KR20120018892A - 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공 작업을 위해 선체의 선저면을 해저면에 밀착시켜 고정해야 하는 천해(淺海)용 해상 플랫폼에 있어, 선형을 직육면체 상태로 그대로 유지하면서도 유압식 선체 고정장치에 대한 길이 조정의 기능만으로 선체를 수평하게 유지한 상태에서 해저면에 대해 보다 견고하게 고정시킬 수 있도록 함으로써 작업 중 선체의 밀림현상을 배제하고, 운항 중 유압식 선체 고정장치를 선체 내에 수납하여 외부로 노출되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선체(10)의 가장자리 부위에 수직방향으로 승/하강 가능하게 개별적으로 설치되는 유압 액추에이터(12), 상기 유압 액추에이터(12)의 압력실에 작동압을 제공하는 유압 설비(14), 상기 유압 액추에이터(12)의 로드(12c)에 대한 승/하강 거리를 검출하는 길이 측정부(18) 및, 상기 길이 측정부(18)로부터 입력되는 상기 유압 액추에이터(12)에 대한 승/하강 거리 정보를 매개로 상기 유압 설비(14)로부터 상기 유압 액추에이터(12)에 제공되는 작동압을 조절하는 제어부(16)를 구비한다.

Description

유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼{Marine platform with hydraulic device for fixing ship body}

본 발명은 고정식 해상 플랫폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이조절이 가능한 유압 액추에이터를 적용하여 선형의 변경 없이도 해상 정박 시 선체를 해저면에 대해 수평상태로 유지할 수 있고, 작업 중 선체의 밀림현상을 배제할 수 있도록 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼에 관한 것이다.

일반적으로 드릴링 바지(Drilling Barge) 또는 드릴링 플랫폼(Drilling Platform)과 같은 해상 플랫폼은 해상에 정박한 상태에서 해저 자원의 채굴을 위한 천공(Drilling) 작업을 수행하는 바, 이 경우 해상 플랫폼은 특정 해역에서 그 위치를 지속적으로 고정시켜야만 한다.

이에 따라 해상 플랫폼은 다양한 종류의 선체 고정장치를 갖추고 있는 데, 해상 플랫폼에 있어 통상적으로 이용되는 고정장치는 랙과 피니언(Rack and Pinion)에 의해 구동이 이루어지는 잭-업 레그(Jack-Up Leg) 방식이다. 종래 잭-업 레그 방식의 고정장치는 해상 플랫폼으로부터 레그를 해저면 하부에 위치한 단단한 지반층까지 하강시켜야 한다. 이때 레그는 하강하는 힘에 의해 해저면을 뚫고 들어가게 되면서 지반층을 만나면 더 이상 들어가지 못하고 정지하게 된다.

특히, 카스피 해(Caspian Sea)와 같이 수심이 얕은 해양(Shallow Sea, 천해(淺海))에서 잭-업 레그와 같은 고정장치를 이용하여 선체를 해저면에 대해 견고하게 고정시키기 위한 목적으로 제작되는 해상 플랫폼에서는 다음의 조건을 만족해야 한다. 첫째, 해상 플랫폼은 해상 이동이 가능해야 한다. 둘째, 천공 작업시 선체의 선저면(Bottom shell plate)과 해저면(Seabed) 사이를 밀착 고정되어야 한다. 셋째, 모든 고정장치는 선체의 깊이(Depth) 또는 높이(Height) 이상으로 돌출되면 안 된다. 즉, 데크 상부에 위치한 천공 설비(Drilling System)와의 간섭을 배제하고, 선저면이 해저면에 맞닿을 때 고정장치가 선저면 외부로 돌출되어서도 안 되며, 밀착 후 선체를 고정할 수 있는 기능이 요구된다. 넷째, 선체의 해상 이동시에도 고정장치는 선체 밖으로 돌출되면 안 된다. 다섯째, 선체는 직육면체형의 선형을 유지해야한다. 즉 해상 플랫폼에 대한 선급의 규정상, 선체에 대한 선형의 변경은 불허한다.

