KR20150100012A - 반잠수식 해양구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히브 댐핑 플레이트를 갖춘 반잠수식 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양 구조물의 히브 운동을 저감할 수 있도록 히브 댐핑 플레이트를 폰툰 부위에 장착함으로써, 건조시 부착이 가능하여 해상에서의 설치가 불필요하고, 제작이 간편하고 보수 및 교체가 간편하며, 수직운동에 민감한 시추 및 생산 장비의 제한적 사용을 극복할 수 있으며, 긴급 회피가 필요할 경우 기동성에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 메인데크, 칼럼, 폰툰을 구비한 반잠수식 해양 구조물에 있어서, 상기 폰툰에는 상기 해양구조물의 히브 운동을 저감할 수 있도록 히브 댐핑 플레이트를 포함한다.

Description

반잠수식 해양구조물{SEMI-SUBMERSIBLE MARINE STRUCTURE}
본 발명은 히브 댐핑 플레이트를 갖춘 반잠수식 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히브 댐핑 플레이트를 폰툰 부위에 장착하여 해양 구조물의 히브 운동을 저감할 수 있는 반잠수식 해양 구조물에 관한 것이다.
드릴링 리그선(Drilling Rig)과 같은 반잠수식 해상 구조물은 상부 간판 상에 천공을 위한 고가의 드릴링 시스템(drilling system)을 구비하고 있으며, 해상에서 부유된 채 일정한 위치에 계류되어 사용된다.
드릴링 리그선과 같은 반잠수식 해상 구조물의 경우, 드릴링 작업시 각종 장비들이 드릴링 리그선의 상부 갑판에서 해저까지 연장되어 있기 때문에, 드릴링 리그선이 상하 움직임에 매우 큰 영향을 받게 된다.
즉, 드릴링 리그와 같은 반잠수식 해상 구조물은 해상에서 부유된 채 사용되므로, 필연적으로 해수의 유동에 의해 움직임이 발생할 수 밖에 없는데, 이러한 움직임 중 상하 방향의 운동인 히브(heave) 운동이나 상하방향 가속도는 각종 드릴링 장비들의 성능에 큰 영향을 미치며, 나아가서는 드릴링 장비들이 파손될 우려가 있다.
또한, 반잠수식 해상 구조물은 해상 상태에 따라서 작업율(operability)에 영향을 받는다. 특히 큰 수직운동(heave motion)은 라이저나 드릴링 파이프의 구조 안정성 및 작업 효율성에 영향을 주기 때문에 적절한 방법을 통하여 수직운동이 구조에 미치는 영향을 최소화 하는 것이 생산성 향상에 유리하다. 수직운동을 저감하게 되면 해저 크리스마스 트리(Wet Christmas Tree) 대신 해상 크리스마스 트리(Dry Christmas Tree)로 대체할 수 있어서 작업율 향상 및 크리스마스 트리의 유지보수 측면에서 월등히 유리하다.
따라서, 반잠수식 해상 구조물의 상하방향 움직임을 감소시켜 히브운동 및 상하방향 가속도에 의한 영향을 감소시킴으로써 고가의 드릴링 장비들의 효율성 및 안정성을 확보할 필요가 있다.
이러한 해상에서의 수직운동을 저감하기 위해, 종래에는 히브 운동이나 상하방향 가속도에 의해 영향으로부터 각종 드릴링 장비들을 보호하기 위해서 히브 보상장치(heave compensator)와 같은 안전장치들이 사용되어 왔다. 이러한 히브 보상장치는 허용가능한 히브운동 범위가 제한되어 있어서 안정장치들에 의해서만 드릴링 장비의 안정성을 확보하고 있었기 때문에, 허용범위를 넘는 히브운동이 발생된 경우에는 드릴링 작업을 중단해야만 하는 문제가 있었다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 트러스 히브 플레이트를 반잠수식 해양구조물의 칼럼에 연결하여 대상 해역으로 이동한 후 트러스 히브 플레이트를 하부로 내려 수직운동 저감장치를 설치하도록 구성하였다. 그러나, 트러스 히브 플레이트를 별도로 부착하는 작업을 거쳐야 하기 때문에 수중 작업량이 많아 설치가 어렵고 긴급한 회피가 필요할 때 기동성이 떨어지는 문제점을 초래하게 된다.
