KR20050101311A - 텐션 레그 플랫폼용 밸러스트 시스템 - Google Patents

텐션 레그 플랫폼용 밸러스트 시스템 Download PDF

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KR20050101311A
KR20050101311A KR1020057009712A KR20057009712A KR20050101311A KR 20050101311 A KR20050101311 A KR 20050101311A KR 1020057009712 A KR1020057009712 A KR 1020057009712A KR 20057009712 A KR20057009712 A KR 20057009712A KR 20050101311 A KR20050101311 A KR 20050101311A
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ballast
caissons
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KR1020057009712A
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피터 지. 와이브로
테리 크리스카
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모덱 인터내셔날, 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따르면, 복수 개의 수밀 밸러스트 구획(X1, X2, X3, 8)이 있는 선체(102)를 구비한 선박(100)의 밸러스팅 및 디밸러스팅을 위한 장치 및 방법이 제공되는데, 상기 수밀 밸러스트 구획 각각은 선체의 상부까지 수직 연장되는 개별 펌프 케이슨(10, 20, 30, 80)을 구비하지만, 이러한 밸러스팅/디밸러스팅 시스템은 선체 내에 밸브가 없다. 해수를 공급하기 위해 외부 케이슨(56)이 사용된다. 내외부 케이슨 내외로의 리깅에 여러 수중 펌프(121, 123, 111)가 이용될 수 있고, 이들 수중 펌프는 칼럼의 상부에 설치된 매니폴드 시스템을 통해 밸러스팅 및 디밸러스팅 작업을 제공한다. 밸러스트 탱크의 배기(59)는 펌프 케이슨의 상부 근방에 마련된 대기에 대한 연결부를 통해 달성될 수 있다.

Description

텐션 레그 플랫폼용 밸러스트 시스템{BALLAST SYSTEM FOR TENSION LEG PLATFORM}
본 발명은 일반적으로는 해양 석유 시추 산업에 사용되는 텐션 레그 플랫폼(tension leg platform)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 텐션 레그 플랫폼을 예인, 설치[텐던(tendon)에 고정]하고, 플랫폼을 현장 가동 중에 사용하기 위해 텐션 레그 플랫폼을 밸러스팅 및 디밸러스팅(de-ballasting)하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
텐션 레그 플랫폼(TLP)은 일반적으로 수심이 깊은 해양에서 석유를 시추하는 데에 사용되고 있다. 통상, TLP는 수평 평저선의 선체 구조와 플랫폼을 지지하는 여러 개의 칼럼을 구비한다. 그러한 선체 구조는 칼럼 및 플랫폼에 부력을 제공한다. TLP는 텐던과 파일(pile)에 의해 해저 바닥에 고정되며, 텐던에 있어서의 부력에 기인한 장력에 의해 정지 상태로 유지된다.
선체는 일반적으로 밸러스팅 설치 중에 안정성 요건을 충족시키도록 여러 개의 수밀(水密) 구획으로 분할되어 있다. TLP는 설치 중에 텐던에 장력을 가하여, 언제든지 설계 한계치 내에서 플랫폼을 유지하도록 디밸러스팅된다. 디밸러스팅 작업은 TLP의 공진 주파수가 주변의 물의 고유 주기와 동일해지는 시간을 최소화하도록 신속하게 이루어진다. 디밸러스팅을 신속하게 하기 위해, TLP에는 통상 고용량 펌프를 수용하는 하나 이상의 펌프실이 마련된다. 그러나, 설치가 일단 완료되면, 단지 미미한 현장 마무리 조절만이 수행되기 때문에, 그러한 펌프들은 더 이상의 고용량일 필요는 없다.
사용이 제한된 대형 펌프를 영구적으로 설치하는 것에 대한 자본 투자를 최소화하기 위해, 대안적인 TLP 구조는 고용량의 수중 펌프(submersible pump)를 일시적으로 수용하도록 밸러스트 구획과 유통하는 단일의 케이슨(cassion)을 사용하고 있다. 원격 작동되는 대형 밸브가 선체의 하부에 위치하여, 특정 밸러스트 탱크로부터 펌프 케이슨으로의 흐름을 허용하거나 차단한다. 이러한 밸브 및 이와 관련된 설비 및 제어 장치는 검사, 유지보수, 수리 및/또는 교환을 필요로 하며, 그 결과 비용이 많이 들 수 있다.
도 1은 4개의 내부 펌프 케이슨 및 상기 펌프 케이슨과 밸러스트 탱크 사이의 관련 배관을 각각 포함하는 4개의 칼럼을 보여주는, 도 2의 선 1-1을 따라 취한 TLP의 상단면도.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 상기 TLP의 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 임시 및 영구 밸러스트 시스템과 관련 매니폴드 배관을 보여주는 개략적인 다이어그램.
도 4는 예인용 초기 밸러스팅을 위하여 미리 계획된 것과 같은, 임시 및 영구 밸러스트 시스템과 관련 매니폴드 배관을 보여주는 개략적인 다이어그램.
