KR101901817B1 - Vortex induced motion reduction device for marine floating body - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 해양 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 해양 구조물에 부가되어 조류에 의해 발생되는 해양 구조물의 진동을 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ocean structure, and more particularly, to an apparatus that can be added to an offshore structure to prevent vibration of an offshore structure caused by algae.
해양 석유/가스 시추 및 생산을 위한 작업에는 "리그(rig)"로 불리는 선박 또는 플랫폼인 해양 구조물이 준비된다. 이러한 해양 구조물은 시추, 생산 및 저장 장비와 작업자 거주설비 등 상부 구조물이 갑판에 설치된다.Work for offshore oil / gas drilling and production is prepared for marine structures, which are ships or platforms called "rigs". These offshore structures are installed on the deck, with superstructures such as drilling, production and storage equipment and operator residences.
그리고, 해양 구조물인 플랫폼은 고정형 플랫폼과 부유형 플랫폼 중 어느 하나가 이용된다.The platform, which is an offshore structure, is either a fixed platform or a negative platform.
고정형 플랫폼은 해저면에 직접 또는 간접적으로 배치되는 지지각에 의하여 해저면에 고정된다. 이러한, 고정형 플랫폼은 비교적 안정된 반면에, 볼드페이트(Baldpate) 타워라고 불리는 소위 컴플라이언트 파일드 타워(compliant piled tower: CPT)가 1648 피트(약 500 m)의 깊이에도 설치될 수 있으나 일반적으로 비교적 얕은 수심, 즉 약 500 피트(약 152 m)의 깊이에 제한적으로 설치된다.The fixed platform is fixed to the seabed by a supporting angle which is placed directly or indirectly on the seabed. While these fixed platforms are relatively stable, so-called compliant piled towers (CPTs), referred to as Baldpate towers, may be installed at depths of 1648 feet (about 500 m), but are generally relatively shallow Limited to a depth of about 500 feet (about 152 m).
반면에, 부유형 플랫폼은 전형적으로 약 500 피트(약 152 m) 이상의 수심에 사용되며, 해저면에 고정된 계류라인에 의하여 또는 플랫폼의 일측 또는 양측에 배치된 동력 스러스터에 의하여 유정지(well site) 상에서 위치가 고정된다. 부유형 플랫폼은 바람이나 해양조건에 따라 움직이므로 설치 작업이 복잡하나, 실질적으로 부유형 플랫폼이 고정형 플랫폼보다 더 깊은 수심에 설치될 수 있고 이동이 가능하여 다른 유정지로 이동하기 쉽다는 이점이 있다. 이러한, 부유형 플랫폼은 드릴쉽(drill ship), 반잠수형(semi-submersible) 플랫폼 및 스파(spar)형 플랫폼, 텐션-레그형 플랫폼(tension-leg platform: TLP) 등을 포함한다.On the other hand, subtype platforms are typically used at depths of more than about 500 feet (about 152 m) and can be suspended by a mooring line fixed to the seafloor, or by a power thruster located on one or both sides of the platform site). Subtype platforms have the advantage of being complicated to install due to wind or marine conditions, but the subtype platforms can be installed at deeper depths than the fixed platform and are easily transportable to other wells. Such subtype platforms include drill ship, semi-submersible platform and spar platform, tension-leg platform (TLP), and the like.
도 1에는 깊은 흘수로 와류유발운동이 발생되는 종래의 심흘수 반잠수형 플랫폼의 사시도를 나타내었다. 도 1을 참조하면, 갑판(10) 및 상부 구조물(12)을 지지하는 4개의 칼럼(column: 20)이 수직하게 설치되고 인접하는 4개의 칼럼(20)을 상호 연결하는 폰툰(pontoon: 30)이 설치된다. 폰툰(30)은, 수면 아래 물속에 잠기어 칼럼(20)의 상부, 갑판(10) 및 상부 구조물(12)을 수면 위로 유지할 수 있는 부력을 제공하기 위한 것이다.FIG. 1 is a perspective view of a conventional deep-sea semi-submersible platform in which a vortex-induced motion is generated at a deep draft. 1, four
이하에서는, 부유형 플랫폼에 속하는 심흘수 반잠수형 플랫폼을 예로 들어 설명하기로 한다. 심흘수 반잠수형 플랫폼은, 상부 구조물이 설치된 갑판의 하부를 지지하는 복수의 칼럼(column)과, 복수의 칼럼 중 인접한 칼럼을 상호 연결하는 폰툰(pontoon)을 포함한다. 여기에서, 폰툰은 해수에 잠기어 소정 크기의 부력을 제공한다.Hereinafter, the deep sea half submersible platform belonging to the negative type platform will be described as an example. The deep semi-submersible platform includes a plurality of columns supporting a lower portion of a deck on which the superstructure is installed, and a pontoon interconnecting adjacent columns among the plurality of columns. Here, the pontoon is submerged in seawater and provides buoyancy of a predetermined size.
