KR101854268B1 - 해양구조물 - Google Patents

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KR101854268B1
KR101854268B1 KR1020170015550A KR20170015550A KR101854268B1 KR 101854268 B1 KR101854268 B1 KR 101854268B1 KR 1020170015550 A KR1020170015550 A KR 1020170015550A KR 20170015550 A KR20170015550 A KR 20170015550A KR 101854268 B1 KR101854268 B1 KR 101854268B1
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박주신
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삼성중공업(주)
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Abstract

경사진 해저면으로 인한 편심 하중을 줄일 수 있는 스퍼드캔(spudcan)을 갖는 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 본체; 본체에 대해 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 본체를 지지하는 레그; 및 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔을 포함한다. 스퍼드캔은 레그의 하단부에 결합되는 하우징; 및 하우징 내에 격자 구조로 배열되고, 해저 지형에 따라 저면의 위치가 조절되어 상기 하우징의 자세를 제어하는 레벨패드들;을 포함한다.

Description

해양구조물{OFFSHORE STRUCTURE}
본 발명은 해양구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저 지형에 따라 스퍼드캔(spudcan)의 자세를 제어하여 경사진 해저면으로 인한 편심 하중을 줄일 수 있는 해양구조물에 관한 것이다.
통상적으로 시추 작업을 위해, 잭업 리그(jack-up rig)를 정해진 해역으로 이동시킨 후, 잭킹 시스템(jacking system)을 이용하여 레그(leg)를 해저로 하강시켜 선체(hull) 및 캔틸레버(cantilever) 부분을 수면 위로 들어올리는 작업이 선행된다. 이때, 해저면에 레그를 안정적으로 고정시키기 위하여, 레그의 가장 아래 부분에 스퍼드캔(spudcan)이 마련된다.
스퍼드캔이 평탄하지 않은 해저면에 접촉되는 경우, 편심 하중으로 인해 레그의 코드(chord)가 손상될 수 있으며, 심한 경우 레그의 좌굴로 인해 본체가 균형을 잃고 침몰할 수 있다. 해양구조물이 침몰하는 사고가 발생하면, 인명 피해는 물론, 기름이나 가스 등의 유출로 인해 해양 환경이 오염되어 주변 해역의 환경 복구에 막대한 비용과 시간이 투입되게 된다.
본 발명은 해저 지형에 따라 스퍼드캔(spudcan)의 자세를 제어하여 해저면과의 경사각으로 인한 레그 및 스퍼드캔의 편심 하중을 줄일 수 있는 해양구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양구조물은 본체; 상기 본체에 대해 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 본체를 지지하는 레그; 및 상기 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔을 포함하고, 상기 스퍼드캔은, 상기 레그의 하단부에 결합되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 격자 구조로 배열되고, 해저 지형에 따라 저면의 위치가 조절되어 상기 하우징의 자세를 제어하는 레벨패드들;을 포함한다.
상기 스퍼드캔은, 상기 하우징 내부를 격자 구조로 구획하는 격판들;을 더 포함할 수 있다.
상기 스퍼드캔은, 상기 해저 지형에 따라 상기 레벨패드들을 구동하여 상기 스퍼드캔의 자세를 제어하는 구동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 스퍼드캔은, 상기 하우징에 설치되어 상기 해저 지형을 측정하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 레벨패드들의 상부에 실린더로드가 결합되는 유압실린더를 포함하며, 상기 해양구조물은 상기 레그에 수평 방향으로 결합되어, 상기 유압실린더의 상단부를 차단함으로써 상기 레벨패드들의 위치를 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 해저 지형에 따라 스퍼드캔(spudcan)의 자세를 제어하여 해저면과의 경사각으로 인한 레그 및 스퍼드캔의 편심 하중을 줄일 수 있는 해양구조물이 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 개략적으로 보여주는 측면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부 확대도로서, 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 격판 및 레벨패드의 저면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물의 동작 및 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
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", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 스퍼드캔을 격자 구조로 구획하는 격판들과, 격판들에 의해 격자 구조로 배열된 레벨패드들이 설치된다. 레벨패드들은 해저 지형에 따라 저면의 위치가 조절되어 스퍼드캔의 자세를 수평으로 유지한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 해저 경사에 따라 레벨패드들의 위치를 조절하여 스퍼드캔의 편심 하중을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물(100)을 개략적으로 보여주는 측면도이다. 본 실시예에 따른 해양구조물(100)은 본체(10), 다수의 레그(20), 및 스퍼드캔(30)을 포함하여 구성된다.
본체(10)는 예를 들어, 원유, 가스, 해저광물 등의 탐사, 채취, 시추, 가공, 정제, 재기화, 풍력 발전 설비, 저장이나 수송을 위한 터미널 설비 등을 탑재하여 목적으로 하는 해양 작업을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 예에서, 본체(10)는 웰헤드(wellhead)로부터 라이저 파이프(riser pipe)(40)를 통해 원유를 시추하도록 제공되나, 본 발명은 언급되지 않은 다양한 목적 및 용도를 갖는 해양 구조물에 적용될 수 있으며, 특정 용도나 목적으로 한정되지는 않는다.
본체(10)는 원유 시추를 위한 잭업 플랫폼(jack-up platform)이나 풍력 발전기 설치 선박(wind turbine installation vessel)일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 해상구조물로 제공될 수 있다.
본체(10)는 복수의 레그(20)에 의하여 잭업(jack-up)되지 않은 상태에서 해상에 부유할 수 있도록 제공되고, 레그(20)에 의해 잭업되면 복수의 레그(20)에 의해 지지된다.
레그(20)는 본체(10)를 관통하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 레그(20)는 선체(hull) 및 캔틸레버(cantilever)를 포함하는 본체(10)를 수면 위로 들어 올리기 위해, 본체(10)에 대해 해저면 측으로 하강될 수 있다. 레그(20)는 본체(10)를 지지하기 위하여 3개 이상 형성될 수 있다.
