KR101313562B1 - 부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법 - Google Patents

부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법 Download PDF

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Abstract

부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치는 파이프부설선으로부터 수중으로 내리는 파이프라인을 지지하는 것으로, 파이프라인 외면에 상호 이격된 상태로 결속되며, 설정수심에 이르러 결속을 해제할 수 있는 결속장치를 갖춘 다수의 클램프; 각 클램프와 연결줄에 의해 연결된 다수의 부력체; 연결줄들을 연결하는 폐곡선형 회수케이블; 및 회수케이블을 파이프부설선의 쪽으로 당겨서 파이프라인으로부터 분리된 클램프를 회수하는 견인장치를 포함한다.

Description

부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법{FLOATING SUPPORT APPARATUS FOR PIPELINE, PIPE LAYING VESSEL USING THE FLOATING SUPPORT APPARATUS, AND SUBMERGED-PIPELINE INSTALLATION METHOD USING THE FLOATING SUPPORT APPARATUS}
본 발명은 부력체의 회수 및 재 장착이 용이한 부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법에 관한 것이다.
해저에 파이프라인을 부설하는 방법으로는 S형 부설법(S-Laying), J형 부설법(J-Laying), 릴 부설법(Reel-Laying), 유연파이프 부설법(Flex-Laying) 등이 알려져 있다. 부설과정에서 파이프라인에 내리는 방식이나 부설하는 파이프의 특성에 따라 구분한 부설법들이다.
부설방식의 특성상 S형 부설법과 J형 부설법은 상대적으로 직경이 큰 파이프라인을 부설하는데 주로 이용되고 있다. 그리고 릴 부설법과 유연파이프 부설법은 릴(Reel)이나 캐로젤(Carousel)에 감긴 파이프라인을 풀어가며 부설하는 방식이므로 상대적으로 직경이 작은 파이프라인을 부설하는데 주로 이용되고 있다.
직경이 큰 파이프라인을 해저에 부설하는 경우에 직면하는 과제는 수중에 내리는 파이프라인의 무게다. 수심이 깊을수록 수중에 내려지는 파이프라인의 무게가 증가하기 때문이다. 특히 S형 부설법은 선상에서 연결한 파이프라인을 선미 쪽의 스팅거(Stinger)로 지지하는 가운데 수중에 내려 부설하는 방식이므로 파이프라인 무게가 대부분 선미 쪽에 작용한다. 따라서 이러한 부설법은 파이프라인의 무게로 인해 선미 트림(Trim)이 생기는 등 선체의 균형을 유지하기 어려운 관계로 심해 파이프라인의 부설에 이용하기 어려웠다.
수중에 내리는 파이프라인의 무게를 경감시키는 방법으로, 미국특허 3,727,417호(1973. 04. 17. 공고)는 수중에 내리는 파이프라인에 다수의 부력체를 설치하여 무게를 줄이고, 이러한 부력체들을 수중에서 분리하여 회수하는 방안을 제시한 바 있다.
특허문헌 1: 미국특허 3,727,417호(1973. 04. 17. 공고)
본 발명의 일 실시 예는 파이프라인에 설치하는 부력체의 회수와 재 장착이 용이하도록 하는 부양식 파이프라인 지지장치 및 이를 이용하는 파이프부설선과 해저 파이프라인 부설방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파이프부설선으로부터 수중으로 내리는 파이프라인을 지지하는 것으로, 상기 파이프라인 외면에 상호 이격된 상태로 결속되며, 설정수심에 이르러 결속을 해제할 수 있는 결속장치를 갖춘 다수의 클램프; 상기 각 클램프와 연결줄에 의해 연결된 다수의 부력체; 상기 연결줄들을 연결하는 폐곡선형 회수케이블; 및 상기 회수케이블을 상기 파이프부설선의 쪽으로 당겨서 상기 파이프라인으로부터 분리된 상기 클램프를 회수하는 견인장치를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치가 제공될 수 있다.
