KR20180133397A - 반잠수식 선박 상의 수퍼 e-기둥 - Google Patents

반잠수식 선박 상의 수퍼 e-기둥 Download PDF

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KR20180133397A
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아지즈 아미랄리 머챈트
아니스 알태프 후세인
앤킷 쿠마르 초우다리
웬핑 왕
조우 첸
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케펠 오프쇼어 앤드 마린 테크놀로지 센터 피티이 엘티디.
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Abstract

본 발명은 반잠수식 선박에 관한 것이다. 반잠수식 선박은 데크, 데크를 지지하는 적어도 4개의 기둥, 제1 폰툰, 제2 폰툰, 제1 브레이스 및 제2 브레이스를 포함한다. 각각의 기둥은 외부 스킨, 내부 스킨 및 서로 이격되며 내부 스킨을 외부 스킨에 연결하는 다수의 보강 플레이트를 포함하여, 이중 스킨 배열을 형성한다. 제1 폰툰은 제1 쌍의 기둥에 연결가능하고, 제2 폰툰은 제2 쌍의 기둥에 연결가능하다. 제1 브레이스는 2개 쌍의 기둥 각각 중 제1 쌍에 연결가능하고, 제2 브레이스는 2개 쌍의 기둥(220) 각각 중 제2 쌍을 연결한다.

