KR101365184B1 - 수중굴착 및 해저선 매설장치 - Google Patents

Abstract

고압으로 작동되는 워터젯 분사장치를 이용하여 수중 지반의 지질에 관계없이 고압의 물 분사에 의한 터파기를 수행할 수 있고, 지반이 교란되는 부분을 최소화 함으로서 터파기되는 부분을 최소화할 수 있으며, 해저선이 터파기 하단에 안착될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 구성되며, 분리기를 이용하여 부유물, 토사와 물을 최대한 분리하여 부유물 확산을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 흡입된 토사와 물 분리후 토사를 이용하여 해저선을 완전하게 되메우기할 수 있도록 구성된 수중굴착 및 해저선 매설장치가 개시된다.

Description

수중굴착 및 해저선 매설장치{APPARATUS FOR BURYING CABLE LINE SIMULTANEOUSLY WITH EXCAVATING SUBMARINE SURFACE}

본 발명은 수중굴착 및 해저선 매설장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압으로 작동되는 워터젯 분사장치를 이용하여 수중 지반의 지질에 관계없이 고압의 물 분사에 의한 터파기를 수행할 수 있고, 지반이 교란되는 부분을 최소화 함으로서 터파기되는 부분을 최소화할 수 있으며, 해저선이 터파기 하단에 안착될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 구성되며, 분리기를 이용하여 부유물, 토사와 물을 최대한 분리하여 부유물 확산을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 흡입된 토사와 물 분리후 토사를 이용하여 해저선을 완전하게 되메우기할 수 있도록 구성된 수중굴착 및 해저선 매설장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수중굴착 및 해저선 매설장치는 육지와 도서지방에 통신 또는 전력선로를 구축하거나 바다를 경유한 장거리 송유관, 상수도관 등의 각종 해전선을 해저면에 매설하기 위해 사용되는 장치이다.

이러한 수중굴착 및 해저선 매설장치를 이용하여 각종 해저선을 매설하는 공법으로 오픈 컷(Open cut) 공법이 주로 사용되는데, 상기의 오픈 컷 공법은 수중굴착기(Grab 등)로 굴착위치의 수중 지반을 굴착하여 상기 굴착 단면에 해저선을 매설하고 다시 되메우는 방식인바, 이러한 오픈 컷 공법은 시공품질의 불량과 더불어 긴 공사기간이 소요되며, 그에 따른 시공비가 고가인 것이 문제로 지적되었다.

한편, 종래의 수중굴착 및 해저선 매설장치의 구성을 살펴보면 자가발전기 및 기타 제어장치가 구비되고, 또 공기압축기, 케이블 드럼 등이 적재되는 수중펌프, 유압실린더 등이 구비된 잠수정과; 상기 잠수정의 수중펌프와 연결된 수압분사노즐이 구비되어 쟁기에 의해 터파기 된 해저 면을 굴착하는 굴삭기로 크게 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 수중굴착 및 해저선 매설장치는 잠수정에 구비된 쟁기로 1차 해저 면을 굴착하고, 수중펌프에 연결된 수압분사노즐을 통해 강한 분사력으로 굴착된 해저 면을 터파기하며, 그 자리에 각종 해저선을 매설하게 된다.

이러한, 수중굴착 및 매설장치는 최초 시공시점에서 종료시점까지의 굴착공정이 끝나고 나서 해저선을 굴착 단면에 안착시켜야 하는데, 상기의 굴착 종료시점에는 이전의 굴착 단면에 유속으로 인해 일부가 되메우기가 되어버리므로 해저선을 원하는 위치에 정확하게 안착시킬 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 굴착이 끝난 상태에서 해저선을 해상에서 투하하는 과정에서 유속으로 인해 굴착 단면의 정확한 위치에 안착시킬 수 없기 때문에 잠수부에 의한 해저선의 이동작업이 요구되므로 그에 따른 인건비용과 시간비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었으며, 상기의 이동작업이 매우 번거롭고 많은 위험성을 내포하게 되는 문제점이 있었다.

