KR20110134187A

KR20110134187A - 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물

Info

Publication number: KR20110134187A
Application number: KR1020100054037A
Authority: KR
Inventors: 곽현욱; 이동연; 김세은
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-14

Abstract

본 발명은 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물에 관한 것으로서, 선체에서 선수와 선미의 수선면 아래에 단턱으로 이루어져서 선체의 동요를 감소시키는 동요감소부가 형성된다.

Description

동요 저감을 위한 부유식 해양구조물{FLOATING MARINE STRUCTURE FOR MOTION REDUCTION}

본 발명은 부유식 해양구조물에 관한 것으로, 구체적으로 부유식 해양구조물의 동요를 저감시키기 위한 부유식 해양구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 원유나 LNG의 생산, 저장 및 하역을 위한 선박 형태의 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 또는 LNG-FPSO, 그 밖의 FSO(Floation Storage Offloading Unit), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등과 같은 부유식 해양구조물은 자원이 매장된 해상 위에서 위치를 유지하기 위하여 다점 계류(spread-moored)되어 있거나, 외부 또는 내부에 장착된 터릿(turret)을 중심으로 계류(turret-moored)되어 있다.

이러한 부유식 해양구조물은 LNG 운반선, 컨테이너선, 여객선 등의 일반 선박과는 달리 내구 연한, 예컨대 20년 동안 장소를 이동하는 경우가 몇 차례 되지 않거나 전혀 이동하지 않는 것이 특징이며, 이로 인해 모든 해상 상태를 견뎌내야 한다.

그러므로, 부유식 해양구조물은 폭풍 또는 이와 유사한 극심한 해상 조건에서 파도로 인해 운동이 증가하게 되면, 승조원들의 안락성이 떨어질 뿐만 아니라, 생산설비의 생산성이 저하되고, 심지어는 조업이 중단되기까지 하며, 조업의 중단에 따른 막대한 경제적 손실이 발생하고, 극한 경우 구조적인 파괴가 발생하여 해상사고를 유발하게 된다.

이와 같은 고부가가치를 지닌 부유식 해양구조물은 일반 선박에서 중요시 여기는 속도 성능 등은 그리 중요시되지 않기 때문에 그 선체 구조가 간단하나, 일반 선박에 비하여 운동성능은 매우 중요한 설계인자로 우선적으로 고려해야 할 부분이며, 선체의 운동을 줄임과 아울러 선체의 구조적 안전성을 높이도록 할 필요성을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파도로 인한 선체의 운동, 특히, 상하동요(heave), 종동요(pitch), 횡동요(roll)를 감소시키도록 하고, 이로 인해 승조원에게 안락함을 제공함과 아울러 선체의 운동이 조업에 미치는 영향을 최소화하여 생산성을 향상시킨다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물은, 부유식 해양구조물 선체에서 선수와 선미의 수선면 아래에 단턱으로 이루어져서 선체의 동요를 감소시키는 동요감소부가 형성된다.

여기서, 동요감소부는, 수선면까지의 거리가 흘수의 0%이상 60%이하에 해당할 수 있다.

또한, 선체에서 측부의 수선면 아래에 선체의 종굽힘 모멘트를 감소시키도록 돌출되는 모멘트감소부가 형성될 수 있다.

여기서, 모멘트감소부는, 선체의 양쪽 측부의 중앙부에 각각 형성될 수 있다.

본 발명은 선체에서 선수와 선미의 수선면 아래에 단턱을 형성함으로써 파도로 인한 선체의 운동, 특히, 상하동요(heave)와 종동요(pitch)를 감소시키도록 하고, 이로 인해 승조원에게 안락함을 제공함과 아울러 선체의 운동이 조업에 미치는 영향을 최소화하여 생산성을 향상시키며, 선체에서 측부의 수선면 아래에 돌출부가 형성됨으로써 선체 종굽힘 모멘트를 감소시킴과 아울러 횡동요의 운동성능을 향상시키도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물의수선면 하부를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물의수선면 하부를 도시한 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물의 수선면 하부를 도시한 사시도 및 측면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물(100)은 선체(110)의 선수와 선미에 동요감소부(120)가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물(100)은 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG-FPSO, FSO(Floation Storage Offloading Unit), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등과 같이 해상에 부유하는 다양한 해양구조물에 적용될 수 있다.

