KR20100124733A - 해수 외부에 롤러 베어링을 포함하는 릴을 갖는 부유식 지지물 - Google Patents

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KR20100124733A
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Abstract

본 발명은 바다의 바닥부에 고정된 앵커 라인 (13) 및 바닥부 대 표면의 연결 파이프 (14) 의 연결 해제 가능한 계선 시스템 (1, 2, 3) 을 포함하는 석유 생산 부유식 지지물 (10) 로서, 이 부유식 지지물은,
ㆍ상기 라인과 제 1 의 바닥부 대 표면의 연결 파이프용의 계선 부표 (1) 로서, 상기 부표는 바람직하게는 환형 부표이며; 그리고,
상기 터렛 (2) 이
ㆍ상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 (2b) 의 바닥부 단부에 수밀 밀봉 방식으로 조립되는 바닥부 벽 (2c) 을 갖는 수밀 밀봉 방식의 외부 구조를 포함하며;
ㆍ상기 관형 외부 구조 (2b) 는 선체에 그의 최상부 단부 (2a1) 에 고정된 내부 구조 (2a) 를 포함하며;
ㆍ상기 내부 및 관형 외부 구조는 상기 내부 구조가 회전하게 하는 적어도 하나의 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링과 상호 작용하며, 상기 부유식 지지물이 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 및 캐비티의 상기 수직 방향 축선 (ZZ') 을 중심으로 회전될 때 상기 외부 구조의 회전을 야기하지 않으며; 그리고
ㆍ상기 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링 (51, 52) 은 물의 표면 아래에 위치되지만, 상기 수밀 밀봉 방식의 외부 구조 내측에 위치되는, 석유 생산 부유식 지지물에 관한 것이다.

Description

해수 외부에 롤러 베어링을 포함하는 릴을 갖는 부유식 지지물{FLOATING SUPPORT HAVING A REEL INCLUDING ROLLER BEARINGS OUTSIDE THE WATER}
본 발명은 연결 해제 가능한 터렛에 고정된 부유식 지지물에 관한 것이다.
본 발명의 기술 분야는 더욱 자세하게는 극한의 대양 (extreme ocean) 및 기후 조건을 나타내는 지역, 특히 북극 또는 남극 지방에서의 그리고 부유식 지지물로부터 작업이 이루어지는 해양 석유 (off-shore oil) 생산 분야에 관한 것이다.
일반적으로, 석유 생산 부유식 지지물은 해류, 바람, 및 파도의 영향에도 불구하고 제 위치에서 유지될 수 있게 하는 앵커 수단을 갖는다. 이는 또한 일반적으로 규칙적인 간격으로 생산물을 가져가기 위해 호출되는 하역 (off-loading) 탱커에 하역하는 수단과 함께, 시추 수단, 오일 저장 수단, 및 오일 처리 수단을 포함한다. 이러한 부유식 지지물 또는 선박은 FPSO(Floating Production Storage Off-loading) 선박 (vessel) 또는 사실상 부유식 지지물이 깊은 물에서 편향되는 광구 (well) 의 시추 작업을 실행하기 위해 사용되는 경우에 FDPU (Floating Drilling & Production Units) 로서 종래 기술에서 언급되었다. 이하, 약어로 FPSO 가 사용된다.
기후 및 바다 조건, 즉 파도, 바람 및 해류가 심하거나 또는 심지어 태풍의 영향에 있는 경우와 같이 극한의 조건인 경우, 선박이 바람, 해류 및 파도의 영향 하에서 상기 터렛을 중심으로 회전이 자유로운 상태로, 선박의 전방 반부와 선박의 축선 상에서 공지된 방식으로 일반적으로 위치된 터렛을 경유하여 FPSO 를 고정시키는 것이 바람직하다. 따라서, 바람, 해류 및 파도가 선체 및 상부 구조 (superstructure) 상에 특정의 힘을 부과하는 경우, FPSO 는 당연히 수직 축선을 최소의 저항의 위치에 놓여지게 하기 위해서 수직 축선 (ZZ) 을 중심으로 한 그의 회전이 자유롭게 사용된다. 광구 헤드와 FPSO 를 연결하는 파이프는 일반적으로 터렛의 하부측에 연결되는데, 이들 파이프는 상기 터렛의 축선 상에 놓여진 회전 조인트를 통해 FPSO 에 연결된다. 기후 조건이 북해, 멕시코만, 또는 북극 또는 남극에서와 같이 극한의 상태라면, FPSO 는 피난하여 복귀를 위해 받아들일 수 있는 작동 조건을 기다릴 수 있도록 일반적으로 연결 해제된다.
본 발명은 더욱 상세하게는, 북극 또는 남극에서의 해양 석유 생산을 위한 부유식 지지물에 관한 것으로, 이 지지물은 바다의 바닥과 바닥부 대 표면의 연결 파이프에 연결된 앵커 라인이 신장하는 곳으로부터 연결 해제 가능한 터렛에 지지물의 선체 아래에서 끼움 장착되며, 상기 선체는 그의 길이 방향에 실질적으로 평면형 측면을 포함하는데, 이 측면은 수직하게 그리고 또한 가능하게는 종래 방식의 선수 (bow) 및 선미 (sterm) 부분 (선박의 전방 단부와 후방 단부) 에서 신장하고, 이들 부분은 수평에 대해서 경사지며, 바람직하게는, 유빙이 강화된 이물 (stem) 아래에서 힘을 받게될 때마다 구부러짐으로써 유빙을 깰수 있는 강화된 포인트식 이물을 형성하도록 형상을 갖는다.
부유식 지지물이 그의 오일 저장 용량을 최적으로 하고 또한 힘겨운 바다에서의 양호한 거동을 얻기 위해서 실질적으로 수직한 길이 방향 측면을 갖는 선체에 존재한다. 그러나, 수직한 측면을 갖는 선체는 유빙에 대한 거동의 견지에서 특히 불리하다. 따라서, US 4 102 288 및 US 4 571 125 에서, 부유식 구조물이 제안되어 있는데, 이들은 수평에 대해 경사진 이물을 갖는 선박의 선수에 대해 공지된 방식으로 쇄빙 (ice breaking) 을 향상시키기 위해서 곡선화되거나 경사진 프로파일을 갖는 측면이 다른 수단 중에서 존재한다.
