KR102595980B1 - 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물 - Google Patents

Abstract

착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물이 개시된다. 본 발명에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물은, 부력을 형성하는 폰툰; 폰툰의 상부에 설치되는 복수의 컬럼을 매개로 지지되는 상부갑판; 및 폰툰의 일측면에 착탈 가능하게 장착되어 추가적인 부력을 제공하는 부력체를 포함하고, 부력체는 폰툰의 일측면에 구비되는 요철형 고정부에 슬라이딩 결합되는 방식으로 착탈 가능하게 장착되거나 또는 폰툰의 일측면에 상하로 구비되는 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 하나를 기준으로 회동하는 스윙 결합 방식으로 착탈 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하여, 탑사이드 모듈의 하중 변동에 대응하여 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는 효과를 가진다.

Description

착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물 {Semi-submersible offshore structure including detachable buoyancy body}

본 발명은 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폰툰을 구비하여 해상에 부유하는 해양구조물의 탑사이드 모듈 하중이 실제로 초기 설계 단계에서 예측된 값보다 크게 증가하는 경우에 대응하여 리그선의 복원성능을 증대시킬 수 있도록 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물에 관한 것이다.

일반적으로 반잠수식 시추선(Semi-submersible Drilling Rig) 등을 포함하는 반잠수식 리그선은, 거대한 선체가 해상에 부유할 수 있도록 부력을 만들어주는 폰툰(pontoon) 상부에 컬럼(column)이라는 기둥 형태의 구조물을 매개로 상부갑판(upper deck)이 떠받쳐지는 형태로 제공되며, 해당 리그선의 구비목적에 따른 각종 설비가 상부갑판 위에 탑재된다.

반잠수식 리그선은 크게 2개의 길다란 폰툰이 평행하게 배치되는 트윈 폰툰(twin pontoon) 타입과 폰툰이 폐곡선을 그리며 막힌 형태를 가지는 링 폰툰(ring pontoon) 타입으로 구분될 수 있다. 해상을 이동하는 반잠수식 리그선은 유체저항을 줄일 목적으로 대부분 트윈 폰툰 타입으로 마련되고, FPU(Floating Product Unit)와 같이 고정된 위치에서 부유하는 리그선은 링 폰툰 타입이 주를 이룬다.

도 1은 트윈 폰툰 타입의 반잠수식 리그선을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 트윈 폰툰 타입의 반잠수식 리그선은, 부력을 형성하는 폰툰(10)과, 폰툰(10)의 상부에 설치되며 각종 설비가 탑재되는 상부갑판(20)과, 폰툰(10)과 상부갑판(20)을 상호 연결하는 복수의 컬럼(30)을 포함한다.

컬럼(30)과 컬럼(30) 사이에는 구조적인 보강을 위한 브레이스(brace, 40)가 설치될 수 있다. 구조 보강용 브레이스는 컬럼(30)과 컬럼(30) 사이 뿐만 아니라 필요에 따라 폰툰(10)과 상부갑판(20) 및 컬럼(30) 간에 설치될 수 있다.

도면에 도시되어 있지는 않으나, 폰툰(10)의 하부에는 리그선의 자동 위치 제어(Dynamic Positioning)를 위한 스러스터(thruster)가 설치될 수 있다.

상부갑판(20) 상에 탑재되는 설비들은 리그선의 구비목적에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 반잠수식 리그선이 시추를 목적으로 하는 시추선인 경우에는 데릭(derrick)을 포함하여 시추에 필요한 각종 설비들이 상부갑판(20) 상에 탑재될 수 있으며, 상부갑판(20)의 중앙부에는 시추 작업이 가능하도록 문풀(moonpool)이 형성될 수 있다.

폰툰(10)은 리그선이 이동할 때에는 상부가 약간 노출되지만 시추 작업 중에는 저항을 최소화하기 위해 수면 아래에 완전히 잠긴다. 폰툰(10)의 내부는 여러가지 탱크로 구성되는데 대부분이 밸러스트(ballast)를 위한 탱크로 사용된다.

컬럼(30)은 물에 닿는 면적을 줄여 파도의 영향을 최소화하기 위하여 복수의 기둥 형태로 나눠 연결되며, 4개 또는 6개인 모델이 대표적이나 그보다 많은 수로 구비될 수도 있다. 컬럼(30)의 내부 아래쪽은 폰툰(10)과 마찬가지로 밸러스트 탱크로 사용되고 상부는 시추에 필요한 기름 등이 저장되는 탱크로 사용될 수 있다.

즉, 반잠수식 리그선은 폰툰(10)과 컬럼(30)에 위치한 다수의 밸러스트 탱크 내에 적정한 양의 해수를 밸러스트수로서 밸러스팅(ballasting) 또는 디밸러스팅(de-ballasting)하여 선박의 자세를 유지한다.

