KR20160095444A - 파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파도 완충 장치(wave absorber)를 구비한 드릴쉽에 관한 것으로서, 드릴쉽에 파도 완충 장치를 설치하여 파도가 드릴쉽에 주는 영향을 최소화하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽은 선체; 상기 선체의 끝단에 설치된 파도 완충 장치; 상기 파도 완충 장치가 일정한 경로를 반복 운동할 수 있도록 안내하는 가이드 구조물; 및 상기 파도 완충 장치가 운동할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동유닛; 을 포함한다.

Description

파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽{Drillship including wave absorber}
해저속 석유나 천연가스를 채취하기 위해서는 먼저 석유나 천연가스를 둘러싸고 있는 암석 등을 뚫는 시추과정이 필요한데, 이러한 시추 장비로는 반잠수식 시추선(Semi-submersible Drilling Rig)과 드릴쉽(Drillship)이 있다. 특히 드릴쉽은 해상을 이동하면서 시추할 수 있는 동시에 반잠수식 시추선에 비해 심해에서의 시추작업이 가능한 장점이 있어 최근 조선 업계에서는 드릴쉽의 수주 및 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
한편, 이러한 드릴쉽은 해상에 고정되어 있지 않기 때문에 안정적인 시추작업을 위해서는 해양 상태에 따른 드릴쉽의 움직임을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해 개발된 것이 동적위치유지시스템(Dynamic Positioning System, 이하 DPS)이다. DPS는 선박의 위치를 원하는 지점에 지속적으로 위치시킬 수 있도록 작동하는 장치를 지칭하는 것으로 외부로부터 위치 유지를 방해하는 요소를 센서로 감지한 후 위치 유지를 위해 필요한 트러스터의 동력을 계산한 후 이를 토대로 트러스터의 프로펠러를 가동하여 드릴쉽이 일정한 위치를 유지하도록 하는 시스템이다. 이러한 DPS는 컨트롤 컴퓨터, PRS(Position Reference System), 센서, 트러스터, MMI(Man Machine Interface), Power Management System, DPO로 구성되어 있다.
컨트롤 컴퓨터는 각 장비로부터 데이터를 수신한 후 계산하여 위치유지를 위해 필요한 트러스터 파워를 계산하여 트러스터로 신호를 보내고 트러스터로부터 피드백 신호를 수신하는 역할을 수행한다. PRS는 GPS등을 이용해 선체의 위치를 수신한다. 센서는 선체의 움직임이나 풍향, 풍속을 측정하는 장비이다. 트러스터는 프로펠러로 선체를 유지하는 추진력을 제공하는 장치이다. MMI는 DPO가 장비 조작을 할 수 있는 인터페이스를 제공한다. Power Management System은 필요한 전력을 관리하는 시스템으로 과도한 전력 사용시 전력을 다운시키는 기능을 수행한다. 마지막으로 DPO는 이러한 시스템을 운영하는 역할을 수행한다.
이러한 DPS는 작동 원리상 외부의 파도나 바람의 영향을 받을 수 밖에 없는데 외부의 파도가 심한 경우 이러한 파도로 인한 위치 변동 폭을 줄이기 위한 DPS에서 보다 큰 전력을 요구하게 되어 그만큼 에너지 소모가 크게 된다. 또한 파도 등으로 인한 위치 변동의 폭을 줄이기 위해 DPS가 존재한다고 하더라도 DPS로 선체의 위치를 일정하게 조절하는 것은 한계가 있기 때문에 DPS의 유무에 관계없이 파도나 바람 등으로 인해 드릴쉽이 받는 영향을 최소화하는 것이 바람직하다.
본 발명은 드릴쉽에 파도 완충 장치(wave absorber)를 설치하여 파도가 드릴쉽에 주는 영향을 최소화하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에서 시추 작업을 수행하는 드릴쉽(Drillship)으로서,
선체; 상기 선체의 끝단에 설치된 파도 완충 장치; 상기 파도 완충 장치가 일정한 경로를 반복 운동할 수 있도록 안내하는 가이드 구조물; 및 상기 파도 완충 장치가 운동할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동유닛; 을 포함하는, 파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽이 제공된다.
선체 측부의 가장자리에 형성된 선체 확장부; 를 포함하고, 상기 선체 확장부의 끝단에 상기 파도 완충 장치가 설치될 수 있다.