본 발명의 주 목적은, 하부 선체에 위치하는 펌프실, 기계실, 밸브, 영구적 펌프, 기계 설비, 배선 또는 제어 장치를 필요로 하지 않으면서 선체의 상부에서 제어된 밸러스팅 및 디밸러스팅을 수행할 수 있는 구성을 갖는 부양 선박(buoyant vessel)을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 장비의 검사, 유지보수, 수리 또는 교환을 위해 하부 선체에 접근할 필요가 없는, 텐션 레그 플랫폼으로서 사용되는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 예인 및 설치를 위해 텐션 레그 플랫폼을 밸러스팅 및 디밸러스팅하는 방법으로서, 포터블 수중 펌프를 사용하여 개별 펌프 케이슨을 갖는 개별 구획을 밸러스팅 및 디밸러스팅하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수동식 또는 전기식 수심 측량(sounding)을 위한 개별 구획 케이슨을 마련함으로써 밸러스트 레벨 장비를 단순화시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 밸러스트 구획 배기구(vent)를 펌프 케이슨에 직접 마련함으로써 밸러스트 구획 배기 시스템을 단순화시키는 것이다.
본 발명의 전술한 목적과 기타 특징 및 이점은 텐션 레그 플랫폼(TLP)을 밸러스팅 및 디밸러스팅하는 장치에 채용된다. TLP는 텐던에 장력을 가하고 상층(topside)를 지지하도록 부력을 제공하는 선체와, 갑판을 지지하는 4개의 칼럼을 포함한다. 선체는 임시 또는 영구 밸러스트 탱크를 구비하지만, 밸브는 갖고 있지 않다. 갑판을 선체에 연결하는 칼럼은 전기 장비, 기계 설비 등을 비롯한 종래의 “능동 칼럼(active-column)”의 구성 요소들의 대부분을 제거하였다. 각 칼럼은, 그 칼럼의 중간에 배치되어, 상부 선체로부터 하부 선체까지 수직하게 이어지는 하나 이상의 내부 케이슨을 포함한다. 케이슨의 바닥은 임시 또는 영구 밸러스트 탱크의 바닥에 연결되며, 개별 탱크의 밸러스팅 및 디밸러스팅을 용이하게 하는 수중 펌프의 배치를 허용한다. 또한, 각 칼럼은 해수 공급원을 제공하는 데에 사용되는 하나 이상의 외부 케이슨을 구비한다. 여러 개의 수중 펌프는 내외부 케이슨의 내외로의 리깅(rigging)에 이용 가능하며, 칼럼의 상부에 있는 매니폴드 시스템을 통해 밸러스트 및 디밸러스트 작업을 제공한다. 밸러스트 탱크의 배기는 펌프 케이슨 상부 근처의 대기에 대한 연결부를 통해 이루어질 수 있다. 별법으로서, 별도의 배기 라인이 밸러스트 탱크를 배기시키는 데에 사용될 수도 있다.
본 발명은, 개개의 펌프 케이슨을 사용하여 밸러스트 구획을 구비한 선박을 밸러스팅 및 디밸러스팅하는 방법을 포함한다.
본 발명은 첨부 도면에서 개략적으로 나타난 실시예를 기초로 해서 상세하게 후술될 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스팅 및 디밸러스팅 시스템은 갑판(104) 및 선체(102)를 지지하는 4개의 칼럼(1, 2, 3, 4)를 구비하는 TLP(tension leg platform)(100)에 사용되는 것이 바람직하다. 선체(102)는 15개의 내부 밸러스트 탱크를 구비한다. 상기 선체(102)에서 가장 바깥쪽에 설치된 탱크는 4개의 영구 밸러스트 탱크(11, 21, 31, 41)이다. 상기 TLP를 텐던에 대해 예인 및 설치하는 데에 일시적으로만 사용되는 11개의 탱크가 선체(102) 내에 마련된다. 이러한 임시 밸러스트 탱크 중 4개(12, 22, 32, 42)는 상기 4개의 영구 밸러스트 탱크(11, 21, 31, 41)의 안쪽에 인접하여 위치하고; 4개의 임시 밸러스트 탱크(13, 23, 33, 43)는 각각 상기 칼럼(1, 2, 3, 4)의 베이스에 위치하며; 3개의 중앙 탱크는 베이스 중앙 탱크(5), 동쪽 윙 탱크(6) 및 서쪽 윙 탱크(7)이다.
상기 밸러스트 탱크는 TLP(100)의 4개의 칼럼(1, 2, 3, 4)을 통해 이용된다. 각각의 칼럼(1, 2, 3, 4)은 4개의 개별적인 펌프 케이슨(54)을 포함한다. 상기 펌프 케이슨은 외경이 20 인치이고, 강철 또는 복합 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 각 탱크는 하나의 펌프 케이슨(54)에 연결되며; 상기 케이슨은 상기 탱크의 방출 및 충전 모두에 사용된다. 칼럼 당 4개의 펌프 케이슨(54)이 있기 때문에, 하나의 펌프 케이슨(54)은 2개의 펌프 케이슨(54)과 연결된 상기 중앙 탱크를 제외한, 각각의 임시 또는 영구 밸러스트 탱크에 연결된다.
각 칼럼(1, 2, 3, 4) 내에 있어서, 상기 4개의 펌프 케이슨은 추가적인 구조 지지를 위해 단일 케이슨(52) 내에 집합적으로 수용된다.
칼럼 밸러스트 탱크(13, 23, 33, 43)를 제외하고, 상기 펌프 케이슨(54)은 이중 목적의 10 인치 충전/방출 파이프(50)를 통해 개개의 밸러스트 탱크에 연결된다. 또한, 상기 밸러스트 탱크는 상기 밸러스트 탱크의 상부와 그 관련 펌프 케이슨(54)을 연결하는 12 인치의 배기관(58)을 통해, 그리고 펌프 케이슨(54)으로부터 칼럼(1, 2, 3, 4)의 상부에 인접한 대기까지 연장되는 12 인치의 배기관(59)을 통해 대기에 배기된다(도 2 내지 도 4 참조).
