KR101751844B1 - 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물에 관한 것으로, 해양구조물의 하부에 대형의 킬 탱크를 구비함으로써, 흘수선이 깊어지는 효과로 인해서 전체적인 운동 성능이 향상되며, 운동 성능 향상으로 인하여 생산 불가능 시간(Downtime) 감소 및 생산 효율성 증가 효과를 얻을 수 있다. 또한, 킬 탱크와 킬 탱크를 가이드 하는 구조에 의해서 기존 해양 플랜트에 적용하는 히브 플레이트(Heave Plate) 또는 빌지 킬(Bilge keel)과는 비교할 수 없는 상하동요 및 횡 동요의 저감 효과를 얻을 수 있으며, 최적의 무게 중심 및 복원안정성 조절이 가능하다. 또한, 킬 탱크를 밸러스트 탱크로 활용하고, 밸러스팅(Ballasting)에 따라 킬 탱크를 상하로 이동하는 구조에 의해서 운항(Transit) 시에는 킬 탱크를 선저에 붙여 이동 저항을 최소화하고, 현장 도착 시에는 킬 탱크를 하강시켜서 운동성능을 극대화할 수 있다.

Description

부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물{APPARATUS FOR REDUCING ROLLING AND HEAVE OF FLOATING OFFSHORE STRUCTURE AND THE FLOATING OFFSHORE STRUCTURE HAVING THE SAME}

본 발명은 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 해양구조물의 하부에 대형의 킬 탱크를 구비함으로써, 흘수선이 깊어지는 효과로 인해서 전체적인 운동 성능이 향상되며, 운동 성능 향상으로 인하여 생산 불가능 시간(Downtime) 감소 및 생산 효율성 증가 효과를 얻을 수 있는 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물에 관한 것이다.

산업화에 따라 각종 자원의 사용량이 급격하게 증가하고 있는바, 그 중에서 원유나 천연가스와 같은 자원의 개발은 매우 중요한 문제로 떠오르고 있다.

최근에는 각종 탐사 및 시추를 위한 장비를 탑재한 특수선박, 예를 들어 드릴쉽, 반잠수식 드릴링 리그, 부유식 해상구조물(Floating Production Storage & Offloading Unit, or FPSO), 및 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)과 같은 해양구조물 등이 개발되어 심해로부터 각종 자원의 생산을 위한 탐사와 채굴 작업 등을 수행하고 있다.

해상에서의 선박은 파도에 의해서 필연적으로 횡 동요(Rolling) 및 상하동요(Heave)와 같은 큰 운동이 발생하게 되는데, 이러한 운동이 탐사를 위한 드릴링 작업 또는 라이저를 통해 해저 원유 채굴작업을 하는 해상 작업용 특수선박의 운용 안정성을 크게 떨어뜨린다. 선박의 움직임을 최소화시키고 극한파도 조건에서도 선박의 안정적 운용을 가능하게 하는 다양한 방법들이 연구되고 있다.

최근에는 선체의 상하동요를 억제할 수 있도록 상하동요 억제 판과 같은 부가물을 선체 저면에 부착하거나 선체 밑의 만 곡 부에 빌즈 킬(Bilge Keel)을 구비하기도 하며, 또한 핀의 각도를 조정하여 선체의 횡 동요 현상에 대하여 반대 힘을 발생시키는 핀 안정기(Fin Stabilizer)와, 선체의 내부에 U형 수조를 형성하여 횡 동요 현상을 억제하는 ART(Anti-Rolling Tank) 등의 기술도 개발되고 있다.

도 1은 종래 선박의 동요 저감장치를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 선박의 동요 저감장치는, 밸러스트 탱크(10) 내부로 출몰 가능하도록 킬 플레이트(20)가 설치되고, 킬 플레이트(20)는 제어수단(미도시)에 의하여 필요시에 밸러스트 탱크(10)의 외부로 인출하거나, 비 사용시 밸러스트 탱크(10)의 내부로 인입시킬 수 있도록 구성된다.

킬 플레이트(20)의 단부에는 밸러스트 탱크(10)의 외관과 동일한 곡면으로 형성된 덮개 판(21)이 부착된다. 덮개 판(21)은 킬 플레이트(20)가 밸러스트 탱크(10)의 내부로 인입될 때, 킬 플레이트(20)가 인출하는 출입구를 막음으로써, 선박 운항 시 발생하는 부가저항을 줄이도록 구성된다.

그러나 종래 선박의 동요 저감장치는 FPSO 및 FLNG와 같은 부유식 해상구조물의 경우에, Spar, Semi-submersible, TLP에 비해서 배수량이 크고 많은 설비 및 저장 용량을 갖출 수 있으나, 파도에 따라 모션(Motion)이 커지는 구조적 특성으로 인하여 기존 기술의 효과가 현저하게 떨어지게 되어 동요 저감의 효과가 떨어지는 문제가 있다.

