KR20150034920A

KR20150034920A - 부력조절시스템

Info

Publication number: KR20150034920A
Application number: KR20130114887A
Authority: KR
Inventors: 류승걸
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-06
Also published as: KR101581226B1

Abstract

부력조절시스템이 제공된다. 상기 부력조절시스템은, 선체의 외부에 장착되는 결합 장치 및 결합 장치에 탈착 및 부착이 가능한 부력 장치를 포함하되, 부력 장치는 부력 장치의 부력량을 조절하는 부력챔버와, 부력챔버의 이동을 가능하게 하는 이동 유닛을 포함할 수 있다.

Description

부력조절시스템{SYSTEM FOR BUOYANCY CONTROL}

본 발명은 부력조절시스템에 관한 것이다.

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 부유식 원유생산저장하역설비로서, 해양 플랜트(Plant)나 드릴쉽(Drillship)에서 뽑아낸 원유를 정제 및 저장하여, 셔틀 탱커(Shuttle Tanker)나 기타 이송 장소에 하역하는 특수선박이다. 저장 능력에 따라 100만 배럴 미만의 소형, 100~150만 배럴의 중형, 150~200만 배럴의 대형, 200만 배럴 이상의 초대형으로 구분되며, 주요 석유업체들이 심해저 유전에 눈길을 돌리면서 FPSO가 각광받게 되었다.

FPSO의 경우, 로딩 컨셉(loading concept) 또는 수리 조건에 따라 선박 내의 특정 탱크를 해상에서 비워야하는바, 화물의 불균형 적재에 따라 발생되는 전단력(shear force) 및 휨 모멘트(bending moment)를 감소시킬 필요가 있다.

화물의 로딩컨셉과 관련된 선행기술문헌으로는 공개특허공보 10-2010-0032621가 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 이동가능한 부력장치를 이용하여, 선박에 가해지는 전단력 및 벤딩 모멘트를 감소시키는 부력조절시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 이동가능한 부력장치를 이용하여, 선박에 가해지는 전단력 및 벤딩 모멘트를 감소시키는 해양 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 부력조절시스템의 일 실시예는, 선체의 외부에 장착되는 결합 장치 및 결합 장치에 탈착 및 부착이 가능한 부력 장치를 포함하되, 부력 장치는 부력 장치의 부력량을 조절하는 부력챔버와, 부력챔버의 이동을 가능하게 하는 이동 유닛을 포함한다.

상기 결합 장치는 제1 슬라이드 홈 및 제2 슬라이드 홈을 포함하고, 제1 슬라이드 홈 및 제2 슬라이드 홈은, 평행하게 이격되어, 제1 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

상기 이동 유닛은 제1 이동부 및 제2 이동부를 포함하되, 제1 이동부 및 제2 이동부는 각각 제1 슬라이드 홈 및 제2 슬라이드 홈에 파지되어 동작할 수 있다.

상기 이동 유닛은 전동 롤러 또는 슬라이드 돌기를 포함하고, 부력챔버의 상단에 형성될 수 있다.

상기 부력챔버는, 서로 적층된 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함할 수 있다.

상기 제1 챔버는, 빈 공간을 포함하고, 빈 공간은, 부력챔버가 자체 부력을 갖추기 위한 최소한의 공간을 포함할 수 있다.

상기 제2 챔버는 액체를 포함하고, 액체의 양에 따라 제2 챔버의 부력이 조절될 수 있다.

상기 부력챔버는, 벨라스팅(ballasting) 작업 및 디벨라스팅(de-ballasting) 작업을 수행하는 벨라스트 펌프(ballast pump)를 더 포함하고, 벨라스트 펌프는, 액체를 제2 챔버 내로 유입(流入)하거나, 제2 챔버로부터 유출(流出)시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템을 포함하는 해양 구조물의 측면도이다.
도 2는 도 1의 부력조절시스템의 전면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 부력조절시스템의 동작을 설명하는 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템을 포함하는 해양 구조물에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물(1)은 톱사이즈(100), 선체(200) 및 부력조절시스템(300)을 포함한다. 여기서, 해양 구조물(1)은 예를 들어, FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 또는 FSO(Floating Storage and Offloading)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

톱사이즈(100)는, 원유 및 가스의 생산 및 처리 기능을 수행하고, 선체(200) 상에 형성될 수 있다. 또한 가스는 예를 들어, LNG를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

톱사이즈(100)는 예를 들어, 생산시설(110), 액화시설(120) 및 저장시설(130)을 포함할 수 있다.

생산시설(110)은 해저의 유전 또는 가스전으로부터 원유 또는 가스를 추출 및 생산할 수 있다.

액화시설(120)은 생산시설(110)로부터 생산된 가스를 제공받아, 이를 액화시킬 수 있다. 액화된 가스는 파이프를 통해 선체(200) 내부의 저장 탱크에 저장될 수 있다.

저장 시설(130)은 선체(200) 내부의 저장 탱크에 저장된 가스를 보관해두었다가, LNG 운반선으로 제공하는 역할을 수행할 수 있다.

