KR101933974B1 - 액체화물 이송 장치 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물 - Google Patents

액체화물 이송 장치 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체화물 이송 장치를 제공한다. 본 발명의 액체화물 이송 장치는 액체화물이 저장된 카고 탱크와 연결되는 카고 파이프; 상기 카고 파이프를 감싸도록 설치되는 외부 하우징; 및 상기 외부 하우징에 인입되고, 하역 작업시 상기 외부 하우징으로부터 인출되는 플렉시블 호스를 포함할 수 있다.

Description

액체화물 이송 장치 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물{ Apparatus for transferring liquid cargo and floating structure with the same}
본 발명은 액체 화물 이송 장치 및 이를 구비한 액화 천연 가스 운반선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박들 간에 액체 화물을 이송하는 액체 화물 이송 장치 및 이를 구비한 액화 천연 가스 운반선에 관한 것이다.
일반적으로 액체화물의 일례인 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.　액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.
LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.
이러한 부유식 해상 구조물은 LNG와 같은 액체화물을 수송선으로 이동시키기 위한 액체화물 하역장치를 포함하며, 이러한 액체화물 하역장치로는 크게 로딩 암( Loading Arm)과 플렉시블 호스(Flexible Hose)로 나눌 수 있다.
그중 플렉시블 호스 타입은 넓은 작업영역에 적용이 가능하지만 선내에 보관, 이송, 운용하는데 많은 제약 조건이 있다.
특히, 액화 천연 가스를 주고받는 선박들 간격이 플렉시블 호스의 최소 굽힘 반경(min. bending radius)의 2배 이하가 되거나 또는 높이 차가 큰 경우에는 플렉시블 호스의 파손이 우려되고, 액화 천연 가스를 전달받는 선박에 용이하게 연결되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 과제는, 플렉시블 호스의 보관, 이송 그리고 운용이 용이한 액체화물 이송 장치 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액체화물이 저장된 카고 탱크와 연결되는 카고 파이프; 상기 카고 파이프를 감싸도록 설치되는 외부 하우징; 및 상기 외부 하우징에 인입되고, 하역 작업시 상기 외부 하우징으로부터 인출되는 플렉시블 호스를 포함하는 액체화물 이송 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징과 상기 카고 파이프 사이에는 상기 플렉시블 호스가 삽입될 수 있는 수용 공간이 제공될 수 있다.
또한, 상기 플렉시블 호스는 일단에 제공되고, 매니폴드에 연결되는 단부 커넥터; 및 타단에 제공되고, 상기 카고 파이프의 단부에 연결되는 단부 플랜지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징은 상기 플렉시블 호스가 인출되는 출입구를 가지며, 상기 출입구에는 상기 플렉시블 호스의 상기 단부 플랜지가 상기 카고 파이프의 단부에 밀착 연결되도록 상호 고정하는 클램핑 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 클램핑 부재는 반호 형상의 상부 클램프; 반호 형상으로 이루어지며, 상기 상부 클램프와 대향되게 배치되는 하부 클램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클램핑 부재는 상기 상부 클램프 및 상기 하부 클램프가 상기 단부 플랜지를 가압하도록 상기 상부 클램프 및 상기 하부 클램프를 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 클램핑 부재는 상기 단부 플랜지를 향해 오므라들거나 또는 벌어지게 되는 조리개 형태로 동작되는 가동판들을 포함하여, 상기 가동판들이 오므라들면서 상기 단부 플랜지를 상기 카고 파이프의 단부에 밀착 고정할 수 있다.
또한, 상기 클램프 부재에 설치되고 상기 플렉시블 호스에 발생되는 로드를 감지하는 감지 센서; 및 상기 감지 센서로부터 감지 신호를 제공받아 상기 감지 신호가 기설정된 값 이상인 경우 액체화물 이송을 중단시키는 비상정지 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 플렉시블 호스의 보관, 이송 그리고 운용이 용이할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 부유식 액화가스 저장 설비의 액체화물 이송 장치의 제1실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 액체화물 이송 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액체화물 이송 장치의 측단면도이다.
