KR20110121099A

KR20110121099A - 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비

Info

Publication number: KR20110121099A
Application number: KR1020100040536A
Authority: KR
Inventors: 김현조
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-07
Also published as: KR101205357B1

Abstract

본 발명은 자이로 안정화부와 수평받침부에 의해 부유체의 동요를 신속하게 억제 또는 상쇄시켜 부유체 상에 탑재된 수평 유지 대상 구조물의 수평을 유지할 수 있는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비를 제공하고자 한다.
본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치는 부유체(10) 상에 탑재된 수평 유지 대상 구조물(20)의 수평운동을 구속하되 구조물(20)의 회전운동(r)을 허용하도록 부유체(10)와 구조물(20) 사이에 설치된 수평받침부(100, 100a, 100b, 100c)와, 이런 수평받침부(100, 100a, 100b, 100c)의 상측에 설치되어 부유체(10)의 움직임에 대응한 동요 억제 모멘트(t)를 발생시키는 자이로 안정화부(200)를 포함할 수 있다.

Description

부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비{HORIZONTAL LEVELING APPARATUS FOR STRUCTURE ON FLOATING SEA FACILITY AND A FLOATING SEA PLANT USING THE SAME}

본 발명은 부유식 해양 설비 및 그 수평 유지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 선박, 부유식 해양 설비, 부유식 생산저장설비, 부유식 액화천연가스 저장기화설비, 해양 플랫폼, 시추설비, 시추선, 해양작업선, 플로터(floater) 등과 같은 부유체 상에 적용 될 수 있는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 해양 설비는 점차적으로 복잡해지는 해양 작업 프로세스에 대응하여 모든 프로세스를 상부에서 진행하려는 추세로 개발되고 있으며, 이에 따라 점점 더 예민한 장비들을 상부설비에 탑재하고 있다.

원유 관련 해양 설비는 통상 물 밑에 잠기는 부분에 해당하는 하부설비(hullside)와, 상부측에 위치한 상부설비(topside)와, 이들을 연결시켜주는 인터페이스설비(interface)로 구분될 수 있다.

상부설비에는 상부측 드릴장비, 오일 처리장비, 숙소, 작업장, 컨트롤 설비, 타워 칼럼(tower column) 등과 같이 민감하고 복잡한 장비들이 탑재된다.

이런 민감하고 복잡한 장비는 풍파 등 외부 환경으로 인해 동요가 일더라도 수평을 유지하여야 성능 및 안전성을 확보할 수 있으므로 해당 장비의 수평 유지는 매우 중요하다.

특히 공정상 장비의 수평 유지 또는 움직임 억제가 반드시 필요한 경우가 증가할 것으로 예상된다. 예컨대, 타워 칼럼(tower column)은 수평 유지 또는 움직임 억제가 되지 않는 상황에서 성능 및 안전성이 매우 크게 떨어질 수 있다.

하지만, 선박 또는 플랫폼 운동을 기존의 빌지 킬, 핀(fin), 혹은 선박의 고정식 감쇄 장치 등으로 감쇄하는 것으로는 설계상 한계가 있을 수밖에 없고, 이러한 운동에 대한 과도한 요구조건을 만족시키기 불가능 할 수 있다.

종래 기술에 따른 수평 유지장치(2)는 해양 설비(1)와 구조물(3) 사이에 설치되는 것으로서, 구조물(3) 승강을 위해 구조물(3) 하부의 레벨 플레이트(2d)와 해양 설비(1) 사이에 설치된 복수의 실린더(2a)와, 이런 구조물(3)의 수평 자세 유지를 위해 상기 해양 설비(1)가 틸팅될 수 있게 구비된 자세 유지 연결부(2b)와, 상기 해양 설비(1)의 움직임에 의한 상기 실린더(2a) 내부의 압력 변화에 따라 상기 실린더(2a)로부터 유체가 공급되거나 상기 실린더(2a)에 유체가 공급되도록 하여 상기 실린더(2a) 각각의 내부 압력이 서로 평형을 이루게 됨으로써 상기 구조물(3)의 수평을 유지시키는 압력 평형 유지부(2c)를 갖는다.