한편, 와류유발운동은 비교적 일정한 속도의 조류가 해양 구조물의 칼럼에 입사될 때 칼럼 후방에 발생하는 주기적인 와류 쉐딩에 의해 조류의 입사방향과 직각 방향으로 외력이 구조물에 작용하여 발생하는 운동을 말한다. 웨이브 파티클 모션(wave particle motion)이 상대적으로 큰 해수면 근처에서는 입사하는 조류를 파입자 운동이 교란하여 와류유발운동에 의한 진동이 상쇄되므로 비교적 낮은 흘수를 갖는 칼럼의 경우에 와류유발운동이 큰 문제가 되지 않는다.On the other hand, the vortex induction motion refers to the motion generated by external force acting on the structure at a direction perpendicular to the incidence direction of the algae by periodic vortex shedding occurring behind the column when a relatively constant velocity algae is incident on the column of an offshore structure . In the case of a wave column motion with a relatively low draft, vortex induced motion is a major problem because the wave particle motion is disturbed by the wave motion, It does not.
그러나, 40m 이상의 심흘수의 복수의 칼럼을 갖는 해양 구조물의 경우 파입자 운동의 크기가 작아 입사하는 조류를 거의 교란하지 못하므로 조류에 의한 진동이 발생되어 전체 해양 구조물의 운용 효율을 저하시키게 된다.However, in the case of an offshore structure having multiple columns at a depth of 40 m or more, the size of the wave particle motion is so small that it can hardly disturb the incoming algae, so that the vibration due to the algae is generated and the operation efficiency of the entire offshore structure is lowered.
한편, 심흘수 반잠수형 플랫폼의 경우, 복수의 칼럼이 길고 가느다란 형상으로 형성되므로 조류에 의해 와류유발운동(Vortex Induced Motion)이 일어나기 쉽다. 따라서, 심흘수 반잠수형 플랫폼의 경우에 조류에 의한 진동이 발생되어 전체 플랫폼의 균형과 안정성 측면에서 제어가 용이하지 않은 문제점이 생기게 된다. On the other hand, in the case of the deep water semi-submersible platform, since a plurality of columns are formed in a long and slender shape, a vortex induced motion is apt to occur by algae. Therefore, in the case of the semi-submersible platform at deep draft, the vibration due to the algae is generated, which makes it difficult to control in terms of the balance and stability of the entire platform.
또한, 와류유발운동에 의해 무어링라인(mooring line; 계류 라인), 라이저(Riser)의 피로수명에 악영향을 미치는 문제도 생기게 된다.In addition, the vortex-induced motion causes a problem that adversely affects the fatigue life of the mooring line and the riser.
본 발명의 일 목적은, 해양구조물의 칼럼에 부가되어, 조류 등에 기인하여 해양구조물에 발생되는 와류 및 와류유발운동의 영향을 감소시킬 수 있는 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치를 제공하는 것에 있다. It is an object of the present invention to provide an apparatus for reducing the vortex-induced movement of an offshore structure which can be added to a column of an offshore structure to reduce the influence of vortex and vortex- have.
또한, 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described subject matter, and another subject (s) not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description .