각 칼럼(1, 2, 3, 4)은 소방 시스템과 같은 다양한 시스템에 해수를 공급하는 적어도 하나의 외부 케이슨(56)을 포함한다. 이러한 외부 케이슨(56)은 각각 상기 칼럼(1, 2, 3, 4) 상부의 2 피트 위에서부터 상기 선체(102)의 용골(keel)의 5 피트 내까지 연장된다.
도 3은 본 발명의 밸러스팅/디밸러스트팅 시스템의 개략적인 부분 다이어그램이다. 모두 4개의 칼럼(1, 2, 3, 4)이 본질적으로 동일하므로, 단지 하나만이 도시되어 있다. 도 3은 상기 TLP(100)의 하나의 일반적인 칼럼 X에 대한 시스템을 보여준다. 칼럼 X와 관련된 중앙 밸러스트 탱크(5, 6, 7)는 전체적으로 도면 부호 8로 표시되어 있다. 바깥쪽의 영구 밸러스트 탱크(11, 21, 31 또는 41)는 도면 부호 X1으로 표시되어 있다. 임시 밸러스트 탱크(12, 22, 32 또는 42)는 도면 부호 X2로 표시되어 있으며, 칼럼 탱크(13, 23, 33 또는 43)는 도면 부호 X3으로 표시되어 있다. 밸러스트 탱크 X1과 관련된 펌프 케이슨(54)은 도면 부호 10으로 표시되어 있다. 밸러스트 탱크 X2와 관련된 펌프 케이슨(54)은 도면 부호 20으로 표시되어 있다. 밸러스트 탱크 X3와 관련된 펌프 케이슨(54)은 도면 부호 30으로 표시되어 있고, 전체 중앙 탱크(8)와 관련된 펌프 케이슨(54)은 도면 부호 80으로 표시되어 있다.
명료화를 위해, 아래의 설명 및 절차는 하나의 일반적인 칼럼 X에 대해 기술된다. 다르게 지시되지 않는다면, 설명 및 절차는 4개의 칼럼(1, 2, 3, 4) 모두에 동일하게 적용된다. 예를 들어, 하나의 절차가 하나의 특정 구성요소를 요구한다면, 총 4개의 특정 구송요소가 TLP(100)에 필요하고, 또는 하나의 절차가 탱크 X2를 채우는 것을 요구한다면, 탱크(12, 22, 32, 42)는 모두 동일하게 채워진다.
펌프 케이슨(54)은 밸러스팅 및 디밸러스팅 모두에 사용되지 않는 하나 이상의 보이드 구획(52)에 대한 선택적인 분기관(51)을 구비할 수 있다. 상기 분기관(51)에는 정상적인 밸러스팅 작동 중에 차단 상태로 유지되는 차단 밸브(53)가 설치된다.
도 3은 파이어메인 시스템 또는 임시 밸러스트 시스템에 의해 공급되는 물로서 임의의 밸러스트 탱크(X1, X2, X3, 8)를 채우는 것을 허용하는 매니폴드 시스템을 예시한다. 상기 매니폴드 시스템은 임의의 2개의 밸러스트 탱크(X1, X2, X3, 8) 사이에서 물의 전달을 허용하고, 또한 선박 밖으로 물을 향하게 하는 임의의 밸러스트 탱크(X1, X2, X3, 8)의 디밸러스팅을 허용한다. 상기 매니폴드 시스템은, 칼럼 X의 상부에 위치하고 상기 선체(102)의 내부까지 연장되는 배관을 포함한다.
매니폴드 시스템은 공통의 밸러스트/디밸러스트 헤더(92)의 일단부에 결합되어 있는 수동식 파이어메인 차단 볼 밸브(91)와 파이어메인 유입관(90)을 포함한다. 공통 헤더(92)의 타단부는 후술하는 임시 밸러스트 시스템 설치용 플랜지(93)에 연결된다. 파이어메인 파이프(90)와 공통의 밸러스트/디밸러스트 헤더(92)는 10인치 파이프로 배관되어 있다. 또한, 매니폴드 시스템은 제어 공기가 손실되면 개방되지 않는 공압식 버터플라이 밸브(95)와 8인치의 오버보드 파이프(94)를 포함한다.
공통의 매니폴드 헤더(92)는 영구 밸러스트 라인(96)과, 영구 디밸러스트 라인(97)과, 임시 밸러스트 라인(98)과, 임시 디밸러스트 라인(99)을 포함하고, 이들은 모두 8인치 파이프로 배관되는 것이 바람직하다. 영구 밸러스트 라인(96)은 고장 차단형의 공압 작동식 버터플라이 밸러스트 밸브(101)를 포함하고, 오버보드 배기구(59) 아래에서 펌프 케이슨(10)과 연결된다. 영구 디밸러스트 라인은 고장 개방형의 공압 작동식 버터플라이 디밸러스트 밸브(122)와, 일방향 체크 밸브(103)를 포함하고, 작업 평면(47)의 펌프 케이슨(54) 상부 위에 있는 플랜지(124)에서 종결된다. 임시 밸러스트 라인(97)은 수동식 버터플라이 밸러스트 밸브(105)를 포함하고, 작업 평면(47)의 펌프 케이슨(54) 상부 위에 있는 플랜지(106)에서 종결된다. 끝으로, 임시 디밸러스트 라인(98)은 수동식 버터플라이 디밸러스트 밸브(107)와, 일방향 체크 밸브(108)를 포함하고, 작업 평면(47)의 펌프 케이슨(54) 상부 위에 있는 플랜지(109)에서 종결된다.