공지된 방식에 있어서, 바다 바닥부에 고정된 앵커 라인과 바닥부 대 표면의 연결 파이프의 해제 가능한 계선 시스템을 포함하는 석유 생산 부유식 지지물은 다음을 포함한다:
ㆍ상기 라인과 바닥부 대 표면의 연결 파이프를 위한 바람직하게는 환형 부표인 계선 부표;
ㆍ상기 계선 부표는 부유식 지지물의 선체 아래에서 "터렛" 으로 불리는 타워형 구조를 갖는 회전 장치에 체결되며, 상기 터렛은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 따라 통과하는 캐비티 내에서 선체에 체결되며, 상기 터렛은 적어도 하나의 롤링 베어링 또는 마찰 베어링, 바람직하게는 롤링 베어링을 통해 상기 선체에 대해 회전 가능하게 장착되고, 이에 따라, 상기 터렛과 상기 캐티비의 실질적으로 수직한 축선 (ZZ') 을 중심으로 상기 부유식 지지물을, 동일한 수직 축선 (ZZ') 에 대한 상기 계선 부표의 회전없이 회전시킬 수 있으며; 그리고,
ㆍ상기 바닥부 대 표면의 연결 파이프는 복수 개의 상기 파이프를 연결하는 커플링까지 캐비티 내에서 솟아올라 있으며, 상기 커플링은 부유식 지지물의 갑판의 레벨에서 부유식 지지물에 고정되며, 상기 커플링은 회전식 조인트 커플링으로서 언급되는 상기 커플링의 회전없이 상기 부유식 지지물을 회전시킬 수 있도록 회전 가능하게 장착된다.
전술한 종래 기술에서, 롤링 베어링은 부유식 지지물의 갑판 양쪽 레벨에 위치되거나, 그렇지 않으면 물속 바닥부에 위치되어, 즉 베어링이 잠기게 되거나 사실상 상기 2 개의 구성의 조합이 사용될 수도 있다.
롤링 베어링이 갑판에서 한쪽 레벨에 위치되는 실시 형태는 단지 비교적 작은 높이, 특히 15 미터 (m) 미만의 부유식 지지물에 적합하다. 더 높은 높이, 특히 20 ~ 25 m 범위에 놓여진 높이를 갖는 부유식 지지물을 위해, 특히 부유식 지지물 회전으로부터 유래된 터렛 상의 수평방향 힘은 터렛의 길이를 따라 터렛 구조물의 구부러짐을 발생시키며, 이에 의해 최상부 롤링 베어링에 기계적 응력이 가해지고, 이로써 롤링 베어링의 작동 신뢰성이 기계적으로 위험해지게 된다. 게다가, 롤링 베어링이 터렛의 바닥부에서 수중에 있는 경우, 이러한 잠김은 상기 롤링 베어링의 작동 신뢰성과 내구성에 영향을 미쳐, 무엇보다 유지보수 작동 수행시에 어려움을 발생시킨다. 현장 (on-site) 작업은 잠수부 (diver) 와 상당한 기술적 수단의 사용을 필요로 하며, 이는 일반적으로 FPSO 가 연결 해제된 후에, 피요르드 (fjord) 와 같은 보호 구역, 또는 게다가 드라이 도크 (dry dock) 에서의 이러한 작동 실행을 필요로 한다. 이로써, FPSO 가 드라이 도크 또는 보호된 사이트에서 임의의 프로그램된 유지보수의 연결 해제 없이 수십년 동안 제위치에서 유지되는 경우, 이러한 유형의 터렛은 적당하지 않다.
상기 규정된 유형의 지지물은 GB 2 291 389 및 EP 0 259 072 로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 개선된 회전 터렛을 포함하는 연결 해제 가능한 계선 시스템을 갖는 전술한 유형의 신규의 부유식 지지물을 제공하는 것으로, 더욱 자세하게는 부유식 지지물에 대해 터렛을 회전시킬 수 있기 위해 사용되는 롤링 베어링의 신뢰성과 유지보수가 특히 실행 및 구현을 위해 더 단순하며 덜 비싸게 개선되는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 바다의 바닥부에 고정된 앵커 라인 및 바닥부 대 표면의 연결 파이프의 연결 해제 가능한 계선 시스템을 포함하는 석유 생산 부유식 지지물로서, 이 부유식 지지물은,
계선 부표,
터렛, 및
제 2 연결 파이프를 포함하고,
ㆍ계선 부표는 상기 앵커 라인과 제 1 의 바닥부 대 표면의 연결 파이프 용이며, 상기 연결 파이프는 연결 파이프가 계선된 상기 부표로부터 바다의 바닥부까지 아래로 신장하며, 상기 부표는 바람직하게는 환형 부표이며,
ㆍ터렛은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 따라 통과하는 관통 캐비티에서 신장하며, 상기 계선 부표는 부유식 지지물의 선체 아래에서 상기 터렛에 체결되며, 상기 터렛은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 따라 통과하는 상기 관통 캐비티 내에서 선체와 상호 작용하며, 상기 터렛은 워터 라인을 초과하여 위치된 및/또는 물 밖에 위치된 적어도 하나의 롤링 베어링 또는 마찰 베어링, 바람직하게는 롤링 베어링을 통해서 상기 선체에 대해 회전 가능하게 장착되고, 이에 따라, 상기 터렛과 상기 캐티비의 실질적으로 수직한 축선 (ZZ') 을 중심으로 상기 부유식 지지물을, 동일한 수직 축선 (ZZ') 에 대한 상기 계선 부표의 회전없이 회전시킬 수 있으며, 그리고,
ㆍ 제 2 연결 파이프는 상기 제 1 의 바닥부 대 표면의 연결 파이프의 최상부 단부와 부유식 지지물의 갑판 사이에 있으며, 제 2 파이프는 복수 개의 상기 제 2 파이프를 위한 커플링까지 캐비티 내에서 솟아올라 있으며, 상기 커플링은 부유식 지지물, 바람직하게는 부유식 지지물의 갑판의 레벨에서 고정되며, 상기 커플링은 회전식 조인트 커플링 형식이며, 상기 커플링의 회전없이 상기 부유식 지지물을 회전시킬 수 있도록 회전 가능하게 장착된다.