Description

반잠수식 선박 상의 수퍼 E-기둥
본 발명은 반잠수식 선박에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반잠수식 선박의 데크(deck)와 폰툰(pontoon) 사이에 특정 지지 구조를 갖는 반잠수식 선박에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 반잠수식 선박(100)이 2개 이상의 폰툰(130)에 의해 다시 지지되는 4개 이상의 기둥(120)에 의해 지지되는 작업 공간을 위한 데크(110)를 포함하는 것을 예시한다. 폰툰(130)은 물의 내부에 잠기며, 대부분의 부력을 제공한다. 한 쌍의 기둥(120)을 연결하는 브레이스(brace)(140)가 제공되어, 데크(110), 기둥(120) 및 폰툰(130) 사이에 루프를 형성한다.
선박의 기능들 및 변위 크기에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 전통적인 2개의 폰툰 반 구조 형식은, 폰툰 및 기둥 상의 파랑 하중(wave load)에 저항하기 위해 트러스(truss) 구조를 형성하도록 많은 브레이스를 사용하거나 또는 파랑 하중에 저항하기 위해 데크 박스와 고정되도록 헌치(haunch)를 갖는 큰 기둥을 사용한다. 트러스 구조를 형성하기 위해 많은 브레이스를 사용하는 것은 얇은 데크 박스를 달성할 수 있지만, 이러한 브레이스 연결은 심하게 압박되어 치명적인 피로 포인트가 된다. 추가로, 큰 기둥을 사용하는 것은 폰툰 및 기둥 상에 작용하는 파랑 하중에 저항하기 위해 큰 데크 박스 및 헌치를 요구한다. 따라서, 이러한 전통적인 2개의 폰툰 반 구조 형식에는 제한들이 있다. 따라서, 당업자들은 데크를 지지하는 개선된 구조적 형식을 제공하고 선박 유체역학적 성능 및 기능적 공간을 개선하기 위해 노력하고 있다.
본 발명에 따른 반잠수식 선박에 의해 상기 및 다른 문제들이 해결되고 본 기술분야에서 진보가 이루어진다. 본 발명에 따른 반잠수식 선박의 제1 이점은 반잠수식 선박이 동작 동안 해류 항력(drag load)을 개선하는 이중 스킨 기둥을 포함한다는 점이다. 이는 또한 동적 포지셔닝 능력을 개선한다. 본 발명에 따른 반잠수식 선박의 제2 이점은 이중 스킨 기둥이 제조하는데 보다 적은 재료를 요구한다는 점이다. 이는 추가로 더 낮은 제조 비용을 도출한다. 또한 추가로, 기둥의 중량이 감소된다. 본 발명에 따른 반잠수식 선박의 제3 이점은 내부 공간이 기능적이며 저장 공간을 생성한다는 점이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 반잠수식 선박은 다음 방식으로 구성된다. 반잠수식 선박은 데크, 데크를 지지하는 적어도 4개의 기둥, 제1 폰툰, 제2 폰툰, 제1 브레이스 및 제2 브레이스를 포함한다. 각각의 기둥은 외부 스킨, 내부 스킨 및 내부 스킨을 외부 스킨에 연결하는 다수의 보강 플레이트를 포함하여 이중 스킨 배열을 형성한다. 제1 폰툰은 제1 쌍의 기둥에 연결가능하고, 제2 폰툰은 제2 쌍의 기둥에 연결가능하다. 제1 브레이스는 2개 쌍의 기둥 각각 중 제1 쌍에 연결가능하고, 제2 브레이스는 2개 쌍의 기둥 각각 중 제2 쌍을 연결한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기둥의 상부에서 외부 스킨의 둘레는 기둥의 하부에서 외부 스킨의 둘레보다 크다. 또한, 기둥의 하부에서 외부 스킨의 둘레는 다음 표현을 갖는 수퍼 타원 함수(super ellipse function)와 일치하며,
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서 a는 b와 동일하지 않고, r은 4와 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 스킨의 둘레는 기둥의 상부 및 하부 전체에 걸쳐 동일하다. 특히, 내부 스킨의 둘레는 팔각형 형상이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기둥 각각은 기둥의 하부의 바닥에서 고체 블록을 더 포함한다. 고체 블록은 각각의 제1 및 제2 브레이스를 지지하기 위해 고체 블록의 상단 표면에 인덴트(indent)를 갖는다. 또한, 인덴트는 제1 및 제2 브레이스의 표면과 일치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보강 플레이트는 서로 균등하게 이격되어 있다.
본 발명에 따른 상기 및 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에서 설명되고 하기 도면들에 도시된다:
도 1은 공지된 반잠수식 선박의 사시도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 선박의 사시도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 선박의 기둥의 측면도를 예시한다.
도 4는 공지된 반잠수식 선박 및 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 선박의 항력 분석을 예시한다.
도 5는 공지된 반잠수식 선박 및 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 선박의 다른 항력 분석을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥의 하부 및 상부의 단면도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥의 일부의 사시도를 예시한다.
도 8은 공지된 반잠수식 선박의 기둥과 데크 사이의 배열의 평면도를 예시한다.
도 9는 공지된 반잠수식 선박의 헌치 구조를 갖는 기둥과 데크 사이의 배열의 측면도를 예시한다.
본 발명은 반잠수식 선박에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반잠수식 선박의 데크와 폰툰 사이에 특정 지지 구조를 갖는 반잠수식 선박에 관한 것이다.
도 2는 반잠수식 선박(200)의 사시도를 도시한다. 공지된 반잠수식 선박(100)과 유사하게, 반잠수식 선박(200)은 또한 데크(210), 기둥(220), 폰툰(230) 및 브레이스(240)를 포함한다. 수위(260)는 반잠수식 선박(200)이 운송 중, 즉 새로운 위치로 이동하고 있는 수위를 예시한다. 수위(270)는 반잠수식이 동작 중, 즉 일 위치에 정박한 수위를 예시한다. 사용 시에, 폰툰(230)은 수중으로 부분적으로 잠수되고, 브레이스(240)는 운송 동안 수위(260) 위에 있다. 이는 브레이스(240)가 운송 동안 항력을 겪지 않는 것을 보장한다. 이는 또한 시각적 검사를 위해 유리하다.
데크(210)는 해상 활동들이 수행될 수 있는 상단 표면을 제공한다. 데크(210)는 기둥(220)에 의해 지지된다. 특히, 기둥(220)은 데크(210)의 바닥 표면에 연결된다. 도 2는 사변형인 데크(210)를 도시하지만, 당업자는 본 발명의 형태를 벗어나지 않고 다른 형상들이 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 도 8은 기둥 각각의 일부가 데크(210)의 영역 외부로 확장되는, 기둥 및 데크의 통상적 배열의 평면도를 예시한다. 이러한 배열에서, 기둥 각각의 오직 일부만이 데크(210)를 지지하고 있기 때문에, 데크(210)의 완전한 지지가 기둥(220)에 의해 제공되지 않을 것이다. 따라서, 데크의 바닥 표면에 기둥을 인접시키기 위해 헌치 구조(910)가 요구되며, 이는 기둥 및 데크의 배열의 측면도인 도 9에 도시되어 있다. 상이하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반잠수식 선박(200)의 4개의 기둥(220)은 데크(210)의 영역 내에서 그리고 데크(210)의 코너에서 또는 그 근처에서 제공된다. 이는 데크(210)가 기둥(220)에 의해 완전히 지지되는 것을 보장한다. 따라서, 추가적인 헌치 구조가 요구되지 않는다. 도 2는 기둥(220)이 데크(210)의 코너에 배열되는 것을 예시하지만, 당업자는 본 발명을 벗어나지 않고 기둥(220)이 데크(210)의 코너에 정확히 있을 필요는 없음을 인식할 것이다.
