KR20120024746A - 제 1 선박 및 제 2 선박 사이에 유체를 이송하는 방법 및 상기 방법을 실행하는 이송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바지선(1)이으로 불리는 제 1 선박과 셔틀로 불리는 제 2 선박 사이에 유체를 이송하는 방법에 관한 것이고, 그 방법에 따라서, 셔틀은 바지선(1)으로부터 미리 결정된 거리로 위치되고, 유연한 유체 이송 도관(7)은 바지선에서 셔틀(2)로 안내된다. 상기 방법은, 셔틀(2)이 바지선(1)으로부터 측면으로 오프셋되면서 바지선의 길이방향 축에 본질적으로 평행인 위치에 배치되고, 이송 동안에 셔틀이 바지선에 대해 측면 및 길이 방향으로 이동될 수 있는 유체 이송 시스템(7, 9, 28)이 제공되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 액화 천연 가스의 이송을 위해 사용될 수 있다.

Description

제 1 선박 및 제 2 선박 사이에 유체를 이송하는 방법 및 상기 방법을 실행하는 이송 시스템{METHOD FOR TRANSFERRING FLUIDS BETWEEN A FIRST SHIP AND A SECOND SHIP, AND TRANSFER SYSTEM FOR IMPLEMENTING SAID METHOD}

본 발명은 바지선이라 불리는 제 1 선박과 셔틀이라 불리는 제 2 선박 사이에 유체들을 이송하는 방법에 관한 것으로, 그러한 방법에 따라서, 셔틀은 바지선으로부터 미리 결정된 거리로 위치되고, 바지선으로부터 셔틀까지 적어도 하나의 유연한 유체 이송 도관을 안내한다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하는 이송 시스템에 관한 것이다.

공지된 이러한 형태의 방법에 따르면, 셔틀은 셔틀 상에 제공된 연결 디바이스에 유연한 도관들을 연결하기 전에 바지선으로부터 대략 70m 내지 80m 떨어져서 실질적으로 바지선의 축에 정렬되도록 위치된다. 셔틀은 이송 동안에 굵은 밧줄에 의해서 바지선에 계류되거나 동력학적으로(dynamically) 위치된다. 그러나, 직렬 위치 선정(tandem positioning)은 주요한 결점들을 구비한다. 사실, 바지선과 셔틀이 바람, 해류들 및 파도에 따라 위치됨에 따라서, 바지선의, 한편으로는 셔틀의 표준장비(standard equipment)의 일부인 플레어(flare)에 의해 생긴 플레임(flame)의 방향의 영역 내에 위치되는 셔틀이 돌발적으로 앞으로 이동하는 것에 의해서 바지선의 뒤쪽 부분과 정면으로 출돌하는 큰 위험이 있다.

이러한 위험들은 이미 바지선으로부터 셔틀까지 원유(crude oil)의 이송에 문제가 생기게 하고 있을 뿐만 아니라, 바지선으로부터 셔틀까지 액화 천연 가스(LNG)를 이송하는 것을 현실적으로 불가능하게 한다.

본 발명은 상기 설명된 문제점들에 대한 해결책을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방법은 셔틀이 바지선으로부터 측면으로 오프셋되면서 바지선의 길이방향 축에 본질적으로 평행인 위치에 배치되고, 이송 동안에 바지선에 대한 측면 및 길이 방향들로 셔틀이 이동하는 것을 가능하게 하는 유체 이송 시스템이 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 액화 천연 가스를 이송하는 유연한 이송 도관들로서 극저온 호스들(cryogenic hoses)이 사용된다.

