KR0177280B1 - 모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템 - Google Patents

모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR0177280B1
KR0177280B1 KR1019950704179A KR19950704179A KR0177280B1 KR 0177280 B1 KR0177280 B1 KR 0177280B1 KR 1019950704179 A KR1019950704179 A KR 1019950704179A KR 19950704179 A KR19950704179 A KR 19950704179A KR 0177280 B1 KR0177280 B1 KR 0177280B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
caisson
modular
storage
breakwater
caissons
Prior art date
Application number
KR1019950704179A
Other languages
English (en)
Inventor
채티 나이젤
Original Assignee
채티 나이젤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 채티 나이젤 filed Critical 채티 나이젤
Application granted granted Critical
Publication of KR0177280B1 publication Critical patent/KR0177280B1/ko

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D23/00Caissons; Construction or placing of caissons
    • E02D23/02Caissons able to be floated on water and to be lowered into water in situ
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/06Moles; Piers; Quays; Quay walls; Groynes; Breakwaters ; Wave dissipating walls; Quay equipment
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/06Moles; Piers; Quays; Quay walls; Groynes; Breakwaters ; Wave dissipating walls; Quay equipment
    • E02B3/068Landing stages for vessels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D25/00Joining caissons, sinkers, or other units to each other under water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/11Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters

Abstract

규격화되고, 안정되며, 조절가능한 모듈형 케이슨 시스템(30)은 각종 형태의 광범위한 지점 조건과 깊이에 대해 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템을 건설하기 위해 제공된다. 모듈형 케이슨 시스템은 상이한 형태를 가지는 다섯 개의 규격화된 형태와 비율의 모듈형 케이슨을 포함하며, 각 형태의 케이슨 모듈은 벌크 저장능력을 가지며 전체 방파시스템에서 하나 이상의 특정 기능을 수행하도록 설계된다. 모듈형 케이슨(30)은 다수의 상이한 형상의 방파시스템을 건설하기 위해 적절한 치수로 확대 및 축소, 그리고 다른 조합으로 조립될 수 있다. 별개의 모듈형 케이슨은 육상의 조선소와 같은 시설에 제조된 후, 방파시스템을 필요로 하는 지점까지 예인하여 조립될 수 있다. 방파시스템의 모듈형 특성으로 인하여, 모듈형 케이슨은 사용 수명이 다하게 되면 용이하게 분리 및 제거될 수 있으므로, 거의 건설 이전 상태로 근접하게 복원가능하다.

Description

[발명의 명칭]
모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파시스템
[발명의 배경]
본 발명은 심해 또는 근해에 방파시스템을 형성하기 위해 다른 형상으로 조립가능한 모듈형 케이슨(modular caisson)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방파시스템을 형성하기 위해 단일 케이슨 또는 케이슨 보조조립체 섹숀의 형태로 육지에서 제작한 다음 소정의 선택 지점에 부유시키고, 정렬한 후 침작할 수 있는 규격화된 모듈형 케이슨에 관한 것이다.
수면에 노출된 대형 물체에 있어서, 최대 풍파에 의해 발생되는 힘은 특정 장소의 위치와, 그 기반조건의 여하에 따라 상당히 변화할 수 있다. 이러한 큰 편차의 발생으로 인하여, 지금까지의 방파시스템을 허용가능한 특정범위로 규격화시켜서 설계하는 것이 불가능하였다. 대신에, 방파시스템은 일반적으로 특정 장소의 필요조건에 적합한 선별구조(one-of-a-king-structure)로 설계되었다. 이러한 방파시스템은 조금이라도 원가를 절감하고자 근접 위치 또는 해당 지점에서 제작을 수행하거나, 조선소와 같은 이용가능한 시설에서 규격화된 생산방법을 이용하였다.
일반적인 방파시스템은 방파제, 방조제(groins), 말뚝구조물, 케이슨 등을 포함한다.
케이슨은 통상적으로 콘크리트 및/또는 스틸로 제조되며, 부동형 또는 잠수형중 하나로 이루어질 수 있다. 부동형 케이슨은 수면위를 부유하고, 해저, 호수 지반에 고착된다. 한편, 잠수형 케이슨은 해저 바로위에 지지되며, 케이슨 구조 여하에 따라서, 해저를 관통하여 케이슨을 적절한 지점에 매설하게 된다.
부동형 케이슨은, 지반에 아무리 견고하게 고착되더라도 허리케인 또는 태풍과 같은 격심한 풍파에 파손될 위험성이 있다. 이런 기상 상태는 매우 위험하여 방파시스템의 파손을 유도하므로, 케이슨 안쪽의 보호 영역을 또한 파괴한다. 마찬가지로, 잠수형 케이슨 역시 아무리 견고하게 지지되더라도, 또는 지반을 관통하여 매설해도 수압특성에 의한 파손의 위험성이 또한 있다. 예를 들면, 격심한 폭풍우가 잠수형 케이슨의 바다쪽 측면을 강타할 때, 풍파력은 케이슨을 해저로부터 들어올리는 양력과; 케이슨을 전복시키는 회전모멘트와; 케이슨을 축방향으로 이동시키도록 케이슨을 강타하는 힘을 발생한다. 이런 힘들중 어느 하나라도 크기가 충분한 경우, 케이슨 파손을 유발할 수 있으므로 방파시스템의 손실이 발생한다.
실례로서, 1952년 4월 23일자로 특허된 파스칼 허르메스(Pascal Herme's)의 프랑스 공화국 특허 제1,012,795호는 잠수형 케이슨으로 이루어진 안벽(a sea wall)을 개시한다. 그러나, 상기 특허의 케이슨은 폭보다 높이가 크므로, 최대 허용 수준에 근접하는 풍파의 영향을 받을 경우 와해되기 쉽다. 상기 특허는 중대한 결점을 지니고 있고, 상대적으로 근해 방호 수면에 안벽을 사용하는 것을 엄격히 제한한다. 상기 특허의 다른 결점은 해저 표면상에 일정하게 유지되어, 거의 해저를 관통하지 않으므로, 높은 파도에 휩쓸리기 쉽다는 것이다. 즉 케이슨이 해저에 견고하게 고착되지 않았을 뿐만 아니라 격심한 풍파 조건에 영향을 받는 광활한 심해에 사용될 수 있도록 설계되지 못했다. 상기 특허의 또 다른 결점은 케이슨이 방파 기능 이외의 추가적 기능을 갖지 못하므로, 방파기능이외의 다른 방법으로 제작비용을 상쇄할 방도가 없다는 것이다. 따라서, 상기 특허의 케이슨은 수입 소득력(revenue-earning capability)을 갖지 못한다는 것이다. 상기 케이슨의 또 다른 결점은 적층식으로 설계되지 않고 투하식으로 설계되어 있으므로, 일단 케이슨이 가라앉으면 영구적인 구조체가 된다는 점이다. 그 결과, 케이슨은 재정렬 또는 재배치될 수 없고, 다른 위치에 사용하거나, 안벽이 환경적 요인 또는 다른 요인에 의해 철거해야 하는 경우 적층 및 견인할 수 없었다. 이러한 각종 결점으로 인하여, 상기 특허에 개시된 케이슨을 이용한 안벽이 세상 어디에도 설치할 수 있다는 것은 믿을 수 없는 것이다.
광활한 대양, 특히 심해에서, 잡석, 콘크리트 블록, 테트라포드(tetrapods), 돌로스(dolos) 등에 철근을 넣어서 구축한 방파제는 방파시스템을 제조하는 유일한 것 이었다. 그러나, 그러한 장소에서의 제작은 비용이 고가이며, 특히 최대 풍파력에 노출된 광활한 심해에서 방파제를 제조할 수 없었던 가장 큰 장애요인은 경제적인 이유 때문이었다.
특히, 광활한 심해에 방파제와 같은 구조물의 엄청난 건설 비용은 이러한 방파벽이 방파벽만으로서의 가치 이외의 추가적인 경제적 이익을 제공하지 못한다는 사실과 복합적으로 작용한다. 간단히 말하면, 통상적으로 제작비에 비해 방파벽의 이익이 너무나 낮으므로 광활한 심해에 이러한 구조물을 건설하는 것은 정당화될 수 없었다.
방파시스템으로 방파제를 사용하는 다른 문제는 일단 방파제가 손실될 경우, 보조적인 방파시스템의 설비가 없다는 것이다. 이처럼, 방파시스템이 유실되면 방파벽에 의한 방호 영역은 최대 풍파력에 완전히 노출된다.
최대 수압환경을 충분히 지탱할 수 있는 방파제의 건설의 또 다른 문제는, 해저상에 특히 방파제의 코어가 쓰레기와 같은 물질로 제조될 경우, 거대하고 영구적인 환경상의 문제의 소지을 안고 있다는 점이다. 너무 거대한 규모이기 때문에, 이러한 방파제는 사용 수명이 다한다 하더라도 경제적으로 분해 및 제거될 수 없는 것이다.
전술한 이유로 인하여, 극소수의 방파벽만이 예컨대, 광활한 대양의 심해에 설비되었다.
그리고, 광활한 심해에 건설된 방파제와 같은 이러한 방파시스템은 엄청난 가격으로 인하여 전복파를 방지하기에 충분한 높이로 건설될 수 없으며, 또한 최대 강풍으로부터 바람이 불어가는 쪽의 측면에 적절한 보호를 제공할 수 없었다. 그 결과, 특히 최대 풍파 엄습하에서 그러한 방파시스템은 배의 정박, 도킹 또는 계류에 대해 바람이 불어가는 쪽에 적절한 피난처를 제공하지 못한다. 이러한 상태는 저속 순항이나, 도킹이나, 정박시 모든 선박, 특히 컨테이너선, 운항선, 유조선, 화물선, 카페리 및 특히 LNG와 같은 액화가스의 특수운반선과 같이 높은 공기 마찰 외형을 갖는 선박에 대해 심각한 문제점을 나타난다.
전 세계를 통해 상업적으로 이용하는 모든 종류의 항해 선박에 있어서, 대서양, 태평양 및 인도양을 에워싸는 개방된 해안선을 따라 및 해안선으로부터 존재하는 최대 풍파 엄습의 영향을 받는 경우, 가령 심해와 같은 깊은 바다지점에서 적절한 피신처를 제공할 수 있는 방파시스템으로 알려진 것은 없었다.
또한, 적어도 환경적 관점 또는 항해적 관점에서 사용수명의 말기에 분해 및 제거하여, 건설 이전 상태 또는 거의 근접 상태로 대양을 복원할 수 있는 방파시스템을 건설하려는 욕구가 증대하는 것도 대양과 같은 광활한 심해에 방파시스템 건설을 어렵게 하는 요인이 되고 있다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 종래 방파시스템과 관련해서 전술한 문제점을 해결한 모듈형 케이슨으로 이루어진 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 해변 침식 또는 인공섬에 대해서, 최대 규모의 허리케인, 태풍, 사이클론 및 튜나미스에서 발생하는 것을 포함해서 일정 수준의 풍파 엄습에 대해서, 해안선 또는 해변을 보호할 수 있는 만능 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 방파시스템의 지점에서 발생된 최대 풍파력에 견딜 수 있는 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 경제적으로 기술적으로 실현가능하고 환경적으로 안전한 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 벌크 저장 재료가 사용될 수 있고, 광활한 심해에 최대 풍파 엄습에 견딜 수 있도록 설계 조립되고, 고요한 근해에 사용시 간단히 일정 비율로 축소할 수 있는 안정되게 배치가능한 모듈형 케이슨을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 조건하에서, 150피트 이상의 깊이도 고려될 수 있으나, 통상적으로 20 내지 100 피트의 깊이에서 공할한 수면(개방된 대양을 포함)에 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 벌크 재료를 저장하도록 설계되고, 조선소에서 원가를 절감하도록 제조될 수 있고, 소망하는 지점으로 부유하여 예인할 수 있고, 일체형 방파시스템을 형성하기 위해 정확하게 배치하여 적하한 후 적소에서 조립할 수 있는 복수개의 안정된 주요 모듈형 케이슨을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 일체형 방파시스템을 형성하기 위해 적하가능하며, 필요한 경우, 방파시스템의 사용수명 말기에 이양 및 견인이 가능하여 건설 이전 상태로 거의 복원할 수 있는 안정된 모듈형 케이슨으로 이루어진 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 방파시스템의 확대 배열을 구성하기 위해 다른 조합으로 조립될 수 있고, 상이한 수심과 최대 풍파조건을 가지는 별도의 소정 선택지점에서 사용가능한 크기로 규격화될 수 있는 상이한 형상의 안정되고, 배치가능한 모듈형 케이슨을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다른 치수로 규격될 수 있고, 별개의 지점 조건에 따라 방파시스템을 형성하기 위해 다수의 상이한 형상으로 전개될 수 있는 특정수의 규격화되고 안정된 저장형 케이슨으로 이루어진 모듈형 케이슨 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 설계 케이슨에 특정형태의 외층보호벽을 가지며, 특정형태의 잡석층 방파제와 함께 설치되도록 설계된 모듈형 저장형 케이슨 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 서로 다르게 광범위하게 작용하는 수압 및 기상 조건하에서 안정될 수 있는 모듈형 케이슨의 설치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 외측 방파 케이슨의 배열을 가지며, 지점 조건에 따라 외측 방파 케이슨과 일체로 형성되고 외측 방파 케이슨의 배열을 지지하는 보강 지지시스템으로 작용하고 일렬의 횡단지지 케이슨과 내측 방파 케이슨과 범용 케이슨을 포함하는 보강용 보조조립체를 가지는 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 외측 방파 케이슨의 배열을 가지며, 지점조건에 따라, 외측 방파 케이슨과 일체로 형성되고, 외측 방파 케이슨의 배열을 전복하는 파도의 에너지를 흡수, 봉쇄 및 분산하는 횡단지지 케이슨 및 내부 방파 케이슨으로 이루어진 전복파를 흡수 봉쇄 및 분산 보조시스템을 가지는 방파시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 기타 다른 목적, 특징 및 장점은 넓은 배열의 방파시스템을 형성하기 위해 상이한 조합으로 조립될 수 있고, 상이한 깊이를 갖는 상이한 최대 풍파력의 영향을 받는 상이한 소정의 선택지점에 규격화 될 수 있는 다른 형상의 안정된 복수개의 주요모듈형 케이슨을 구비함으로써 달성될 수 있다. 안정된 주요 모듈형 케이슨은 앵커 타워 케이슨, 외측 방파 케이슨, 횡단지지 케이슨, 내측 방파 케이슨 및 범용 케이슨을 포함한다.
외측 방파 케이슨은 장소의 요구 조건에 따라 앵커 타워 케이슨에 의해 일단 또는 양단 및/또는 중간에 고착될 수 있는 배열을 형성하기 위해 종단관계(end-to-end)로 조립되게 설계된다. 보강 보조 조립체는 외측 방파 케이슨의 배열을 보강하기 위해 구비될 수 없으며, 보강 보조 조립체는 하나 이상의 내측 방파 케이슨의 배열과, 외측 방파 케이슨 배열의 바람이 불어가는 측면상에 배치되고, 일렬의 횡단 지지 케이슨을 관통해 일체화된 범용 케이슨을 포함한다. 광활한 심해에서, 전복파 에너지 흡수, 봉쇄 및 분산 보조 조립체는 외측 방파 케이슨의 배열을 전복하는 파도 에너지를 흡수, 봉쇄 및 분산을 위해 구비된다. 모든 안정된 모듈형 케이슨은 벌크 재료를 저장하기 위해 내측에 거대한 중공 공간을 가지며, 조선소와 같은 육상 시설에서 제조되어, 소망 지점으로 부동하여, 일체형 방파시스템을 형성하기 위해 균형 및 적화되도록 설계된다.
당업자라면 본 발명의 기타 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해가 될 것이다.
[도면의 간단한 설명]
제1(a)도 및 제1(b)도는 본 발명의 사상에 따라 제조된 방파시스템의 일 실시예의 예시적 평면도 및 단면도.
제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명의 사상에 따라 제조된 방파시스템의 다른 실시예의 예시적 평면도 및 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 범용 케이슨의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명에 따른 외측 방파 케이슨의 두 실시예의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제5(a)도 및 제5(b)도는 본 발명에 따른 앵커 타워 케이슨의 두 실시예의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제6(a)도 및 제6(b)도는 본 발명에 따른 내측 방파 케이슨의 두 실시예의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제7도는 본 발명에 다른 횡단지지 케이슨의 일 실시예의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제8도는 균형탱크 및 안정탱크를 도시하는 범용 케이슨의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제9도는 벌크 액체 저장용 범용 저장 케이슨의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제10도는 벌크 고체 저장용 범용 저장 케이슨의 일부 절단한 예시적 측단면도.
