KR101063249B1

KR101063249B1 - 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법

Info

Publication number: KR101063249B1
Application number: KR1020110035650A
Authority: KR
Inventors: 성기성; 한래희; 김정찬
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2011-09-07
Also published as: CN102749219A

Abstract

퇴적된 상태 그대로의 시료를 파손이 없이 자동으로 채취하고 채취된 시료를 자동으로 회수할 수 있는 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 그 방법에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치는 사각판형태의 상부 지지수단; 중앙부에 관통부가 형성되며 지면에 설치되는 사각판형태의 하부 지지수단; 상기 하부 지지수단의 저면에 면접되고, 중앙부에 관통공을 가진 돌출부가 형성되며, 지면에 설치되는 베이스수단; 상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단과 하부 지지수단간의 간격을 유지시키는 간격유지수단; 상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단과 유사한 형태의 사각형태이며 상기 간격유지수단의 중간부분에 설치된 고정수단; 상기 하부지지수단의 중앙부 관통부를 지나 지면에 설치된 시료채취관; 상기 상부 지지수단과 상기 고정수단사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단; 및 상기 유압구동수단의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법{APPARATUS FOR AUTOMATICALLY COLLECTING UNCONSOLIDATED SEDIMENT}

본 발명은 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퇴적된 상태 그대로의 시료를 파손이 없이 자동으로 채취하고 채취된 시료를 자동으로 회수할 수 있는 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법에 관한 것이다.

미고결 퇴적물은 지층을 연구하는 데 중요하다. 그러나 이와 같은 미고결 퇴적물을 채취하여 실험실에서 연구에 이용하려면 미고결 퇴적물 시료의 채취과정에서 미고결 퇴적물이 파손되지 않도록 주의해야 한다.

보통 미고결 퇴적물 시료를 채취하려면 목표지점에 해머로 시료 채취관을 설치하고 그를 통해 미고결 퇴적물을 채취하는 방법을 사용하고 있다. 이렇게 채취된 미고결 퇴적물 시료는 정확하게 시료채취관으로부터 미고결 퇴적물을 회수하는 것이 중요한데, 상기 시료채취관으로부터 미고결 퇴적물을 회수하는 도중에 퇴적물 상태가 뭉게지거나, 완전히 파손되어 퇴적물 회수가 어려운 문제점이 있다. 따라서, 연구를 위한 완전한 퇴적물층을 이루는 미고결 퇴적물을 획득하기가 어렵고 그로 인해 미고결 퇴적물 시료를 통한 퇴적층의 상태를 실험실에서 측정하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 하나의 목적은 퇴적된 상태 그대로의 시료를 파손이 없이 채취할 수 있고 채취된 퇴적물 시료를 자동으로 회수할 수 있는 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 시료 채취시 하부지지수단을 회전가능 하도록 구성한 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치는

사각판형태의 상부 지지수단;

중앙부에 관통공이 형성되며 지면에 설치되는 사각판형태의 하부 지지수단;

상기 하부 지지수단의 저면에 면접되고, 중앙부에 관통공을 가진 돌출부가 형성되며, 지면에 설치되는 베이스수단;

상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단과 하부 지지수단간의 간격을 유지시키는 간격유지수단;

상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단과 유사한 형태의 사각형태이며 상기 간격유지수단의 중간부분에 설치된 고정수단;

상기 베이스수단의 돌출부 관통공을 지나 지면에 설치된 시료채취관;

상기 상부 지지수단과 상기 고정수단사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단; 및

상기 유압구동수단의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치는

사각판형태의 상부 지지수단;

중앙부에 관통부가 형성되며 지면에 설치되는 사각판형태의 하부 지지수단;

상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단과 유사한 형태의 사각형태이며, 상기 간격유지수단의 중간부분에 설치된 고정수단;

상기 상부 지지수단과 상기 고정수단사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단;