상기 부양식 파이프라인 지지장치는 상기 파이프부설선 쪽에 설치되어 상기 회수케이블을 따라 회수되는 상기 클램프를 회수위치로 유도하는 회수유도장치를 더 포함할 수 있다.
상기 회수유도장치는 상기 파이프부설선 쪽으로 견인되는 상기 회수케이블의 하부에 배치되되, 상기 회수위치 쪽으로부터 상기 회수케이블과 교차하도록 연장되고 상기 회수케이블에 대하여 경사를 유지하는 가이드바를 포함할 수 있다.
상기 견인장치는 상기 회수케이블을 감아서 당기는 구동롤러와, 상기 구동롤러 외면에 감긴 상기 회수케이블을 가압하는 가압롤러와, 상기 구동롤러를 구동하는 구동장치를 포함할 수 있다.
상기 구동롤러는 양단으로 갈수록 외경이 점차 커지는 형태이고, 상기 가압롤러는 양단으로 갈수록 외경이 점차 작아지는 형태일 수 있다.
상기 클램프는 한쪽 단부가 상호 회전 가능하게 연결되고 반대편 단부가 상기 결속장치에 의해 상호 결속되거나 결속이 해제되며 각각의 내면이 곡면인 제1결속부재 및 제2결속부재를 포함할 수 있다.
상기 결속장치는 상기 제1결속부재로부터 연장되어 상기 제2결속부재의 결합홈을 관통하는 걸림고리와, 상기 결합홈을 관통한 상기 걸림고리를 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 래치부재와, 상기 제2결속부재에 설치되며 상기 래치부재를 작동시키는 작동장치를 포함할 수 있다.
상기 작동장치는 상기 제2결속부재에 고정된 실린더와, 상기 실린더 내부를 압축가스가 채워지는 가스실과 수압이 작용하는 수압실로 구획하며 상기 래치부재와 함께 동작하도록 연결된 피스톤을 포함할 수 있다.
상기 래치부재는 상기 수압실을 통하여 상기 피스톤에 연결될 수 있다.
상기 작동장치는 상기 가스실로 압축가스를 공급하기 위한 가스주입밸브와, 상기 가스실의 가스를 배출시키기 위한 가스배출밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 작동장치는 상기 수압실 내에 설치되며 상기 피스톤을 상기 가스실 쪽으로 가압하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 부양식 파이프라인 지지장치와, 상기 파이프라인을 수중으로 안내하는 안내부를 갖춘 선체를 포함하며, 상기 견인장치가 상기 안내부와 인접하는 상기 선체에 장착되는 파이프부설선이 제공될 수 있다.
상기 안내부는 상기 선체의 후미 쪽에 설치되어 수중으로 진입하는 상기 파이프라인을 지지하는 스팅거를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 파이프부설선으로부터 수중으로 파이프라인을 내리면서 부설하는 방법으로서, 각각 연결줄에 의해 별도의 부력체와 연결된 다수의 클램프를 상기 파이프라인의 외면에 상호 이격 상태로 장착하되 상기 클램프가 설정수심에 이르러 분리될 수 있도록 하고, 상기 각 클램프와 상기 각 부력체를 연결하는 연결줄들을 폐곡선 형태의 회수케이블로 연결하고, 상기 파이프부설선에 마련된 견인장치를 이용해 상기 회수케이블을 당기는 방식으로 상기 파이프라인으로부터 수중에서 분리된 상기 클램프를 상기 파이프부설선 쪽으로 회수하고, 상기 회수케이블을 따라 회수되는 상기 클램프를 회수유도장치를 이용하여 재 장착을 위한 회수위치로 유도하는 해저 파이프라인 부설방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치는 파이프라인에 결속되는 클램프가 설정수심에 이르러 스스로 파이프라인으로부터 분리될 수 있고, 파이프부설선에 마련된 견인장치를 이용해 회수케이블을 당기는 방식으로 수중에서 분리된 클램프를 회수할 수 있기 때문에 클램프와 연결된 부력체를 파이프부설선 쪽으로 쉽게 회수하여 재 장착할 수 있다.