제11(a)도 및 제11(b)도는 잡석층 방파제가 없는 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제12(a)도 및 제12(b)도는 잡석층 방파제로 이루어진 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제13(a)도 및 제13(b)도는 잡석층 방파제로 이루어진 다른 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제14(a)도 및 제14(b)도는 두 형태의 주요 모듈형 케이슨을 사용한 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제15(a)도 및 제15(b)도는 세 형태의 주요 모듈형 케이슨을 사용한 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제16(a)도 및 제16(b)도는 다섯 형태의 주요 모듈형 케이슨을 사용한 방파시스템의 단면도 및 평면도.
제17도 - 제19도는 상이한 수압 및 위치 조건하의 심해에 통상적인 방파시스템의 부분 단면의 예시적 측단면도.
제20도 - 제22도는 상이한 수압 및 위치 조건하의 근해에서 통상적인 방파시스템의 부분 단면의 예시적 측단면도.
제23도는 제17도 - 제22도에 도시한 방파시스템의 수압 및 지점 조건 범위의 크기 변화를 동일 치수로 도시하는 일 형태의 안정되고 규격화된 모듈형 케이슨의 측단면도.
제24도는 와해 요인을 설명하기 위해 사용된 최대 수압 및 지점 조건에 대해 설계한 방파시스템의 예시적 단면도.
제25(a)도 및 제25(b)도는 관통 요인을 설명하기 위해 사용된 상이한 높이의 두 앵커 타워 케이슨의 예시적 측면도.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 사용된 모듈형 케이슨 개념의 이해를 돕기 위하여, 먼저 간단한 설명은 다른 형태의 주요 모듈형 케이슨의 설명과 다른 케이슨 시스템의 예시적 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 모듈형 케이슨으로 건설된 두 개의 예시적 방파시스템을 간단히 기술한다. 본 명세서에 기술한 방파시스템의 몇가지 예시적 실시예는 본 발명의 사상에 따라 건설될 수 있는 다수의 상이한 방파시스템의 대표적 예에 불과하며, 본 발명은 도면에 도시된 방파시스템의 특정 형상에 한정 또는 제한하지 않는다는 것이 이해될 것이다.
명세서와 청구범위 전반에 사용된 바와 같이, 방파시스템이라 함은 대양, 바다, 만, 강, 호수, 에스튜어리(estuaries)와 같은 형태의 수면에 모듈형 케이슨 시스템 또는 모듈형 케이슨 시스템 설치를 말한다. 방파시스템의 바람이 불어가는 측면상의 보호영역이나 피난영역, 또는 방파시스템으로 에워싸거나 부분적으로 에워싼 영역이라 함은, 상대적으로 비보호 수면에 둘러싸이거나 거의 둘러싸이기 때문에 인공섬으로 언급된다. 보호 영역은 비보호수면에 대해 둘러쌓인 인공 피난처이다. 보호 영역은 모래, 바위, 자갈 또는 자연섬을 구성하는 다른 충진재질로 충만하거나, 부분적으로 충만될 수도 있고, 또는 보호 영역은 인공섬을 구성하는 수면으로 채워질 수도 있다.
본 발명에 따른 상이한 형태의 모듈형 케이슨으로 건설된 방파시스템의 일 실시예는 제1도에 도시한다. 제1(a)도 및 제1(b)도는 광활한 대양의 사전 선정된 지점에 설치된 방파시스템의 평면도 및 단면도이다. 방파시스템은 부분적으로 폐회로를 형성하기 위해 종단관계로 정돈 배열된 복수개의 외측 방파 케이슨(30)을 포함한다. 복수개의 내측 방파 케이슨(50)은 외측 방파 케이슨(30) 배열의 바람이 불어가는 측면 또는 내측면상에 종간결합관계로 정렬된다. 앵커 타워 케이슨(45)은 내외측 방파 케이슨(30)(50) 배열의 각 단부에 배열된다. 횡단지지 케이슨(70)은 내외측 방파 케이슨(30)(50) 배열 사이를 가로질러 배열된다. 본 실시예에 있어서, 외측 방파 케이슨(30)은 파도가 치솟도록 설계되며, 케이슨(30)(50)(70)은 전복파(제16도를 참조로 이후 설명함)의 에너지를 분산하는 공동 역할을 수행한다. 범용 케이슨(10)의 배열은 내측 방파 케이슨(50) 배열의 바람이 불어가는 측면 또는 내측면상의 보호 영역내 배열된다. 본 실시예에 있어서, 범용 케이슨(10)은 내측 방파 케이슨(50)과 병렬로 배열된다.
본 발명에 의하면, 다른 형태 케이슨의 특정수와, 케이슨의 구조는 보호 영역의 크기, 선택지점의 수심, 선택지점에서 발생되는 최대 풍파력의 크기와 방향, 다른 요인에 따라 결정된다. 실례로, 하나 이상의 앵커 타워 케이슨(45)은 외측 방파시스템(30)의 배열 뿐만 아니라 두 개의 코너 앵커 타워 케이슨(45)을 따라 개재될 수 있다. 보호 영역의 바람이 불어가는 측면은, 필요한 경우, 외측 방파 케이슨(30) 및/또는 내측 방파 케이슨(50)의 배열을 근접할 수 있어 완전히 보호 영역을 에워싼다. 수문은 하나의 케이슨 또는 인접한 두 케이슨 중 하나에 구비될 수도 있으므로, 선박이 보호 영역내를 입출항하도록 한다.
제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명에 따른 모듈형 케이슨으로 제조된 방파시스템의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예는 제1도에 도시한 실시예와 유사하나 제1도의 실시예보다 수압 및 기상 조건이 완만한 지점에 사용하도록 설계되었다. 제2도의 실시예에 있어서, 복수개의 외측 방파 케이슨(20)은 단부 결합 관계로 배열되며, 이 외측 방파 케이슨(20)은 파도가 치솟을 수 있도록 설계된다. 이처럼 제2도의 실시예에 있어서, 복수개의 외측 방파 케이슨(20)은 종단 관계로 배열되며, 이 외측 방파 케이슨(20)은 파도가 치솟도록 설계된다. 이처럼 제2도의 실시예에 있어서, 횡단지지 케이슨(70)(제1도의 실시예에 사용됨)은 필요없을 수 있고, 외측 방파 케이슨(20)과 내측 방파 케이슨(50)의 두 병렬 배열 조합은 범용 케이슨(10) 배열에 대한 보호 영역을 제공한다.
모듈형 케이슨으로 건설된 방파시스템의 다른 예시적 실시예는 이후 설명한다. 본 발명에 따르면, 규격화되고 안정되며, 균형된 모듈형 케이슨 시스템은 각종 형태의 대양과 수심에서 하나 이상의 폭풍우와 튜나미스에 영향을 받는 광범위 지점 조건에 대해 사용할 수 있는 환경적으로 안전한 만능 방파시스템 건설에 제공된다. 모듈형 방파시스템은 규격화된 형상과 비율로 하나 이상의 상이한 형태의 주요 모듈형 케이슨을 포함하며, 각각의 상이한 형태의 케이슨 모듈은 전체 방파시스템에서 하나 이상의 특정 기능을 수행하도록 설계된다. 케이슨 모듈은 다수의 상이한 형상의 방파시스템을 건설하기 위해 상이한 조합으로도 치수 및 조립가능하게 조정될 수 있다.
별개의 케이슨 모듈은 보강 콘크리트로 제조되는 것이 바람직하며 최대 허용 범위까지 조선소와 같은 육상에서 원가 절감으로 제조된 다음, 방파시스템이 필요한 지점까지 예인하여 조립할 수 있다. 상이한 조합으로 치수 및 조립가능하므로 방파시스템의 전체 크기 및 모듈형 조립은 사전 선정된 지점에 발생될 수 있는 최대 수압 및 최대 풍파력을 지탱 및 극복할 수 있고, 크지 않은 모듈과, 많지 않은 수의 모듈로, 적당한 모듈 조립에 의해 특정 지점에 절대적으로 필요 이상으로 사용되지 않게 된다.
특정 지점이 최대 풍파 엄습의 영향을 받더라도, 방파시스템의 바람이 불어가는 측면상의 영역은 모든 형태의 선박에 대해서 안전운항, 도킹 및 정박 영역을 제공하는 인공섬 또는 인위적 섬을 형성하여 각종 풍파로부터 완전히 보호받을 수 있는 방파시스템이 설계된다.
방파시스템의 모듈형 특성으로 인하여, 필요한 경우, 케이슨 모듈은 사용 수명 말기에 쉽게 제거될 수 있으므로, 거의 건설 이전 상태로 복원이 가능하다. 이러한 특징은 점증하는 환경에 대한 인식 및 환경 규제 시대에 중요한 고려 대상이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 모듈형 케이슨은 상이한 인공 방파시스템으로 건설하기 위해 하나 이상 형태의 케이슨 형상으로 조립될 수도 있는 복수개의 상이한 형태의 안정되고, 균형된 주요 케이슨을 구성한다. 모든 방파시스템의 기본적 건설 블록을 구성하는 다섯 개의 상이한 형태의 안정되고, 균형된 주요 모듈형 케이슨이 존재한다. 다섯 개의 주요 상이한 안정 케이슨은 제3도 내지 제7도에서 서로에 대한 상대 치수로 도시된다. 다섯 개의 주요 모듈형 케이슨은 범용 케이슨, 외측 방파 케이슨, 앵커 타워 케이슨, 내측 방파 케이슨 및 횡단지지 케이슨을 포함하며- 이러한 케이슨 전부는 벌크물질을 저장할 수 있는 공간을 갖는다. 이러한 다섯 형태의 주요 케이슨중 하나 이상 또는 다섯 개 전부는 제1도 내지 제2도 및 제11도 내지 제23도에 도시한 환경적으로 안전한 각종 실시예의 일체형 방파시스템을 형성하도록 조합될 수 있다.
개시하는 바와 같이, 제3도 내지 제7도에 도시한 주요 케이슨 전부는 오목한 바닥부를 갖도록 도시되어 있다. 특정 환경에서, 예를 들면 준설 바닥이 점토암과 같은 경질로 형성된 경우, 오목한 바닥부 제거된다. 경질 토양에서 케이슨의 오목한 바닥부는 흡입 컵(suction cups)으로서 흡입능력을 상실하며, 침적토 또는 침적토/점토와 같은 연질에서 흡입기능을 발휘한다. 오목한 바닥부를 구비하거나 구비하지 않은 케이슨의 사용에 대한 결정은 오목한 바닥의 외주 가장자리가 해저를 관통할 수 있는지의 여부와, 특정 지점의 토양 역학에 주로 의존한다. 또한, 바닥 또는 해저 아래 조건이 매우 불안정한 경우, 말뚝더미를 해저에 박거나, 다른 지반공사를 이용하여 앵커 타워 케이슨과 다른 케이슨을 더 지지하는 것이 필요하다는 것에 주목하지 않으면 안된다.
제3도는 범용 케이슨(10)의 일 실시예의 측면도를 도시한다. 범용 케이슨(10)은 수면 아래 해저에 케이슨을 고정 및 지지하는 환상 스커트(11)를 구비할 수도 있다. 범용 케이슨(10)은 설계와 구조를 간단히하여, 제조 비용을 절감하는 동시에, 케이슨의 내부용적 또는 내부공간을 최대로 형성하여 각종 목적, 예컨대 재료의 저장, 재료의 처리, 설치목적, 관리목적 등과 같은 각종 목적에 더욱 효과적으로 사용될 수 있도록 직사각형 단면을 형성하는 것이 바람직하다.
범용 케이슨(10)은 물질의 저장을 위한 대형 내부공간 또는 저장공간(S)을 구비한다. 재료의 저장을 위해 대부분 사용되는 범용 케이슨(10)은 본 명세서에서 저장 케이슨으로 언급된다. 제9도를 참조로 이후 기술하는 바와 같이, 내부공간 또는 저장공간(S)을 완전히 밀폐된 경우, 내부는 벌크 액체, 슬러리와 같은 양수성 물질로만 그 사용이 한정된다. 내부공간 또는 저장공간(S)의 상부가 개방되면, 내부는 건식 및 반건식 벌크물질 저장에 사용될 수도 있다.
제작비용과 설치비용의 견지에서 부동형 단일 구조체로 이루어진 범용 케이슨(10)으로 제작하는 것이 바람직하지만; 이와 같은 케이슨은 제작시설 및/또는 제작시설로부터 설치 지점까지의 수로 깊이의 제약으로 인하여 반드시 가능하거나 실용적일 수는 없다. 단일 구조로 제작될 수 없을 경우, 범용 케이슨(10)은 토대 단면(10')과 한 개 이상의 중간 단면(10'')과 같은 하나 이상의 별개 부동형 단면으로 형성될 수도 있고, 이 토대 단면과 중간 단면은 전체 또는 일부가 육상에서 제작된 다음 설치지점으로 예인되고, 설치지점에 적하, 투하 및 서로 조립하는 구조로 이루어져 있다. 상부 단면(10''')은 설치지점에서 조립된 토대 단면(10') 및 중간 단면(10'') 상에 건설된다. 기술을 간단 명료히 하기 위해서, 나머지의 주요 케이슨(내외측 방파 케이슨, 앵커 타워 케이슨 및 횡단 지지 케이슨)은 단일 구조체로 형성되며, 이러한 각각의 케이슨은 하나 이상의 별개의 부동형 단면으로 유사하게 제작될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제9도 및 제10도는 액체 벌크(제9도 참조) 저장용 저장 케이슨(10A)과 고체 벌크(제10도 참조) 저장용 케이슨(10B)으로 사용된 범용 케이슨(10)의 일부 절단한 실시예의 측단면도이다. 제9도에 도시한 저장 케이슨(10A)은 하나 이상의 밀폐된 내부공간 또는 저장공간(S)을 가지며, 이 공간에 저장탱크(14)가 배치된다. 액체 또는 다른 양수성 물질을 저장탱크(14)내로 저장탱크로부터 양수하기 위하여, 저장 케이슨(10A)은 파이프, 밸브 펌프 및 제어수단의 장비를 구비하며, 이들 장비는 터널(15)내에 수용되어 저장탱크(14) 아래에서 동작한다. 메인 펌프(16)가 구비되어 액체를 저장탱크(14)로부터 분출하고 유출된 액체를 파이프와 밸브를 통해 파이프(18)까지 양수하여 바지선, 유조선과 같은 선박에 급송한다. 한 세트의 메인 펌프(17)가 구비되어 케이슨(10A)으로 유도된 액체를 파이프(18)를 통해 파이프와 밸브를 경유하여 상하부 배기 파이프(19)까지 양수하여 액체를 저장용 저장탱크(14)로 유도한다.
특정 형태의 액체 또는 다른 양수성 물질은 저장탱크(14)내 저장될 수 있다. 실시예에 의하면, 반드시 한정하는 것은 아니지만 양수성 물질로는 준설물질, 하수 쓰레기, 물, 원유, 석유제품 및 펄프를 포함할 수도 있다. 저장탱크는 저장가스 또는 액화석유가스(LPG), 액화 암모니아가스 및 액화천연가스(LNG)와 같은 가스를 저장할 수 있도록 가압 및/또는 냉동될 수도 있다.
제10도에 도시한 저장 케이슨(10B)은 건식 및 반건식 벌크물질 저장하도록 설계된다. 이 경우에 있어서, 저장 케이슨(10B)은 하나 이상의 대형 내부공간 또는 저장공간(S)을 구비하고, 이 공간은 건식-벌크 저장 사일로(14a)로 이루어질 수도 있다. 저장 사일로(14a)는 상부가 개방되어 예컨대 크레인, 기중기와 같은 적재/적하장치(13)에 의해 건식물질이 사일로내로 유도 및 사일로로부터 제거될 수 있다. 일련의 터널(15a)은 저장 사일로(14a) 아래 저장 케이슨(10B)의 길이방향을 따라 연장하며 컨베이어 벨트와 같은 물질 이송수단을 수용하여, 저장 사일로(14a)의 길이방향 전체에 물질을 적재/적하장치(13)로 분배한다. 변형예로서, 저장 사일로(14a)의 상부는 외부 환경으로부터 밀폐 및/또는 밀봉될 수도 있다.