상기 유압구동수단의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단; 및

상기 시료채취관 및 유압구동수단을 서로 연결하는 체인수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 베이스수단의 돌출부와 상기 하부 지지수단의 관통공사이에 베어링 수단이 개재되어 상기 하부 지지수단이 상기 베이스수단 상면에 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 간격유지수단은 봉형태의 4개의 간격유지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 유압구동수단은 유압에 의해 작동되는 피스톤이 내측에 삽입설치된 원통형 유압기몸체; 상기 유압기 몸체에 연결된 유압을 전달하는 유압호스; 외부에 설치되어 유압을 발생시키며 상기 유압호스를 통해 유압을 전달하는 유압공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 밀어내기수단은 일부분이 시료채취관내의 구멍에 삽입되어 미고결 퇴적물 시료를 밀어내는 원통형 몸체 및 상기 유압구동수단의 유압기몸체의 저면에 접촉 설치된 상기 원형몸체의 상단부를 포함하고, 상기 원통형 몸체의 저면이 상기 시료채취관의 상면에 면접되면서 상기 시료채취관이 하방으로 밀려 지면에 삽입설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 밀어내기 수단은 금속 또는 강화플라스틱 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 고정수단은 중간에 구멍이 형성되고 체인관통공이 형성된 제1 고정부재;

상기 제1 고정부재 하방에 위치되며 구멍이 형성되고 체인관통공이 형성된 제2 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 시료채취관은 중공형태이고, 상기 시료채취관의 중공부 내경에는 커버의 삽입부가 삽입설치된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 시료채취관은 금속재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 커버는 금속재질 또는 강화플라스틱으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치는 상기 시료채취관을 커버하는 시료밀봉수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치는 상기 간격유지수단에 일측에 접이식 형태로 설치되며, 상기 간격유지수단을 둘러싼 상태에서 가열구동수단에 의해 열을 가하여 상기 시료밀봉수단을 열수축시키는 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 유압구동수단을 작동시켜 밀어내기 수단에 의해 시료채취관을 지면에 삽입시켜 시료를 채취하는 단계;

삽입된 시료채취관과 유압구동수단을 체인수단으로 서로 연결하는 단계;

유압구동수단을 작동시켜 시료채취관을 지면으로부터 상방으로 빼내는 단계;

체인수단의 연결을 해체하는 단계;

미고결 퇴적물 시료가 담긴 시료채취관을 시료채취장치에 고정시키는 단계; 및

상기 시료채취관으로부터 미고결 퇴적물 시료를 밀어내어 밀봉시키는 단계;를 포함하고

상기 미고결 퇴적물 시료를 밀봉시키는 단계는

상기 시료채취관을 시료밀봉수단으로 감싸는 단계;

상기 시료채취관에 열을 가하여 상기 시료밀봉수단을 수축시키는 단계;

이후 유압구동수단을 작동시켜, 상기 유압구동수단의 하부에 위치한 밀어내기수단을 사용하여 상기 시료채취관의 내에 담겨진 미고결 퇴적물을 하방으로 밀어내는 단계;를 포함하고,

상기 미고결 퇴적물을 하방으로 밀어내는 단계에서 상기 하방으로 밀려나온 미고결 퇴적물이 상기 시료밀봉수단에 면접되면서 배출되는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치를 이용한 미고결 퇴적물 시료 자동채취방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 시료채취단계는

미고결 퇴적물 자동채취장치를 미고결 퇴적물 시료를 채취할 목표지점에 위치시키는 단계;

유압구동수단을 작동시켜 시료채취관을 시료채취장치의 베이스수단의 돌출부 관통공을 지나 지면에 가압하여 원하는 깊이만큼 삽입시키는 단계; 및

상기 시료채취관이 하방으로 삽입됨에 따라 시료채취관내의 내경에 미고결 퇴적물이 채취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법에 의하면, 미고결 퇴적물을 채취하기 위하여 시료채취관을 유압구동수단을 사용하여 지면에 삽입시키고 이후에 체인수단을 통해 자동으로 시료채취관을 지면에서 빼내는 동작을 수행함으로써 시료채취관의 삽입 및 회수를 자동으로 수행할 수 있으므로 작업시간이 단축되고 안정적으로 미고결 퇴적물 시료를 획득할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 퇴적된 상태 그대로 채취하고 열수축 튜브를 이용하여 미고결 퇴적물을 파손시키지 않고 원형 그대로의 상태를 유지하면서 밀봉하여 담아내어 채취할 수 있는 효과가 있고, 이로 인해 실험실에서 미고결 퇴적물의 퇴적층 실험연구에 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치의 측단면도 및 사시도로서, 미고결 퇴적물 채취과정에서 시료채취관의 삽입 및 회수 동작을 연속적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치의 측단면도로서, 미고결 퇴적물 채취과정에서 미고결 퇴적물 시료 배출 및 밀봉 동작을 연속적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치의 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 채취과정을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치의 측단면도 및 사시도로서, 미고결 퇴적물 채취과정에서 시료채취관의 삽입 및 회수 동작을 연속적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치는

