WO2010050680A2 - 문풀 및 이를 구비한 시추선 - Google Patents

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WO2010050680A2
WO2010050680A2 PCT/KR2009/005703 KR2009005703W WO2010050680A2 WO 2010050680 A2 WO2010050680 A2 WO 2010050680A2 KR 2009005703 W KR2009005703 W KR 2009005703W WO 2010050680 A2 WO2010050680 A2 WO 2010050680A2
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drilling line
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손혜종
김수형
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삼성중공업 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B2003/147—Moon-pools, e.g. for offshore drilling vessels

Definitions

  • the present invention relates to a door pool and a drilling vessel having the same. More specifically, the present invention relates to a door pool and a drilling vessel having the same to change the structure of the door pool to reduce vibration and resistance caused by the flow of seawater inside the door pool during operation of the drilling vessel.
  • drillships have been developed that are equipped with advanced drilling equipment and made closer to ships so that they can sail by their own power and are used for underwater drilling.
  • Such drilling vessels should be designed to have optimal navigational performance as well as drilling performance due to the conditions that require frequent relocation for small oil field development.
  • the drilling ship is equipped with a large opening (hereinafter referred to as a moonpool) for drilling down the drilling pipe, which is indispensable for the purpose of the drilling ship, but it is very disadvantageous in terms of speed performance during navigation.
  • a moonpool a large opening for drilling down the drilling pipe
  • the attachments attached to the inside of the door pool, the bottom attachments around the door pool, and the movable switchgear inside the door pool have been devised and put into practical use.
  • the internal fixing additive is complicated in structure compared to the effect, and the movable additive is not widely used because the installation and maintenance costs are very expensive due to the complexity of the movable portion.
  • the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a door pool and a drilling ship having the same can reduce the resonance and resistance caused by the vertical motion of the seawater inside the door pool during navigation of the drilling ship. It is.
  • Another object of the present invention is to provide a door pool that can reduce the amplitude of the sloshing motion and the resistance due to the sloshing motion of the seawater in the moon pool during navigation of the drilling vessel and a drilling vessel having the same.
  • a moonpool formed on the drilling vessel, the first space formed through the upper deck from the bottom surface of the drilling vessel to perform the drilling operation;
  • the door pool is provided on the side of the first space in the longitudinal direction of the drilling line, the door pool including a second space of the bottom surface is opened to the lower side of the drilling line.
  • the maximum length and the maximum width of the cross section of the second space may be formed to be smaller than the maximum length and the maximum width of the cross section of the first space, respectively.
  • the top surface of the partition wall may be formed at a height between ⁇ 2M and + 2M based on the draft line of the drilling line.
  • a through hole may be formed in the partition wall.
  • the said 2nd space is formed in at least any one position of a stern side or a bow side in the longitudinal direction of the said drilling line with respect to the said 1st space.
  • the upper surface of the second space may be opened to the upper side of the drilling line.
  • a cross section of each of the first space and the second space may have a rectangular shape extending in the drilling line longitudinal direction.
  • the transverse width of the second space perpendicular to the longitudinal direction of the drilling line is smaller than the transverse width of the first space.
  • the length of the second space extending in the longitudinal direction of the drilling line is smaller than the length of the first space.
  • the length of the second space is preferably 10% to 50% of the length of the first space.
  • the opening which is opened downward in the first space, is preferably formed to become narrower after maintaining a constant width in the stern side of the drilling vessel.
  • Triangular bottom plates positioned on the same plane as the bottom surface of the drilling line may be installed at both side edges of the end portion located in the stern side direction of the drilling line among the openings opened to the lower side of the first space.
  • the cross section of the second space may have a semicircle or polygonal shape.
  • a drilling vessel provided with the door pool.
  • the second space is formed on the side of the first space in the longitudinal direction of the drilling line to increase the total length of the door pool, thereby changing the vertical motion of the inner surface of the door pool and reduce the movement amplitude and drilling line resistance of the inner surface of the door pool You can.
  • the amplitude of the sloshing motion of the inner surface of the door pool can be reduced, and the resistance due to the sloshing motion can be reduced.
  • the opening opened downward in the first space is formed to become narrower after maintaining a constant transverse width in the direction of the stern side of the drilling vessel, so that the amount of seawater flowing into the first space is relatively reduced and the resistance to the drilling vessel is reduced. This can be reduced.
  • FIG. 1 is a plan view of a door pool according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1;
  • 3 to 5 are diagrams schematically showing a modification of the second space included in the door pool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a door pool according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a VIII-VIII cross-sectional view of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a VIII-VIII cross-sectional view of FIG. 6,
  • FIG. 9 is a plan view of a door pool according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a VIII-VIII cross-sectional view of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a view showing a towing test result of a model ship having a moon pool according to embodiments of the present invention.
