KR100737679B1 - A natural period converting system of Anti-Rolling Tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치에 관한 것이며, 그 목적은 복잡한 제어 시스템이 아닌 기계적으로 간단한 질량-스프링시스템을 이용하여 부유식 원유생산 저장설비의 횡요 운동을 감쇄하도록 하는 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치를 제공함에 있다.The present invention relates to an intrinsic period converter of a side yoke attenuation tank, and its object is not to use a complicated control system, but a mechanically simple mass-spring system for a side yoke attenuation tank to attenuate the side wheel motion of a floating oil production storage facility. It is to provide a natural period converter.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20) 사이에 공기(40)가 채워진 공간부의 일측 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20)에 각각 부착되어 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하는 공기 차단막(33)과, 상기 공기차단막(33)의 내부에 형성되어 마찰을 최소화 시키는 다수개의 베어링(34)과, 상기 베어링(34)의 사이에 길게 형성되어 선박 횡요 고유주기에 따라 크기를 달리하는 질량 체(32)와, 상기 질량 체(32)의 좌우 양측에 일측단이 각각 연결되어 선박 횡요 고유주기에 따라 탄성계수를 변화시킬 수 있도록 하는 스프링(31)으로 구성된 것을 특징으로 하는 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
The present invention for achieving the above object is attached to the hull outer wall 10 and the hull inner wall 20 of the space portion filled with the air 40 between the hull outer wall 10 and the hull inner wall 20, the air flows into the inside The air blocking film 33 to prevent it from being formed, a plurality of bearings 34 formed inside the air blocking film 33 to minimize the friction, and formed between the bearing 34 is long in the in-vehicle yaw cycle Mass body 32 having a different size according to the above, and one end is connected to each of the left and right sides of the mass body 32, characterized in that consisting of a spring 31 to change the elastic modulus according to the intrinsic cycle The technical gist of the intrinsic periodical converter of the transverse yaw damping tank is described.
ART(횡요감쇄탱크), FPSO, 스프링, 공기 차단막, 질량체, 베어링.ART (lateral yaw reduction tank), FPSO, spring, air barrier, mass, bearing.
Description
도 1 은 본 발명의 실시예의 부유식 원유생산 저장설비 단면도,1 is a cross-sectional view of the floating crude oil production storage facility of the embodiment of the present invention,
도 2 는 본 발명 고유주기 변환장치의 상세도,2 is a detailed view of the natural period converter of the present invention;
도 3 은 본 횡요 운동중인 선체의 감쇄효과 설명도,3 is an explanatory view of the attenuation effect of the hull in the side yaw motion,
도 4 는 본 발명의 실시예.
4 is an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(10) : 선체외벽 (20) : 선체내벽(10): hull outer wall (20): hull inner wall
(30) : 질량-스프링시스템 (31) : 스프링(30): mass-spring system (31): spring
(32) : 질량 체 (33) : 공기 차단막 (32): mass sieve 33: air barrier
(34) : 베어링 (40) : 공기34: bearing 40: air
(50) : 해수 (60) : 횡요감쇄탱크(ART)
(50): Seawater (60): Lateral Reduction Tank (ART)
본 발명은 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복잡한 제어 시스템이 아닌 기계적으로 간단한 질량-스프링시스템을 이용하여 부유식 원유생산 저장설비의 횡요 운동을 감쇄하도록 하는 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intrinsic period converter of a side yoke attenuation tank, and more particularly, a side yoke attenuation tank for attenuating the side yaw motion of a floating crude oil production storage facility using a mechanically simple mass-spring system rather than a complicated control system. The intrinsic periodical converter of the present invention.
일반적으로 해양에 부존된 유전이 심해로 이동함에 따라 잔잔한 해역에 적합하다고 여겨졌던 부유식 원유생산 저장설비(FPSO)가 환경조건이 혹독한 해역에서도 적용되고 있다. 횡요 운동은 부유식 원유생산 저장설비(FPSO)의 프로세스, 크레인, 헬기 이착륙, 보급선 접안 등의 작업에 제한을 가할 뿐만 아니라 상부구조 및 탑사이드지지 구조물의 구조 강도에 영향을 미친다.
In general, floating oil production storage facilities (FPSOs), which were considered suitable for calm waters, are being applied in the seas with severe environmental conditions as the oil fields in the oceans move to the deep sea. Lateral motion not only limits the process of floating oil production storage (FPSO) processes, cranes, helicopter takeoffs and landings, but also affects the structural strength of superstructures and topside supporting structures.
