KR20120090323A - 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조 - Google Patents

Abstract

부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조는 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조에 있어서, 코퍼댐은 터릿을 감싸도록 형성되되, 상기 코퍼댐의 외벽이 다각형의 평단면을 가지도록 형성된다.

Description

부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조{STRUCTURE OF COFFERDAM FOR FLOATING OFFSHORE STRUCTURE}

본 발명은 코퍼댐 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부유식 해양 구조물에 마련되는 코퍼댐 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 터릿(turret)을 가지는 부유식 해양 구조물, 예컨대 드릴쉽(drill ship) 등은 유정으로부터 가스나 오일 등이 로딩(loading)되는 터릿 주변에 코퍼댐(coffedam)이 설치된다.

이러한 코퍼댐은 터릿을 감싸게 됨으로써 터릿에서 가스나 오일 등의 생산 과정에서 발생할 수 있는 화재와 폭발로부터 선체나 화물 또는 인명을 보호하는 3차 방벽의 역할을 하게 된다.

종래의 부유식 해양 구조물에 마련된 코퍼댐을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조를 도시한 평단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐(10)은 터릿 형상과 동일하게 원통형으로 형성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 코퍼댐은 원통형 구조에 대한 정도 불량이 발생하기 쉽고, 원통형으로 이루어짐으로써 보강이 어려울 뿐만 아니라, 원통형을 위한 판재의 가공 작업에 어려움이 따르며, 이로 인해 제작이나 유지 및 보수에 소요되는 비용과 시간이 증가하게 되는 문제점을 가지고 있다.

특히, 터릿 시스템이 적용되는 부유식 해양 구조물이 점차 대형화되는 추세에 따라 터릿도 대형화됨으로써 원통형 코퍼댐의 제작이 더욱 어려워지고 있다.

또한, 코퍼댐(10)을 보강하기 위한 다이아프램(14)(diaphragm)은 코퍼댐(10)의 원형 외벽(11)과 원형 내벽(13) 사이를 연결하도록 코퍼댐(10)의 내부 공간에 배치되어 있다.

또한, 대형화되는 코퍼댐(10)의 지지를 위하여 코퍼댐(10)과 선체 내부면의 사이에는 메인 웨브 트랜스버스 거더(main web transverse girder)(12)가 마련된다.

메인 웨브 트랜스버스 거더(12)는 다이아프램(14)과 인라인(in-line)되도록, 거더(12)의 일단이 코퍼댐(10)에 결합되고, 거더(12)의 타단이 선체 내부면에 결합된다.

여기서, 종래의 코퍼댐(10)은 원통형 구조를 가지므로, 메인 웨브 트랜스버스 거더(12)가 코퍼댐(10)과 결합되기 위한 용접각 확보를 위하여서는 선체와 코퍼댐(10)의 사이에서 이중 넉클(knuckle) 구조로 첫번째 꺾임 위치(12a)와 두번째 꺾임 위치(12b)에서 각각 꺾여서, 선체 및 코퍼댐(10) 사이에 각각 결합될 수 밖에 없어 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 코퍼댐(10)은 그의 원형 외벽(11)과 원형 내벽(13) 둘 다 원형이므로, 수직 스티프너(11a, 11b, 13a, 13b)(vertical stiffener)가 외벽 높이 방향(예: 선저 데크 방향)으로 설치되어 있다. 즉, 종래의 코퍼댐(10)에서는 일측 수직 스티프너(11a, 11b)가 설계값[예: 원형 외벽(11)의 내주면 법선에 수직한 방향 또는 외벽 지름 방향]에 대응하게 용접되거나, 타측 수직 스티프너(13a, 13b)가 설계값에 대응하게 용접되고 있다.

이때, 수직 스티프너(11a, 11b, 13a, 13b) 중 일부 수직 스티프너(13b)는 코퍼댐(10)의 원통형 구조적 특성에 따라 용접시 정도 불량을 갖도록 설치되기 쉽고, 이후 일측 수직 스티프너(11a, 11b)와 타측 수직 스티프너(13a, 13b) 사이에 브라캣(15)(bracket)을 연결 설치하는데 문제를 발생시킬 수 있다.

