KR940009262B1

KR940009262B1 - 넓은 베이스의 반잠수 선박

Info

Publication number: KR940009262B1
Application number: KR1019840002326A
Authority: KR
Inventors: 크리스챤 다한 폴
Original assignee: 모빌 오일 코오포레이숀; 에드워드 에이취. 발란스
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1994-10-06
Also published as: AU579099B2; JPH057596U; DK211784A; PT78495A; ES8600142A1; DK211784D0; KR840008625A; AU2727584A; FI79989B; DE3471910D1; FI841659A0; SG76788G; EP0124338B1; FI79989C; FI841659A; EP0124338A1; PT78495B; ES531985A0; CA1250188A; NO841693L

Abstract

내용 없음.

Description

넓은 베이스의 반잠수 선박

제1도는 본 발명에 따라 건조되는 반잠수 선박의 정면도.

제2도는 제1도의 반잠수 선박의 평면도.

제3도는 굴차강비가 장착된 제1도 선박의 측면도.

제4도는 수직 복원주를 갖는 기선 선박의 정면도.

제5도는 제4도의 측면도.

제6도는 제4도의 평면도.

제7도는 10°의 각을 이루는 복원주를 갖는 본 발명에 따른 선박의 측면도.

제8도는 15°의 각을 이루는 복원주를 갖는 본 발명에 따른 선박의 측면도.

제9도는 20°의 각을 이루는 복원주를 갖는 본 발명에 따른 선박의 측면도.

제10도는 30°의 각을 이루는 복원주를 갖는 본 발명에 따른 선박의 측면도.

제11도는 각각 다른 복원주 각을 갖는 선박들의 특성을 나타내는 곡선.

제12a도 내지 12f도는 수직주형 기선 선박 및 본 발명에 따른 넓은 베이스의 반잠수 선박의 복원 아암 및 횡경사각과의 관계를 나타내는 곡선.

제13도 내지 23도는 본 발명에 따라 넓은 부력 베이스를 제공하여 선박의 복원력을 개선하기 위해 본 발명에 따라 개조될 수 있는 전형적인 반잠수 선박의 여러가지 형상을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 수밀 부력 갑판 20 : 복원주

30 : 폰툰 40 : 트러스 구조물

42 : 횡부재 44 : 종부재

46 : 갑판 저부 50,48 : 대각 부재

52 : 횡중심부 53 : 굴착장비

54,56 : 내다지부 57,59 : 펌프설비

62 : 노천갑판 64,66,68 : 탱크

본 발명은 부력 폰툰 또는 지지대, 복원주 및 갑판을 신규 배열하여 복원 특성을 개선한 반잠수 선박에 관한 것이다.

본 발명에 다른 선박은 얼음이 부유하는 바다에 있어서 특히 유용하게 사용된다.

통상적인 반잠수 선박은 그 설게에 있어서 계속 진일보 하고있다. 탄화수소의 생산을 위한 초기의 근해탐사 중에는 굴착기술은 해변에서의 경험에 그 기초를 두고 있었다. 작업을 위한 플랫포옴은 고정된 구조물이나 말뚝상에 설치된 타워, 또는 근해로 부상시켜 해저에 착지시키기 위해 침수되는 바지선이나 케이선(caison)이었다. 해안에서 멀리 떨어진 곳에서 탐사를 하게됨에 따라 개선된 구조물이 필요하게 되었다. 바지선이나 케이선은 잠수되는 부력 폰툰 또는 지지대, 수면을 관통하여 상방으로 연장되는 복원주 및 복원주의 정부에 위치되는 비부력(non-buoyant) 갑판을 갖는 부상 구조물로 발전되었다. 상기 갑판은 굴착장비 및 다른 탐사장비를 지지하였다. 굴착장비의 수직이동을 최소화 하기위해 복원주의 횡간 단면적은 수선 높이에서 최소화 된다. 이들 선박을 총괄하여 소위 반잠수 선박이라 한다.

근해탐사를 위한 플랫포옴의 형상이 더욱 깊은 바다에서 적용될 수 있도록 발달됨에 따라 유정의 위치는 더욱 험난한 바다에 까지 확장되었다. 초기에는 해안에 근접하여 있어서 험난한 자연 환경으로 부터 보호될수 있었고, 폭풍우의 위험이 닥치면 작업자들은 위험이 없어질때 까지 대피할 수 있었다. 그러나, 근해 굴착탐사자들은 오늘날 해안으로부터 이격된 곳에서 작업을 하므로 폭풍우가 몰아쳐도 신속하게 대피할 수 없게 되었으며, 플랫포옴은 육지로 부터의 이격으로 인해 심한 풍랑으로부터 보호받지 못함으로써 점증하는 위험에 노출되게 되었다.

반잠수 선박의 통상적인 설계는 현재와 같이 육지에서 이격되고 종종 악천후에 노출되는 상황과는 다른 조건으로 부터 발전되어 왔기 때문에 근해에서 사용되는 플랫포옴의 복원 특성은 해안에서 이격된 곳에서 작업할때 선박에 부과되는 조건들에 부합되지 못한다.

통상적인 반잠수 선박은 악천후 때에는 거대한 파도와 갑판저부 사이에 충분한 공기간극을 유지하고 작업 플랫포옴의 높이를 증가시키기 위해 밸러스트(ballast)가 토출된다. 그러나, 이와같이 밸러스트를 토출시키면 바람과 파도에 더 많은 표면이 노출되게 되고 실제로 선박의 무게중심이 상승되고 메터센터 높이(metacentric height)가 감소되는 바람직스럽지 못한 효과가 나타나게 된다.

