KR20230173340A - 해양 플랫폼의 댐핑발전장치 - Google Patents

해양 플랫폼의 댐핑발전장치 Download PDF

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

해양 플랫폼의 댐핑발전장치가 제공된다.
해양 플랫폼의 댐핑발전장치는 터렛의 하부에 설치되는 본체와, 부이의 상부와 본체 사이에 연결되고 부이의 승강에 따라 유체가 입출되는 텐셔너와, 본체에 구비되고 유체의 순환시 유체의 유압에 의해 전기를 생산하는 발전기와, 텐셔너와 발전기 사이에 연결되어 유체의 이동 경로를 제공하는 배관을 포함할 수 있다.

Description

해양 플랫폼의 댐핑발전장치{DAMPING GENERATION APPARATUS OF OFFSHORE PLATFORM}
본 발명은 해양 플랫폼의 댐핑발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해저에는 아직 사용되지 않은 다양한 종류의 광물 자원이 풍부하게 존재한다. 이러한 해양 자원을 원활하게 활용하기 위해 각종의 선박이나 해상유전 등이 사용되고 있다.
예를 들어, 심해의 해상에서 부유하면서, 해저 유전으로부터 직접 원류를 이송 받아 가스를 재기화시키는 해양플렛폼이나 선박, 예를 들어, FPSO(Floating Production Storageand Off-loading) 또는 FSRU(Production Storage and Re-gasification Unit) 등이 개발되어 유용하게 사용되고 있다.
이러한 해양플렛폼이나 선박 등은 대개 해저로 연결된 앵커라인이나, 해안 또는 주변의 다른 구조물과 연결된 계류라인에 의해 지지되어 작업지역의 주위에서 안정적으로 부유하게 된다. 이를 위해 앵커라인 또는 계류라인과, 선박 또는 구조물간의 연결부위에 회전 가능한 터렛, 부이 등이 설치된다.
그런데 해상에 부유하는 해양플렛폼에는 파도에 의한 반복적인 피칭(pitching)이 발생되는 바, 이 반복적인 피칭은 터렛과 부이 연결 부위에 부하 및 피로도를 증가시킬 수 있다.
이에 터렛과 부이 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 허용함으로써, 선체의 부하를 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시 예들은 터렛과 부이 연결 부위에 대한 부하를 줄이면서 전기를 생산할 수 있는 해양 플랫폼의 댐핑발전장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 플랫폼의 터렛과 부이 사이에 연결되는 해양 플랫폼의 댐핑발전장치로서, 상기 터렛의 하부에 설치되는 본체; 상기 부이의 상부와 상기 본체 사이에 연결되고, 상기 부이의 승강에 따라 유체에 압력을 제공하는 텐셔너; 상기 본체에 구비되고, 상기 유체의 순환시, 상기 유체의 유압에 의해 전기를 생산하는 발전기; 및 상기 텐셔너와 상기 발전기 사이에 연결되어, 상기 유체의 이동 경로를 제공하는 배관을 포함하는 해양 플랫폼의 댐핑발전장치가 제공될 수 있다.
그리고 상기 배관은 상기 텐셔너에서 배출된 유체를 상기 발전기로 안내하는 제1 배관; 및 상기 발전기에서 배출된 유체를 상기 텐셔너로 안내하는 제2 배관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발전기는 상기 텐셔너를 중심으로 대칭되게 배치되는 복수 개로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 배관은 상기 텐셔너의 출구에 연결되는 제1 메인관; 및 상기 제1 메인관으로부터 공급받은 상기 유체를 상기 복수 개의 발전기로 제공하기 위해, 상기 제1 메인관에서 분기되어 상기 복수 개의 상기 발전기에 연결되는 복수 개의 제1 분기관을 포함하고, 상기 제2 배관은 상기 텐셔너의 입구에 연결되는 제2 메인관; 및 상기 복수 개의 발전기로부터 공급받은 상기 유체를 상기 제2 메인관에 제공하기 위해, 상기 제2 메인관에서 분기되어 상기 복수 개의 상기 발전기에 연결되는 복수 개의 제2 분기관을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터렛과 부이 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 허용함으로써, 터렛과 부이 연결 부위에 대한 부하를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 터렛과 부이 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 이용하여 전기를 생산할 수 있다는 이점이 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 플랫폼을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 "A"부를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3은 도 2의 "B-B"선부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 부이가 상승할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 댐핑발전장치의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 댐핑발전장치를 도시한 구성도이다.