또한 상기의 굴착방식은 터파기 후, 해저선을 설치함에 따라 상기 터파기 된 굴착 단면에 유속으로 인해 일부가 되메우기가 되어 버리므로 해저선을 원하는 위치에 정확하게 안착시킬 수 없게 될 뿐 아니라, 넓은 굴착 단면으로 인해 자연의 유속에 의한 완전 되메우기가 불가능하므로 별도의 인공적인 되메우기 공정이 요구되며, 상기 인공적인 되메우기 공정에 소요되는 비용도 과다하게 되는 비경제적인 문제점이 있었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 문제점을 해결하기 위해 국내 특허공보 제91-0006816호에서는 포설선(100)을 통해 견인되며, 쟁기(201)와 중량체(202)를 구비한 잠수정(200) 이외에 절삭비트(203a)가 부설된 스크류(203), 스크류의 회전 작동용 유압모터(204), 분사노즐이 구비된 수압관(205), 스크류에 의해 굴삭된 토양을 배출함과 동시에 배출된 토양으로 포설되는 케이블을 되메우기 위한 케이블 가이드관(206)이 구비된 굴삭기로 구성된 해저 케이블 매설기의 줄터파기 및 되메우기 장치가 개시된 바 있다.

하지만 상기 종래의 기술은 역시 먼저, 터파기 후 해저선을 설치함에 따라 상기 터파기 된 굴착 단면에 유속으로 인해 일부가 되메우기가 되어 버리므로 해저선을 원하는 위치에 정확하게 안착시킬 수 없게 될 뿐 아니라, 상기 잠수정에 구비된 굴삭기를 통해 굴착 되는 넓은 굴착 단면으로 인해 자연의 유속에 의한 완전되메우기가 불가능하므로 별도의 인공적인 되메우기 공정이 요구되며, 상기 인공적인 되메우기 공정에 소요되는 비용도 과다하게 되는 비경제적인 문제점이 있었다.

