KR20180076513A - 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조 및 이를 가지는 해양구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코안다 효과를 이용한 폰툰 끝단에서의 워터젯(waterjet) 분사를 통해 유동박리 저감 및 회전 성능을 향상시킬 수 있는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조에 관한 것으로, 폰툰 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사할 수 있는 워터젯 수단과, 상기 워터젯 수단에 전기적으로 연결되어 물을 분사하는 워터젯 수단의 작동을 제어할 수 있도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

코안다 효과를 이용한 폰툰 구조 및 이를 가지는 해양구조물{STRUCTURE FOR PONTOON USING COANDA EFFECT AND OFFSHORE STRUCTURE HAVING THE SAME}

본 발명은 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코안다 효과를 이용한 폰툰 끝단에서의 워터젯(waterjet) 분사를 통해 유동박리 저감 및 회전 성능을 향상시킬 수 있는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조에 관한 것이다.

부유식 해양구조물은 주로 석유 시추용으로 사용되어 왔으나, 최근에는 해상발전소, 유류 저장시설 등으로 그 이용이 확산되고 있다.

해양석유개발이 점점 깊은 수심으로 가면서 고정식 해양구조물은 건조비가 많이 들기 때문에 부유식 해양구조물이 필요하게 되었다.

석유 시추용 부유 구조물은 이동성과 고정성이 동시에 보장되어야 한다는 명제를 안고 있다. 다시 말해 시추에 실패했을 때는 즉시 다른 해역으로 이동이 가능해야 하고, 시추 중에는 시추파이프에 무리한 힘이 가해지지 않을 만큼의 고정성이 확보되어야 한다는 점이다.

즉, 부유된 상태로 바다에서 떠 있으면서 파도 등에 의한 움직임이 적은 설계가 필요하게 되었다. 따라서, 움직임이 적으면서 부유하는데 유리한 반잠수식 해양구조물이 등장하게 되었다.

반잠수식 해양구조물은 컬럼이 4개 또는 6개인 부유 구조물이며 각 컬럼을 연결하는 폰툰이라는 수평재가 부력을 만들어준다. 폰툰의 전부와 컬럼의 일부분이 잠긴 채로 운용되어 반잠수식 해양구조물이라 불리게 된다. 부력의 역할을 갖는 폰툰, 작업 공간으로 작용하는 상부 구조물인 탑 사이드, 및 그 사이에 연결되는 수 개의 컬럼이 있다.

해양구조물의 예인 방법으로는 운송 선박에 대형 해양구조물을 탑재해서 운송하는 Dry Towing 및 대형 해양구조물을 자체 부유해서 예인 보트에 연결하여 예인하는 Wet Towing이 있다. 하지만, 해양구조물이 대형화됨에 따라서 조선소에서 건조한 대형 해양구조물을 운용 해역까지 운송하는 방법이 Dry Towing에서 Wet Towing으로 바뀌어가고 있다. 가장 큰 이유는 대형 해양구조물을 탑재할 수 있는 운송 선박의 용량 한계에 기인한다.

Wet Towing은 운용해역까지 오랜 기간이 소요되며, 장거리 예인과정에서 환경 조건에 의한 저항으로 예인 속도 증가에 어려움을 가진다. 특히 해양구조물의 수면 하부 형상은 예인 속도에 크게 영향을 미친다.

기존의 폰툰은 원형 형상으로 이루어짐으로써 원형의 폰툰 형상으로 인해 트랜시트(transit) 운항 시 폰툰 끝단에서 유동 박리(separation)가 발생하여 저항이 증가하며 이에 운항 속도가 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0099367호

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 폰툰의 끝단에 워터젯 수단을 설치함으로써 워터젯(waterjet) 분사를 통한 코안다 효과로 저항을 감소시켜 운항 속도 및 회전 성능을 향상시킬 수 있는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조는 폰툰 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사할 수 있는 워터젯 수단과, 상기 워터젯 수단에 전기적으로 연결되어 물을 분사하는 워터젯 수단의 작동을 제어할 수 있도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부에 전기적으로 연결되어 워터젯 수단의 작동상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.

상기 모니터링부는 워터젯 수단의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 발광부와, 워터젯 수단의 작동상태를 소리로 알려줄 수 있도록 하는 소리알림부로 이루어질 수 있다.

상기 워터젯 수단은 폰툰의 양쪽 끝단에 설치되며, 각각의 폰툰에 설치될 수 있다.

