KR20220063638A - 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물에 관한 것으로, 해양 구조물의 선체 양측 하부에 각각 선체와 밀착되게 하나 이상 설치되는 횡동요 저감장치를 포함하는 구성을 마련하여, 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 횡동요 저감장치를 회전 및 하강 동작시켜서 선체에 작용하는 저항을 감소시켜 해양 구조물의 횡동요를 저감할 수 있다.

Description

해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물{ROLL MOTION REDUCE APPARATUS AND OFFSHORE STRUCTURE WITH THE SAME}

본 발명은 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 위치에서 원유나 가스를 채굴하는 해양 구조물에서 횡 방향의 롤 링을 제어하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 해양 구조물은 선박을 비롯하여 FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FPSO(Liquefied Natural Gas Floating Production Storage Offloading), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등과 같이 선박 형상 또는 바아지(Barge) 형상을 갖는다.

해양 구조물은 바람이나 해수 유동 등에 의해 여러 방향의 운동을 하한다.

이러한 해양 구조물의 운동 중에서 횡동요(rolling)는 피칭(pitching)이나 요잉(yawing) 등과 같은 다른 모드의 운동에 비하여 감쇠 계수가 매우 작으며, 이는 온화한 해상에서도 큰 횡동요 운동을 유발시키는 요인이 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 종래에는 해양 구조물의 해상에서의 안정성과 작업성을 높이고 횡동요를 감소시키기 위해, 빌지 킬(bilge-keel)을 주로 사용해 왔다.

빌지 킬은 선박이나 해양 구조물 등의 좌우 요동인 횡동요를 감소시키기 위한 것으로서, 선저와 선체측벽이 만나는 선체의 좌우 빌지 스트레이크(bilge strake)에 선체의 길이방향으로 길게 부착된다.

예를 들어, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 해양 구조물에 빌지 킬을 적용해서 횡동요를 저감하는 기술을 개시하여 특허 출원한 바 있다.

대한민국 특허 등록번호 10-1164085호(2012년 7월 12일 공고) 대한민국 실용신안 공개번호 20-2016-0000614호(2016년 2월 23일 공개)

한편, 해양 구조물 중에서 횡으로 긴 선박 형상을 갖는 FPSO, FLNG의 경우, 횡동요가 비교적 클 수밖에 없으며, 이를 제어하는 수단은 빌지 킬에 불과하다.

그러나 종래기술에 따라 해양 구조물에 적용되는 빌지 킬은 여러 가지 위험성으로 인해 해양구조물의 빌지 반경과 선측 그리고 선저를 벗어나게 설계할 수 없기 때문에, 횡동요의 감소 효과가 크지 않았다.

또한, 해양 구조물의 횡동요를 능동적으로 저감시키기 위한 장치 즉, 안티 롤 탱크(anti-roll tank)나 핀 스태빌라이저(fin stabilizer) 등은 구조가 복잡할 뿐만 아니라 유지보수 및 효과 등의 문제로 인해 해양구조물에서 실제로 적용된 예가 없으며, 빌지 킬을 대형화하는 개념의 스텝(step)이나 스커트(skirt) 등도 고려되고 있으나, 이들은 베이스라인(baseline)에 바로 장착되므로 셔틀(shuttle)의 접안이나 선박 간 하역(ship to ship offloading) 시 심각한 위험요소가 될 수 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해양 구조물의 횡동요를 저감할 수 있는 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 해양 구조물 건조시에는 선체에 밀착해서 설치되고, 해양 구조물이 작업 위치에 고정된 후 회전 및 하강 동작하여 횡동요를 저감하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 해양 구조물에서 횡동요로 인한 다운 타임(downtime)을 최소화시켜 자원 생산 효율을 증대할 수 있는 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치는 해양 구조물의 선체 양측 하부에 각각 선체와 밀착되게 하나 이상 설치되고, 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 회전 및 하강 동작해서 선체에 작용하는 저항을 감소시켜 해양 구조물의 횡동요를 저감하는 것을 특징으로 한다.

