KR20140028261A - 데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템 - Google Patents

데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 데크 박스 상하 이동 타입 시추선은 작업 도중 기상상태가 악화 되면, 흘수는 같게 유지한 상태에서 기계적인 방식으로 데크 박스 자체를 이동하기 때문에 안정적인 조작을 빠른 시간 안에 완료할 수 있음은 물론, 데크 박스 이동 구간 사이에서는 별도의 발라스팅(ballasting) 없이 작업 구역(Drill Floor)의 레벨(level)을 조정할 수 있어 작업성 향상을 가져올 수도 있다.

Description

데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템{DECK BOX MOVING TYPE DRILLING RIG AND AIR GAP ADJUSTING SYSTEM}
본 발명은 데크 박스 이동을 이용한 에어 갭 조정에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 칼럼에 대하여 데크 박스를 상하로 이동하는 구조를 채택하여 안전성을 충분히 확보한 상태에서 요구 시간 내에 데크 박스를 요구 위치로 이동시킬 수 있는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템에 관한 것이다.
육상에서 채굴 가능한 천연 자원의 고갈에 따라 해양에서의 천연 자원의 채굴 및 생산에 많은 관심이 집중되었다.
조류, 바람 그리고 파도 등 다양한 환경조건이 공존하는 해양에서 자원을 채굴하기 위해서는 이러한 환경조건을 이겨낼 수 있는 해양구조물이 필요하다.
해양에서의 천연 자원의 채굴도 연안에서 시작되어 점차 대 수심으로 이동함에 따라서 고정식 해양구조물(Jacket Platform)에서 부유식 해양구조물로 발전하게 되었다.
이를 위하여 FPSO, TLP, Spar, 반잠수식 해양설비(Semi- Submersible)와 같은 다양한 부유식 해양 구조물이 지금까지 개발되어 왔으며, 실제 해저 유전에 투입되어 원유, 천연가스 및 초경질유 (컨덴세이트) 등을 생산하고 있다.
해저 유전에서 원유, 천연가스, 초경질유 (컨덴세이트) 및 하이드레이트를 생산할 수 있는 부유식 해양구조물에는 크게 선박과 반잠수식 해양구조물의 두 가지가 주로 사용되고 있다.
여기서, 반잠수식 리그 선(Semi-submersible Rig)은 다른 예인선에 의해서 또는 자체 추진 장치로 항해하여 해상에서 시추 작업을 하는 것으로, 극한 지역의 시추 작업을 위해서 널리 사용되는 해양 구조물이다.
도 1은 일반적인 반잠수식 리그 선의 형태를 나타내는 도면이다.
반잠수식 리그 선(1)은 폰툰(Pontoon; 2) 위에 복수의 칼럼(Column; 3)을 세우고, 이 칼럼(3) 위에 상부 데크 박스(4)를 얹은 다음, 그 위에 시추설비(5)를 설치하여 구성된다.
이러한 반잠수식 리그 선(1)은 폰툰(2)과 칼럼(3)에 위치한 다수의 밸러스트 탱크 내에 적정 양의 해수를 밸러스트 수로서 밸러스팅(Ballasting) 또는 디밸러스팅(Deballasting) 하여 선박의 자세를 유지한다.
이러한 반잠수식 리그의 안전한 항해를 위해서는 충분한 복원력과 적당한 흘수가 필요하다. 특히, 작업중인 상태에서 태풍과 같은 악천후의 해상 상태를 만날 경우에는 충분한 에어갭(Air Gap : 해수면과 데크박스(Deck Box) 하부 사이의 거리)을 확보하기 위해 흘수를 낮춰 안전 흘수(Survival Draft) 상태로 조정을 해야만 한다.
도 2는 종래 반잠수식 리그 선의 흘수 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래 반잠수식 리그 선(1)에서는 NMA(Norwegian Maritime Authority), DNV의 규정 및 안전상 악천후의 해상 상태에서 작업 흘수(Operation Draft)에서 안전 흘수(Survival Draft)로 흘수 조정을 한다. 여기서, 안전 흘수는 작업 흘수 보다 낮은 흘수로, 해수면과 데크 박스(4) 간의 거리, 에어 갭(Air Gap)을 충분하게 확보하기 위한 흘수이다.