상기 파도 완충 장치가 일정한 위치에 유지될 수 있도록 상기 가이드 구조물에 설치되는 지지부; 를 포함할 수 있다.
상기 지지부는, 상기 가이드 구조물의 상부에 위치한 제1 지지부; 및 상기 가이드 구조물의 하부에 위치한 제2 지지부; 를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지부는 상기 파도 완충 장치의 움직임을 방해하지 않도록 움직일 수 있다.
상기 구동유닛은 윈치 또는 크레인일 수 있다.
상기 파도 완충 장치는, 상대적으로 상부에 위치하며, 고정된 상부 완충 부재; 및 상대적으로 하부에 위치하며, 상하로 운동할 수 있는 하부 완충 부재; 를 포함할 수 있다.
상기 파도 완충 장치는 이중 구조로 이루어질 수 있다.
이중 구조로 이루어진 상기 파도 완충 장치는, 외부 완충 부재 및 내부 완충 부재를 포함하거나, 복수개의 파도 완충 부재가 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 선체에 파도 완충 장치를 설치함으로써, 파도가 파도 완충 장치와 충돌하여 파도가 잘게 부숴져서 파 에너지가 분산된 상태로 선박에 작용하므로, 선박에 미치는 충격이 줄어들게 되어, 선박의 손상을 줄일 수 있게 된다. 또한 선박을 타고 데크 위로 올라오는 이른바 그린 워터(green water)를 파도 완충 장치가 막아주게 되는 효과도 발생한다.
또한, 파도가 선박에 미치는 영향이 줄어들게 되어 그만큼 DPS의 정확성이 향상되게 되고 DPS를 가동하는데 필요한 전력도 그만큼 감소하게 되는 효과도 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽을 도시한 정면도이다.
도 2a는 드릴쉽이 일정 위치에서 계류되어 시추작업을 하고 있을 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파도 완충 장치의 위치를 도시한 측면도이다.
도 2b는 드릴쉽이 이동중일 때 파도 완충 장치의 위치를 도시한 측면도이다.
도 3a는 드릴쉽이 일정 위치에서 계류되어 시추작업을 하고 있을 때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 파동 완충 장치의 위치를 도시한 측면도이다.
도 3b는 드릴쉽이 이동중일 때 파도 완충 장치의 위치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선체 확장부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선체 확장부의 확대도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 명세서에는 파도 완충 장치가 드릴쉽에 적용되는 경우를 예로 들어 설명하였지만 이러한 파도 완충 장치는 드릴쉽에 한정되는 것은 아니고, 파도에 의한 충격에 따른 영향을 최소화할 필요성이 있는 모든 종류의 해상 부유물에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파도 완충 장치(10)를 구비한 드릴쉽을 도시한 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 드릴쉽의 측부 가장자리에 가이드 구조물(20)이 설치되어 있다. 가이드 구조물(20)에는 파도 완충 장치(10)가 일정한 위치에서 유지되도록 설치되어 있다. 가이드 구조물(20)은 파도 완충 장치(10)가 위 아래로 일정한 경로를 반복 운동할 수 있도록 한다. 이러한 가이드 구조물(20)은 파도 완충 장치(10)가 위 아래로 일정한 경로를 반복 운동할 수 있도록 하는 여러가지 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 가이드 구조물(20)은 내부에 레일 구조를 포함할 수 있다.
파도 완충 장치(10)는 해상에서 발생하는 파도가 드릴쉽에 충격을 가할 때, 드릴쉽이 받는 충격을 최소화하는 역할을 한다. 즉, 파도 완충 장치(10)는 파도가 드릴쉽을 향해 올 때, 드릴쉽 대신에 파도와 직접적으로 부딪침으로써, 파를 분쇄하여 파 에너지가 드릴쉽에 주는 충격을 줄여주는 역할을 한다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파도 완충 장치(10)를 구비한 드릴쉽을 도시한 도면으로서, 도 2a는 드릴쉽이 일정 위치에서 계류되어 시추작업을 하고 있을 때(이하, '작업상태'로 부르기로 한다.) 파도 완충 장치(10)의 위치를 도시한 측면도이고, 도 2b는 드릴쉽이 이동중일 때(이하, '이동상태'로 부르기로 한다.) 파도 완충 장치(10)의 위치를 도시한 측면도이다.
