KR20180079935A - 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데크(10)와 컬럼(20)을 지닌 반잠수형 구조물에 있어서: 컬럼(20)의 최대작업흘수(21)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 상부경계선(31)을 결정하고, 컬럼(20)의 생존흘수(25)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 하부경계선(32)을 결정하여, 상기 상부경계선(31)과 상기 하부경계선(32) 사이에 리세스(30)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
그러므로, 해양구조물 컬럼의 설정된 위치에 리세스를 배치하는 구조적 개선을 통하여 수밀한계선의 하향을 유도함에 따라 수많은 외부개구(External opening)의 수밀성을 개선하고 높이를 축소하는 효과가 있다

Description

반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조{External Opening Tightness Optimization Construction for Column Stabilized Unit}

본 발명은 해양구조물의 안정성에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조적 개선을 통하여 수밀한계선(Water tight limit line)의 하향을 유도하기 위한 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조에 관한 것이다.

통상 반잠수형 구조물은 수심이 깊고 거친 환경에서 작업이 가능하도록 안정성을 비롯한 제반 선박의 기본적 성능을 요구하는 동시에 선급 및 각종 규칙을 만족시켜야 한다. 일예로, 한국 선급에 의하며 반잠수형 구조물의 가정손상범위 침수에도 가동 및 이동에 대응하여 충분한 잔존복원성을 요구하고, 수밀격벽의 치수는 손상시의 복원성에 따라 결정하는 것으로 규정하고 있다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2016-0012448호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제2015-0011413호(선행문헌 2) 등의 특허문헌이 알려져 있다.

선행문헌 1은 흘수선을 기준으로 모서리 부위에 라운드부를 갖는 컬럼구조물로서, 상기 흘수선의 상부에 위치하며, 상대적으로 큰 크기를 갖는 상단 라운드부가 구비된 상단몸체; 및 상기 흘수선의 하부에 상대적으로 작은 크기를 갖는 하단 라운드부가 구비된 하단몸체;를 포함한다. 이에, 충분한 수선 면적을 확보할 수 있어, 부력 증가 및 스태빌리티 향상을 기대한다.

선행문헌 2는 다수의 폰툰과 컬럼을 구비하는 세미리그에 있어서: 수선면에서의 리그면적을 축소하도록 각각의 컬럼의 주변에 외벽을 동심상으로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에, 드릴링 리그선과 같은 반잠수식 구조물에서 해양파에 의한 주기적 히브 운동을 완화하여 작업 인원을 보호하고 장비 성능을 유지하는 효과를 기대한다.

다만, 상기한 선행문헌에 의하면 수선 면적의 증대나 히브 운동의 완화에 의한 안정성 향상을 요지로 하므로 수밀한계선(Water tight limit line)과 연관되는 성능의 향상을 기대하기 미흡하다.

1. 한국 공개특허공보 제2016-0012448호 "부력 증가 및 스태빌리티 향상을 위한 컬럼구조물 및 그 형성방법" (공개일자 : 2016.02.03.) 2. 한국 등록특허공보 제2015-0011413호 "창살형 외벽을 지닌 세미리그" (공개일자 : 2015.02.02.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 컬럼의 설정된 위치에 리세스를 배치하는 구조적 개선을 통하여 수밀한계선(Water tight limit line)의 하향을 유도하기 위한 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 데크와 컬럼을 지닌 반잠수형 구조물에 있어서: 컬럼의 최대작업흘수에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 상부경계선을 결정하고, 컬럼의 생존흘수에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 하부경계선을 결정하여, 상기 상부경계선과 상기 하부경계선 사이에 리세스를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 상부경계선은 중심선과 최대작업흘수의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하고, 상기 하부경계선은 중심선과 생존흘수의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기준각도는 최대작업흘수 및 생존흘수에 대하여 각각 17˚로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 리세스는 데크에 결합된 각각의 컬럼에서 수직의 중심선과 가장 이격된 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 리세스는 수평의 X축 중심선 및 수평의 Y축 중심선을 기준으로 대칭적 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 해양구조물 컬럼의 설정된 위치에 리세스를 배치하는 구조적 개선을 통하여 수밀한계선의 하향을 유도함에 따라 수많은 외부개구(External opening)의 수밀성을 개선하고 높이를 축소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해양구조물의 컬럼 구조를 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 해양구조물을 평면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 컬럼 구조를 상세하게 나타내는 모식도
도 4는 종래와 본 발명의 작용을 비교하여 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 데크(10)와 컬럼(20)을 지닌 반잠수형 구조물(일명 세미리그)에 관하여 제안한다. 도 1 및 도 2에서 풍우밀한계선(13)은 어떠한 해상상태에 있어서도 풍우나 해수가 선내에 침입하지 아니하는 기준선이고, 수밀한계선(15)은 지탱 가능한 최대수두에 상당하는 압력하에서 적당한 저항 여유를 갖고 어느 방향으로던 물이 통과되는 것을 방지하는 기준선이다. 최대가동모드(Max.Operation Mode)에서 손상복원력(Damage Stability) 결과에 따라 수밀한계선(15)이 생성된다. 수밀한계선(15) 하방의 외부개구(External Opening)는 수밀기구(Water tight Device)가 설치되어야 하고 수밀기구가 설치되지 않은 외부개구는 수밀한계선(15)의 상방에 위치할 수 있도록 설계해야 한다.

