KR101487513B1 - 문풀유동 소파장치 - Google Patents

Abstract

문풀유동 소파장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 문풀유동 소파장치는, 데크(Deck)와 해저 사이의 통로를 형성하도록 마련되는 문풀(Moonpool)의 일측에 형성된 리세스 월(Recess Wall); 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시(Splash)를 저감하도록 리세스 월에 대해 적어도 일부분이 상대 이동가능하게 리세스 월에 마련되는 적어도 하나의 소파판을 갖는 스플래시 저감모듈을 포함한다.

Description

문풀유동 소파장치{WAVE ABSORBING APPARATUS OF MOONPOOL}

본 발명은, 문풀유동 소파장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시(Slpash)를 저감하는 문풀유동 소파장치에 관한 것이다.

원유의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르면서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되고 있다.

종래의 해저 시추에는, 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 특정 지점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(Rigship)이나 고정식 플랫폼(Platform)이 주로 사용되었다.

최근에는, 첨단의 시추 장비를 탑재하고 있으며 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 드릴십(Drillship), FPSO(Floating Production Storage Offloading Vessels) 등이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.

군소 유전 개발을 위해서는, 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건의 특성상, 이런 드릴십이나 FPSO 등은 예인선 없이 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 이러한 드릴십, 드릴리그 등과 같은 해상구조물에는 드릴링(Drilling) 작업을 위한 각종 장비가 통과하기 위한 문풀(moonpool)이 설치된다.

문풀은, 해상 구조물의 상부갑판과 바닥 사이를 상하방향으로 관통하도록 형성된 중공의 직육면체 혹은 원통 형상의 구조물이다.

최근에는, 해상 구조물의 크기가 대형화됨에 따라 문풀의 크기 역시 대형화되고 있는 추세이다.

이러한 문풀은, 시추선의 용도 측면에서는 필수 불가결한 구조이지만, 선박의 정박 및 항해 안정성이나 항해 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다.

특히, 문풀 내를 통해 유입되는 해수와 선체 외부 해수의 상대적인 유동에 의해 발생되는 슬로싱(Sloshing) 현상으로 인해 항해 시에 저항 증가, 속도 저하, 소요 마력 증가, 연료 소모 증가, 선체의 손상 등이 발생할 수 있다.

또한, 문풀 내부 유체의 유동으로 인한 선체 내로 오버플로잉(Overflowing) 현상이 발생하여 선박의 갑판인 데크(Deck) 위로 넘치는 스플래시가 발생된다.

그런데, 스플래시는 데크 주위에서 작업하는 작업자의 안전 및 작업 능률을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용될 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0034068호(2009.04.07.공개)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생 되는 스플래시를 저감하는 문풀유동 소파장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 데크(Deck)와 해저 사이의 통로를 형성하도록 마련되는 문풀(Moonpool)의 일측에 형성된 리세스 월(Recess Wall); 및 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시(Splash)를 저감하도록 상기 리세스 월에 대해 적어도 일부분이 상대 이동가능하게 상기 리세스 월에 마련되는 적어도 하나의 소파판을 갖는 스플래시 저감모듈을 포함할 수 있다.

상기 스플래시 저감모듈은, 상기 소파판을 상기 리세스 월에 대해 적어도 일부분을 상대 이동시키는 소파판 이동유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 소파판 이동유닛은, 시추시 유입되는 유동에 대항하는 방향으로 상기 소파판을 회동시키는 소파판 회동유닛일 수 있다.

상기 소파판 회동유닛은, 상기 소파판을 상기 리세스 월에 회동 가능하게 결합시키는 힌지축; 상기 소파판의 상부에 결합되어 상기 소파판을 상기 리세스 월에 대해 접근 및 이격시키는 신장봉; 및 상기 신장봉에 구동력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 소파판은 원형, 삼각형, 사각형의 다각형의 공극을 가지는 그레이팅 플레이트(Grating plate)일 수 있다.

