JP2012506824A - ムーンプール及びこれを備えた掘削船 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削船にかかる抵抗を低下させることができるムーンプール及びこれを備えた掘削船を提供する。
【解決手段】掘削船に形成されたムーンプールであって、掘削作業を行えるように上記掘削船の底面から上甲板を貫いて形成された第１空間と、上記第１空間の上記掘削船の長手方向にある側部に形成され、底面が上記掘削船の下側に開放された第２空間とを含むムーンプールは、第１空間の掘削船の長手方向にある側部に第２空間が形成されてムーンプールの有効長さが増加することにより、航海中にムーンプール内部の水面の上下運動を変化させて掘削船の抵抗を低下させることができる。また、第１空間及び第２空間の間に、上端面が所定の高さに位置する隔壁を設けることにより、ムーンプール内部の水面のスロッシング運動の振幅を低減させ、スロッシング運動による抵抗を低下させることができる。また、第１空間の下側に開放された開口部が、掘削船の船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成されて、第１空間に流入される海水の量が相対的に低減され、掘削船にかかる抵抗を低下させることができる。

Description

本発明は、ムーンプール及びこれを備えた掘削船に関し、より詳細には、ムーンプールの構造を変更して、掘削船の運航時にムーンプールの内部の海水の流動による振動及び抵抗などを低減させるためのムーンプール及びこれを備えた掘削船に関する。

国際的に行われる急激な産業及び工業発展に伴い、石油などの化石燃料の使用量が増加しており、世界の原油価格が不断に上昇している。これにより原油の安定的な生産及び供給が重要な問題として台頭している。

このような理由で、最近まで技術的に掘削が難しく、経済性が悪いことから無視されてきた群小の深海底の油田が注目を集めており、資源開発技術の発達とともに、このような油田の開発に適合する掘削設備を備えた船舶が開発されている。

従来の海洋掘削装備としては、他の引き船によってのみ移動が可能であり、主に係留装置を用いて海上の一点に固定された状態で掘削作業を行うリグ船や固定式プラットホーム等が主に使用されてきた。

近年には、先端の掘削装備を搭載し、自体の動力で航海を行うことができるように、船舶により近く製作された掘削船(ｄｒｉｌｌｓｈｉｐ)が開発されて、海底の掘削に使用されている。このような掘削船は、群小の油田を開発するためにその位置を頻繁に移さなければならない作業条件のため、掘削性能だけでなく最適の航海性能を有するように設計しなければならない。

ところで、掘削船には掘削用パイプを下方に降ろすための大きな開口部(以下、ムーンプール（ｍｏｏｎｐｏｏｌ）という)が設けられており、掘削船の用途には必須不可欠な構造であるが、航海中の速度性能面では非常に不利な構造である。

換言すると、ムーンプール内部に流入及び流出される海水と船体外部の海水との相対的な運動によって発生するムーンプール内部の水面の周期的な振動現象(例えば上下運動及びスロッシング運動など)とこれによる船体運動などにより、掘削船の航海時に抵抗が増加し、これにより速度の低下、燃料消耗量の増加が発生する。このような抵抗の増加は、ムーンプールがない場合に比べて、大きい場合には５０％までの差を生じさせる。

このような抵抗の増加を低減させるために、今までムーンプールの内部に取り付ける付加物、ムーンプールの周りの船底付加物、ムーンプール内部の稼動開閉装置などが考案されており、実用化された事もある。しかし、内部の固定付加物は、効果に比べてその構造が複雑であり、稼動付加物は、稼動部の複雑性により設置費や維持費が非常に高価であるため、広く使用されていない。

本発明は、かかる問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、掘削船の航海時に、ムーンプール内部で海水の上下運動により発生する共振及び抵抗を低下させることができるムーンプール及びこれを備えた掘削船を提供することにある。

