KR20160051282A - 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 선체 위치 제어를 자동 또는 수동으로 제어하기 위한 제반 지령신호와 데이터를 제공하는 지령부와; 상기 지령부의 지령신호에 따라 선체를 자동으로 위치 제어하는 경우에 선체의 이동 방향을 결정하여 해당 결정된 이동 방향 정보를 방향 제어부에 인가하는 방향 결정부와; 상기 방향 결정부로부터 인가되는 이동 방향 정보에 의거하여 스러스터를 자동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 방향 제어부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제1 속도 가변 구동부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제2 속도 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용하지 않고서도 선체를 특정 위치에 고정되도록 위치시킬 수 있으므로 선체의 위치를 경제성 있게 조정하게 된다.
본 발명은 선체 위치 제어를 자동 또는 수동으로 제어하기 위한 제반 지령신호와 데이터를 제공하는 지령부와; 상기 지령부의 지령신호에 따라 선체를 자동으로 위치 제어하는 경우에 선체의 이동 방향을 결정하여 해당 결정된 이동 방향 정보를 방향 제어부에 인가하는 방향 결정부와; 상기 방향 결정부로부터 인가되는 이동 방향 정보에 의거하여 스러스터를 자동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 방향 제어부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제1 속도 가변 구동부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제2 속도 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용하지 않고서도 선체를 특정 위치에 고정되도록 위치시킬 수 있으므로 선체의 위치를 경제성 있게 조정하게 된다.
Description
본 발명은 해상에서 LNG(액화천연가스)를 생산, 저장 및 하역하는 부유식 해양 플랜트에 관한 것으로, 특히 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 기존의 터렛(Turret)을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용함이 없이도 선체의 위치를 경제성 있게 조정하도록 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 및 FLNG(Floating Liquefaction Natural Gas) 등과 같은 부유식 해양 플랜트는 해상에 부유 된 상태로 해저에 매장되어 있는 천연가스를 채굴하여 LNG를 생산, 저장 및 하역하는 해상 설비로서 이용된다.
이와 같은 부유식 해양 플랜트는 제반설비를 해상에 부유시킴과 아울러 LNG를 저장하는 기능을 하는 하부설비(선체, Hull)와, LNG를 전처리, 액화 및 하역하는 상부설비(Topside)로 구성된다.
부유식 해양 플랜트에서는 자체에서 생산하여 저장하고 있는 LNG를 사용처로 이송하는 경우, 도 1에 예시된 바와 같이, 부유식 해양 플랜트(10)에 LNG 선박(15)을 접안하고, 부유식 해양 플랜트(10)에 저장되어 있는 LNG를 해당 LNG 선박(15)에 하역함으로써, 해당 LNG 선박(15)에 의해 LNG를 사용처로 이송한다.
이처럼, 부유식 해양 플랜트(10)에 LNG 선박(15)을 접안시켜 LNG 선박(15)에 LNG를 하역하는 경우, 앵커 체인(12)에 의해 해저의 일정한 위치에 고정 계류되어서 해저의 광구플랫폼으로부터 채취되어 이송되는 천연가스를 수집하는 기능을 하는 터렛(turret)(11)을 중심으로 부유식 해양 플랜트(10)의 위치를 좌, 우 방향으로 조정하여서 부유식 해양 플랜트(10)를 특정 위치에 고정되도록 조정하여 LNG 선박(15)과의 간격을 규정치 이내로 유지되도록 부유식 해양 플랜트(10)의 위치를 조정할 필요가 있다.
이와 같이 종래에는 부유식 해양 플랜트(10)의 선체 위치를 조정하는 경우에 터렛 시스템을 이용하였다. 해당 터렛 시스템은 계류라인에 연결되어 회전하지 않는 고정된 원통형 강 구조물인 터렛을 구비하되, 부유식 해양 플랜트(10)의 선체를 베어링 시스템과 회전 이음장치로 해당 고정된 원통형 강 구조물인 터렛에 결합하여서, 부유식 해양 플랜트(10)의 선체가 선미 측의 추진력과 조타에 의해 터렛 주위를 자유롭게 회전하여 위치 조정하면서도 해저 채굴한 유체의 흐름을 원활하게 해줌으로써, 도 2에 예시된 바와 같이 부유식 해양 플랜트(10)가 해상에서 터렛(11)을 중심으로 회전하여 위치 조정할 수 있도록 도와준다.
