KR101894944B1 - 해양구조물 - Google Patents

Abstract

스퍼드캔에 작용하는 토양 압력을 감소시킬 수 있는 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 본체; 본체에 대해 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 본체를 지지하는 레그; 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔; 및 스퍼드캔에 설치되고, 스퍼드캔의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단하여 토양 압력을 감소시키는 차단판;을 포함한다.

Description

해양구조물{OFFSHORE STRUCTURE}

본 발명은 해양구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스퍼드캔(spudcan)에 작용하는 토양 압력을 감소시킬 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.

레그 및 스퍼드캔의 해저 안착을 위한 최적 조건을 확보하기 위하여, 스퍼드캔을 해저 토양에 침투시킨 후 추출하는 과정을 반복하여 수행하는데, 이를 선행재하(preloading)라고 한다. 이러한 선행재하 과정은 적게는 수회에서, 많게는 수십 회 수행된다.

그런데, 스퍼드캔은 10m 이상의 지름을 갖는 구조물에 해당하여 해저 토양과의 접촉 압력이 크기 때문에, 선행재하 과정에서 해저 토양의 압력에 의해 스퍼드캔의 상면 구조물이나, 스퍼드캔으로 연결되는 각종 배관이나 케이블 등에 구조적인 손상이 발생할 수 있다. 이러한 구조적 손상이 발생하면 스퍼드캔을 운용하는데 기능상 문제를 야기하고, 해양구조물의 구조 강도를 약화시키며, 최악의 경우, 해양구조물이 침몰되는 대형 사고가 발생할 수 있다.

본 발명은 스퍼드캔(spudcan)에 작용하는 토양 압력을 감소시킬 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; 상기 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔; 및 상기 스퍼드캔에 승강 가능하게 설치되고, 상기 스퍼드캔의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단하여 토양 압력을 감소시키는 차단판;을 포함한다.

상기 해양구조물은 상기 레그의 기둥들에 상하 방향으로 형성되어 상기 차단판의 승강을 가이드하는 가이드레일; 및 상기 차단판을 상기 가이드레일을 따라 승강시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 스퍼드캔에는 상기 차단판이 격납되는 격납고가 마련되고, 상기 스퍼드캔의 상면에는 상기 차단판이 상기 격납고로부터 반출될 수 있도록 반출공이 관통될 수 있다.

상기 차단판은, 상기 스퍼드캔의 해저 침투시 상기 스퍼드캔의 상부 측으로 이동되어 상기 스퍼드캔의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단하고, 상기 스퍼드캔의 추출시 해저 토양과의 마찰을 줄이기 위해 토양과의 마찰을 줄이기 위해 상기 격납고로 매립될 수 있다.

상기 차단판은, 조류에 의한 하중을 줄이고, 상기 차단판을 통과하는 토사의 입경을 제한하도록, 다수의 구멍이 관통될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스퍼드캔(spudcan)에 작용하는 토양 압력을 감소시킬 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'부를 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 'A'부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 차단판이 스퍼드캔의 상부 측으로 이동한 것을 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물의 작용 및 동작을 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 스퍼드캔에 해저 토사의 유입을 차단하여 토양 압력을 감소시키는 차단판이 설치된다. 일 실시예에서, 차단판은 레그의 기둥들에 형성된 가이드레일을 따라, 스퍼드캔 내부의 격납고와 스퍼드캔의 상부 사이에서 승강될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스퍼드캔의 상면에 해저 토사가 유입하는 것을 차단하여 해저 토양의 압력을 줄임으로써, 토양 압력으로 인해 스퍼드캔의 상면 구조물이나 각종 배관 또는 케이블 등이 손상되는 것을 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'부를 확대하여 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1의 'A'부를 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물(100)은 가이드레일(60), 차단판(70), 및 구동부(80)를 포함하여 구성된다.

일 실시예에서, 가이드레일(60)은 차단판(70)의 승강을 가이드하도록, 레그(20)의 기둥(22)들에 상하 방향으로 형성된다. 다른 실시예로, 가이드레일(60)은 레그(20)의 기둥(22)과 별도로 형성되는 것도 가능하다.

일 실시예에서, 차단판(70)은 양 측면이 가이드레일(60)에 결합되어, 스퍼드캔(30)에 승강 가능하게 설치되며, 스퍼드캔(30)의 상면으로 이동된 상태에서 해저 토사가 스퍼드캔(30)의 상면으로 유입되는 것을 차단하여 토양 압력을 감소시킨다.