특정 형태의 건식 또는 반건식 벌크물질은 저장 사일로(14a) 내부에 놓일 수 있다. 실시예에 의하여, 반드시 한정하는 것은 아니지만, 건식 및/또는 반건식 벌크물질로는 도시의 고체 쓰레기, 배수된 하수 쓰레기, 폐지, 석탄, 광석, 시멘트, 소결금속, 소결고무 및 플라스틱 덩어리가 될 수도 있다.
제4(a)도 및 제4(b)도는 두 개의 외측 방파 케이슨(20)(30)의 측단면도이다. 각각의 케이슨(20)(30)은 환상 스커트(21)(31)를 구비하여 흡입으로 케이슨을 해저에 고정 및 유지를 보조한다. 제4(a)도에 도시한 외측 방파 케이슨(20)은 최소 통상 깊이에서 최악의 경우 수압 조건을 최소화 하는 지점에서 사용하도록 설계되는 반면에, 외측 방파 케이슨(30)은 최대 통상 깊이에서 최악의 경우 수압 조건을 최대화하는 지점에서 사용하도록 설계된다. 외측 방파 케이슨(20)(30)은 벌크물질을 저장하기 위한 대형 내부공간 또는 저장공간(S)을 갖는다. 적당한 형태의 파이프, 밸브, 펌프, 제어수단등(도시하지 않음)이 구비되어 액체 또는 다른 양수성 물질이 저장공간(S)으로 저장공간으로부터 양수된다.
외측 방파 케이슨(20)은 케이슨의 바람불어오는 측면(22)과 바람불어가는 측면(23) 모두에 하방 외향으로 경사지는 테이퍼 단면을 갖는다. 본 설계에 있어서, 바람불어오는 측면(22)의 기울기는 바람불어가는 측면(23)의 기울기와 동일하며, 두 측면은 하측 대부분 범위에 대해 외향으로 경사진다. 지점의 설치 조건과 다른 요인에 따라서, 바람이 불어오는(외측) 측면(22)의 기울기는 바람이 불어가는(내측) 측면(23)의 기울기와 다를 수도 있고, 양 측면의 기울기는 도시된 것과 다를 수도 있다. 경사진 케이슨(20)의 상부는 절두형상으로 이루어지며 바람이 불어오는 측면(22)의 상부에 접속된 거의 수평방향의 레지부(24)와 바람이 불어가는 측면(23)의 상부에 접속된 경사진 리지부(25)를 갖는다. 변형예로서, 경사진 리지부(25)가 생략될 수 있고(점선으로 도시하는 바와 같이) 케이슨(20)의 상부는 전체 표면을 가로질러 편평하게 형성된다.
제4(b)도에 도시한 바와 같이 외측 방파 케이슨(30)의 형상은 외측 방파 케이슨(20)과 다른 형상을 가지며 외측 방파 케이슨(20)의 무게 중심과 비교했을 경우 바람이 불어가는 방향으로 이동된 무게 중심을 갖는다. 외측 방파 케이슨(30)의 바람이 불어오는 측면은 상대적으로 완만한 상승부로 이루어진 상부 경사부분(32)과 상대적으로 가파른 하부 경사부분(33)으로 형성된 경사진 기울기를 갖는다. 대부분 또는 전부의 상부 경사부분(32)이 평균수위(M. L. W)에서 면위를 연장하고 대부분 또는 전부의 하부 경사부분(33)이 수면 아래에 놓이도록 외측 방파 케이슨(30)은 설계된다. 외측 방파 케이슨(30)은 수평방향의 상부(34)를 갖는다. 외측 방파 케이슨(30)의 바람이 불어가는 측면은 상부 경사부분(35)과, 거의 수평 레지부(36) 및 수직부(37)를 가지며, 두 개의 경사진 상부(35)와 수평 레지부(36)는 완전히 수면상에 배열되며, 수직부(37)는 횡단 지지 케이슨의 배치에 적합하게 구비되며, 이에 대해서는 이후 상세히 기술한다. 제4(b)도에 도시한 바와 같이, 외측 방파 케이슨(30)의 상부는 대향하는 상부 경사부분(32)(35) 영역에 바람이 불어오는 측면과 바람이 불어가는 측면 두 방향으로 하향 외측으로 경사진 테이퍼 단면을 갖는다. 지점 조건과 다른 요인에 따라서, 경사부분(32)(33)(35)의 기울기는 도시한 것과 다를 수도 있다.
방파 케이슨(20)(30)의 두가지 형태 모두는 외측 방파 케이슨으로 사용되도록 설계되며, 외측 방파 케이슨(20)은 최악의 경우 풍파 조건을 최소로 하는 지점에서 사용되도록 설계되는 반면에, 외측 방파 케이슨(30)은 일반적으로 심해에서 최악의 경우 풍파 조건을 최대로 하는 지점에서 사용되도록 설계된다. 이에 대해서는 이후에 기술한다.
광활한 수면에 사용되는 외측 방파 케이슨은 최대 규모의 허리케인, 태풍, 사이클론 또는 튜나미스와 같은 풍파 엄습에 지탱하도록 설계되지 않으면 안된다. 최대 규모의 파도는 케이슨을 강타하기 때문에 파도가 케이슨위를 강타할 때 케이슨의 부력이 상승하게 된다. 케이슨의 바람이 불어오는 면에 대해서 작용하는 풍력이 파도에 의해 발생하는 강타력과 양력에 부가될 때, 파도에 의해 상승된 케이슨과 결합될 때, 회전모멘트가 발생하고, 이 회전모멘트는 해저, 호수 바닥 등에 위치한 케이슨을 상승시켜 넘어뜨려서(와해) 일소한다(제24도를 참조로 와해 요인의 설명 참조). 그러한 조건하에서, 방파시스템의 안전성이 손상되어, 바람이 불어가는 측면상에 광범위한 파손이 발생될 수 있다.
수직방향의 바람이 불어오는 면과 바람이 불어가는 면을 갖는 방파 케이슨은 상대적으로 큰 양력과 강타력의 영향을 받으며, 유사한 폭을 갖지만 바람이 불어오는 면과 바람이 불어가는 면으로 경사진 케이슨 보다 회전 포텐셜 모멘트를 갖는다. 이러한 이유 때문에, 제4(a)도에 도시한 외측 방파 케이슨(20)은 수직면보다 경사지게 설계된다. 외측 방파 케이슨(20)은 수압 및 지점 조건이 광범위한 광활한 대양에 사용될 수 있는 외측 방파 케이슨에 대한 바람직한 단면을 가지며 파도 전복을 거의 방지하도록 설계된다. 그러나, 외측 방파 케이슨(20)의 단면은 최대 통상 깊이까지 광활한 대양에서 발생할 수 있는 바와 같은 극한 수압 및 지점 조건하에서 공학적 설계 조건을 만족하는 것이 최적 설계가 아님을 알 것이다. 최대 수압 및 지점 조건하에서, 외측 방파 케이슨(20)은 기술적 경제적 견지에서 실행할 수 없을 정도로 크게 제작되어야 한다. 한편, 외측 방파 케이슨(30)은 내측 방파 시스템(이후 기술함)에 의해 흡수되는 전복파를 허용하도록 설계된다. 통상적인 실시예에 있어서, 외측 방파 케이슨(30)의 전복파 설계는 측방향 또는 한쪽 방향에서 내측 방파 케이슨(20)의 비전복파 설계의 대체로 60%의 나비와 비전복파 설계의 대체로 70%의 높이를 가지므로, 전복파 케이슨(30)은 기술적 경제적 견지에서 비전복파 케이슨(20)보다 상당히 현실적으로 제작된다.
그리고, 외측 방파 케이슨(30)의 전복파 설계는 외측 방파 케이슨(20)의 비전복파 설계에 대한 상당한 장점을 제공한다. 특히 케이슨이 최대 수압 및 지점 조건의 영향하에서 최대 통상 깊이에서 사용될 때, 이러한 장점은 증대된다. 이러한 장점은 이후의 사항을 포함한다.
(1) 전복파 케이슨(30)의 바람이 불어오는 측면(32)의 완만한 기울기는 최대 파도 엄습 면에서 케이슨에 의해 전복파를 흡수하여 충격이 완화된다. 이러한 파도력의 상대적으로 큰 비율이 급경사의 바람이 불어오는 측면(92)을 가지는 전복파는 비전복파 케이슨(20)의 경우 보다 케이슨의 바람이 불어오는 면과 그 상부에 전가된다.
(2) 전복파 케이슨(30)이 흡수하는 파도력은 비전복파 케이슨(20)의 경우 보다 하측, 수직방향의 요소에 바로 전가된다. 비전복파 케이슨(20)과 비교할 경우 전복파 케이슨(30)은 상승 및 와해의 경향을 줄인다. 파도가 엄습할 때, 비전복파 케이슨(20)과 비교할 경우 전복파 케이슨(30)은 부력의 상승이 상당히 감소한다.
(3) 바람이 불어오는 측면에 급격한 기울기(22)를 가지는 비전복파 케이슨(20)과 비교할 경우 전복파 케이슨(30)은 바람이 불어오는 측면에 더욱 완만한 기울기(22)가 형성되어 케이슨상의 최대 강도파의 강타 효과를 줄인다.
(4) 전복파 케이슨(30)의 바람이 불어오는 측면의 기울기에 대한 최적의 공학적 설계는 상이한 두 경사부분(32)(33)을 갖는다. 하부 경사부분(33)은 상부 경사부분(32)에 비해서 급경사를 갖는다. 이러한 급경사는 일정한 기울기의 바람이 불어오는 면(22)을 가지는 비전복파 케이슨(20)과 비교할 경우 전복파 케이슨(30)의 바람이 불어오는 면(32)(33)상에 그리고 그 면에 대해서 더 큰 부피, 즉 더 큰 무게의 잡석이 놓이도록 한다. 전복파 케이슨(30)이 지지하는 잡석의 추가된 무게는 부력과 회전력을 중화한다.
(5) 제4(b)도에 도시한 바와 같이, 전복파 케이슨(30)의 바람이 불어가는 면(37)은 적어도 평균 수위에서 케이슨 바닥까지 해저에 대해서 직각을 이룬다. 이러한 형태는 수압과 지점 조건이 지시된 위치에서 횡단 지지 케이슨(이후에 기술함)이 병렬로 놓이는 것이 가능하지만, 이와 같은 상태는 비전복파 케이슨(20)의 경우에서는 불가능하다. 횡단 지지 케이슨은 파도의 강타력에 의해 외측 방파 케이슨(30)이 측방향으로 이동하는 것을 제거할 뿐만 아니라, 케이슨이 전복되는 것에 반향하는 상쇄력을 부가하기 위해 제공된다.
제5(a)도는 대양 밑바닥에 매설된 앵커 타워 케이슨(40)의 예시적 측단면도를 도시한다. 앵커 타워 케이슨(40)은 다각형 단면을 이루고 환상 스커트(41)를 가지는 것이 바람직하며, 이 환상 스커트는 오목한 바닥이 형성되어 케이슨 바닥을 해저 또는 바다 밑바닥에 흡착으로 고정하는 것을 보조한다. 앵커 타워 케이슨(45)의 변형 형태는 제5(b)도에 도시되며, 앵커 타워 케이슨(40)보다 길이방향으로 연장되고, 용적이 큰 변형물로 형성된다. 앵커 타워 케이슨(45)은 환상 스커트(46)와 거대한 축받이 부분(47)을 가지며, 이들의 크기는 지점 조건과 다른 요인에 따라 변화할 수도 있다. 다른 형태의 주요 케이슨과 같이 앵커 타워 케이슨(40)(45)은 벌크물질을 저장할 수 있는 거대한 내부공간 또는 저장공간(S)을 갖는다. 공지형태의 적당한 파이프, 밸브, 펌프, 제어수단등(도시하지 않음)이 구비되어 저장공간(S)으로 저장공간으로부터 액체 또는 다른 양수성 물질을 양수한다.
앵커 타워 케이슨(45)의 몇가지 중요한 목적이 있다. 이 목적의 하나는 방파시스템의 단부들 또는 일 단부를 해저, 해상, 강바닥에 견고하게 매설 고착함으로써 방파시스템의 단부들 사이 또는 방파시스템의 일 단부와 강 바닥 사이 방파시스템의 안정성 유지를 돕는다. 다른 목적은 방파시스템에 접근하는 선박에 식별가능한 높은 레이다 목표물을 제공함으로써, 방파시스템에 이웃하는 배와 비행기에 중요한 항로를 제공한다. 또 다른 목적은 방파시스템을 조망하는 관망대가 설치되어 선박의 항로 통제, 화재 통제, 안전 통제, 공해 구조 통제, 재난 통제등과 같은 활동을 추진할 수 있는 지휘소 및 통제소를 수용한다. 특히, 비교적 높은 앵커 타워 케이슨(45)의 상부 데크는 인명과 물자 등을 수송하고 각종 통제기능의 수행을 보조하기 위한 헬리콥터의 선택적 사용이 가능하도록, 헬리콥터 랜딩 패드에 이상적인 위치이다.
앵커 타워 케이슨(45)이 이러한 기능을 수행하기 위해서, 케이슨은 방파시스템의 다른 모듈형 케이슨의 높이상에서 연장하지 않으면 안된다. 게다가, 앵커 타워 케이슨(45)은 그 높이로 인하여, 설치시 사용되는 모든 기동성 차량을 입고 및 수리하기에 이상적인 위치를 제공하는 한편, 관리사무로, 응급구조시설, 기숙사, 식당, 가게와 같은 넓은 공간을 제공한다.
반대로, 방파시스템의 다른 모듈형 케이슨의 높이 위로 상승하는 절두형 앵커 타워 케이슨(40)이 거의 필요 없다. 왜냐하면, 절두형 앵커 타워 케이슨(40)의 주 기능은 앵커 타워 케이슨 단부 사이의 지점에서, 특히 특정 단면의 길이는 이상하게 길게 형성되므로 보조 지지물이 필요할 수도 있으므로, 방파시스템의 단면에 추가 지지부를 제공하는데 있다. 절두형 앵커 타워 케이슨(40)은 통상적으로 방파 케이슨의 배열을 따라 설치되며 이상적으로 방파 케이슨과 동일한 높이에서 설치하여 방파시스템의 길이방향으로 연장하는 도로 제공이 용이하다. 그러한 경우에 있어서, 절두형 앵커 타워 케이슨(40)의 상부 데크는 긴급상황과 같이 차량의 주차공간으로 사용될 수 있다. 절두형 앵커 타워 케이슨(40)은 대, 송신소 또는 항해를 위한 보조시설을 지지하는 토대로 사용될 수 있다. 특히, 등대의 구비는 해안선 보호를 위해 사용되는 방파시스템의 경우에 있어서 미적이고 가시적인 영향에 특히 적합하며, 해안선에 배치된다.
일부 경우에 있어서, 절두형 앵커 타워 케이슨(40)의 높이는, 방파 케이슨의 배열 높이 보다 낮게 형성될 수도 있다. 예를 들면, 수문을 필요로 하는 방파시스템에 있어서, 수문은 절두형 앵커 타워 케이슨과 협동하며, 이 경우에 있어서, 방파 케이슨 보다 낮은 높이를 갖게 되므로 수문의 높이가 완전히 상승할 때, 대체로 인접하는 방파 케이슨의 높이와 같게 된다. 다시 말해서, 절두형 앵커 타워 케이슨의 상부 데크는 방파 케이슨 배열의 상부 높이 이하에 위치하게 된다.
제6(a)도 및 제6(b)도는 두 예시적 내측 방파 케이슨(50)(60)의 측단면도를 도시한다. 다른 케이슨의 경우에서와 마찬가지로, 케이슨(50)(60)은 환상 스커트(51)(61)를 구비하여 케이슨을 해저에 흡착에 의해 고정 및 유지하는 것을 돕는다. 적당한 파이프, 밸브, 제어수단등(도시하지 않음)의 공지된 형태가 구비되어 저장공간(S)으로 및 저장공간으로부터 액체 또는 다른 양수성 물질을 양수한다.
