KR20130128845A - 반잠수식 해양구조물 및 그 예인방법 - Google Patents

Abstract

예인저항을 저감하기 위한 형상을 구비하는 반잠수식 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 시설물을 탑재하는 탑 사이드, 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼, 및 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰을 구비하는 반잠수식 해양구조물에 있어서, 폰툰 또는 컬럼은 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양구조물을 포함한다.

Description

반잠수식 해양구조물 및 그 예인방법{Semi-Submersible Offshore Structure and method of wet towing}

본 발명은 반잠수식 해양구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예인저항을 저감하기 위한 형상을 구비하는 반잠수식 해양구조물에 관한 것이다.

부유식 해양구조물은 주로 석유 시추용으로 사용되어 왔으나, 최근에는 해상발전소, 유류 저장시설 등으로 그 이용이 확산되고 있다. 해양석유개발이 점점 깊은 수심으로 가면서 고정식 해양구조물은 건조비가 많이 들기 때문에 부유식 해양구조물이 필요하게 되었다. 석유 시추용 부유 구조물은 이동성과 고정성이 동시에 보장되어야 한다는 명제를 안고 있다. 다시 말해 시추에 실패했을 때는 즉시 다른 지역으로 이동이 가능해야 하고, 시추 중에는 시추파이프에 무리한 힘이 가해지지 않을 만큼의 고정성이 확보되어야 한다는 점이다. 즉, 부유된 상태로 바다에서 떠 있으면서 파도 등에 의한 움직임이 적은 설계가 필요하게 되었다. 따라서, 움직임이 적으면서 부유하는데 유리한 반잠수식 해양구조물이 등장하게 되었다.

반잠수식 해양구조물은 컬럼이 4개 또는 6개인 부유 구조물이며 각 컬럼을 연결하는 폰툰이라는 수평재가 부력을 만들어준다. 폰툰의 전부와 컬럼의 일부분이 잠긴 채로 운용되어 반잠수식 해양구조물이라 불리게 된다. 부력의 역할을 갖는 폰툰, 작업 공간으로 작용하는 상부 구조물인 탑 사이드, 및 그 사이에 연결되는 수 개의 컬럼이 있다.

반잠수식 해양구조물의 예인 방법으로는 운송 선박에 대형 해양구조물을 탑재해서 운송하는 Dry Towing 및 대형 해양구조물을 자체 부유해서 예인 보트에 연결하여 예인하는 Wet Towing이 있다. 하지만, 해양구조물이 대형화 됨에 따라서 조선소에서 건조한 대형 해양구조물을 운용 해역까지 운송하는 방법이 Dry Towing에서 Wet Towing으로 바뀌어가고 있다. 가장 큰 이유는 대형 해양구조물을 탑재할 수 있는 운송 선박의 용량 한계에 기인한다.

Wet Towing은 운용해역까지 오랜 기간이 소요되며, 장거리 예인과정에서 환경 조건에 의한 저항으로 예인 속도 증가에 어려움을 가진다. 특히 해양구조물의 수면 하부 형상은 예인 속도에 크게 영향을 미친다.

종래의 반잠수식 해양구조물은 도 2에 도시한 바와 같이, 수면에 잠기는 폰툰(300) 및 컬럼(200)의 형상이 해양구조물의 진행방향에 대해 수직인 형상을 지니고 있어 예인시 수면 저항을 증가시켜, 예인 속도 감소 및 예인에 소비되는 시간 및 에너지가 증가하는 문제가 있다.

또한 반잠수식 해양구조물은 수면에 부유하는 동안 높은 탑 사이드 장비로 인해 선박에 비해 안정성 확보의 어려움이 발생한다.

본 발명의 실시 예는 수면하부 형상의 변화를 통해 수면저항을 저감시키는 반잠수식 해양구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 탑 사이드와 폰툰의 상대적 크기 변경을 통해 부유시 안정감을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 예인선의 연결구성을 통해 수면저항을 저감하는 방향으로 반잠수식 해양구조물을 예인하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시설물을 탑재하는 탑 사이드, 상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼, 및 상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰을 구비하는 반잠수식 해양구조물에 있어서, 상기 컬럼 및 폰툰은 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

상기 컬럼 및 폰툰은 진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

상기 컬럼 및 폰툰의 형상은 진행방향에 대해 마름모, 육각형, 또는 팔각형 중 어느 하나의 다각형인 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

