KR20100008437A - Apparatus for roll damping of offshore platform - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 깊은 흘수의 복수 칼럼을 갖는 해양 플랫폼의 경우 조류 환경에 의해 진동이 발생할 수 있는데, 이 진동을 감쇠시킬 수 있는 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oscillation damping device of an offshore platform, and more particularly, in the case of an offshore platform having a plurality of columns of deep draft, vibration may occur due to an algae environment. Relates to a device.
해양 석유/가스 시추 및 생산을 위한 작업에는 시추, 생산 및 저장장비와 작업자거주설비가 배치되는 것으로 때로는 "리그(rig)"로 불리는 선체 또는 플랫폼이 준비되어야 한다. Operations for offshore oil and gas drilling and production require drilling, production and storage equipment, and worker-residential facilities, which are sometimes required to have hulls or platforms called "rigs."
일반적으로 해양플랫폼은 "고정형" 플랫폼과 "부유형" 플랫폼의 두 종류 중 하나가 이용된다.In general, offshore platforms use one of two types: "fixed" and "floating" platforms.
고정형 플랫폼은 해저면에 직접 또는 간접적으로 배치되는 지지각에 의하여 지지되는 장비데크로 구성된다. 이들은 비교적 안정된 반면에, "볼드페이트(Baldpate)" 타워라고도 불리는 소위 컴플라이언트 파일드 타워(compliant piled tower:CPT)"가 1648 피트(약 500 m)의 깊이에도 설치될 수 있다고는 하나 전형적으 로 이들은 비교적 얕은 수심, 즉 약 500 피트(약 152 m)의 깊이에 제한적으로 설치된다.The stationary platform consists of an equipment deck supported by a support angle placed directly or indirectly on the sea floor. While they are relatively stable, a so-called compliant piled tower (CPT), also called a "baldpate" tower, can typically be installed at depths of 1648 feet (about 500 m), however. They are limitedly installed at relatively shallow depths, that is, at depths of about 500 feet (about 152 m).
반면에 부유형 플랫폼은 전형적으로 약 500 피트(약 152 m) 이상의 수심에 사용되며, 해저면에 고정된 계류라인에 의하여, 또는 플랫폼의 일측 또는 양측에 배치된 동력스러스터에 의하여 유정지(well site)상에서 위치가 고정된다. 비록 부유형 플랫폼은 바람이나 해양조건에 따르는 이들의 움직임 때문에 설치하는 것이 복잡하기는 하여도 실질적으로 이들이 고정형 플랫폼에 비하여 더 깊은 수심에 설치될 수 있으며 더욱이 이동 가능하여 다른 유정지로 이동하기 쉽다는 잇점을 가진다. 종래의 부유형 플랫폼에는 소위 "시추선(drill ship)", "반잠수형 플랫폼" (semi-submersible) 및 "스파(spar)형 플랫폼", "텐션-레그형 플랫폼(tension-leg platform: TLP)"을 포함하는 여러 가지 형태의 것이 있다.Floating platforms, on the other hand, are typically used at depths of more than about 500 feet (about 152 m) and are wells by mooring lines fixed to the sea floor or by power thrusters arranged on one or both sides of the platform. The location is fixed on the site. Although floating platforms are complex to install because of their movement under wind or marine conditions, they can be installed at deeper depths than fixed platforms and are more mobile and easier to move to other wells. Has Conventional floating platforms include the so-called "drill ship", "semi-submersible" and "spar-type platforms" and "tension-leg platforms (TLP)". There are several forms, including.
도 1에서는 깊은 흘수로 와류유기운동을 일으키는 종래의 심흘수 반잠수형 플랫폼의 사시도이다.1 is a perspective view of a conventional deep draft semi-submersible platform causing vortex organic movement at a deep draft.
