KR20160060976A

KR20160060976A - 문풀 저항 감쇄구조체

Info

Publication number: KR20160060976A
Application number: KR1020140163272A
Authority: KR
Inventors: 유선오; 이희동; 이건호; 홍춘범
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-05-31

Abstract

본 발명은 해양구조물을 관통하는 문풀에 설치되는 문풀 저항 감쇄구조체로서, 상기 문풀 내부를 제1공간 및 제2공간으로 나누도록 상기 해양구조물의 저부로부터 상기 문풀 내부로 돌출 형성되는 감쇄부재를 포함한다.

Description

문풀 저항 감쇄구조체{RESISTANCE REDUCING APPARATUS FOR MOONPOOL}

본 발명은 문풀 저항 감쇄구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해양구조물로 유입된 해수가 데크로 넘치는 것을 방지하고, 해양구조물이 운항 중에는 문풀로 인해 해양구조물의 운항에 가해지는 저항을 저감시킬 수 있는 문풀 저항 감쇄구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 시추선은 해양에서 원유나 가스 등을 발굴하는 장비로서, 해양 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역이나 파도가 심한 해상에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하도록 한다.

시추선은 시추를 위한 파이프를 해저 바닥으로 내려 보내기 위하여 중앙에 개구로 이루어진 문풀(MOONPOOL)이 형성되어 있다. 또한, 문풀 주변 데크(DECK)에는 시추를 위한 장치들이 설치되어 있다.

하지만, 문풀에 해수가 유입됨으로 인해 선박이 운항에 저항이 가해지게 되어 선박의 항해 안정성이나 항해 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다.

또한, 문풀 내에 유입된 해수와 문풀 내부의 해수의 주파수가 일치할 경우 문풀 내에서 해수가 공진이 발생하여 데크로 넘칠 수 있다. 따라서, 문풀 주변 데크에 설치된 장치가 해수의 충격압으로 인해 고장나거나 파손될 우려가 있다.

이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 선행문헌(한국등록특허 제10-1259718호)에서는 블록의 하부에서 해수의 유동을 형성하여 해수의 유동이 문풀의 내부로 유입되는 것을 방지하고, 섭동제어데크를 포함하여 문풀 내로 유입된 해수의 유동을 억제하여 문풀로 인해 발생되는 저항을 저감시킬 수 있다.

하지만, 선행문헌에서는 드릴쉽이 운항 중에 유동되는 해수가 문풀로 유입되는 것을 억제할 수 있지만, 드릴쉽이 정지된 상태에서 파도에 의해 문풀 내부로 유입되는 해수에 대해서는 억제 효과가 크지 않을 수 있다.

따라서, 문풀에 유입된 해수가 데크로 넘쳐오르는 것을 방지할 수 있는 장치가 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1259718호 (등록일: 2013.04.24)

본 발명은 문풀로 유입된 해수가 해양구조물의 데크로 넘치는 것을 방지할 수 있는 문풀 저항 감쇄구조체를 제공하고자 한다.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 제1공간은 상기 해양구조물의 선미쪽에 형성되며, 상기 제2공간은 상기 해양구조물의 선수쪽에 형성될 수 있다.

본 발명의 일측면에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 상기 감쇄부재는 상기 문풀보다 높이가 낮으며, 상기 감쇄부재의 상부에는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로부터 유입되는 해수가 서로 상쇄되는 제3공간이 형성될 수 있다.

또한, 상기 감쇄부재는, 상기 제1공간과 맞닿는 일면은 경사지게 형성되며, 상기 제2공간과 맞닿는 타면은 상기 문풀의 내측면과 평행할 수 있다.

또한, 상기 감쇄부재는, 상기 일면이 윗면으로부터 저면으로 갈수록 상기 타면과의 거리가 가까워질 수 있다.

또한, 상기 해양구조물의 데크로부터 상기 문풀 내부로 돌출 형성되며, 상기 제1공간으로 유입된 해수가 상기 제3공간으로 유동되도록 해수의 유동방향을 가이드하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가이드부재는, 상기 문풀의 내측면으로부터 상기 문풀의 끝단으로 갈수록 위를 향해 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 문풀에 결합된 감쇄부재에 의해 문풀의 개구 공간이 제1공간 및 제2공간으로 나뉘며, 제1공간과 제2공간으로 유입된 해수는 문풀 내에서 서로 상쇄될 수 있다.