상술한 본 발명이 "해결하고자 하는 과제"의 해결 수단으로서, As a means for solving the problem to be solved by the present invention described above,
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치는, 해상에 설치된 해양구조물에 발생하는 와류를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 해양구조물 하부를 지지하는 적어도 하나의 칼럼; 및 칼럼의 외측 일부분에 설치되는 와류저감유닛; 을 포함하고, 와류저감유닛은, 칼럼의 외주면에 배치되는 드럼; 및 드럼의 외측으로 연장되어 칼럼에 입사하는 조류의 흐름을 유도하여 설정된 방향으로 보내는 플레이트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 포함한다. An apparatus for reducing vortex-induced movement of an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention includes: at least one column for supporting a lower portion of an offshore structure; And a vortex abatement unit installed at an outer portion of the column; Wherein the vortex reduction unit comprises: a drum disposed on an outer peripheral surface of the column; And a plate extending outwardly of the drum to guide the flow of algae incident on the column and to transmit the flow in a predetermined direction; And < RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
또한, 다른 실시예로서, 칼럼의 외주면 일부분에 설치되거나 칼럼의 외주면을 감싸도록 설치되며 드럼이 이동가능하게 결합되고, 칼럼에 입사하는 조류에 대응하여 드럼을 칼럼의 외주면을 따라 이동시키는 레일; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a rail system comprising: a rail installed on a part of an outer circumferential surface of a column or installed to surround an outer circumferential surface of the column and movably coupled to the drum, and moving the drum along an outer circumferential surface of the column, The method may further include the step of:
또한, 다른 실시예로서, 레일로부터 분기되고 칼럼의 외주면을 따르는 분기레일;이 더 구비됨으로써, 드럼을 분기레일 또는 레일을 따라 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다. Further, as another embodiment, it is possible to further include an embodiment in which the drum can be moved along the branch rail or the rail by further including a branch rail branched from the rail and along the outer circumferential surface of the column.
또한, 다른 실시예로서, 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어, 드럼이 레일이나 분기레일을 따라 이동이 가능하도록 드럼에 구동력을 제공하는 구동기; 및 구동기의 작동을 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다. Further, as another embodiment, a driver that is added to the inside or the outside of the drum to provide a driving force to the drum so that the drum can move along the rails or the branch rails; And a control unit for controlling the operation of the driving unit.
또한, 다른 실시예로서, 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어, 드럼의 위치를 측정하기 위한 위치센서; 를 더 구비하며, 위치센서는 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다. Further, as another embodiment, a position sensor may be added to the inside or the outside of the drum to measure the position of the drum; And the position sensor may be controlled by a control unit.
또한, 다른 실시예로서, 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어, 칼럼의 주위를 유동하는 조류의 유속 또는 유압을 측정하는 센서; 를 더 구비하며, 센서는 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 실시예를 더 포함할 수 있다. Further, as another embodiment, a sensor added to the inside or the outside of the drum to measure the flow velocity or hydraulic pressure of the algae flowing around the column; And the sensor may be controlled by a control unit.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the " Detailed Description of the Invention "and the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention and the manner of achieving them will be apparent by reference to various embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시하는 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited to the configurations of the embodiments described below, but may be embodied in various other forms, and each embodiment disclosed in this specification is intended to be illustrative only, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
이상과 같은 구성을 갖는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치에 의하면, 해양구조물의 칼럼에 부가되어, 조류 등에 기인하여 해양구조물에 발생되는 와류 및 와류유발운동의 영향을 감소시킬 수 있는 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치가 제공될 수 있다. According to the apparatus for reducing the vortex-induced movement of an offshore structure according to the preferred embodiment of the present invention having the above-described structure, the vortex and vortex generated in the offshore structure due to algae or the like are added to the column of the offshore structure, An apparatus for reducing the vortex-induced movement of an offshore structure that can reduce the effects of induced movement can be provided.
도 1은 종래 기술에 의한 반잠수형 해양플랫폼 또는 해양구조물을 나타낸 사시도이다.
도 2는 해상에 부유하는 해양구조물에 작용하는 조류 및 조류에 의한 와류유발운동의 작용방향을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치가 칼럼에 부가된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치 및 레일이 칼럼에 부가된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 드럼의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
Figure 1 is a perspective view of a semi-submerged offshore platform or an offshore structure according to the prior art.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the direction of action of the vortex-induced motion by the algae and algae acting on marine structures floating on the sea.
