KR101313565B1 - 해저 파이프라인 설치용 클램프 - Google Patents

해저 파이프라인 설치용 클램프 Download PDF

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Abstract

해저 파이프라인 설치용 클램프가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프는 일단부 및 타단부를 포함하며, 양방향으로 열리는 몸체; 몸체의 일단부에 마련된 제1하우징에 결합된 고정바; 및 몸체의 타단부에 마련된 제2하우징에 결합된 고정핀;을 포함하되, 고정핀은 와이어를 통하여 제2부의와 연결되며, 고정핀은 고정바를 고정시켜 몸체를 파이프라인에 체결시키고, 일정 수심에 도달하면 와이어의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 고정바를 고정해제시켜 몸체가 파이프라인으로부터 체결해제되도록 한다.

Description

해저 파이프라인 설치용 클램프{CLAMP FOR PIPELINE INSTALLATION IN SUBSEA}
본 발명은 해저 파이프라인 설치용 클램프에 관한 것이다.
파이프 설치선(이하, ‘선박’이라 함)은 연해 또는 심해를 이동하며 선체에 마련된 파이프 설치 시스템을 이용하여 해저에 복수의 파이프가 연결된 파이프라인을 설치(Laying)한다. 예컨대, 해저에 파이프라인을 설치하는 방법에 따라서 S-lay, J-lay, Reel-lay, Flex-lay 등의 방법이 사용되고 있다.
이 중, 예컨대 S-lay 방식은 파이프의 변형을 방지하는 선박의 스팅거(Stinger)에 의해 파이프라인을 비스듬하게 S자 형태로 하강시키면서 해저에 설치하는 방식이다. S-lay 방식은 설치속도가 빠른 반면, 작업방식의 한계로 작업수심이 천해 및 중간수심 정도로 제한된다. 이때, 작업수심을 확장시키기 위해서는 파이프라인의 하중을 지탱하는 스팅거의 길이를 길게 하거나, 일정 수심까지 파이프라인의 하중을 감소시키는 수단을 파이프라인에 체결해야 한다.
그러나, 통상적으로 스팅거는 선박의 선미에 설치되므로, 스팅거의 길이를 길게 연장시킬 경우 파이프라인의 하중에 의해 선박의 균형이 틀어질 수 있다. 또한, 스팅거의 길이 또는 설치위치에 따라 기존 선박의 구조를 다르게 설계해야 하므로, 그에 따른 비용이 발생할 수 있다.
미국등록특허(제4,974,995호)는 S-lay 방식과 같이 비스듬하게 파이프라인을 하강시켜 해저에 설치하는 경우, 부의와 연결된 체결수단을 수중으로 하강되는 파이프라인에 체결시켜 파이프라인의 하중을 감소시키는 기술을 공개한 바 있다. 이를 통해 파이프라인의 하중을 감소시키고, 작업수심을 심해에까지 확장시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기술은 일정 수심에 도달하면 부의가 쪼그라든 상태로 쳬결수단에 의해 파이프라인에 계속 부착되어 있으므로, 부의와 체결수단의 회수 및 재사용이 어렵다.
특허문헌1: 미국등록특허 제4,974,995호(1990.12.04 등록일)
본 발명의 실시 예는 해저에 설치되는 파이프라인에 체결되어 부의에 의해 파이프라인의 하중을 감소시키고, 일정 수심에 도달하면 파이프라인으로부터 체결해제되어 해저 파이프라인 설치의 작업수심을 확장시키는 해저 파이프라인 설치용 클램프를 제공하고자 한다.
또한, 파이프라인으로 체결해제될 때 클램프가 부의와 함께 수면위로 떠오르게 함으로써 부의와 클램프의 회수 및 재사용을 용이하게 하는 해저 파이프라인 설치용 클램프를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일단부 및 타단부를 포함하며, 양방향으로 열리는 몸체; 상기 몸체의 일단부에 마련된 제1하우징에 결합된 고정바; 및 상기 몸체의 타단부에 마련된 제2하우징에 결합된 고정핀;을 포함하되, 상기 고정핀은 와이어를 통하여 제2부의와 연결되며, 상기 고정핀은 상기 고정바를 고정시켜 상기 몸체를 상기 파이프라인에 체결시키고, 일정 수심에 도달하면 상기 와이어의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 상기 고정바를 고정해제시켜 상기 몸체가 상기 파이프라인으로부터 체결해제되도록 하는 해저 파이프라인 설치용 클램프가 제공될 수 있다.