상기 적어도 하나의 소파판은 상호 중첩되어 마련되는 복수의 소파판이며, 상기 복수의 소파판은 공극의 크기가 상호 다르게 형성될 수 있다.

드릴링 플로어(Drilling floor)에 마련되어 시추시 유입되는 유동의 흐름에 따라 상기 스플래시 저감모듈의 구동여부를 결정하는 제어패널(panel)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어패널은, 문풀 내에 슬로싱(Sloshing) 유동이 문풀 제원에 따라 미리 계산된 공진 유동 주기에만 상기 스플래시 저감모듈이 구동되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은, 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생 되는 스플래시를 저감시키는 문풀유동 소파장치가 제공될 수 있다.

도 1은 해양구조물의 문풀의 형상을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 문풀유동 소파장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스플래시 저감모듈의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 A부분의 확대 평면도이다.
도 5는 해양구조물의 문풀에서 발생되는 유동을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 문풀유동 소파장치의 동작도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 해양구조물의 문풀의 형상을 나타내는 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 문풀유동 소파장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 스플래시 저감모듈의 정면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 A부분의 확대 평면도이고, 도 5는 해양구조물의 문풀에서 발생되는 유동을 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 문풀유동 소파장치의 동작도이다.

이하에서 도 1 내지 도 6에 도시된 문풀유동 소파장치(10)의 구성을 먼저 설명한 후에, 추후에 동작을 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 해양구조물(1)은, 선체 중앙에서 시추 파이프를 해저 바닥으로 내려보내기 위한 문풀이 형성되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 문풀은, 해양구조물(1)의 상부갑판과 바닥 사이를 상하방향으로 관통하도록 형성된 중공의 직육면체 혹은 원통 형상의 구조물이다.

이러한 해양구조물(1)은 선박의 주요부분 및 상부에 있는 구조물을 총칭하는 선체(20)와, 후술할 문풀유동 소파장치(10)를 포함하고 있다.

그리고 본 실시예에서, 해양구조물(1)은 자항능력을 가지는 시추용 선박인 것을 예를 들어 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않고 문풀이 형성된 선박 또는 해상구조물이라면 어떤 것이던지 적용이 가능하다 할 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 문풀유동 소파장치(10)는, 리세스 월(Recess wall,100)과, 스플래시 저감모듈(300)과, 제어패널(미도시)을 포함한다.

먼저, 리세스 월(100)은, 선박의 갑판을 의미하는 데크(Deck)와 해저 사이의 통로를 형성하도록 마련되는 문풀(Moonpool)의 일측에 형성되어 있다.

여기서 리세스 월(100)이란, 문풀 주위의 벽면에 오목하게 들어가게 해서 만든 공간을 형성하는 벽체이다.

다음으로, 스플래시 저감모듈(300)은, 리세스 월(100)에 대해 적어도 일부분이 상대 이동가능하게 리세스 월(100)에 마련되며 적어도 하나의 소파판(317)을 갖는다.

여기서, 스플래시 저감모듈(300)은, 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시를 저감하는 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 구체적으로 소파판(317)은, 원형, 삼각형, 사각형의 공극을 가지는 그레이팅 플레이트(Grating plate,격자판)으로 마련되어 접촉하는 유체의 유속을 감속시키는 역할을 한다.

일반적으로 그레이팅 플레이트는, 옥외 배수구의 뚜껑 등에 쓰이는 격자 모양의 철물, 주철제로 만들어진 격자판을 말한다.

본 실시예에서 공극의 형상은 원형, 삼각형, 사각형이 적용되었으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 접촉하는 유체의 유속을 감속시킬 수 있는 다양한 형상으로 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

한편 본 실시예에서, 적어도 하나의 소파판(317)은, 상호 중첩되어 마련되는 복수의 소파판(317)이며, 복수의 소파판(317)은 공극의 크기가 상호 다르게 형성될 수 있다.