복원력에 있어서 고려해야할 주요사항은 초기 복원력, 대각(large angle) 복원력 및 손상 복원력의 세가지이다. 선박의 초기 복원력은 메터센터 높이(GM)의 개념과 유사하다. 상기 초기 복원력은 선박이 5°내지 10°까지의 작은 각도로 횡경사될때 이에대한 선박의 저항력을 나타내며 선박 수선면(waterplane)의 특성치이다. 대각 복원력을 계량화하는 방법은 GM을 측정하는 것과는 다르다. 상기 대각 복원력을 측정하기 위해, 선박의 복원 아암들이 횡경사각 범위에 대해 계산된다. 횡경사각과 복원 아암의 관계를 나타내는 그래프에서 곡선 하부의 면적은 선박이 흡수할 수 있는 에너지를 나타낸다. 또한, 손상 복원력은 탱크 또는 다른 구획의 침수를 지탱할 수 있는 선박의 능력을 나타낸다. 상기 고려사항은 선박의 복원력에 있어서 다른 사항들 보다 중요하며, 상기 세가지 고려사항을 철저히 분석하면 설계 기준내에서의 선박의 안전도를 알 수 있다.

통상적인 반잠수 선박은 밸러스트를 제거하면 초기 복원력을 상실한다. 물 밸러스트(ballast water, 청수)가 폰툰들내에 낮게 위치되기 때문에 해수 밸러스트를 펌핑하면 선박의 무게중심은 상승되고 선박의 GM(메터센터 높이)는 감소된다. 악천후 속에서 해수 밸러스트를 상기와 같이 제거하면 대각 횡경사(large angle heeling)에 저항하는 더욱 많은 여비부력(reserve buoyancy)을 제공하게 되고 침몰전에 선박이 횡경사될 수 있는 각을 증가시킴으로써 대각 복원력이 개선된다. 또한, 운전자가 반잠수 선박을 이동하고자 할때에는 흘수(draft, 吃水 : 배의 아랫부분이 물속에 잠기는 정도)는 폰툰들의 표면까지 감소된다. 폰툰의 부상으로 인하여 수선면이 급격히 증가되기 전의 중간상태는 종종 여분의 복원력을 제공한다.

초기 복원력을 상실하게 되는 상기 문제를 해결하는 가장 간단한 방법은 최소의 GM이 허용되는 한도까지 선박의 비임(beam)을 증기시키는 것이다. 불행히도, 초기 복원력이 너무 크게되면 이또한 단점을 노출시키게 된다. 작업 흘수에서의 극단적인 GM값으로 부터 발생되는 초기 복원력의 급속적인 증가는 작업하는 선원에게 나쁜영향을 끼치게 되고 관성하중을 지탱하기 위해 더욱 많은 구조물을 필요로 하게 된다. 또한, 전체 갑판 구조물 자체도 복원주들 사이의 스팬의 증가에 기인하여 증가하게 된다.

또 하나의 문제는 일년중의 특정 시기에 얼음 덩이들이 연속적으로 형성되게 되는 얼음이 부유하는 근해에서 탐사할때 발생된다. 이러한 얼음덩이들은 대체로 두꺼운 압력 마루를 형성할 수 있는 비트 이상의 두께를 갖는 얼음판을 포함할 수 있다. 이들 얼음덩이들은 표면풍(surface wind) 및 해류의 영향을 받아 하루에 수백피트씩 이동하면서 진행경로상에 놓여있는 물체를 파괴하게 될 수 있다.

본 발명에 따라 갑판, 상기 갑판으로 부터 하방 외측으로 연장되는 다수의 복원주들, 넓은 부력 베이스를 제공하기 위해 복원주들의 하단부들에 연결된 수단, 및 선박의 흘수를 증가 및 감소시키기 위해 밸러스트를 충진 및 토출시키기 위한 수단으로 구성되는 넓은 베이스의 반잠수 선박이 제공된다.

본 발명은, 복원주를 갑판 구조물로 부터 넓은 지지베이스를 향하여 외측으로 각도를 이루게 하고 갑판구조물 자체에 수밀성을 부여하여 대각 복원력 및 손상 복원력을 효과적으로 제공함으로써 복원력 문제를 해결한다. 얕은 홀수에서의 넓은 유효비임은 큰 GM을 제공하는 반면, 각도를 이루는 복원주는 깊은 홀수에서의 복원력을 한정하고 부가적인 갑판강(deck steel)의 증가를 필요로하지 않게한다. 부력 갑판구조물은 침수될때 대각 복원력에 기여하여 복원주의 상실과 같은 이변적인 손상이 발생됐을 때 여비부력을 재공한다.

이같은 넓은 베이스의 반잠수 선박은 종래의 반잠수 선박보다 우수하다. 흘수범위에서의 GM은 복원력이 최소값 이하로 감소되지 않도록 최적화 된다.

동시에 각도를 이루는 복원주는 GM이 지나치게 크게되는 것이 방지한다. 모든 경우에 있어서 넓은 베이스의 반잠수 선박의 대각 복원력은 종래의 수직주선박의 대각 복원력 보다 크게된다. 손상되었을 때에도, 넓은 베이스의 반잠수 선박은 침수를 용이하게 지탱하여 더욱 큰 잔류복원 에너지를 발생시키고 침몰 가능성을 최소화 한다. 수직선에 대한 복원주의 각도는 0°내지 90°범위로 될 수 있다.