선체(200)는 생산된 원유 또는 가스를 저장하는 복수의 저장 탱크를 포함할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

부력조절시스템(300)은 선체(200)의 하부에 장착되어, 부력 조절 기능을 수행할 수 있다.

구체적으로, 부력조절시스템(300)은 결합 장치(310) 및 부력장치(320)를 포함할 수 있다.

결합 장치(310)는 선체의 외부, 예를 들어, 하부에 장착될 수 있다.

구체적으로, 결합 장치(310)는 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)을 포함할 수 있다.

제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)은, 평행하게 이격되어, 제1 방향(DR1)으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)의 각각의 길이는 동일하며, 선체(200)의 제1 방향(DR1)으로의 길이보다 짧거나 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)은 부력장치(320)가 파지되어 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 이동할 수 있는 공간의 폭은 부력장치(320)의 이동 유닛(325)이 파지되어 동작하기에 충분한 폭으로 정의될 수 있다.

결합 장치(310)의 예로서, 슬라이딩 방식의 결합 장치를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않는다.

부력장치(320)는 결합 장치(310)에 탈착 및 부착이 가능하고, 예를 들어, 이동 유닛(325), 부력챔버(330)를 포함할 수 있다.

이동 유닛(325)는 예를 들어, 제1 이동부(325a) 및 제2 이동부(325b)를 포함할 수 있다.

제1 이동부(325a) 및 제2 이동부(325b)는 각각 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)이 이격된 간격과 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 즉, 제1 이동부(325a) 및 제2 이동부(325b)는 각각 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)이 이격된 간격과 동일한 간격으로 이격되어 형성됨으로써, 제1 슬라이드 홈(310a) 및 제2 슬라이드 홈(310b)에 파지되어 동작할 수 있다. 또한 제1 이동부(325a) 및 제2 이동부(325b)는 각각 전동 롤러 또는 슬라이드 돌기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

부력챔버(330)는 이동 유닛(325)의 하단에 형성될 수 있다.

부력챔버(330)는 예를 들어, 제1 챔버(330a), 제2 챔버(330b) 및 벨라스트 펌프(330c)를 포함할 수 있다. 제1 챔버(330a) 및 제2 챔버(330b)는 서로 적층될 수 있다.

제1 챔버(330a)는 예를 들어, 빈 공간(empty space)을 포함할 수 있다. 빈 공간의 크기는, 부력챔버(330)가 자체 부력을 갖추기 위한 최소한의 공간 크기를 포함할 수 있다. 즉, 빈 공간으로 인해, 부력챔버(330)는 그 자체로 양의 부력을 가질 수 있고, 선박의 하부에 장착된다하더라도 하중이 아닌 부력으로 작용할 수 있다.

제2 챔버(330b)는 제1 챔버(330a)의 하단에 배치될 수 있다.

제2 챔버(330b)는 예를 들어, 부력량을 조절하기 위한 벨라스팅(ballasting) 공간을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 챔버(330b) 내부에는, 부력 조절에 사용되는 액체가 포함될 수 있다. 즉, 제2 챔버의 부력은 액체의 양에 따라 조절될 수 있다. 일반적으로, 부력을 조절하는 액체로는 물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

벨라스트 펌프(330c)는 제2 챔버(330b)의 하단에 형성될 수 있다.

벨라스트 펌프(330c)는 구체적으로, 벨라스팅 및 디벨라스팅(de-ballasting) 작업을 수행할 수 있다.

여기에서, 벨라스팅 작업은, 선박의 드래프트(draft)를 조절하기 위하여, 제2 챔버(330b) 내에 액체를 유입(流入)시키는 작업을 포함한다. 또한 디벨라스팅 작업의 경우, 벨라스팅 작업과 반대로, 제2 챔버(330b) 내의 액체를 제2 챔버(330b)의 외부로 유출(流出)시키는 작업을 포함한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 부력조절시스템(300)의 동작원리를 살펴볼 수 있다.

도 3의 경우, 선박의 일부분에 화물(500)이 적재된 상황을 도시하고 있다. 화물(500)이 선박에 균일하지 않게 적재됨에 따라, 화물(500)이 적재된 선박의 뒷부분이 선박의 앞부분에 비해 수면 아래로 더 가라앉아있다는 것을 알 수 있다. 즉, 적재된 화물(500)이 제3 방향(DR3)으로 선박의 뒷부분에 하중을 가하게 됨에 따라, 선박의 자세가 흐트러지게 될 수 있다. 선박의 자세가 흐트러지게 되면, 선박의 톱사이즈(100)의 공정 효율이 감소될 수 있는 바, 이를 해결하기 위해, 도 4에 도시된 것과 같이, 부력조절시스템(300)이 장착된다.

도 4에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템(300)은, 이동 유닛(325)를 통해 하중이 가해지고 있는 선박의 뒷부분으로 이동하여, 제3 방향(DR3)과 반대되는 제2 방향(DR2)으로 부력을 발생시킬 수 있다.