그러나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 하나의 소파판(317)은 하나의 소파판일수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예에서 소파판(317)의 외면은, 좌우방향 및 전후방향으로 연장된 평판 형상의 다공판으로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 마련될 수 있을 것이다.

다음으로, 스플래시 저감모듈(300)은, 소파판 이동유닛(310)을 더 포함한다.

소파판 이동유닛(310)은, 리세스 월(100)에 대해 소파판(317)의 적어도 일부분을 상대 이동시키는 역할을 한다.

이러한 소파판 이동유닛(310)의 상대이동 동작 형태로는 슬라이딩, 회동 등이 적용될 수 있을 것이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 소파판 이동유닛(310)은, 시추시 유입되는 유동에 대항하는 방향으로 소파판(317)을 회동시키는 소파판 회동유닛(310a)으로 구현되나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않음은 당연하고, 예를 들어 힌지, 모터, 기어, 벨트, 체인을 갖는 기구 등으로 슬라이딩으로 구현될 수도 있을 것이다.

본 실시예에 대해 상세히 살펴보면, 소파판 회동유닛(310a)은, 힌지축(311)과, 신장봉(313)과, 구동부(315)를 포함한다.

힌지축(311)은, 소파판(317)을 리세스 월(100)에 회동 가능하게 결합시키는 역할을 한다.

일반적으로 힌지(Hinge)축은, 구조물의 지지축의 일종으로, 휨 모멘트에 대해서 회전은 자유지만 수평 및 연직 이동은 고정되는 지지축을 말한다.

신장봉(313)은, 소파판(317)의 상부에 결합되어 소파판(317)을 리세스 월(100)에 대해 접근 및 이격시키는 역할을 한다.

따라서, 신장봉(313)은, 구동부(315)로부터 동력을 전달받으며 전방으로 돌출되어 소파판(317)을 밀게 된다.

그리고 구동부(315)는, 신장봉(313)의 리세스 월(100)에 대한 접근 및 이격을 위한 구동력을 제공하는 역할을 한다.

본 실시예에서 구동부(315)는 유압실린더로 구현되나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않음은 당연하고, 예를 들어 모터, 솔레노이드, 링크 구조 등으로 구현될 수도 있을 것이다.

한편, 제어패널(Panel,미도시)은, 시추작업을 담당하는 드릴링 플로어(Drilling floor)에 마련된다.

제어패널(미도시)은, 시추시 유입되는 유동의 흐름에 따라 스플래시 저감모듈(300)의 구동여부를 결정하는 역할을 한다.

따라서, 제어패널(미도시)은, 문풀 내에 슬로싱(Sloshing) 유동이 문풀 제원에 따라 미리 계산된 공진 유동 주기에만 상기 스플래시 저감모듈(300)이 구동되도록 제어하는 역할을 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 문풀유동 소파장치(10)의 동작을 설명하도록 한다.

도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 해양 석유, 가스 시추 및 생산을 위해 사용되는 드릴십과 특수 지원선 등과 같은 해양 구조물(1)에는 드릴링(Drilling)을 위한 문풀을 가지고 있다.

그런데, 파도가 치는 환경에서 드릴십의 운동에 의해 문풀 내에 슬로싱 모드(Sloshing mode) 및 펌핑 모드(Pumping mode)에 의해서 내부의 유체 유동이 데크 위로 넘치는 스플래시가 발생되며, 이것은 주위에서 작업하는 승무원에게 위험요소로 작용하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 문풀 내의 리세스 월(100)에 소파판(317)으로 구성된 문풀유동 소파장치(10)를 이용한다면, 소파판(317))에 의해서 리세스 월(100)로 유입되는 유동방향과 반대의 에너지를 생성하여 이를 소파 에너지로 활용하여 스플래시를 저감하게 된다.

이하에서는 도 6의 왼쪽에 위치한 문풀유동 소파장치(10)를 예를 들어 설명한다.