본 발명에 따르면, 상기 터렛은:
ㆍ바람직하게는 환형 섹션의 동일한 수직 축선 (ZZ') 주위의 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조로서, 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조의 바닥부 단부에 수밀 밀봉 방식으로 조립되는 바닥부 벽을 갖는 외부 구조를 포함하며;
ㆍ상기 관형 외부 구조는 내부 구조, 바람직하게는 상기 관형 외부 구조와 동축인 환형 섹션의 관형 내부 구조를 포함하며, 상기 내부 구조의 최상부 단부는 선체에 고정되며;
ㆍ수밀 밀봉 방식의 외부 구조의 상기 바닥 벽은 파이프를 통과하며 상기 내부 구조에 의해 지지되는 기밀 방식으로 그를 통과하는 상기 파이프를 복수 개 가지며;
ㆍ상기 수밀 밀봉 방식 외부 구조는 상기 선체에 의해 지지되지 않거나, 상기 선체에 체결되지 않으며, 상기 부유식 지지물에서 캐비티 내에서 물에 자연스럽게 떠다닐 수 있는 치수를 가지며;
ㆍ상기 내부 및 관형 외부 구조는 적어도 하나의 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링, 바람직하게는 롤링 베어링과 상호 작용하며, 상기 내부 구조가 회전하게 하고, 상기 부유식 지지물이 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 및 캐비티의 상기 수직 방향 축선 (ZZ') 을 중심으로 회전될 때 상기 외부 구조의 회전이 방지되며; 그리고
ㆍ상기 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링은 물의 표면 아래에 위치되지만, 상기 수밀 밀봉 방식의 외부 구조 내측에 위치되는, 석유 생산 부유식 지지물.
본 발명에 따른 계선 시스템 및 롤링 베어링 또는 마찰 베어링을 위한 이러한 구성은 특히, 종래 기술에 비해 유리한데, 이는 상기 롤링 베어링이 마른 상태에 있고, 내부 및/또는 외부 구조 내부으로부터 물 아래에서 작업할 필요 없이 접근 가능하여, 이는 포함되는 사람과 장비 모두에 적용된다. 예시로서, 이로써 롤링 수단은 쉽게 유지보수될 수도 있고, 특히, 이들은 규칙적으로 그리스 처리되며, 이에 의해 마찰을 크게 감소시키고 그의 터렛을 중심으로 FPSO 를 용이하게 회전시킬 수 있다. 게다가, 롤링 수단은 모든 조건, 특히 잔잔한 기후에서만이 아니라 폭풍 중에서 조차 쉽게 교체될 수도 있다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 부유식 구조물은 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조의 바닥부 벽과 상기 내부 구조의 바닥부 단부 사이에 삽입된 적어도 하나의 "지지" 바닥부 롤링 베어링을 포함한다.
상기 롤링 베어링이 터렛의 상기 바닥부 위 그리고 상기 내부 구조 아래에 위치되는 것을 이해할 수 있다.
상기 내부 구조가 그의 바닥부 단부에서 환형 섹션의 관형 구조에 의해 구성되며, 상기 베어링이 외부 구조의 상기 바닥부와 상기 내부 구조의 바닥부 단부를 환형 섹션에서 환형 에지면 사이에 삽입된다.
또한, 바람직하게는, 상기 부유식 지지물은:
ㆍ상기 관형 외부 구조의 내부 측면과 상기 내부 구조의 외부 측면 사이에 삽입된 적어도 하나의 바닥부 "안내" 측방향 롤링 베어링을 포함하고, 상기 바닥부 측방향 안내 베어링은 상기 관형 외부 구조의 최상부 단부 보다도 상기 관형 외부 구조의 상기 바닥부 벽에 더 근접하며 수면의 레벨 아래에 위치되고, 및,
ㆍ관형 외부 구조의 내부 측면과 상기 내부 구조의 외부면 사이에 삽입되는 적어도 하나의 최상부 "안내" 측방향 롤링 베어링을 포함하고, 상기 베어링은 상기 관형 외부 구조의 바닥부 보다도 상기 관형 외부 구조의 최상부 단부에 더 근접하게 위치된다.
특별한 실시 형태에서, 상기 롤링 베어링 (들) 은 롤러 또는 휠에 의해 구성된다.
상기 롤러 또는 휠이 상기 최상부 및 바닥부 측방향 안내 베어링을 위해 상기 내부 및 외부 구조 사이에서 삽입된 실질적으로 수직한 위치에서 그들의 회전 축선에 배치되며, 상기 바닥부 지지 베어링을 위해서, 상기 롤러 또는 휠은 실질적으로 수평한 위치에서 그들의 회전 축선에 배치된다.
더욱 자세하게는, 상기 롤러 또는 휠은 상기 내부 구조 둘레에 원형으로 배치되며, 바람직하게는 상기 내부 및 외부 구조 사이의 환형 공간에서 규칙적으로 이격되는 것이 바람직하며, 또한 외부 구조의 상기 바닥부 상에서 규칙적으로 이격되는 것이 바람직하며, 원으로 배치된다.
유리하게는, 상기 외부 및 내부 관형 구조는 수밀 밀봉의 손실에 의해 관형 외부 구조의 내부에서 뜻하지 않게 해수가 범람하는 경우에 상기 외부 구조가 가라앉는 것을 방지하는 접촉 수단 및 유지 수단을 포함하고, 상기 접촉 수단 및 유지 수단은 상기 내부 구조에 의해 외부 구조가 유지될 수 있게 한다.
상기 내부 구조가 그의 최상부 단부에서 그위에 베어링에 의해 선체에 확실히 유지되며, 상기 유지 수단은 상기 부유식 지지물 아래로 상기 외부 구조가 가라앉는 것을 방지한다.
