KR20210150438A

KR20210150438A - 단일 기둥 반잠수식 플랫폼

Info

Publication number: KR20210150438A
Application number: KR1020217034997A
Authority: KR
Inventors: 퍼 안드레아스 반테
Original assignee: 스테이션마 메이에스
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2021-12-10
Also published as: CN113924248A; NO20190481A1; US20220144390A1; EP3953248A1; AU2020270875A2; WO2020209728A1; NO346090B1; SG11202111016XA; EP3953248B1; JP2022528280A; CA3136417A1; AU2020270875A1

Abstract

심해에서 고정 정박을 위한 단일 기둥 반잠수식 플랫폼(1)이다. 상기 반잠수식 플랫폼(1)은 하부 솔리드 밸러스트 모듈(6), 중간 해수 밸러스트 모듈(7) 및 상부 부력 모듈(8)을 포함한다. 상기 3개의 모듈(6,7,8)은 축 방향으로 신축식으로 배치되고 상기 반잠수식 플랫폼(1)이 수역에서 수직으로 그리고 안정적으로 부유할 수 있도록 축 방향으로 서로에 대해 제어될 수 있다. 상기 해수 밸러스트 모듈(7) 및 부력 모듈(8)용 드래프트는 해수 밸러스팅에 의해 제공된다. 상기 해수 밸러스트 모듈(7)에 대한 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6)의 축방향 위치는 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6)과 상기 해수 밸러스트 모듈(7) 사이에 형성되는 폐쇄형 애뉼러스(46) 안팎으로 해수가 펌핑됨으로써 제어된다.

Description

단일 기둥 반잠수식 플랫폼

본 발명은 날개 보(spar) 플랫폼 유형의 단일 기둥 반잠수식 플랫폼을 설명한다. 상기 플랫폼은 서로에 대해 축방향으로 이동할 수 있는 3개의 모듈을 포함한다.

풍력 터빈 및 기타 설비는 바다에 설치되는 경우가 많고, 심해에서 사용될 수 있는 안정적인 부유식 플랫폼이 필요하다. 반잠수식 플랫폼은 전통적으로 육상-기반 플랫폼을 설치하는 것이 수익성이 없을 수 있는 깊은 수심에 설치되는 풍력 터빈-구동 발전기를 위해 기초부를 제공할 수 있다.

기술 분야를 이해하는데 유용한 문헌으로는 RU 2221917 C2 및 WO 2018/058975 A1을 포함한다.

따라서 알려진 기술의 알려진 단점을 줄이거나 제거하기 위해 개선된 반잠수식 플랫폼이 필요하다. 또한 비용이 많이 드는 해양 작업을 절약하고 환경적인 영향을 최소화하기 위해 플랫폼의 이동을 근본적으로 줄일 수 있는 반잠수식 플랫폼이 필요하다. 본 발명의 목적은 이를 달성하고 최신 기술에 비해 추가적인 이점을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 선행 기술에서 하나 이상의 위에서 확인된 결점 및 단점을 완화, 경감 또는 제거하고 적어도 위에서 언급한 문제를 해결하는 것이다.

제1 양태에 따르면, 심해에 고정되게 정박(anchoring)하기 위한 단일 기둥 반잠수식 플랫폼이 제공되며, 상기 반잠수식 플랫폼은:

하부 솔리드 밸러스트 모듈(a lower solid ballast module);

중간 해수 밸러스트 모듈(a middle seawater ballast module);

상부 부력 모듈(a top buoyancy module);을 포함하고,

상기 3개의 모듈은 축 방향으로 신축 가능하게 배치되고 상기 반잠수식 플랫폼이 수역(a body of water)에서 수직이고 안정적으로 부유할 수 있도록 축방향으로 서로에 대해 제어될 수 있으며,

