KR20150012437A - 보강구조를 가지는 해양 구조물 - Google Patents

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전석희
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Abstract

본 발명은 보강구조를 가지는 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 한정된 데크박스 대신 메인데크의 공간을 늘릴 수 있도록 함으로써 많은 장비를 메인데크 상에 배치할 수 있도록 하고, 이로 인해 작업자의 접근성 및 근로 환경을 개선할 수 있으며, 데크박스를 철판 구조에서 트러스 구조로 대체함으로써 중량 저감에 기여할 수 있고, 이로 인해 구조 전체의 VCG(Vertical Center of Gravity)를 낮출 수 있으며, 컬럼 구조를 트러스 구조로 대체하여 해양파가 구조에 미치는 영향인 파랑 하중 및 드래그 포스(drag force)를 줄일 수 있고, 트러스 구조의 추가에 의해 구조에 가해지는 하중을 분산시키도록 하여 컬럼의 크기를 상대적으로 줄일 수 있으며, 메인데크 하부의 트러스 구조를 배관 등을 배치하는데 활용할 수 있는 보강구조를 가지는 해양 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물은 부력을 형성하는 폰툰; 상기 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼; 상기 컬럼 상에 설치되는 메인데크; 상기 메인데크를 지지하도록 상기 컬럼의 상부에 수평되게 설치되는 수평트러스; 및 상기 폰툰에 고정되어 상기 수평트러스를 지지하도록 수직되게 설치되는 수직트러스를 포함한다.

Description

보강구조를 가지는 해양 구조물{Offshore structure with reinforced structure}
본 발명은 보강구조를 가지는 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 우수한 강도를 가지며, 구조물의 처짐을 방지할 수 있도록 구성된 보강구조를 가지는 해양 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 해양 구조물 중에서 반잠수식 시추선(semi-submersible drilling rig)은 해저에 매장된 원유와 가스를 시추하는 설비로서, 부력을 형성하는 폰툰(pontoon)과, 폰툰의 상부에 설치됨과 아울러 중앙부에 시추 작업이 가능하도록 문풀(moonpool)이 형성되는 메인데크(main deck)과, 푼툰과 메인데크를 연결하는 다수의 컬럼(column)을 포함하고, 문풀의 상부에 데릭(derrick)이 설치된다.
이와 같은 종래의 반잠수식 시추선은 모든 장비들이 탑재된 상태에서 안정적으로 부유하도록 설계되어야 하는데, 이를 위해 한국공개특허 제10-2013-0051259호의 반잠수식 시추선이 출원된 바 있다. 이는 폰툰, 상부 갑판, 컬럼, 데릭 및 상부 갑판에 마련되는 거주구를 구비하는 반잠수식 시추선에 있어서, 상부 갑판의 하부에 형성되고 내부에 엔진이 설치되는 제 1 및 제 2 엔진룸, 상기 제 1 엔진룸과 상부 갑판의 하부 일측단 사이에 수평 방향으로 형성되는 제 1 파이프 통로, 상기 제 2 엔진룸과 상부 갑판의 하부 타측단 사이에 수평 방향으로 형성되는 제 2 파이프 통로 및 상기 제 1 및 제 2 파이프 통로에 설치되는 다수의 배기가스 파이프를 포함한다.
그러나, 이와 같은 종래의 반잠수식 시추선은 배기가스 파이프의 설치 구조를 변경하여 중력의 수직 중심을 낮추도록 하여 안정성을 제공하나, 이러한 구조물의 배치 변경만으로는 구조적인 안정성을 향상시키는데 한계가 있다.
특히, 반잠수식 시추선은 특성상 기동성을 중시하기 때문에, 파도에 대한 저항이 적은 쌍동형 폰툰(twin pontoon) 타입의 구조를 가진다. 그러나 쌍동형 폰툰 타입의 반잠수식 시추선은 오히려 구조적으로 취약하여, 구조적인 보강이 더욱 필요하다. 또한 폰툰이 수평방향으로 움직이는 거동, 즉 스플릿(split) 현상에 대해서 취약하기 때문에 이를 지지하기 위한 보강 구조가 필요하게 되었다.