반잠수 선박은 얼음이 부유하는 해양에서의 사용에 특히 적합한다. 얼음 덩이의 압축강도는 대체로 만곡 또는 굽힘강도 보다 크게된다. 본 발명의 일면에 따라 복원주를 얼음덩이와 접촉하도록 하기위해 필요한 경우 밸러스트는 토출 및 충진된다. 선박이 부상함에 따라, 하방 외측으로 연장되는 외측표면은 선박의 외측에 있는 얼음덩이에 상향의 굽힘력을 작용시켜 상기 얼음덩이를 파괴하게 된다. 이와 반대로 선박을 하강시키면 복원주의 내측표면이 갑판하방에 있는 얼음덩이에 하방의 굽힘력을 작용시키게 된다. 얼음의 부유상태가 심각할 경우에는 선박을 주기적으로 상승 및 하강시키기 위해 밸러스트는 토출 및 충진될 수 있다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

제1도 내지 3도를 참조하면, 세개의 복원주(20)상에서 지지되는 수밀 부력 갑판(10)을 갖는 넓은 베이스의 반잠수 선박을 도시하며, 상기 복원주(20)는 갑판(10)의 각각의 외부 측면의 저부로부터 하방 외측으로 연장된다. 선박의 각각의 측면상에 있는 세개의 복원주(20)은 각각의 연신된 폰툰(30)에 연결되어 선박에 넓은 부력 베이스를 제공하게 된다. 제3도에 도시한 바와같이, 각각의 대향된 세쌍의 복원주(20)들 및 갑판(10)의 저부 사이에 트러스 구조물(40)이 제공되어 선박의 구조적인 일체성을 보장한다. 세개의 트러스 구조물(40)들 각각은 대향되는 각각의 복원주(20)쌍을 상호 연결하는 횡부재(42), 횡부재(42)의 중심으로부터 갑판(10)의 저부(46)으로 연장되는 종부재(44) 및 횡부재(42)의 중심으로 부터 갑판(10)의 저부(46)으로 대각 상방으로 연장되는 한 쌍의 대각부재(48, 50)을 갖는다. 트러스 구조물은 선박의 구조적 일체성이 유지되는 한 어떠한 형태를 취해도 무방하다.

갑판(10)은 횡중심부(52), 및 갑판(10)의 상기 횡중심부(52)의 각각의 측면으로 부터 하방으로 연장되는 내다지부(54, 56)을 갖는다. 각각의 내다지부(54, 56)의 내부표면(58, 60)은 갑판(10)의 중심부(52)로 부터 하방 외측으로 각도를 이루면서 연장되고 상기 각도는 선박의 각각의 측면상에서 하방 외측으로 연장되는 세개의 복원주(20)의 각과 일치한다.

갑판 저부(60)의 바다에서의 “파랑하중(wave-slap load)”충분히 지탱할수 있도록 건조되며, 전체 갑판은 주갑판 또는 노천갑판(62)의 높이까지 수밀성을 갖도록 건조된다.

해수 밸러스트, 연료 오일 및 굴착수는 각각의 부력폰툰(30)내에 있는 탱크(64)와 각각의 복원주(20)내에 있는 탱크(66)에 적당히 저장된다. 추진모터와 축계(shafting) 및 추력기를 위한 공간은 부력폰툰(30)의 하부에 마련된다. 굴착용 진흙 및 세멘트의 건조물 저장소는 복원주(20)의 상부탱크(68) 및 갑판(10)에 위치된다. 기계설비공간, 저장공간, 작업장 및 숙소도 또한 갑판(10)내에 위치된다. 주갑판 또는 노천갑판(62)는 파이프, 굴착장비와 다른 굴착 기계류의 부가적인 저장공간을 제공하고 특정 작업실 및 장비, 예컨대 소방설비와 같은 부가적인 편의 설비를 위한 공간을 제공한다.

복원주(20)은 선박의 복원특성을 향상시키기 위해 특별히 선택되는 각으로 수직으로 부터 외측으로 경사되며, 상기 각은 0°이상 90°미만으로 된다. 정상 작업 수선(80)에서 선박의 유효 비임(effective beam), 즉 선박의 복원력은 갑판 구조물의 스팬이나 중량을 증가시키지 않고 증가되며, 유효 비임이 증가되면 선박의 복원력이 증가된다. 깊게 밸러스트 되었을 때, 해수 밸러스트가 부력 폰툰(30)의 밸러스트 탱크(64)내에 낮게 위치됨에 따라 선박의 무게중심이 하강되고 선박의 유효비임이 감소되는 경우에 있어서 조차도 선박의 복원력은 감소되지 않는다.

제3도에 도시한 바와같이, 쌍을 이루는 두개의 내다지부(54, 56)은 갑판저부(46)과 함께 반전된 “V”형태를 이룬다. 이와같은 간판저부(46)의 형상은 선박이 깊게 밸러스트 되었을 때 파도의 파랑하중에 저항하는 선박의 능력을 개선하며, 한편 작업 홀수에서의 갑판(10)의 방해를 최소화 한다. 또한, 갑판(10)이 전체적으로 수밀성을 가지므로, 갑판(10)의 부력은 재난, 침몰 또는 다른 사고가 발생될 경우 선박의 전복을 방지한다.

이하, 본 발명의 장점을 증명하는 연구결과를 기술한다.

[제한 사항]

상기한 형상의 효과를 연구하기 위해 사용되는 반잠수 선박의 선체는 MSV“IOLAIR”에 따른 것이다. “IOLAIR”는 부력 갑판 하중의 여섯개의 복원주를 지지하는 두개의 폰툰으로 구성되는 것이다. 폰툰은 선박형상으로 되어 유선형 선수와 도관 프로펠러를 지지하는 선박형 선미를 갖는다. 복원주의 단면은 장방향으로 되며, 모서리가 라운딩 된다.