상기 탑 사이드의 외부 경계면은 상기 폰툰의 수직 연장면 상의 내부에 존재하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시설물을 탑재하는 탑 사이드, 상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향을 설치되는 한 개 이상의 컬럼, 상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰, 및 상기 컬럼 또는 폰툰에 분리 가능하도록 연결되는 한 개 이상의 예인선을 포함하는 반잠수식 해양구조물에 있어서,

상기 폰툰의 전방 측면과 진행방향 축의 내각이 예각을 이루도록 예인선을 연결하는 반잠수식 해양구조물의 예인방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 수면에 잠기는 부분의 전방 형상에 앵글을 주어 예인시 수면 저항을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 수면에 잠기는 부분의 후방 형상에 앵글을 주어 예인시 와류 형성을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 부유시 안정감을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 예인선의 연결구성을 통해 수면저항을 저감할 수 있다.

도 1은 종래의 반잠수식 해양구조물의 사시도이다.
도 2는 종래의 반잠수식 해양구조물의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 컬럼의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 폰툰의 단면도이다.
도 7 또는 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 컬럼 및 폰툰의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물의 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

반잠수식 해양구조물(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 시설물(400)을 탑재하는 탑 사이드(100), 탑 사이드(100)의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼(200), 및 컬럼(200)의 하단부에 결합되는 폰툰(300)을 구비한다. 폰툰(300)은 부력을 제공하고 부유시 안정감을 부여하며, 컬럼(200)은 부력을 제공함과 함께 탑 사이드(100)를 견고하게 지지한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물(20)은 도 3에 도시되어 있으며, 이를 도 1에 도시된 종래의 반잠수식 해양구조물(10)과 비교하면, 진행방향, 즉 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(210) 및 폰툰(310)의 입사면의 내각의 크기가 달라진 점을 알 수 있다. 이는 도 2와 도 4를 통해 비교하여 보면, 도 2에 도시된 종래의 반잠수식 해양구조물(10)의 저면도는 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(200) 및 폰툰(300)이 수직한 방향으로 입사하고 있다. 이에 비해 도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물(20)의 저면도는 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(210) 및 폰툰(310)이 비스듬히 경사진 방향으로 입사하고 있다. 이로 인하여 수면의 저항을 적게 받아 예인시 소모되는 시간 및 에너지를 저감할 수 있게 된다.

수면 저항은 저항체의 입사각에 따라 큰 차이를 보인다. 수면 저항에는 마찰저항과 형상 저항이 있다. 마찰저항이란 선체의 침수 면적에 평행으로 작용하는 응력 성분을 적분하여 얻은 힘의 선체운동방향의 힘을 말한다. 결국 물의 점성에 의한 마찰력으로 가장 큰 저항 성분으로 작용한다. 형상저항은 선체의 모양에 따라 다른 것으로 이를 줄이기 위해 진행방향에 경사진 면을 형성하게 된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 의한 반잠수식 해양구조물(20)은 형상저항을 줄이고자 하는 것임을 알 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 5에 도시한 바와 같이, 컬럼(210)의 형상이 진행 방향 축(a)에 대해 전방 측면(211)의 내각(θ1)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(a)에 대해 전방 측면(211)의 내각(θ1)이 예각을 이룬다는 것은 도 5에 도시한 실시 예와 같이, 진행방향의 연장선(a)과 전방 측면(211)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ1)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 전방 측면(211)이라 함은 진행방향을 바라보되, 진행방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 6에 도시한 바와 같이, 폰툰(310)의 형상이 진행 방향 축(b)에 대해 전방 측면(311)의 내각(θ3)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(b)에 대해 전방 측면(311)의 내각(θ3)이 예각을 이룬다는 것은 도 6에 도시한 실시 예와 같이, 진행방향의 연장선(b)과 전방 측면(311)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ3)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 전방 측면(311)이라 함은 진행방향을 바라보되, 진행방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 5에 도시한 바와 같이, 컬럼(210)의 형상이 진행 방향 축(a)에 대해 후방 측면(212)의 내각(θ2)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(a)에 대해 후방 측면(212)의 내각(θ2)이 예각을 이룬다는 것은 도 5에 도시한 실시 예와 같이, 진행방향의 연장선(a)과 후방 측면(212)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ2)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 후방 측면(212)이라 함은 진행방향의 반대방향을 바라보되, 진행방향의 반대방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 6에 도시한 바와 같이, 폰툰(310)의 형상이 진행 방향 축(b)에 대해 후방 측면(312)의 내각(θ4)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(b)에 대해 후방 측면(312)의 내각(θ4)이 예각을 이룬다는 것은 도 6에 도시한 실시 예와 같이, 진행방향의 연장선(b)과 후방 측면(312)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ4)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 후방 측면(312)이라 함은 진행방향의 반대방향을 바라보되, 진행방향의 반대방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 컬럼(210) 및 폰툰(310)의 형상이 진행방향에 대해 마름모인 것을 특징으로 할 수 있다. 마름모는 내각이 직각인 것에 한정되지 않으며, 모서리가 곡선으로 처리된 것을 포함한다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 컬럼(220, 230) 및 폰툰(320, 330)의 형상이 진행방향에 대해 육각형 또는 팔각형인 것을 특징으로 할 수 있다. 육각형 또는 팔각형은 정육각형 또는 정팔각형에 한정되지 않으며, 모서리가 곡선으로 처리된 것을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 컬럼(210)과 폰툰(310)의 형상이 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컬럼(210)의 형상은 육각형인 반면, 폰툰(310)의 형상은 마름모인 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 진행방향 축에 대해 수직인 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 육각형 또는 팔각형의 전방 또는 후방 모서리에 모를 딴 형상 등을 포함하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물은 도 9에 도시한 바와 같이, 탑 사이드(140)의 외부 경계면은 폰툰(340)의 수직 연장면 상의 내부에 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다. 폰툰(340)의 외부 경계면의 수직방향 연장면을 가상할 경우, 탑 사이드(140)의 외부 경계면이 그 내부에 존재하게 된다면, 그로 인하여 반잠수식 해양구조물의 부유 안정도는 매우 증가하게 된다. 장기간 해수 위에 부유하여야 하는 해양구조물에 부유 안정도의 증가는 매우 중요한 과제로서, 해수의 움직임 및 바람의 저항에 의해 해양구조물이 기울어질 경우에도 탑 사이드(140)의 외부 경계면이 폰툰(340)의 수직 연장면 상의 내부에 존재함으로써 유동을 최소화하여 안정적으로 부유할 수 있게 된다.

