KR20220141501A - 스퍼드캔을 구비하는 부유식 구조물 - Google Patents

스퍼드캔을 구비하는 부유식 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수직으로 관통하는 레그홀이 형성된 선체; 상기 레그홀에 마련되어, 상기 레그홀의 내측면을 따라 승하강하며 상기 선체를 지지하도록 구성된 레그; 상기 레그의 하단부에 연결되며, 적어도 일부가 해저면에 삽입될 때 상기 레그를 지탱하는 스퍼드캔; 및 상기 레그와 상기 스퍼드캔을 서로 회전가능하도록 연결하는 연결유닛을 포함하고, 상기 스퍼드캔은 상기 레그에 대해 회전가능하며 바닥면의 형상이 비대칭으로 형성된 부유식 구조물이 제공될 수 있다.

Description

스퍼드캔을 구비하는 부유식 구조물 {FLOATING STRUCTURE HAVING SPUDCAN}
본 발명은 스퍼드캔을 구비하는 부유식 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회전가능하고 크기가 서로 다른 스퍼드캔을 갖는 부유식 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 잭업 리그(Jack-up Rig)나 풍력발전기 설치선(Wind Turbine Installation Vessel, WTIV)과 같은 잭업 타입의 부유식 구조물은 이동성과 고정성이 동시에 보장되어야 한다. 이는 작업 지역으로의 이동이 용이해야 하고, 작업 시 일정한 위치에 고정되어야 하기 때문이다. 따라서, 잭업 타입의 부유식 구조물은 부유 가능한 선체 또는 플랫폼과, 선체로부터 수직방향으로 직립되어 돌출되는 복수 개의 레그, 및 레그의 하단에 고정되어 해저면과의 접촉 면적을 증가시키는 스퍼드캔으로 구성된다. 각각의 레그는 자체적으로 하나 이상의 구동모듈을 구비하여 승하강할 수 있다. 예를 들어, 선체가 작업 위치에 도달하게 되면, 선체로부터 레그를 내려 해저면에 단부를 삽입시켜 지지한 후 선체를 해수면에서 일정 높이 들어올려 작업을 수행할 수 있다.
또한, 작업이 완료되면, 선체를 해수면에 안착시키고 레그를 해저로부터 들어올려 이동할 수 있다.
레그를 승강시키는 선박은, 잭업시추선(Jack-up drilling rig), 풍력발전기 설치선(Wind Turbine Installation Vessel, WTIV), 잭업바지(Jack-up barge)로 구분할 수 있다.
위 3가지의 선박의 공통점은 레그(leg)와 선체(hull)를 구성함에 있어서 잭킹(jacking system)으로 레그를 승하강 시키면서 작업을 하는 것이다. 여기에서, 잭업시추선과 잭업바지는 자체 자항능력이 없으며, 풍력발전기 설치선은 자항능력이 있다는 점에서 차이점을 가진다.
한편, 이러한 잭업리그(jack-up rig)의 운용 모드 중, 레그가 해저에 제대로 안착되지 못한 상태에서 외부 환경하중을 받게 되면, 측면 편향(side way deflection)이 발생하면서, 특정 레그에 큰 하중이 집중된다. 이런 상태에서는 선체와 레그의 지지부, 스퍼드캔과 레그 지지부에서 큰 휨모멘트로 인하여 구조 손상이 일어날 수 있으며, 실제적으로 이런 문제로 인하여, 많은 파손 사례들이 존재한다.
한편, 잭업바지는 잭업시추선과 풍력발전기 설치선에 비해서 상대적으로 수심이 낮은 해역에 작업이 필요한 경우 투입되며, 기존에 설치된 플랫폼, 장비들의 유지/보수, 수리, 해체 및 철거작업을 수행하고 있다. 또한, 잭업바지는 상대적으로 선가가 낮기 때문에, 기기 구성 시 단순한 장치의 구성만을 추구한다.
따라서, 잭업바지는 낮은 선가에 안정적인 구조와 운용이 가능하여야 한다.
