KR20110128195A - 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물 및 그 사용방법 - Google Patents

얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물 및 그 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얼음 또는 선박이 이동하는 동안, 얼음의 하중 효과에 노출되는 적어도 하나의 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 구비하는 선체(1, 1')등을 포함한, 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물에 관한 것이다. 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')에는, 선체의 수중부에서, 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')와 마주치는 얼음 또는 얼음 지역쪽으로, 주로 상방을 향한 강한 하나 또는 다수의 수류를 안내하기 위한 수단이 장착되어 있다. 본 발명은 또한 상기 선박 또는 부유구조물을 사용하는 방법에 관한 것이다.

Description

얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물 및 그 사용방법{Vessel or Floating Structure Operating in Ice-covered Waters and Method of Using it}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물에 관한 것으로, 선박 또는 설치물이, 얼음 또는 선박이 움직이는 동안 얼음의 하중 효과(loading effect)에 노출되는 적어도 하나의 활모양단(bow-like end) 또는 유사 선체부를 구비한 선체 등을 포함한다. 또한, 본 발명은 선박 또는 부유구조물을 사용하는 청구항 12의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.
얼음 덮힌 해양 지역에서의 석유 탐사 및 시추 작업들은 석유 시추 삭구 (rig)와 같은 여러 종류의 선박 및 부유구조물을 이용하므로써 수행되고 있다. 특히 소위 시추선에서, 선박의 선체에는 시추 기중기와 시추 수단이 제공된다. 선박의 위치를 유지하기 위해서 선박은 정박될 필요가 있다. 이 목적을 위하여, 선박의 바닥을 경유하여 바다 밑바닥까지 연장되는 여러 종류의 정박 와이어 시스템들이 사용된다. 또한, 선박의 위치를 유지하기 위하여, 선박의 추진 시스템, 특히 소위 러더 프로펠러(rudder propeller) 장치는 보조로서 사용될 수 있다. 이러한 상태에서, 바람 및/또는 해류를 따라 이동하는 얼음 덩어리는 심각한 문제를 일으키는 원인이다. 우선, 얼음은 선박 또는 부유구조물의 선체를 둘러싸서 균열을 일으키며 선박을 작업 지역으로부터 이동시키곤 한다. 분쇄되고 균열이 간 하나의 얼음 덩어리들은 선박 밑에서 쉽게 표류하며, 이 경우 이들은 시추 장비와, 손상에 취약한 다른 장치들에 해를 가할 수 있다. 또한, 얼음 덩어리들은 선박의 추진 장치의 작동을 방해한다. 그와 같은 이러한 문제들은, 부유구조물이 선박과 같은 형상, 즉 길고 상대적으로 좁은 형상인 경우, 보다 경제적으로 방지될 수 있고, 이에 따라 그것은 근접하는 얼음 덩어리에 대하여 조향될 수 있다. 본 명세서에서, 구조물의 활모양단 또는 선수라 함은 얼음 하중(ice load)과 마주치는 부유구조물의 특별한 선체부를 말한다.
특허문헌 1에는 선박과 관련한 하나의 해결책이 개시되어 있는데, 여기에서는 선박의 한쪽 끝단에 배열된 얼음을 부수기 위한 특별한 수단들이 얼음을 깨서 멀리 이동시키기 위한 추진체와 함께 사용된다. 그러나, 이 종류의 장치에서, 그 장치는 얼음에 의해 발생된 큰 힘을 받아 파손되기 쉽다.
특허문헌 2에는 선박의 정면에 배치된 추진 장치가 개시되어 있는데, 이 장치는 선박을 얼음 영역 쪽으로 밀기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 이 경우에도 상기 장치들은 파손되기 쉽다. 또한 그것들은 선박 밑으로 얼음 덩어리를 몰아가곤 한다.
또한 얼음과 선박 선체 사이의 마찰을 감소하기 위하여 몇몇 해결책들이 제안되어왔다. 특허문헌 3에는 얼음이 덮힌 바다에서 선박의 운항을 용이하게 하기 위하여 얼음과 선박 측면 사이의 공기 버블을 안내하기 위한 공기 송풍장치가 개시되어 있다.
그러한 것으로서, 예컨대 손상을 입기 쉬운 장치 주변에 보호 덮개(protecting skirt)를 배치하므로써, 선박의 바닥에 설치된 장비 및 장치들을 보호할 수 있다.