넓은 베이스의 반잠수 선박 형상의 효과를 조명하기 우해, 제4도 내지 6도에는 단순화한 “IOLAIR”선체형태를 도시한다. 근본적으로 폰툰(92) 및 복원주(94)와 같은 모든 요소들은 단면이 모서리가 라운딩되지 않은 장방형이며, 여섯개의 복원주(94)는 동일 치수로 된다. 또한, 폰툰(92)의 선수 및 선미는 유선형이 아닌 무딘형상을 하고 있다. 선수에 있는 복원주는 전방 수직선에 끝이 맞추어지고 선미에 있는 복원주도 역시 후방 수직선에 끝이 맞도록 배치된다. 폰툰(92) 및 복원주(94)의 단면의 크기는 모두 36피트×24피트로 동일하게 된다. 복원주들(94)는 선수 및 선미에 걸쳐 길게 위치되며, 폰툰(92)는 수직적으로 짧은 크기를 갖는다. 복원주들(94)의 중심선은 각각의 폰툰의 중심과 정렬된다. 복원주들(94) 사이의 트러스 구조물(도시안됨)의 부력은 무시된다. 복원주들(94)의 정부 둘레에는 수밀성을 갖는 상자형 비임(90)이 마련되고, 상기 상자형 비임(90)의 폭은 복원주(94)들의 폭과 동일하게 되며, 깊이는 “IOLAIR”의 갑판 구조물의 두께와 동일하며, 여비 부력환을 형성한다. 선박의 전체 중량을 지탱하기에는 충분치 않지만 여비부력의 상기 최소치는 각도를 이루는 복원주들에 과도하게 의존하지 않는 부력갑판의 효과를 에너지 보존적으로 나타내기 위해 의도적으로 선택된다. 최종 단계에서 전체 갑판은 수밀성이 부여된다.

제4도 내지 6도의 수직주를 갖는 기선 선박의 주요한 특성들도 또한 “IOLAIR”로 부터 채택된다. 폰툰(92) 및 주갑판(90)의 깊이는 99.97미터(328피트)로 되며(단부가 일치됨). 주갑판(90)상의 비임은 47.55미터(156피트)로 된다. 선박의 깊이는 부력갑판(90)의 깊이 4.88미터(16피트)를 포함하여 30.48미터(100피트)로 일정하게 유지된다.

제4도 내지 6도의 수직주를 갖는 기선 선박으로 부터, 본 연구에서는 기선 상부의 14.63미터(84피트)에서 부력갑판의 저부로 부터 선체 복원주를 외측으로 회전시켜 복원주의 각도를 0°내지 30°범위에 걸쳐서 변화시켰다. 그르므로 갑판의 폭 및 다른 주요 치수들도 동일하게 유지된다.

복원주가 선체의 외측으로 각을 이루게됨에 따라, 복원주의 축에 수직한 일정한 횡간단면을 유지하기 위해 옵셋들(offsets)이 조절된다. 상기와 같이 각을 이룸에 따라 복원주의 유효폭이 증가하므로 내측의 옵셋은 감소되고 외측은 일정하게 유지된다. 폰툰은 복원주가 함께 회전되지 않고 복원주의 외측연부에의 방위를 유지하기 위해 더욱 격설된다.

15.24미터(50피트)의 공칭 설계홀수를 갖는 수직주 기선 선박의 설계 배수량은 20,000mt으로 채택된다. 그러나, 복원주들이 선체 외측으로 각도를 이루므로 배수량은 다소 증가된다. 일치를 위해 넓은 각도를 이루는 선박형상의 설계 배수량은 설계홀수를 유지하기 위해 증가된다.

상기 설계 배수량에서 선박의 VCG(무게중심)은 연구되는 모든 형상들에 대해서 기준선 상부 13.71미터(45피트)로 유지된다. 다른 홀수들에 있어서 배수량의 차이는 염수 밸러스트의 증가 또는 감소로 부터 기인된다. 모든 경우에 있어서, 상기 밸러스트는 3.66미터(12피트)의 VCG에서 폰툰내의 체적에 가해지거나 감해진다. 그러므로 고려되는 각각의 홀수에서 선박의 VCG는 계산된다. VCG의 위치변화는 크게되고 따라서 중요한 의미를 갖는다.

저장물 및/또는 공급물을 소비하면 갑판 정부의 중량을 감소시키게 되고 그에따라, 복원력을 개선하는 효과를 가져온다. 그러므로, 다른 하중조건은 고려되지 않는다. 연료소비는 폰툰내로 밸러스트를 충진함으로써 복원력을 변화시키지 않도록 하거나 밸러스트를 제거하는 것과 동일한 상황으로 되어 선박이 수면을 향하여 떠오르게 함에 의해 보상된다.

[선체 형태]

제7도 내지 10도에는 10°, 15°, 20°및 30°의 각도를 이루는 복원주를 갖는 넓은 베이스의 반잠수 선박의 형상을 도시한다.

복원주의 정확한 각도는 30°각도의 넓은 베이스의 반잠수 선박에 대해서는 공칭각의 일치하지만 중간각들을 갖는 선박형상의 경우에 실제각도는 공칭각과 약간 다르게 된다. 예견된 최적치에 가까운 복원주를 갖는 선박의 특성이 중요하므로 선택된 옵셋들은 실제적으로 예컨대 짝수들로서 취해진다. 결과적인 복원주의 각도는 공칭각이 되도록 라운딩된다. 어떠한 경우라도 각도의 차이는 1°이하의 작은 값이다.

복원주의 각도가 0°, 20° 및 30°인 선박의 정수력학적 특성을 부록 Ⅰ에 기재한다.

[초기 복원력]

제11도는 넓은 베이스의 반잠수 선박의 초기 복원력을 나타낸 것으로서 종축은 홀수, 횡축은 메티센터높이(GM)을 표시한다. 각각의 곡선들은 0°내지 30°의 다른 복원주 각도를 갖는 선박의 특성을 나타낸다.

50피트의 설계 홀수에서 알수있는 바와같이, 복원력은 복원주의 각도가 증가함에 따라 0°에서 1.37미터(4.5피트)의 GM으로 부터 30°의 9.45미터(31피트)의 GM으로 급격히 증가한다.

얕은 홀수에서, 복원력은 큰 범위로 변화한다. 약 10°미만의 복원주 각을 갖는 선박의 복원력은 실제로 감소되며, 큰 각도를 갖는 선박의 복원력은 증가된다. 폰툰의 표면이 드러나기 직전의 매우 얕은 홀수에서는 수직주 기선 선박의 GM은 음수로 나타나며, 30°각도의 넓은 베이스의 반잠수 선박은 30.48미터(100피트)를 초과하는 GM값을 갖는다.

