KR102222228B1 - 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와 액화천연가스 운반선과 같은 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와 액화천연가스 운반선과 같은 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 수직면으로 선회하도록 일단에 힌지된 내부 암(10) 및 내부 암(10)의 외부 단부에 힌지된 외부 암(12)을 포함한 적어도 하나의 힌지식 암 장치(2)를 구비하고, 상기 힌지식 암 장치(2)는 축이 이 암의 길이방향으로 뻗어 있는 회전 씰(18)을 더 구비한다. 본 발명은 회전 씰(18)이 내부 암(10)을 지지구조물(6)에 연결하는 힌지(8)에 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 저장설비에서 운반 선으로 유체를 운송하는데 사용될 수 있다.

Description

유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와 액화천연가스 운반선과 같은 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템{System for transferring fluid between a fixed or floating facility for producing or storing fluid and a vessel such as a liquid natural gas carrier}

본 발명은 수직면으로 선회하도록 지지구조물에 대한 수평축과 조인트에 의해 일단에 연결된 내부 암 및, 로터리 조인트에 의해, 외부 암이 수직으로 뻗을 경우 축이 수평으로 지향된 상기 내부 암의 외부 단부의 일단에 연결된 외부 암을 포함한 적어도 하나의 관절식 암 장치를 구비하고, 자유 단부에서, 선박 매니폴드를 오가며 연결/분리하기 위한 장치를 지니는 타입의 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와 액화천연가스 운반선과 같은 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템에 관한 것으로, 관절식 암 장치는 축이 내부 암의 길이방향으로 뻗어 있는 로터리 조인트를 더 포함하고 상기 관절식 암 장치에는 지지구조물의 관절부에서 내부 암에 위치된 평형추가 제공된다.

이런 타입의 운송 시스템은 프랑스 특허출원 FR 2,903,653에 이미 공지되어 있다. 이 참조문헌에 기술된 시스템에서, 축이 암의 길이방향으로 뻗어 있는 로터리 조인트는 외부 암의 관절부에 위치되며, 이는 상대적으로 상당한 무게가 내부 암의 자유 단부에 배치되는 결함이 있다. 더욱이, 적어도 하나의 조인트를 포함한 시스템의 무겁고 성가신 부분도 액화천연가스 운반선으로 운송되거나 매니폴드에 설치된다.

또 다른 주요 결함은 외부 암이 균형이 맞지 않는 사실에 있다.

암 장치의 구조로 인해, 비상 분리 장치가 수직이어서, 비상 분리의 경우, 액화천연가스 운반선에 유기된 이 장치의 부분이 기울어질 수 있어 이런 결함들에 또한 추가된다.

본 발명은 이들 결함들을 상쇄하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 운송 시스템은 축이 내부 암의 길이방향으로 뻗어 있는 로터리 조인트가 지지구조물의 내부 암의 관절부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 시스템은 외부 암에 대한 밸런싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 외부 암의 밸런싱 수단은 내부 암의 지지 구조물 측 단부에 설치된 평형추를 구비해 길이방향 축 주위로 암이 회전할 때 상기 암과 함께 회전하게 되고, 연결수단에 의해 외부 암에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 외부 암의 밸런싱 균형추는 변형가능한 평행사변형 형태로 내부 암 및 외부 암의 연결장치와 비스듬히 배열되고 내부 암과 회전 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 평형추는 로드 장치의 일단에 위치되고 상기 로드 장치의 타단은 내부 암에만 연결되며, 평형추는 커넥팅로드의 일단에 연결되고 상기 커넥팅로드의 타단은 내부 암에 대한 관절부의 측면 상에 외부 암의 축방향 신장부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 로드 장치는 지지측 상에 내부 암의 제공된 축방향 신장부에 연결되고, 내부 암에 대한 밸런싱 균형추를 지니는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 선박 매니폴드를 오가는 연결/분리장치는 3개의 로터리 조인트를 포함하고, 상기 조인트의 회전축은 매니폴드에 대한 비상분리장치 및 착탈식 연결수단에 서로 직각이며, 비상분리장치는 특히 이들 수단들 및 매니폴드와 함께 축방향으로 정렬된 한편 상기 연결수단 옆에 위치되어, 비상분리의 경우, 비상분리장치 및 연결수단의 일부분만 매니폴드에 연결된 채로 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지지구조물은 지지 마스트(support mast)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 관절식 암 장치들이 서로 건드리지 않으면서 선박 매니폴드들에 연결될 수 있게 서로 옆에 지지구조물에 각각 설치된 복수의 관절식 암 장치들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 내용에 포함됨.