갑판(10) 및 상부 구조물(12)을 지지하는 4개의 칼럼(column:20)이 수직하게 설치된다. 그리고 인접하는 4개의 칼럼(20)을 상호 연결하는 폰툰(pontoon:30)이 설치된다.Four
폰툰(30)은, 수면하의 물속에 잠기어 소정 크기의 부력을 제공하기 위한 것이다.The
그런데, 석유/가스의 탐사, 시추, 생산, 저장 및 가스소각작업을 위하여 사용되는 심흘수 반잠수형 플랫폼의 경우 비교적 가늘고 기다란 형상의 칼럼이 조류 환경에 의해 진동이 발생되어 전체적인 해양 플랫폼의 운용 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the deep-drain semi-submersible platform used for oil / gas exploration, drilling, production, storage, and gas incineration, a relatively thin and elongated column is vibrated by the algae environment, thus improving the operational efficiency of the entire offshore platform. There was a problem of deterioration.
예를 들어, 복수의 칼럼은 어떠한 조건하에서 해양설치 과정 중에 이들의 균형과 안정상의 제어면에서 다른 형태의 플랫폼에 비하여 다루기가 비교적 복잡할 수 있다. 특히 이들의 길고 가느다란 형상 때문에, 강한 조류에 의한 와류유발운동(Vortex Induced Motion)을 일으키기 쉽다. For example, a plurality of columns may be relatively complicated to handle compared to other types of platforms in terms of their balance and stability control during offshore installation under certain conditions. In particular, because of their long and slender shape, it is easy to cause Vortex Induced Motion due to strong algae.
와류유발운동은 비교적 일정한 속도의 조류가 구조물의 칼럼에 입사될 때 칼럼 후방에 발생하는 규칙적인 주기를 갖고 발생하는 와류로 인해 구조물에 조류의 입사방향과 직각 방향으로 반대되는 외력이 작용하여 발생하는 운동을 말한다. 웨이브 파티클 모션(wave particle motion)이 상대적으로 큰 수면 근처에서는 조류 입사류를 파입자 운동이 교란하여 와류유발운동의 가진이 상대적으로 큰 문제가 되지 않으므로 비교적 낮은 흘수를 갖는 칼럼의 경우 와류유발운동이 큰 문제가 되지 않을 수도 있으나, 특히, 40m 이상의 깊은 흘수의 복수 칼럼을 갖는 구조물의 경우 파입자 운동의 크기가 작아 조류 입사류를 거의 교란하지 못하여 조류로 인한 진동이 발생되어 전체 해양 플랫폼의 운용 효율을 저하시키게 된다.Vortex-induced motion is caused by the action of an external force opposite to the direction of incidence of the tidal current on the structure due to the vortices that occur at regular intervals in the rear of the column when a tidal flow of relatively constant velocity is incident on the column of the structure. Say exercise. Near the water surface where wave particle motion is relatively large, vortex-induced motion is relatively low for columns with relatively low draft because the wave particle motion is disturbed due to disturbed wave motion of tidal currents. Although it may not be a big problem, in particular, the structure having a plurality of columns with a deep draft of 40 m or more has a small size of the particle movement so that the algae incident flow is hardly disturbed, and the vibration caused by the algae is generated, thereby operating efficiency of the entire offshore platform. Will lower.
따라서 본 발명에서는, 각 칼럼의 수직한 외주면을 따라 복수의 서로 다른 크기의 원형 홀을 갖는 와류억제부재를 부착 설치함으로써, 와류억제부재에 형성된 복수의 홀을 통해 일정한 속도로 입사되는 정상조류 운동을 최대한 교란하여 규칙적인 와류 발생을 방해하여 와류유발운동을 감쇠시킬 수 있는 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, in the present invention, by installing the vortex suppression member having a plurality of circular holes of different sizes along the vertical outer circumferential surface of each column, the normal algae movement incident at a constant speed through a plurality of holes formed in the vortex suppression member It is an object of the present invention to provide a sway damping device for a marine platform that can disturb the vortices as much as possible and thus attenuate the vortex-induced motion.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 있어서, 해양 플랫폼의 갑판 및 상부 구조물을 지지하는 하나 이상의 칼럼과, 각 칼럼의 외주면을 따라 설치되어 일정한 속도로 입사되는 정상조류 운동을 최대한 교란하여 규칙적인 와류 발생의 방해로 와류유발운동을 감쇠시킬 수 있는 와류억제부재를 포함하는 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the oscillation damping device of the offshore platform, one or more columns supporting the deck and the upper structure of the offshore platform, normal algae movement is installed along the outer peripheral surface of each column incident at a constant speed To provide a disturbance damping device of the offshore platform including a vortex inhibiting member that can attenuate the vortex as much as possible to attenuate the vortex-induced movement by disturbing the regular vortex generation.