나아가, 종래의 반잠수식 시추선은 데크박스가 철판으로 이루어짐으로써 한정된 공간상의 제약으로 인해, 장비 및 의장품의 배치에 어려움이 따르고, 데크박스와 함께 컬럼이 철판으로 구성됨으로써 구조 중량이 커지게 되고, 용접량이 많아 제작 시간과 비용이 많이 소요되며, 특히 철판으로 구성된 컬럼의 구조가 커질 수 밖에 없으며, 해수면과의 접촉면이 넓어 해양파에 의한 저항 및 영향을 크게 받게 되는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 보강 구조의 필요성은 예로 든 반잠수식 시추선 뿐만 아니라, 메인데크와 같은 상부구조물을 지지하기 위하여 컬럼을 가지는 모든 해양 구조물에 마찬가지로 적용된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한정된 데크박스 대신 메인데크의 공간을 늘리도록 함으로써 많은 장비를 메인데크 상에 배치할 수 있고, 중량 저감에 기여하여 구조 전체의 VCG(Vertical Center of Gravity)를 낮추며, 해양파가 구조에 미치는 영향인 파랑 하중 및 드래그 포스(drag force)를 줄이고, 컬럼의 크기를 상대적으로 줄이도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 구조물에 있어서, 부력을 형성하는 폰툰; 상기 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼; 상기 컬럼 상에 설치되는 메인데크; 상기 메인데크를 지지하도록 상기 컬럼의 상부에 수평되게 설치되는 수평트러스; 및 상기 폰툰에 고정되어 상기 수평트러스를 지지하도록 수직되게 설치되는 수직트러스를 포함하는 보강구조를 가지는 해양 구조물이 제공된다.
상기 수평트러스는 상기 컬럼이 모서리에 각각 위치하는 사각형태로 배열될 수 있다.
상기 수직트러스는 상기 수평트러스에 상응하도록 중심부가 개방되는 사각형태를 가지는 폰툰의 각 변에 해당하는 부분으로부터 수직되게 설치되어 상기 수평트러스 각각을 지지할 수 있다.
상기 폰툰에 고정되어 상기 메인데크를 지지하도록 경사지게 설치되는 경사트러스를 더 포함할 수 있다.
상기 경사트러스는 상기 메인데크에 형성되는 문풀을 중심으로 전후 및 좌우로 각각 배치되도록 설치될 수 있다.
상기 해양 구조물은 반잠수식 구조물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해양 구조물에 있어서, 부력을 형성하는 폰툰; 상기 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼; 및 상기 컬럼 상에 설치되는 메인데크를 포함하고, 상기 메인데크의 하면을 지지하는 수평트러스가 상기 폰툰에 고정되는 수직트러스에 의해 지지되는 보강구조를 가지는 해양 구조물이 제공된다.
본 발명에 따르면, 한정된 데크박스 대신 메인데크의 공간을 늘릴 수 있도록 함으로써 많은 장비를 메인데크 상에 배치할 수 있도록 하고, 이로 인해 작업자의 접근성 및 근로 환경을 개선할 수 있으며, 데크박스를 철판 구조에서 트러스 구조로 대체함으로써 중량 저감에 기여할 수 있고, 이로 인해 구조 전체의 VCG(Vertical Center of Gravity)를 낮출 수 있으며, 컬럼 구조를 트러스 구조로 대체하여 해양파가 구조에 미치는 영향인 파랑 하중 및 드래그 포스(drag force)를 줄일 수 있고, 트러스 구조의 추가에 의해 구조에 가해지는 하중을 분산시키도록 하여 컬럼의 크기를 상대적으로 줄일 수 있으며, 메인데크 하부의 트러스 구조를 배관 등을 배치하는데 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 측면도.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100)은 상부구조물을 지지하도록 상하 방향으로 설치되되, 2차원적으로 다수로 배열되는 컬럼(110)을 포함하고, 컬럼(110)들이 수평의 X형 브레이스(120)와 수평의 I형 브레이스(130)에 의해 X자 형태와 I자 형태로 각각 연결된다. 여기서, 상부구조물은 예컨대 메인데크(main deck) 뿐만 아니라 데릭(derrick)을 포함하여 메인데크 상측에 설치되는 구조물일 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시에에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100)은 후술하게 될 폰툰(pontoon)을 가지는 반잠수식 구조물일 수 있고, 나아가서, 쌍동형 푼툰 타입의 반잠수식 시추선일 수 있으며, 이외에도 다양한 형태와 개수의 폰툰을 가지는 구조물일 수 있는데, 이는 이후의 제 2 내지 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물에 모두 적용된다.