위에서도 언급한 바와 같이 파도 완충 장치(10)는 드릴쉽 대신에 파도와 직접적으로 부딪침으로써, 파를 분쇄하는 역할을 수행한다. 따라서, 도면 2a 및 도면 2b에서는 측면에서 바라본 파도 완충 장치(10)의 모서리가 각진 형상을 하고 있는 것으로 도시되어 있지만 파도 완충 장치(10) 본원의 역할을 수행할 수 있는 한 기하학적 형상에 구애받지 않는다. 예를 들어, 파도 완충 장치(10)는 그 가장자리가 각진 형상이 아닌 라운드진 형상으로 이루어질 수도 있다.
가이드 구조물(20)은 파도 완충 장치(10)가 일정한 위치에 유지될 수 있도록 하는 지지부(30)를 제공한다. 도 2a 및 도 2b에 따르면 이러한 지지부(30)는 측면에서 봤을 때 사각형의 형상을 갖는 걸로 도시되어 있지만 파도 완충 장치(10)가 일정한 위치에 유지될 수 있도록 하는 기능만 수행할 수 있다면 어떤 형상을 가져도 무방하다.
먼저, 도 2a에서 보이는 바와 같이 드릴쉽이 작업상태에 있을 때, 파도가 드릴쉽에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 파도 완충 장치(10)는 수면에 내려오게 된다. 따라서, 파도는 드릴쉽에 직접 부딪치는 것이 아니라 파도 완충 장치(10)에 부딪쳐 파가 분산된 후에 드릴쉽에 2차적으로 부딪치게 된다.
한편, 도 2b에서 보이는 바와 같이 드릴쉽이 이동상태에 있을 때에는, 파도가 드릴쉽에 미치는 영향을 최소화할 필요가 없고 오히려 파도 완충 장치(10)가 계속 수면에 내려오는 경우 파도 완충 장치(10)와 바닷물과의 마찰로 인해 이동에 악영향을 미치게 된다. 따라서 드릴쉽이 이동상태인 경우 파도 완충 장치(10)는 수면으로부터 위쪽으로 들어올려진 상태로 이동하게 된다.
한편, 가이드 구조물(20)에는 지지부(30)가 위치하고 있다. 지지부(30)는 가이드 구조물(20) 상부의 제1 지지부(31)와 가이드 구조물(20) 하부의 제2 지지부(32)로 이루어져 있다. 제1 지지부(31)는 드릴쉽이 이동하는 경우, 즉, 파도 완충 장치(10)가 수면으로부터 위쪽으로 들어올려진 경우, 파도 완충 장치(10)가 수면에서 올라온 상태를 유지하도록 하는 받침대 역할을 하게 된다. 반면, 제2 지지부(32)는 드릴쉽이 고정되어 시추작업을 하는 경우, 즉, 파도 완충 장치(10)가 수면에 내려오는 경우 파도 완충 장치(10)가 수면에 내려온 상태를 유지하도록 하는 받침대 역할을 하게 된다.
이 중, 제1 지지부(31)는 파도 완충 장치(10)가 수면 아래로 내려가는 경우 파도 완충 장치(10)가 내려가지 못하도록 경로를 방해할 수 있다. 따라서 제1 지지부(31)는 파도 완충 장치(10)의 운동에 방해가 되지 않도록 좌우로 이동하도록 설계될 수 있다.(도 2a 및 도 2b 참조)
그러나 이러한 내용은 도면 2a 및 2b를 기초로 한 것이고, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, 파도 완충 장치(10)의 운동에 방해가 되지 않도록 하기 위해 제2 지지부(32)가 이동되도록 설계되거나 제1 지지부(31)나 제2 지지부(32) 모두 움직이지 않고도 파도 완충 장치(10)의 운동에 방해가 되지 않도록 설계될 수 있다. 또한 제1 지지부(31)는 파도 완충 장치(10)의 운동에 방해가 되지 않도록 좌우가 아닌 다른 경로로 이동하도록 설계될 수 있다.
한편, 파도 완충 장치(10)는 파도의 파 에너지를 분산하도록 여러가지 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 파도 완충 장치(10)를 격자구조를 가질 수 있다. 즉, 파도 완충 장치(10)가 격자구조를 가짐으로써, 파를 분쇄한 상태로 드릴쉽과 충돌할 수 있게 할 수 있다.
