KR20150028427A - 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 컬럼의 개수 증가에 따라 수선면적을 감소시킬 수 있다. 따라서 구조물의 고유주기를 증가시킴으로써 히브(heave) 운동성능을 향상시킬 수 있고, 횡방향 및 종방향 복원력을 확보할 수 있으며, 부가적인 폰툰의 설치에 의해 구조적인 강도를 증대시킬 수 있고, 부가적인 폰툰을 종방향으로 위치하도록 장착함과 아울러 유선형 등의 단면 형상을 가지도록 하여 이동속도(transit speed)를 향상시킬 수 있으며, 브레이스의 횡방향 설치에 의해 폰툰 사이의 구조적 강도를 유지할 수 있고, 컬럼에 브레이스를 설치함으로써 이동속도 저하를 방지할 수 있는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물은 양측에 종방향을 따라 각각 위치하도록 나란하게 설치되는 메인 폰툰; 상기 메인 폰툰 각각으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼; 상기 메인 컬럼에 의해 지지되는 상부 데크; 상기 상부 데크를 지지하도록 부가적으로 설치되는 부가 컬럼; 및 상기 부가 컬럼이 상방으로 연장되도록 설치되고, 종방향을 따라 위치하도록 설치되는 부가 폰툰을 포함한다.

Description

부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물{Semi-submersible structure with additional pontoon}
본 발명은 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 히브(heave) 운동성능을 향상시키고, 횡방향 및 종방향 복원력을 확보할 수 있도록 구성된 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 반잠수식 해양 구조물(semi-submersible structure)은 해저에 매장된 원유와 가스를 시추하는 시추 설비로 사용되고, 세미 리그(semi-rig)라고도 하는데, 대개 부력을 형성하는 폰툰(pontoon)과, 폰툰의 상부에 설치됨과 아울러 중앙부에 시추 작업이 가능하도록 문풀(moonpool)이 형성되는 메인데크(main deck)와, 푼툰과 메인데크를 연결하는 다수의 컬럼(column)을 포함하고, 문풀의 상부에 데릭(derrick)이 설치된다.
반잠수식 해양 구조물은 동적위치제어시스템(Dynamic Positioning System, DPS)에 의해 자신의 위치를 유지하고, 시추 작업시 높은 안정성을 제공하며, 깊고 거친 바다에서도 시추 작업을 가능하게 하는 장점을 가진다.
이러한 반잠수식 해양 구조물은 모든 장비들이 탑재된 상태에서 안정적으로 부유하도록 설계되어야 하는데, 이를 위한 종래 기술로서, 한국공개특허 제10-2010-0090991호의 히브 댐퍼를 갖춘 반잠수식 해상 구조물이 개시된 바 있다. 이는 해상에서 부유된 채 사용되는 반잠수식 해상 구조물로서, 하부에 위치되는 구조물인 한 쌍의 폰툰과; 상기 폰툰 상에 세워지는 복수의 기둥과; 복수의 상기 기둥에 의해 지지되는 상부 갑판과; 상기 폰툰의 주위에 돌출되도록 설치되어, 상기 반잠수식 해상 구조물의 상하방향 움직임을 감소시키기 위한 히브 댐퍼를 포함하고, 한 쌍의 상기 폰툰 사이에는 이들 폰툰을 서로 연결하여 보강하기 위한 연결부가 설치된다.
이와 같은 종래의 반잠수식 해양 구조물은 히브 방향의 운동응답이 매우 중요하며, 그와 동시에 횡방향 및 종방향 복원력을 확보해야 하고, 실제 해역에서 요구되는 최소 복원성 관련 기준을 만족시켜야 하며, 구조적인 강도를 확보할 수 있어야 한다. 또한 최근에는 반잠수식 해양 구조물은 추가적으로 이동 속도(tansit speed)를 향상시킬 수 있는 설계가 요구된다.
이와 관련하여 반잠수식 해양 구조물은 운동성능 관점에서 4-컬럼(column)을 대체하여 6-컬럼(column)으로 구성할 경우, 상부데크에 작용하는 하중을 분산시킴으로써 전체 컬럼의 수선면적을 감소시키는 것이 가능하다. 그럼으로써 구조물의 히브(Heave) 고유주기를 작업 해역의 고유주기 크게 만들수 있다. 이 때, 1개의 컬럼이 차지하는 단면적이 감소하는 대신, 횡복원력의 경우 컬럼의 개수가 3개로 증가하게 됨으로써 복원력 확보에 문제가 없으나, 최외각에 위치하는 컬럼의 단면적 감소로 인해 종방향 복원력이 감소되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히브(heave) 운동성능을 향상시키고, 횡방향 및 종방향 복원력을 확보하며, 구조적인 강도를 증대시키고, 이동속도(transit speed) 저하를 방지하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 반잠수식 해양 구조물에 있어서, 양측에 종방향을 따라 각각 위치하도록 나란하게 설치되는 메인 폰툰; 상기 메인 폰툰 각각으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼; 상기 메인 컬럼에 의해 지지되는 상부 데크; 상기 상부 데크를 지지하도록 부가적으로 설치되는 부가 컬럼; 및 상기 부가 컬럼이 상방으로 연장되도록 설치되고, 종방향을 따라 위치하도록 설치되는 부가 폰툰을 포함하는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물이 제공된다.
상기 부가 폰툰은 상기 메인 폰툰 사이에 설치될 수 있다.
상기 부가 폰툰은 종방향을 따라 다수로 배열되도록 설치될 수 있다.
상기 부가 폰툰은 평단면이 유선형이거나 마름모 형상을 가질 수 있다.
상기 메인 컬럼은 6개로 이루어지고, 상기 부가 컬럼은 2개로 이루어질 수 있다.
상기 메인 컬럼과 상기 부가 컬럼을 연결시키는 브레이스를 더 포함할 수 있다.
상기 브레이스는 상기 부가 컬럼을 매개로 하여, 그 양측에 각각 위치하는 상기 메인 컬럼을 횡방향으로 연결시키도록 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 반잠수식 해양 구조물에 있어서, 메인 폰툰; 상기 메인 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼; 및 상기 메인 컬럼에 의해 지지되는 상부 데크를 포함하고, 상기 상부 데크를 지지하도록 부가 컬럼이 부가적으로 설치되고, 상기 부가 컬럼이 종방향을 따라 위치하도록 설치되는 부가 폰툰에 상방으로 연장되도록 설치되는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물이 제공된다.
