KR20180076747A - 웨더베이닝 다점계류 방법 - Google Patents

웨더베이닝 다점계류 방법 Download PDF

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KR20180076747A
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Abstract

본 발명은 계류선의 인장력이 다르게 되는 것을 이용하여 환경하중의 영향을 최소화할 수 있는 웨더베이닝 다점계류 방법에 관한 것으로, 선체에 페어리드 구조물이 설치되며 페어리드 구조물에 연결되는 각 계류선의 인장력을 측정하는 단계와, 상기 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 최대 인장력을 갖는 계류선을 확인하는 단계와, 상기 최대 인장력을 갖는 계류선이 확인되면 선미에 위치한 전기모터를 구동하는 단계와, 상기 전기모터의 구동으로 페어리드 구조물이 이동되는 단계와, 상기 페어리드 구조물의 이동에 따라 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계와, 상기 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않으면 페어리드 구조물의 이동이 정지되는 단계와, 상기 페어리드 구조물의 이동이 정지된 상태에서 각 계류선의 인장력을 측정하여 최대 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 선수에 위치한 전기모터를 구동시켜 페어리드 구조물을 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

웨더베이닝 다점계류 방법{SPREAD MOORING METHOD FOR WEATHER VANING}
본 발명은 웨더베이닝 다점계류 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계류선의 인장력이 다르게 되는 것을 이용하여 환경하중의 영향을 최소화할 수 있는 웨더베이닝 다점계류 방법에 관한 것이다.
일반적으로, FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 부유식 원유생산 저장 및 하역설비로서, 해양 플랜트나 드릴 쉽 등에서 채굴한 심해저 유전의 원유를 정제하고 이를 저장해서 셔틀 탱커(Shuttle Tanker)나 기타 이송 설비에 하역을 할 수 있게 하는 특수한 선박에 해당한다.
이러한 해양구조물은 그 구성에 따라 크게 원유를 저장하는 기능을 수행하는 하부 선체구조물(Hull)과, 원유를 생산하고 그 처리 기능을 담당하는 상부설비(Topsides)로 구분될 수 있다.
또한, 해양구조물은 해상에서 특정의 위치로 계류할 수 있게 하는 계류 설비(Mooring equipment)를 구비하는데, 이와 같은 계류 설비는 선체구조물의 전 둘레에 걸쳐 다수의 개소로 마련된다.
한편, 부유식 해양구조물은 해상의 작업환경에서 지속적으로 해저의 유전을 채굴해야 하기 때문에 매우 거친 생존의 조건하에서도 그 위치를 안정적으로 고수해야 하므로 플랫폼의 위치 제어기술은 구조물의 설계에 있어 매우 중요한 부분을 차지하게 된다.
종래 해양구조물에 대한 위치 제어기술은 크게 수동형 제어와 능동형 제어로 구분될 수 있고, 수동형 제어에는 일점 계류 시스템(Turret mooring system), 다점 계류 시스템(Spread mooring system), 및 인장 계류 시스템(Tension leg system) 등이 있으며, 능동형 제어에는 자동위치유지 시스템 등이 있다.
일례로, 종래 다점 계류 시스템은 해저로 내려진 계류 체인(Mooring chain)을 본선의 계류 플랫폼(Mooring platform)으로 끌어 올려 적정의 장력을 확보한 다음 잉여의 계류 체인을 체인로커의 내부에 집어넣는 일련의 작업 과정을 필요로 하게 된다.
이에 따라, 종래 부유식 해양구조물에서 다점 계류 작업을 수행할 때에는 해저에 있는 계류 체인을 본선의 계류 플랫폼으로 끌어올린 상태에서 임시로 계류 체인을 고박하여 고정해야 하는 데, 이를 위해서는 계류 체인의 임시 고박을 위한 별도의 설비를 반드시 갖추어야 한다.
즉, 종래 FPSO류의 해양구조물에 있어 다점 계류 작업(Spread mooring hook up operation)[0009] 은 해저 바닥에 미리 설치된 여러 가닥의 계류 체인(Mooring chain)을 본선 측면 하부의 페어리드 휠(Fairlead wheel)을 통과시킨 후 본선 측면을 통해 본선 측면 상부에 위치한 체인 스톱퍼(Chain stopper)를 지나서 체인 로커의 내부로 체인을 집어넣게 된다.
여기서 페어리드 휠은 해저로부터 본선으로 향하는 체인의 방향을 본선 상부 수직방향으로 전환시켜주는 역할을 하며 체인 스톱퍼(Chain stopper)는 해저로부터 올라오는 체인의 막대한 중량을 받아주며 체인을 고정하는 역할을 한다.