15.24미터(50피트)보다 깊은 홀수에서의 복원특성은 변화가 크지 않다. 모든 선박 형상이 부력갑판 저부의 동일점을 중심으로 회전된 복원주를 가지므로 상기 선박들의 수선면(waterplane, 배가 일정한 홀수로 떠있을때의 수면과 선체가 만나는 평면)은 선박이 깊게 하강됨에 따라 유사하게 된다. 부력갑판 저부가 침수되려할때, 복원력의 약간의 차이는 약간 다른 무게중심(VCG)를 부여하면서 증가되는 밸러스트의 미소한 변화에 기인된다. 이러한 홀수들에서 연구된 모든 선박형상에 대해 GM값은 약 4.57 내지 5.18미터(15니재 17)피트로 된다.

GM값은 7.32미터(24피트)와 25.60미터(84피트)의 수선에서 즉 폰툰이 수표면으로 노출되기 직전과 부력갑판이 침수되기 직전의 홀수에서 제4도 내지 10도의 도면과 부록 Ⅰ에 제시된 정수력학적 특성으로 부터 계산된다. 다른 홀수에서는, GM값은 0°, 20° 및 30°의 복원주 각을 갖는 선박에 대해 후술되는 복원아암(righting arm)곡선으로 부터 얻어진다. 10° 및 15°의 중간각들에 대해, GM값은 도면과 7.63미터(24피트)및 15.24미터(50피트)의 홀수에서의 정수력학적 특성으로 부터 계산되며 곡선의 밸런스는 완전히 계산된 각각의 경우들 사이의 선들을 페어링(fairing)함에 의해 얻어진다.

제11도는 폰툰이 노출되거나 부력갑판이 침수됐을때의 상황에 대한 GM값을 제공하지는 않는다. 상기 상황에서의 복원력은 제시된 홀수 범위내에서의 복원력을 훨씬 초과하게 되므로 본 발명의 검토대상에서 제외된다. 그러나, 부록 Ⅱ에는 상기 상황에서의 복원아암의 계산값을 제사하였고, 상기 복원아암의 계산값으로부터 GM값을 알 수 있다.

제11도로 부터 도출된 결론은 복원주 각도의 현명한 선택은 전체 작업 홀수 범위에 걸쳐서 개선된 GM값을 갖는 넓은 베이스의 반잠수 선박의 생성을 가능케한다는 것이다. 상기 초기복원성에 대한 연구로 부터 복원주의 각도는 약 10°내지 20°로 되는 것이 바람직하다.

[대각 복원력]

복원아암(GZ)과 횡경사각의 관계를 나타내는 곡선을 수직주 기선 선박 및 20°및 30°로 경사되는 복원주를 갖는 넓은 베이스의 반잠수 선박에 대해 도시한다. 상세한 값들은 부록 Ⅱ에 제시하였고, 이들의 결과는 제12a도 내지 12f도에 도시한다. 고려되는 형상들의 비교를 용이하게 하기위해 제12a 내지 12f도의 각각의 도면은 특정 홀수에 있는 상기 세개의 선박에 대한 결과를 제시하고 있다. 사용되는 홀수는 폰툰이 거의 물에 잠기게 되는 24.1피트로 부터 부력갑판이 거의물에 닿을 정도인 84피트 사이에서 변화한다. 제12a 내지 12f도의 각각의 도면은 종축의 GZ와 횡축의 횡경사각과의 관계를 나타낸다.

연구되는 각각의 경우에 있어서 대각 복원력은 복원주의 각도가 증가함에 따라 증가한다. 또한, 최대 복원아암과 곡선하부의 면적(복원 에너지)는 홀수에 역비례한다. 모든 형상들이 깊은 홀수보다는 얕은 홀수에서 더 큰 복원에너지를 갖는다.

이것으로 부터 복원주에 각도를 주는것은 유리하며, 각도가 커지면 커질수록 더 많은 장점이 도출된다는 결론을 내릴 수 있다.

고려되어야 할 중요한 사항의 하나는 바람에 의한 경사에 관한 것이다. 1978년 5월 8일부터 5월 11일까지 미합중국 텍사스주 휴스턴에서 열린 10차 연례 해상 기술회의에서 발표된 Egon P,D.Bjerregarrd 및 Svenn Belschov의 논문 “반잠수 선박의 바람에 의한 전복효과”는 MSV “IOLAIR”에 관해 ABS법으로 계산된 풍 경사 모우먼트와 레버(복원 아암)의 관계를 제시한다. 이들 정보는 본 연구에 사용되는 선박의 형상에 대한 근사적인 풍 경사곡선을 도출하기 위해 사용된다. 결과적인 복원아암은 제12a 내지 12f도에 도시되어 있다. 도면으로부터 수직주 기선 선박은 설계홀수가 15.24미터(50피트)일때 51.44m/s(100노트)의 풍속에서 17°만큼 경사된다는 것을 알수있다. 그러나, 같은 조건하에서 넓은 베이스의 반잠수 선박은 3°미만으로 경사된다. 이같은 큰 차이는 GM값 및 형상에 있어서의 미소한 차이에의 선박성능의 민감성을 드러내는 것이며, 복원아암과 경사아암(heeling arms) 사이의 관계에 기인한 것이다.

[손상 복원력]

본 연구는 수직주 기선 선박과 30°복원주 각을 갖는 넓은 베이스의 반잠수 선박의 손상 복원력에 대한 간략한 검토에 관한 것이다. 두개의 조건에 대해 연구되었는데 하나는 폰툰 정부와 부력갑판 저부 사이에서 하나의 선수측 복원주의 침수와, 둘째는 21.16미터(76피트)의 폰툰과 조합된 상태에서의 동일 복원주에 대한 것이다. 이들 경우는 불의의 재난에 처한 상황을 설명하기 위해 선택되며, 최종 설계에서 실제로 고려되는 아주 세밀한 사항은 무시된다.