수중 펌프가 밸러스팅 작업 및 디밸러스팅 작업을 위해 케이슨(54, 56) 안으로 하강한다. 예인 및 플랫폼 설치 단계 중에 밸러스팅 작업을 하기 위해, 외부 케이슨(56)에서 임시 밸러스트 시스템의 부품으로 수중 밸러스트 펌프를 사용한다. 선체를 텐던에 의해 해저 바닥에 고정시키고 상부에 플랫폼(104)을 설치한 후, 파이어메인 유입관(90)을 통해 상층 소방 시스템을 이용하여 밸러스팅이 달성된다. 제1 및 제2 수중 디밸러스트 펌프는 내부 케이슨(54)에서 디밸러스팅을 위해 사용된다.
수중 펌프를 케이슨(54) 또는 외부 케이슨(56) 안으로 하강시키는 다른 방안으로서, 하단부에 체크 밸브가 장착되어 있는 흡입 라인이 케이슨 안으로 하강될 수 있다. 이 흡입 라인은 케이슨으로부터 연장되어, 작업 평면(47)에 위치하는 펌프의 입구에 연결된다.
도 4에는 초기 밸러스팅을 위해 미리 계획된 단계로서 설치된 본 발명의 디밸러스팅 및 임시 밸러스팅 시스템을 구비하는 칼럼(X)이 예시되어 있다. 임시 밸러스트의 구성 요소로는 수중 밸러스트 펌프(111)와, 강화 호스(112)와, 플랫 호스(113), 그리고 센트럴라이져(centralizer) 등이 있다. 수중 펌프는 크레인에 의해 외부 펌프 케이슨(56) 안으로 하강하고, 칼럼 상부에 위치하는 매니폴드를 통해 선체 밸러스트 탱크(X1, X2, X3, 8)에 해수를 유입시키는 데에 사용된다. 펌프(111)는 그 중량 때문에 와이어 로프에 의해 칼럼(X) 상부에 있는 고리(pad eye)에 걸릴 때까지 하강된다. 수중 밸러스트 펌프는 바람직하게는 240피트의 총 토출수두(Total Discharge Head; TDH)에서 유속이 1200 gpm이고, 적절한 운전을 위해서 15피트 이하의 유효 흡입수두(Net Positive Suction Head; NPSH)를 필요로 한다. EMU Pump Company에서 적절한 수중 밸러스트 펌프를 제조하고 있다.
밸러스트 펌프(111) 방출부는 강화 호스(112)에 연결된다. 펌프 방출부는 케이슨 내에 펌프를 안정화시키기 위해 사용되는 스프링 롤러 센트럴라이져를 구비한다. 이 센트럴라이져는 케이슨(56)의 내경에 맞춰 특별히 설계된 것이다. 다수의 센트럴라이져가 강화 호스(112)를 따라 설치되어 케이슨(56) 내에서 펌프를 중심에 배치시킨다. 케이슨(56) 위에서, 강화 호스(112)는 플랫 호스(113)에 연결되고, 이 플랫 호스는 밸러스트/디밸러스트 헤더(92)의 플랜지(93)에 고정되어 플랜지에서 종료된다.
칼럼(X)의 내부에는, 플랫 호스(114) 섹션이 플랜지(106)에 부착되어, 원하는 케이슨(20, 30, 80)에 임시 밸러스트 라인(98)을 연결하는 데에 사용된다. 별법으로서, 밸러스트 물이 영구 밸러스트 라인(96)을 통해 영구 밸러스트 탱크(X1)에 안내된다.
디밸러스팅 시스템의 구성 요소로는 2개의 펌프로 이루어진 펌프 세트와, 지정된 제1, 제2 및 부속 배관 등이 있다. 제1 디밸러스트 펌프(121)는 240피트 TDH에서 유량이 1200 gpm인 외부 밸러스트 펌프와 동일하다. 제1 디밸러스트 펌프는 TLP 설치가 완료된 후에 영구 밸러스트 펌프의 역할을 한다. 제2 디밸러스트 펌프(123)는 디밸러스트 작업과 탱크 비움을 위해 사용된다. 펌프는 바람직하게는 210피트 TDH에서 그리고 5피트의 최대 NPSH에서 유량이 250 gpm이다. 디밸러스트 펌프는 펌프 케이슨(54)에 설치된다. 또한, 디밸러스트 시스템은 제1 및 제2 디밸러스트 펌프 이동용 조종 시스템을 포함한다. 이 조종 시스템은 칼럼(X)에 위치하는 기어식 케이블 릴과 오버헤드 호이스트 시스템으로 구성되어 있다. 이러한 장비는 영구 밸러스트 탱크와 임시 밸러스트 탱크의 역할을 하는 내부 펌프 케이슨(54) 사이에서 펌프를 이동시키는 데에 도움을 준다.
제1 디밸러스트 펌프는 펌프 임펠러의 흡입부로부터 5피트 낮은 수위에서는 사용될 수 없기 때문에, 제2 디밸러스트 펌프를 사용하여 탱크를 배수시켜 수위가 5피트에서 대략 1피트로 되게 한다. 포터블 공압 펌프를 사용하여 탱크로부터 나머지 물을 제거한다.