따라서 본 시스템을 적용할 경우 본선 하부의 페어리드 휠(Fairlead wheel)로부터 본선 측면부분과 본선 상부의 체인 스톱퍼(Chain stopper)에 이르는 모든 구역이 계류 체인의 중량을 견딜 수 있게 강력하게 구조 보강이 필요하다.
도 1은 종래의 다점 계류 시스템이 설치된 선박 또는 해양구조물을 도시한 예시도이며, 도 2는 종래의 다점 계류 시스템을 도시한 예시도이다.
도 1에서와 같이, 종래에는 선체(10)에 4개의 클러스터(11)가 구비되며 이때 하나의 클러스터(11)에는 4개의 계류 라인(20)이 설치되어 있는데, 이때 환경 하중에 의해 해양구조물이 운동을 할 경우에 가장자리에 있는 계류 라인(20)에서 큰 장력이 발생하여 계류 라인(20)이 손상 또는 끊어질 위험이 있다.
또한, 도 2에서와 같이 종래의 다점 계류 시스템(spread mooring system)은 하나의 클러스터(11) 내 4개의 계류 라인(20)이 페어리드(30)를 통해 선체(10)에 각각 연결된다.
그러나, 종래의 다점 계류 방식은 부유체에 계류 라인이 선체와 해저에 고정 설치되어 웨더베이닝(weather vaning) 효과를 기대하기 어려워 터렛 방식과 비교하여 환경하중의 영향을 많이 받는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0002122호
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 각 계류선의 인장력을 실시간으로 계측하여 계류선의 인장력을 분산시켜 웨더베이닝으로 인한 환경하중의 영향을 감소시킬 수 있는 웨더베이닝 다점계류 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법은 선체에 페어리드 구조물이 설치되며 페어리드 구조물에 연결되는 각 계류선의 인장력을 측정하는 단계와, 상기 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 최대 인장력을 갖는 계류선을 확인하는 단계와, 상기 최대 인장력을 갖는 계류선이 확인되면 선미에 위치한 전기모터를 구동하는 단계와, 상기 전기모터의 구동으로 페어리드 구조물이 이동되는 단계와, 상기 페어리드 구조물의 이동에 따라 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계와, 상기 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않으면 페어리드 구조물의 이동이 정지되는 단계와, 상기 페어리드 구조물의 이동이 정지된 상태에서 각 계류선의 인장력을 측정하여 최대 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 선수에 위치한 전기모터를 구동시켜 페어리드 구조물을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 계류선의 인장력을 측정하여 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 작으면 각 계류선의 인장력을 다시 측정할 수 있다.
상기 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하면 각 계류선 인장력을 다시 측정할 수 있다.
상기 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계에 있어, 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은 경우에는 각 계류선의 인장력을 측정하고 환경하중으로 선체의 방향이 변화되어 변화된 계류선의 인장력이 증가하면 전기모터를 구동하여 선미에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물을 선미 방향으로 이동시키고 선미에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물을 선수 방향으로 이동시켜 변화된 계류선 인장력이 허용 범위 내에 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계와, 전기모터를 구동하여 선수에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물을 선미로 이동시키고 선수에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물을 선수로 이동시켜 각 계류선의 인장력이 허용 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 계류선의 인장력이 허욤 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선의 인장력을 다시 측정하여 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은지를 측정할 수 있다.
상기 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계에 있어, 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과한 경우에는 오프셋(offset) 범위를 벗어난 방향에 놓인 선수에 위치한 페어리드 구조물의 우현 쪽 계류선을 윈치를 통해서 감고 항구 쪽 계류선을 윈치를 통해서 푸는 단계와, 선미에 위치한 페어리드 구조물의 우현 쪽 계류선을 윈치를 통해서 풀고 항구 쪽 계류선을 윈치를 통해서 감아 각 계류선의 인장력이 허용 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 계류선의 인장력이 허용 범위 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선의 인장력을 다시 측정하여 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하는지를 측정할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법에 의하면, 환경하중의 변화에 따른 각 계류선의 인장력을 실시간으로 계측하여 페어리드 구조물을 이동시켜 각 계류선의 인장력을 분산시키게 됨으로써 웨더베이닝으로 인한 환경하중의 영향을 최소화하여 안전성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 다점 계류 시스템이 설치된 선박 또는 해양구조물을 도시한 예시도이다.
도 2는 종래의 다점 계류 시스템을 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법의 선체 계류 예시도이다.