컬럼(110)은 배수량 확보, 밸러스트 조절, 그리고 상부구조물의 지지 및 장비의 설치 공간을 제공하며, 다수로 이루어지고, 상부구조물을 지지하도록 상하 방향으로 설치되되, 예컨대 폰툰(140) 상에 수직되게 설치될 수 있고, 상부구조물에 대하여 2차원적으로 배열된다. 예컨대, 컬럼(110)은 상부구조물, 예컨대 메인데크의 하면을 기준으로 전후 및 좌우로 2차원적으로 배열될 수 있다.
X형 브레이스(120)는 다수의 컬럼(110), 예컨대 4개의 컬럼(110)을 수평되게 X자 형태로 서로 연결시키고, 이를 위해 한 쌍의 컬럼(110)을 서로 연결시키는 2개의 브레이스(121)로 이루어질 수 있다. 이때 브레이스(121)는 서로 X자로 교차하게 된다. 또한 X형 브레이스(120)는 컬럼(110)의 하부에 배치될 수 있다.
I형 브레이스(130)는 X형 브레이스(120)에 연결되는 컬럼(110) 중에서 마주보는 컬럼(110)을 서로 연결시키며, 구조물의 충돌 또는 낙하 등에 대비하도록 할 수 있다. 이러한 I형 브레이스(130)는 X형 브레이스(120)와 함께 IX형 브레이스를 이루게 된다.
폰툰(140)은 배수량 확보, 밸러스트 조절, 그리고 컬럼(110) 및 트러스 구조의 하부를 지지하며, 다수, 예컨대 2개로 이루어질 수 있고, 각각의 상면에 다수의 컬럼(110)이 수직되게 설치되고, 해양 구조물(100)이 부유하도록 부력을 형성한다.
본 실시예에서처럼 폰툰(140)이 다수로 이루어질 경우, X형 브레이스(120)는 폰툰(140) 각각에 설치되는 컬럼(110)들을 서로 연결시킬 수 있다. 또한 I형 브레이스(130)는 폰툰(140) 각각에 설치되는 컬럼(110)을 서로 연결시킬 수 있다.
본 실시예에서, 컬럼(110)은 6개가 2열을 이루도록 마련될 수 있고, X자 브레이스(120)에 의해 4개씩 연결되되, 각 열의 중간에 위치하는 컬럼(110)이 X자 브레이스(120) 각각에 중첩적으로 연결될 수 있으며, 각 열의 끝단에 위치하는 컬럼(110)이 I형 브레이스(130)로 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(200)은 제 1 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100)과 마찬가지로 컬럼(210), X형 브레이스(220), I형 브레이스(230) 및 폰툰(240)을 포함하는데, 이들은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100)에서 상세히 설명하였으므로 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
본 실시예에서 컬럼(210)은 8개가 2열을 이루도록 마련될 수 있고, X자 브레이스(220)에 의해 4개씩 독립되도록 연결될 수 있며, 각 열의 끝단에 위치하는 컬럼(210)이 I형 브레이스(230)로 연결될 수 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100)은 다수의 컬럼(110,210)이 상방으로 연장되도록 설치됨과 아울러 부력을 형성하는 폰툰(140,240)과 함께, 컬럼(110,210) 상에 설치되는 메인데크와, 메인데크를 지지하도록 컬럼(110,210)의 상부에 수평되게 설치되는 수평트러스와, 폰툰(140,240)에 고정되어 수평트러스를 지지하도록 설치되는 아치형태의 아치트러스를 더 포함할 수 있다.
나아가서, 수평트러스의 하중을 아치트러스에 전달하도록 아치트러스와 수평트러스를 연결하는 지지부재를 더 포함할 수 있는데, 이러한 구성요소들, 특히 메인데크, 수평트러스, 아치트러스 및 지지부재에 대해서는 후술하게 될 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(300; 도 3 내지 도 5)에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
이와 같은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100,200)에 의하면, X형 브레이스(120,220)와 I형 브레이스(130,230)에 의해 강도면에서 우수하다.
