KR20170002005U - 문풀용 도어 어셈블리 - Google Patents

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KR20170002005U
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최명수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리는, 문풀을 개폐하도록 상기 문풀을 가로지르는 프레임부; 및 상기 프레임부가 상기 문풀을 폐쇄하는 위치에서 해수의 이동을 가이드하도록 경사면을 이루며, 서로 이격되어 선수에서 선미 방향으로 상기 프레임부에 일렬로 마련되는 블레이드를 포함하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

문풀용 도어 어셈블리{Door assembly for moonpool}
본 고안은 문풀용 도어 어셈블리에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 세계적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이와 같은 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 한계 유전이나 심해유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
즉, 한정된 자원에 의해 해저에 매장된 원유나 가스와 같은 자원을 채취할 필요가 있으나, 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역이나 파도가 심한 해상에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하도록 시추선이나 해양플랜트가 개발되었다.
시추선이나 해양플랜트는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시추장비를 갖추며, 중심부에는 라이저(riser)가 상하로 이동될 수 있도록 문풀(moonpool)이 형성되어 있다.
여기서, 라이저는 시추 작업시 분출되는 진흙, 모래, 자갈 등을 회수하고 시추를 위한 드릴 파이프를 보호하기 위기 위한 장비로서, 시추 작업시에는 그 적재 장소인 수용부로부터 드릴 플로어를 거쳐 문풀로 운반되고, 시추 작업이 종료되면 그 반대의 경로를 통해 다시 적재 장소인 수용부로 운반된다.
특히, 시추선의 경우는 군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 예인선 없이 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작되어 있으며, 자체 동력으로 항해하도록 설계된 시추선에 있어서는 최적의 항해 성능을 가지도록 건조된다.
그런데 시추선에 마련되는 문풀은, 시추선의 운항 시 저항을 발생시키게 되는바, 문풀을 개폐할 수 있는 도어 시스템의 개발이 이루어지고 있다.
다만 시추선에 마련되는 시추용 문풀은 그 크기가 대형인 관계로 도어 시스템의 설치가 어려울 수 있지만, 시추선 또는 그 밖의 선박이나 해양구조물에는 시추용 문풀과 달리 해양 연구 등을 위해 무인잠수정인 ROV(Remotely Operated Vehicle) 등을 해저로 투입할 수 있도록 하는 비교적 작은 크기의 문풀이 마련될 수 있는데, 이러한 문풀에는 도어 시스템의 설치가 필요하다.
그런데 선박이나 해양플랜트가 해상을 이동하는 과정에 문풀로 해수가 유입되어 문풀 내의 장비를 손상시키도록 문풀의 하부에 개폐 도어를 설치하는데, 문풀 하부에 개폐 장치를 설치하는 경우, 선박이 해상을 부유한 상태로 도어를 폐쇄하면 도어에 해수의 저항이 발생되어 이를 개선할 필요가 있다.
본 고안은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 해수를 가이드하여 해수에 의한 저항을 감소시킬 수 있는 문풀용 도어 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리는, 문풀을 개폐하도록 상기 문풀을 가로지르는 프레임부; 및 상기 프레임부가 상기 문풀을 폐쇄하는 위치에서 해수의 이동을 가이드하도록 경사면을 이루며, 서로 이격되어 선수에서 선미 방향으로 상기 프레임부에 일렬로 마련되는 복수의 블레이드를 포함하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 프레임부가 상기 문풀을 개방하는 위치에서 상기 블레이드의 경사면이 수압 발생 방향의 하부를 개방시키도록, 상기 프레임부에 상기 가이드부를 회전가능하게 연결하는 힌지부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드부는, 상기 복수의 블레이드의 상단부가 힌지 결합되는 연결부재; 및 상기 복수의 블레이드 중 어느 하나에 연결되어 상기 블레이드를 회전시키는 모터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 힌지부는, 상기 블레이드와 상기 프레임부를 힌지 결합시키는 제1 축; 및 상기 연결부재와 상기 블레이드를 힌지 결합시키는 제2 축을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 프레임부는 상기 문풀이 형성되는 구조물에 힌지 결합될 수 있다.