  • drilling vessel 2 upper deck
  • first space 20 second space
  • FIG. 1 is a plan view of a door pool according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a II-II cross-sectional view of FIG.
  • the door pool 5 according to the first embodiment of the present invention is formed between the bow and the stern of the drilling line 1, and the first space 10 for performing the drilling operation and the And a second space 20 formed in contact with the first space 10.
  • the first space 10 is formed through the upper deck 2 from the bottom surface 3 of the drilling line (1).
  • the first space 10 may be formed vertically from the bottom surface 3 of the drilling line 1.
  • the first space 10 may be defined by inner walls 51, 52, 53, 54, 55 extending upward and downward in the hull 50 of the drilling line 1.
  • the cross section of the first space 10 has a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the drilling line, for example, a rectangular shape.
  • the cross section of the first space 10 has a symmetrical structure with respect to the center line in the fore and aft direction of the drilling line 1.
  • the first space 10 formed as described above may be used as a passage for sending a drilling device (not shown), a drilling pipe (not shown), etc. down to the sea floor.
  • the opening 13 opened downward of the first space 10 according to the first embodiment of the present invention has a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the drilling line, for example, a rectangular shape.
  • the shape of the first space 10 according to the first embodiment of the present invention is merely an example, if the first space 10 can be used as a passage for performing a drilling operation in a variety of shapes and the like Can take the form.
  • a second space 20 is formed at the side of the first space 10 in the longitudinal direction of the drilling line.
  • the bottom surface of the second space 20 is formed to open to the lower side of the drilling line 1.
  • the second space 20 may be defined by inner walls 56, 57, 58 extending in the vertical direction on the hull 50 of the drilling line 1.
  • Seawater may flow into and out of the second space 20 through the opening of the second space 20 formed as described above.
  • the upper surface of the second space 20 may be opened to the upper side of the drilling line.
  • the cross section of the second space 20 has a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the drilling line.
  • the cross section of the second space 20 has a symmetrical structure with respect to the center line in the fore and aft direction of the drilling line 1.
  • the second space 20 is formed in contact with the rear side of the first space 10 (the stern side of the drilling line 1 with respect to the first space 10).
  • the second space 20 may be formed in contact with the front side (the bowing direction of the drilling line 1 with respect to the first space 10), the first space (in the longitudinal direction of the drilling line ( It is also possible to be formed on both sides of 10), ie bow side and stern side.
  • the door pool 5 according to the first embodiment of the present invention has a length (hereinafter referred to as a conventional door pool) in which only the first space 10 is formed, its length (in FIG. Length of the bow direction in 1) is increased.
  • the door pool 5 since the up and down movement of the inner surface of the moon pool generates a greater resistance to the drilling line than the sloshing movement, the door pool 5 according to the first embodiment of the present invention reduces the resistance acting on the drilling line 1 compared to the conventional moon pool. Can be.
  • the length L 2 of the second space 20 is formed to be smaller than the length L 1 of the first space 10.
  • the length L 2 of the second space 20 is preferably 10% to 50% of the length L 1 of the first space 10.
  • the length of the second space 20 is preferably formed to be smaller than the length of the first space 10.
  • the width W 2 of the second space 20 is preferably formed to be smaller than the width W 1 of the first space 10. If the width W 2 of the second space 20 is equal to or larger than the width W 1 of the first space 10, an excessive increase in the opening area causes the seawater to flow into the door pool of the drilling vessel. The resistance can be increased rather.
  • the second space 20 according to the first embodiment of the present invention is formed in a quadrangular shape whose cross section is smaller in length and width than the cross section of the first space 10.
  • 3 to 5 schematically show modifications of the second space included in the door pool according to the first embodiment of the present invention.
  • the cross section of the second space 20a may have a semi-circle shape.
  • the semi-circular shape may include a semi-elliptic shape.
  • the maximum length L 2a and the maximum width W 2a of the cross section of the second space 20a are smaller than the maximum length L 1 and the maximum width W 1 of the cross section of the first space 10.
  • the cross section of the second space may have a polygonal shape.
  • the cross section of the second space 20b may have a triangular shape as shown in FIG. 4.
  • the maximum length L 2b and the maximum width W 2b of the cross section of the second space 20b are smaller than the maximum length L 1 and the maximum width W 1 of the cross section of the first space 10.
  • the cross section of the second space 20c may have a trapezoidal shape as shown in FIG. 5.
  • the maximum length L 2c and the maximum width W 2c of the cross section of the second space 20c are smaller than the maximum length L 1 and the maximum width W 1 of the cross section of the first space 10.
  • FIG. 6 is a plan view of a door pool according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6. 6 to 8
  • the door pool 65 according to the second embodiment of the present invention is formed between the bow and the stern of the drilling line 61, the first space 10 for performing the drilling operation, and A second space 20 formed in contact with the first space 10, and a partition 30 formed between the first space 10 and the second space 20.