이들을 분석하면 두가지 경우의 손상에 있어서 넓은 베이스의 반잠수 선박은 더 큰 복원 에너지를 보유하며, 기선 선박에 비해 침수 가능성이 낮음을 알수 있다.

본 연구의 목적을 위해 선택되는 두가지 형상들의 상대적인 성능은 중요성을 가지며 절대적인 수치는 중요치 않다. 선택된 단순화된 선체형상이 전체적으로 부력을 갖는 구조물로 되기 보다는 주갑판 둘레의 수밀환(watertight ring)만을 가지고 있기 때문에 횡경사 및 종경사의 최종 측정치는 크게된다. 최종 설계는 완전한 부력갑판 구조물을 갖도록 수행된다. 연구된 두가지 조건의 결과는 이하의 도표에서 비교되며, 손상복원력에 대한 상세한 계산값은 부록 Ⅲ에 제시한다.

[손상 복원력 연구 결과]

[결론]

본 발명의 넓은 베이스의 반잠수 선박의 특성은 복원력에 관한 모든 분야에서 탁월한 특성을 갖는 선박의 생산을 가능하게 하는데에 있다. 기선으로서 선택된 선박크기 및 넓이에 관한 복원주의 바람직한 각도는 10°및 20°사이로 되지만 탁월한 특성을 나타내는 각도는 0°내지 30°보다 큰 각도에서 나타난다. 정확한 형상은 원하는 작업특성에 따라 달라진다. 부력갑판 구조는 횡경사의 각도가 클때와 손상 상황에서 유리하며, 설계에 채택된다.

전술한 설명과 연구가 연신된 갑판과 제13도에 도시한 바와같이 복원주에 의해서 상기 갑판에 연결된 평행한 폰툰을 갖는 반잠수 선박에 대한 설명에만 한정되었으나 본 발명은 복원주의 갯수를 임의로 할 수 있으며, 제14도 내지 23도에 도시한 바와같은 여러종류의 반잠수 선박형상을 갖는 갑판 구조물로부터 복원주가 각도를 이루도록 할 수 있다.

제14도에는 복원주(96) 및 지지대(97)의 오각형 배열을 도시한다. 제13도 및 14도에는 또한 굴착설비(100, 101) 및 각각의 선박의 추진설비(102, 103)을 도시한다. 본 발명은 복원주(96)과 지지대(97)을 반경방향 외측으로 각도를 주어 도면에 도시한 오각형 선박의 복원력을 개선한다.

또한, 제15도에는 복원주(104)와 지지대(105)의삼각형 배열을 도시하며, 상기 복원주 및 지지대는 점선으로 도시한 바와같이 반경방향 외측으로 각도를 이룬다. 제16도 내지 23도의 반잠수 선박 형상들을 제16도가 링형, 제17도가 A형, 제18도가 Y형, 제19도가 V형, 제20도가 카타마란형, 제21도가 각도를 이룬 카타마란형, 제23도가 트리마란형, 제23도가 그물형을 각각 나타낸다.

본 발명에 따라 건조된 반잠수 선박은 얼음이 부유하는 해양에서 작업할때 특히 유용하다. 제3도를 참조하면, 선박은 갑판(10)을 관통하는 도관 또는 무운푸울(moonpool)(55)을 관통하는 굴착설비에 의해 바다밑의 유정을 시추하는 스테이션을 갖는다. 선박외측의 얼음덩이(61)을 파괴시키고자 할때에는 밸러스트 탱크(66)내의 해수 밸러스트는 펌프(57, 58)에 의해 외측으로 펌핑되어 선박이 부력되게 되고 복원주(20)은 상향의 굽힘력을 얼음덩이(61)에 부가하게 되어 이들을 파괴한다.

반대로, 갑판 아래에 있는 얼음덩이(63)을 파괴시키고자 할때 주위의 해수를 밸러스트 탱크(66)내에 펌핑하여 선체가 하강되게 하고 복원주(20)은 하향의 굽힘력을 얼음덩이(63)에 작용하여 동 얼음덩이들을 파괴한다.

본 발명에 따른 반잠수 선박은 제3도와 관련하여 도시한 굴착뿐만 아니라 근해에서의 생산 활동에도 사용되고 구조선과 같은 해안설비의 써비스 제공 장소로도 사용되진다. 그러므로, 설비목적을 위해 사용될 경우, 반잠수 선박은 근해의 시설들을 보호하기 위한 얼음 파괴선으로서의 용도도 가질 수 있다.

[부록 Ⅰ-1]

정 수력학적 특성

ⅰ 기선

ⅱ WBSS(넓은 베이스의 반잠수 선박) 20°

ⅲ WBSS 30°

0°기선

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KB : 기선상부의 부력중심의 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로부터의 부력 종방향 중심(＋FWD)

LCF : 배의 중심으로부터의 부유 종방향 중심(＋FWD)

LONG KM : 기선상의 종방향 메터센터 높이(ft)

MT1 : 종경사를 1인치 변화시키기 위한 모우먼트(ft-tons, GML=BML)

TP1 : 침수 1인치당 톤수

TRANS KM : 기선상의 횡방향 메터센터 높이(ft)

VOLUME : 배수체적(ft_A) WPLANE AREA : 수선면 면적(ft²)

배길이=328.00ft 최대비임=168.00ft

배의 옵셋 파일명 : MSV-A1 배의 옵셋파일 제조일 : 10/22/82

종경사 : 0.00ft 물의밀도 : 35.0ft³/TON

[부록 I-2]

20°넓은 베이스의 반잠수 선박

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KB : 기선상부의 부력중심의 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로부터의 부력 종방향 중심(＋FWD)