상기 고정핀은 상기 제2하우징을 관통하여 결합되고, 일정 수심에 도달하면 상기 와이어의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 상기 제2하우징으로부터 결합해제될 수 있다.
상기 고정핀은 상기 고정바가 삽입되는 관통구를 마련하고, 상기 고정바는 상기 고정핀에 형성된 상기 관통구를 통해 삽입되어 고정될 수 있다.
상기 고정바는 상기 고정핀의 하부에 마련된 고정홈에 걸리도록 돌기가 형성될 수 있다.
상기 고정바는 상기 고정핀이 삽입되는 관통구를 마련하고, 상기 고정핀은 상기 고정바에 형성된 상기 관통구를 통해 삽입되어 상기 고정바를 고정시킬 수 있다.
상기 고정바는 상기 제1하우징 상부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 제1하우징은 탄성력에 의해 상기 고정바에 힘을 가하는 펀쳐와, 상기 펀쳐의 하부에 마련되며, 상기 펀쳐에 탄성력을 가하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 제1하우징은 상기 고정핀이 삽입되는 잠금홈이 형성될 수 있다.
상기 펀쳐는 상기 잠금홈에 삽입된 상기 고정핀에 의해 격리된 상태로 유지되고, 상기 고정핀이 상기 잠금홈으로부터 삽입해제된 경우 격리해제되어 상기 고정바에 힘을 가할 수 있다.
상기 펀쳐는 상기 고정바의 하부에 탄성력을 가하면서 접촉된 상태로 유지되고, 상기 고정바가 상기 고정핀으로부터 고정해제된 경우 탄성력에 의해 상기 고정바를 밀어낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프는 해저에 설치되는 파이프라인에 체결되어 부의에 의해 파이프라인의 하중을 감소시키고, 일정 수심에 도달하면 파이프라인으로부터 체결해제되어 해저 파이프라인 설치의 작업수심을 확장시킬 수 있다.
또한, 파이프라인으로 체결해제될 때 클램프가 부의와 함께 수면위로 떠오르게 함으로써 부의와 클램프의 회수 및 재사용을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프를 이용하여 해저에 파이프라인을 설치하는 선박을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프의 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 클램프의 분해 사시도이다.
도 4는 상기 도 2의 클램프가 파이프라인에 체결된 상태를 도시한다.
도 5는 상기 도 2의 클램프 고정바가 고정핀으로부터 결합 해제된 상태를 도시한다.
도 6은 상기 도 2의 클램프가 파이프라인으로부터 체결해제된 상태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프를 도시한다.
도 8은 상기 도 7의 고정핀과 도정바의 고정 형태의 다른 예를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프를 이용하여 해저에 파이프라인을 설치하는 선박을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프(이하, ‘클램프’ 라고 함)(100)는 파이프(라인)(P)에 체결되어 수중으로 하강되는 파이프라인(P)에 의한 하중을 감소시킬 필요가 있다. 이때, 파이프라인(P)은 선박(1)의 스팅거(2)를 통해 비스듬하게 하강되어 해저에 설치된다. 이하, 해저 파이프라인 설치방식으로 S-lay 방식을 예로 들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
S-lay 방식의 경우, 작업수심을 심해까지 확장시키기 위해 스팅거(2)에 파이프라인(P)의 하중이 많이 실리는 일정 수심까지 파이프라인(P)의 하중을 감소시킨다. 본 발명의 실시 예에 따른 클램프(100)는 제1부의(B1)와 연결되어 제1부의(B1)의 부력에 의해 수중으로 하강되는 파이프라인(P)의 하중을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 파이프라인이 설치되는 작업수심이 확장될 수 있어, 심해까지 S-lay 방식으로 파이프라인을 효과적으로 설치할 수 있게 된다.