유동하는 유체가 문풀의 리세스 월(100)을 향해 접근하는 경우, 유체가 리세스 월(100)의 바닥면부터 상부 높이까지 다양한 높이로 유동하여 접촉하게 된다.

이때, 문풀 내에 슬로싱 유동이, 문풀 제원에 따라 미리 계산된 공진 주기에 도달하게 되면, 제어패널(미도시)이 스플래시 이동모듈(300)의 구동여부를 제어하게 된다.

만약, 리세스 월(100)의 소파판(317)과 동일한 높이로 유동하는 유체가 들어오게 된다면, 유동하는 유체와 반대되는 방향으로 힘을 보내기 위해 소파판(317)을 이동시켜야 한다.

따라서, 유압실린더로 동작되는 구동부(315)는, 신장봉(313)을 밀거나 당기어 리세스 월(100)에 대해 접근 및 이격시키게 된다.

그러면, 힌지축(311)은, 소파판(317)을 리세스 월(100)에 회동 가능하게 결합되어 있으므로, 힌지축(311)을 중심으로 소파판(317)이 회동하게 된다.

그래서, 소파판(317)이 시추시 유입되는 유동에 대항하는 방향으로 회동되어, 유동방향과 반대의 에너지를 생성하게 된다.

따라서, 이를 소파 에너지로 활용하여 시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시를 저감하게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 리세스 월 300 : 스플래시 저감모듈
310 : 소파판 이동유닛 310a: 소파판 회동유닛
311 : 힌지축 313 : 신장봉
315 : 구동부 20 : 선체
1 : 해양구조물

Claims (8)

1. 데크(Deck)와 해저 사이의 통로를 형성하도록 마련되는 문풀(Moonpool)의 일측에 형성된 리세스 월(Recess Wall); 및
   시추시 발생하는 유체의 유동에 의해 발생되는 스플래시(Splash)를 저감하도록 상기 리세스 월에 대해 적어도 일부분이 상대 이동가능하게 상기 리세스 월에 마련되는 적어도 하나의 소파판을 갖는 스플래시 저감모듈을 포함하며
   상기 스플래시 저감모듈은,
   상기 소파판을 상기 리세스 월에 대해 적어도 일부분을 상대 이동시키는 소파판 이동유닛을 더 포함하되,
   시추시 유입되는 유체의 유동방향과 반대의 에너지를 생성하기 위해, 시추시 유입되는 유체의 유동에 대항하는 방향으로 지속적으로 상기 소파판이 이동하도록 마련되는 문풀유동 소파장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 소파판 이동유닛은,
   시추시 유입되는 유동에 대항하는 방향으로 상기 소파판을 회동시키는 소파판 회동유닛인 문풀유동 소파장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소파판 회동유닛은,
   상기 소파판을 상기 리세스 월에 회동 가능하게 결합시키는 힌지축;
   상기 소파판의 상부에 결합되어 상기 소파판을 상기 리세스 월에 대해 접근 및 이격시키는 신장봉; 및
   상기 신장봉에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 문풀유동 소파장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 소파판은 원형, 삼각형, 사각형의 다각형의 공극을 가지는 그레이팅 플레이트(Grating plate)인 문풀유동 소파장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 소파판은 상호 중첩되어 마련되는 복수의 소파판이며, 상기 복수의 소파판은 공극의 크기가 상호 다르게 형성되는 문풀유동 소파장치.
7. 제1항에 있어서,
   드릴링 플로어(Drilling floor)에 마련되어 시추시 유입되는 유동의 흐름에 따라 상기 스플래시 저감모듈의 구동여부를 결정하는 제어패널(panel)을 더 포함하는 문풀유동 소파장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어패널은,
   문풀 내에 슬로싱(Sloshing) 유동이 문풀 제원에 따라 미리 계산된 공진 유동 주기에만 상기 스플래시 저감모듈이 구동되도록 제어하는 문풀유동 소파장치.

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