KR20130134667A - 해양구조물의 예인저항 저감 부가물 및 이를 구비하는 해양구조물 - Google Patents

해양구조물의 예인저항 저감 부가물 및 이를 구비하는 해양구조물 Download PDF

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Abstract

예인저항을 저감하기 위한 형상을 구비하는 부가물로서 해양구조물에 부착 가능한 부가물이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물은 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 저항저감부 및 상기 저항저감부의 배면에 위치하는 제1결합부를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물을 포함한다.

Description

해양구조물의 예인저항 저감 부가물 및 이를 구비하는 해양구조물{Towing resistance reduction appendage for Offshore structure and Offshore structure including the same}
본 발명은 해양구조물의 예인저항 저감 부가물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예인저항을 저감하기 위한 형상을 구비하는 부가물로서 해양구조물에 부착 가능한 부가물에 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 해역으로 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.
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 해양구조물(300)은 도 1에 도시한 바와 같이, 수면에 잠기는 폰툰(330) 및 컬럼(320)의 형상이 해양구조물의 진행방향에 대해 수직인 형상을 지니고 있어 예인 시 수면 저항을 증가시켜, 예인 속도 감소 및 예인에 소비되는 시간 및 에너지가 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 종래의 해양구조물에 부가물을 부착하여 예인저항을 저감하고자 한다. 또한 해양구조물에 탈부착이 용이한 부가물을 제공하고자 한다. 이에 더불어 해양구조물의 부력을 증가시키고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 저항저감부; 및 상기 저항저감부의 배면에 형성되며 해양구조물의 폰툰 또는 컬럼의 전면에 결합하는 제1결합부; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
상기 저항저감부는 하부로 갈수록 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 이루는 각이 커지는 형상을 가지는 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
상기 제1결합부는, 상기 저항저감부의 배면에 위치하는 제1돌출부; 및 상기 제1돌출부의 일 측면 또는 양 측면에 위치하는 제1돌기; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
상기 제1결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 형성되어 상기 제1결합부와 결합하는 제1결합대응부를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 와류저감부; 및 상기 와류저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 결합하는 제2결합부; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
상기 제2결합부는 상기 와류저감부의 배면에 위치하는 제2돌출부 및 상기 제2돌출부의 일 측면 또는 양 측면에 위치하는 제2돌기를 포함하며, 상기 제2결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 형성되어 상기 제2결합부와 결합하는 제2결합대응부를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 시설물을 탑재하는 탑 사이드, 상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼, 및 상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰을 구비하는 해양구조물에 있어서, 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 저항저감부; 상기 저항저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 결합하는 제1결합부; 및 상기 제1결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 형성되어 상기 제1결합부와 결합하는 제1결합대응부; 를 포함하는 해양구조물이 제공될 수 있다.
진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 와류저감부; 상기 와류저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 결합하는 제2결합부; 및 상기 제2결합부와 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 형성되어 상기 제2결합부와 결합하는 제2결합대응부; 를 포함하는 해양구조물이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물은 수면에 잠기는 부분의 전방 형상에 앵글을 주어 예인시 수면 저항을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물은 수면에 잠기는 부분의 후방 형상에 앵글을 주어 예인시 와류 형성을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물은 부유시 안정감을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 해양구조물에 탈부착이 용이할 수 있다.
도 1은 종래의 해양구조물의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양구조물의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양구조물의 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
해양구조물(300)은 도 1에 도시한 바와 같이, 시설물을 탑재하는 탑 사이드(310), 탑 사이드(310)의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼(320), 및 컬럼(320)의 하단부에 결합되는 폰툰(330)을 구비한다. 폰툰(330)은 부력을 제공하고 부유시 안정감을 부여하며, 컬럼(320)은 부력을 제공함과 함께 탑 사이드(310)를 견고하게 지지한다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물(300)은 도 2에 도시한 바와 같이, 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 전방에 예인저항 저감 부가물(400)을 구비하거나 또는 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 후방에 예인저항 저감 부가물(500)을 구비할 수 있다. 이를 도 1에 도시된 해양구조물(300)과 비교하면, 진행방향, 즉 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 입사면의 내각의 크기가 달라진 점을 알 수 있다. 이에 대해 상세하게는 도 3에서 설시하기로 한다.