차단판(70)들은 스퍼드캔의 기능을 수행하기 위한 부재들(34)을 보호할 수 있도록 둘러싸는 위치에 배치될 수 있다. 부재들(34)은 예를 들어, 바라이트 등의 머드를 공급하기 위한 배관, 워터젯팅을 위한 배관, 압력 등을 측정하는 센서부의 신호들을 전송받거나 전력을 공급하는 케이블 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

차단판(70)은 레그(20)의 기둥(22)들 사이에서 상하 방향으로 이동되도록 제공될 수 있다. 도시된 예에서, 차단판(70)들은 사각평판으로 이루어져 있으나, 곡면 등으로 변형될 수도 있다.

일 실시예에서, 구동부(80)는 스퍼드캔(30) 또는 차단판(70)에 설치되어, 차단판(70)을 가이드레일(60)을 따라 승강시킨다. 구동부(80)는 유압실린더, 랙/피니언기어 등으로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

일 실시예에서, 차단판(70)이 스퍼드캔(30)에 격납될 수 있도록, 스퍼드캔(30)에는 하우징(32) 내에 격납고(36)가 마련된다. 하우징(32)의 상면에는 차단판(70)이 격납고(36)로부터 반출될 수 있도록 반출공(32a)이 관통될 수 있다.

일 실시예에서, 차단판(70)은 구동부(80)에 의해 승강되어, 격납고(36)에 격납되거나, 반출공(32a)을 통해 격납고(36)에서 반출되어 스퍼드캔(30)의 상부로 이동될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 차단판(70)이 스퍼드캔(30)의 상부 측으로 이동한 것을 보여주는 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물의 작용 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5의 도시와 같이, 차단판(70)은 스퍼드캔(30)의 해저 침투시 스퍼드캔(30)의 상부 측으로 이동되어 스퍼드캔(30)의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단한다.

이에 따라, 스퍼드캔(30)의 상면측에 작용하는 토양 압력을 줄여, 스퍼드캔(30)의 상면 구조물의 구조적 손상을 방지하고, 스퍼드캔(30) 상면측에 연결되는 부재들(34), 예를 들어 스퍼드캔의 기능을 위한 각종 파이프나 케이블 등의 손상을 방지할 수 있다.

반대로, 스퍼드캔(30)의 추출시에는 스퍼드캔(30)과 해저 토양과의 마찰을 줄이기 위해, 도 6의 도시와 같이 차단판(70)을 격납고(36) 안으로 매립시킬 수 있다.

일 실시예에서, 차단판(70)에는 다수의 구멍(72)이 관통될 수 있다. 차단판(70)에 형성된 구멍들(72)은 차단판(70)이 스퍼드캔(30) 상부로 구동되어 해수에 노출된 상태에서, 조류에 의한 하중을 줄이며, 또한 해저에 매립된 상태에서 차단판(70)을 통과하는 토사의 입경을 제한하여, 토양 압력을 줄일 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 32a: 반출공
34: 부재 36: 격납고
40: 라이저 파이프 50: 해저
60: 가이드레일 70: 차단판
72: 구멍 80: 구동부
100: 해양구조물

Claims (5)

1. 본체;
   상기 본체에 대해 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 본체를 지지하는 레그;
   상기 레그의 하단부에 구비되어 해저에 고정되는 스퍼드캔; 및
   상기 스퍼드캔에 승강 가능하게 설치되고, 상기 스퍼드캔의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단하여 토양 압력을 감소시키는 차단판;을 포함하고,
   상기 스퍼드캔의 내부에는 상기 차단판이 격납되는 격납고가 마련되고, 상기 스퍼드캔의 상면에는 상기 차단판이 상기 격납고로부터 반출될 수 있도록 반출공이 관통되고, 상기 스퍼드캔의 해저 침투 시 상기 차단판은 상기 반출공을 통해 상기 격납고로부터 상기 스퍼드캔의 상부 측으로 이동되어 상기 스퍼드캔의 상면으로 해저 토사가 유입되는 것을 차단하는 해양구조물.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 레그의 기둥들에 상하 방향으로 형성되어 상기 차단판의 승강을 가이드하는 가이드레일; 및
   상기 차단판을 상기 가이드레일을 따라 승강시키는 구동부를 더 포함하는, 해양구조물.
3. 삭제
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 차단판은,
   상기 스퍼드캔의 추출시 해저 토양과의 마찰을 줄이기 위해 상기 격납고로 매립되는, 해양구조물.
5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 차단판은,
   조류에 의한 하중을 줄이고, 상기 차단판을 통과하는 토사의 입경을 제한하도록, 다수의 구멍이 관통되는, 해양구조물.

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