KR940002945B1 - 원통형 링 부표를 지니는 반잠수선 및 그 안정화 방법 - Google Patents

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Description

원통형 링 부표를 지니는 반잠수선 및 그 안정화 방법

제1a도는 부양 체적의 형상을 변화시키는 능력을 도시하는 반잠수식 드릴링 유니트의 개략도.

제1b도는 거친 바다에서 작동하는 제1도에 도시된 우측 단부 칼럼의 부분 상세도.

제2도는 칼럼에 장착된 슬리브형 부재의 상세도.

제3도는 상기 칼럼상의 슬리브형 부재를 이동시키는 수단을 도시하는 상세 평면도.

제4도는 제3도와 유사하지만 상이한 형태의 부유 형상 수정 부재의 도시도.

제5도는 슬리브형 소재를 장착한 단일 원통형 부표의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 반잠수식 드릴링 유니트 14 : 칼럼

16 : 폰툰 32 : 커프

40 : 슬롯

본 발명은 드릴링 작업동안 해상에 떠서 정박한 상태로 유지되는 형태의 드릴링 유니트와 같은 반잠수선 및 그 안정화 방법에 관한 것이다.

심해 반잠수식 드릴링 리그(rigs)에 있어서의 최근의 재난들은 지금까지 받아들여졌던 리그 설계들의 안정성에 의문을 불러 일으켰다. 그러나 드릴링 리그는 적은 수선면 면적을 제공하는 여러쌍의 세장형 칼럼들의 형태로 기능하기 때문에, 조선 공학적인 면에서 그 드릴링 기능을 방해하지 않고 드릴링 유니트의 생존 능력을 어떻게 개선할 것인가 하는 것을 현실화하기가 어려웠다.

두가지 중요한 경제적 요인, 즉 가변적인 갑판 하중의 양(VDL : 파이프 래크위로 통상 약 1.5m 운반될 수 있는 중량)과 웨더 윈도우(WW : 파도로 인한 움직임이 충분히 작아서 유니트가 드릴링 작업을 수행할 수 있을때의 1년당 평균 일수)가 반잠수식 드릴링 유니트의 설계를 좌우한다. VDL은 안정성 필요 조건에 인해 제한되고 넓은 수선면 면적은 만족스러운 안정성을 도출해내는 반면 운동 특성에 결정적으로 해롭기 때문에, VDL과 WW를 크게하는 데에는 문제점이 있다.

그 결과, 드릴링 유니트는 온화한 기후 조건에서의 드릴링 흡수에서 드릴링 작업을 수행하고, 심한 폭풍우 상태를 견디기 위해서 상당히 짧은 시간 동안에 홀수 및 상갑판 하중을 크게 감소시키는 능력을 갖도록 설계된다. 이러한 작업을 위한 공정은 충분한 밸러스트(ballast)와 소모품들이 과정중에 배밖으로 방출되어야 함을 나타낸다.

만약, 1) VDL이 WW에 불리한 영향을 끼치지 않고 증가되고, 2) 드릴링과 생존 홀수 사이의 작동 모드를 변화시키기 위한 밸러스트와 소모품의 방출 필요성이 감소되거나 제거된다면, 반잠수식 설계에 있어서 상당한 개선이 성취될 수 있을 것이다.

반잠수식 드릴링 유니트의 VDL 능력을 향상시킬 목적으로, 하나 이상의 다음과 같은 수정이 통상적으로 도입되었다. 즉, 칼럼 추가, 운송 안정성을 개선하기 위한 폰툰(pontoon)-칼럼 연결부에 대한 칼럼상의 기포 형성, 작동 홀수에서의 칼럼에 대한 기포 형성 및, 폰툰 용적의 증가가 그것이다.

상기 칼럼 추가 및, 작동 홀수에서의 칼럼에 대한 기포 형성은 작동중에 파도와 조류에 의해 선체에 가해지는 힘에 악영향을 끼치며, 제조 비용의 상당한 증가를 초래할 수도 있다.

폰툰 용적의 증가는 만약 그것이 밸러스트의 대응 증가량과 관련되지 않는다면 안정성 전체에 영향을 미치지 않으며, 따라서 안정성을 향상시키는 효과적인 수단을 제공하지 않으며, 게다가 고가로 될 수도 있다. 칼럼-폰툰 연결부의 기포는 비록 운송 상태를 위해 중요하다 할지라도, 드릴링 및 생존 홀수에서의 안정성에 영향을 끼치지 않는다.