종래에는 선체의 횡요 운동을 제어하기 위해 빌지 킬, Stabilizing Fin, Anti-Rolling Tank(횡요 감쇄탱크, 이하 ART라 칭함)등이 이용되고 있다. 그러나 빌지 킬은 크기에 제한이 있어 횡요운동을 제어하기에 부족하였고, Stabilizing Fin은 횡요 감쇄를 위해 전진 속도와 많은 동력이 필요한 단점이 있었으며, 한편 ART는 전진속도에 무관하게 횡요감쇄효과가 크고, 특히 부유식 원유생산 저장설비(FPSO)의 이중 선체 물 밸러스트 탱크를 이용하여 별도의 공간을 설정함이 없이도 설치가 가능하다는 정점이 있지만 수동식 ART의 경우 선박의 고유주기와 일 치하지 않으면 효과가 없는 등 많은 문제점이 있었다.
Conventionally, bilge kills, stabilizing fins and anti-rolling tanks (hereinafter referred to as ART) are used to control the horizontal yaw movement of the hull. However, the bilge kill was insufficient to control the lateral yaw motion due to its size limitation, and Stabilizing Fin had the disadvantage of requiring a forward speed and a lot of power to reduce the lateral yaw motion, while ART had a large lateral yaw reduction effect regardless of the forward speed, In particular, the double hull water ballast tank of the floating oil production storage facility (FPSO) can be installed without setting a separate space, but the manual ART has no effect if it does not match the vessel's natural cycle. There were many problems.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, The present invention is created to solve the above conventional problems,
그 목적은 복잡한 제어 시스템이 아닌 기계적으로 간단한 질량-스프링시스템을 이용하여 부유식 원유생산 저장설비의 횡요 운동을 감쇄하도록 하는 횡요감쇄 탱크의 고유주기 변환장치를 제공하는 것이다.Its purpose is to provide a natural cycle converter of a side yaw damping tank that uses a mechanically simple mass-spring system rather than a complex control system to attenuate the side yaw motion of a floating crude oil production and storage facility.
본 발명은 횡요 감쇄 탱크 내부의 상단부 양측에 위치하도록 선체 외벽의 전, 후방면에 양측 끝단부가 고정 설치되는 한 쌍의 지지브래킷의 일측면에 일측 끝단부가 고정 설치되는 한 쌍의 스프링과, 상기 횡요 감쇄 탱크 내부의 상단부 중앙부에 삽입되어 좌, 우 이동 가능하도록 상기 한 쌍의 스프링의 타측 끝단부에 의해 양측면 중앙부가 탄성 지지되는 질량체와, 상기 질량체의 상, 하부면과 선체 외벽 및 선체 내벽 사이의 공간에 삽입 장착되어 상기 질량체의 좌, 우 이동시 질량체의 상, 하부면과 선체 외벽 및 선체 내벽과의 마찰을 감소시키는 다수개의 베어링 및 상기 선체 외벽과 선체 내벽에 일측 끝단부가 눌려서 지지되도록 상기 질량체의 상, 하부면 양측단에 타측 끝단부가 고정 설치되는 다수개의 공기 차단막으로 구성된 것을 특징으로 하는 횡요 감쇄 탱크의 고유주기 변환장치를 제공함으로써 발명이 추구하는 목적을 달성할 수 있다.The present invention provides a pair of springs, one end of which is fixed to one side of a pair of support brackets on which both ends are fixed to the front and rear surfaces of the hull outer wall so as to be located on both sides of the upper end of the inside of the yaw attenuation tank. A mass body inserted into a central portion of the upper end of the attenuation tank and elastically supported by both end portions of the pair of springs so as to be movable left and right, and between the upper and lower surfaces of the mass body and the hull outer wall and the inner wall of the hull; A plurality of bearings which are inserted into a space to reduce friction between the upper and lower surfaces of the mass and the hull outer wall and the hull inner wall when the mass moves left and right, and one end of the mass is supported by being pressed by the hull outer wall and the hull inner wall. Characterized in that it consists of a plurality of air barrier membrane is fixed to the other end is installed on both sides of the upper, lower surface The present invention can achieve the object pursued by providing a natural period converter of the side yaw attenuation tank.