도 4은 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법의 작동순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 허용 오프셋 범위를 초과하지 않은 경우의 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 허용 오프셋 범위를 초과한 경우의 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법의 선체 계류 예시도이며, 도 4은 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법의 작동순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이며, 도 6은 본 발명에 따른 허용 오프셋 범위를 초과하지 않은 경우의 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이고, 도 7은 본 발명에 따른 허용 오프셋 범위를 초과한 경우의 웨더베이닝 다점계류 방법을 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨더베이닝 다점계류 방법은 선체(100)에 페어리드 구조물(200)이 설치되며 페어리드 구조물(200)에 연결되는 각 계류선(210)의 인장력을 측정하는 단계(S100)와, 상기 측정된 계류선(210) 인장력이 허용 인장력 보다 크면 최대 인장력을 갖는 계류선(210)을 확인하는 단계(S200)와, 상기 최대 인장력을 갖는 계류선(210)이 확인되면 선미에 위치한 전기모터(300)를 구동하는 단계(S300)와, 상기 전기모터(300)의 구동으로 페어리드 구조물(200)이 이동되는 단계(S400)와, 상기 페어리드 구조물(200)의 이동에 따라 선체(100)의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계(S500)와, 상기 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않으면 페어리드 구조물(200)의 이동이 정지되는 단계(S600)를 포함하게 된다.
또한, 상기 페어리드 구조물(200)의 이동이 정지된 상태에서 각 계류선(210)의 인장력을 측정하여 최대 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 선수에 위치한 전기모터(300)를 구동시켜 페어리드 구조물(200)을 이동시키는 단계(S700)를 더 포함하게 된다.
상기 페어리드 구조물(200)은 선체(100)의 선수와 선미에 설치되되 좌현과 우현에 각각 복수로 설치되어지게 된다.
상기 각 계류선(210)의 인장력을 측정하는 단계(S100)는, 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 작으면 각 계류선(210)의 인장력을 다시 측정하게 된다.
상기 선체(100)의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계(S500)는, 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하면 각 계류선(210) 인장력을 다시 측정하게 된다.
도 6에서와 같이, 상기 선체(100)의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계(S500)에 있어, 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은 경우에는 각 계류선(210)의 인장력을 측정하고 환경하중으로 선체(100)의 방향이 변화되어 변화된 계류선(210)의 인장력이 증가하면 전기모터(300)를 구동하여 선미에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물(200)을 선미 방향으로 이동시키고 선미에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물(200)을 선수 방향으로 이동시키게 된다.
이에 상기 페어리드 구조물(200)을 이동시킴에 따라 변화된 계류선 인장력이 허용 범위 내에 존재하고 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하는 단계(S510)를 포함하게 된다.
그리고, 상기 전기모터(300)를 구동하여 선수에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물(200)을 선미에 이동시키고 선수에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물(200)을 선수로 이동시키게 된다.
이에 상기 페어리드 구조물(200)을 이동시킴에 따라 각 계류선(210)이 허용 범위 내에 존재하고 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하는 단계(S511)를 더 포함하게 된다.
또한, 상기 각 계류선(210)의 인장력이 허용 범위 내 존재하고 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선(210)의 인장력을 다시 측정하여 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은지를 측정하게 된다.
도 7에서와 같이, 상기 선체(100)의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계(S500)에 있어, 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과한 경우에는 각 계류선(210)의 인장력을 측정하고 환경하중으로 선체(100)의 방향이 변화되어 변화된 계류선의 인장력이 증가하면 전기모터(300)를 구동하여 선미에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물(200)을 선미 방향으로 이동시키고 선미에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물(200)을 선수 방향으로 이동시키게 된다.
이때, 계류선(210) 인장력이 허용 범위 내에 존재하되 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 범위를 초과하면 오프셋(offset) 범위를 벗어난 방향에 높인 선수에 위치한 페어리드 구조물(200)의 우현 쪽 계류선(210)을 윈치를 통해서 감고 항구 쪽 계류선(210)을 윈치를 통해서 푸는 단계(S520)를 포함하게 된다.
그리고, 선미에 위치한 페어리드 구조물(200)의 우현 쪽 계류선(210)을 윈치를 통해서 풀고 항구 쪽 계류선(210)을 윈치를 통해서 감게 된다.
이에 각 계류선(210)의 인장력이 허용 범위 내에 존재하고 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하는 단계(S521)를 더 포함하게 된다.
또한, 상기 각 계류선(210)의 인장력이 허용 범위 내 존재하고 선체(100) 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선(210)의 인장력을 다시 측정하여 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하는지를 측정하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 웨더베이닝 다점계류 방법에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.