상기 워터젯 수단은 폰툰의 양쪽 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사하는 노즐부와, 상기 노즐부에 배관을 통해 연결되어 노즐부로 물을 공급하는 워터펌프를 포함할 수 있다.

상기 워터젯 수단은 제어부의 제어에 따라 트랜시트(transit) 운항 시 양쪽 노즐부를 모두 가동하고, 일방향 회전시 회전하고자 하는 방향의 노즐부를 가동할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 폰툰 양쪽 끝단에 워터젯(waterjet)을 분사할 수 있는 워터젯 수단을 제어부와 전기적으로 연결하여 제어부의 제어에 따라 워터젯 수단을 통해 물을 분사하고 트랜시트(transit) 운항 시 양쪽 노즐부를 모두 가동하여 양쪽으로 물을 분사시키고 일방향 회전시 회전하고자 하는 방향의 노즐부를 가동하여 회전 방향으로만 물이 분사될 수 있어 물분사를 통해 폰툰의 유동박리를 최소화하고 회전 성능을 향상시킬 수 있도록 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 가지는 해양구조물을 제공함에 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조에 의하면, 폰툰의 양쪽 끝단부에 워터젯(waterjet)을 분사하는 워터젯 수단을 구비함으로써 물분사를 통한 코안다 효과로 박리 억제에 따른 저항이 저감되어 트랜시트(transit) 운항 속도를 높일 수 있으며 폰툰의 위 또는 아래 한 방향 물분사를 통해 폰툰 끝단 분사 부근에 큰 음의 압력을 분포시켜 회전 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조의 모니터링부를 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 도시한 평면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조의 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조의 모니터링부를 도시한 흐름도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조는 워터젯 수단(200)과, 제어부(300)와, 모니터링부(400)를 포함하게 된다.

상기 워터젯 수단(200)은 폰툰(100)의 끝단에 설치되어 운항시 워터젯(waterjet)을 분사할 수 있게 된다.

즉, 상기 폰툰(100)의 운항 시 제어부(300)의 제어에 따라 워터젯 수단(300)을 통해 워터젯(waterjet)을 분사시켜 폰툰(100)의 운항 상태를 조절할 수 있게 된다.

또한, 상기 워터젯 수단(200)은 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 설치되어지게 된다.

그리고, 상기 워터젯 수단(200)은 각 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 설치될 수 있는 것이다.

도 1에서와 같이, 상기 워터젯 수단(200)은 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사하는 노즐부(210)와, 상기 노즐부(210)에 배관(230)을 통해 연결되어 노즐부(210)로 물을 공급하는 워터펌프(220)를 포함하게 된다.

상기 배관(230)에는 제어부(300)의 신호에 따라 워터펌프(220)가 작동되면서 노즐부(210)로 공급되는 물의 배출을 조절할 수 있도록 개폐밸브(240)가 설치되어지게 된다.

상기 워터펌프(220)는 폰툰(100)의 내부에 설치될 수 있게 된다.

또한, 상기 워터젯 수단(200)은 제어부(300)의 제어에 따라 트랜시트(transit) 운항 시 양쪽의 노즐부(210)를 모두 가동하게 된다.

또한, 상기 워터젯 수단(200)은 폰툰(100)의 일방향 회전시 폰툰이 회전하고자 하는 방향의 노즐부(210)를 가동시키게 된다.

즉, 트랜시트(transit) 운항 시에는 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 설치되는 노즐부(210) 모두를 가동시켜 양쪽 노즐부(210)를 통해 물을 분사시켜 박리 억제에 따른 저항을 저감할 수 있게 된다.

그리고, 상기 폰툰(100)이 일방향으로 회전할 때에는 회전하고자 하는 방향의 노즐부(210) 만 가동시켜 회전 방향으로만 물을 분사시키게 되어 폰툰(100)의 회전 성능을 높일 수 있는 것이다.

상기 제어부(300)는 워터젯 수단(200)에 전기적으로 연결되어 폰툰(100)의 운항 시 워터젯 수단(200)을 제어하여 워터젯(waterjet)을 분사시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 제어부(300)는 하기에 설명된 모니터링부(400)와 전기적으로 연결되어 워터젯 수단(200)의 작동상태를 모니터링부(400)로 신호를 보내 모니터링할 수 있도록 하는 것이다.

도 3에서와 같이, 상기 모니터링부(400)는 제어부(300)에 전기적으로 연결되어 제어부(300)의 제어에 따라 작동되는 워터젯 수단(200)의 작동상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다.

