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KR102632396B1 - 문풀 저항 저감장치 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

문풀 저항 저감장치 및 이를 구비한 선박 Download PDF

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KR102632396B1
KR102632396B1 KR1020180134309A KR20180134309A KR102632396B1 KR 102632396 B1 KR102632396 B1 KR 102632396B1 KR 1020180134309 A KR1020180134309 A KR 1020180134309A KR 20180134309 A KR20180134309 A KR 20180134309A KR 102632396 B1 KR102632396 B1 KR 102632396B1
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moonpool
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Abstract

문풀 저항 저감장치 및 이를 구비한 선박이 개시된다. 본 발명의 문풀 저항 저감장치는, 문풀에 마련되어 문풀의 내부로 진입하는 유동을 억제하는 유동 억제부; 및 문풀의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트, 포스트 플레이트의 단부에 마련되는 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트에 마련되며 유동 억제부가 회전 가능하게 결합되는 결합부가 구비된 지지 유닛을 포함하고, 지지 유닛은 결합부의 상부에 마련되어 결합부를 보강하는 보강부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

문풀 저항 저감장치 및 이를 구비한 선박 {APPARATUS FOR REDUCING FLOW RESISTANCE IN MOONPOOL AND A SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은, 문풀 저항 저감 장치 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존의 문풀 저항 저감 장치의 힌지 구조를 개선하여 횡방향 반력을 최소화할 수 있는 문풀 저항 저감 장치 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
해저 채굴 기술의 발달과 더불어 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 소위 드릴쉽(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다. 군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 이런 드릴쉽은 예인선 없이 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 이러한 드릴쉽(drill ship), 드릴리그(drill rig) 등과 같은 해상구조물에는 드릴링 작업을 위한 각종 장비가 통과하기 위한 문풀(moonpool)이 설치된다. 문풀은 해상구조물의 상부갑판과 바닥 사이를 상하방향으로 관통하도록 형성된 중공의 직육면체 혹은 원통 형상의 구조물이다.
해상구조물의 크기가 대형화됨에 따라 문풀의 크기 역시 대형화되어 직육면체 형태의 문풀의 경우 가로(해상구조물의 폭 방향 길이)가 12 ~ 13m, 그리고 세로(해상구조물의 전후방향 길이)가 14 ~ 25m에 이르는 대형의 문풀이 사용되고 있다. 이러한 문풀은 시추선의 용도 측면에서는 필수 불가결한 구조이지만, 선박의 정박 및 항해 안정성이나 항해 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다.
특히, 문풀 내를 통해 유입되는 해수와 선체 외부의 해수에 상대적인 유동에 의해 발생되는 슬로싱(sloshing) 현상으로 인해 항해 시에 저항 증가, 속도 저하, 소요 마력 증가, 연료 소모 증가, 선체의 손상 등이 발생할 수 있으며, 문풀 내부 유체의 유동으로 인한 선체 내로 오버플로잉(overflowing) 현상이 발생하여 작업자의 안전 및 작업 능률을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 이러한 문풀로 인한 저항을 저감시키기 위하여 문풀의 벽부에 해류 유동 감쇄구조가 설치되어 문풀로 유입된 해류의 유동을 감소시킨다.
이와 같은 종래의 기술에 따른 해상구조물의 문풀 저항 감소장치는, 해류가 문풀로 유입되었을 때, 해류 유동 감쇄구조의 작용으로 인해 해류의 유동 에너지가 분산되도록 하여 문풀로 유입된 해류에 의한 저항을 감쇄시키도록 한다.
