KR101213755B1 - Floating structure for reducing rolling and heaving - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물에 관한 것이다. 상기 부유식 구조물은, 부유식 구조물의 저부에 형성되어 수면을 향해 개방된 공간; 상기 공간에 형성되어 내부에 기체를 저장하는 기체저장부; 를 포함하고, 상기 부유식 구조물의 횡동요 또는 상하동요시에 발생되는 외력에 의해 상기 기체저장부 내의 기체가 압축되거나 또는 상기 기체저장부 내에서 이동 가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 부유식 구조물의 저부에 수면을 향해 개방된 공간을 형성하고, 이러한 공간에 기체를 저장하는 기체저장부를 형성하여, 파도 등의 외력에 의해 기체저장부 내의 기체가 압축되거나 기체저장부 내에서 이동 가능하게 구성함으로써, 부체의 부력 변화를 통해 부체의 횡 동요 및 상하동요를 감소시킬 수 있다. The present invention relates to a floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking. The floating structure, the space formed in the bottom of the floating structure toward the water surface; A gas storage unit formed in the space to store gas therein; It includes, characterized in that the gas in the gas storage unit is compressed or movable in the gas storage unit by the external force generated during the lateral or vertical shaking of the floating structure.
According to this configuration, the bottom of the floating structure to form an open space toward the surface of the water, and to form a gas storage unit for storing the gas in this space, the gas in the gas storage unit is compressed or stored by the external force, such as waves By making it movable in a part, the lateral shake and the vertical shake of a float can be reduced through the buoyancy change of a float.

Description

횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물 {Floating structure for reducing rolling and heaving}Floating structure for reducing rolling and heaving

본 발명은 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물에 관한 것이다. The present invention relates to a floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking.

일반적으로, 해상을 항해하거나 해상작업을 위한 선박, 부유식 해양 구조물은 파도로 인한 동요를 하게 되며, 이러한 선박의 동요는 승객, 작업자의 승선감과 작업성능을 떨어뜨릴 뿐 아니라, 심한 경우 전복에 이르는 경우도 있다. In general, ships for floating or maritime operations, and floating offshore structures are agitated by waves, and these agitation not only degrades passengers and workers' boarding and work performance, but also causes overturning in severe cases. In some cases.

선박의 동요는 그 움직임의 양상에 따라 선박의 길이 방향의 운동인 전후동요(surging), 폭방향의 운동인 좌우동요(swaying), 상하방향의 운동인 상하동요(heaving)와, 전후동요, 좌우동요, 상하동요의 운동방향 축에 대한 회전운동인 횡동요(rolling), 종동요(pitching), 선수동요(yawing) 등 6자유도 운동의 조합으로 나타난다. 그 중에서도 횡동요는 해상파 주기와의 공진이 자주 발생하고, 공진시의 응답이 매우 큰 특성을 갖고 있어, 횡동요 저감장치가 많이 제안되었다.The fluctuation of the ship depends on the movement of the ship in the longitudinal direction of the ship (surging), the width direction of the movement (swaying), the vertical movement of the vertical movement (heaving) Six degrees of freedom are shown as a combination of rolling, rolling, and yawing, which are rotational movements about the axial axis of shaking and shaking. Among them, the lateral oscillation frequently has resonances with the ocean wave period, and the response at the time of resonance is very large. Therefore, many lateral oscillation reduction devices have been proposed.

대표적인 횡동요 저감장치로는 빌지 키일(bilge keel), 횡요감쇠 탱크(anti-rolling tank), 안정핀 장치(fin-stabilizer)가 있다. Representative roll reduction devices include bilge keels, anti-rolling tanks and fin-stabilizers.

빌지 키일은 선체 빌지(bilge)에 길이방향으로 좁고 긴 판을 부착하여 횡동요시 빌지 키일에서 와류를 발생시켜 횡동요 감쇠력을 증가시킴으로써, 공진시 횡동요 응답을 감소시켜 준다. 이 방법은 설치가 간단하고 비용이 저렴하나, 효과는 가장 낮다.The bilge keil attaches a narrow and long plate to the hull bilge in the longitudinal direction to generate vortices in the bilge keel during transverse movement, thereby increasing the lateral attenuation force, thereby reducing the lateral agitation response during resonance. This method is simple to install and inexpensive, but the least effective.

횡요감쇠 탱크는 U자형 튜브 구조를 선체 내부(주로 중앙부)에 설치하고, 튜브 구조 속에 물을 채워 U자형 튜브 내에 액체유동 공진을 유발하여 횡동요의 공진점을 이동시키고, 아울러 횡동요 감쇠력을 발생시켜 횡동요 공진시의 응답을 낮춰주는 장치이다. 이 장치는 설치 공간을 많이 차지하고, 횡동요 주기가 짧을 때는 효율이 좋지 않으며, 경우에 따라 오히려 횡동요가 증폭될 수 있다.The lateral yoke attenuation tank installs a U-shaped tube structure inside the hull (mainly in the center), fills the water in the tube structure, induces liquid flow resonance in the U-shaped tube, moves the resonance point of the lateral fluctuation, and generates a lateral fluctuation damping force. It is a device that lowers the response in the rolling oscillation resonance. This device takes up a lot of installation space, is not efficient when the rolling cycle is short, and in some cases the rolling may be amplified.