도 1에 도시한 종래의 해양구조물(300)은 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(320) 및 폰툰(330)이 수직한 방향으로 입사하고 있다. 이와 비교하여 도 2에 도시한 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물(300)은 예인선에 의해 예인되는 방향에 대해 컬럼(320) 및 폰툰(330)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 형상저항이 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 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 형상저항을 줄이고자 하는 것임을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400)은 도 3에 도시한 바와 같이, 컬럼(320)의 전면부에 부착되며, 형상이 진행 방향 축(a)에 대해 전방 측면(401)의 내각(θ1)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(a)에 대해 전방 측면(401)의 내각(θ1)이 예각을 이룬다는 것은 진행방향의 연장선(a)과 전방 측면(401)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ1)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 전방 측면(401)이라 함은 진행방향을 바라보되, 진행방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(500)은 도 3에 도시한 바와 같이, 컬럼(320)의 후면부에 부착되며, 형상이 진행 방향 축(a)에 대해 후방 측면(501)의 내각(θ2)이 예각을 이루는 것을 특징으로 할 수 있다. 진행 방향 축(a)에 대해 후방 측면(501)의 내각(θ2)이 예각을 이룬다는 것은 진행방향의 연장선(a)과 후방 측면(501)이 이루는 각 중 면의 내부에 생성되는 각(θ2)이 예각을 이룬다는 것을 뜻한다. 후방 측면(501)이라 함은 진행방향의 반대방향을 바라보되, 진행방향의 반대방향에 수직이 아닌 경사를 이루고 있는 면을 말한다.
도 3은 컬럼(320)의 전면 또는 후면에 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)이 부착된 것을 나타내고 있지만, 이에 한정하지 않고 폰툰(330)의 전면 또는 후면에 부착되는 것도 가능하다. 즉, 물에 잠기어 형상저항이 일어나는 곳에는 어느 곳이든 부착되어 수면저항을 저감할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 모서리 진 것뿐 만 아니라 모서리가 곡선으로 처리된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 도 4에 도시한 바와 같이, 저항저감부(100) 및 제1결합부(110)를 포함할 수 있다. 저항저감부(100)는 진행 방향 축에 대해 전방 측면(401)의 내각이 예각을 이루어 예인저항을 저감하기 위한 구성이다. 제1결합부(110)는 저항저감부(100)의 배면에 형성되며 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 전면에 결합하기 위한 결합형상 또는 결합부재 등을 포함한다. 도 4는 형상에 의한 결합을 나타내고 있지만, 이에 한정하지 않고 자석에 의하는 등 저항저감부(100)를 폰툰(330) 또는 컬럼(320)에 부착하기 위한 모든 부재를 포함한다.
제1결합부(110)는 제1돌출부(111) 및 제1돌기(112)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1돌출부(111)는 저항저감부(100)의 배면에 형성되며 돌출되는 방향 및 돌출부의 개수는 본 발명의 실시 예의 균등범위에 포함될 수 있다. 제1돌기(112)는 제1돌출부(111)의 일 측면 또는 양 측면에 형성되며 돌기의 방향 및 돌기의 개수는 본 발명의 실시 예의 균등범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 도 4에 도시한 바와 같이, 와류저감부(200) 및 제2결합부(210)를 포함할 수 있다. 와류저감부(200)는 진행 방향 축에 대해 후방 측면(501)의 내각이 예각을 이루어 예인저항을 저감하기 위한 구성이다. 유체의 흐름은 급격한 형상의 변화를 만나면 와류를 형성하고, 형성된 와류는 저항으로 작용하게 된다. 이를 방지하기 위해 와류저감부(200)는 비스듬한 면을 형성하게 된다. 제2결합부(210)는 와류저감부(200)의 배면에 형성되며 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 후면에 결합하기 위한 결합형상 또는 결합부재 등을 포함한다. 도 4는 형상에 의한 결합을 나타내고 있지만, 이에 한정하지 않고 자석에 의하는 등 와류저감부(200)를 폰툰(330) 또는 컬럼(320)에 부착하기 위한 모든 부재를 포함한다.
제2결합부(210)는 제2돌출부(211) 및 제2돌기(212)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2돌출부(211)는 와류저감부(200)의 배면에 형성되며 돌출되는 방향 및 돌출부의 개수는 본 발명의 실시 예의 균등범위에 포함될 수 있다. 제2돌기(212)는 제2돌출부(211)의 일 측면 또는 양 측면에 형성되며 돌기의 방향 및 돌기의 개수는 본 발명의 실시 예의 균등범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 도 4에 도시한 바와 같이, 제1결합대응부(120) 또는 제2결합대응부(220)를 포함할 수 있다. 제1결합대응부(120) 또는 제2결합대응부(220)는 제1결합부(110) 또는 제2결합부(210)와 결합할 수 있는 모든 부재를 포함한다. 제1결합대응부(120)는 제1결합부(110)가 제1돌출부(111) 및 제1돌기(112)를 구비하는 경우 이에 대응하는 형상을 구비한다. 즉, 제1돌출부(111)가 삽입될 수 있는 홈을 구비하며, 제1돌기(112)가 삽입될 수 있도록 홈의 측면에 또 다른 홈을 구비한다.
제2결합대응부(220)는 제2결합부(210)가 제2돌출부(211) 및 제2돌기(212)를 구비하는 경우 이에 대응하는 형상을 구비한다. 즉, 제2돌출부(211)가 삽입될 수 있는 홈을 구비하며, 제2돌기(212)가 삽입될 수 있도록 홈의 측면에 또 다른 홈을 구비한다.
제1결합대응부(120) 또는 제2결합대응부(220)는 컬럼(320) 또는 폰툰(330)의 일부로서 형성될 수도 있고, 별도의 부재로서 컬럼(320) 또는 폰툰(330)에 부착될 수도 있다. 즉, 제1결합부(110) 또는 제2결합부(210)에 결합할 수 있는 것이면 이에 포함된다 할 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 도 5에 도시한 바와 같이, 저항저감부(100)의 하부로 갈수록 진행 방향 축에 대해 전방 측면(401)의 내각이 이루는 각이 커지는 형상을 가지는 것을 포함한다. 저항저감부(100) 상부의 전방 측면(401)이 진행 방향 축(b)과 이루는 각(θ3)은 저항저감부(100) 하부의 전방 측면(401)이 진행 방향 축(b)과 이루는 각(θ4) 보다 더 작다. 또한 와류저감부(200)의 하부로 갈수록 진행 방향 축(b)에 대해 후방 측면(501)의 내각이 이루는 각이 커지는 형상을 가지는 것을 포함한다. 와류저감부(200) 상부의 후방 측면(501)이 진행 방향 축(b)과 이루는 각(θ5)은 와류저감부(200) 하부의 후방 측면(501)이 진행 방향 축(b)과 이루는 각(θ6) 보다 더 작다. 도 6에 도시한 바와 같이, 저항저감부(100) 또는 와류저감부(200)는 선박의 선수 또는 선미의 형상과 유사하게 하부로 갈수록 곡면이 완만해지면서 측면에서 봤을 때 c의 길이만큼 들어간 형상을 가지게 된다. 이러한 형상으로 인해 부력이 상승하는 효과를 가져오게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물 예인저항 저감 부가물(400, 500)은 도 7에 도시한 바와 같이, 컬럼(320)에 부착된 예인저항 저감 부가물은 수면에 걸치게 존재할 수 있다. 수면의 마찰저항을 최소로 하기 위함이다. 반면, 폰툰(330)에 부착된 예인저항 저감 부가물은 수면에 잠긴 채 존재한다. 폰툰(330)은 물에 잠긴 채 존재하기 때문이다. 뿐만 아니라, 폰툰(330)에 부착되는 예인저항 저감 부가물이 수면에 걸치게 존재하는 것도 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있을 것이다. 이 경우 컬럼(320)에는 예인저항 저감 부가물이 필요치 않을 수도 있다.
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: 저항저감부, 110: 제1결합부,
111: 제1돌출부, 112: 제1돌기,
120: 제1결합대응부, 200: 와류저감부,
210: 제2결합부, 211: 제2돌출부,
212: 제2돌기, 220: 제2결합대응부,
300: 해양구조물, 310: 탑 사이드,
320: 컬럼, 330: 폰툰,
400: 제1해양구조물 예인저항 저감 부가물,
401: 전방 측면,
500: 제2해양구조물 예인저항 저감 부가물,
501: 후방 측면,

