KR101973102B1 - 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물 - Google Patents

Abstract

데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 폰툰; 상기 폰툰에서 상향 연장되는 복수의 칼럼; 상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하고, 모듈 리세스가 함몰되어 형성되는 데크박스; 및 상기 모듈 리세스에 결합되는 탑사이드 모듈을 포함하고, 상기 데크박스는, 상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하는 제1 구조부재; 및 상기 제1 구조부재에 결합되어 상기 제1 구조부재보다 낮게 배치되고, 상기 모듈 리세스를 형성하는 제2 구조부재를 포함하는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

Description

데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물{SEMI-SUBMERSIBLE OFFSHORE PLATFORMS WITH DECK BOX STRUCTURE}

본 발명은 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물에 관한 것이다.

반잠수식 해양구조물은 파랑 등에 의한 선체 동요를 줄일 목적으로 수선 면적을 최소화한 형태로 설계된 부유식 해양구조물로서, 일반적으로 복수의 칼럼(column)과 복수의 칼럼 하단을 차례로 연결하는 고리 형상의 부력 모듈(buoyancy module)인 폰툰(pontoon)으로 구성된다.

데크(deck)는 칼럼의 상단에 형성되어 탑사이드 모듈(topside module)을 지지한다.

데크 구조는 데크 상면이 평면으로 이루어져 탑사이드 모듈이 데크 상면에 안착되는 일반적인 형태나 데크를 구성하는 구조부재에 탑사이드 모듈이 직접 부착되는 형태의 데크박스 구조(deck box structure)로 이루어질 수 있다. 데크박스 구조는 일반적인 형태의 데크 구조가 적용되는 경우와 비교하여 해양구조물의 무게중심을 낮출 수 있다는 장점이 있다. 또한, 데크박스 구조를 구성하는 구조부재가 수밀 구조로 이루어진 경우에는 해양구조물에 예비 부력(reserve buoyancy)을 제공하여 해양구조물 전체의 정적 복원성(static stability)을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.

미국 등록특허공보 US6,997,132(2006.02.14, SEMI-SUBMERSIBLE OFFSHORE VESSEL AND METHODS FOR POSITIONING OPERATION MODULES ON SID VESSEL)

본 발명의 실시예들은 반잠수식 해양구조물의 무게중심을 낮추어 정적 안정성을 향상시킬 수 있는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폰툰; 상기 폰툰에서 상향 연장되는 복수의 칼럼; 상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하고, 모듈 리세스가 함몰되어 형성되는 데크박스; 및 상기 모듈 리세스에 결합되는 탑사이드 모듈을 포함하고, 상기 데크박스는, 상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하는 제1 구조부재; 및 상기 제1 구조부재에 결합되어 상기 제1 구조부재보다 낮게 배치되고, 상기 모듈 리세스를 형성하는 제2 구조부재를 포함하는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물이 제공될 수 있다.

상기 제2 구조부재는 해수면으로부터의 높이가 상기 데크박스의 나머지 영역에서 해수면으로부터의 높이보다 작게 형성될 수 있다.

상기 제2 구조부재는 상기 복수의 칼럼에 의해 구획되는 내측 공간에 배치될 수 있다.

상기 제2 구조부재는 데크박스가 수평 플레이트 형상으로 형성되었다고 가정하였을 때 데크박스의 높이에서 파랑의 영향으로부터 안전한 최소 높이를 뺀 수치로 정의되는 에어 갭(air gap)이 가장 크게 형성되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 제2 구조부재는 상기 복수의 칼럼에 의해 구획되는 내측 공간의 중심부에 배치될 수 있다.

상기 제1 구조부재는 상기 복수의 칼럼의 상단을 차례로 연결하는 고리 형상 또는 C 형상으로 형성되고, 상기 제2 구조부재는 상기 제1 구조부재보다 작은 고리 형상 또는 C 형상으로 형성될 수 있다.

상기 모듈 리세스는 상기 제2 구조부재에 의해 전부 또는 일부가 구획되는 상하 방향의 관통 홀의 형상으로 형성될 수 있다.