본 발명의 실시예들은, 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 부유식 구조물에 요구되는 조건을 만족시키면서, 기능성 및 안전성도 확보할 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수직으로 관통하는 레그홀이 형성된 선체; 상기 레그홀에 마련되어, 상기 레그홀의 내측면을 따라 승하강하며 상기 선체를 지지하도록 구성된 레그; 상기 레그의 하단부에 연결되며, 적어도 일부가 해저면에 삽입될 때 상기 레그를 지탱하는 스퍼드캔; 및 상기 레그와 상기 스퍼드캔을 서로 회전가능하도록 연결하는 연결유닛을 포함하고, 상기 스퍼드캔은 상기 레그에 대해 회전가능하며 바닥면의 형상이 비대칭으로 형성된 부유식 구조물이 제공될 수 있다.
상기 레그는 레그바디 및 상기 레그바디에 연결되고 관형상을 갖는 조인트유닛을 포함하고, 상기 연결유닛은 원기둥 형상의 몸체부와 상기 몸체부로부터 돌출되는 힌지부를 포함하고, 상기 몸체부는 상기 조인트유닛 내에 상기 레그의 길이방향의 연장선과 평행한 제1 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고, 상기 스퍼드캔은 상기 제1 회전축과 직교하는 제2 회전축을 중심으로 상기 힌지부에 회전가능하게 연결될 수 있다.
상기 조인트유닛은 내주면 및 상기 내주면상에서 돌출된 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 몸체부는 상기 조인트부의 상기 내주면에 대향하는 외주면 및 상기 외주면에 형성된 복수의 홈을 포함하고, 복수의 상기 돌출부는 상기 제1 회전축에 직교하는 방향으로 상기 내주면의 둘레방향을 따라 돌출되고, 상기 조인트유닛의 상하 방향을 따라 일정한 간격으로 배치되며, 상기 복수의 홈은 상기 복수의 돌출부에 대응되는 형상을 가지며, 상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 홈 내에 수용되어, 상기 조인트유닛이 상기 몸체부를 중심으로 회전가능하도록 하고, 최상부의 위치하는 상기 홈의 상부와 최하부에 위치하는 상기 홈의 하부에는 실링부재가 마련될 수 있다.
상기 레그홀은 제1 레그홀 내지 제3 레그홀을 포함하고, 상기 레그는 제1 레그 내지 제3 레그를 포함하고, 상기 스퍼드캔은 제1 스퍼드캔 내지 제3 스퍼드캔을 포함하며, 상기 제1 레그홀, 상기 제1 레그 및 상기 제1 스퍼드캔은 선체의 선미에 위치하고, 상기 제2 레그홀, 상기 제2 레그 및 상기 제2 스퍼드캔은 선체의 선수에 위치하고, 상기 제3 레그홀, 상기 제3 레그 및 상기 제3 스퍼드캔은 선체의 선수에 위치하며, 상기 제1 스퍼드캔 내지 제 3 스퍼드캔은 삼각형 형상으로 배치되고, 상기 제1 스퍼드캔의 크기는 제2 스퍼드캔 및 제3 스퍼드캔의 크기 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 선체는 상기 선체의 저면에 마련되어 해저면의 기울기 및 깊이를 측정하는 지질형상관측센서 및 상기 지질형상관측센서에 측정된 상기 해저면의 상기 기울기 및 상기 깊이에 기초하여, 상기 레그의 승하강 위치를 조절하고, 상기 스퍼드캔의 회전을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물은 스퍼드캔의 바닥면의 형상이 비대칭으로 구성되고, 스퍼드캔이 회전 가능하도록 구성됨에 따라, 최적의 위치에 스퍼드캔이 침하될 수 있고, 이에 따라, 해저지반 기울기 및 싱크홀 지형에서도 스퍼드캔이 용이하게 해저면에 안착될 수 있다.
또한, 레그를 하강시킨 후 스퍼드캔의 방향을 회전하여 너울(swell) 혹은 옆파도(beam sea)에 의한 복원력 감쇄를 최소화 시킬수 있어, 특정 레그에 발생할 수 있는 측방항변형을 완화시켜, 이로 인한 선체의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 총 3조의 레그 및 스퍼드캔만으로 구성하여, 선가를 낮출수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 선체를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 레그 및 스퍼드캔의 동작 과정을 설명하기 위한 작동도이다.
도 4는 도 1의 부유식 구조물을 하방에서 바라본 도면이다.
도 5는 레그의 단부와 스퍼드캔을 도시한 단면도이다.
도 6은 조인트유닛과 연결유닛의 연결부를 확대하여 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물(1)은 작업 지역으로의 이동이 용이하고 일정 위치에 고정이 가능한 구조물일 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 구조물(1)은 선체(10), 레그(20), 및 스퍼드캔(30)을 포함할 수 있다.