그런데 반잠수식 리그선과 같이 해상에 부유하는 해양구조물은 탑사이드 모듈의 설치 상태에 따라 하중이 과도하게 증가하는 경우 충분한 부력을 확보하기 어려운 상황이 발생할 수 있다. 여기서 탑사이드 모듈이란 상부갑판과 같은 플랫폼 상에 설치되는 각종 설비들을 의미할 수 있다.

예를 들어, 해양구조물의 초기 설계 단계에서 예측된 탑사이드 모듈의 하중이 상세 설계 단계에서 크게 증가되는 경우에는, 과도한 탑사이드 모듈의 하중에 의하여 해양구조물의 부력/복원/운동 성능이 급격하게 저하되어 기능을 상실하고 전복 등의 위험에 처해질 수 있다.

이를 방지하기 위하여 해양구조물의 컬럼이나 폰툰 자체를 대형화하여 예비 부력을 확대하는 방법이 있으나, 이는 선가가 크게 증가할 뿐만 아니라, 과도한 폰툰의 설치에 따라 계류 하중이 증가하여 해양구조물의 운용상 제약이 발생하거나 또는 컬럼의 외형 확대에 따른 수선면적의 증가로 인하여 파도에 취약해지는 문제점이 있다. 따라서 컬럼이나 폰툰 자체를 대형화하는 방법은 현실적으로 적용이 어렵다.

이러한 이유로 현재는 해양구조물의 건조 단계에서 부족한 복원성능을 늘리기 위하여 선측이나 폰툰 혹은 컬럼의 외벽 상에 스폰손(sponson)이라고 불리우는 돌출형 구조물을 장착함으로써 추가 부력을 확보하고 있다.

스폰손은 반잠수식 리그선의 폰툰에 수중으로 설치되는 탱크 형태의 부력체로서 통상 폰툰이나 컬럼 등의 구조물에 용접에 의해 고정되고 있다.

그런데, 상기와 같이 스폰손을 용접에 의해 고정시키는 기존 방식에 의하면 스폰손의 설치시 화기 용접이 필요하기 때문에, 드라이 도킹(Dry docking) 상태에서 스폰손의 설치 작업을 수행하거나 또는 수중 용접 작업을 위한 초대형 수밀 코퍼댐(cofferdam)을 추가로 제작할 것 등이 요구되었다.

반잠수식 리그선의 폰툰 주변에 스폰손을 용접 방식으로 부착시키는 것에 관한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0053042호가 있고, 스폰손의 용접을 위하여 수밀형 코퍼댐이 갖추어지는 것에 관한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0019903호가 있다.

선행기술들에서 제시하고 있는 바와 같이 스폰손을 폰툰이나 컬럼 구조물에 용접하여 고정형으로 설치하는 기존의 방식은, 드라이 도킹 또는 일회성에 그치는 수중 용접 작업을 위한 초대형 코퍼댐의 제작에 추가적인 비용/일정이 과도하게 소모된다는 문제점이 있다. 또한, 수중에서 용접이나 절단 등의 작업을 수행하는 경우에는 그만큼 위험성도 크다.

또한, 용접 고정형으로 스폰손을 설치하는 기존의 방식은, 상기와 같이 설치 환경에서의 제약을 받을 뿐만 아니라, 일단 설치가 되고 난 후에는 해체가 불가능하고 선체 수명까지 장착된 상태로 유지되어야 하기 때문에, 해양구조물의 탑사이드 모듈의 하중 변화에 의하여 데크 로드(Deck Load)에 변동이 발생하더라도 이에 대응이 불가능하다는 문제점도 가진다.

특히, 화물을 운송하는 해양지원용 리그선의 경우에는 데크 상부에 탑재된 화물이 전달된 이후 데크 로드가 급격하게 줄어들게 되는데, 이때 용접에 의해 고정설치된 스폰손의 과도한 복원성능으로 인해 횡요가 심하게 발생하여 해양구조물의 안정성에 위협을 가하기도 한다.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0053042호 (2015.05.15) 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0019903호 (2017.02.22)