또한, 클램프(100)는 수면상의 제2부의(B2)와 와이어로 연결되며, 일정 수심에 도달하면 해당 와이어의 장력에 의해 파이프라인(P)으로부터 체결해제되어 제1부의(B1)와 제2부의(B2)에 의해 수면으로 떠오르게 된다. 이를 통해, 클램프(100)와 부의(B1,B2)의 회수 및 재사용이 용이해진다. 또한, 일정 수심 이상에서는 파이프라인(P)이 자체 하중에 의해 해저에 설치될 수 있도록 하여, 파이프라인(P) 설치의 효율성을 높일 수 있다. 이하, 도 2와 도 3을 통해 상술한 클램프(100)에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프의 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 클램프의 분해 사시도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프는 양방향으로 열리는 클램프 몸체(101)(이하 ‘몸체’라 함)와 몸체(101)의 일단부(102)에 마련된 제1하우징(110)에 결합된 고정바(10) 및 몸체(101)의 타단부(103)에 마련된 제2하우징(120)에 결합된 고정핀(20)을 포함한다.
몸체(101)는 일단부(102) 및 타단부(103)을 포함한다. 몸체(101)는 일단부(102) 및 타단부(103)에 의해 파이프라인을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 몸체(101)는 일단부(102) 및 타단부(103)를 결합하는 결합부재(101a)에 의해 양방향으로 열리는 형태로 마련된다. 몸체(101)의 양방향 열림에 의해 일단부(102) 및 타탄부(103)의 끝단 결합이 해제됨으로 파이프라인으로부터 이탈될 수 있다.
이때, 결합부재(101a)는 힌지 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로서, 몸체(101)가 부력을 갖도록 마련된 경우, 제1부의(B1)는 생략될 수 있다.
고정바(10)는 몸체(101)의 일단부(102)에 마련된 제1하우징(110) 상부에 결합부재(10a)에 의해 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 제1하우징(110)은 탄성력에 의해 고정바(10)에 힘을 가하는 펀쳐(30)와, 펀쳐(30)의 하부에 마련되며 펀쳐(30)에 탄성력을 가하는 탄성부재(31)를 내측에 포함하고 있다. 여기서, 탄성부재(31)는 스프링 등을 포함할 수 있다. 이러한 제1하우징(110)에는 후술할 고정핀(20)이 삽입되는 잠금홈(110a)이 형성되어 있다. 이때, 펀쳐(30)는 잠금홈(110a)에 삽입된 고정핀(20)에 의해 격리된 상태로 유지된다. 또한, 펀쳐(30)는 고정핀(20)이 잠금홈(110a)으로부터 삽입해제된 경우 격리해제되어 탄성력에 의해 고정바(10)에 힘을 가한다.
고정바(10)는 후술할 고정핀(20)에 형성된 관통구(21)를 통해 삽입되어 고정핀(20)의 하부에 고정된다. 고정바(10)에는 고정핀(20)의 하부에 마련된 고정홈(22)에 걸리도록 돌기(11)가 형성될 수 있다. 이러한 고정바(10)는 한번 이상 절곡된 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 고정바(10)는 상부에 제1부의(B1)와 와이어(3)로 연결될 수 있다. 이때, 고정핀(20)의 하부에 고정되는 고정바(10)에 제1부의(B1)의 부력에 의한 상방향의 힘이 가해져 몸체(101)가 파이프라인(P)에 체결되어 하강될 때, 낮은 수압에도 불구하고 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 쉽게 고정해제되지 않도록 한다. 이를 통해 몸체(101)가 일정 수심까지 파이프라인(P)에 체결된 상태로 이동되도록 함으로써, 파이프라인(P)의 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 제품의 불량률을 줄일 수 있다. 이러한 제1부의(B1)는 몸체(101)가 파이프라인(P)으로부터 체결해제된 경우 몸체(101)를 상방향으로 떠오르게 한다. 다른 실시 예에서 제1부의(B1)는 예컨대 몸체(101) 중 특정 부위에 하나 이상 연결될 수 있다.
