KR20160112540A - 반잠수식 해양구조물 - Google Patents

Abstract

반잠수식 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물은 폰툰과, 상기 폰툰의 상측에 배치되는 데크와, 상기 데크를 상기 폰툰에 대해 지지하는 복수의 컬럼을 포함하는 본체; 및 상기 본체를 해저에 대해 지지하는 복수의 텐던을 포함하고, 상기 폰툰은 원형 링 형상을 가지며, 상기 복수의 텐던은 상기 폰툰의 외주면을 따라 등간격으로 배치된다.

Description

반잠수식 해양구조물{Semi-submersible marine structure}

본 발명은 반잠수식 해양구조물에 관한 것이다.

최근 해저 유전 또는 가스전에 대한 시추 작업 또는 생산 작업을 수행하기 위해 반잠수식 해양구조물인 TLP(Tension Leg Platform)가 활발히 사용되고 있다.

종래의 TLP는 폰툰(potoon)과 컬럼(column) 등으로 구성된 선체(hull)와 선체를 해저에 지지하는 텐던(Tendon)으로 이루어진다.

시추나 생산 작업은 선체에서 해저로 연장되는 라이저(riser)를 통해 수행되는데 작업 안정성 측면에서 선체의 움직임이 최소화되어야 한다.

그런데 해상에 부유하는 반잠수식 해양구조물의 선체에는 조류 또는 파도와 같은 외란이 작용하여 선체에 측방향의 운동을 발생시킨다. 이러한 측방향의 운동이 과도한 경우 라이저가 파손되는 등 작업이 곤란해진다.

최근 외란에 대한 움직임을 최소화하거나 용이하게 제어할 수 있는 기술 개발이 활발이 수행되고 있다.

본 발명의 실시예는, 외란의 영향을 덜 받는 구조를 가지는 반잠수식 해양구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폰툰과, 상기 폰툰의 상측에 배치되는 데크와, 상기 데크를 상기 폰툰에 대해 지지하는 복수의 컬럼을 포함하는 본체; 및 상기 본체를 해저에 대해 지지하는 복수의 텐던을 포함하고, 상기 폰툰은 원형 링 형상을 가지며, 상기 복수의 텐던은 상기 폰툰의 외주면을 따라 등간격으로 배치되는, 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

상기 본체에는 측 방향으로 연장되고 상호 대칭 구조로 배치되는 복수의 연장부재가 형성되고, 상기 복수의 텐던은 상호 대칭 구조를 갖도록 상기 복수의 연장부재에 지지될 수 있다.

상기 반잠수식 해양구조물은 상기 각 텐던의 장력을 측정하는 센서부; 상기 각 텐던을 페일시키는 페일부; 및 상기 센서부의 측정 결과를 기초로 어느 한 텐던이 페일되었다고 판단되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 다른 텐던의 페일을 명령하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 원형 링 형상 또는 팔각 이상의 정짝수각 형 링 형상을 가지는 폰툰은 어떤 방향의 외란에 대해서도 외란에 의해 폰툰에 작용하는 하중을 효과적으로 분산할 수 있어 본체의 측방향 움직임을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

나아가 원형 링 형상 또는 팔각 이상의 정짝수각 형 링 형상을 가지는 폰툰은 외란의 방향에 대해 큰 영향을 받지 않고 일관되고 예측 가능하게 거동하게 되어 본체의 자세를 용이하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 측면에서 바라본 도면이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 나타내는 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 상측에서 바라본 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 운용시스템 일부를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이고,
도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 상측에서 바라본 도면이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이고,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 측면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 상측에서 바라본 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 반잠수식 해양구조물(100)은 본체(110)와, 텐던(Tendon)(130)을 포함한다. 반잠수식 해양구조물(100)은 해상에서 원유, 가스 등의 시추 또는 생산 작업을 수행한다.

본체(110)는 반잠수식 구조물로서 폰툰(111)과, 데크(112)와, 컬럼(113)을 포함한다.

폰툰(111)은 부력체로서 수면 아래에 위치할 수 있다. 폰툰(111)에는 발라스트 탱크(미도시)가 형성되어 부력 조절이 가능하다.

본 실시예에서, 폰툰(111)은 원형 링 형상을 가진다. 이 경우, 폰툰(111)은 어떤 방향의 외란에 대해서도 외란에 의해 폰툰(111)에 작용하는 하중을 효과적으로 분산할 수 있어 본체(110)의 측방향 움직임을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그리고 폰툰(111)은 어떤 방향의 외란에 대해서도 일관되고 예측 가능한 거동을 보이기 때문에 본체(110)의 자세 제어가 용이하다.