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은, 해상에 부유하는 해양구조물의 탑사이드 모듈의 하중이 설계 이상으로 증가할 시에도 그에 대응하는 추가적인 부력을 간단하게 증대시킬 수 있고, 특히 착탈 가능한 방식으로 설치 및 해체가 가능하게 결합되어 탑사이드 모듈의 하중 증감시에도 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는, 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 부력을 형성하는 폰툰; 상기 폰툰의 상부에 설치되는 복수의 컬럼을 매개로 지지되는 상부갑판; 및 상기 폰툰의 일측면에 착탈 가능하게 장착되어 추가적인 부력을 제공하는 부력체를 포함하고, 상기 부력체는 상기 폰툰의 일측면에 구비되는 요철형 고정부에 슬라이딩 결합 방식으로 착탈 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는, 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물은, 상기 부력체의 결합 방향을 따라 연장되는 가이드 구조물로서 상기 폰툰의 일측면에 상하로 구비되는 한 쌍의 고정부를 더 포함할 수 있고, 상기 부력체는, 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체; 및 상기 부력몸체의 상단 및 하단 가장자리에 각각 돌출되게 형성되는 상단돌출부와 하단돌출부를 포함할 수 있으며, 상기 부력체는 상기 상단돌출부와 상기 하단돌출부가 상기 고정부가 형성하는 공간 내에 삽입되어 고정 및 지지되는 방식으로 상기 폰툰 상에 장착될 수 있다.

상기 부력체의 용이한 슬라이딩을 가이드하고 구조물 간의 갭을 조정하기 위하여, 상기 부력체 상에서 상기 폰툰과 마주하는 면과 상기 고정부의 내측면과 마주하는 상기 상단돌출부 및 상기 하단돌출부의 면 상에 심 패드(Shim pad)가 부착될 수 있다.

상기 부력체의 삽입 이후 변위 및 이탈을 방지하기 위하여, 적어도 하나의 스터드볼트가 상기 폰툰의 일측면 상에서 상부에 구비되는 상기 고정부를 관통하여 상기 상단돌출부에 결합될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 부력을 형성하는 폰툰; 상기 폰툰의 상부에 설치되는 복수의 컬럼을 매개로 지지되는 상부갑판; 및 상기 폰툰의 일측면에 착탈 가능하게 장착되어 추가적인 부력을 제공하는 부력체를 포함하고, 상기 부력체는 상기 폰툰의 일측면에 상하로 구비되는 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 하나를 기준으로 회동하는 스윙 결합 방식으로 착탈 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는, 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물에서, 상기 고정부는, 상기 폰툰의 일측면 상에서 상부에 구비되는 가이드형 고정부; 및 상기 폰툰의 일측면 상에서 하부에 구비되는 패드아이형 고정부를 포함할 수 있고, 상기 부력체는, 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체; 상기 부력몸체의 상단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 가이드형 고정부에 끼워진 상태에서 상기 부력체의 회동이 가능하도록 끝단부가 라운드진 형태로 마련되는 상단돌출부; 및 상기 부력몸체의 하단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 하단돌출부를 포함할 수 있다.

상기 가이드형 고정부는 상기 폰툰의 길이 방향을 따라 연장되는 일체형 구조물로 마련되고, 상기 패드아이형 고정부는 구멍을 가지는 한 쌍의 패드아이 구조물로 마련되되, 상기 폰툰의 길이 방향을 따라 적어도 2 이상으로 구비될 수 있다.

상기 하단돌출부는 상기 패드아이형 고정부에 삽입된 상태에서 상기 패드아이형 고정부에 형성되는 구멍과 대응되는 위치에 형성되는 관통홀을 포함할 수 있다.

상기 패드아이형 고정부에 형성된 구멍과 상기 하단돌출부에 형성된 관통홀을 동시에 관통하도록 핀이 삽입 체결될 수 있다.

또는, 본 발명의 다른 측면에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물에서, 상기 고정부는, 상기 폰툰의 일측면 상에서 상부에 구비되는 상부 패드아이형 고정부; 및 상기 폰툰의 일측면 상에서 하부에 구비되는 하부 패드아이형 고정부를 포함할 수 있고, 상기 부력체는, 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체; 상기 부력몸체의 상단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 상부 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 상단돌출부; 및 상기 부력몸체의 하단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 하부 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 하단돌출부를 포함할 수 있다.

이때 상기 부력체는, 상기 상단돌출부가 상기 상부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정된 상태에서 하방으로 회동하여 상기 하단돌출부가 상기 하부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정되는 형태로 상기 폰툰 상에 장착되거나, 또는 상기 하단돌출부가 상기 하부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정된 상태에서 상방으로 회동하여 상기 상단돌출부가 상기 상부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정되는 형태로 상기 폰툰 상에 장착될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 슬라이딩 또는 스윙 방식의 요철형 범퍼/키 시스템을 적용하여 탑사이드 모듈의 하중 증감에 따라 추가 부력을 제공하는 부력체의 간편한 설치 및 해체가 가능하고, 따라서 탑사이드 모듈의 하중 변동에 대응하여 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부력체가 불필요할 때에는 이를 해체하여 해양구조물의 데크 상부에 고박하여 운항시 저항을 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 해양구조물의 운항 속도 향상 및 연료 소모 감소의 효과가 있다.