본 고안에 따른 문풀용 도어 어셈블리는, 블레이드를 마련하여 프레임부가 문풀을 폐쇄시 블레이드에 의해 해수가 가이드되어 해수로 인한 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 고안은, 문풀 개방을 위해 프레임부를 상부로 당길 때, 블레이드 면에 수직으로 수압이 가해지는 것을 방지하도록, 블레이드가 용접에 의해 고정되지 않고 힌지부에 의해 회전 가능하여, 수압에 의한 추가적인 인양력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 고안은 수압에 의한 하중 증가를 방지하여 프레임부를 들어올리기 위한 인양력을 증가시킬 필요가 없어, 프레임부의 하부 보강구조의 경량화가 가능하여 비용 및 힘을 줄일 수 있으므로, 문풀용 도어 어셈블리의 배치 공간이 여유로울 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 설치된 구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 문풀을 폐쇄한 상태를 개념적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리에서 블레이드에 발생되는 수압 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 문풀을 개방한 상태를 개념적으로 도시한 측면도이다.
본 고안의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 설치된 구조물을 도시한 도면이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 문풀을 폐쇄한 상태를 개념적으로 도시한 측면도이고, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리에서 블레이드에 발생되는 수압 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리가 문풀을 개방한 상태를 개념적으로 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 문풀용 도어 어셈블리(100)는 프레임부(110), 가이드부(120) 및 힌지부(130)를 포함하며, 문풀(12)을 개폐하도록 시추선 또는 해양플랜트와 같은 구조물(10)에 설치될 수 있다.
여기서, 문풀(12)은 드릴링(Drilling)과 같은 시추 작업을 위한 장비를 운전하기 위해 예를 들어 선체(11)의 중앙을 관통하는 공간을 형성한다. 예를 들어 시추선의 경우에는 단일 부유체를 형성하는 선체(11)의 어퍼데크(Upper deck)에서 바닥면(Base line)까지 관통되는 형상으로 문풀(12)이 마련되고, 자체 동력으로 항해를 할 수 있도록 추진 수단(도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 또는, 해양 연구 등을 위해 무인잠수정인 ROV(Remotely Operated Vehicle) 등을 해저로 투입할 수 있도록 문풀(12)이 마련될 수 있다.
이러한, 문풀(12)은 실질적으로 수직하게 뻗어, 문풀(12) 내부로 시추장비 및 로봇 등의 장비가 통과하여 지날 수 있다. 여기서, 시추장비로는 시추작업을 위한 라이저(riser), 드릴 파이프 등이 있으며, 시추장비는 문풀(12)의 주변에 인접하여 선체(11)에 보관 및 설치될 수 있다.
이와 같은 문풀(12)은 다면체 형상일 수 있으며, 일례로 직육면체 형상의 공간을 이루고, 오목하게 단차를 이루는 셀라덱(도시하지 않음)(cellar deck)이 마련된 형태로 이루어질 수 있으며, 셀라덱의 공간에는 분출방지장치(blow out preventer; BOP)가 마련될 수 있다.
프레임부(110)는 실질적으로 문풀(12)을 개폐하는 구성으로서, 문풀용 도어 어셈블리(100)의 외관을 형성하며, 문풀(12)을 개폐하도록 문풀(12)을 가로지고 문풀(12)의 형상에 대응하여 이루어질 수 있다.
즉, 프레임부(110)는 해양플랜트를 끄는 예인선 또는 시추선 등 선박의 운항 저항의 감소를 위해 선박의 운항 중에는 문풀(12)을 폐쇄시키고 시추 작업 또는 ROV 등을 해저로 투입할 수 있도록 하는 문풀(12)을 개방시킬 수 있다. 이를 위해, 프레임부(110)는 문풀(12)이 형성되는 구조물(시추선 및 해양플랜트의 중심부 등일 수 있음)에 힌지 결합될 수 있다.
일례로 프레임부(110)는 힌지 결합을 이루는 힌지축(111)에 의해 상하 회동이 가능하며, 일측을 기준으로 타측이 회전되도록 원 도어 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 프레임부(110)가 자중에 의해 문풀(12)을 폐쇄시킬 수 있도록 설계된 두께 및 하중을 가질 수 있는데, 프레임부(110)의 두께 및 크기는 문풀(12)의 크기 등을 고려하여 설계될 수 있다.