  • the partition 30 is installed between the second space 20 and the first space 10.
  • the partition wall 30 is provided to divide the entire length of the door pool 65 into predetermined lengths, respectively.
  • a sloshing motion with a large amplitude occurring in a space having a relatively long length (L 1 + L 2 ) has a relatively small length (L 1 and L 2 ) due to the presence of the partition.
  • the amplitude occurring in space can be changed by small sloshing motion.
  • the partition 30 is formed so that the seawater inside the first space 10 can flow into the second space 20.
  • the partition wall 30 is formed such that its top surface is located at a predetermined height from the bottom surface 3 of the drilling line 61.
  • the partition wall 30 is formed such that an upper end surface thereof extends to the draft line of the drilling line 61.
  • the top surface of the partition wall 30 may be formed to be located between 2 meters from the bottom of the water line 2 meters to the top of the water line of the drilling line 61.
  • the shape of the partition wall 30 according to the second embodiment of the present invention is merely an example, and the seawater inside the first space 10 exceeds the upper surface of the partition wall 30 and the second space. As the flow to 20 decreases the resistance generated in the drilling line, various deformations of the partition wall may be possible.
  • the partition wall 30 has a through hole so that the seawater of the first space 10 and the second space 20 can flow into and out of the second space 20 and the first space 10, respectively. This can be formed.
  • FIG. 9 is a plan view of a door glue according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line VIII of FIG. 9.
  • a description will be given of the characteristic configuration according to the third embodiment of the present invention.
  • the same configurations as those of the first and second embodiments described above will not be described, and if there is no special description for each configuration, the first and second embodiments will be regarded as the same configurations as the first and second embodiments. Replace with an explanation.
  • the cross section of the first space 10 according to the third embodiment of the present invention has a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the drilling line 71, for example, a rectangular shape. .
  • the opening 73 opened to the lower side of the first space 10 is formed to become narrower after maintaining a constant transverse width in the stern side direction of the drilling line 71.
  • the drilling line is formed at both edges of the rear end portion of the opening 73 opened downward of the first space 10 (the end portion located in the stern side direction of the drilling line 71).
  • a bottom plate 40 located on the same plane as the bottom surface 3 of 71 is provided. In this case, the bottom plate 40 may be formed in a triangular shape.
  • the opening 73 opened downward in the first space 10 becomes narrower with respect to the moving direction of the seawater moving from the bow of the drilling line 71 to the stern when the drilling line 71 moves forward.
  • the amount of seawater flowing into the first space 10 is relatively reduced, and the resistance applied to the drilling line 71 is reduced.
  • the size and shape of the opening 73 opened to the lower side of the first space 10 should be determined as long as it does not interfere with a drilling pipe or the like that descends to the sea bottom through the opening 73.
  • the size of the bottom plate 40 should also be determined.
  • FIG. 11 is a view showing a towing tank test result of a model ship including a door pool according to embodiments of the present invention.
  • 11 shows a model ship (hereinafter referred to as a first model ship) in which a conventional door pool (only a first space is formed), a door pool according to a first embodiment of the present invention (including only the first space and the second space).
  • the values displayed on the 'effective horsepower' axis mean relative values based on assuming that the effective horsepower required for towing the first model ship to 13 kts is 100.
  • the experimental results will be described with reference to FIG. 11, but when the first model ship (the conventional case) and the second model ship (the first embodiment) are compared, the second model ship is 13kts to the first model ship. It can be seen that the resistance is reduced by about 4%, which means that the second model ship can operate with less engine horsepower than the first model ship at the same speed.
  • the second model ship has a reduced resistance generated during operation compared to the first model ship, and can operate with less engine horsepower at a constant speed.
  • the third model ship is about 10% of the first model ship at 13 kts. It can be seen that the resistance is reduced, which means that the third model ship can operate with less engine horsepower than the first model ship at the same speed.
  • the third model ship has a reduced resistance generated during operation compared to the first model ship, and thus can operate with less engine horsepower at a constant speed.
  • the fourth model ship is about 3 compared to the third model ship over the entire speed section. % Resistance is reduced. In other words, it means that the fourth model ship can operate at a relatively low fuel consumption at a constant speed compared to the third model ship.