상기 해수 밸러스트 모듈 및 상기 부력 모듈을 위한 드래프트(draught)가 해수 밸러스팅(ballasting)에 의해 제공되고,

상기 해수 밸러스트 모듈에 대해 상기 솔리드 밸러스트 모듈의 축방향 위치가 상기 솔리드 밸러스트 모듈 및 상기 해수 밸러스트 모듈 사이에 형성된 폐쇄형 애뉼러스(annulus) 안팎으로 펌핑되는 해수에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 솔리드 밸러스트 모듈은 하부 원통형 부분보다 큰 직경을 갖는 상부 원통형 부분을 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 해수 밸러스트 모듈은 다양한 직경의 내부 원통형 부분을 갖는 중공 실린더이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 부력 모듈은 하부 원통형 부분과 상부 원통형 부분을 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 해수 밸러스트 모듈은 상기 솔리드 밸러스트 모듈과 상기 부력 모듈을 수용하기 위해 중공이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 솔리드 밸러스트 모듈, 해수 밸러스트 모듈 및 부력 모듈 각각은 관통 축방향 공동(cavity)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 부력 모듈은 파도에 대한 해수의 최저 수위와 현재 위치에 대한 조류 하에서 상승 캐니스터에서의 수위와 균형을 이루는 제한된 공기 압력 부피를 갖는 통합된 요동 중화 시스템(heave-neutralizing system)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 통합된 요동 중화 시스템은 수직 요동 움직임 없이 단단한 정박을 허용하고 이에 따라 상기 플랫폼에 낮은 수위에서 평평한 각도로 보조적인 견고한 정박을 허용하여, 수직 뱅킹 각도(banking angle)가 감소되고, 상기 반잠수식 플랫폼이 최소한의 환경적인 영향에 노출된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 상부 부력 모듈은 풍력 발전기용 타워에 연결하기 위한 기초부(foundation)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 반잠수식 플랫폼은 정박 라인(anchoring line)에 의해 해저에 고정된다.

본 발명은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예들은 단지 예시로서 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 개시한다. 당업자는 상세한 설명의 지침으로부터 본 발명의 범위 내에서 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해한다.

따라서, 여기에 개시된 발명은 설명된 장치의 특정 구성 부품 또는 설명된 방법의 단계로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 하는데, 이는 이러한 장치 및 방법이 다양할 수 있기 때문이다. 또한 본 발명에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 형태들을 설명하기 위한 것이며, 한정하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 관사 "하나", "하나의" 및 "상기"는 문맥이 달리 명시적으로 지칭하지 않는 한 요소 중 하나 이상이 있음을 의미하도록 의도된다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어 "유닛" 또는 "상기 유닛"에 대한 언급은 여러 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, "구성하는", "포함하는", "함유하는" 및 유사한 문구는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는다.

본 발명의 상기 목적 뿐만 아니라, 추가 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 참조될 때 본 발명의 예시적인 실시 형태들에 대한 하기의 예시적이고 비제한적인 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 충분히 이해될 것이다.
도 1은 해저에 고정된 부유 플랫폼의 측면도를 나타낸다.
도 2는 부유 플랫폼의 솔리드 밸러스트 모듈, 해수 밸러스트 모듈 및 부력 모듈의 확대된 측면도를 나타낸다.
도 3은 솔리드 밸러스트 모듈의 수직 및 수평 단면을 나타낸다.
도 4는 해수 밸러스트 모듈의 수직 및 수평 단면을 나타낸다.
도 5는 부력 모듈의 수직 및 수평 단면을 나타낸다.
도 6은 함께 신축되는 솔리드 밸러스트 모듈, 해수 밸러스트 모듈 및 부유 모듈의 측면도와 수직 단면을 나타낸다.
도 7은 느슨한 정박 라인으로 해수 밸러스트 모듈에 대해 가라앉은 솔리드 밸러스트 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 8은 단단한 정박 라인으로 작동 드래프트까지 밸러스트된 플랫폼의 측면도를 나타낸다.

본 발명은 이제 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에 개시된 실시 형태들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 개시된 실시 형태들은 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달하기 위해 제공된다.

도 1은 150 미터 규모에서의 수심에서 바다에 설치되는 단일 기둥 반잠수식 플랫폼(1)을 도시한다. 반잠수식 플랫폼(1)은 해저에서 정박 부착물(3)에 부착되는 정박 라인(2)에 의해 고정된다. 반잠수식 플랫폼(1)을 수평 방향으로 고정하기 위해 세쌍 이상의 정박 라인(2)이 바람직하게 있을 수 있다. 정박 부착물(3)은 흡착 정박(suction anchor) 또는 다른 유형일 수 있다. 타워(4)는 풍력 발전기(5)를 운반하는 반잠수식 플랫폼(1)의 상부에 연결된다.