그리고 상기의 구조는 포설선(100)의 견인력과 해저면의 지면상태에 따라 스크류(203)의 회전력에 의해 잠수정(200)이 전복될 우려가 있으며, 이 경우에 포설선(100)에서 공급되는 해저 케이블이 꼬이거나 끊어지는 경우가 종종 발생 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고압으로 작동되는 워터젯 분사장치를 이용하여 수중 지반의 지질에 관계없이 고압의 물 분사에 의한 터파기를 수행할 수 있고, 지반이 교란되는 부분을 최소화 함으로서 터파기되는 부분을 최소화할 수 있으며, 해저선이 터파기 하단에 안착될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 구성되며, 분리기를 이용하여 부유물, 토사와 물을 최대한 분리하여 부유물 확산을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 흡입된 토사와 물 분리후 토사를 이용하여 해저선을 완전하게 되메우기할 수 있도록 한 수중굴착 및 해저선 매설장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적은 바디프레임과, 상기 바디프레임의 양측으로 연장 설치되어 바디프레임을 해저면에 안정되게 거치시킬 수 있도록 구성된 발판과, 상기 바디프레임의 상부에 설치되고 내부에 공기가 선택적으로 유입되도록 구성되어 해저면이 불균일할 경우 상기 바디프레임의 균형 및 수평밸런스를 유지하기 위한 부력탱크와, 물을 고압으로 상승시켜 수압을 가압시키기 위한 고압펌프와, 상기 바디 프레임의 전단부에 설치되고 상기 고압펌프에 연결되어 해저면을 고압의 물 분사를 통해 분쇄 및 교란시키는 다수의 고압분사노즐로 구성되는 워터젯 수단과, 상기 워터젯 수단에 의해 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 흡입하는 흡입관과, 상기 흡입관으로 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 양수할 수 있도록 설치되는 흡입펌프와, 상기 흡입관과 연통되고 흡입관의 후방으로 연장 설치되어 상기 흡입관을 통해 물과 함께 흡입되는 토사를 바디프레임의 후방 하측으로 배출시켜, 상기 워터젯 수단에 의해 분쇄 및 교란되고 흡입관을 통해 토사와 물이 흡입되어 터파기된 해저면을 바로 되메우기할 수 있도록 구성된 배출관을 포함하여 구성된 되메우기 수단과, 상기 바디프레임의 전단부 하방에 설치되고 바지선에서 공급되는 해저관을 가이드하여 상기 터파기된 해저면의 중앙부분에 정위치시키는 해저관 가이드수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치는 고압으로 작동되는 워터젯 분사장치를 이용하여 수중 지반의 지질에 관계없이 고압의 물을 간헐적 분사에 의한 터파기를 확실하게 수행할 수 있고, 토사유입방지판을 통해 지반이 교란되는 부분을 최소화 함으로서 터파기되는 부분을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 바디프레임의 후측에 마련되는 공간확보커버를 통해 해저선이 터파기 하단에 안착될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 구성되어, 항상 일정한 폭을 갖는 터파기가 가능할 뿐만 아니라, 너무 넓은 폭을 갖는 터파기를 방지하여 확실한 되메우기가 가능하며, 토사분리기를 이용하여 부유물, 토사와 물을 최대한 분리하여 부유물 확산을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 흡입된 토사와 물 분리후 토사를 이용하여 해저선을 완전하게 되메우기할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 수중굴착 및 해저선 매설장치를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치를 도시한 측면도이며,
도 4는 본 발명에서 워터젯 수단의 개략적 구성도이며,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에서 펄스형성기를 설명하기 위한 도면이며,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 고압분사노즐 및 덮개를 설명하기 위한 도면이며,
도 7은 본 발명에서 토사분리기를 설명하기 위한 도면이며,
도 8은 본 발명에서 해저관 가이드수단을 설명하기 위한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치를 도시한 측면도이며, 도 4는 본 발명에서 워터젯 수단의 개략적 구성도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에서 펄스형성기를 설명하기 위한 도면이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 고압분사노즐 및 덮개를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에서 토사분리기를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명에서 해저관 가이드수단을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

첨부된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치는 육지와 도서지방에 통신 또는 전력선로를 구축하거나 바다를 경유한 장거리 송유관, 상수도관 등의 각종 해전선을 해저면에 매설하기 위해 사용되는 장치로서, 바디프레임(10), 발판(20), 부력탱크(30), 워터젯 수단(40), 되메우기 수단(50) 및 해저관 가이드수단(60)을 포함하여 구성된다.

상기 바디프레임(10)은 후술하는 구성요소들이 설치 및 조립되는 부분으로 물에 부식되지 않는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 발판(20)은 상기 바디프레임(10)의 양측으로 연장 설치되어 바디프레임(10)을 해저면에 안정되게 거치시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 발판(20)은 상기 바디프레임(10)의 양단에서 수직방향으로 절곡 연장되어 바디프레임(10)을 터파기될 해저면의 양측면에 지지시키는 부분이다. 여기서, 상기 발판(20)은 상기 바디프레임(10)의 전방 및 후방의 좌측 및 우측에 4개로 마련되어 바디프레임(10)을 안정적으로 지지할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.

상기 부력탱크(30)는 상기 바디프레임(10)의 상부에 설치되고 내부에 공기가 선택적으로 유입되도록 구성되어 해저면이 불균일할 경우 상기 바디프레임(10)의 균형 및 수평밸런스를 유지하기 위해 구성된다. 즉, 상기 부력탱크(30)는 내부가 통상 다수개로 구분되어 부력탱크(30)의 밸러스가 유지되지 않고 일측으로 기울어진 상태가 되면, 미도시된 공기펌프를 이용하여 기울어진 측의 부력탱크(30)에 공기를 주입시켜 레벨을 올리거나 다른부분의 부력탱크(30) 내에서 공기를 배출하여 레벨을 낮춤으로써 부력탱크(30)의 수평밸런스를 맞춰 바디프레임(10)의 균형 및 수평밸런스를 유지하도록 구성된다.

