KR20110042701A - 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 물리적 차단을 통한 저감이 아닌 문풀을 통해 들어오는 유수의 흐름을 분리하여 해수 경계층을 형성하고 속도를 다르게 함으로써 유수의 흐름 상호간에 흐름차이에 의한 마찰과 유체 점성에 의한 마찰을 유도하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유동 전환용 구조물(21)과, 상기 유동 전환용 구조물(21)에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유수 분리용 구조물(22)을 포함하는 해수유동 자가억제 장치(20)를 구비하고; 상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위(12)에 이르는 전 영역에 걸쳐 층상으로 다단의 구조물을 이루도록 교번적으로 배치되고, 특히 문풀의 하단부에서 시추용 설비(30)가 선체 바닥 모서리 부위(14) 사이에서 접촉을 허용하지 않도록 완충기능을 겸비한 것을 특징으로 한다.
문풀, 해수, 유동, 충돌, 자가 억제

Description

해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀{MOON POOL HAVING ANTI-FLOW DEVICE}
본 발명은 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 물리적 차단을 통한 저감이 아닌 문풀을 통해 들어오는 유수의 흐름을 분리하여 해수 경계층을 형성하고 속도를 다르게 함으로써 유수의 흐름 상호간에 흐름차이에 의한 마찰과 유체 점성에 의한 마찰을 유도하는 해수유동 자가억제 장치 및 특히 문풀의 하단부에서 시추용 설비가 선체 바닥 모서리 부위 사이에서 접촉을 허용하지 않도록 완충기능을 겸비한 해수유동 자가억제장치를 가지는 문풀에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이와 같은 이유로, 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 따 라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫 홈이 주로 사용되었다.
그러나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 소위 시추선(Drill ship)과 해상공장인 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 등이 개발되어 해저 시추 및 생산에 사용되고 있다.
군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 이런 시추선은 예인선 없이 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작되어 있다. 따라서 자체의 동력으로 항해하도록 설계된 시추선에 있어서는 최적의 항해 성능을 가지도록 건조되어야 한다.
이들 시추선의 선체 중앙에는 시추 또는 생산용 파이프를 해저면으로 내려 보내기 위한 대규모의 개구(문풀: moon-pool)가 형성되어 있다. 상기 문풀은 시추선의 용도 측면에서는 필수 불가결한 구조이지만, 선박의 정박 및 항해 안정성이나 항해 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다.
특히, 종래의 시추선에는 문풀 내에 유입되어 있는 해수와 선체 외부의 해수에 상대적인 유동에 의해 발생되는 슬로싱(sloshing) 현상으로 인해 시추선의 항해 또는 정박시에 저항 증가, 속도 저하, 소요 마력 증가, 연료 소모 증가, 선체의 손 상 등이 발생할 수 있다.
또한, 종래의 시추선은 문풀 내부 유체의 유동으로 인한 선박의 선상으로 오버 플로잉(overflowing) 현상으로 인해 작업자의 안전 및 작업 능률을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용될 수 있다.
한편, 종래의 문풀 구조에서 해수유동 억제방법은 개구부 차폐장치 또는 수직벽체에 흐름의 부분차단이 가능한 구조의 설치, 계단식 문풀 구조로의 변경 등이 대부분이었다.
이와 관련된 종래의 기술로서 최근 출원번호 10-2007-0037729, 20-2007-0006858 등이 출원되어 있다.
공지된 상기의 기술을 살펴보면, 문풀의 상부를 덮는 개폐형 덮개 구조이고, 앵글의 플랜지를 아래방향으로 향하게 하여 벽체를 타고 오르는 해수 상승을 강제로 억제시키며, 선저에 해수유입 저지 구조를 배치하거나 문풀 형상을 변경하는 것이었다.
그러나, 이러한 해수유동 억제방식은 물리적 차단구조 자체의 차단 또는 억제 능력 범위 내에서 효과적이었으나, 개폐식 문풀의 경우 구조물이 중후하고 작동을 위해서는 별도의 에너지원의 공급이 필요하였다.
또한, 해수의 충격력이 문풀 벽에 모두 전달되었으며, 일부 차단 구조의 경우 문풀 수직벽체 전체에 설치해야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 문풀을 통해 틀어오는 유수의 유속 억제 또는 차단을 위해 해수흐름의 분리를 통해 경계층을 형성함으로써 유수의 각 흐름 사이의 마찰 및 간섭, 기포발생 등을 통한 직접 저항 및 자가억제 기능을 수행하도록 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 문풀의 수직 벽체에 대해 수평하게 설치되는 유동 전환용 구조물과, 상기 유동 전환용 구조물에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체에 대해 수평하게 설치되는 유수 분리용 구조물을 포함하는 해수유동 자가억제 장치를 구비하고, 상기 유동 전환용 구조물과 상기 유수 분리용 구조물은 상기 수직 벽체에 대해 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위에 이르는 전 영역에 걸쳐 층상으로 다단의 구조물을 이루도록 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 문풀의 수직 벽체에 대해 수평하게 설치되는 유동 전환용 구조물과, 상기 유동 전환용 구조물에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체에 대해 수평하게 설치되는 유수 분리용 구조물을 포함하는 해수유동 자가억제 장치를 구비하고, 상기 유동 전환용 구조물과 상기 유수 분리용 구조물은 상기 수직 벽체에 대해 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위로부터 최 소 이격거리를 두는 한정된 영역에 걸쳐 층상으로 다단의 구조물을 이루도록 교번적으로 배치되고, 상기 최소 이격거리는 문풀의 내부에서 상기 수직 벽체에 대해 시추용 설비가 최대 허용 경사각으로 기울어질 경우, 상기 시추용 설비와 상기 해수유동 자가억제 장치 사이의 접촉만을 허용하고 상기 시추용 설비와 선체 바닥 모서리 부위 사이에서 접촉을 허용하지 않도록 한정할 수 있는 최소 여유간격을 확보할 수 있는 길이로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 유수 분리용 구조물은 상기 수직 벽체에 대해 마운팅 브라켓을 매개로 지지되어 내부 유동경로를 형성하고, 상기 내부 유동경로는 하부에 해수의 유입을 위한 해수 유입부와 상부에 상기 해수 유입부와 연통하고 해수의 유출을 위한 해수 유출부를 형성하며, 상기 해수 유입부와 상기 해수 유출부의 형성에 따른 상기 수직 벽체와 상기 유수 분리용 구조물사이의 단면적은 선체 바닥 부위를 향해 점진적으로 확장되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 유동 전환용 구조물은 상기 수직 벽체에 대해 돌출되고, 상기 유수 분리용 구조물의 내부 유동경로를 통해 상기 수직 벽체를 향한 해수의 흐름 방향을 상기 수직 벽체로부터 벗어나는 방향으로 유도하도록 상기 유수 분리용 구조물의 해수 유출부와 상방향으로 이격된 위치에서 대향되는 경사면부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 유동 전환용 구조물의 경사면부의 단면적은 대향되는 상기 유수 분리용 구조물의 해수 유출부의 단면적과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 유동 전환용 구조물은 상기 수직 벽체의 전면에 대해 문풀의 내부를 향해 너비방향의 중앙부위에서 정점을 형성하도록 돌출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 수직 벽체에 대한 상기 유동 전환용 구조물과 상기 유수 분리용 구조물의 수평방향 돌출길이는 상기 선체 바닥 부위로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위로부터 최소 이격거리를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 각각 동일하게 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 수직 벽체에 대한 상기 유동 전환용 구조물의 수평방향 돌출길이는 상기 선체 바닥 부위로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위로부터 최소 이격거리를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 동일하게 설정되고, 상기 수직 벽체에 대한 상기 유수 분리용 구조물의 수평방향 돌출길이는 상기 선체 바닥 부위로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위로부터 최소 이격거리를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 상기 선체 바닥 부위로부터 수제선 부근에 이르는 영역을 향해 점진적으로 축소되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어, 상기 해수유동 자가억제 장치는 상기 수직 벽체에 대해 상기 선체 바닥 부위와 가장 인접한 최하부에 상기 유수 분리용 구조물을 설치하고, 상기 최하부에 위치한 유수 분리용 구조물의 하측 첨단부는 충격완충부재를 장착하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 문풀을 통해 들어오는 유수의 유속 억제 또는 차단을 위해 해수흐름의 분리를 통해 경계층을 형성함으로써 1차적으로 해수유동 자가억제 장치의 자체 차단 능력을 활용하며, 분리된 흐름에 의한 마찰력을 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 유수 흐름 방향의 변화를 유도하여 각 흐름 사이의 간섭을 극대화함으로써 유체력의 손실을 극대화할 수 있으며, 기포발생을 유도하여 유체력 손실을 부가적으로 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 해수 충격력의 일부만 문풀에 전달토록 하며, 문풀 수식벽체 수제선 부근의 일부 구간에만 설치할 수 있으며, 기본적으로 설치되는 영구 부가구조 외에 별도의 에너지원의 공급이 필요하지 않는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 해수유동 자가억제 장치가 선체 바닥부 높이까지 연장하여 설치할 경우 시추선의 시추용 파이프가 문풀을 통해 해저로 내려갈 때 파이프와 시추선의 선체가 충돌하여 파손되는 것을 막아주는 방지 기능을 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 선박이나 해양 구조물의 문풀(moon pool)은 갑판과 해수면의 직접적인 교통을 위해 형성되는 공동(空洞)으로, 다수의 수직 벽체(10)를 상호 대향되는 부위로 구비한다. 문풀의 각 수직 벽체(10)는 수제선(waterline) 부근에서 유수의 흐름을 분리하여 해수 경계층을 형성하기 위해 층상으로 이격되고 상기 수직 벽체(10)를 따라 수평한 방향으로 길게 연장되어 다단의 구조물 형태를 이루는 해수유동 자가억제 장치(20)를 구비한다.
상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 문풀을 통해 상승하는 해수의 유속을 억제하거나 차단하기 위해 해수의 흐름을 분리하여 경계층을 형성하고, 이를 통해 각 흐름 사이의 마찰과 간섭 및 충돌에 따른 기포의 발생을 통한 유체력의 부가적 손실을 유도함으로써 문풀의 내부 공간에서 해수의 상승 속도를 별도의 에너지원 없이 직접 및 자가 억제하는 기능을 수행한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 있어, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되어 해수의 흐름 방향을 변환하는 유동 전환용 구조물(21)과, 상기 유동 전환용 구조물(21)에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체(10)에 대해 역시 수평하게 설치되어 유수의 흐름 경로를 분리하는 유수 분리용 구조물(22)을 구비한다.
이 경우, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 수직 벽체(10)에 있어, 문풀의 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위(12)에 이르는 전 영역에 걸쳐 상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)을 상하방향에 걸쳐 교번적으로 배치함으로써 층상의 다단 구조물의 형태를 이루게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되어 해수의 흐름 방향을 변환하는 유동 전환용 구조물(21)과, 상기 유동 전환용 구조물(21)에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체(10)에 대해 역시 수평하게 설치되어 유수의 흐름 경로를 분리하는 유수 분리용 구조물(22)을 구비한다.
이 경우, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 수직 벽체(10)에 있어, 문풀의 수제선과 인접한 영역에서 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 한정된 영역에 걸쳐 상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)을 상하방향에 걸쳐 교번적으로 배치함으로써 층상의 다단 구조물의 형태를 이루게 된다.
이때, 상기 최소 이격거리(H)는 문풀의 내부에서 상기 수직 벽체(10)에 대해 시추용 설비(30)가 최대 허용 경사각을 형성하도록 기울어질 경우, 즉 상기 수직 벽체(10)와 시추용 설비 사이에서 최대 허용 경사각이 수반될 경우, 상기 시추용 설비(30)와 상기 해수유동 자가억제 장치(20) 사이의 접촉만을 허용하고 상기 시추용 설비(30)와 선체 바닥 모서리 부위(14) 사이에서 접촉을 허용하지 않도록 한정할 수 있는 최소 여유간격(L)을 확보할 수 있는 길이로 설정된다.
즉, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 시추용 설비(30)가 문풀을 통해 해저로 내려갈 때 시추선의 선체, 특히 선체 바닥 모서리 부위(14)와 충돌하여 선체가 손상을 입게 되는 것을 방지하는 기능(Riser Bumper)을 수행하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 모두 적용되는 해수유동 자가억 제 장치(20)는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.
먼저, 상기 유수 분리용 구조물(22)은 수직 벽체(10)에 대해 문풀의 내부 개구된 공간을 향해 상하로 적정의 간격을 두고 길이를 달리 하면서 수평한 방향으로 돌출되는 다수의 마운팅 브라켓(24)을 매개로 지지되어 있어, 그 내부가 상하로 관통되어 일종의 유동공간을 형성하는 경사판 부재의 형태로 이루어진다.
이때, 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 상하로 길이를 달리하여 설치되는 상기 마운팅 브라켓(24)을 매개로 선체 바닥 부위(12)를 향해 개구된 단면적이 점진적으로 확장되는 일종의 깔때기 모양을 형성하게 된다.
이에 따라, 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)와의 사이에서 해수의 유동을 허용할 수 있는 공간형태로서 일종의 유동공간을 형성하게 되는 데, 특히, 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)와의 사이에서 하부에 해수의 유입을 허용하는 해수 유입부(22a)를 형성하고 이와 대향되는 상부에 해수의 유출을 허용하는 해수 유출부(22b)를 형성하게 된다. 이 경우, 상기 해수 유출부(22b)의 단면적은 상기 해수 유입부(22a)의 단면적이 비해 크게 설정된다.
이 결과, 문풀의 내부에서 해수중 일부는 상기 해수 유입부(22a)를 통해 상기 수직 벽체(10)와 상기 유수 분리용 구조물(22) 사이의 공간으로 유입된 다음 상기 해수 유출부(22b)를 통해 문풀의 내부 공간으로 배출된다. 이 경우, 상기 유수 분리용 구조물(22)을 통해 상기 수직 벽체(10)와의 사이에 형성된 유동경로를 통해 유입된 다음 배출되는 해수의 흐름은 상기 유수 분리용 구조물(22)과 상기 수직 벽체(10) 사이의 내부 공간으로 유입되지 않은 다른 해수의 흐름에 비해 유속이 상대 적으로 빨라지게 되고, 특히 상기 해수 유출부(22b)를 통해 문풀의 내부 공간으로 배출되는 해수의 흐름방향은 상기 수직 벽체(10)를 향하게 된다.
그리고, 상기 유동 전환용 구조물(21)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 돌출된 형태로 설치되어, 상기 유수 분리용 구조물(22)과 상기 수직 벽체(10) 사이의 내부 유동경로를 통해 상기 수직 벽체(10)를 향해 유동하는 해수의 흐름 방향을 상기 수직 벽체(10)로부터 벗어나는 방향으로 유도하는 경사면부(21a)를 구비한다.
이때, 상기 유동 전환용 구조물(21)의 경사면부(21a)는 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)와 적정의 간격을 두고 대향된 위치로 이격되면서 상기 수직 벽체(10)를 기준으로 상기 해수 유출부(22b)의 형성 부위 보다 상부에 위치하도록 배치된다.
이 경우, 상기 유동 전환용 구조물(21)은 다양한 형태로 구현될 수 있는 데, 예컨대 단면의 형태로 보아 ㄱ자 형상(도 1,2,4에 도시됨) 또는 반원 형상(도 3에 도시됨)의 구조물로 제작될 수 있고, 각각의 단면 선단부위는 상기 수직 벽체(10)에 결합되는 구조를 보이게 된다. 즉, 상기 유동 전환용 구조물(21)은 상기 수직 벽체(10)의 전면에 대해 문풀의 내부 공간을 향해 너비방향의 중앙부위에서 정점을 형성하도록 돌출되는 구조물이라면 어느 형태라도 무방하다. 이때, 상기 경사면부(21a)는 상기 유수 분리용 구조물(22)의 경사판 부재가 형성하는 각도와 반대방향인, 즉 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 하부에서 상부를 향해 이격거리를 증가시키도록 하는 경사진 형태를 이루는 것이 바람직하다.
이 결과, 상기 유동 전환용 구조물(21)은 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해 수 유출부(22b)를 통해 배출되는 해수의 흐름 방향을 문풀의 내부 공간을 향하도록 전환하게 되고, 이를 통해 문풀의 내부 공간을 향한 해수의 흐름은 상기 유수 분리용 구조물(22)의 내부 유동경로를 거치지 않고 문풀의 내부 공간을 통해 바로 상승하는 해수의 흐름과 충돌하여 기포(40)를 생성함과 더불어 각 흐름 사이의 간섭을 극대화하여 유체력의 손실을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 모두 적용되는 해수유동 자가억제 장치(20)에 있어서, 상기 수직 벽체(10)에 대한 상기 해수유동 자가억제 장치(20)의 수평방향 돌출길이는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역(도 1의 일 실시예) 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역(도 4의 다른 실시예)에 걸쳐 각각 동일하게 설정된다.
즉, 상기 유동 전환용 구조물(21)의 경사면부(21a)의 단면적과, 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유입부(22a)와 해수 유출부(22b)의 단면적은 각각 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 동일하게 설정되고, 이때 상기 수직 벽체(10)에 대해 동일한 위치에 있는 각 유수 분리용 구조물(22)에 있어 해수 유입부(22a)의 단면적은 해수 유출부(22b)의 단면적에 비해 크게 설정된다.
또한, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)중 상기 유동 전환용 구조물(21)의 수평방향 돌출길이를 상기 수직 벽체(10)에 대해 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 동일하게 설정하는 반면, 상기 유수 분리용 구조물(22)의 수평방향 돌출길이만을 상기 수직 벽체(10)에 대해 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역을 향해 점진적으로 축소되도록 설정할 수 있다.
이때, 상기 수직 벽체(10)에 대해 층상으로 다단의 구조로 배치되는 상기 각 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)가 가지는 단면적은 대향되는 상기 각 유동 전환용 구조물(21)의 경사면부(21a)가 가지는 단면적의 크기에 부합되도록 설정되는 것이 바람직하다.
부연하자면, 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유입부(22a)가 가지는 단면적은 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역을 향해 점진적으로 축소되고, 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)가 가지는 단면적은 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한정된 영역에 걸쳐 동일하게 설정된다.
아울러, 상기 각 유동 전환용 구조물(21)의 경사면부(21a)가 가지는 단면적은 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역 또는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 위치로부터 수제선 부근에 이르는 한 정된 영역에 걸쳐 상기 각 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)가 가지는 단면적의 크기에 부합하도록 일정하게 설정된다.
그리고, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 수직 벽체(10)에 대해 상기 선체 바닥 부위(12)를 기준으로 상기 선체 바닥 부위(12)와 가장 인접한 최하부에 상기 유수 분리용 구조물(22)을 설치하고, 상기 최하부에 위치한 유수 분리용 구조물(22)의 하측 첨단부(尖端部)에는 충격완충부재(26)가 장착되어 있어, 상기 충격완충부재(26)는 문풀을 통해 해저로 진입하는 파이프와 같은 시추용 설비(30)와의 충돌시 발생하는 충격량을 완화시켜 주게 된다.
예컨대, 문풀의 내부 공간에서 상기 수직 벽체(10)에 대해 상기 시추용 설비(30)가 최대 허용 경사각으로 기울어질 경우, 즉, 상기 수직 벽체(10)와 시추용 설비(30) 사이에서 최대 허용 경사각으로 기울어지는 경사 상황이 수반될 경우, 상기 시추용 설비(30)와 상기 유수 분리용 구조물(22)의 하측 첨단부(尖端部)에 장착된 상기 충격완충부재(26) 사이의 접촉만이 이루어지고, 상기 시추용 설비(30)와 선체 바닥 모서리 부위(14) 사이에서 접촉이 이루어지지 않게 된다.
이에 따라, 상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 시추용 설비(30)가 문풀을 통해 해저로 내려갈 때 시추선의 선체, 특히 선체 바닥 모서리 부위(14)와 충돌하여 선체가 손상을 입게 되는 것을 방지하는 기능(Riser Bumper)을 구현할 수 있게 된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 해수유동 자가억제 장치(20)는 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 별도의 유동경로를 형성하고, 이러한 유동경로를 통해 해수 의 유동 속도를 향상시킴과 더불어 흐름 방향을 전환함으로서, 내부 유동경로를 거치지 않는 다른 해수의 흐름과의 유동의 충돌 및 해수 경계층의 형성을 유발하고, 이를 통해 흐름 상호간의 유동 속도 차이에 의한 마찰과 유체 점성에 의한 마찰을 유도하여 문풀내 해수의 처오름 속도를 직접 및 자가 억제할 수 있게 된다. 특히, 본 발명은 해수의 흐름 방향의 변화를 유도하고, 각 흐름 사이의 충돌에 의한 간섭을 극대화함과 더불어 각 흐름간의 충돌에 따른 기포(40)의 발생과 충격력의 상쇄를 통해 유체력의 손실을 더욱 증가시킬 수 있어 문풀을 통한 해수의 역류 위험성을 줄일 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예로서 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예(ㄱ형강, 반원 등)에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해수유동 자가억제 장치가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 해수유동 자가억제 장치에 의한 해수의 방향 변화 및 감쇠 효과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 해수유동 자가억제 장치가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 해수유동 자가억제 장치가 선체 바닥 높이까지 연장하여 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-수직 벽체 12-선체 바닥 부위
14-선체 바닥 모서리 부위 20-해수유동 자가억제 장치
21-유동 전환용 구조물 22-유수 분리용 구조물
24-마운팅 브라켓 26-충격완충부재
30-시추용 설비 40-기포
H-최소 이격거리 L-최소 여유간격

Claims (9)

  1. 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유동 전환용 구조물(21)과, 상기 유동 전환용 구조물(21)에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유수 분리용 구조물(22)을 포함하는 해수유동 자가억제 장치(20)를 구비하고;
    상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위(12)에 이르는 전 영역에 걸쳐 층상으로 다단의 구조물을 이루도록 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  2. 문풀의 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유동 전환용 구조물(21)과, 상기 유동 전환용 구조물(21)에 대해 층상으로 하향 이격되고 상기 수직 벽체(10)에 대해 수평하게 설치되는 유수 분리용 구조물(22)을 포함하는 해수유동 자가억제 장치(20)를 구비하고;
    상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 수제선과 인접한 영역에서 선체 바닥 부위(12)로부터 최소 이격거리(H)를 두는 한정된 영역에 걸쳐 층상으로 다단의 구조물을 이루도록 교번적으로 배치되고, 상기 최소 이격거리(H)는 문풀의 내부에서 상기 수직 벽체(10)에 대해 시추용 설비(30)가 최대 허용 경사각으로 기울어질 경우, 상기 시추용 설비(30)와 상기 해수유동 자가억제 장치(20) 사이의 접촉만을 허용하고 상기 시추용 설비(30)와 선체 바닥 모서리 부위(14) 사이에서 접촉을 허용하지 않도록 한정할 수 있는 최소 여유간격(L)을 확보할 수 있는 길이로 설정되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유수 분리용 구조물(22)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 마운팅 브라켓(24)을 매개로 지지되어 내부 유동경로를 형성하고, 상기 내부 유동경로는 하부에 해수의 유입을 위한 해수 유입부(22a)와 상부에 상기 해수 유입부(22a)와 연통하고 해수의 유출을 위한 해수 유출부(22b)를 형성하며, 상기 해수 유입부(22a)와 상기 해수 유출부(22b)의 형성에 따른 상기 수직 벽체(10)와 상기 유수 분리용 구조물(22) 사이의 단면적은 선체 바닥 부위(12)를 향해 확장되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유동 전환용 구조물(21)은 상기 수직 벽체(10)에 대해 돌출되고, 상기 유수 분리용 구조물(22)의 내부 유동경로를 통해 상기 수직 벽체(10)를 향한 해수의 흐름 방향을 상기 수직 벽체(10)로부터 벗어나는 방향으로 유도하도록 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)와 상방향으로 이격된 위치에서 대향되는 경사면부(21a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유동 전환용 구조물(21)의 경사면부(21a)의 단면적은 대향되는 상기 유수 분리용 구조물(22)의 해수 유출부(22b)의 단면적과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 유동 전환용 구조물(21)은 상기 수직 벽체(10)의 전면에 대해 문풀의 내부를 향해 너비방향의 중앙부위에서 정점을 형성하도록 돌출되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수직 벽체(10)에 대한 상기 유동 전환용 구조물(21)과 상기 유수 분리용 구조물(22)의 수평방향 돌출길이는 각각 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수직 벽체(10)에 대한 상기 유동 전환용 구조물(21)의 수평방향 돌출길이는 동일하게 설정되고, 상기 수직 벽체(10)에 대한 상기 유수 분리용 구조물(22) 의 수평방향 돌출길이는 상기 선체 바닥 부위(12)로부터 수제선 부근에 이르는 영역을 향해 축소되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 해수유동 자가억제 장치(20)는 상기 수직 벽체(10)에 대해 상기 선체 바닥 부위(12)와 가장 인접한 최하부에 상기 유수 분리용 구조물(22)을 설치하고, 상기 최하부에 위치한 유수 분리용 구조물(22)의 하측 첨단부는 충격완충부재(26)를 장착하는 것을 특징으로 하는 해수유동 자가억제 장치를 구비한 문풀.
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