본 발명에 따르면 컬럼(20)의 최대작업흘수(21)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 상부경계선(31)을 결정하고, 컬럼(20)의 생존흘수(25)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 하부경계선(32)을 결정한다. 상부경계선(31)과 하부경계선(32)은 컬럼(20)의 형상을 최적화하여 수밀한계선(15)을 다운시켜 수많은 외부개구의 수밀 규정을 완화시키도록 설정된다. 후술하는 리세스(30)는 상부경계선(31) 및 하부경계선(32)에 의하여 최적의 위치로 결정된다.

한편, 세미리그와 같은 반잠수형 구조물(Column Stabilized Unit)은 생존조건(Survival Condition)의 손상복원력(Damage Stability) 결과로 도출된 최소요구GM(Min.GM)에서 계약 VDL(Variable Deck Load: 허용적재중량)을 만족시키기 매우 곤란하다. 상대적으로 최대작업조건(Max. operation condition)에서는 Min.GM에서 계약 VDL 대비 약 2000 톤 이상의 여유분(Margin)을 가지고 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 상부경계선(31)과 상기 하부경계선(32) 사이에 리세스(30)를 형성한다. 최대작업흘수(21)에서 리세스(30)에 의한 감소부력(Deducted Buoyancy)을 적용하여 규정(Rule)과 VDL를 만족하는 범위내에서 복원력(Stability)을 약화시켜 Max.VCG를 높여서 결과적으로 수밀한계선(15)을 좀 더 하방으로 위치시킬 수 있다. 또한, 리세스(30)는 구조 중량 감소에 기여한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 상부경계선(31)은 중심선(11)과 최대작업흘수(21)의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하고, 상기 하부경계선(32)은 중심선(11)과 생존흘수(25)의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하는 것을 특징으로 한다. 도 3(a)에서 상측의 도면은 컬럼(20)의 단면 상태로 리세스(30)를 나타내고 하측의 도면은 입면 상태로 리세스(30)를 나타낸다. 도 3(b)에서 리세스(30)의 상부경계선(31) 및 하부경계선(32)의 결정 상태를 나타낸다. 수직의 중심선(11)을 기준으로 최대작업흘수(21)에서 기준각도 상향되어 상부경계선(31)이 설정되고, 수직의 중심선(11)을 기준으로 생존흘수(25)에서 기준각도 상향되어 하부경계선(32)이 설정된다.

이때, 상기 기준각도는 최대작업흘수(21) 및 생존흘수(25)에 대하여 각각 17˚로 설정하는 것을 특징으로 한다. 리세스(30)의 위치는 베이스라인(Baseline) 기준 BTM이 생존흘수(25)에서 17˚ 경사시에 만나지 않도록 결정한다. 이는 손상복원력에 영향을 미치지 않는 각도에 해당한다. 상측은 데크(10) BTM까지 내에서 모션(Motion), 가속도(acceleration)와 같은 운동성능 측면에서 최적화되도록 한다.