상기 워터젯 수단(40)은 도 4에 도시된 바와 같이, 고압의 물 분사를 통해 해저면을 분쇄 및 교란시켜 터파기하는 역활을 수행하는 것으로, 구체적으로 물을 고압으로 상승시켜 수압을 가압시키기 위한 고압펌프(41)와, 상기 바디 프레임(10)의 전단부에 설치되고 상기 고압펌프(40)에 연결되어 해저면을 고압의 물 분사를 통해 분쇄 및 교란시키는 다수의 고압분사노즐(42)로 구성된다. 즉, 상기 고압펌프(41)를 통해 고압으로 상승되어 수압이 가압된 물이 상기 다수의 고압분사노즐(42)을 통해 토출되면서 해저면을 분쇄 및 교란시켜 터파기를 수행하는 것이다.

여기서, 상기 다수의 고압분사노즐(42)은, 상기 바디프레임(10)의 전단부에서 후측으로 하방향 경사지게 설치되고 좌우 일정간격으로 배치되는 2개 이상의 분사관(43)에 순차적으로 돌출되게 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 분사관(43)에는 다수의 고압분사노즐(42)이 설치되어 상기 고압펌프(41)에서 공급되는 고압의 물이 분사관(43)을 통해 유입된 후, 토출되면서 해저면을 분쇄 및 교란시켜 터파기를 수행하도록 구성되는 것이다. 나아가, 상기 분사관(43)은 계단식으로 층을 이루도록 절곡 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 분사관(43)이 계단식으로 층을 이루도록 형성되면, 분사관(43)의 상단에서 하단으로 설치되는 고압분사노즐(42)이 해저면을 순차적으로 분쇄 및 교란시켜, 단계적으로 터파기를 수행할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 분사관(43)의 입구에는 펄스형성기(44)가 설치되어 상기 고압펌프(41)에서 공급되는 물이 상기 고압분사노즐(42)을 통해 펄스를 형성하면서 상기 분사관(43)으로 배출될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 펄스형성기(44)를 통해 상기 고압펌프(41)에서 공급되는 물이 상기 고압분사노즐(42)을 통해 규칙적인 펄스를 형성하면서 간헐적으로 배출되도록 구성되어, 고압분사노즐(42)을 통해 배출되는 물이 해저면을 연속적으로 타격할 수 있도록 구성함으로써, 해저면의 분쇄 및 교란 효율을 월등히 향상시킬 수 있는 구조를 가지도록 구성되는 것이다.

구체적으로, 상기 펄스형성기(44)는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 원통 중공체로 마련되는 실린더(44a)와, 피스톤 로드(44b)를 통해 동력원(M)에 연결되어 상기 실린더(44a) 내에서 왕복 운동하도록 구성되는 피스톤(44c)과, 상기 실린더(44a)의 상단 일측에 마련되는 유체입구(44d)와, 상기 실린더(44a)의 상단 타측에 마련되는 유체출구(44e)와, 상기 유체입구(44d)에 설치되어 상기 피스톤 로드(44b)의 후진에 의해 개방되어 유체입구(44d)를 통해 물을 실린더 내로 유입시키는 흡입밸브(44f)와, 상기 유체출구(44e)에 설치되어 상기 피스톤 로드(44b)의 후진에 의해 개방되어 실린더(44a) 내의 물을 유체출구(44e)를 통해 물을 토출시키는 토출밸브(44g)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 피스톤(44c)은 도 6b에 도시된 바와 같이, 동력원에 의해 피스톤 로드(44b)가 전진할 때 함께 전진하면서 실린더(44a) 내부에 수용된 물을 가압하게 되며, 이에 따라 토출밸브(44g)가 개방되어 실린더(44a) 내부에 수용된 물이 실린더 밖으로 토출되고, 흡입밸브(44f)는 그대로 폐쇄상태를 유지한다. 그리고, 피스톤(44c)은 동력원에 의해 피스톤 로드(44b)가 후진할 때 함께 후진하여 실린더(44a) 내부에 부압을 발생시켜 흡입밸브(44f)가 개방되면서 물이 유입되고, 토출밸브(44g)는 패쇄상태를 유지하게 된다. 이와 같이 피스톤 로드(44b)의 왕복운동과 흡입밸브(44f) 및 토출밸브(44g)의 반복적인 개방 또는 폐쇄를 통해 물이 고압분사노즐(42)을 통해 펄스를 형성하면서 상기 분사관(43)으로 배출될 수 있도록 구성되는 것이다.