즉, 잘못 설치되거나 수정이 어려운 일부 수직 스티프너(13b)가 존재할 경우, 그 일부 수직 스티프너(13b)와 브라캣(15)의 사이에는 갭(g)이 발생되게 되어서, 정도 불량 또는 수정 작업이 더욱 가중될 수 있고, 이에 따라 코퍼댐(10) 전체의 제작이나 유지 및 보수에 소요되는 비용과 시간이 증가될 수 있다.

또한, 종래의 코퍼댐(10)은 호선의 종류에 따라 데크 높이에 비해 메인 웨브 트랜스버스 거더의 길이가 긴 경우, 앞서 언급한 수직 스티프너 구조보다는 수평 스티프너(horizontal stiffener) 구조가 구조 강도를 고려한 부재치수 선정(local scantling)에 유리할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 종래의 코퍼댐(10)은 원통형 구조로 형성되어 있어서, 수평 스티프너를 배치하여 사용하기 어려운 실정이다.

즉, 수평 스티프너는 종래의 코퍼댐(10)에 적용되기 위해서, 코퍼댐(10)의 원형 외벽(11) 또는 원형 내벽(13)의 원호를 따라서 원호 형상으로 제작된 뒤 설치되야 하므로, 추가적인 벤딩 작업 또는 커팅 작업이 필요하게 되고, 그 작업 자체가 매우 까다로울 뿐만 아니라 설치 시 정도가 잘 맞지 않는 단점이 있다.

본 발명의 실시예들은 정도 불량을 최소화함과 아울러 벽면 형성을 위한 판재의 가공 작업이 용이함으로써 제작과 유지 및 보수에 소요되는 비용과 시간을 절약하고자 한다.

또한, 터릿 시스템의 규모가 커지는 추세에 따라 대형화된 코퍼댐 제작의 생산성 향상을 도모하고자 한다.

또한, 코퍼댐 보강 관련, 수직 스티프너 구조 또는 수평 스티프너 구조와 관계 없이 부재치수 선정(local scantling)에 유리하면서 작업 설치상 정도를 높이고 용이하게 보강재(예: 수직 스티프너, 수평 스티프너, 브래킷 등)를 설치할 수 있고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조에 있어서, 상기 코퍼댐은 터릿을 감싸도록 형성되되, 상기 코퍼댐의 외벽이 다각형의 평단면을 가지도록 형성되는 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조가 제공될 수 있다.

또한, 코퍼댐은, 상기 터릿이 위치하는 문풀의 이너헐과 상기 코퍼댐의 외벽 사이에 각각 연결되되, 외벽 및 이너헐 사이 공간을 따라 배치 간격을 유지하도록 설치된 복수개의 다이아프램을 더 포함할 수 있다.

또한, 코퍼댐의 외벽은, 상기 외벽의 평단면이 8각형으로 이루어질 수 있다.

또한, 코퍼댐의 외벽의 내측면에는, 외벽 높이 방향을 따라 배치 간격을 유지하는 복수개의 수평 스티프너가 설치되어 있을 수 있다.

또한, 본 실시예는 부유식 해양 구조물의 선체와 상기 코퍼댐의 외벽 사이에서 일직선으로 결합된 메인 웹 트랜스버스 거더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 정도 불량을 최소화함과 아울러 벽면 형성을 위한 판재의 가공 작업이 용이하고, 이로 인해 제작과 유지 및 보수에 소요되는 비용과 시간을 절약할 수 있다.