한편, 이러한 파도 완충 부재를 상하로 이동시키기 위해서는 구동력이 필요하다. 따라서 이러한 구동력을 제공하는 구동유닛(미도시)이 필요하게 된다. 이러한 구동유닛은 윈치 또는 크레인을 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 구동유닛은 구동력을 파도 완충 장치(10)에 전달하여, 드릴쉽이 작업상태나 이동상태에 있을 때 이에 대응한 파도 완충 장치(10)의 움직임을 제공할 수 있는 모든 종류의 구동수단을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파도 완충 장치(10)를 구비한 드릴쉽을 도시한 도면으로서, 도 3a는 드릴쉽이 작업상태에 있을 때의 파동 완충 장치의 위치를 도시한 측면도이고, 도 3b는 드릴쉽이 이동상태에 있을 때의 파도 완충 장치(10)의 위치를 도시한 측면도이다. 파도 완충 장치(10)의 기본적인 구조 및 작동원리에 대해서는 도 2a 및 도 2b를 설명하면서 언급한 바 하기에서는 도 2a 및 도 2b와의 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.
도 3a 및 도 3b에서는 도 2a 및 도 2b와는 달리 파도 완충 부재가 두 부분으로 나누어져 있다. 즉, 도 3a 및 도 3b에서의 파도 완충 부재는 상대적으로 상부에서 고정되어 있는 상부 완충 부재(11) 및 상대적으로 하부에서 상하로 움직일 수 있는 하부 완충 부재(12)를 포함한다.
이 중, 하부 완충 부재(12)는 도 2a 및 도 2b에서의 파도 완충 부재와 같이 드릴쉽이 작업상태 혹은 이동상태에 있을 때, 각각 하부 완충 부재(12)가 수면으로 내려오거나 수면 위로 올라가게 된다. 이렇게 하부 완충 부재(12)만을 상하로 이동시키는 경우, 파도 완충 부재를 이동시키는데 필요한 에너지를 줄일 수 있는 효과가 있다.
반면, 상부 완충 부재(11)는 드릴쉽의 상태에 관계없이 일정한 위치에 고정되어 있다. 상부 완충 부재(11)는 파도 완충 역할을 수행하는 한편, 파도가 메인 데크 위에 올라오는, 이른바 그린 워터(green water)가 발생하는 것을 막아주는 역할도 수행하게 된다.
도 4 및 5는 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른, 파도 완충 장치(10)가 구비된 드릴쉽에서, 파도 완충 장치(10)가 이중 구조로 이루어진 경우를 도시한, 선체 확장부(2)의 확대도이다. 파도 완충 장치(10)가 이중구조를 이루는 경우는 크게, 파도 완충 장치(10)가 외부 완충 부재(13) 및 외부 완충 부재(13) 안에 구비되어 있는 내부 완충 부재(14)를 포함하는 경우와, 파도 완충 장치(10)가 제1 파도 완충 부재(15)와 제2 파도 완충 부재(16)를 포함하고, 제1 파도 완충 부재(15)와 제2 파도 완충 부재(16)는 서로 마주보도록 형성된 경우로 나뉜다.
이와 같이 파도 완충 장치(10)를 이중 구조로 구비하는 이유는, 이중 구조로 인해 파도의 완충 작용을 보다 효과적으로 수행하고, 파도 완충 장치(10)의 일부만을 상하로 이동시킴으로써 파도 완충 장치(10)의 이동에 필요한 에너지를 감소시킬 수 있기 때문이다.
도 4는 이중 구조로 이루어진 파도 완충 장치(10) 중에서 파도 완충 장치(10)가 외부 완충 부재(13) 및 외부 완충 부재(13) 안에 구비되어 있는 내부 완충 부재(14)를 포함한 것을 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 파도 완충 장치(10)가 외부 완충 부재(13) 및 내부 완충 부재(14)로 이루어진 이중 구조를 이룸으로써, 파도의 완충 작용을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 4의 이중 구조는 도 3a 및 도 3b에서 나타낸 실시예와 같이 파도 완충 장치(10) 중 일부만을 상하로 움직이도록 할 수 있다. 즉, 도 4의 내부 완충 부재(14)가 도 3의 하부 완충 부재(12)처럼 드릴쉽이 작업상태 혹은 이동상태인 경우에 대응하여 상하로 이동할 수 있고, 도 4의 외부 완충 부재(13)는 도 3의 상부 완충 부재(11)처럼 드릴쉽의 상태에 관계없이 일정한 위치에 고정될 수 있다.