동요감소부(120)는 선체(110)에서 선수와 선미의 수선면 아래에 단턱으로 이루어지도록 각각 형성되는데, 단턱으로 이루어지기 위하여 본 실시예에서처럼 선저보다 높은 위치에 해저를 향하는 면을 가질 수 있으며, 선체(110)에 단턱과 같이 턱진 형상으로 형성됨으로써 파도에 의한 선체(110)의 운동, 특히, 6자유도 운동 중에서 상하동요(heave) 및 종동요(pitch)를 효과적으로 줄이도록 하며, 그 외에도 횡동요(roll) 등의 운동을 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 선체(110)가 파고 등에 의하여 상방향으로 힘을 받을 경우, 동요감소부(120)도 마찬가지로 상방향으로 힘을 받게 된다. 여기서, 동요감소부(120) 가 이러한 상방향 힘에 의하여 상방향으로 이동되기 위해서는 동요감소부(120) 하부의 해수가 팽창되거나 동요감소부(120) 하부로 주변 해수가 유입되어야 하며, 이 때 동요감소부(120) 하부 해수는 일시적으로 압력이 낮아지게 된다. 동요감소부(120)는 동요감소부(120) 하부 해수의 낮은 압력에 의하여 하방향 힘을 받게 되며, 이러한 하방향 힘은 상기 상방향 힘과 상쇄되게 된다. 이로써 선체(110)의 상동요를 유발하게 되는 파고 등에 의한 상방향의 힘은 감소되며 이는 결국 선체(110) 상동요의 감소를 의미한다. 반대로, 선체(110)가 파고 등에 의하여 하방향으로 힘을 받을 경우에는 동요감소부(120) 하부의 해수 압력이 높아지게 되며, 이로써 동요감소부(120)는 다시 상방향 힘을 받게 되어 선체(110)의 하동요가 감소되게 된다.

이러한 현상은 선체(110)가 파고 등에 의하여 종동요되고자 할 때 동일하게 발생하게 된다. 즉, 파고 등에 의하여 선수에 상방향 힘이 작용하고 선미에 하방향 힘이 작용하는 경우에는 선수 및 선미 각각의 동요감소부(120)에 각각 하방향 힘 및 상방향 힘이 작용하여 선체(110)의 동요가 감소되게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 동요감소부(120)가 선저보다 높은 위치에 위치하여 파고의 영향을 더 받게 되고, 이로써 상기 파고 등에 의하여 발생하는 힘과 상쇄되기 위한 힘이 더 크게 발생되게 된다.

한편, 동요감소부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 선체의 운동을 효과적으로 감소시키기 위하여 수선면까지의 거리(D1)가 흘수(D2)의 0%이상 60%이하에 해당할 수 있다. 여기서, D1이 D2의 0%가 된다는 것은 동요감소부(120)가 수선면과 일치하는 것을 의미한다. 동요감소부(120)가 수선면 상부에 위치하게 되면 동요감소부(120) 하부에서 상술한 해수의 압력변화가 달성될 수 없으며, 반대로 D1이 D2의 60%를 초과하게 되면, 파고의 영향이 감소하여 파고 등에 의하여 발생하는 힘과 상쇄되기 위한 힘이 감소되게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물(100)은 선체(110)의 측부에 모멘트감소부(130)가 돌출에 의해 형성될 수 있다.