또 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치는 파이프부설선 쪽으로 회수되는 클램프를 회수유도장치를 이용해 재 장착을 위한 회수위치로 안내할 수 있기 때문에 수중에 내리는 파이프라인에 클램프를 장착하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치와 이를 이용하는 파이프부설선을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치의 클램프와 부력체를 나타낸 것으로, 클램프가 파이프라인에 결속된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치의 클램프와 부력체를 나타낸 것으로, 클램프가 파이프라인으로부터 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치의 클램프에 설치된 결속장치 단면도로, 결속상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치의 클램프에 설치된 결속장치 단면도로, 결속 해제상태를 나타낸다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치의 견인장치와 회수유도장치를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부양식 파이프라인 지지장치와 이를 이용하는 파이프부설선을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 파이프부설선(10)은 S형 부설법으로 해저에 파이프라인을 부설하는 선박이다. 파이프부설선(10)은 선상의 작업라인(12)에서 파이프들을 길게 연결하여 파이프라인(20)을 만들고, 이 파이프라인(20)을 선체(11) 후미 쪽으로 이동시켜 스팅거(14)와 같은 안내부로 지지하는 가운데 수중으로 내려 부설할 수 있다.
파이프부설선(10)의 작업라인(12)은 파이프들의 연결을 위해 베벨링, 예열, 용접, 검사 등을 수행하는 작업영역을 포함할 수 있다. 작업라인(12)의 후미 쪽에는 수중에 내리는 파이프라인(20)의 무게를 지지하면서 파이프라인(20)을 수중으로 이동시키는 하나 이상의 장력기(13)가 설치될 수 있다. 여기서는 S형 부설법으로 해저에 파이프라인(20)을 부설하는 파이프부설선(10)을 예로써 제시하지만, 후술할 부양식 파이프라인 지지장치(100)를 이용하는 파이부설선의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프부설선은 J형 부설법이나 릴 부설법으로 파이프라인을 부설하는 선박일 수도 있다.
부양식 파이프라인 지지장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 파이프부설선(10)으로부터 수중으로 내리는 파이프라인(20)을 지지하여 파이프라인(20)의 무게를 경감시킬 수 있다.
부양식 파이프라인 지지장치(100)는 파이프라인(20) 외면에 상호 이격된 상태로 결속되며, 설정한 수심에 이르러 스스로 결속을 해제할 수 있는 다수의 클램프(110), 각 클램프(110)와 연결줄(141)에 의해 연결된 다수의 부력체(140), 각 클램프(110)와 각 부력체(140) 사이를 연결하는 연결줄들(141)을 연결하는 폐곡선형태의 회수케이블(150)을 구비한다.
또 부양식 파이프라인 지지장치(100)는 도 6에 도시한 바와 같이, 회수케이블(150)을 파이프부설선(10)의 쪽으로 당겨서 파이프라인(20)으로부터 분리된 클램프(110)를 회수하는 견인장치(160)와, 회수케이블(150)을 따라 파이프부설선(10) 쪽으로 회수되는 클램프(110)를 재 장착을 위한 회수위치(16)로 유도하는 회수유도장치(170)를 포함할 수 있다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 클램프(110)는 각각의 내면이 파이프라인(20)의 외면에 대응하도록 곡면으로 이루어지고, 각각 반원형으로 밴딩된 제1결속부재(111)와 제2결속부재(112)가 파이프라인(20)의 외면을 감싸 결속하는 형태다. 구체적으로 제1결속부재(111)와 제2결속부재(112)는 한쪽 단부(도면에서 상측 단부)가 연결핀(113) 등에 의해 회전 가능하게 연결되고, 반대편 단부가 후술할 결속장치(120)에 의해 결속되거나 결속이 해제될 수 있다. 즉 도 2와 같이 제1 및 제2결속부재(111,112)가 파이프라인(20)의 외면을 감싸는 형태로 결속하거나, 도 3과 같이 제1 및 제2결속부재(111,112)가 양측으로 열리면서 파이프라인(20)의 결속을 해제할 수 있다.