그런데, 상기와 같은 조건을 만족해야 하는 해상 플랫폼에서는 다음과 같은 문제가 수반된다. 통상적으로 해저면은 평평한 상태의 평면이 아니라 수많은 굴곡진 형태의 요철면으로 형성되어 있기 때문에 해상 플랫폼의 하중을 이용하여 잭-업 레그가 지반층을 뚫고 지지된 상태에서 지반에 침하가 발생되면, 해상에서 해상 플랫폼이 전복될 수 있는 사고의 위험이 수반된다.

또한, 잭-업 레그 방식의 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼에서는 해저 지형 등 여러 가지 상황들을 고려하여 항상 레그의 높낮이를 지속적으로 조절해야 함에도 불구하고 종래에는 이러한 기능을 갖추고 있지 않아 많은 어려움이 있어 왔다. 이에 따라, 종래 해상 플랫폼에 적용되는 선체 고정장치의 개선을 위해 다양한 개발이 있었으나, 드릴링 바지 또는 드릴링 플랫폼으로 활용되는 해상 플랫폼의 경우에는 근본적으로 선형의 변경이 불가능하기 때문에 잭-업 레그 방식 이외의 다른 형태의 선체 고정장치를 실질적으로 적용하는 데에는 많은 제약이 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 천공 작업을 위해 선체의 선저면을 해저면에 밀착시켜 고정해야 하는 천해(淺海)용 해상 플랫폼에 있어, 선형을 직육면체 상태로 그대로 유지하면서도 유압식 선체 고정장치에 대한 길이 조정의 기능만으로 선체를 수평하게 유지한 상태에서 해저면에 대해 보다 견고하게 고정시킬 수 있도록 함으로써 작업 중 선체의 밀림현상을 배제하고, 운항 중 유압식 선체 고정장치를 선체 내에 수납하여 외부로 노출되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실질적인 직육면체의 선형으로 이루어지는 선체, 상기 선체의 가장자리 부위에서 상기 선체에 대해 수직방향으로 승/하강 가능하게 개별적으로 설치되어 작동압에 의해 동작하는 유압 실린더와 피스톤 및 로드를 갖춘 다수의 유압 액추에이터, 상기 각 유압 액추에이터의 압력실에 작동압을 개별적으로 제공하는 유압 설비, 상기 각 유압 액추에이터의 로드에 대한 승/하강 거리를 개별적으로 검출하는 다수의 길이 측정부 및, 상기 각 길이 측정부로부터 입력되는 상기 유압 액추에이터에 대한 승/하강 거리 정보를 매개로 상기 유압 설비로부터 상기 다수의 유압 액추에이터에 각각 제공되는 작동압을 개별적으로 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 선체의 수평도를 검출하기 위한 평형상태 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 평형상태 검출부를 통해 검출되는 상기 선체의 수평상태에 대한 정보를 매개로 상기 유압 설비로부터 상기 유압 액추에이터에 제공되는 작동압을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 유압 액추에이터는 상기 유압 실린더와 상기 로드 사이의 기밀부위에 상기 로드의 외주면에 달라붙은 이물질의 제거를 위한 와이퍼를 설치하고, 상기 와이퍼는 상기 로드를 이동 가능하게 관통 설치하도록 상기 유압 실린더에 나사체결로서 결합되는 중공형 로드 베어링 밴드의 내주면에 설치되어 상기 로드의 외주면과 밀착되며, 상기 유압 실린더와 상기 피스톤 사이의 기밀부위에 실링부재를 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 유압 실린더는 내부 압력실이 상기 피스톤에 의해 상부 압력실과 하부 압력실로 구분되고, 상기 유압 실린더는 상기 상부 압력실과 상기 하부 압력실로 각각 연통되어 작동압 공급을 위한 상부 포트와 하부 포트를 형성하며, 상기 상부 포트와 상기 하부 포트는 각각 유압 관로를 매개로 상기 유압 설비에 연결되고, 상기 유압 관로 중에는 작동압의 조절을 위한 압력제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼에 의하면, 선형의 형태를 직육면체의 상태로 그대로 유지해야 하는 조건에서 유압 액추에이터에 대한 길이 조정의 기능을 통해 해상에서 선체를 수평한 상태를 유지하여 해저면에 대해 보다 견고하게 고정할 수 있고, 이를 통해 해상에서 작업 중 선체의 밀림을 방지할 수 있게 된다.