도 6은 도 5의 "C-C"선부에서 바라본 평면도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 플랫폼(1)은, 터렛(20)과 부이(30) 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 허용하여, 터렛(20)과 부이(30) 연결 부위에 대한 부하를 줄이면서, 전기를 생산할 수 있다. 이러한 해양 플랫폼(1)은 플랫폼(10), 터렛(20), 부이(30) 및 댐핑발전장치(40)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 플랫폼(10)은 해상에서 부유 가능한 선체일 수 있다. 플랫폼(10)에는 문풀(moon pool)이 마련될 수 있다. 문풀은 부이(30)를 통해 계류가 이루어지는 터렛(20)의 장착 공간을 제공할 수 있다. 플랫폼(10)은 외력(풍향, 해류, 표류력 등)의 영향에 의해 유동하더라도, 터렛(20)을 중심축으로 하여 상대 회전할 수 있으므로, 시추와 같은 해상 작업시, 플랫폼(10)의 위치가 안정적으로 유지될 수 있다.
터렛(20)은 플랫폼(10)의 문풀에서 베어링을 통한 미끄럼 접촉에 의해 회전될 수 있다. 터렛(20)은 원통형의 회전체 형태로 제공될 수 있다. 이 터렛(20)의 하부에는 댐핑발전장치(40)를 사이에 두고 부이(30)가 장착될 수 있다.
부이(30)는 원추 형태 또는 다각뿔 형태로 제공될 수 있다. 부이(30)의 하부에는 해양 플랫폼(1)의 계류를 위한 무어링 라인이 연결될 수 있다. 특히, 부이(30)는 댐핑발전장치(40)를 매개로 터렛(20)과 연결될 수 있다. 부이(30)는 댐핑발전장치(40)를 통해 터렛(20)과 상대적인 상하위치 변동이 이루어질 수 있다.
예컨대, 파도에 의한 반복적인 피칭에 의해, 부이(30)가 해수면에 상하위치 변동되더라도, 부이(30)는 댐핑발전장치(40)를 통해, 상대적인 상하위치 변동이 이루어짐으로써, 부이(30)와 터렛(20) 간의 연결 부위에는 피칭에 의한 부하 및 피로도가 발생되지 아니할 수 있다.
댐핑발전장치(40)는 터렛(20)과 부이(30) 간의 상대적인 상하위치 변동을 허용하도록 터렛(20)과 부이(30) 사이를 연결할 수 있다. 이러한 댐핑발전장치(40)는 본체(100), 텐셔너(200), 발전기(300) 및 배관(400)을 포함할 수 있다. 본체(100)는 터렛(20)의 하부에 고정 설치되는 하우징 형태로 제공될 수 있다. 그리고 본체(100)의 내부에는 발전기(300)가 구비될 수 있고, 본체(100)의 하부에는 텐셔너(200)가 연결될 수 있다.
텐셔너(200)는 부이(30)의 상부와 본체(100)의 하부 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 텐셔너(200)의 일단부는 본체(100)에 고정 설치될 수 있고, 텐셔너(200)의 타단부는 부이(30)의 상부에 착탈가능하게 설치될 수 있다.
이러한 텐셔너(200)는 유압 실린더(210)와 유압 실린더(210)에 입출가능한 피스톤(220)으로 구성된 실린더 장치일 수 있다. 텐셔너(200) 중에서 유압 실린더(210)는 본체(100)에 고정 설치될 수 있고, 텐셔너(200) 중에서 피스톤(220)은 별도의 클램핑 장치에 의해 부이(30)의 상부에 착탈가능하게 설치될 수 있다. 부이(30)가 터렛(20)에서 분리되는 경우, 피스톤(220)과 부이(30) 간에 고정이 클램핑 장치에 의해 해제되면, 텐셔너(200)의 피스톤(220)은 부이(30)의 상부에서 분리될 수 있다.
텐셔너(200)는 부이(30)의 승강에 따라 유체에 압력을 제공할 수 있다. 부이(30)가 파도의 피칭에 의해 승강될 때, 텐셔너(200)의 피스톤(220)은 유압 실린더(210)에서 입출될 수 있다. 피스톤(220)이 유압 실린더(210)에서 입출될 때, 유압 실린더(210) 내에 수용된 유체는 배관(400)을 따라 발전기(300)로 이동될 수 있다.
발전기(300)는 텐셔너(200)를 중심으로 대칭되게 배치되는 복수 개로 제공될 수 있다. 이 발전기(300)는 본체(100)에 구비되는 유압식 발전장치일 수 있다. 발전기(300)는 유체의 순환시, 유체의 유압에 의해 전기를 생산할 수 있다. 발전기(300)에는 유체가 유입되는 유체 유입구와, 유체가 배출되는 유체 배출구가 구비될 수 있다. 유체 유입구에는 제1 배관(410)이 연결될 수 있고, 유체 배출구에는 제2 배관(420)이 연결될 수 있다.
일 예로, 부이(30)가 터렛(20)의 하방향으로 이동될 때, 텐셔너(200)의 피스톤(220)은 유압 실린더(210)에서 터렛(20)의 하방향으로 이동되면, 피스톤(220)의 음 압력에 의해 발전기(300) 내 유체는 제2 배관(420)을 통해 유압 실린더(210)로 이동될 수 있다. 그리고 부이(30)가 터렛(20)의 상방향으로 이동될 때, 텐셔너(200)의 피스톤(220)이 유압 실린더(210)에서 터렛(20)의 상방향으로 이동되면, 피스톤(220)의 양 압력에 의해 유압 실린더(210) 내 유체는 제1 배관(410)을 통해 발전기(300)로 이동될 수 있다. 이때, 발전기(300)는 유체의 유압에 의해 전기를 생산할 수 있다.