미국공개특허공보 제2012-0034034호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조강도 확보를 위해 K형의 연결 지지구조를 가지는 반잠수식 해양구조물에 히브 댐핑 플레이트를 장착함으로써, 건조시 부착이 가능하여 해상에서의 설치가 불필요하며, 제작이 간편하고 보수 및 교체가 간편하며, 수직운동에 민감한 시추 및 생산 장비의 제한적 사용을 극복할 수 있는 반잠수식 해양구조물을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 메인데크, 칼럼, 폰툰을 구비한 반잠수식 해양 구조물은 상기 폰툰에 상기 해양구조물의 히브 운동을 저감할 수 있도록 히브 댐핑 플레이트가 제공된다.
상기 반잠수식 해양 구조물에는 상기 폰툰 사이를 연결하는 주 브레이스 및 상기 폰툰과 상기 주 브레이스를 연결하는 대각 브레이스가 구비되고, 상기 히브 댐핑 플레이트는 삼각 구조로 형성되어, 상기 폰툰, 상기 주 브레이스 및 상기 대각 브레이스와 각각 결합될 수 있다.
상기 반잠수식 해양 구조물에는 상기 주 브레이스 외측에 배치되어 상기 폰툰 사이를 연결하는 보조 브레이스가 구비되고, 상기 히브 댐핑 플레이트는 사각 구조로 형성되어, 상기 폰툰, 상기 주 브레이스 및 상기 보조 브레이스와 각각 결합될 수 있다.
상기 반잠수식 해양 구조물의 폰툰은 사각 링형태로 형성되고, 서로 인접하는 상기 폰툰의 중심에는 각각 대각 브레이스가 연결되며, 상기 히브 댐핑 플레이트는 삼각 구조로 형성되어 각각의 면이 서로 인접하는 상기 폰툰과 대각 브레이스에 결합될 수 있다.
상기 히브 댐핑 플레이트는, 다수의 통과홀이 형성되는 다공 구조로 이루어질 수 있다.
상기 히브 댐핑 플레이트는 선체 구조에 사용되는 강 재질로 이루어질 수 있다.
상기 히브 댐핑 플레이트의 다수 통과홀 투과율은 10~15% 일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 구조강도 확보를 위해 K형의 연결 지지구조를 가지는 반잠수식 해양구조물에 히브 댐핑 플레이트를 장착함으로써, 건조시 부착이 가능하여 해상에서의 설치가 불필요하고, 제작이 간편하고 보수 및 교체가 간편하며, 수직운동에 민감한 시추 및 생산 장비의 제한적 사용을 극복할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일반적인 트원 폰툰형 반잠수식 해양구조물의 사시도.
도 2는 본 발명의 K형 연결 지지구조를 갖춘 트원 폰툰형 반잠수식 해양구조물의 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 트윈 폰툰형 반잠수식 해양구조물에 있어서, 히브 댐핑 플레이트가 결합된 폰툰의 K형 연결지지 구조의 평면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 사각 링형태 폰툰형 반잠수식 해양구조물에 있어서, 히브 댐핑 플레이트가 결합된 K형 연결 지지구조의 평면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 트윈 폰툰형 반잠수식 해양구조물에 있어서, 히브 댐핑 플레이트가 결합된 IK형 연결지지 구조의 평면도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명에서 적용하는 일반적인 트윈 폰툰형 반잠수식 해양 구조물의 사시도이고, 도 2는 본 발명에서 적용하는 K형 연결 지지구조를 갖춘 트윈 폰툰형 반잠수식 해양구조물의 사시도이다.
도 1 및 도 2 에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 K형 지지구조를 갖춘 반잠수식 해양구조물(100)은 상부 구조물(111)이 탑재되는 메인데크(110), 메인데크(110)를 지지하는 4개의 칼럼(column, 120)이 마련되는 폰툰(130), 폰툰(130) 사이를 연결하는 주 브레이스(140) 및 폰툰(130)과 주 브레이스(140)를 연결하는 대각 브레이스(150)를 구비한다.
폰툰(130)은 해상구조물이 해상에서 이동중일 때에 해수면에 약간 잠기지만, 일정 위치에서 시추 작업등을 할 때에는 폰툰(130) 전체가 해수면 아래에 잠기는 상태를 유지한다.
폰툰(130)은 한 쌍이 평행하게 이격 배치되고, 폰툰(130)에는 도시하지 않은 주기관 장치, 발라스트, 연료탱크, 드릴 워터 등의 각종장비와 운용에 필요한 장비 및 화물이 적재될 수도 있다.
컬럼은 폰툰(130)의 양단부 상에 직립으로 배치되는데, 그 하단부가 폰툰(130)의 상측 부에 연결되고 그 상단부는 메인데크(110)의 저면 부에 연결되어 메인데크(110)를 지지하는 역할을 한다.