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Abstract

문풀 및 이를 구비한 시추선이 개시된다. 시추선에 형성된 문풀(moonpool)로서, 시추작업을 수행할 수 있도록 상기 시추선의 바닥면으로부터 상갑판을 관통하여 형성된 제 1 공간; 및 상기 시추선의 길이방향으로 상기 제 1 공간의 측부에 형성되고, 바닥면이 상기 시추선의 하측으로 개방되는 제 2 공간을 포함하는 문풀은 시추선의 길이방향으로 제 1 공간의 측부에 제 2 공간이 형성되어 문풀의 유효 길이가 증가함으로써 항해중 문풀 내부 수면의 상하운동을 변화시키고 시추선의 저항을 감소 시킬 수 있다. 또한, 제 1 공간 및 제 2 공간 사이에 상단면이 소정의 높이에 위치하는 격벽을 설치함으로써, 문풀 내부 수면의 슬로싱 운동의 진폭을 감소시키고, 슬로싱 운동에 의한 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부가 시추선의 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성됨으로써, 제 1 공간으로 유입되는 해수의 양이 상대적으로 감소되고 시추선에 걸리는 저항이 감소 될 수 있다.

Description

문풀 및 이를 구비한 시추선
본 발명은 문풀 및 이를 구비한 시추선에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 문풀의 구조를 변경하여 시추선 운항 시 문풀 내부 해수의 유동에 의한 진동 및 저항 등을 감소시키기 위한 문풀 및 이를 구비한 시추선에 관한 것이다.
국제적으로 급격하게 산업 및 공업이 발전함에 따라 석유등의 화석연료의 사용량이 증가하고 있으며, 국제 유가는 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 중요한 문제로 대두되고 있다.
이와 같은 이유로, 최근까지 기술적으로 시추가 어렵고, 경제성이 없어서 무시되어 왔던 군소의 심해저 유전들이 관심을 받게 되었고, 자원 개발기술의 발달과 더불어　이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 선박이 개발되고 있다.
종래의 해양 시추장비는 다른 예인선에 의해서만 이동이 가능하고 주로 계류장치에 의해서 해상의 일점에 고정한 상태에서 시추작업을 하는 리그선이나 고정식 플랫폼등이 주로 사용되었다.
최근에는 첨단의 시추장비를 탑재하고 자체동력으로 항해할 수 있도록 보다 선박에 가깝게 만든 시추선(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다. 이와 같은 시추선은 군소 유전 개발을 위해 위치를 자주 옮겨야 하는 조건 때문으로 시추성능뿐만 아니라 최적의 항해 성능을 가지도록 설계 되어야 한다.
시추선에는 시추용 파이프를 아래로 내려 보내기 위한 큰 개구부(이하, 문풀(moonpool)이라 함)가 설치되어 있는데 시추선의 용도에는 필수 불가결한 구조이지만, 항해 중 속도성능 면에서 매우 불리한 구조이다.
즉, 문풀 내부로 유입되고 유출되는 해수와 선체외부의 해수의 상대적인 운동으로 야기되는 문풀 내부 수면의 주기적 진동현상(예를 들어 상하운동 및 슬로싱운동 등)과 이에 따른 선체운동 등으로 인하여, 시추선의 항해시에 저항이 증가하고 이로 인해 속도감소, 연료소모량 증가가 수반된다. 이 저항증가는 문풀이 없는 경우에 비하여 크게는 50%까지 차이를 보이고 있다.
이러한 저항증가를 감소 시킬 목적으로 지금까지 문풀 내부에 붙이는 부가물, 문풀 주위 선저 부가물, 문풀 내부의 가동 개폐장치등이 고안 되어 왔고 실용화 된 적도 있다. 그러나 내부 고정 부가물은 효과에 비해 그 구조가 복잡하며, 가동 부가물들은 가동부의 복잡성으로 인해 설치비와 유지비가 매우 고가이므로 널리 사용되지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시추선의 항해 시 문풀 내부 해수의 상하운동에 의해 발생하는 공진 및 저항을 감소시킬 수 있는 문풀 및 이를 구비한 시추선을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시추선의 항해 시 문풀 내부 해수의 슬로싱 운동의 진폭 및 슬로싱 운동에 의한 저항을 감소시킬 수 있는 문풀 및 이를 구비한 시추선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 시추선에 형성된 문풀(moonpool)로서, 시추작업을 수행할 수 있도록 상기 시추선의 바닥면으로부터 상갑판을 관통하여 형성된 제 1 공간; 상기 시추선의 길이방향으로 상기 제 1 공간의 측부에 형성되고, 바닥면이 상기 시추선의 하측으로 개방되는 제 2 공간을 포함하는 문풀이 제공된다.
상기 제 2 공간의 횡단면의 최대길이 및 최대폭은 각각 상기 제 1 공간의 횡단면의 최대길이 및 최대폭보다 작도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 사이에 형성되되, 상기 제 1 공간으로 유출입되는 해수가 상기 제 2 공간으로 유동할 수 있도록 상단면이 상기 시추선의 바닥면으로부터 소정의 높이에 형성되는 격벽을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 격벽의 상단면은 상기 시추선의 흘수선을 기준으로 -2M 내지 +2M 사이의 높이에 형성될 수 있다.