제1 디밸러스트 펌프(121)는 케이슨(30) 안에 초기 세팅된다. 제1 디밸러스트 펌프의 방출부는 알루미늄 방출관(125)에 연결된다. 펌프 방출부는 케이슨 내에서 펌프를 안정화시키는 스프링 롤러 센트럴라이저를 구비한다. 알루미늄 방출관(125)은 길이 방향을 따라 주기적으로 센트럴라이저를 구비한다. 5톤 호이스트가 디밸러스트 펌프(121)를 케이슨(30) 안으로 하강시키기 위해 사용된다. 그 후, 알루미늄 방출관(125)은 플랜지 단부를 갖는 플랫 호스(127)에 의해 플랜지(109)에서 임시 디밸러스트 펌프 라인(99)에 연결되기 위해 준비된다.
제2 디밸러스트 펌프(123)는, 3톤 호이스트 및 다른 센트럴라이저가 사용된다는 점을 제외하고는 제1 디밸러스트 펌프와 유사한 방식으로 케이슨(10) 내에 초기 세팅된다. 제2 디밸러스트 펌프의 방출부는 플랜지(124)에서 영구 디밸러스트 라인(124)에 연결된다.
동력은 온보드 스위치 기어로부터 밸러스트 및 디밸러스트 펌프로 분배되고, 작업 평면(47)에서 각 칼럼 내부에 위치하는 차단 스위치로 분배된다. TLP(100)을 따라 정박된 반 잠수형 건설선(SSCV)으로부터의 동력은 공급 케이블을 통해 온보드 스위치 기어에 전달된다. 각 펌프는 작업 평면(47)에서 차단 스위치에 연결되고, 펌프가 케이슨 안으로 하강될 때 전기 케이블은 강화 호스에 묶이게 된다.
정박 장소로의 예인을 위한 선체의 밸러스팅 이전에, 밸러스트 펌프(111) 및 디밸러스트(121, 123)의 설치는 바다에서의 장착 시간을 최소화하기 위하여 도 4와 같이 수행된다. 요구되는 예인 드래프트(tow draft)로의 선체 밸러스팅은 케이슨(56) 내에 설치된 밸러스트 펌프(111)를 사용하여 수행된다. 플랫 호스(114)가 플랜지(106)와 케이슨(80) 사이에 연결된다. 임시 동력이 온보드 스위치 기어에 형성된다. 초기 밸브 라인-업이 형성되며, 즉 밸브(101, 122, 105, 107, 91)는 닫히고 밸브(95)는 개방된다. 밸러스트 펌프(111)에 에너지가 공급된다. 오버보드 방출 라인(94)에서 정상 유동이 달성되면, 임시 밸럴스트 밸브(105)는 서서히 개방되고, 이어서 오버보드 방출 밸브(95)가 차단된다. 탱크(8)가 채워진다. 이러한 절차는 모든 칼럼(1, 2, 3, 4)에서 동시에 수행되어, +34 피트의 드래프트가 수행될 때까지 중앙 탱크(5, 6, 7)를 채운다. 일단 선체가 예인 드래프트 상태에 있게 되면, 밸러스트 펌프(111)는 케이슨(56)으로부터 분리되고, 바다에 고정된다.
선체(102)는 중앙 탱크(5) 및 윙 탱크(6, 7)가 가득찬 상태로 정박 장소에 도착한다. 도착 드래프트는 +34 피트이다. 다음으로, 선체(102)는 텐던에 대해 고정되기 위해 밸러스팅된다. 밸러스트 펌프(111)는 칼럼 X의 상단 근처에 보관되어 있으므로, 밸러스트 작동을 시작하기 위해서 케이슨(56) 안으로 다시 하강되어야 한다. 펌프(111)는 그 중량 때문에 와이어 로프에 의해 칼럼(X) 상부에 있는 고리에 걸릴 때까지 SSCV 크레인의 도움을 받아 하강된다. 펌프(111)가 하강될 때, 스프링 센트럴라이저는 호스(112)에 주기적으로 설치되고, 동력 및 제어 케이블이 호스(112)에 감긴다. 플랫 호스(113)는 도 4에 도시된 바와 같이 플랜지(93) 및 강화 호스(112) 사이에 다시 설치된다.
이어서, 공급 케이블을 사용하여 SSCV로부터 온보드 스위치 기어로 동력이 공급된다. 작업 평면(47)의 칼럼 X에서 통풍이 이루어진다. 공기압 밸브(101, 122, 95)의 제어를 위한 계장용 공기(instrument air)가 형성된다. 밸러스트 펌프(111)는 작업 평면(47)에서 차단 스위치에 연결된다. 끝으로, 공기압 작동 밸브(101, 122, 95)를 제어하는 컴퓨터 제어 시스템이 부팅된다.
X2는 고정 깊이를 밸러스팅하기 위해 채워지는 최초의 탱크이다. 플랫 호스(114)가 케이슨(20)에 연결된다. 매니폴드 밸브는 블래스트 펌프 유동을 선박 밖으로 안내하기 위해 라인업되고, 밸러스트 펌프(111)에는 에너지가 공급된다. 매니폴드 시스템에서 공기가 제거된 다음, 임시 밸러스트 라인 밸브(105)는 천천히 개방되고, 이어서 오버보드 방출 밸브(95)가 닫힌다. 충전 작업 중에, 밸러스트 작업자는 선체 트림 및 탱크 수위를 체크하여야 한다. 개별 칼럼(1, 2, 3, 4)에 있는 서로 다른 밸러스트 펌프(111)가 약간 다른 유량으로 펌핑할 수 있으므로, 트림을 유지하기 위해 어느 정도의 충전 조절이 필요할 수 있다. X2가 충전될 때, 밸러스트 펌프(111)에는 에너지가 공급되지 않고 모든 매니폴드 밸브가 닫힌다.
