해저 과제
작성자: Peter Wang, COO · 2025년 11월
해저 작업은 지표면 리프팅에 존재하지 않는 고유한 공학적 과제를 제시합니다. 장비가 수표면 아래로 내려감에 따라 리프팅 작업에 상당한 영향을 미치는 력과 조건들이 발생합니다 — 부력 변화, 온도 변화, 수압, 및 유체역학적 영향을 포함합니다.
이러한 과제를 이해하는 것은 안전하고 효율적인 해저 설치를 계획하는 데 필수적입니다. 현대의 히브 보상기는 이러한 영향을 고려하도록 설계되었습니다.
부력
부력은 공기와 해수 사이의 상대적 질량 밀도 차이로 인한 힘으로 인해 들어 올린 물체의 순 무게를 감소시킵니다. 물체가 대량의 강철인 경우 효과는 상대적으로 작지만 부분적으로 중공이거나 가벼운 재료(예: 콘크리트, 플라스틱 또는 알루미늄)로 만들어진 경우 정말 상당할 수 있습니다. 이는 회전을 야기하여 페이로드의 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 보상 장비에 부정적인 방식과 긍정적인 방식 모두에서 상당한 영향을 미칩니다:
- 부력으로 인해 페이로드의 무게가 감소함에 따라 보상 실린더의 평형 위치가 안쪽으로 이동하게 되고 경우에 따라 실린더가 완전히 축소되도록 할 수 있습니다. 이는 보상기의 성능을 제한할 것입니다.
- 보상기가 적응형이면 내부 가스 압력을 낮춰 평형이 중심에 유지되도록 합니다. 이는 보상기의 자연 주기를 효과적으로 증가시키고 전송률을 감소시키므로 모션 보상 효율에 긍정적인 영향입니다.
온도
대기의 주변 온도가 해수 온도와 비교하여 높거나 표면 수온이 해저 온도와 비교하여 높으면 보상기 가스 압력이 상당히 떨어집니다. 대략적인 규칙으로 우리는 온도가 3°C의 온도 저하에 따라 1% 감소한다고 말할 수 있으며, 이는 대략 5% 스트로크 변화(전체 스트로크 길이 및 가스 대 오일 비율에 크게 의존함)에 해당합니다.
일반적으로 온도는 소위 온도약층을 따르며, 아래 표시된 예에서 온도는 처음에는 급격히 떨어진 후 깊이에 따라 변하지 않습니다.
수압
수압은 수심 10미터마다 약 1bar씩 증가합니다. 이는 보상기의 스트로크 평형에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 우리가 표면에서 1000m 깊이까지 250t(습윤 무게)를 400t 보상기로 들어올린다고 가정합시다. 피스톤 로드 직경은 180mm로 가정할 수 있습니다. 평형 위치가 얼마나 변할까요?
우리는 15% 크기 변화가 막대가 중간 스트로크에서 0 스트로크로 완전히 축소되도록 할 것이라고 가정할 수 있습니다(상대적으로 높은 경성 PHC의 전형적인 값). 1000m에서 수압은 약 100bar이고 축소를 야기하는 피스톤 로드에 작용하는 힘은:
26t는 250t의 약 10%이므로, 다시 말해서, 스트로크 평형이 중간 위치(전체 스트로크의 1/2)에서 약 전체 스트로크의 1/6으로 변할 것으로 예상할 수 있습니다.
적응형 PHC를 사용하면 이 문제를 피할 수 있습니다.
누출
과거에는 해저 보상기에 물이 새는 경우가 많았습니다. 결과는 성능 감소에서 부식, 폭발까지 모든 것이었습니다. 이 문제는 적절한 설계, 테스트 및 유지 보수를 통해 피할 수 있습니다. Norwegian Dynamics에서 우리는 문제에 완전히 중점을 두고 있으며 우리는 시장에서 가장 강력한 솔루션을 가지고 있다고 믿습니다. 우리는 다음을 구현했습니다:
- 모든 부피에 이중 씰을 사용하며, 씰은 항상 두 개의 다른 표면을 사용하여 조립 중 씰 손상을 최소화합니다.
- 외부 압력 테스트는 씰 무결성을 확인하기 위해 FAT의 일부입니다.
- 누출의 결과를 완화하기 위한 구획화.
- 손상된 구성 요소를 빠르게 교체하기 위한 예비 부품.
- 미션 크리티컬 애플리케이션의 경우 단일 작업을 수행할 수 있는 여러 구획이 있는 중복성을 제공합니다.
- 정기 유지 보수의 일부로 수행되는 중요한 구획에 대한 백 씰 테스트(및 해상에서 수행할 수 있음).
- 예정된 완전 씰 교체.