결속장치(120)는 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 제1결속부재(111)의 단부로부터 제2결속부재(112)의 단부 쪽으로 연장되며 제2결속부재(112)의 단부 쪽에 형성된 결합홈(122)을 관통하는 걸림고리(121), 결합홈(122)을 관통한 걸림고리(121)를 걸어서 구속할 수 있는 래치부재(123), 그리고 제2결속부재(112)의 단부 쪽에 설치되어 래치부재(123)를 작동시키는 작동장치(130)를 포함할 수 있다.
래치부재(123)는 제2결속부재(112)의 결합홈(122)을 관통하여 제2결속부재(112) 외측으로 돌출하는 걸림고리(121)를 걸어서 구속하거나 구속을 해제할 수 있도록 걸림고리(121)가 결합되는 방향과 교차하는 방향으로 진퇴 가능하게 설치될 수 있다.
작동장치(130)는 제2결속부재(112)의 단부에 고정된 실린더(131)와, 실린더(131)의 내부를 압축가스가 채워지는 가스실(133)과 수압이 작용하는 수압실(134)로 구획하며 래치부재(123)와 함께 동작하도록 연결된 피스톤(132)을 구비한다. 실린더(131)는 원통형태로 마련될 수 있고, 수압실(134) 쪽 둘레에 복수의 통공(135)이 형성될 수 있다. 해수가 통공(135)을 통해 수압실(134)로 유입됨으로써 피스톤(132)이 수압에 의해 가압될 수 있도록 한 것이다.
래치부재(123)는 수압실(134)의 중심부와 실린더(131)의 상측 중심부를 관통하는 형태로 설치될 수 있고, 수압실(134) 내측으로 진입한 단부가 피스톤(132)에 연결될 수 있다. 여기서는 피스톤(132)에 래치부재(123)가 직접 결합되어 함께 진퇴하도록 한 경우를 제시하지만, 피스톤(132)과 래치부재(123)는 별도의 연결수단을 매개로 연결될 수도 있다.
수압실(134)과 가스실(133) 내면에는 피스톤(132)의 진퇴범위를 제한하는 걸림턱들(136a,136b)이 마련될 수 있고, 수압실(134) 내에는 피스톤(132)을 가스실(133) 쪽으로 가압하는 스프링(137)이 설치될 수 있다. 가스실(133)의 가스가 배출되어 가스실(133)의 압력이 낮아질 때 피스톤(132)을 가스실(133) 쪽으로 이동시켜 래치부재(123)가 걸림고리(121)로부터 이탈하여 결속이 해제될 수 있도록 한 것이다.
가스실(133) 쪽 실린더(131) 단부에는 가스실(133)로 압축가스를 공급하기 위한 가스주입밸브(138)와, 가스실(133) 내부의 압축가스를 외부로 배출시기기 위한 가스배출밸브(139)가 마련될 수 있다.
이러한 결속장치(120)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2결속부재(111,112)를 결속할 때 가즈주입밸브(138)로 압축가스를 주입하여 가스실(133)의 압력을 상승시킴으로써 피스톤(132)과 함께 동작하는 래치부재(123)가 걸림고리(121)를 걸어서 구속할 수 있다. 따라서 클램프(110)는 도 2에 도시한 바와 같이, 파이프라인(20)의 외면에 결속된 상태를 유지하면서 파이프라인(20)과 함께 수중으로 이동할 수 있다.
또 결속장치(120)는 도 1에 도시한 바와 같이, 클램프(110)가 설정수심(30) 이하로 내려갈 경우 해당 위치에서 수압실(134)로 유입되는 해수의 압력에 동작하면서 제1결속부재(111)와 제2결속부재(112)의 결속을 해제할 수 있다. 즉 도 5에 도시한 바와 같이, 클램프(110)가 설정수심(30) 이하로 내려가 수압실(134)에 작용하는 해수의 압력이 가스실(133)의 압력보다 클 때는 피스톤(132)이 가스실(133) 쪽으로 밀리게 되므로 래치부재(123)가 걸림고리(121)로부터 이탈한다. 따라서 걸림고리(121)는 구속이 해제된 상태가 되고, 이 상태에서 클램프(110)는 도 3과 같이 부력체(140)에 의해 상승력이 작용하므로 제1결속부재(111)와 제2결속부재(112)가 파이프라인(20)으로부터 벌어지면서 결속이 해제된다. 이처럼 수중에서 결속이 해제된 클램프(110)는 도 1에 도시한 바와 같이, 부력체(140)와 함께 수면으로 부상할 수 있다.