임시 밸러스트 탱크(12, 22, 32, 42)가 모두 채워지면, 플랫 호스(114)는 케이슨(30)에 재배치되고, 충전 과정이 탱크(X3)를 채우기 위해 반복된다. 일단, 탱크(13, 23, 33, 43)가 채워지면, 영구 밸러스트 탱크(11, 21, 31, 41)는 전술한 충전 과정을 이용하여 부분적으로 채워지지만, 선체(102)가 고정 작업을 개시하기에 충분한 드래프트 상태일 때까지 컴퓨터 제어 시스템에서 영구 밸러스트 밸브(101)를 작동시킴으로써 채워진다.
선체(102)는 텐던 상으로 안내되어 고정되고, 디밸러스팅에 의해 고정 깊이(텐던에 장력을 가하는)까지 옮겨진다. 밸러스트 펌프(111)는 칼럼(X)에서 작업 평면(47)의 차단 스위치와의 연결이 끊어진다. 그 후, 제1 디밸러스트 펌프(121)는 차단 스위치에 연결된다. 제2 디밸러스트 펌프(123)는 작업 평면(47)에서 각각의 차단 스위치에 연결된다. 임시 디밸러스트 라인(99)에 있는 플랫 호스(127)는 케이슨(30)으로부터 연장된 알루미늄 방출관(125)에 연결된다. 임시 디밸러스트 밸브(107)가 개방되고, 매니폴드 밸브가 흐름을 선박 밖으로 안내하도록 라인업된다. 제1 디밸러스트 펌프(121)에 에너지가 공급되고, X3를 디밸러스팅한다. 작업자는 탱크 수위, 선체 트림, 그리고 텐던의 인장력에 주의를 기울여야 한다. X3를 디밸러스팅함과 동시에, 펌프(123)에 에너지를 공급하고 밸브(122)를 개방함으로써 제2 디밸러스트 밸브(123)에 의해 X1이 배수될 수 있으나, 제1 디밸러스트 펌프(121)가 제2 디밸러스트 펌프를 압도하지 않도록 탱크 수위를 신중하게 모니터링하여야 한다. 디밸러스팅은 텐던이 스톰-세이프(storm-safe) 수준으로 선체(102)에 의해 인장될 때까지 계속된다. 일단 디밸러스팅 작업이 완료되면, 디밸러스트 펌프(121, 123)에는 에너지가 공급되지 않고, 모든 매니폴드 밸브는 닫힌다.
다음으로, 강철 카테너리 라이저(steel catenary riser, SCR)가 TLP(100)에 설치된다. 제1 디밸러스트 펌프는 케이슨(30)에서부터 케이슨(20)으로 재배치된다. 탱크(12, 22, 32, 43)는, SCR 설치를 위하여 대략 76%의 용량까지 디밸러스팅된다. 여기에서, 선체(102)와 SSCV는 연결이 해제될 것이며, 상기 선체(102)에는 동력이 끊길 것이다.
SCR의 설치 후에, 상기 SSCV는 상층 갑판의 설치를 위하여, 선체(102) 쪽에 다시 연결될 것이다. 선체의 동력은 회복되고, 컴퓨터 제어 시스템은 재부팅된다. 영구 디밸러스트 밸브(122), 임시 디밸러스트 밸브(107) 및 오버보드 방출 밸브(95)가 개방된다. 제1 디밸러스트 펌프(121) 및 제2 디밸러스트 펌프(123)에 에너지가 공급된다. X1 및 X2로부터의 동시적인 디밸러스트 작업이 수행될 수 있으나, 상기 제1 디밸러스트 펌프(121)가 상기 제2 디밸러스트 펌프(123)를 압도하지 않는 것을 보장하기여, 탱크 수위의 주의 깊은 모니터링이 요구된다. X1은 50 퍼센트 탱크 수위까지로 디밸러스트되고, X2는 40 퍼센트 탱크 수위까지 디밸러스트된다. 이러한 밸러스트 레벨은, 상기 선체(102)가 상층을 수용할 수 있도록 충분한 부력을 제공한다. 그 후, 디밸러스트 펌프(121, 123)가 닫히고, 모든 매니폴드 밸브가 폐쇄된다. 선체로의 동력은 다시 끊기고, 최상측이 설치된다.
갑판이 설치된 후에, 동력이 최상측 동력 배분 시스템을 통하여 회복되지만, 선체(102)로의 동력은 상층의 긴급 발전기 정격에 의하여 제한된다. 가용 동력은 4개의 제2 디밸러스트 펌프(123) 또는 2개의 1200 gpm 펌프(111, 121)를 작동시키기에 충분하다. X1은, 4개의 칼럼 모두에서 제2 디밸러스트 펌프(123)를 사용하여 44 퍼센트 수준까지 디밸러스트된다. 이어서, X2는 제1 디밸러스트 펌프(121)를 사용하여 5 퍼센트 수준까지 디밸러스트된다. 동력 제한 때문에, 탱크(12, 22, 32, 42)는 단계적으로 한번에 2개씩 디밸러스트된다. 이러한 탱크의 수위는 상층이 설치된 선체(102)에 스톰-세이프 텐던 장력을 부여한다.
X2의 디밸러스트가 진행됨에 따라, 제2 디밸러스트 펌프(123)는 케이슨(10)으로부터 분리되고 케이슨(80)에 설치된다. 밸러스트 펌프(111)는 케이슨(10) 안으로 하강되어 영구 밸러스트 펌프가 된다. 알루미늄 관과 플랫 호스 대신에, 8인치 유리 섬유관 섹션이 이러한 영구적인 설치를 위하여 사용된다. 펌프(111)는 영구 밸러스트 라인(97)에서 플랜지(124)에 연결된다. 밸러스트 펌프(111)는 이제 영구 밸러스트 시스템으로서 기능한다.
