과정에서 추진기에서 분출되는 물이 선체와 간섭하는 코안다 현상으로 인해 추진기 추력 손실이 발생한다.
공개특허공보 제10-2013-0125252호(2013.11.18.)
본 발명의 실시예는, 추력 발생과정에서 코안다 현상을 저감하도록 구성된 부유식 해양구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 및 상기 선체의 저부에 가상의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 추력 발생 작동 중 물이 분출되는 방향으로 연장된 가상축 사이의 각도가 둔각을 이루는 아지무스식 추진기를 포함하고, 상기 선체의 저부에는 상기 아지무스식 추진기가 회전 가능하게 지지되는 지지면을 가지는 회전 지지부가 형성되고, 상기 지지면은, 상기 아지무스식 추진기가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 아지무스식 추진기에서 분출되는 물의 분출 방향이 수평하거나 아래를 향하도록 경사진, 부유식 해양구조물이 제공될 수 있다.
상기 아지무스식 추진기는, 상단이 상기 회전 지지부에 회전 가능하게 지지되는 스트럿; 상기 스트럿의 하단에 결합된 포드; 및 상기 포드에 회전 가능하게 지지되는 프로펠러를 포함할 수 있다.
상기 회전 지지부는 상기 선체의 저면에서 아래로 돌출된 마운트 형상을 가지질 수 있다.
상기 회전 지지부는 상기 선체의 저면에서 위로 오목한 홈 형상을 가질 수 있다.
상기 아지무스식 추진기는 상기 선체의 선수부 및 상기 선체의 선미부 중 적어도 하나에 설치되고, 상기 아지무스식 추진기가 상기 선체의 선수부에 위치할 때 상기 지지면은 후방으로 하향 경사지고, 상기 아지무스식 추진기가 상기 선체의 선미부에 위치할 때 상기 지지면은 전방으로 하향 경사질 수 있다.
상기 선체는 좌측 폰툰 및 우측 폰툰을 포함하고, 상기 아지무스식 추진기는 상기 좌측 폰툰 및 상기 우측 폰툰 중 적어도 하나에 설치되고, 상기 아지무스식 추진기가 상기 좌측 폰툰에 위치할 때, 상기 지지면은 우측으로 하향 경사지고, 상기 아지무스식 추진기가 상기 우측 폰툰에 위치할 때, 상기 지지면은 좌측으로 하향 경사질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 아지무스식 추진기를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부의 지지면이 아지무스식 추진기가 회전축을 중심으로 회전하며 추력 발생 작동 할 때 아지무스식 추진기에서 분출되는 물의 분출 방향이 수평하거나 아래를 향하여 경사지도록 형성됨으로써, 코안다 효과가 저감되고 이에 따라 추력 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스식 추진기의 다른 예를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 2에 도시된 회전 지지부의 일 변형례를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스식 추진기의 작동을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 나타내는 도면이고,
도 7은 도 6에 도시된 아지무스식 추진기의 작동을 설명하기 위한 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.
이하, 본 발명의 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 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(100)은 선체(110)와 아지무스식 추진기를 포함한다. 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 선박 형태를 가지는 시추선이다.
선체(110)에는 문풀(111)이 형성되고, 문풀(111)을 통해 시추 파이프(미도시)가 해저로 내려간다. 선체(110)의 저부에는 후술하는 아지무스식 추진기(130)가 회전 가능하게 지지되는 회전 지지부(120)가 형성된다. 이에 대한 설명은 후술한다.
아지무스식 추진기(130)는 선체(110)의 저부에 가상의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 아지무스식 추진기(130)는 회전축(RS)을 중심으로 회전하며 전방위로 추력을 제공한다.
아지무스식 추진기(130)는 스트럿(131)과 포드(132)와 프로펠러(133)를 포함한다. 스트럿(131)은 기둥 형상을 가지며 상단이 회전축(RS)을 중심으로 선체(110)에 회전 가능하게 지지된다. 스트럿(131)의 하단에는 포드(132)가 결합된다. 포드(132)에는 프로펠러(133)가 회전 가능하게 지지된다.
일례로, 아지무스식 추진기(130)는 도 2와 같이 아지무스 추진기일 수 있다. 아지무스 추진기는 프로펠러(133)를 회전시키는 구동 모터(미도시)가 선체(110) 내부에 배치되고, 기어 및 샤프트와 같은 동력 전달 장치(미도시)가 스트럿(131)과 포드(132)에 배치된다. 아지무스 추진기는 프로펠러(133)를 감싸는 덕트(134)를 더 포함할 수 있다.
