KR20220065413A - Floating Type Structure - Google Patents

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KR20220065413A
KR20220065413A KR1020200151900A KR20200151900A KR20220065413A KR 20220065413 A KR20220065413 A KR 20220065413A KR 1020200151900 A KR1020200151900 A KR 1020200151900A KR 20200151900 A KR20200151900 A KR 20200151900A KR 20220065413 A KR20220065413 A KR 20220065413A
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조승빈
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A floating structure is disclosed. The floating structure according to an embodiment of the present invention comprises: a hull with a void space; a caisson installed vertically on the side of the hull; a tunnel connecting an inner space of the caisson and the void space; a turbine installed in the tunnel and driven by the flow of air passing through the tunnel; and a generator for generating electrical energy by driving the turbine. The present invention provides the floating structure capable of generating electricity through compression/expansion of air for waves in the inner space of the caisson.

Description

부유식 구조물{Floating Type Structure}Floating Type Structure

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to floating structures.

최근 들어, 공업화와 산업화가 가속화함에 따라 천연자원(석유, 천연가스 등)의 사용량이 점차 증가되고 있으며, 매장량이 한정된 천연자원의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. Recently, as industrialization and industrialization accelerate, the consumption of natural resources (oil, natural gas, etc.) is gradually increasing, and stable production and supply of natural resources with limited reserves are emerging as very important issues.

FPSO는 현재 유전에서 원유를 생산하기 위해 사용되고 있으며, LNG FPSO는 근래 들어 유전의 고갈 및 청정연료에 대한 수요의 증가로 인해 그 개발이 활발히 이루어지고 있다. 심해저 유전 개발에 있어서 FPSO나 LNG FPSO는 해상에 부유한 상태에서 원유나 천연 가스를 정제, 저장 및 운반할 수 있는 부유식 해상 정유 공장이라고 할 수 있다.FPSOs are currently being used to produce crude oil in oil fields, and LNG FPSOs are being actively developed due to depletion of oil fields and an increase in demand for clean fuels in recent years. In the development of deep-sea oil fields, FPSOs or LNG FPSOs are floating offshore refineries that can refine, store, and transport crude oil or natural gas while floating at sea.

이러한 상기 FPSO가 시운전을 하기 위하여는 안벽에 접안하여 선체를 고정한 상태에서 시운전장비를 가동하게 되고, 이에 따라 상기 시운전장비에 발생하는 열을 식히기 위하여 상기 가동장비에 냉각수를 공급하게 되는데, 상기 가동장비에 공급되는 냉각수는 FPSO의 선체 측면에 수면의 하방으로 구비된 케이슨(Caisson)을 통하여 수직으로 해수를 끌어올려 사용하게 된다.In order for the FPSO to perform a test run, the test run equipment is operated in a state where the hull is fixed by docking on the quay wall, and accordingly, cooling water is supplied to the moving equipment to cool the heat generated in the test run equipment. The cooling water supplied to the FPSO is used by pulling up seawater vertically through a caisson provided below the water surface on the side of the FPSO's hull.

좀더 구체적으로 설명하면, 상기 가동장비에 공급되는 냉각수를 공급하는 케이슨은 선체에 수직방향으로 설치되고 상기 케이슨의 내부에는 수용된 해수를 공급할 수 있도록 서로 다른 지름과 높이를 가지는 수직파이프가 적어도 두 개 이상 장착된다.More specifically, the caisson for supplying the cooling water supplied to the movable equipment is installed in the vertical direction on the hull, and there are at least two vertical pipes having different diameters and heights so as to supply the accommodated seawater inside the caisson. is mounted

본 발명은 케이슨의 내부 공간에서의 파랑에 위한 공기의 압축/팽창을 통해 전기를 생산할 수 있는 부유식 구조물을 제공한다. The present invention provides a floating structure capable of producing electricity through compression/expansion of air for waves in the inner space of the caisson.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above. Other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 보이드 스페이스 공간을 갖는 선체; 상기 선체 측면에 수직방향으로 설치되는 케이슨; 상기 케이슨의 내부 공간과 상기 보이드 스페이스 공간을 연결하는 터널; 상기 터널에 설치되어 상기 터널을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하는 터빈; 및 상기 터빈의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기를 포함하는 부유식 구조물이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a hull having a void space; The caisson is installed in the vertical direction on the side of the hull; a tunnel connecting the inner space of the caisson and the void space; a turbine installed in the tunnel and driven by a flow of air passing through the tunnel; And a floating structure comprising a generator for generating electrical energy by driving the turbine may be provided.