상층의 잠금은 진행중이고, 영구적인 동력, 계장용 공기 및 해수/소방수 공급이 선체에 이루어진다. 영구적인 전기 시스템이 설치됨에 따라, 임시 동력은 단절되고 대체된다. 이와 동시에, TLP 텐던에서의 적절한 장력을 유지하면서, 임시 밸러스트 탱크에 잔존하는 모든 물이 비워진다. 탱크 내에서 1 피트 수위가 얻어질 때까지, 탱크(8)는 제2 밸러스트 펌프(123)를 사용하여 디밸러스트된다. 텐던의 장력이 2500 kips(103 lbs)에 근접한다면, 상기 디밸러스트 작업은 보류되며, 영구 밸러스트 탱크(X1)는 공급 라인(90)을 매개로 하여 상층 파이어메인 시스템에 의해 공급되는 물을 사용하여 밸러스트된다. 텐던의 장력은, 디밸러스트하는 X1과 밸러스트하는 X2와의 사이를 순환하는 것에 의하여 2500 kips 아래로 유지된다.
그 후, 제2 디밸러스트 펌프(123)는 케이슨(80)으로부터 분리되고 케이슨(20)에 설치된다. 임시 밸러스트 탱크(X2)는 대략 1 피트 탱크 수준까지 디밸러스트된다. 영구 밸러스트 탱크(11, 21, 31, 41)에서의 밸러스팅은, 이러한 작업중에 텐던의 장력이 최대 2500 kips 아래로 유지되도록 조절된다. 그 후, 제2 디밸러스트 펌프(123)는 케이슨(30)으로 이동되고, 상기 과정이 반복된다.
칼럼 탱크(X3)로의 통로가 열리고, 상기 탱크(X3)가 통기된다. 안전한 대기 수준(safe atmospheric level)을 얻기 위하여, 작업자는 포터블 공기 펌프를 들고 탱크 안으로 들어간다. 중앙 탱크(8)의 통로 및 임시 밸러스트 탱크(X2)는 개방되어 있으며, 이들 탱크는 작업자가 안전하게 진입할 수 있도록 통기된다. 작업자가 탱크 안에 있는 동안에는, 모든 개방 탱크의 통기가 유지된다. 포터블 공기압 선저 펌프가 탱크(8, X2)에 잔존하는 밸러스트 수를 비우기 위하여 사용된다. 상기 물은 개방 통로를 통하여 인접한 칼럼 탱크(X3) 안으로 방출된다. 상기 물이 제거된 후, 상기 통로는 영구적으로 밀봉된다. 케이슨(30)에 위치한 제2 디밸러스트 펌프(123)는 수위를 1 피트로 다시 내리기 위하여 사용된다. 그 후, 탱크(X3)는 포터블 공기 펌프를 사용하여 상기 영구 밸러스트 탱크의 케이슨(10) 안으로 방출함으로써 비워진다. 이러한 작업 도중에 텐던의 장력을 최대 2500 kip 아래로 유지할 필요가 있으므로, X1은 밸러스트된다. 제2 디밸러스트 펌프(123)는 케이슨(30)으로부터 분리되고, 탱크(X3)는 밀봉된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 이러한 바람직한 실시예의 변경 및 개조가 이 기술분야의 숙련자에 의하여 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 이러한 변경 및 개조는 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 범위 내에 속한다.

Claims (16)

  1. 선박의 밸러스팅을 위한 복수 개의 수밀(水密) 구획이 있는 선체(102)를 구비하는 바다에 띄우는 부양 선박(100)으로서,
    상기 선체 내에 배치되는 복수 개의 케이슨(caisson)(54)을 포함하고, 상기 복수 개의 수밀 구획은 각각 상기 복수 개의 케이슨 중 개개의 것에 유체 연결되는 하부를 구비하며, 상기 복수 개의 케이슨은 상기 복수 개의 수밀 구획 중 하나에만 유체 연결되고, 상기 수밀 구획의 상기 결합 하부로부터 상기 선체의 상부까지 거의 수직하게 연장되며, 수중 펌프(111, 121, 123)를 수용하도록 구성 및 설치되는 것인 부양 선박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 수밀 구획 중 하나와 상기 개개의 케이슨 사이에 유체 연결되는 배기 라인(58)을 더 포함하는 것인 부양 선박.
  3. 제1항에 있어서, 밸러스트 수의 공급원(90)에 제1 차단 밸브(91)를 통해 유체 연결되고, 상기 복수 개의 케이슨(54) 중 하나에 배치된 제1 수중 펌프(121)에 제2 차단 밸브(107) 및 제1 커플링(127)을 통해 유체 연결되며, 상기 복수 개의 케이슨(54) 중 하나에 제3 차단 밸브(105) 및 제2 커플링(114)을 통해 유체 연결되고, 그리고 오버보드 방출관(94)에 제4 차단 밸브(95)를 통해 유체 연결되는 매니폴드 시스템(92)를 더 포함하는 것인 부양 선박.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선체(102)의 외부에 배치되어 바다와 유통하는 외부 케이슨(56)을 더 포함하고, 상기 매니폴드 시스템(92)은 상기 외부 케이슨(56)에 배치된 제2 수중 펌프(111)에 일시적으로 유체 연결되도록 구성 및 배치되는 것인 부양 선박.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 케이슨(54) 중 적어도 하나는 차단 밸브(53)를 구비한 분기관(51)에 의해 보이드(void)(52)에 유체 연결되는 것인 부양 선박.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 케이슨(54) 중 적어도 2개는 하우징 케이슨(52) 내에 배치되는 것인 부양 선박.
