KR19990087093A - 선박 앵커링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히 오일 및 가스 활동과 관련하여 근해 작업을 위해, 관련 선박(10)의 뱃머리부에 정박 수단(11)이 제공된 선박을 정박시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 해저(1)에 위치된 앵커 장치(3) 및 선박(10) 상의 정박 수단(11)으로 앵커 장치(3)를 연결시키도록 된 적어도 하나의 앵커링 라인(6, 8)이 포함된다. 양호하게는 흡입 앵커(3), 중력 앵커 또는 파일 앵커의 형태의 영구 앵커 장치에는 앵커링 라인을 위한 선회 수단(5)이 제공되며, 부력체(7)가 앵커링 라인(6, 8)의 중간부에 부착된다.

Description

선박 앵커링 시스템

근해 오일 및 가스 활동시, 두 선박 중 하나의 선박이 정박될 수 있는 두 선박 사이에 또는 해저의 앵커 수단에 연결된 파이프라인과 정박된 선박 사이에 유체의 반송과 통상 관련된, 어떤 조건하에서는 매우 어려울 수 있는 매우 중요한 작업이 필요한 경우가 종종 있다. 변화되는 어려운 조건하에서 정박하여 이러한 작업을 수행 중, 바람, 파도 및 해류가 영향을 미침으로써 큰 응력 및 힘이 발생될 수 있다. 이러한 응력은 우선 작업의 중단을 야기할 수 있으며, 최악의 경우 파선 및 예를 들어 제어되지 않은 오일 방출을 야기할 수 있다.

본 발명은, 특히 오일 및 가스 활동과 관련된 작업을 위해, 관련 선박 뱃머리부에 정박 수단이 장비되며, 해저에 위치된 앵커 수단 및 선박 상의 정박 수단에 앵커 수단을 연결하도록 된 적어도 하나의 앵커링 라인이 포함된, 선박을 정박시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

이하의 설명에서, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 시스템의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.

도2는 본 발명에 따른 시스템에 포함될 수 있는, 관련 선회 수단을 갖는 앵커의 상세 정면도를 도시한다.

도3은 본 발명에 따른 시스템에 포함될 수 있는, 관련 선회 수단을 갖는 앵커의 상세 전면도를 도시한다.

경우에 따라서는, 본 발명에 따른 시스템은 오일 및 가스 활동에 관련된 작업 이외에 다른 종류의 해양 작업을 위해 사용될 수도 있다.

이러한 목적을 위한 공지의 정박 시스템에 비추어 볼 때, 본 발명은 특허 청구 범위에서 보다 상세히 기술된 신규의 소정 특징을 포함한다.

본 발명에 의한 장점들 중, 공지된 방법 및 시스템과 비교할 때, 대부분의 상황에서 보다 높은 안정성 및 신뢰성을 가지면서 어려운 조건하에서 상술된 어려운(challenging) 작업이 수행될 수 있다는 점이 특히 강조되었다. 특히, 이와 관련하여, 수행되는 작업 중 발생되는 응력 또는 힘에 따라 전체 시스템의 변형을 포함하는 본 발명에 따른 시스템은 정박시 일종의 탄성 또는 가요성을 가능하게 하여 유체의 반송을 가능하게 한다.

도1에서 해저는 도면 부호 1로 표시되고 해수면은 도면 부호 2로 표시되어 있으며, 본 발명에 따른 대체로 전체 시스템 및 관련 작업을 위한 정박 상태에 관련된 전체 구조를 도시한다. 우선, 통상 탱커인 문제의 선박(10)과, 해저(1)의 앵커(3)와, 부력체(7)가 제공된 중간부에 의해 두 부분(6, 8)으로 된 앵커링 라인(라인 부표로도 표시됨)이 도시되어 있다. 통상의 방식으로 선박(10)의 뱃머리에 정박 수단이 장비되며, 이 지점에서 더 이상 상세히 도시되지는 않았다.

후술되는 바와 같이 본 발명에 따른 시스템은 선박(10)의 정박을 위해 충분하며, 이와 관련하여 상술된 서론에서 이미 기술된 장점을 포함한다. 정박 시스템의 중요한 특징은, 양호하게는 전체 앵커링 라인(6, 8)의 중간부에 위치되거나 또는 그에 연결된 라인 부표(7)이다. 부표(7)는 전체 라인 길이의 정확히 중간에 있을 필요는 없으나, 소정의 효과를 얻기 위해 부표는 앵커 수단(3)에서 앵커링 라인(6)의 하단부로부터 그리고 정박 수단(11)에서 앵커링 라인(8)의 상단부로부터 모두 상당한 거리에 위치되는 것이 좋다.

