KR20020085334A - 해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중하중 없이 설치하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하중 전달 초기에 갑판의 다리와 자킷의 파일 사이에 발생하는 충격 하중을 방지하고, 하중 전달 과정 중에 여러 연결부 중의 한 부분으로 하중이 과도하게 집중되게 되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 위하여 본 발명에서는 하부지지 구조물인 자킷의 파일과 연결되는 해상 플랫폼 갑판의 다리를 유압 실린더로 구성하였다. 화물 바지선을 밸러스팅 하여 흘수를 증가시키기 전에 유압 밸브를 열어서 갑판 다리의 유압 실린더를 내리고 자킷의 파일과 충격 없이 연결한다. 갑판의 다리인 유압 실린더는 유압 밸브를 잠그기 전에는 자유롭게 상하로 움직이므로 연결 시에 충격을 동반하지 않는다.

Description

해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중 하중 없이 설치하는 방법{Method for Installation of an Offshore Platforms on a Substructure Without the Impact and the Load Concentration}

본 발명은 IPC E04 B 1/35에 속하는 기술로서 해상에서 하부지지 구조물 위에 해상 플랫폼의 갑판을 설치하고 고정하는 방법이다.

해상 플랫폼은 철골 구조물인"자킷"과 그 위에 탑재되는"갑판"으로 구성되며 석유와 가스의 시추 및 생산 등에 사용되어진다. 해상에서 하부지지 구조물인 자킷 위로 갑판을 설치하는 방법에는 여러 가지가 있다. 지금까지의 해상 플랫폼의 갑판의 설치는 갑판을 각 부분 구조물로 나누어 제작하여 각 부분을 크레인 선박으로 들어서 내려놓으며 해상에서 조립하는 방법이 일반적이었다. 이러한 방법은 잘 알려져 있으나 사용 가능한 크레인 선박 등의 용량에 의해 제한을 받고 기간이 많이 소모되며 고가의 비용을 필요로 한다.

최근에는 해상 플랫폼의 갑판을 자킷 위에 설치하는 또 다른 방법으로 일체형 갑판 방식(Integrated Deck Approach)이 소개되고 있다. 여러 개의 부문 구조물이 아닌 육상에서 미리 하나의 구조물로 완성한 후에 설치하여 설치 기간 및 비용을 크게 감소시키며, 크레인 바지선이 아닌 일반적인 화물 바지선을 이용한다. 일체형 갑판은 상당한 중량을 가지므로 크레인 바지선으로 들 수 없고 화물 바지선으로 갑판을 자킷이 있는 곳까지 운송한 뒤 화물 바지선을 밸러스팅하며 흘수를 증가시켜서 하부지지 구조물인 자킷 위에 안착시킨다.

그런데 이러한 방법은 설치 작업 중 갑판이 화물 바지선 위에 있으므로 바람과 조류 및 파도에 민감한 영향을 받게 된다.

해상 상태에 따라 화물 바지선의 운동 상태가 커지게 되면, 화물 바지선을 밸러스팅시키며 하중 전달이 이루어지는 작업 초기에 연결부인 갑판의 다리와 자킷의 파일 사이에 커다란 충돌 하중이 발생한다. 갑판의 중량이 상당하므로 이 때의 충돌 하중 또한 과도하게 작용할 수 있어 갑판의 다리와 자킷의 파일 사이 연결부가 심하게 변형되어 연결이 어려워질 수도 있다.

또한, 화물 바지선의 밸러스팅이 어느 정도 진행되어 갑판의 다리와 자킷의 파일 사이가 충분히 접촉한 후에라도 해상 상태에 따라 화물 바지선의 운동 상태가 커지게 되면 여러 연결부 중의 한 부분으로 하중이 과도하게 집중되게 된다.

본 발명은 하중 전달 초기에 갑판의 다리와 자킷의 파일 사이에 발생하는 충격 하중을 방지하고, 하중 전달 과정 중에 여러 연결부 중의 한 부분으로 하중이 과도하게 집중되게 되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 위하여 본 발명에서는 하부지지 구조물인 자킷의 파일과 연결되는 해상 플랫폼 갑판의 다리를 유압 실린더로 구성하였다. 화물 바지선을 밸러스팅 하여 흘수를 증가시키기 전에 유압 밸브를 열어서 갑판 다리의 유압 실린더를 내리고 자킷의 파일과 충격 없이 연결한다. 갑판의 다리인 유압 실린더는 유압 밸브를 잠그기 전에는 자유롭게 상하로 움직이므로 연결 시에 충격을 동반하지 않는다.

화물 바지선이 상하 운동을 하는 도중에 최고 수위에 도달하면 순간적으로 속도가 없어지므로, 이 때 유압 밸브를 잠그면 충격 없이 연결을 완성할 수 있다. 유압 밸브는 잠기더라도 유압 실린더 내로의 유체 유입은 허용하는 일 방향 밸브로 구성하여 기존보다 높은 최고 수위에 도달하면 유압 실린더가 추가로 하강할 수 있게 하여 준다.