국제특허공개공보 WO2007/089152 A1 국제특허공개공보 WO2008/116964 A1 미국특허공보 US3580204
본 발명의 목적은 신규 장치를 제공하여, 그 장치에 의하여, 얼음이 덮힌 바다에서 발생되는, 석유 탐사 및 시추 작업과 관련된 상술한 문제들이 이전보다 감소되고 더 효율적으로 방지될 수 있도록 하는 데 있다. 본 발명의 특별한 목적은 선박 또는 부유구조물에 적용되는 구조적인 고안을 제공하여, 그러한 고안에 의해, 얼음 지역에서 생기는 문제들을 가능한 한 간단하고 경제적으로 풀 수 있어 선박 또는 부유구조물이 얼음 지역에 의해 가해지는 압력에도 불구하고 작업 위치에 유지될 수 있고, 동시에 그 구조물들이 파손 방지될 수 있도록 하고자 하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 주로 첨부된 청구항 1 및 청구항 12에 개시된 바와 같이, 그리고 더 상세하게는 다른 청구항들에서 설명된 바와 같이 달성된다. 본 발명에 따르면, 선박 또는 부유구조물의 수중부(underwater part)에서의 상기 활모양단 또는 유사 선체부에는, 상기 활모양단 또는 유사 선체부와 마주치는 얼음 또는 얼음 지역을 향하여, 하나 또는 다수의 주로 위를 향한 강한 수류(flows of water)를 안내하기 위한 수단이 장착되어 있다. 따라서 각각의 경우에 활모양단 또는 유사 선체부의 형상에 따라, 상기 수류는, 본 발명에 따르면, 똑바로 또는 비스듬히 위로 향한다.
본 해결책은, 하나 또는 다수의 수직의 필수 유로(flow channel)를 이용하므로써 얼음을 깨서 얼음을 선체로부터 씻어버리기 위하여 선박의 활모양단 또는 유사 선체부의 영역을 향해 강하고 비교적 경제적이며 효율적이고 용이하게 실현 가능한 수류를 제공하는 것이 가능하다. 상기 유로에 장착된 펌프 또는 프로펠러는 상방으로 강한 수류를 발생시킨다. 바람직하게는 물은 선박의 바닥 아래로부터 또는 하나 혹은 다수의 개구를 통하여 바닥 방향으로부터 각각 나온다. 이와 유사하게, 유로 또는 유로들의 막힘을 방지할 수 있다. 물 분사(water jet)는 상방 또는 부분적으로 측면으로, 혹은 앞을 향한다.
강한 수류는 단단한 얼음의 분쇄에 기여하고 그 분쇄된 얼음의 부빙(floe)은 물론 얼음 덩어리를 선박 또는 부유구조물로부터 씻어내서 선박 또는 부유구조물의 정면에 무빙 지역(ice-free area)을 제공한다. 또한 상기 수류는 얼음의 충격이 가장 큰 활모양단 영역의 선체 및 얼음 사이의 마찰에 정확하게 영향을 미친다. 이것은 얼음에 의해 발생되는 전체 하중이 더 작아 선체 아래의 얼음 덩어리의 표류를 없애는 상황을 가져온다.
얼음의 효율적인 세척에 의해, 선박의 위치를 유지하거나 또는 이동중인 얼음 지역에서의 순항하는 것을 가능하게 하여, 얼음의 영향력을 감소시킨다. 또한 본 해결책을 이용하므로써, 탱커와 같은 벌브(bulb)와 함께 선박 전방에서의 얼음의 축적은, 얼음 통로로 전직할 때, 방지될 수 있고, 얼음에 의해 생기는 저항은 감소될 수 있다. 본 해결책은, 얼음이 채워진 상태에서도 개빙 구역(open water) 조건을 위하여 설계된 선수의 보다 효율적인 사용을 가능하게 한다. 상기 장치는 파손되기 쉬운 어떠한 돌출 부품들도 포함하지 않는다.
수로(water channel)를 상방으로 비스듬히 향하게 하므로써, 예컨대, 이들 수로들을 개빙 구역 조건에서 선박을 조향하는데에도 이용될 수 있는 다른 장점들을 달성할 수 있다.