나아가, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 상기 분사관(43)에 돌출 장착된 고압분사노즐(42)을 커버하여 보호할 수 있도록 덮개(45)가 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 덮개(45)를 통해 분사관(43)에서 돌출된 고압분사노즐(42)을 보호하여 줌으로써, 고압분사노즐(42)이 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란되는 토사에 접촉되어 파손되는 것을 방지하도록 구성되는 것이다. 구체적으로 상기 덮개(45)는 상기 고압분사노즐(42)의 입구와 같은 높이로 형성되는 전면판(45a)과, 전면판(45a)의 가장자리를 따라 설치되는 측면판(45b)과, 상기 전면판(45a)의 후측으로 연장되어 상기 각각의 고압분사노즐(42)에 끼워지는 보호관(45c)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 되메우기 수단(50)은 상기 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 흡입하여, 터파기된 해저면을 바로 되메우기할 수 있도록 구성되는 수단이다. 구체적으로, 상기 되메우기 수단은 상기 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 흡입하는 흡입관(51)과, 상기 흡입관(51)으로 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 양수할 수 있도록 설치되는 흡입펌프(52)와, 상기 흡입관(51)과 연통되고 흡입관(51)의 후방으로 연장 설치되어 상기 흡입관(51)을 통해 물과 함께 흡입되는 토사를 바디프레임(10)의 후방 하측으로 배출시켜, 상기 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란되고 흡입관(51)을 통해 토사와 물이 흡입되어 터파기된 해저면을 바로 되메우기할 수 있도록 구성된 배출관(53)을 포함하여 구성된다. 여기서, 본 발명은 흡입관(51)으로 흡입된 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물이 배출관(53)을 통해 바로 터파기된 해저면에 되메우기 때문에 터파기된 해저면을 완벽하게 덮을 수 있다는 잇점이 있다.

여기서, 상기 흡입관(51)은 다수개로 분기되어 상기 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란된 토사를 흡입할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 흡입관(51)을 다수개로 분기시킨 다음, 흡입관(51)의 끝단부를 상기 워터젯 수단(40)이 설치된 부분에 고루 분포시켜 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란된 토사를 고루 흡입시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 배출관(53) 내에는 토사와 물을 최대한 분리하여 토사는 배출관(53)을 통해 배출시켜 터파기된 부분을 되메우기 시키고, 물은 따로 배출시킬 수 있도록 토사분리기(54)가 마련되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 토사분리기(54)는 수직 원통부(54a)와, 상기 수직 원통부(54a)의 하단부에 동심상으로 연결된 원뿔부(54b)와, 상기 흡입관(51)의 분기 시작점과 결합되어 흡입관(51)으로 부터 토사 및 물이 유입되도록 구성되고 상기 수직 원통부(54a)의 외주벽에 접선 방향으로 형성되는 주입관(54c)과, 상기 수직 원통부(54a)의 중앙 상부에 형성되는 배수관(54d)와, 상기 원뿔부(54b)의 하단에 형성되는 배출구(54e)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 토사분리기(54)는 배출구(54e)가 하단부에서 개방되어 있고 원뿔부(54b)는 중공 내부를 갖기 때문에, 들어오는 토사 및 물의 양 또는 속도에 따라, 수직 원통부(54a) 안쪽에서 발생되는 순환류(S1)가 일단 원뿔부(54b)의 외주벽을 따라서 하강하고 그리고 나서 회오리 같은 상승류(S2)가 원뿔부(54b)의 중앙에서 발생한다. 그리고, 이렇게 발생한 상승류(S2)는 수직 원통부(54a)의 상측 표면의 중앙에 있는 배수관(54d)으로 배출된다. 이때, 원뿔부(54b)의 하부상의 물은 끌어당겨져서 회오리 같은 상승류(S2)에 의해 올려지고 배수관(54d)로 흘러나간다. 그리고, 비중이 큰 토사는 상기 배출구(54e)를 통해 배출된다. 이와 같이, 토사분리기(54)를 통해 토사와 물을 최대한 분리하여 토사는 배출구(54e)을 통해 배출시켜 터파기된 부분을 되메우기 시키고, 물은 배수관(54d)을 통해 따로 배출시킬 수 있기 때문에, 되메우기 효율이 월등히 향상될 뿐만 아니라, 토사에 혼합된 부유물의 확산을 방지할 수 있기 때문에 환경오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 잇점이 있다.