상술한 바와 같이, 종래의 부유식 해양 플랜트(10)에서는 선체를 특정 위치에 고정되도록 위치 조정하는 경우에 터렛 시스템을 적용하였는데, 해당 터렛 시스템은 터렛(11)을 중심으로 선체를 회전시키기 위한 기계적 구조가 매우 복잡하므로 터렛 시스템의 설계 및 설치에 많은 비용이 소요되어 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터(Thruster)에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛(Turret)을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용함이 없이도 선체의 위치를 경제성 있게 조정하도록 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체 위치 제어를 자동 또는 수동으로 제어하기 위한 제반 지령신호와 데이터를 제공하는 지령부와; 상기 지령부의 지령신호에 따라 선체를 자동으로 위치 제어하는 경우에 선체의 이동 방향을 결정하여 해당 결정된 이동 방향 정보를 방향 제어부에 인가하는 방향 결정부와; 상기 방향 결정부로부터 인가되는 이동 방향 정보에 의거하여 스러스터를 자동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 방향 제어부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제1 속도 가변 구동부와; 상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제2 속도 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 지령부는, 선체 위치 제어를 자동으로 수행하는 경우의 선체 이동 가능 범위 데이터를 상기 방향 결정부에 제공하는 위치 제어 단말과; 선체 위치 제어를 수동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스러스터 제어 단말을 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 방위 정보를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 자이로 컴퍼스와; 바람의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 바람센서와; 해류의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 해류센서와; 인공위성으로부터의 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하여 획득한 위치 정보를 방향 결정부에 제공하는 GPS신호 수신부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 방향 결정부는 자이로 컴퍼스로부터의 방위 정보와 GPS신호 수신부로부터의 GPS 신호에 의거하여 선체의 현재 위치를 파악하고, 바람센서로부터의 바람 방향 및 속도 정보와 해류센서로부터의 해류 방향 및 속도 정보를 반영하여 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시키기 위한 선체 이동 방향을 결정한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 방향 결정부는 지령부로부터 인가된 선체 이동 가능 범위 데이터를 참조하여 해당 선체 이동 가능 범위 내에서 선체를 이동하도록 선체 이동 방향을 결정한다.
아울러, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받지 않았으면 상기 방향 제어부로부터 인가되는 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 전달하거나 상기 스러스터 제어 단말로부터 인가되는 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 전달하며, 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받았으면 사용자의 수동 조작에 따라 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 인가하는 제1 로컬 스러스터 제어부와; 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받지 않았으면 상기 방향 제어부로부터 인가되는 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 전달하거나 상기 스러스터 제어 단말로부터 인가되는 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 전달하며, 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받았으면 사용자의 수동 조작에 따라 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 인가하는 제2 로컬 스러스터 제어부를 더 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 제1 및 제2 로컬 스러스터 제어부는 고정형 스러스터 및 가변형 스러스터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터를 수집하여 방향 제어부에 인가하고, 제1 및 제2 속도 가변 구동부는 고정형 스러스터 및 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 제어부에 인가한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 방향 제어부는 제1 및 제2 로컬 스러스터 제어부로부터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터와, 제1 및 제2 속도 가변 구동부로부터의 모터 구동 상태 데이터를 수집하여 감시통제부에 제공하여서, 감시통제부로 하여금 고정형 스러스터, 가변형 스러스터 및 스러스터 구동용 모터의 구동 상태를 감시케 한다.
그리고, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 제1 및 제2 속도 가변 구동부는 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 결정부에 인가하여서, 방향 결정부로 하여금 스러스터 구동 모터의 구동상태를 반영하여서 선체 방향을 결정케 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 감시통제부는, 방향제어부로부터 인가되는 선체 위치 제어 상황에 관한 제반 데이터를 인가받아서 선체 위치 제어 시스템의 제반 구동 상황을 감시 및 통제하는 통합제어단말과; 선체 위치 제어에 관련된 제반 데이터를 백업 저장하고 사용자 요청에 따라 지령부의 선체 위치 수동 제어 기능을 대신하여 수행하는 백업용 스러스터 제어단말을 포함한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 가변형 스러스터는, 선수 및 선미 측에 설치되어 있되, 덕트의 내부에 프로펠러를 구비함과 아울러 지지대를 통해 선체 바닥에 결합되고, 모터를 구동하여 지지대를 회전시켜 덕트와 프로펠러를 대응되는 각도로 선체 좌우 방향으로 조절하여 추진방향을 조정하고서, 지지대 내부에 구비된 구동축을 모터에 의해 구동시켜 프로펠러를 회전하여 전,후 방향으로의 추진력을 발생하도록 구성된다.