클램프(110)가 수중에서 파이프라인(20)으로부터 풀리는 설정수심(30)을 조절하고자 할 때는 파이프부설선(10)에서 파이프라인(20)에 클램프(110)를 체결할 때 결속장치(120)의 가스실(133) 압력을 높이거나 낮추는 방식으로 조절할 수 있다. 즉 클램프(110)가 더 깊은 수심에서 풀리도록 하려면, 해당위치의 수압에 대응하도록 가스실(133)에 주입하는 가스의 압력을 높이는 방식이다.
또 결속장치(120)는 사용자가 필요에 따라 결속을 해제하고자 할 경우 가스배출밸브(139)를 외부에서 눌러 가스실(133)의 압축가스를 배출시킴으로써 래치부재(123)가 걸림고리(121)의 구속을 해제하도록 할 수 있다. 이때는 피스톤(132)이 스프링(137)의 힘에 의해 구속을 해제하는 방향으로 이동하여 결속이 해제될 수 있다.
한편, 본 실시 예는 설정수심(30)에서 작용하는 수압에 의해 결속이 해제될 수 있는 결속장치(120)를 제시하였으나, 결속장치(120)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 결속장치는 제2결속부재에 수밀 가능하게 설치된 전동 엑츄에이터가 래치부재를 동작시키는 방식일 수도 있다. 이 경우 결속장치는 전동 엑츄에이터로 전원공급을 위한 배터리, 설정수심을 감지할 수 있는 센서, 센서의 감지정보를 토대로 전동 엑츄에이터를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
다시 도 1과 도 2를 참조하면, 분리된 클램프(110)와 부력체(140)의 회수를 위해 폐곡선 형태로 연결된 회수케이블(150)은 파이프부설선(10)으로부터 설정수심(30)까지 파이프라인(20)을 따라 수중으로 내려지는 구간, 수중에서 클램프(110)가 분리된 후 수면 쪽으로 상승하도록 이어지는 구간, 그리고 부력체(140)에 의해 수면에 부양된 상태에서 파이프부설선(10)까지 이어지는 구간을 충분히 커버할 수 있는 정도의 길이로 마련된다. 이러한 회수케이블(150)은 와이어로프, 수지재로프, 금속체인 등으로 이루어질 수 있다. 그리고 각 클램프(110)와 각 부력체(140)를 연결하는 연결줄들(141)도 회수케이블(150)과 같거나 유사한 소재로 마련될 수 있다.
클램프(110)와 부력체(140)의 회수를 위해 회수케이블(150)을 파이프부설선(10) 쪽으로 당겨주는 견인장치(160)는 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 스팅거(14)와 인접하는 파이프부설선(10)의 선체(11) 후미 쪽에 설치될 수 있다. 이러한 견인장치(160)는 도 7에 도시한 바와 같이, 회수케이블(150)을 감아서 당기는 구동롤러(161), 구동롤러(161)의 외면에 감긴 회수케이블(150)을 가압하는 가압롤러(162), 구동롤러(161)를 구동하도록 선체(11)에 고정된 구동장치(163)를 포함한다. 구동장치(163)는 감속기어가 장착된 모터 등으로 마련될 수 있다.
구동롤러(161)는 외면이 오목곡면을 이루도록 양단으로 갈수록 외경이 점차 커지는 형태로 마련되고, 가압롤러(162)는 외면이 볼록곡면을 이루도록 양단으로 갈수록 외경이 점차 작아지는 형태로 마련될 수 있다. 이는 회수케이블(150)이 감기는 구동롤러(161)의 외면이 오목곡면으로 마련됨으로써 견인장치(160)를 동작시킬 때 회수케이블(150)이 이탈하지 않고 당겨질 수 있도록 한 것이다. 또 가압롤러(162)가 구동롤러(161)에 감긴 회수케이블(150) 외면을 가압함으로써 회수케이블(150)이 구동롤러(161)의 외면에서 미끌리지 않고 당겨질 수 있도록 한 것이다.