또한, 프레임부(110)는 개폐장치(20)에 의해 일측을 기준으로 타측이 당겨져 문풀(12)을 개방하거나, 타측의 당겨지는 힘이 풀어져 자중에 의해 내려짐으로써 문풀(12)을 폐쇄시킬 수 있다. 여기서, 개폐장치(20)는 프레임부(110)를 상부로 당기거나 놓아 문풀(12)을 개폐시키도록 구동부(일례로 모터)에 의해 작동될 수 있는 윈치(21)와 윈치(21)에 감겨지거나 풀어져 프레임부(110)를 당기거나 놓는 체인(22) 등을 포함할 수 있다.
가이드부(120)는 블레이드(121), 연결부재(122), 모터(123)를 포함할 수 있다.
블레이드(121)는 저항을 감소시키는 구성으로서, 프레임부(110)가 문풀(12)을 폐쇄하는 위치에서 해수의 이동을 가이드하도록 경사면을 이루며, 서로 이격되어 선수에서 선미 방향으로 프레임부(110)에 일렬로 마련된다. 예를 들어, 블레이드(121)는 상단부재(1211), 경사부재(1212), 하단부재(1213)를 포함할 수 있고, 상단부재(1211)와 하단부재(1213)는 프레임부(110)에 수평한 판 형태로 이루어지며, 경사부재(1212)는 상단부재(1211)와 하단부재(1213)를 연결하되 하방 경사지는 판을 이루어 해수의 흐름을 가이드할 수 있다. 이러한, 블레이드(121)는 구조물(10)의 운항시, 선수에서 선미 방향으로 유동하는 유체에 대향하도록, 선체(11)의 폭 방향을 가로지르도록 마련될 수 있다. 또한, 문풀(12)의 크기에 따라 프레임부(110)의 크기가 설정되므로, 블레이드(121)는 선체(11)의 폭방향으로 복수로 마련될 수도 있음은 물론이다(도 2 참조).
연결부재(122)는 복수의 블레이드(121)가 일체로 회동될 수 있도록 복수의 블레이드(121)를 연결하는 구성으로서, 복수의 블레이드(121)의 상단부가 힌지 결합될 수 있다. 예를 들어, 연결부재(122)는 블레이드(121)가 나열되는 길이방향으로 연장되는 판 또는 막대(bar) 형상을 이룰 수 있으며, 후술되는 힌지부(130)의 제2 축(132)에 의해 연결부재(122)와 블레이드(121)가 힌지 결합되어, 블레이드(121)가 연결부재(122)에서 회전될 수 있다. 이러한, 연결부재(122)는 문풀(12)을 가로질러 마련되는 블레이드(121)의 길이방향에서 양단 각각에 마련되거나, 양단 중 어느 한 단에 마련되어 블레이드(121)와 결합될 수 있다.
모터(123)는 블레이드(121)를 회전시키는 구성으로서, 복수의 블레이드(121) 중 어느 하나에 연결되어, 연결부재(122)에 의해 일체로 회전하는 복수의 블레이드(121)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 모터(123)는 경사부재(1212)에 힌지 결합된 후술되는 제1 축(131)에 연결되어 블레이드(121)를 회전시킬 수 있다. 이때, 모터(123)는 블레이드(121)의 측면에서 프레임부(110)의 내부에 배치될 수 있다. 이와 달리, 모터(123)는 제1 축(131)과 기어 구조로 연결되는 등 다양한 변형예가 가능하다.
힌지부(130)는 프레임부(110)가 문풀(12)을 개방하는 위치에서 블레이드(121)의 경사면이 도 4에 도시한 바와 같이 상부에서 하부 방향으로 가압하는 수압 발생 방향을 노출(개방)시키도록, 프레임부(110)에 가이드부(120)를 회전가능하게 연결한다. 예를 들어, 힌지부(130)는 제1 축(131), 제2 축(132)을 포함할 수 있다.
제1 축(131)은 블레이드(121)의 경사부재(1212)에 마련되어, 블레이드(121)의 위치를 고정시키면서도 회동될 수 있도록 지지할 수 있다. 이에 따라, 블레이드(121)는 제1 축(131)을 기준으로 상단부재(1211)와 하단부재(1213)가 좌우 회동될 수 있다. 여기서, 제1 축(131)은 경사부재(1212)의 중심을 가로질러 축을 이룰 수 있다.