상기 해저관 가이드수단(60)은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 바디프레임(10)의 전단부 하방에 설치되고 바지선에서 공급되는 해저관(P)을 가이드하여 상기 터파기된 해저면의 중앙부분에 정위치시키는 역활을 수행한다. 여기서, 상기 해저관 가이드수단(60)은 상기 바디프레임(10)의 양단 하측으로 형성되는 다수개의 가이드봉으로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 가이드봉은 상기 바디프레임(10)의 양단 전후 방향으로 설치되고 하단부에 스프링(S)에 지지되어 걸림구(61a)가 탄성적으로 설치된 수직가이드봉(61)과, 일단이 상기 걸림구(61a)에 걸림되고 상기 수직가이드봉(61a)의 하단에 힌지 결합되어 상기 바디프레임(10)의 중앙측으로 연장형성되고, 상단에 바지선에서 공급되는 해저관(P)이 안착 가이드되는 수평가이드봉(62)으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 해저관(P)은 수평가이드봉(62)의 상면을 따라 안착 가이드되어 터파기된 해저면의 중앙부분에 정위치된 다음 설치되도록 구성되는 것이다. 여기서, 상기 해저관(P)에 바다의 물살 등의 충격에 의해 해저관(P)이 심하게 유동되는 경우 수직가이드봉(61)의 걸림구(61a)가 눌림되면서 수직가이드봉에 대한 수평가이드봉의 걸림을 해제시켜, 수평가이드봉의 상면에 안착 가이드되는 해저관(P)이 수평가이드봉(62)에서 배출되도록 구성된다. 따라서, 해저관(P)의 심한 유동에 의해 해저관 가이드수단(60)이 타격되어 해저관 가이드수단이 파손되거나, 해저선 매설장치가 전복되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 바디프레임(10)의 양단 하측으로는 상기 워터젯 수단(40)이 수용되도록 토사유입방지판(70)이 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 일정한 폭으로 형성된 토사유입방지판(70)을 통해 상기 워터젯 수단(40)에 의한 해저면의 분쇄 및 교란이 상기 토사유입방지판(70) 사이에서만 이루어지게 구성되기 때문에, 항상 일정한 폭을 갖는 터파기가 가능할 뿐만 아니라, 너무 넓은 폭을 갖는 터파기를 방지하여 확실한 되메우기가 가능하다는 잇점이 있다.