선체(10)는 부유식 구조물(1)의 본체로, 선체(10)의 형상은 한정될 것은 아니나, 유선형으로 형성될 수 있으며, 다각형의 단면을 갖되 너비가 넓고 높이가 낮은 함체로 형성될 수도 있다. 선체(10)에는 데크(11)와 선저면(12)이 마련되어 있으며, 데크(11)에는 적어도 하나의 레그홀(100)이 형성될 수 있다.
레그홀(100)은 데크(11)를 수직으로 관통하여 형성되며, 레그(20)는 레그홀(100)의 내측면을 따라 승하강하며 선체(10)를 지지하는 것으로, 복수 개가 각각의 레그홀(100) 내부에 직립하여 데크(11)와 선저면(12)의 외측으로 각각 돌출될 수 있다. 레그홀(100)은 후술할 레그(20)의 개수, 및 외측 형상에 대응하여 형성될 수 있다.
레그(20)와 스퍼드캔(30)은 회전가능한 연결유닛(40)으로 연결될 수 있다. 연결유닛(40)을 회전가능하게 구성함에 따라, 레그(20)와 스퍼드캔(30)의 연결 부위에 작용하는 하중을 분산시킬 수 있다. 따라서, 레그(20)와 스퍼드캔(30)에 가해지는 피로강도를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 구조물의 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 레그(20)와 접하는 선저면(12)을 경사면(13)으로 형성하고, 경사면에 충격흡수판을 설치하여, 레그(20)와 접촉으로 인해 선저면(12)에 가해지는 피로강도를 줄일 수 있다.
레그(20)는 레그바디(leg body)(21)와 조인트유닛(22)을 포함할 수 있다.
레그바디(21)는 일정 두께를 갖는 복수의 철골부재가 레그의 길이 방향으로 직렬로 연결되어 형성되며, 복수의 철골부재는 용접 결합되어 서로 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 직렬로 연결된 철골 부재 사이를 일정 두께를 갖는 철골부재로, 복수 개가 수평 또는 경사지게 배치되어 연결될 수 있다.
레그(20)와 선체(10) 사이에는 적어도 하나의 구동유닛(도시되지 않음)이 배치되어 레그(20)가 레그홀(100)의 내측면을 따라 승하강할 수 있다. 예를 들어, 구동모듈은 각각의 레그(20)의 일 측, 특히, 레그바디(21)의 외측면을 따라 연장 형성된 랙 기어(rack gear), 및 선체(10)에 회전 가능하게 결합되어 랙 기어와 치합되는 피니언 기어(pinion gear)를 포함할 수 있다. 부유식 구조물(1)가 이동 중인 경우, 랙 기어와 피기언 기어는 레그(20)를 상승시키는 방향으로 치합되며, 이로 인해, 레그(20)는 상승하여 선체(10)의 상부로 대부분 돌출된 상태로 배치될 수 있다.
또한, 부유식 구조물(1)이 작업 위치에 도달한 경우, 랙기어와 피니언 기어는 레그(20)를 하강시키는 방향으로 치합되며, 이로 인해, 레그(20)는 하강하여 일단부가 해저면(S)에 고정될 수 있다. 또한, 부유식 구조물(1)이 시추 또는 원유 탐사와 같은 작업을 수행하는 경우, 랙 기어와 피니언 기어는 선체(10)를 상승시키는 방향으로 치합되며, 이로 인해, 선체(10)는 해수면으로부터 일정 높이 상승할 수 있다. 또한, 작업이 완료된 경우, 랙 기어와 피니언 기어는 선체(10)를 하강시키는 방향으로 치합되어 선체(10)를 해수면에 안착시킨 후, 레그(20)를 상승키는 방향으로 치합되어 이동할 수 있다. 레그(20)가 레그홀(100)의 내측면을 따라 선체(10)로부터 승하강함으로써, 부유식 구조물(1)의 이동시 파도 및 조류에 의한 저항을 최소화할 수 있으며, 선체(10)를 작업 위치에 고정하여 안정적으로 작업을 수행할 수 있다.