본 발명은, 갑판 구조물, 이것으로부터 현수되는 다수의 물에 잠기는 칼럼, 적어도 하나의 칼럼상의 폰툰 수단, 적어도 하나의 칼럼상의 부유 형상 수정 부재, 상기 수정 부재를 그 관련 칼럼을 따라 이동시키고 그것을 칼럼 상단 부근에 존재하는 선체 생존 수선면 위치 즉 선체가 파도에 의해 상승 및 하강하는 거센 파도 위치와, 상기 위치 및 홀수선 아래에 존재하는 위치이고 수면이 잔잔할 때의 칼럼상의 위치인 파도로 인한 선체의 움직임이 감소되는 제2위치 및, 제2위치로부터 이격되어 있거나 그와 일치하는 선체 운송 위치인 제3위치에 위치시키는 수단을 포함하는, 현장 작업시에 해상에 떠있는 형식의 반잠수선의 생존 능력을 개선하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 드릴링 갑판 구조물과, 이것으로부터 현수되는 다수의 물에 잠기는 칼럼과, 적어도 하나의 칼럼의 단부에 위치하는 폰툰 수단과, 적어도 하나의 칼럼 주위에 장착되고, 일반적으로 단면이 거의 환형인 원통형태이며, 그 하단에서는 내측으로 테이퍼지거나 구부러진 단부를 슬리브에 제공하기 위해 외경이 감소되는 커프(cuffs) 형태로 종결되는, 부유 형상을 수정하는 슬리브형 부재 및 상기 슬리브형 부재를 그 관련 칼럼을 따라 이동시키고 그것을 각각의 칼럼 상단 부근에 존재하는 선체 생존 수선면 위치 즉 선체가 파도에 의해 상승 및 하강하는 거센 파도 위치와, 상기 위치와 홀수선 아래에 존재하는 위치이고 수면이 잔잔할 때의 각각의 칼럼상의 위치인 파도로 인한 선체의 움직임이 감소되는 제2위치 및, 제2위치로부터 이격되어 있거나 그와 일치하는 선체통과 위치인 제3위치로 위치시키는 수단을 포함하는, 현장 작업시에 해상에 떠있는 형식의 반잠수선이 제공된다.

본 발명의 부가의 특징에 따르면 물에 잠기는 칼럼 수단과, 상기 칼럼 수단상의 부유 형상 수정 부재 및, 상기 수정 부재를 칼럼 수단을 따라 이동시키고 그것을 칼럼 상단 부근에 존재하는 선체 생존 수선면 위치 즉 선체가 파도에 의해 상승 및 하강하는 거센 파도 위치와, 상기 위치와 홀수선 아래에 존재하는 위치이고 수면이 잔잔할 때의 칼럼 수단상의 위치인 파도로 인한 선체의 움직임이 감소되는 제2위치에 위치시키는 수단을 포함하는, 현장 작업시에 해상에 떠있는 형식의 반잠수선이 제공된다.

본 발명은, 갑판 구조물과, 이것으로부터 현수되는 다수의 칼럼과, 적어도 하나의 칼럼상의 폰툰 수단과, 적어도 하나의 칼럼상의 부유 형상 수정 부재 및, 선체가 떠있을 때 상기 부유 형상 수정 부재를 그 관련 칼럼을 따라 홀수선에 대해 이동시키는 수단을 포함하고, 상기 구조물과 칼럼 및 폰툰 수단은 상호에 대해 고정된 영구적인 형상이며 현장 작업시에 해상에 떠있고 그 안정성에 있어서 그 수선면 면적의 변화에 의존하는 형식의 반잠수식 드릴링 선체를 안정시키는 방법을 제공하는데, 상기 방법은

1) 상기 부재를 관련 칼럼상에서 선체가 통과하는 도중에 선체 통과 수선면 근처의 폰툰 수단 위에 위치시키는 단계와,

2) 상기 부재를 드릴링 작업중에 폰툰 수단 부근과 수선면 아래에 위치시키는 단계 및,

3) 험악한 기후 상태에서 파도로 인한 선체의 피칭, 히빙(heaving) 및 롤링을 감소시키기 위해 상기 부재를 생존 수선면 위치에 위치시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, 물에 잠기는 칼럼 수단과, 상기 칼럼 수단상의 부유 형상 수정 부재와, 상기 부유 형상 수정 부재를, 험악한 기후 상태에서 파도가 선체의 피칭, 히빙 및 롤링을 증가시키는, 상기 칼럼 수단의 상단 부근의 선체 생존 수선면 위치와, 수면이 잔잔한 상태에서의 상기 위치로부터 아래로 이격된 칼럼 수단상의 제2위치에 칼럼 수단을 따라 위치시키는 수단을 구비하고 현장 작업시 해상에 떠있으며 그 안정성에 있어서 그 수선면 면적의 변화에 의존적인 형식의 선체를 안정시키는 방법을 제공한다.

