KR20190050642A

KR20190050642A - 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물

Info

Publication number: KR20190050642A
Application number: KR1020170146231A
Authority: KR
Inventors: 한소령
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2019-05-13
Also published as: KR101984914B1

Abstract

상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물은 수면 아래에 위치하는 폰툰(pontoon)을 포함하는 반잠수식 해양구조물에 있어서, 폰툰에 상하로 개방되도록 형성되는 공간부와, 폰툰에 대하여 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부 상에 설치되는 감쇄판과, 감쇄판이 공간부 상에서 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부 상에 설치되는 지지대와, 감쇄판과 지지대의 사이에 개재되어 반잠수식 해양구조물의 상하동요에 따른 운동에너지를 소산시키는 댐퍼를 포함한다.

Description

상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물{Semi-submergible Offshore Structure with Heave Reduction Device}

본 발명은 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물에 관한 것이다.

세미서브리그(semi-submersible oil drilling rigs)와 같은 반잠수식 해양구조물은 해상에서 부유된 상태로 시추 작업을 수행하므로 필연적으로 해수의 유동에 의해 상하동요(heave) 운동을 수반한다. 상하동요에 의한 상하방향 감가속도는 시추장비의 성능을 저하시킴은 물론 내구성 약화로 수명을 단축시킬 우려가 크다. 이에 따라 폰툰(pontoon) 형상에 대해서 히브판(heave plate)과 같은 장비나 부가물을 추가하여 상하동요에 따른 운동을 제어하는 기술이 있다.

한국공개특허공보 제10-2016-0035271호(2016. 03. 31. 공개, 해상 구조물의 상하 동요 저감장치)

본 발명의 실시예는, 능동적이고 효과적으로 반잠수식 해양구조물의 상하동요를 저감하도록 구성된 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수면 아래에 위치하는 폰툰(pontoon)을 포함하는 반잠수식 해양구조물에 있어서, 폰툰에 상하로 개방되도록 형성되는 공간부와, 폰툰에 대하여 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부 상에 설치되는 감쇄판과, 감쇄판이 공간부 상에서 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부 상에 설치되는 지지대와, 감쇄판과 지지대의 사이에 개재되어 반잠수식 해양구조물의 상하동요에 따른 운동에너지를 소산시키는 댐퍼를 포함하는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물이 제공된다.

이때, 댐퍼는 감쇄판과 지지재 중 어느 하나에 고정되도록 결합되는 실린더 케이스와, 실린더 케이스의 내부로 삽입되어 직선왕복운동 가능하고 감쇄판과 지지재 중 나머지 하나에 고정되도록 결합되는 실린더 로드를 포함할 수 있다.

또한, 반잠수식 해양구조물은 댐퍼를 중심으로 내측 또는 외측에 배치되는 스프링을 더 포함할 수 있다.

또한, 반잠수식 해양구조물은 스프링의 이탈을 방지하도록 스프링과 댐퍼를 중심으로 외측에 위치하는 하우징을 더 포함하며, 하우징의 상단은 댐퍼가 통과하도록 관통홀을 포함하고, 하우징의 하단은 감쇄판에 고정되도록 결합될 수 있다.

이때, 감쇄판은 복수로 이루어질 수 있다.

또한, 반잠수식 해양구조물은 감쇄판이 복수로 구성되는 경우 복수의 감쇄판을 하나로 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 능동적이고 효과적으로 반잠수식 해양구조물의 상하동요를 저감하도록 구성된 상하동요 저감장치를 폰툰에 설치하여 상부 구조물과 장비의 손상을 방지할 수 있는 반잠수식 해양구조물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물을 개략적으로 설명하는 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물의 작동을 설명하는 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물의 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 일 실시예에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물을 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물의 작동을 설명하는 도면이다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 실시예의 반잠수식 해양구조물(100)은 수면 위에 위치하는 상부 구조물(101)과 상부 구조물(101)에 대해 수면 아래에 위치하는 폰툰(pontoon, 102)을 포함하는 해양구조물이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(100)은 상하동요 저감장치로서 폰툰(102)에 관통하여 형성되는 공간부(110)와 이러한 공간부(110) 상에 설치되는 감쇄판(120)과 지지대(130)와 댐퍼(140)를 포함하며, 스프링(150)을 더 포함할 수 있다.