배관(400)은 텐셔너(200)와 발전기(300) 사이에 연결될 수 있다. 배관(400)은 유체의 이동 경로를 제공할 수 있다. 부이(30)가 승강될 때, 배관(400)은 부이(30)의 승강 속도를 감속하기 위한 유체 저항을 제공할 수 있다. 배관(400)의 유체 저항은 부이(30)의 승강 작용에 따른 속도 및 충격을 감소시킬 수 있는 댐퍼(완충) 기능으로 작용될 수 있다. 배관(400)의 길이 또는 내경이 다르게 변경되면, 배관(400)의 유체 저항은 배관(400)의 길이 또는 내경의 변경에 의해 조절될 수 있다.
배관(400)은 제1 배관(410) 및 제2 배관(420)으로 이루어질 수 있다. 제1 배관(410)은 텐셔너(200)에서 배출된 유체를 발전기(300)로 안내할 수 있다. 제1 배관(410)은 텐셔너(200)의 출구에 연결되는 제1 메인관(411)과, 복수 개의 발전기(300)에 연결되도록 제1 메인관(411)에서 분기되는 복수 개의 제1 분기관(412)으로 구성될 수 있다. 복수 개의 제1 분기관(412)은 제1 메인관(411)으로부터 공급받은 유체를 복수 개의 발전기(300)로 제공할 수 있다.
제2 배관(420)은 발전기(300)에서 배출된 유체를 텐셔너(200)로 안내할 수 있다. 이 제2 배관(420)은 텐셔너(200)의 입구에 연결되는 제2 메인관(421)과, 복수 개의 발전기(300)에 연결되도록 제2 메인관(421)에서 분기되는 복수 개의 제2 분기관(422)으로 구성될 수 있다. 복수 개의 제2 분기관(422)은 복수 개의 발전기(300)로부터 공급받은 유체를 제2 메인관(421)에 제공할 수 있다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따르면, 댐핑발전장치(40)는 터렛(20) 및 부이(30) 사이에 동일 간격으로 이격 배치되는 복수 개로 제공될 수 있다. 복수 개의 댐핑발전장치(40)는 터렛(20)/부이(30)의 중심축을 기준으로, 터렛(20)/부이(30)의 가장자리부를 따라, 원주방향으로 동일 각도 이격 배치됨으로써, 롤링 및 피치에 효과적으로 대응할 수 있다.
본 실시예에서, 4개의 댐핑발전장치(40)는 터렛(20) 및 부이(30) 사이에서, 터렛(20)의 원주방향으로 90도 간격으로 이격 배치되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 복수 개의 댐핑발전장치(40)는 터렛(20)/부이(30)의 중심축을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 해양 플랫폼의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
부이(30)가 파도의 피칭에 의해 터렛(20)의 하방향으로 이동되는 경우, 텐셔너(200)의 피스톤(220)은 부이(30)의 하방향 이동에 의해 터렛(20)의 하방향으로 이동될 수 있다. 피스톤(220)이 유압 실린더(210)에서 터렛(20)의 하방향으로 이동되면, 피스톤(220)의 음 압력에 의해 발전기(300) 내 유체는 제2 배관(420)을 통해 유압 실린더(210)로 이동될 수 있다.
그리고 부이(30)가 파도의 피칭에 의해 터렛(20)의 상방향으로 이동되는 경우, 텐셔너(200)의 피스톤(220)은 부이(30)의 상방향 이동에 의해 터렛(20)의 상방향으로 이동될 수 있다. 피스톤(220)이 터렛(20)의 상방향으로 이동되면, 피스톤(220)의 양 압력에 의해 유압 실린더(210) 내 유체는 제1 배관(410)을 통해 발전기(300)로 이동될 수 있다.
이와 같이, 부이(30)가 파도의 피칭에 의해 터렛(20)의 하방향 및 상방향으로 반복하여 이동하게 되면, 유체는 배관(400)을 통해 텐셔너(200)와 발전기(300) 사이를 순환하여 이동될 수 있다. 유체가 텐셔너(200)와 발전기(300) 사이를 순환 이동하면, 배관(400)은 부이(30)의 승강 속도를 감속하기 위한 유체 저항을 제공할 수 있고, 발전기(300)는 유체의 유압에 의해 전기를 생산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 터렛과 부이 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 허용함으로써, 터렛과 부이 연결 부위에 대한 부하를 줄일 수 있고, 터렛과 부이 사이의 간 상대적인 상하위치 변동을 이용하여 전기를 생산할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1 :해양 플랫폼 10 :댐핑발전장치
20 :플랫폼 30 :터렛
40 :부이
100 :본체 200 :텐셔너
210 :유압 실린더 220 :피스톤
300 :발전기 400 :배관
410 :제1 배관 411 :제1 메인관
412 :제1 분기관 420 :제2 배관
421 :제2 메인관 422 :제2 분기관