데크(112)는 수면 위에 위치한다. 데크(112)에는 시추 설비 또는 생산 설비 등 각종 장비(115)가 탑재된다.

폰툰(111)과 데크(112) 사이에 컬럼(113)이 개재된다. 컬럼(113)은 데크(112)와 폰툰(111)을 상호 연결하고, 폰툰(111)에 대하여 데크(112)를 지지한다. 컬럼(113)은 복수로 제공될 수 있다.

텐던(130)은 본체(110)를 해저(미도시)에 대해 지지한다. 본체(110)에는 포치(Porch)(140)가 형성된다. 포치(140)는 텐던(130)을 지지하기 위한 구조로서 본체(110)의 표면에 형성된다. 일례로, 포치(140)는 폰툰(111)의 일측면에 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.

텐던(130)은 복수로 제공된다.

본 실시예에서, 복수의 텐던(130)은 원형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조를 갖도록 본체(110)에 지지된다. 이 경우, 복수의 텐던(130) 중 어느 하나가 페일(fail)되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 텐던을 페일시켜 본체(100)의 자세를 균형적으로 유지할 수 있다.

참고로 '텐던(130)이 페일된다'는 것은 텐던(130)의 장력이 제로인 상태뿐만 아니라 텐던(130)의 장력이 본체(110)를 해저에 대해 지지하기 위해 필요한 최소 장력에 미치지 못하는 상태 등을 의미한다.

본 실시예에서, 텐던(130)은 짝수개로 제공될 수 있다. 이때, 텐던(130)은 도 2와 같이 8개일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 이러한 짝수개의 텐던(130)은 원형 링 형상을 가지는 폰툰(111)의 외주면을 따라 등간격으로 배치된다.

위와 같은 배치로 인해 복수의 텐던(130)은 원형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조를 갖도록 본체(110)에 지지될 수 있다. 이 경우, 복수의 텐던(130) 중 어느 하나가 페일(fail)되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 텐던을 페일시켜 본체(100)의 자세를 균형적으로 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 운용시스템 일부를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 반잠수식 해양구조물(100)은 센서부(150)와, 페일부(160)와, 제어부(170)을 더 포함할 수 있다.

센서부(150)는 텐던(130)의 장력을 측정한다. 센서부(150)는 각 텐던(130)의 장력을 측정하는 센서들(센서1,…, 센서N)을 포함할 수 있다.

페일부(160)는 텐던(130)을 페일시킨다. 페일부(160)은 각 텐던(130)을 페일시키는 페일 장치들(페일 장치1,…, 페일장치N)를 포함할 수 있다.

페일 장치는 텐던(130)을 절단하는 절단 장치일 수 있다. 절단 장치는 텐던(130)을 완전히 절단하여 페일시킨다. 일례로, 절단 장치는 레이저 또는 워터 제트 등을 이용하여 대상물을 절단하는 공지된 장치일 수 있다.

또는 페일 장치는 텐던(130)이 장력을 유지하도록 텐던(130)의 일부를 고정시키는 클램핑 장치일 수 있다. 클램핑 장치의 고정이 해제되면 텐던(130)이 페일된다.

위와 같은 페일 장치는 후술하는 제어부(170)의 명령에 의해 작동하여 텐던(130)을 페일시킨다.

제어부(170)는 센서부(150)의 측정 결과를 기초로 어떤 텐던이 페일되었다고 판단되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 다른 텐던의 페일을 명령한다. 제어부(170)의 페일 명령은 페일부(160)로 전달된다. 보다 상세히 제어부(170)의 페일 명령은 페일 대상이 되는 텐던과 대응하는 페일 장치로 전달된다. 명령 신호를 전달받은 페일 장치는 페일 대상이 되는 텐던을 페일 시킨다.

이와 같은 센서부(150), 페일부(160) 및 제어부(170)는 다수의 텐던(130) 중 일부가 페일되더라도 자동으로 본체(110)의 자세를 균형적으로 유지시킨다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이고, 도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 반잠수식 해양구조물의 일부를 상측에서 바라본 도면이다. 도 5 및 도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(200)은 본체(110)와, 연장부재(120)와, 텐던(Tendon)(130)을 포함한다.

본 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(200)은 연장부재(120)를 매개로 텐던(130)이 본체(110)에 지지된다는 점에서 앞선 실시예에 따른 해양구조물(도 1의 100)과 차이가 있다.

연장부재(120)는 본체(110)에서 측 방향으로 연장된다. 일례로 연장부재(120)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 폰툰(111)에서 측 방향으로 연장될 수 있다.

연장부재120)는 박스 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 연장부재(120)는 본체(110)에 추가적인 부력을 제공한다.