LCF : 배의 중심으로부터의 부유 종방향 중심(＋FWD)

LONG KM : 기선상의 종방향 메터센터 높이(ft)

TP1 : 침수 1인치당 톤수

TRANS KM : 기선상의 횡방향 메터센터 높이(ft)

VOLUME : 배수체적(ft_A) WPLANE AREA : 수선면 면적(ft²)

배길이=328.00ft 최대비임=212.00ft

배의 옵셋 파일명 : MSV-A1 배의 옵셋 파일 제조일

종경사 : 0.00ft 물의 밀도 : 35.0ft³/TON

[부록 I-3]

30°넓은 베이스의 반잠수 선박

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KB : 기선상부의 부력중심의 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로부터의 부력 종방향 중심(＋FWD)

LCF : 배의 중심으로부터의 부유 종방향 중심(＋FWD)

LONG KM : 기선상의 종방향 메터센터 높이(ft)

TP1 : 침수 1인치당 톤수

TRANS KM : 기선상의 횡방향 메터센터 높이(ft)

VOLUME: 배수체적(ft_A) WPLANE AREA : 수선면 면적(ft²)

배길이=328.00ft 최대비임=237.28ft

배의 옵셋 파일명 : MSV-A5 배의 옵셋파일 제조일 : 82/10/15

종경사 : 0.00ft 물의 밀도 : 35.0ft³/TON

[부록 I-4]

[부록 Ⅱ-1]

복원 아암 곡선

ⅰ 기선 형상

ⅱ WBSS 20°형상

ⅲ WBSS 30°형상

ⅳ VCG 기선 형상

ⅴ VCG 20^x형상

ⅵ VCG 30°형상

ⅰ기선 형상

동력학적 복원력

선 명 기 선 날짜 11/9/82

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KG : 무게중심의 기선상 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로부터의 부력 종방향 중심(＋FWD)

LCG : 배의 중심으로부터의 중력중심의 종방향 위치(ft)(＋=FWD)

TRIM : 종 경사(ft)(＋=AFT)

RA : 복원 아암(ft)

ITERATIONS : 반복 횟수

옵셋 파일명 : MSV-A1 제조일 : 10/22/82

배의 길이 : 328.00ft 물이 밀도 : 35.00ft³/TON

[설계조건 1]

DRAFT 23.000

DISPLACEMENT 15,500,000

KG 54.580

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-2]

[설계조건 2]

DRAFT 23.900

DISPLACEMENT 16,000.00

KG 53.250

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-3]

[설계조건 3]

DRAFT 24.100

DISPLACEMENT 16,200,000

KG 52.740

LCG 0.000

[설계조건 4]

DRAFT 30.000

DISPLACEMENT 17,000,000

KG 50.820

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-4]

[설계조건 5]

DRAFT 37.000

DISPLACEMENT 18,000,000

KG 48.670

LCG 0.000

[설계조건 6]

DRAFT 44.000

DISPLACEMENT 19,000,000

KG 46.740

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-5]

[설계조건 7]

DRAFT 50.000

DISPLACEMENT 20,000.00

KG 45.000

LCG 0.000

[설계조건 8]

DRAFT 70.000

DISPLACEMENT 23,000.00

KG 40.700

LCG 0.000

[부록 II-6 ]

[설계조건 9]

DRAFT 83.900

DISPLACEMENT 25,000.00

KG 38.400

LCG 0.000

[설계조건 10]

DRAFT 94.100

DISPLACEMENT 25,200.00

KG 38.190

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-7]

ⅱ WBSS 20°형상

동력학적 복원력

선 명 WBSS 20° 날짜 11/10/82

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KG : 무게중심의 기선상 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로 부터의 종방향 부력중심(＋ = FWD)

LCG : 배의 중심으로 부터 중력중심의 종방향 위치(ft)(＋ = FWD)

TRIM : 종 경사(ft)(＋ = AFT)

RA : 복원 아암(ft)

ITERATIONS : 반복횟수

옵셋 파일명 : MSV-A7 제조일 :

배의 길이 ; 328.00ft 물의 밀도 : 35.00ft³/TON

[설계조건 1]

DRAFT 23.000

DISPLACEMENT 15,000.00

KG 55.110

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-8]

[설계조건 2]

DRAFT 23.900

DISPLACEMENT 16,000.00

KG 53.760

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-9]

[설계조건 3]

DRAFT 24.100

DISPLACEMENT 16,200.00

KG 53.250

LCG 0.000

[설계조건 4]

DRAFT 30.000

DISPLACEMENT 17,100.00

KG 51.080

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-10]

[설계조건 5]

DRAFT 37.000

DISPLACEMENT 18,150.00

KG 48.820

LCG 0.000

[설계조건 6]

DRAFT 44,000

DISPLACEMENT 19,200.00

KG 46,800

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-11]

[설계조건 7]

DRAFT 50.000

DISPLACEMENT 20,250.00

KG 45.000

LCG 0.000

[설계조건 8]

DRAFT 70.000

DISPLACEMENT 23,450.00

KG 40.500

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-12]

[설계조건 9]

DRAFT 83.900

DISPLACEMENT 25,600.00

KG 38.100

LCG 0.000

[설시조건 10]

DRAFT 84,100

DISPLACEMENT 26,000.00

KG 37.700

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-13]

ⅲ WBSS 30°형상

동력학적 복원력

선 명 WBSS 30° 날짜 11/10/82

단위 및 정의

DISPLACEMENT : 배수량(LONG TONS)

DRAFT : 배의 중심에서 기선상 높이(ft)

KG : 무게중심의 기선상 높이(ft)

LCB : 배의 중심으로 부터의 종방향 부력중심(＋ = FWD)

TRIM : 종경사(ft)(＋ = AFT)

RA : 복원 아암(ft)

ITERATIONS : 반복횟수

옵셋 파일명 : MSV-V5 제조일 ; 10/15/82

배의 길이 : 328.00ft 물의 밀도 : 35.00ft³/TON

[설계조건 1]