상기 횡동요 저감장치는 상기 선체에 밀착되도록 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 바디부 및 상기 바디부에서 외측 하방으로 향해 돌출 형성되고 해양 구조물의 항해시 저항을 감소시켜 횡동요를 저감하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는 상기 선체의 측면에 수직 방향으로 배치되는 수직부, 상기 선체의 선저에 수평 방향으로 배치되는 수평부 및 상기 수직부와 수평부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되도록 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 전후 방향으로 회전 및 하강 동작한 상태에서 지지부재에 의해 고정되고, 상기 지지부재는 상기 선체의 선저에 일단이 축 결합되며, 상기 축을 중심으로 회전해서 타단이 상기 바디부와 연결되어 상기 바디부를 회전 및 하강 동작한 상태로 고정하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되도록 곡면 형상으로 형성되고, 일단이 상기 선체의 선저에 축 결합되어 하방으로 회전 및 하강 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는 선체에 설치되는 설치장비와 와이어를 통해 연결되고, 상기 와이어의 풀림 동작에 의해 하방으로 회전 및 하강 동작해서 설치되며, 상기 와이어의 감김 동작에 의해 상방으로 회전 및 상승 동작해서 회수되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 횡동요 저감장치가 적용된 해양 구조물은 선체 양측 하부에 각각 선체와 밀착되게 하나 이상 설치되는 횡동요 저감장치를 포함하고, 상기 횡동요 저감장치는 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 회전 및 하강 동작해서 선체에 작용하는 저항을 감소시켜 해양 구조물의 횡동요를 저감하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 그가 적용된 해양 구조물에 의하면, 본 발명은 횡동요 저감장치를 해양 구조물의 선체 양측 하부에 설치하고, 횡동요 저감장치를 회전 및 하강 동작시켜 저항을 최소화하여 횡동요를 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 해양 구조물이 작업 현장까지 항해하는 과정에서 횡동요 저감장치를 선체와 일체가 되도록 밀착 설치함에 추가적인 저항의 증가를 방지할 수 있고, 횡동요 저감장치에 마련된 돌출부를 이용해서 일반적인 빌지 킬 수준으로 저항을 최소화하여 횡동요를 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 해양 구조물 건조시 드라이 독 내부에서 선체의 킬 하단보다 하부로 연장된 구조물이 없기 때문에, 해양 구조물의 선저를 띄우기 위한 추가적인 작업을 수행할 필요가 없다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 횡동요 저감장치를 대형화하고, 회전 및 하강 동작을 통해 빌지 킬 기능에 의한 횡동요 저감 효과를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 종래기술에서 빌지 킬을 대형화하기 위한 스텝이나 스커트 등을 베이스라인에 장착하는 경우, 셔틀의 접안이나 선박 간 하역 시 발생하는 위험요소를 미연에 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치가 작용된 해양 구조물의 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 횡동요 저감장치를 확대한 정면도,
도 3은 도 1에 도시된 횡동요 저감장치의 회전 및 하강 동작 상태를 보인 동작 상태도,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치를 보인 정면도,
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 횡동요 저감장치의 동작 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[제1 실시 예]

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치가 작용된 해양 구조물의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 횡동요 저감장치를 확대한 정면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 횡동요 저감장치의 회전 및 하강 동작 상태를 보인 동작 상태도이다.

이하에서는 해양 구조물의 선체 중앙부에서 선수를 향하는 방향을 '전방'이라 하고, 선미를 향하는 방향을 '후방'이라 한다.

그리고 '좌측', '우측', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 상기한 전방과 후방을 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 해양 구조물(10)의 선체(11) 양측에 각각 적어도 하나 이상 배치된다.

여기서, 해양 구조물(10)은 해상에서 원유나 천연가스를 생산, 공급하는 플랜트 등을 탑재한 구조물, 예를 들면, FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FPSO(Liquefied Natural Gas Floating Production Storage Offloading), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 구조물이 해당되고, 여객선, 화물선 그 밖의 다양한 목적을 가진 선박에도 해당될 수 있다.

횡동요 저감장치(20)는 선체(11)의 측면과 선저에 대응되는 형상으로 형성되는 바디부(30)와 해양 구조물(10)의 항해시 일반적인 빌지킬 수준으로 저항을 최소화해서 횡동요를 저감하는 돌출부(40)를 포함할 수 있다.

바디부(30)는 선체(11)의 측면에 상하 방향을 따라 배치되는 수직부(31)와 선저에 좌우 방향을 따라 배치되는 수평부(32) 및 수직부(31)와 수평부(32)를 연결하는 연결부(33)를 포함할 수 있다.

연결부(33)는 선체(11)의 측면과 선저가 연결되는 부분의 곡률에 대응되는 곡률을 갖는 곡면으로 마련될 수 있다.