제2 축(132)은 연결부재(122)와 블레이드(121)의 상단부재(1211)를 힌지 결합시키는 구성으로서, 모터(123)에 연결된 하나의 블레이드(121)가 모터(123)의 구동에 의해 회전되면, 제1 축(131)을 기준으로 회전된 블레이드(121)의 상단부재(1211)는 회전에 의해 상부방향으로 회전되면서, 연결부재(122)에 힌지 결합되는 제2 축(132)의 방향이 꺾이면서 회전이 지지될 수 있다. 이때, 연결부재(122)는 모터(123)에 의해 직접 회전되는 하나의 블레이드(121)에 연동하여 상부로 이동되는 동시에 뒤로 밀리게 되며, 연결부재(122)에 연결된 제2 축(132)에 의해 나머지 블레이드(121)를 당기게 됨으로써 블레이드(121)를 일체로 회전시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 문풀용 도어 어셈블리(100)는, 수압에 의해 증가되는 하중으로 인해 문풀용 도어 어셈블리(100)를 들어 올려야 하는 힘을 증가시키는 것을 방지하도록, 모터(123)에 의해 블레이드(121)를 회전시켜 수압 발생 방향의 하부를 노출시킴으로써, 수압에 의한 하중 증가를 방지하는 것으로 설명하였다.
이와 달리, 문풀용 도어 어셈블리(100)는 프레임부(110)에 회전 가능하게 구비되는 블레이드(121)가 제1 축(131)에 의해 힌지 결합되고, 문풀용 도어 어셈블리(100)를 회전시켜 문풀(12)을 개방시 수압에 의해 블레이드(121)가 제1 축(131)을 기준으로 회전하여 동력원인 모터(123)를 생략할 수도 있다.
게다가, 모터가 마련되는 경우, 블레이드(121)의 상면에는 부표(도시하지 않음)(Buoy)가 마련될 수 있어, 부표에 의해 상단부가 상부에 배치되는 상태로 블레이드(121)가 흔들리며 운동하게 됨에 따라 전기를 발생시키고, 이러한 전기를 저장하는 배터리(도시하지 않음)는 모터(123)로 전력을 공급하여 구동시킬 수도 있다.
이와 같이 본 실시예는, 블레이드(121)를 마련하여 프레임부(110)가 문풀(12)을 폐쇄시 해수로 인한 저항을 감소시키면서도, 블레이드가 용접에 의해 고정되지 않고 힌지부(130)에 의해 회전 가능하여, 블레이드 면에 수직으로 수압이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 고안을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 고안은 이에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 고안의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 고안의 영역에 속하는 것으로 본 고안의 구체적인 보호 범위는 첨부된 실용신안청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 구조물 11: 선체
12: 문풀 20: 개폐장치
21: 윈치 22: 체인
100: 문풀용 도어 어셈블리 110: 프레임부
111: 힌지축 120: 가이드부
121: 블레이드 1211: 상단부재
1212: 경사부재 1213: 하단부재
122: 연결부재 123: 모터
130: 힌지부 131: 제1 축
132: 제2 축

Claims (5)

  1. 문풀을 개폐하도록 상기 문풀을 가로지르는 프레임부; 및
    상기 프레임부가 상기 문풀을 폐쇄하는 위치에서 해수의 이동을 가이드하도록 경사면을 이루며, 서로 이격되어 선수에서 선미 방향으로 상기 프레임부에 일렬로 마련되는 복수의 블레이드를 포함하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀용 도어 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부가 상기 문풀을 개방하는 위치에서 상기 블레이드의 경사면이 수압 발생 방향의 하부를 개방시키도록, 상기 프레임부에 상기 가이드부를 회전가능하게 연결하는 힌지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀용 도어 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가이드부는,
    상기 복수의 블레이드의 상단부가 힌지 결합되는 연결부재; 및
    상기 복수의 블레이드 중 어느 하나에 연결되어 상기 블레이드를 회전시키는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀용 도어 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 힌지부는,
    상기 블레이드와 상기 프레임부를 힌지 결합시키는 제1 축; 및
    상기 연결부재와 상기 블레이드를 힌지 결합시키는 제2 축을 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀용 도어 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는 상기 문풀이 형성되는 구조물에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 문풀용 도어 어셈블리.
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