상기 선체(100)의 선수와 선미 양쪽에 페어리드 구조물(200)이 설치되고 페어리드 구조물(200)에 각각 복수의 계류선(210)이 설치되어 환경하중의 변화로 각 계류선(210)의 인장력이 변화되었는지를 측정하여 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 최대 인장력을 갖는 계류선(210)을 확인한 다음 선미에 위치한 전기모터(300)를 구동시키게 된다.
그리고, 상기 전기모터(300)를 구동시킴에 따라 페어리드 구조물(200)이 이동되어 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않으면 페어리드 구조물(200)의 이동을 정지시키게 된다.
이와 함께, 상기 페어리드 구조물(200)의 이동이 정지되면 각 계류선(210)의 인장력을 다시 측정하여 최대 계류선 인장력이 허용 인장력보다 크면 선수에 위치한 전기모터(300)를 구동시켜 페어리드 구조물(200)을 이동시키게 된다.
또한, 상기 선체(100)의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하면 각 계류선(210)의 인장력을 다시 측정하여 허용 인장력에 따라 페어리드 구조물(200)을 이동시켜 각 계류선(210)의 인장력을 분산시키게 된다.
따라서, 환경하중의 영향으로 선체(100)의 위치가 변화됨에 따른 각 계류선(210)의 인장력이 서로 다르게 되어 계류선(210)이 연결된 페어리드 구조물(200)을 최소한의 인장선, 동력으로 제어하여 각 계류선(210)의 인장력에 맞게 선수 및 선미 방향으로 이동시켜 환경하중의 영향을 최소화할 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 : 선체
200 : 페어리그 구조물
210 : 계류선
300 : 전기모터

Claims (7)

  1. 선체에 페어리드 구조물이 설치되며 페어리드 구조물에 연결되는 각 계류선의 인장력을 측정하는 단계;
    상기 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 최대 인장력을 갖는 계류선을 확인하는 단계;
    상기 최대 인장력을 갖는 계류선이 확인되면 선미에 위치한 전기모터를 구동하는 단계;
    상기 전기모터의 구동으로 페어리드 구조물이 이동되는 단계;
    상기 페어리드 구조물의 이동에 따라 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계;
    상기 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않으면 페어리드 구조물의 이동이 정지되는 단계; 및
    상기 페어리드 구조물의 이동이 정지된 상태에서 각 계류선의 인장력을 측정하여 최대 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 크면 선수에 위치한 전기모터를 구동시켜 페어리드 구조물을 이동시키는 단계;
    를 포함하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 계류선의 인장력을 측정하여 측정된 계류선 인장력이 허용 인장력 보다 작으면 각 계류선의 인장력을 다시 측정하는 것을 특징으로 하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하면 각 계류선 인장력을 다시 측정하는 것을 특징으로 하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계에 있어,
    선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은 경우에는 각 계류선의 인장력을 측정하고 환경하중으로 선체의 방향이 변화되어 변화된 계류선의 인장력이 증가하면 전기모터를 구동하여 선미에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물을 선미 방향으로 이동시키고 선미에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물을 선수 방향으로 이동시켜 변화된 계류선 인장력이 허용 범위 내에 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계; 및
    전기모터를 구동하여 선수에 위치한 우현 쪽 페어리드 구조물을 선미로 이동시키고 선수에 위치한 항구 쪽 페어리드 구조물을 선수로 이동시켜 각 계류선의 인장력이 허용 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계;
    를 포함하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 계류선의 인장력이 허욤 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선의 인장력을 다시 측정하여 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하지 않은지를 측정하는 것을 특징으로 하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 오프셋(offset) 허용 범위를 측정하는 단계에 있어,
    선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과한 경우에는 오프셋(offset) 범위를 벗어난 방향에 놓인 선수에 위치한 페어리드 구조물의 우현 쪽 계류선을 윈치를 통해서 감고 항구 쪽 계류선을 윈치를 통해서 푸는 단계; 및
    선미에 위치한 페어리드 구조물의 우현 쪽 계류선을 윈치를 통해서 풀고 항구 쪽 계류선을 윈치를 통해서 감아 각 계류선의 인장력이 허용 범위 내 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하도록 하는 단계;
    를 포함하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 계류선의 인장력이 허용 범위 존재 및 선체 위치가 허용 오프셋(offset) 내에 존재하면 각 계류선의 인장력을 다시 측정하여 선체의 오프셋(offset)이 허용 범위를 초과하는지를 측정하는 웨더베이닝 다점계류 방법.
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