상기 격벽에는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 제 2 공간은, 상기 제 1 공간에 대하여 상기 시추선의 길이 방향으로 선미 측 혹은 선수 측 중 적어도 어느 한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 공간의 상면은 상기 시추선의 상측으로 개방될 수 있다.
상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 각각의 횡단면은 상기 시추선 길이방향으로 연장된 사각 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 시추선의 길이방향에 수직한 상기 제 2 공간의 횡방향 폭은 상기 제 1 공간의 횡방향 폭보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 시추선의 길이방향으로 연장된 상기 제 2 공간의 길이는 상기 제 1 공간의 길이보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 공간의 길이는 상기 제 1 공간의 길이의 10%~50%인 것이 바람직하다.
상기 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부는 상기 시추선의 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부 중 상기 시추선의 선미측 방향에 위치하는 단부의 양측 모서리에는 상기 시추선의 바닥면과 동일 평면상에 위치하는 삼각형 형상의 바닥판이 설치될 수 있다.
상기 제 2 공간의 횡단면은 반원 또는 다각형 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 문풀을 구비한 시추선이 제공된다.
본 발명에 따르면, 시추선의 길이방향으로 제 1 공간의 측부에 제 2 공간이 형성되어 문풀의 전체 길이가 증가함으로써, 문풀 내부 수면의 상하운동을 변화시키고 문풀 내부 수면의 운동진폭과 시추선 저항을 감소 시킬 수 있다.
또한, 제 1 공간 및 제 2 공간 사이에 상단면이 소정의 높이에 위치하는 격벽을 설치함으로써, 문풀 내부 수면의 슬로싱 운동의 진폭을 감소시키고, 슬로싱 운동에 의한 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부가 시추선의 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성됨으로써, 제 1 공간으로 유입되는 해수의 양이 상대적으로 감소되고 시추선에 걸리는 저항이 감소 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀의 평면도이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀에 포함된 제 2 공간의 변형례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 문풀의 평면도이고,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이고,
도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 문풀의 평면도이고,
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 단면도이고,
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 문풀이 형성된 모형선박 등의 예인실험 결과를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 61, 71 : 시추선 2 : 상갑판
3 : 바닥면 5, 65, 75 : 문풀
10 : 제 1 공간 20 : 제 2 공간
30 : 격벽 40 : 바닥판
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀(5)은 시추선(1)의 선수와 선미 사이에 형성되며, 시추작업을 수행하기 위한 제 1 공간(10) 및 상기 제 1 공간(10)에 접하여 형성되는 제 2 공간(20)을 포함한다.
상기 제 1 공간(10)은 상기 시추선(1)의 바닥면(3)으로부터 상갑판(2)을 관통하여 형성된다. 이 경우, 상기 제 1 공간(10)은 상기 시추선(1)의 바닥면(3)으로부터 수직하게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 공간(10)은 시추선(1)의 선체(50)에 상하방향으로 연장 형성된 내측벽(51, 52, 53, 54, 55)에 의해 한정될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 제 1 공간(10)의 횡단면은 상기 시추선의 길이방향으로 연장된 사각형상, 예를 들어, 직사각 형상으로 이루어진다. 이 경우, 상기 제 1 공간(10)의 횡단면은 상기 시추선(1)의 선수미 방향의 중심선에 대한 대칭구조로 이루어진다. 이와 같이 형성된 제 1 공간(10)은 드릴링 장치(미도시), 시추 파이프(미도시) 등을 해저 바닥으로 내려 보내는 통로로 사용될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 제 1 공간(10)의 하측으로 개방된 개구부(13)의 형상은 상기 시추선의 길이방향으로 연장된 사각형상, 예를 들어, 직사각 형상으로 이루어진다.
다만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 제 1 공간(10)의 형상은 예시에 불과하며, 상기 제 1 공간(10)이 시추작업을 수행하기 위한 통로로 사용될 수 있다면 그 형상 등에 있어서 다양한 형태를 취할 수 있다.
상기 시추선의 길이방향으로 상기 제 1 공간(10)의 측부에는 제 2 공간(20)이 형성된다. 이 경우, 도 2를 참조하면 상기 제 2 공간(20)의 바닥면은 상기 시추선(1)의 하측으로 개방되도록 형성된다. 이 경우, 상기 제 2 공간(20)은 시추선(1)의 선체(50)에 상하방향으로 연장 형성된 내측벽(56, 57, 58)에 의해 한정될 수 있다.