사각판형태의 상부 지지수단(120);

중앙부에 관통공(110a)이 형성되는 사각판형태의 하부 지지수단(110);

중앙부에 관통공(190a)을 가진 돌출부(192)가 형성되어 지면에 설치되며, 상기 하부 지지수단(110)의 저면과 면접되되, 상기 돌출부(192)에는 상기 하부 지지수단(110)의 관통공(110a)이 베어링 수단(112)에 의해 회전가능하게 결합되는 베이스수단(190);

상기 상부 지지수단(120) 및 하부 지지수단(110) 사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단(120)과 하부 지지수단(110)간의 간격을 유지시키는 간격유지수단(130);

상기 상부 지지수단(120) 및 하부 지지수단(110)과 유사한 형태이며, 상기 간격유지수단(130)의 중간부분에 설치된 고정수단(140);

상기 베이스수단(190)의 돌출부 관통공(130a)을 지나 지면에 설치된 시료채취관(10);

상기 상부 지지수단(120)과 상기 고정수단(140)사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단(150); 및

상기 유압구동수단(150)의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단(150)의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관(10)의 커버(20)을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단(160);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부지지수단(110)은 지면에 단단히 밀착 고정시키기 위하여 복수개의 고정볼트(191)를 포함할 수 있다. 상기 고정볼트(191)의 형상은 스크류 형상으로 지면에 단단히 박혀 고정되는 구조이다.

참조부호 180은 상기 시료채취관(10) 측면에 형성된 구멍(10a)과 유압구동수단(150)의 원통형 몸체(151) 일단에 설치된 고리(152a)와의 사이를 서로 연결하는 체인수단을 나타낸다. 체인수단(180)은 실시예에서는 두 개의 체인부재(182,184)로 도시되었으나 이에 제한되지 않으며, 4개로 할 수 있다.

한편, 상기 체인수단의 다른 예로서, 체인부재(182-1,184-1)의 연결부위 중 일단부는 상기 유압구동수단(150)의 피스톤 단부(155) 양단에 형성된 고리(155a)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 상부지지수단(120)에 면접된 상기 유압구동수단(150)의 피스톤 단부(155)는 상부 지지수단(120)에 고정설치된다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 시료채취관(10)은 중공 원통형태이다. 상기 시료채취관(10)의 내경(11)의 크기는 채취하려는 미고결 퇴적물 시료에 따라 다르게 설정할 수 있다.

상기 시료채취관(10)의 내경(11)에는 커버(20)의 삽입부(22)가 삽입된다. 상기 커버(20)는 고정나사(30)를 통해 상기 시료채취관(10)에 고정된다. 물론 고정나사(30)없이 그대로 삽입설치될 수도 있다.

상기 시료채취관(10)은 미고결 퇴적물 시료(S)를 채취할 목표지점이 표시된 지면(E)에 밀착가압 시킨 후에, 유압구동수단(150)의 유압구동력에 의해 이동된 피스톤(154)에 의해 밀어내기수단(160)의 위치가 가변되고 밀어내기수단(160)의 저면(163)과 커버(20)의 상면이 맞닿은 상태에서, 서서히 유압구동력이 시료채취관(10)에 가해지면서, 시료채취관(10)이 점진적으로 하방으로 눌려져 지면(E) 속에 삽입설치된다. 상기 시료채취관(10)이 삽입되면서 상기 시료채취관(10)내의 내경(11)에 미고결 퇴적물 시료(S)가 채워지게 된다.

상기 시료채취관(10)은 금속재질로 구성된다. 또한 상기 커버는 금속재질 또는 강화플라스틱으로 구성된다.

상기 시료채취관(10)의 측면에 형성된 구멍(10a)에는 상기 체인부재(182,184 혹은 182-1,184-1)의 고리(182a,184a)가 삽입설치된다.