따라서 바디부(30)는 도 2에서 보았을 때 대략 '┗' 형상 또는 '┛' 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 바디부(30)는 가로 방향을 따라 미리 설정된 폭을 갖도록 형성되고, 선체(11)의 양측에 각각 적어도 하나 이상 회전 및 하강 동작 가능하게 설치되어 해양 구조물의 횡동요를 저감할 수 있다.

횡동요 저감장치(20)가 선체(11)에 설치되는 위치, 크기 및 개수는 구조 강도, 배치, 선체(11)에 설치되는 다른 구조물과의 간섭 여부 등의 다양한 조건에 따라 변경될 수 있다.

돌출부(40)는 바디부(30)의 일측, 예컨대 연결부(33)에서 외측 하방을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다.

이러한 돌출부(40)는 해양 구조물(10)이 작업 위치로 이동하기 위해 항해하는 과정에서 해양 구조물(10)에 일반적으로 적용되는 빌지 킬 수준으로 저항을 최소화해서 횡동요를 저감할 수 있다.

횡동요 저감감치(20)의 바디부(30)는 회전 및 하강 동작한 상태에서 지지부재(50)에 의해 선체(11)에 견고하게 고정될 수 있다.

지지부재(50)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일단이 선저에 축(51) 결합되고, 축(51)을 중심으로 회전해서 바디부(30)를 고정한다.

이를 위해, 바디부(30)에는 지지부재(50)의 일단과 결합되는 결합부재(35)가 마련될 수 있다.

예를 들어, 결합부재(35)는 연결부(33)의 외면이나 연결부(33)와 돌출부(40) 사이에 마련되고, 결합축이 결합되는 결합튜브로 마련될 수 있다.

이와 같이, 횡동요 저감장치(20)는 해양 구조물의 건조 시에는 선체의 측면 및 선저에 밀착해서 설치된다.

그래서 본 발명은 해양 구조물 건조시 드라이 독(dry dock) 내부에서 선체의 킬 하단보다 하부로 연장된 구조물이 없기 때문에, 해양 구조물의 선저를 띄우기 위한 추가적인 작업을 수행할 필요가 없다.

또한, 본 발명은 해양 구조물이 작업 현장까지 항해하는 과정에서 횡동요 저감장치를 선체와 일체가 되도록 밀착 설치함에 추가적인 저항의 증가를 방지할 수 있고, 횡동요 저감장치에 마련된 돌출부를 이용해서 일반적인 빌지 킬 수준으로 저항을 최소화하여 횡동요를 저감할 수 있다.

그리고 횡동요 저감장치(20)는 해양 구조물(10)이 작업 현장으로 이동해서 작업위치에 배치되면, 회전 및 하강 동작해서 저항을 최소화하여 횡동요를 저감하는 빌지 킬 기능을 수행한다.

이를 위해, 바디부(30)의 수직부(31) 양측에는 바디부(30)를 상하 방향으로 슬라이딩 이동시킬 수 있도록 한 쌍의 레일(도면 미도시)이 설치될 수 있다.

그리고 상기 한 쌍의 레일 중에서 어느 하나는 바디부(30)를 전후 방향으로 회전시킬 수 있도록, 선체(11)에 축 결합되어 회전 가능하게 지지하도록 마련될 수 있다.

한편, 횡동요 저감장치(20)를 이용해서 해양 구조물(10)의 횡동요를 저감하기 위해, 횡동요 저감장치(20)의 회전 및 하강 동작은 해양 구조물(10)의 수명 동안 단 한 번만 발생한다.

따라서 본 발명은 횡동요 저감장치의 회전 및 하강 동작을 위한 크레인 등의 설치장비를 직접 선체에 구비하지 않고, 리프팅 크레인선(lifting crane vessel)을 이용해서 횡동요 저감장치(10)의 회전 및 하강 동작시킨 후 고정작업을 수행하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 횡동요 저감장치를 대형화하고, 회전 및 하강 동작을 통해 빌지 킬 기능을 효과적으로 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술에서 빌지 킬을 대형화하기 위한 스텝(step)이나 스커트(skirt) 등 베이스라인(baseline)에 장착하는 경우, 셔틀의 접안이나 선박 간 하역 시 발생하는 위험요소를 미연에 제거할 수 있다.

다음, 도 4 내지 도 6을 참조해서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치의 구성을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치를 보인 정면도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 횡동요 저감장치의 동작 상태도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 해양 구조물의 횡동요 저감장치(20)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기의 제1 실시 예에서 설명한 횡동요 저감장치(20)의 구성과 유사하고, 다만 선저에 일측이 축 결합되어 힌지 구조로 마련될 수 있다.