특히, 본 발명은 스폰손이 용접에 의해 고정되는 기존의 방식과 대비하여 수중 용접/절단이 불필요하여 해양구조물의 제작 및 설치에 소요되는 부가적인 비용이나 시간을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 트윈 폰툰 타입의 반잠수식 리그선을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적 및 효과를 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조해야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물의 평면도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체의 결합구조를 나타낸 도면이다. 여기서 도 3, 도 5 및 도 7은 부력체의 결합구조를 도 2의 A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4, 도 6 및 도 8은 부력체의 결합구조를 도 2의 B 방향에서 바라본 도면이다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물은, 부력을 형성하는 폰툰(10)과, 폰툰(10)의 상부에 설치되며 각종 설비가 탑재되는 상부갑판(20)과, 폰툰(10)과 상부갑판(20)을 상호 연결하는 복수의 컬럼(30)을 포함할 수 있다.

컬럼(30)과 컬럼(30) 사이에는 구조적인 보강을 위한 브레이스(40)가 설치될 수 있다. 구조 보강용 브레이스는 컬럼(30)과 컬럼(30) 사이 뿐만 아니라 필요에 따라 폰툰(10)과 상부갑판(20) 및 컬럼(30) 간에 설치될 수 있다. 도면에 도시되지어 있지는 않으나 폰툰(10)의 하부에는 해양구조물의 자동 위치 제어를 위한 스러스터가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물은 폰툰(10)을 구비하여 해양에 부유하는 다양한 부유식 해양구조물에 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물은 시추를 목적으로 하는 반잠수식 시추선을 포함하여 해양에 부유하는 반잠수식 리그선일 수 있다.

본 발명에 따른 부유식 해양구조물이 반잠수식 시추선인 경우에는 상부갑판(20) 상에 데릭을 포함하여 시추에 필요한 각종 설비들이 설치될 수 있으며, 상부갑판(20)의 중앙부에는 시추 작업이 가능하도록 문풀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 길다란 폰툰(10)이 평행하게 배치되는 트윈 폰툰 타입의 리그선에 적용될 수도 있음은 물론, 폰툰이 폐곡선을 그리며 막힌 형태를 가지는 링 폰툰 타입의 리그선에도 적용이 가능하다.

폰툰(10)은 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물이 이동할 때에는 상부가 약간 노출되지만 시추 작업 중에는 저항을 최소화하기 위해 수면 아래에 완전히 잠긴다. 폰툰(10)의 내부는 여러가지 탱크로 구성되는데 대부분이 밸러스트를 위한 탱크로 사용된다.

컬럼(30)은 물에 닿는 면적을 줄여 파도의 영향을 최소화하기 위하여 복수의 기둥 형태로 나눠 연결될 수 있다. 컬럼(30)의 내부 아래쪽은 폰툰(10)과 마찬가지로 밸러스트 탱크로 사용되고 상부는 시추에 필요한 기름 등이 저장되는 탱크로 사용될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물은 폰툰(10)과 컬럼(30)에 위치한 다수의 밸러스트 탱크 내에 적정한 양의 해수를 밸러스트수로서 밸러스팅 또는 디밸러스팅하여 선박의 자세를 유지한다.

한편, 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물은, 탑사이드 모듈의 하중이 설계 이상으로 증가하거나 화물의 하역에 따라 하중이 감소함에 따른 데크 로드의 증감에 대응하여 복원/운동 성능을 용이하게 유지하기 위한 목적으로 폰툰(10)의 일측면에 착탈 가능하게 장착되는 부력체(100)를 더 포함할 수 있다.

부력체(100)는 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물에 추가적인 부력을 제공하는 것으로서, 해수의 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 구비될 수 있으며, 폰툰(10)의 일측면에 간단하게 착탈 가능한 구조로서 제공될 수 있다. 부력체(100)의 착탈 가능한 결합구조에 대해서는 뒤에서 보다 구체적으로 살펴본다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 부력체(100)의 장착 부위는 해양구조물의 안쪽 방향, 즉 서로 대향되게 배치되는 폰툰(10)이 마주하는 방향으로의 일측면에 형성될 수 있다. 구조적인 균형을 위하여 부력체(100)는 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 폰툰(10)에 모두 장착되는 것이 바람직하다.

만약 부력체(100)가 해양구조물의 외측 방향을 향하는 폰툰(10) 상에 장착되는 경우에는 선외로 돌출되는 부분이 존재하게 되므로 부두에 접안시 혹은 각종 보급선의 접안시 돌출부로 인한 계류 라인, 선체 등에 간섭이 발생할 여지가 많고, 2차 충돌까지 발생하게 되는 경우에는 선체에 손상이 발생할 우려가 매우 크다. 이러한 위협을 미연에 방지하기 위하여 본 발명은 부력체(100)가 해양구조물의 내측 방향으로 형성되는 폰툰(10)의 일측면에 장착되도록 구성하는 것이다.