本発明の他の目的は、掘削船の航海時に、ムーンプール内部の海水のスロッシング運動の振幅及びスロッシング運動による抵抗を低下させることができるムーンプール及びこれを備えた掘削船を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、掘削船に形成されたムーンプールであって、掘削作業を行なえるように、上記掘削船の底面から上甲板を貫いて形成された第１空間と、上記第１空間の上記掘削船の長手方向にある側部に形成され、底面が上記掘削船の下側に開放された第２空間とを含むムーンプールが提供される。

上記第２空間の横断面の最大長さ及び最大幅は、それぞれ上記第１空間の横断面の最大長さ及び最大幅よりも小さく形成されてもよい。

上記ムーンプールは、上記第１空間及び上記第２空間の間に形成され、上記第１空間から流出入される海水が上記第２空間に流動するように、上端面が上記掘削船の底面から所定の高さに形成される隔壁をさらに含むことが好ましい。

上記隔壁の上端面は、上記掘削船の吃水線を基準として、−２ｍ〜＋２ｍの間の高さに形成されてもよい。

上記隔壁には、貫通孔が形成されてもよい。

上記第２空間は、上記第１空間に対して、上記掘削船の長手方向の船尾側あるいは船首側のうちの少なくとも一箇所に形成されることが好ましい。

上記第２空間の上面は、上記掘削船の上側に開放されることができる。

上記第１空間及び上記第２空間のそれぞれの横断面は、上記掘削船の長手方向に延長された四角形状をなしてもよい。

上記掘削船の長手方向に垂直した上記第２空間の横方向の幅は、上記第１空間の横方向の幅よりも小さく形成されることが好ましい。

上記掘削船の長手方向に延長された上記第２空間の長さは、上記第１空間の長さよりも小さく形成されることが好ましい。

上記第２空間の長さは、上記第１空間の長さの１０％〜５０％であることが好ましい。

上記第１空間の下側に開放された開口部は、上記掘削船の船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成されることが好ましい。

上記第１空間の下側に開放された開口部において、上記掘削船の船尾側方向に位置する端部の両側コーナーには、上記掘削船の底面と同一平面上に位置する三角形状の底板が設けられてもよい。

上記第２空間の横断面は、半円または多角形状をなすものであってもよい。

本発明の他の側面によれば、上記ムーンプールを備えた掘削船が提供される。

本発明によれば、第１空間の掘削船の長手方向にある側部に第２空間が形成されることにより、ムーンプールの全長が増加して、ムーンプール内部の水面の上下運動が変わり、ムーンプール内部の水面の運動振幅及び掘削船の抵抗を低下させることができる。

また、第１空間及び第２空間の間に、上端面が所定の高さに位置する隔壁を設けることにより、ムーンプール内部の水面のスロッシング運動の振幅を低下させて、スロッシング運動による抵抗を低下させることができる。

また、第１空間の下側に開放された開口部が、掘削船の船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成されることにより、第１空間から流入される海水の量が相対的に減少され、掘削船にかかる抵抗を低下させることができる。

本発明の第１実施例に係るムーンプールの平面図である。 図１に示したII-II線に沿った断面図である。 本発明の第１実施例に係るムーンプールに含まれた第２空間の変形例を概略的に示す図面である。 本発明の第１実施例に係るムーンプールに含まれた第２空間の変形例を概略的に示す図面である。 本発明の第１実施例に係るムーンプールに含まれた第２空間の変形例を概略的に示す図面である。 本発明の第２実施例に係るムーンプールの平面図である。 図６に示したVII-VII線に沿った断面図である。 図６に示したVIII-VIII線に沿った断面図である。 本発明の第３実施例に係るムーンプールの平面図である。 図９に示したＸ-Ｘ線に沿った断面図である。 本発明の実施例に係るムーンプールが形成された模型船舶などの曳引水槽試験の結果を示す図面である。

以下では、本発明の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係るムーンプールの平面図であり、図２は、図１に示したII-II線に沿った断面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の第１実施例に係るムーンプール５は、掘削船１の船首と船尾との間に形成され、掘削作業を行うための第１空間１０及び上記第１空間１０に接して形成される第２空間２０を含む。