시설물을 탑재하는 탑 사이드(100), 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼(200), 및 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰(300)을 포함하는 반잠수식 해양구조물(10)에 컬럼(200) 또는 폰툰(300)에 분리 가능하도록 연결되는 한 개 이상의 예인선을 더 포함하여 반잠수식 해양구조물을 예인하는 예인방법에 있어서, 수면 저항을 줄이도록 예인하는 예인방법을 특징으로 할 수 있다. 즉, 한 개 이상의 예인선을 컬럼(200) 또는 폰툰(300)에 연결할 때 컬럼(200) 또는 폰툰(300)의 전방 측면과 진행방향 축의 내각이 예각을 이루도록 연결하는 방법을 특징으로 할 수 있다. 이로 인하여 종래의 반잠수식 해양구조물(10)을 수면 저항을 저감하는 방향으로 예인 할 수 있게 되며, 뿐만 아니라 본 발명의 실시 예에 따른 반잠수식 해양구조물(20) 역시 수면 저항을 저감하는 방향으로 예인 할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100, 110, 140: 탑 사이드, 200, 210, 220, 230, 240: 컬럼,
300, 310, 320, 330, 340: 폰툰, 400: 시설물,

Claims (5)

1. 시설물을 탑재하는 탑 사이드;
   상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼; 및
   상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰; 을 구비하는 반잠수식 해양구조물에 있어서,
   상기 컬럼 또는 폰툰은 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 반잠수식 해양구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컬럼 또는 폰툰은 진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 반잠수식 해양구조물.
3. 제 1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 컬럼 또는 폰툰의 단면 형상은 진행방향 축에 대해 마름모, 육각형, 또는 팔각형 중 어느 하나의 다각형인 반잠수식 해양구조물.
4. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탑 사이드의 외부 경계면은 상기 폰툰의 수직 연장면 상의 내부에 존재하는 반잠수식 해양구조물.
5. 시설물을 탑재하는 탑 사이드;
   상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼;
   상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰; 및
   상기 컬럼 또는 폰툰에 분리 가능하도록 연결되는 한 개 이상의 예인선을 포함하는 반잠수식 해양구조물에 있어서,
   상기 컬럼 또는 폰툰의 전방 측면과 진행방향 축의 내각이 예각을 이루도록 예인선을 연결하는 반잠수식 해양구조물의 예인방법.

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