특별한 실시 형태에서, 상기 내부 구조는, 바람직하게는 상기 캐비티의 최상부 단부에서 단차부를 통해 상기 최상부면 베어링, 더욱 바람직하게는 상기 최상부 플레이트가 부유식 지지물의 갑판의 레벨을 초과하여 돌출하지 않는 방식으로 상기 부유식 지지물의 선체에 상기 내부 구조를 고정시키는 최상부 외주 플레이트를 그의 최상부 단부에 포함한다.
더욱 상세하게는, 상기 최상부 외주 플레이트는, 바람직하게는 상기 최상부 외주 플레이트가 부유식 지지물의 갑판의 레벨 위로 돌출하지 않는 방식으로, 상기 캐비티의 최상부 단부에서 단차부에 지지된다.
유리하게는, 상기 내부 구조는, 바람직하게는 중앙 필러 형태인, 바람직하게는 원형 섹션의 캐리어 구조를 포함하고, 이 캐리어 구조는 상기 관형 외부 구조의 바닥부 벽 위에 놓여지고, 부유식 지지물의 갑판의 레벨까지 신장하며, 상기 캐리어 구조는, 지지된 위치에서 내부 구조를 통과하는 상기 제 2 파이프를 유지하고, 바람직하게는 부유식 지지물의 갑판의 레벨에서 상기 캐리어 구조의 최상부에 놓여지는 상기 회전 조인트 커플링을 또한 지지한다.
특별하고 유리한 본 발명의 실시 형태에서, 상기 부표는, 바람직하게는 환형 섹션의 최상부 관형 벽을 포함하며, 상기 최상부 관형 벽은 부표의 최상부 관형 벽의 최상부 에지가 터렛의 바닥부 벽에 대해 가압되는 경우에, "밸브" 챔버를 규정하며, 상기 밸브 챔버는 상기 밸브 챔버의 바닥부 벽을 통과하는 상기 제 1 파이프의 최상부 단부를 포함하며, 상기 제 1 파이프의 최상부 단부는 밸브 및/또는 밸브 챔버의 상기 바닥부 벽에 의해 지지되는 수형 또는 암형 자동 커넥터 부분에 끼워맞춤되며, 상기 부표는 밸브 챔버의 바닥부 벽 아래에서 부유물을 구성하는 환형 박스를 그의 바닥부 부분에 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 도면을 참조로 하여 비제한적이며 서술적인 방식으로 되어 있는 하기의 상세한 설명의 관점에서 잘 나타나 있다.
도 1 은 유빙 내에서 터렛 상에 앵커 고정된 FPSO 의 측단면도이다.
도 2 는 선체의 갑판에 상기 계선 부표 (1) 또는 회전 조인트 커플링 (3) 을 도시하지 않고 본 발명의 FPSO 및 터렛의 단면을 도시하는 도 1 의 평면 AA 의 측단면도이다.
도 2a 는 부력 스러스트를 받게되는 터렛의 단면도이다.
도 2b 는 바닥부 롤링 베어링을 통해 도 2a 의 BB 부분의 단면도이다.
도 2c 는 터렛을 수용하는 FPSO 의 캐비티를 도시하는 FPSO 의 단면도이다.
도 2d 는 종래 기술의 터렛의 개략적인 단면도이다.
도 3a 는 본 발명의 터렛, 앵커 라인과 바닥부-최상부 연결 파이프를 지지하며 터렛의 기부에 연결된 계선 부표 및 부유식 지지물의 갑판의 레벨에 위치된 회전 조인트 커플링 (3) 을 함께 포함하는 계선 시스템의 섹션에서 본 발명의 터렛과 FPSO 를 나타내는 도 1 의 평면 AA 의 단면도이다.
도 3b 는 FPSO 가 대피할 수 있도록 계선 부표가 풀리는 상태를 도시한다.
도 1 은 앵커 라인 (13) 에 의해 고정되며, 가요성 파이프 (14) 들을 통해 상기 파이프를 지지하는 수면 밑의 부유체 (subsurface float)(15) 에서 아래로 이어진 잠긴 현수 구조 (dipping catenary configuration)(14a) 로 해저 광구 헤드 (undersea well head)(도시 생략) 에 연결된, 해제 가능한 계선 시스템 (1, 2, 3) 중 터렛에 고정된 FPSO 형의 선박 또는 부유식 지지물 (10) 을 도시하는 측단면도이며, 상기 부유체 (15) 는 바다의 바닥부에서 계선 블록 또는 "데드맨 (deadman)"(15b) 에 연결된 케이블 (15a) 에 의해 유지되며, 그후에 상기 가요성 파이프 (14a) 가 바다의 바닥부 (40) 그리고 이후에 상기 해저 광구 헤드에 현수 구조 (14b) 로 아래로 연장된다. FPSO 는, 면적이 크고 두께가 상당한 빙산 (icrberg) 또는 유빙 (31) 이 해수면 (32) 에서 부유하여 존재할 수 있는 한수 (cold water) 에 머무른다. 선박의 쇄빙형상 선수 (bow) 가 전진할 때 파괴할 수 없을 정도로 유빙이 두꺼운 경우 또는 폭풍우와 같은, 소정의 극한의 조건에서는, FPSO 를 피난시킬 수 있게 FPSO 의 연결을 해제하면서 상황이 정상으로 복귀하는 것을 기다릴 필요가 있다. 이를 위해서, 통상 "스파이더 부표 (spider buoy)" 로 불리는 계선 시스템의 바닥 부분 (1) 은, 일반적으로 FPSO 의 바닥으로부터 당업자에게 공지된 방식으로 연결 해제될 수 있어 이에 의해 FPSO 가 피난할 수 있도록 FPSO 가 분리될 수 있는 환형 계선 부표 (1) 로 구성된다. 더 자세하게는, 계선 부표 (1) 및 제 1 수중 파이프 (14) 는 자동 커넥터 (7) 에 의해 바닥부 벽 (2c) 의 바닥부 면을 통해 상기 터렛의 바닥부 벽 (2c) 에 연결된다. 환형 계선 부표 (1) 의 내부 부력은, 상기 부표가 바다의 바닥부 상에서의 높이 (H), 예컨대 해수면 (32) 으로부터 100 m 의 거리에 대응하는 높이에서 안정화되어, 이에 의해 도 1 에 도시된 바와 같이 앵커 라인 및 파이프 모두가 피난 위치에 놓여지도록 조절된다.