도 2는 반잠수식 플랫폼(1)를 확대된 도면으로 나타낸다. 반잠수식 플랫폼(1)은 하부 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6), 중간 해수 밸러스트 모듈(7) 및 상부 부력 모듈(8)을 포함한다. 3개의 모듈은 축방향으로 배치되고, 예시를 위해 도 2에 분리되어 도시된다.

도 3은 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)을 나타낸다. 모듈(6)은 중심 수직 단면 및 수평 평면으로 나타낸다. 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)은 하부 부분(9) 및 상부 부분(10)으로 계단형 실린더 - 바람직하게 강철로 제작됨 -의 외형을 가질 수 있다. 상부 부분(10)은 하부 부분(9)의 외부 직경보다 큰 외부 직경을 가져, 상부 부분(10)이 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 돌출 부분 또는 플랜지를 형성한다.

고체 매스 밸러스트 모듈(6)은 중앙 튜브(13)에 대해 종단되는 내부 스트럿 벌크헤드(strut bulkhead; 11)을 더 포함할 수 있다. 중앙 튜브(13)는 관통 축방향 공동이다. 고체 매스 밸러스트 모듈(6)의 공동(12)은 고밀도 물질, 바람직하게 철광석으로 채워진다. 상부 부분(10)에 배치되는 방사상 저장 장치(14)는 강철 또는 다른 물질일 수 있고, 함몰부(dent)를 갖는 링(15)이 상부 부분(10)에도 제공될 수 있다. 상부 부분(10)에는 또한 해수 밸러스트 모듈(7)로 단단히 밀봉하기 위한 팽창 가능한 개스킷(16)이 제공될 수 있다.

도 4는 중앙 수직 단면 및 수평 단면에서 해수 밸러스트 모듈(7)을 나타낸다. 해수 밸러스트 모듈(7)은 다양한 내부 직경을 갖는 중공 실린더를 포함한다. 하부 부분(19)은 (도 3의) 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 하부 부분(9)의 외부 직경에 대응하거나 접촉하도록 구성되는 내부 직경을 갖는다. 중간 부분(18)은 (도 3의) 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 상부 부분(10)(즉, 개스킷(16))의 외부 직경에 대응하거나 접촉하도록 구성되는 내부 직경을 갖는다. 상부 부분(20)은 부력 모듈(8)이 내에서 신축되게(telescoped) 내부 직경을 갖는다.

열(row)의 스트럿 벌크헤드(21)는 해수 밸러스트 모듈(7)의 외부 및 내부 실린더 벽 사이에 배치된다. 열의 튜브(22)는 외부 벽(17)과 내부 벽 사이의 해수 흐름을 보장할 수 있다. 밸러스트 수의 수위를 제어하기 위해 튜브(23)가 제공될 수 있다. 필요한 밸브 및 펌프 장치는 표시되지 않는다. 튜브(24)는 가압된 해수를 펌핑하거나 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 중간 부분(18)과 하부 부분(9) 사이에 형성되는 애뉼러스(46)를 배수하기 위해 제공될 수 있다(도 6 참고).

솔리드 매스 모듈(6)(도 3 참고)을 상승시키기 위해, 물이 이러한 애뉼러스로 펌핑되고, 이는 도 6을 참고하여 설명된다. 상부 플랜지 숄더(upper flange shoulder; 25)는 부력 모듈(8)에 대해 상부 텔레스코프 제한(upper telescope limitation)이며, 유사한 하부 플랜지 숄더(27)는 더 낮은 텔레스코프 제한이다. 해수 밸러스트 모듈(6)의 상부에 있는 유사한 유형의 플랜지 숄더(26)는 부력 모듈(8)에 대한 반경 방향 베어링이다. 반경 방향 서포트(28)는 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)과 접촉하기 위해 하부 부분(19)에 제공되고, 함몰부를 갖는 개스킷(29)이 있는 링은 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 하부 부분(9)을 밀봉하기 위한 팽창 가능한 개스킷(30)과 함께 제공될 수 있다. 상부 부분(20), 중간 부분(18) 및 하부 부분(19)의 내부는 해수 밸러스트 모듈(7)의 관통 축방향 공동을 정의한다.