드릴링 유니트에 적용되는 본 발명의 한 실시예를 도면을 참고하여 하기에 기술한다.

도면에 있어서, 도면부호 10은 하향 현수되는 다수의 칼럼(14)을 갖는 드릴링 갑판을 갖는 반잠수식 드릴링 유니트이다. 칼럼은 다른 형태, 예를 들어 직사각형 단면으로 할 수도 있지만 원형 단면이 편리할 것이다. 종래 형태의 폰툰(16)은 종래 형태의 칼럼(14) 바닥에 고정되며 지금까지는 이것이 대표적인 구조였다. 도면부호 18은 운송 수선면, 즉 드릴링 유니트가 위치로 예인 또는 추진되고, 그 통과 홀수에서 폰툰 선체 상부가 물에 닿지 않는 수선면이며, 도면부호 20은 실제상의 목적에 있어 생존 수선면(survival waterplane)으로 간주될 수 있는 드릴링 수선면인데, 이 평면은 달라질 수도 있다. 생존 조건에서의 수선면(20)으로부터 갑판(12)까지의 거리는 선체가 폭풍우를 견뎌내고 손상을 입지 않으려면 선체와 파도의 상대 운동으로 인하여 어떤 한계점 이하로 감소되지 않아야 한다.

슬리이브 형태의 부유 형상 수정 부재(22)는 가이드웨이(24)상의 칼럼(14) 주위에 장착된다(제3도 참조). 이 부재(22)는 단면이 거의 환형이며 일반적으로 원통형이다. 부재(22)의 환형 단면의 두께 △r와 부재(22)의 원통부 높이(H)는 부재(22)가 제1도에 도시된 바와 같이 생존 수선면(20) 위치에 로크될때 생존 수선면(20)에서 드릴링 유니트(10)의 체적 또는 부력을 바람직하게 증가시키도록 선택된다. 높이 H는 선체의 움직임과 도면부호 30으로 표시되는 파도의 운동으로 인한 수면에 대한 충분한 범위의 변위를 수용하도록 선택한다. 부재(22)는 도시된 바와 같이 거꾸로된 절두 원추형이거나 내부를 향하여 굽은 형상의 내측으로 테이퍼진 표면(31)을 제공하기 위해 외경이 감소되는 커프(32) 형태로 그 하단부에서 끝난다. 상기와 같이 슬리브에 대해 내측으로 테이퍼지거나 구부러진 단부는 슬리브형 소자가 물에 입수할 때의 충격 효과를 감소시킨다.

제3도에 상세히 도시한 바와 같이, 칼럼(14)상에서 종방향으로 연장되는 가이드웨이(24)는 가이드웨이 결합 수단을 부재(22)의 환형벽 분할 부재(42) 사이에 제공된 슬롯(40)에 위치된 롤러(38) 형태로 협동시키므로써 결합된다. 여기서 케이블 및 폴리 시스템(44)으로 개략 도시된 적절한 이동 장치 또한 슬롯(40)내에 제공되고 갑판(12)상의 원치(도시않음)에 의해 작동되어, 하부 위치(이동 위치)(제1도)와 상부(활수선면) 위치 사이에서 칼럼(14)의 길이 방향으로 수정 부재(22)를 이동시킨다. 부재(22)는 두 위치중 어느 한 위치에서 칼럼에 로크될 것이고 어떤 조건에서는 가변 작동 상태를 제공하기 위해 제1도에 도시된 것 이외의 위치내의 칼럼에 상기 부재를 로크시키기 위한 대비책이 마련될 수도 있다.

초기에 드릴링 유니트가 드릴링 지역으로 예인되거나 추진될 때, 상기 수정 부재(22)는 폰툰 레벨에서 칼럼에 로크되며 여기서 만약 수정 부재(22)의 예인중에 큰 파도와 마주치면 부재는 폰툰 레벨에서 부력을 부가하므로써 구조물의 부양 체적을 증가시키게 된다. 커프(32)의 형상은 푼툰을 잠수시키는 움직임 및 파도의 충격을 흡수하고, 부재(22)의 높이 H는 예인 상태중에 안정성 향상의 범위를 증가시킨다. 드릴링 지역에 도착하면 폰툰은 닻을 내린 드릴링 수선면(20)에 드릴링 유니트를 잠수시키는데 필요한 정도까지 잠긴다. 이 작동중에, 부재(22)는 칼럼에 그 하부 위치에서 로크되므로 물속에 있게 된다.

드릴링하는 동안, 반경이 r인 비교적 얇은 칼럼(14)(제2도)은 드릴링 유니트에 대한 최소 수선면 표면을 제공하므로써 드릴링 가능 기상 조건에서 파도로 인한 운동이 최소로 되도록 한다. 그러나 폭풍 경보를 수신하면 부재(22)는 칼럼 저부 위치에서 해제되어 생존 수선면 조건까지 상승 이동되어 그곳에서 다시 로크된다. 이 조건에서 부재는 칼럼의 수선면을 증가시키고, 부양 체적의 수직 분포를 변경시킨다. 환형부의 두께(△r)와 부재(22)의 높이(H)는 필요한 체적 증가와 대부분의 상대 운동을 수용하기에 필요한 높이를 제공하도록 설계되어 있고 선체의 움직임은 더이상 팩터가 아니기 때문에, 드릴 유니트는 파도를 견뎌낼 수 있으며, 드릴링 갑판(12)을 파도 정점(28) 위의 안전한 거리에서 유지하도록 파도와 함께 흔들리며 롤링할 수 있다. 폭풍이 가라앉은 후에 케이블 및 풀리 시스템(44)을 조작하여 수정 부재(22)를 제1도에 도시된 하부 위치와 같은 수면 아래의 위치로 가이드웨이(24)를 따라 하강시킬 수 있다. 그후 수정 부재(22)는 그 위치에 로크되고, 드릴링에 필요한 파도로 인한 움직임의 감소를 제공하기 위하여 수선면에서 칼럼(14)의 단면이 적절히 작은 상태에서 드릴링이 재개될 수 있다.

수정 부재(22)가 본 발명에서는 폰툰을 구비한 각각의 칼럼상에 놓여있는 것으로 도시되어 있지만, 어떤 조건에서는 부재(22)가 모든 기둥에 제공되지 않거나, 또는 특별한 칼럼이 부재(22)를 운반할 목적으로 제공될 수도 있다. 또한 수정 부재(22)가 대체로 원통형으로 도시되었지만, 이는 환형과 같은 다른 형태일 수도 있으며, 제4도에서 도면 부호 22a로 도시된 바와 같이 칼럼의 원주 부분 위로만 연장되도록 분할될 수 있다. 상기 분할 부분(22a)는 원형 캐리지(46)상에 편리하게 형성될 수 있는데, 상기 캐리지는 분할 부분을 명확히 위치시키기 위해, (제3도에 관해 기술된 형상과 유사한 방식으로)가이드웨이(24)와 결합된다. 그러나 분할 부분은 구멍 뚫림(puncturing) 및 범람을 방지하기 위하여 구멍 뚫림에 대해 양호한 안전도를 제공하도록 설계되어야 하며, 수정 부재(22)는 부재의 외피가 파열되는 경우에 물이 그 내부의 빈 공간으로 유입되지 못하고 자유로이 유입 및 유출될 수 없도록 콘크리트 또는 다른 적절한 물질로 채워질 수도 있다.

또한 다수의 수정 부재(22)는 드릴 샤프트가 통과하는 칼럼상의 단일 부재에 의해 교체될 수 있고, 물론 어떤 적절한 형태의 부재 이동 수단, 안내 수단 또는 로킹 수단이 사용될 수 있다.

제5도는 본 발명의 다른 적용예를 도시한다. 여기서 원통형 부표(47)는 단일의 칼럼(14) 수단을 가진다. 이 경우에서는 칼럼 수단에 폰툰이 부착되지 않는다. 슬리브형 부재와 같은 부유 형상 수정 부재(22)는 칼럼(14)상에 병진 운동 가능하게 장착되고, 제5도의 우측에 도시된 제1위치 또는 선박 수선면 위치와, 제5도의 좌측에 도시된, 칼럼(14)의 바닥에 있는 제2위치에 위치되도록 이동 가능하다. 마찬가지로, 상기 수정 부재(22)는 파도로 인한 부표의 움직임이 최소로 요구될때는 부표의 하단부에서 로크될 것이다. 수선면위로의 부표 상단부의 최대 간격이 요구될때, 부재(22)는 수선면에서 로크된다.

Claims (13)

1. 갑판 구조물(12)과, 이 구조물로부터 현수되고 물에 잠기는 다수의 칼럼(14)과, 하나 이상의 상기 칼럼상에 설치되고 수선면(18) 부근의 운송 위치로부터 상기 갑판 구조물을 수선면(20)위 소정의 작동 높이에 위치시키기에 충분히 잠기는 수선면(20) 아래의 잠기는 위치로 이동할 수 있도록 부력 조절 가능한 폰툰 수단(16)과, 하나 이상의 칼럼(14)상의 부유 형상 수정 부재(22) 및, 상기 수정 부재(22)를 관련 칼럼(14)을 따라 수직 이동시키는 수단(44)을 포함하는, 현장 작업시에 해상에 떠있는 형식의 반잠수선에 있어서, 상기 반잠수선(10)의 갑판 구조물(12)이 수선면(20위의 작동 높이에 위치할때, 상기 부유 형상 수정 부재(22)는 (a) 파도로 인한 선체의 움직임을 최소로 하기 위해 선체의 수선면 표면이 상기 칼럼으로만 이루어지도록 수정 부재(22)가 충분히 잠기는 수면이 잔잔할 때의 작동 위치나, (b) 수정 부재(22)가 칼럼(14)의 수선면을 증대시키는 거센 파도 위치를 제공하는, 수면 높이에서의 선체 생존 수선면 위치에 선택적으로 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 칼럼(14) 각각에는 하나의 부유형상 수정 부재(22)가 장착되는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
3. 제2항에 있어서, 하나 이상의 상기 부유 형상 수정 부재(22)는 일반적으로 원통 형태이며, 관련 칼럼(14)을 둘러싸는 환형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
4. 제1항에 있어서, 상기 부유 형상 수정 부재(22)는 폰툰 수단(16)의 상부와 인접한 운송 위치에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
5. 제4항에 있어서, 상기 부유 형상 수정 부재(22)의 운송 위치는 수면이 잔잔할 때의 작동 위치와 일치하는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
6. 제1항에 있어서, 상기 부유 형상 수정 부재는 슬리이브 형태이고, 환형의 원통형상을 가지며, 그 하단부에는 내측으로 테이퍼지거나 만곡된 단부 표면(31)을 제공하도록 외경이 감소된 커프(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
7. 제6항에 있어서, 상기 부유 형상 수정 부재(22)는 그 커프(32) 위의 단면이 균일한 것을 특징으로 하는 반잠수선.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 커프(32)는 일반적으로 테이퍼진 절두 원추체 형상인 것을 특징으로 하는 반잠수선.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칼럼(14)은 관련 부재(22)를 지지하며, 각각의 칼럼(14)은 그 하단부에서 폰툰 수단(16)에 연결되는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 부유 형상 수정 부재(22)에는 관련 칼럼(14)내의 종방향 연장 가이드웨이(24)와 협력하는 결합 수단(38)이 제공되는 것을 특징으로 하는 반잠수선.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 부유 형상 수정 부재(22)는 관련 칼럼(14)을 둘러싸는 캐리지(46) 상에 장착되는 분할된 환형 부분(22a)을 갖는 부분적으로 원통 형상인 것을 특징으로 하는 반잠수선.
12. 갑판 구조물(12)과, 이 구조물로부터 현수되는 다수의 칼럼(14)과, 하나 이상의 상기 칼럼상에 위치하는 폰툰 수단(16)과, 하나 이상의 상기 칼럼상에 위치하는 부유 형상 수정 부재(22) 및, 선박이 떠있을때 상기 부유 형상 수정 부재(22)를 수선면에 대하여 그 관련 칼럼(14)을 따라 수직 이동시키는 수단(44)을 포함하고, 상기 갑판 구조물(12)과 칼럼(14) 및 폰툰 수단(16)은 상호 영구 고정된 형태인, 현장 작업시에 떠있는 형식의 반잠수식 드릴 선박(10)을 안정화시키기 위한 방법에 있어서, (a) 관련 칼럼상의 상기 수정 부재(22)를, 드릴링 작업중에 파도로 인한 선박의 움직임 효과가 최소화 되도록 선박(10)의 수선면 면적이 단지 칼럼(14)으로만 이루어질 정도로 수면 아래의 잠기는 위치에 위치시키는 단계 및, (b) 관련 칼럼상의 상기 수정 부재(22)를, 칼럼(14)의 수선면이 증대되는 생존 수선면 위치인, 수면과 일치하는 위치에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 드릴 선박 안정화 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 선박은 단일의 잠수 가능한 칼럼 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 드릴 선박 안정화 방법.

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