구동롤러(161)가 회전하여 회수케이블(150)이 당겨지면, 회수케이블(150)에 연결줄(141)로 연결된 클램프(110) 및 부력체(140)가 회수케이블(150)에 이끌려 파이프라인(20)에 재 장착을 하기 위한 회수위치(16)로 회수될 수 있다. 이때 회수케이블(150)에 연결된 연결줄(141)은 연결부분이 구동롤러(161)와 가압롤러(162) 사이의 틈을 통하여 구동롤러(161)를 타고 넘게 되므로 견인장치(160)에 감기거나 걸리지 않는다.
회수케이블(150)에 이끌려 회수되는 클램프(110)를 재 장착을 위한 회수위치(16)로 유도하는 회수유도장치(170)는 파이프부설선(10) 쪽으로 견인되는 상측의 회수케이블(150)의 하부에 설치되는 가이드바(171)를 포함할 수 있다. 이 가이드바(171)는 회수위치(16, 스팅거 위의 재 장착위치) 쪽으로부터 회수케이블(150) 하부를 가로질러 교차하도록 연장되고 회수케이블(150)에 대하여 소정각도 경사를 유지할 수 있다.
이러한 가이드바(171)는 도 7에 도시한 바와 같이, 회수케이블(150)이 견인장치(160) 쪽으로 당겨질 때 회수케이블(150)과 클램프(110)를 연결하는 연결줄(141)이 가이드바(171)에 걸리면서 회수위치(16) 쪽으로 미끌려 안내되도록 함으로써 회수되는 클램프(110)를 회수위치(16)로 유도할 수 있다. 따라서 회수위치(16)에서 작업자가 파이프라인(20)에 클램프(110)를 재 장착하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다. 선체(11)의 후미 쪽에는 클램프(110) 장착작업을 용이하게 수행할 수 있도록 작업자가 회수위치(16)로 접근할 수 있는 작업데크(18)가 마련될 수 있다.
한편, 본 실시 예는 스팅거(14)로부터 연장되는 가이드바(171)로 이루어진 회수유도장치(170)를 제시하고 있으나, 회수유도장치(170)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 회수유동장치(170)는 회수되는 클램프(110)를 회수위치(16)로 유도할 수 있으면 될 것이므로, 상부가 개방된 홈통이나 레일의 형태로 마련될 수 있고, 컨베이어의 형태로도 마련될 수 있다.
다음은 이러한 부양식 파이프라인 지지장치(100)와 파이프부설선(10)을 이용하여 해저에 파이프라인을 부설하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 파이프부설선(10)은 선체(11) 내부의 작업라인(12)에서 연결한 파이프라인(20)을 선체(11) 후미의 스팅거(14)로 지지하는 가운데 수중으로 내려 부설한다. 그리고 작업자는 도 7에 도시한 바와 같이, 선체(11) 후미의 작업데크(18)에 위치한 상태에서 수중으로 내리는 파이프라인(20)에 부력체(140)가 연결된 클램프들(110)을 일정한 간격을 두고 체결한다.
클램프(110)를 체결할 때는 도 4에 도시한 바와 같이, 결속장치(120)의 걸림고리(121)가 제2결속부재(112)의 결합홈(122)에 진입하도록 한 상태에서 가스주입밸브(138)를 통해 가스실(133)로 압축가스를 주입한다. 이렇게 하면, 피스톤(132)이 수압실(134) 쪽으로 이동하면서 래치부재(123)를 구속방향으로 이동시키고, 래치부재(123)가 걸림고리(121)를 걸어서 구속함으로써 결속을 구현할 수 있다. 가스실(133)에 주입하는 압축가스의 압력은 추후 클램프(110)가 수중에서 분리될 설정수심(30)의 수압을 고려하여 작업자가 적절히 조절할 수 있다.