제6(a)도에 도시하는 바와 같이, 내측 방파 케이슨(50)의 바람이 불어오는 측면은 해저에서 수면 위로 연장하는 하부 수직벽(52)과, 경사부분(53) 및 상부 수직벽(54)을 갖는다. 내측 방파 케이슨(50)의 바람이 불어가는 측면(56)은 케이슨의 상부로부터 바닥까지 수직방향으로 연장한다. 리지부(57)는 대향하는 표면(54)(56)에 의해 바람이 불어가는(내측) 측면상에 케이슨(50)의 상부에 형성된다.
제6(b)도에 도시한 내측 방파 케이슨(60)은 거의 제6(a)도에 도시된 내측 방파 케이슨(50)과 유사하지만 내측 방파 케이슨(60)의 경사부분(63)이 내측 방파 케이슨(50)의 경우와 같이 리지부분(57) 대신에 거의 수평 레지부분(64)이 상단부에서 종결된다. 경사부분(63)의 하단부는 수직벽부분(62)에서 종지된다. 지점 조건과 다른 요인의 여하에 따라서, 경사부분(53)(63)의 기울기는 도시한 것과 다를 수도 있다.
또한, 내측 방파 케이슨(50)(60)의 바람이 불어가는(내측) 측면(56)(66)은 범용 케이슨(10)의 바람이 불어오는(외측) 측면과 동일한 높이를 가지므로, 범용 케이슨(10)에 대해서 단일체로 형성된 방파시스템에서 병렬로 놓여질 수 있다는 것을 주목해야 한다.
제7도는 일 예시적 횡단 지지 케이슨(70)의 측단면도를 도시한다. 케이슨(70)은 직사각형 단면을 갖는 것이 바람직하며, 해저 조건에 따라서, 케이슨을 적소에 흡착에 의해 해저의 유지를 보조하기 위해 환상 스커트(71)를 구비할 수도 있다. 다른 형태의 주요 케이슨의 경우와 마찬가지로, 횡단 지지 케이슨(70)은 벌크물질을 저장할 수 있는 거대한 내부공간 또는 저장공간(S)을 갖는다. 적당한 파이프, 밸브, 제어수단등(도시하지 않음)의 공지된 형태가 구비되어 저장공간(S)으로 저장공간으로부터 액체 또는 다른 양수성 물질을 양수한다. 횡단 지지 케이슨(70)은 수직방향의 바람이 불어오는 측면(72)과 수직방향의 바람이 불어가는 측면(73)을 가지며 복수개의 횡단 구멍(74)을 구비하여 물이 케이슨을 통해 측방향으로 통과하여 파도에너지를 분산하고 케이슨의 양측면중 일 측면에 수압을 조절한다. 도시를 간단히 하기 위해서, 횡단구멍(74)은 제7도에 도시한 바와 같은 원형으로 형성될 수 있으나 지점에 요구되는 조건에 따라 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
다섯 개의 안정되고 균형된 주요 케이슨 모듈은 각종 장치에 결합되어 환경적으로 안전한 만능 방파시스템을 건설할 수 있다. 도면을 참조하면, 제16(a)도 및 제16(b)도는 본 발명의 모듈형 케이슨 시스템을 사용하여 건설되고 최대 악조건, 최대 깊이 및 최대 규모의 허리케인, 태풍, 튜나미스 등에 의해 발생될 수 있는 최대 수압 풍파조건에 노출 등을 포함하는 지점에 특히 사용하도록 고안된 통상적인 일체형 방파시스템을 도시한다. 이 방파시스템은 앵커 타워 케이슨(45)(간결 명료하게 표현하기 위해 도면에서 한 개만 도시함)을 이용하여 양단에 고착된 외측 방파 케이슨(30) 배열을 포함한다. 도시하는 바와 같이, 앵커 타워 케이슨(45)의 토대는 다른 케이슨의 토대 보다 해저에 더 깊게 매설된다. 내측 방파 케이슨(50)의 배열은 바람이 불어가는 측면상에서 내측 방파 케이슨(30)의 배열과 병렬로 연장한다. 범용 케이슨(10)의 배열은 바람이 불어가는 측면상에서 내측 방파 케이슨(50) 배열을 따라 연장한다. 복수개의 횡단 지지 케이슨(70)(간결 명료하게 표현하기 위해 도면에 한 개만 도시함)은 내측 방파 케이슨(50)과 외측 방파 케이슨(30)의 배열 사이에 개재되고 내외측 방파 케이슨의 배열에 대해 횡방향으로 연장한다. 횡단 지지 케이슨(70)의 수직방향의 바람이 불어오는 측면(72)은 외측 방파 케이슨(30)의 수직방향의 바람이 불어가는 측면(73)과 마주 보고, 케이슨(70)의 수직방향의 바람이 불어가는 측면(73)은 내측 방파 케이슨(50)의 수직방향의 바람이 불어오는 벽(52)과 마주본다. 내측 방파 케이슨(50)의 수직방향의 바람이 불어가는 측면(56)은 범용 케이슨(10)의 수직방향의 바람이 불어오는 측면과 마주 본다. 잡석층 방파제(80)는 도시하는 바와 같이 구비된다.
수단(도시하지 않음)은 인접하는 케이슨을 케이슨의 배열에 상호 연결하기 위해 구비된다. 적당한 접속이 수행될 수도 있으며, 인접하는 케이슨의 마주 보는 단부는 상호 체결 커넥터 또는 다른 적절한 수단과 같은 커넥터를 구비하여 인접하는 케이슨을 접속 및 단속하는 것이 바람직하다. 완충장치 또는 범퍼와 같은 충격 흡수수단(도시하지 않음)은 인접하는 케이슨 사이에 개재되어 케이슨 사이의 충격력을 흡수 및 분산하며, 필요한 경우, 케이슨 사이로 물이 통과하는 것을 차단한다.
제16(a)도 및 제16(b)도는 외측 방파 케이슨(30)의 배열을 보강하기 위한 내측 방파 소조립체와 보강 소조립체를 도시한다. 이 소조립체는 횡단 지지 케이슨(70)과, 내측 방파 케이슨(50)의 배열 및 범용 케이슨(10)의 배열을 포함한다. 보강 소조립체는 외측 방파 케이슨(30)의 배열을 보강 및 지지하고 최대 풍파력에 의해 상승, 타격 또는 전복을 방지한다. 최대 불리한 지점조건에 따라서, 각각의 외측 방파 케이슨(30)의 이면에 한 개의 횡단 지지 케이슨(70)을 배치할 수도 있지만, 특히 외측 방파 케이슨(30)의 배열이 탁월풍과 탁월파의 방향에 외향으로 만곡되거나 경사지는 경우, 횡단 지지 케이슨의 수는 일반적으로 한정할 필요는 없다.
외측 방파 케이슨이 직선으로 전개되는 경우, 해안 보호 시스템의 경우와 마찬가지로, 횡단 지지 케이슨은 필요한 경우 외측 방파 케이슨의 이면에 놓일 수도 있다. 한편, 외측 방파 케이슨이 만곡 배열, 특히 아크 형상으로 전개될 경우, 횡단지지 케이슨은 필요가 없을 수도 있다.
최대 악조건과, 제16도에 도시한 방파시스템을 참조로 고려하며, 최대 수심과 최대 수압 풍파 조건하에서 중요한 문제는 외측 방파 케이슨(30)의 배열을 전복시키는 파도의 포텐셜 에너지에 의해 발생한다. 외측 방파 케이슨(30)의 배열이 전복파의 가능성을 완전히 배제하여 건설하는 경우(예컨대, 전복파 케이슨(30) 대신에 비전복파 외측 방파 케이슨(20)을 사용하는 경우와 같이), 최종 구조물은 공학적 경제적 견지에서 비실용적으로 부피가 크게 된다. 본 발명에 의하면, 이러한 문제는 상당량의 전복파를 수용하는 외측 방파 케이슨(30)의 배열을 설계하고 보강 소조립체내 독특하게 설계된 전복파 흡수, 수용 및 분산을 제공함으로써 해결된다. 그러한 소조립체는 보강 소조립체와 일체 부분으로 설계되야 하므로, 전체 방파시스템의 일체 부분으로 설계되야 한다.
전복파 흡수, 봉쇄 및 분산 소조립체는 다섯 개의 주요 모듈형 케이슨중 두 케이슨, 즉 횡단 지지 케이슨(70)과 내측 방파 케이슨(50)을 포함한다. 구조적인 견지에서, 내측 방파 케이슨(50)은 범용 케이슨(10) 만큼의 크기를 갖지만 상당한 관점에서 서로 상이하다. 즉, 내측 방파 케이슨(50)은 광역의 경사진 바람이 불어오는 면(53)과, 이면(53)의 상하에 수직벽(52)(54)을 갖는다. 두 수직벽(52)(54)은 파도 타격면을 형성하여 도래하는 전복파의 분쇄 에너지를 기여하는 반대파를 형성하는 기능을 수행한다. 경사진 바람이 불어오는 넓은 면(53)은 접근하는 전복파에 대해서 급격한 상승(uprush)이라고 알려진 바와 같이, 경사면가지 여분의 파도가 치도록 하며, 급격한 하강(downrush) 이라고 알려진 바와 같이, 에너지를 감쇄하고 저하하는 기능을 한다.
횡단 지지 케이슨(70)은 상대적으로 작은 형상을 가지며 관통 연장하는 큰 횡단 관통구멍(74)을 갖는다. 도시를 간단히 하기 위해서, 이러한 관통 구멍은 잡석층 방파제(80)의 배치에 적합한 다른 크기로 도시되어 있다. 이러한 특징들은 외측 방파 케이슨(30)의 배열을 전복시키고, 내측 방파 케이슨(50)의 배열로부터 급격한 하강으로 감소하는 수위의 인선(build-up)의 측방향 분산을 더욱 크게 한다. 이런 방식으로, 내측 방파 케이슨(50)과 횡단 지지 케이슨(70)은 전복파 흡수, 봉쇄 및 분산 소조립체를 공동으로 구성하며, 최대 규모의 수압, 풍파와 지점조건이 최대 규모의 일체형 전체 방파시스템에 필요할 때 이들 소조립체는 대개 전체 방파시스템에 포함된다.
본 발명의 사상에 따른 일체형 방파시스템의 설계에 있어서, 모듈형 케이슨은 특정 지점에서 필요로 하는 이상으로 크지 않게 선택 및 치수된다. 최소 수와 형태의 모듈형 케이슨이 사용되며 방파시스템은 그 지점에서 발생될 수 있는 최대 풍파력을 지탱 및 극복하도록 설계된다. 모듈형 케이슨(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) 전부는 저장 케이슨으로 설계되며, 이 저장 케이슨은 안정되고 균형된 상태를 유지하고 해체가능한 것이 바람직하며, 최대 허용 범위까지 육상의 조선소 같은 시설에서 제조될 수 있다.
케이슨이 육상의 시설에서 부도형 단일 모듈로 제조될 수 있는 최대 경제적 장점이 얻어진다. 그러나, 그러한 단일체 제조를 방해하는 기술 또는 다른 제약이 있는 경우에서, 모든 모듈형 케이슨은 소조립체 또는 추가 구조물 및/또는 그러한 추가 구조물이 있는 케이슨 바닥 단면의 상부에서 소조립체의 조립 및/또는 소조립체의 조립식으로 제조될 수 있고, 이들 조립은 적절한 기술이 사용될 수 있고 토대단면이 소조립체의 추가 구조 및/또는 조립을 위한 플랫폼 구조로 작용하는 지점에서 수행된다. 경제적 관점을 극대화 하기 위해서, 그러한 토대 단면은 사용가능한 최대로 허용하는 기술까지 조선소와 같은 육상시설로부터 광활한 수면까지 유도하는 항해 해협에서 이용가능한 부동형 단면 또는 소단면으로 제조될 수 있다.
원가절감의 방법으로 수행하기 위해서, 최대 허용범위까지 예인선에 의해 설치 조립지점까지 부동 및 예인될 수 있는 요소로 제조되며, 이러한 제조가 불가능한 경우, 요소는 설치지점까지 화물선 및/또는 기중선에 의해 이송될 수 있도록 고안된다. 이 두가지 실시예의 목적은 조선소와 같은 육상 시설에서 원가절감으로 제조를 극대화하고 해상에서의 제조를 최소로 하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 각 케이슨은 필요한 경우 두 개 이상의 별개의 부동형 단면으로 분해될 수 있도록 제작 고안될 필요가 있다. 가령, 케이슨 바닥 단면(건설 플랫폼으로 작용할 수 있는)과 측면 및 단벽의 길이는 부동형 소조립체 단면으로 설계 제작될 수 있다. 케이슨 소조립체 단면은 단벽, 쌍벽, 또는 이들의 조합으로 제작되도록 설계된다. 특정 조건하에서는 단벽으로 설치되는 것이 바람직하지만, 쌍벽구조가 여러 목적상 바람직하다. 그 이외의 다른 것은 동일하지만, 쌍벽구조는 견고한 케이슨 구조를 제공하므로 재료사용과 제작비용면에서 경제성이 크며, 케이슨을 균형 및 안정성 있게 제어한다. 바람직한 설계에 있어서, 케이슨 소조립체 단면은 쌍벽 사이에 내측 균형탱크와 안정탱크를 가지며, 이들 탱크는 소조립체 단면을 설치지점까지 부동 및 예인가능케 한다.
케이슨의 쌍벽 구조는 범용 케이슨(10)을 참조로 제8도에 도시된다. 모든 케이슨(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)은 동일한 쌍벽 구조로 이루어진 부동형 단면을 가지므로 케이슨의 설명은 모든 케이슨 구조의 설명에 충분할 것이다. 제8도에 도시하는 바와 같이, 범용 케이슨(10)은 이격된 내외벽(84)(85)으로 구성된 이중 날개벽 구조를 가지며 내외벽은 케이슨(10)의 원주 둘레를 전부 또는 거의 전부를 연장한다. 밀폐실 형상의 일련의 탱크는 내외벽(84)(85) 사이의 형성된 공간에 구비되고, 탱크는 종렬로 수직방향 이격되고 횡렬로 수평방향 이격되며 모든 탱크는 내외측벽을 연결 및 보강하는 구조적 단면부재 사이에 놓인다. 케이슨의 코너에서 수개의 횡렬의 탱크는 균형탱크(86)를 구성하며, 나머지 횡렬의 탱크는 안정탱크 및/또는 저장탱크(88)를 구성한다. 적절한 파이프, 펌프, 모타 및 제어수단(도시하지 않음)은 케이슨(10) 내부에 구비되어 선택적으로 개별적으로 유체를 균형탱크(86)와 안정탱크(88)안으로 탱크로부터 양수하며 케이슨(10)을 정확하게 수평유지하고 수면에서 케이슨 또는 케이슨 단면을 적화 및 인향한다.
그러한 구조에 의하면, 단일 단면 또는 별개 단면으로 제작되든간에 모든 케이슨은 육상의 제작 지점으로부터 부동되어, 균형탱크(86)를 이용하여 수평유지되고, 해상의 설치지점까지 예인될 수 있다. 설치지점에서, 케이슨 또는 케이슨 단면은 다시 균형탱크(84)에 의해 수평 유지되며, 안정탱크 및/또는 저장탱크(88)에 의해 적화되어, 적소에 설치된다. 그 다음에 액체 밸러스트 매개물은 안정탱크(88)로부터 제거될 수 있고, 필요하다면, 액체 저장 매개물을 교환할 수도 있다. 매개물이 케이슨(10)에서 제거되는 것이 바람직한 경우, 안정탱크 및/저장탱크(88)는 제어순서로 비워지고 공기 또는 다른 유체로 충만되어 케이슨 또는 케이슨 단면을 인향하고, 케이슨 또는 케이슨 단면은 설치지점으로 견인될 수도 있다.
그러한 동작에 필요한 부력은 내부 밸러스트 탱크에 공기를 충만하고/충만하거나 하나 이상의 외측 임시 부력 증대수단, 예컨대 유동 칼라를 부착하여 공급될 수 있다. 변형예로서, 변형 형태의 기중선은 소조립체 단면을 기증할 수 있고, 이러한 선박의 이용은 사실상 최대 잉여 부력을 이용하여 소조립체 단면의 일부 무게를 전가한다. 유동될 수 없는 요소에 있어서, 외측 부력 증대수단의 도음으로도 유동될 수 없는 경우 최대로 허용하는 범위까지 소망하는 지점에 설치하기 위한 기증선을 포함해서 예인선 또는 선박에 의해 예인되도록 유동가능하게 설계 및 제작된다.