본 발명에 따르면, 컬럼의 개수를 증가시킴에 따라 상부데크를 지지하는 구조물의 개수가 늘어나는 효과를 얻게 된다. 이 때 각각의 컬럼에 작용하는 하중의 크기가 줄어들게 되고, 컬럼 각각의 사이즈는 줄어들게 된다. 따라서 컬럼의 개수가 증가하더라도, 전체 수선면적을 감소시키는 것이 가능하며, 히브(Heave) 운동성능을 향상시킬 수 있다. 또한 횡방향 및 종방향 복원력을 확보할 수 있으며, 부가적인 폰툰의 설치에 의해 구조적인 강도를 증대시킬 수 있고, 부가적인 폰툰을 종방향으로 위치하도록 장착함과 아울러 유선형 등의 단면 형상을 가지도록 하여 이동속도(transit speed)를 향상시킬 수 있으며, 브레이스의 횡방향 설치에 의해 폰툰 사이의 구조적 강도를 유지할 수 있고, 컬럼에 브레이스를 설치함으로써 이동속도 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에서 부가 폰툰을 도시한 평단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물에서 부가 폰툰의 다른 예를 도시한 평단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물을 도시한 사시도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(100)은 메인 폰툰(main pontoon; 110), 메인 폰툰(110)으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼(main column; 120) 그리고 메인 컬럼(120)에 의해 지지되는 상부 데크(upper deck; 130)를 포함하되, 상부 데크(130)를 지지하도록 부가 컬럼(140)이 부가적으로 설치되고, 부가 컬럼(140)이 종방향을 따라 위치하도록 설치되는 부가 폰툰(150)에 상방으로 연장되도록 설치된다.
메인 폰툰(110)은 부력을 발생시키도록 하고, 일례로 한 쌍으로 이루어져서 양측에 종방향을 따라 각각 위치하도록 나란하게 설치될 수 있다.
메인 컬럼(120)은 메인 폰툰(110) 각각으로부터 상방으로 연장되도록 수직되게 설치된다.
상부 데크(130)는 메인 컬럼(120)과 부가 컬럼(140)에 의해 지지되도록 메인 컬럼(120)과 부가 컬럼(140) 상에 설치될 수 있고, 작업을 위한 공간을 제공하며, 시추를 위한 문풀(moon pool; 미도시)이 마련될 수 있고, 문풀의 상부에 데릭(derrick; 미도시)이 설치될 수 있고, 그 밖에 거주구 등의 각종 시설물이나 장비 또는 자재가 설치될 수 있다.
부가 컬럼(140)은 상부 데크(130)를 지지하도록 부가적으로 설치되고, 본 실시예에서처럼 다수, 예컨대 2개로 이루어지되, 각각은 메인 컬럼(120)과 함께 횡방향으로 배열될 수 있다. 한편 반잠수식 해양 구조물(100)은 히브(heave) 운동성능을 향상시킴과 아울러 횡방향 및 종방향 복원력을 확보하도록 컬럼 개수를 늘리기 위하여, 6개의 메인 컬럼(120)과 함께 2개의 부가 컬럼(140)이 부가적으로 설치됨으로써 8-컬럼으로 구성될 수 있다.
부가 폰툰(150)은 부력을 부가적으로 제공하도록 하고, 부가 컬럼(140)이 상방으로 연장되도록 설치되며, 종방향을 따라 위치하도록 설치된다. 또한 부가 폰툰(150)은 본 실시예에서처럼 양측에 종방향으로 각각 위치하는 메인 폰툰(110) 사이에 설치될 수 있고, 종방향을 따라 다수로 배열되도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서 부가 폰툰(150)은 2개가 종방향으로 일렬로 배열됨을 나타내며, 이에 한하지 않고 설계 및 필요에 따라 다양한 개수로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 부가 폰툰(150)은 평단면이 유선형일 수 있으며, 이로 인해 이동시 해수와의 저항을 감소시키도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 부가 폰툰(160)은 다른 예로서 평단면이 마름모 형상을 가질 수 있다. 따라서 이동시 해수와의 저항을 감소시키도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물을 도시한 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(200)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(100)과 마찬가지로, 메인 폰툰(210), 메인 컬럼(220), 상부 데크(230), 부가 컬럼(240) 및 부가 폰툰(250)을 포함하되, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(100)과 달리, 메인 컬럼(220)과 부가 컬럼(250)을 서로 연결시키는 브레이스(brace; 270)를 더 포함할 수 있다.
브레이스(270)는 H빔, I빔, 각재, 관부재, 바(bar) 등을 비롯하여 다양한 보강부재로 이루어질 수 있고, 예컨대 횡방향으로 서로 배열되는 메인 컬럼(220)과 부가 컬럼(240)에 양단이 각각 고정됨으로써 횡방향으로 설치될 수 있다. 또한 브레이스(270)는 메인 컬럼(220)과 부가 컬럼(240)에 양단이 각각 고정되되, 본 실시예에서처럼 부가 컬럼(240)을 매개로 하여 그 양측에 각각 위치하는 메인 컬럼(220)을 횡방향으로 연결시키도록 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물의 작용을 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(100)에 따르면, 메인 컬럼(120)과 함께 부가 컬럼(140)의 설치로 인해, 컬럼 개수를 증가, 예컨대 8-컬럼으로 구성되도록 함으로써 반잠수식 해양 구조물(100)의 히브(heave) 운동성능을 향상시킬 수 있고, 횡방향 복원력 뿐만 아니라 종방향 복원력을 확보하도록 한다.
또한 부가 컬럼(140)의 설치로 인해 부가 폰툰(150)을 추가적으로 설치하는데, 이때 부가 폰툰(150)이 횡방향을 따라 위치하도록 설치됨을 회피하여 종방향을 따라 위치하도록 설치되고, 유선형 등의 단면 형상을 가지도록 함으로써 반잠수식 해양 구조물(100)의 이동속도(transit speed)를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 작업 해역으로 이동하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물(200)에서와 같이, 브레이스(270)의 추가 설치로 인해 폰툰, 즉 메인 폰툰(210)과 부가 폰툰(250) 사이의 구조적 강도를 유지할 수 있고, 이러한 브레이스(270)가 폰툰이 아닌 컬럼, 즉 메인 컬럼(220)과 부가 컬럼(240)을 연결하는 위치에 설치됨으로써 이동시 브레이스(270)에 의한 해수와의 저항을 유발하지 않도록 하여 이동속도 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110,210 : 메인 폰툰 120,220 : 메인 컬럼
130,230 : 상부 데크 140,240 : 부가 컬럼
150,160,250 : 부가 폰툰 270 : 브레이스