3 is a perspective view showing a state where an apparatus for reducing vortex-induced movement of an offshore structure is added to a column according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an apparatus and a rail for reducing vortex-induced movement of an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
5 is a block diagram conceptually showing the configuration of a drum according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before describing the present invention in detail, terms and words used herein should not be construed as being unconditionally limited in a conventional or dictionary sense, and the inventor of the present invention should not be interpreted in the best way It is to be understood that the concepts of various terms can be properly defined and used, and further, these terms and words should be interpreted in terms of meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used herein are used only to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, It should be noted that this is a defined term.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.Furthermore, in this specification, the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise, and it should be understood that they may include singular do.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Where an element is referred to as "comprising" another element throughout this specification, the term " comprises " does not exclude any other element, It can mean that you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Further, when it is stated that an element is "inside or connected to" another element, the element may be directly connected to or in contact with the other element, A third component or means for fixing or connecting the component to another component may be present when the component is spaced apart from the first component by a predetermined distance, It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, it should be understood that there is no third component or means when an element is described as being "directly connected" or "directly connected" to another element.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately", or "neighboring to" and "directly adjacent to" .
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "other side", "first", "second" Is used to clearly distinguish one element from another element, and it should be understood that the meaning of the element is not limited by such term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.It is also to be understood that terms related to positions such as "top", "bottom", "left", "right" in this specification are used to indicate relative positions in the drawing, Unless an absolute position is specified for these positions, it should not be understood that these position-related terms refer to absolute positions.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.Furthermore, in the specification of the present invention, the terms "part", "unit", "module", "device" and the like mean a unit capable of handling one or more functions or operations, Or software, or a combination of hardware and software.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In this specification, the same reference numerals are used for the respective components of the drawings to denote the same reference numerals even though they are shown in different drawings, that is, the same reference numerals throughout the specification The symbols indicate the same components.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to the present specification, the size, position, coupling relationship, and the like of each constituent element of the present invention may be partially or exaggerated or omitted or omitted for the sake of clarity of description of the present invention or for convenience of explanation May be described, and therefore the proportion or scale may not be rigorous.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.Further, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is considered to be unnecessarily blurring the gist of the present invention, for example, a known technology including the prior art may be omitted.
도 1은 종래 기술에 의한 반잠수형 해양플랫폼 또는 해양구조물을 나타낸 사시도이다.Figure 1 is a perspective view of a semi-submerged offshore platform or an offshore structure according to the prior art.
도 1을 참조하면, 갑판(10) 및 상부 구조물(12)을 지지하는 4개의 칼럼(column: 20), 인접하는 4개의 칼럼(20)을 상호 연결하는 폰툰(pontoon: 30)이 나타나 있으며, 각 구성요소 및 도 1 전체에 대한 상세한 설명은 이미 [발명의 배경이 되는 기술] 란에 기술한 바 있으므로, 반복되는 설명은 생략한다. 1, there are shown four
도 2는 해상에 부유하는 해양구조물에 작용하는 조류 및 조류에 의한 와류유발운동의 작용방향을 나타낸 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram showing the direction of action of the vortex-induced motion by the algae and algae acting on marine structures floating on the sea.
도 2를 참조하면, 도면의 좌측에 우측을 향하는 화살표(C)가 나타나 있으며, 도면의 우측에는 칼럼(50)과, 폰툰(60)을 포함하는 구조물이 나타나 있고, 상기 구조물에 겹쳐진 화살표(M)가 나타나 있다. 2, a right side arrow C is shown on the left side of the drawing, and a
도 2에서, 화살표(C)의 방향은 바닷물의 흐름, 즉 조류(C)의 방향을 나타낸 것이다.In Fig. 2, the direction of the arrow C indicates the flow of seawater, that is, the direction of the alga (C).
상기 구조물은 해양구조물의 갑판 및 상부구조물(미도시)을 지지하는 칼럼(50)과 각 칼럼의 하부를 잇는 동시에 갑판 및 상부구조물을 수면 위로 부양시키는 부력을 발생시키는 폰툰(60)을 포함한다.The structure includes a
이때, 화살표(C)와 같은 방향의 조류(C)가, 상기와 같은 구조의 해양구조물에 작용하면, 화살표(M)의 방향으로 와류유발운동이 발생하게 된다. 여기에서, 화살표(M)의 방향은, 조류의 방향을 나타내는 화살표(C)에 직교하는 선의 방향으로 보면 되며, 화살표(M)는 와류유발운동 작용 방향(M)을 의미한다.At this time, if the algae C in the same direction as the arrow C acts on the offshore structure having the above-described structure, the vortex inducing motion occurs in the direction of the arrow M. Here, the direction of the arrow M is viewed in the direction of the line perpendicular to the arrow C indicating the direction of the alga, and the arrow M means the direction of the vortex-induced action M.