상세하게 설명하면, 횡동요 저감장치(20)의 바디부(30)는 선체(11)의 측면과 선저의 형상에 대응되도록 곡면으로 형성되고, 바디부(30)의 외측에는 돌출부(40)가 마련된다.

바디부(30)의 내측단은 선저에 축(35) 결합될 수 있다.

따라서 바디부(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 축(35)을 중심으로 회전 동작해서 선저보다 하부에 배치되도록 하강 동작한 상태로 고정될 수 있다.

이와 같은 바디부(30)의 회전 및 하강 동작은 선체(11)에 설치된 윈치 등의 설치장비(12)에 의해 수행될 수 있다.

바디부(30)의 외측단은 설치장비(12)에 권취된 와이어(13)의 선단에 연결될 수 있다. 그래서 설치장비(12)는 와이어(12)를 풀어서 횡동요 저감장치(20)를 하방으로 회전 및 하강 동작시켜 고정하고, 와이어(13)를 감아서 횡동요 저감장치(20)를 상방으로 회전 및 상승 동작시켜 회수할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 횡동요 저감장치를 해양 구조물의 선체 양측 하부에 설치하고, 횡동요 저감장치를 회전 및 하강 동작시켜 저항을 최소화하여 횡동요를 저감할 수 있다.

다만, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 횡동요 저감장치(20)는 선체(11)에 고정되는 위치가 제한됨에 따라, 상기의 제1 실시 예에서 설명한 횡동요 저감장치(20)에 비해 상대적으로 작은 크기로 마련되는 것이 바람직하다.

반면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 횡동요 저감장치(20)는 상대적으로 소형으로 마련됨에 따라, 설치 및 회수 작업을 쉽게 수행할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 선체에 회전 및 하강 동작 가능하게 마련된 횡동요 저감장치를 이용해서 저항을 최소화하여 해양 구조물의 횡동요를 저감하는 기술에 적용된다.

10: 해양 구조물
11: 선체 12: 설치장치
13: 와이어
20: 횡동요 저감장치
30: 바디부 31: 수직부
32: 수평부 33: 연결부
34: 결합부재 35: 축
40: 돌출부
50: 지지부재 51: 축

Claims (7)

1. 해양 구조물의 선체 양측 하부에 각각 선체와 밀착되게 하나 이상 설치되고,
   해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 회전 및 하강 동작해서 선체에 작용하는 저항을 감소시켜 해양 구조물의 횡동요를 저감하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선체에 밀착되도록 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 바디부 및
   상기 바디부에서 외측 하방으로 향해 돌출 형성되고 해양 구조물의 항해시 저항을 감소시켜 횡동요를 저감하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감징치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바디부는 상기 선체의 측면에 수직 방향으로 배치되는 수직부,
   상기 선체의 선저에 수평 방향으로 배치되는 수평부 및
   상기 수직부와 수평부를 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 연결부는 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되도록 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 바디부는 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 전후 방향으로 회전 및 하강 동작한 상태에서 지지부재에 의해 고정되고,
   상기 지지부재는 상기 선체의 선저에 일단이 축 결합되며, 상기 축을 중심으로 회전해서 타단이 상기 바디부와 연결되어 상기 바디부를 회전 및 하강 동작한 상태로 고정하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 바디부는 상기 선체의 측면과 선저의 형상에 대응되도록 곡면 형상으로 형성되고,
   일단이 상기 선체의 선저에 축 결합되어 하방으로 회전 및 하강 동작하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 바디부는 선체에 설치되는 설치장비와 와이어를 통해 연결되고,
   상기 와이어의 풀림 동작에 의해 하방으로 회전 및 하강 동작해서 설치되며,
   상기 와이어의 감김 동작에 의해 상방으로 회전 및 상승 동작해서 회수되는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 횡동요 저감장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 횡동요 저감장치가 적용된 해양 구조물에 있어서,
   선체 양측 하부에 각각 선체와 밀착되게 하나 이상 설치되는 횡동요 저감장치를 포함하고,
   상기 횡동요 저감장치는 해양 구조물이 작업 현장에 배치되면, 회전 및 하강 동작해서 선체에 작용하는 저항을 감소시켜 해양 구조물의 횡동요를 저감하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감장치가 적용된 해양 구조물.
   

Images