도 3a 및 3b 에서, 환형 계선 부표 (1) 를 포함하는 본 발명의 전체의 연결 해제 가능한 계선 시스템 (1, 2, 3) 을 볼 수 있는데; 여기서
ㆍ상기 계선 부표는 터렛 (2) 의 바닥부 (2c) 의 하부면에서 부유식 지지물의 선체 (hull) 아래에 체결되고, 상기 터렛은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 통과하는 캐비티 (4) 의 전체 높이에 걸쳐 신장하며,
ㆍ상기 터렛 (2) 은 후술하는 바와 같이 상기 터렛 (2) 과 상기 계선 부표 (1) 를 회전시키지 않고 상기 터렛과 상기 캐비티의 수직 축선 (ZZ') 을 중심으로 상기 부유식 지지물을 회전시킬 수 있는 3 개의 롤링 베어링 (51, 52, 53) 에 의해 상기 선체에 대해 회전 가능하게 장착되며, 그리고
ㆍ상기 계선 부표는, 터렛의 바닥부 벽 (2c) 과 회전 조인트 커플링 (3) 사이의 연결을 제공하는 파이프 섹션 (14) 을 지지하는 캐리어 구조 (6) 의 중앙 필러 (pillar) 의 최상부 단부에서 선체의 갑판 (101) 레벨에 위치되는 회전 조인트 커플링 (3) 까지 캐비티 (4) 내에서 솟아오르는 제 2 파이프 (14c) 의 바닥 단부에 제 1 바닥부 대 표면의 연결 파이프 (14) 의 물속 최상부 단부가 연결되게 한다.
제 2 파이프 (14c) 는 제 2 파이프의 바닥부 단부에서 바닥부 벽 (2c) 아래에 자동 커넥터의 암형 부분 (7b) 으로부터 터렛의 바닥부 벽 (2c) 을 통과한다. 이들 자동 커넥터 암형 부분 (7b) 은 상기 부표 (1) 에 의해 지탱되며 계선 연결되는 제 1 파이프 (14) 의 최상부 단부에서 자동 커넥터 수형 부분 (7a) 과 상호 작동하며, 이에 의해 제 1 파이프와 제 2 파이프가 함께 연결될 수 있게 한다.
계선 부표 (1) 의 최상부 부분은 챔버 (30) 의 바닥부 (30a) 를 통과하는 제 1 파이프 (14) 의 최상부 단부를 포함하는 챔버 (30) 를 규정하는, 바람직하게는 원형 단면의 최상부 관형 벽 (1a) 으로 구성되며, 제 1 파이프 (14) 의 상기 최상부 단부와 제 2 파이프 (14c) 의 바닥부 단부는 자동 커넥터 (7) 의 별개의 수형 부분 (7a) 과 암형 부분 (7b) 및 별개의 밸브 (8a, 8b) 에 끼움장착된다. 환형 개스킷은 계선 부표 (1) 의 최상부 관형 벽 (1a) 의 에지 면을 이루는 최상부 에지 (1b) 에 대향해 적용된다.
제 1 파이프 (14) 의 최상부 단부에서의 밸브 (8a) 와 자동 커넥터 (7) 의 수형 부분 (7a) 은 밸브 챔버 (30) 의 바닥부 (30a) 에 의해 지지된다.
제 2 파이프 (14c) 의 바닥부 단부에서의 밸브 (8b) 와 자동 커넥터 (7) 의 암형 부분 (7b) 은 터렛의 바닥부 벽 (2c) 에 의해 지지된다.
계선 부표 (1) 는 밸브 챔버 (30) 의 바닥부 벽 (30a) 아래에서 부유물을 이루는 환형의 박스를 형성하는 바닥부 부분 (1c) 을 갖는다.
공지된 바와 같이, 회전 조인트 커플링 (3) 은 부유식 지지물에서 거기에 연결되는 파이프와 함께 상기 커플링이 회전되지 않고 상기 부유식 지지물이 회전될 수 있도록 회전 가능하게 장착된다.
도 2 는 도 1 의 AA 의 단면으로 FPSO 를 도시하는 측단면도이다. 터렛 (2) 은 FPSO (10) 의 갑판 (101) 으로부터 그의 선체의 바닥부까지 FPSO (10) 의 전체 높이를 통해 수직하게 통과하는 바람직하게는 원형인 캐비티 (4) 에 장착된다. 캐비티 (4) 의 최상부 부분에는 터렛의 최상부 부분 (2a1) 과 들어맞는 단차부 (10a) 가 존재한다. 부력 스러스트가 터렛 (2) 의 외부 구조 (2b) 상에 작동하기 때문에, 해수가 FPSO 의 상기 캐비티 (4) 내부에 존재하며, 터렛은 상기 캐비티에서 자연스럽게 유동한다.
도면을 명확히 하기 위해서, 안내 및 지지 베어링이 외부 구조 (2b) 를 갖는 일측 및 내부 구조 (2a) 를 갖는 타측 상에서 접촉되는 롤러에 의해 구성되는 것으로 도시되고 있지만, 액슬 (axle) 을 중심으로 회전하는 휠을 갖는 장치를 사용하는 것이 유리한데, 상기 휠은 구조중 하나, 예컨대 외부 구조 (2b) 와 직접 접촉하게 되며, 상기 휠의 액슬은 다른 구조, 즉 내부 구조 (2a) 에 의해 지지된다.
도 2a 는 부력 스러스트를 받게 되는 터렛의 작동을 도시하는 측단면도이며, 더 명확한 설명을 위해서, FPSO 의 선체는 생략된다. 터렛 (2) 은 다음과 같이 구성된다:
ㆍFPSO 에 고정되며, 특히 용접 및/또는 볼트에 의해, 바람직하게는 상기 FPSO 의 갑판의 높이에서, 그리고 더욱 바람직하게는 상기 FPSO 의 단차부 (10a) 를 통해서, 그에 대항하여 베어링에 의해 그리고 그에 고정됨으로써, FPSO 와 상호작용하는 외주 플레이트 (2a1) 를 그의 최상부 단부에 가지며, 관형 구조이며, 바람직하게는 실질적으로 환형 구조이며, 이는 실질적으로 터렛의 전체 높이에 걸쳐 신장하는 내부 구조 (2a),
ㆍ관형의 내부 구조 (2a) 를 중심으로 바람직하게는 실질적으로 환형의 동축인 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 (2b) 및 상기 외부 구조 (2b) 에 수밀 밀봉 방식으로 조립되며, 수밀 밀봉 방식으로 전체를 통과하는 복수 개의 파이프 (14) 를 갖는 바닥부 (2c).