또한, 상기 케이슨은 수면 아래에 위치되고 해수가 유입 및 유출되도록 개방된 하단; 상기 개방된 하단을 통해 유입된 물에 의해 공기가 압축되는 압축공간부; 상기 압축공간부 상부에 위치되고, 상기 케이스 내부 공간으로 공기가 유입되도록 설치되는 제1베큠 브레이커를 포함할 수 있다.In addition, the caisson is located below the water surface and the bottom open to the inflow and outflow of seawater; a compression space in which air is compressed by the water introduced through the open lower end; It may include a first vacuum breaker positioned above the compression space and installed to introduce air into the inner space of the case.

또한, 상기 보이드 스페이스 공간에 설치되고, 상기 케이슨 내부의 수면으로 상기 케이슨에서 상기 보이드 스페이스 공간으로 이동된 공기가 배기되도록 설치되는 제2베큠 브레이커를 포함할 수 있다.In addition, it may include a second vacuum breaker installed in the void space space, installed so that the air moved from the caisson to the void space space to the water surface inside the caisson is exhausted.

또한, 상기 케이슨의 상기 압축공간부 아래에 설치되고 파도에 의한 상기 케이슨 내부의 수면 변화에 따라 수축팽창하는 다이어프램을 포함할 수 있다.In addition, it may include a diaphragm that is installed below the compression space of the caisson and contracts and expands according to a change in the water surface inside the caisson due to waves.

또한, 상기 케이슨은 상기 선체에 복수개가 제공되고, 상기 케이슨들은 상기 압축공간부를 상호 연결하는 연결통로를 포함하며, 상기 터널은 상기 케이슨들 중 어느 하나에 연결될 수 있다. In addition, the caisson is provided in a plurality of the hull, the caisson includes a connecting passage for interconnecting the compression space, the tunnel may be connected to any one of the caisson.

본 발명의 실시예에 의하면, 케이슨의 내부 공간에서의 파랑에 위한 공기의 압축/팽창을 통해 전기를 생산할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, electricity can be produced through compression/expansion of air for waves in the inner space of the caisson.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains from this specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부유식 구조물의 측면도이다.
도 3은 케이슨을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 케이슨 내부공간의 수면이 외부 수면보다 높은 경우의 공기 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5는 케이슨 내부공간의 수면이 외부 수면보다 낮은 경우의 공기 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 케이슨의 변형예를 보여주는 요부 도면이다.
도 7은 케이슨들의 연결 구조를 보여주는 도면이다.1 is a front view showing a floating structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the floating structure shown in FIG. 1 ;
3 is a view for explaining a caisson.
4 is a view showing the air flow when the water surface of the inner space of the caisson is higher than the outer water surface.
5 is a view showing the air flow when the water surface of the inner space of the caisson is lower than the outer water surface.
6 is a schematic view showing a modified example of the caisson.
7 is a view showing a connection structure of the caisson.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. Other advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 보여주는 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 부유식 구조물의 측면도이다. 1 is a front view showing a floating structure according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of the floating structure shown in FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 부유식 구조물(100)은 부유식 원유 생산저장 이송 설비(Floating Production Storage Offloading, FPSO)일 수 있다. 즉 원유가 생산되는 바다의 일정 위치에 수년 이상 정박해 있으면서 원유를 생산하여 저장하는 설비일 수 있다. The floating structure 100 shown in FIGS. 1 and 2 may be a Floating Production Storage Offloading (FPSO). That is, it may be a facility that produces and stores crude oil while anchored at a certain location in the sea where crude oil is produced for several years or more.