또한, 와류유발운동의 발생에 대하여 더 자세히 설명하면, 칼럼(50)에 입사된 조류(C)가 상기 칼럼(50) 주위에서 유동 박리됨에 따라 주기적인 와류 쉐딩 또는 카르만 와류가 발생하게 된다. 그리고, 상기 와류 쉐딩 또는 카르만 와류에 의해 해양구조물에는 와류유발운동이 생기게 되고, 또한, 해양구조물에 연결된 무어링라인 또는 라이저의 피로수명에 악영향을 미치게 되는 문제가 더 생길 수 있다.The occurrence of the vortex-induced motion will be described in more detail. Periodic vortex shedding or Karman vortex occurs as the alga (C) incident on the
상술한 것과 같은 이유 때문에 상기 와류 쉐딩 또는 카르만 와류를 저감시킬 수 있는 구조 및 장치가 해양구조물 또는 해양플랫폼에 적용될 필요가 생기게 된다.There arises a need to apply structures and devices capable of reducing the vortex shedding or the Karman vortex to an offshore structure or a marine platform for the same reason as described above.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치가 칼럼에 부가된 상태를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view showing a state where an apparatus for reducing vortex-induced movement of an offshore structure is added to a column according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치는, 해상에 설치된 해양구조물에 발생하는 와류를 감소시키기 위한 장치로서, 해양구조물의 하부를 지지하는 적어도 하나의 칼럼(70); 및 칼럼(70)의 외측 일부분에 설치되는 와류저감유닛; 을 포함하고, 와류저감유닛은, 칼럼(70)의 외주면에 배치되는 드럼(100); 및 드럼(100)의 외측으로 연장되어 상기 칼럼(70)에 입사하는 조류(C)의 흐름을 유도하여 설정된 방향으로 보내는 플레이트(150); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 상기에 열거된 구성요소들 각각에 대하여 상세한 설명을 부가한다.Referring to FIG. 3, an apparatus for reducing vortex-induced movement of an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention is an apparatus for reducing eddy currents generated in a marine structure installed on the sea, At least one column (70); And a puddle abatement unit installed at an outer portion of the column (70); , The vortex reduction unit comprising: a drum (100) disposed on an outer circumferential surface of the column (70); And a plate (150) extending outwardly of the drum (100) and guiding the flow of the alga (C) incident on the column (70) in a predetermined direction; And a control unit. Hereinafter, detailed description will be given of each of the components listed above.
칼럼(70)은, 상부 구조물이 설치된 갑판의 하부를 지지하기 위한 구조물이다. 본 발명에 첨부된, 도 3 및 도 4에는 칼럼(70)이 원통형인 것으로 도시되었으나, 이는 칼럼(70)의 한 가지 실시형태를 기준삼아 상기 칼럼(70)을 나타내기 위한 개념적 도시형태일 뿐으로, 본 발명의 기술적 사상을 따르는 본 발명의 실시에 있어서, 상기 칼럼(70)이 반드시 원통형으로만 구현되어야 하는 것으로 한정하기 위한 것이 아님을 유의하기 바란다. 본 발명의 기술적 사상을 따르는 실시에 있어서, 상기 칼럼(70)의 형태는 크게 중요한 것이 아님을 유의하여야 할 것이다.The
드럼(100)은, 해양플랫폼 또는 해양구조물의 칼럼(70)의 표면 또는 외주면의 일부분에 부가되며, 이하에 기술되는 플레이트(150)가 상기 칼럼(70)의 외주면에 인접하여 배치되도록 부가되는 구조물이다. The
플레이트(150)는, 칼럼(70)에 입사된 조류(C)가 상기 칼럼(70)의 표면 또는 외주면을 따라 흐르다가 상기 칼럼(70)으로부터 유동 박리되며 생겨나는 와류의 발생을 방지하기 위하여 부가되는 구성요소로서, 드럼(100)의 외측으로 연장되어 상기 칼럼(70)에 입사하는 조류(C)의 흐름을 유도하여 설정된 방향으로 보내는 작용을 한다. The
여기에서, 설정된 방향이라 함은 조류가 칼럼에 입사되는 부분을 전방으로 볼 때, 상기 조류를 칼럼의 후미 방향으로 유도함을 의미한다. 또한, 실시 목적 또는 환경에 따라서는 상기 설정된 방향이 조정될 수도 있을 것이다.Here, the set direction means that the algae are guided in the rear direction of the column when the algae are viewed forward from a part incident on the column. In addition, the set direction may be adjusted depending on the purpose of execution or environment.