上記第１空間１０は、上記掘削船１の底面３から上甲板２を貫いて形成される。この場合、上記第１空間１０は、上記掘削船１の底面３から垂直に形成されてもよい。この場合、上記第１空間１０は、掘削船１の船体５０に上下方向に延長して形成された内側壁５１、５２、５３、５４、５５により限定されることができる。

図１を参照すると、上記第１空間１０の横断面は上記掘削船の長手方向に延長された四角形状、例えば、長方形をなしている。この場合、上記第１空間１０の横断面は、上記掘削船１の船首尾方向の中心線に対する対称構造となっている。このように形成された第１空間１０は、ドリリング装置(図示せず)、掘削パイプ(図示せず)などを海底の底に降ろす通路として使用できる。

本発明の第１実施例に係る上記第１空間１０の下側に開放された開口部１３の形状は、上記掘削船の長手方向に延長された四角形状、例えば、長方形状をなしている。

ただし、本発明の第１実施例に係る上記第１空間１０の形状はただの例示に過ぎず、上記第１空間１０が掘削作業を行うための通路として使用できれば、その形状などは様々な態様が可能である。

上記第１空間１０の上記掘削船の長手方向にある側部には、第２空間２０が形成される。この場合、図２を参照すると、上記第２空間２０の底面は上記掘削船１の下側に開放されるように形成される。この場合、上記第２空間２０は掘削船１の船体５０に対して、上下方向に延長して形成された内側壁５６、５７、５８によって限定されることができる。

このように形成された第２空間２０の開口を介して、上記第２空間２０の内部に海水が流出入されることができる。この場合、上記第２空間２０の上面は上記掘削船の上側に開放されてもよい。

図１を参照すると、上記第２空間２０の横断面は、上記掘削船の長手方向に延長された四角形状をなしている。この場合、上記第２空間２０の断面は、上記掘削船１の船首尾方向の中心線に対して対称構造を有する。

また、上記第２空間２０は、上記第１空間１０の後方側(上記第１空間１０に対して上記掘削船１の船尾側方向)に接して形成される。この場合、上記第２空間２０は、前方側(上記第１空間１０に対して上記掘削船１の船首側方向)に接して形成されてもよく、掘削船の長手方向の上記第１空間１０の両側、すなわち船首側と船尾側の二箇所に形成されることも可能である。

このように形成されることにより、本発明の第１実施例に係るムーンプール５は上記第１空間１０のみ形成されたムーンプール(以下、従来ムーンプールという。)と比較すると、その長さ(図１で上記掘削船１の船首尾方向に対する長さ)が増加することになる。

このような長さの増加は、従来ムーンプールの内部で発生する海水の運動パターンを変化させる。具体的に、相対的に長さの長い本発明の第１実施例によるムーンプール５では、従来ムーンプールで支配的に発生する海水の上下運動が低減し、その代わりにスロッシング運動が支配的に発生することになる。

ここで、ムーンプール内部の水面の上下運動がスロッシング運動に比べて掘削船に大きな抵抗を生じさせるため、本発明の第１実施例に係るムーンプール５は従来ムーンプールに比べて、掘削船１に作用する抵抗を低下させることになる。

本発明の第１実施例によれば、上記第２空間２０の長さＬ_２は、上記第１空間１０の長さＬ_１よりも小さく形成される。この場合、上記第２空間２０の長さＬ_２は、上記第１空間１０の長さＬ_１の１０％〜５０％であることが好ましい。

上記の第２空間２０の長さＬ_２が過度に大きくなると、上記ムーンプール５の開口部の面積が過度に大きくなるため、上記掘削船１の運航時に発生する抵抗がかえって増加するおそれがある。したがって、第２空間２０の長さは第１空間１０の長さよりも小さく形成されることが好ましい。

上記第２空間２０の幅Ｗ_２は、上記第１空間１０の幅Ｗ_１よりも小さく形成されることが好ましい。若し第２空間２０の幅Ｗ_２が第１空間１０の幅Ｗ_１と同一または大きい場合には、開口部の面積が過度に大きくなり、海水が掘削船のムーンプール内部に流入されることから発生する抵抗がかえって増加するおそれがある。