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하 면 다음과 같다.The construction and the operation of the embodiment of the present invention to accomplish the object as described above and to perform the task for eliminating the conventional drawbacks will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 실시예의 부유식 원유생산 저장설비 단면도를 도시한 것으로, 원유생산 저장 설비(FPSO)의 이중 선체 물 밸러스트 탱크를 이용하여 별도의 공간설정 없이 설치된 횡요 감쇄 탱크(ART, 60)와, 상기 부유식 원유생산 저장설비(FPSO)의 선체 외벽(10) 및 내벽(20) 사이의 공간에 채워진 해수(50)와, 상기 해수(50)를 채우고 남은 공간에 채워진 공기(40)와, 상기 공기(40)로 채워진 횡요 감쇄 탱크(60)의 공간 중앙부에 구비된 질량-스프링 시스템(30)으로 구성된다. 상기 수동형 횡요 감쇄 탱크(60)의 고유주기는 근사적으로 로 표현된다. l은 U-탱크의 물이 채워진 부분의 길이, g는 중력가속도, π는 원주율이다. 이때 횡요 감쇄 탱크(60)의 횡요 고유주기가 선체의 횡요 고유주기와 일치하게 되면 운동 억제효과는 최대가 되지만 그렇지 못한 경우에는 오히려 횡요 운동을 증가시키는 역효과를 내게 된다. 1 is a cross-sectional view of a floating crude oil production storage facility of an embodiment of the present invention, using a double hull water ballast tank of the crude oil production storage facility (FPSO) installed without a separate space setting (ART, 60)
도 2 는 본 발명 고유주기 변환장치의 상세도를 도시한 것으로, 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20)의 사이에 연결·형성된 질량체(32)와, 상기 질량체(32)와 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20)과의 연결부위에 마찰을 최소화하기 위해 구비된 베어링(34)과, 질량체(32) 이동에 의해 생성된 압축 공기의 유출입을 차단하는 공기차단막(33)과, 일측이 상기 질량체(32)의 양 측면에 각각 구비되고, 다른 일측은 고정된 스프링(31)으로 구성된다. 즉, 상기 스프링(31)은, 도면 부호는 부여되지 않았지만 도 2에 도시된 바와 같이 횡요 감쇄 탱크(60) 내부의 상단부 양측에 위치하도록 선체 외벽(10)의 전, 후방면에 양측 끝단부가 고정 설치되는 한 쌍의 지지 브래킷의 일측면에 일측 끝단부가 고정 설치되며, 상기 질량체(32)는, 상기 횡요 감쇄 탱크(60) 내부의 상단부 중앙부에 삽입되어 좌, 우 이동 가능하도록 상기 한 쌍의 스프링(31)의 타측 끝단부에 의해 양측면 중앙부가 탄성 지지되며, 상기 다수개의 베어링(34)은, 상기 질량체(32)의 상, 하부면과 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20) 사이의 공간에 삽입 장착되어 상기 질량체(32)의 좌, 우 이동시 질량체(32)의 상, 하부면과 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20)과의 마찰을 감소시키며, 상기 다수개의 공기 차단막(33)은, 상기 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20)에 일측 끝단부가 고정되지 아니하고 상기 질량체(32)가 좌, 우 이동시 상기 질량체(32)와 함께 상기 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20)을 따라 슬라이딩 이동될 수 있도록 일측 끝단부가 상기 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20)에 눌려서 지지되도록 상기 질량체(32)의 상, 하부면 양측단에 타측 끝단부가 고정 설치된다. 여기서 상기 공기 차단막(33)의 일측 끝단부는 상기 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20)에 의해 눌려서 상기 선체 외벽(10)과 선체 내벽(20)에 밀착됨으로써 질량체(32)를 중심으로 좌, 우측에 위치한 횡요 감쇄 탱크(60) 내의 공기(40)를 밀폐시킬 수 있도록 하여 상기 질량체(32)가 이동하는 방향측의 횡요 감쇄 탱크(60) 내부의 공기(40)를 압축할 수 있도록 한다. 또한, 질량체(32)의 질량 크기와 스프링(31)의 탄성계수는 적절히 변화시켜 선박의 적하 상태에 따라 요구되는 고유주기를 맞추어 변화할 수 있다. 즉, 선박의 적하상태에 따른 선체의 횡요 주기가 변동됨에 따라서 상기 질량체(32)가 선체 외벽(10) 및 선체 내벽(20)을 따라 좌, 우로 슬라이딩 이동되는 거리가 변하게 될 뿐만 아니라, 이에 따라 상기 질량체(32)의 양측면 중앙부를 지지하고 있는 스프링(31)의 압축 및 이완되는 정도가 변하게 되어 상기 스프링(31)의 탄성력이 변하게 됨으로써 선박의 적하 상태에 따른 선체의 횡요 주기에 따라서 횡요 감쇄 탱크(60)의 고유 주기를 변화시킬 수 있도록 한다.2 shows a detailed view of the natural period converter of the present invention. The