아울러, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템에 의하면, 상기 고정형 스러스터는, 선수 및 선미 측에 설치되어 있되, 터널 형태로 이루어진 덕트의 양단에 프로펠러를 구비함과 아울러 덕트의 상단 면을 선체의 바닥에 접촉시켜 고정하고 모터에 의해 구동축을 구동하여 상기 프로펠러를 회전하여 선체 측방으로의 추진력을 발생하도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용함이 없이도 선체의 위치를 경제성 있게 조정하게 된다.
도 1은 종래 부유식 해양 플랜트의 운용을 예시한 사시도이다.
도 2는 종래 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 조정을 예시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 조정을 위한 스러스터의 설치를 예시한 저면도이다.
도 4는 본 발명에 적용된 가변형 스러스터와 고정형 스러스터의 설치를 예시한 측면도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 가변형 스러스터를 예시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 적용된 고정형 스러스터를 예시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 예시한 블럭도이다.
도 2는 종래 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 조정을 예시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 조정을 위한 스러스터의 설치를 예시한 저면도이다.
도 4는 본 발명에 적용된 가변형 스러스터와 고정형 스러스터의 설치를 예시한 측면도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 가변형 스러스터를 예시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 적용된 고정형 스러스터를 예시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템을 예시한 블럭도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명은 부유식 해양 플랜트 구조물의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용함이 없이도 선체의 위치를 경제성 있게 조정하도록 구현된다.
이와 같이 구현하기 위하여, 본 발명은 부유식 해양 플랜트에서 선체 위치를 조정하는 경우, 도 3의 저면도에 예시된 바와 같이, 부유식 해양 플랜트(20)의 해수 측 선체 바닥에 스러스터를 설치하되, 선수 측에 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 설치함과 아울러 선미 측에 고저형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 설치하고, 해당 선수 및 선미 측의 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)의 구동에 의하여 부유식 해양 플랜트(20)의 선체 위치를 조정하도록 이루어진다.
이처럼, 부유식 해양 플랜트(20)의 선수 및 선미 측 바닥에 고정형 스러스터(30)와 가변형 스터스터(40)를 1쌍씩 각각 설치하고, 해당 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하여 해수를 끌어들여 분사하여 추진력을 발생함으로써 해당 추진력에 의해 부유식 해양 플랜트(20)의 선체 위치를 조정한다.
본 발명에서 부유식 해양 플랜트(20)의 선수 및 선미 측 바닥에 설치된 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)는 도 4의 측면도에 예시된 바와 같이 해수에 잠기도록 설치된다. 고정형 스러스터(30)는 2개의 프로펠러를 구비하여 선체의 측 방향으로의 추진력을 발생하고, 가변형 스러스터(40)는 1개의 프로펠러를 구비하되 해당 프로펠러의 방향을 좌우로 조절하여 추진방향을 조정하고 전,후 방향으로의 추진력을 발생함으로써, 해당 추진력에 의해 부유식 해양 플랜트(20) 선체의 해상에서의 위치를 조정한다.
한편, 부유식 해양 플랜트(20)의 선수 및 선미 측 바닥에 설치되는 가변형 스러스터(40)는 도 5에 예시된 바와 같이 덕트(42)의 내부에 프로펠러(43)를 구비함과 아울러 지지대(41)를 통해 선체 바닥에 결합되고, 모터를 구동하여 지지대(41)를 화살표A-A'로 예시한 바와 같이 회전시켜 덕트(42)와 프로펠러(43)를 대응되는 각도로 선체 좌우 방향으로 조절하여 추진방향을 조정하고서 지지대(41) 내부에 구비된 구동축을 모터에 의해 구동시켜 프로펠러(43)를 회전하여 화살표B 또는 화살표B'로 예시한 바와 같이 전,후 방향으로의 추진력을 발생시킴으로써, 프로펠러(42)의 추진방향을 선체 좌우 방향으로 조절하여서 해당 조절된 추진방향에 대한 전,후 방향의 추진력을 발생한다.