しかし、本発明の第１実施例に係る上記第２空間２０は、その断面が上記第１空間１０の断面に比べて、その長さ及び幅の小さい四角形状をなしている。ただし、これは例示に過ぎず、上記第２空間が、その断面の最大長さ及び最大幅が上記第１空間の断面の長さ及び幅よりも小さく形成されれば、様々な形状に変形することが可能である。

これと関連して、図３ないし図５は、本発明の第１実施例に係るムーンプールに含まれた第２空間の変形例を概略的に示す図面である。

図３を参照すると、第２空間２０ａの横断面は、半円(semi-circle)形状をなすものであってもよい。ここで、半円形状は半楕円形状を含むことができる。この場合、第２空間２０ａの横断面の最大長さＬ_２ａ及び最大幅Ｗ_２ａは、第１空間１０の横断面の最大長さＬ_１及び最大幅Ｗ_１よりも小さい。

または、第２空間の横断面は、多角形状をなすものであってもよい。例えば、第２空間２０ｂの横断面は、図４から分かるように、三角形状をなすものであってもよい。この場合、第２空間２０ｂの横断面の最大長さＬ_２ｂ及び最大幅Ｗ_２ｂは、第１空間１０の横断面の最大長さＬ_１及び最大幅Ｗ_１よりも小さい。

または、第２空間２０ｃの横断面は、図５から分かるように、台形状をなすものであってもよい。この場合、第２空間２０ｃの横断面の最大長さＬ_２ｃ及び最大幅Ｗ_２ｃは、第１空間１０の横断面の最大長さＬ_１及び最大幅Ｗ_１よりも小さい。

図６は、本発明の第２実施例に係るムーンプールの平面図であり、図７は、図６に示したVII-VII線に沿った断面図であり、図８は、図６に示したVIII-VIII線に沿った断面図である。図６ないし図８を参照すると、本発明の第２実施例に係るムーンプール６５は、掘削船６１の船首と船尾との間に形成され、掘削作業を行うための第１空間１０と、上記第１空間１０に接して形成される第２空間２０と、上記第１空間１０及び第２空間２０の間に形成される隔壁３０とを含む。

ここで、上述した第１実施例と同様の構成については説明を省略し、それぞれの構成について特に説明がない限り、第１実施例と同様の構成と見做して第１実施例の説明で代替し、以下では本発明の第２実施例に係る特徴的な構成を中心にして説明する。

本発明の第２実施例によれば、上記第２空間２０と上記第１空間１０との間には隔壁３０が設置される。このような隔壁３０は、上記ムーンプール６５の全長をそれぞれ所定の長さに分割するために設置されるものである。

これにより、隔壁のない状態では、相対的に長い長さＬ_１＋Ｌ_２の空間で発生する振幅の大きいスロッシング運動が、隔壁によりそれぞれ相対的に小さな長さＬ１及びＬ２の空間で発生する振幅の小さいスロッシング運動に変わる。

この場合、上記隔壁３０は、上記第１空間１０の内部の海水が上記第２空間２０に流動するように形成される。このために、本発明の第２実施例による上記隔壁３０は、その上端面が上記掘削船６１の底面３から所定の高さに位置するように形成される。

隔壁が設けられる高さに関連して、図７及び図８を参照して説明すると、上記隔壁３０は、上端面が上記掘削船６１の吃水線まで延長されるように形成される。この場合、上記隔壁３０の上端面は、上記掘削船６１の吃水線を基準として上記吃水線の下側２ｍ〜上側２ｍの間に位置するように形成されてもよい。

しかし、本発明の第２実施例に係る上記隔壁３０の形状などは例示に過ぎず、上記第１空間１０の内部の海水が上記隔壁３０の上端面を越えて上記第２空間２０に流動することにより上記掘削船に発生する抵抗が低下する場合であれば、隔壁に対する様々な変形が可能である。