컬럼(120)은 모두 4개로 한정되며, 하나의 폰툰(130)에 한 쌍이 이격 배치되도록 구성된다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 폰툰(130) 사이를 연결하는 주 브레이스(140)는 폰툰(130)의 하측에 배치함으로써, 추가 배수량 확보가 가능하고, 해양구조물에 접근하는 선박과의 충돌을 회피하여 해양구조물로부터 추락 및 낙하 위험을 회피할 수 있도록 구성된다. 대각 브레이스(150)는 폰툰(130)의 중심부와 주 브레이스(140)의 중심부를 연결하도록 구성되는바, 대각 브레이스(150)는 폰툰(130)의 중심부를 지나는 폰툰 중심선(L1)과 주 브레이스(140)의 중심부를 지나는 주 브레이스 중심선(L2)을 기준으로 대칭구조이다.
이러한 구성으로, 주 브레이스(140)와 대각 브레이스(150)의 연결구조는 "K" 형상을 갖는다. 주 브레이스(140)는 폰툰(130)을 지지하고, 대각 브레이스(150)는 주 브레이스(140)와 폰툰(130)을 지지하도록 구성된다.
주 브레이스(140)의 단면은 사각형상을 가지며, 대각선 브레이스(150)의 단면은 직사각 형상을 가지며, 주 브레이스(140)의 단면보다 폭과 길이가 상대적으로 작게 형성된다. 대각선 브레이스(150)의 단면을 직사각 형상으로 구성한 이유는 대각 브레이스(150)와 폰툰(130), 대각 브레이스(150)와 주 브레이스(140)의 결합력을 높이기 위한 것이다.
이와 같이 구성된 반잠수식 해양구조물(100)에 대한 연결 지지구조에서는, 폰툰(130)과 주 브레이스(140) 사이에 대각 브레이스(150)가 배치되어 "K" 형상의 연결 지지구조를 이룸으로써, 구조강도 확보를 할 수 있으며, 그 연결 지지구조를 폰툰(130)의 하단에 배치함으로써, 추가 배수량확보와 시추선에 접근하는 선박과 충돌을 회피하고 시추선상으로부터 추락/낙하 위험에서 벗어남은 물론, 위험한계 상태를 포함하는 선급규약 강도조건에 따른 기존 K형의 지지구조에 대한 결함 등을 극복하고 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시례에 따른 K형 연결지지 구조를 가지는 반잠수식 해양구조물은 상하방향 움직임을 감소시켜 히브운동 및 상하방향 가속도에 의한 영향을 감소시킴으로써 고가의 드릴링 장비들의 효율성 및 안정상을 확보할 필요가 있는데, 이를 위해 폰툰(130)에 히브 댐핑 플레이트(200)를 장착할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 히브 댐핑 플레이트(200)는 삼각 구조로 형성되어 폰툰(130), 주 브레이스(140) 및 대각 브레이스(150)와 각각 결합 될 수 있다. 또한 히브 댐핑 플레이트(200)는 선체 구조에 사용되는 강 개질로 이루어질 수 있으며, 해양 구조물의 상하 운동시 해수가 잘 통과하도록 배수기능을 가지는 다수의 통과홀(210)이 형성되는 다공 구조로 이루어질 수 있다. 다공 구조에 의한 히브 댐핑 플레이트의 투과율(Porosity)은 10~15% 가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 사각 링형태 폰툰형 반잠수식 해양구조물에 있어서, 히브 댐핑 플레이트가 결합된 K형 연결 지지구조의 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 사각 링형태 폰툰형 반잠수식 해양구조물은 제 1 실시례에서 구성된 바와 같이, 상부 구조물(미도시)이 탑재되는 메인데크, 메인데크를 지지하는 4개의 칼럼이 마련되는 폰툰(130)이 마련되며, 폰툰(130) 사이를 연결하기 위해 주 브레이스(140) 대신에 보조 폰툰(160)을 연결하며 폰툰(130)과 보조 폰툰(160)를 연결하는 대각 브레이스(150)를 구비한다.