본체(10)에는 레그(20)를 상하 방향으로 상대 운동시키는 승강구동장치(미도시)가 구비된다. 본체(10)에는 레그(20)의 승강을 위한 구동장치의 작동을 제어하는 제어부(미도시)가 마련될 수 있다.
레그(20)를 승강시키는 구동장치는 모터, 기어 등을 갖는 잭킹 유닛(jacking unit)을 구비할 수 있다. 잭킹 유닛의 작동에 의해 레그(20)가 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동되거나, 본체(10)가 레그(20)에 대해 상하 방향으로 이동될 수 있다.
잭킹 유닛은 예를 들어, 레그(20)에 형성된 랙(rack) 기어와 결합하는 피니언(pinion) 기어 및 피니언 기어를 구동하기 위한 모터를 포함할 수 있으며, 피니언과 랙의 연동에 의해 본체(10)와 레그(20) 사이에 상하 방향으로 상대 운동이 이루어질 수 있다.
레그(20)는 잭업(jack-up) 모드시 본체(10)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 갖도록 형성된다. 레그(20)는 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 혹은 그 밖의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
스퍼드캔(30)은 각 레그(20)의 하단부에 구비되며, 레그(20)의 말단을 해저(50)에 안정적으로 고정시키는 기능을 수행한다. 스퍼드캔(30)은 잭업(jack-up) 모드에서 해저(50) 지반으로 침투(penetration)될 수 있다. 스퍼드캔(30)은 레그(20)의 안정적인 고정을 위해 레그(20)의 평면적보다 더 넓은 평면적을 갖도록 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 'A'부 확대도로서, 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 스퍼드캔의 저면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 스퍼드캔(30)은 하우징(32), 격판들(34), 레벨패드들(36), 및 구동부(38)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(32)은 레그(20)의 하단부에 결합된다. 도시된 실시예에서, 하우징(32)은 사각 형상으로 이루어져 있으나, 원형이나, 삼각형, 육각형, 팔각형 등의 다각 형상, 혹은 그 밖의 형상을 가질 수도 있다.
일 실시예에서, 격판들(34)은 하우징(32) 내에 가로 및 세로 방향으로 형성되어, 하우징(32) 내부를 격자 구조로 구획한다.
레벨패드들(36)은 하우징(32) 내에 격판들(34)에 의해 구획된 영역별로 격자 구조를 이루도록 배열된다. 해저 지형에 따라 각 레벨패드(36)의 저면의 위치가 조절되고, 그에 따라 하우징(32)의 자세가 제어된다.
일 실시예에서, 레벨패드(36)는 격판들(34)에 의해 구획된 영역 내에서 상하 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있다. 레벨패드(36)가 상하 방향으로 움직임에 따라, 하우징(32) 내에 침투되는 해저 토사의 양이 변화하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 격판(34) 및 레벨패드(36)의 저면도이다. 레벨패드(36)의 측면에는 제1 가이드부(36a)가 형성되며, 제1 가이드부(36a)가 격판(34)에 형성된 제2 가이드부(34a)에 결합되어 승강 동작이 가이드될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 스퍼드캔(30) 하부 측의 해저(50) 지형을 측정하기 위해, 하우징(32)에 센서부(70)가 설치된다. 일 실시예에서, 센서부(70)는 스퍼드캔(30)의 저면 측에서 아래를 향하여 거리를 탐지하기 위한 신호를 발생하도록 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 센서부(70)는 해저(50)에 이르는 거리를 탐지하는 초음파 센서를 포함할 수 있다. 초음파 센서는 수중 매질을 이용하기 때문에 속도도 빠를 뿐만 아니라 측정되는 거리 값도 정확한 장점이 있다.
스폿(spot) 형태의 초음파 센서를 스퍼드캔(30) 하부에 여러 군데 장착하고, 각 초음파 센서의 측정값을 통해 해저지형의 형상을 탐지할 수 있다. 초음파 센서의 배치 및 개수는 해저지형을 판단하기 위한 해상도로서 요구되는 값에 따라 적절한 값으로 선택될 수 있다.
다른 실시예로, 스퍼드캔(30)에 설치된 하나의 이미징 소나(imaging SONAR) 혹은 멀티빔 에코사운드(multibeam eco-sound) 장비를 이용하여 해저지형을 탐지하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로, 센서부(70)는 해저와 접촉시 하중을 측정하는 로드셀(load cell)로 제공될 수도 있다.
구동부(38)는 해저 지형에 따라 레벨패드들(36)을 구동하여 스퍼드캔(30)의 자세를 제어한다. 일 실시예에서, 구동부(38)는 레벨패드들(36)의 상부에 결합되는 유압실린더로 제공될 수 있다. 구동부(38)는 실린더로드(38b)를 신축시켜 실린더로드(38b)의 상단에 결합된 상부패드(38a)와 레벨패드(36) 사이의 간격을 조절하도록 구성된다.
상부패드(38a)는 구동부(38)에 의해 실린더로드(38b)가 반입된 상태에서 격판들(34)에 형성된 걸림턱(도시생략)에 의해 지지됨으로써, 하부 측으로 이탈하지 않게 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상부패드(38a)를 차단하여 레벨패드들(36)의 위치(높이)를 제한하고, 레벨패드들(36)에 의해 해저(50)로 지지력을 가할 수 있도록, 레그(20)의 기둥들(22)에 수평 방향으로 판 형상의 스토퍼(60)가 고정판(62)에 의해 결합될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물의 동작 및 작용효과를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 실시예에 의하면, 먼저 센서부(70)에 의해 해저 지형이 측정되고, 측정된 해저 지형에 따라, 구동부(38)가 구동된다.
예를 들어, 구동부(38)는 가상의 수평면을 기준으로, 수평면과 해저 간의 거리에 비례하여 실린더로드(38b)의 인출길이를 결정한다. 즉, 낮은 지형일수록, 실린더로드(38b)의 인출거리를 증가시켜, 레벨패드(36)의 위치를 낮게 설정하고, 높은 지형일수록, 실린더로드(38b)의 인출거리를 감소시켜, 레벨패드(36)의 위치를 높게 설정한다.
이에 따라, 도 7의 도시와 같이, 레벨패드들(36)의 높이가 각각 결정되어, 해저(50) 지형에 따라 하우징(32) 내에 해저 토사가 유입됨으로써, 스퍼드캔(30)의 자세를 수평으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 스퍼드캔(30)과 해저(50) 간의 경사각으로 인한 편심 하중을 방지하여 레그의 좌굴을 방지하고, 해양구조물이 침몰되는 사고를 예방할 수 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 본체 20: 레그
22: 기둥 30: 스퍼드캔
32: 하우징 34: 격판
34a: 제1 가이드부 36: 레벨패드
36a: 제1 가이드부 38: 구동부
38a: 상부패드 38b: 실린더로드
40: 라이저 파이프 50: 해저
60: 스토퍼 62: 고정판
70: 센서부 100: 해양구조물