다른 예로, 아지무스식 추진기(130)는 도 3과 같이 아지포드일 수 있다. 아지포드는 프로펠러(133)를 회전시키는 구동 모터(미도시)가 포드 내부에 배치된다. 참고로 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스식 추진기의 다른 예를 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 아지무스식 추진기(130)는 스트럿(131)의 회전축(RS)과 추력 발생 작동 중 물이 분출되는 방향(P)으로 연장된 가상축 사이의 각도(a)가 둔각을 이룬다. 이때, 물이 분출되는 방향(P)과 회전축(RS)에 수직한 수직면 이루는 각도(b)는 예각을 이룬다. 예컨대, 물이 분출되는 방향(P)과 회전축(RS)에 수직한 수직면이 이루는 각도(b)는 7°일 수 있다.
일례로, 아지무스식 추진기(130)는 도 2와 같이 스트럿(131)의 회전축(RS)과 프로펠러(133)의 회전축(RP)이 직교하는 상태에서 프로펠러(133)를 둘러싸는 덕트(134)가 아래로 경사지게 배치될 수 있다. 이 경우, 초기 프로펠러(133)가 분출하는 물은 스트럿(131)의 회전축(RS)에 직교하는 방향으로 이동하나 덕트(134)에 의해 스터럿(131)의 회전축(RS)과 둔각을 이루며 이동할 수 있다.
다른 예로, 아지무스식 추진기(130)는 도 3과 같이 스트럿(131)의 회전축(RS)과 프로펠러(133)의 회전축(RP)이 둔각을 이룬다. 이 경우, 프로펠러(133)에서 분출되는 물은 스트럿(131)의 회전축(RS)과 둔각을 이루며 이동할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서 선체(110)의 저부에는 회전 지지부(120)가 형성된다. 회전 지지부(120)는 아지무스식 추진기(130)가 회전 가능하게 지지되는 지지면(121)을 가진다. 아지무스식 추진기(130)는 스트럿(131)의 상단면이 지지면(121)과 접한 상태로 회전축(RS)을 중심으로 회전할 수 있다.
일례로, 회전 지지부(120)는 도 2와 같이 선체(110)의 저면에서 아래로 돌출된 마운트 형상을 가질 수 있다. 이때, 지지면(121)은 회전 지지부(120)의 하단면을 형성한다.
다른 예로, 회전 지지부(120')는 도 4와 같이 선체(110)의 저면에서 위로 오목한 홈 형상을 가질 수 있다. 참고로, 도 4는 도 2에 도시된 회전 지지부의 일 변형례를 나타내는 도면이다. 이 경우, 지지면(121)은 회전 지지부(120')의 내측 상면을 형성한다.
본 실시예에서 지지면(121)은 아지무스식 추진기(130)가 회전축(RS)을 중심으로 회전하며 추력 발생 작동할 때 아지무스식 추진기(130)에서 분출되는 물의 분출 방향(P)이 수평하거나 아래를 향하도록 경사진다.
달리 표현하면, 지지면(121)은 아지무스식 추진기(130)가 회전축(RS)을 중심으로 회전하면서 추력을 발생할 때, 360도 전방위에 걸쳐 물의 분출 방향(P)이 아래를 향하거나 적어도 수평하도록 경사진다.
이러한 본 실시예에 따른 지지면(121)은 지지면(121)과 수평면이 이루는 각도(c)가 아지무스식 추진기(130)에서 물이 분출되는 방향(P)과 회전축(RS)에 수직한 수직면 이루는 각도(b)가 같도록 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시에에 따른 아지무스식 추진기(130)는 선체(110)의 선수부와 선미부에 각각 설치된다. 이에 대응하여 선체(110)의 선수부 및 선미부에는 각각 이에 대응하는 회전 지지부(120)가 형성된다.
이때, 선수부에 형성된 회전 지지부(120)는 지지면(121)이 후방으로 하향 경사지도록 형성되고, 선미부에 형성된 회전 지지부(120)는 지지면(121)이 전방으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스식 추진기의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 아지무스식 추진기(130)의 작동을 설명한다.
선수부에 설치된 아지무스식 추진기
도 1을 참조하면, 선수부에 설치된 아지무스식 추진기(130)(이하, 선수 아지무스식 추진기(130)라 함)는 선수 방향을 향하고, 선수 아지무스식 추진기(130)에 의한 물의 분출 방향(P)은 선수 수평 방향을 향한다. 이 경우, 선수부의 전방에는 선수 아지무스 추진기(130)에서 분출되는 물의 흐름과 간섭할만한 구조물이 없어 추력 손실이 없다.