공간부(110)는 폰툰(102)에서 상하로 개방되도록 마련된 공간이다. 이러한 공간부(110)는 폰툰(102)에 적어도 하나 이상이 구비된다. 감쇄판(120)은 폰툰(102)에 대하여 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부(110) 상에 설치되는 부가물로 공간부(110) 상에서 상하로 왕복이동이 가능하다. 본 실시예의 감쇄판(120)은 판형의 부가물일 수 있다. 지지대(130)는 이러한 감쇄판(120)이 공간부(110) 상에서 독립적으로 상하운동이 가능하도록 공간부(110) 상에서 감쇄판(120)을 지지하기 위한 구성이다. 본 실시예의 지지대(130)는 강관으로 이루어진 프레임 형태일 수 있다.

댐퍼(140)는 감쇄판(120)과 지지대(130)의 사이에 개재되어 반잠수식 해양구조물(100)의 상하동요(히브운동)에 따른 에너지를 소산시키는 기능을 한다. 구체적으로, 본 실시예의 댐퍼(140)는 실린더 케이스(141)와 실린더 로드(142)를 포함할 수 있다. 이때, 실린더 케이스(141)는 감쇄판(120)과 지지재 중 어느 하나에 고정되도록 결합되고, 실린더 로드(142)는 실린더 케이스(141)의 내부로 삽입되어 직선왕복운동 가능하며 감쇄판(120)과 지지재 중 나머지 하나에 고정되도록 결합된다. 도면의 경우, 케이스는 지지대(130)에 고정되고, 실린더 로드(142)는 감쇄판(120)에 고정된 것을 확인할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 판형의 감쇄판(120)이 공간부(110) 상에서 지지대(130)에 의해 지지된 상태에서, 파도의 유동에 의해 반잠수식 해양구조물(100)에 상하동요(즉, 히브운동)이 발생할 경우 댐퍼(140)를 작동시켜 감쇄판(120)의 이동을 상기 히브운동을 저감시키는 방향(예를 들어 반대방향)으로 제어함으로써 상하동요에 따른 충격이나 진동 등을 최소화할 수 있다. 즉, 감쇄판(120)의 이동에 따라 도 2 및 도 3에 예시된 것처럼 해수의 유동을 공간부(110) 내에 가두어 해수의 유동에 따른 상부구조물의 상하동요를 최소로 억제할 수 있다.

여기서 본 실시예의 댐퍼(140)는 실린더 로드(142)가 삽입되는 실런더 케이스의 내부에 예를 들어 압축유체가 충진되어 실린더 로드(142)를 통해 전달되는 외부충격을 흡수하는 방식일 수 있다. 예를 들면, 본 실시예의 댐퍼(140)는 충격흡수기(shock absorber)일 수 있다.

본 실시예의 반잠수식 해양구조물(100)은 스프링(150)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 스프링(150)은 댐퍼(140)를 중심으로 그 내측 또는 외측에 배치될 수 있다. 스프링(150)은 반잠수식 해양구조물(100)의 상하동요(히브운동)에 따라 댐퍼(140)를 보조하여 상하좌우의 운동변위를 흡수하는 기능을 한다. 도면에서는 스프링(150)이 댐퍼(140)의 외측에 배치된 경우로 도시되어 있다. 스프링(150)이 댐퍼(140)의 외측에 배치되는 경우, 스프링(150)의 일단이 댐퍼(140)의 외측에 고정되도록 댐퍼(140)의 실린더 케이스(141)에는 디스크 형상의 부가물이 구비될 수 있다.