배(ship) 형태를 가지기 때문에 이러한 부유식 원유 생산저장 이송 설비(FPSO) 역시 선박이라 할 수 있다. Because it has a ship shape, such a floating crude oil production, storage and transfer facility (FPSO) can also be called a ship.

부유식 구조물(100)은 충돌시 선내 침수 방지 목적 등을 이유로 이중 선체(110)로 구성된다. 이중 선체(110)는 Ballast water tank 또는 보이드 스페이스(Void Space)로 비어있는 탱크 공간(이하 보이드 스페이스 공간으로 칭함;120)으로 적용된다. The floating structure 100 is composed of a double hull 110 for the purpose of preventing flooding in the ship during collision. The double hull 110 is applied as a ballast water tank or an empty tank space (hereinafter referred to as a void space; 120) as a void space.

한편, 본 발명의 부유식 구조물(100)은 이중 선체(110)의 일측에 상부의 원유 생산 설비인 톱사이드(101, topside)에 사용될 해수, 또는 톱사이드(101)의 기기 냉각을 위해 해수를 취수하기 위한 수단으로서 케이슨(130, caisson)이 구비된다.On the other hand, the floating structure 100 of the present invention is the seawater to be used for the topside (101, topside), which is an upper crude oil production facility, on one side of the double hull 110, or seawater for cooling the equipment of the topside 101 A caisson 130 (caisson) is provided as a means for water intake.

도 3은 케이슨을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a caisson.

도 3을 참조하면, 케이슨(130)은 단면 직경이 큰 거대 파이프(pipe)일 수 있다. 케이슨(130)은 수선 아래까지 잠기도록 이중 선체(110)의 일측면에 제공되며, 도시하지는 않았지만 케이슨(130)의 내부 혹은 케이슨(130)의 일측에는 해수를 취수하기 위한, 즉 끌어올리기 위한 수단(예를 들면 펌프 등의 구성)이 구비될 수 있다. 케이슨(130)은 이중 선체의 일측면에 복수개가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the caisson 130 may be a large pipe having a large cross-sectional diameter. The caisson 130 is provided on one side of the double hull 110 to be submerged below the waterline, and although not shown, the inside of the caisson 130 or one side of the caisson 130 for taking seawater, that is, means for raising (For example, a configuration of a pump, etc.) may be provided. A plurality of caisson 130 may be disposed on one side of the double hull.

케이슨(130)은 파이프 형상은 하단은 수면 아래에 위치되고 해수가 유입 및 유출되도록 개방된다. 케이슨(130)의 상단은 수면 위에 위치되며 막혀있는 형태로 제공된다. 케이슨(130)의 내부는 개방된 하단을 통해 유입된 물에 의해 공기가 압축되는 압축공간부(132)를 제공한다. 한편, 케이슨(130)의 상부(압축공간부 상부)에는 제1베큠 브레이커(192)가 설치된다. 제1베큠 브레이커(192)는 케이슨(130)의 압축공간부(132)로 공기가 유입되도록 제공될 수 있다. The caisson 130 has a pipe shape with a lower end positioned below the water surface and is opened so that seawater flows in and out. The upper end of the caisson 130 is positioned above the water surface and provided in a closed form. The inside of the caisson 130 provides a compression space 132 in which air is compressed by the water introduced through the open lower end. On the other hand, the first vacuum breaker 192 is installed on the upper portion of the caisson 130 (the upper portion of the compression space). The first vacuum breaker 192 may be provided to introduce air into the compression space 132 of the caisson 130 .

한편, 보이드 스페이스 공간(120)에는 제2베큠 브레이커(194)가 설치된다. 제2베큠 브레이커(194)는 터널(140)을 통해 케이슨(130)에서 보이드 스페이스 공간(120)으로 이동된 공기가 배기되도록 제공된다. Meanwhile, the second vacuum breaker 194 is installed in the void space 120 . The second vacuum breaker 194 is provided so that the air moved from the caisson 130 to the void space 120 through the tunnel 140 is exhausted.