하지만 종래의 해류 유동 감쇄구조는 힌지 구조로 되어 있고 횡방향(lateral) 하중에 의해 힌지 구조에 과도한 응력이 집중되어 이 하중을 견디지 못하고 힌지 구조가 파손되는 문제점이 있으므로 이에 대한 개선책이 요구된다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국공개특허공보 제2016-0022536호(대우조선해양 주식회사) 2016. 03. 02.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 문풀 저항 저감 장치의 힌지 구조를 개선하여 횡방향 반력을 최소화할 수 있는 문풀 저항 저감 장치 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 문풀에 마련되어 상기 문풀의 내부로 진입하는 유동을 억제하는 유동 억제부; 및 상기 문풀의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트, 상기 포스트 플레이트의 단부에 마련되는 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 유동 억제부가 회전 가능하게 결합되는 결합부가 구비된 지지 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은 상기 결합부의 상부에 마련되어 상기 결합부를 보강하는 보강부를 더 포함하는 문풀 저항 저감장치가 제공될 수 있다.
상기 보강부는, 일측부는 상기 포스트 플레이트에 결합되고 타측부는 상기 베이스 플레이트에 결합되는 베이스 보강 플레이트; 및 상기 베이스 보강 플레이트에 결합되어 상기 결합부를 덮는 커버 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 커버 플레이트는 횡방향으로 연장되는 판 형태로 마련될 수 있다.
상기 커버 플레이트는 상기 보강 플레이트에 수직되게 결합될 수 있다.
상기 포스트 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 중 적어도 하나에 마련되는 복수의 보강 블록을 더 포함할 수 있다.
일측부는 상기 포스트 플레이트에 결합되고 타측부는 상기 문풀의 벽부에 결합되는 복수의 보강편을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 보강편에 결합되어 상기 복수의 보강편을 지지하는 복수의 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 유동 억제부는 복수의 평판 부재와 복수의 경사판 부재로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체에 마련되는 문풀; 상기 문풀에 마련되어 상기 문풀의 내부로 진입하는 유동을 억제하는 유동 억제부; 및 상기 문풀의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트, 상기 포스트 플레이트의 단부에 마련되는 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 유동 억제부가 회전 가능하게 결합되는 결합부가 구비된 지지 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은 상기 결합부의 상부에 마련되어 상기 결합부를 보강하는 보강부를 더 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 문풀의 유동을 억제하는 유동 억제부를 회전 가능하게 지지하는 지지 유닛에 결합부를 보강하는 보강부가 마련되어 지지 유닛에 마련되는 횡방향 반력을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 문풀 저항 저감장치의 지지 유닛을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 문풀 저항 저감장치의 지지 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 지지 유닛이 문풀의 벽부에 결합되어 유동 억제부의 단부를 지지하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 문풀 저장 저감장치의 유동 억제부가 한 쌍이 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 문풀 저항 저감장치에 발생하는 응력을 나타낸 도면으로, 종래기술에 따른 지지 유닛이 적용된 경우(보강 전)와, 본 발명에 따른 지지 유닛이 적용된 경우(보강 후)의 결과를 비교한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 실시예가 적용되는 선박은 문풀을 구비한 선박, 예를 들어 드릴쉽, 반잠수식 리그 등을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2은 본 발명에 따른 문풀 저항 저감장치의 지지 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 지지 유닛이 문풀의 벽부에 결합되어 유동 억제부의 단부를 지지하는 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 문풀 저장 저감장치의 유동 억제부를 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 문풀 저항 저감장치는, 문풀(10)의 벽부에 결합되는 지지 유닛(100)과, 지지 유닛(100)에 단부가 회전 가능하게 결합되는 유동 억제부(200)를 구비한다. 지지 유닛(100)은 문풀(10)의 벽부에 결합되어 유동 억제부(200)의 단부를 회전 가능하게 지지한다.
본 실시예에서 지지 유닛(100)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 문풀(10)의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트(110)와, 일단부가 포스트 플레이트(110)에 연결되는 베이스 플레이트(120)와, 베이스 플레이트(120)에 마련되며 유동 억제부(200)가 회전 가능하게 결합되는 결합부(130)와, 결합부(130)의 상부에 마련되어 결합부(130)를 보강하는 보강부(140)와, 포스트 플레이트(110) 및 베이스 플레이트(120) 중 적어도 하나에 마련되는 복수의 보강 블록(150)과, 일측부는 포스트 플레이트(110)에 결합되고 타측부는 문풀(10)의 벽부에 결합되는 복수의 보강편(160)과, 복수의 보강편(160)에 결합되어 복수의 보강편(160)을 지지하는 복수의 지지대(170)를 포함한다.