또한, 본 실시예의 반잠수식 해양구조물(100)은 스프링(150)의 이탈을 방지하도록 하우징(160)을 더 포함할 수 있다. 하우징(160)은 스프링(150)과 댐퍼(140)를 중심으로 외측에 위치하도록 설치되는데, 도면을 참고하면 하우징(160)의 상단은 댐퍼(140)의 실린더 케이스(141)가 통과하도록 관통홀(161)을 포함하고, 하우징(160)의 하단은 감쇄판(120)에 고정되도록 결합된다. 이에 따라, 하우징(160)의 내부에 위치한 스프링(150)의 이탈이 억제됨과 동시에 하우징(160) 내에서의 스프링(150)의 상하방향 신축운동이 가능하다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 감쇄판(120)은 복수로 이루어질 수 있고, 이 경우 감쇄판(120)의 개수를 조절함으로써 상하동요 저감장치의 설계주파수를 조절할 수 있다. 즉, 본 실시예의 감쇄판(120)은 특정의 질량을 갖는 부가물로서 이러한 감쇄판(120)의 개수에 따라 감쇄판(120)의 총질량을 가변시킬 수 있다. 따라서, 감쇄판(120)의 총질량에 대한 스프링(150)의 스프링(150) 상수의 조절이 가능하다. 결과적으로, 감쇄판(120)의 개수를 조절하는 방식으로 감쇄판(120)의 총질량을 가변시킴으로써 상하동요가 일어나는 반잠수식 해양구조물(100)의 특정 구간에서의 진동주기(즉, 설계주파수)를 감쇄시킬 수 있다.

상술한 실시예에서는 동일한 질량을 갖는 여러 개의 감쇄판(120)을 하나로 합치거나 필요한 개수만큼 빼는 방식으로 감쇄판(120)의 총질량을 가변시켰으나, 이외에도 본 실시예의 감쇄판(120)은 질량이 상이한 여러 개가 감쇄판(120)들로 이루어져 감쇄판(120)의 총질량을 미세하게 가변시킬 수도 있다.

또한, 본 실시예의 반잠수식 해양구조물(100)은 고정부(170)를 더 포함할 수 있으며, 고정부(170)는 감쇄판(120)이 복수로 구성되는 경우 복수의 감쇄판(120)을 하나로 고정시키는 역할을 한다. 구체적으로, 본 실시예의 고정부(170)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 각각의 감쇄판(120)을 관통하도록 설치되는 볼트와 이러한 볼트의 단부에 체결가능한 너트 등으로 구성될 수 있다. 비록 도면에 도시되지는 않았으나, 고정부(170)는 복수의 감쇄판(120)을 하나로 고정시킬 수 있다면 도면에 도시된 것과 다른 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 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: 반잠수식 해양구조물
101: 상부 구조물
102: 폰툰
103: 칼럼
110: 공간부
120: 감쇄판
130: 지지대
140: 댐퍼
141: 실린더 케이스
142: 실린더 로드
150: 스프링
160: 하우징
161: 관통홀
170: 고정부

Claims

수면 아래에 위치하는 폰툰(pontoon)을 포함하는 반잠수식 해양구조물에 있어서,
상기 폰툰에 상하로 개방되도록 형성되는 공간부;
상기 폰툰에 대하여 독립적으로 상하운동이 가능하도록 상기 공간부 상에 설치되는 감쇄판;
상기 감쇄판이 상기 공간부 상에서 독립적으로 상하운동이 가능하도록 상기 공간부 상에 설치되는 지지대;
상기 감쇄판과 상기 지지대의 사이에 개재되어 상기 반잠수식 해양구조물의 상하동요에 따른 운동에너지를 소산시키는 댐퍼를 포함하는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.
제1항에 있어서,
상기 댐퍼는
상기 감쇄판과 상기 지지재 중 어느 하나에 고정되도록 결합되는 실린더 케이스와,
상기 실린더 케이스의 내부로 삽입되어 직선왕복운동 가능하고, 상기 감쇄판과 상기 지지재 중 나머지 하나에 고정되도록 결합되는 실린더 로드를 포함하는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.
제1항에 있어서,
상기 댐퍼를 중심으로 내측 또는 외측에 배치되는 스프링을 더 포함하는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.
제3항에 있어서,
상기 스프링의 이탈을 방지하도록 상기 스프링과 상기 댐퍼를 중심으로 외측에 위치하는 하우징을 더 포함하며,
상기 하우징의 상단은 상기 댐퍼가 통과하도록 관통홀을 포함하고,
상기 하우징의 하단은 상기 감쇄판에 고정되도록 결합되는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.
제1항에 있어서,
상기 감쇄판은 복수로 이루어질 수 있는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.
제5항에 있어서,
상기 감쇄판이 복수로 구성되는 경우 상기 복수의 감쇄판을 하나로 고정시키는 고정부를 더 포함하는 상하동요 저감장치를 갖는 반잠수식 해양구조물.