안정핀 장치는 선체의 양현 빌지 근처에 날개를 달고, 횡동요의 각도와 회전율, 가속도를 측정하여 날개의 각도를 능동제어함으로써, 부가적인 감쇠력, 복원력을 발생시켜 횡동요 응답수준을 대폭 감소시킬 수 있다. 이러한 안정핀 장치는 효과가 가장 좋은 것으로 알려 있으나, 선속이 10-15노트 이상인 경우에만 효과적이며, 가장 고가이고, 저항 증가로 인한 선속 감소 효과가 있으며, 작동을 위한 추가 동력이 필요하다는 문제점이 있다.Stabilizing pin device attaches wings near the lateral bilge of the hull and actively controls the angle of the wing by measuring the angle, rotation rate, and acceleration of the roll, thereby generating additional damping and restoring forces, which can greatly reduce the roll level. have. Such a stabilizer pin is known to have the best effect, but it is effective only when the ship speed is more than 10-15 knots, and is the most expensive, has the effect of reducing the ship speed due to increased resistance, and requires additional power for operation. .

이와 같이, 종래의 횡동요 저감장치는 효과가 만족스럽지 못하거나, 효과가 만족스럽다고 해도 구조가 복잡하고 설치비용이 많이 드는 문제점이 있다. 따라서, 구조가 간단하고 설치비용이 저렴한 새로운 형식의 횡동요 저감장치에 대한 요구가 있다. As described above, the conventional lateral fluctuation reducing device has a problem that the effect is not satisfactory or the structure is complicated and the installation cost is high even if the effect is satisfactory. Therefore, there is a need for a new type of lateral fluctuation reducing device having a simple structure and low installation cost.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 횡동요 및 상하동요 저감 효과가 우수하면서도, 구조가 간단하고, 설치비용이 저렴하고, 유지보수가 간편한 횡동요 및 상하동요 저감장치를 갖는 부유식 구조물을 제공하고자 함에 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been invented in view of the above circumstances, and has an excellent effect of reducing lateral shaking and vertical shaking, while having a simple structure, low installation cost, and easy maintenance, and having a lateral shaking and vertical shaking reducing device. The purpose is to provide a formula structure.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물은, 상기 부유식 구조물의 저부에 형성되어 수면을 향해 개방된 공간; 상기 공간에 형성되어 내부에 기체를 저장하는 기체저장부; 를 포함하고, 상기 부유식 구조물의 횡동요 또는 상하동요시에 발생되는 외력에 의해 상기 기체저장부 내의 기체가 압축되거나 또는 상기 기체저장부 내에서 이동하여, 상기 기체저장부가 수축 또는 팽창될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, the space formed on the bottom of the floating structure to open toward the water surface; A gas storage unit formed in the space to store gas therein; It includes, and the gas in the gas storage unit is compressed or moved in the gas storage unit by the external force generated during the lateral or vertical shaking of the floating structure, the gas storage unit is configured to contract or expand It is characterized by.

또한, 상기 부유식 구조물의 저부는 복수의 공간으로 구획되고, 상기 복수의 공간의 각각에는 상기 기체저장부가 형성되고, 상기 각각의 기체저장부들은 서로 유체 연통되어, 어느 한 공간의 기체저장부의 기체가 다른 공간의 기체저장부 내로 이동 가능한 것을 특징으로 한다. In addition, the bottom of the floating structure is partitioned into a plurality of spaces, each of the plurality of spaces is formed with the gas storage, the respective gas storage is in fluid communication with each other, the gas of the gas storage of any one space It is characterized in that the movable into the gas storage of the other space.

또한, 상기 부유식 구조물의 평형상태에서 상기 기체저장부와 접하는 수면은 상기 부유식 구조물의 최저부 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the water surface in contact with the gas storage unit in the equilibrium state of the floating structure is characterized in that it is formed higher than the lowest portion of the floating structure.

또한, 상기 기체저장부와 접하는 수면은 상기 부유식 구조물의 최저부 보다 상기 부유식 구조물의 상기 최저부에서 상부갑판까지의 높이의 1/30 이상 높게 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the water surface in contact with the gas reservoir is characterized in that the height is formed more than 1/30 of the height from the lowest portion of the floating structure to the upper deck than the lowest portion of the floating structure.

또한, 상기 기체저장부는 상기 부유식 구조물이 최대로 기울어진 상태에서도 상기 부유식 구조물의 최저부 외부로 돌출되지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다. In addition, the gas storage unit is characterized in that it is configured not to protrude outside the lowest portion of the floating structure even when the floating structure is inclined at the maximum.