충격 없이 갑판의 다리와 자킷의 파일이 연결이 되었다고 해도 화물 바지선의 회전 운동이 과도하게 되면 여러 연결부 중의 한 부분으로 하중이 집중되게 된다. 과도하게 집중된 하중은 구조물의 심각한 손상을 가져올 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 갑판의 다리를 이루는 각 유압 실린더를 유압 파이프로 연결하여 하중이 동일하게 분산되도록 한다. 상기 각각의 연결부에 걸리는 하중이 분산되어 과도하지 않으므로 갑판의 다리 및 자킷의 파일과 유압 실린더의 구조 설계 조건을 완화시킬 수 있게 된다. 연결된 유압 실린더로 인하여 화물 바지선도 각 연결부로의 하중 집중 없이 회전 운동을 자유롭게 할 수 있게 된다.

해상 플랫폼의 갑판 다리 내부에 유압 실린더를 설치 및 제거하는 것은 손쉬운 작업은 아니므로 작업 효율을 높일 필요가 있을 경우에 갑판의 다리 외부에 유압 실린더를 분할하여 설치한다. 각각의 분할된 유압 실린더 간에도 유압 파이프 혹은 유압 케이블을 통하여 연결된 상태이다. 해상 플랫폼의 갑판이 거대할 경우 갑판의 다리를 구성하는 유압 실린더에도 상당한 하중이 작용하므로 유압 실린더 내의 피스톤의 단면적이 충분히 확보되어야 하고 이 경우에도 갑판의 다리 외부에 유압 실린더를 분할하여 여러 개수를 설치하면 필요한 단면적도 확보할 수 있다.

도 1 은 해상 플랫폼의 갑판을 설치하기 위하여 화물 바지선이 하부지지 구조물 위에 위치하고 있는 상태의 정면도

도 2 는 해상 플랫폼의 갑판을 지지하는 연결된 유압 실린더를 설명하는 상세도

도 3 은 해상 플랫폼의 갑판을 하부지지 구조물 위에 탑재하기 위하여 연결된 유압 실린더를 내리는 상태의 정면도

도 4 는 유압 밸브를 잠그기 전에 화물 바지선이 자유롭게 상하 운동을 하는 상태의 정면도

도 5는 화물 바지선의 상하 운동 중 최고 수위일 때 유압 밸브를 잠근 상태의 정면도

도 6과 도 7은 화물 바지선의 유압 밸브를 잠근 상태에서의 회전 운동을 보여주는 정면도

도 8 은 유압 실린더를 갑판 외부에 분할 설치하는 경우의 구조도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) 해상 플랫폼

(2) 화물 바지선

(3) 해상 하부지지 구조물인 자킷

(4) 해상 플랫폼의 갑판 다리

(5) 갑판 다리의 하단 연결부

(6) 자킷 파일의 상단 연결부

(7) 하부지지 구조물의 수직부재인 자킷 파일

(8) 화물 바지선 상의 갑판 지지구조물

(9) 계류 및 팬더링 시스템

(10) 갑판 다리를 지지하는 유압 실린더

(11) 유압 피스톤

(12) 유압용 유체

(13) 유압 밸브

(14) 유압용 유체 저장 및 제어 장치

(15) 유압 파이프 또는 유압 케이블

도 1의 정면도와 같이 완성된 해상 플랫폼(1)의 갑판을 실은 화물 바지선 (2)이 하부지지 구조물인 자킷(3) 위에 위치하고 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6)를 연결할 준비를 한다. 이 때 화물 바지선(2)은 계류 및 팬더링 시스템(9) 등을 통하여 정해진 위치를 유지한다.

도 2와 같이 해상 플랫폼의 갑판 다리(4)는 유압 실린더(10)로 구성되어 있고, 도 3과 같이 유압 밸브(13)를 열고 유압 제어 장치(14)로부터 유체(12)를 주입 하여 유압 실린더(10)를 하강시킨다. 이 때 화물 바지선(2)은 아직 밸러스팅을 시작하지 않은 상태이다. 갑판 다리(4)를 구성하는 유압 실린더(10)가 충분히 하강 되면 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6)가 접촉하게 된다.

도 4와 같은 상태에서는 유압 밸브(13)가 열려 있어서 유압 실린더(10) 내로 유체(12)의 이동이 자유로우므로 화물 바지선(2)이 상하 운동을 함에 따라 유압 실 린더(10)도 하강 및 상승한다.

도 5와 같이 화물 바지선(2)이 상하운동을 하는 도중에 최고 수위에 다다르 면 유압 밸브(13)를 잠근다. 화물 바지선(2)이 상하 운동 과정에서 최고 수위가 되 는 때의 순간 속도는"0"이 되므로 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6) 사이는 충격이 없이 연결된다.

유압 밸브(13)를 잠근 이후라도 더 높은 최고 수위가 발생하면 유압 실린더 (10) 내로 유체(12)가 더 유입되고 유압 실린더(10)가 확장된다. 유압 밸브(13)는 잠기더라도 유압 실린더(10) 내로의 유체(12) 유입은 허용하는 일방향 밸브로 구성하여 화물 바지선(2)이 기존보다 높은 최고 수위에 도달하면 유압 실린더(10)가 추가로 하강할 수 있게 하여 준다.