조인트유닛(22)은 레그바디(21)의 하측 단부에 마련되어 있다. 조인트유닛(22)은 중공의 원기둥형상의 구조체로 형성되며, 레그바디(21)와 조인트유닛(22)은 상하방향으로 용접 결합되어 서로 견고하게 고정될 수 있다. 레그바디(21)는 조인트유닛(22)를 통해서 스퍼드캔(30)에 연결될 수 있다.
스퍼드캔(30)은 다각형 또는 원형의 단면을 갖는 함체 형상의 부재로 형성되며, 적어도 일부가 해저면(도 1의 S참조)에 삽입되어 레그(20)를 지탱할 수 있다. 스퍼드캔(30)은 상측에 레그(30)의 조인트유닛(22)이 연결될 수 있으며, 스퍼드캔(30)의 하면은 해저면(S)을 향해 돌출되는 콘(cone) 형상으로 형성되어 해저면(S)에 안정적으로 삽입될 수 있다. 그러나, 스퍼드캔(30)의 하면이 콘 형상으로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 스퍼드캔(30)의 하면은 평면으로 형성될 수도 있다.
스퍼드캔(30)은 레그(20)와 선체(10), 및 총 적재화물의 하중을 모두 고려하여 충분한 강도와 내구성을 갖도록 설계되며, 레그(20)의 하단으로부터 확장 형성되어 해저면(S)과의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이러한 스퍼드캔(30)은 레그(20)의 하강 시 해저면(S)에 맞닿은 상태로 배치되거나, 적어도 일부가 해저면(S)을 관통하여 해저면(S)에 삽입된 상태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 작업 위치가 원해(遠海)이거나 해수의 유속이 강한 지역인 경우, 스퍼드캔(30)은 해저면(S)에 완전히 삽입되어 레그(20)를 지탱할 수 있다. 반대로, 작업 위치가 근해(近海)이거나 해수의 유속이 약한 지역인 경우, 스퍼드캔(30)은 해저면(S)에 밀착되거나 일부만 삽입되어 레그(20)를 지탱할 수 있다. 그러나, 이에 한정될 것은 아니며, 작업위치 또는 작업 조건에 따라 적절하게 변형될 수 있다. 스퍼드캔(30)은 부유식 구조물(1)이 이동 중인 경우, 파도 및 조류에 의한 저항을 줄이기 위해 레그홀(100)에 수용될 수 있다.
또한, 스퍼드캔(30)은 그 측면으로부터 돌출되는 사이드스커트(미도시)를 더 구비할 수 있다. 해저면의 형상에 따라 사이드스커트를 더 돌출시켜 해저면에 대한 접지면적을 증가시킴으로써, 선체에 대한 지지력을 증가시킬 수 있다.
도 3를 참조하면, 레그홀(100)은 제1 레그홀(110), 제2 레그홀(130), 및 제3 레그홀(150)을 포함할 수 있다. 레그(20)는 제1 레그(210), 제2 레그(230) 및 제3 레그(250)를 포함하고, 스퍼드캔(30)은 제1 스퍼드캔(310), 제2 스퍼드캔(330) 및 제3 스퍼드캔(350)을 포함할 수 있다.
제1 레그홀(110), 제1 레그(210) 및 제1 스퍼드캔(310)은 선체(10)의 선미에 서로 대응되도록 위치하고, 제2 레그홀(130), 제2 레그(230) 및 제2 스퍼드캔(250)은 선체(10)의 선수에 서로 대응되도록 위치하고, 제3 레그홀(150), 제3 레그(250) 및 제3 스퍼드캔(350)은 선체(10)의 선수에 서로 대응되도록 위치한다. 상기 제1 스퍼드캔(310) 내지 제 3 스퍼드캔(350)은 선체의 하방측에서 보았을 때, 대략 삼각형 형상으로 배치된다.
제1 스퍼드캔(310)은 제2 스퍼드캔(330) 및 제3 스퍼드캔(350) 보다 크게 형성되어, 제1 스퍼드캔(310)의 해저면에 대한 접지 면적이 제2 스퍼드캔(330) 및 제3 스퍼드캔(350)의 접지면적보다 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 제1 스퍼드캔(310) 내지 상기 제3 스퍼드캔(350)의 바닥면의 형상은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 스퍼드캔(310)의 바닥면의 형상은 대칭형이고, 제2 스퍼드캔(330) 및 제3 스퍼드캔(350)의 바닥면의 형상은 비대칭형일 수 있다.