터널(140)은 케이슨(130)의 내부 공간(압축공간부;132)과 보이드 스페이스 공간(120)을 연결하도록 제공된다. The tunnel 140 is provided to connect the inner space (compressed space part) 132 of the caisson 130 and the void space space 120 .

터널(140)에는 터빈(152)과 발전기(154)가 설치된다. 터빈(152)은 터널(140)에 설치되어 터널(140)을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하며, 발전기(154)는 터빈(152)의 구동에 의해 전기에너지를 생성한다. A turbine 152 and a generator 154 are installed in the tunnel 140 . The turbine 152 is installed in the tunnel 140 and driven by the flow of air passing through the tunnel 140 , and the generator 154 generates electric energy by driving the turbine 152 .

도 4는 케이슨 내부공간의 수면이 외부 수면보다 높은 경우의 공기 흐름을 보여주는 도면이다.4 is a view showing the air flow when the water surface of the inner space of the caisson is higher than the outer water surface.

도 4를 참조하면, 파도의 영향으로 케이슨(130) 내부의 수면이 외부 수면보다 높을 경우, 수두차에 의해 다시 아래로 내려가려는 힘이 발생하게 된다. 이로 인해 케이슨(130)의 상단에 설치된 제1베큠 브레이커(192)가 오픈되면서 케이슨(130) 내부의 압축공간부(132)로 공기가 유입된다. 이때, 제2베큠 브레이커(194)는 작동하기 않는다.Referring to FIG. 4 , when the water level inside the caisson 130 is higher than the outside water level due to the influence of waves, a force to go down again is generated due to the water head difference. As a result, the first vacuum breaker 192 installed on the upper end of the caisson 130 is opened, and air is introduced into the compressed space 132 inside the caisson 130 . At this time, the second vacuum breaker 194 does not operate.

도 5는 케이슨 내부공간의 수면이 외부 수면보다 낮은 경우의 공기 흐름을 보여주는 도면이다.5 is a view showing the air flow when the water surface of the inner space of the caisson is lower than the outer water surface.

도 5를 참조하면, 파도의 영향으로 외부의 수면이 상승하게 되면 자연적으로 케이슨(130) 내부의 수면도 상승하게 된다.(케이스 내부 수면이 외부 수면보다 낮을 경우, 수두차에 의해 상승하는 힘이 발생). 케이슨(130) 내부의 수면이 상승한 만큼, 압축공간부(132)의 부피가 줄어들게 되고, 줄어든 부피만큼 케이슨(130)의 압축공간부(132)의 공기가 압축되면서 터널(140)로 이동하는 공기 흐름이 발생하게 된다. 터널을 통과한 공기는 보이드 스페이스 공간에서 제2베큠 브레이커(194)를 통해 배기된다. 참고로, 제1베큠 브레이커(192)는 작동하지 않으며, 제2베큠 브레이커(194)만 오픈된다. 터빈(152)과 발전기(154)는 공기압축부(132)의 부피 변화로 인한 공기의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 발전 유닛이다. Referring to FIG. 5 , when the external water surface rises under the influence of waves, the water surface inside the caisson 130 naturally rises. Occur). As the water surface inside the caisson 130 rises, the volume of the compressed space 132 is reduced, and the air moving into the tunnel 140 while the air in the compressed space 132 of the caisson 130 is compressed by the reduced volume. flow will occur. The air passing through the tunnel is exhausted through the second vacuum breaker 194 in the void space. For reference, the first vacuum breaker 192 does not operate, and only the second vacuum breaker 194 is opened. The turbine 152 and the generator 154 are power generation units that generate electricity using a flow of air due to a volume change of the air compression unit 132 .

도 6은 케이슨의 변형예를 보여주는 요부 도면이다.6 is a schematic view showing a modified example of the caisson.