또한, 터릿 시스템의 규모가 커지는 추세에 따라 대형화된 코퍼댐 제작의 생산성 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조를 도시한 평단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조를 도시한 평단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

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 생략하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조를 도시한 평단면도로서, 예를 들어 코퍼댐(110)이 부유식 해상 구조물의 일측에 형성된 것을 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조는 코퍼댐(cofferdam; 110)이 터릿(turret; 200)을 감싸도록 형성되되, 코퍼댐(110)의 외벽(120)이 다각형의 평단면을 가지도록 형성된다. 여기서, 다각형은 원형이 아닌 각형의 의미로 사용되며, 사각형, 오각형, 팔각형 등 부유식 해양 구조물의 내부 설계조건에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

코퍼댐(110)은 부유식 해양 구조물의 선체(300)에서 터릿(200)이 위치하는 문풀(moonpool; 130)의 이너헐(inner hull; 140)과 외측에 위치하는 외벽(120)에 의해 형성될 수 있다.

여기서, 외벽(120)의 평단면은 사각형, 육각형 등의 다양한 형태의 다각형으로 이루어질 수 있고, 원형관으로 이루어지는 이너헐(140)을 감싸기 위하여 본 실시예에서처럼 평단면이 팔각형으로 이루어질 수 있다.

또한, 외벽(120)은 다각형으로 이루어짐으로써 각 변에 해당하는 판재들의 용접에 의하여 용이하게 제작되며, 다각형 평단면을 가지는 관 형상을 가지게 된다.

코퍼댐(110)은 보강을 위하여 외벽(120)과 문풀(130)의 이너헐(140) 사이에 각각 연결되되, 외벽(120) 및 이너헐(140) 사이 공간을 따라 미리 정한 배치 간격(예: 코퍼댐 설계치에 대응한 배치 간격)을 유지하도록 복수개의 다이아프램(150)이 설치되어 있을 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도로서, 수평 스티프너(122)와 중간 갑판(160)과, 코퍼댐(110)의 외벽(120)과, 문풀(130)의 이너헐(140)을 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 코퍼댐(110)의 외벽(120), 즉 더욱 상세하게 외벽(120)의 내측면에는 외벽 높이 방향을 따라 배치 간격을 유지하는 복수개의 수평 스티프너(122)가 설치되어 있을 수 있다.

특히, 본 실시예에서 코퍼댐(110) 보강은 종전과 비교하여 부재치수 선정(local scantling)시 수평 스티프너(122)를 설계상 구조 강도에 유리하도록 적용할 수 있음과 함께, 수평 스티프너(122)를 통해 정도를 유지하면서도 보강재의 설치 작업을 용이하게 할 수 있다.

예컨대, 문풀(130)의 이너헐(140), 즉 더욱 상세하게 이너헐(140)의 외측면에는 이너헐 원주 방향을 따라 배치 간격을 유지하는 복수개의 수직 스티프너(152)가 설치되어 있을 수 있다.

또한, 코퍼댐(110)의 외벽(120)과 문풀(130)의 이너헐(140)의 사이에는 갑판 설치 높이별로 배치된 중간 갑판(160)이 수평하게 설치되어 있을 수 있다.

또한, 브라캣(154)은 수직 스티프너(152)와 수평 스티프너(122)에 연결되도록 중간 갑판(160)의 저면에 고정되어 코퍼댐(110)의 내부 구조를 보강하는 역할을 하게 된다.

여기서, 외벽(120)이 다각형 형상으로 형성되어 있으므로, 수평 스티프너(122)의 설치를 정도 있고 상대적으로 용이하게 설치할 수 있다.

특히, 일부 설치 오차를 갖는 수직 스티프너(152)가 있더라도, 브라캣(154)은 상기 오차를 없애는 쪽으로 변형(r)될 때, 종전과 같이 상호 연결되지 않는 갭이 발생되지 않는 대신 여전히 수평 스티프너(122)에 의해 연결될 수 있으므로, 종전에 비해 상대적으로 브라캣(154)의 설치 작업이 매우 용이하게 될 수 있다.

또한, 메인 웹 트랜스버스 거더(112)가 부유식 해양 구조물의 선체(300)와 외벽(120) 사이에서 일직선으로 결합이 가능하다. 이는, 외벽(120)이 다각형 형상으로 되어 있으므로, 메인 웹 트랜스버스 거더(112)를 일직선으로 형성하여도 외벽(120)과의 결합각이 용접각을 확보할 정도로 클 수 있기 때문이다.