도 5는 중앙 수직 단면 및 상부 평면에서 부력 모듈(8)을 나타낸다. 부력 모듈(8)은 중공 구조물이며, 하부 원통형 부분(31) 및 상부 원통형 부분(32)에 의해 형성될 수 있다. 외부 원통형 부분은 원추형 표면에 의해 연결될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 상부 원통형 부분(32)은 하부 원통형 부분(31)보다 더 작은 직경을 갖는다. 상부 원통형 부분(32)은 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(5)용 타워(4)에 연결하기 위한 기초부(33)를 포함할 수 있다.

상부 원통형 부분(32)은 내부 원통형 표면(34)을 포함할 수 있고, 하부 원통형 부분(31)은 내부 원통형 표면(35)을 포함할 수 있다. 스트럿 벌크헤드(36)는 외부 벽과 내부 벽 사이에 배치될 수 있다. 하부 벌크헤드(37)는 부력 모듈(8)의 하부 부피에서의 밸러스트 해수와 상부 부피에서의 공기 압력을 분리한다. 내부 원통형 표면(34) 및 내부 원통형 표면(35)은 부력 모듈(8)의 관통 축방향 공동을 정의한다.

튜브(38)는 부력 모듈(8)에서의 밸러스트 수위를 제어할 수 있다. 튜브(39)는 하부 벌크헤드(37) 위에서 부피의 공기 압력을 제어할 수 있다. 숄더 플랜지(40)는 도 4에서 해수 밸러스트 모듈(7)의 숄더 플랜지(25, 27)와 맞닿도록 구성되고, 따라서 해수 밸러스트 모듈(7) 내부에서 부력 모듈(8)의 축방향 신축 이동을 제한한다.

개구(41)는 애뉼러스 형상 상승 캐니스터(42) 밖으로 해수를 비우기 위해 제공될 수 있다. 작동 드래프트에서, 상승 캐니스터(42)의 수위는 공기 압력에 의해 균형을 이루고 외부 벽(32)의 외측에서 해수의 파고(wave height)에 좌우되는 상승 캐니스터(42)의 바닥(41)과 상부(43) 사이에 있어야 한다. 개구(44)는 공기가 상승 캐니스터(42)로부터 그리고 상부 벌크헤드(45)와 하부 벌크헤드(37) 사이 부피로 흐를 수 있도록 한다.

도 6은 수역에서 꾸준히 부유하는 반잠수식 플랫폼(1)을 형성하기 위해 함께 신축되는 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6), 해수 밸러스트 모듈(7) 및 부력 모듈(8)을 나타낸다. 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)과 해수 밸러스트 모듈(7) 사이에 형성되는 애뉼러스(46)는 제한된 물 부피를 가지며, 여기서 압력은 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)을 해수 밸러스트 모듈(7)에 대해 부력을 유지하게 한다. 애뉼러스(46)는 따라서 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 상부 부분(10)의 밑면의 적어도 일부, 솔리드 매스 밸러스트 모듈(6)의 하부 부분(9)의 적어도 일부, 해수 밸러스트 모듈(7)의 하부 부분(19)의 상측의 적어도 일부 및 해수 밸러스트 모듈(7)의 중간 부분(18)의 적어도 일부 사이에 형성될 수 있다.

해수 밸러스트 모듈(7)은 도 6에서 안정적으로 부유하는 균형 잡힌 밸러스트 수위(47)를 가지고 부력 모듈(8)은 밸러스트 수(48)로 아래로 밸러스트되어, 부력 모듈(8)의 숄더 플랜지(40)가 해수 밸러스트 모듈(7)의 숄더 플랜지(27)에 대해 놓인다(도 4 및 5 참고).