Claims (5)

  1. 본체;
    상기 본체에 대해 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 본체를 지지하는 레그; 및
    상기 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔을 포함하고,
    상기 스퍼드캔은,
    상기 레그의 하단부에 결합되는 하우징;
    상기 하우징 내부를 격자 구조로 구획하는 격판들;
    상기 하우징 내에 상기 격판들에 의해 격자 구조로 배열되고, 해저 지형에 따라 저면의 위치가 조절되어 상기 하우징의 자세를 제어하는 레벨패드들;
    상기 해저 지형에 따라 상기 레벨패드들을 구동하여 상기 스퍼드캔의 자세를 제어하고, 상기 레벨패드들의 상부에 실린더로드가 결합되는 유압실린더를 포함하는 구동부; 및
    상기 레그에 수평 방향으로 결합되어, 상기 유압실린더의 상부에 결합된 상부패드를 차단함으로써 상기 레벨패드들의 위치를 제한하는 스토퍼;를 포함하고,
    상기 구동부는 상기 해저 지형에 대응하도록 상기 실린더로드를 신축시켜 상기 상부패드와 레벨패드 간의 간격을 조절하고,
    상기 해저 지형에 따라 상기 구동부에 의해 상기 레벨패드들의 저면이 상승함에 따라, 상기 하우징 내의 상기 격판들 사이의 공간으로 해저 토사가 침투되는, 해양구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스퍼드캔은, 상기 하우징에 설치되어 상기 해저 지형을 측정하는 센서부;를 더 포함하는, 해양구조물.
  5. 삭제
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KR20200013392A (ko) 2018-07-30 2020-02-07 삼성중공업 주식회사 분할 서포트형 스퍼드캔 및 이를 포함하는 선박

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