특히, X형 브레이스(120,220)가 6개 또는 8개의 컬럼(110,210)에 의해 지지됨으로써 파랑 하중에 의해 유발되는 좌현과 우현의 폰툰(140,240)의 동적 거동을 효과적으로 제어하게 된다. 또한, 컬럼(110,210) 중에서 중간에 위치하는 컬럼(110,210)은 상측의 구조물, 예컨대 상부 데크박스의 수직 처짐을 저감시키는데 큰 역할을 하게 된다.
X형 브레이스(120,220)는 컬럼(110,210)의 하부에 배치되는 경우, 해양 구조물(100,200)의 이동 속도 저하를 최소화하도록 하며, I형 브레이스(130,230)는 충돌이나 낙하 등의 예기치 않은 사고 하중에 대비해서 구조적 잉여(structural redundancy)용으로 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도, 평면도, 그리고 측면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(300)은 부력을 형성하는 폰툰(310)과, 폰툰(310)에 다수로 설치되는 설치되는 컬럼(320)과, 컬럼(320)에 설치되는 메인데크(330)를 포함하고, 컬럼(320)에 설치되는 수평트러스(340)에 메인데크(330)가 지지되고, 폰툰(310)에 설치되는 아치트러스(350)에 수평트러스(340)가 지지된다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(300)은 단독으로 구성되거나, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(100,200; 도 1 및 도 2에 도시)에 병합적으로 구성될 수 있는데, 병합적으로 구성될 경우 서로 동일한 명칭을 가지는 구성은 동일한 구성으로 본다.
폰툰(310)은 부력을 형성하도록 하며, 배수량 확보, 밸러스트 조절, 그리고 컬럼 및 트러스 구조의 하부를 지지하고, 상부에 컬럼(320)이 설치되며, 본 실시예에서처럼 한 쌍으로 이루어짐으로써 나란하도록 배치될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 폰툰(310)은 수평되게 설치되는 수평브레이스(380)에 의해 서로 연결될 수 있다.
수평브레이스(380)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 폰툰(310)의 양측이 서로 연결되도록 다수, 예컨대 2개로 이루어질 수 있고, 파랑 하중뿐만 아니라 상부의 하중이 아치트러스(350)를 통해서 폰툰(310)의 폭방향으로 전달됨으로써 폰툰(310)간 거리가 벌어지는 구조 거동을 방지하여, 폰툰(310)과 폰툰(310) 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 한다.
이러한 수평브레이스(380)의 개수는 구조해석에 따라 결정될 수 있으며, 구조해석에 의해 충분한 강도와 강성을 지닌 구조 및 재질로 이루어질 수 있다.
컬럼(320)은 배수량 확보, 밸러스트 조절, 그리고 상부구조물의 지지 및 장비 설치공간을 제공하며, 다수, 예컨대 본 실시예에서처럼 4개로 이루어져서 폰툰(310)으로부터 상방으로 연장되도록 설치된다.
메인데크(330)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 컬럼(320) 상에 설치되는데, 상측으로 데릭(derrick; 370)이 위치할 수 있고, 그 밖에 거주구 등의 각종 시설물이나 장비 또는 자재가 설치될 수 있으며, 작업공간을 제공할 수 있고, 상측에 위치하는 구조물을 지지할 수 있다.
수평트러스(340)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인데크(330)를 지지하도록 컬럼(320)의 상부에 수평되게 설치되어, 메인데크(330)가 상부에 배치된 장비의 영향으로 처짐이 발생하는 것을 방지하도록 하며, 해양 구조물(300)이 반잠수식 FPU(Floating-Point Unit)인 경우 전선 구조강도를 가지도록 한다.
또한, 수평트러스(340)는 본 실시예에서처럼 폰툰(310)이 다수, 예컨대 한 쌍으로 이루어지는 경우, 아치트러스(350)에 지지되는 부분에 대한 구조적인 안정성을 위하여, 폰툰(310)의 양측에 각각 설치되는 컬럼(320)의 상부를 연결하도록 수평되게 설치되는 한 쌍의 제 1 트러스(341)와, 제 1 트러스(341)를 서로 연결시키도록 수평되게 설치되고, 아치트러스(350) 상에 지지되는 제 2 트러스(342)를 포함할 수 있다.