포스트 플레이트(110)는 문풀(10)의 벽부에 용접 결합될 수 있다. 포스트 플레이트(110)는 문풀(10)의 높이 방향으로 배치될 수 있다.
베이스 플레이트(120)는 포스트 플레이트(110)와 수직되게 마련되어 결합부(130)의 결합 장소로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(120)는 포스트 플레이트(110)와 일체로 마련될 수도 있고, 별개로 마련되어 베이스 플레이트(120)에 용접 또는 볼트 결합될 수도 있다.
결합부(130)는 베이스 플레이트(120)의 상면부에 마련되어 유동 억제부(200)의 단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
본 실시예에서 결합부(130)는, 베이스 플레이트(120)의 상면부에 마련되는 베이스 바디(131)와, 베이스 바디(131)의 상부에 탈착 가능하게 결합되는 커버 바디(132)를 포함한다.
베이스 바디(131)는 베이스 플레이트(120)에 용접 결합될 수 있고, 커버 바디(132)는 베이스 바디(131)에 탈착 가능하게 볼트와 너트로 결합될 수 있다.
또한, 베이스 바디(131)의 중앙부에는 하방으로 함몰된 반원 형상의 하부홈이 마련될 수 있고, 커버 바디(132)의 중앙부에는 상부 방향으로 상부홈이 마련될 수 있다. 베이스 바디(131)의 하부홈은 커버 바디(132)에 마련된 상부홈과 결합되어 원형을 이룰 수 있다.
보강부(140)는 결합부(130)의 상부에 마련되어 포스트 플레이트(110)와 베이스 플레이트(120)를 구조적으로 보강함으로써 횡방향 하중을 보강한다.
본 실시예에서 보강부(140)는, 상측부는 포스트 플레이트(110)에 결합되고, 하측부는 베이스 플레이트(120)에 결합되는 베이스 보강 플레이트(141)와, 베이스 보강 플레이트(141)에 결합되어 결합부(130)를 덮는 커버 플레이트(142)를 포함한다.
베이스 보강 플레이트(141)는 포스트 플레이트(110)와 베이스 플레이트(120)에 각각 용접 결합될 수 있다.
커버 플레이트(142)는 베이스 플레이트(120)의 상면부에 용접 결합될 수 있으며, 보강 플레이트(141)에 수직되게 결합될 수 있다. 또한, 커버 플레이트(142)는 횡방향으로 연장되는 판 형태로 마련되어 횡방향 하중을 보강할 수 있다.
보강 블록(150)은 포스트 플레이트(110)와 베이스 플레이트(120)와 커버 바디(132)에 각각 결합되어 각각의 구성을 구조적으로 보강하는 역할을 한다.
보강 블록(150)은 포스트 플레이트(110)와 베이스 플레이트(120)와 커버 플레이트(142)에 각각 용접 결합될 수 있다. 또한, 보강 블록(150)은 육면체 형상으로 마련되어 횡방향(lateral) 하중이 본 실시예에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
보강편(160)은 포스트 플레이트(110), 베이스 플레이트(120), 보강 블록(150) 및 베이스 바디(131)에 각각 마련되어 각각의 구성을 구조적으로 보강할 수 있다.
보강편(160)은 포스트 플레이트(110), 베이스 플레이트(120), 보강 블록(150) 및 베이스 바디(131)에 각각 용접 결합될 수 있으며, 수평방향으로 연장되도록 마련되어 횡방향(lateral) 하중이 본 실시예에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
지지대(170)는 포스트 플레이트(110)와 베이스 플레이트(120), 그리고 보강 블록(150)에 각각 이격되도록 마련되는 복수의 보강편(160)을 서로 연결하여 지지할 수 있다. 복수의 지지대(170)는 각각의 보강편(160)에 용접 결합될 수 있다.