또한, 상기 기체저장부의 단면적은 상기 부유식 구조물의 전체 단면적의 30% 이상인 것을 특징으로 한다. In addition, the cross-sectional area of the gas storage unit is characterized in that more than 30% of the total cross-sectional area of the floating structure.

또한, 상기 부유식 구조물은 계류형의 부유식 해양 구조물인 것을 특징으로 한다. In addition, the floating structure is characterized in that the mooring floating marine structure.

또한, 상기 기체저장부 내에 저장되는 기체는 공기 또는 압축공기인 것을 특징으로 한다. In addition, the gas stored in the gas storage unit is characterized in that the air or compressed air.

또한, 상기 기체저장부 내로 기체를 주입하는 기체충전부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the gas filling unit for injecting gas into the gas storage; And further comprising:

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 계류형 부유식 구조물은, 상기 부유식 구조물의 저부에 기체를 저장하는 기체저장부를 형성하고, 상기 부유식 구조물의 횡동요 또는 상하동요시에 발생되는 외력에 의해 상기 기체저장부 내의 기체가 압축되거나 또는 상기 기체저장부 내에서 이동하여, 상기 기체저장부가 수축 또는 팽창될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the mooring floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, forming a gas storage unit for storing gas in the bottom of the floating structure, The gas in the gas storage unit is compressed or moved in the gas storage unit by external force generated when the structure is rolled up or down, characterized in that the gas storage unit is configured to contract or expand.

또한, 상기 부유식 구조물은 계류형의 부유식 해양 구조물인 것을 특징으로 한다. In addition, the floating structure is characterized in that the mooring floating marine structure.

또한, 상기 부유식 구조물의 평형상태에서 상기 기체저장부와 접하는 수면은 상기 부유식 구조물의 최저부 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the water surface in contact with the gas storage unit in the equilibrium state of the floating structure is characterized in that it is formed higher than the lowest portion of the floating structure.

본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 저부에 수면을 향해 개방된 공간을 형성하고, 이러한 공간에 기체를 저장하는 기체저장부를 형성하여, 파도 등의 외력에 의해 기체저장부 내의 기체가 압축되거나 기체저장부 내에서 이동 가능하게 구성함으로써, 부유식 구조물의 부력 변화를 통해 부유식 구조물의 횡동요 및 상하동요를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 부유식 구조물 구조는 구조와 작동 시스템이 간단하고, 유지보수도 간편하면서, 이러한 구조로 인한 부체의 중량 증가도 최소화되는 이점이 있다. According to the present invention, a space is formed at the bottom of the floating structure toward the surface of the water, forming a gas storage unit for storing gas in such a space, the gas in the gas storage unit is compressed or stored by the external force such as waves By movably configured in the part, it is possible to reduce the lateral and vertical shaking of the floating structure through the buoyancy change of the floating structure. In addition, the floating structure structure of the present invention has the advantage that the structure and the operating system is simple, and easy to maintain, the weight increase of the floating body due to such a structure is also minimized.

도 1은 부체에 작용하는 부력과 부체의 안정조건을 설명하기 위한 도면.
도 2는 수면 승강에 따른 부체의 횡동요 거동 특성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물에서 부체의 횡동요시의 수면 상승에 따른 거동 특성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물에서 부체의 상하동요시의 수면 상승에 따른 거동 특성을 설명하기 위한 도면. 1 is a view for explaining the buoyancy acting on the floating body and the stability conditions of the floating body.
2 is a view for explaining the transverse shaking behavior characteristics of the floating body according to the lifting surface.
Figure 3 is a view for explaining the behavior characteristics according to the rise of the surface of the floating structure of the floating body floating in accordance with the present invention.
Figure 4 is a view for explaining the behavior of the rise according to the rise and fall of the floating body floating structure in accordance with the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.

도 1은 부체에 작용하는 부력과 부체의 안정조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 수면 승강에 따른 부체의 횡동요 거동 특성을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the buoyancy acting on the floating body and the stability conditions of the floating body. 2 is a view for explaining the lateral fluctuation behavior of the floating body according to the lifting surface.

부력은 유체 속에 있는 물체가 유체로부터 받는 중력과 반대방향의 힘으로, 그 크기는 유체 속에서 물체가 차지하는 공간만큼의 유체의 무게와 같다. 물체의 무게중심(G)은 항상 일정한 위치에 있지만, 부력의 크기 및 부력중심(B)의 위치는 유체 속에 잠긴 물체의 부피(배수체적)가 변함에 따라 계속 변하게 된다. Buoyancy is the force opposite to gravity that an object in a fluid receives from the fluid, and its magnitude is equal to the weight of the fluid as much as the space occupied by the object in the fluid. The center of gravity (G) of the object is always in a constant position, but the magnitude of the buoyancy and the position of the buoyancy center (B) continue to change as the volume (drainage volume) of the object submerged in the fluid changes.