그리고 바람직하게 와류억제부재는 편평한 판상에 서로 다른 직경의 홀이 하나 이상 형성된다.And the vortex suppression member is preferably formed with one or more holes of different diameters on a flat plate.
또한, 와류억제부재는, 각 칼럼의 축 방향 모서리를 따라 나선형으로 설치되어, 상, 하, 좌, 우 방향으로 비대칭인 것을 특징으로 한다.In addition, the vortex suppressing member is provided spirally along the axial edge of each column, characterized in that the asymmetric in the up, down, left, right direction.
또, 대각선 방향에서 마주하는 칼럼의 와류억제부재는 서로 같은 방향을 향하도록 배치되고, 이웃하는 칼럼의 와류억제부재는 서로 반대 방향을 향하도록 배치된다. 즉, 각 칼럼들 간의 와류억제부재 설치 위치는 서로 상, 하, 좌, 우 방향으로 비대칭인 것을 특징으로 한다.In addition, the vortex suppression members of the columns facing in the diagonal direction are arranged to face in the same direction, and the vortex suppression members of the neighboring columns are arranged to face in the opposite direction to each other. That is, the vortex suppression member installation position between each column is characterized in that the asymmetric in the up, down, left, right direction.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서의 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 따르 면, 하부 구조물에 해당하는 수직한 각 칼럼의 외주면에 와류유발운동을 억제시킬 수 있는 와류억제부재를 설치함으로써, 전체적인 해양 플랫폼의 동요를 감쇠시켜서 생산 효율을 증대시키는 효과가 있다.As described above, according to the vibration damping device of the offshore platform in the present invention, the fluctuation of the overall offshore platform by providing a vortex suppressing member that can suppress the vortex induction movement on the outer peripheral surface of each vertical column corresponding to the lower structure By attenuating the effect of increasing the production efficiency.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 따라 와류의 유동 상태를 보여주는 평단면도이다.Figure 2 is a front view of the shaking damping device of the offshore platform according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view of the offshore platform according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a marine according to an embodiment of the present invention This is a cross-sectional view showing the flow of vortices according to the platform damping device.
도 2 내지 도 3에 도시된 해양 플랫폼(100)은, 통상 데크라 불리는 갑판(102) 및 상부 구조물(104)과, 이들을 지지하는 하부 구조물에 해당하는 칼럼(column:110)이 수직하게 설치된다. 칼럼(110)은 원통형 또는 다각형으로 3개 내지 4개의 설치가 바람직하며, 이들 칼럼(110)을 상호 연결하는 폰툰(pontoon:120)이 설치된다.The
폰툰(120)은, 수면하의 물속에 잠기어 소정 크기의 부력을 제공하기 위한 것이다.The
이러한 플랫폼(100)의 칼럼(110)에 일정한 속도로 입사되는 정상조류 운동을 최대한 교란하여 규칙적인 와류 발생의 방해로 와류유발운동을 감쇠시킬 수 있는 와류억제부재(130)가 설치된다.A
와류억제부재(130)는 수압이나 강한 조류에 견딜 수 있는 정도의 재질이면 가능하며, 편평한 사각의 판상으로 이루어지고, 판상에는 서로 다른 직경의 홀(132)이 하나 이상 형성된다.The eddy
와류억제부재(130)는 각 칼럼(110)의 축 방향 외주면을 따라 넓은 면적이 조류에 부딪힐 수 있도록 설치되되, 바람직하게는 칼럼(110)의 상부측에서 시계 혹은 반시계 방향으로 모서리부를 따라 상, 하, 좌, 우 방향으로 비대칭을 이루도록 나선형으로 설치된다. 그리고 도 4에서의 각 평단면도와 같이 대각선 방향에서 마주하는 칼럼(110)의 와류억제부재(130)는 서로 같은 방향을 향하도록 배치되고, 이웃하는 칼럼(110)의 와류억제부재(130)는 서로 반대 방향을 향하도록 배치된다. 따라서 각 칼럼(110)들 간의 와류억제부재(130) 설치 위치는 서로 상, 하, 좌, 우 방향으로 비대칭인 것이 바람직하다.Vortex
이와 같은 구조로 이루어진 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치의 작용은 다음과 같이 이루어진다.The function of the attenuation damper of the offshore platform having such a structure is as follows.