명확화를 위해서, 도면은 바닥부 (2c) 를 통과하는 단지 하나의 파이프 (14) 만을 도시한다.
내부 구조는 거더 (girder) 의 조립체에 의해 구성된 격자 (latticework) 구조일 수도 있다. 터렛에서의 계선 시스템은 3 개의 롤링 베어링, 즉,
ㆍ측방향 안내를 위한 최상부 베어링 (51);
ㆍ측방향 안내를 위한 바닥부 베어링 (52); 및
ㆍ지지물을 위한 바닥부 베어링 (53) 을 갖는다.
상기 베어링 (51, 52, 53) 은 마찰 베어링 또는 롤링 베어링이며, 이들은 바람직하게는 롤링 베어링이다. 더욱 자세하게는, 이들은, 내부 구조 (2a) 와 외부 구조 (2b) 사이에 삽입되는 롤러를 포함할 수도 있고, 이들은 내부 구조 (2a) 의 외부면에 의해 또는 외부 구조 (2b) 의 내부면에 의해 선택적으로 지지될 수도 있다.
적어도 상기 베어링, 상기 내구 구조 및 상기 외부 구조는 원형 단면임은 물론이다. 측방향 안내를 제공하는 상기 최상부 및 바닥부 베어링 (52, 53) 은 상기 내부의 외부 및 내부 측면과 외부 구조 사이에서 각각 환형 공간에 배치되며, 이들은 환형 구조에 있어서 외주 둘레에 바람직하게는 규칙적으로 이격된다. 바닥부 및 최상부 측방향 안내 베어링 (52, 53) 의 롤러는 더욱 자세하게는 수직 축선에 배치된다. 바닥부 지지 베어링 (51) 에 대해, 상기 롤러는 수평방향 축선에 배치된다. 이들은 내부 구조의 에지면에 의해 그의 바닥부 단부에서 지지되는 것이 유리하다.
외부 구조 (2b) 가 수밀 밀봉 방식이기 때문에, 부력 스러스트는 배수된 물의 전체 체적에 작용하여, 상기 외부 구조가 표면을 향해 상승하는 경향이 있지만, 지지 베어링 (51) 을 통해 관형의 내부 구조 (2a) 의 바닥부 단부와 바닥부 (2c) 를 통해 접촉하게 된다.
예시로서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 그들의 안전 및 제어 요소 모두를 갖는 가스, 원유 (crude oil), 수압 엄비리칼 (hydraulic umbilical) 연결, 전기 케이블을 위한 다수의 파이프, 예컨대, 36 또는 48 개의 파이프 (14) 를 설치하기 위해서, 상기 외부 구조 (2b) 의 외경은 25 m 를 초과할 수도 있고, 더 자세하게는 그의 직경은 10 ~ 20 m 일 수도 있고, 그의 젖은 높이는 일반적으로 20 m 보다 클 수도 있으며, 가능하게는 가끔 발생하는 바와 같이 부유식 지지물의 선체가 50 m 의 높이에 걸쳐 신장할 때 25 m 보다 더 크다. 20 ~ 25 m 의 높이 및 10 ~ 20 m 의 직경을 갖는 외부 구조에 대해서, 이는 대략 8,000 메트릭 톤 (t) ~ 12,000 t 의 수직 부력 스러스트 (F) 를 나타낸다. 이러한 상당한 상방으로 지향된 수직 방향 힘은 바닥부 지지 베어링 (51) 을 통해 내부 구조 (2a), 그리고 단차부 (1a) 에서 상기 FPSO 에 고정된 외주 플레이트 (2a1) 를 통해 FPSO 의 선체에 전달된다.
내부 및 관형 외부 구조는 측방향 안내 베어링 (52, 53) 에 의해 규정된 실질적으로 수직한 공통의 회전축 (ZZ) 을 가짐으로써, 외부 구조 (2b) 에 고정된 환형 계선 부표 (1) 가 해저 (sea bed) 에 대해 실질적으로 고정되어 있는 상기 축 (ZZ) 에 대한 배향을 나타낼지라도 상기 축 (ZZ) 을 중심으로 FPSO 를 회전 가능하게 할 수 있다.
최상부 및 바닥부 측방향 안내 베어링 (52, 53) 은, FPSO 가 유빙, 파도, 바람 또는 심지어 해류에 기인하여 수평방향 힘을 받게되는 경우, 최소의 마찰과 마모로 실질적으로 수직 축선 (ZZ) 을 중심으로 FPSO 를 회전할 수 있게 한다.
종래 기술에 비해, 이러한 배치는, FPSO 의 바닥부 부분에서 터렛을 안내하는 수단이 해수와 접촉되지 않지만, 건조 상태에 있어 구조 내부로부터 접근가능하기 때문에 유리하다. 이로써, 런닝 트랙이 규칙적으로 유지되며 그리스처리될 수 있고, 이에 의해 FPSO 의 터렛 상에서 FPSO 의 상당한 마찰이 감소되고 회전이 용이해진다. 게다가, 각각의 베어링 요소는 언제나 쉽게 교체될 수 있다. 당연히, 도시되지 않은 수단에 의해 임시로 터렛의 회전 차단을 처리한 후에, 이러한 유지보수 작동가 잔잔한 날씨에 있을때 바람직하게 실행된다.