상기와 같은 구조는 본 발명에 따른 반잠수식 해양구조물이 링 폰툰 타입으로 구비되는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 구체적으로, 링 폰툰 타입의 해양구조물에서는 서로 대향되는 복수의 폰툰 쌍 중 적어도 어느 한 쌍에 부력체가 장착될 수 있다.

또한, 부력체(100)는 필요에 따라 폰툰(10)이 아닌 컬럼(30) 측에 장착되거나 또는 폰툰(10)과 컬럼(30) 측에 모두 장착되는 것도 가능하며, 이 경우에도 마찬가지로 부력체(100)는 해양구조물의 내측을 향한 면에 장착되는 것이 바람직할 것이다.

이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 착탈 가능한 부력체(100)의 결합구조를 실시예별로 나누어 구체적으로 살펴보고자 한다.

먼저 도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체(100)의 결합구조는, 요철형의 키 시스템을 적용하여 부력체(100)를 폰툰(10)의 일측면에 슬라이딩(Sliding) 방식으로 결합시키는 구조이다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부력체(100)는, 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체(110)와, 부력몸체(110)의 상단 및 하단 가장자리에 돌출되게 형성되는 상단돌출부(111a) 및 하단돌출부(111b)를 포함할 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 부력몸체(110)는 수상 및 수중에서 셀프 스탠딩(Self-standing)이 가능하도록 사다리꼴의 단면 형태를 가질 수 있다.

부력체(100)가 장착될 폰툰(10)의 일측면에는 부력체(100)가 슬라이딩 방식으로 삽입될 수 있도록 한 쌍의 고정부(11a, 11b)가 구비될 수 있다.

상부고정부(11a) 및 하부고정부(11b)는 각각 부력체(100)의 상/하단에 형성되는 상단돌출부(111a) 및 하단돌출부(111b)가 삽입될 수 있도록 단면이 'ㄴ'자 형태를 가질 수 있으며, 부력체(100)의 결합 방향을 따라 길게 연장되는 일체형의 가이드 구조물로 마련될 수 있다.

상부고정부(11a) 및 하부고정부(11b)는 폰툰(10)의 일측면에 용접에 의해 고정될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 부력체(100)는 폰툰(10)의 일측면과 근접하여 나란하게 놓인 상태에서 횡방향(도면상으로 볼 때)으로 슬라이딩되며, 이때 부력체(100)의 상/하단부에 형성되는 상단돌출부(111a) 및 하단돌출부(111b)가 고정부(11a, 11b)에 삽입되는 방식으로 폰툰(10) 상에 부력체(100)의 장착이 이루어질 수 있다.

부력체(100)의 슬라이딩을 용이하게 하고 선체(폰툰의 외벽)와의 갭을 감소시키기 위하여 부력체(100) 상에 심 패드(shim pad, S)가 부착될 수 있다.

심 패드(S)는 상단돌출부(111a) 및 하단돌출부(111b)에서 폰툰(10)과 마주하는 면과 그 반대측으로 고정부(11a, 11b)의 내측면과 마주하는 면에 각각 부착될 수 있다. 여기서 폰툰(10)과 마주하는 면에 부착되는 심 패드(S)는 상단돌출부(111a) 및 하단돌출부(111b) 뿐만 아니라 부력몸체(110)의 일부 또는 전부를 더 커버할 수 있는 면적으로 부착되어도 좋다.

심 패드(S)는 부력체(100)의 슬라이딩을 용이하게 가이드하고 구조물 간의 틈을 조정하는 기능을 하는 것으로서, 부식에 강한 스테인리스강이나 알루미늄 합금 등을 소재로 하는 얇은 금속 판재로 마련될 수 있다.

또한, 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 고정부(11a, 11b)에 부력체(100)가 슬라이딩 삽입된 이후에 부력체(100)의 위치가 변위되거나 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 거동 방지용 스터드볼트(B)가 상부고정부(11a)를 관통하여 부력체(100)의 상단돌출부(111a)에 결합될 수 있다.

도 4에는 두 개의 스터드볼트(B)가 상부고정부(11a)의 양측 가장자리 끝단부에 하나씩 결합되는 것이 도시되어 있으나, 필요에 따라 스터드볼트(B)가 더 많은 개수로 구비되어 일정한 간격으로 결합될 수도 있다.