상기 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 시스템은 바지선이 60m 및 120m 사이에 포함된 길이를 가진 적어도 하나의 유연한 도관, 필요한 경우 극저온 호스를 저장하기 위한 디바이스를 지지하고, 도관 방출 메커니즘은 수직 축 둘레로 회전하며, 셔틀 상에 제공된 도관의 연결 팁을 수용하는 디바이스도 수직 축 둘레로 회전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 시스템의 일 특징에 따르면, 저장 디바이스는 20m 및 50m 사이에 포함된 직경을 가진 바퀴의 형태이고, 바퀴 둘레로 도관이 감겨 있으며, 유체 방출 동안에 바퀴로부터 도관이 풀릴 수 있고, 상기 바퀴는 수평 축 둘레로 회전하고, 수직 축 둘레로 선회할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 유연한 도관은 바퀴의 외주 슬롯 내에 둘둘 감긴다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 필요한 경우 여러 개의 유연한 도관들을 저장하기 위하여 바퀴는 복수의 나란한 저장 슬롯들을 포함한다.

본 발명에 따르면, 셔틀이 바지선을 향하도록 더 이상 구속되지 않고 측면으로 오프셋 되며 바지선에 평행하기 때문에, 충돌의 위험을 최소화할 수 있다.

본 발명은, 오직 본 발명의 예시들 및 도식적인 하나의 실시예로서 제공된 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 이루어진 이하의 상세한 설명에 따라 더 잘 이해될 것이고, 본 발명의 다른 목적들, 특징들, 세부 사항들 및 이점들이 더욱 명확해질 것이다.
- 도 1 및 2는 본 발명에 따른 두 개의 유체 이송 위치들 내의 바지선과 셔틀을 나타내는 두 개의 평면도이다.
- 도 3은 도 2의 화살표 Ⅲ 방향인 두 개의 선박들의 길이방향 축들의 방향의 도면이다.
- 도 4는 도 3에 따른 바지선에 설치된 본 발명에 따른 극저온 호스 저장 바퀴의 확대도이다.
- 도 5는 도 3의 화살표 Ⅴ 방향의 저장 바퀴의 평면도이다.
- 도 6은 도 4와 유사한 도면이나, 호스들이 바퀴의 외주 둘레에 감겨 있는 대기 위치의 저장 바퀴를 나타낸다.
- 도 7은 도 3에 따른 셔틀의 호스들을 수용하는 디바이스의 확대도이다.
- 도 8은 호스들을 수용하기 전의 도 7의 상기 디바이스를 나타낸다.
- 도 9는 도 8의 화살표 Ⅸ 방향의 평면도이다.

이하, 본 발명은 LNG 제품 바지선(1)인 제1 선박에서 셔틀(2)인 제2 선박까지 액화천연가스(LNG)의 이송을 위한 설계에서 비제한적인 실시예로서 설명될 것이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 그러한 LNG 이송을 수행하기 위해서, 셔틀(2)은, 바지선의 일단에 위치되고, 바지선의 타단에 제공된 거처(living quaters)(4) 및 계류 케이블(mooring cable)(5)과 같이 바지선의 표준장비의 일부인 플레어(3)의 맞은편 측면에서, 바지선으로부터 측면으로 오프셋되고 바지선의 길이방향 축에 실질적으로 평행으로 지향된 위치에 동력학적으로 위치된다. 바지선과 셔틀 사이의 일반적인 간격은 대략 70m 내지 80m이다. 이송은, 바지선 상에 수용되고 상당한 길이를 구비하는 극저온 호스(7)를 사용하여 이루어져서, 바지선(1)에 대한 셔틀(2)의 상당한 움직임의 경우에도 LNG 이송이 양호한 상태로 일어날 수 있다.

셔틀(2)은 셔틀(2) 상에 제공된 동력학적 위치 선정 시스템에 의해서 바지선(1)에 대한 위치가 유지된다. 이를 위해서, 셔틀(2)은 위치 선정 시스템에 의해서 자동으로 제어되는 선수 추진기들(bow thrusters)과 같은 측면 추진기들을 구비한다. 동력학적 위치 선정 시스템은 고정되거나 이동하는 대상(본 실시예에서는 바지선(1))에 대해 미리 결정된 위치 및/또는 미리 결정된 경로로 셔틀을 유지하도록, 주 및 측면 프로펠러들과 같은 다른 프로펠러들을 작동하는 것에 의해서 파도(surge), 진동(sway) 및 요동(yaw) 동안에 셔틀을 자동으로 조종한다. 대상의 위치뿐만 아니라 셔틀의 위치는 (위성, GPS, 관성 장치들(inertial units), 레이더들 및 그와 유사한 것들에 의한) 위치 선정 시스템들로부터 정보를 조합하여 알게 된다.

본 발명에 따르면, 동력학적 위치 선정 시스템은 셔틀이 굵은 밧줄과 같은 기계적 수단에 의해서 바지선에 연결되지 않으면서, 바지선으로부터 측면으로 오프셋되고 바지선에 실질적으로 평행으로 지향된 위치 내에 바지선에 대해서 셔틀을 유지하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 셔틀의 동력학적 위치 선정을 위한 실행 가능한 수단들(possibilities) 때문에, 셔틀과 바지선 사이의 유체 이송은 셔틀의 길이방향 축이 바지선의 선미를 향하게 되는 것만을 요구한다.

바지선(1)으로부터 셔틀(2)로 LNG 이송을 실행하기 위해서, 바지선은 이송 호스들을 위한 저장 디바이스에 의해서, 예를 들어, 20m 및 50m 사이에 포함된 직경을 구비하는 큰 저장 용량을 가진 두 개의 큰 바퀴들(9)을 플레어(3)가 설치된 단부에, 셔틀(2) 맞은편의 모서리에 근접하지 않게 포함하고, 각각의 바퀴들은 두 개의 외주 슬롯들(10) 내에 두 개의 극저온 호스들(7)을 수용한다.

각각의 바퀴는 플레이트 폼(14) 내의 요소 상에 마련된 타워(13)의 형태인 구조물의 상단에 지지된 수평 축(12) 둘레로 회전가능하게 설치되고, 플레이트 폼(14)은 선박의 모서리(16)에 근접하게 위치된 베이스(15) 상의 수직 축 둘레로 회전 가능하게 설치된다. 따라서, 바퀴의 회전 축(12)은 수직 축 둘레로 선회할 수 있다.

도시된 실시예에서, 각각의 바퀴는, 일단이 림에 고정되고 바지선의 관(piping)에 연결되는 반면에 타단은 풀려있고 셔틀에 제공된 수용 디바이스에 연결하기 위한 팁(17)을 지지하는 호스(7)를 수용하기 위한 두 개의 외주 그루브들을 포함한다. 특히, 도 6에 도시된 것과 같이, 팁(17)은 설치 클립(18)을 지지한다. 두 개의 호스들(7)의 두 개의 팁들(17)은 커넥터들의 축에 평행하게 지향되고 커넥터들 위에 위치된 중심 핀(19) 뿐만 아니라 낙하 제동 윈치(fall braking winch)(20)를 지탱하는 공유 지지부 상에 설치된다.

한편으로, 바퀴 림의 그루브 내에 각각의 호스의 올바른 감기를 확보하고, 다른 한편으로, 감기지 않은 호스와 바퀴 사이의 올바른 정렬을 위해, 본 발명은 각각의 호스가 저장 그루브에서 나올 때 각각의 호스를 안내하기 위한 디바이스(22)를 포함하고, 디바이스(22)는 호스가 통과하는 가이드 슬리브(23)를 필수적으로 포함하며, 슬리브가 그루브의 호스의 방출 위치에 대응하는 호스에 대한 저장 그루브의 접선과 축방향으로 정렬되는 위치 내의 지지 바 구조물(24)에 의해 유지된다.