단지 본 발명의 일실시예를 도시한 예로서 제공된 첨부도면을 참조로 하기의 명세서를 설명하는 중에 본 발명이 더 잘 이해되고 본 발명의 다른 목적, 특징, 세부내용 및 이점이 더 명백해질 것이다.
도 1은 배치된 위치에서 본 발명에 따른 유체를 운송하기 위한 시스템의 사시도이다.
도 2는 선박 매니폴드에 연결된 도 1의 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 도 1에 따른 시스템의 정면도이다.
도 4는 도 1에 따른 시스템의 평면도이다.
도 5는 선박의 여러 매니폴드들에 연결된 본 발명에 따른 복수의 관절식 암 장치를 포함한 시스템의 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 시스템의 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연결/분리 장치의 사시도이다.
도 8은 비상 분리 전에 매니폴드에 연결된 위치에서 연결/분리 시스템의 정면도이다.
도 9는 비상 분리 후 매니폴드의 측면도이다.

특히 도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 유체, 특히 액화천연가스(LNG)를 운송하기 위한 시스템은 액화천연가스 운반선(미도시)과 같은 선박의, 도 2에 따른 매니폴드(4)에 연결되게 설계된, 적어도 하나의 관절식 암 장치(2)를 포함하고, 상기 관절식 암 장치는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비의 일부이다.

관절식 암 장치(2)는, 도시된 예에서, 외부 암이 수직으로 신장할 경우 축이 수평으로 지향되는, 제 2 회전 조이트(14)에 의해 내부 암(10)에 연결된 외부 암(12)을 자유 단부에 지니는 내부 암(10)을 수평축(8)에서 제 1 로터리 조인트에 의해 수직면에 선회하며, 그 상단에 설치된, 수직 지지 마스트(6) 형태로 된 지지구조물을 구비한다. 3개의 로터리 조인트를 갖는 연결/분리 장치(16)가 외부 암(12)의 자유 단부에 설치되고, 상기 장치는 선박의 매니폴드(4)에 연결되도록 설계된다.

관절식 암 장치(2)는 축이 내부 암(10)의 길이방향으로 뻗어 있고 지지 마스트(6)에 대해 이 암의 관절부에 위치된 제 3 로터리 조인트(18)를 구비한다. 이 조인트(18)는 내부 암(10)이 길이방향 축 주위로 회전하게 하고 따라서 연결/분리 장치(16)가 내부 암(10)의 수직 선회면에 직각으로 이동하게 한다.

보다 상세하게, 내부 암(10)은 수평축(8)을 가진 로터리 조인트를 구축하도록 지지 마스트(6)의 상단의 측면에 선회 설치된 부분(20)에 의해 상기 로터리 조인트(18)를 통해 지지되는 것을 알 수 있다. 조인트(18)는 가령 볼 베어링으로 제조된다.

관절식 암 장치(2)는 마스트(6)의 관절부의 일측에서 암(10)의 신장부(25) 단부에 위치된 제 1 평형추(24)를 포함한 평형추 장치(22)에 의해 밸런스된다. 제 2 평형추(27)는 신장부(25)에 대해 참조부호 26에 연결된 로드 장치(28)를 이용해 신장부(25)에 설치되고, 상기 암(10)의 수직 선회면에 암(10)의 회전 없이 유휴상태로 두어져 있다. 이 위치에서, 로드 장치의 선회 축(26)은 이 수직면에 직각으로 뻗어 있다.

평형추(27)는 로터리 조인트(14)에 의해 내부 암(10)에 대한 이 외부 암(12)의 관절부 측면에 커넥팅로드(29)에 의해 외부 암(12)의 축 신장부(31) 단부에 더 연결된다. 커넥팅로드(29)의 단부는 참조부호 32 및 33에서 각각 평형추(27)와 확장부(31)의 단부에 각각 연결되므로, 선회축(26,32,33) 및 조인트(14)와 함께, 평형추(27)가 한편으로는 내부 암(10) 및 커넥팅로드(29)에 의해 그리고 다른 한편으로는 로드 장치(28)와 신장부(31)에 형성된 변형가능한 평행사변형의 코너에 위치된다.