이와 같이 형성된 제 2 공간(20)의 개구를 통해 상기 제 2 공간(20)의 내부로 해수가 유입되고 유출될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 공간(20)의 상면은 상기 시추선의 상측으로 개방될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 제 2 공간(20)의 횡단면은 상기 시추선의 길이방향으로 연장된 사각형상으로 이루어진다. 이 경우, 상기 제 2 공간(20)의 단면은 상기 시추선(1)의 선수미 방향의 중심선에 대한 대칭구조로 이루어진다
또한, 상기 제 2 공간(20)은 상기 제 1 공간(10)의 후방측(상기 제 1 공간(10)에 대해 상기 시추선(1)의 선미측 방향)에 접하여 형성된다. 이 경우, 상기 제 2 공간(20)은 전방측(상기 제 1 공간(10)에 대해 상기 시추선(1)의 선수측 방향)에 접하여 형성될 수도 있으며, 시추선의 길이 방향으로 상기 제 1 공간(10)의 양측, 즉 선수측과 선미측 두 곳에 형성되는 것도 가능하다.
이와 같이 형성됨으로써, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀(5)은 상기 제 1 공간(10)만이 형성된 문풀(이하 종래 문풀이라 한다.)과 비교할 때, 그 길이(도 1에서 상기 시추선(1)의 선수미 방향에 대한 길이)가 증가하게 된다.
이러한 길이의 증가는 종래 문풀 내부에서 발생하는 해수의 운동패턴을 변화시킨다. 보다 상세히, 상대적으로 길이가 긴 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀(5)에서는 종래 문풀에서 지배적으로 발생하던 해수의 상하운동이 감소하고 대신 슬로싱 운동이 지배적으로 발생하게 된다.
여기서, 문풀 내부 수면의 상하운동이 슬로싱 운동에 비해 시추선에 큰 저항을 발생 시키므로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀(5)은 종래 문풀에 비해 시추선(1)에 작용하는 저항을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 제 2 공간(20)의 길이(L2)는 상기 제 1 공간(10)의 길이(L1)보다 작도록 형성된다. 이 경우, 상기 제 2 공간(20)의 길이(L2)는 상기 제 1 공간(10)의 길이(L1)의 10%~50%인 것이 바람직하다.
상기 제 2 공간(20)의 길이(L2)가 과도하게 커지면 상기 문풀(5)의 개구부 면적이 과도하게 커지기 때문에, 상기 시추선(1)의 운항 시 발생되는 저항이 오히려 증가하게 된다. 따라서, 제 2 공간(20)의 길이는 제 1 공간(10)의 길이에 비하여 작도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 공간(20)의 폭(W2)은 상기 제 1 공간(10)의 폭(W1)보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다. 만일 제 2 공간(20)의 폭(W2)이 제 1 공간(10)의 폭(W1)과 같거나 큰 경우에는 개구부 면적의 과도한 증가로 해수가 시추선의 문풀 내부로 유입됨에 따라 발생되는 저항이 오히려 증가될 수 있다.
다만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 제 2 공간(20)은 그 단면이 상기 제 1 공간(10)의 단면에 비해 그 길이 및 폭이 작은 사각형상으로 이루어져 있다. 그러나 이는 예시에 불과하며, 상기 제 2 공간은 그 단면의 최대길이 및 최대폭이 상기 제 1 공간 단면의 길이 및 폭보다 작도록 형성된다면 다양한 형상으로 변형이 가능하다.
이와 관련하여, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀에 포함된 제 2 공간의 변형례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 2 공간(20a)의 횡단면은 반원(semi-circle) 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 반원 형상은 반타원 형상을 포함할 수 있다. 이 경우, 제 2 공간(20a)의 횡단면의 최대길이(L2a) 및 최대폭(W2a)는 제 1 공간(10)의 횡단면의 최대길이(L1) 및 최대폭(W1)보다 작다.
또는, 제 2 공간의 횡단면은 다각형 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 공간(20b)의 횡단면은 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 삼각형 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제 2 공간(20b)의 횡단면의 최대길이(L2b) 및 최대폭(W2b)는 제 1 공간(10)의 횡단면의 최대길이(L1) 및 최대폭(W1)보다 작다.
또는, 제 2 공간(20c)의 횡단면은 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제 2 공간(20c)의 횡단면의 최대길이(L2c) 및 최대폭(W2c)는 제 1 공간(10)의 횡단면의 최대길이(L1) 및 최대폭(W1)보다 작다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 문풀의 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이고, 도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 단면도이다. 도 6 내지 도 8를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 문풀(65)은 시추선(61)의 선수와 선미 사이에 형성되며, 시추작업을 수행하기 위한 제 1 공간(10), 상기 제 1 공간(10) 접하여 형성되는 제 2 공간(20), 및 상기 제 1 공간(10) 및 제 2 공간(20) 사이에 형성된 격벽(30)을 포함한다.
여기서, 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 설명하지 아니하고, 각각의 구성에 대하여 특별한 설명이 없는 경우에는 제 1 실시예와 동일한 구성으로 간주하여 제 1 실시예의 설명으로 갈음하도록 하며, 이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 제 2 공간(20)과 상기 제 1 공간(10) 사이에는 격벽(30)이 설치된다. 이와 같은 격벽(30)은 상기 문풀(65) 전체 길이를 각각 소정의 길이로 분할하기 위하여 설치되는 것이다.