Claims (4)

  1. 해양 플랫폼의 터렛과 부이 사이에 연결되는 해양 플랫폼의 댐핑발전장치로서,
    상기 터렛의 하부에 설치되는 본체;
    상기 부이의 상부와 상기 본체 사이에 연결되고, 상기 부이의 승강에 따라 유체에 압력을 제공하는 텐셔너;
    상기 본체에 구비되고, 상기 유체의 순환시, 상기 유체의 유압에 의해 전기를 생산하는 발전기; 및
    상기 텐셔너와 상기 발전기 사이에 연결되어, 상기 유체의 이동 경로를 제공하는 배관을 포함하는, 해양 플랫폼의 댐핑발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관은
    상기 텐셔너에서 배출된 유체를 상기 발전기로 안내하는 제1 배관; 및
    상기 발전기에서 배출된 유체를 상기 텐셔너로 안내하는 제2 배관을 포함하는, 해양 플랫폼의 댐핑발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발전기는
    상기 텐셔너를 중심으로 대칭되게 배치되는 복수 개로 제공되는, 해양 플랫폼의 댐핑발전장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 배관은
    상기 텐셔너의 출구에 연결되는 제1 메인관; 및
    상기 제1 메인관으로부터 공급받은 상기 유체를 상기 복수 개의 발전기로 제공하기 위해, 상기 제1 메인관에서 분기되어 상기 복수 개의 상기 발전기에 연결되는 복수 개의 제1 분기관을 포함하고,
    상기 제2 배관은
    상기 텐셔너의 입구에 연결되는 제2 메인관; 및
    상기 복수 개의 발전기로부터 공급받은 상기 유체를 상기 제2 메인관에 제공하기 위해, 상기 제2 메인관에서 분기되어 상기 복수 개의 상기 발전기에 연결되는 복수 개의 제2 분기관을 포함하는, 해양 플랫폼의 댐핑발전장치.
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