부표(7)의 치수는 대부분의 상태 또는 응력 하에서 라인 부분(6 및 8)의 인접 부분들 사이에 아주 큰 각도 차이가 성립되도록 선정된다. 따라서, 라인 부분(6)은 부표(7)로부터 라인 부분(8)이 연장된 각도보다 수직에 대해 명백히 작은 각도로 앵커(3)로부터 상향으로 통상 연장될 것이다. 선박(10)이 바람, 파도 또는 해류에 의해 강하게 영향을 받을 때, 전체 앵커링 라인(6, 8)은 예를 들어 도1에서 도시된 것보다 더 타이트해져, 부표(7)가 수중으로 보다 깊이 당겨져 라인(6, 8) 사이의 각도는 180°정도에 달할 수 있다. 정반대로, 라인 부분(6)의 길이가 수심보다 길면, 최소의 정박 힘이 작용할 때 부표(7)는 해수면(2)으로 부상될 수도 있다.

후자의 상태는 탱커 터미널 등과 같이 해안 또는 보다 근해의 수면 근처에서 수행되는 작업의 경우에 발생될 수 있을 것이다. 예를 들어 멀리 떨어진 바다와 같이 보다 거친 수면에서의 작업 또는 설치에 관련될 때, 대체로 부표(7)는 수면 아래로 상당히 가라앉아 위치될 것이다. 부표는 물속 깊이 위치될 때 해수면에서 발생되는 파도 및 바람으로부터의 영향을 보다 덜 받기 때문에, 이는 본질적으로 부표 및 전체 시스템을 위해 매우 바람직한 상태이다. 대체로 모든 상태에서 부표는 앵커링 라인 부분(6)을 앵커(3)로부터 상향으로 인장하여 유지하여 앵커링 라인 중 어떤 부분도 해저에 놓이지 않을 것이라는 점이 부표(7)의 중요한 효과이다.

이러한 부표 장치가 하나 이상의 개별 부표를 포함하는 경우도 있을 수 있지만 전체 앵커링 라인의 중간에 다소간 상대적으로 제한된 편향부가 제공되도록 배치된다. 이러한 부표 또는 부표 장치의 주요 목적은, 동적 로드 효과(dynamic load effects)를 감소시키면서 앵커링 라인에서 상대적으로 집중된 부력을 제공하여 전체 정박 시스템의 연성 또는 가요성 행동을 야기하는 데 있다.

상술된 순수한 정박 기능에 더하여, 이러한 시스템은 탄화수소의 로딩과 같은 앵커 수단(3)과 선박(10) 사이의 유체 반송을 포함할 수도 있다. 따라서, 도1에서, 정박 수단(11)과 상당히 잘 결합될 수도 있는 적절한 연결 수단이 제공된 선박(10)의 뱃버리부까지 연장된 상대적으로 가요성 있는 호스(9)가 도시되어 있다. 이러한 연결 수단은 공지의 구조일 수도 있다. 호스(9)의 하부 부분에, 본 실시예에서는 세 개이나 호스(9)의 소정 형상에 따라 개수 및 치수가 달라질 수도 있는 부표 요소(9A)가 도시되어 있다. 부표 요소(9A)의 주 목적은 호스(9)의 하부 부분이 해저로부터 대체로 항상 상승되어 있는 것을 보장하는 것이다. 호스(9)가 도1에서 도시된 바와 같이 앵커링 라인(6, 8) 상당히 아래로 물속으로 연장되는 것은 큰 장점이다. 그에 의해 시스템의 두 개의 주요 부분들 사이의 어떠한 접촉도 방지될 수 있어서, 특히 호스(9)는 앵커링 라인(6, 8)의 어떠한 부분에 의해서도 손상 받지 않을 것이다.

특히, 탱커를 로딩하기 위한, 그러나 언로딩을 위한 것일 수도 있는, 상술된 유체 반송은 국제 특허 출원 PCT/NO96/00202호의 요지이다.

도2 및 도3은 관련 장비, 특히, 앵커(3)의 상부에서 선회 수단(5)을 갖는 가능하고 양호한 구조의 앵커(3)를 보다 상세히 도시한다. 본 발명에 따르면, 앵커는 강력한 앵커링 효과를 얻기 위해 실제 해저(1) 아래로 손실된 질량(loose masses) 내로 관통하도록 된 본질적으로 공지된 설계일 수 있는 흡입 앵커(suction anchor)의 형태를 갖는 것이 좋다. 도2 및 도3에서 도시된 예에서, 흡입 앵커(2)는 하향 개방된 원통형 형상을 갖는다.