도 1의 (a)는 부체(10)가 수면에서 평형상태에 있을 때의 무게중심(G)과 부력중심(B)을 나타낸다. 도시된 것처럼, 평형상태에서 부체(10)의 무게중심(G)과 부력중심(B)은 동일한 직선 상에 위치하여 부체(10)에 대한 회전모멘트는 작용하지 않는다. Figure 1 (a) shows the center of gravity (G) and buoyancy center (B) when the body 10 is in equilibrium at the water surface. As shown, the center of gravity (G) and buoyancy center (B) of the floating body 10 in the equilibrium state is located on the same straight line so that the rotation moment for the floating body 10 does not act.

도 1의 (b)는 부체(10)가 기울어져 부력중심(B)이 이동한 상태를 나타낸다. 부력중심(B)이 우측으로 이동했지만, 부력에 의한 회전모멘트는 부체(10)를 원상태로 되돌리는 방향으로 작용하여 부체(10)는 안정된 상태에 있다. 1B illustrates a state in which the floating body 10 is inclined and the buoyancy center B is moved. Although the buoyancy center B has moved to the right, the rotational moment due to the buoyancy acts in the direction of returning the float 10 to its original state, and the float 10 is in a stable state.

도 1의 (c)는 부체(10)가 더욱 기울어져 부체(10)가 불안정한 상태를 나타낸다. 부체(10)가 더욱 기울어져 부력중심(B)이 좌측으로 이동하면, 부력에 의한 회전모멘트는 부체(10)를 전복시키는 방향으로 작용하여 부체(10)는 불안정하게 된다. FIG. 1C illustrates a state in which the floating body 10 is further inclined and the floating body 10 is unstable. When the buoy 10 is further inclined to move the buoyancy center B to the left, the rotation moment due to the buoyancy acts in the direction of overturning the buoy 10 so that the buoy 10 becomes unstable.

도 2의 (a)를 참조하면, 부체(10)는 해수면에서 평형상태에 있다. 이때, 해수에 잠긴 부체(10)의 단면형상, 즉 배수체적은 우측그림과 같다. 여기서, 부체(100)의 평형상태는 부체(100)가 수면에 부유되어 요동이 거의 없는 상태를 말한다. Referring to FIG. 2A, the floating body 10 is in an equilibrium state at sea level. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 10 submerged in seawater, that is, the drainage volume is as shown in the right figure. Here, the equilibrium state of the floating body 100 refers to a state in which the floating body 100 is floating on the surface and there is almost no swing.

도 2의 (b)는 파도, 바람 등에 의한 외력이 부체(10)의 좌측면에 작용하여, 부체(10)가 우측으로 기울어지면서, 좌측의 해수면이 상승한 상태를 나타낸다. 이때, 해수에 잠긴 부체(10)의 단면형상은 우측그림과 같다. 중앙선을 기준으로, 부체(10)의 좌측은 해수에 잠긴 부분의 부피가 증가된 반면에, 우측은 해수에 잠긴 부분의 부피가 감소하여, 부체(10)의 좌측은 부력이 증가되고, 우측은 부력이 감소한다. 그 결과, 부력중심(B)이 일시적으로 좌측으로 이동하게 되어, 부력은 부체(10)의 횡동요를 증가시키는 방향으로 작용하게 된다. 2B illustrates an external force caused by waves, wind, etc. acting on the left side of the floating body 10, and the floating surface 10 is inclined to the right side, while the sea level on the left side is raised. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 10 submerged in seawater is as shown in the right figure. Based on the center line, the left side of the float 10 increases the volume of the submerged portion, while the right side decreases the volume of the submerged portion, so that the left side of the float 10 increases buoyancy and the right side Buoyancy is reduced. As a result, the buoyancy center B temporarily moves to the left side, and the buoyancy force acts in the direction of increasing the lateral fluctuation of the floating body 10.

이와 같이, 부체(10)의 일측의 해수면이 상승함에 따라 일시적으로 부력중심(B)이 이동함으로써, 부력은 부체(10)의 횡동요를 증가시키는 방향으로 작용하는 경향이 있다.
As the sea level on one side of the floating body rises in this manner, the buoyancy center B temporarily moves, so that the buoyancy tends to act in a direction of increasing the lateral fluctuation of the floating body 10.

도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물에서 부체의 횡동요시의 수면 상승에 따른 거동 특성을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the behavior characteristics according to the rise of the water surface during the lateral fluctuation of the floating body in accordance with the present invention.

본 발명의 부유식 구조물(100)(이하, 부체)은 횡동요(Rolling) 및 상하동요(Heaving) 저감을 위한 구성을 갖는다. 여기서, 부유식 구조물은 자력으로 항해가 가능한지 여부를 불문하고 수면에 떠있는 것이 가능한 모든 구조물을 의미한다.Floating structure 100 (hereinafter, floating body) of the present invention has a configuration for reducing the rolling (rolling) and up and down (Heaving). Here, the floating structure means any structure that can float on the surface of the water regardless of whether it can sail by magnetic force.