  7. 선체(102)와, 이 선체에 부착되어 수직하게 상향 연장되는 적어도 하나의 칼럼(1, 2, 3, 4)을 구비하는 텐션 레그 플랫폼(TLP; tension leg platform)(100)용 밸러스팅/디밸러스팅(de-ballasting) 시스템으로서,
    수밀 구획(X1, X2, X3, 8)과, 이 수밀 구획과 차단이 불가능하게 유통하고 상기 수밀 구획으로부터 상기 적어도 하나의 칼럼 중 하나의 안으로 수직하게 상향 연장되는 케이슨(10, 20, 30, 80)을 각각 포함하는 적어도 2개의 밸러스트 장치와;
    상기 케이스 내에서 사용하도록 구성 및 배치되는 수중 펌프(121, 123)
    를 포함하는 TLP용 밸러스팅/디밸러스팅 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 밸러스트 수의 공급원(90)에 대해서는 차단 가능하게 유체 연결되고, 상기 수중 펌프에 대해서는 차단 가능하게 일시적으로 유체 연결되며, 상기 케이슨에 대해서는 차단 가능하게 일시적으로 유체 연결되고, 오버보드 방출관(94)에 대해서는 차단 가능하게 유체 연결되도록 구성 및 배치되는 매니폴드 시스템(92)를 더 포함하는 것인 TLP용 밸러스팅/디밸러스팅 시스템.
  9. 분리 가능한 도관을 사용하여 밸러스트 수의 공급원을 제1 수밀 구획과 차단이 불가능하게 유통하는 제1 케이슨에 대해 연결하는 단계와;
    상기 제1 수밀 구획을 상기 밸러스트 수의 공급원으로부터의 물로 채우는 단계와;
    상기 밸러스트 수의 공급원을 상기 제1 케이슨으로부터 연결 해제하는 단계와;
    상기 분리 가능한 도관을 사용하여 상기 밸러스트 수의 공급원을 제2 수밀 구획과 차단이 불가능하게 유통하는 제2 케이슨에 대해 연결하는 단계; 그리고
    상기 제2 수밀 구획을 상기 밸러스트 수의 공급원으로부터의 물로 채우는 단계
    를 포함하는 선박의 밸러스팅 방법.
  10. 제9항에 있어서, 바다와 유통하는 제3 케이슨 안으로 수중 펌프를 하강하는 단계를 더 포함하고, 상기 수중 펌프로부터 유출되는 물이 상기 밸러스트 수의 공급원에 제공되는 것인 선박의 밸러스팅 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 밸러스트 수의 공급원은 파이어메인(firemain)으로부터 마련되는 것인 선박의 밸러스팅 방법.
  12. 제1 수밀 구획과 차단이 불가능하게 유통하는 제1 케이슨 안으로 제1 수중 펌프를 하강하는 단계와;
    제1 분리 가능한 도관을 사용하여 상기 제1 수중 펌프의 방출부를 오버보드 방출부에 대해 연결하는 단계와;
    상기 제1 수중 펌프를 사용하여 상기 제1 수밀 구획으로부터 선박 밖으로 물을 펌핑하는 단계와;
    제2 수밀 구획과 차단이 불가능하게 유통하는 제2 케이슨 안으로 제2 수중 펌프를 하강하는 단계와;
    제2 분리 가능한 도관을 사용하여 상기 제2 수중 펌프의 방출부를 상기 오버보드 방출부에 대해 연결하는 단계; 그리고
    상기 제2 수중 펌프를 사용하여 상기 제2 수밀 구획으로부터 선박 밖으로 물을 펌핑하는 단계
    를 포함하는 선박의 디밸러스팅 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 수중 펌프를 상기 제1 케이슨으로부터 상승시키는 단계와, 상기 제1 수중 펌프를 상기 제2 케이슨 안으로 하강시키는 단계를 더 포함하고, 이 경우 상기 제1 수중 펌프는 상기 제2 수중 펌프가 되는 것인 선박의 디밸러스팅 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 분리 가능한 도관은 상기 제2 분리 가능한 도관이 되는 것인 선박의 디밸러스팅 방법.
  15. 바다에서 띄우는 부양 선박(100)으로서,
    선체(102)와;
    밸러스팅을 위한 복수 개의 수밀 구획; 그리고
    상기 선체 내에 배치되는 복수 개의 케이슨(54)
    을 포함하고, 상기 복수 개의 수밀 구획은 각각 상기 복수 개의 케이슨 중 하나에 유체 연결되는 하부(50)를 구비하며, 상기 복수 개의 케이슨 각각은 상기 복수 개의 수밀 구획 중 하나에만 유체 연결되고, 상기 선체의 하부로부터 상기 선체의 상부까지 거의 수직하게 연장되며, 흡입 라인을 수용하도록 구성 및 설치되고, 상기 흡입 라인은 제1 단부가 상기 선체의 하부 근방에 배치되고 제2 단부가 상기 선체의 상부 근방에 배치되어 펌프에 연결되는 것인 부양 선박.
  16. 제15항에 있어서, 상기 흡입 라인은 상기 선체의 하부 근방에 배치된 체크 밸브를 포함하는 것인 부양 선박.
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