연장부재(120)에는 포치(Porch)(140)가 형성된다. 포치(140)는 텐던(130)을 지지하기 위한 구조로 연장부재(120)의 일측면에 형성될 수 있다.

연장부재(120)는 복수로 제공된다.

본 실시예에서, 복수의 텐던(130)은 원형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조를 갖도록 복수의 연장부재(120)에 지지된다. 이 경우, 복수의 텐던(130) 중 어느 하나가 페일(fail)되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 텐던을 페일시켜 본체(110)의 자세를 균형적으로 유지할 수 있다.

본 실시예에서, 연장부재(120)는 짝수개로 제공될 수 있다. 일례로, 연장부재(120)는 도 6와 같이 8개일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 이러한 짝수개의 연장부재(120)는 원형 링 형상을 가지는 폰툰(111)의 외주면을 따라 등간격으로 배치된다.

위와 같은 배치로 인해 텐던들(130)은 원형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조를 갖도록 연장부재들(120)에 지지될 수 있다. 이 경우, 복수의 텐던(130) 중 어느 하나가 페일(fail)되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 텐던을 페일시켜 본체(100)의 자세를 균형적으로 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(300)은 폰툰(111)의 형상에서 앞선 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(도 3의 100)과 차이가 있다.

본 실시예에서, 폰툰(111)은 정 팔각형 링 형상을 가진다. 이 경우, 폰툰(111)은 외란에 의해 폰툰(111)에 작용하는 하중을 효과적으로 분산할 수 있어 본체(110)의 측방향 움직임을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그리고 폰툰(111)은 외란의 방향에 크게 영향을 받지 않고 일관되고 예측 가능한 거동을 보이기 때문에 본체(110)의 자세 제어가 용이하다.

본 실시예에서 복수의 텐던(미도시)은 각각 폰툰(111)의 모서리에 배치될 수 있다. 이를 위해 텐던들을 지지하는 포치들(140)은 도 7과 같이 폰툰(111)의 모서리에 배치된다. 이 경우, 복수의 텐던은 정 팔각형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조로 배치되고, 상호 등간격으로 배치될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(400)은 폰툰(111)의 형상에서 앞선 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(도 6의 200)과 차이가 있다.

본 실시예에서, 폰툰(111)은 정 팔각형 링 형상을 가진다. 이 경우, 폰툰(111)은 외란에 의해 폰툰(111)에 작용하는 하중을 효과적으로 분산할 수 있어 본체(110)의 측방향 움직임을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그리고 폰툰(111)은 외란의 방향에 크게 영향을 받지 않고 일관되고 예측 가능한 거동을 보이기 때문에 본체(110)의 자세 제어가 용이하다.

본 실시예에서 복수의 연장부재(120)는 각각 폰툰(111)의 모서리에 배치된다. 이 경우, 연장부재들(120)의 일측면에 설치되는 포치들(140)은 정 팔각형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조로 배치되고 상호 등간격으로 배치될 수 있다. 이 경우, 포치들(140)에 지지되는 텐던들(미도시)은 정 팔각형 링 형상의 폰툰(111)의 중심(C)을 기준으로 상호 대칭 구조로 배치되고 상호 등간격으로 배치될 수 있다.

한편, 앞선 실시예에서 폰툰(111)이 정 팔각형 링 형상을 가진 것으로 설명하였으나 이는 예시에 불과하고 십각 이상의 정짝수 각형 링 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100, 200, 300, 400 : 반잠수식 해양구조물
110 : 본체 111 : 폰툰
112 : 데크 113 : 컬럼
120 : 연장부재 130 : 텐던
140 : 포치

Claims (3)

1. 폰툰과, 상기 폰툰의 상측에 배치되는 데크와, 상기 데크를 상기 폰툰에 대해 지지하는 복수의 컬럼을 포함하는 본체; 및
   상기 본체를 해저에 대해 지지하는 복수의 텐던을 포함하고,
   상기 폰툰은 원형 링 형상을 가지며,
   상기 복수의 텐던은 상기 폰툰의 외주면을 따라 등간격으로 배치되는, 반잠수식 해양구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체에는 측 방향으로 연장되고 상호 대칭 구조로 배치되는 복수의 연장부재가 형성되고,
   상기 복수의 텐던은 상호 대칭 구조를 갖도록 상기 복수의 연장부재에 지지되는, 반잠수식 해양구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 각 텐던의 장력을 측정하는 센서부;
   상기 각 텐던을 페일시키는 페일부; 및
   상기 센서부의 측정 결과를 기초로 어느 한 텐던이 페일되었다고 판단되면, 페일된 텐던과 반대 방향에 위치하는 다른 텐던의 페일을 명령하는 제어부를 더 포함하는, 반잠수식 해양구조물.

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