앵커(3)의 상부 중심에 실제 선회 수단(5)을 지지하는 고정 캐리어 부재(13)가 도시되어 있다. 고정 캐리어 부재는 예를 들어 플랜지 연결부에 의해 호스(9)의 하단부가 연결되는 파이프 굽힘부를 갖는 상부 연결 부재(19)를 갖는다. 하부 선회 부분(18)은 도3에서 보다 상세히 도시된 바와 같이 두 개의 라인 부분(6A, 6B)을 부착하도록 기능한다. 라인 부분(6A, 6B)은 6C(도1)의 정점을 갖는 소위 크라우푸트(crowfoot)의 하단부를 구성하여, 크라우푸트는 대체로 베이스 라인이 아암 구조(15A, 15B)에 의해 형성된 양호하게는 이등변 삼각형 형상을 갖는다. 아암 구조는 하부 선회 부재(18)로부터 각 측면으로 외팔보 지지되며 전체 앵커 및 선회 수단의 중심 축에 대해 선회 부분과 함께 회전되도록 된다. 아암(15A, 15B)은 공통의 수평 축(15C)을 가지며, 라인 부분(6A, 6B)은 축(15C)에 대해 피봇 가능하도록 아암(15A, 15B)의 외부 단부에 각각 연결된다. 아암(15A, 15B)의 주요 목적은 앵커링 라인(6, 8)을 통해 선박(10)으로부터 정박 힘의 방향에 따라 중심의 수직 축에 대해 선회 운동하기에 충분한 토크를 제공하는 데 있다. 선회 부재(18, 19)는 일체로 회전하도록 되어 있다.

상술된 구조에서, 수직 축에 대한 회전에 더하여, 수평 축, 즉 축(15C)에 대해 피봇 또는 관절운동도 가능하다. 상술된 다소 가요성 있는 크라우푸트 대신, 전체로 앵커 수단에 일체화된 보다 강성 있는 요크형 구조가 제공될 수도 있다. 크라우푸트의 경우에 그리고 강성 요크의 경우에 모두, 앵커링 라인의 하단부에 대해 종래의 부착 수단 또는 방법이 사용될 수도 있다. 예를 들어 ROV에 의해 조작될 수 있는 상대적으로 용이하게 해제(losened)될 수 있는 상대적으로 영구한 부착 또는 연결의 문제가 있을 수도 있다. 이러한 착탈 가능한 체결 가능성은 셀프 로킹될 수 있거나 그렇지 않으면 본질적으로 공지된 다른 조작 또는 작동을 가능하게 할 수 있는 "체인 스토퍼" 종류의 장치로 구성될 수 있다.

특히, 도2에서 도시된 바와 같이, 호스(9)는 앵커링 라인 부분(6A)보다 수평으로 작은 각도로 선회 수단(5)으로부터 외향 그리고 상향 방향을 갖는다. 도3에서 도시된 바와 같이 호스(9)가 라인 부분(6A, 6B) 사이의 중심으로 연장된 경우에도, 앵커링 라인 중 어떠한 부분과 접촉함으로써 호스(9)에 대한 손상 위험이 최소로 된다.

가능하기는 하지만 양호하지 않은 변경예로서, 선회 수단(5)으로부터 중심으로 직접 상향으로 호스의 방향이 9X로 표시되어 있으며, 이는 물속에서 보다 높은 어디에서 이러한 호스가 앵커링 라인(6, 8)에 의해 교차되거나 통과해하 하는 것을 의미한다. 이는 통상 보다 덜 양호한 해결책이다. 마지막으로, 도2는 앵커 설치부(3)로, 즉 선회 수단(5)에 대해 고정된 캐리어 부재(13)로 예를 들어 탄화수소와 같은 생산된 유체를 위해 연결된 파이프라인(14)을 도시한다.

본 명세서에서 기술된 시스템은 예를 들어 150 내지 300 미터 깊이의 물에서 작동하도록 될 수도 있다. 양호한 실시예에서, 예를 들어 200 미터의 깊이에서 두 부분(6, 8)의 전체 앵커링 라인은 각각 160 미터 및 200 미터일 수도 있다.