본 발명의 부체(100)는 그 저부에 아래로 열린 형상의 공간을 갖는다. 이러한 공간에는 기체저장부(110)가 형성된다. 기체저장부(110)는 부체(100)의 저부에 전체적으로 일정 면적 이상을 차지하도록 배치된다. 기체저장부(110)의 단면적은 바람직하게는 부체(100)의 전체 단면적의 30% 이상이 되도록 한다. 기체저장부(110)에는 기체, 바람직하게는 공기(또는 압축공기)가 저장된다. 기체저장부(110)에는 기체충전부(120)가 연결되어, 기체저장부(110) 내로 기체를 추가로 주입할 수 있다. 기체저장부(110) 내의 기체는 외력의 작용에 의해 기체저장부(110) 외부로 일정량이 배출될 수도 있다. The floating body 100 of the present invention has a space of a shape which is opened downward in the bottom thereof. The gas storage unit 110 is formed in this space. The gas storage unit 110 is disposed to occupy a predetermined area or more at the bottom of the floating body 100. The cross-sectional area of the gas storage unit 110 is preferably at least 30% of the total cross-sectional area of the body 100. The gas storage unit 110 stores gas, preferably air (or compressed air). The gas filling unit 120 is connected to the gas storage unit 110 to further inject gas into the gas storage unit 110. The gas in the gas storage unit 110 may be discharged to a certain amount outside the gas storage unit 110 by the action of an external force.

부체(100)의 저부는 하나의 개방된 공간으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 부체(100)의 저부는 복수의 공간으로 구획되고, 이러한 구획된 공간의 각각에 기체저장부(110)가 형성될 수 있다. 각각의 구획된 공간들은 연결통로(130)에 의해 서로 연결된다. 각각의 기체저장부(110)들은 어느 한 구획의 기체저장부(110) 내의 공기가 다른 구획의 기체저장부(110) 내로 이동할 수 있도록 연결통로(130)를 통해 서로 유체 연통된다. 기체저장부(110) 내의 기체는 부체(100)의 횡동요시에 발생되는 외력에 의해 기체저장부(110) 내에서 이동 가능하게 구성된다. The bottom of the body 100 may be formed as one open space. Alternatively, the bottom of the floating body 100 may be divided into a plurality of spaces, and the gas storage unit 110 may be formed in each of the divided spaces. Each partitioned space is connected to each other by a connection passage 130. Each gas storage unit 110 is in fluid communication with each other through a connecting passage 130 to allow the air in the gas storage unit 110 of one compartment to move into the gas storage unit 110 of the other compartment. The gas in the gas storage unit 110 is configured to be movable in the gas storage unit 110 by an external force generated when the floating body 100 is shaken.

도 3의 (a)를 참조하면, 부체(100)는 수면에서 평형상태에 있다. 이때, 물에 잠긴 부체(100)의 단면형상은 우측그림과 같다. 부체(100)는 기체저장부(110)의 부피만큼 배수체적이 증가되고, 부체(100)에 작용하는 부력도 그만큼 더 증가된다. Referring to FIG. 3A, the floating body 100 is in an equilibrium state at the water surface. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 100 is as shown in the right figure. The floating body 100 has an increased drainage volume by the volume of the gas storage unit 110, and the buoyancy force acting on the floating body 100 is further increased by that amount.

부체(100)의 평형상태에서 기체저장부(110)와 접하는 수면은 부체(100) 중에서 가장 낮은 부분, 즉 부체(100)의 최저부(101) 보다 높게 형성된다. 바람직하게는, 평형상태에서 기체저장부(110)와 접하는 수면은 부체(100)의 높이의 1/30 이상 부체(100)의 최저부 보다 높게 형성된다. 여기서, 부체(100)의 높이는 부체(100) 상에 설치되는 구조물을 제외한 부체(100)의 상부갑판(102)에서 최저부(101)까지의 길이를 말한다. 예를 들어, 부체(100)의 높이가 30m 라면, 부체(100)의 평형상태에서 기체저장부(110)와 접하는 수면은 부체(100)의 최저부(101)보다 1m 이상 높게 형성된다. The water surface in contact with the gas storage unit 110 in the equilibrium state of the floating body 100 is formed higher than the lowest portion of the floating body 100, that is, the lowest portion 101 of the floating body 100. Preferably, the water surface in contact with the gas storage unit 110 in an equilibrium state is formed to be higher than 1/3 of the height of the body 100 above the lowest portion of the body 100. Here, the height of the floating body 100 refers to the length from the upper deck 102 of the floating body 100 to the lowest portion 101 except for the structure installed on the floating body 100. For example, if the height of the floating body 100 is 30m, the water surface in contact with the gas storage unit 110 in the equilibrium state of the floating body 100 is formed 1m or more higher than the lowest portion 101 of the floating body 100.

도 3의 (b)는 파도 등에 의한 외력이 부체(100)의 좌측에 작용하여, 부체(100)가 우측으로 기울어지면서, 좌측의 수면이 상승한 상태를 나타낸다. 이때, 물에 잠긴 부체(100)의 단면형상은 우측그림과 같다. 3B illustrates an external force caused by waves or the like acting on the left side of the floating body 100, and the floating body 100 is inclined to the right side, while the water surface on the left side rises. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 100 is as shown in the right figure.