국내 공개번호 제20-2010-0006015호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 해양구조물의 하부에 대형의 킬 탱크를 구비함으로써, 흘수선이 깊어지는 효과로 인해서 전체적인 운동 성능이 향상되며, 운동 성능 향상으로 인하여 생산 불가능 시간(Downtime) 감소 및 생산 효율성 증가 효과를 얻을 수 있으며, 킬 탱크와 킬 탱크를 가이드 하는 구조에 의해서 기존 해양 플랜트에 적용하는 히브 플레이트(Heave Plate) 또는 빌지 킬(Bilge keel)과는 비교할 수 없는 상하동요 및 횡 동요의 저감 효과를 얻을 수 있으며, 최적의 무게 중심 및 복원안정성 조절이 가능한 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 제공한다.

본 발명의 부유식 해상구조물은 해상구조물 본체의 양 측면에 복수 개의 상하이동 레그가 상하로 이동 가능하게 설치되고, 상기 상하이동 레그의 하부에는 킬 밸러스트 탱크가 고정 설치되며, 항해 시 상기 킬 밸러스트 탱크는 해상구조물 본체의 하면에 위치하여 이동저항을 최소화하고, 현장 도착 시 상기 킬 밸러스트 탱크는 수중으로 이동(하강)하여 운동성능을 높이도록 구성된다.

항해 시 상기 킬 밸러스트 탱크는 디밸러스팅되고, 현장 도착 시 상기 킬 밸러스트 탱크는 밸러스팅되도록 구성된다.

본 발명의 횡 동요 및 상하동요 저감장치는 상하이동 레그의 하부에 설치되는 킬 밸러스트 탱크; 상기 상하이동 레그를 상하 이동하기 위한 구동부; 및 상기 킬 밸러스트 탱크의 밸러스팅 또는 디밸러스팅을 수행하는 밸러스팅 제어 유닛을 포함한다.

상기 상하이동 레그의 상하 이동을 가이드 하기 위하여 상기 해상구조물 본체의 양 측면에 가이드 부재가 설치되고, 상기 상하이동 레그의 상단부에는 상기 상하이동 레그의 위치를 제한하는 걸림 부가 형성될 수 있다.

상기 구동부는 상기 상하이동 레그의 상단부에 연결되는 윈치 라인; 및 상기 윈치 라인을 권취하는 윈치를 포함한다.

한편, 본 발명의 횡 동요 및 상하동요 저감장치는 상하이동 레그의 이동을 가이드하고 위치를 고정하기 위한 레그 가이드 고정유닛을 포함할 수 있는바, 레그 가이드 고정유닛은 다수의 로킹 홀을 갖는 상하 이동 가이드; 상기 상하이동 레그에 설치되며, 상기 로킹 홀에 선택적으로 삽입되어 상기 상하이동 레그의 위치를 고정하는 스토퍼; 및 상기 스토퍼를 상기 로킹 홀에 선택적으로 삽입시키는 액츄에이터를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 해양구조물의 하부에 대형의 킬 탱크를 구비함으로써, 흘수선이 깊어지는 효과로 인해서 전체적인 운동 성능이 향상되며, 운동 성능 향상으로 인하여 생산 불가능 시간(Downtime) 감소 및 생산 효율성 증가 효과를 얻을 수 있다.

또한, 킬 탱크와 킬 탱크를 가이드 하는 구조에 의해서 기존 해양 플랜트에 적용하는 히브 플레이트(Heave Plate) 또는 빌지 킬(Bilge keel)과는 비교할 수 없는 상하동요 및 횡 동요(Motion)의 저감 효과를 얻을 수 있으며, 최적의 무게 중심 및 복원안정성의 조절이 가능하다.

또한, 킬 탱크를 밸러스트 탱크로 활용하고, 밸러스팅(Ballasting)에 따라 킬 탱크를 상하로 이동하는 구조에 의해서 운항(Transit)에는 킬 탱크를 선저에 붙여 이동 저항을 최소화하고, 현장 도착 시에는 킬 탱크를 하강시켜서 운동성능을 극대화할 수 있다.

도 1은 종래 선박의 동요 저감장치를 보인 단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 보인 것으로, 운항 시 킬 밸러스트 탱크의 상승을 보인 정면도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 보인 것으로, 현장 도착 시 킬 밸러스트 탱크의 하강을 보인 정면도
도 4는 도 2의 평면도
도 5는 상하이동 레그의 상하 이동을 가이드 하기 위하여 해상구조물 본체)의 양 측면에 설치된 가이드 부재를 보인 측면도
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 보인 평면도
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 보인

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 보인 것으로, 운항 시, 킬 밸러스트 탱크의 상승을 보인 정면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치, 그리고 그 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물을 보인 것으로, 현장 도착 시, 킬 밸러스트 탱크의 하강을 보인 정면도이며, 도 4는 도 2의 평면도이다.