상기 모니터링부(400)는 제어부(300)의 신호에 의해 작동되는 워터젯 수단(200)의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 발광부(410)와, 상기 워터젯 수단(200)의 작동상태를 소리로 알려줄 수 있도록 하는 소리알림부(420)로 이루어지게 된다.

이와 같이, 상기 발광부(410) 또는 소리알림부(420)에 의해 작업자가 워터젯 수단(200)의 작동상태를 실시간으로 용이하게 모니터링할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 워터젯(waterjet)을 분사하는 워터젯 수단(200)을 설치하고 워터젯 수단(200)의 작동을 제어하는 제어부(300)가 워터젯 수단(200)에 전기적으로 연결되며 제어부(300)에 워터젯 수단(200)의 작동상태를 모니터링하는 모니터링부(400)를 설치하게 되어 운항 시 필요에 따라 제어부(300)의 신호로 워터젯 수단(200)을 작동시켜 폰툰(100)의 외부로 물을 분사시켜 코안다 효과를 이용할 수 있어 물분사를 통한 폰툰(100)의 유동박리를 저감하여 속도 성능 및 회전 성능을 향상시킬 수 있도록 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 가지는 해양구조물에 적용된다.

즉, 상기 폰툰(100)에 물을 공급하는 워터펌프(220)가 설치되고 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 워터펌프(220)에 배관(230)을 통해 연결되어 워터펌프(220)로부터 공급되는 물을 분사시키는 노즐부(210)가 설치되어 제어부(300)의 제어에 따라 워터펌프(220)가 작동되면서 배관(230)을 통해 물이 공급되고 노즐부(210)로 분사될 수 있어 코안다 효과를 이용한 폰툰(100) 끝단에서의 물분사를 통해 유동박리 저감 및 회전 성능 개선을 위한 원활한 압력분포를 제어할 수 있는 모든 해양구조물에 적용할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조에 따르면 상기 폰툰(100)의 양쪽 끝단에 워터펌프(220)로부터 배관(230)을 통해 공급되는 물을 분사할 수 있는 노즐부(210)를 설치하여 제어부(300)의 신호에 의해 워터펌프(220)가 작동되면서 배관(230)을 통해 물이 공급되고 노즐부(210)를 통해 폰툰(100) 끝단으로 물이 분사되어지게 된다..

그리고, 상기 노즐부(210)를 통한 물의 분사로 폰툰(100) 주변에 큰 음압력 분포를 이루는 코안다(coanda) 효과가 발생된다.

이에 상기 폰툰(100)의 트랜시트(transit) 운항 시 폰툰(100) 양쪽에 설치된 노즐부(210)를 모두 가동시켜 폰툰(100) 단면 위/아래 모두 분사 시 박리 억제에 따른 저항을 저감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 세미리그의 다이내믹 포지셔닝(DP, Dynamic Positioning) 조건에서는 폰툰(100)의 위 또는 아래 한 방향 물 분사를 통해 폰툰(100) 끝단 분사 부근에 큰 음의 압력을 분포시켜 우수한 회전 성능을 갖게 할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 폰툰
200 : 워터젯 수단
210 : 노즐부
220 : 워터펌프
230 : 배관
240 : 개폐밸브
300 : 제어부
400 : 모니터링부
410 : 발광부
420 : 소리알림부

Claims (7)

1. 폰툰 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사할 수 있는 워터젯 수단; 및
   상기 워터젯 수단에 전기적으로 연결되어 물을 분사하는 워터젯 수단의 작동을 제어할 수 있도록 하는 제어부;
   를 포함하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부에 전기적으로 연결되어 워터젯 수단의 작동상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 모니터링부를 더 포함하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 모니터링부는 워터젯 수단의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 발광부와, 워터젯 수단의 작동상태를 소리로 알려줄 수 있도록 하는 소리알림부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 워터젯 수단은 폰툰의 양쪽 끝단에 설치되며, 각각의 폰툰에 설치되는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 워터젯 수단은,
   상기 폰툰의 양쪽 끝단에 설치되어 워터젯(waterjet)을 분사하는 노즐부; 및
   상기 노즐부에 배관을 통해 연결되어 노즐부로 물을 공급하는 워터펌프;
   를 포함하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 워터젯 수단은 제어부의 제어에 따라 트랜시트(transit) 운항 시 양쪽 노즐부를 모두 가동하고, 일방향 회전시 회전하고자 하는 방향의 노즐부를 가동하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 폰툰 구조를 가지는 해양구조물.

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