상기 베이스수단(190)상에서 상기 하부지지수단(110)은 회전이 가능하게 된다. 사용자는 적절하게 하부지지수단(110)을 회전시키면서 시료채취 작업을 수행할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 시료채취관(10)이 원하는 목표지점에 원하는 깊이만큼 삽입완료된 후에는 체인수단(180)의 각각의 체인부재(182,184)의 각각의 일단부를 유압수단(150)의 원통형 몸체(152)의 고리(152a)에 고정시키고, 체인부재(182,184)의 타단부의 고리(182a,184a)를 상기 시료채취관(10)의 구멍(10a)에 각각 걸어 고정시킨 후, 유압구동수단(150)을 구동시켜 원통형 몸체(152)의 이동에 따라 지면(E)에 삽입되어 있던 시료채취관(10)이 상방으로 서서히 이탈된다. 다른예로, 상기 체인부재(182,184)의 타단부의 고리(182a,184a)를 상기 시료채취관(10)의 구멍(10a)에 각각 걸어 고정시키고, 상기 체인부재(182,184)의 각각의 일단부를 유압수단(150)의 피스톤 단부(155)의 고리(155a)에 고정시킨 후 상기 시료채취관(10)을 상방으로 서서히 이탈시킬 수도 있다.

이후의 과정은 미고결 퇴적물 시료 배출 및 밀봉 동작을 나타내며, 이하 도5 내지 도 10을 통해 설명한다.

도 5 내지 도 9는 미고결 퇴적물 채취과정에서 미고결 퇴적물 시료 배출 및 밀봉 동작을 연속적으로 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 도 1 내지 도 4에서 처럼, 채취된 미고결 퇴적물 시료를 담은 시료채취관(10)은 채취된 미고결 퇴적물 시료(S)를 부서뜨리거나 파괴시키지 않고 안전하게 밀봉하여 담아내기 위하여 본 발명의 미고결 퇴적물 시료채취장치에 옮겨 고정설치한다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미고결 퇴적물 시료채취장치는

사각판형태의 상부 지지수단(120);

사각판형태의 하부 지지수단(110);

상기 상부 지지수단(120) 및 하부 지지수단(110)사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단(120)과 하부 지지수단(110)간의 간격을 유지시키는 복수개의 간격유지부재(131,132,133,134)를 포함하는 간격유지수단(130);

상기 상부 지지수단(120) 및 하부 지지수단(110)과 유사한 형태이며, 상기 간격유지부재(131,132,133,134)의 중간부분에 설치되어 시료채취관(10)을 고정시키는 고정수단(140);

상기 고정수단(140)에 의해 고정되는 시료채취관(10);

상기 시료채취관(10)에 커버되는 시료밀봉수단(170);

상기 유압구동수단(150)의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단(150)의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관(10)내로 삽입되어 미고결 퇴적물(S)을 밀어내는 밀어내기수단(160);을 포함하고,

상기 밀어내기수단(160)에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관(10) 외부에 커버된 시료밀봉수단(170)에 의해 밀봉되면서 하방으로 미고결 퇴적물 시료(S)가 배출되는 것을 특징으로 한다. 배출된 미고결 퇴적물 시료(S)(도 9 참조)는 상기 시료밀봉수단(170)의 몸체(172)내에 밀착된 상태로 배출되고, 수축되어 좁아진 몸체하부(174)에 의해 단단히 조여진다. 몸체상부(171)도 수축되어 좁아진 상태로 단단히 조여진다(도 5 내지 도 9 참조). 상기 시료밀봉수단(170)의 몸체상부(171)와 몸체하부(174)를 묶어서 밀봉시킬 수 있다.

상기 간격유지수단(130)은 봉형태의 4개의 간격유지부재(131,132,133,134)를 포함한다.

상기 유압구동수단(150)은 유압에 의해 작동되는 피스톤(154)이 내측에 삽입설치된 원통형 유압기몸체(152); 상기 유압기 몸체(152)에 연결된 유압을 전달하는 유압호스(157); 외부에 설치되어 유압을 발생시키며 상기 유압호스(157)를 통해 유압을 전달하는 유압공급수단(156)을 포함한다. 상기 유압구동수단(150)의 피스톤(154)의 단부(155) 표면이 상기 상부 지지수단(120)의 저면(122)에 접촉되어 설치되고 작동시에도 접촉되면서 작동된다.