도 3(b)에서, 리세스(30)의 BTM 위치는 생존흘수(25)에서 생존복원력(Survival Stability)에 영향을 미치지 않는 범위 내에 위치되어야 한다. 현 Rule 기준으로 하면 최대 17˚의 경사각 기준에서 생존조건의 Max. VCG이 계산된다. 상단은 최대작업흘수(21) 또는 작업흘수에서 손상복원력을 최적으로 만족하는 레벨에 위치되어야 한다. 현 Rule 기준으로 최대 17˚ 경사각 기준에서 최대작업조건의 Max. VCG이 계산된다. 또한, 운동성능 측면에서 최적화를 고려하여 데크(10) BTM("Max Height"로 표시)까지 연장될 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 리세스(30)는 데크(10)에 결합된 각각의 컬럼(20)에서 수직의 중심선(11)과 가장 이격된 면에 형성되는 것을 특징으로 한다. 도 3(a)에서 좌측은 X축 방향의 면에 리세스(30)를 형성한 상태이고, 우측은 Y축 방향의 면에 리세스(30)를 형성한 상태이다. 어느 경우에나 데크(10)를 지탱하는 4개의 컬럼(20)에서 가장 외면에 리세스(30)가 형성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 리세스(30)는 수평의 X축 중심선(11) 및 수평의 Y축 중심선(11)을 기준으로 대칭적 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다. 즉, 리세스(30)는 X축 중심선(11) 및 수평의 Y축 중심선(11)에 동시에 대칭되도록 배치하는 것이 바람직하다.

부연하자면, 리세스(30)는 Z 방향으로 위아래 사이드헐탱크(side hull tank)의 이너벌크헤드(inner bulkhead)와 연속성을 띄어야 하며 내부 공간(Room)의 충돌 손상을 최소화하는 구조로서 최대작업흘수(21) 또는 작업흘수에서 손상복원력을 최적으로 만족하는 깊이로 형성될 수 있다. 도 3(a)에서, 손상복원력을 최적으로 만족하는 범위(Y1 to Y2)까지 형성되는 리세스(30)는 컬럼(20)의 X축 및 Y축 면적에 따라 상호 보간적으로 결정된다.

도 4(a)의 종래 수밀한계선(15)과 비교하여 도 4(b)의 본 발명의 수밀한계선(15)이 하향된 상태를 알 수 있다.

본 발명은 각각의 흘수에서 Min.GM은 선급/flag에서 규정하는 기준을 만족하며, 최대작업흘수(21)에서 최소요구GM(Min.GM)을 증가시켜 수밀한계선(15)을 하향시킨다. Min.GM의 증가는 안정성(복원력)(stability)을 약화시키나 충분한 여유를 가지고 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 데크 11: 중심선
13: 풍우밀한계선 15: 수밀한계선
20: 컬럼 21: 최대작업흘수
23: 이동흘수 25: 생존흘수
30: 리세스 31: 상부경계선
32: 하부경계선

Claims (5)

1. 데크(10)와 컬럼(20)을 지닌 반잠수형 구조물에 있어서:
   컬럼(20)의 최대작업흘수(21)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 상부경계선(31)을 결정하고,
   컬럼(20)의 생존흘수(25)에서 설정된 거리만큼 이격된 위치에 하부경계선(32)을 결정하여,
   상기 상부경계선(31)과 상기 하부경계선(32) 사이에 리세스(30)를 형성하는 것을 특징으로 하는 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부경계선(31)은 중심선(11)과 최대작업흘수(21)의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하고, 상기 하부경계선(32)은 중심선(11)과 생존흘수(25)의 교점에서 기준각도만큼 상향하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기준각도는 최대작업흘수(21) 및 생존흘수(25)에 대하여 각각 17˚로 설정하는 것을 특징으로 하는 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 리세스(30)는 데크(10)에 결합된 각각의 컬럼(20)에서 수직의 중심선(11)과 가장 이격된 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 리세스(30)는 수평의 X축 중심선(11) 및 수평의 Y축 중심선(11)을 기준으로 대칭적 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 반잠수형 구조물의 내밀성 최적화 구조.

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