얼음을 더 효율적으로 분쇄하기 위하여, 얼음의 하중 효과에 노출된 상기 활모양단은, 바람직하게는, 수면 부근에서 수면에 대하여 비스듬한 형상을 이루고 있다. 또한, 선체의 흘수선에 대하여 돌출된 잠수 부분은 수면의 근처에서 수면에 대하여 비스듬한 형상을 이루고 있다.
예컨대, 본 발명은 다음과 같은 적용 분야에서 사용될 수 있다: DP (dynamic positioning) 기능, 즉 선적 상태에서 위치가 유지되는 기능이 요구되는 시추선, 제조선, 선적 상황에서 적재 타워에 부착된 벌브를 구비한 "저속"선; 또한 정박 중그리고 얼음이 가득한 바다에서 저속 전진중인 상술한 선박, 반잠수 석유 시추 삭구, 및 다른 부유구조물. 또한 본 해결책은 벌브를 구비한 기존의 선박을 개조할 때 적용될 수 있다.
다음에, 본 발명을 첨부 개략 도면을 참조하여 실시예에 의해 설명될 것이다.
도 1은 아래로부터 비스듬히 본 본 발명에 따른 선박 또는 부유구조물의 하나의 활모양단의 원리를 도시한다.
도 2는 위에서 비스듬히 본 도 1의 활모양단을 도시한다.
도 3은 도 2의 활모양단에 대한 확대도를 도시한다.
도 4는 정면에서 본 도 1의 활모양단을 도시한다.
도 5는 활모양단의 하나의 형상이 제공되는 시추선에 본 발명을 적용하는 원리를 도시한다.
도 6은 활모양단의 다른 형상이 제공되는 시추선 또는 생산 플랫폼에 본 발명을 적용하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 선박이 얼음과 마주치는 상황을 예시하고 있다.
도 8은 본 발명을 석유 시추선에 적용하는 방법을 도시한다.
도 9는 도 8에 따른 적용물에 본 발명에 따른 유로 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도면에서, 도면부호 1은 선박 또는 부유구조물의 선체를 말하며, 그 선체에는 활모양단 또는 유사 선체부(2) 및 아래에 바닥(3) 또는 유사 부분이 제공된다. 특히, 도면 1-4에 따른 실시예를 참조하면, 활모양단(2)에는 선체의 흘수선 아래에 돌출부(4)가 장착되어 있으며, 상기 돌출부에 하나 또는 다수의 유로(6)가 제공될 수 있고, 상기 돌출부는, 다른 도면에 도시된 바와 같이, 주로 상방을 향한 강한 수류를 발생시켜서, 상기 활모양단에 의해 마주치는 얼음 지역쪽으로 상기 수류를 안내하기 위한 펌프 수단 또는 프로펠러(8)를 내포하고 있다.
도 1-4는 하나의 유로(6)만을 도시하고 있으며, 그것은 두 개의 분기로(6a 및 6b)로 나뉘어 있다. 그러나, 필요하다면, 얼음이 최초로 충돌하는 활모양단 영역에, 다시 말하면, 선박의 구조, 사용 목적 및 작업 지역에 따라, 그리고 이에 의해 실제 상황에서 있을 수 있는 얼음 하중의 질에 따라, 다수의 유로를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
수류의 목적은, 얼음 분쇄를 돕는 것 이외에도, 선체와 얼음 사이의 마찰을 저감시키고 그 선체로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 하는 동시에 선체로부터 분쇄되어 버린 얼음 덩어리들을 멀리 이동시키도록 선체 부근에서 수류를 제공하기 위한 것이다.
도 1-4에 따른 실시예에서, 상기 활모양단의 상기 잠수된 돌출부(4) 위에 상방을 향한 다른 돌출부(5)가 있으며, 그 아래쪽은 아래의 돌출부(4)쪽에 안쪽으로 비스듬히 경사져 있다. 이들 경사진 표면은 얼음 분쇄에 잘 적용될 수 있다. 게다가, 잠수된 돌출부(4)의 상부 표면은 바람직하게는 경사져서, 이에 의해 상기 활모양단이 얼음 지역과 마주치는 순간, 상기 경사진 표면들 중 하나는 유로(6)를 통과하는 강한 수류와 함께 얼음 파쇄에 유용하다.
유로(6)는 잠수된 돌출부(4)를 통하여 연장되어 그것을 통해 안내되는 물이 선박의 바닥(3) 영역으로부터 도입된다. 이러한 방식에서, 유로(6)의 하부 구멍은 얼음 지역으로부터 떼어진 얼음 및 얼음 덩어리에 의해 막히기 어렵다.
