KR20160037433A - 부유식 구조물 - Google Patents

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KR20160037433A
KR20160037433A KR1020140129893A KR20140129893A KR20160037433A KR 20160037433 A KR20160037433 A KR 20160037433A KR 1020140129893 A KR1020140129893 A KR 1020140129893A KR 20140129893 A KR20140129893 A KR 20140129893A KR 20160037433 A KR20160037433 A KR 20160037433A
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김홍현
주성호
하영수
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

부유식 구조물이 개시된다.
이 부유식 구조물은 선체에 마련되며, 선체의 외측 또는 내측으로 이동 가능한 캔틸레버와, 캔틸레버의 이동을 가이드하는 스키드레일과, 캔틸레버가 스키드 레일을 따라 이동할 수 있도록 캔틸레버를 지지하는 스키드박스와, 스키드레일과 스키드박스 사이를 고정하기 위한 고정유닛을 포함할 수 있다.

Description

부유식 구조물{FLOATING STRUCTURE}
본 발명은 부유식 구조물에 관한 것으로, 캔틸레버가 부유식 구조물의 선체 외측에 위치될 때, 스키드레일을 스키드박스에 고정하여 스키드박스에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있는 부유식 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 부유식 구조물, 예를 들어 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다.
잭업 플랫폼은 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박고, 선체를 레그를 따라 들어올린다. 이후, 잭업 플랫폼은 선체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하고, 시추 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.
이러한 잭업 플랫폼은 캔틸레버를 통해 작업의 효율성을 기할 수 있다. 즉, 캔틸레버는 잭업 플랫폼의 외측으로 이동 가능하고, 이를 통해, 잭업 플랫폼 전체의 위치를 바꾸지 않고도 드릴링 위치(well center)를 조정할 수 있다. 이때, 캔틸레버의 이동은 스키드장치(skid apparatus)를 통해 구현될 수 있다. 스키드장치는 캔틸레버를 아래에서 지지하면서 캔틸레버에 수평 방향의 구동력을 제공할 수 있다.
그런데, 캔틸레버가 잭업 플랫폼의 외측으로 이동하는 경우, 캔틸레버가 잭업 플랫폼의 내측에서 정위치하고 있을 때와 비교하면, 스키드장치에 휨모멘트가 가중될 수 있다.
예컨대, 두 개의 스키드장치가 잭업 플랫폼의 외측과 내측에 각각 제공되는 경우, 캔틸레버가 잭업 플랫폼의 외측으로 이동함에 따라 스키드장치에 가해지는 캔틸레버의 모멘트가 커지게 되고, 잭업 플랫폼의 내측에 위치한 스키드장치에서는 들리는 힘이 강하게 작용하게 되며, 외측에 작용한 스키드장치에는 누르는 힘이 강하게 작용하게 된다.
통상적으로 스키드장치는 지지할 수 있는 최대 하중이 정해진 상태에서 설계 및 제작되는데, 위와 같은 기울어짐 현상이 캔틸레버에 발생될 경우 스키드장치에서는 이상이 발생될 수 있고, 더 나아가 파손이 야기될 수도 있다.
이에, 캔틸레버가 잭업 플랫폼의 외측에 위치될 때, 스키드장치의 이상 및 파손을 예방할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-1986-0001274호(1986. 02. 24 공개)
본 발명의 실시예들은 스키드박스에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 마련되며, 상기 선체의 외측 또는 내측으로 이동 가능한 캔틸레버; 상기 캔틸레버의 이동을 가이드하는 스키드레일; 상기 캔틸레버가 상기 스키드 레일을 따라 이동할 수 있도록 상기 캔틸레버를 지지하는 스키드박스; 및 상기 캔틸레버가 선체의 외측으로 이동될 때상기 스키드레일과 상기 스키드박스 사이를 고정하기 위한 고정유닛을 포함할 수 있다.