도 6에서와 같이, 케이슨(130)은 다이어프램(138)을 더 포함할 수 있다. 다이어프램(138)은 케이슨(130)의 압축공간부(132) 아래에 설치되고 파도에 의한 케이슨(130) 내부의 수면 변화에 따라 위/아래로 팽창하도록 제공될 수 있다.6 , the caisson 130 may further include a diaphragm 138 . The diaphragm 138 is installed under the compression space 132 of the caisson 130 and may be provided to expand up/down according to a change in the water surface inside the caisson 130 by waves.

도 7은 케이슨들을 보여주는 도면이다.7 is a view showing the caisson.

도 7에서와 같이, 케이슨(130)들은 이중 선체(110)에 복수개가 제공될 수 있다. 케이슨(130)들은 압축공간부를 상호 연결하는 연결통로(131)를 포함할 수 있다. 터널(140)은 케이슨(130)들 중 어느 하나에 연결될 수 있다. As shown in FIG. 7 , a plurality of caisson 130 may be provided in the double hull 110 . The caisson 130 may include a connection passage 131 for interconnecting the compression space. The tunnel 140 may be connected to any one of the caissons 130 .

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It should be understood that the above embodiments are presented to help the understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and various modified embodiments therefrom also fall within the scope of the present invention. The technical protection scope of the present invention should be defined by the technical idea of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literal description of the claims itself, but is substantially equivalent to the technical value. It should be understood that it extends to the invention of

100 : 부유식 구조물 110 : 이중 선체
120 : 보이드 스페이스 공간 130 : 케이슨
140 : 터널 152 : 터빈
154 : 발전기 100: floating structure 110: double hull
120: void space space 130: caisson
140: tunnel 152: turbine
154: generator

Claims (4)

보이드 스페이스 공간을 갖는 선체;
상기 선체 측면에 수직방향으로 설치되는 케이슨;
상기 케이슨의 내부 공간과 상기 보이드 스페이스 공간을 연결하는 터널;
상기 터널에 설치되어 상기 터널을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하는 터빈; 및
상기 터빈의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기를 포함하는 부유식 구조물.hull with void space;
The caisson is installed in the vertical direction on the side of the hull;
a tunnel connecting the inner space of the caisson and the void space;
a turbine installed in the tunnel and driven by a flow of air passing through the tunnel; and
A floating structure comprising a generator generating electrical energy by driving the turbine. 제 1 항에 있어서,
상기 케이슨은
수면 아래에 위치되고 해수가 유입 및 유출되도록 개방된 하단;
상기 개방된 하단을 통해 유입된 물에 의해 공기가 압축되는 압축공간부;
상기 압축공간부 상부에 위치되고, 상기 케이스 내부 공간으로 공기가 유입되도록 설치되는 제1베큠 브레이커를 포함하는 부유식 구조물.The method of claim 1,
The caisson is
a lower end located below the water surface and open to the inflow and outflow of seawater;
a compression space in which air is compressed by the water introduced through the open lower end;
Floating structure including a first vacuum breaker positioned above the compression space and installed to introduce air into the inner space of the case. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보이드 스페이스 공간에 설치되고, 상기 케이슨 내부의 수면으로 상기 케이슨에서 상기 보이드 스페이스 공간으로 이동된 공기가 배기되도록 설치되는 제2베큠 브레이커를 포함하는 부유식 구조물.3. The method according to claim 1 or 2,
Floating structure comprising a second vacuum breaker installed in the void space space and installed so that the air moved from the caisson to the void space space to the water surface inside the caisson is exhausted. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 케이슨의 상기 압축공간부 아래에 설치되고 파도에 의한 상기 케이슨 내부의 수면 변화에 따라 수축팽창하는 다이어프램을 포함하는 부유식 구조물.3. The method according to claim 1 or 2,
Floating structure including a diaphragm which is installed below the compression space of the caisson and contracts and expands according to a change in the water surface inside the caisson due to waves.
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