도 5는 본 발명을 시추선에 적용하는 원리를 나타내는데, 상기 시추선은 시추 장비를 구비한 기중기(9)가 제공되며, 와이어를 이용하여 또는 몇몇 다른 유사한 방식으로 해저에 정박되어 있다. 또한 이 경우, 선박의 활모양단(2)에는 프로펠러 또는 펌프 수단(8)이 제공된 하나 이상의 유로(6)가 장착되어 있다. 이 경우, 유로(6) 자체는 흘수선에 대해 비스듬히 위치하여, 이에 의해 그 수류는 근접하는 얼음 지역쪽으로 비스듬하게 향한다.
도 6에 따른 실시예는 도 5의 그것과는 다른데, 여기에서 활모양단(2)이 석유 탱커를 포함하여 몇 종류의 선박에서는 통상적인, 선수에 형성된 해저 볼록부 (11), 즉 소위 벌브를 포함한다. 이 경우, 유로 또는 유로(6)들과 그 수류들은 얼음 지역 쪽으로 상방을 향해 거의 수직을 향한다. 따라서 상기 제공된 수류들은 상기 활모양단의 영역에서 얼음 통로를 열고 이에 의해 상기 얼음 통로에서 필수적으로 선박의 운항을 용이하게 하기 때문에, 본 발명은 얼음 통로에서 이동하는 탱커에도 유용하게 적용될 수 있다.
도 7은, 위에서 볼 때, 본 발명에 따른 활모양단에 위치하고 유로(6)가 제공된 선박과 얼음 지역이 만나는 것을 예시하고 있다. 따라서 경우에 따라, 선박은 그 위치에 유지될 수 있고 얼음 지역이 여기에서는 화살표로 표시한 바와 같이 선박쪽으로 이동하거나, 또는 선박과 얼음 지역 양자가 서로에 대하여 이동하거나, 혹은 선박이 얼음 지역을 통하여 이동하기 시작한다. 어떠한 경우에서도, 활모양단 (2)과 얼음 지역과의 충돌 지역에서 주로 위치한 유로(6)와 상기 유로로부터 안내되는 강한 수류들은 얼음 파쇄와 활모양단(2)의 영역으로부터 떼어낸 얼음 덩어리를 멀리 이동시키는데 기여한다. 그 후, 장치 기능을 가능한 한 효율적으로 만들기 위하여, 얼음 지역 및/또는 선박의 현재 이동 방향쪽으로 선박을 돌리는 것이 당연히 바람직하다.
도 8 및 도 9는, 소위 반 잠수 석유 시추 기중기 또는 생산 플랫폼으로서 작용하는 부유구조물을 본 발명에 어떻게 적용하는 지를 나타내고 있는데, 이들은 하나 또는 다수의 활모양단 또는 유사 선체부(2')를 가진 선체(1')를 포함하고 있고, 그 중 여러 개는 하나 이상의 유로(6')가 제공될 수 있다. 이들은 그 설치물의 잠수 부분에서 비스듬히 또는 수직으로 위치하여 그에 의해 발생되는 강한 수류들은 근접하는 얼음 지역 쪽으로 주로 또는 필수적으로 상방을 향해 있다. 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2')중 하나는 항상 적당히 회전하여 얼음 지역의 주하중을 받게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 해결책은, 선박이 다소 얼음 지역으로 둘러싸인 그러한 경우에도 유리하게 적용되어 그 방향이 바람과 흐름에 따라 바뀔 수 있다.
도 9에서, 수직 선체부(2')는, 활모양단에 대응하는데, 물이 아래 하부로부터 안내되는 다수의 유로(6')가 제공된다. 얼음과 선체부(2')가 마주치는 각도에 따라, 이들 유로들은 모두 얼음들을 필수적으로 감소시켜서 선박의 유지를 유지하는 것이 가능하다.
유로(6, 6')내의 흐름은 모두 함께 또는 개별적으로, 혹은 원하는 그룹으로 제어될 수 있도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 수류를 조정하는데 이용할 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예로 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구범위 내에서 몇 가지 변형예를 생각할 수 있다.