일단 제조된 모든 부동성 케이슨 및/또는 부동성 케이슨 단면(토대 단면, 중간 단면 및/또는 소조립체 단면)은 예컨대 예인선 또는 다른 선박에 의해 케이슨을 예인하고 기중선, 크레인 선박에 소조립체 부분을 선적하여 케이슨을 예인하여 설치지점까지 부동가능하도록 설계된다. 선택된 지점에서, 준설선을 이용하여 해구를 굴착하고, 해구의 밑바닥은 모듈형 케이슨을 수용하도록 준비된다. 지면은 해구의 지면 특성을 고려하여 매트를 포함할 수도 있다. 그러한 매트(해저, 호수, 바닥, 강바닥 등의 안전을 유지하고 잡석의 무게 분산을 보조하기 위해) 사용 여부와 장소의 결정은 지점의 토양역학에 의존한다. 예컨대, 매트는 해저 조건이 침적토를 포함하는 잡석 아래에도 전개될 수 있으며, 해저 조건이 일반적으로 경질 점토 등으로 구성될 필요는 없다. 모듈형 케이슨은 설치지점으로 부동되어, 수평으로 유지된 다음, 해저상의 적소 지점에 적층으로 안착된다. 암석 및/또는 쇄석, 콘크리트 블록 및/또는 특정의 외측 잡석으로 도포된 중공의 모래 및/또는 자갈로 에워싸인 잡석층은, 필요에 따라, 파도 에너지 흡수의 첫 번째 배열을 제공하며, 전체 방파시스템에 필요한 질량을 부가하며, 방파시스템 주위 오물을 제거하기 위해 모듈형 케이슨의 측면상에서 측면에 대해 배치된다.
일체형 방파시스템은 사용 수명 말기에서 해체가능하고 모듈형 케이슨으로 분해되여, 필요한 경우, 다른 지점에서 재사용 또는 분쇄를 위해 인양 및 예인가능하므로 거의 건설 이전 상태로 복원된다. 수면 아래 암석 또는 콘크리트 잡석의 잔유 잡석층은 어초로 제공하기 위해 재형성될 수 있다. 이처럼 방파시스템은 상대적으로 적은 비용으로 해체 및 분해될 수 있고, 심각한 정도의 영구적인 어떠한 환경변화를 남기지 않는다.
특정 지점에 사용되는 모듈형 케이슨이 크기는 그 지점에서 발생이 예상되는 최대 수압과 풍력과의 함수관계이다. 이러한 힘은 대개 그 지점에서 발생이 예상되는 최대 강도파와 최대 풍압의 높이와 속도의 함수이다. 이론적 견지에서, 파도에 의해 발생된 에너지는 다음식으로 주어진다.
E = 1/8(ρgH2)
여기서 E는 매 입방 미터당 쥬울(Jm-2)
ρ = 물의 밀도(kgm-3)
g = 9.8ms-2
H = 파도 높이(미터)
실제 적용에 있어서, 최대 파도 높이와 그 속도는 모듈형 케이슨의 크기를 계산하기 위해서 특정 지역 데이터를 주지하는 경우에만 유도될 수 있다.
광활한 수면에서, 최대 풍파력에 의해 발생된 공학적 힘은 고려하고자 하는 특정지점의 위치에 따라 상당히 변할 수 있다.
예컨대 :
(1) 허리케인에 의해 발생된 파도 그룹은 튜나미스에 의해 발생된 단일의 높은 파도 보다 방파시스템에 손상을 줄 수 있다.
(2) 불규칙한 파도의 불연속성은 규칙적인 파도의 연속성보다 더욱 파괴적일 수 있다.
(3) 손상파는 비손상파 보다 더 큰 압력을 줄 수 있다.
게다가 다른 지점, 특히 해안선 또는 해변에서 발생하는 파도력이 변화할 수 있는 다양한 범위는 파도가 해안선 또는 해변으로 접근함에 따라 바닥은 대개 상향으로 경상지므로, 파도 높이를 감소시키는 바닥 마찰(바닥 효과)를 증가시키는 사실로 더 복잡해진다. 한편, 파도가 해안선 또는 해변으로 접근함에 따라 바닥 기울기의 상승정도에 따라 쇼울링 효과는 파도 높이를 증대하고 손상파 발생에 기여할 수도 있다.
파도, 특히 해안선 또는 해변으로 접근함에 따라 발생될 수 있는 이러한 힘의 복잡함은 방파시스템이 공학적 배치와 설계를 고려해야한다. 그런 관점에서, 모듈형 케이슨을 적절히 치수하기 위해 필요한 계산은 한편으론 해양 공학적 계산, 지구 물리학적 지점 연구와 자료 사이, 다른 한편으론 실제 지점 조건에서 모의 실험될 수 있도록 적절하게 눈금 조정된 수압 시험 탱크(해분과 수로)에서 정확하게 치수된 물리적 수압 모델 테스트(유압 모델 테스트)의 결과들 사이에 상호 작용의 방법론을 필요로 한다. 수압(유압) 모델 테스트는 특정 방파 시스템의 공학적 설계의 철저한 기초에서 진행되는 것이 필수적이다.
해분에서 시험하기 위한 테스팅 모델은 일반적으로 1 : 100 내지 1 : 150(모델 대 원형의 비)의 선형 상사률로 제조된다. 모델이 설계되고 프루드의 모델 법칙에 따라 모델 테스트가 실행된다. 모델은 바람, 비, 눈 등에 대해서 보호되는 커다란 격납고 내부에서 해부 바닥상에 콘크리트로 제조된다. 해분은 파형을 명료하게 찍을 수 있도록 굉장히 밝게 조명된다. 파도는 파도 발생기에 의한 눈금 조정으로 재생된다. 파도 높이는 통상적으로 전기적 게이지로 측정된다. 방파시스템상의 최대 강도파의 충격과 효과는 시스템을 에워싸는 상당한 거리에 대해(반사파에 의해) 느껴진다. 이러한 전체 영역에 대한 충격파 효과는 정확하게 측정되는 것이 중요하다. 이러한 이유 때문에 해분의 크기는 시험될 모델 보다 수 배 이상 커진다.
광활한 수면에서 발생될 수 있는 광범위의 힘에 대한 장기간의 전개의 결과로서, 다섯 개의 안정되고, 균형화된 주요 모듈형 케이슨의 사용을 수반하는 해결책이 전개되었다.
모듈형 케이슨의 적절한 크기를 결정함에 있어서, 고려 지점의 특정 자료와 수압 탱크 테스팅은 가장 중요하다. 적당한 치수를 결정에 있어서 이론적 계산과, 이러한 이론적 계산을 특정 지점의 고유 수압 탱크 테스트 결과와 함께 상호 연관 방법으로 수행되는 절대적 필요를 에워사는 복잡함은 지점에서 수반하는 특정 매개변수의 검토로부터 용이하게 인식될 수 있다. 특정 지점의 최대 풍파력은 다음 여러개의 매개변수에 대한 함수관계이다.
(1) 도달 범위, 또는 거리상의 최대 풍파력이 지점에 도달하기 이전에 차단되지 않는 진행거리.
(2) 이러한 도달 범위에 부는 풍속
(3) 도달 범위에 바람이 부는 지속시간
(4) 최대 조수 차이를 고려한 지점에서의 최대 수심
(5) 지점에 접근함에 따라 특히 최대 풍파 엄습의 방향으로부터 해저, 호수 바닥 등의 상승 또는 기울기의 정도
(6) 지점 주위 해류의 속력과 방향
(7) 지점 주위 오물 효과의 범위
연장 시간동안 길다란 도달 범위상에 부는 고속 바람은 강력한 파도를 발생한다. 이들 파도가 해안에 접근함에 따라, 지점을 에워싸는 해저에 급격한 파도 상승이 발생하여, 굉장한 파괴력이 발생할 수도 있다. 이러한 파괴력의 실례는 유조선 브레아가 1993년 1월 쉐트랜드 섬 해안에서 난파될 때 허리케인에 의해 발생된 파도 높이가 30 피이트에서 볼 들 수가 있다. 그러나 쉐트랜드 섬 주위에 이정도의 파괴력을 가지는 파도는 일년에 두 번, 또는 두 번 이상 발생하지 않는다.
만능 방파시스템에 있어서, 튜나미스에 의해 발생된 극한 파도 조건을 고려해야 한다. 예를 들면, 1992년 두 개의 대규모 튜나미스가 태평양 연안(하나는 니카라과 다른 하나는 인도네시아)에 발생했다. 두 경우에 있어서, 이들 튜나미스는 수면 아래 지진 및/또는 화산에 의해 발생되어, 60 피이트의 파도가 해안선을 강타하여 수많은 인명과 손실이 발생했다고 보도되었다. 본 발명의 방파시스템은 1992년 태평양에서 발생한 튜나미스 크기까지 지탱할 수 있는 규모로 치수된 지구상의 유일한 모듈형 방파시스템이다.
모듈형 케이슨의 크기와 특정 지점에 대한 방파시스템의 설계에 사용된 최종 공학적 계산을 지시하는 것은 최대 수압조건이다. 최대 수압 조건에 대한 이해와 설계의 실패는 비참한 결과를 유도할 수 있다.
이에 대한 일 실례로, 포르투갈 시그너스에서 발생가능한 최대 풍파력에 대한 크기와 방향 모두를 오산과 오해로 인하여, 이 지점에 설치된 100 피이트 깊이 방파제의 붕괴가 발생하였다. 실제로, 네덜란드 해양공학자가 적절한 계산이 실행될 수 있는 일련의 계류 시험을 통해 시그너스의 실제 파괴 모의 실험 이후에 방파제는 재건설되었다.
비용 측면에서, 선택 지점의 수심은 상당히 중요하다. 수심은 모듈형 케이슨을 사용한 방파 케이슨의 건설 비용이 그 지점에서 발생하는 최대 파도 높이의 제곱에 비례하기 때문이다. 광활한 수면에서 상업적으로 이용가능한 모듈형 케이슨 시스템의 완성을 위하여, 지점 깊이는 그 지점에서 민간부분 및/또는 공공부분으로의 사용에 적합한 깊이(평균수면) 보다 거의 크지 않게 최소로 유지해야 한다. 예를 들면, 방파시스템의 주된 이용이 일반적인 화물선에 대한 보호항구로 사용될 경우, 용골 아래 공차를 포함하여 평균수위(M. L. W)에서 요구되는 항해 수심은 현재 약 45피이트이다. 한편, 주된 용도가 대규모 유조선에 대한 보호 항구로 사용될 경우, 항해 수심은 현재 약 80피이트(M. L. W)이다. 물론, 방파시스템은 조수차를 고려하여 이러한 항해 수심 이상에서 설계되어야만 한다. 대조적으로, 해안 침식에 대한 해안선 보호가 주된 목적으로 사용되는 방파시스템은 20피이트(M. L. W) 만큼 낮거나 지점 조건에 따라서는 훨씬 낮은 깊이로 위치될 수 있다.
준설물질의 수면 아래 봉쇄와 같은 일부 경우에서, 케이슨은 표면을 분해할 필요가 없고 영구적으로 잠수할 수 있다. 원양 항해 선박의 상업적 깊이는 최대 조소 간만의 차이 뿐만 아니라 최대 항해 수심 조건을 포함하며, 세계 대부분의 항구에 대해서 20-100 피이트 범위를 갖는다. 그러나, 기술적으로 상업적 깊이 범위 이상으로 심해에서 다섯 개의 안정된 주요 모듈형 케이슨을 이용한 방파시스템의 건설을 고려하는 것이 가능하다. 만, 에스튜어리, 강, 호수와 같은 상대적으로 근해 보호 수면에 방파시스템 건설은 이후에 기술한다. 원양 항해 선박의 상업적 깊이가 단지 70-80 피이트만 달라져도, 이러한 수심내에서 발생할 수 있는 최대 풍파력은 상당히 변화할 수 있다.
환경적으로 안전한 만능 방파시스템의 주요 케이슨 모듈 전부는 바람이 불어오는 측면 또는 바람이 부는 측면(외측)상에 잡석층 방파제를 건설할 필요없이 사용할 수 있도록 설계된다. 주요 케이슨 모듈의 설계는 특정 지점에서의 최대 수압과 기상 조건에 스스로 지탱할 수 있도록 견고하고, 폭이 넓고 해저 하부에 깊게 박히도록 건설될 수 있다. 그러나, 케이슨의 바람이 불어오는 측면상에 잡석층 방파제를 배치함으로서, 케이슨에 영향을 주는 수압력은 상당히 줄어든다. 그 결과, 경량 설계와 구조가 가능하며, 케이슨의 대응하는 건설 비용이 상당히 줄어든다.
주요 케이슨 모듈은 광범위의 잡석층 방파제 설계와 함께 사용될 수도 있다. 일반적인 방파제는 1 : 6의 기울기로 설계되고 외측 잡석층으로 콘크리트 블록을 사용한다. 더욱 일반적인 방파제는 1 : 2 의 급격한 기울기로 설계되고, 외측 잡석층으로 석회암(테트라포드, 헥사포드, 아쿠아포드 등)을 사용한다.
본 발명에 다른 케이슨 모듈로 제조된 방파시스템의 유연성과 보편성은 케이슨 모듈이 특정 수의 상이한 조합과 형상으로 조립될 수 있고, 확대 또는 축소될 수도 있으므로, 최대 수압, 지점과 기상 조건에 노출될 수 있는 위치에 방파시스템의 설치가 가능하다는 사실을 예증한다. 통상적인 방파시스템의 예시적 실시예는 제11도 내지 제16도에 도시하며 비교적 근해 영역의 지점에서 사용하는 단일체 케이슨을 이용한 방파시스템으로부터 최대 수압 및 기상 조건에 노출될 수 있는 지점에 사용하는 경우 다섯 개의 기본적 형태의 케이슨 모듈 전부를 이용한 방파시스템을 배열한다.
제11(a)도 및 제11(b)도는 잡석층 방파제 또는 다른 형태의 방파제가 설치되지 않은 범용 케이슨(10)의 배열로 이루어진 방파시스템을 도시한다. 이 실시예에 있어서, 케이슨(10)은 스스로 설치지점의 최대 수압과 기상조건을 지탱하는 것이 충분하다.
제12(a)도 및 제12(b)도에 도시한 실시예에 있어서, 잡석층 방파제(80)는 저장 케이슨(10) 배열이 바람이 불어오는 측면 또는 바람부는 측면상에 구비된다. 방파제(80)는 당분야에 특정형태로 주지되었고, 도시한 실시예에 있어서, 모래, 자갈 등과 같은 중공물질(81)과, 하나 이상의 외층(82) 및 이 외층(82)상에 침적된 하나 이상의 외측 잡석층(83)으로 이루어진 잡석층 방파제를 포함한다. 본 실시예 있어서, 잡석으로 둘러싸인 방파제(80)는 저장 케이슨(10) 배열을 따라 이 케이슨의 길이방향으로 이격된 관계로 연장한다. 제13(a)도 및 제13(b)도에 도시한 실시예에 있어서, 잡석층 방파제(80)는 저장 케이슨(10) 배열의 바람이 불어오는 측면 또는 바람 부는 측면을 따라 바로 접촉하도록 형성된다.
제14(a)도 및 제14(b)도는 제1도 내지 제13도에 도시된 방파시스템보다 격렬한 수압과 기상조건에 노출되는 지점에 사용하는 방파시스템을 도시한다. 제14도에서, 저장 케이슨(10)의 배열은 외측 방파 케이슨(20) 배열에 의해 바람이 불어오가는 측면 또는 바람부는 측면상에 보호된다. 본 실시예에 있어서, 케이슨(20)은 바람이 불어오는(외측) 측면과 바람이 불어가는(내측) 측면 모두에 잡석층 방파제(80)를 갖는다. 더욱 격렬한 지점 조건에 사용하기 위해서, 제15(a)도 및 제15(b)도에 도시한 방파시스템이 사용될 수도 있다. 본 방파시스템에 있어서, 외측 방파 케이슨(20)의 배열은 앵커 타워 케이슨(40)에 의해 일 단부 또는 양 단부가 고착되며, 동일한 앵커 타워 케이슨(40)이 외측 방파 케이슨(20)의 배열을 따라 일정 간격으로 이격 배치될 수도 있다. 잡석층 방파제(80)는 외측 방파 케이슨(20)의 바람이 불어오는 측면과 바람 부는 측면의 양 측면과 앵커 타워 케이슨(40)의 노출 측면상에 구비된다. 케이슨의 바람이 불어가는 측면을 따라 및/또는 인접 배치된 방파제는 방파제 전복파의 마모(손상)효과를 상쇄한다. 이러한 방파제는 주 기능으로서 전복파 흡수의 첫 번째 배열로 작용하는 케이슨의 바람이 불어오는 측면 또는 바람 부는 측면상에 배치된 방파제와 비교한다.