이로써, 부력 스러스트는 제 위치에서 터렛 (2) 의 내부 및 외부 구조 (2a, 2b) 를 유지하지만, 안전 장치는 예컨대, 터렛이 상기 외부 구조 (2b) 의 수밀 밀봉 방식 구조를 통한 누출 또는 밸브 파괴의 결과로서 터렛에 물이 채워지는 경우에, 외부 구조 (2b) 가 하방으로 가라앉는 것을 회피하기 위해서 추가되는 것이 유리하다. 이를 위해, 상기 외부 구조가 범람된다면 상기 외부 구조가 하방으로 가라앉는 것을 방지하기 위해서 상기 외부 구조와 상기 내부 구조 사이에서 일련의 접합부 및 캐치 (2d1-2d2) 가 환형 방식으로 배치된다. 예컨대, 접합부 (2d1) 가 구조 (2b) 의 외부에 체결되는 한편, 캐치 (2d2) 는 수평방향의 병진 이동 가능하며, 내부 구조 (2a) 내에서 대응하는 접합부 (2d1) 아래에 위치된다. 상기 캐치 (2d2) 는 도 2a 의 좌측 부분에서 수축 위치로 도시되고, 외부 구조 (2b) 가 가라앉는 경향이 있는 경우에 도 2a 의 우측 부분에서 전개 위치로 도시된다. 유사한 캐치가 유지 보수 작동중 터렛이 회전하는 것을 방지하기 위해서 사용되는 것이 유리하다.
선박이 유빙 또는 파도, 바람 또는 해류에 의해 상당한 압박을 받는 경우, 환형 계선 부표 (1) 에 연결된 선박의 앵커 시스템은 제 위치를 유지한다. 치수가 큰 FPSO 가 주어지면, 그의 앵커링의 반응력은 수평방향 장력 (F) 의 상당한 편차를 발생시키는데, FPSO 의 측면에 수직하게 다가오는 유빙의 경우에는 5,000 t ~ 7,500 t 와 같이 클 수도 있고, 파도, 바람 및 해류의 극한의 상태에서는 1,500 t ~ 3,000 t 와 같이 클 수도 있다. 이러한 수평방향 힘은 환형 계선 부표에 의해 터렛의 상기 기부에 직접 전달된다.
도 3a 및 도 3b 는 회전 조인트 커플링 (3) 에 도달하기 위해서 캐비티 (4) 를 통과하는 파이프 (14) 를 지지하고, 또한 회전 조인트 커플링 (3) 을 부유식 지지물 (10) 의 갑판과 실질적으로 같은 레벨인 그의 최상부에서 그 자체를 지지하는 기능을 하고, 터렛의 외부 구조 (2b) 의 바닥부 (2c) 에 놓여지는 환형 섹션 (6) 의 중심 필러의 형태인 캐리어 구조를 도시한다.
본 발명은 내부 구조 (2a) 의 바닥부와 수밀 밀봉 방식 외부 구조 (2b) 의 바닥부 사이에 위치된 지지 베어링 (51) 을 갖는 것으로 상기에서 기술하였지만, 본 발명의 변형예에서, 상기 지지 베어링은 외주 플레이트 (2a1) 의 하부면과 높이가 같은 외부 구조와 내부 구조 사이에서 수밀 밀봉 방식 외부 구조 (2b) 의 최상부에 위치된다.

Claims (10)

  1. 바다의 바닥부에 고정된 앵커 라인 (13) 및 바닥부 대 표면의 연결 파이프 (14) 의 연결 해제 가능한 계선 시스템 (1, 2, 3) 을 포함하는 석유 생산 부유식 지지물 (10) 로서, 이 부유식 지지물은,
    계선 부표 (1),
    터렛 (2), 및
    제 2 연결 파이프 (14c) 를 포함하고,
    ㆍ계선 부표 (1) 는 상기 앵커 라인 (13) 과 제 1 의 바닥부 대 표면의 연결 파이프 (14, 14a, 14b) 용이며, 상기 연결 파이프는 연결 파이프가 계선된 상기 부표로부터 바다의 바닥부까지 아래로 신장하며, 상기 부표는 바람직하게는 환형 부표이며,
    ㆍ터렛 (2) 은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 따라 통과하는 관통 캐비티 (4) 에서 신장하며, 상기 계선 부표는 부유식 지지물의 선체 아래에서 상기 터렛 (2) 에 체결되며, 상기 터렛은 부유식 지지물의 선체의 전체 높이를 따라 통과하는 상기 관통 캐비티 (4) 내에서 선체와 상호 작용하며, 상기 터렛은 워터 라인을 초과하여 위치된 및/또는 물 밖에 위치된 적어도 하나의 롤링 베어링 또는 마찰 베어링 (51, 52, 53), 바람직하게는 롤링 베어링을 통해서 상기 선체에 대해 회전 가능하게 장착되고, 이에 따라, 상기 터렛과 상기 캐티비의 실질적으로 수직한 축선 (ZZ') 을 중심으로 상기 부유식 지지물을, 동일한 수직 축선 (ZZ') 에 대한 상기 계선 부표의 회전없이 회전시킬 수 있으며, 그리고,
    ㆍ 제 2 연결 파이프 (14c) 는 상기 제 1 의 바닥부 대 표면의 연결 파이프 (14, 14a, 14b) 의 최상부 단부와 부유식 지지물의 갑판 (101) 사이에 있으며, 제 2 파이프는 복수 개의 상기 제 2 파이프 (14c) 를 위한 커플링 (3) 까지 캐비티 (4) 내에서 솟아올라 있으며, 상기 커플링 (3) 은 바람직하게 부유식 지지물의 갑판 (101) 의 레벨에서 부유식 지지물에 고정되며, 상기 커플링은 회전식 조인트 커플링 형식이며, 상기 커플링의 회전없이 상기 부유식 지지물을 회전시킬 수 있도록 회전 가능하게 장착되는, 부유식 지지물에 있어서,
    상기 터렛 (2) 이
    ㆍ바람직하게는 환형 섹션의 동일한 수직 축선 (ZZ') 주위의 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 (2b) 로서, 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 (2b) 의 바닥부 단부에 수밀 밀봉 방식으로 조립되는 바닥부 벽 (2c) 을 갖는 외부 구조를 포함하며;
    ㆍ상기 관형 외부 구조 (2b) 는 내부 구조 (2a), 바람직하게는 상기 관형 외부 구조와 동축인 환형 섹션의 관형 내부 구조를 포함하며, 상기 내부 구조의 최상부 단부 (2a1) 는 선체에 고정되며;
    ㆍ수밀 밀봉 방식의 외부 구조 (2b) 의 상기 바닥 벽 (2c) 은 파이프를 통과하며 상기 내부 구조에 의해 지지되는 기밀 방식으로 그를 통과하는 상기 파이프 (14) 를 복수개 가지며;