또한, 제2 스퍼드캔(330)은 바디(333)와 바디(333)의 일측으로부터 돌출된 아암(331, 332)를 포함하는 형상을 가질 수 있으며, 제3 스퍼드캔(350)도 바디(353)와 바디(353)로부터 돌출된 아암(351, 352)를 포함하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 스퍼드캔(310)은 바디(313)와 바디(313)의 양측으로 돌출된 아암(311, 312)를 포함하는 형상을 가질 수 있다.
이하, 레그와 스퍼드캔의 사이의 연결유닛의 구조에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물(Jack-up barge)(1)에 있어서, 레그(20)와 스퍼드캔(30)은 회전가능한 연결유닛(40)으로 연결될 수 있다.
연결유닛(40)는 원기둥 형상의 몸체부(410)과 몸체부(410)로부터 돌출되도록 마련된 힌지부(430)를 구비한다 (도 6 참조).
몸체부(410)는 중공의 원기둥 형상의 조인트유닛(22) 내에 삽입되어, 회전가능하도록 마련될 수 있다. 레그(20)의 길이 방향의 연장선과 몸체부(410)의 회전축은 대략 평행할 수 있다.
몸체부(410)는 그 옆면에 둘레방향을 따라 일정한 폭을 가진 복수의 홈(411)이 몸체부(410)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 각각의 홈(411)의 저면과 몸체부(410)의 회전축은 일정한 거리를 유지하도록 마련될 수 있다. 레그(20)의 내주면에는 복수의 돌출부(221)가 형성될 수 있다. 복수의 돌출부(221)는 몸체부(410)에 형성된 복수의 홈(411)에 대응되는 형상을 가지며, 그 크기가 홈(411)의 크기보다 작도록 마련되어, 홈(411) 내에 삽입될 수 있다. 복수의 돌출부(221)와 복수의 홈(411) 사이에는 볼 베어링(223) 등이 삽입될 수 있으며, 돌출부(221)와 홈(411)이 상대적으로 움직일 수 있도록 할 수 있다.
또한, 레그(20)와 몸체부(410) 사이에는 실링부재(500)가 마련되어 장치의 수밀성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 복수의 홈(411) 중 최상부와 최하부에 위치하는 홈(411)과 레그의 돌출부(221) 사이에 실링부재(500)가 더 추가되어, 몸체부(410)로의 해수 유입을 방지할 수 있다.
또한, 몸체부(410)에는 도시되지 않은 소정의 구동유닛이 연결되어 몸체부(410)를 소정의 각도로 회전시킬 수 있다.
한편, 연결유닛(40)는 몸체부(410)로부터 돌출되도록 마련된 힌지부(430)를 더 구비할 수 있다. 힌지부(430)는 레그(20)의 끝단보다 더 하방으로 돌출되도록 마련되며, 레그(20)의 길이 방향과 수직하는 방향으로 형성된 힌지축(431)을 포함할 수 있다.
힌지축(431)에는 스퍼드캔(30)이 연결되어, 스퍼드캔(30)이 힌지축(431)을 중심으로 회전가능하도록 할 수 있다. 또한, 힌지부(430)에는 도시되지 않은 소정의 구동유닛이 연결되어 스퍼드캔(30)을 소정의 각도로 회전시킬 수 있다.
구동유닛(80)은 레그(20), 특히, 레그바디(21)의 내측에 배치되어, 예를 들어, 힌지축(431)과 연결되는 모터로 형성될 수 있다. 구동유닛이 모터로 형성되는 경우, 힌지축(431)과 연결되어 힌지축(431)을 회전시키며, 힌지축(431)이 회전함에 따라 스퍼드캔(30)이 일체로 회동할 수 있다. 그러나, 구동유닛이 힌지축(431)과 연결되는 모터로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 힌지축(431)를 회동할 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다.