여기에서, 상기 플레이트(150)는 직물 또는 고무 등과 같이 연성을 가진 재질로 형성되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 연성 재질의 판은 중성부력을 갖는 것이 좋으나, 하부는 무겁게 하고, 상부는 부력을 갖게 하여 조류에 의해 과도하게 형상이 변하는 것을 방지할 수도 있겠다.Here, it is preferable that the
또한, 상기 드럼(100)이 이동될 때에는, 상기 플레이트(150)가 상기 드럼(100)의 내부에 수납된 채로 있다가, 상기 드럼이 지정된 위치로 이동된 후에 상기 플레이트(150)가 상기 드럼(100)의 외부로 펼쳐지도록 구현될 수도 있다.When the
또한, 상기 드럼(100)을 이동시키기 위하여, 레일(80) 및 분기레일(90)이 칼럼(70) 상에 배치될 수 있는데, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명할 것이다.Further, in order to move the
또한, 실시 목적 또는 환경 등에 따라서는 상기 드럼(100)의 내부 또는 외부에 구동기(110), 센서부(130) 및 제어부(140)가 더 구비될 수도 있으며, 이 구성요소들에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 설명할 것이다. The
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치 및 레일이 칼럼에 부가된 상태를 나타낸 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view illustrating an apparatus and a rail for reducing vortex-induced movement of an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치 및 레일은, 도 3에 나타낸 것과 같은 구성과 비교하여 볼 때, 레일(80) 및 분기레일(90)이 부가되고, 플레이트(150)는 도시되지 않은 형태이다. 이하, 상기에 열거된 구성요소 각각에 대하여 상세한 설명을 부가한다.Referring to FIG. 4, an apparatus and a rail for reducing the vortex-induced movement of an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention, as compared to the configuration shown in FIG. 3, (90) is added, and the plate (150) is not shown. Hereinafter, a detailed description will be added to each of the components listed above.
칼럼(70), 드럼(100) 및 플레이트(150)에 관한 설명은 도 3에 관한 설명에서 이미 하였으므로, 여기에서는 생략한다. 다만, 도 4의 도시에서는 도 3의 도시에 비하여 레일(80) 및 분기레일(90)이 추가되었음을 분명히 보여주기 위하여 플레이트(150)가 도시되지 않은 것임을 유의하기 바란다. 도 4의 실시예는 플레이트(150)를 생략하는 것이 아닌, 플레이트(150)가 도시되지 않은 것 뿐 임을 유의하여야 할 것이다.The description of the
레일(80)은, 드럼(100)을 칼럼(70)의 표면을 따라 이동시키기 위한 목적으로 칼럼(70)의 외주면을 따라 설치된다. 도 4에 도시된 실시예에는 상기 레일(80)이 칼럼(70)의 수평방향으로 설치되는 것처럼 도시되어 있으나, 상기 레일(80)이 설치되는 방향이 반드시 칼럼(70)의 수평방향인 것으로 한정되는 것은 아니다. 실시 목적 또는 환경 등에 따라 상기 레일(80)이 도 4의 도시와는 다른 방향으로 설치될 수도 있을 것이다.The
분기레일(90)은, 상기 칼럼(70)의 외주면을 따르되, 상기 레일(80)로부터 분기되도록 설치되는 레일로서, 드럼(100)을 상기 레일(80)과는 다른 방향으로도 이동시킬 수 있도록 설치되는 것이다. 도 4에는 상기 분기레일(90)이 상기 레일(80)과 직교하여 칼럼(70)의 수직방향으로 설치되는 것처럼 도시되어 있으나, 이는 상기 분기레일(90)이 반드시 칼럼(70)의 수직방향으로 설치되어야만 하는 것으로 한정하기 위한 것이 아니다. 실시 목적 또는 환경 등에 따라 상기 분기레일(90)이 도 4의 도시와는 다른 방향으로 설치될 수도 있을 것이다.The