또한, 바퀴는 바퀴의 회전 지지 플레이트(14) 상에 위치된 윈치(26)와 연결되고, 윈치(26)의 기능은 일단이 바퀴에 고정되고 타단이 윈치 둘레로 감긴 케이블(27)을 사용하여 바퀴를 회전시키는 것이다. 또한, 이러한 윈치는, 호스들이 바퀴의 각각의 그루브들 내의 림 둘레로 완전히 감겨있는 바퀴의 대기 상태에서, 연결 팁(17)을 지지하는 자유 단부가 바퀴로부터 수직으로 자유롭게 매달린다는 사실을 고려한 것이다. 물론, 바퀴를 회전시키는 디바이스는 바퀴의 축(12)을 구동하는 모터 수단에 의해서 완성될 수 있고, 불충분할 경우에는 윈치와 병행하여 작동할 수 있다.

특히, 도 3, 및 7 내지 9를 참조하면, 셔틀(2) 상에 극저온 호스들(7)을 수용하기 위한 장치는 두 개의 연결 디바이스(29)를 지지하는 헤드(28)의 형태로 이루어질 수 있고, 각각의 연결 디바이스(29)는 바퀴 둘레로 감긴 두 개의 호스들(7)의 두 개의 연결 팁들(17)을 연결하기 위한 두 개의 커넥터들(30)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 도시된 실시예들에 따르면, 헤드(28)는 셔틀(2)의 전방부(도 1) 또는 후방부(도 2)에 위치된 지지 타워(31) 상의 수직축 둘레로 회전 가능하게 설치된다.

한 쌍의 호스들의 두 개의 연결 팁들(17)에 의해 공유된 지지 디바이스를 연결하기 위한 각 상의 커넥터들(30)의 각각의 지지 디바이스(29)는 두 팁들의 공유된 핀(19)을 수용하고 중심 잡기 위한 튜브(32) 형태의 부재 및 튜브를 통하여 지나가고 이송 동안에 핀이 튜브에 맞물릴 때까지 셔틀을 향하여 핀을 당기기 위해 핀(19)의 끝 부분에 고정되도록 의도된 케이블(34)을 감는 윈치(33)를 포함한다. 두 팁들(17)의 각도로 올바른 방향의 지지를 확보하기 위해, 커넥터들을 위한 지지 디바이스(29)는 도 6에 도시된 것과 같은 핀(19) 위에 팁들의 지지부 상에 마련된 롤러(38)를 사용하여 팁들의 클립들(18)의 올바른 각 위치 선정(angular positioning)을 확보하는 갈퀴(fork)(36)를 포함한다. 클립들 위에 핀의 배열은 무게 중심이 핀 아래로 대략 수직인 상기 클립들의 무게로 인해, 연결 클립들에 대한 팁들(17)의 지지부의 대체로 올바른 각 위치 선정을 이미 보장하기 때문에, 갈퀴(36)는 롤러(38)와 협력하여, 상대적으로 작은 팁들(17)의 지지부의 각 위치 선정 결점들을 보충할 수 있게 한다.

60m 내지 120m 사이에 포함된 매우 큰 호스 길이를 가지고 20m 내지 50m 사이에 포함된 직경을 구비할 수 있는 바퀴들 상의 저장은 LNG 이송 동안에 셔틀이 길이방향으로 그리고 횡방향으로 바지선에 대해서 상당한 움직임들을 취하도록 허락한다는 것은 상기 제공된 상세한 설명 및 도면들로부터 명백해진다. 반면에, 바지선 상의 저장 바퀴들 및 셔틀 상의 호스들을 수용하기 위한 헤드(28)의 가능성은, 호스들이 수평 또는 비틀림 응력들(lateral or torsional stresses)을 받지 않고, 이송 동안에 바퀴에 고정된 일단부 및 셔틀의 수용 헤드에 연결된 타단부인 호스들의 양단부들 사이에 항상 체인으로(in a chain) 연장하도록 바퀴들 및 헤드가 항상 지향된다는 매우 이로운 결과를 구비한다. 바지선에서 셔틀까지 호스 팁들의 운송은 케이블(34)을 사용하여 이루어지고, 케이블(34)의 자유 단부가 바지선으로 이송되고, 호스들의 팁들의 지지 조립체인 핀의 끝 부분에 고정되며, 윈치(33)를 사용하여 튜브(32) 내로 당겨질 것이다. 물론, 호스들을 푸는 공정은 바지선 및/또는 셔틀 상에 제공된 적절한 제어 디바이스들에 의해서 자동으로 제어될 수 있다.