상기 데크박스는, 상기 제1 구조부재에서 상기 제2 구조부재까지 하향 경사지게 연장되어 상기 제2 구조부재를 지지하는 복수의 연결부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 데크박스는 복수의 칼럼의 상단에 결합되는 제1 구조부재와 제1 구조부재보다 낮게 배치되어 탑사이드 모듈이 결합되는 제2 구조부재를 포함함으로써, 수평 플레이트 형상으로 형성된 종래의 데크박스가 적용된 경우보다 해양구조물의 무게중심을 낮추어 정적 안정성을 향상시킬 수 있다. 한편, 복수의 칼럼에 의해 구획되는 내측 공간의 중심부로 갈수록 에어 갭이 커진다는 사실을 고려하여 제2 구조부재를 내측 공간의 중심부에 배치한다면, 제2 구조부재의 낮은 높이로 인해 파도가 제2 구조부재를 타격하여 구조적 안정성을 저해하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 반잠수식 해양구조물을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 종래의 데크박스와 같이 데크박스가 수평 플레이트 형상으로 형성되었다고 가정하였을 때에 데크박스의 각 지점에서의 에어 갭의 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 반잠수식 해양구조물을 탑사이드 모듈이 분리된 상태로 나타낸 정면도이다.
도 5는 데크박스를 나타낸 평면도이다.
도 6은 데크박스의 다른 예시를 나타낸 평면도이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물을 나타낸 사시도, 도 2는 도 1의 반잠수식 해양구조물을 나타낸 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반잠수식 해양구조물(10)은 폰툰(100), 복수의 칼럼(200), 데크박스(300) 및 탑사이드 모듈(400)을 포함할 수 있다. 반잠수식 해양구조물(10)은 계류라인 등에 의해 구속되지 않은 상태로 해상에 부유하는 일반적인 반잠수식 해양구조물(semi-submersible platform)뿐만 아니라 텐션 레그 플랫폼(TLP, tension leg platform)을 포함할 수 있다.

폰툰(100)은 반잠수식 해양구조물(10)이 물에 뜰 수 있도록 부력을 제공할 수 있고, 복수의 칼럼(200)의 하단을 차례로 연결하여 고리 형상, 예를 들어 직사각형의 고리 형상을 형성할 수 있다.

복수의 칼럼(200)은 폰툰(100)에서 상향 연장될 수 있다.

복수의 칼럼(200)은 직사각형의 고리 형상으로 형성되는 폰툰(100)의 각 꼭지점에서 상향 연장될 수 있다.

칼럼(200)의 높이는 반잠수식 해양구조물(10)이 투입되는 해역의 파랑 조건 하에 계산되는 에어 갭(air gap) 및 슬래밍 하중(slamming load)을 고려하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 파도가 데크박스(300)를 타격하지 않거나 타격하더라도 데크박스(300)의 구조적 안정성을 보장할 수 있을 정도의 슬래밍 하중만 발생하도록 에어 갭이 충분히 확보될 수 있어야 한다. 한편, 칼럼(200)의 높이가 커질수록, 데크박스(300)의 구조적 안정성은 보다 확실하게 보장될 수 있지만, 반잠수식 해양구조물(10)의 무게중심을 높여 정적 안정성을 저해할 수 있으므로, 칼럼(200)은 최소한의 에어 갭이 확보될 수 있을 정도의 높이로 설계하는 것이 바람직하다. 여기서, 에어 갭이란 종래의 데크박스와 같이 데크박스가 수평 플레이트 형상으로 형성되었다고 가정하였을 때에 종래의 데크박스의 각 지점에서의 높이에서 파랑의 영향으로부터 안전한 최소 높이를 뺀 수치, 즉 여유 높이로 정의될 수 있다.

도 3은 종래의 데크박스와 같이 데크박스가 수평 플레이트 형상으로 형성되었다고 가정하였을 때에 데크박스의 각 지점에서의 에어 갭의 계산 결과를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 에어 갭은 칼럼 주변의 크리티컬 지점에서는 0에 근접한 수치를 가지지만, 칼럼에서 멀어질수록, 즉 데크박스의 중심부로 갈수록 수치가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 데크박스의 중심부에서는 6m 이상의 에어 갭이 형성될 수 있다.

도 4는 도 1의 반잠수식 해양구조물을 탑사이드 모듈이 분리된 상태로 나타낸 정면도, 도 5는 데크박스를 나타낸 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 데크박스(300)는 복수의 칼럼(200)의 상단을 연결할 수 있고, 탑사이드 모듈(400)이 결합되는 모듈 리세스(330)가 데크박스(300)의 상면에서 하향 함몰된 형상으로 형성될 수 있다.

데크 박스(300)는 제1 구조부재(310), 제2 구조부재(320) 및 복수의 연결부재(340)를 포함할 수 있다.

제1 구조부재(310)는 복수의 칼럼(200)의 상단을 연결할 수 있다.

제1 구조부재(310)는 복수의 칼럼(200)의 상단을 차례로 연결하는 직사각형의 고리 형상으로 형성될 수 있다. 제1 구조부재(310)의 저면은 동일 수평면 상에 배치될 수 있다.

제1 구조부재(310)의 상면에는 탑사이드 모듈(400) 외에 반잠수식 해양구조물(10)에 요구되는 크레인, 헬리데크 등 각종 설비(미도시)가 설치될 수 있다.

제2 구조부재(320)는 복수의 연결부재(340)를 통해 제1 구조부재(310)에 결합될 수 있다.

제2 구조부재(320)는 제1 구조부재(310)보다 작은 변 길이를 가지는 직사각형의 고리 형상으로 형성될 수 있다. 제2 구조부재(320)의 저면은 동일 수평면 상에 배치될 수 있다.