한편, 도 4에서는 파도 완충 장치(10)가 외부 완충 부재(13) 및 내부 완충 부재(14)만으로 구성된 경우를 도시하였지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, 파도 완충 장치(10)는 두개를 초과하는 완충 부재를 포함할 수 있다.
도 5는 이중 구조로 이루어진 파도 완충 장치(10) 중에서 파도 완충 장치(10)가 서로 동일한 형태의 제1 파도 완충 부재(15)와 제2 파도 완충 부재(16)를 포함하고, 제1 파도 완충 부재(15)와 제2 파도 완충 부재(16)는 서로 마주보도록 구비된 것을 나타낸다. 즉, 제1 및 제2 파도 완충 부재(15, 16) 중 상대적으로 선체(1) 안쪽에 위치한 제1 파도 완충 부재(15)와 상대적으로 선체(1) 바깥쪽에 위치한 제2 파도 완충 부재(16)로 구성될 수 있다. 도 5에 도시한 이중 구조의 경우에도 도 4와 마찬가지로 파도의 완충 작용을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 된다. 한편 도 5의 이중 구조도 도 3a 및 도 3b에 나타낸 실시예와 같이 파도 완충 장치(10) 중 일부만을 상하로 움직이도록 할 수 있다. 즉, 도 5의 제1 파도 완충 부재(15) 및 제2 파도 완충 부재(16)는 각각 도 3a 및 도 3b의 상부 완충 부재(11)와 하부 완충 부재(12)에 대응되거나 그 반대가 될 수 있다. 따라서, 제1 파도 완충 부재(15) 및 제2 파도 완충 부재(16) 중 일부는 드릴쉽이 작업상태 혹은 이동상태인 경우에 대응하여 상하로 이동할 수 있고, 나머지 일부는 드릴쉽의 상태에 관계없이 일정한 위치에 고정될 수 있다.
한편, 도 5에서는 파도 완충 장치(10)가 두개의 파도 완충 부재로 이루어진 경우만을 도시하였지만 파도 완충 장치의 개수에 한정되지 않는다. 예를 들어, 파도 완충 장치(10)는 두개를 초과하는 파도 완충 부재로 이루어질 수 있다.
1 : 선체
2 : 선체 확장부
10 : 파도 완충 장치
11 : 상부 완충 부재
12 : 하부 완충 부재
13 : 외부 완충 부재
14 : 내부 완충 부재
15 : 제1 파도 완충 부재
16 : 제2 파도 완충 부재
20 : 가이드 구조물
30 : 지지부
31 : 제1 지지부
32 : 제2 지지부

Claims (9)

  1. 해상에서 시추 작업을 수행하는 드릴쉽(Drillship)으로서,
    선체;
    상기 선체의 끝단에 설치된 파도 완충 장치;
    상기 파도 완충 장치가 일정한 경로를 반복 운동할 수 있도록 안내하는 가이드 구조물; 및
    상기 파도 완충 장치가 운동할 수 있도록 구동력을 제공하는 구동유닛; 을 포함하는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  2. 청구항 1에 있어서,
    선체 측부의 가장자리에 형성된 선체 확장부; 를 포함하고,
    상기 선체 확장부의 끝단에 상기 파도 완충 장치가 설치되는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파도 완충 장치가 일정한 위치에 유지될 수 있도록 상기 가이드 구조물에 설치되는 지지부; 를 포함하는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 가이드 구조물의 상부에 위치한 제1 지지부; 및
    상기 가이드 구조물의 하부에 위치한 제2 지지부; 를 포함하는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 지지부 및 제2 지지부 중 적어도 어느 하나는 상기 파도 완충 장치의 움직임을 방해하지 않도록 움직일 수 있는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동유닛은 윈치 또는 크레인인,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 파도 완충 장치는,
    상대적으로 상부에 위치하며, 고정된 상부 완충 부재; 및
    상대적으로 하부에 위치하며, 상하로 운동할 수 있는 하부 완충 부재; 를 포함하는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 파도 완충 장치는 이중 구조로 이루어진,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
  9. 청구항 8에 있어서,
    이중 구조로 이루어진 상기 파도 완충 장치는,
    외부 완충 부재 및 내부 완충 부재를 포함하거나,
    복수개의 파도 완충 부재가 서로 마주보도록 배치되는,
    파도 완충 장치를 구비한 드릴쉽.
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