본 실시예에서 부력체(100)가 불필요하게 될 때(예컨대 데크 상부의 화물을 하역함에 따라 데크 로드가 다시 감소하는 경우)에는 스터드볼트(B)를 풀고 부력체(100)를 다시 슬라이딩하여 간단하게 해체할 수 있다. 해체된 부력체(100)는 해양구조물의 데크 상부에 고박된 상태로 운항이 가능하며, 이를 위해 해양구조물의 데크 상부에는 부력체(100)를 고박할 수 있는 고박장치(미도시)가 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물은, 폰툰(10)의 일측면에 슬라이딩 방식으로 장착되는 부력체(100)에 의해 해양구조물의 부력을 간편하게 증대시킬 수 있으며, 따라서 탑사이드 모듈의 하중 증가에 의한 데크 로드 증가에 용이한 대응이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 예상되는 해양구조물의 데크 로드에 맞추어 부력체(100)의 사이즈를 설계 변경하는 것이 용이하고, 데크 로드의 증감에 따라 부력체(100)의 사이즈를 변경할 때 혹은 부력체(100)가 불필요하게 될 때 부력체(100)의 착탈이 용이하므로, 아주 간단한 방식으로 탑사이드 모듈의 하중 변동에 대응하여 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 실시예는 부력체(100)가 불필요할 때에는 이를 해체하여 해양구조물의 데크 상부에 고박하여 운항함으로써 운항시 저항을 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 해양구조물의 운항 속도 향상 및 연료 소모 감소의 효과가 있다.

다음으로 도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체(100)의 결합구조는, 요철형의 키 시스템을 적용하여 부력체(100)를 폰툰(10)의 일측면에 스윙(Swing) 방식으로 결합시키는 구조이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 부력체(100)는, 주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되며 수상 및 수중에서 셀프 스탠딩이 가능하도록 사다리꼴 단면을 가지는 부력몸체(110)와, 부력몸체(110)의 상단 및 하단 가장자리에 돌출되게 형성되는 상단돌출부(112a) 및 하단돌출부(112b)를 포함한다는 점에서는 전술한 제1 실시예와 유사하다.

부력체(100)가 장착될 폰툰(10)의 일측면에는 부력체(100)의 결합을 위한 한 쌍의 고정부(12a, 12b)가 구비될 수 있다. 본 실시예의 고정부(12a, 12b)는 전술한 제1 실시예의 고정부(11a, 11b)와 설치되는 위치는 유사하나 부력체(100)와의 결합구조에서 다소 차이가 있다.

구체적으로, 본 실시예에서 상단돌출부(112a)는 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 상부고정부(12a)에 끼워진 후 아래 방향으로 회동이 가능하도록 끝단부가 곡률을 가지며 라운드진 형태로 마련된다. 그리고 상부고정부(12a)는 상단돌출부(112a)의 끝단부 형상과 대응되도록 움푹 파인 형태의 수용부를 갖는다.

한편, 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 하부고정부(12b)는 구멍이 있는 한 쌍의 패드아이(pad-eye) 구조물로 구비될 수 있다.

부력체(100)에서 부력몸체(110)의 하단에 형성되는 하단돌출부(112b)는 전술한 제1 실시예에서와 같이 길게 연장되는 일체형이 아니라, 한 쌍의 패드아이 구조물로 구비되는 하부고정부(12b) 사이에 삽입되는 것으로서 특정 지점에서만 돌출되는 형태로 구비될 수 있다.

하단돌출부(112b)에는 하부고정부(12b)에 형성되는 패드아이 홀과 대응되는 위치(삽입이 완료된 상태에서)에 관통홀이 형성될 수 있으며, 하부고정부(12b)에 형성되는 패드아이 홀과 하단돌출부(112b)에 형성되는 관통홀이 서로 일치된 상태에서 두 홀을 동시에 관통하는 핀(P)이 삽입 체결되어 두 구조물 간의 고정이 이루어질 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 실시예에서도 하단돌출부(112b)와 하부고정부(12b) 간의 결합이 이루어진 이후에 상부고정부(12a)를 관통하는 거동 방지용 스터드볼트를 상단돌출부(112a)에 결합시킴으로써 보다 견고한 결합구조를 구현할 수도 있다.

상부고정부(12a) 및 하부고정부(12b)는 폰툰(10)의 일측면에 용접에 의해 고정될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 부력체(100)는, 상단돌출부(112a)가 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 상부고정부(12a)의 내측면에 맞닿도록 끼워진 상태에서 부력체(100) 자체를 아래 방향으로 회동하여 하단돌출부(112b)를 패드아이 형태의 하부고정부(12b)에 끼우는 방식으로 결합될 수 있다. 그리고 하단돌출부(112b)의 관통홀과 하부고정부(12b)에 형성되는 패드아이 홀을 일치시킨 후 핀(P)을 삽입 체결시킴으로써 부력체(100)를 확실하게 고정하고 이탈을 방지할 수 있다.