부력조절시스템(300)에 의해 발생된 부력으로 인해, 선박의 뒷부분에 가해진 하중이 상쇄되어, 선박의 자세가 이븐 트림(even trim) 상태를 유지하게 될 수 있다. 이때, 부력조절시스템(300)의 벨라스트 펌프(330c)는 제2 챔버(330b) 내의 액체를 외부로 유출시킴으로써, 선박이 필요한 부력을 확보할 수 있도록 보조할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템(300)의 이동원리를 살펴볼 수 있다.

선박의 일정부분에 제3 방향(DR3)으로 하중이 가해지는 경우, 부력조절시스템(300)은 이동 유닛(325)를 이용하여, 하중이 가해지는 부분으로 이동할 수 있다. 선박의 자세가 이븐 트림 상태인 경우에는, 제2 챔버(330b) 내에 액체를 가득채워, 제2 챔버(330b)가 풀 벨라스팅(full ballasting) 상태를 유지하도록 함으로써, 부력량을 최소한으로 할 수 있다. 또한 풀 벨라스팅을 통해 부력량을 최소한으로 함으로써, 이동 유닛(325)를 통한 이동이 용이하도록 할 수 있다.

이동 유닛(325)에 의해 하중이 가해지는 부분으로 이동한 부력조절시스템(300)은, 하중의 방향인 제3 방향(DR3)과 반대방향인 제2 방향(DR2)으로, 부력을 발생시킴으로써, 선박이 이븐 트림 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이 때, 부력조절시스템(300)의 벨라스트 펌프(330c)는 제2 챔버(330b) 내의 액체를 유출시킴으로써, 제2 방향(DR2)으로의 부력을 증가시킬 수 있다. 제2 방향(DR2)으로 발생된 부력으로 인해, 제3 방향(DR3)으로 가해진 하중이 상쇄되어, 선박은 이븐 트림 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템(300)은, 선박의 로딩 컨셉 또는 수리 조건에 따라 이동 유닛(325)를 이용하여 이동함으로써, 선박의 특정 부위에 가해지는 전단력 및 벤딩 모멘트(bending moment)를 감소시킬 수 있다. 또한 선박의 자세가 이븐 트림 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 톱사이즈(100)의 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부력조절시스템(300)을 포함하는 해양 구조물(1)의 경우, 복수의 부력조절시스템을 포함할 수 있다. 복수의 부력조절시스템은 선체(200)의 외부에 장착되며, 선체(200)의 하부에서 이동하여, 해양 구조물(1)의 전단력(shear force) 및 휨 모멘트(bending moment)를 조절하는 데 이용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 톱사이즈 200: 선체
300: 부력조절시스템 310: 결합 장치
320: 부력 장치 325: 이동 유닛
330a: 제1 챔버 330b: 제2 챔버
330c: 벨라스트 펌프

Claims

선체의 외부에 장착되는 결합 장치; 및
상기 결합 장치에 탈착 및 부착이 가능한 부력 장치를 포함하되, 상기 부력 장치는 상기 부력 장치의 부력량을 조절하는 부력챔버와, 상기 부력챔버의 이동을 가능하게 하는 이동 유닛을 포함하는 부력조절시스템.
제 1항에 있어서,
상기 결합 장치는 제1 슬라이드 홈 및 제2 슬라이드 홈을 포함하고,
상기 제1 슬라이드 홈 및 상기 제2 슬라이드 홈은, 평행하게 이격되어, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 부력조절시스템.
제 2항에 있어서,
상기 이동 유닛은 제1 이동부 및 제2 이동부를 포함하되,
상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부는 각각 상기 제1 슬라이드 홈 및 상기 제2 슬라이드 홈에 파지되어 동작하는 부력조절시스템.
제 1항에 있어서,
상기 이동 유닛은 전동 롤러 또는 슬라이드 돌기를 포함하고, 상기 부력챔버의 상단에 형성되는 부력조절시스템.
제 1항에 있어서,
상기 부력챔버는, 서로 적층된 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함하는 부력조절시스템.
제 5항에 있어서,
상기 제1 챔버는, 빈 공간을 포함하고,
상기 빈 공간은, 상기 부력챔버가 자체 부력을 갖추기 위한 최소한의 공간을 포함하는 부력조절시스템.
제 5항에 있어서,
상기 제2 챔버는 액체를 포함하고, 상기 액체의 양에 따라 상기 제2 챔버의 부력이 조절되는 부력조절시스템.
제 7항에 있어서,
상기 부력챔버는, 벨라스팅(ballasting) 작업 및 디벨라스팅(de-ballasting) 작업을 수행하는 벨라스트 펌프(ballast pump)를 더 포함하고,
상기 벨라스트 펌프는, 상기 액체를 상기 제2 챔버 내로 유입(流入)하거나, 상기 제2 챔버로부터 유출(流出)시키는 부력조절시스템.