Claims (8)

  1. 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 저항저감부; 및
    상기 저항저감부의 배면에 위치하며 해양구조물의 폰툰 또는 컬럼의 전면에 결합하는 제1결합부; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항저감부는 하부로 갈수록 진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 이루는 각이 커지는 형상을 가지는 예인저항 저감 부가물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1결합부는,
    상기 저항저감부의 배면에 위치하는 제1돌출부; 및
    상기 제1돌출부의 일 측면 또는 양 측면에 위치하는 제1돌기; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 형성되어 상기 제1결합부와 결합하는 제1결합대응부를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 와류저감부; 및
    상기 와류저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 결합하는 제2결합부; 를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2결합부는 상기 와류저감부의 배면에 위치하는 제2돌출부 및 상기 제2돌출부의 일 측면 또는 양 측면에 위치하는 제2돌기를 포함하며,
    상기 제2결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 형성되어 상기 제2결합부와 결합하는 제2결합대응부를 포함하는 해양구조물 예인저항 저감 부가물.
  7. 시설물을 탑재하는 탑 사이드, 상기 탑 사이드의 하부에서 수직한 방향으로 설치되는 한 개 이상의 컬럼, 및 상기 컬럼의 하단부에 결합되는 폰툰을 구비하는 해양구조물에 있어서,
    진행 방향 축에 대해 전방 측면의 내각이 예각을 이루는 저항저감부;
    상기 저항저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 결합하는 제1결합부; 및
    상기 제1결합부에 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 전면에 형성되어 상기 제1결합부와 결합하는 제1결합대응부; 를 포함하는 해양구조물.
  8. 제7항에 있어서,
    진행 방향 축에 대해 후방 측면의 내각이 예각을 이루는 와류저감부;
    상기 와류저감부의 배면에 형성되며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 결합하는 제2결합부; 및
    상기 제2결합부와 대응하는 형상을 구비하며 상기 폰툰 또는 상기 컬럼의 후면에 형성되어 상기 제2결합부와 결합하는 제2결합대응부; 를 포함하는 해양구조물.
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