NMA, DNV의 특정 규정의 경우, 해당 안전 흘수와 작업 흘수 간의 이동을 3시간 안에 완료하도록 하는 규정을 요구하고 있기 때문에, 종래에는 그 특정 규정을 만족하는 고출력의 밸라스팅 펌프를 설치해야하는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 밸라스팅 시스템만으로 흘수 조정을 하나, 반잠수식 해양구조물의 특성상 낮은 GM을 갖게 되며, 반잠수식 해양구조물 전체를 상하 이동시켜야 하므로 안정성을 유지하면서 3시간 요구조건을 만족하여야 하기에 흘수 조정에 상당한 주의를 요하며, 조정 중 많은 위험 요소가 발생할 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작업 상태와 안전 상태 간의 에어 갭(Air Gap) 변경을 기계적 방식을 통해서 데크 박스(Deck Box) 자체만을 상하로 이동시킴으로써, 안정성을 충분히 확보한 상태에서 요구 시간 내에 데크 박스를 적정 위치로 조종할 수 있는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 데크 박스 상하 이동 타입 시추선은 폰툰 상부에 설치되는 칼럼, 상기 칼럼에 지지되는 데크 박스, 및 에어 갭 조정시 상기 데크 박스를 상하로 이동하는 데크 박스 이동유닛을 구비하고, 상기 데크 박스 이동 유닛은 상기 데크 박스를 상하로 이동하도록 구성된다.
상기 데크 박스 이동유닛의 일예로는, 상기 데크 박스에 설치되는 피니언(Pinion), 상기 피니언과 치합하도록 상기 칼럼에 형성되는 래크(Rack), 및 상기 피니언을 회전시킬 수 있도록 상기 피니언과 연결되는 피니언 구동부를 구비한다.
상기 데크 박스의 양측 면에는 칼럼 삽입부가 형성되고, 상기 칼럼 삽입부에는 상기 칼럼의 상단부가 삽입되는 구성이다.
상기 칼럼 삽입부 내측 데크박스에는 상기 피니언이 설치되며, 상기 칼럼 삽입부 안에 위치하는 상기 칼럼의 상단부 양 측면에는 상기 래크가 형성되는 구성이다.
상기 데크 박스 이동 유닛의 다른 예로는, 상기 칼럼에 고정되는 잭 하우징(Jack Housing); 상기 잭 하우징에 설치되어 승강하는 유압 실린더(Hydraulic Cylinder); 상기 유압 실린더의 상부에 설치되어 상기 유압 실린더에 의해서 승강 가능하게 설치되며, 상기 데크 박스에 고정되는 프레임; 및 상기 프레임의 승강을 가이드 하도록 상기 잭 하우징의 센터에 직립하는 가이드 레그(Guide Leg);로 구성된다.
상기 데크 박스의 하강 위치를 제한하기 위하여 상기 칼럼에 스토퍼 구조물이 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템은 폰툰 상부에 직립 설치된 칼럼에 대하여 데크 박스를 상하로 이동 가능하게 설치하여, 상기 데크 박스를 상하로 움직여서 작업 상태와 안전 상태 간의 에어 갭 변경을 수행함으로써, 안정성을 확보한 상태에서 요구시간 내에 에어 갭 조정을 완료할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 작업 도중 기상상태가 악화 되면, 기계적인 방식으로 데크 박스 자체를 이동하기 때문에 안정적인 조작을 빠른 시간 안에 완료할 수 있음은 물론, 데크 박스 이동 구간 사이에서는 별도의 발라스팅(ballasting) 없이 작업 구역(Drill Floor)의 레벨(level)을 조정할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 반잠수식 리그 선의 형태를 나타내는 도면
도 2는 종래 반잠수식 리그 선의 흘수 조정을 설명하기 위한 도면
도 3a, 3b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 측면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 평면도
도 5는 도 4의 A부분 확대 사시도
도 6은 도 5의 정면도
도 7a, 7b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 측면도
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선에 있어서 데크 박스 이동 유닛을 보인 측면 구성도
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 평면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3a, 3b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 측면도, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 평면도, 도 5는 도 4의 A부분 확대 사시도 그리고, 도 6은 도 5의 정면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선(100)은 폰툰(110)과, 폰툰(110) 상부에 설치되는 칼럼(120)과, 상기 칼럼(120)에 지지되는 데크 박스(130)와, 에어 갭(Air Gap) 조정시 상기 데크 박스(130)를 상하로 이동하는 데크 박스 이동유닛(140)을 구비하고, 상기 데크 박스 이동유닛(140)으로 상기 데크 박스(130)를 상하로 이동하도록 구성된다.
상기 데크 박스(130)의 하강 위치를 제한하기 위하여 상기 칼럼(120)에 스토퍼 구조물(150)이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 데크 박스(130)의 양측 면에는 칼럼 삽입부(131)가 형성되고, 상기 칼럼 삽입부(131)에는 상기 칼럼(120)의 상단부가 삽입되는 구성이다.