외력에 의해 부체(100)의 좌측면에 있는 기체저장부(110)에 압력이 가해지면, 좌측의 기체저장부(110) 내의 공기는 연결통로(130)를 통해 우측의 기체저장부(110)로 이동하게 된다. 그에 따라, 좌측의 기체저장부(110)는 수축하고, 우측의 기체저장부(110)는 팽창하게 된다. 그 결과, 좌측의 기체저장부(110)와 접하는 수면(흘수선)은 상승하는 반면, 우측의 기체저장부(110)와 접하는 수면은 하강하게 된다. 그에 따라, 부체(100)의 좌측은 배수체적이 줄어들어 부력이 줄어들고, 부체(100)의 우측은 배수체적이 증가하여 부력이 증가한다. 따라서, 부체(100)의 부력중심(B)은 중앙선에서 우측으로 이동하여, 부력에 의한 회전모멘트는 부체(100)를 평형상태로 돌리려는 방향으로 작용하게 된다. 그에 따라, 부체(100)의 횡동요는 저감될 수 있다.When pressure is applied to the gas storage unit 110 on the left side of the floating body 100 by an external force, air in the gas storage unit 110 on the left side is connected to the gas storage unit 110 on the right side through the connection passage 130. Will be moved to. Accordingly, the gas storage unit 110 on the left side contracts and the gas storage unit 110 on the right side expands. As a result, the water surface (draft line) in contact with the gas storage unit 110 on the left rises while the water surface in contact with the gas storage unit 110 on the right is lowered. Accordingly, the left side of the floating body 100 decreases the buoyancy by reducing the drainage volume, and the right side of the floating body 100 increases the draining volume by increasing the buoyancy. Therefore, the buoyancy center (B) of the floating body 100 is moved from the center line to the right, the rotation moment by the buoyancy acts in the direction to turn the floating body 100 to the equilibrium state. Accordingly, the lateral fluctuation of the floating body 100 can be reduced.

부체(100)의 기울어짐각(α)이 최대일 때의 최대 기울어짐각(αmax)은 부체의 설계시에 결정된다. 부체(100)의 우측이 최대로 기울어진 상태, 즉 좌측의 기체저장부(110)가 최대로 수축하고 우측의 기체저장부(110)가 최대로 팽창된 상태에서도, 우측의 기체저장부(110)는 부체(100)의 최저부 외부로 돌출되지 않도록 부체(100) 저부의 개방된 공간과 기체저장부(110)의 체적이 설계되는 것이 바람직하다.
The maximum inclination angle α max when the inclination angle α of the floating body 100 is maximum is determined at the time of designing the floating body. Even when the right side of the floating body 100 is inclined to the maximum, that is, the gas storage unit 110 on the left side contracts to the maximum and the gas storage unit 110 on the right side is fully inflated, the gas storage unit 110 on the right side is the maximum. ) Is designed so that the open space of the bottom of the body 100 and the volume of the gas storage unit 110 are designed so as not to protrude outside the lowest part of the body 100.

도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물에서 부체의 상하동요시의 수면 상승에 따른 거동 특성을 설명하기 위한 도면이다. Figure 4 is a view for explaining the behavior characteristics according to the rise of the surface of the floating structure in the floating structure according to the present invention.

도 4의 (a)를 참조하면, 부체(100)는 해수면에서 평형상태에 있다. 이때, 해수에 잠긴 부체(100)의 단면형상은 우측그림과 같다. Referring to FIG. 4A, the floating body 100 is in an equilibrium state at sea level. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 100 submerged in seawater is as shown in the right figure.

도 4의 (b)는 파도 등에 의한 외력이 부체(100)를 들어올리는 방향으로 작용하여, 부체(100)의 흘수선이 상승한 상태를 나타낸다. 이때, 물에 잠긴 부체(100)의 단면형상은 우측그림과 같다. 4B illustrates a state in which an external force due to a wave or the like acts in the direction of lifting the floating body 100 and the draft line of the floating body 100 rises. At this time, the cross-sectional shape of the floating body 100 is as shown in the right figure.

부체(100)를 들어올리는 방향으로 작용하는 외력은 기체저장부(110) 내의 공기를 압축시키고, 그에 따라 기체저장부(110)의 전체 부피는 줄어들게 된다. 기체저장부(110)의 부피가 줄어들어 흘수선이 상승하면, 평형상태와 비교할 때 부체(100)의 배수체적이 줄어들어 부력도 감소하게 된다. 결과적으로, 부체(100)를 들어올리려는 방향으로 작용하는 힘이 약해지므로, 부체(100)의 상하동요는 저감될 수 있다. The external force acting in the direction of lifting the floating body 100 compresses the air in the gas storage unit 110, thereby reducing the total volume of the gas storage unit 110. When the volume of the gas storage unit 110 is reduced and the draft line is increased, the drainage volume of the floating body 100 is reduced compared to the equilibrium state, thereby reducing the buoyancy. As a result, since the force acting in the direction to lift the floating body 100 is weakened, the vertical shaking of the floating body 100 can be reduced.