동력학적 위치 선정 시스템의 사용으로 인해, 바지선의 측면으로 오프셋되도록 그리고 바지선에 실질적으로 평행으로 위치 선정을 허락함에 따라서, 본 발명은 공지된 이송 시스템들의 상당한 위험을 제거하는 것을 가능하게 한다. 공지된 이송 시스템들은 직렬로 셔틀과 바지선의 위치 선정을 제공하는 것에 의해서 셔틀들의, 예를 들어, 오일 적재 작업들을 수행하도록 설계된다. 셔틀은 굵은 밧줄에 의해 바지선에 연결되면서 바지선의 선미를 향하는 셔틀의 길이방향 축을 유지하도록 구속된다.

셔틀이 동력학적 위치 선정 시스템을 구비하더라도, 셔틀이 바지선을 향하여 과도하게 이동하면, 셔틀 작동자들은 충돌을 방지하기 위해 수동모드(manual mode)로 셔틀의 제어를 회복하기 위해 노력해야한다. 그러나, 셔틀들의 관성은 상기 조작이 너무 오래 걸려서 충돌을 피할 수 없게 한다.

상기 설명된 것과 같이, 본 발명은 더 이상 셔틀의 길이방향 축을 바지선의 선미를 향하도록 하지 않지만, 바지선의 경로와 실질적으로 동일하고 측면으로 오프셋된 셔틀의 경로를 유지하기 위해, 선박의 동력학적 위치 선정의 실행 가능한 수단들을 사용하는 다른 이송 형태를 제안한다. 동력학적 위치 선정 시스템의 실패의 경우에, 제안된 형태는 셔틀이 바지선을 향하도록 더 이상 구속되지 않고 측면으로 오프셋 되며 바지선에 평행하기 때문에, 충돌의 위험을 최소화할 수 있게 한다. 또한, 액화 천연 가스 이송의 경우에 특히 유리한 긴급 분리 수단을 가진 이송 디바이스를, 예를 들어, 셔틀 쪽의 호스들의 단부에 구비함에 따라서, 바지선에 대한 셔틀의 돌발적인 움직임은 상대적으로 짧은 호스의 경우에도 문제가 없다.

물론, 도면들의 실시예들로서 도시되었기 때문에, 본 발명에 따른 이송 시스템의 다양한 변형들이 만들어질 수 있다. 예를 들어, 호스들을 저장하기 위해 바퀴들 대신에 프랑스 특허 FR 2824529에 설명된 형태인 바지선 상에 설치된 타워들에 의해서 지지되는 매우 긴 붐들(booms)을 제공할 수 있고, 셔틀이 바지선으로부터 측면으로 오프셋되고 바지선의 축에 실질적으로 평행으로 위치되는 상태가 유지되면서, 셔틀의 돌발적인 움직임 동안에, 셔틀과 바지선의 정면 충돌을 피할 수 있다. 상당한 손상을 발생시킬 수 있는 셔틀과 바지선의 측면 접촉을 방지하기 위해서, 압축성 돌출부(compressible blisters)와 같은 방어 요소들(40)이 셔틀과 마주하는 바지선의 모서리에 제공될 수 있다. 호스들은 설명된 것과 같이 공중 체인들(aerial chains)로 연장하나, 필요한 경우, 수중 또는 부유 체인들로도 연장한다.