이로 인해, 격벽이 없는 상태에서는 상대적으로 긴 길이(L1 + L2)의 공간에서 발생하는 진폭이 큰 슬로싱 운동이, 격벽이 있음으로 인하여 각각 상대적으로 작은 길이(L1 및 L2)의 공간에서 발생하는 진폭이 작은 슬로싱 운동으로 변화될 수 있다.
이 경우, 상기 격벽(30)은 상기 제 1 공간(10) 내부의 해수가 상기 제 2 공간(20)으로 유동할 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 격벽(30)은 그 상단면이 상기 시추선(61)의 바닥면(3)으로부터 소정의 높이에 위치하도록 형성된다.
격벽이 설치되는 높이와 관련하여, 도 7 및 도 8를 참조하여 설명하면, 상기 격벽(30)은 상단면이 상기 시추선(61)의 흘수선까지 연장되도록 형성된다. 이 경우, 상기 격벽(30)의 상단면은 상기 시추선(61)의 흘수선을 기준으로 상기 흘수선의 하측 2미터에서 상측 2미터 사이에 위치하도록 형성될 수 있다.
다만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상기 격벽(30)의 형상 등은 예시에 불과하며, 상기 제 1 공간(10) 내부의 해수가 상기 격벽(30)의 상단면을 넘어 상기 제 2 공간(20)으로 유동함에 따라 상기 시추선에 발생되는 저항이 감소되는 경우라면 격벽에 대한 다양한 변형이 가능할 것이다.
또한, 상기 격벽(30)에는 상기 제 1 공간(10) 및 상기 제 2 공간(20)의 해수가 각각 상기 제 2 공간(20) 및 제 1 공간(10)으로 유,출입할 수 있도록 관통홀이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 문풀의 평면도이고, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 단면도이다. 이하 본 발명의 제 3 실시예에 따른 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다. 여기서, 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 구성에 대하여는 설명하지 아니하고, 각각의 구성에 대하여 특별한 설명이 없는 경우에는 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 구성으로 간주하여 제 1 및 제 2 실시예의 설명으로 갈음하도록 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상기 제 1 공간(10)의 횡단면은 상기 시추선(71)의 길이방향으로 연장된 사각형상, 예를 들어, 직사각 형상으로 이루어진다.
이 경우, 상기 제 1 공간(10)의 하측으로 개방된 개구부(73)는 상기 시추선(71)의 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성된다. 이를 위해 본 발명의 제 3 실시예에서는 상기 제 1 공간(10)의 하측으로 개방된 개구부(73)의 후단부(상기 시추선(71)의 선미측 방향에 위치하는 단부)의 양측 모서리에는 상기 시추선(71)의 바닥면(3)과 동일 평면상에 위치하는 바닥판(40)이 설치된다. 이 경우, 상기 바닥판(40)은 삼각형 형상으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 상기 제 1 공간(10)의 하측으로 개방된 개구부(73)가 상기 시추선(71)이 전진할 때 상기 시추선(71)의 선수에서 선미로 이동하는 해수의 이동방향에 대해 점점 좁아지도록 형성됨으로써, 상기 제 1 공간(10)으로 유입되는 해수의 양은 상대적으로 감소되고, 상기 시추선(71)에 걸리는 저항이 감소된다.
다만, 상기 제 1 공간(10)의 하측으로 개방된 개구부(73)는 상기 개구부(73)를 통해 해저면으로 하강하는 시추파이프 등과 간섭되지 않는 한도에서 그 크기 및 형상이 결정되어야 하며, 이와 관련하여 상기 바닥판(40)의 크기도 결정되어야 한다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 문풀이 형성된 모형선박 등의 예인수조실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 11에는 종래 문풀(제 1 공간만이 형성됨)이 형성된 모형선박(이하, 제 1 모형선박이라 함), 본 발명의 제 1 실시예에 따른 문풀(제 1 공간 및 제 2 공간만을 포함함)이 형성된 모형선박(이하, 제 2 모형선박이라 함), 본 발명의 제 2 실시예에 따른 문풀(제 1 공간 및 제 2 공간 사이에 격벽이 설치되고, 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부가 사각형 형상으로 이루어짐)이 형성된 모형선박(이하, 제 3 모형선박이라 함) 및 본 발명의 제 3 실시예에 따른 문풀(제 1 공간 및 제 2 공간 사이에 격벽이 설치되고, 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부가 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성됨)이 형성된 모형선박(이하, 제 4 모형선박이라 함)을 각각 예인수조에서 모형실험을 수행하여 구한 속도와 유효마력의 관계에 대한 결과가 도시되어 있다. 여기서, '유효마력'축에 표시된 값들은 제 1 모형선박을 13 kts로 예인하기 위해 필요한 유효마력을 100으로 가정할 때 이를 기준으로 한 상대적인 값을 의미한다.