또한, 힌지부(430)의 일측이 몸체부(410)을 통해 레그(20)에 고정 결합되고 힌지부(430)의 타측은 스퍼드캔(30)에 회전 가능하게 결합됨으로써, 연결유닛(40)이 스퍼드캔(30)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 레그(20)와 스퍼드캔(30)이 서로 고정되는 종래의 경우보다 레그(20)와 스퍼드캔(30)의 연결 부위에 작용하는 하중을 분산시킬 수 있다. 다시 말해, 종래에는 레그(20)와 스퍼드캔(30)이 용접 결합되어 서로 고정되므로, 레그(20)와 스퍼드캔(30)의 연결 부위에 바람, 파도 및 조류 등의 환경 외하중이 집중적으로 작용하게 되어 피로강도가 증가할 수 있다. 피로강도의 증가는 레그(20)와 스퍼드캔(30)의 구조 변형을 유발하고, 이는 구조물의 안정성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물(1)의 경우, 레그(20)와 스퍼드캔(30)을 연결유닛(40)로 연결하되, 연결유닛(40)의 일측을 레그(20)에 고정하고 타측을 스퍼드캔(30)에 회전 가능하게 결합하므로, 외부에서 가해지는 하중을 분산시킬 수 있다. 따라서, 레그(20)와 스퍼드캔(30)에 가해지는 피로강도를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 구조물의 안정성이 향상될 수 있다.
한편, 전술한 레그홀(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 선저면(12)과 접하는 면이 경사면(13)을 형성하여, 선저면(12)에 근접할수록 횡단면적이 점차 넓어질 수 있다. 다시 말해, 레그홀(100)은 데크(11)에 근접하는 상측은 횡단면적이 일정하게 형성되고, 선저면(12)에 근접하는 하측은 경사면(13)을 형성하여 횡단면적이 점차 넓어진다. 레그(20)는 길이 방향으로 연장 형성되며, 해저면에 삽입된 스퍼드캔(30)에 의해 일 측이 고정되므로, 환경 외하중에 의해 일부가 좌굴(bucking)되며 선체, 특히, 선저면(12)에 반복적으로 접할 수 있다. 레그(20)와 선저면(12)의 반복적인 접촉은 손상을 유발할 뿐만 아니라 선저면(12)에 작용하는 피로강도를 증가시켜 구조 변형을 유발하는 문제가 있다. 본 발명은 레그홀(100)과 선저면(12)이 접하는 면을 경사면(13)으로 형성하여 선저면(12)에 근접할수록 레그홀(100)의 횡단면적이 점차 넓어지므로, 레그(20)와 선저면(12)의 접촉을 최소화할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 부유식 구조물(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
부유식 구조물(1)이 작업을 해야하는 영역에 도착하면, 선체(10)의 선저면(12)에 설치된 복수개의 소나(sonar, 지질형상 관측 센서)를 통하여 해저 기울기 및 깊이를 조사한다.
제어부(미도시)는 소나를 통한 조사 결과를 기초로, 싱크홀 등을 가능한한 피할 수 있는 위치에서 스퍼드캔(30)을 해저지면에 고정시킨다. 이때, 소나로부터 받은 지면 정보를 확인한 후, 스퍼드캔(30)을 적절한 방향으로 회전시켜 해저지면에 고정시킨다. 한편, 스퍼드캔(30)을 해저면에 고정시키고 필요에 따라 사이드스커트를 전개시켜 해저지면과 스퍼드캔(30)의 접지면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 해저지면이 경사져 있는 경우, 힌지축(431)을 중심으로 스퍼드캔(30)을 적절한 경사방향으로 회전시켜 해저면에 고정시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물(1)은 잭업바지 일 수 있다. 잭업바지는 상대적으로 수심이 낮은 해역에 작업이 필요한 경우 투입되기 때문에, 기존에 설치된 플랫폼, 장비들의 유지/보수, 수리, 해체 및 철거작업을 담당하고 있으며, 상대적으로 선가가 낮기 때문에, 기기 구성 시 단순한 장치로 구성될 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물(1)는 총 3조의 레그(20) 및 스퍼드캔(30)만으로 구성하여, 선가를 낮출수 있다.
또한, 부유식 구조물을 운용 중, 레그가 해저에 제대로 안착되지 못한 상태에서 외부 환경하중을 받게 되면, 측방향변형이 발생되면서, 특정 레그에 큰 하중이 집중될 수 있다. 이런 상태에서는 선체와 레그의 지지부, 스퍼드캔과 레그의 지지부에서 큰 휨모멘트로 인하여, 선체의 파손이 일어날 수 있다.
본 발명은 이러한 점을 고려하여, 레그(20)를 하강시킨 후 스퍼드캔(30)의 방향을 회전하여 너울(swell) 혹은 옆파도(beam sea)에 의한 복원력 감쇄를 최소화 시킬수 있다.