평행사변형은 내부 암(10)에 고정되므로 암이 길이방향 축을 따라 회전할 때 상기 암과 함께 선회한다. 따라서, 평형추(27)는 외부 암(12)에 고유한 밸런싱 수단을 이루는 반면, 평형추(24)는 내부 암(10)의 밸런스를 이룬다.

선박의 매니폴드(4)를 오가는 연결/분리 장치(16)는 암(12)의 단부로부터 회전축이 서로 직각이도록 3개의 로터리 조인트(34,36,38)를 구비하고, 비상 분리장치(40)는 상기 조인트(36 및 38) 및 매니폴드(4)에 대한 착탈식 연결수단(42) 사이에 위치된다.

도 7 내지 도 9는 연결/분리장치(16)의 향상된 실시예를 도시한 것이다. 연결/분리장치(16)의 이 실시예는 비상 분리 후 매니폴드의 축 주위로 선회할 수 있는 매니폴드에 연결된 채로 있는 부분이 없이 수평 매니폴드(4)에 연결되게 설계된다.

그 단부에, 비상분리장치(40)가 마지막 로터리 조인트(38)와 연결수단(42) 사이에 위치된다. 비상분리장치(40)와 커넥터(42)는 서로 및 매니폴드에 대해 축방향으로 정렬된다. 따라서, 비상분리 후, 비상분리장치(40)의 절반부(40')와 커넥터(42) 만이 매니폴드에 연결된 채로 있다. 그러므로, 본 발명은 매니폴드에 있는 채 유기된 부분의 기울어짐을 방지할 수 있다.

이점적으로, 비상분리장치(40)는 한편으로는 질량과 용적뿐만 아니라 두 밸브 사이에 액화천연가스의 잔여 용적을 줄일 수 있게 이중 버터플라이 밸브 시스템이다. 이런 시스템은 유럽특허 EP 1,405,003에 기술되어 있다.

하나의 관절식 암 장치(2)만을 포함한 본 발명에 따른 운송 시스템을 앞서 기술하였다. 도 5 및 도 6은, 도시된 예에서, 복수의 관절식 암 장치를 구비한 본 발명에 따른 시스템을 도시한 것으로, 이들 중 3개는 매니폴드(4)에 연결된 반면, 제 4 매니폴드는 폴딩 유휴위치에 있는 상태로 도시되어 있다. 도면은 인접한 관절식 암 장치(2)의 연결/분리장치(16)가 서로 접촉하게 됨으로써 서로 건드리는 위험을 막고 암들이 덱을 스치지 못하게 하는 사실에서 본 발명의 한가지 이점을 예시하고 있다.

본 발명은 액화천연가수(LNG)를 포함한 유체를 운송하도록 설계된 것에 유의해야 한다.

본 발명에 따른 시스템은 여러 가지 이점이 있다. 액화천연가스 운반선과 같은 선박의 매니폴드에 가해진 힘이 아주 적게 설계되었다. 매니폴드에 관절식 암 장치에 의해 힘을 발생하는 주요 요인은 선박의 길이방향으로의 바람이기 때문에, 본 발명은 실질적으로 내부 암이 하나의 수직면에서만 선회하게 함으로써 이들 힘을 줄일 수 있다. 따라서, 내부 암이 하나의 수직면에서만 선회하게 되는 경우, 외부 암을 지니는 내부 암의 단부는 선박의 길이방향으로 "고정" 베어링 포인트가 된다. 외부 암의 하단에 전달된 바람의 영향들만 매니폴드에서 힘들에 영향을 주며, 이는 매니폴드에 힘들을 크게 줄일 수 있게 한다.

내부 암뿐만 아니라 외부 암의 밸런싱은 상기 암들에 의해 액화천연가스 운반선의 매니폴드에 부여된 힘을 최소화하게 할 수 있다. 평형추가 지지 마스트(6)에 위치되어 있기 때문에 액화천연가스 운반선의 이동에 의해 유동되는 질량이 최소화된다.

본 발명은 암들의 구조적 강도를 높일 수 있어, 진동 효과를 크게 감소하고 힘의 동적 증폭현상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 관절식 암 장치의 연결은 그 자체로 공지된 선박의 움직임을 보상하기 위한 시스템의 보조를 받아 조작자가 상기 장치를 기동하게 함으로써 행해질 수 있다. 제 1 단계로, 조작자는 암을 기동시켜 이를 중간 위치에 위치시킨다. 그런 후, 다음 단계로, 이동보상 시스템이 개시되어 단부가 매니폴드의 이동을 따르게 한다. 마지막으로, 제 3 단계로, 이동보상 시스템은 여전히 작동중이며 조작자는 매니폴드를 향해 외부 암의 단부의 전진을 조종하여 연결을 수행한다. 물론, 연결은 또한 완전히 자동으로 행해질 수 있다. 이를 위해, 외부 암은 집어넣어진 위치 또는 중간 위치에 두어지고 조작자가 직접 개입하지 않고도 매니폴드에 자동으로 연결된다. 이들 연결수단은 이동부의 질량이 최소화된 사실로 간단히 된다.