상기 밀어내기수단(160)은 일부분이 시료채취관(10)내의 구멍(11)에 삽입되어 미고결 퇴적물 시료(S)를 밀어내는 원통형 몸체(162) 및 상기 유압구동수단(150)의 유압기몸체(152)의 저면에 접촉 설치된 상기 원통형 몸체(162)의 상단부(161)를 포함하고, 상기 원통형 몸체(162)의 저면(163)이 상기 미고결 퇴적물 시료(S)의 상면에 면접되면서 상기 미고결 퇴적물 시료(S)가 하방으로 밀려 내려간다.

상기 밀어내기 수단(160)은 금속 또는 강화플라스틱 재질로 구성된다.

상기 고정수단(140)은 중간에 구멍(142a)이 형성되고 복수개의 체인관통공(142b)이 형성된 제1 고정부재(142);

상기 제1 고정부재(142) 하방에 위치되며 구멍(144a)이 형성되고 복수개의 체인관통공(144b)이 형성된 제2 고정부재(144)를 포함한다.

상기 시료채취관(10)은 상기 고정수단의 제1 및 제2 고정부재(142,144) 각각의 구멍(142a,144a)을 관통하여 내삽되어 설치된다.

상기 제1 고정부재(142) 및 상기 제2 고정부재(144)를 각각 관통하여 설치된 상기 시료채취관(10)은 상기 제1 및 제2 고정부재(142,144)의 복수개의 측면관통공에 삽입설치되는 복수개의 나사(141,143)에 의해 상기 시료채취관(10)의 측면부가 각각 고정된 상태에서 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치가 작동을 시작한다.

상기 나사(141)는 시료채취관(10)의 측면에 접촉되는 위치까지만 이동되며(더 이상 이동되지 않도록 함), 상기 나사(143)은 상기 시료채취관(10)의 측면을 단단히 고정하도록 이동에 제한이 없는 나사이다.

도 5를 다시 참조하면, 미고결 퇴적물 시료(S)는 아직 밀어내기수단(160)에 의해 밀리지 않고 대기상태를 유지한다. 이때 시료밀봉수단(170)의 몸체(174)는 시료채취관(10)을 감싸고 있으며, 몸체하부(172)는 수축되어 좁아진 상태이다.

도 6을 다시 참조하면, 미고결 퇴적물 시료(S)는 밀어내기수단(160)의 저면(163)에 의해 밀려 하방으로 일부 이동된 상태이며, 배출되는 미고결 퇴적물 시료(S)의 하부는 시료밀봉수단(170)에 밀착되면서 하방으로 이동된다. 밀어내기 수단(160)이 계속이동되면, 이때 시료밀봉수단(170)은 시료채취관(10)을 벗어나면서 계속 상기 배출되는 미고결 퇴적물 시료(S)를 따라 이동하게 된다.

도 7 및 도 8을 다시 참조하면, 상기 밀어내기 수단(160)에 의해 밀려 상기 시료채취관(10)의 내경(11)을 벗어난 미고결 퇴적물 시료(S)는 시료밀봉수단(170)에 밀착되면서 하방으로 계속 이동된다. 시료밀봉수단(170)의 상부 일부는 여전히 시료채취관(10)의 외측면을 감싸고 있다. 미고결 퇴적물 시료(S)가 완전히 배출된 상태에서 상기 밀어내기수단(160)은 일단 하방이동을 정지하고 필요시 상기 시료밀봉수단(170)을(특히, 상부(171)) 가열구동수단(196)에 의해 동작되며 상기 간격유지수단(130)을 둘러싸면서 착탈가능하게 설치된 가열기(195)에 의해 계속적으로 가열시켜 열수축 되도록 한다.