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 드럼의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram conceptually showing the configuration of a drum according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 드럼(100)은, 구동기(110), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다. 이하, 상기에 열거된 구성요소 각각에 대하여 상세한 설명을 부가한다.Referring to FIG. 5, a
구동기(110)는, 레일(80) 또는 분기레일(90)을 따라 드럼(100)을 이동시킴에 있어, 상기 드럼(100)에 구동력을 제공하기 위한 목적으로 구비된다. 이때, 구동기(110)의 회전수를 측정하는 인코더가 구동기(110)와 일체형으로 구비될 수도 있을 것이다. 물론, 인코더가 구동기(110)의 외측에 별도로 존재하게 구현될 수도 있겠으나, 본 발명이 실시되는 환경의 특수성을 고려할 때, 구동기(110) 및 인코더가 일체형으로 구비되는 편이 보다 용이하게 구현될 수 있을 것으로 짐작된다.The
또한, 구동기(110) 설치의 다른 목적으로는, 플레이트(150)를 드럼(100) 내부에 수납하거나 움직일 수 있도록 구현되는 실시예의 경우, 그에 필요한 동력 제공의 목적도 함께 가질 수 있겠다.Another object of the installation of the
센서부(130)에는, 본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나 이상의 센서가 구비될 수 있다. The
제어부(140)는, 구동기(110)의 제어와 드럼(100) 및 센서부(130)에 구비되는 각종 센서류의 제어 및 측정 데이터 획득을 위한 목적으로 구비된다. 여기에서, 각종 센서류에는 상기 드럼(100)의 위치를 측정할 수 있는 위치센서, 드럼(100) 및 칼럼(70)의 주위를 유동하는 조류의 유속을 측정할 수 있는 센서, 상기 조류로 인한 유압을 측정할 수 있는 센서 등을 함께 일컫는 것이다. The
또한, 제어부(140)에 통신 기능이 더 부가되는 것이 바람직할 것이다. 제업부(140) 또는 드럼(100)에 통신 기능이 부가되는 이유는 상기 센서부(130)를 통하여 측정한 드럼(100)의 위치, 조류의 유속 또는 유압 등의 정보와 구동기(110)에서 인코딩된 구동기(110) 회전량 관련 정보 등을 드럼(100)의 외부로 전송하여 처리하는 것이 본 발명의 실시, 나아가 해양구조물의 운용에 더욱 유리하게 작용할 수도 있기 때문이다.Further, it is preferable that the
또한, 도 5를 포함한 본 발명의 도면들에는 도시되지 않았지만, 드럼(100) 및 구동기(110), 센서부(130), 제어부(140)의 작동에 필요한 전원을 공급하는 전원장치가 더 필요하다. 상기 전원장치는 밧데리의 형태로 드럼(100)의 내부에 구비되는 형태로 구현될 수도 있으며, 별도의 외부 전원장치를 구비하여 상기 외부 전원장치로부터 드럼(100)으로 전원선을 통하여 전원을 공급하는 형태로 구현될 수도 있을 것이다. 이때, 상기 외부 전원장치의 한 형태로, 태양광패널을 해양구조물의 갑판 위 또는 칼럼(70)에 구비하고 상기 태양광패널로부터 드럼(100)까지 전원선을 연결하여 드럼(100) 및 그 구성요소들에 전원을 공급하는 형태를 예로 들 수 있다. 상기 외부 전원장치의 한 예로, 태양광패널을 들었지만 실시 목적 또는 환경에 따라, 다른 전원장치가 적용될 수도 있을 것이다.Although not shown in the drawings of the present invention including FIG. 5, a power supply unit for supplying power required for operation of the
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be embodied in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to be a complete description of the present invention, It is to be understood that only those of ordinary skill in the art are provided for a complete disclosure of the scope of the present invention and that the present invention is only defined by the claims of the claims.