비상분리장치는 빠른 연결/분리 커넥터 바로 옆에 수평으로 위치되며, 비상분리의 경우, 매니폴드에 유기되는 부분이 줄어들어 경사지질 수 없다.

물론, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 설명되고 도면에 예시된 바와 같이 본 발명에 대해 여러 가지 변형들도 있을 수 있다. 따라서, 관절부(8, 18, 14)에 대해, 기계 및 유체 통로 기능의 분리와 함께 이들의 로터리 조인트의 산물은 의무적이지 않으며, 이들 조인트들은 임의의 다른 공지의 적절한 방식으로 구현될 수 있다.

Claims (9)

1. 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템으로서,
   상기 시스템은 적어도 하나의 관절식 암 장치(2)를 포함하고,
   상기 암 장치(2)는: 수직면에 대해 피봇하기 위하여, 지지 구조물(6)에 대한 수평축(8)과 로터리 조인트(18)를 통해 일 단부에 연결된 내부 암(10); 및 로터리 조인트(14)를 통해 상기 내부 암(10)의 외측 단부에 일 단부가 연결된 외부 암(12); 를 포함하고, 자유 단부에서 선박 매니폴드(4)에 연결/분리하기 위한 장치(16)를 지니며,
   상기 내부 암은 상기 외부 암(12)이 수직으로 연장될 때 수평으로 기울어지고,
   상기 관절식 암 장치(2)는 상기 외부 암(12)의 평형추(27)를 더 포함하며, 상기 평형추는 지지 구조물(6)에서 상기 내부 암(10)의 축방향 신장부(25)에 설치되고 연결 수단(29)에 의해 상기 외부 암(12)에 연결되며, 상기 신장부(25)는 상기 내부 암의 평형추(24)를 지지하며,
   상기 내부 암(10)의 길이 방향으로 축이 연장하는 로터리 조인트(18)를 더 포함하고, 상기 로터리 조인트(18)는 상기 내부 암(10)의 관절부(8)에서 상기 지지 구조물(6)에 배치되고,
   상기 외부 암(12)의 평형추는 상기 내부 암이 길이방향 축 주위로 회전할 때 외부 암이 회전할 수 있도록, 상기 내부 암(10)에 설치되는 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 평형추(27)는 제어 로드 장치(28)의 일 단부에 배열되고, 타 단부는 상기 내부 암(10)에 연결되며,
   상기 평형추(27)는 또한 연결 로드(29)의 일 단부(32)에 연결되고, 타 단부(33)는 상기 내부 암(10)의 관절부(14) 옆에, 상기 외부 암(12)의 축방향 신장부(31)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 로드 장치(28)는 지지측 상에 상기 내부 암(10)의 구비된 축방향 신장부(25)에 연결되고, 상기 내부 암(10)의 평형추(24)를 지니는 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   선박 매니폴드(4)에 연결/분리하기 위한 장치(16)는, 3개의 로터리 조인트(34, 36, 38)를 포함하고,
   상기 조인트들의 회전축은 매니폴드(4)에 대한 비상분리수단(40) 및 착탈식 연결수단(42)에 서로 직교하고,
   상기 비상분리수단(40)은 상기 연결수단(42) 옆에 위치되고 상기 수단들 및 매니폴드(4)에 축방향으로 정렬되어, 비상 분리의 경우, 비상분리수단(40)의 일부(40') 및 연결수단(42) 만 매니폴드(42)에 연결된 채로 있는 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 구조물(6)은 지지 마스트(support mast)인 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   복수의 관절식 암 장치들이 서로 건드리지 않으면서 선박 매니폴드들에 연결될 수 있게 서로 옆에 지지구조물(6)에 각각 설치된 복수의 관절식 암 장치들(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체를 생산 또는 저장하기 위한 고정설비 또는 부유설비와, 선박 간에 유체를 운송하기 위한 시스템.
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