상기 가열구동수단(196)에 의해 가열되는 가열기(15)는 상기 간격유지부재(132,134,136,138)를 둘러싸는 형태로 접이식 사각판형태이며, 내측에는 열을 발생시키는 열선(195a)이 장치되어 있다. 상기 가열기(15)는 시료채취관(10)이 지면에 삽입설치되는 단계에서는 접혀진 상태로 간격유지수단에 배치되며, 상기 시료채취관(10)에서 미고결 퇴적물 시료(s)를 배출시키는 단계에서 시료밀봉수단(170)에 열을 가하는 시기에 상기 간격유지수단을 감싸게 된다. 상기 가열기(15)에서 발열되는 열은 감싸진 내부 공간내로 발열되어 시료밀봉수단(170)이 열수축되도록 한다. 미설명부호 195b는 가열기(195)를 완전히 펼쳐서 간격유지수단(130)을 감싼후에 고정시키기 위한 장치(예, 자석 혹은 고리)이다.

도 9를 참조하면, 상기 밀어내기 수단(160)은 원위치로 상방으로 복귀하고, 시료밀봉수단(170)은 몸체(172)의 하부(174) 및 상부(171)가 모두 좁아진 상태로 획득된다. 이후 미고결 퇴적물 시료(S)가 채취되어 담겨진 시료밀봉수단(170)의 상부(171) 및 하부(174)는 재차 완전히 밀봉될 수 있다(미도시).

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취장치의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 가열기(195)는 간격유지수단(130)중 하나의 간격유지부재(134)에 경첩으로 접을 수 있도록 설치되며, 미사용시에는 접어서 보관할 수 있다. 상기 가열기(195) 내측에는 가열구동수단(196)에 의해 전원이 공급되는 열을 발산하는 열선(195a)이 설치되어 있다.

하부지지수단(110)은 베어링(112)을 매개로 베이스수단(190)상에 회전가능하게 설치되어 있으므로, 작업자는 미고결 시료채취작업 전후에 또는 작업중에도 하부지지수단(110)을 회전시킬 수 있다.

도 10에서는 체인수단(180)은 도시되지 않았으나, 체인수단(180)은 선택적으로 설치나 해체가 가능하게 구성되었다. 상기 가열기(195)도 해체가 가능하게 구성되어 있다. 이하 기타 구성요소에 대한 중복설명은 생략하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 퇴적물 자동채취과정을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 먼저 시료채취단계를 설명한다.

시료채취단계는 시료채취관을 유압식으로 자동으로 눌러 삽입시켜 시료를 채취한다는 점이다.

먼저 미고결 퇴적물 자동채취장치를 미고결 퇴적물 시료(S)를 채취할 목표지점에 위치시킨다(S2).

이후 시료채취관(10)을 시료채취장치의 베이스수단(130)의 중앙부 관통부(130a)를 지나 지면에 가압하여 원하는 깊이만큼 삽입시킨다(S4).

이때, 유압구동수단(150)이 작동되어, 밀어내기수단(160)의 저면(163)이 시료채취관(10)의 커버(20) 상면에 접촉되면서 서서히 유압구동수단(150)의 하방 작동에 의해 하방으로 이동되어 지면에 시료채취관(10)이 목표지점 지면 하방으로 삽입된다.

상기 시료채취관(10)이 하방으로 삽입됨에 따라 시료채취관(10)내의 내경(11)내로 미고결 퇴적물 시료(S)이 채취된다.

이후 상기 시료채취관(10)에 어느정도, 예를 들면 10cm정도 지면 하방으로 삽입된 후에, 상기 삽입된 시료채취관(10)을 회수시키게 되는데, 이때, 먼저 해야 할 과정은 시료채취관(10)의 구멍(10a)과 유압구동수단(150)의 원통형 몸체(152)의 고리(152a)를 체인수단(180)을 통해 연결고정시킨다(S8).(체인수단(180)은 두개의 체인부재(182,184)로 구성된 것이지만 이에 제한되지 않으며, 4개로도 구성될 수 있다. 또한 상기 체인부재(182,184)의 일단은 상기 유압구동수단(150)의 몸체 고리에 고정될 수도 있고, 피스톤 단부(155)의 고리(155a)에 연결될 수도 있다. 상기 체인부재(182,184)는 각각 제1 및 제2 고정부재의 체인관통공(142b,144b)을 지나 설치된다).

이후, 상기 유압구동수단(150)을 구동시켜 상기 유압구동수단(150)이 상방으로 이동됨에 따라 체인수단(180)에 의해 시료채취관(10)도 지면으로부터 상방으로 배출되어 시료채취관(10)이 회수된다(S10).