전술한 제1 실시예와 유사하게, 부력체(100)와 선체(폰툰의 외벽)와의 갭을 감소시키기 위한 목적으로 폰툰(10)과 마주하는 부력체(100)의 외측면에 심 패드(S)가 부착될 수 있다. 도면에는 심 패드(S)가 부력체(100)와 폰툰(10)이 마주하는 면에만 부착되는 것이 도시되어 있으나, 상단돌출부(112a)가 상부고정부(12a)의 내측면과 마주하는 면에도 심 패드(S)가 부착될 수 있다.

또한, 한 쌍의 패드아이 구조물로 구비되는 하부고정부(12b)와 그 사이로 회동하여 삽입되는 하단돌출부(112b)가 서로 마주하는 면에도 심 패드(S)가 부착될 수 있을 것이다.

본 실시예에서 상단돌출부(112a)는 부력체(100)의 길이 방향을 따라 계속하여 연장되는 형태로 마련되는 반면, 하단돌출부(112b)는 부력체(100) 하단의 특정 지점에서만 돌출되도록 형성될 수 있다. 도면에는 하단돌출부(112b)가 부력체(100)의 양측 끝단부에 하나씩 구비되는 것이 도시되어 있으나, 필요에 따라 더 많은 개수의 하단돌출부(112b)가 일정한 간격으로 형성될 수 있음은 물론이다. 이 경우 하단돌출부(112b)의 증가에 대응하여 하부고정부(12b)의 개수도 당연히 증가될 것이다.

본 실시예는 전술한 제1 실시예와 결합구조만 다소 상이할 뿐, 제1 실시예에 의해 구현되는 효과를 그대로 가질 수 있다. 즉, 본 실시예도 간편하게 착탈 가능한 부력체(100)의 결합구조에 의하여 간단한 방식으로 탑사이드 모듈의 하중 변동에 대응하여 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 실시예에서도 해양구조물의 데크 상부에 부력체(100)를 고박할 수 있는 고박장치(미도시)가 구비될 수 있고, 이를 통하여 부력체(100)의 미장착 운항시 해양구조물의 운항 속도가 향상되고 연료 소모를 감소시키는 효과를 가질 수 있음도 동일하다.

마지막으로 도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 착탈 가능한 부력체(100)의 결합구조는 전술한 제2 실시예의 스윙(Swing) 방식 결합구조와 유사한 것으로서, 제2 실시예가 부력체(100)의 하단 결합부에만 패드아이 방식을 적용한 것이라면, 제3 실시예는 부력체(100)의 상/하단 결합부에 모두 패드아이 방식을 적용한 것이다.

제2 실시예와의 차이점에 대해서만 간략히 살펴보면, 본 발명의 제3 실시예에서는 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 상부고정부(13a) 및 하부고정부(13b)가 모두 구멍이 있는 한 쌍의 패드아이 구조물로 구비될 수 있다.

또한, 이에 대응하여 부력체(100)의 상단돌출부(113a) 및 하단돌출부(113b)는 모두 한 쌍의 패드아이 구조물 사이에 삽입되는 것으로서 특정 지점에서만 돌출되는 형태로 구비될 수 있으며, 상단돌출부(113a) 및 하단돌출부(113b)에는 각각 상부고정부(13a) 및 하부고정부(13b)와의 핀(P) 결합을 위하여 패드아이 홀과 대응되는 위치에 관통홀이 형성될 수 있다.

즉, 전술한 제2 실시예에서 설명한 부력체(100)의 하단부 결합구조(패드아이 결합구조)가 제3 실시예에서는 상/하단부에 모두 적용된 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 부력체(100)는 상단돌출부(113a)가 폰툰(10)의 일측면에 구비되는 패드아이 형태의 상부고정부(13a)에 끼워져 상호 핀(P) 결합을 통해 고정되고, 상단 결합부를 기준으로 부력체(100)가 아래 방향으로 회동하여 하단돌출부(113b)가 패드아이 형태의 하부고정부(13b)에 끼워진 후 마찬가지로 상호 핀(P) 결합되는 방식으로 폰툰(10) 상에 장착이 이루어질 수 있다.

이때, 부력체(100)의 하단돌출부(113b)를 먼저 고정시키고 부력체(100)를 상방으로 회동하여 상단돌출부(113a)를 나중에 고정시키는 방식으로 순서가 변경되어도 무방하다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 슬라이딩 또는 스윙 방식의 요철형 범퍼/키 시스템을 적용하여 탑사이드 모듈의 하중 증감에 따라 추가 부력을 제공하는 부력체의 간편한 설치 및 해체가 가능하고, 따라서 탑사이드 모듈의 하중 변동에 대응하여 해양구조물의 복원/운동 성능을 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부력체가 불필요할 때에는 이를 해체하여 해양구조물의 데크 상부에 고박하여 운항시 저항을 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 해양구조물의 운항 속도 향상 및 연료 소모 감소의 효과가 있다.