상기 데크 박스 이동 유닛(140)은 상기 데크 박스(130)에 설치되는 피니언(141)과, 상기 피니언(141)과 치합(이맞물림)하도록 상기 칼럼(120)에 형성되는 래크(142)와, 상기 피니언(141)을 회전시킬 수 있도록 상기 피니언(141)과 연결되는 피니언 구동부(143)를 구비한다.
상기 칼럼 삽입부(131) 내측 데크박스에는 상기 피니언(141)이 설치되며, 상기 칼럼 삽입부(131) 안에 위치하는 상기 칼럼(120)의 상단부 양 측면에는 상기 래크(142)가 형성되는 구성이다.
상기 데크 박스(130)의 하강 위치를 제한하기 위하여 상기 칼럼(120)에 스토퍼 구조물(150)이 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선(100) 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템의 작용을 설명한다.
우선, 에어 갭 조정에 앞서 선박의 안정성에 대하여 간략하게 설명하면, 선박의 안정성이란 화물의 이동성이나 파도에 의해 평행상태가 깨져서 선박이 기울어졌을 때 전복되지 않고 원래의 평형상태로 돌아가려는 성질을 말하며, 평형상태로 복원하려는 힘이 복원력이다. 복원력의 크기는 선박이 기울어졌을 때 배에 작용하는 중력과 부력의 작용점 이동으로 발생하는 모멘트의 크기로 판별할 수 있다. 선박의 복원력은 무게중심 위치와, 부력중심 위치, 경사각도로 표시될 수 있고, 경사각도에 따라 복원력은 변화게 된다. 복원력이 양인 경우에 선박이 안정하다고 하고, 복원력이 음이 되면 선박이 전복하게 되므로 이를 불안정하다고 한다. 선박이 잔잔한 물에 떠 있을 때, 초기 경사에 대해 제자리로 돌아가려고 하는 성질을 정적 안정성이라 하며, 파도 중에서 배가 바람과 동요로 인해 기울어졌을 때 전복하지 않고 제자리로 돌아갈 수 있는 성질을 동적 안정성이라 한다. 선박의 경사각도가 어느 정도 기울어질 때까지 복원력이 증가하다가 감소하여 복원력이 음이 되는 각도가 나타나게 되는데, 이때의 접선이 경사각도 57.3(1라디안)과 만나는 점을 초기 복원 팔(GM)이라고 정의하며 이것이 배의 초기 복원력을 평가하는 기준이 된다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템은 상기 데크 박스 이동유닛(140)으로 상기 데크 박스(130)를 상하로 이동하여 안정성을 충분히 확보한 상태에서 요구 시간 내에 데크 박스를 적정 위치로 조종할 수 있다.
데크 박스 이동 유닛(140)을 이용한 데크 박스(130)를 상하로 이동하는 작동을 살펴보면, 피니언 구동부(143)가 구동하여 상기 피니언(141)을 회전시키면, 상기 피니언(141)이 래크(142)와 치합되어 있으므로, 데크 박스(130)가 상하로 이동한다.
이와 같이 NMA, DNV의 규정 및 안전상 악천후의 해상 상태에서는, 데크박스를 도 3a의 작업상태의 위치(Operation Condition)에서 도 3b의 안전 상태의 위치(Survival Condition)로 조정을 한다.
따라서 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템은 폰툰(110) 상부에 직립 설치된 칼럼(120)에 대하여 데크 박스(130)를 상하로 이동 가능하게 설치하여, 상기 데크 박스(130)를 상하로 움직여서 작업 상태와 안전 상태 간의 에어 갭 변경을 수행함으로써, 안정성을 확보한 상태에서 요구시간 내에 에어 갭 조정을 완료할 수 있다.
한편, 도 7a, 7b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 측면도, 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선에 있어서 데크 박스 이동 유닛을 보인 측면 구성도 그리고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선을 보인 평면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선(200)은 폰툰(210)과, 폰툰(210) 상부에 설치되는 칼럼(220)과, 상기 칼럼(220)에 지지되는 데크 박스(230)와, 에어 갭 조정시 상기 데크 박스(230)를 상하로 이동하는 데크 박스 이동유닛(240)을 구비하고, 상기 데크 박스 이동 유닛은 상기 데크 박스를 상하로 이동하도록 구성된다.
도 8을 참조하면, 상기 데크 박스 이동 유닛(240)은 유압을 이용하는 하이드롤릭 잭으로서, 상기 칼럼(220)에 고정되는 잭 하우징(241); 상기 잭 하우징(241)에 설치되어 승강하는 유압 실린더(242); 상기 유압 실린더(242)의 상부에 설치되어 상기 유압 실린더(242)에 의해서 승강 가능하게 설치되며, 상기 데크 박스(230)에 고정되는 프레임(243); 상기 프레임(243)의 승강을 가이드 하도록 상기 잭 하우징(241)의 센터에 직립하는 가이드 레그(244);로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동 타입 시추선(200) 및 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템은 상기 데크 박스 이동 유닛(240)으로 상기 데크 박스(130)를 상하로 이동하여 안정성을 충분히 확보한 상태에서 요구 시간 내에 데크 박스를 적정 위치로 조종할 수 있다.