아치트러스(350)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 폰툰(310)에 고정되어 상방으로 볼록한 아치 형태를 가짐으로써 수평트러스(340)를 지지하도록 설치되는데, 본 실시예에서처럼 한 쌍으로 이루어진 폰툰(310) 각각에 하단이 고정되어 폰툰(310) 사이를 가로 지르도록 설치될 수 있으며, 하단이 폰툰(310)에 마련된 콘크리트 구조물에 볼트와 너트 등의 체결부재를 사용하여 고정될 수 있다.
이러한 아치트러스(350)는 메인데크(330)가 상부에 배치된 장비의 영향으로 처짐이 발생하는 것을 방지하도록 하고, 메인데크(330)의 하중을 분산하여 폰툰(310)에 전달하도록 한다.
또한, 아치트러스(350)는 메인데크(330)에 위치하는 데릭(370)의 하중을 지지하도록 데릭(370)의 하부에 연결될 수 있다. 이를 위해 아치트러스(350)는 메인데크(330)의 문풀을 통해서 데릭(370)과 연결되기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 중심부에 개구를 포함하는 연결부(351)가 마련될 수 있다. 이때, 연결부(351)는 볼팅이나 용접, 그 밖에 다양한 방식에 의해 데릭(370)의 하부에 연결될 수 있다.
수평트러스(340)와 아치트러스(350)는 그 형태를 달리할 뿐, 나란하게 다수로 배열되는 길이부재에 길이방향을 따라 경사부재가 경사지도록 볼트와 너트에 의해 다수로 연결됨으로써, 트러스 구조를 이루게 된다.
수평트러스(340)의 하중을 아치트러스(350)에 전달하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지부재(360)가 마련될 수 있다. 지지부재(360)는 수평트러스(340)의 변형을 방지하도록 하며, 이를 위해 아치트러스(350)와 수평트러스(340)를 연결하도록 수직되게 설치될 수 있고, 아치트러스(350)의 중심부를 기준으로 양측에 각각 위치하도록 다수로 설치될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(300)에 의하면, 아치트러스(350)에 의한 지지구조를 가짐으로써 메인데크(330)로부터 전달되는 수직하중에 대한 저항이 뛰어나고, 이러한 수직저항을 분산시켜서 폰툰(310)에 효과적으로 전달하도록 하며, 수평브레이스(380)에 의해, 파랑 하중 및 메인데크(330) 상부로부터 전달되는 하중이 폰툰(310)과 폰툰(310) 사이를 벌어지게 하는 것을 방지할 수 있다.
메인데크(330)가 많은 장비의 배치를 위해 넓은 공간을 제공하게 됨으로서 컬럼(320) 사이의 스팬(span)이 증가하더라도, 아치트러스(350)에 의한 수직방향의 처짐을 방지할 수 있다. 특히, 드릴 플로어(drill floor)로부터 전달되는 큰 수직하중에 의해 메인데크(330)에 상당히 큰 하중이 인가되더라도, 이로 인한 처짐을 아치트러스(350)에 의해 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
데크박스 내부의 장비를 메인데크(330) 상으로 이동하여 작업시, 하부의 아치트러스(350) 지지 구조에 의해 공간에 대한 제약을 적게 받으며, 작업자가 메인데크(330) 상에서 이동할 수 있기 때문에 신속한 접근이 가능하다.
아치트러스(350)와 데릭(370)을 일치시킴으로써, 데릭(370)으로부터 전달되는 하중이 메인데크(330)를 피해서 아치트러스(350)에 전달되도록 하여 메인데크(330)의 처짐을 줄이도록 하고, 기존의 데크박스를 트러스구조로 대체함으로써 중량저감에 기여하며, 궁극적으로 VCG(Vertical Center of Gravity)를 줄일 수 있도록 한다. 또한, 메인데크(330) 하부의 수평트러스(340) 등을 이용하여 배관 등을 배치하는데 활용할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도, 평면도, 그리고 측면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(400)은 부력을 형성하는 폰툰(410)과, 폰툰(410)으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼(420)과, 컬럼(420) 상에 설치되는 메인데크(430)를 포함하고, 메인데크(430)의 하면을 지지하는 수평트러스(440)가 폰툰(410)에 고정되는 수직트러스(450)에 의해 지지될 수 있다.