위 도면을 참조하면, 본 발명의 부유식 해상구조물은 해상구조물 본체(51)의 양 측면에 복수 개의 상하이동 레그(110)가 상하 이동 가능하게 설치된다. 상하이동 레그(110)의 하부에는 킬 밸러스트 탱크(120)가 고정 설치된다.

부유식 해상구조물의 항해 시, 킬 밸러스트 탱크(120)는 해상구조물 본체(51)의 하면에 위치하여 이동저항을 최소화하고(도 2 참조), 현장 도착 시, 킬 밸러스트 탱크(120)는 수중으로 이동하여 운동성능을 높이도록 구성된다(도 3 참조).

부유식 해상구조물의 항해 시, 킬 밸러스트 탱크(120)는 디밸러스팅되고, 현장 도착 시, 킬 밸러스트 탱크(120)는 밸러스팅되도록 구성된다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치(100)는 상하이동 레그(110)의 하부에 설치되는 킬 밸러스트 탱크(120), 상하이동 레그(110)를 상하 이동하기 위한 구동부(130), 및 킬 밸러스트 탱크(120)의 밸러스팅 또는 디밸러스팅을 수행하는 밸러스팅 제어 유닛(140)을 포함한다.

킬 밸러스트 탱크(120)는 해상구조물 본체(51)의 선수부와 선미부에 각각 설치될 수 있다(도 4 참조).

상하이동 레그(110)의 상하 이동을 가이드 하기 위하여 해상구조물 본체(51)의 양 측면에 가이드 부재(150)가 설치되고, 상하이동 레그(110)의 상단부에는 상하이동 레그(110)의 위치를 제한하는 걸림 부(111)가 형성될 수 있다(도 5 참조).

구동부(130)는 상하이동 레그(110)의 상단부에 연결되는 윈치 라인(131), 및 상기 윈치 라인(131)을 권취하는 윈치(132)를 포함한다(도 3 참조).

밸러스팅 제어 유닛(140)은 도면에 도시하지는 않았으나, 밸러스트 펌프, 제어밸브, 파이프 라인 등, 밸러스팅과 디밸러스팅을 수행하기 위한 장비를 모두 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 부유식 해상구조물에서는, 항해 시 윈치(132)가 윈치 라인(131)을 권취하여 상하이동 레그(110) 및 킬 밸러스트 탱크(120)를 끌어올린다. 또는, 밸러스팅 제어 유닛(140)에 의해서 킬 밸러스트 탱크(120)의 디밸러스팅을 수행하고, 이로 인해 발생하는 킬 밸러스트 탱크(120)의 부력을 이용하여 킬 밸러스트 탱크(120)를 끌어올릴 수도 있다. 이때, 킬 밸러스트 탱크(120)는 해상구조물 본체(51)의 하면에 위치하여 이동저항을 최소화한다(도 2 참조).

반대로, 현장 도착 시 윈치(132)가 윈치 라인(131)의 권취를 해제하여 상하이동 레그(110) 및 킬 밸러스트 탱크(120)가 하강한다. 또는, 밸러스팅 제어 유닛(140)에 의해서 킬 밸러스트 탱크(120)의 밸러스팅을 수행하고, 이로 인해 발생하는 킬 밸러스트 탱크(120)의 하중(荷重)을 이용하여 킬 밸러스트 탱크(120)를 수중으로 하강시킬 수 있다. 이때, 킬 밸러스트 탱크(120)는 수중(水中)으로 위치하여 무게중심을 낮추어 운동성능을 높일 수 있(도 3 참조).

한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 보인 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치(200)는 상하이동 레그(210)의 하부에 설치되는 킬 밸러스트 탱크(220), 상하이동 레그(210)를 상하 이동하기 위한 구동부(230), 및 킬 밸러스트 탱크(220)의 밸러스팅 또는 디밸러스팅을 수행하는 밸러스팅 제어 유닛(240)을 포함한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 킬 밸러스트 탱크(220)는 해상구조물 본체(51)의 하부에 일체로 설치되며, 해상구조물 본체(51)보다 더 큰 사이즈로 구성될 수 있다.

구동부(230)는 상하이동 레그(210)의 상단부에 연결되는 윈치 라인(231), 및 상기 윈치 라인(231)을 권취하는 윈치(232)를 포함한다.

밸러스팅 제어 유닛(240)은 도면에 도시하지는 않았으나, 밸러스트 펌프, 제어밸브, 파이프 라인 등, 밸러스팅과 디밸러스팅을 수행하기 위한 장비를 모두 포함한다.