제2 구조부재(320)는 제1 구조부재(310)보다 낮은 높이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 구조부재(320)는 해수면으로부터의 높이(h₂)가 데크박스(300)의 나머지 영역, 예를 들어 제1 구조부재(310)에서 해수면으로부터의 높이(h₁)보다 작게 형성될 수 있다.

제2 구조부재(320)는 복수의 칼럼(200)에 의해 구획되는 내측 공간, 예를 들어 사각기둥 형상의 공간에서 에어 갭이 가장 크게 형성되는 위치, 즉 내측 공간의 중심부에 배치될 수 있다. 제2 구조부재(320)는 상하 방향으로는 제1 구조부재(310)보다 낮은 높이에 배치될 수 있고, 수평 방향으로는 에어 갭이 가장 크게 형성되는 위치에 배치될 수 있다.

제2 구조부재(320)는 탑사이드 모듈(400)이 결합되는 모듈 리세스(330)를 형성할 수 있다.

모듈 리세스(330)는 제2 구조부재(320)가 고리 형상으로 형성된 경우에 제2 구조부재(320)에 의해 전부가 구획되는 상하 방향의 관통 홀의 형상으로 형성될 수 있다. 탑사이드 모듈(400)은 제2 구조부재(320)의 중심에 형성되는 모듈 리세스(330)에 삽입된 상태로 제2 구조부재(320)에 용접 등 다양한 공지의 체결수단 내지 체결구조를 통해 결합될 수 있다.

연결부재(340)는 제1 구조부재(310)와 제2 구조부재(320)에 결합되어 제2 구조부재(320)를 제1 구조부재(310)에 연결할 수 있고, 제2 구조부재(320) 및 제2 구조부재(320)에 결합되는 탑사이드 모듈(400)의 하중을 지지할 수 있다. 연결부재(340)는 제1 구조부재(310)에서 제2 구조부재(320)까지 하향 경사지게 연장될 수 있다.

탑사이드 모듈(400)은 모듈 리세스(330)에 삽입된 상태로 제2 구조부재(320)에 결합될 수 있다. 탑사이드 모듈(400)은 모듈화 된 시추설비 등을 포함할 수 있다.

도 6은 데크박스의 다른 예시를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제1 구조부재(310) 및 제2 구조부재(320)는 C 형상, 즉 직사각형의 고리에서 일 측이 개방된 형상으로 형성될 수 있고, 이 경우 모듈 리세스(330)는 제2 구조부재(320)에 의해 일부가 구획되는 상하 방향의 관통 홀의 형상으로 형성될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 반잠수식 해양구조물 100: 폰툰
200: 칼럼 300: 데크박스
310: 제1 구조부재 320: 제2 구조부재
330: 모듈 리세스 340: 연결부재
400: 탑사이드 모듈

Claims (8)

1. 폰툰;
   상기 폰툰에서 상향 연장되는 복수의 칼럼;
   상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하고, 모듈 리세스가 함몰되어 형성되는 데크박스; 및
   상기 모듈 리세스에 결합되는 탑사이드 모듈을 포함하고,
   상기 데크박스는,
   상기 복수의 칼럼의 상단을 연결하는 제1 구조부재;
   상기 제1 구조부재에 결합되되 상기 제1 구조부재보다 낮게 배치되고, 상기 모듈 리세스를 형성함으로써 상기 탑사이드 모듈이 결합되는 제2 구조부재;
   상기 제1 구조부재에서 상기 제2 구조부재까지 하향 경사지게 연장되어 상기 제2 구조부재를 지지하는 복수의 연결부재를 포함하며,
   상기 제1 구조부재는 상기 복수의 칼럼의 상단을 차례로 연결하는 직사각형의 고리 형상 또는 C 형상으로 형성되고,
   상기 제2 구조부재는 상기 제1 구조부재보다 작은 변 길이를 가지는 직사각형의 고리 형상 또는 C 형상으로 형성되며,
   상기 모듈 리세스는 상기 제2 구조부재에 의해 전부 또는 일부가 구획되는 상하 방향의 관통 홀의 형상으로 형성되며,
   상기 제2 구조부재는 상기 복수의 칼럼에 의해 구획되는 내측 공간에 배치되는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 구조부재는 해수면으로부터의 높이가 상기 데크박스의 나머지 영역에서 해수면으로부터의 높이보다 작게 형성되는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 구조부재는 데크박스가 수평 플레이트 형상으로 형성되었다고 가정하였을 때 데크박스의 높이에서 파랑의 영향으로부터 안전한 최소 높이를 뺀 수치로 정의되는 에어 갭(air gap)이 가장 크게 형성되는 위치에 배치되는 데크박스 구조의 반잠수식 해양 구조물.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 구조부재는 상기 복수의 칼럼에 의해 구획되는 내측 공간의 중심부에 배치되는 데크박스 구조의 반잠수식 해양구조물.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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