그리고, 부유식 해양 플랜트(20)의 선수 및 선미 측 바닥에 설치되는 고정형 스러스터(30)는 도 6에 예시된 바와 같이 이루어진다. 터널 형태로 이루어진 덕트(32)의 양단에 프로펠러(33)를 구비함과 아울러 덕트(32)의 상단 면(34)을 선체의 바닥에 접촉시켜 고정하고 선체 내에 구비된 모터에 의해 구동축(31)을 구동하여 프로펠러(33)를 회전하여 화살표C-C' 또는 화살표D-D'로 예시한 바와 같이 해수를 끌어들여 분사하여서 선체 측방으로의 추진력을 발생시킴으로써 가변형 스러스터(40)의 추진방향 조정에 의한 전,후 방향 추진력을 발생하여 선체 위치를 조정하는 경우에 해당 위치 조정의 저항을 감소시키도록 하는 추진력을 발생한다.
이와 같이 부유식 해양 플랜트(20)의 선수 및 선미 측에 1쌍씩 설치된 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하여 부유식 해양 플랜트(20)의 위치를 조정하는 경우에 도 7에 예시된 바와 같은 선체 위치 제어 시스템(100)에 의해 해당 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)의 구동을 제어한다.
본 발명에 적용된 부유식 해양 플랜트의 선체 위치 제어 시스템(100)은 자이로 컴퍼스(91), 바람센서(92), 해류센서(93), GPS신호 수신부(94), 감시통제부(110), 지령부(120), 방향제어부(130), 방향 결정부(140), 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b), 속도 가변 구동부(170a, 170b)를 구비하여 이루어진다.
감시통제부(110)는 선체 위치 제어 시스템(100)의 제반 구동 상황을 감시 및 통제함과 아울러 선체 위치 제어에 관련된 제반 데이터를 백업 저장한다. 감시통제부(110)는 통합제어단말(111)과 백업용 스러스터 제어단말(113)을 구비하되, 통합제어단말(111)은 방향제어부(130)로부터 인가되는 선체 위치 제어 상황에 관한 제반 데이터를 인가받아서 선체 위치 제어 시스템(100)의 제반 구동 상황을 감시 및 통제하며, 백업용 스러스터 제어단말(113)은 선체 위치 제어에 관련된 제반 데이터를 백업 저장하고 사용자 요청에 따라 지령부(120)의 선체 위치 수동 제어 기능을 대신하여 수행한다.
지령부(120)는 선체 위치 제어를 수동으로 제어하기 위한 제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 출력하거나, 선체 위치 제어를 자동으로 수행하는 경우의 선체 이동 가능 범위 데이터를 방향 결정부(140)에 제공한다. 지령부(120)는 위치 제어 단말(121)과 스러스터 제어 단말(123)을 구비하되, 위치 제어 단말(121)은 선체 위치 제어를 자동으로 수행하는 경우의 선체 이동 가능 범위 데이터를 방향 결정부(140)에 제공하며, 스러스터 제어 단말(123)은 선체 위치 제어를 수동으로 제어하기 위한 제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 출력한다.
자이로 컴퍼스(91)는 방위 정보를 검출하여 방향 결정부(140)에 제공하고, 바람센서(92)는 바람의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부(140)에 제공하고, 해류센서(93)는 해류의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부(140)에 제공하고, GPS신호 수신부(94)는 인공위성으로부터의 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하여 획득한 위치 정보를 방향 결정부(140)에 제공한다.
방향 결정부(140)는 선체를 자동으로 위치 제어하는 경우에 선체의 이동 방향을 결정하여 해당 결정된 이동 방향 정보를 방향 제어부(130)에 인가함으로써, 방향 제어부(130)로 하여금 해당 결정된 이동 방향 정보에 의거하여 스러스터 제어를 위한 제어신호를 출력케 한다.