이후, 선수 아지무스식 추진기(130)가 회전축(RS)을 중심으로 180도 회전하면 도 5와 같이 선수 아지무스식 추진기(130)에 의한 물의 분출 방향(P)은 선미 아래를 향한다. 이와 같이 선수부에 위치하는 아지무스식 추진기(130)에 의한 물이 선미 아래를 향하여 분출되면 코안다 효과가 방지되어 추력 손실을 방지할 수 있다.
한편, 선수 아지무스식 추진기(130)가 도 1에서 도 5와 같이 회전하는 과정에서 선수 아지무스식 추진기(130)에서 분출되는 물의 분출 방향(P)은 선체(110)의 측면 아래를 향한다.
선미부에 설치된 아지무스식 추진기
도 1을 참조하면, 선미부에 설치된 아지무스식 추진기(130)(이하, 선미 아지무스식 추진기(130)라 함)는 선수 방향을 향하고, 선미 아지무스식 추진기(130)에 의한 물의 분출 방향은 선수 아래를 향한다. 이 경우, 코안다 효과가 방지되어 추력 손실을 방지할 수 있다.
이후, 선미 아지무스식 추진기(130)가 회전축(RS)을 중심으로 180도 회전하면 도 5와 같이 선미 아지무스식 추진기(130)에 의한 물의 분출 방향(P)이 선미 수평 방향을 향한다. 이 경우, 선미부의 후방에는 선미 아지무스 추진기(130)에서 분출되는 물의 흐름과 간섭할만한 구조물이 없어 추력 손실이 없다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 나타내는 도면이다. 참고로 도 6에서 볼 때 좌측 방향은 부유식 해양구조물의 좌측 방향을 의미한다. 도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물은 선체(210)와 아지무스식 추진기(230)를 포함한다. 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(200)은 도 6에 도시된 바와 같이 반잠수식 해양구조물 형태를 가진다.
선체(210)는 플랫폼(211), 좌측 폰툰(212), 우측 폰툰(213), 컬럼(214)을 포함한다.
본 실시에에 따른 아지무스식 추진기(230)는 좌측 폰툰(212)과 우측 폰툰(223)에 각각 설치된다. 이에 대응하여 좌측 폰툰(212)과 우측 폰툰(223)에는 각각 이에 대응하는 회전 지지부(220)가 형성된다.
이때, 좌측 폰툰(212)에 형성된 회전 지지부(220)는 지지면(221)이 우측으로 하향 경사지도록 형성되고, 우측 폰툰(223)에 형성된 회전 지지부(220)는 지지면(221)이 좌측으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 아지무스식 추진기의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 아지무스식 추진기의 작동을 설명한다.
좌측 폰툰에 설치된 아지무스식 추진기
도 6을 참조하면, 좌측 폰툰(212)에 설치된 아지무스식 추진기(230)(이하, 좌측 아지무스식 추진기(230)라 함)는 우측 방향을 향하고, 좌측 아지무스식 추진기(230)에 의한 물의 분출 방향(P)은 우측 아래를 향한다. 이 경우, 좌측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 흐름은 우측 폰툰(223)과 간섭하지 않아 코안다 효과를 방지하고 추력 손실을 방지한다.
이후, 좌측 아지무스식 추진기(230)가 회전축을 중심으로 180도 회전하면 도 7과 같이 좌측 아지무스식 추진기(230)에 의한 물의 분출 방향(P)은 좌측 수평 방향을 향한다. 이 경우, 좌측 폰툰(212)의 좌측 영역에는 좌측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 흐름과 간섭할만한 구조물이 없어 추력 손실이 없다.
한편, 좌측 아지무스식 추진기(230)가 도 6에서 도 7과 같이 회전하는 과정에서 좌측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 분출 방향은 좌측 폰툰(212)의 측면 아래를 향한다.
한편, 좌측 아지무스식 추진기(230)는 좌측 폰툰(212)의 선수부 또는 선미부에 설치될 수 있으며, 이때, 좌측 아지무스식 추진기(230)에 대응하는 회전 지지부(220)의 지지면(221)은 도 1 및 도 5에서 설명한 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 좌측 아지무스식 추진기(230)에 대응하는 회전 지지부(220)의 지지면(221)은 우측으로 하향 경사지면서 동시에 선수부나 선미부로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
우측 폰툰에 설치된 아지무스식 추진기
도 6을 참조하면, 우측 폰툰(123)에 설치된 아지무스식 추진기(230)(이하, 우측 아지무스식 추진기(230)라 함)는 우측 방향을 향하고, 우측 아지무스식 추진기(230)에 의한 물의 분출 방향(P)은 우측 수평 방향을 향한다. 이 경우, 우측 폰툰(223)의 우측 영역에는 우측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 흐름과 간섭할만한 구조물이 없어 추력 손실이 없다.