데크 박스 이동 유닛(240)을 이용한 데크 박스(230)를 상하로 이동하는 작동을 살펴보면, 프레임(243)에 가이드 레그(244)가 결합되고, 프레임(243)은 유압 실린더(242)에 의해서 상하로 이동하도록 구성되어 있으므로, 데크 박스(130)가 상하로 이동한다. 이와 같이 NMA, DNV의 규정 및 안전상 악천후의 해상 상태에서는, 도 7a의 작업 상태의 위치(Operation Condition)에서 도 7b의 안전 상태의 위치(Survival Condition)로 에어 갭 조정을 한다.
따라서 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템은 폰툰(210) 상부에 직립 설치된 칼럼(220)에 대하여 데크 박스(230)를 상하로 이동 가능하게 설치하여, 상기 데크 박스(230)를 상하로 움직여서 작업 상태와 안전 상태 간의 에어 갭 변경을 수행함으로써, 안정성을 확보한 상태에서 요구시간 내에 에어 갭 조정을 완료할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 작업 도중 기상상태가 악화 되면, 기계적인 방식으로 데크 박스 자체를 이동하기 때문에 안정적인 조작을 빠른 시간 안에 완료할 수 있음은 물론, 데크 박스 이동 구간 사이에서는 별도의 발라스팅(ballasting) 없이 작업 구역(Drill Floor)의 레벨(level)을 조정할 수 있어 작업성 향상을 가져올 수도 있다.
100: 데크 박스 상하 이동 타입 시추선
110: 폰툰
120: 칼럼
130: 데크 박스
131: 칼럼 삽입부
140: 데크 박스 이동유닛
141: 피니언
142: 래크
143: 피니언 구동부
150: 스토퍼
200: 데크 박스 상하 이동 타입 시추선
210: 폰툰
220: 칼럼
230: 데크 박스
240: 데크 박스 이동유닛
241: 잭 하우징
242: 유압 실린더
243: 프레임
244: 가이드 레그

Claims (8)

  1. 폰툰 상부에 설치되는 칼럼;
    상기 칼럼에 지지되는 데크 박스; 및
    에어 갭(Air Gap) 조정시 상기 데크 박스를 상하로 이동하는 데크 박스 이동유닛;을 포함하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데크 박스 이동유닛은 상기 데크 박스를 상하로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데크 박스 이동 유닛은
    상기 데크 박스에 설치되는 피니언(Pinion);
    상기 피니언과 치합하도록 상기 칼럼에 형성되는 래크(Rack);
    상기 피니언을 회전시킬 수 있도록 상기 피니언과 연결되는 피니언 구동부;를 포함하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 데크 박스의 양측 면에는 칼럼 삽입부가 형성되고, 상기 칼럼 삽입부에는 상기 칼럼의 상단부가 삽입되는 구성인 것을 특징으로 하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 칼럼 삽입부 내측 데크박스에는 상기 피니언이 설치되며, 상기 칼럼 삽입부 안에 위치하는 상기 칼럼의 상단부 양 측면에는 상기 래크가 형성되는 구성인 것을 특징으로 하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데크 박스 이동 유닛은,
    상기 칼럼에 고정되는 잭 하우징;
    상기 잭 하우징에 설치되어 승강하는 유압 실린더;
    상기 유압 실린더의 상부에 설치되어 상기 유압 실린더에 의해서 승강 가능하게 설치되며, 상기 데크 박스에 고정되는 프레임;
    상기 프레임의 승강을 가이드 하도록 상기 잭 하우징의 센터에 직립하는 가이드 레그;로 구성되는 것을 특징으로 하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데크 박스의 하강 위치를 제한하기 위하여 상기 칼럼에 스토퍼 구조물이 설치되는 것을 특징으로 하는 데크 박스 상하 이동 타입 시추선.
  8. 폰툰 상부에 직립 설치된 칼럼에 대하여 데크 박스를 상하로 이동 가능하게 설치하여, 상기 데크 박스를 상하로 움직여서 작업 상태와 안전 상태 간의 에어 갭변경을 수행함으로써, 안정성을 확보한 상태에서 요구시간 내에 에어 갭 조정을 완료할 수 있는 데크 박스 상하 이동을 이용한 에어 갭 조정시스템.
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