이때, 상기 고정유닛은 상기 스키드박스 내에 마련되고, 상기 스키드레일을 관통하도록 입출되는 승강로드를 구비한 액츄에이터; 및 상기 스키드레일을 관통한 상기 승강로드의 단부를 고정하기 위한 고정부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스키드레일에는 상기 승강로드가 관통되는 적어도 하나 이상의 관통홈부가 상기 스키드레일의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 스키드레일에는 상기 스키드박스의 지지부를 사이에 두고, 상기 관통홈부에 대향되게 형성되는 고정홈부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 캔틸레버의 위치를 감지하는 위치센서; 상기 위치센서에서 감지된 상기 캔틸레버의 위치에 따라, 상기 스키드레일을 상기 스키드박스에 고정하기 위한 작동신호를 상기 고정유닛에 인가하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정유닛은 상기 스키드박스 내에 마련되고, 회전되면서 승강하는 회전로드를 구비한 액츄에이터; 및 상기 회전로드의 단부가 나사결합되도록 상기 스키드레일에 형성되는 고정홈부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 캔틸레버가 부유식 구조물의 선체 외측에 위치될 때, 고정유닛 이용하여 캔틸레버의 내측 단부에 위치한 스키드박스를 스키드레일에 고정함으로써, 스키드박스에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있고, 결국, 캔틸레버의 휨모멘트 증가로 인해, 스키드박스에서 발생되는 구조적인 손상을 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 외측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 "A-A'"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 내측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3의 "B-B'"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따라 도 1의 "A-A'"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 외측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 외측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 "A-A'"부를 절개하여 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 내측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이며, 도 4는 도 3의 "B-B'"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유식 구조물은, 캔틸레버(110), 스키드레일, 스키드박스(120) 및 고정유닛(140)을 포함할 수 있다. 여기서, 부유식 구조물은 시추 기능을 갖는 선체(101)가 레그(102)를 따라 승강가능한 잭업 플랫폼일 수 있고, 선체(101)의 위치를 바꾸지 않고서도 캔틸레버(110)의 위치 조정을 통해 드릴링 위치(well center)를 조정할 수 있다.
본 실시예에서 부유식 구조물은 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)인 것을 예로 들어 설명하였으나. 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 부유식 부조물은 캔틸레버(110)가 사용되는 선박 및 해양 구조물을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
구체적으로, 캔틸레버(110)는 부유식 구조물에서 이동가능한 구조일 수 있다. 예컨대, 캔틸레버(110)는 평상시 선체(101)의 내측에서 정위치하고 있다가, 필요한 경우 부유식 구조물의 외측, 보다 상세하게는 선체(101)의 바깥쪽으로 돌출될 수 있다. 여기서, 캔틸레버(110)가 정위치되어 있다고 함은 캔틸레버(110)가 선체(101)의 내측 상에서 파킹(parking)되어 있다는 것을 의미할 수 있다.
캔틸레버(110)에는 해저 시추 및 원유 채취를 위한 타워 형태의 데릭(103 : Derrick)이 마련될 수 있다. 데릭(103)에는 파이프 연결 장비 및 시추 관련 장비 등이 설치될 수 있다. 이 데릭(103)에서는 드릴링 파이프 및 라이저 파이프를 통해 해저 시추 및 원유 채취가 실시될 수 있다.
이러한 캔틸레버(110)는 스키드레일(131) 및 스키드박스(120)를 통해, 선체(101)에서 선체(101)의 내,외측방향으로 이동될 수 있다.
스키드레일(131)은 캔틸레버(110)의 하부에서 캔틸레버(110)의 길이방향으로 연장되는 레일로, 스키드박스(120)의 상부가 슬라이딩 이동가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 스키드레일(131)의 연장방향은 캔틸레버(110)가 외측으로 이동되는 이동방향과 동일하다. 이에 따라, 캔틸레버(110)는 스키드박스(120)의 상부에서 선체(101)의 내,외측방향으로 슬라이딩 이동될 수 있다.