한편, 도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치에 있어서 상하이동 레그의 이동을 가이드하고 위치를 고정하기 위한 레그 가이드 고정유닛을 보인 측면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 횡 동요 및 상하동요 저감장치(300)는 상하이동 레그(310)의 이동을 가이드하고 위치를 고정하기 위한 레그 가이드 고정유닛(350)을 포함한다.

레그 가이드 고정유닛(350)은 다수의 로킹 홀(351)을 갖는 상하 이동 가이드(352); 상하이동 레그(310)에 설치되며, 로킹 홀(351)에 선택적으로 삽입되어 상하이동 레그(310)의 위치를 고정하는 스토퍼(353); 및 스토퍼(353)를 로킹 홀(351)에 선택적으로 삽입시키는 액츄에이터(354)를 포함한다. 스토퍼(353)에는 스토퍼(353)를 탄력적으로 지지하는 스프링(S)이 설치된다.

액츄에이터(354)가 구동하여 스토퍼(353)를 움직여서 로킹 홀(351) 안에 선택적으로 삽입되도록 구성함으로써, 상하이동 레그(310)의 위치를 조정하여 킬 밸러스트 탱크(320)의 높이를 적당한 위치로 조절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 해양구조물의 하부에 대형의 킬 탱크를 구비함으로써, 흘수선이 깊어지는 효과로 인해서 전체적인 운동 성능이 향상되며, 운동 성능 향상으로 인하여 생산 불가능 시간(Downtime) 감소 및 생산 효율성 증가 효과를 얻을 수 있다.

또한, 킬 탱크와 킬 탱크를 가이드 하는 구조에 의해서 기존 해양 플랜트에 적용하는 히브 플레이트(Heave Plate) 또는 빌지 킬(Bilge keel)과는 비교할 수 없는 상하동요 및 횡 동요(Motion)의 저감 효과를 얻을 수 있으며, 최적의 무게 중심 및 복원안정성 조절이 가능하다.

또한, 킬 탱크를 밸러스트 탱크로 활용하고, 밸러스팅(Ballasting)에 따라 킬 탱크를 상하로 이동하는 구조에 의해서 운항(Transit)에는 킬 탱크를 선저에 붙여 이동 저항을 최소화하고, 현장 도착시에는 킬 탱크를 하강시켜서 운동성능을 극대화할 수 있다.

51: 해상구조물 본체
100: 횡 동요 및 상하동요 저감장치
110: 상하이동 레그
111: 걸림 부
120: 킬 밸러스트 탱크
130: 구동부
131: 윈치 라인
132: 윈치
140: 밸러스팅 제어 유닛
150: 가이드 부재
200: 횡 동요 및 상하동요 저감장치
210: 상하이동 레그:
220: 킬 밸러스트 탱크
230: 구동부
231: 윈치 라인
232: 윈치
240: 밸러스팅 제어 유닛
300: 횡 동요 및 상하동요 저감장치
310: 상하이동 레그
350: 레그 가이드 고정유닛
351: 로킹 홀
352: 상하 이동 가이드
353: 스토퍼
354: 액츄에이터
S: 스프링

Claims (8)

1. 해상구조물 본체의 양 측면에 상하 이동 가능하게 설치되는 복수 개의 상하이동 레그; 상기 상하이동 레그의 하부에 설치되는 킬 밸러스트 탱크; 상기 상하이동 레그를 상하 이동하기 위한 구동부; 상기 킬 밸러스트 탱크의 밸러스팅 또는 디밸러스팅을 수행하는 밸러스팅 제어 유닛; 및 상기 상하이동 레그의 이동을 가이드하고 위치를 고정하기 위한 레그 가이드 고정유닛; 을 포함하되,
   상기 레그 가이드 고정유닛은
   다수의 로킹 홀을 가지며 상기 상하이동 레그의 양측에 위치하는 한 쌍의 상하 이동 가이드; 상기 상하이동 레그에 설치되며, 상기 로킹 홀에 선택적으로 삽입되어 상기 상하이동 레그의 위치를 고정하는 스토퍼; 및 상기 스토퍼를 상기 로킹 홀에 선택적으로 삽입시키는 액츄에이터; 를 포함하고,
   상기 스토퍼에는 상기 스토퍼를 탄력적으로 지지하는 스프링이 설치되며, 상기 액츄에이터가 구동하여 상기 스토퍼를 움직여서 상기 로킹 홀 안에 선택적으로 삽입되도록 구성하여서 상기 상하이동 레그의 위치를 조정함으로써 상기 킬 밸러스트 탱크의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동부는
   상기 상하이동 레그의 상단부에 연결되는 윈치 라인; 및
   상기 윈치 라인을 권취하는 윈치;를 포함하는 부유식 해상구조물의 횡 동요 및 상하동요 저감장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 3중 어느 한 항에 기재된 횡 동요 및 상하동요 저감장치를 구비하는 부유식 해상구조물.
7. 삭제
8. 삭제

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