충격 없이 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6)가 연결이 되었다고 해도 화물 바지선(2)이 회전 운동을 하게 되면 상기 연결부(5,6) 중의 한 부분으로 하중이 집중되게 된다. 이를 방지하기 위하여 도 6,7과 같이 갑판 다리(4)를 이루는 각 유압 실린더(10)를 유압 파이프 혹은 유압 케이블(15)로 연결한다. 유압 파이프 혹은 유압 케이블(15)을 통하여 상기 각 연결부에 작용하는 하중이 동일하게 분산되며 화물 바지선(2)의 회전 운동을 허용하게 된다. 상기 각각의 연결부(5,6)에 걸리는 하중이 분산되어 과도하지 않으므로 갑판 다리(4)와 유압 실린더(10), 자킷 파일(7), 그리고 연결부(5,6) 등의 구조 설계 조건을 완화시킬 수 있게 된다.

이후에 화물 바지선(2)을 밸러스팅시키며 흘수를 증가시켜서 해상 플랫폼(1)의 갑판 하중을 하부지지 구조물인 자킷(3)에 전달하며 설치를 완료하게 된다.

해상 플랫폼의 갑판 다리(4) 내부에 유압 실린더(10)를 설치 및 제거하는 것은 손쉬운 작업은 아니므로 작업 효율을 높일 필요가 있을 경우에는 도 8과 같이 갑판 다리(4) 외부에 유입 실린더(10)를 분할하여 설치한다. 이 각각의 분할된 유압 실린더(10) 간에도 유압 파이프 혹은 유압 케이블(15)을 통하여 연결된 상태이다. 해상 플랫폼(1)의 갑판이 거대할 경우 갑판 다리(4)를 구성하는 유압 실린더(10)에도 상당한 하중이 작용하므로 유압 실린더(10) 내의 피스톤(11)의 단면적이 충분히 확보되어야 하고 이 경우에도 갑판 다리(4)의 외부에 유압실린더(10)를 분할하여 여러 개수를 설치하면 필요한 단면적도 확보할 수 있다.

( 변형예, 응용예 및 법적해석)

본 발명은 상기에서 기술한 특정의 바람직한 실시예에 한정하지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 연결된 유압 실린더를 통하여 연결시 및 하중 전달 초기에 갑판 다리의 하부 연결부와 자킷 파일의 상단 연결부 사이에 발생하는 충격 하중을 방지한다.

각각의 유압 실린더를 유압 파이프 혹은 유압 케이블로 연결함으로서 화물 바지선의 회전 운동으로 인하여 연결부의 한 부분으로 하중이 과도하게 집중되게 되는 것을 방지한다.

또한, 필요에 따라 갑판 다리 외부에 유압 실린더를 분할하여 설치하므로서 설치 및 제거를 손쉽게 하며 요구되는 유압 실린더내의 피스톤의 단면적을 확보할 수 있다.

Claims (4)

1. 화물 바지선 위에 해상 플랫폼을 탑재한 뒤 이를 해상 하부지지 구조물인 자킷 위에 설치함에 있어서,

   갑판 다리에 연결된 유압 실린더를 이용하여 갑판 다리의 하부 연결부와 자킷 파일의 상단 연결부를 충격 및 하중 없이 설치하는 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중 하중 없이 설치하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   갑판 다리의 외부에 유압 실린더를 분할하여 장착하는 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중 하중 없이 설치하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   유압 실린더를 갑판 다리가 아닌 자킷 파일 쪽에 장착하는 방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중 하중 없이 설치하는 방법.
4. 화물 바지선 위에 해상 플랫폼을 탑재한 뒤 이를 해상 하부지지 구조물인 자킷 위에 설치함에 있어서,

   계류 및 팬더링 시스템(9) 등을 통하여 정해진 위치가 유지되는 화물 바지선(2)의 상단에 해상 플랫폼(1)을 탑재한 뒤 이 화물 바지선(2)을 하부지지 구조물인 자킷(3) 위에 위치하는 단계와, 갑판 다리(4)에 연결된 유압 실린더(10)가 하강하여 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6)가 접촉하는 단계와, 화물 바지선(2)의 수위가 최고에 도달되어 순간 속도가 "0"이 될 때 유압 밸브(13)를 잠그고 갑판 다리의 하단 연결부(5)와 자킷 파일의 상단 연결부(6)를 충격없이 연결하는 단계와, 화물 바지선(2)이 기존보다 높은 수위에 도달하면 일방향 밸브에 의해 유압 실린더(10)가 추가로 하강하는 단계와, 이 연결부(5,6)에 화물 바지선(2)의 회전 운동에 의한 하중이 집중되지 않게 유압 실린더(10)를 유압 파이프 또는 유압 케이블(15)로 연결하여 하중이 동일하게 분산되도록 하는 단계와, 이후 화물 바지선(2)을 밸러스팅 하여 흘수를 증가시켜서 해상 플랫폼의 하중을 하부지지 구조물인 자킷(3)에 전달하므로 설치가 완료되는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상의 하부 구조물 위에 해상 플랫폼을 충격 및 집중 하중 없이 설치하는 방법.