또한, 사각 링형태 반잠수식 해양구조물의 히브운동을 감소시키기 위해 삼각 구조를 형성하는 히브 댐핑 플레이트(200)를 폰툰(130), 보조 폰툰(160) 및 대각 브레이스에 각각 결합 할 수 있다. 제 1 실시례와 마찬가지로 히브 댐핑 플레이트(200)는 선체 구조에 사용되는 강 재질로 이루어질 수 있으며, 해양 구조물의 상하 운동시 해수가 잘 통과하도록 배수기능을 가지는 다수의 통과홀(210)이 형성되는 다공 구조로 이루어질 수 있다. 다공 구조에 의한 히브 댐핑 플레이트의 투과율(Porosity)은 10~15% 가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 트윈 폰툰형 반잠수식 해양구조물에 있어서, 히브 댐핑 플레이트가 결합된 IK형 연결지지 구조의 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시례에 따른 트윈 폰툰형 반잠수식 해양 구조물은 제 1 실시례에 따른 트윈 폰툰형 반잠수식 해양 구조물과 같은 구조로서 다만 주 브레이스(140) 외측에 배치되며 폰툰(130) 사이를 연결하는 보조 브레이스(170)를 더 구비되도록 한 IK형 연결지지 구조를 가진다.
이러한 IK형 연결지지 구조를 가지는 트윈 폰툰형 반잠수식 해양 구조물에 히브운동을 감소시키기 위해 제 1 실시례에서 설명한 히브 댐핑 플레이트(200)과 함께 보조 히브 댐핑 플레이트(300)을 더 구비할 수 있다.
보조 히브 댐핑 플레이트(300)는 사각 구조로 형성되어 폰툰(130), 주 브레이스(140) 및 보조 브레이스(170)와 각각 결합 될 수 있다. 또한 보조 히브 댐핑 플레트(300)는 선체 구조에 사용되는 강 개질로 이루어질 수 있으며, 해양 구조물의 상하 운동시 해수가 잘 통과하도록 배수기능을 가지는 다수의 통과홀(310)이 형성되는 다공 구조로 이루어질 수 있다. 다공 구조에 의한 히브 댐핑 플레이트의 투과율(Porosity)은 10~15% 가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상하방향 움직임을 감소시켜 히브운동 및 상하방향 가속도에 의한 영향을 감소시킴으로써 고가의 드릴링 장비들의 효율성 및 안정상을 확보하기 위해 K형 또는 IK형 연결지지 구조를 가지는 트윈 또는 사각 링형태 폰툰에 히브 댐핑 플레이트를 장착함으로써, 건조시 부착이 가능하여 해상에서의 설치가 불필요하고, 제작이 간편하고 보수 및 교체가 간편하며, 수직운동에 민감한 시추 및 생산 장비의 제한적 사용을 극복할 수 있고, 긴급 회피가 필요할 경우 기동성에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시례에 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.
100: 반잠수식 해양구조물
110: 데크박스
120: 칼럼
130: 폰툰
140: 주 브레이스
150: 대각 브레이스
160 : 보조 폰툰
170 : 보조 브레이스
L1: 폰툰 중심선
L2: 주 브레이스 중심선

Claims (7)

  1. 메인데크, 칼럼, 폰툰을 구비한 반잠수식 해양 구조물에 있어서,
    상기 폰툰에는 상기 해양구조물의 히브 운동을 저감할 수 있도록 히브 댐핑 플레이트가 장착되는, 반잠수식 해양 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반잠수식 해양 구조물에는 상기 폰툰 사이를 연결하는 주 브레이스 및 상기 폰툰과 상기 주 브레이스를 연결하는 대각 브레이스가 구비되고,
    상기 히브 댐핑 플레이트는 삼각 구조로 형성되어,
    상기 폰툰, 상기 주 브레이스 및 상기 대각 브레이스와 각각 결합되는, 반잠수식 해양 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 반잠수식 해양 구조물에는 상기 주 브레이스 외측에 배치되어 상기 폰툰 사이를 연결하는 보조 브레이스가 구비되고,
    상기 히브 댐핑 플레이트는 사각 구조로 형성되어,
    상기 폰툰, 상기 주 브레이스 및 상기 보조 브레이스와 각각 결합되는, 반잠수식 해양 구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반잠수식 해양 구조물의 폰툰은 사각 링형태로 형성되고, 서로 인접하는 상기 폰툰의 중심에는 각각 대각 브레이스가 연결되며,
    상기 히브 댐핑 플레이트는 삼각 구조로 형성되어 각각의 면이 서로 인접하는 상기 폰툰과 대각 브레이스에 결합되는, 반잠수식 해양 구조물.
  5. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히브 댐핑 플레이트는,
    다수의 통과홀이 형성되는 다공 구조로 이루어지는, 반잠수식 해양 구조물.
  6. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히브 댐핑 플레이트는 선체 구조에 사용되는 강 재질로 이루어진, 반잠수식 해양 구조물.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 히브 댐핑 플레이트의 다수 통과홀 투과율은 10~15% 인 것을 특징으로 하는, 반잠수식 해양 구조물.
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