그리고 본 발명은 선체의 수평상태를 지속적으로 검출하여 각 유압 액추에이터에 대한 길이를 독립적으로 조정할 수 있으므로, 작업 중 해저 지반의 침하 등으로부터 기인하는 해상 플랫폼의 전복 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 유압식 선체 고정장치의 길이를 선체의 높이 또는 깊이 보다 크지 않게 설정할 수 있으므로 운항 시 선체 내에 유압식 선체 고정장치를 수납할 수 있고, 이를 통해 외부로 선체 고정장치의 불필요한 노출을 방지할 수 있게 된다.

아울러 본 발명은 해상 플랫폼에 탑재되는 유압식 선체 고정장치로서, 카스피 해와 같이 수심이 얕은 해양에서 드릴링 작업을 수행하는 드릴링 바지 또는 드릴링 플랫폼과 같이 한정된 용도로 사용되는 해상 플랫폼에 대해 알맞게 적용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 선체 고정장치의 주요 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 유압 액추에이터의 세부 구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 유압식 선체 고정장치의 작동 전/후 상태를 각각 도시한 도면.
도 5는 해저 경사면에 대해 유압식 선체 고정장치의 사용 상태를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 천공 작업시 선체의 선저면을 해저면에 밀착시켜 고정해야 하는 천해(淺海)용 해상 플랫폼에 적용되는 선체 고정장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 실질적으로 대략 직육면체의 선형으로 이루어지는 선체(10)와, 상기 선체(10)를 해저면에 대해 고정시키기 위해 외부로부터 제공되는 작동압에 의해 동작하는 유압식 선체 고정장치를 포함한다.

여기서, 상기 유압식 선체 고정장치는 상기 선체(10)의 가장자리 부위에서 개별적으로 상기 선체(10)에 대해 수직방향으로 승/하강 가능하게 설치되어 작동압에 의해 동작하는 다수의 유압 액추에이터(12), 상기 다수의 유압 액추에이터(12)에 구비되는 압력실로 개별적인 작동압을 제공하기 위한 유압 설비(14) 및, 상기 유압 설비(14)의 작동을 적절하게 제어하는 제어부(16)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 선체(10)는 거주구실(10a)을 비롯하여 시추용 데릭(10b) 등을 구비한다. 그리고 상기 유압 액추에이터(12)는 작동압에 의해 변화되는 스트로크를 매개로 상기 선체(10)에 대해 승/하강 가능하게 동작하는 것으로, 그 동작 스트로크는 상기 선체(10)의 높이 또는 잠김 깊이에 한정하여 설정된다.

이를 위해 상기 유압 액추에이터(12)는 상기 유압 설비(14)로부터 작동압을 제공받는 압력실을 내부에 형성하는 유압 실린더(12a)와, 상기 유압 실린더(12a) 내에서 작동압에 의해 이동하는 피스톤(12b) 및, 상기 피스톤(12b)에 결합되어 함께 이동하는 로드(12c)를 포함한다. 이 경우, 상기 로드(12c)는 종단부에 해저 지반에 대한 용이한 천공을 위해 엔드콘부(12c')를 일체로 구비한다.

그리고 상기 유압 액추에이터(12)는 상기 로드(12c)에 대한 승/하강 거리의 검출을 위한 길이 측정부(18)를 개별적으로 구비한다. 상기 길이 측정부(18)는 엔코더와 같은 장비로서 상기 로드(12c)의 거리 변화를 검출하거나 상기 유압 실린더(12a) 내에서 피스톤(12b)에 대한 위치변화를 검출하여도 무방하다. 이때 상기 길이 측정부(18)는 검출되는 상기 유압 액추에이터(12)에 대한 승/하강 거리의 변화값을 개별적으로 상기 제어부(16)로 출력한다.