도 4는 액체화물 이송 장치에서 플렉시블 호스가 인출된 상태를 보여주는 측단면도이다.
도 5 및 도 6은 클램핑 부재를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 클램핑 부재의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 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.
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" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 부유식 액화가스 저장 설비의 액체화물 이송 장치의 제1실시예를 보여주는 도면이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명은 부유식 해상 구조물(10)과 액화 천연가스 운반선(20) 간에 사이드 바이 사이드(Side By Side) 방식의 계류를 한 형태이다.
여기서, 부유식 해상 구조물(10)은 부유식 액화물 저장선(FSRU; Floating Storage and Regasification Unit), 또는 액화물 생산설비 및 저장설비(FPSO; Floating Production Storage and Offloading)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 액화물을 저장하는 저장탱크가 설치된 구조물일 수 있다.
해상에서 부유식 해상 구조물(10)과 액화 천연가스 운반선(20)이 서로간의 상대 운동에 대응하면서 액화 천연가스의 이송을 가능하게 하기 위해서는, 이송 수단이 유연성을 가진 소재여야 하므로 본 실시예에서는 극저온 유연성 호스(190)(이하 플렉시블 호스라고 함)를 갖는 액체화물 이송 장치(100)가 사용된다.
부유식 해상 구조물(10)의 선체 측면에는 충돌 방지를 위한 펜더(fender)(19)가 설치될 수 있다.
부유식 해상 구조물(10)의 데크 상부에는 액체화물 이송 장치(100)가 설치된다.
액화 천연가스 운반선(20)은 데크 상부에 카고 탱크(22)와 연결된 카고 파이프(24)가 형성되어 있으며, 이의 끝단에는 매니폴드(26)가 연결되어 있다. 매니폴드(26)는 액체화물 이송 장치(100)의 플렉시블 호스(190)가 연결되는 장치로서, 다양한 QCDC(Quick Connect/Disconnect Coupler)의 적용이 가능하여 갑작스런 안전사고와 같은 비상시에 즉시 대응할 수 있도록 되어 있다.
도시하지 않았지만, 매니폴드(26)는 복수개를 가지며, 이들 각각에 하나씩의 플렉시블 호스(190)가 연결될 수 있다. 또 다른 실시예로서 매니폴드(26)의 수량과 액체화물 이송 장치(100)의 수량은 액화 천연가스의 이송량에 따라 가변 가능하다.
한편, 부유식 해상 구조물(10)에 위치한 액체화물 이송 장치(100)의 플렉시블 호스(190)를 액화 천연가스 운반선(20)으로 이동시키기 위해, 부유식 해상 구조물(10)의 데크 측면에는 긴 리치를 가진 호스 핸들링 크레인(30)이 장착될 수 있다. 호스 핸들링 크레인(30)은 액체화물 이송 장치(100)의 플렉시블 호스(190)를 들어 올려, 긴 리치를 이용하여 건너편에 계류 중인 상기 액화 천연가스 운반선(20)의 매니폴드(26)까지 이동시킨다.
액화 천연가스 운반선(20)의 데크 하부에는 액화 천연가스를 저장하고 있는 카고 탱크(22)가 있으며, 데크의 상부에는 카고 탱크(22)와 연결된 카고 파이프(24)가 배치되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 액체화물 이송 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 액체화물 이송 장치의 측단면도이며, 도 4는 액체화물 이송 장치에서 플렉시블 호스가 인출된 상태를 보여주는 측단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 액체화물 이송 장치(100)는 카고 파이프(110), 외부 하우징(120) 그리고 플렉시블 호스(190)를 포함할 수 있다.
액체화물 이송 장치(100)는 선체의 상갑판상에 고정 설치될 수 있다.
카고 파이프(110)는 부유식 해상 구조물(10)의 하부 카고 탱크(12)와 연결된다(도 1 참조).
외부 하우징(120)은 카고 파이프(110)를 감싸도록 설치된다. 외부 하우징(120)은 플렉시블 호스(190)의 길이와 거의 대응되는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 외부 하우징(120)은 하드한 소재로 이루어질 수 있다. 외부 하우징(120)은 플렉시블 호스(190)가 삽입될 수 있도록 카고 파이프(110) 보다 큰 내경을 갖는 배관 형태로 형상지어질 수 있다. 즉, 외부 하우징(120)의 내부 공간(122)에는 플렉시블 호스(190)가 내장될 수 있다. 도시하지 않았지만, 외부 하우징(120)은 플렉시블 호스(190)의 인입 작업이 용이하도록 길이방향으로 절개부가 제공될 수 있다.
외부 하우징(120)은 플렉시블 호스(190)가 인출되는 출입구(124)를 갖는다. 그리고 출입구(124)에는 클램핑 부재(130)가 설치된다. 클램핑 부재(130)는 플렉시블 호스(190)와 카고 파이프(110)가 연결되도록 상호 고정하는 장치이다.
플렉시블 호스(190)는 외부 하우징(120)의 내부 공간(122)에 인입되고, 하역 작업시 외부 하우징(120)의 출입구(124)로부터 인출될 수 있다. 액체화물의 로딩/언로딩(하역) 작업이 없는 경우에 플렉시블 호스(190)는 외부 하우징(120) 내에 삽입된 상태로 보관될 수 있다.
플렉시블 호스(190)는 선단에 액화가스 운반선(20)의 매니폴드(26)에 연결되는 단부 커넥터(192)를 갖는다. 단부 커넥터(192)는 액화가스 운반선의 매니폴드(26)에 신속하게 결합될 수 있도록 탈착식 커플러(미도시됨)가 적용될 수 있다.
플렉시블 호스(190)는 끝단에 카고 파이프(110)의 단부에 연결되는 단부 플랜지(194)가 제공된다. 단부 플랜지(194)는 플렉시블 호스(190)가 외부 하우징(120)으로부터 인출되었을 때 클램핑 부재(130)에 의해 카고 파이프(110)에 밀착 고정된다. 단부 플랜지(194)와 카고 파이프(110) 사이에는 기밀성을 유지하기 위한 패킹등이 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6은 클램핑 부재를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 및 도 6에서와 같이, 클램핑 부재(130)는 출입구(124)에 인접하게 제공될 수 있다. 클램핑 부재(130)는 플렉시블 호스(190)의 단부 플랜지(194)가 카고 파이프(110)의 단부 외표면에 밀착 연결되도록 고정력을 제공한다.
일 예로, 클램핑 부재(130)는 반호 형상의 상부 클램프(132)와 반호 형상으로 이루어지며, 상부 클램프(132)와 대향되게 배치되는 하부 클램프(134)를 포함할 수 있다. 상부 클램프(132) 및 하부 클램프(134)는 각각의 구동부(136)에 의해 이동되어 단부 플랜지(194)를 가압함으로써 단부 플랜지(194)와 카고 파이프(110) 간의 기밀을 유지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면 액체화물 이송 장치(100)는 감지 센서(140) 및 비상정지 시스템(150)을 포함할 수 있다. 감지 센서(140)는 클램프 부재(130)에 설치되어 플렉시블 호스(190)에 발생되는 로드를 감지한다. 비상정지 시스템(150)은 감지 센서(140)로부터 감지 신호를 제공받아 감지 신호가 기설정된 값 이상인 경우 액체화물 이송을 중단시킨다.