스키드박스(120)는 캔틸레버(110)의 원활한 이동을 위해 캔틸레버(110) 및 선체(101) 사이에 위치되는 다수개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 캔틸레버(110)가 한 쌍의 스키드레일(131)을 따라 이동하는 경우, 캔틸레버(110)의 스키드레일(131)을 안정적으로 지지하기 위해, 각각의 스키드레일(131)에 한 쌍의 스키드박스(120)가 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 스키드레일(131)에는 총 4개의 스키드박스(120)가 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 한 쌍의 스키드레일(131)을 지지하기 위한 4개의 스키드박스에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 스키드박스의 개수는 캔틸레버의 중량, 설치 환경 등에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
고정유닛(140)은 캔틸레버(110)가 선체(101)의 외측으로 이동될 때, 스키드레일(131) 및 스키드박스(120) 사이를 고정하여, 스키드박스(120)에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있고, 선체(101)의 외측에 위치한 캔틸레버(110)의 단부측, 다시 말해, 데릭이 설치된 캔틸레버(110)의 단부측으로 캔틸레버(110)가 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 고정유닛(140)은 액츄에이터(141) 및 고정부재(142)를 포함할 수 있다.
액츄에이터(141)는 스키드박스(120) 내부에 장착되고 승강로드(143)가 상,하방향으로 입출되는 작동실린더일 수 있다. 여기서, 승강로드(143)는 작동실린더에서 입출되어 승강가능한 바 형태로 구성될 수 있고, 승강로드(143)의 단부에는 고정부재(142)와 나사결합이 가능한 나사산이 형성될 수 있다.
즉, 도 1 내지 도 2에서 보듯이, 캔틸레버(110)가 선체(101)의 외측으로 이동된 경우, 승강로드(143)가 작동실린더의 작동에 의해 상승하여 스키드레일(131)의 지지홀(122) 및 스키드박스(120)의 지지부(121)를 관통한 후, 고정부재(142)를 통해 스키드레일(131)에 고정될 수 있다. 그리고 도 3 내지 도 4에서 보듯이, 캔틸레버(110)가 선체(101)의 내측에 파킹되어 있는 경우, 승강로드(143)는 작동실린더 내에 인입된 상태를 유지할 수 있다.
본 실시예에서는 작동실린더가 액츄에이터(141)로서 사용되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 스키드레일(131)을 고정하기 위한 다양한 형태의 액츄에이터(141)가 사용될 수 있다.
도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따라 도 1의 "A-A'"부를 절개하여 도시한 단면도이다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예의 변형예로, 액츄에이터(141')는 회전로드(143')가 승강되는 작동모터일 수 있다. 여기서, 회전로드(143')는 작동모터의 작동시 회전되면서 작동모터에서 입출되어 승강가능한 회전샤프트 형태로 구성될 수 있고, 회전로드(143')의 단부에는 스키드레일(131)과 나사결합이 가능한 나사산이 형성될 수 있다.
이때, 스키드레일(131)에는 스키드박스(120)의 지지부(121)를 사이에 두고 관통홈부(133)에 대향되는 고정홈부(134)가 형성될 수 있다. 고정홈부(134)는 나사산이 형성된 나사홈 형태로, 회전로드(143')의 상방향 이동시, 회전로드(143')의 단부와 나사결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 캔틸레버가 선체의 외측에 위치된 상태의 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부유식 구조물은, 캔틸레버(110), 스키드레일(131), 스키드박스(120), 고정유닛(140), 위치센서(151) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 위치센서(151) 및 컨트롤러(150)를 제외한 나머지 구성들, 예를 들어, 캔틸레버(110), 스키드레일(131), 스키드박스(120) 및 고정유닛(140) 구성은, 제 1 실시예에서 설명한 캔틸레버(110), 스키드레일(131), 스키드박스(120) 및 고정유닛(140) 구성과 대응되므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
위치센서(151)는 캔틸레버(110)의 위치, 예를 들어, 캔틸레버(110)가 선체(101)의 외측, 내측 방향으로 이동된 위치를 감지하기 위한 센서로, 스키드박스(120)에 마련될 수 있다. 이 위치센서(151)는 캔틸레버(110)의 위치를 감지하고, 감지한 캔틸레버(110)의 위치정보를 컨트롤러(150)에 인가할 수 있다.
컨트롤러(150)는 위치센서(151)로부터 캔틸레버(110)의 위치정보를 인가받고, 인가받은 위치정보에 따라, 스키드레일(131)을 고정하기 위한 작동신호를 고정유닛(140)에 인가할 수 있다.
예컨대, 위치센서(151)로부터 선체(101)의 외측으로 이동된 캔틸레버(110)의 위치정보를 인가받으면, 컨트롤러(150)는 스키드레일(131)을 고정하기 위한 작동신호를 고정유닛(140)에 제공할 수 있다. 이때, 고정유닛(140)의 액츄에이터(141),(141')는 승강로드/회전로드(143),(143')를 상방향으로 이동시킴으로써, 스키드레일(131)을 고정할 수 있다.
이후, 캔틸레버(110)를 선체(101)의 내측으로 이동하고자 하는 경우, 컨트롤러(150)는 스키드레일(131)에 대한 고정을 해제하는 작동신호를 고정유닛(140)에 인가할 수 있다. 이때, 고정유닛(140)의 액츄에이터(141),(141')는 승강로드/회전로드(143),(143')를 하방향으로 이동시켜, 액츄에이터(141),(141') 내에 인입함으로써, 승강로드/회전로드(143),(143')에 의한 스키드레일(131)의 구속을 해제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 캔틸레버가 부유식 구조물의 선체 외측에 위치될 때, 고정유닛 이용하여 캔틸레버의 스키드레일을 스키드박스에 고정하여, 스키드박스에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있고, 선체의 외측에 위치한 캔틸레버의 외측 단부, 다시 말해, 데릭이 설치된 캔틸레버의 단부측으로 캔틸레버가 기울어지는 것을 방지할 수 있는 등의 우수한 장점을 가진다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
110: 캔틸레버 120: 스키드박스
131: 스키드레일 132: 안내레일
133 :관통홈부 134 :고정홈부
140: 고정유닛 141: 액츄에이터
142: 고정부재

Claims (6)

  1. 선체에 마련되며, 상기 선체의 외측 또는 내측으로 이동 가능한 캔틸레버;
    상기 캔틸레버의 이동을 가이드하는 스키드레일;
    상기 캔틸레버가 상기 스키드 레일을 따라 이동할 수 있도록 상기 캔틸레버를 지지하는 스키드박스; 및
    상기 스키드레일과 상기 스키드박스 사이를 고정하기 위한 고정유닛을 포함하는 부유식 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정유닛은
    상기 스키드박스 내에 마련되고, 상기 스키드레일을 관통하도록 입출되는 승강로드를 구비한 액츄에이터; 및
    상기 스키드레일을 관통한 상기 승강로드의 단부를 고정하는 고정부재를 포함하는 부유식 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스키드레일에는
    상기 승강로드가 관통되는 적어도 하나 이상의 관통홈부가 상기 스키드레일의 길이방향을 따라 형성되는 부유식 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스키드레일에는
    상기 스키드박스의 지지부를 사이에 두고, 상기 관통홈부에 대향되게 형성되는 고정홈부가 형성되는 부유식 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔틸레버의 위치를 감지하는 위치센서;
    상기 위치센서에서 감지된 상기 캔틸레버의 위치에 따라, 상기 스키드레일 을 상기 스키드박스에 고정하기 위한 작동신호를 상기 고정유닛에 인가하는 컨트롤러를 더 포함하는 부유식 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정유닛은
    상기 스키드박스 내에 마련되고, 회전되면서 승강하는 회전로드를 구비한 액츄에이터; 및
    상기 회전로드의 단부가 나사결합되도록 상기 스키드레일에 형성되는 고정홈부를 포함하는 부유식 구조물.
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