또한, 상기 선체(10)는 해상에서 선체(10)의 수평도를 검출하기 위한 평형상태 검출부(20)를 구비한다. 이에 따라, 상기 제어부(16)는 상기 각 유압 액추에이터(12)에 구비된 상기 길이 측정부(18)로부터 입력되는 승/하강 거리 정보와 상기 평형상태 검출부(20)로부터 입력되는 상기 선체(10)의 수평상태에 대한 정보를 매개로 상기 유압 설비(14)를 이용하여 상기 다수의 유압 액추에이터(12)에 대한 승/하강 거리를 개별적으로 제어한다. 즉 상기 제어부(16)는 상기 유압 실린더(12a) 내 압력실로 제공되는 작동압을 적절하게 조절함으로써 상기 로드(12c)의 승/하강 거리를 보다 정밀하게 제어하게 된다.

한편, 상기 유압 액추에이터(12)에 있어, 상기 유압 실린더(12a)는 상기 유압 설비(14)로부터 제공되는 작동압을 제공받는 압력실을 갖추는 데, 상기 압력실은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(12b)을 중심으로 상부 압력실(12d)과 하부 압력실(12e)로 각각 구획된다. 또한, 상기 상부 압력실(12d)과 상기 하부 압력실(12e)은 상기 유압 실린더(12a)를 관통하여 상기 유압 설비(14)로부터 제공되는 작동압을 공급하기 위한 상부 포트(12f)와 하부 포트(12g)를 각각 별개로 형성한다.

그리고 상기 상부 포트(12f)와 상기 하부 포트(12g)는 각각 유압 관로(도시안됨)를 매개로 상기 유압 설비(14)에 개별적으로 연결되고, 상기 유압 관로 중에는 작동압의 공급과 차단은 물론 작동압의 크기를 조절하기 위한 압력제어밸브(도시안됨)가 설치된다. 이때 압력제어밸브의 개폐는 상기 제어부(16)의 제어에 따라 이루어진다. 여기서 상기 유압 관로와 압력제어밸브는 통상적인 구성이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

아울러, 상기 유압 실린더(12a)와 상기 로드(12c) 사이의 기밀부위에는 상기 로드(12c)의 외주면에 달라붙은 이물질의 제거를 위한 와이퍼(12h)가 설치되는 데, 상기 와이퍼(12h)는 상기 로드(12c)를 이동 가능하게 관통 설치하도록 상기 유압 실린더(12a)에 나사체결로서 결합되는 중공형 로드 베어링 밴드(12i)의 내주면에 설치되어 상기 로드(12c)의 외주면과 밀착된다. 또한, 상기 유압 액추에이터(12)에 있어, 상기 유압 실린더(12a)와 상기 피스톤(12b) 사이에는 기밀을 위한 실링부재(12j)가 설치된다.

따라서 상기와 같은 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 선체(10)를 해수면(22)에 부상시킨 상태에서 시추용 데릭(10b)을 접고 유압 액추에이터(12)의 로드(12c)를 유압 실린더(12a) 내부로 수납한 상태에서 천공 작업을 위한 해역으로 이동하게 된다.

이어 작업 해상으로 옮겨온 다음, 상기 시추용 데릭(10b)은 다시 작업 상태로 펼쳐지고, 상기 유압 액추에이터(12)는 상기 제어부(16)의 제어에 따라 상기 유압 설비(14)로부터 제공되는 작동압에 의해 로드(12c)를 유압 실린더(12a)로부터 해저면(24)을 향해 하강시킨다. 이때 상기 로드(12c)의 선단에 구비된 엔드콘부(12c')는 작동압에 의해 해저면(24) 내부에 위치한 지반을 뚫어 상기 로드(12c)를 보다 견고하게 지지될 수 있게 해 준다.