また、上記隔壁３０には、上記第１空間１０及び上記第２空間２０の海水がそれぞれ上記第２空間２０及び第１空間１０に流出入するように、貫通孔が形成されてもよい。

図９は、本発明の第３実施例に係るムーンプールの平面図であり、図１０は、図９に示したＸ-Ｘ線に沿った断面図である。以下では、本発明の第３実施例による特徴的な構成を中心にして説明する。ここで、上述した第１及び第２実施例と同等の構成については説明を省略し、それぞれの構成について特に説明がない限り、第１及び第２実施例と同様の構成と見做して第１及び第２実施例の説明で代替する。

図９及び図１０を参照すると、本発明の第３実施例に係る上記第１空間１０の横断面は、上記掘削船７１の長手方向に延長された四角形状、例えば、長方形をなすものである。

この場合、上記第１空間１０の下側に開放された開口部７３は上記掘削船７１の船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成される。このために、本発明の第３実施例では、上記第１空間１０の下側に開放された開口部７３の後端部(上記掘削船７１の船尾側方向に位置する端部)の両側コーナーに、上記掘削船７１の底面３と同一平面上に位置する底板４０が設置される。この場合、上記底板４０は三角形状をなしてもよい。

このように、上記第１空間１０の下側に開放された開口部７３は、上記掘削船７１の前進時に、上記掘削船７１の船首から船尾へ移動する海水の移動方向に対して漸次細くなるように形成されることにより、上記第１空間１０に流入される海水の量が相対的に減少し、上記掘削船７１にかかる抵抗が低下される。

ただし、上記第１空間１０の下側に開放された開口部７３は、上記開口部７３を介して海底面に降下する掘削パイプなどと干渉しない限度で、その大きさや形状が決定されることになり、これに関連して上記底板４０の大きさも決定されることになる。

図１１は、本発明の実施例に係るムーンプールの形成された模型船舶などの試験水槽（ｔｏｗｉｎｇ ｔａｎｋ）における試験結果を示す図面である。図１１には、従来ムーンプール(第１空間のみ形成される)が形成された模型船舶(以下、第１模型船舶という)、本発明の第１実施例によるムーンプール(第１空間及び第２空間のみを含む)が形成された模型船舶(以下、第２模型船舶という)、本発明の第２実施例によるムーンプール(第１空間及び第２空間の間に隔壁が設けられ、第１空間の下側に開放された開口部は四角形状をなす)が形成された模型船舶(以下、第３模型船舶という)及び本発明の第３実施例によるムーンプール(第１空間及び第２空間の間に隔壁が設けられ、第１空間の下側に開放された開口部が船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成される)が形成された模型船舶(以下、第４模型船舶という）のそれぞれを試験水槽で模型実験を行い、求められた速度と有効馬力との関係の結果が示されている。ここで、'有効馬力'軸に表示された値は、第１模型船舶を１３ｋｔｓで引くために必要とされる有効馬力を１００と仮定し、これを基準とした相対的な値である。

以下では、図１１を参照して試験結果を説明する。まず、第１模型船舶(従来の場合)及び第２模型船舶(第１実施例の場合)を比較すると、１３ｋｔｓにおいて、第２模型船舶の場合が第１模型船舶に比べて約４％の抵抗が低下されたことが分かり、これは、同一の速度で、第２模型船舶が第１模型船舶よりも小さいエンジン馬力で運航できることを意味する。

このような傾向は、模型船舶の速度が増加するほど著しくなり、１５ｋｔｓでは、抵抗が約１６％低下することになる。これは、１５ｋｔｓでは、第２模型船舶が第１模型船舶よりも相当小さいエンジン馬力で運航できることを意味する。

このように、第２模型船舶は、第１模型船舶に比べて運航中に発生する抵抗が低下され、所定の速度でより小さいエンジン馬力で運航することができる。

また、図１１を参照して第１模型船舶(従来の場合)及び第３模型船舶(第２実施例の場合)を比較すると、第３模型船舶の場合には、１３ｋｔｓにおいて、第１模型船舶に比べて約１０％の抵抗が低下したことが分かり、これは、同一の速度で、第３模型船舶が第１模型船舶よりも小さいエンジン馬力で運航できることを意味する。