이하 도 11을 참조하여 실험결과를 설명하되 먼저 제 1 모형선박(종래의 경우) 및 제 2 모형선박(제 1 실시예의 경우)을 비교하면, 제 2 모형선박의 경우 13kts에서 제 1 모형선박에 비해 약 4%의 저항이 감소된다는 것을 알 수 있고, 이는 동일한 속도에서 제 2 모형선박이 제 1 모형선박에 비해 작은 엔진마력으로 운항할 수 있음을 의미한다.
이러한 경향은 모형 선박의 속도가 증가할수록 더욱 두드러지며, 15kts에서는 저항이 약 16% 줄어들게 된다. 이는 15 kts에서 제 2 모형선박은 제 1 모형선박에 비해 상당히 작은 엔진마력으로 운항 할 수 있음을 의미한다.
이와 같이 제 2 모형선박은 제 1 모형선박에 비해 운항 중 발생되는 저항이 감소되어, 일정 속도에서 보다 적은 엔진마력으로 운항 할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하여 제 1 모형선박(종래의 경우) 및 제 3 모형선박(제 2 실시예의 경우)을 비교하면, 제 3 모형선박의 경우 13kts에서 제 1 모형선박에 비해 약 10%의 저항이 감소된다는 것을 알 수 있고, 이는 동일한 속도에서 제 3 모형선박이 제 1 모형선박에 비해 작은 엔진마력으로 운항할 수 있음을 의미한다.
이러한 경향은 모형 선박의 속도가 증가할수록 더욱 두드러지며, 15kts에서는 저항이 약 30% 줄어들게 된다. 이는 15 kts에서 제 3 모형선박은 제 1 모형선박에 비해 상당히 작은 엔진마력으로 운항 할 수 있음을 의미한다.
이와 같이 제 3 모형선박은 제 1 모형선박에 비해 운항 중 발생되는 저항이 감소되어, 일정 속도에서 보다 적은 엔진마력으로 운항 할 수 있다.
도 11을 참조하여 제 3 모형선박(제 2 실시예의 경우) 및 제 4 모형선박(제 3 실시예)를 비교하면, 제 4 모형선박의 경우 전체 속도구간에 걸쳐 제 3 모형선박에 비해 약 3%의 저항이 감소된다. 즉, 제 4 모형선박은 제 3 모형선박에 비해 일정속도에서 상대적으로 적은 연료소모로 운항할 수 있음을 의미한다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 시추선에 형성된 문풀(moonpool)로서,
    시추작업을 수행할 수 있도록 상기 시추선의 바닥면으로부터 상갑판을 관통하여 형성된 제 1 공간; 및
    상기 시추선의 길이방향으로 상기 제 1 공간의 측부에 형성되고, 바닥면이 상기 시추선의 하측으로 개방되는 제 2 공간을 포함하는 문풀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 공간의 횡단면의 최대길이 및 최대폭은 각각 상기 제 1 공간의 횡단면의 최대길이 및 최대폭보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 사이에 형성되되, 상기 제 1 공간으로 유출입되는 해수가 상기 제 2 공간으로 유동할 수 있도록 상단면이 상기 시추선의 바닥면으로부터 소정의 높이에 형성되는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽의 상단면은 상기 시추선의 흘수선을 기준으로 -2M 내지 +2M 사이의 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격벽에는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공간은, 상기 제 1 공간에 대하여 상기 시추선의 길이 방향으로 선미 측 혹은 선수 측 중 적어도 어느 한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공간의 상면은 상기 시추선의 상측으로 개방되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 각각의 횡단면은 상기 시추선 길이방향으로 연장된 사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 문풀.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시추선의 길이방향에 수직한 상기 제 2 공간의 횡방향 폭은 상기 제 1 공간의 횡방향 폭보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 시추선의 길이방향으로 연장된 상기 제 2 공간의 길이는 상기 제 1 공간의 길이보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 공간의 길이는 상기 제 1 공간의 길이의 10%~50%인 것을 특징으로 하는 문풀.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부는 상기 시추선의 선미측 방향으로 일정한 횡방향 폭을 유지한 후 점점 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 공간의 하측으로 개방된 개구부 중 상기 시추선의 선미측 방향에 위치하는 단부의 양측 모서리에는 상기 시추선의 바닥면과 동일 평면상에 위치하는 삼각형 형상의 바닥판이 설치되는 것을 특징으로 하는 문풀.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 공간의 횡단면은 반원 또는 다각형 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 문풀.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 문풀을 구비한 시추선.
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