제16(a)도 및 제16(b)도에 도시한 방파시스템은 격렬한 수압 및 기상 조건을 경험할 수 있는 지점에 사용하도록 설계된다. 이러한 방파시스템은 내측 방파 케이슨(50)과 외측 방파 케이슨(70)은 병렬로 배치되고, 내외측 방파 케이슨(30)(50)사이에 개재된 횡단 지지 케이슨(70)과 내측 방파 케이슨(50)이 병렬로 배치된다. 앵커 타워 케이슨(45)은 외측 방파 케이슨(30)배열의 단부를 고착하는데 사용되며, 지점의 조건에 따라서, 외측 방파 케이슨(30)배열을 따라 산재될 수도 있다. 잡석층 방파제(80)는 외측 방파 케이슨(30)의 바람이 불어오는 측면과 바람이 부는 측면을 따라 앵커 타워 케이슨(45)의 노출 측면 주위에, 내측 방파 케이슨(50)의 바람이 불어오는 측면을 따라, 그리고 횡단 지지 케이슨(70)의 대향 측면상에 구비된다. 저장 케이슨(10)의 배열은 내측 방파 케이슨(50) 배열의 바람이 불어가는 측면을 따라 연장한다.
다섯 개의 안정되고 규격화된 주요 모듈은 방파시스템이 민간부분 및/또는 공공부분의 전 영역에 사용가능하게 개발되고, 모듈형 케이슨을 사용하여 건설되며, 이전에 기술한 지점의 특정 매개변수를 고려한다. 일반적으로 공학 설계는 상이한 지점의 특정 조건을 경험하는 광활한 대양에 위치한 세 개의 일체형 방파시스템 각각으로 전개된다. 제17도 내지 제19도는 동일척도로 도시한 이러한 방파시스템을 나타낸다. 케이스 A, B, C의 방파 케이슨 사이의 크기 증가는 선형함수가 아닌 것은 명백하다. 그 대신 지수함수에 가깝다. 이러한 세 케이스의 크기 비교는 심해, 특히 최대 풍파력에 노출될 수 있는 지점에, 전복파도를 발생할 수 있는 최대 규모의 허리케인 등의 발생과 같은 지점에 지불해야 하는 건설 비용 페날티(penaty)을 나타낸다.
이러한 지수적 증가를 유발하는 가장 큰 요소중 하나는 이른바 바닥 효과이다. 근해에서, 케이스 A와 같은 얕은 수심에서 발생하는 파도는 지층(해저, 호상등) 부근에 파도상에 작용하는 항력 또는 바닥 효과에 의해 상대적으로 큰 범위로 영향을 주는 현상이 알려져 있다. 역으로, 수심이 깊어질수록, 이러한 항력의 상대적인 효과는 감소한다. 그 결과, 다른 매개변수가 동일한 경우, 상쇄 쇼울링 효과(the countervailing shoaling effect)가 발생 지점에 따라서, 케이스 C와 같은 심해 위치의 폭풍파 설계는 얕은 지점(케이스 A)에서의 폭풍파 보다 지수적으로 증가될 수가 있다. 이것은 심해에서 큰 폭풍파에 의해 발생된 외측 방파 케이슨과 앵커 타워 케이슨상에 양력, 타력 및 전복력이 근해의 작은 폭풍파 설계에 의해 발생된 힘보다 지수적으로 증가할 수 있음을 의미한다. 광역의 도달범위, 풍속, 지속성, 상승정도, 조수, 파도 및 케이스 C와 같은 심해 지점에 예상되는 오물에 의해 생성된 증가력과 함께 이러한 현상은 케이스 C에서의 방파시스템의 크기가 케이스 A에 비해 얼마나 큰 정도를 갖는 이유를 갖는다.
케이스 A, 케이스 B, 케이스 C에 대해 상이한 치수의 방파 케이슨의 일반적인 공학적 설계와 배치가 제17도, 제18도 및 제19도에 도시되어 있다. 특히, 광활한 대양에서 단일의 일체형 방파시스템을 형성하기 위해 안정된 모듈형 케이슨에 대한 일반적인 공학적 설계와 배치는 세 경우 각각에 대해서 설정되며, 그러한 설정은 상업적 전 영역 깊이 이외 뿐만 아니라, 적절한 방파시스템에 필요한 일반적인 설계와 배치를 포함한다.
전술한 바와 같이, 실무에 있어서 그러한 공학적 설계와 배치는 특정지역의 지구 물리학적 연구와 부차적인 수압 모델 테스팅 및 추가적인 해양과 토목공학 계산의 결과를 고려하여 변형되어야 한다. 제17도, 제18도 및 제19도의 비교할 수 있도록 동일 치수로 설정하기 위해서, LNG 탱크선(90)은 각 도면에서 범용 케이슨의 측면을 따라 도시된다.
제17도는 도달범위, 풍속, 지속성, 상승정도, 조수, 파도, 해유 및 마모 효과의 최소효과를 경험하는 지점에 최소 상업적 깊이(케이스 A)로 배치된 일체형 방파시스템의 측단면도이다. 케이스 A에 있어서, 단일의 일체형 방파시스템은 범용 케이슨(10a) 배열의 바람이 불어오는 측면 또는 기후(외측) 측면상에 단일의 외측 방파 케이슨(20a)의 배열만을 사용하여 구비될 수 있다는 것을 알았다. 이러한 최소 조건의 설정하에서, 앵커 타워 케이슨이나 내측 방파 케이슨의 배열이나 횡단 지지 케이슨의 구비는 그러한 지점에 필요한 방파 정도를 제공하기 위해 필요하지 않다는 것을 알았다. 이러한 최소의 기준을 충족하는 광활한 대양에 위치한 지점은 거의 정상이 될 수 없는 것에 주목할 것이다.
제18도는 중간 도달범위, 풍속, 지속성, 상승정도, 조수, 파도, 해류 및 마모 효과의 최소효과를 경험하는 광활한 수면에 위치된 지점에 중간 상업적 깊이(케이스 B)로 배치된 주 방파 케이슨으로 제조된 방파 케이슨의 측단면도이다. 케이스 B에 있어서, 앵커 타워 케이슨(40b)은 외측 방파 케이슨(20b) 배열의 양단에 구비되어 범용 케이슨(10b)의 배열을 위한 바람이 불어가는 보호영역을 형성한다.
제19도는 최대 도달범위, 풍속, 지속성, 상승정도, 조수, 파도, 해류 및 마모 효과의 최소효과를 경험하는 광활한 수면에 위치된 지점에 중간 상업적 깊이(케이스 C)로 배치된 주 방파 케이슨으로 제조된 방파 케이슨의 측단면도이다. 케이스 C는 그러한 최대 조건하에서 발생될 수 있는 전복파의 최대 양력, 타력 및 전복력 및 수준 뿐만 아니라 발생될 수 있는 최대 수준의 풍파력을 지탱할 수 있도록 설계된다. 이러한 방파시스템에 있어서, 앵커 타워 케이슨(40c)은 외측 방파 케이슨(20c) 배열의 각 단부에 구비되어 범용 케이슨(10c)의 배열에 대한 바람이 불어가는 보호영역을 형성한다. 내측 방파 케이슨(50c)의 배열은 범용 케이슨(10c) 배열과 병렬로 연장한다. 케이스 C에 있어서, 케이스 B에 사용된 앵커 타워 케이슨과 방파 케이슨의 크기는 상당히 증가될 수 있고, 특히 범용 케이슨의 배열은 내측 방파 케이슨(50c)에 의해 보강되는 것을 알았다.
케이스 C 방파시스템의 풍부한 치수는 상업적 깊이에서 기대될 수 있는 최대 풍파력을 지탱할 수 있는 수준까지 일체형 방파시스템의 전체 질량을 유발할 정도로 필요하다. 이러한 지점은 최대 규모의 허리케인, 태풍 또는 사이클론의 풍파 및/또는 튜나미스, 특히 도달 범위상을 통과하고 최대 가능 지속을 위해 부는 최대 허용 바람으로 추진되며, 상대적으로 급상승하게 방파시스템에 접근하는 파도의 전체 힘의 영향을 받을 수 있다.
이전에 기술하는 바와 같이, 포르투갈 시그너스에 건설된 100 피이트 길이 방파제 붕괴를 유발한 최대규모의 위력에 대한 이해와 설계의 잘못이다.
지금까지 설명은 주로 해안선 또는 연안을 따라 심해의 지점에 위치한 방파시스템에 집중했다. 방파시스템의 모듈성과, 다른 형상으로의 치수와 조립의 융통성은 만, 베이, 에스튜어리, 강, 호수와 같은 근해에 쉽게 축소하여 사용이 가능하다. 그리고, 방파시스템은 바닷물이나 담수와 같은 소금물의 환경에서 효과적으로 사용하도록 고안되었다.
제20도, 제21도 및 제22도는 다양한 수압과 지점조건하에서 만, 베이, 에스튜어리, 강, 호수와 같은 근해에 위치하고 있는 일반적인 일체형 방파시스템의 측면을 동일 크기로 도시하고 있다. 제20도 내지 제22도에 도시한 방파시스템은, 가령 연안 무역선, 유람선 및 강과 호수를 운항하는 정기선과 같은 비교적 근해 운항 선박에 대해서 안전 항구를 제공하기 위해 사용될 수 있는 통상적인 방파시스템의 실시예들이다. 한편, 제17도 - 제19도에 도시한 방파시스템은 원양선박과 같은 심해 운항 선박에 대해 안전 항구를 제공하기 위해 사용될 수 있는 통상적인 방파시스템의 실시예들이다.
제17도 - 제19도의 방파시스템 설계에 사용된 바와 같이 동일한 방법이 제20도 - 제22도의 방파시스템 설계를 결정하는 계산에도 사용될 수 있다. 그러나, 제17도 - 제19도에 사용된 크기는 제20도 - 제22도에 사용된 바와 같이 동일한 크기가 아님에 주목하지 않으면 안된다. 계산과 완성된 설계는 다양한 수압과 지점 조건의 세 세트; 즉 최소, 중간, 최대에 대한 각 케이스에 대해서 전개하였다.
제20도는 최소의 통상 깊이(케이스 D), 강과 항구 정기선, 유람선등이 마주칠 수 있는 깊이에 위치하고 최소 조건에 놓이는 지점에서의 일체형 방파시스템의 측단면도이다. 그러한 최소 조건하에서 얕고, 안정된 수면에 있어서, 방파시스템은 범용 케이슨(10d)의 배열만을 이용하여 구비될 수 있다. 제20도 - 제22도 사이를 비교하기 위해서 동일 크기로 설정하여, 유람선(91)은 각 도면에 범용 케이슨 측면을 따라 도시된다.
제21도는 중간의 통상 깊이(케이스 E), 해안 선박, 강과 항구를 운항하는 정기선, 유람선등이 마주칠 수 있는 깊이에 위치하고 중간 조건에 놓이는 지점에서의 일체형 방파시스템의 측단면도이다. 이 방파시스템은 바람이 불어가는 측면상에 보호영역을 형성하는 외측 방파 케이슨(20e)의 배열을 포함한다. 범용 케이슨(10e)의 배열은 외측 방파 케이슨(20e)의 바람이 불어가는 측면상의 보호 영역내에서 이것과 병렬관계로 배열된다. 다시, 비교를 위해서, 유람선(91)은 범용 케이슨(10e) 측면을 따라 도시한다.
제22도는 최대의 통상 깊이(케이스 F), 강과 항구를 운항하는 정기선, 유람선 뿐만 아니라 원양 선박등이 마주칠 수 있는 깊이에 위치하고 최대 조건에 놓이는 지점에서의 일체형 방파시스템의 측단면도이다. 케이스 F에 있어서, 외측 방파 케이슨(20f)의 배열은 양단부중 일단에 앵커 타워 케이슨(40f)이 신장 고착된다. 범용 케이슨(10f)의 배열은 외측 방파 케이슨(10f)의 배열과 병렬로 구비된다.
모듈형 케이슨의 융통성과 크기 범위를 도시하기 위하여, 제17도 - 제22도의 케이스 A - 케이스 F에 대한 범용 케이슨의 크기 범위가 도시된 제23도를 참조로 설명한다. 제23도에 도시한 측단면도 전체는 동일 크기로 도시되어, 도달 범위, 풍속, 지속성, 조수, 파도, 증수, 해류 및 마모효과를 포함한 수압과 지점조건의 범위에 기초한다. 제23도는 근해의 보호 수면으로부터 광활한 바다의 심해 연안 수면까지, 특히 최대 수압과 지점 조건에 노출된 방파시스템 지수적 변화 효과를 명료하게 도시한다.
잠수형 케이슨 기술을 이용한 특정 방파시스템 설계에 있어서, 대규모 양력, 강타력 및 회전 모우멘트를 발생시키는 최대 강도파가 케이슨을 와해하는 가능성에 각별한 주목을 하지 않으면 안된다. 잠수형 케이슨 기술에 특이한 두 개의 기본적 설계 고려사항, 즉 와해 요인과 관통요인이 있다. 이러한 요인은 제24도 및 제25도를 참조로 기술한다.
와해 요인은 와해 또는 전복에 대항하는, 이른바 와해 또는 전복 저항에 대한 방파시스템의 허용가능한 값이다. 와해 요인의 값이 클수록, 최대 풍파엄습의 영향의 지배를 받는 경우 방파시스템은 와해되기 쉽고 전체 방파시스템의 안정성은 더욱 커진다. 관통요인은 케이슨, 특히 앵커 타워 케이슨의 해저, 해상 등의 관통 깊이의 값이며, 전체 방파시스템에 대한 안정성의 함수이다. 관통요인의 값이 클수록, 최대 풍파엄습의 영향의 지배를 받는 경우 케이슨은 변위되거나 이동되기 어렵기 때문에 전체 방파시스템의 안정성은 더욱 커진다.
와해 요인과 관통 요인은 방파시스템의 첫 번째 모델을 고안하는데 필요한 기본적 설계 고려사항으로 유용하다. 이후에 기술하는 바와 같이, 이러한 요인은 초기에 테스트 모델을 제작하기 위한 케이슨의 형상과 대략의 케이슨 모델 크기 등을 선택하는데 사용된다. 제24도 및 제25도에 도시한 실시예에 있어서, 대표적 값들이 최대 지점 조건하에서 최대 규모의 풍파 엄습에 대해 사용되도록 고안된 통상적인 방파 케이슨의 초기 설계에서 선정된다.
방파시스템의 와해 요인(T)은 주어진 단면에서 방파시스템의 평균높이(hav)와 주어진 단면에서 방파시스템의 최대 나비(wmax)의 비율로 정의하며, 즉 T=hAV/WMAX, 최대 규모의 풍파 엄습시 잠수형 방파시스템 와해의 상대적 기능성의 값이다. 방파시스템에 대한 절대 와해 요인의 계산은 아주 복잡하다. 그러나, 본 명세서에서는 본 발명의 원리에 따라 와해 요인의 대표적 실시예의 계산방법에 대해 제24도를 참조로 일반적인 견지에서 도시하는 것이 바람직하다.
첫 번째, 소망지점의 평균 수위의 깊이(D1)를 결정한다.
두 번째, 소망지점의 최대 수면 깊이(D2), 즉 D1+ 최대 조수차를 결정한다.
세 번째, 소망지점의 최대 풍파력을 결정하기 위해 이전에 기술한 매개변수를 고려하여, 방파시스템에 도달하기 바로 이전에 최대 설계파의 높이(h)를 결정한다. 제24도에 도시한 통상적인 실시예에 있어서, h는 0.8(±) × D2로 정해진다.
네 번째, 다시 방파시스템에 도달하기 바로 이전에 해저, 해상 등의 위에서 방파시스템을 설계하는 최대 설계파의 최고점 높이(h1)를 결정한다. 제24도에 도시하는 통상적인 실시예에 있어서, h1은 1/2 × h + D2로 정해진다.