도 7은 해수 밸러스트 모듈(7)에 대해 가라앉은 솔리드 매스 모듈(6)을 나타내며, 이는 도 4 및 6을 참고하여 설명된 바와 같이, 이는 튜브(24)(미도시)를 통해 애뉼러스 부피(46)(미도시)을 배수함으로써 제공되고, 부력 모듈(8)은 해수 밸러스트 모듈(7)에 대해 위로 신축된다. 부력 모듈(8)을 위로 신축하는 것은 부력 모듈(8)로부터 밸러스트 수(48)(도 6 참고)를 펌핑하여 제공된다. 반잠수식 플랫폼(1)은 이제 풍력 발전기 터빈 블레이드(54)를 장착할 수 있게 하는 크레인(53)으로 부유 링(52)에 대해 충분히 낮은 수위로 밸러스트된다. 동시에, 미리 정확하게 계산되고 측정되는 계류 라인(mooring line; 2)은 바람직하게는 경량 물질의 합성 섬유 로프이고, 플랫폼에서 고정 장치에 부착될 수 있다. 이러한 정박 부착물을 배치하는 것은 당업계에 공지되어 있으며 ROV 및 서포트 용기에 의해 수행될 수 있다.

도 8은 작동 드래프트까지 밸러스트되는 반잠수식 플랫폼(1)과 정박 라인(2)이 조여지고 플랫폼은 수역에서 꾸준히 부유하는 것을 나타낸다.

당업자는 본 발명이 전술한 바람직한 실시 형태들에 제한되지 않는다는 것을 인지한다. 당업자는 추가로 첨부된 청구범위 내에서 수정 및 변형이 가능함을 인지한다. 추가로, 개시된 실시 형태에 대한 변형은 도면, 개시물, 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다.

Claims

심해에 고정 정박을 위한 단일 기둥 반잠수식 플랫폼(1)으로서,
하부 솔리드 밸러스트 모듈(6);
중간 해수 밸러스트 모듈(7);
상부 부력 모듈(8)을 포함하고,
상기 3개의 모듈(6,7,8)은 축 방향으로 신축식으로 배치되고 상기 반잠수식 플랫폼(1)이 수역에서 수직으로 그리고 안정적으로 부유할 수 있도록 축 방향으로 서로에 대해 제어될 수 있으며,
상기 해수 밸러스트 모듈(7) 및 부력 모듈(8)용 드래프트는 해수 밸러스팅에 의해 제공되고,
상기 해수 밸러스트 모듈(7)에 대해 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6)의 축방향 위치는 상기 고체 밸러스트 모듈(6)과 상기 해수 밸러스트 모듈(7) 사이에 형성된 폐쇄형 애뉼러스(46) 안팎으로 해수가 펌핑되어 제어되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항에 있어서, 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6)은 하부 원통형 부분(9)보다 큰 직경을 갖는 상부 원통형 부분(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 해수 밸러스트 모듈(7)은 다양한 직경의 내부 원통형 부분(18, 19, 20)을 갖는 중공 실린더인 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부력 모듈(8)은 하부 원통형 부분(31) 및 상부 원통형 부분(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 해수 밸러스트 모듈(7)은 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6) 및 상기 부력 모듈(8)을 수용하기 위해 중공인 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔리드 밸러스트 모듈(6), 해수 밸러스트 모듈(7) 및 부력 모듈(8) 각각은 관통 축 방향 공동(13, 18, 19, 20, 34, 35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부력 모듈(8)은 파도에 대한 해수의 최저 수위와 현재 위치에 대한 조류 하에서 상승 캐니스터에서의 수위를 균형되게 하는 제한된 공기 압력 부피를 갖는 통합된 요동 중화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제7항에 있어서, 상기 통합된 요동 중화 시스템은 수직 요동 움직임 없이 단단한 정박을 허용하고 이에 따라 상기 플랫폼(1)에 더 낮은 수위에서 평평한 각도로 보조적인 견고한 정박을 허용하여, 수직 뱅킹 각도가 감소되고, 상기 반잠수식 플랫폼(1)이 최소한의 환경적인 영향에 노출되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 부력 모듈(8)은 풍력 발전기(5)용 타워(4)에 연결하기 위한 기초부(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수식 플랫폼(1)은 정박 라인(2)에 의해 해저에 고정되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 플랫폼(1).