따라서, 문풀에 유입된 해수가 해양구조물의 데크로 넘치는 것을 방지함으로써 문풀 주변에 설치된 장비가 해수의 충격압으로 인해 고장나는 것을 방지 할 수 있다.

또한, 해양구조물의 운항 중에 문풀로 인해 해양구조물에 가해지는 저항을 줄일 수 있어 해양구조물의 운항 효율이 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체가 구비된 선박을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 시시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 크기를 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체가 구비된 선박의 문풀 내 파도의 높이를 나타낸 그래프;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체를 나타낸 단면도; 그리고
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 가이드부재를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 장치의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 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. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체 및 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체가 구비된 선박을 나타낸다.

문풀(100)은 해양구조물(50)을 관통할 수 있다. 문풀(100) 주변 데크(deck)에는 시추를 위한 여러가지 장비가 설치될 수 있으며, 시추를 위한 파이프 등이 문풀(100)을 통해 해저로 연장될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 감쇄부재(200)를 포함한다.

감쇄부재(200)는, 해양구조물(50)을 관통하는 문풀(100)에 설치되며, 문풀(100) 내부를 제1공간(110) 및 제2공간(120)으로 나누도록 해양구조물(50)의 저부로부터 문풀(100) 내부로 돌출 형성될 수 있다.

해수는 해양구조물(50)의 저면으로부터 문풀(100)의 개구공간으로유입될 수 있다. 따라서, 해양구조물(50)의 저면(80)으로부터 해수가 문풀(100)의 제1공간(110) 및 제2공간(120)으로 각각 유입될 수 있다.

이때, 제1공간(110)은 해양구조물(50)의 선미(70)쪽에 형성되며, 제2공간(120)은 해양구조물(50)의 선수(60)쪽에 형성될 수 있다.

해양구조물(50)이 이동할 때, 해양구조물(50)의 저면(80)을 따라 유동하는 해수는 해양구조물(50)의 선수(60)로부터 선미(70) 방향으로 유동할 수 있다. 따라서, 감쇄부재(200)는 해수의 유동방향과 교차되도록 문풀(100)에 결합될 수 있다.

따라서, 해양구조물(50)이 이동할 때, 해양구조물(50)의 저면(80)으로부터 제2공간(120) 및 제1공간(110)으로 유입되는 해수는 문풀(100) 내에서 해양구조물(50)의 선수(60)로부터 선미(70) 방향으로 유동할 수 있다.

또한, 해양구조물(50)이 정지된 상태에서 시추 작업을 진행하게 되면, 파도에 의해 해수가 제1공간(110) 및 제2공간(120)으로 유입될 수 있다.

한편, 감쇄부재(200)는 문풀(100)보다 높이가 낮으며, 감쇄부재(200)의 상부에는 제1공간(110) 및 제2공간(120)으로부터 유입되는 해수가 서로 상쇄되는 제3공간(130)이 형성될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 감쇄부재(200)는, 제1공간(110)으로 유입된 해수와 제2공간(120)으로 유입된 해수가 제3공간(130)에서 서로 상쇄되도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 감쇄부재(200)는 제1공간(110)과 맞닿는 일면(230)은 경사지게 형성되며, 제2공간(120)과 맞닿는 타면(240)은 문풀(100)의 내측면과 평행할 수 있다.

감쇄부재(200)의 일면(230)을 따라 제1공간(110)으로 유입된 해수와 타면(240)을 따라 제2공간(120)으로 유입된 해수는 유동방향이 서로 다를 수 있다.

이때, 감쇄부재(200)의 경사진 일면(230)은 윗면(210)으로부터 저면(220)으로 갈수록 타면(240)과의 거리가 가까워 질 수 있다. 이에 따라, 제1공간(110)으로 유입된 해수는 감쇄부재(200)의 일면(230)을 따라 문풀(100)의 내측면을 향하여 이동되고, 문풀(100)의 내측면에 부딪힌 후 제3공간(130)을 향해 유동될 수 있다.

한편, 감쇄부재(200)의 타면(240)을 따라 제2공간(120)으로 유입된 해수는 제2공간(120)으로부터 제3공간(130)으로 유동될 수 있다.