상승된 수면이 내려갈 때는, 압축된 기체저장부(110)는 다시 원상태로 돌아가면서 부력은 다시 증가하게 된다. 이와 같이, 부체(100)의 상하동요시에 기체저장부(110) 내의 공기는 압축 및 팽창을 반복하면서 부체(100)에 대한 파도의 충격을 흡수하는 쿠션으로서의 역할을 한다.
When the elevated water level goes down, the compressed gas storage unit 110 returns to its original state, and the buoyancy increases again. In this way, the air in the gas storage unit 110 during the up and down movement of the floating body 100 serves as a cushion to absorb the impact of the wave to the floating body while repeating the compression and expansion.

상술한 바와 같이, 본 발명의 부체(100)는 부체의 저부에 수면을 향해 개방된 공간을 형성하고, 이러한 공간에 공기 등의 기체를 저장하는 기체저장부(110)를 형성하여, 파도 등의 외력에 의해 기체저장부(110) 내의 기체가 기체저장부(110) 내에서 이동 가능하게 구성한다. 이러한 구성에 따르면, 파도와 바람에 의해 부체(100) 외부의 흘수선의 승강에 따른 부체(100)의 기울어짐에 대응하여 기체저장부(110) 내의 공기가 상승하거나 하강하는 해수면만큼 반대방향으로 별도 장치의 도움없이 이동함으로써 부력의 발생량을 조절하여 횡동요에 대응하여 부체(100)의 균형을 자율조절할 수 있다. As described above, the floating body 100 of the present invention forms a space at the bottom of the floating body toward the water surface, and forms a gas storage unit 110 for storing a gas such as air in the space, such as waves The gas in the gas storage unit 110 is configured to be movable in the gas storage unit 110 by an external force. According to this configuration, in response to the inclination of the floating body 100 according to the rising and falling of the waterline outside the floating body 100 by the waves and wind separately in the opposite direction as the sea level rising or falling air in the gas storage unit 110 By moving without the help of the device, the amount of buoyancy can be adjusted to autonomously adjust the balance of the body 100 in response to lateral fluctuations.

더욱 상세하게는, 파도에 의한 직접적인 외력 또는 부체(100) 외부의 흘수선의 상승에 따른 부력 증가 등과 같이 외력이 부체(100) 저부의 기체저장부(110)에 작용하면, 기체저장부(110) 내에서 외력이 작용된 부분의 기체는 외력이 작용하지 않는 부분으로 이동하므로, 외력이 작용된 부분의 기체저장부(110)는 수축하는 반면, 다른 부분의 기체저장부(110)는 팽창하게 된다. 따라서, 외력이 작용하지 않은 부분의 부력이 상대적으로 커지므로, 부력은 부체(100)의 횡동요를 감소시키는 방향으로 작용하게 된다. 부체(100)의 상하동요시에도 기체저장부(110) 내의 기체가 수축 또는 팽창됨으로써, 기체저장부(110)는 부체(100)의 상승이나 하강에 대한 쿠션의 역할을 수행하여, 부체(100)의 상하동요를 감소시키게 된다. More specifically, when the external force acts on the gas storage unit 110 of the bottom of the float 100, such as a direct external force due to waves or an increase in buoyancy due to the rise of the waterline outside the float 100, the gas storage unit 110 Since the gas in the portion of the external force is applied to move to the portion of the external force is not applied, the gas storage unit 110 of the external force is applied, while the gas storage unit 110 of the other portion is expanded. . Therefore, since the buoyancy of the portion where the external force is not applied becomes relatively large, the buoyancy acts in the direction of reducing the lateral fluctuation of the floating body 100. When the gas in the gas storage unit 110 contracts or expands even when the body 100 is moved up and down, the gas storage unit 110 serves as a cushion for the rising or falling of the body 100, and thus the body 100 is suspended. This reduces the up and down fluctuations of.

본 발명의 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부체(100) 구조는 구조와 작동 시스템이 간단하고, 유지보수도 간편하면서, 이러한 부체(100) 구조로 인한 부체(100)의 중량 증가도 최소화되는 이점이 있다.
The structure of the floating body 100 for reducing lateral shaking and vertical shaking of the present invention is simple in structure and operation system, and easy to maintain, and also has an advantage of minimizing weight increase of the floating body 100 due to the structure of the floating body 100. There is this.