DRAFT 23.000

DISPLACEMENT 15,500.00

KG 55.960

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-14]

[설계조건 2]

DRAFT 23.900

DISPLACEMENT 16,000.00

KG 54.490

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-15]

[설계조건 3]

DRAFT 24.100

DISPLACEMENT 16,200.00

KG 53.960

LCG 0.000

[설계조건 4]

DRAFT 30.000

DISPLACEMENT 17,300.00

KG 51.290

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-16]

[설계조건 5]

DRAFT 37.000

DISPLACEMENT 18,400.00

KG 48.950

LCG 0.000

[설계조건 6]

DRAFT 44.000

DISPLACEMENT 19,500.00

KG 46.860

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-17]

[설계조건 7]

DRAFT 50.000

DISPLACEMENT 20,600.00

KG 45.000

LCG 0.000

[설계조건 8]

DRAFT 70.000

DISPLACEMENT 24,000.00

KG 40.330

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-18]

[설계조건 9]

DRAFT 83.900

DISPLACEMENT 26,200.00

KG 37.950

LCG 0.000

[설계조건 10]

DRAFT 84.100

DISPLACEMENT 26,700.00

KG 37.460

LCG 0.000

[부록 Ⅱ-19]

ⅳ VCG 기준선

[부록 Ⅱ-20]

ⅴ VCG 20°

[부록 Ⅱ-21]

ⅵ VCG 30°

[부록 Ⅱ-22]

[부록 Ⅲ-1]

손상 복원력

ⅰ 기선 형상

ⅲ WBSS 30°형상

선명 : 기선

손상조건 2

DRAFT 50.00 FEET

DISPLACEMENT 20,000.00 TONS

VCG 45.00 FEET(AGOUE GASELINE)

LCG 0.00 FEET(＋ = FWD AMIDSHIPS)

유출후의 선박특성

DISPLACEMENT=19,999.90 TONS LCG= -0.00 FEET

VCG= 45.00 FEET

TCG= -0.00 FEET

횡방향 메타 센타(0°) =78.55 FEET

종방향 메타센타 높이(0°)=33.55 FEET

[부록 Ⅲ-2]

선명 : 기선

배의 봅셋파일명 : MSV-A1

손상 구획실 파일 : MSV-D1

손상조건 1

DRAFT 50.00 FEET

DISPLACEMENT 20,000.00 TONS

VCG 45.00 FEET(ABOVE BASELINE)

LCG 0.00 FEET(＋ =FED AMIDSHIPS)

유출후의 선박특성

DISPLACEMENT=19,999.90 TONS LCG= -0.00 FEET

VCG= 45.00 FEET

TCG= -0.00 FEET

횡방향 메타센타(0°) =45.05 FEET

종방향 메타센타 높이(0°) =0.05 FEET

[부록 Ⅲ-3]

손해 복원성

선명 : 30°

배의 봅셋파일명 : MSV-AS

손상 구획실 파일 : MSV-DS

손상조건 1

DRAFT 50.00 FEET

DISPLACEMENT 20,600.00 FEET

VCF 45.00 FEET(ABOVE BASELINE)

LCG 0.00 FEET(＋ =FED AMIDSHIPS)

유출후의 선박특성

DISPLACEMENT=20,599.97 TONS LCG= -0.00 FEET

VCG=45.00 FEET

TCG= -0.00 FEET

횡방향 메타센타(0°) =64.93 FEET

종방향 메타센타 높이(0°) =19.93 FEET

[부록 Ⅲ-4]

선명 : 30°

손상조건 2

DRAFT 50.00 FEET

DISPLACEMENT 20,600.00 TONS

VCG 45.00 FEET(ABOVE BASELINE)

LCG 0.00 FEET(＋ =FED AMIDSHIPS)

유출후의 선박특성

DISPLACEMENT=20,599.89 TONS LCG= -0.00 FEET

VCG= 45.00 FEET

TCG= -0.00 FEET

횡방향 메타센타(0°) =95.75 FEET

종방향 메타센타 높이(0°) =50.75 FEET

[부록 Ⅲ-5]

Claims

종방향으로 연신되는 갑판(10), 갑판으로 부터 연장되는 다수의 복원주(20)을 포함하는 수단, 넓은 부력베이스를 제공하기 위해 상기 각각의 복원주의 하단에 연결되면서 종축을 따라 동일한 횡간 단면적을 갖는 연신된 폰툰수단(30) 및 밸러스트를 흡입하거나 토출하기 위해 상기 복원주 및 상기 폰툰내에 위치되는 수단(64, 66)으로 구성되는 넓은 베이스의 반잠수 선박에 있어서, 각각의 상기 복원주들이 선박의 유효 미임을 변화시키기 위해 갑판의 좌우측 연부의 저부로 부터 외측으로 각각 연장되는 것을 특징으로 하는 넓은 베이스의 반잠수 선박.
제1항에 있어서, 부력 베이스를 제공하는 상기 수단(30)이 선박의 각각의 측면에 있는 복원주의 하단부에 연결되는 한쌍의 종방향으로 연신되는 폰툰으로 구성되는 것을 특징으로 하는 넓은 베이스의 반잠수선박.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 갑판이 수밀성을 갖는 것을 특징으로 하는 넓은 베이스의 반잠수선박.
제1항 또는 제2항에 있어서, 횡방향으로 연장되는 중공 본체로 각각 구성되는 내다지부(54, 56)이 갑판 좌우측의 저부를 따라 복원주 상부에 제공되는 것을 특징으로 하는 넓은 베이스의 반잠수 선박.
제4항에 있어서, 각각의 내다지부의 내부표면(58, 60)이 복원주들과 동일한 각도로 갑판의 중심부분(52)로 부터 하방 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 넓은 베이스의 반잠수 선박.