방향 결정부(140)는 선체 자동 위치 제어시에 선체의 이동 방향을 결정하는 경우, 자이로 컴퍼스(91)로부터의 방위 정보와 GPS신호 수신부(94)로부터의 GPS 신호에 의거하여 선체의 현재 위치를 파악하고, 바람센서(92)로부터의 바람 방향 및 속도 정보와 해류센서(93)로부터의 해류 방향 및 속도 정보를 반영하여 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시키기 위한 선체 이동 방향을 결정하여서 해당 선체 이동 방향 정보를 방향 제어부(130)에 인가한다.
또한, 방향 결정부(140)는 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시키기 위한 선체 이동 방향을 결정하는 경우에 지령부(120)로부터 인가된 선체 이동 가능 범위 데이터를 참조하여 해당 선체 이동 가능 범위 내에서 선체를 이동하도록 결정한다.
방향 제어부(130)는 방향 결정부(140)로부터 인가되는 선체 이동 방향 정보에 의거하여 해당 이동 방향으로 선체를 이동시키도록 제어하기 위한 제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 출력한다.
로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)는 자체에 수동 조작 장치를 구비하여 사용자의 수동 지시에 따라 제어신호를 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 출력하여 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 의해 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 선체 위치를 수동으로 조정하거나, 방향 제어부(130)로부터 인가되는 제어신호를 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 전달하여 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 의해 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 선체 위치를 자동으로 조정한다.
속도 가변 구동부(170a, 170b)는 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)로부터 인가되는 제어신호에 의거하여 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 추진력을 발생하여서 선체의 위치를 조정하는데, 해당 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터에 주파수 가변 교류 전류를 인가함으로써 모터의 속도를 가변하여 구동한다.
도 7에 도시된 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)와 속도 가변 구동부(170a, 170b) 중에서, 로컬 스러스터 제어부(160a)와 속도 가변 구동부(170a)는 선수 측의 스러스터(30, 40)를 구동하기 위한 것이고, 나머지 로컬 스러스터 제어부(160b)와 속도 가변 구동부(170b)는 선미 측의 스러스터(30, 40)를 구동하기 위한 것이다.
그리고, 도 7에 "×2"로 표시한 바와 같이 각각의 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)와 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 2대씩 구비하는데, 해당 2대 중에서 하나는 고정형 스러스터(30)를 구동하기 위한 것이고, 나머지 1대는 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 것이다.
로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)는 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)의 구동시에 해당 스러스터(30, 40)의 압력 및 온도 등의 스러스터 구동 상태 검출 데이터를 수집하여 방향 제어부(130)에 인가한다. 그리고, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터에 주파수 가변 교류 전류를 인가하여 모터의 속도를 가변 구동함으로써 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 추진력을 발생하여 선체 위치를 조정하는 경우, 해당 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 제어부(130)에 인가한다.
방향 제어부(130)는 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)로부터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터와, 속도 가변 구동부(170a, 170b)로부터의 모터 구동 상태 데이터를 수집하여 감시통제부(110)에 제공하여서, 감시통제부(110)로 하여금 스러스터(30, 40)와 스러스터 구동용 모터의 구동 상태를 감시케 한다.
또한, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터에 주파수 가변 교류 전류를 인가하여 모터의 속도를 가변 구동하여서 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 추진력을 발생하여 선체 위치를 조정하며, 해당 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 결정부(140)에 인가하여서 방향 결정부(140)로 하여금 스러스터 구동 모터의 구동상태를 반영하여서 선체 방향을 결정케 한다.
스러스터(30, 40)를 수동 제어하는 경우에는 지령부(120)의 스러스터 제어단말(123)이 수동제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)를 통해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 인가함으로써 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정한다. 그리고, 스러스터 제어단말(123)이 제어권을 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 넘겨주면, 로컬 스러스터 제어부(16a, 160b)가 사용자의 수동 지시에 의해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 직접 수동제어신호를 인가하여서 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정한다.
아울러, 지령부(120)가 방향 결정부(140)와 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 대하여 제어 관련 데이터 및 신호를 송신하는 경우에 해당 제어 관련 데이터는 감시통제부(110)의 백업용 스러스터 제어단말(113)에 수집 저장됨으로써, 필요시에 감시통제부(110)로 하여금 지령부(120)의 기능을 대신 수행할 수 있게 한다.