유동 억제부(200)는 전술한 지지 유닛(100)에 단부가 회동 가능하게 결합되어, 문풀(10)의 내부에서 유체의 유동을 억제하는 역할을 한다.
유동 억제부(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍이 이격되도록 마련될 수 있고, 각각의 유동 억제부(200)의 단부는 지지 유닛(100)의 결합부(130)에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
유동 억제부(200)는 복수의 평판 부재(210)와 복수의 경사판 부재(220)를 서로 결합시켜 마련될 수 있으며, 격자 구조 형상을 가질 수 있다. 유동 억제부(200)는 결합축이나 핀에 의해 지지 유닛(100)에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 문풀의 유동을 억제하는 유동 억제부를 회전 가능하게 지지하는 지지 유닛에 결합부를 보강하는 보강부가 마련되어 지지 유닛에 마련되는 횡방향 반력을 최소화할 수 있다.
도 6은 문풀 저항 저감장치에 발생하는 응력을 나타낸 도면으로, 종래기술에 따른 지지 유닛이 적용된 경우(보강 전)와, 본 발명에 따른 지지 유닛이 적용된 경우(보강 후)의 결과를 비교한 것이다.
도 6을 참조하면, 종래기술에 따른 지지 유닛(도 1 참조)을 적용하는 경우(보강 전)와 비교하여, 본 발명에 따른 지지 유닛(100)을 적용한 경우(보강 후), 문풀 저항 저감장치에서 발생하는 응력이 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 문풀 저항 저감장치
100 : 지지 유닛 110 : 포스트 플레이트
120 : 베이스 플레이트 130 : 결합부
131 : 베이스 바디 132 : 커버 바디
140 : 보강부 141 : 베이스 보강 플레이트
142 : 커버 플레이트 150 : 보강 블록
160 : 보강편 170 : 지지대
200 : 유동 억제부 210 : 평판 부재
220 : 경사판 부재 10 : 문풀

Claims (9)

  1. 문풀에 마련되어 상기 문풀의 내부로 진입하는 유동을 억제하는 유동 억제부; 및
    상기 문풀의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트, 상기 포스트 플레이트의 단부에 마련되는 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 유동 억제부가 회전 가능하게 결합되는 결합부가 구비된 지지 유닛을 포함하고,
    상기 지지 유닛은 상기 결합부의 상부에 마련되어 상기 결합부를 보강하는 보강부를 더 포함하는 문풀 저항 저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강부는,
    일측부는 상기 포스트 플레이트에 결합되고 타측부는 상기 베이스 플레이트에 결합되는 베이스 보강 플레이트; 및
    상기 베이스 보강 플레이트에 결합되어 상기 결합부를 덮는 커버 플레이트를 포함하는 문풀 저항 저감장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 횡방향으로 연장되는 판 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 문풀 저항 저감장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 보강 플레이트에 수직되게 결합되는 것을 특징으로 하는 문풀 저항 저감장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 중 적어도 하나에 마련되는 복수의 보강 블록을 더 포함하는 문풀 저항 저감장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    일측부는 상기 포스트 플레이트에 결합되고 타측부는 상기 문풀의 벽부에 결합되는 복수의 보강편을 더 포함하는 문풀 저항 저감장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 보강편에 결합되어 상기 복수의 보강편을 지지하는 복수의 지지대를 더 포함하는 문풀 저항 저감장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동 억제부는 복수의 평판 부재와 복수의 경사판 부재로 마련되는 것을 특징으로 하는 문풀 저항 저감장치.
  9. 선체에 마련되는 문풀;
    상기 문풀에 마련되어 상기 문풀의 내부로 진입하는 유동을 억제하는 유동 억제부; 및
    상기 문풀의 벽부에 결합되는 포스트 플레이트, 상기 포스트 플레이트의 단부에 마련되는 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트에 마련되며 상기 유동 억제부가 회전 가능하게 결합되는 결합부가 구비된 지지 유닛을 포함하고,
    상기 지지 유닛은 상기 결합부의 상부에 마련되어 상기 결합부를 보강하는 보강부를 더 포함하는 선박.
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