즉, 메인 웹 트랜스버스 거더(112)와 외벽(120)을 용접할 때, 메인 웹 트랜스버스 거더(112)와 외벽(120)의 접합부가 소정 예각 이하의 각을 이룰 때에는 용접토치 등의 접근이 어려워 메인 웹 트랜스 버스 거더(112)와 외벽(120)의 용접이 곤란하다.

하지만, 외벽(120)이 다각형으로 형성될 경우, 외벽(120)에서 메인 웹 트랜스 버스 거더(112)가 접합되는 부분(114)의 기울기를 종전의 원호에 맞게 조절할 필요가 없으므로 용접이 극히 용이해질 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조의 작용을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

코퍼댐(110)을 이루는 외벽(120)이 다각형, 예컨대 팔각형의 평단면으로 이루어짐으로써 레일 등의 설치가 용이해져 자동 용접의 적용이 가능하고, 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 지속적인 원유의 소비 증가 및 가격 상승으로 유전 및 가스전의 개발에 대한 수요가 꾸준히 증가함으로써 유전 및 가스전에 투입되는 부유식 해양 구조물의 터릿 시스템이 대형화되어 가고 있으므로 이러한 대형 규모의 코퍼댐(110) 제작에 있어서 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.

또한, 외벽(120)을 자동으로 용접할 경우 수작업에 의한 용접에 비하여 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 외벽(120)을 이루는 부재가 평판으로 이루어짐으로써 곡면의 추가 가공이 불필요하다.

또한, 코퍼댐(110)은 코퍼댐(110)의 외벽(120)이 다각형으로 이루어짐으로써 기존 원형단면의 외벽을 가지는 코퍼댐(10; 도 1에 도시) 구조에서 적용이 어려운 수평 스티프너(122)의 배치를 가능하도록 하고, 브라켓(154) 취부 정도를 향상시킬 수 있다.

또한, 기존의 원형 단면의 외벽을 가진 코퍼댐(10; 도 1에 도시)의 경우 메인 웨브 트랜스버스 거더(main web transverse girder)(12: 도 1에 도시)와 코퍼댐 보강용 다이아프램(diaphragm)을 인라인(in-line)시키고, 용접성을 고려하여 꺾임 위치(12a, 12b)와 같이 이중 넉클(knuckle) 구조를 형성하는 반면, 본 발명에 따른 다각형 단면의 외벽(120)을 가지는 코퍼댐(110)에서는 이중 너클 구조를 적용하지 않으므로 데크 트랜스버스 거더 스캔틀링(deck transverse girder scantling)시 강도 및 작업성 향상에 기여할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 기시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

110 : 코퍼댐 120 : 외벽
122 : 수평 스티프너 130 : 문풀
140 : 이너헐 152 : 수직 스티프너
150 : 다이아프램 200 : 터릿
300 : 선체

Claims (5)

1. 부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조에 있어서,
   상기 코퍼댐은 터릿을 감싸도록 형성되되, 상기 코퍼댐의 외벽이 다각형의 평단면을 가지도록 형성되는
   부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코퍼댐은,
   상기 터릿이 위치하는 문풀의 이너헐과 상기 코퍼댐의 외벽 사이에 각각 연결되되, 외벽 및 이너헐 사이 공간을 따라 배치 간격을 유지하도록 설치된 복수개의 다이아프램을 더 포함하는
   부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 코퍼댐의 외벽은,
   상기 외벽의 평단면이 8각형으로 이루어지는
   부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 코퍼댐의 외벽의 내측면에는,
   외벽 높이 방향을 따라 배치 간격을 유지하는 복수개의 수평 스티프너가 설치되어 있는
   부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 부유식 해양 구조물의 선체와 상기 코퍼댐의 외벽 사이에서 일직선으로 결합된 메인 웹 트랜스버스 거더를 더 포함하는
   부유식 해양 구조물의 코퍼댐 구조.

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