다섯 번째, 방파시스템에 놓여지는 요인의 사용 여부에 따라, 즉 상당한 전복파를 고려하거나 고려하지 않는 여부에 따라 결정한다.
이러한 결정에 기초로 해서, 방파시스템의 내측 방파 케이슨 및/또는 범용 케이슨의 최대 높이(h2)는 최대 높이(h1)의 함수로 결정된다. 즉, 상당한 전복파를 고려하는 경우, 최대 높이(h2)는 h1의 값에 근접하게 설정된다. 즉, h2= 1.0(±) × h1의 두배 값에 근접하게 설정된다. 즉 h2= 1.8 × h1에 기초한다. 1.8 이상의 승수가 사용될 수 있고, 이 승수의 값은 일반적으로 방파시스템에 의해 고려되는 전복파의 첫 번째 대략적인 양에 기초로 결정된다. 이러한 방식으로, 방파시스템의 바람이 불어가는 최대 케이슨(통상적으로 내측 방파 케이슨 및/또는 범용 케이슨)의 최대 높이(h2)가 결정될 수 있다.
여섯 번째, 방파시스템의 바람이 불어가는 최대 케이슨의 최대 높이(h2)를 주지하고, 이전에 기술한 일반적인 공학적 설계와 배치 원칙에 의거해서, 방파시스템의 기본적 단면 설계가 완성될 수 있다.
일곱 번째, 이 방파시스템의 기본적 단면 설계를 주지하고 단면의 평균 높이(hav)와 최대 나비(WMAX)의 결정을 고려한다.
여덟 번째, 방파시스템의 초기 와해 요인(T)은 hav/WMAX를 계산하여 결정된다. 제24도에 도시한 방파시스템에 대한 초기 와해 요인(T)은 T = hav/WMAX= 0.068(±)로 계산된다.
방파시스템의 각종 형상에 대한 와해 요인의 유사한 초기치의 해석은 다음과 같이 제안한다. 약 0.14 보다 작은, 보다 상세하게는 약 0.7 보다 작은 와해 요인 값은 최대 풍파 엄습에도, 또한 방파시스템의 앵커 타워 케이슨에 대한 관통요인이 이후에 기술하는 바람직한 한계내 해당하더라도 거의 또는 전혀 와해의 영향을 받지 않는 방파시스템을 나타낸다.
앵커 타워 케이슨의 관통 요인(P)은 해저에 박힌 앵커 타워 케이슨의 관통 깊이(p)와 앵커 타워 케이슨의 전체 높이(h)의 비율로 정의하며, 즉 P=p/h 이며, 방파시스템의 상대적 고착도의 값으로 표현된다. 전복 요인의 경우와 마찬가지로, 방파시스템에 대한 절대적 관통 요인의 계산은 상당히 복잡하다. 그러나, 본 발명의 원리에 따른 앵커 타워 케이슨의 관통 요소 계산 방법의 대표적 실시예를 제25도를 참조로 일반적 견지에서 도시하는 것이 바람직하다.
첫 번째, 방파시스템의 앵커 타워 케이슨에 대한 초기 관통요인이 최대수준에 근접하는지 최소수준에 근접하는지의 여부를 결정한다. 이러한 결정은 의도된 설치 지점의 부표면 조건의 초기 평가에 기초한다. 대부분의 방파시스템은 해안선 또는 연안을 따라 현존하는 인구 밀접 지역 또는 지역에 근접하며, 이러한 대부분의 현존하는 해안 인구 증시은 침적토, 점토, 침적토/점토 혼합과 같은 연질물질의 부차적인 층 조건 지점에 위치하며, 거의 단단한 점토와 같은 경질물질의 층 지점에 위치하지 않는다. 부드러운 지점의 해상에 대한 앵커 타워 케이슨의 상대적 관통은 방파시스템에 동일한 상대적 안정성을 갖기 위해 단단한 지점의 경우보다 클 필요는 없다.
두 번째, 부차적인 층 조건과 토양역학 계산을 고려해서 앵커 타워 케이슨의 초기 관통량(P)과, 앵커 타워 케이슨의 전체 높이(h)를 결정한다.
세 번째, p/H비를 계산하여 앵커 타워 케이슨에 대한 초기관통요인(P)을 결정한다.
제25(a)도 및 제25(b)도는 서로 상이한 전체 높이(h)를 갖는 두 개의 절두형 앵커 타워 케이슨의 예시적 측단면도로서, 앵커 타워 케이슨은 상대적으로 연질 층 물지에 매설된다. 제25(a)도는 상대높이(h)를 가지는 앵커 타워 케이슨(40A)을 도시하며 제25(b)도에 도시한 앵커 타워 케이슨(40B) 보다 해저에 상대적으로 깊게 매설된다. 그러나, 해저상에 두 앵커 타워 케이슨의 높이(H)는 각 케이스에 대해서 동일함에 주목하지 않으면 안된다. 앵커 타워 케이슨(40A)에 대한 초기 관통 요인(P)은 P=p/h=0.54(±)로 계산되며 앵커 타워 케이슨(40B)에 대한 초기 관통 요인(P)은 P=p/h=0.27(±)로 계산된다.
각 경우에서 초기 관통 요인의 계산은, 전체 방파시스템의 공학적 설계와 배치에 대해서 앵커 타워 케이슨을 구비한 시스템의 고착도의 기본적 지시로 주어진다.
다른 모든 요인이 동일하고(해저와 지점 조건, 풍파력등), 제25(a)도에 도시한 관통 요인(P = 0.54(±))을 가지는 앵커 타워 케이슨(40A)은 제25(b)도에 도시한 관통 요인(P = 0.27(±))을 가지는 앵커 타워 케이슨(40B) 보다 상당히 큰 방파시스템 고착력을 갖는다.
각종 방파시스템 형상에 대한 유사한 초기치의 해석은 다음을 제안한다. 침적토 형태의 부차적인 토양 조건을 포함하며, 최대 풍파조건과 최대 최악 케이스 지점 조건의 영향을 받는 방파시스템에 있어서, 방파시스템을 고착하는 앵커 타워 케이슨은 0.60(±) 내지 0.30(±) 범위의 관통 요인(P) 값을 가지며, 이 범위내에서 관통 요인의 값이 클수록 더욱 고착도는 향상된다.
요약해서, 앵커 타워 케이슨의 깊은 관통은 그 주된 목적의 하나로서, 최대 허용 범위와, 방파시스템에서 케이슨의 어떠한 측방향(옆으로) 이동을 제한하는 목적을 갖는다. 이런 앵커 타워 케이슨의 주된 목적의 하나로서, 대체로 최대 풍파 엄습할 경우 최대 허용 범위와, 방파시스템의 어떠한 후방 이동을 제한하는 목적을 갖는 횡단 지지 케이슨, 내측 방파 케이슨 및 범용 케이슨의 보강 소조립체와 반대된다.
본 발명에 따른 방파시스템은 다음 목적으로 설계된다.
(1) 앵커 타워 케이슨은 고정 위치에 유지되어, 방파시스템의 길이를 따라 별개의 케이슨 사이 측방향으로 놓인 에너지 흡수 방호물, 충격 흡수물 등의 압축능력보다 크지 않은 범위로 전체 방파시스템내 방파 케이슨의 측방향(옆으로) 이동을 제한한다.
(2) 앵커 타워 케이슨(45)이 고정되며 방파 케이슨내 미세한 측방향 이동만 가능하므로, 횡단 지지 케이슨, 내측 방파 케이슨 및 범용 케이슨의 보강 소조립체는 해저내 케이슨의 부분적으로 침수된 위치로 인해서, 바람이 불어오는 방향으로부터 바람이 불어가는 방향까지 방파시스템의 나비를 가로질러 별개의 케이슨 사이에 놓인 에너지 흡수 방호물, 충격 흡수물 등의 압축능력 보다 크지 않은 범위로 방파 케이슨과 전체 방파시스템의 어떠한 후방 이동을 제한할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 원리를 사용하여 제작된 전체 방파시스템은 최대 역수압과 지점 조건의 영향을 받는 경우에도 안정상태를 유지한다.
초기 와해 요인과 관통 요인은 절대적 비율보다 상대적 비율로 취급되어, 방파시스템 형상의 선택을 보조하고 모델 건설 비용을 줄이는 중요한 사용으로 강조되었다. 동일 지점에 대해 선택될 수도 있는 상이한 잠수형 방파 케이슨 사이의 선택 과정을 보조하기 위해서, 특히 모든 변형 시스템이 극도로 복잡할 때, 비교 데이터의 기본적 세트에 의해서 사용할 방파시스템의 형상을 결정하는 것이 바람직하다. 방파시스템 형상의 선택된 이후에, 케이슨 치수의 첫 번째 세트와 케이슨 모듈의 첫 번째 형상이 결정되어, 모델은 수압(유압) 탱크 테스트에 사용가능하도록 치수되고 제작될 수 있다. 그러한 테스트를 위한 모델 제작 비용은 고가이므로, 모델의 첫 번째 세트와 최종 세트를 거의 유사하게 제작하는 것이 상당한 시간과 돈을 절약할 수 있다.
본 발명은 조선소 형태의 시설에서 최대 범위의 원가절감으로 제작될 수 있는 안정되고 균형잡힌 모듈형 케이슨으로 구성된 방파시스템의 건설을 가능케 하고; 부동하여, 설치 지점까지 예인한 후; 조립하고 정확하게 정돈한 후 적화하여 필요 지점에 최적의 단일체 방파시스템을 형성하고; 필요하다면, 분해하고, 인양 및 견인하여 제거될 수 있다. 방파시스템은 확대 또는 축소가능한 제한된 수로 안정되고 규격화된 모듈형 케이슨으로 제조되어 허리케인, 태풍, 튜나미스를 포함하는 최대 강도의 허리케인과, 최대 영향 범위, 풍속, 지속성, 깊이, 풍수, 조수 범위, 파도, 해류 및 마모효과를 포함하는 최악의 가능한 역수압, 바람과 지점 조건을 지탱 및 극복할 수 있는 방파시스템을 제공한다.
안정되고, 균형잡힌 모듈형 케이슨은 횡단 지지 케이슨과 외측 방파 케이슨의 배열을 보강하기 위한 하나 이상의 내측 방파 케이슨으로 구성된 보강 보조 조립체로 조립될 수 있다. 또한, 모듈형 케이슨은 전복파를 흡수, 봉쇄 및 분산하기 위해 비록 방파 케이슨과 횡단 지지 케이슨으로 구성된 전복파 흡수, 봉쇄 및 분산 소조립체를 형성하도록 조립될 수 있다. 이들 두 보조 조립체는 전체 방파시스템에 일체로 형성되어, 전체 방파시스템의 불어가는 측면상의 보호영역에 도달하는 잔유 전복파를 차단하므로 이러한 보호 영역을 강력한 발생가능한 풍파로부터 완전히 보호하고 이들 영역은 저속으로 운항, 도킹 또는 정박한 선박, 특히 상대적으로 바람 편차가 큰 날개 형상을 갖는 유조선, 벌크선, 카페리, 순항선, 액화 가스 운반선등과 같이 세계 무역에 종사하는 모든 선박중 상당량을 현재 점유하는 선박에 대해서 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 모듈형 케이슨으로 제작된 방파시스템은 해안선을 따라 광활한 대양을 포함하는 심해에서 전세계를 통틀어 실체로 존재하는 이러한 풍파 조건에 지탱할 수 있다. 그러한 위치는 근해의 잔잔한 수면내 위치에서 직면하는 완화된 조건 보다 최대, 최악의 풍파 조건에 직면하기가 더 쉽다. 다섯 개의 주요 케이슨의 독특한 모듈형 설계는 풍파 보호 조건, 지점 요구에 적합하도록 확대 또는 축소될 수 있다. 이러한 모듈 형태는 선택 지점의 수압, 바람과 지점 조건에 적합하도록 필수적으로 요구된다.
일체형 방파시스템은 환경적으로 완전히 안전하고, 모듈형으로 건설함으로써 사용 수면 말기에 제거될 수 있어 설치 지점은 환경적 견지에서 건설 이전 상태로 복원할 수 있다. 모듈형 케이슨은 안정가능하기 때문에, 케이슨은 재사용 또는 파괴를 위해 인양 및 견일될 수 있고, 원래 위치에 잔존하는 잔유 바위와 콘크리트 블록 잡석은 어초로 재형상될 수 있다.
본 발명은 방파시스템을 참조로 기술하였으나, 다른 공지 구조가 실무에 더욱 효과적으로 제작된 방파시스템과 함께 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들면, 인공 섬을 보호하기 위한 방파시스템은 지점 조건에 따라서, 방파시스템의 바람이 불어오는 측면, 즉 방파시스템과 해안선 또는 해변 사이에 수면 아래 하나 이상의 물매턱을 배치하여 더욱 효과적으로 제작될 수도 있다. 일반적으로 그러한 수면 아래 물매턱은 당분야에 공지된 방법으로 적절히 치수된 잡석으로 제조된다.