감시통제부(110)의 백업용 스러스터 제어단말(113)은 스러스터 제어단말(120)로부터 제어권을 넘겨받으면 스러스터 제어단말(120)의 수동 제어 기능을 수행하게 되는데, 사용자의 수동 지시에 의해 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)를 통해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 직접 수동제어신호를 인가하여서 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정할 수 있다.
또한, 감시통제부(110)에서 백업용 스러스터 제어단말(113)과 통합제어단말(111)은 통신망을 통해 상호 결합되고, 백업용 스러스터 제어단말(113)에 의해 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 대하여 제어를 위한 데이터를 전송하는 경우에 해당 제어 관련 데이터는 통신망을 통해 통합제어단말(111)에 제공되어 시스템의 감시 통제에 사용케 할 수도 있다.
상술한 바와 같은 기능을 구비하는 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템(100)은 다음과 같이 작용한다.
부유식 해양 플랜트의 선체 위치를 자동으로 제어하고자 하는 경우, 지령부(120)의 위치 제어단말(121)은 선체 위치 제어를 자동으로 수행하는 때의 선체 이동 가능 범위 데이터를 방향 결정부(140)에 제공하고서, 자동 위치 조정 명령을 방향 결정부(140)에 인가한다.
이에, 방향 결정부(140)는 자이로 컴퍼스(91)로부터의 방위 정보와 GPS신호 수신부(94)로부터의 GPS 신호에 의거하여 선체의 현재 위치를 파악하고, 바람센서(92)로부터의 바람 방향 및 속도 정보와 해류센서(93)로부터의 해류 방향 및 속도 정보를 반영하여 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시키기 위한 선체 이동 방향을 결정하되, 지령부(120)로부터 인가된 선체 이동 가능 범위 데이터를 참조하여 해당 선체 이동 가능 범위 내에서 선체를 이동하도록 결정하고, 해당 선체 이동 방향 정보를 방향 제어부(130)에 인가한다.
그리고, 방향 제어부(130)는 방향 결정부(140)로부터 인가되는 선체 이동 방향 정보에 의거하여 해당 이동 방향으로 선체를 이동시키도록 자동 제어하기 위한 제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 출력한다.
이에 따라, 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)는 방향 제어부(130)로부터 인가되는 제어신호를 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 전달하여 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 의해 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 선체 위치를 조정한다.
이때, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)로부터 인가되는 제어신호에 의거하여 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 추진력을 발생하여서 선체의 위치를 조정하되, 해당 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터에 주파수 가변 교류 전류를 인가함으로써 모터의 속도를 가변하여 구동한다.
로컬 스러스터 제어부(160a)와 속도 가변 구동부(170a)는 선수 측의 스러스터(30, 40)를 구동하는데 관여하고, 로컬 스러스터 제어부(160b)와 속도 가변 구동부(170b)는 선미 측의 스러스터(30, 40)를 구동하는데 관여함으로써, 부유식 해양 플랜트의 선체를 특정 위치에 자동으로 위치시킨다.
이와 같이, 부유식 해양 플랜트의 선체를 특정 위치에 자동으로 위치시키는 처리를 수행하는 경우에, 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)는 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)의 구동시에 해당 스러스터(30, 40)의 압력 및 온도 등의 스러스터 구동 상태 검출 데이터를 수집하여 방향 제어부(130)에 인가하고, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 제어부(130)에 인가한다.
그리고, 방향 제어부(130)는 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)로부터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터와, 속도 가변 구동부(170a, 170b)로부터의 모터 구동 상태 데이터를 수집하여 감시통제부(110)에 제공함으로써, 감시통제부(110)로 하여금 스러스터(30, 40)와 스러스터 구동용 모터의 구동 상태를 감시케 한다.
아울러, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터에 주파수 가변 교류 전류를 인가하여 모터의 속도를 가변 구동하여서 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동시켜 추진력을 발생하여 선체 위치를 조정하는 때에, 해당 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 결정부(140)에 인가하여서 방향 결정부(140)로 하여금 스러스터 구동 모터의 구동상태를 반영하여서 선체 방향을 결정케 한다.