그러나, 종래 기술의 수평 유지장치는 복수개의 실린더를 사용하고 유압 공급 및 회수 방식이므로, 실린더 중 어느 하나가 작동 트러블을 일으킬 경우 전체 작동에 영향을 미칠 수 있고, 부분 고장 확률이 높은 단점이 있다.

특히, 종래 기술의 수평 유지장치는 실린더의 고장 또는 오작동시 구조물과 해양 설비가 고착 상태를 유지하는 치명적인 단점을 갖고 있음에 따라, 유지 보수나 수리시에 자칫 해양 설비가 틸팅된 고착 상태로 유지될 수 있어 효용성이 떨어질 수 있다.

또한, 종래 기술의 수평 유지장치는 직접 동력 전달 및 구동 방식이므로 유사시 요동에 의한 흔들림이나 충격을 어느 정도라도 감쇄시킬 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래 기술의 수평 유지장치는 복수개의 유압 공급 또는 회수 방식의 동력형 실린더를 이용함에 따라 반응성이 매우 떨어져서 해양 설비의 요동을 신속하고 민감하게 억제시킬 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래 기술의 수평 유지장치는 해양 설비와 선체 사이가 상호 독립 운동을 하기 때문에, 이들 사이에 파이프 또는 전선 등을 설치하기 매우 힘들고, 가요성의 파이프 등을 사용하더라도 해양 설비의 수평 유지에 간섭을 일으키거나 방해가 될 수 있는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은 자이로 안정화부와 수평받침부에 의해 부유체의 동요를 신속하게 억제 또는 상쇄시켜 부유체 상에 탑재된 수평 유지 대상 구조물(이하, '구조물'이라 함)의 수평을 유지할 수 있는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수평받침부를 위해 별도의 동력을 사용하지 않도록 되어 있어서, 유사시에도 구조물이 수평받침부에 고착되지 않는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고점성(high viscous) 액체 충진물 또는 하중 감쇄부를 구비하여 자이로 안정화부와 병행하여 동요 또는 운동과 진동을 추가적으로 억제할 수 있는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 역시 다른 목적은 부유체와 구조물 사이의 파이프 또는 전선 연장을 위한 스위블 연결부를 피봇에 장착함에 따라, 구조물과 부유체의 독립적인 운동을 보장할 수 있고, 파이프 또는 전선 배설이 매우 용이한 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비를 제공하고자 한다.

상술한 본 발명의 목적들은, 하기에 상세히 설명할 부유체 상에 탑재된 수평 유지 대상 구조물의 수평운동을 구속하면서 회전운동을 허용하도록 상기 부유체와 상기 구조물 사이에 설치된 수평받침부와, 상기 수평받침부의 상측에 설치되어 상기 부유체의 움직임에 대응한 동요 억제 모멘트를 발생시키는 자이로 안정화부를 포함하는 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비는 자이로 안정화부를 부유체 상의 구조물 내부에 탑재할 수 있고, 구조물과 부유체의 사이에 수평받침부를 설치할 수 있음에 따라, 동요의 발생에 대해 즉각 반응하여 동요 억제 모멘트를 발생시켜서 구조물의 수평을 신속하고 안정되게 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서는 선박의 전진 속도가 낮거나 동요 발생이 미세하더라도, 자이로 안정화부의 동요 억제 모멘트가 상기 동요에 대응하여 비례적으로 발생됨으로써, 구조물의 수평이 민감하고 신속하게 유지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치는 별도의 동력을 사용하지 않는 수평받침부를 제공함에 따라 자이로 안정화부의 고장 등과 같은 유사시에도 구조물이 수평받침부에 고착되지 않고 비교적 안정화된 자세를 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치는 고점성 액체 충진물 또는 하중 감쇄부를 수평받침부에 구비함에 따라 자이로 안정화부와 병행하여 동요 또는 운동과 진동을 추가적으로 억제할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치는 부유체와 구조물 사이의 파이프 또는 전선 연장 및 연결을 위한 스위블 연결부를 피봇에 장착함에 따라, 구조물과 부유체의 독립적인 운동을 보장할 수 있고, 파이프 또는 전선 배설이 매우 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술의 수평 유지장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자이로 안정화부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4b와 도 4c는 도 4a에 도시된 수평 유지장치의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 사용된 스위블 연결부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이하의 구체적인 실시예들은 본 발명에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치 및 이를 이용한 부유식 해양 설비에 대하여 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

또한, 본 발명에서 부유식 해양 설비는 선체 또는 부유체 일 수 있다.