"심흘수 반잠수형 플랫폼" (deep draft semi-submersible)과 "텐션-레그형 플랫폼(tension-leg platform: TLP)" 및 "스파(spar)형 플랫폼" 등의 부유형 해양 플랫폼(100)에는 깊은 흘수를 갖는 복수의 칼럼(110) 구조로 하여 예인되거나 강한 조류시 와류유발운동(VIM)이 발생된다.Floating
따라서 본 발명에서는 이 와류유발운동을 각 칼럼(110)에 설치된 와류억제부재(130)를 통하여 최대한 억제함으로써, 전체적인 해양 플랫폼(100)의 동요를 감쇠시키게 된다. Therefore, in the present invention, the vortex-induced movement is suppressed to the maximum through the
즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 각 칼럼(110)의 모서리부를 따라 상, 하, 좌, 우 방향으로 비대칭을 이루도록 형성되고, 더욱이 대각선 방향에서 마주하는 칼럼(110)의 와류억제부재(130)는 서로 같은 방향을 향하도록 배치되고, 이웃하는 칼럼(110)의 와류억제부재(130)는 서로 반대 방향을 향하도록 배치됨으로써, 조류가 각 칼럼(110)의 어느 방향으로 입사되더라도 와류가 발생이 억제될 수 있다. 특히, 와류억제부재(130)에서는 일정한 속도로 입사되는 정상 조류가 복수의 홀(132)을 통과하면서 최대한 교란됨으로써, 진동을 발생시킬 수 있는 정상적인 와류가 와해되어 와류유발운동을 감소시킬 수 있다.That is, as shown in FIG. 4, the
여기서 복수의 홀(132)은 서로 다른 직경으로 형성됨으로 하여 일정 직경의 홀보다는 정상 조류를 와해 시키는데 유리하며, 더욱이 각 칼럼(110)에 비대칭을 이루도록 와류억제부재(130)가 나선형으로 설치되어 조류를 교란시킴이 유리하다.Here, the plurality of
따라서 심흘수 복수 칼럼(110)의 하부 구조물을 가지는 해양 플랫폼(100)이 일정 속도로 예인되거나 일정 속도의 조류가 지속적으로 입사되는 경우, 칼럼(110)의 후방에 발생하는 와류에 인한 규칙적인 좌, 우 동요 운동을 와류억제부재(130)를 통하여 실질적으로 감쇠시키거나 제거할 수 있다.Therefore, when the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 대하여 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one preferred embodiment of the oscillation damping device of the offshore platform according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the following claims of the present invention Without departing from the gist of the present invention, one of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1에서는 종래의 반잠수형 플랫폼의 사시도이고,1 is a perspective view of a conventional semi-submersible platform,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치의 정면도이고,Figure 2 is a front view of the shaking damping device of the offshore platform according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 사시도이고,3 is a perspective view of an offshore platform according to one embodiment of the invention,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 플랫폼의 동요 감쇠장치에 따라 와류의 유동 상태를 보여주는 평단면도이다.Figure 4 is a plan sectional view showing the flow state of the vortex according to the shaking damping device of the offshore platform according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 해양 플랫폼 102 : 갑판100: offshore platform 102: deck
104 : 상부 구조물 110 : 칼럼104: upper structure 110: column
120 : 폰툰 130 : 와류억제부재120: pontoon 130: vortex control member
132 : 홀132: hall
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