한편, 부유식 해양 플랜트의 선체 위치를 수동으로 제어하고자 하는 경우, 지령부(120)의 스러스터 제어단말(123)이 사용자의 수동 지시에 의해 제어신호를 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)를 통해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 인가함으로써 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정하거나, 스러스터 제어단말(123)이 제어권을 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)에 넘겨주어 로컬 스러스터 제어부(16a, 160b)가 사용자의 수동 지시에 의해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 직접 제어신호를 인가하여서 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정하거나, 감시통제부(110)의 백업용 스러스터 제어단말(113)이 스러스터 제어단말(120)로부터 제어권을 넘겨받아서 사용자의 수동 지시에 의해 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)를 통해 속도 가변 구동부(170a, 170b)에 직접 제어신호를 인가하여서 스러스터(30, 40)를 수동 제어하여 선체 위치를 조정한다.
이와 같이, 부유식 해양 플랜트의 선체 위치를 수동으로 제어하는 처리를 수행하는 경우에, 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)는 고정형 스러스터(30) 및 가변형 스러스터(40)의 구동시에 해당 스러스터(30, 40)의 압력 및 온도 등의 스러스터 구동 상태 검출 데이터를 수집하여 방향 제어부(130)에 인가하고, 속도 가변 구동부(170a, 170b)는 고정형 스러스터(30)와 가변형 스러스터(40)를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 제어부(130)에 인가한다.
아울러, 방향 제어부(130)는 로컬 스러스터 제어부(160a, 160b)로부터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터와, 속도 가변 구동부(170a, 170b)로부터의 모터 구동 상태 데이터를 수집하여 감시통제부(110)에 제공함으로써, 감시통제부(110)로 하여금 스러스터(30, 40)와 스러스터 구동용 모터의 구동 상태를 감시케 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 부유식 해양 플랜트 선체를 특정 위치에 자동으로 위치시킬 수 있으므로, 부유식 해양 플랜트의 선체에 앵커 체인으로 계류된 고정식 터렛을 적용한 경우에도 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시킬 수 있어서 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용하지 않더라도 선체의 위치를 조정할 수 있어 경제성을 향상시키게 된다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.
본 발명은 LNG-FPSO 및 FLNG 등과 같은 부유식 해양 플랜트의 선체 위치를 조정하는 경우에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 부유식 해양 플랜트 선체의 해상 위치를 조정하는 경우에 스러스터에 의해 선체의 위치를 동적으로 조정함으로써 기존 터렛을 중심으로 선체를 움직여 선체의 위치를 조정하기 위한 복잡한 터렛 시스템을 사용하지 않고서도 선체를 특정 위치에 고정되도록 위치시킬 수 있으므로 선체의 위치를 경제성 있게 조정하게 된다.
10, 20; 부유식 해양 플랜트 11; 터렛
30; 고정식 스러스터 40; 가변식 스러스터
91; 자이로 컴퍼스 92; 바람센서
93; 해류센서 94: GPS신호 수신부
100; 선체 위치 제어 시스템 110; 감시통제부
120; 지령부 130; 방향 제어부
140; 방향 결정부 160a, 160b; 로컬 스러스터 제어부
170a, 170b; 속도 가변 구동부
30; 고정식 스러스터 40; 가변식 스러스터
91; 자이로 컴퍼스 92; 바람센서
93; 해류센서 94: GPS신호 수신부
100; 선체 위치 제어 시스템 110; 감시통제부
120; 지령부 130; 방향 제어부
140; 방향 결정부 160a, 160b; 로컬 스러스터 제어부
170a, 170b; 속도 가변 구동부
Claims (13)
- 선체 위치 제어를 자동 또는 수동으로 제어하기 위한 제반 지령신호와 데이터를 제공하는 지령부와;
상기 지령부의 지령신호에 따라 선체를 자동으로 위치 제어하는 경우에 선체의 이동 방향을 결정하여 해당 결정된 이동 방향 정보를 방향 제어부에 인가하는 방향 결정부와;
상기 방향 결정부로부터 인가되는 이동 방향 정보에 의거하여 스러스터를 자동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 방향 제어부와;
상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선수 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제1 속도 가변 구동부와;
상기 방향 제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터에 가변 주파수의 교류 전원을 인가하여 모터를 구동시켜서 선미 측의 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하는 제2 속도 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 지령부는,
선체 위치 제어를 자동으로 수행하는 경우의 선체 이동 가능 범위 데이터를 상기 방향 결정부에 제공하는 위치 제어 단말과;