또한, 본 발명에서 구조물은 부유식 해양 설비에 탑재된 것 중에서 수평 유지가 요구되는 수평 유지 대상 구조물을 의미한다. 예컨대 본 발명의 구조물은 부유식 해양 설비의 상부구조물(super structure) 일 수 있다.

또한, 본 발명에서 부유체, 구조물 등에 가해지는 움직임 또는 동요는 구조물을 회전시킬 수 있는 회전운동 또는 횡동요를 의미할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수평 유지장치는 부유식 해양 설비인 부유체(10)와 구조물(20)의 사이에 설치되는 수평받침부(100)와, 이런 수평받침부(100)의 상측에 설치되어서 풍하중과 파도에 의한 부유체(10)의 회전운동에 대응하여 동요 억제 모멘트를 발생시킴에 따라, 부유체(10)의 움직임을 억제시키는 자이로 안정화부(200)를 포함할 수 있다.

수평받침부(100)는 기본적으로 부유체(10) 상에 세워진 피봇 지지부(110)와, 이런 피봇 지지부(110)의 피봇에 장착된 스위블 연결부(120)와, 피봇 지지부(110)에서 회동 가능하게 결합되고 상기 구조물(20)을 지탱하는 베이스판(130)을 포함할 수 있다.

피봇 지지부(110)는 트러스 구조, 기둥 구조 등과 같이 통상의 지지 구조로 제작될 수 있다.

피봇 지지부(110)의 피봇은 피봇 지지부(110)의 상단부에 형성되어 있는 것으로서, 구조물(20) 및 베이스판(130)의 균형 중심에 일치될 수 있다.

수평받침부(100)는 하기의 실시예들을 통해서 상세히 설명할 제1, 제2, 제3 수평받침부 중 어느 하나로서 통칭될 수 있다. 여기서, 제1, 제2, 제3 수평받침부는 고점성 액체 충진물, 수조, 스토퍼, 하중 감쇄부, 막대 스프링 댐퍼부, 회동 스프링 댐퍼부 중 어느 하나의 구성요소 또는 이들을 조합한 구성요소를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있는 수평받침부(100)는 자이로 안정화부(200)의 고장 등과 같은 유사시에도 어느 정도, 즉 미리 정한 범위 내에서 유지할 수 있게 된다.

베이스판(130)은 제1, 제2, 제3 베이스판 중 어느 하나로서 통칭될 수 있다.

자이로 안정화부(200)는 수평받침부(100)의 상측 또는 구조물(20) 내부 또는 구조물(20) 외부에 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 자이로 안정화부(200)는 수평받침부(100)의 상측 또는 구조물(20)과 같은 설치 기준면에 세워진 한 쌍의 자이로 받침대(210, 211)와, 이런 자이로 받침대(210, 211)의 상단부에서 부유체의 종동요의 방향으로 회동 가능하게 각각의 힌지핀으로 결합된 김벌 박스(220)를 가질 수 있다.

또한, 자이로 안정화부(200)는 자이로 받침대(210, 211)의 상단부를 지지기반으로 하여 결합되어 상기 김벌 박스(220)의 움직임을 구속하도록 마찰을 가하거나 상기 김벌 박스의 움직임을 허용하도록 마찰을 제거하는 조임 기구부(230)를 포함할 수 있다.

또한, 자이로 안정화부(200)는 상기 김벌 박스(220)의 바닥에 설치된 회전력 발생용 모터(240)와, 이런 모터(240)의 고속 회전 샤프트, 즉 고속 스핀들(spindle)에 장착되어 회전함에 따라 각모멘텀(h)(angular momentum)을 발생시키는 플라이휠(250)을 가질 수 있다.

이런 자이로 안정화부(200)는 회전하고 있는 플라이휠(250)에 회전운동(r)이 가해지면, 종동요(p)의 모멘트가 플라이휠(250) 및 김벌 박스(220)에 작용하여 종동요(p)를 발생시키고, 그 종동요(p)가 조임 기구부(230)에 의해 억제될 경우 회전운동(r)을 억제 또는 상쇄시키는 반 회전운동 모멘트, 즉 동요 억제 모멘트(t)가 발생되어서, 결과적으로 자이로 안정화부(200) 자신 및 그의 설치 기준면, 즉 구조물을 수평하게 유지 또는 안정화시킬 수 있다.