모멘트감소부(130)는 선체(110)에서 측부의 수선면 아래에 선체(110)의 종굽힘 모멘트(vertical bending moment)를 감소시키도록 돌출되고, 선체(110)의 양쪽 측부의 중앙부에 각각 형성될 수 있으며, 돌출에 의해 단과 같은 돌출부를 이룰 수 있다. 따라서, 모멘트감소부(130)는 동요감소부(120)의 구조로 인하여 선체(110)의 종굽힘 모멘트가 증가하더라도 선체(110)의 양쪽 측부에 턱진 형상으로 돌출됨으로써 파도에 저항으로 작용하여 파도에너지의 고저를 줄임으로써 선체(110)의 종굽힘 모멘트를 줄이며, 나아가서, 횡동요(roll)를 줄이도록 한다.

구체적으로, 선체(110)에 종굽힘 모멘트가 발생하는 경우는, 예를 들어 선수와 선미에 파고 등에 의하여 상방향 힘이 작용하고 선체(110) 중앙부에는 파고 등에 의하여 하방향 힘이 작용하는 경우일 수 있다. 이 때, 종굽힘 모멘트는 선체(110)의 중앙부에서 가장 크게 발생하게 된다. 이 경우 선체(110)의 중앙부에 마련된 모멘트감소부(130)가 이러한 종굽힘 모멘트에 의하여 하방향으로 이동되고자 할 때, 모멘트감소부(130) 상부의 해수 압력은 낮아지게 되고, 하부의 해수 압력은 높아지게 된다. 따라서, 모멘트감소부(120)는 상하부의 해수 압력차에 의하여 상방향 힘을 받게 되어 상기 하방향 힘과 상쇄될 수 있고, 이로써 선체(110)의 종굽힘 모멘트가 감소되게 된다. 물론, 종굽힘 모멘트의 방향이 반대가 되는 경우에는 모멘트감소부(120) 상하부 해수 압력차에 의한 힘은 하방향으로 작용하며 선체(110)의 종굽힘 모멘트가 감소되게 된다.

상술한 바와 같이 모멘트감소부(130)는 종굽힘 모멘트를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 선체(110)로부터 돌출됨으로써 다점 계류 장비나 상승관(production riser), 물흡입관(water intake riser) 등을 위한 설비 공간으로 사용될 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 동요 저감을 위한 부유식 해양구조물의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

선체(110)의 선수와 선미에서 수선면 아래에 동요감소부(120)가 단턱으로 이루어지도록 각각 형성됨으로써 선체(110)의 운동을 감소시키며, 특히, 상하동요(heave)와 종동요(pitch)를 크게 줄인다.

또한, 선체(110)의 양쪽 측부에서 수선면 아래에 모멘트감소부(130)가 돌출되도록 형성됨으로써 동요감소부(120)의 구조적인 특성으로 인해 선체(110)에 종굽힘 모멘트가 증가하더라도 파도에 저항으로 작용하여 파도에너지의 고저를 줄임으로써 선체(110)의 종굽힘 모멘트를 크게 감소시키며, 나아가서, 선체(110)의 횡동요(roll)를 줄이도록 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다 할 것이다.

110 : 선체
120 : 동요감소부
130 : 모멘트감소부

Claims

부유식 해양구조물에 있어서,
선체에서 선수와 선미의 수선면 아래에 단턱으로 이루어져서 상기 선체의 동요를 감소시키는 동요감소부가 형성되는
동요 저감을 위한 부유식 해양구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 동요감소부는,
상기 수선면까지의 거리가 흘수의 0%이상 60%이하에 해당하는
동요 저감을 위한 부유식 해양구조물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 선체에서 측부의 수선면 아래에 상기 선체의 종굽힘 모멘트를 감소시키도록 돌출되는 모멘트감소부가 형성되는
동요 저감을 위한 부유식 해양구조물.
제 3 항에 있어서,
상기 모멘트감소부는,
상기 선체의 양쪽 측부의 중앙부에 각각 형성되는
동요 저감을 위한 부유식 해양구조물.