이러한 방식으로 파이프라인(20)에 클램프(110)를 결속하여 부력체(140)를 설치하면, 도 1에 도시한 바와 같이 수중에 내려지는 파이프라인(20)에 부력체들(140)의 부력이 작용하므로 수중의 파이프라인(20) 무게를 줄일 수 있다. 따라서 선체(11)의 후미에 작용하는 부하를 줄일 수 있고, 이를 통해 선체(11)의 균형을 안정적으로 유지할 수 있다. 또 수중에 내리는 파이프라인(20)의 무게를 줄일 수 있기 때문에 파이프라인(20)을 심해에 부설하는 것도 가능해진다.
파이프라인(20)에 결속된 클램프(110)가 설정수심(30) 이하로 내려가면, 도 1에 도시한 바와 같이, 클램프(110)가 해당 위치의 수압에 의해 파이프라인(20)으로부터 분리됨으로써 부력체(140)와 함께 부양할 수 있다. 이때는 도 5에 도시한 바와 같이, 결속장치(120)의 수압실(134) 압력(해당 수심의 수압)이 가스실(133)의 압력보다 상승한다. 따라서 피스톤(132)은 가스실(133)의 압력을 이기고 가스실(133) 쪽으로 이동하고, 피스톤(132)과 함께 동작하는 래치부재(123)가 걸림고리(121)의 구속을 해제함으로써 클램프(110)가 파이프라인(20)으로부터 분리될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 수중에서 분리된 클램프(110)는 회수케이블(150)에 연결된 상태에서 부력체(140)와 함께 수면으로 부상한다. 그리고 수면을 부유하는 부력체(140)와 이에 연결된 클램프(110)는 도 6에 도시한 바와 같이, 회수케이블(150)을 당기는 견인장치(160)의 동작에 의해 파이프부설선(10) 쪽으로 회수된다. 또 회수되는 클램프(110)는 파이프부설선(10)에 이르러 회수유도장치(170)에 의해 재 장착을 위한 회수위치(16)로 안내된다. 따라서 작업자는 회수된 클램프(110)를 파이프라인(20)에 손쉽게 재 장착할 수 있다.
한편, 회수위치(16)로 회수된 클램프(110)는 걸림고리(121)의 결속이 해제된 상태이지만, 결속장치(120)의 가스실(133)이 대기압보다 높기 때문에 가스실(133)이 팽창한 상태일 수 있다. 따라서 래치부재(123)가 걸림고리(121)가 진입하는 제2결속부재(112)의 결합홈(122)을 막아 결속이 어려운 상태일 수 있다. 이러한 경우 작업자는 결속장치(120)의 가스배출밸브(139)를 조작하여 가스실(133)의 가스를 배출시킬 수 있다. 이렇게 하면 피스톤(132)과 래치부재(123)는 수압실(134) 내에 설치된 스프링(137)의 탄성에 의해 가스실(133) 쪽으로 이동하게 되므로 클램프(110)를 다시 장착할 수 있는 상태가 된다.
10: 파이프부설선, 11: 선체,
14: 스팅거, 16: 회수위치,
18: 작업데크, 100: 부양식 파이프라인 지지장치,
110: 클램프, 111: 제1결속부재,
112: 제2결속부재, 120: 결속장치,
121: 걸림고리, 123: 래치부재,
130: 작동장치, 131: 실린더,
132: 피스톤, 133: 가스실,
134: 수압실, 135: 통공,
137: 스프링, 138: 가스주입밸브,
139: 가스배출밸브, 140: 부력체,
141: 연결줄, 150: 회수케이블,
160: 견인장치, 161: 구동롤러,
162: 가압롤러, 163: 구동장치,
170: 회수유도장치, 171: 가이드바.

Claims (14)

  1. 파이프부설선으로부터 수중으로 내리는 파이프라인을 지지하는 부양식 파이프라인 지지장치에 있어서,
    상기 파이프라인 외면에 상호 이격된 상태로 결속되며, 설정수심에 이르러 결속을 해제할 수 있는 결속장치를 갖춘 다수의 클램프;
    상기 각 클램프와 연결줄에 의해 연결된 다수의 부력체;
    상기 연결줄들을 연결하는 폐곡선형 회수케이블; 및
    상기 회수케이블을 상기 파이프부설선의 쪽으로 당겨서 상기 파이프라인으로부터 분리된 상기 클램프를 회수하는 견인장치를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이프부설선 쪽에 설치되어 상기 회수케이블을 따라 회수되는 상기 클램프를 회수위치로 유도하는 회수유도장치를 더 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회수유도장치는 상기 파이프부설선 쪽으로 견인되는 상기 회수케이블의 하부에 배치되되, 상기 회수위치 쪽으로부터 상기 회수케이블과 교차하도록 연장되고 상기 회수케이블에 대하여 경사를 유지하는 가이드바를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 견인장치는 상기 회수케이블을 감아서 당기는 구동롤러와, 상기 구동롤러 외면에 감긴 상기 회수케이블을 가압하는 가압롤러와, 상기 구동롤러를 구동하는 구동장치를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동롤러는 양단으로 갈수록 외경이 점차 커지는 형태이고,
    상기 가압롤러는 양단으로 갈수록 외경이 점차 작아지는 형태인 부양식 파이프라인 지지장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클램프는 한쪽 단부가 상호 회전 가능하게 연결되고 반대편 단부가 상기 결속장치에 의해 상호 결속되거나 결속이 해제되며 각각의 내면이 곡면인 제1결속부재 및 제2결속부재를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결속장치는 상기 제1결속부재로부터 연장되어 상기 제2결속부재의 결합홈을 관통하는 걸림고리와, 상기 결합홈을 관통한 상기 걸림고리를 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 래치부재와, 상기 제2결속부재에 설치되며 상기 래치부재를 작동시키는 작동장치를 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 작동장치는
    상기 제2결속부재에 고정된 실린더와, 상기 실린더 내부를 압축가스가 채워지는 가스실과 수압이 작용하는 수압실로 구획하며 상기 래치부재와 함께 동작하도록 연결된 피스톤을 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 래치부재는 상기 수압실을 통하여 상기 피스톤에 연결되는 부양식 파이프라인 지지장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 작동장치는 상기 가스실로 압축가스를 공급하기 위한 가스주입밸브와, 상기 가스실의 가스를 배출시키기 위한 가스배출밸브를 더 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 작동장치는 상기 수압실 내에 설치되며 상기 피스톤을 상기 가스실 쪽으로 가압하는 스프링을 더 포함하는 부양식 파이프라인 지지장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부양식 파이프라인 지지장치와, 상기 파이프라인을 수중으로 안내하는 안내부를 갖춘 선체를 포함하며,
    상기 견인장치가 상기 안내부와 인접하는 상기 선체에 장착되는 파이프부설선.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안내부는 상기 선체의 후미 쪽에 설치되어 수중으로 진입하는 상기 파이프라인을 지지하는 스팅거를 포함하는 파이프부설선.
  14. 파이프부설선으로부터 수중으로 파이프라인을 내리면서 부설하는 방법으로서,
    각각 연결줄에 의해 별도의 부력체와 연결된 다수의 클램프를 상기 파이프라인의 외면에 상호 이격 상태로 장착하되 상기 클램프가 설정수심에 이르러 분리될 수 있도록 하고,
    상기 각 클램프와 상기 각 부력체를 연결하는 연결줄들을 폐곡선 형태의 회수케이블로 연결하고,
    상기 파이프부설선에 마련된 견인장치를 이용해 상기 회수케이블을 당기는 방식으로 상기 파이프라인으로부터 수중에서 분리된 상기 클램프를 상기 파이프부설선 쪽으로 회수하고,
    상기 회수케이블을 따라 회수되는 상기 클램프를 회수유도장치를 이용하여 재 장착을 위한 회수위치로 유도하는 해저 파이프라인 부설방법.
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