이후 상기 체인수단(180)을 해제시키고(S12) 시료채취관(10)이 탈착된다.

이후 미고결 퇴적물 시료 배출 및 밀봉단계를 설명한다.

먼저, 상기 시료 자동채취단계에서 획득한 미고결 퇴적물 시료(S)가 담겨진 시료채취관(10)을 시료채취장치에 설치한다(S6). 구체적으로, 상기 시료채취관(10)은 상기 시료채취장치의 고정수단에 의해 단단히 고정된다. 본 발명의 실시예에서는 두 군데 에서 고정되었다.

이후 상기 시료채취관(10)을 시료밀봉수단(170)으로 감싼다(S14). 상기 시료 밀봉수단(170)은 열을 가하면 수축되는 열수축 튜브로서, 상기 시료채취단계에서 시료채취장치의 구동시 계속적으로 가열기(195)로 주위를 둘러가며 열을 가한다(S16)(이후 상기 시료밀봉수단인 열수축 튜브가 수축된 상태로 끝이 좁아진 상태가 되고, 이후 배출되는 미고결 퇴적물 시료(S)는 상기 열수축 튜브에 밀착되면서 감싸진 상태로 배출된다).

상기 단계 S14이후에, 접혀져 있던 상기 가열기(195)를 펼쳐서 간격유지수단을 감싸는 과정을 먼저 수행한다. 이는 상기 시료밀봉수단(170)에 적절히 열을 가하여 열수축시키기 위한 과정이다.

이후 유압구동수단(150)이 작동되어(S18), 상기 유압구동수단(150)의 하부에 위치한 밀어내기수단(160)이 상기 시료채취관(10)의 내경으로 하방 삽입되면서 밀어내기수단(160)의 저면(163)이 미고결 퇴적물 시료(S)와 면접되면서 하방으로 상기 시료밀봉수단(170)인 열수축 튜브를 향해 밀어낸다(S20).

상기 시료밀봉수단(170)인 열수축튜브는 가열기에 의해 계속 수축되고(S22), 상기 유압구동수단의 작동에 의해 밀어내기 수단이 상기 시료채취관(10)내의 미고결 퇴적물을 완전히 외부로 배출시켜 열수축 튜브에 의해 밀봉되도록 함으로써 미고결 퇴적물 시료(S)를 취득한다(S24).

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

110 : 하부지지수단
120 : 상부지지수단
130 : 간격유지수단
140 : 고정수단
150 : 유압구동수단
160 : 밀어내기수단
170 : 시료밀봉수단
180 : 체인수단
190 : 베이스수단
195 : 가열기
196 : 가열구동수단