선체 위치 제어를 수동으로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스러스터 제어 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
방위 정보를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 자이로 컴퍼스와;
바람의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 바람센서와;
해류의 방향 및 속도를 검출하여 방향 결정부에 제공하는 해류센서와;
인공위성으로부터의 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하여 획득한 위치 정보를 방향 결정부에 제공하는 GPS신호 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서,
방향 결정부는 자이로 컴퍼스로부터의 방위 정보와 GPS신호 수신부로부터의 GPS 신호에 의거하여 선체의 현재 위치를 파악하고, 바람센서로부터의 바람 방향 및 속도 정보와 해류센서로부터의 해류 방향 및 속도 정보를 반영하여 선체를 특정 위치에 고정하여 위치시키기 위한 선체 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 방향 결정부는 지령부로부터 인가된 선체 이동 가능 범위 데이터를 참조하여 해당 선체 이동 가능 범위 내에서 선체를 이동하도록 선체 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받지 않았으면 상기 방향 제어부로부터 인가되는 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 전달하거나 상기 스러스터 제어 단말로부터 인가되는 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 전달하며, 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받았으면 사용자의 수동 조작에 따라 제어신호를 제1 속도 가변 구동부에 인가하는 제1 로컬 스러스터 제어부와;
스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받지 않았으면 상기 방향 제어부로부터 인가되는 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 전달하거나 상기 스러스터 제어 단말로부터 인가되는 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 전달하며, 스러스터 제어 단말로부터 제어권을 넘겨받았으면 사용자의 수동 조작에 따라 제어신호를 제2 속도 가변 구동부에 인가하는 제2 로컬 스러스터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제1 및 제2 로컬 스러스터 제어부는 고정형 스러스터 및 가변형 스러스터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터를 수집하여 방향 제어부에 인가하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
제1 및 제2 속도 가변 구동부는 고정형 스러스터 및 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 제어부에 인가하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
방향 제어부는 제1 및 제2 로컬 스러스터 제어부로부터의 스러스터 구동 상태 검출 데이터와, 제1 및 제2 속도 가변 구동부로부터의 모터 구동 상태 데이터를 수집하여 감시통제부에 제공하여서, 감시통제부로 하여금 고정형 스러스터, 가변형 스러스터 및 스러스터 구동용 모터의 구동 상태를 감시케 하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
제1 및 제2 속도 가변 구동부는 고정형 스러스터와 가변형 스러스터를 구동하기 위한 모터의 구동 상태를 나타내는 모터 구동 상태 데이터를 방향 결정부에 인가하여서, 방향 결정부로 하여금 스러스터 구동 모터의 구동상태를 반영하여서 선체 방향을 결정케 하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 9에 있어서,
상기 감시통제부는,
방향제어부로부터 인가되는 선체 위치 제어 상황에 관한 제반 데이터를 인가받아서 선체 위치 제어 시스템의 제반 구동 상황을 감시 및 통제하는 통합제어단말과;
선체 위치 제어에 관련된 제반 데이터를 백업 저장하고 사용자 요청에 따라 지령부의 선체 위치 수동 제어 기능을 대신하여 수행하는 백업용 스러스터 제어단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가변형 스러스터는,
선수 및 선미 측에 설치되어 있되, 덕트의 내부에 프로펠러를 구비함과 아울러 지지대를 통해 선체 바닥에 결합되고, 모터를 구동하여 지지대를 회전시켜 덕트와 프로펠러를 대응되는 각도로 선체 좌우 방향으로 조절하여 추진방향을 조정하고서, 지지대 내부에 구비된 구동축을 모터에 의해 구동시켜 프로펠러를 회전하여 전,후 방향으로의 추진력을 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고정형 스러스터는,
선수 및 선미 측에 설치되어 있되, 터널 형태로 이루어진 덕트의 양단에 프로펠러를 구비함과 아울러 덕트의 상단 면을 선체의 바닥에 접촉시켜 고정하고 모터에 의해 구동축을 구동하여 상기 프로펠러를 회전하여 선체 측방으로의 추진력을 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 선체 위치 제어 시스템.
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A201 | Request for examination | ||
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