본 발명은 특정 실시예를 참조로 기술하였으나, 각종 변화와 변형은 당업자라면 쉽게 이해할 것이다. 본 발명은 첨부한 청구범위의 사상과 범주내에 해당하는 그러한 각종 변화와 변형이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (54)

  1. 광활한 심해에 설치 가능한 이동성 모듈형 케이슨에 있어서, 내측 중공부와 육상에서 적어도 일부의 구조물이 제작되어 수면상에서 예인 가능하도록 부동할 수 있는 충분한 부력을 가지는 적어도 하나 이상의 부동성 섹숀을 포함하며; 각각의 부동성 섹숀은 조절성 유체와 안정성 유체로 이루어지며, 모듈형 케이슨이 설치되는 동안 정밀하게 제어되어 수면에 하강되고 위치조정이 이루어지며, 모듈형 케이슨이 이동 가능하도록 부력에 의해 정밀하게 제어되어 상승시키는 유체로 상기 섹숀을 조절 및 안정하기 위한 조절 탱크들과 안정 탱크들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모듈형 케이슨의 내측 중공부는 저장 물질 및/또는 공정 물질이 아닌 벌크 물질을 저장하기에 충분한 저장 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저장 공간은 액체 물질을 저장하기 위한 하나 또는 그 이상의 저장 탱크를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  4. 제2항에 있어서, 상기 저장 공간은 건식 및 반건식 탱크 물질을 저장하기 위한 하나 또는 그 이상의 저장 탱크를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  5. 사전 선정된 후면 지점에 설치되는 모듈형 케이슨 시스템에 있어서, 상하부를 가지고 사전 선정된 지점이 해저상에 착탈 가능하게 안착된 케이슨 바닥으로 상기 사전 선정된 수면 지점에 사전 결정된 형상으로 설치되는 복수개의 저장 케이슨을 포함하며, 상기 저장 케이슨은 벌크 물질 및/또는 공정 물질을 선택적으로 저장하기 위한 내측 저장 공간을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 사전 설정된 형상은 내측면상에 보호 영역을 형성하는 적어도 하나 이상의 저장 케이슨 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 저장 케이슨 배열의 외측면상에 그리고 외측면을 따라 배열된 방파제를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방파제는 잡석층 방파제를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 저장 케이슨 배열로부터 떨어진 외측면상에 그리고 외측면을 따라 배열된 방파제를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 방파제는 잡석층을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  11. 제5항에 있어서, 상기 각 저장 케이슨은 각각 내측 중공부와 육상에서 적어도 일부의 구조물이 제작되어 수면상에서 예인 가능하도록 부동할 수 있는 충분한 부력을 가지는 하나 또는 그 이상의 부동성 섹숀을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 각각의 부동성 섹숀은 조절성 유체와 안정성 유체이고, 모듈형 케이슨 시스템이 설치되는 동안 정밀하게 제어되어 수면에 하강되고 위치 조정이 이루어지게 하는 유체로 상기 섹숀을 조절 및 안정하기 위한 조절 탱크들과 안정 탱크들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 각각의 부동성 섹숀은 조절성 유체와 안정성 유체이고, 모듈형 케이슨 시스템이 설치되는 동안 정밀하게 제어되어 수면에 하강되고 위치 조정이 이루어지며, 모듈형 케이슨 시스템이 이동 가능하도록 부력에 의해 정밀하게 제어되어 상승시키는 유체로 상기 섹숀을 조절 및 안정하기 위한 조절 탱크들과 안정 탱크들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  14. 제5항에 있어서, 내측면상에 보호 영역을 형성하는 방파 케이슨 배열과, 상기 보호 영역 내에 배치되는 저장 케이슨을 추가로 포함함을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 방파 케이슨 배열은 저장 케이슨 배열과 일정 간격으로 병렬 연장됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 방파 케이슨 배열의 적어도 외측면상을 따라 배열된 방파제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 방파 케이슨 배열 내에 하나 또는 그 이상의 앵커 타워 케이슨을 추가로 포함함을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 방파 케이슨 배열은 상기 저장 케이슨 배열과 근접하여 병렬 연장됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 다른 방파 케이슨 배열은 제1방파 케이슨 라인의 외측에서 일정 간격을 가지며 병렬 연장됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 방파 케이슨은 내측 중공부와 육상에 적어도 일부의 구조물이 제작되어 수면상에서 사전 설정 지점까지 예인 가능하도록 부동할 수 있는 충분한 부력을 가지는 하나 또는 그 이상의 부동성 섹숀을 가지도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 저장을 위한 부동성 섹숀과 방파 케이슨은 다른 부동성 섹숀과는 별개의 조절성 유체와 안정성 유체이고, 모듈형 케이슨 시스템이 설치되는 동안 정밀하게 제어되어 수면에 하강되고 위치 조정이 이루어지며, 모듈형 케이슨 시스템이 이동 가능하도록 부력에 의해 정밀하게 제어되어 상승시키는 유체로 상기 섹숀을 조절 및 안정하기 위한 조절 탱크들과 안정 탱크들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 각각의 탱크의 부동성 섹숀과 방파 케이슨은 다른 부동성 섹숀과는 별개의 조절성 유체와 안정성 유체이고, 모듈형 케이슨 시스템이 설치되는 동안 정밀하게 제어되어 수면에 하강되고 위치 조정이 이루어지며, 모듈형 케이슨 시스템이 이동 가능하도록 부력에 의해 정밀하게 제어되어 상승시키는 유체로 상기 섹숀을 조절 및 안정하기 위한 조절 탱크들과 안정 탱크들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  23. 제5항에 있어서, 적어도 약간의 저장 케이슨은 펌핑 가능한 재료의 저장을 위하여 내부 저장 공간을 하나 또는 그 이상의 저장 탱크를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 하나 또는 그 이상의 저장 탱크를 가지고, 하나 또는 그 이상의 저장 탱크에 펌핑 되는 재료를 넣고 빼기 위한 파이핑 네트웍, 밸브, 펌프들을 구비함을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  25. 제5항에 있어서, 적어도 약간의 저장 케이슨은 건조되거나 반건조된 재료의 저장을 위하여 내부 저장 공간을 갖는 하나 또는 그 이상의 저장 사일로를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 하나 또는 그 이상의 저장 사일로를 가지고, 건조되거나 반건조된 재료의 이송을 위한 하나 또는 그 이상의 저장 사일로의 아래로 위치하는 수단을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 하나 또는 그 이상의 저장 사일로를 가지고, 하나 또는 그 이상의 저장 사일로에 건조되거나 반건조된 재료를 넣거나 빼기 위하여 로딩과 언로딩을 장치를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  28. 제5항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 내벽과 외벽이 일정 간격을 갖는 이중벽 구조를 이루어짐을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 내벽과 외벽 사이의 공간에 위치하는 조절 탱크와 안정 탱크를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  30. 제5항에 있어서, 각 저장 케이슨은 내부 저장 공간 내에 벌크 재료가 비어 있음에도 불구하고, 기선정된 위치에 설치되는 경우 안정성을 유지하기 위한 대량의 분배 설비를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  31. 제5항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 각각 안정 물질을 위하여 내부 저장 공간과 분리된 안정 탱크들을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  32. 제5항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 어떤 안정 물질의 재배치가 필요 없이 벌크 물질을 선택적으로 저장하기 위한 내부 저장 공간 내에 저장 섹숀을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  33. 제5항에 있어서, 상기 저장 케이슨은 안정 물질 외에 벌크 물질의 선택적인 저장을 위한 내부 저장 공간을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨 시스템.
  34. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 부동성 섹숀은 외벽과 내벽이 일정 간격을 유지하는 이중 측벽으로 구성됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  35. 제34항에 있어서, 조정 탱크와 안정 탱크는 외벽과 내벽 사이로 공간부가 형성됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  36. 제1항에 있어서, 모듈은 하향부 내로 외향하는 경사부가 형성된 두 개의 대향 측면을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  37. 제36항에 있어서, 두 개의 측면이 그들의 외향 연장부의 주요 부분을 위한 외향하는 슬로프로 이루어짐을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  38. 제36항에 있어서, 두 개의 측면 중의 하나는 하향 연장부의 주요 부분을 위한 외향하는 슬로프를 이루고, 다른 하나는 하향 연장부의 주요하지 않은 외향하는 슬로프를 이루도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  39. 제38항에 있어서, 두 개 측벽의 다른 슬로프는 돌출부내의 저부에서 종료하도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  40. 제38항에 있어서, 두 개 측벽의 하나는 점차적으로 상승하는 상부 경사 부분과 상대적으로 가파르게 상승하는 저부 경사부의 분리된 슬로프를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  41. 제1항에 있어서, 상기 모듈은, 이를 펼친 경우 물의 몸체의 표면에서 수평 단면 형상으로 볼 때, 길이가 폭보다 실질적으로 크게 형성을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  42. 제1항에 있어서, 상기 모듈은, 이를 펼친 경우 물의 몸체의 표면에서 수평 단면 형상으로 볼 때, 길이와 폭이 거의 비슷한 크기를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  43. 제1항에 있어서, 상기 모듈은 전체적인 높이 h를 가지고, 깊이 p에서 베드로 침투되도록 설계되어, p/h가 0.69에서 0.3의 범위를 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  44. 제1항에 있어서, 상기 모듈은 두 개의 대향하는 길이방향의 측벽을 가지고, 적어도 측벽의 하나는 하향하는 방향에서 외향 경사지도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  45. 제1항에 있어서, 상기 모듈은 두 개의 대향하는 길이방향의 측벽을 가지고 횡단부는 물이 모듈을 통하여 횡단부로 흐르도록 하기 위하여 일측에서 다른 측으로 모듈을 통하여 횡단하도록 이루어짐을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  46. 제1항에 있어서, 상기 모듈은 두 개의 대향하는 길이방향의 측벽을 가지고, 두 개의 측벽의 하나는 상부 및 하부의 파형면을 가지고, 상부 파형면의 바닥에서부터 하부 파형면의 상부로 경사진 경사면에 의하여 연결되어짐을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  47. 제1항에 있어서, 상기 케이슨 모듈의 내측 중공부는 조절 탱크와 안정 탱크로부터 불리 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  48. 제1항에 있어서, 상기 케이슨 모듈의 내측 중공부는 조절 탱크와 안정 탱크로부터 분리되고 커다란 하나 또는 그 이상의 공간부 섹숀을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  49. 제1항에 있어서, 상기 케이슨 모듈의 내측 중공부는 어느 안정 물질의 재배치 없이도 선택적인 저장 물질을 위한 하나 또는 그 이상의 공간부 섹숀을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  50. 제1항에 있어서, 상기 케이슨 모듈은 박스 형상을 갖도록 됨을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  51. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 부동성 섹숀은 외벽과 내벽 사이가 일정 간격을 유지하는 구조의 이중 저벽을 구성함을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  52. 제1항에 있어서, 상기 각각의 부동성 섹숀이 다른 어떤 부동성 섹숀과는 별도로 조절 가능한 유체와 안정 가능한 유체임을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  53. 제12항에 있어서, 상기 각각의 부동성 섹숀이 다른 어떤 부동성 섹숀과는 별도로 조절 가능한 유체와 안정 가능한 유체임을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
  54. 제21항에 있어서, 상기 각각의 부동성 섹숀이 다른 어떤 부동성 섹숀과는 별도로 조절 가능한 유체와 안정 가능한 유체임을 특징으로 하는 모듈형 케이슨.
KR1019950704179A 1993-05-21 1994-05-20 모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템 KR0177280B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/065,819 1993-05-21
US08/065,819 US5823714A (en) 1990-09-06 1993-05-21 Universal, environmentally safe, modular caisson systems and caisson mudules for use therewith
PCT/US1994/005879 WO1994028253A1 (en) 1993-05-21 1994-05-20 Universal, environmentally secure, wave defense systems using modular caissons

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR0177280B1 true KR0177280B1 (ko) 1999-04-01

Family

ID=22065315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950704179A KR0177280B1 (ko) 1993-05-21 1994-05-20 모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5823714A (ko)
EP (1) EP0699253A4 (ko)
JP (1) JPH08510808A (ko)
KR (1) KR0177280B1 (ko)
AU (1) AU6957894A (ko)
BR (1) BR9406550A (ko)
CA (1) CA2163338A1 (ko)
FI (1) FI955582A0 (ko)
NO (1) NO954296D0 (ko)
PL (1) PL311126A1 (ko)
WO (1) WO1994028253A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5803659A (en) * 1995-12-08 1998-09-08 Chattey; Nigel Modular caissons for use in constructing, expanding and modernizing ports and harbors.
US6082931A (en) * 1998-04-20 2000-07-04 Valuequest, Inc. Modular maritime dock design
US6997643B2 (en) * 2003-10-30 2006-02-14 Sbm-Imodco Inc. LNG tanker offloading in shallow water
US20090110484A1 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Fillingame O Wayne Storm surge breaker system, barrier system and method of constructing same
NL1035754C2 (nl) * 2008-07-25 2010-01-26 Gerke Houwer Modulaire ponton constructie.
DE102008041849A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-25 Max Bögl Bauunternehmung GmbH & Co. KG Off-Shore-Anlage, Fundament einer Off-Shore-Anlage und Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage
CN103234726B (zh) * 2013-05-07 2015-10-28 清华大学 用于巨型海工离心机的超重力场加震装置
CN109183850B (zh) * 2018-09-20 2019-10-08 杜地 一种海上隧道
CN111877401B (zh) * 2020-07-28 2022-03-08 杜同 一种水中交通隧道
CN111912599A (zh) * 2020-08-31 2020-11-10 交通运输部水运科学研究所 一种模拟试验生态损害影响的露天循环水池

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3118282A (en) * 1964-01-21 Breakwater structures
US609686A (en) * 1898-08-23 lovejoy
FR743246A (ko) * 1933-03-25
US231957A (en) * 1880-09-07 Submarine and surface wall
US414244A (en) * 1889-11-05 Pneumatic caisson
US559116A (en) * 1896-04-28 baldwin
US1310461A (en) * 1919-07-22 Floatable concrete construction
US868092A (en) * 1907-05-01 1907-10-15 Francois Hennebique System of construction for foundations, dams, sea-walls, and the like.
US924362A (en) * 1908-07-24 1909-06-08 August C Leow Coffer-dam.
US1151974A (en) * 1913-09-22 1915-08-31 Halver R Straight Tile fence.
FR511443A (fr) * 1919-03-11 1920-12-24 Giuseppe Pino Submersible autonome pour le renflouement des épaves et toute autre opération sous-marine
US1610341A (en) * 1920-10-18 1926-12-14 Louis A Wells Concrete breakwater and method of installing same
DE873978C (de) * 1943-05-09 1953-04-20 Holzmann Philipp Ag Fangedaemme, Molen und aehnliche Bauwerke nach der Zellenbauweise und Verfahren zu ihrer Herstellung
US2474786A (en) * 1946-09-09 1949-06-28 Harvey J Humphrey Permeable breakwater
FR1012795A (fr) * 1950-02-13 1952-07-17 Digue pour jetées en haute mer et ouvrages des usines marémotrices, et procédé de construction de ladite digue
US2705403A (en) * 1950-05-19 1955-04-05 Ebert Philipp Caisson
US2939290A (en) * 1954-10-01 1960-06-07 Shell Oil Co Marine drilling rig foundations
US3498065A (en) * 1967-10-30 1970-03-03 John B Templeton Method and apparatus for barge anchoring and stabilizing
FR1604449A (ko) * 1968-12-31 1971-11-08
GB1348903A (en) * 1970-08-18 1974-03-27 Heien S Off shore terminal
US3710579A (en) * 1971-05-13 1973-01-16 D Killmer Portable coffer dam and method of making
US4118941A (en) * 1977-05-16 1978-10-10 Exxon Production Research Company Stressed caisson retained island
US4175888A (en) * 1978-06-12 1979-11-27 Iida Kensetsu Co., Ltd. Block for constructing breakwater
US4326822A (en) * 1978-11-30 1982-04-27 Mitsui Engineering And Shipbuilding Co., Ltd. Artificial island for installing oil drilling equipment in ice covered sea areas
CA1102146A (en) * 1978-12-15 1981-06-02 Gerard E. Jarlan Flow-guiding monolithic blocks for marine structures
US4523879A (en) * 1982-04-16 1985-06-18 Exxon Production Research Co. Ice barrier construction
US4512684A (en) * 1983-06-13 1985-04-23 Cbi Offshore, Inc. Mobile offshore structure for arctic exploratory drilling
US4504172A (en) * 1983-07-11 1985-03-12 Mobil Oil Corporation Caisson shield for arctic offshore production platform
US4583882A (en) * 1984-02-01 1986-04-22 Szabo Miklos T Method for forming artificial islands
CA1251650A (en) * 1986-05-09 1989-03-28 Canadian Patents And Development Limited/Societe Canadienne Des Brevets Et D'exploitation Limitee Stability optimized perforated breakwaters
FR2616464B1 (fr) * 1987-06-09 1990-08-10 Inst Okeanologia Caisson pour constructions hydrotechniques
FR2631355B1 (fr) * 1988-05-13 1990-09-07 Doris Engineering Dispositif de protection pour ouvrages en mer et procede pour la mise en oeuvre dudit dispositif
US5061122A (en) * 1990-09-06 1991-10-29 Nigel Chattey Method of constructing a man-made sea defense system in the open ocean

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994028253A1 (en) 1994-12-08
NO954296L (no) 1995-10-27
EP0699253A1 (en) 1996-03-06
US5823714A (en) 1998-10-20
NO954296D0 (no) 1995-10-27
CA2163338A1 (en) 1994-12-08
AU6957894A (en) 1994-12-20
PL311126A1 (en) 1996-02-05
BR9406550A (pt) 1996-01-02
FI955582A (fi) 1995-11-20
FI955582A0 (fi) 1995-11-20
JPH08510808A (ja) 1996-11-12
EP0699253A4 (en) 1998-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107075824B (zh) 用于离岸活动的海床终端
AU2017243983B2 (en) Seabed base structure and method for installation of same
KR20010090604A (ko) 해양 케이슨 구조물
KR0177280B1 (ko) 모듈형 케이슨을 이용하여 환경적으로 안전한 만능 방파 시스템
CA1156477A (en) Method and apparatus for constructing an artificial island
CA1331102C (en) Strengthened protective structure
US5061122A (en) Method of constructing a man-made sea defense system in the open ocean
KR20230045588A (ko) 해양 건축 구조물 및 그 건조 방법
Sadeghi et al. An introduction to onshore structures’ construction
Liu Port Engineering
Tørum Coastal structures: Action from waves and ice
Hickson et al. Design and construction of jetties
CA1185800A (en) Method and apparatus for constructing an artificial island
Patnaik et al. Optimistic, deterministic design of Karaikal port breakwater structure: case study
Edge et al. Immediate impacts of Hurricane Ike on the Texas coast
EP4248018A1 (en) Floating foundation
Bonasia Evaluation of Multi-purpose Industrial-Port Islands: Sea Island Structure Engineering Research Study
Binnie & Partners Island Concepts
Kliewer et al. A Fixed Platform Providing An Integrated Deck On A Multiple Leg Ice Resistant Substructure
Nagrelly [8] 5 Development of Offshore Structures for Oil and Gas Production on the Continental Shelf in Arctic Waters
Danys Effect of ice and wave forces on the design of Canadian offshore lighthouses
Manikian Civil Engineering In The Arctic North Slope, Alaska
UPPAL DOMINANT PROBLEMS IN THE DESIGN OF HARBOUR STRUCTURES ON ME KRAN COAST
Arquero et al. CONSTRUCTION OF NEW PORT AT PUNTA LANGOSTEIRA (A CORUÑA, SPAIN)
Haynes Survey of Design Criteria for Harbors and Channels in Cold Regions: An Annotated Bibliography

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee