KR101988533B1 - 터렛 무어링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 터렛 무어링 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상하로 관통된 선체의 문풀에 설치되는 터렛의 주위로 상기 선체의 회전을 허용하도록 상기 터렛과 선체 사이에 설치되는 베어링 조립체를 구비하고, 상기 베어링 조립체는 상기 선체가 터렛으로부터 회전가능하도록 하중을 지지하는 제1 베어링부 및 제2 베어링부를 포함하고, 상기 제1 베어링부 및 제2 베어링부는 상기 베어링 조립체의 중심축을 기준으로 동심원 상으로 배치되어 상기 제1 베어링부 또는 제2 베어링부 중 어느 하나의 베어링부가 파손 시 다른 하나의 베어링부에 의해 선체가 상기 터렛으로부터 회전 가능하도록 지지되는 터렛 무어링 시스템을 제공할 수 있다.

Description

터렛 무어링 시스템{Turret mooring system}
본 발명은 터렛 무어링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터렛의 주위로 선체의 회전을 허용하도록 하는 베어링 조립체를 구비하는 터렛 무어링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 부유식 원유생산 및 저장설비(FPSO, Floating Production Storage Offloading) 및 부유식 저장설비(FSO, Floating Storage Offloading)와 같은 선박(해양구조물)은 해상의 작업위치에 계류상태를 유지하면서 작업을 수행한다.
이때, 터렛 무어링 시스템(Turret mooring system)은 선박으로부터 내린 체인 등을 해저면에 고정시키는 방식으로 선박을 해상의 작업위치에 계류시킨다. 또, 터렛 무어링 시스템은 파도, 해류, 바람, 너울의 영향이 크고 해상 조건이 열악한 곳에서 선박에 외력이 가해질 때 선박이 터렛(Turret)을 중심으로 자연스럽게 회전할 수 있도록 한다. 여기서, 터렛은 해저 유정에 설치된 라이저 등을 포함하는 파이프와 선박을 서로 연결시킨다. 라이저는 유정에서 채취한 석유, 천연 가스 등을 선박의 저장공간으로 이동시키는 파이프이다.
터렛은 상술한 바와 같이 외력에 의한 하중으로부터 선박을 보호하며, 선박에 가해지는 풍하중, 파랑하중 등에 의한 영향을 최소한으로 줄이기 위해 선박의 회전축 역할을 수행한다. 이를 위해 터렛은 하부베어링과 상부베어링에 의해 지지되어 선박의 문풀에 설치될 수 있다. 하부베어링은 수평베어링(Radial bearing)을 포함할 수 있고, 상부베어링은 수직베어링(Vertical bearing)과 수평베어링을 포함할 수 있다. 여기서, 상부베어링은 터렛 전체의 중량 및 수직하방향의 계류하중과 라이저 하중이 집중되게 된다.
상기와 같이, 하중이 상부베어링에 집중됨에 따라 해당 베어링에 대한 과도한 설계가 이루어짐은 물론, 베어링의 파손 시 해상에서 교체하거나 수리하는 것이 불가능하다. 즉, 선박을 항구로 이송한 후 교체 및 수리를 하여야 하며, 이에 따라 석유 및 가스 생산 시간의 손실이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터렛 무어링 시스템은 이중 베어링 구조를 갖도록 구성됨에 따라 어느 하나의 베어링이 파손되더라도 나머지 하나의 베어링을 통하여 터렛에 대해 선박이 회전가능하게 지지할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하로 관통된 선체의 문풀에 설치되는 터렛의 주위로 상기 선체의 회전을 허용하도록 상기 터렛과 선체 사이에 설치되는 베어링 조립체를 구비하고, 상기 베어링 조립체는 상기 선체가 터렛으로부터 회전가능하도록 하중을 지지하는 제1 베어링부 및 제2 베어링부를 포함하고, 상기 제1 베어링부 및 제2 베어링부는 상기 베어링 조립체의 중심축을 기준으로 동심원 상으로 배치되어 상기 제1 베어링부 또는 제2 베어링부 중 어느 하나의 베어링부가 파손 시 다른 하나의 베어링부에 의해 선체가 상기 터렛으로부터 회전 가능하도록 지지되는 터렛 무어링 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 베어링 조립체는, 상기 터렛에 설치되는 내측링과, 상기 선체에 설치되는 외측링 및 상기 내측링과 외측링 사이에 마련된 지지링을 구비하고, 상기 제1 베어링부는 상기 내측링과 지지링 사이에 설치되고, 상기 제2 베어링부는 상기 지지링과 외측링 사이에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 베어링부는 선회 베어링으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 베어링 조립체는, 상기 터렛에 설치되는 내측링 및 상기 선체에 배치되는 외측링을 구비하고, 상기 제1 베어링부는 상기 내측링과 외측링 사이에 설치되고, 상기 제2 베어링부는 상기 내측링과 외측링의 외측면을 감싸며 상기 선체에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 베어링부는 선회 베어링으로 구성되고, 상기 제2 베어링부는 마찰식 베어링으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 베어링부 및 제2 베어링부는 각각 3 세트의 베어링부재를 구비하여 하중을 지지하는 구성으로 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터렛 무어링 시스템은 선박의 선체와 터렛 사이에 설치되는 베어링 조립체가 이중 베어링 구조를 갖도록 구성됨에 따라 어느 한 세트의 베어링부가 파손되더라도 나머지 하나의 베어링부를 통하여 터렛에 대해 선박이 회전가능하도록 지지할 수 있는 효과가 있다. 이에, 기존 베어링 조립체의 파손으로 인한 작업 중단으로 인한 손실을 방지할 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 터렛 무어링 시스템을 구비한 선박의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터렛 무어링 시스템에 구비된 베어링 조립체의 조립구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터렛 무어링 시스템에 구비된 베어링 조립체의 조립구조를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 터렛 무어링 시스템을 구비한 선박의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터렛 무어링 시스템(100)은 선박(1)을 해상의 작업위치에 계류시킨다. 여기서, 선박(1)은 부유식 원유생산 및 저장설비(FPSO)나 부유식 저장설비(FSO)처럼 해상에 계류된 상태에서 작업을 수행하고, 필요 시 이동이 가능한 부유식 구조물을 포함한다. 터렛 무어링 시스템(100)은 파도, 해류, 바람, 너울 등의 영향으로 선박(1)에 외력이 작용할 때 선박(1)이 계류 상태에서 회전하도록 한다.
이러한 터렛 무어링 시스템(100)은 상하로 관통된 선체(2)의 문풀(10)에 설치된 터렛(20)과, 선체와 터렛(20) 사이에 설치되는 베어링 조립체(30)를 포함한다. 여기서, 터렛(20) 상측에는 통상적으로 멀티 스위벌(Swivel) 어셈블리로서, 프로세스 유체와 다른 시그널을 터렛(20)으로부터 프로세스 플랜트로 전달하는 FTS(Fluid Transfer System)와, 매너폴드로서 FTS와 터렛(20)을 연결하는 링크를 제공하는 TTS(Turret Transfer System)가 설치될 수 있다.
또, 터렛(20)의 하부에는 해저 유정과 해저면에 설치된 각각의 라이저(7), 계류 라인(8) 등과 연결된 체인테이블(25)을 마련한다. 여기서, 라이저(7)는 해저 유정에서 채취한 유체를 선체(2)의 저장공간으로 이동시킨다. 라이저(7)는 연성, 강성, 또는 하이브리드 구조로 제조되어 터렛 내측에 배치될 수 있다. 예컨대 강성의 라이저는 이중 벽(double walled)을 가진 스틸 파이프로 구현될 수 있다. 이러한 터렛은 통상적으로 사용되는 주지관용 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기와 같은 터렛(20)과 선체(2) 사이에 설치되는 베어링 조립체(30)는 선체(2)가 터렛(20)으로부터 회전가능하도록 하중을 지지하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터렛 무어링 시스템에 구비된 베어링 조립체의 조립구조를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링 조립체(30)는 2중 베어링 구조를 갖는다. 즉, 베어링 조립체(30)는 선체(2)가 터렛(20)으로부터 회전가능하도록 하중을 지지하는 제1 베어링부(36) 및 제2 베어링부(37)를 포함한다. 또한, 베어링 조립체(30)는 터렛(20)에 설치되는 내측링(31)과, 상기 선체(2)에 설치되는 외측링(33) 및 내측링(31)과 외측링(33) 사이에 마련된 지지링(32)을 구비한다.
내측링(31)과 외측링(33)은 지지링(32)을 사이에 두고 결합된다. 또한, 내측링(31)은 인장볼트(35)에 의해 터렛(20)에 장착되고, 외측링(33)은 인장볼트(35)에 의해 선체(2)에 장착된다. 이러한 베어링 조립체(30)에 있어서, 제1 베어링부(36)는 내측링(31)과 지지링(32) 사이에 설치되고, 제2 베어링부(37)는 지지링(32)과 외측링(33) 사이에 설치된다. 이에, 선체(2)는 베어링 조립체(30)에 의해 터렛(20)으로부터 회전가능하도록 마련된다.
제1 베어링부(36)는 하중을 지지하는 구성으로 위치될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제1 베어링부(36)는 3세트의 제1 베어링부재(36a)를 구비한다. 이 제1 베어링부재(36a)가 하중을 안정적으로 지지하기 위하여 내측링(31)의 외측면에는 돌출된 단차부(31a)가 형성되고, 지지링(32) 또한 이에 대응되는 요입된 단차를 가진 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1 베어링부(36)는 내측링(31)의 단차부(31a)와 지지링(32) 사이에서 단차부(31a)의 상측, 하측 및 측면에 각각 설치된다. 이에, 제1 베어링부(36)는 지지링(32)에 축방향, 반경 방향 및 굽힘 모멘트의 하중을 전달하여 지지할 수 있게 된다.
한편, 제1 베어링부(36)는 선회 베어링으로 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 제1 베어링부(36)는 제1 베어링부재(36a)가 볼 또는 롤러로 구성된 구름 베어링이나 롤러 베어링으로 구성될 수 있다.
제2 베어링부(37) 또한 하중을 지지하는 구성으로 위치될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제2 베어링부(37)는 3세트의 제2 베어링부재(37a)를 구비한다. 이 제2 베어링부재(37a)가 하중을 안정적으로 지지하기 위하여 외측링(33)의 내측면은 지지링(32)과 대응되는 요입된 단차를 가진 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 외측링(33)은 지지링(32)의 외측면을 감싸도록 마련된다. 이에 제2 베어링부(37)는 지지링(32)과 외측링(33) 사이에서 지지링(32)의 상측, 하측 및 측면에 각각 설치된다. 이에, 제2 베어링부(37)는 외측링(33)에 축방향, 반경 방향 및 굽힘 모멘트의 하중을 전달하여 지지할 수 있게 된다. 이러한 제2 베어링부(37)는 제1 베어링부(36)와 동일한 베어링 구조를 갖는다. 즉, 제2 베어링부(37)는 선회 베어링 또는 구름 베어링 또는 롤러 베어링으로 구성될 수 있다.
이와 같은 제1 베어링부(36) 및 제2 베어링부(37)는 베어링 조립체(30)의 중심축(도 1의 'C' 참조)을 기준으로 동심원 상으로 배치된다. 따라서, 제1 베어링부(36) 또는 제2 베어링부(37) 중 어느 하나의 베어링부가 파손 시 다른 하나의 베어링부에 의해 선체(2)가 터렛(20)으로부터 회전 가능하도록 지지된다.
한편, 제1 및 제2 베어링부(36, 37)가 함께 하중을 지지하는 것으로 도시하고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 선택적으로 제1 베어링부(36) 또는 제2 베어링부(37)를 통하여 하중을 지지받도록 구성할 수 있다. 예컨대, 제1 베어링부(36)의 파손을 감지하는 센서부(미도시)를 마련하고, 센서부에서 계측된 정보를 기초로 제1 베어링부(36)의 파손이 감지되면 제2 베어링부(37)를 통해 하중을 지지하도록 작동시키는 컨트롤러를 구비할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 베어링 조립체(30)는 외측링(33)과 내측링(31) 사이에 지지링(32)을 마련하고, 이 지지링(32)과 내측링(31) 사이 및 지지링(32)과 외측링(33) 사이에 제1 베어링부(36)와 제2 베어링부(37)를 동심원으로 배치시켜 하중을 지지하도록 구성되었으나, 이에 한정되지 않으며, 이중 베어링의 설치구조를 변경하여 어느 하나가 파손되더라도 하중을 지지하며 선체(2)가 터렛(20)으로부터 회전가능하도록 할 수 있다. 예컨대, 도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링 조립체(40)의 조립구조가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링 조립체(40)는 제1 베어링부(46) 및 제2 베어링부(47)를 포함하는 2중 베어링 구조를 갖는다. 보다 구체적으로, 베어링 조립체(40)는 터렛(20)에 설치되는 내측링(41)과 선체(2)에 배치되는 외측링(43)을 구비한다.
내측링(41)과 외측링(43)은 제1 베어링부(47)를 사이에 두고 결합된다. 또한, 내측링(41)은 인장볼트(45)에 의해 터렛(20)에 장착된다. 이때, 외측링(43)은 제2 베어링부(47)에 의해 지지되며 선체(2)에 설치된다. 이에, 선체(2)는 베어링 조립체(40)에 의해 터렛(20)으로부터 회전가능하도록 마련된다.
제1 베어링부(46)는 하중을 지지하는 구성으로 위치될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제1 베어링부(46)는 3세트의 제1 베어링부재(46a)를 구비한다. 이 제1 베어링부재(46a)가 하중을 안정적으로 지지하기 위하여 내측링(41)의 외측면에는 돌출된 단차부(41a)가 형성되고, 외측링(43) 또한 이에 대응되는 요입된 단차를 가진 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1 베어링부(46)는 내측링(41)의 단차부(41a)와 외측링(43) 사이에서 단차부(41a)의 상측, 하측 및 측면에 각각 설치된다. 이에, 제1 베어링부(46)는 외측링(43)에 축방향, 반경 방향 및 굽힘 모멘트의 하중을 전달하여 지지할 수 있게 된다.
한편, 제1 베어링부(46)는 선회 베어링으로 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 제1 베어링부(46)는 제1 베어링부재(46a)가 볼 또는 롤러로 구성된 구름 베어링이나 롤러 베어링으로 구성될 수 있다.
제2 베어링부(47) 또한 하중을 지지하는 구성으로 위치될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제2 베어링부(47)는 3세트의 제2 베어링부재(47a)를 구비한다. 즉, 제2 베어링부(47)는 내측링(41)과 결합된 외측링(43)의 외측면을 감싸며 선체(2)에 설치된다. 이에, 제2 베어링부(47)는 축방향, 반경 방향 및 굽힘 모멘트의 하중을 받아 선체(2)가 회전가능하게 지지할 수 있게 된다. 이러한 제2 베어링부(47)는 마찰식 베어링으로 구성될 수 있다. 이에, 선체(2)는 제1 베어링부(46)를 통해 터렛(2)으로부터 회전가능하며, 제1 베어링부(46)가 파손되더라도 제2 베어링부(47)를 통해 터렛(20)으로부터 회전가능하게 지지된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 터렛 무어링 시스템(100)은 베어링 조립체(30, 40)가 이중 베어링 구조로 마련됨에 따라 어느 하나의 베어링 지지구조가 작동하지 않더라도 여분의 베어링 지지구조를 통해 안정적으로 선체(2)를 터렛(20)으로부터 회전가능하게 지지할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 선박 2 : 선체
10 : 문풀 20 : 터렛
30, 40 : 베어링 조립체 31, 41 : 내측링
32 : 지지링 33, 43 : 외측링
36, 46 : 제1 베어링부 37, 47 : 제2 베어링부
100 : 터렛 무어링 시스템

Claims (6)

  1. 상하로 관통된 선체의 문풀에 설치되는 터렛의 주위로 상기 선체의 회전을 허용하도록 상기 터렛과 선체 사이에 설치되는 베어링 조립체를 구비하고,
    상기 베어링 조립체는 상기 선체가 터렛으로부터 회전가능하도록 하중을 지지하는 제1 베어링부 및 제2 베어링부를 포함하고,
    상기 제1 베어링부 및 제2 베어링부는 상기 베어링 조립체의 중심축을 기준으로 동심원 상으로 배치되어 상기 제1 베어링부 또는 제2 베어링부 중 어느 하나의 베어링부가 파손 시 다른 하나의 베어링부에 의해 선체가 상기 터렛으로부터 회전 가능하도록 지지되고,
    상기 베어링 조립체는,
    상기 터렛에 설치되는 내측링과, 상기 선체에 설치되는 외측링 및 상기 내측링과 외측링 사이에 마련된 지지링을 구비하고,
    상기 제1 베어링부는 상기 내측링과 지지링 사이에 설치되고,
    상기 제2 베어링부는 상기 지지링과 외측링 사이에 설치되는 터렛 무어링 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 베어링부는 선회 베어링으로 구성되는 터렛 무어링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 조립체는,
    상기 터렛에 설치되는 내측링 및 상기 선체에 배치되는 외측링을 구비하고,
    상기 제1 베어링부는 상기 내측링과 외측링 사이에 설치되고,
    상기 제2 베어링부는 상기 내측링과 외측링의 외측면을 감싸며 상기 선체에 설치되는 터렛 무어링 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 베어링부는 선회 베어링으로 구성되고, 상기 제2 베어링부는 마찰식 베어링으로 구성되는 터렛 무어링 시스템.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 베어링부 및 제2 베어링부는 각각 3 세트의 베어링부재를 구비하여 하중을 지지하는 구성으로 위치되는 터렛 무어링 시스템.
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