このような傾向は、模型船舶の速度が増加するほど著しくなり、１５ｋｔｓでは、抵抗が約３０％低下することになる。これは、１５ｋｔｓでは、第３模型船舶が第１模型船舶よりも相当小さいエンジン馬力で運航できることを意味する。

このように、第３模型船舶は、第１模型船舶に比べて運航中に発生する抵抗が低下され、所定の速度でより小さいエンジン馬力で運航することができる。

図１１を参照して第３模型船舶(第２実施例の場合)及び第４模型船舶(第３実施例)を比較すると、第４模型船舶の場合は、全体速度区間にわたって第３模型船舶よりも約３％の抵抗が低下される。すなわち、第４模型船舶が第３模型船舶に比べて、所定の速度で、相対的に少ない燃料消耗で運航できることを意味する。

以上では、本発明の実施例について説明したが、本発明の思想は本明細書に提示した実施例に限定されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加するなどによって異なる実施例を容易に提案することができ、これも本発明の思想範囲内に含まれるといえる。

１、６１、７１ 掘削船
２ 上甲板
３ 底面
５、６５、７５ ムーンプール
１０ 第１空間
２０ 第２空間
３０ 隔壁
４０ 底板

Claims (15)

1. 掘削船に形成されたムーンプールであって、
   掘削作業を行うために、前記掘削船の底面から上甲板を貫いて形成された第１空間と、
   前記第１空間の前記掘削船の長手方向にある側部に形成され、底面が前記掘削船の下側に開放された第２空間と、
   を含むムーンプール。
2. 前記第２空間の横断面の最大長さ及び最大幅は、それぞれ前記第１空間の横断面の最大長さ及び最大幅よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載のムーンプール。
3. 前記第１空間及び前記第２空間の間に形成され、前記第１空間に流出入する海水が前記第２空間に流動するように、上端面が前記掘削船の底面から所定の高さに形成される隔壁を含むことを特徴とする請求項２に記載のムーンプール。
4. 前記隔壁の上端面は、前記掘削船の吃水線を基準にして−２ｍ〜＋２ｍの間の高さに形成されることを特徴とする請求項３に記載のムーンプール。
5. 前記隔壁には、貫通孔が形成されることを特徴とする請求項４に記載のムーンプール。
6. 前記第２空間は、前記第１空間に対して前記掘削船の長手方向の船尾側あるいは船首側の少なくとも一箇所に形成されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のムーンプール。
7. 前記第２空間の上面は、前記掘削船の上側に開放されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のムーンプール。
8. 前記第１空間及び前記第２空間のそれぞれの横断面は、前記掘削船の長手方向に延長された四角形状をなすものであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のムーンプール。
9. 前記掘削船の長手方向に垂直した前記第２空間の横方向の幅は、前記第１空間の横方向の幅よりも小さく形成されることを特徴とする請求項８に記載のムーンプール。
10. 前記掘削船の長手方向に延長された前記第２空間の長さは、前記第１空間の長さよりも小さく形成されることを特徴とする請求項８に記載のムーンプール。
11. 前記第２空間の長さは、前記第１空間の長さの１０％〜５０％であることを特徴とする請求項９に記載のムーンプール。
12. 前記第１空間の下側に開放された開口部は、前記掘削船の船尾側方向に向けて所定の横方向の幅を維持した後に漸次細くなるように形成されることを特徴とする請求項８に記載のムーンプール。
13. 前記第１空間の下側に開放された開口部において、前記掘削船の船尾側方向に位置する端部の両側コーナーには前記掘削船の底面と同一平面上に位置する三角形状の底板が設けられることを特徴とする請求項１２に記載のムーンプール。
14. 前記第２空間の横断面は、半円または多角形状をなすものであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のムーンプール。
15. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載のムーンプールを備えた掘削船。

Images