또한, 스퍼드캔(30)의 접지면적이 비대칭으로 구성되고, 스퍼드캔(30)이 회전 가능하도록 구성됨에 따라, 최적의 위치에 스퍼드캔(30)이 침하될 수 있고, 이에 따라, 해저지반 기울기 및 싱크홀 지형에서도 스퍼드캔(30)이 용이하게 해저면에 안착될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 부유식 구조물 10: 선체
11: 데크 12: 선저면
13: 경사면 100: 레그홀
110: 제1 레그홀 130: 제2 레그홀
150: 제3 레그홀 20: 레그
21: 레그바디 22: 조인트유닛
221: 돌출부 223: 베어링
210: 제1 레그 230: 제2 레그
250: 제3 레그 30: 스퍼드캔
310: 제1 스퍼드캔 330: 제2 스퍼드캔
350: 제3 스퍼드캔 40: 연결유닛
410: 몸체부 411: 홈
430: 힌지부 431: 힌지축
500: 실링부재

Claims (5)

  1. 수직으로 관통하는 레그홀이 형성된 선체;
    상기 레그홀에 마련되어, 상기 레그홀의 내측면을 따라 승하강하며 상기 선체를 지지하도록 구성된 레그;
    상기 레그의 하단부에 연결되며, 적어도 일부가 해저면에 삽입될 때 상기 레그를 지탱하는 스퍼드캔; 및
    상기 레그와 상기 스퍼드캔을 서로 회전가능하도록 연결하는 연결유닛을 포함하고,
    상기 스퍼드캔은 상기 레그에 대해 회전가능하며 바닥면의 형상이 비대칭으로 형성된,
    부유식 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레그는 레그바디 및 상기 레그바디에 연결되고 관형상을 갖는 조인트유닛을 포함하고,
    상기 연결유닛은 원기둥 형상의 몸체부와 상기 몸체부로부터 돌출되는 힌지부를 포함하고,
    상기 몸체부는 상기 조인트유닛 내에 상기 레그의 길이방향의 연장선과 평행한 제1 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고, 상기 스퍼드캔은 상기 제1 회전축과 직교하는 제2 회전축을 중심으로 상기 힌지부에 회전가능하게 연결되는
    부유식 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조인트유닛은 내주면 및 상기 내주면상에서 돌출된 복수의 돌출부를 포함하고,
    상기 몸체부는 상기 조인트부의 상기 내주면에 대향하는 외주면 및 상기 외주면에 형성된 복수의 홈을 포함하고,
    복수의 상기 돌출부는 상기 제1 회전축에 직교하는 방향으로 상기 내주면의 둘레방향을 따라 돌출되고, 상기 조인트유닛의 상하 방향을 따라 일정한 간격으로 배치되며,
    상기 복수의 홈은 상기 복수의 돌출부에 대응되는 형상을 가지며,
    상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 홈 내에 수용되어, 상기 조인트유닛이 상기 몸체부를 중심으로 회전가능하도록 하고,
    최상부의 위치하는 상기 홈의 상부와 최하부에 위치하는 상기 홈의 하부에는 실링부재가 마련된
    부유식 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레그홀은 제1 레그홀 내지 제3 레그홀을 포함하고, 상기 레그는 제1 레그 내지 제3 레그를 포함하고, 상기 스퍼드캔은 제1 스퍼드캔 내지 제3 스퍼드캔을 포함하며,
    상기 제1 레그홀, 상기 제1 레그 및 상기 제1 스퍼드캔은 선체의 선미에 위치하고,
    상기 제2 레그홀, 상기 제2 레그 및 상기 제2 스퍼드캔은 선체의 선수에 위치하고, 상기 제3 레그홀, 상기 제3 레그 및 상기 제3 스퍼드캔은 선체의 선수에 위치하며
    상기 제1 스퍼드캔 내지 제 3 스퍼드캔은 삼각형 형상으로 배치되고,
    상기 제1 스퍼드캔의 크기는 제2 스퍼드캔 및 제3 스퍼드캔의 크기 보다 크게 형성된,
    부유식 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체는 상기 선체의 저면에 마련되어 해저면의 기울기 및 깊이를 측정하는 지질형상관측센서 및
    상기 지질형상관측센서에 측정된 상기 해저면의 상기 기울기 및 상기 깊이에 기초하여, 상기 레그의 승하강 위치를 조절하고, 상기 스퍼드캔의 회전을 제어하는 제어부를 더 포함하는
    부유식 구조물.
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