제1공간(110)으로 유입된 해수와 제2공간(120)으로 유입된 해수가 서로 다른 방향에서 제3공간(130)으로 유입되어 제3공간(130)에서 서로 상쇄됨으로써 문풀(100) 주변 데크(D)로 해수가 넘치지 않을 수 있다.

이에 따라, 데크(D)에 설치된 장비가 해수의 충격압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 문풀(100) 내부로 유입된 해수가 제3공간(130)에서 서로 상쇄되게 함으로써, 문풀(100)로 인해 해양구조물(50)의 운항에 가해지는 저항을 감소함으로써 해양구조물(50)의 운항 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 감쇄부재(200)의 높이와 길이는 해양구조물(50)에 설치될 장비 또는 해양구조물(50)의 크기에 따라 다를 수 있다.

즉, 문풀(100)내에서 진행하는 작업에 따라 감쇄부재(200)의 상부에는 여러가지 장비가 설치될 수 있다.

따라서, 제1공간(110)이 제2공간(120)보다 작게 형성되어 감쇄부재(200)가 제1공간(110)을 형성하는 문풀(100)의 내측면 쪽으로 가까이 구비됨으로써 감쇄부재(200)의 상부에 장비가 용이하게 설치될 수 있다.

또한, 제2공간(120)을 크게 형성함으로써 제2공간(120)을 통해 시추를 위한 라이저 파이프 등이 해저로 연장될 수 있다.

예를 들어, 감쇄부재(200)의 높이(h2)는 문풀 높이(h1)의 20%~80%범위일 수 있고, 문풀(100)의 내측면으로부터 감쇄부재(200)의 일면(230)까지 길이(L1)는, 문풀(100)의 내측면으로부터 감쇄부재(200)의 타면(240)까지의 길이(L2)의 30%~70% 범위일 수 있다.

따라서, 감쇄부재(200)는 문풀(100)의 내측면으로부터 감쇄부재(200)의 타면(240)까지의 길이(L2)에서 문풀(100)의 내측면으로부터 감쇄부재(200)의 일면(230)까지의 길이(L1)를 제한 나머지 길이만큼 형성될 수 있다.

이때, 문풀(100)의 내측면으로부터 감쇄부재(200)의 타면(240)까지의 길이(L2)는 문풀(100) 길이(L)의 20%~80%를 차지할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 내용과 같이, 감쇄부재(200)의 일면(230)은 해수의 이동경로를 가이드할 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 감쇄부재(200)의 윗면(210)에 대한 감쇄부재(200)의 일면(230)의 경사각(θ1)은 30도~90도 범위일 수 있다.

즉, 감쇄부재(200)는 해양구조물(50)의 크기 또는 문풀(100)의 크기 및 사용하게 되는 시추장비에 따라 크기가 조절될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체가 구비된 선박의 문풀 내 파도의 높이를 나타낸 그래프이다. 도 5에서는 문풀(100)에 감쇄부재(200)가 구비되지 않은 해양구조물(50)과 문풀(100)에 감쇄부재(200)가 구비된 해양구조물(50)을 비교하여 설명한다.

즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 데크의 높이를 6m로 가정하면, 해수가 문풀(100)에 유입되어 특정 주파수에서 공진이 발생하여 데크(D) 위로 넘칠 수 있는데 감쇄부재(200)가 구비되지 않은 문풀(100)에서는 데크(D)로 최대 2m 높이(H1)의 해수가 넘칠 수 있다.

반면, 감쇄부재(200)가 구비된 문풀(100)에서는 해양구조물(50)의 데크(D)로 넘치는 해수의 높이(H2)가 0m로 해수가 데크(D)로 넘치지 않음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 문풀(100)에 감쇄부재(200)가 구비되어 문풀(100)로 유입된 해수가 데크(D)로 넘치는 것을 방지할 수 있어, 문풀(100) 주변 데크(D)에 설치된 장비가 해수의 충격압에 의해 고장나는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체를 나타낸 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 문풀(100) 및 감쇄부재(200)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 문풀(100) 및 감쇄부재(200)는 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체의 문풀(100) 및 감쇄부재(200)와 동일 또는 실질적으로 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 가이드부재(300)를 더 포함할 수 있다.