본 발명의 범위 내에서 여러 변형예 및 변경예가 가능할 수도 있다는 것은 명백하다. 따라서, 앵커(3)가 영구하다고 언급된 경우, 설치시 흡입 앵커 또는 중력 앵커가 해저(1)에 영구히 유지되어야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 해저에서 이러한 상대적으로 고정된 설치일 경우에도 적절한 수단 및 장비에 의해 제거될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 이러한 의미에서 영구 앵커 장치는 선박에 의해 통상 수반되어 선박으로부터 투척되거나 통상의 앵커 캡스턴에 의해 선박 내로 이동될 수 있는 것보다 영구한 앵커를 의미한다.

장점을 갖는 본 발명에 따르면, 상술된 시스템에서 앵커 장치의 설치 방법은, 앵커가 관련 선박의 일반적으로 정규 앵커 캡스턴 또는 윈치에 포함된 앵커 체인 또는 와이어에 현수되어 해저에서 소정 지점으로 앵커를 하강시키기 위해 사용된다는 것으로 구성될 수 있다.

도1에서 도2 및 도3을 참조하여 설명된 것과 같은 크라우푸트의 정점(6C)이 도시되어 있으나 정점(6C)의 위치가 상당히 변화될 수 있으며 정점이 부력체 또는 부표(7)에 인접하거나 또는 부표 상에 있을 수 있는 것은 명백하다. 도2의 선회 수단(5)으로부터 대체로 수직 방향의 호스(9X로 도시)의 경우, 물속에서 보다 높은 부분에서 크라우푸트에 두 부분(6A, 6B) 사이에서 앵커링 라인(6)에 의해 호스를 교차하거나 통과하는 것을 예상할 수 있다. 정점(6C)이 대응하여 위치될 때 부표(7)에 인접하여 이러한 교차가 발생됨으로서, 이 경우 호스가 이 위치에서 부표로부터 현수될 수 있을 수 있다.

상술된 바와 같이 앵커링 라인의 연장으로서 크라우푸트 대신, 관련 앵커 수단과 함께 본 명세서에서 기술된 시스템에는 요크 또는 상술된 국제 특허 출원에서 도시되고 상술된 유사한 구조가 제공될 수도 있다.

Claims (5)

1. 특히 오일 및 가스 활동과 관련된 작업을 위해, 양호하게는 관련 선박 뱃머리부에 정박 수단(11)이 장비되며 해저(1)에 위치된 앵커 수단(3) 및 선박(1)의 상기 정박 수단(11)에 상기 앵커 수단(3)을 연결하도록 된 적어도 하나의 앵커링 라인(6, 8)이 포함된, 선박을 정박시키기 위한 시스템에 있어서,

   상기 앵커링 라인(6)을 위한 선회 수단(5, 18)이 제공된 양호하게는 흡입 앵커(3), 중력 앵커 또는 파일 앵커의 형태의 영구 앵커 장치와,

   앵커링 라인(6, 8)의 중간 부분에 부착된 부력체(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 정박 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 앵커링 라인(6, 8)의 하부 부분(6)은 상기 선회 수단(5, 18)에 연결된 크라우푸트(6A, 6B, 6C)를 갖도록 된 것을 특징으로 하는 선박 정박 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 선회 수단(5, 18)은 상기 크라우푸트의 라인(6A, 6B)이 부착된 외부 단부를 갖고 양호하게는 아암의 축(15C)에 대해 피봇 가능한 두 개의 외팔보 아암(15A, 15B)을 갖는 것을 특징으로 하는 선박 정박 시스템.
4. 특히 바다에서 오일 및 가스 활동과 관련하여 양호하게는 해저에 흡입 효과, 중력 또는 파일링에 기초하여 선박 등을 대체로 영구 정박시키기 위해 해저에 설치되도록 된 앵커에 있어서,

   선박으로부터의 적어도 하나의 앵커링 라인(6A, 6B)을 위한 부착 부재(15A, 15B)가 제공된 선회 수단(5)을 포함하며, 상기 선회 수단의 회전축이 해저(1)에서 대체로 수직이 되도록 된 것을 특징으로 하는 앵커.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 시스템에서 제4항에 따른 앵커의 설치 방법에 있어서,

   앵커는 관련 선박의 일반적으로 정규 앵커 캡스턴 또는 윈치에 포함되어 해저에서 소정 위치로 상기 앵커를 하강시키도록 사용되는 앵커 체인 또는 와이어의 단부에 현수되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 시스템에서 제4항에 따른 앵커의 설치 방법.