10 : 갑판
12 : 상부 구조물
20 : 칼럼
30 : 폰툰
50 : 칼럼
60 : 폰툰
70 : 칼럼
80 : 레일
90 : 분기레일
100 : 드럼
110 : 구동기
130 : 센서부
140 : 제어부
150 : 플레이트
C : 조류
M : 와류유발운동 작용 방향10: Deck
12: Superstructure
20: Column
30: The pontoon
50: Column
60: pontoon
70: Column
80: Rail
90: branch rail
100: Drums
110:
130:
140:
150: Plate
C: Birds
M: direction of vortex-induced motion
Claims (6)
상기 해양구조물 하부를 지지하는 적어도 하나의 칼럼;
상기 칼럼의 외측 일부분에 설치되어 조류에 기인하여 상기 해양구조물에 발생되는 와류 및 와류유발운동을 감소시키는 와류저감유닛; 을 포함하고,
상기 와류저감유닛은,
상기 칼럼의 외주면에 배치되는 드럼; 및
직물 또는 고무 등과 같이 연성을 가진 재질로 형성되는 것이고, 연성 재질의 판은 중성부력을 갖는 것이고, 하부는 부력에 저항하며 상부는 부력을 갖게 하여 조류에 의해 형상이 변하는 것을 방지하며, 상기 드럼이 이동될 때에는 플레이트가 상기 드럼의 내부에 수납된 채로 있다가, 상기 드럼이 지정된 위치로 이동된 후에 상기 플레이트가 상기 드럼의 외부로 펼쳐지도록 구현되어, 상기 드럼의 외측으로 연장되어 상기 칼럼에 입사하는 조류의 흐름을 유도하여 설정된 방향으로 보내는 플레이트;
상기 칼럼의 외주면 일부분에 설치되거나 상기 칼럼의 외주 면을 감싸도록 설치되며 상기 드럼이 이동 가능하게 결합되고, 상기 칼럼에 입사하는 조류에 대응하여 상기 드럼을 상기 칼럼의 외주면을 따라 이동시키는 레일;
상기 레일로부터 분기되고 상기 칼럼의 외주면을 따르는 분기레일;이 더 구비됨으로써,
상기 드럼을 상기 분기레일 또는 상기 레일을 따라 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하며,
상기 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어,
상기 드럼이 상기 레일이나 상기 분기레일을 따라 이동이 가능하도록 상기 드럼에 구동력을 제공하는 구동기; 및
상기 구동기의 작동을 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치.An apparatus for reducing eddy currents in an offshore structure,
At least one column supporting the underside of the ocean structure;
A vortex reduction unit installed at a part of the column to reduce vortex and vortex induced motion caused by algae in the offshore structure; / RTI >
Wherein the vortex reduction unit comprises:
A drum disposed on an outer circumferential surface of the column; And
The plate of soft material has a neutral buoyancy, the bottom is resistant to buoyancy, and the buoyancy is provided at the top to prevent the shape from changing by algae, and the drum Wherein the plate is housed in the drum when the plate is moved and then the plate is unfolded out of the drum after the drum is moved to a designated position so that the plates extend outwardly of the drum, A plate for guiding the flow of the algae in a predetermined direction;
A rail installed on a part of the outer circumferential surface of the column or installed to surround the outer circumferential surface of the column and movably coupled to the drum and moving the drum along the outer circumferential surface of the column in correspondence with the tide entering the column;
And a branch rail branched from the rail and along the outer circumferential surface of the column,
Characterized in that the drum can be moved along the branch rail or the rail,
Which is added to the inside or outside of the drum,
A driver for providing a driving force to the drum to allow the drum to move along the rail or the branch rail; And
Further comprising a control unit for controlling the operation of the driver. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어,
상기 드럼의 위치를 측정하기 위한 위치센서; 를 더 구비하며,
상기 위치센서는 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하며,
상기 드럼의 내부 또는 외부에 부가되어, 상기 칼럼의 주위를 유동하는 상기 조류의 유속 또는 유압을 측정하는 센서; 를 더 구비하며,
상기 센서는 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는, 해양구조물의 와류유발운동 감소를 위한 장치.
The method according to claim 1,
Which is added to the inside or outside of the drum,
A position sensor for measuring the position of the drum; Respectively,
Wherein the position sensor is controlled by the control unit,
A sensor attached to the inside or the outside of the drum to measure the flow velocity or hydraulic pressure of the algae flowing around the column; Respectively,
Characterized in that the sensor is controlled by the control unit.
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---|---|---|---|
KR1020170032040A KR101901817B1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Vortex induced motion reduction device for marine floating body |
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CN113353204A (en) * | 2021-06-29 | 2021-09-07 | 上海交通大学 | Tension leg platform capable of improving vortex-induced motion performance |
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---|---|---|---|---|
KR101475223B1 (en) * | 2013-07-05 | 2014-12-22 | 삼성중공업 주식회사 | Semisubmersible structure |
KR101487286B1 (en) * | 2013-08-16 | 2015-01-30 | 삼성중공업 주식회사 | Semisubmersible structure |
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- 2017-03-14 KR KR1020170032040A patent/KR101901817B1/en active IP Right Grant
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