특히, 본 발명은 스폰손이 용접에 의해 고정되는 기존의 방식과 대비하여 수중 용접/절단이 불필요하여 해양구조물의 제작 및 설치에 소요되는 부가적인 비용이나 시간을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 폰툰
20: 상부갑판
30: 컬럼
40: 브레이스
11a : 상부고정부 (제1 실시예)
11b : 하부고정부 (제1 실시예)
12a : 상부고정부 (제2 실시예)
12b : 하부고정부 (제2 실시예)
13a : 상부고정부 (제3 실시예)
13b : 하부고정부 (제3 실시예)
100: 부력체
110: 부력몸체
111a: 상단돌출부 (제1 실시예)
111b: 하단돌출부 (제1 실시예)
112a: 상단돌출부 (제2 실시예)
112b: 하단돌출부 (제2 실시예)
113a: 상단돌출부 (제3 실시예)
113b: 하단돌출부 (제3 실시예)

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 부력을 형성하는 폰툰;
   상기 폰툰의 상부에 설치되는 복수의 컬럼을 매개로 지지되는 상부갑판; 및
   상기 폰툰의 일측면에 착탈 가능하게 장착되어 추가적인 부력을 제공하는 부력체를 포함하고,
   상기 부력체는 상기 폰툰의 일측면에 상하로 구비되는 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 하나를 기준으로 회동하는 스윙 결합 방식으로 착탈 가능하게 장착되되,
   상기 고정부는,
   상기 폰툰의 일측면 상에서 상부에 구비되는 가이드형 고정부; 및
   상기 폰툰의 일측면 상에서 하부에 구비되는 패드아이형 고정부를 포함하고,
   상기 부력체는,
   주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체;
   상기 부력몸체의 상단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 가이드형 고정부에 끼워진 상태에서 상기 부력체의 회동이 가능하도록 끝단부가 라운드진 형태로 마련되는 상단돌출부; 및
   상기 부력몸체의 하단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 하단돌출부를 포함하는,
   착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드형 고정부는 상기 폰툰의 길이 방향을 따라 연장되는 일체형 구조물로 마련되고,
   상기 패드아이형 고정부는 구멍을 가지는 한 쌍의 패드아이 구조물로 마련되되, 상기 폰툰의 길이 방향을 따라 적어도 2 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는,
   착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 하단돌출부는 상기 패드아이형 고정부에 삽입된 상태에서 상기 패드아이형 고정부에 형성되는 구멍과 대응되는 위치에 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 패드아이형 고정부에 형성된 구멍과 상기 하단돌출부에 형성된 관통홀을 동시에 관통하도록 핀이 삽입 체결되는 것을 특징으로 하는,
   착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.
10. 부력을 형성하는 폰툰;
    상기 폰툰의 상부에 설치되는 복수의 컬럼을 매개로 지지되는 상부갑판; 및
    상기 폰툰의 일측면에 착탈 가능하게 장착되어 추가적인 부력을 제공하는 부력체를 포함하고,
    상기 부력체는 상기 폰툰의 일측면에 상하로 구비되는 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 하나를 기준으로 회동하는 스윙 결합 방식으로 착탈 가능하게 장착되되,
    상기 고정부는,
    상기 폰툰의 일측면 상에서 상부에 구비되는 상부 패드아이형 고정부; 및
    상기 폰툰의 일측면 상에서 하부에 구비되는 하부 패드아이형 고정부를 포함하고,
    상기 부력체는,
    주수 및 배수가 가능한 밸러스트 탱크 형태로 마련되는 부력몸체;
    상기 부력몸체의 상단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 상부 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 상단돌출부; 및
    상기 부력몸체의 하단 가장자리에 돌출되게 형성되되, 상기 하부 패드아이형 고정부에 삽입되는 형태로 마련되는 하단돌출부를 포함하는,
    착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 부력체는,
    상기 상단돌출부가 상기 상부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정된 상태에서 하방으로 회동하여 상기 하단돌출부가 상기 하부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정되는 형태로 상기 폰툰 상에 장착되거나, 또는
    상기 하단돌출부가 상기 하부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정된 상태에서 상방으로 회동하여 상기 상단돌출부가 상기 상부 패드아이형 고정부와 핀 결합에 의해 고정되는 형태로 상기 폰툰 상에 장착되는 것을 특징으로 하는,
    착탈 가능한 부력체를 포함하는 반잠수식 해양구조물.

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