고정핀(20)은 몸체(101)의 타단부(103)에 마련된 제2하우징(120)에 결합된다. 또한, 고정핀(20)은 제2부의(B2)와 와이어(4)로 연결된다. 고정핀(20)은 고정바(10)를 고정시켜 몸체(101)를 파이프라인(P)에 체결시킨다. 이를 위해, 고정핀(20)은 고정바(10)가 삽입되는 관통구(21)를 마련하며, 고정핀(20)에 형성된 관통구(21)를 통해 고정바(10)가 삽입되어 고정바(10)가 고정핀(20)의 하부에 고정될 수 있도록 한다. 이때, 고정핀(20)은 하부에 고정홈(22)을 마련하여, 고정바(10)의 돌기(11)가 고정홈(22)에 걸려 고정되도록 한다.
또한, 고정핀(20)은 일정 수심에 도달하면 와이어(4)의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 고정바(10)를 고정해제시켜 몸체(101)가 파이프라인(P)으로부터 체결해제되도록 한다. 이는 고정핀(20)이 수면위에 떠있는 제2부의(B2)와 와이어(4)로 연결되어, 파이프라인(P)에 체결된 몸체(101)가 하강할수록 와이어(4)의 장력이 커지기 때문이다. 이러한 고정핀(20)은 제2하우징(120)의 관통구(120a)를 통해 관통하여 결합된다. 따라서, 고정핀(20)은 일정 수심에 도달하면 와이어(4)의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 제2하우징(120)으로부터 결합해제되며, 제2부의(B2)에 의해 상방향으로 떠오르게 된다.
이하, 도 2와 도 3을 기초로 하고 도 4 내지 8을 참조하여 클램프(100)를 파이프라인(P)에 체결시키는 방법과, 파이프라인(P)으로부터 클램프(100)가 체결해제되는 방법에 대해서 설명한다.
도 4는 상기 도 2의 클램프가 파이프라인에 체결된 상태를 도시한다. 그리고, 도 5는 상기 도 2의 클램프 고정바가 고정핀으로부터 결합 해제된 상태를 도시한다. 그리고, 도 6은 상기 도 2의 클램프가 파이프라인으로부터 체결해제된 상태를 도시한다.
도 4를 참조하면, 몸체(101)를 파이프라인(P)에 체결시키기 위해, 고정바(10)는 고정핀(20)에 형성된 관통구(21)를 통해 삽입되어 고정핀(20)의 하부에 고정된다. 여기서, 고정바(10)의 돌기(11)는 고정핀(20)의 하부에 마련된 고정홈(22)에 걸려 고정된다. 이때, 고정핀(20)은 잠금홈(110a)을 통해 삽입되어 제1하우징(110)에 결합되고, 펀쳐(30)는 고정핀(20)이 잠금홈(110a)에 삽입된 경우 격리된 상태로 유지된다.
도 5를 참조하면, 몸체(101)가 파이프라인(P)에 체결된 상태에서 일정 수심에 도달하면, 와이어(4)의 장력에 의해 고정핀(20)이 일방향으로 이동되고, 고정바(10)는 고정핀(20)으로부터 고정해제된다. 여기서, 고정핀(20)의 하부에 마련된 고정홈(22)에 고정되었던 고정바(10)의 돌기(11)가 풀려나게 된다. 이때, 고정핀(20)이 잠금홈(110a)에 삽입되어 격리되었던 펀쳐(30)는, 고정핀(20)이 잠금홈(110a)으로부터 삽입해제됨으로써 격리해제된다. 그리고, 펀쳐(30)는 탄성력에 의해 고정바(10)에 힘을 가한다. 이는, 고정핀(20)으로부터 고정해제된 고정바(10)가 고정핀(20)의 관통구(21)를 통해 신속하게 완전히 풀려나도록 돕기 위함이다.
도 6을 참조하면, 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 고정해제되어 풀려나면, 몸체(101)가 양방향으로 열리면서 파이프라인(P)으로부터 체결해제된다. 여기서, 고정바(10)에 연결된 제1부의(B1)에 의해 몸체(101)는 상방향으로 떠오르게 된다. 그리고, 고정핀(20)은 제2하우징(120)으로부터 결합해제되어, 제2부의(B2)에 의해 상방향으로 떠오르게 된다. 이를 통해, 제1부의(B1)와 제2부의(B2)에 의해 수면으로 떠오르는 클램프(100)의 회수 및 재사용이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해저 파이프라인 설치용 클램프를 도시한다. 도 8은 도 7의 고정핀과 도정바의 고정 형태의 다른 예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 상술한 펀쳐(30, 도 4 참조)는 하제1부의 탄성부재(31)에 의해 고정바(10)의 하부에 일정한 탄성력을 가하면서 접촉된 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 고정해제된 경우, 펀쳐(30)는 탄성력에 의해 고정바(10)를 즉시 밀어낸다. 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 고정해제되는 과정은 상술한 도 5를 참조하기 바란다.