본 발명의 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부체(100) 구조는 크레인선, 작업선, 상선, LNG RV, LNG FSRU 등의 특수목적 선박(ship)과, FPSO, 드릴십(drillship), 바지선 등의 선박형 구조물(ship or barge type)과, 반잠수식 구조물(semi-submersible structure)과, 잠수식 구조물 등에 적용할 수 있다. 특히, 본 발명의 부체(100) 구조는 앵커체인 계류, 장력 계류(TLP), 말뚝기둥 계류 등의 계류형의 부유식 구조물이나, 부유식 풍력발전시스템 등과 같이 높이가 높은 부유식 구조물에 적용할 경우 더욱 효과적이다. Floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking of the present invention is a special purpose ship (ship), such as crane ship, work ship, merchant ship, LNG RV, LNG FSRU, FPSO, drillship, barge, etc. It can be applied to ship or barge type, semi-submersible structure, and submersible structure. In particular, the floating body 100 structure of the present invention can be applied to a high-floating floating structure such as an anchor chain mooring, tension mooring (TLP), pile column mooring, or a floating wind power generation system, etc. The case is even more effective.

본 발명의 부체(100) 구조는 부체(100)의 단면 형상에 관계없이 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등의 모든 평면형상을 갖는 부체(100)에 적용할 수 있다.
The structure of the floating body 100 of the present invention can be applied to the floating body 100 having all planar shapes such as a circle, triangle, square, polygon, etc. regardless of the cross-sectional shape of the floating body 100.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.

100 : 부유식 구조물
101 : 최저부
102 : 상부갑판
110 : 기체저장부
120 : 기체충전부
130 : 연결통로100: floating structure
101: lowest
102: upper deck
110: gas storage unit
120: gas charging unit
130: connection passage

Claims (12)

횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물에 있어서,
상기 부유식 구조물의 저부에 형성되어 아래로 열린 형상의 공간; 및
상기 공간에 형성되어 내부에 기체를 저장하는 기체저장부를 포함하고,
상기 부유식 구조물의 저부는 복수의 공간으로 구획되고,
상기 복수의 공간의 각각에는 상기 기체저장부가 마련되고, 상기 각각의 기체저장부들은 연결통로를 통해 서로 유체 연통되어, 어느 한 공간의 기체저장부의 기체가 다른 공간의 기체저장부 내로 이동 가능하며,
상기 기체저장부의 단면적은 상기 부유식 구조물 전체 단면적의 30% 이상이며,
상기 기체저장부 내의 공기가 상승하거나 하강하는 해수면만큼 상기 기체가 반대방향으로 별도 장치의 도움없이 이동함으로써 부력을 조절하여 횡동요에 대응하여 부체의 균형을 자율조절하는 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.In the floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking,
A space formed at a bottom of the floating structure and opened downward; And
Is formed in the space includes a gas storage unit for storing the gas therein,
The bottom of the floating structure is partitioned into a plurality of spaces,
Each of the plurality of spaces is provided with the gas storage unit, the respective gas storage unit is in fluid communication with each other through a connection passage, the gas of the gas storage unit of one space is movable into the gas storage unit of the other space,
The cross-sectional area of the gas storage unit is more than 30% of the total cross-sectional area of the floating structure,
Transverse fluctuations and up and down, characterized in that the gas in the gas storage by adjusting the buoyancy by adjusting the buoyancy by moving the gas in the opposite direction as much as the sea level rising or falling, without the help of a separate device Floating structure for reducing agitation. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 부유식 구조물의 평형상태에서 상기 기체저장부와 접하는 수면은 상기 부유식 구조물의 최저부 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to claim 1,
Floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, characterized in that the water surface in contact with the gas storage in the equilibrium state of the floating structure is formed higher than the lowest portion of the floating structure. 청구항 3에 있어서,
상기 기체저장부와 접하는 수면은 상기 부유식 구조물의 최저부 보다 상기 부유식 구조물의 상기 최저부에서 상부갑판까지의 높이의 1/30 이상 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to claim 3,
The water surface in contact with the gas storage portion is characterized in that more than 1/30 of the height of the height from the lowest portion of the floating structure to the upper deck than the lowest portion of the floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking Floating structures. 청구항 1에 있어서,
상기 기체저장부는 상기 부유식 구조물이 최대로 기울어진 상태에서도 상기 부유식 구조물의 최저부 외부로 돌출되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to claim 1,
The gas storage unit is a floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, characterized in that configured to not protrude to the outside of the bottom of the floating structure even when the floating structure is inclined to the maximum. 삭제delete 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부유식 구조물은 계류형의 부유식 해양 구조물인 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to any one of claims 1, 3, 4 and 5,
The floating structure is a floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, characterized in that the mooring floating marine structure. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체저장부 내에 저장되는 기체는 공기 또는 압축공기인 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to any one of claims 1, 3, 4 and 5,
The gas stored in the gas storage unit is a floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, characterized in that the air or compressed air. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체저장부 내로 기체를 주입하는 기체충전부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 및 상하동요 저감을 위한 부유식 구조물.The method according to any one of claims 1, 3, 4 and 5,
A gas filling unit injecting gas into the gas storage unit;
Floating structure for reducing lateral shaking and vertical shaking, further comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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US4411212A (en) 1979-06-05 1983-10-25 Seatek Apparatus for reducing roll and pitch motions of floating vessels
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