Claims

사각판형태의 상부 지지수단;
중앙부에 관통공이 형성된 사각판형태의 하부 지지수단;
상기 하부 지지수단의 저면에 면접되고, 중앙부에 관통공을 가진 돌출부가 형성되며, 지면에 설치되는 베이스수단;
상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단과 하부 지지수단간의 간격을 유지시키는 간격유지수단;
상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 배치되도록 상기 간격유지수단의 중간부분에 설치되는 고정수단;
상기 베이스수단의 돌출부 관통공을 지나 지면에 설치된 시료채취관;
상기 상부 지지수단과 상기 고정수단사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단; 및
상기 유압구동수단의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
사각판형태의 상부 지지수단;
중앙부에 관통공이 형성되며 지면에 설치되는 사각판형태의 하부 지지수단;
상기 하부 지지수단의 저면에 면접되고, 중앙부에 관통공을 가진 돌출부가 형성되며, 지면에 설치되는 베이스수단;
상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 수직하게 개재되어 상기 상부 지지수단과 하부 지지수단간의 간격을 유지시키는 간격유지수단;
상기 상부 지지수단 및 하부 지지수단 사이에 배치되도록 상기 간격유지수단의 중간부분에 설치되는 고정수단;
상기 베이스수단의 돌출부 관통공을 지나 지면에 설치된 시료채취관;
상기 상부 지지수단과 상기 고정수단사이에 설치되어 시료를 채취하기 위한 구동력을 발생시키는 유압구동수단;
상기 유압구동수단의 하부에 접촉설치되며, 상기 유압구동수단의 유압 구동력에 의해 하방으로 밀려 상기 시료채취관을 하방으로 밀어내어 지면에 삽입시키는 밀어내기수단; 및
양단부가 상기 시료채취관 및 유압구동수단에 각각 연결된 체인수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 간격유지수단은 봉형태의 4개의 간격유지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 베이스수단의 돌출부와 상기 하부 지지수단의 관통공사이에 베어링 수단이 개재되어 상기 하부 지지수단이 상기 베이스수단 상면에 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유압구동수단은 유압에 의해 작동되는 피스톤이 내측에 삽입설치된 원통형 유압기몸체; 상기 유압기 몸체에 연결된 유압을 전달하는 유압호스; 외부에 설치되어 유압을 발생시키며 상기 유압호스를 통해 유압을 전달하는 유압공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 5 항에 있어서, 상기 밀어내기수단은 일부분이 시료채취관내의 구멍에 삽입되어 미고결 퇴적물 시료를 밀어내는 원통형 몸체 및 상기 유압구동수단의 유압기몸체의 저면에 접촉 설치된 상기 원통형 몸체의 상단부를 포함하고, 상기 원통형 몸체의 저면이 상기 시료채취관의 상면에 면접되면서 상기 시료채취관이 하방으로 밀려 지면에 삽입설치되는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 6 항에 있어서, 상기 밀어내기 수단은 금속 또는 강화플라스틱 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고정수단은 중간에 구멍이 형성되고 체인관통공이 형성된 제1 고정부재;
상기 제1 고정부재 하방에 위치되며 구멍이 형성되고 체인관통공이 형성된 제2 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시료채취관은 중공형태이고,
상기 시료채취관의 상단에는 커버가 배치되고,
상기 시료채취관의 중공부 내경에는 상기 커버의 하단에서 돌출 형성되는 삽입부가 삽입설치된 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시료채취관은 금속재질로 구성된 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 9 항에 있어서, 상기 커버는 금속재질 또는 강화플라스틱으로 구성된 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시료채취관을 커버하는 시료밀봉수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
제 12 항에 있어서, 상기 간격유지수단에 일측에 접이식 형태로 설치되며, 상기 간격유지수단을 둘러싼 상태에서 가열구동수단에 의해 열을 가하여 상기 시료밀봉수단을 열수축시키는 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치.
유압구동수단을 작동시켜 밀어내기 수단에 의해 시료채취관을 지면에 삽입시켜 시료를 채취하는 단계;
삽입된 시료채취관과 유압구동수단을 체인수단으로 서로 연결하는 단계;
유압구동수단을 작동시켜 시료채취관을 지면으로부터 상방으로 빼내는 단계;
체인수단의 연결을 해체하는 단계;
미고결 퇴적물 시료가 담긴 시료채취관을 시료 거치대에 설치하는 단계; 및
상기 시료채취관으로부터 미고결 퇴적물 시료를 밀어내어 밀봉시키는 단계;를 포함하고
상기 미고결 퇴적물 시료를 밀봉시키는 단계는
상기 시료채취관을 시료밀봉수단으로 감싸는 단계;
상기 시료채취관에 열을 가하여 상기 시료밀봉수단을 수축시키는 단계;
이후 유압구동수단을 작동시켜, 상기 유압구동수단의 하부에 위치한 밀어내기수단을 사용하여 상기 시료채취관의 내에 담겨진 미고결 퇴적물을 하방으로 밀어내는 단계;를 포함하고,
상기 미고결 퇴적물을 하방으로 밀어내는 단계에서 상기 하방으로 밀려나온 미고결 퇴적물이 상기 시료밀봉수단에 면접되면서 배출되는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치를 이용한 미고결 퇴적물 시료 자동채취방법.
제 14 항에 있어서, 상기 시료채취단계는
상기 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치를 미고결 퇴적물 시료를 채취할 목표지점에 위치시키는 단계;
상기 유압구동수단을 작동시켜 상기 시료채취관을 지면에 가압하여 원하는 깊이만큼 삽입시키는 단계; 및
상기 시료채취관이 하방으로 삽입됨에 따라 시료채취관내의 내경에 미고결 퇴적물 시료가 채취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 퇴적물 시료 자동채취장치를 이용한 미고결 퇴적물 시료 자동채취방법.