즉, 플라이휠(250)의 각모멘텀(h)과 회전운동(r) 각속도(angular velocity)의 곱은 상기 종동요(p)의 모멘트인 자이로 토크(gyro torque)가 될 수 있다. 이때, 김벌 박스(220)의 각속도는 자이로 토크와 비례하고 조임 기구부(230)의 억제력에 반비례한다. 이런 김벌 박스(220)의 각속도와 플라이휠(250)의 각모멘텀(h)의 곱은 상기 동요 억제 모멘트(t)가 될 수 있다.

이런 동요 억제 모멘트(t)는 회전운동(r) 각속도와 비례할 수 있다.

즉, 회전운동(r)이 커지면 자이로 안정화부(200)의 동요 억제 모멘트(t)도 커지게 됨에 따라, 구조물이 민감하고 신속하게 안정화되어서 구조물의 수평이 유지될 수 있다.

이하, 앞서 설명한 구조물이 자이로 안정화부(200)에 의해 안정화되도록, 구조물을 지탱하고 있는 수평받침부(100)에 대해서 제1, 제2, 제3 수평받침부별로 도 4a 내지 도 7을 통해 상세하게 설명하고자 한다.

제1 실시예

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서는 자이로 안정화부(200)가 제1 수평받침부(100a)의 상측으로 구조물(20) 내부에 탑재될 수 있다.

이런 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 제1 수평받침부(100a)는 구조물(20)의 연직 하부에서 부유체(10) 상에 마련된 수조(140)와, 이런 수조(140)의 내측 테두리에 설치되어 흘러넘침 방지와 충격 흡수를 담당하도록 내구성, 내마모성, 내유성, 내피로성, 크립(creep) 저항성이 큰 방현재(fender) 재질로 돌출 형성된 스토퍼(141)와, 수조(140)에 채워져 상기 구조물(20)의 하부를 지지하는 고점성 액체 충진물(142)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 피봇 지지부(110)는 선수미 방향을 기준으로 수조(140)의 외부 전후 위치의 부유체(10) 상에 각각 세워질 수 있다.

또한, 스위블 연결부(120)는 도 7을 통해 상세히 설명할 바와 같이 피봇 지지부(110)와 제1 베이스판(130a)간 연결 지점인 피봇(118)에 장착될 수 있다.

부유체(10)로부터 연장될 수 있는 파이프(11) 또는 전선(12)은 스위블 연결부(120)를 통해서 구조물(20)의 내부 파이프(21) 또는 내부 전선(22)까지 상호 연결될 수 있다.

즉, 스위블 연결부(120)는 그의 외측 케이싱(121)과 내측 케이싱(122)의 회전 가능한 결합적 특징에 의해 부유체(10)와 구조물(20)의 상호 독립적 회동을 보장하면서 파이프(11, 21) 또는 전선(12, 22)을 상호 연결시켜주는 역할을 담당할 수 있다.

제1 베이스판(130a)은 피봇 지지부(110)의 피봇(118)을 기준으로 하중 베어링(119) 등을 이용하여 회동 가능하게 결합될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 제1 베이스판(130a)의 하부는 수조(140)의 고점성 액체 충진물(142) 위에 떠있는 구조를 가질 수 있되, 예컨대 일반적인 유선형 몸체의 선형으로 형성되거나, 바지선의 선형으로 형성될 수 있다.

제1 베이스판(130a)의 상부는 구조물(20)을 지탱하도록 형성될 수 있되, 예컨대 평활면을 갖도록 형성될 수 있다.

구조물(20)은 제1 베이스판(130a)에 의해 수조(140)의 고점성 액체 충진물(142) 위에 떠있을 수 있다.

이때, 피봇 지지부(110) 및 고점성 액체 충진물(142)을 포함한 제1 수평받침부(100a)에 의해서, 구조물(20)과 제1 베이스판(130a)의 수평운동은 구속될 수 있되 회전운동은 허용될 수 있다.

고점성 액체 충진물(142)에 의해 전달된 부유체(10)의 기진력으로 작용될 수 있는 회전운동은 자이로 안정화부(200)의 동요 억제 모멘트에 의해서 상쇄될 수 있다.

이를 통해 자이로 안정화부(200)가 탑재된 구조물(20)은 수평을 유지할 수 있게 될 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 작동 방법에 대해서 설명한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 부유체(10)에 회전운동(r)이 전달되지 않을 경우, 구조물(20)은 피봇 지지부(110)와 고점성 액체 충진물(142)에 의해 수평을 유지할 수 있다.

자이로 안정화부(200)는 구조물(20)로부터 동력을 공급받아 모터의 작동을 온(On) 한다. 이에 따라 자이로 안정화부(200)의 플라이휠이 고속으로 회전하여 수평 유지 작동을 수행할 수 있는 상태가 될 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 회전운동(r)은 우측 회동 방향으로 부유체(10)에 가해질 수 있다.

이런 경우, 앞서 설명한 자이로 안정화부(200)에서 회전운동(r) 각속도와 비례하는 동요 억제 모멘트(t)가 발생되어 우측 회동 방향의 회전운동(r)을 상쇄시킨다.

결과적으로 부유체(10), 수조(140) 등은 회전운동(r)에 의해 우 경사 상태로 기울어지게 되지만, 자이로 안정화부(200)에 영향을 받는 구조물(20)과 제1 베이스판(130a)은 수평을 유지할 수 있다.

고점성 액체 충진물(142)은 스토퍼(141)에 의해 수조(140) 밖으로 흘러넘치지 않게 되고, 고점성 액체 충진물(142)의 출렁임의 일부는 스토퍼(141)의 재질에 의한 특성으로 인해 흡수될 수 있다.

고점성 액체 충진물(142)의 점성은 구조물(20)의 운동에 대해 강한 감쇄력을 제공할 수 있고, 이를 통해 구조물(20)이 추가로 진동하지 않게 될 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 회전운동(r)은 좌측 회동 방향으로 부유체(10)에 가해져, 부유체(10) 및 수조(140)를 좌 경사 상태로 만들지만, 역시 회전운동(r) 각속도와 비례하는 동요 억제 모멘트(t)에 의해 상쇄될 수 있다. 이에 따라 제1 베이스판(130a) 및 구조물(20)은 수평을 유지할 수 있다.

제2 실시예

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서는 자이로 안정화부(200)가 제2 수평받침부(100b)의 상측으로 구조물(20) 내부에 탑재될 수 있다.

스위블 연결부(120)는 역시 피봇 지지부(110)와 제2 베이스판(130b)간 피봇에 장착될 수 있다.

이런 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서 제2 수평받침부(100b)는 한 쌍의 막대 스프링 댐퍼부(150)를 포함할 수 있다.

각각의 막대 스프링 댐퍼부(150)는 부유체(10)의 좌우현 방향을 따라 이격되어 설치될 수 있다.

이때 피봇 지지부(110)는 부유체(10) 상에서 막대 스프링 댐퍼부(150)의 이격 거리의 중심 위치에 배치될 수 있다.

기본적으로, 구조물(20)과 제2 베이스판(130b)은 피봇 지지부(110)를 기준으로 양측의 막대 스프링 댐퍼부(150)에 의해 지지되어 균형을 이루고 있을 수 있다.

이러한 각각의 막대 스프링 댐퍼부(150)는 힌지핀을 하단부에 구비한 댐퍼 하우징(151)을 갖는다.

댐퍼 하우징(151)의 하단부는 힌지핀을 이용하여 부유체(10)에 체결될 수 있다.

여기서, 힌지핀은 구면 베어링(spherical bearing)으로 지지되는 힌지 구조를 형성함에 따라, 모멘트를 받지 않으면서 회동 가능한 연결구조를 막대 스프링 댐퍼부(150)의 하단부에게 제공할 수 있다.

막대 스프링 댐퍼부(150)는 댐퍼 하우징(151)의 내부에 구비된 스프링(152)과, 이런 스프링(152)에 의해 지지되어 막대 스프링 댐퍼부(150)의 길이 방향을 따라 미리 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 일측 단부가 댐퍼 하우징(151)에 체결되어 있는 로드(153)를 각각 구비할 수 있다.

막대 스프링 댐퍼부(150)의 로드(153)의 상단부인 타측 단부는 힌지핀을 이용하여 제2 베이스판(100b)의 양쪽 단부 중 어느 하나에 각각 체결될 수 있다.

또한, 스프링(152)의 상단부가 연결되는 로드(153)의 하단부에는 운동 또는 진동 억제 내지 충격 흡수를 위한 재질로 형성된 하중 감쇄부(154)가 더 부설될 수 있다.

피봇 지지부(110) 및 복수개의 막대 스프링 댐퍼부(150)를 포함하는 제2 수평받침부(100b)에 의해서, 구조물(20)과 제2 베이스판(130b)의 수평운동은 구속될 수 있고, 회전운동은 허용될 수 있다.

부유체(10)가 회전운동을 받을 경우, 동요 억제 모멘트는 자이로 안정화부(200)에서 발생되어 구조물(20)을 수평하게 유지시킬 수 있다.

동요 억제 모멘트는 막대 스프링 댐퍼부(150)의 스프링(152)의 변위를 통해서 상쇄될 수 있다.

또한, 하중 감쇄부(154)는 구조물(20)의 운동과 진동을 추가적으로 억제시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 작동 방법에 대해서 설명한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 자이로 안정화부(200)는 플라이휠을 고속으로 회전시켜 수평 유지 작동을 수행하고 있을 수 있다. 이때, 구조물(20)은 피봇 지지부(110)를 기준으로 양측의 막대 스프링 댐퍼부(150)에 의해 지지되어 수평을 유지할 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 회전운동(r)은 우측 회동 방향으로 부유체(10)에 가해질 수 있다.

이런 경우, 즉각적으로 자이로 안정화부(200)에서 회전운동(r) 각속도와 비례하는 동요 억제 모멘트(t)가 발생되어 우측 회동 방향의 회전운동(r)을 억제시킬 수 있다. 이런 동요 억제 모멘트(t)는 막대 스프링 댐퍼부(150)의 스프링(152)의 변위를 통해 상쇄될 수 있고, 결과적으로 제2 베이스판(130b) 및 구조물(20)을 수평하게 유지시킬 수 있다.

제3 실시예

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서는 자이로 안정화부(200)가 제3 수평받침부(100c) 또는 구조물(20)에 탑재될 수 있다.

스위블 연결부(120)는 역시 피봇 지지부(110)와 제3 베이스판(130c) 사이에 위치한 피봇을 통해 장착될 수 있다.

이런 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치에서 제3 수평받침부(100c)는 한 쌍의 회동 스프링 댐퍼부(160)를 포함할 수 있다.

각각의 회동 스프링 댐퍼부(160)는 부유체(10)의 좌우현 방향을 따라 이격되어 설치될 수 있다.

또한, 피봇 지지부(110)는 부유체(10) 상에서 회동 스프링 댐퍼부(160)의 이격 거리의 중심 위치에 배치될 수 있다.

기본적으로, 구조물(20)과 제3 베이스판(130c)은 피봇 지지부(110)를 기준으로 양측의 회동 스프링 댐퍼부(160)에 의해 지지되어 균형을 이루고 있을 수 있다.

이러한 각각의 회동 스프링 댐퍼부(160)의 서포트(161)는 부유체(10) 상에 세워져 있을 수 있다.

서포트(161)의 상부에는 제1 링크바(162)의 중앙 부위가 회동 가능하게 힌지 결합될 수 있다.

제1 링크바(162)의 일측 단부와 부유체(10)의 사이에는 스프링(163)이 설치될 수 있다.

제1 링크바(162)의 타측 단부와 제3 베이스판(130c)의 양쪽 단부 중 어느 하나의 사이에는 제2 링크바(164)가 체결될 수 있다.

제2 링크바(164)의 상단부는 힌지핀을 이용하여 제3 베이스판(130c)에 체결될 수 있다. 여기서, 힌지핀은 구면 베어링으로 지지되는 힌지 구조를 형성함에 따라, 모멘트를 받지 않으면서 회동 가능한 연결구조를 제2 링크바(164)의 상단부에게 제공할 수 있다.

제2 링크바(164)의 하단부에는 구조물(20)의 운동과 진동을 추가적으로 억제시키기 위한 하중 감쇄부(165)가 더 부설될 수 있다.

이런 하중 감쇄부(165)의 하부는 상기 제1 링크바(162)의 타측 단부에서 역시 힌지핀을 이용하여 체결될 수 있다.

피봇 지지부(110) 및 복수개의 회동 스프링 댐퍼부(160)를 포함하는 제3 수평받침부(100c)에 의해서, 제3 베이스판(130c)의 수평운동은 구속될 수 있고, 회전운동은 허용될 수 있다.

동요 억제 모멘트는 회동 스프링 댐퍼부(160)의 스프링(163)의 변위를 통해서 상쇄될 수 있다.

회동 스프링 댐퍼부(160)는 제2 링크바(164)의 직선 운동이 제1 링크바(162)의 회동으로 변환되는 링크 구조를 갖고 있음에 따라, 제2 실시예의 막대 스프링 댐퍼부의 작동 범위에 비해 상대적으로 큰 회동 및 각도 조절 변화량을 가질 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치의 작동 방법에 대해서 설명한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 자이로 안정화부(200)는 플라이휠을 고속으로 회전시켜 수평 유지 작동을 수행하고, 이때 구조물(20)은 피봇 지지부(110)를 기준으로 양측의 회동 스프링 댐퍼부(160)에 의해 지지되어 수평을 유지할 수 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 자이로 안정화부(200)는 회전운동(r) 발생에 대응하게 동요 억제 모멘트(t)를 발생시킬 수 있다. 이런 동요 억제 모멘트(t)도 역시 회동 스프링 댐퍼부(150)의 스프링(163)의 변위를 통해 상쇄될 수 있고, 결과적으로 제3 베이스판(130c) 및 구조물(20)을 수평하게 유지시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 스위블 연결부(120)는 베이스판(130)과 피봇 지지부(110) 사이의 피봇(118) 내부에 장착될 수 있다.

스위블 연결부(120)의 회전 기준선은 피봇(118)의 회전 기준선과 일치될 수 있다.

베이스판(130)과 구조물(20)의 하중은 피봇(118)의 하중 베어링(119) 및 피봇 지지부(110)를 통해 부유체로 전달될 수 있다. 이런 하중 베어링(119)에 의해 베이스판(130) 및 구조물(20)은 피봇 지지부(110)를 기반으로 회전운동을 할 수 있는 상태가 될 수 있다.

기본적으로 스위블 연결부(120)는 피봇(118)에서 스위블 연결부 베어링(129)에 의해 회전 가능하게 결합된 외측 케이싱(121)과, 상기 외측 케이싱(121)의 내부에서 회전 가능하게 결합된 내측 케이싱(122)을 포함할 수 있다.

외측 케이싱(121)과 내측 케이싱(122)의 사이에는 복수개의 중공링 형상의 챔버(123, 124)를 기밀하게 구획시키기 위한 오링과, 외측 케이싱(121)과 내측 케이싱(122)의 회전을 돕기 위한 베어링이 체결될 수 있다.

외측 케이싱(121)과 내측 케이싱(122)은 상호 회전이 가능함에 따라, 부유체(10)로부터 연장될 수 있는 파이프(11) 또는 전선(12)은 스위블 연결부(120)의 해당 챔버(123, 124)를 통해서 구조물(20)의 내부 파이프(21) 또는 내부 전선(22)까지 상호 연결될 수 있다.

일측 챔버(123)는 파이프(11, 21)간 유체를 유동시키기 위한 용도로 사용될 수 있고, 타측 챔버(124)는 회전식 전선 접촉자(13)를 구비하여 전선(12, 22)간 전원 또는 신호를 전달시키기 위한 용도로 사용될 수 있다.

이런 스위블 연결부(120)는 부유체 또는 구조물(20)의 회동에 따른 상대운동을 허용하여 파이프(11, 21) 또는 전선(12, 22)이 구조물(20)의 수평 유지에 간섭되지 않게 해줄 수 있다.