폰툰(410)은 부력을 형성하도록 하는데, 일례로 중심부가 개방되는 사각형태를 가질 수 있으며, 배수량 확보, 밸러스트 조절, 그리고 컬럼 및 트러스 구조의 하부를 지지한다.
컬럼(420)은 폰툰(410)으로부터 상방으로 연장되도록 다수, 예컨대 4개가 설치될 수 있으며, 배수량 확보, 밸러스트 조절, 상부 구조물의 지지 및 장비 설치 공간을 제공한다.
메인데크(430)는 상부 구조물로서 컬럼(420) 상에 설치되고, 상측으로 데릭(derrick; 460)이 위치할 수 있고, 그 밖에 거주구 등의 각종 시설물이나 장비 또는 자재가 설치될 수 있으며, 작업공간을 제공할 수 있고, 상측에 위치하는 구조물을 지지할 수 있다.
수평트러스(440)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 메인데크(430)를 지지하도록 컬럼(420)의 상부에 수평되게 설치되고, 본 실시예에서처럼 폰툰(410)의 형태에 상응하도록 컬럼(420)이 모서리에 각각 위치하는 사각형태로 배열될 수 있다.
즉, 수평트러스(440)는 4개로 이루어져서 4개의 컬럼(420)을 서로 연결시킴으로써 사각형태를 가질 수 있다. 따라서 수평트러스(440)는 수직트러스(450)와 함께 메인데크(430)가 상부에 배치된 장비의 영향으로 발생되는 처짐을 방지하도록 하고, 해양 구조물(400)이 반잠수식 FPU(Floating-Point Unit)인 경우 전선 구도 강도를 가지도록 한다.
수직트러스(450)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 폰툰(410)에 고정되어 수평트러스(440)를 지지하도록, 수평트러스(440)의 하면에 고정됨으로써 수직되게 설치될 수 있다.
또한, 수직트러스(450)는 수평트러스(440)에 상응하도록 중심부가 개방되는 사각형태를 가지는 폰툰(410)의 각 변(411; 도 7에 도시)에 해당하는 부분으로부터 수직되게 설치되어 수평트러스(440) 각각을 지지할 수 있다. 이때, 수직트러스(450)는 폰툰(410)의 변(411) 중에서 장변에 다수로 설치될 수 있다.
수평트러스(440) 및 수직트러스(450)는 나란하게 다수로 배열되는 길이부재에 길이방향을 따라 경사부재가 경사지도록 볼트와 너트에 의해 다수로 연결됨으로써, 트러스 구조를 이루게 된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물을 도시한 정면도 및 평면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(500)은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(400; 도 6 내지 도 8)과 마찬가지로 폰툰(510), 컬럼(미도시), 메인데크(530), 수평트러스(540), 그리고 수직트러스(550)를 포함하는데, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(400)과 동일하나, 경사트러스(570)를 더 포함하는 점에서 차이를 가진다.
경사트러스(570)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 폰툰(510)에 하단이 고정되어 메인데크(530)를 지지하도록 경사지게 상방으로 연장되도록 설치된다. 또한, 경사트러스(570)는 메인데크(530)에 형성되는 문풀(531; 도 10에 도시)을 중심으로 전후 및 좌우로 각각 배치되도록 설치될 수 있다.
따라서, 경사트러스(570)는 폰툰(510)의 각 변(511)에 단일 또는 다수로 하단이 고정됨으로써 상단이 메인데크(530)를 지지하도록 메인데크(530) 하면에 고정될 수 있다.
경사트러스(570)는 나란하게 다수로 배열되는 길이부재에 길이방향을 따라 경사부재가 경사지도록 볼트와 너트에 의해 다수로 연결됨으로써 트러스 구조를 이루게 되며, 상단이 메인데크(530)를 지지하도록 고정될 수 있다. 이와 달리, 별도의 부재, 예컨대 메인데크(530) 하면에 설치되는 수평의 트러스부재를 각각의 상단이 지지하도록 설치될 수도 있다.