도 3 은 본 횡요 운동중인 선체의 감쇄효과 설명도를 도시한 것으로, 초기상태에서 횡요 감쇄 탱크(60) 내의 공기압은 질량 스프링 시스템(30)을 중심으로 양쪽이 일정한 상태이지만 선체가 횡요 운동을 시작하면 선체운동과 횡용 감쇄 탱크 내 해수(50)의 운동 사이에 위상차가 생기고 질량-스프링 시스템(30)에 의해 높은 압력이 발생한다. 발생된 높은 압력은 복원력을 증가시켜 횡요 감쇄 탱크의 유동 고유 주기에 변화를 주게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 선체가 횡요 운동을 시작하여 선체가 일측으로 기울어지게 되면 횡요 감쇄 탱크 내 해수(50)는 관성력에 의해 선체보다 늦게 선체가 기울어지는 방향으로 기울어지므로 선체의 횡요 운동과 횡요 감쇄 탱크 내 해수(50)의 횡요 운동 사이에 위상차가 발생하게 된다. 상기와 같이 선체의 횡요 운동과 위상차를 두고 발생되는 횡요 감쇄 탱크 내 해수(50)의 횡요 운동이 시작되면 횡요 감쇄 탱크 내의 일측에 위치한 해수(50)의 수위는 낮아지게 되고, 타측에 위치한 해수(50)의 수위는 높아지게 되며, 이와 동시에 질량 스프링 시스템(30)의 질량체는 관성력에 일측으로 이동되지 않으려고 하는 성질을 띰으로써 선체 외벽과 선체 내벽을 따라 횡요 감쇄 탱크의 타측으로 슬라이딩 이동을 하게 됨으로써 질량체의 타측면을 지지하고 있는 스프링이 압축됨과 동시에 수위가 높아진 측의 횡요 감쇄 탱크 내의 공기(40)가 압축되어 높은 압력이 발생됨으로 수위가 높아진 해수(50)가 횡요 감쇄 탱크의 하부 방향으로 밀리게 되어 매우 빠르게 원상 복귀되며, 선체가 타측 방향으로 기울어질 경우에는 횡요 감쇄 탱크 내의 일측에 위치한 해수(50)의 수위는 높아지게 되고, 타측에 위치한 해수(50)의 수위는 낮아지게 되며, 이와 동시에 질량체는 상기 질량체의 타측면을 지지하고 있는 압축된 스프링의 탄성력에 의해 선체 외벽과 선체 내벽을 따라 횡요 감쇄 탱크의 일측으로 슬라이딩 이동을 하게 됨으로써 질량체의 일측면을 지지하고 있는 스프링이 압축됨과 동시에 수위가 높아진 측의 횡요 감쇄 탱크 내의 공기(40)가 압축되어 밀리게 되어 매우 빠르게 원상 복귀되어 횡요 감쇄 탱크의 유동 고유 주기에 변화를 주게 된다.3 is an explanatory diagram of the damping effect of the hull in the yaw motion, the air pressure in the
도 4 는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 변형된 형태의 선체에서의 변환장치를 보여준다.
4 shows an embodiment of the present invention, showing a converter in a hull of a modified form.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상기와 같은 본 발명은 복잡한 제어 시스템이 아닌 기계적으로 간단한 질량-스프링시스템을 이용하여 부유식 원유생산 저장설비(FPSO)의 횡요 운동을 감쇄할 수 있어, 감쇄 효과가 매우 크고, 별도의 공간을 설정함이 없이도 설치가 가능하며, 선박의 적하 상태에 따라 변동되는 선체의 횡요 주기에 맞추어 횡요 감쇄 탱크의 고유주기를 변환 시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다. As described above, the present invention can attenuate the lateral motion of the floating oil production storage facility (FPSO) by using a mechanically simple mass-spring system instead of a complicated control system, so that the attenuation effect is very large and sets a separate space. It can be installed without a ship, it is a very useful invention, such as to change the natural period of the lateral yaw damping tank in accordance with the lateral yaw cycle of the hull that changes depending on the state of loading of the ship.
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Citations (2)
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JPH0656077A (en) * | 1990-12-18 | 1994-03-01 | Noritaka Matsumura | Anti-rolling tank for ship |
JPH06183394A (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Anti-rolling device for marine structure |
-
2002
- 2002-12-30 KR KR1020020086532A patent/KR100737679B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0656077A (en) * | 1990-12-18 | 1994-03-01 | Noritaka Matsumura | Anti-rolling tank for ship |
JPH06183394A (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Anti-rolling device for marine structure |
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