1, 1': 선박 또는 부유구조물의 선체
2, 2': 활모양단 또는 유사 선체부
3, 3': 바닥
4, 5: 돌출부
6, 6': 유로
8: 펌프 수단 또는 프로펠러
9: 기중기

Claims (15)

  1. 얼음 또는 선박이 이동하는 동안, 얼음의 하중 효과에 노출되는 적어도 하나의 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 구비하는 선체(1, 1')등을 포함한, 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물로서,
    상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')에는, 선체의 수중부에서, 하나 또는 다수의 유로(6, 6')가 제공되며, 상기 유로에는, 선박 또는 부유구조물의 바닥(3, 3') 방향으로부터 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 통해 그것(2, 2')과 마주치는 얼음 또는 얼음 지역쪽으로, 주로 상방을 향한 강한 수류를 안내하기 위한 펌프 수단, 프로펠러(8) 등이 제공되는 것을 특징으로 하는 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수단은 열음과 최초로 충돌하는 영역에서 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')에는 선체의 흘수선에 대하여 돌출하는 잠수 부분이 제공되어, 이 부분을 통해 수류가 안내되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 돌출하는 잠수 부분은 하나 또는 다수의 유로(6, 6')가 구비된 하나 또는 다수의 돌출부(4, 4')를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 유로(6, 6')는 선박의 바닥(3, 3') 방향으로부터 물을 상기 유로에 안내하기 위한 돌출부(4, 4')를 통하여 연장되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 유로(6, 6')내의 흐름은 개별적 또는 원하는 그룹으로 제어되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 유로(6, 6')의 적어도 일부가 분기(6a, 6b)되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 전방을 향한 제 2 돌출부(5)가 활모양단(2)에서 상기 하나 또는 다수의 잠수된 돌출부(4) 위에 제공되고, 상기 제 2 돌출부(5)의 밑면에는, 상기 하부의 돌출부(4)쪽으로 활모양단(2)에서 안쪽으로 비스듬히 경사진 표면(7)이 제공되어, 그 경사진 표면이 제공된 노치(notch)가 활모양단(2)의 상기 돌출부(4, 5) 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  9. 상기 선행 청구항들중 어느 한 항에 있어서, 얼음의 하중 효과에 노출된 활모양단(2)은 수면에 대하여 그 수면 근처에서 경사지도록 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  10. 상기 선행 청구항들중 어느 한 항에 있어서, 선체의 흘수선에 대해 돌출하는 잠수된 돌출부(4)가 수면에 대하여 그 수면 근처에서 경사지도록 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  11. 상기 선행 청구항들중 어느 한 항에 있어서, 그것은 석유나 가스를 시추, 재생 또는 저장하기 위해 설치된 시추 선박 등이고, 상기 선박에는 필수적으로 선박의 위치를 유지하기 위한 정박 수단(10)은 물론 상기 활모양단(2) 뒤에서 선체(1)에 배치된 장비를 구비한 시추 기중기(9)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물.
  12. 얼음 덮힌 바다에서 선박 또는 부유구조물을 사용하는 방법으로서, 상기 선박은 얼음 또는 선박이 이동하는 동안, 얼음의 하중 효과에 노출되는 적어도 하나의 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 구비하는 선체(1, 1')등을 포함하고,
    상기 선박에 가해지는 얼음의 하중을 감소시키기 위하여, 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')가, 각 경우에 얼음의 주근접 방향에 대하여 회전하도록 배치되고, 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')에는, 하나 또는 다수의 유로(6, 6')와, 선박 또는 부유구조물의 바닥(3, 3') 방향으로부터 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 통해 그것(2, 2')과 마주치는 얼음 또는 얼음 지역쪽으로, 주로 상방을 향한 강한 수류를 안내하기 위한 수단(8)이 제공되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 부유구조물의 사용방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 선체(1, 1')의 근처에서 상기 선체로부터 멀어지는 방향을 향하는 수류는, 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 통해 제공되는, 필수적으로 상방을 향한 수류를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 사용방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 선체(1, 1')와 얼음 사이의 마찰감소 효과(antifriction effect)가 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 통해 제공되는, 필수적으로 상방을 향한 수류를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 사용방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 활모양단 또는 유사 선체부(2, 2')를 통해 제공되는, 필수적으로 상방을 향한 수류는, 또한, 필요하다면, 선박을 조향하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 사용방법.

KR1020117023632A 2009-03-12 2010-02-25 얼음 덮힌 바다에서 운항되는 선박 또는 부유구조물 및 그 사용방법 KR101741267B1 (ko)

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