Claims (15)

1. 바지선으로 불리는 제 1 선박과 셔틀로 불리는 제 2 선박 사이의 유체들을 이송하는 방법으로서, 셔틀이 바지선으로부터 미리 결정된 거리로 위치되고, 바지선으로부터 셔틀까지 적어도 하나의 유연한 유체 이송 도관을 안내하며,
   셔틀(2)은 바지선의 길이방향 축에 본질적으로 평행이면서, 바지선(1)으로부터 측면으로 오프셋된 위치에 배치되고,
   이송 동안에 바지선에 대한 측면 및 길이 방향들로 셔틀이 이동되는 것을 가능하게 하는 유체 이송 시스템(7, 9, 28)이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체들을 이송하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   액화 천연 가스를 이송하기 위해 극저온 호스들(7)이 사용되고, 극저온 호스들은 바지선(1)과 셔틀(2)에 각각 연결된 극저온 호스들의 단부들 사이에 체인으로 연장하는 것을 특징으로 하는 유체들을 이송하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 실행하기 위한 시스템으로서,
   바지선(1)은 극저온 호스가 될 수 있는 적어도 하나의 유연한 도관(7)을 저장하기 위한 디바이스(9)를 지지하고, 적어도 하나의 도관 방출 메커니즘이 수직 축 둘레로 회전하며,
   모든 유체 이송 상황들 하에서, 도관이 이러한 두 개의 매달린 단부들 사이에 체인으로 연장하게 하도록, 셔틀(2) 상에 제공된 도관의 연결 팁(17)을 수용하는 디바이스(28)도 수직 축 둘레로 회전하는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   저장 디바이스는 적어도 하나의 바퀴(9)를 포함하고, 바퀴(9)의 림(11)은 유연한 도관(7)을 저장하기 위한 그루브를 포함하며, 바퀴(9)는 수평 축 둘레로 회전 가능하게 설치되고 지지부(13, 15) 상의 수직 축 둘레로 선회하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   저장 바퀴(9)는 도관이 풀리는 동안에 바퀴의 림(11) 내의 저장 그루브에서 나오는 도관을 상기 그루브로 안내하고 정렬하기 위한 디바이스(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   도관의 연결 팁(17)을 수용하기 위한 디바이스(28)는 지지 타워(31) 상의 수직 축 둘레로 회전 가능하게 설치된 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 개의 저장 바퀴들(4)을 포함하고,
   두 개의 호스들(7)의 두 개의 연결 팁들(17)은 팁들의 커넥터들의 축들에 평행으로 지향된 중심 핀(19)을 구비하는 공유 지지부 상에 설치되면서 커넥터들 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   공유 지지부는 낙하 제동 윈치(20)를 지지하는 것을 특징으로 하는 유체들을 이송하는 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   두 개의 호스들(7)의 연결 팁들(17)의 공유 지지부를 수용하기 위한 디바이스(28)는 두 개의 연결 디바이스의 회전 지지 헤드를 포함하고, 각각의 연결 디바이스는 두 개의 연결 팁들(17)을 연결하기 위한 두 개의 커넥터들(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 지지 디바이스(29)는 두 개의 호스들의 두 개의 팁들의 공유 핀(19)을 수용하고 중심 잡기 위한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    수용하고 중심 잡는 부재는 튜브(32)의 형태가 되고,
    튜브를 통과하고 이송 동안에 핀의 끝 부분에 고정되도록 의도된 케이블(34)을 감기 위해 윈치(33)가 제공되는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    커넥터들의 지지 디바이스(29)는 핀(19) 위에 팁들의 지지부 상에 마련된 롤러(38)를 사용하여 팁들의 클립들(18)의 정확한 각 위치 선정을 위한 갈퀴(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장 바퀴(4)는 20m 및 50m 사이에 포함된 직경을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    셔틀은 동력학적 위치 선정 시스템 및 프로펠러들, 특히, 자동 위치 선정 시스템에 의해 자동으로 제어되는 측면 프로펠러들을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    유체 이송 디바이스는 긴급 분리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.

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