도 7 및 도 8은 클램핑 부재의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8에서와 같이, 클램핑 부재(160)는 단부 플랜지(194)를 향해 오므라들거나 또는 벌어지게 되는 조리개 형태로 동작되는 가동판(162)들을 포함할 수 있다. 가동판(162)들은 단부 플랜지(194) 주변에 등간격으로 배치될 수 있다. 이렇게 배치된 가동판(162)에는 고정판(미도시됨)에 결합되는 회전핀(164)과 회전판(169)에 핀결합되는 이동핀(165)이 제공되며, 회전판(169)이 랙피니언 구동부(미도시됨)에 의해 회전되면, 이동핀(165)이 가이드홈(166)을 따라 이동하면서 가동판(162)이 회전핀(164)을 축으로 회동하게 된다. 즉, 회전판(169)의 정역 회동에 의해 가동판(162)들이 단부 플랜지(194)의 중심을 향해 오므라들거나 또는 반대로 펼쳐지면서 단부 플랜지(194)를 카고 파이프(110)의 단부에 밀착 고정 또는 해제할 수 있게 된다.
상기와 같은 클램핑 부재(160)는 가동판(162)들이 단부 플랜지(194) 둘레를 따라 일정한 간격으로 가압할 수 있기 때문에 플렉시블 호스(190)와 카고 파이프(110) 간의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 부유식 해상 구조물 20 : 액화 천연가스 운반선
100 : 액체화물 이송 장치 110 : 카고 파이프
120 : 외부 하우징
190 : 플렉시블 호스 130 : 마스트

Claims (9)

  1. 액체화물이 저장된 카고 탱크와 연결되는 카고 파이프;
    상기 카고 파이프를 감싸도록 설치되는 외부 하우징; 및
    상기 외부 하우징에 인입되고, 하역 작업시 상기 외부 하우징으로부터 인출되는 플렉시블 호스를 포함하되;
    상기 플렉시블 호스는
    일단에 제공되고, 매니폴드에 연결되는 단부 커넥터; 및
    타단에 제공되고, 상기 카고 파이프의 단부에 연결되는 단부 플랜지를 포함하는 액체화물 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 하우징과 상기 카고 파이프 사이에는 상기 플렉시블 호스가 삽입될 수 있는 수용 공간이 제공되는 액체화물 이송 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은
    상기 플렉시블 호스가 인출되는 출입구를 가지며,
    상기 출입구에는 상기 플렉시블 호스의 상기 단부 플랜지가 상기 카고 파이프의 단부에 밀착 연결되도록 상호 고정하는 클램핑 부재를 더 포함하는 액체화물 이송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재는
    반호 형상의 상부 클램프;
    반호 형상으로 이루어지며, 상기 상부 클램프와 대향되게 배치되는 하부 클램프를 포함하는 액체화물 이송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재는
    상기 상부 클램프 및 상기 하부 클램프가 상기 단부 플랜지를 가압하도록 상기 상부 클램프 및 상기 하부 클램프를 구동시키는 구동부를 더 포함하는 액체화물 이송 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재는
    상기 단부 플랜지를 향해 오므라들거나 또는 벌어지게 되는 조리개 형태로 동작되는 가동판들을 포함하여, 상기 가동판들이 오므라들면서 상기 단부 플랜지를 상기 카고 파이프의 단부에 밀착 고정하는 액체화물 이송 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 클램핑 부재에 설치되고 상기 플렉시블 호스에 발생되는 로드를 감지하는 감지 센서; 및
    상기 감지 센서로부터 감지 신호를 제공받아 상기 감지 신호가 기설정된 값 이상인 경우 액체화물 이송을 중단시키는 비상정지 시스템을 포함하는 액체화물 이송 장치.
  9. 액체 화물 저장소를 가지는 선체; 및
    상기 선체에 제공되는 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 액체 화물 이송 장치를 포함하고,
    상기 액체 화물은 액화 천연 가스(LNG)인 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 운반선.
KR1020170094756A 2017-07-26 2017-07-26 액체화물 이송 장치 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물 KR101933974B1 (ko)

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