이후, 우측 아지무스식 추진기(230)가 회전축(RS)을 중심으로 180도 회전하면 도 7과 같이 우측 아지무스식 추진기(230)에 의한 물의 분출 방향(P)은 좌측 아래를 향한다. 이 경우, 우측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 흐름은 좌측 폰툰(212)과 간섭하지 않아 코안다 효과를 방지하고 추력 손실을 방지한다.
한편, 우측 아지무스식 추진기(230)가 도 6에서 도 7과 같이 회전하는 과정에서 우측 아지무스식 추진기(230)에서 분출되는 물의 분출 방향(P)은 우측 폰툰(223)의 측면 아래를 향한다.
한편, 우측 아지무스식 추진기(230)는 우측 폰툰(223)의 선수부 또는 선미부에 설치될 수 있으며, 이때, 우측 아지무스식 추진기(230)에 대응하는 회전 지지부(220)의 지지면(221)은 도 1 및 도 5에서 설명한 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 우측 아지무스식 추진기(230)에 대응하는 회전 지지부(220)의 지지면(221)은 좌측으로 하향 경사지면서 동시에 선수부나 선미부로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 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 : 부유식 해양구조물
110 : 선체
120 : 회전 지지부
130 : 아지무스식 추진기
131 : 스트럿
132 : 포드
133 : 프로펠러
134 : 덕트
200 : 부유식 해양구조물
211 : 플랫폼
212 : 좌측 폰툰
213 : 우측 폰툰
220 : 회전 지지부
230 : 아지무스식 추진기

Claims (6)

  1. 선체; 및
    상기 선체의 저부에 가상의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 추력 발생 작동 중 물이 분출되는 방향으로 연장된 가상축 사이의 각도가 둔각을 이루는 아지무스식 추진기를 포함하고,
    상기 선체의 저부에는 상기 아지무스식 추진기가 회전 가능하게 지지되는 지지면을 가지는 회전 지지부가 형성되고,
    상기 지지면은,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 아지무스식 추진기에서 분출되는 물의 분출 방향이 수평하거나 아래를 향하도록 경사지고,
    상기 아지무스식 추진기는 상기 선체의 선수부 및 상기 선체의 선미부 중 적어도 하나에 설치되고,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 선체의 선수부에 위치할 때 상기 지지면은 후방으로 하향 경사지고,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 선체의 선미부에 위치할 때 상기 지지면은 전방으로 하향 경사지는, 부유식 해양구조물.
  2. 선체; 및
    상기 선체의 저부에 가상의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 추력 발생 작동 중 물이 분출되는 방향으로 연장된 가상축 사이의 각도가 둔각을 이루는 아지무스식 추진기를 포함하고,
    상기 선체의 저부에는 상기 아지무스식 추진기가 회전 가능하게 지지되는 지지면을 가지는 회전 지지부가 형성되고,
    상기 지지면은,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 아지무스식 추진기에서 분출되는 물의 분출 방향이 수평하거나 아래를 향하도록 경사지고,
    상기 선체는 좌측 폰툰 및 우측 폰툰을 포함하고,
    상기 아지무스식 추진기는 상기 좌측 폰툰 및 상기 우측 폰툰 중 적어도 하나에 설치되고,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 좌측 폰툰에 위치할 때, 상기 지지면은 우측으로 하향 경사지고,
    상기 아지무스식 추진기가 상기 우측 폰툰에 위치할 때, 상기 지지면은 좌측으로 하향 경사지는, 부유식 해양구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 아지무스식 추진기는,
    상단이 상기 회전 지지부에 회전 가능하게 지지되는 스트럿;
    상기 스트럿의 하단에 결합된 포드; 및
    상기 포드에 회전 가능하게 지지되는 프로펠러를 포함하는, 부유식 해양구조물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 지지부는 상기 선체의 저면에서 아래로 돌출된 마운트 형상을 가지는, 부유식 해양구조물
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 지지부는 상기 선체의 저면에서 위로 오목한 홈 형상을 가지는, 부유식 해양구조물.
  6. 삭제
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