    ㆍ상기 수밀 밀봉 방식 외부 구조는 상기 선체에 의해 지지되지 않거나, 상기 선체에 체결되지 않으며, 상기 부유식 지지물에서 캐비티 내에서 물에 자연스럽게 떠다닐 수 있는 치수를 가지며;
    ㆍ상기 내부 및 관형 외부 구조는 적어도 하나의 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링, 바람직하게는 롤링 베어링 (51, 52) 과 상호 작용하며, 상기 내부 구조가 회전하게 하고, 상기 부유식 지지물이 상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 및 캐비티의 상기 수직 방향 축선 (ZZ') 을 중심으로 회전될 때 상기 외부 구조의 회전이 방지되며; 그리고
    ㆍ상기 바닥부 롤링 베어링 또는 마찰 베어링 (51, 52) 은 물의 표면 아래에 위치되지만, 상기 수밀 밀봉 방식의 외부 구조 내측에 위치되는, 석유 생산 부유식 지지물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수밀 밀봉 방식의 관형 외부 구조 (2b) 의 바닥부 벽 (2c) 과 상기 내부 구조 (2a) 의 바닥부 단부 사이에 삽입된 적어도 하나의 "지지" 바닥부 롤링 베어링 (51) 을 포함하는, 석유 생산 부유식 지지물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    ㆍ상기 관형 외부 구조 (2b) 의 내부 측면과 상기 내부 구조의 외부 측면 사이에 삽입된 적어도 하나의 바닥부 "안내" 측방향 롤링 베어링 (53) 을 포함하고, 상기 바닥부 측방향 안내 베어링은 상기 관형 외부 구조의 최상부 단부 보다도 상기 관형 외부 구조의 상기 바닥부 벽 (2c) 에 더 근접하며 수면의 레벨 아래에 위치되고, 및,
    ㆍ관형 외부 구조의 내부 측면과 상기 내부 구조의 외부 측면 사이에 삽입되는 적어도 하나의 최상부 "안내" 측방향 롤링 베어링 (52) 을 포함하고, 상기 베어링은 상기 관형 외부 구조의 바닥부 보다도 상기 관형 외부 구조의 최상부 단부에 더 근접하게 위치되는, 석유 생산 부유식 지지물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤링 베어링 (들) 은 롤러 또는 휠에 의해 구성되는, 석유 생산 부유식 지지물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 롤러 또는 휠은 상기 내부 구조 둘레에 원형으로 배치되며, 바람직하게는 상기 내부 및 외부 구조 사이의 환형 공간에서 규칙적으로 이격되는, 석유 생산 부유식 지지물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 및 내부 관형 구조 (2b, 2a) 는 수밀 밀봉의 손실에 의해 관형 외부 구조 (2b) 의 내부에서 뜻하지 않게 해수가 범람하는 경우에 상기 외부 구조가 가라앉는 것을 방지하는 접촉 수단 (2d1) 및 유지 수단 (2d2) 을 포함하고, 상기 접촉 수단 및 유지 수단은 상기 내부 구조에 의해 외부 구조가 유지될 수 있게 하는, 석유 생산 부유식 지지물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 구조 (2a) 는, 상기 부유식 지지물의 선체에 상기 내부 구조를 고정시키는 최상부 외주 플레이트 (2a1) 를 그의 최상부 단부에 포함하는, 석유 생산 부유식 지지물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최상부 외주 플레이트 (2a1) 는, 바람직하게는 상기 최상부 외주 플레이트 (2a1) 가 부유식 지지물의 갑판 (101) 의 레벨 위로 돌출하지 않는 방식으로, 상기 캐비티 (4) 의 최상부 단부에서 단차부 (10a) 에 지지되는, 석유 생산 부유식 지지물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 구조 (2a) 는, 바람직하게는 중앙 필러 형태인, 바람직하게는 원형 섹션의 캐리어 구조 (6) 를 포함하고, 이 캐리어 구조는 상기 관형 외부 구조 (2b) 의 바닥부 벽 (2c) 위에 놓여지고, 부유식 지지물의 갑판 (101) 의 레벨까지 신장하며, 상기 캐리어 구조는, 지지된 위치에서 내부 구조를 통과하는 상기 제 2 파이프 (14) 를 유지하고, 바람직하게는 부유식 지지물의 갑판 (101) 의 레벨에서 상기 캐리어 구조의 최상부에 놓여지는 상기 회전 조인트 커플링 (3) 을 또한 지지하는, 석유 생산 부유식 지지물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부표는, 바람직하게는 환형 섹션의 최상부 관형 벽 (1a) 을 포함하며,상기 최상부 관형 벽은 부표의 최상부 관형 벽 (1a) 의 최상부 에지 (1b) 가 터렛의 바닥부 벽 (2c) 에 대해 가압되는 경우에, "밸브" 챔버 (30) 를 규정하며, 상기 밸브 챔버 (30) 는 상기 밸브 챔버의 바닥부 벽 (30a) 을 통과하는 상기 제 1 파이프 (14) 의 최상부 단부를 포함하며, 상기 제 1 파이프 (14) 의 최상부 단부는 밸브 (8) 및/또는 밸브 챔버 (30) 의 상기 바닥부 벽 (30a) 에 의해 지지되는 수형 또는 암형 자동 커넥터 부분 (7a, 7b) 에 끼워맞춤되며, 상기 부표는 밸브 챔버의 바닥부 벽 (30a) 아래에서 부유물을 구성하는 환형 박스 (1c) 를 그의 바닥부 부분에 포함하는, 석유 생산 부유식 지지물.
KR1020107019127A 2008-03-21 2009-03-18 해수로부터 보호되는 롤러 베어링을 포함하는 터렛이 구비된 부유식 지지물 KR101422319B1 (ko)

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