이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 부유체 20 : 구조물
100, 100a, 100b, 100c : 수평받침부 110 : 피봇 지지부
118 : 피봇 119 : 하중 베어링
120 : 스위블 연결부 121 : 외측 케이싱
122 : 내측 케이싱 123, 124 : 챔버
130, 130a, 130b, 130c : 베이스판 140 : 수조
141 : 스토퍼 142 : 고점성 액체 충진물
150 : 막대 스프링 댐퍼부 160 : 회동 스프링 댐퍼부
200 : 자이로 안정화부 220: 김벌 박스
240 : 모터 250 : 플라이휠

Claims

부유체 상에 탑재된 수평 유지 대상 구조물의 수평운동을 구속하면서 회전운동을 허용하도록 상기 부유체와 상기 구조물 사이에 설치된 수평받침부와,
상기 수평받침부의 상측에 설치되어 상기 부유체의 움직임에 대응한 동요 억제 모멘트를 발생시키는 자이로 안정화부를 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제1항에 있어서,
상기 자이로 안정화부는
상기 수평받침부의 상측에 세워진 한 쌍의 자이로 받침대;
상기 자이로 받침대의 상단부에서 상기 부유체의 종동요의 방향으로 회동 가능하게 각각의 힌지핀으로 결합된 김벌 박스;
상기 김벌 박스의 움직임을 구속하거나 허용하도록 상기 자이로 받침대에 결합된 조임 기구부;
상기 김벌 박스의 바닥에 설치된 모터;
상기 모터에 의해 회전되는 플라이휠을 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제1항에 있어서,
상기 수평받침부는
상기 부유체 상에 세워진 복수개의 피봇 지지부;
상기 부유체로부터 연장된 파이프 또는 전선을 상기 구조물의 내부 파이프 또는 내부 전선까지 상호 연결시키는 스위블 연결부;
상기 피봇 지지부에서 회동 가능하게 결합되고 상기 구조물을 지탱하는 베이스판을 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제3항에 있어서,
상기 스위블 연결부는
상기 수평받침부의 상기 베이스판과 상기 피봇 지지부 사이에서 회전 가능하게 결합된 외측 케이싱;
상기 외측 케이싱의 내부에서 회전 가능하게 결합된 내측 케이싱;
상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱의 사이에서 상기 파이프 및 상기 전선의 연결을 위해 형성된 복수개의 챔버;
상기 챔버를 기밀하게 구획시키기 위한 오링;
상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 사이에서 회전을 돕기 위해 체결된 베어링을 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 있어서,
상기 수평받침부는
상기 구조물의 연직 하부에서 상기 부유체 상에 마련된 수조;
상기 수조의 내측 테두리에 설치되어 흘러넘침 방지와 충격 흡수를 담당하는 스토퍼;
상기 수조에 채워져서 상기 구조물의 하부를 지지하는 고점성 액체 충진물을 더 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 하나에 있어서,
상기 수평받침부는
상기 부유체와 상기 베이스판의 양쪽 단부 사이에 설치된 막대 스프링 댐퍼부를 더 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제6항에 있어서,
상기 막대 스프링 댐퍼부는
상기 부유체의 좌우현 방향을 따라 이격되어 배치되어 상기 부유체에서 힌지핀을 이용하여 체결되는 댐퍼 하우징;
상기 댐퍼 하우징의 내부에 구비된 스프링;
상기 스프링에 의해 지지되어 상기 막대 스프링 댐퍼부의 길이 방향을 따라 미리 정해진 범위 내에서 이동 가능하게 상기 댐퍼 하우징에 일측 단부가 체결되고 상기 베이스판의 양쪽 단부에 힌지핀으로 타측 단부가 체결되어 있는 로드;
상기 로드의 일측 단부에 부설되어 운동과 진동을 억제시키는 하중 감쇄부를 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 하나에 있어서,
상기 수평받침부는
상기 부유체와 상기 베이스판의 양쪽 단부사이에 설치되어 동요 억제 모멘트가 스프링 변위를 통해 상쇄되는 회동 스프링 댐퍼부를 더 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제8항에 있어서,
상기 회동 스프링 댐퍼부는
상기 부유체 상에 세워진 서포트;
상기 서포트의 상부에서 회동 가능하게 결합된 제1 링크바;
상기 제1 링크바의 일측 단부와 상기 부유체의 사이에 설치된 스프링;
상기 제1 링크바의 타측 단부와 상기 베이스판의 양쪽 단부 중 어느 하나에 체결된 제2 링크바;
상기 제2 링크바의 하단부에 부설된 하중 감쇄부를 포함하는
부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 부유식 해양 설비의 구조물의 수평 유지장치가 설치된 부유식 해양 설비.