가이드부재(300)는 해양구조물(50)의 데크(D)로부터 문풀(100) 내부로 돌출 형성되며, 제1공간(110)으로 유입된 해수가 제3공간(130)으로 유동되도록 해수의 유동방향을 가이드할 수 있다.

즉, 감쇄부재(200)를 따라 제1공간(110)으로 유입된 해수는 가이드부재(300)을 따라 제3공간(130)으로 유동될 수 있다.

가이드부재(300)는 문풀(100)의 내측면으로부터 문풀(100)의 끝단으로 갈수록 위를 향해 경사지게 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가이드부재(300)의 저면(300a)은 데크(D)의 수평면과 70도 이하의 경사각(θ2)을 이룰 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1공간(110)으로 유입된 해수는 감쇄부재(200)의 일면(230)을 따라 문풀(100)의 내측면으로 유동되어 문풀(100)의 내측면에 부딪힌 후 가이드부재(300)의 저면(300a)을 따라 제3공간(130)으로 유입될 수 있다.

가이드부재(300)를 따라 제3공간(130)으로 유입된 해수는 제2공간(120)으로부터 제3공간(130)으로 유입된 해수와 만나 상쇄될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 문풀 저항 감쇄구조체는 감쇄부재(200)를 포함하여, 문풀(100)로 유입된 해수의 유동방향을 가이드함으로써 해수가 문풀(100) 내 제3공간(130)에서 서로 상쇄되게 할 수 있다.

해수가 문풀(100)로부터 데크(D)로 넘치는 것을 방지하여 문풀(100) 주변 데크에 설치된 장비가 해수의 충격압으로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 해양구조물(50)이 이동할 때에는 문풀(100)로 인해 해양구조물(50)의 운항에 가해지는 저항을 저감시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

50: 해양구조물 60: 선수
70: 선미 80: 해양구조물의 저면
100: 문풀 110: 제1공간
120: 제2공간 130: 제3공간
200: 감쇄부재 210: 윗면
220: 저면 230: 일면
240: 타면 300: 가이드부재
300a: 가이드부재의 저면 D: 데크
H1: 감쇄부재가 없을 때 높이 H2: 감쇄부재가 있을 때 높이
h1: 문풀의 높이 h2: 감쇄부재의 높이
L: 문풀의 길이 L1: 감쇄부재의 일면까지의 길이
L2: 감쇄부재의 타면까지의 길이 θ1: 감쇄부재의 경사각
θ2: 가이드부재의 경사각

Claims

해양구조물을 관통하는 문풀에 설치되는 문풀 저항 감쇄구조체로서,
상기 문풀 내부를 제1공간 및 제2공간으로 나누도록 상기 해양구조물의 저부로부터 상기 문풀 내부로 돌출 형성되는 감쇄부재를 포함하는 문풀 저항 감쇄구조체.
제1항에 있어서,
상기 제1공간은 상기 해양구조물의 선미쪽에 형성되며, 상기 제2공간은 상기 해양구조물의 선수쪽에 형성되는 문풀 저항 감쇄구조체.
제1항에 있어서,
상기 감쇄부재는 상기 문풀보다 높이가 낮으며, 상기 감쇄부재의 상부에는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로부터 유입되는 해수가 서로 상쇄되는 제3공간이 형성되는 문풀 저항 감쇄구조체.
제1항에 있어서,
상기 감쇄부재는,
상기 제1공간과 맞닿는 일면은 경사지게 형성되며, 상기 제2공간과 맞닿는 타면은 상기 문풀의 내측면과 평행한 문풀 저항 감쇄구조체.
제4항에 있어서,
상기 감쇄부재는,
상기 일면이 윗면으로부터 저면으로 갈수록 상기 타면과의 거리가 가까워지는 문풀 저항 감쇄구조체.
제3항에 있어서,
상기 해양구조물의 데크로부터 상기 문풀 내부로 돌출 형성되며, 상기 제1공간으로 유입된 해수가 상기 제3공간으로 유동되도록 해수의 유동방향을 가이드하는 가이드부재를 더 포함하는 문풀 저항 감쇄구조체.
제6항에 있어서,
상기 가이드부재는,
상기 문풀의 내측면으로부터 상기 문풀의 끝단으로 갈수록 위를 향해 경사지게 형성되는 문풀 저항 감쇄구조체.