본 발명의 제 4 및 제 5 실시예에 따른 보강구조를 가지는 해양 구조물(400,500)에 의하면, 데크박스 내부의 장비를 메인데크(430,530) 상으로 이동하여 작업시, 하부의 수평트러스(440,540) 및 수직트러스(450,550) 지지 구조에 의해 공간에 대한 제약을 적게 받으며, 작업자가 메인데크(430,530) 상에서 이동할 수 있기 때문에 신속한 접근이 가능하다. 또한, 데크박스 구조를 트러스 구조로 대체함으로써 중량 저감에 기여하고, 궁극적으로 전체 VCG(Vertical Center of Gravity)를 줄일 수 있다.
메인데크(430,530)에 많은 장비의 배치로 인해, 메인데크(430,530)가 넓은 공간을 제공함으로써 컬럼(420) 사이의 스팬(span)이 증가하더라도, 수평트러스(440,540)와 수직트러스(450,550), 나아가서 경사트러스(570)에 의해서 메인데크(430,530)의 수직방향 처짐을 방지할 수 있다.
특히, 드릴 플로어(drill floor)로부터 전달되는 큰 수직하중에 의해 메인데크(430,530)에 상당히 큰 하중이 인가되더라도, 이로 인한 처짐을 수평트러스(440,540)와 수직트러스(450,550), 나아가서 경사트러스(570)에 의해 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
수직트러스(450,550)를 컬럼(420) 사이에 배치함으로써 컬럼(420)의 크기를 줄일 수 있고, 중량 및 컬럼(420)에 작용하는 드래그 포스(drag force)를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 메인데크(430,530) 하부의 수평트러스(440,540) 등이 배관 등을 배치하는데 활용될 수 있다.
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.
110,210 : 컬럼 120,220 : X형 브레이스
121 : 브레이스 130,230 : I형 브레이스
140,240 : 폰툰 310 : 폰툰
320 : 컬럼 330 : 메인데크
340 : 수평트러스 341 : 제 1 트러스
342 : 제 2 트러스 350 : 아치트러스
351 : 연결부 360 : 지지부재
370 : 데릭 380 : 수평브레이스
410 : 폰툰 411 : 변
420 : 컬럼 430 : 메인데크
440 : 수평트러스 450 : 수직트러스
460 : 데릭 510 : 폰툰
511 : 변 530 : 메인데크
531 : 문풀 540 : 수평트러스
550 : 수직트러스 570 : 경사트러스

Claims (8)

  1. 해양 구조물에 있어서,
    부력을 형성하는 폰툰;
    상기 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼;
    상기 컬럼 상에 설치되는 메인데크;
    상기 메인데크를 지지하도록 상기 컬럼의 상부에 수평되게 설치되는 수평트러스; 및
    상기 폰툰에 고정되어 상기 수평트러스를 지지하도록 수직되게 설치되는 수직트러스를 포함하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평트러스는 상기 컬럼이 모서리에 각각 위치하는 사각형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직트러스는 상기 수평트러스에 상응하도록 중심부가 개방되는 사각형태를 가지는 폰툰의 각 변에 해당하는 부분으로부터 수직되게 설치되어 상기 수평트러스 각각을 지지하는 것을 특징으로 하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폰툰에 고정되어 상기 메인데크를 지지하도록 경사지게 설치되는 경사트러스를 더 포함하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 경사트러스는 상기 메인데크에 형성되는 문풀을 중심으로 전후 및 좌우로 각각 배치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사트러스는 상기 메인데크에 형성되는 문풀을 중심으로 전후 및 좌우로 각각 배치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해양 구조물은 반잠수식 구조물을 포함하는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
  8. 해양 구조물에 있어서,
    부력을 형성하는 폰툰;
    상기 폰툰으로부터 상방으로 연장되도록 다수로 설치되는 컬럼; 및
    상기 컬럼 상에 설치되는 메인데크를 포함하고,
    상기 메인데크의 하면을 지지하는 수평트러스가 상기 폰툰에 고정되는 수직트러스에 의해 지지되는 보강구조를 가지는 해양 구조물.
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