이와 같이, 펀쳐(30)가 고정바(10)의 하부에 일정한 탄성력을 가하면서 접촉된 상태로 유지됨으로써, 고정바(10)의 상부에 연결된 제1부의(B1)와 함께 고정핀(20)에 고정된 고정바(10)에 상방향의 힘이 가해지도록 한다. 이를 통해 몸체(101)가 파이프라인에 체결되어 하강될 때, 낮은 수압에도 불구하고 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 쉽게 고정해제되지 않도록 한다.
도 8을 참조하면, 상술한 고정바(10, 도 7 참조)는 고정핀(20)이 삽입되는 관통구(13)를 마련할 수 있다. 여기서, 고정핀(20)은 고정바(10)에 형성된 관통구(13)를 통해 삽입되어 고정바(10)를 고정시킨다. 일정 수심에 도달하면, 와이어(4)의 장력에 의해 고정핀(20)이 일방향으로 이동되어 고정핀(20)을 고정바(10)로부터 삽입해제시킨다. 이를 통해, 고정바(10)가 고정핀(20)으로부터 고정해제될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 고정바 20: 고정핀
30: 펀쳐 100: 클램프
101: 몸체 110: 제1하우징
120: 제2하우징 B1: 제1부의
B2: 제1부의 3,4: 와이어
P: 파이프

Claims (10)

  1. 해저에 설치되는 파이프라인에 체결되며, 제1부의에 의해 파이프라인의 하중을 감소시키는 해저 파이프라인 설치용 클램프에 있어서,
    일단부 및 타단부를 포함하며, 양방향으로 열리는 몸체;
    상기 몸체의 일단부에 마련된 제1하우징에 결합된 고정바; 및
    상기 몸체의 타단부에 마련된 제2하우징에 결합된 고정핀;을 포함하되,
    상기 고정핀은 와이어를 통하여 제2부의와 연결되며,
    상기 고정핀은 상기 고정바를 고정시켜 상기 몸체를 상기 파이프라인에 체결시키고, 일정 수심에 도달하면 상기 와이어의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 상기 고정바를 고정해제시켜 상기 몸체가 상기 파이프라인으로부터 체결해제되도록 하는
    해저 파이프라인 설치용 클램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정핀은 상기 제2하우징을 관통하여 결합되고, 일정 수심에 도달하면 상기 와이어의 장력에 의해 일방향으로 이동되어 상기 제2하우징으로부터 결합해제되는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정핀은 상기 고정바가 삽입되는 관통구를 마련하고,
    상기 고정바는 상기 고정핀에 형성된 상기 관통구를 통해 삽입되어 고정되는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정바는 상기 고정핀의 하부에 마련된 고정홈에 걸리도록 돌기가 형성된 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정바는 상기 고정핀이 삽입되는 관통구를 마련하고,
    상기 고정핀은 상기 고정바에 형성된 상기 관통구를 통해 삽입되어 상기 고정바를 고정시키는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정바는 상기 제1하우징 상부에 회전 가능하게 결합된 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1하우징은
    탄성력에 의해 상기 고정바에 힘을 가하는 펀쳐와,
    상기 펀쳐의 하부에 마련되며, 상기 펀쳐에 탄성력을 가하는 탄성부재를 포함하는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1하우징은
    상기 고정핀이 삽입되는 잠금홈이 형성된 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펀쳐는
    상기 잠금홈에 삽입된 상기 고정핀에 의해 격리된 상태로 유지되고, 상기 고정핀이 상기 잠금홈으로부터 삽입해제된 경우 격리해제되어 상기 고정바에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 펀쳐는 상기 고정바의 하부에 탄성력을 가하면서 접촉된 상태로 유지되고, 상기 고정바가 상기 고정핀으로부터 고정해제된 경우 탄성력에 의해 상기 고정바를 밀어내는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 설치용 클램프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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