이와 같은 과정에서 상기 제어부(16)는 길이 측정부(18)를 통해 입력되는 로드(12c)의 하강거리와 평형상태 검출부(20)를 통해 입력되는 선체(10)의 수평상태에 따라 각 유압 액추에이터(12)에 대한 작동압을 개별적으로 조절하게 된다. 특히 도 5에 도시된 바와 같이 해저면(24)의 지형이 평평하지 않고 굴곡진 경우, 상기 제어부(16)는 지반의 침하 등에 따라 변화되는 상기 선체(10)의 수평상태를 상기 평형상태 검출부(20)를 통해 검출한 다음 상기 길이 측정부(18)로부터 입력되는 하강거리 정보와 연동하여 각 유압 액추에이터(12)의 압력실로 제공되는 작동압을 조절하게 된다. 이 결과, 상기 선체(10)는 해수면(22)에서 수평상태를 유지할 수 있고, 이를 통해 선체(10)의 전복과 같은 위험 요소는 보다 적극적으로 배제될 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 천공 작업을 종료한 다음 다른 해역으로 이동할 때, 상기 유압 실린더(12a) 내로 완전하게 상기 로드(12c)를 수납할 수 있으므로 천해(淺海)용 해상 플랫폼에서 요구되는 각종 조건을 만족시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-선체 12-유압 액추에이터
14-유압 설비 16-제어부
18-길이 측정부 20-평형상태 검출부
22-해수면 24-해저면

Claims (6)

1. 실질적인 직육면체 선형의 선체(10);
   상기 선체(10)의 가장자리 부위에서 각각 수직한 방향으로 승/하강 가능하게 개별적으로 설치되어 작동압에 의해 동작하는 유압 실린더(12a)와 피스톤(12b) 및 로드(12c)를 갖춘 유압 액추에이터(12);
   상기 유압 액추에이터(12)의 압력실에 작동압을 개별적으로 제공하는 유압 설비(14);
   상기 유압 액추에이터(12)의 로드(12c)에 대한 승/하강 거리를 개별적으로 검출하는 길이 측정부(18); 및
   상기 길이 측정부(18)로부터 입력되는 상기 유압 액추에이터(12)에 대한 승/하강 거리 정보를 매개로 상기 유압 설비(14)로부터 상기 유압 액추에이터(12)에 제공되는 작동압을 개별적으로 조절하는 제어부(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 선체(10)의 수평도를 검출하기 위한 평형상태 검출부(20)를 더 포함하고, 상기 제어부(16)는 상기 평형상태 검출부(20)를 통해 검출되는 상기 선체(10)의 수평상태에 대한 정보에 근거하여 상기 유압 설비(14)로부터 상기 유압 액추에이터(12)에 제공되는 작동압을 조절하는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 유압 액추에이터(12)의 상기 유압 실린더(12a)와 상기 로드(12c) 사이의 기밀부위에는 상기 로드(12c)의 외주면에 달라붙은 이물질의 제거를 위한 와이퍼(12h)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 와이퍼(12h)는 상기 로드(12c)가 이동 가능하게 관통되어 설치되도록 상기 유압 실린더(12a)에 결합되는 중공형 로드 베어링 밴드(12i)의 내주면에 설치되어 상기 로드(12c)의 외주면과 밀착하는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 유압 액추에이터(12)의 상기 유압 실린더(12a)와 상기 피스톤(12b) 사이의 기밀부위에는 실링부재(12j)가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 유압 실린더(12a)는 내부 압력실이 상기 피스톤(12b)에 의해 상부 압력실(12d)과 하부 압력실(12e)로 구분되고, 상기 유압 실린더(12a)는 상기 상부 압력실(12d)과 상기 하부 압력실(12e)로 각각 연통되어 작동압 공급을 위한 상부 포트(12f)와 하부 포트(12g)를 형성하며, 상기 상부 포트(12f)와 상기 하부 포트(12g)는 각각 유압 관로를 매개로 상기 유압 설비(14)에 연결되고, 상기 유압 관로 중에는 작동압의 조절을 위한 압력제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 선체 고정장치를 갖춘 해상 플랫폼.

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