Claims (10)

  1. 반잠수식 해양 구조물에 있어서,
    양측에 종방향을 따라 각각 위치하도록 나란하게 설치되는 메인 폰툰;
    상기 메인 폰툰 각각으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼;
    상기 메인 컬럼에 의해 지지되는 상부 데크;
    상기 상부 데크를 지지하도록 부가적으로 설치되는 부가 컬럼; 및
    상기 부가 컬럼이 상방으로 연장되도록 설치되는 부가 폰툰을 포함하는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부가 폰툰은,
    상기 메인 폰툰 사이에 설치되는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 부가 폰툰은,
    종방향을 따라 다수로 배열되도록 설치되는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부가 폰툰은,
    평단면이 유선형이거나 마름모 형상을 가지는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 컬럼은 6개로 이루어지고,
    상기 부가 컬럼은 2개로 이루어지는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 메인 컬럼과 상기 부가 컬럼을 연결시키는 브레이스를 더 포함하는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 브레이스는,
    상기 부가 컬럼을 매개로 하여, 그 양측에 각각 위치하는 상기 메인 컬럼을 횡방향으로 연결시키도록 설치되는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  8. 반잠수식 해양 구조물에 있어서,
    메인 폰툰;
    상기 메인 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 설치되는 메인 컬럼; 및
    상기 메인 컬럼에 의해 지지되는 상부 데크를 포함하고,
    상기 상부 데크를 지지하도록 부가 컬럼이 부가적으로 설치되고, 상기 부가 컬럼이 종방향을 따라 위치하도록 설치되는 부가 폰툰에 상방으로 연장되도록 설치되는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 부가 폰툰은,
    평단면이 유선형이거나 마름모 형상을 가지는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 메인 컬럼과 상기 부가 컬럼을 연결시키는 브레이스를 더 포함하는 부가 폰툰을 가지는 반잠수식 해양 구조물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111907653A (zh) * 2020-08-18 2020-11-10 上海交通大学 海上浮式风机与养殖网箱的集成互补系统

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