비록 도 2에 도시된 바와 같이 반잠수식 선박(200)에 단지 4개의 기둥(220)만이 예시되어 있고 하나는 가려져 있지만, 당업자는 데크(210)의 치수에 따라 다른 개수의 기둥(220)이 제공될 수 있음을 인식할 것이고, 기둥(220)의 정확한 개수는 당업자들에게 남겨진 사항이다.
폰툰(230)은 다수의 밸러스트 탱크(ballast tank)를 수납하여 폰툰(230)의 부력을 제어한다. 밸러스트 탱크를 제어함으로써, 반잠수식 선박(200)은 수위에 대해 일정 수준으로 유지될 수 있다. 본질적으로, 폰툰(230)은 데크(210)가 물보다 위에 있도록 밸러스트 탱크를 제어함으로써 소정 수준의 부력으로 유지된다. 특히, 폰툰(230)의 부력은, 반잠수식 선박(200)이 동작 중인 경우 수위(270)로, 그리고 반잠수식 선박(200)가 운송 중인 경우 수위(260)로 대략 유지된다. 당업자는 수위(260) 및 수위(270)가 설명의 목적으로 의도된 것을 인식할 것이다. 다시 말해서, 수위(260) 및 수위(270)는 동작 및 운송 중인 경우의 수위의 대략적 가이드로 의도된다.
도 3은 기둥(220) 중 하나의 측면도(301), 측면도(301)의 X-X 사이의 제1 단면도(302) 및 Y-Y 사이의 제2 단면도(303)를 예시한다. 기둥(220) 각각은 내부 스킨(320), 외부 스킨(310) 및 내부 스킨과 외부 스킨 사이의 다수의 보강 플레이트(330)를 포함한다. 기둥(220)은 상부(221) 및 하부(222)를 더 포함한다. 상부(221) 및 하부(222)는 더 양호한 구조적 안정성을 획득하기 위해 일체형으로 제조된다. 대안적으로, 상부(221) 및 하부(222)는 개별적으로 제조되고 용접에 의해 함께 결합될 수 있다.
보강 플레이트(330)는 내부 스킨(320)과 외부 스킨(310) 사이에 제공되어 내부 스킨(320)을 외부 스킨(310)에 결합시킨다. 또한, 보강 플레이트(330)는 수직으로 배열되어 기둥(220)의 상단과 바닥 사이에서 확장된다. 내부 스킨(320)과 외부 스킨(310) 사이의 보강 플레이트(330)의 이러한 이중 스킨 배열은 내부 스킨(320)과 외부 스킨(310) 내에 보이드(void)를 생성하고, 따라서 요구되는 재료의 양을 감소시킨다. 필연적으로, 기둥의 질량은 크게 감소되고 기둥을 제조하는 재료의 비용이 또한 낮아진다. 추가로, 생성된 보이드는 반잠수식 선박(200)의 부력을 증가시킨다. 또한 추가로, 보이드는 저장을 위해 사용될 수 있어서, 내부 스킨 내에 기능적 공간을 생성한다. 당업자는 본 발명에서 벗어나지 않고 보강 플레이트(330)가 보강 바(reinforcing bar)로 대체될 수 있음을 인식할 것이다. 추가로, 수직으로 배열된 보강 플레이트(330)를 상호잠금하여 기둥(220)을 강화시키기 위해 추가적인 보강 플레이트 또는 보강 바가 제공될 수 있다.
외부 스킨(310)의 형상은 하기 표현들에 의해 매개변수적으로 설명될 수 있는 수퍼 타원 함수(super ellipse function)에 기초하며,
Figure pct00003
Figure pct00004
여기서 a는 b와 동일하지 않고, r은 4와 동일하다.
종래의 반잠수식 선박 및 본 발명에 따른 반잠수식 선박(200)의 해류 항력에 대한 분석이 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 도 4는 반잠수식 선박의 정면을 향해 이동하는 해류를 예시한다. 도 4의 좌측은 종래의 반잠수식 선박의 해류 항력을 도시하는 한편, 도 4의 우측은 반잠수식 선박(200)의 해류 항력을 도시한다. 이러한 조건 하에서, 반잠수식 선박(200)은 종래의 반잠수식 선박과 비교하여 약 18%의 해류 항력 감소를 갖는다는 것이 주목된다. 도 5는 반잠수식 선박의 측면을 향해 이동하는 해류를 예시한다. 도 5의 좌측은 종래의 반잠수식 선박의 해류 항력을 도시하는 한편, 도 5의 우측은 반잠수식 선박(200)의 해류 항력을 도시한다. 이러한 조건 하에서, 반잠수식 선박(200)은 종래의 반잠수식 선박과 비교하여 약 5%의 해류 항력 감소를 갖는다는 것이 주목된다. 이러한 해류 항력에서의 감소는 종래의 반잠수식 선박보다 더 양호한 유체역학적 성능을 제공하는 기둥(220)의 하부(222)에서 외부 스킨(310)의 형상에 기인할 수 있다.
단면도(302)는 기둥(220)의 X-X를 따른 하부(222)의 단면도를 예시하는 한편, 단면도(303)는 기둥(220)의 Y-Y를 따른 상부(221)의 단면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 기둥의 상부 및 하부에서의 내부 스킨(320)의 둘레는 동일하지만, 기둥의 상부(221)에서 외부 스킨(310)의 둘레는 기둥의 하부(222)에서 외부 스킨(310)의 둘레보다 크다. 특히, 기둥의 상부(221)의 상단에서 외부 스킨(310)의 둘레는 둥근 정점을 갖는 사변형이다. 외부 스킨(310)의 상부(221)에서 더 큰 둘레는 데크(210)와의 더 양호한 연결을 허용한다. 도 3은 하부(222)에서 내부 스킨(320) 및 외부 스킨(310) 둘 모두의 형상이 상기 언급된 수퍼 타원 함수에 따른 것을 도시하지만, 당업자는, 기둥(220)의 하부(222)의 외부 스킨(310)이 앞서 언급된 수퍼 타원 함수와 일치하는 한, 본 발명을 벗어나지 않고 다른 형상들이 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 도 6은 기둥(220)의 다른 구성을 예시하며, 참조 번호 601은 기둥(220)의 하부(222)의 단면도를 도시하고, 참조 번호 602는 기둥(220)의 상부(221)의 단면도를 도시한다. 특히, 내부 스킨(320)의 단면은 팔각형이다. 내부 스킨 내의 보이드는 저장 공간으로 사용될 수 있다. 따라서, 내부 스킨의 형상은 당업자에게 남겨진 설계 선택 사항이다.
도 7은 기둥(220)의 하부의 바닥 근처에 연결된 브레이스(240)의 일 단부를 갖는 기둥(220)의 일부의 사시도를 예시한다. 기둥(220)의 이중 스킨 배열이 성질상 중공형(hollow)이기 때문에, 블록 구조(710)가 기둥(220)의 하부(222)의 바닥에 제공된다. 인덴트(720)는 고체 블록(710)의 상단의 길이로 확장되고 브레이스(240)가 인덴트(720) 상에 안착하도록 브레이스(240)의 표면에 따라 형상화된다. 이는 브레이스(240)에 작용하는 변형 유도된 힘을 견디기 위한 더 양호한 구조적 지지를 제공한다.
상기 내용은 본 발명에 따른 반잠수식 선박의 예시적인 실시예들에 대한 설명이다. 당업자는 하기 청구 범위에 기재된 본 발명을 침해하는, 본 개시내용에 기초한 대안적인 구조 또는 조립체를 설계할 수 있고 또한 설계할 것으로 예상된다.

Claims (8)

  1. 데크;
    상기 데크를 지지하는 제1, 제2, 제3 및 제4 기둥으로서, 상기 기둥 각각은 외부 스킨, 내부 스킨 및 상기 내부 스킨을 상기 외부 스킨에 연결하는 복수의 보강 플레이트를 포함하는 제1, 제2, 제3 및 제4 기둥;
    제1 폰툰은 상기 제1 및 제2 기둥에 연결가능하고, 제2 폰툰은 상기 제3 및 제4 기둥에 연결가능한 제1 및 제2 폰툰;
    상기 제1 및 제3 기둥을 연결하는 제1 브레이스; 및
    상기 제2 및 제4 기둥을 연결하는 제2 브레이스를 포함하는 반잠수식 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기둥의 상부에서의 상기 외부 스킨의 둘레는 상기 기둥의 하부에서의 상기 외부 스킨의 둘레보다 큰 반잠수식 선박.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기둥의 하부에서의 상기 외부 스킨의 둘레는,
    Figure pct00005

    Figure pct00006

    의 수퍼 타원 함수와 일치하며,
    a는 b와 동일하지 않고, r은 4와 동일한 반잠수식 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부 스킨의 둘레는 상기 기둥의 상부 및 하부 전체에 걸쳐 동일한 반잠수식 선박.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내부 스킨의 둘레는 팔각형 형상인 반잠수식 선박.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기둥 각각은 상기 기둥의 하부의 바닥에서 블록 구조를 더 포함하고, 상기 블록 구조는 각각의 제1 및 제2 브레이스를 지지하기 위해 상기 고체 블록의 상단 표면에 인덴트를 갖는 반잠수식 선박.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인덴트는 상기 제1 및 제2 브레이스의 표면과 일치하는 반잠수식 선박.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보강 플레이트는 서로 균등하게 이격된 반잠수식 선박.
KR1020187027553A 2016-03-03 2016-03-03 반잠수식 선박 상의 수퍼 e-기둥 KR20180133397A (ko)

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