또한, 상기 바디프레임(10)의 후단부에는 상기 배출관(53)의 하방으로 설치되고 상단에서 하단으로 갈수록 하방 경사지게 돔형상으로 마련된 공간확보커버(80)가 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 배출관(53)에서 배출되는 토사 및 물이 상기 공간확보커버(80)의 상면을 따라 흘러내려, 상기 해저관 가이드수단(60)에 의해 해저관(P)이 상기 터파기된 해저면의 하단에 안착이 완료된 후, 되메우기 되도록 구성되는 것이다. 따라서, 상기 공간확보커버(80)는 해저관 가이드수단(60)을 통해 터파기된 정중앙에 해저관(P)이 확실하게 안착된 후, 터파기된 부분이 되메우기 되기 때문에 해저관(P)을 토사로 확실하게 덮어 견고하게 설치할 수 있다는 잇점이 있다. 여기서, 상기 공간확보커버(80)는 대략 매미 꼬리 형상을 가지고 다수개의 부분으로 이루어져 각 부분이 링크결합된 구성을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

이제 이와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용/효과를 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치는 수중에서 굴착 및 매설작업을 하는 것이므로 워터젯 수단(40)에 쓰이는 동력과 대용량 펌프에 쓰이는 동력은 수상에 떠있는 바지선에 설치된 동력공급장치에서 공급되는 것으로 이미 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 수중굴착 및 해저선 매설장치가 통과할 지점의 장애물을 제거한 후, 바지선의 선미단에 구비되는 해저선을 유속의 저항을 회피함과 동시에 이탈 방지 및 정 위치를 유지시키기 위한 가이드 수단의 상면에 위치시킨 상태에서 수중굴착 및 해저선 매설장치를 해저면에 거치시키게 되는데, 이때 해저선(P)은 해저선 가이드수단(60)에 안내되어 이탈이 방지됨과 아울러 워터젯 수단(40)을 통해 후술할 터파기될 부분에 정위치가 유지된 상태에서 설치된다.

그리고 수중에 거치 된 상기의 수중굴착 및 해저선 매설장치의 바디프레임(10)은 바디프레임(10) 상부의 부력탱크(30)에 의해 바디프레임(10) 자체가 수중에서 균형 및 수평밸런스를 유지함과 동시에 바디프레임(10)의 양단에 설치된 발판(20)에 의해 의해 해저면에 안정스럽게 거치된다.

그리고 상기와 같이 부력탱크(30)의 밸런스 조절에 의해 수중에서 바디프레임(10)의 균형 및 수평이 유지됨과 아울러 발판(20)에 의해 해저면에 안정되게 거치된 상태에서 해저면을 터파기하기 위해 워터제트 수단(40)이 가동되는데, 즉, 고압펌프(41)에서 발생된 고압의 물이 펄스발생기(44)를 경유하여 분사관(43)으로 공급되고, 상기와 같이 공급되는 물은 분사관에 설치되는 고압분사노즐(42)을 통해 상기 해저면으로 간헐적으로 고압 분사된다. 이때, 펄수발생기(44)를 통해 규칙적인 펄스를 형성하면서 고압분사노즐(42)을 통해 간헐적으로 배출되도록 구성되어, 고압의 물이 해저면을 연속적으로 타격할 수 있도록 구성되기 때문에, 해저면의 분쇄 및 교란 효율을 월등히 향상된다. 또한, 바디프레임(10)의 저면에 일정한 폭으로 형성된 토사유입방지판(70)을 통해 상기 워터젯 수단(40)에 의한 해저면의 분쇄 및 교란이 상기 토사유입방지판(70) 사이에서만 이루어지게 구성되기 때문에, 항상 일정한 폭을 갖는 터파기가 가능할 뿐만 아니라, 너무 넓은 폭을 갖는 터파기를 방지하여 확실한 되메우기가 가능하다는 잇점이 있다.

그리고, 상기 흡입관(51)과 연통되고 흡입관(51)의 후방으로 연장 설치된 배출관을 통해, 상기 흡입관(51)으로 물과 함께 흡입되는 토사를 바디프레임(10)의 후방 하측으로 배출시켜, 상기 워터젯 수단(40)에 의해 분쇄 및 교란되고 흡입관(51)을 통해 토사와 물이 흡입되어 터파기된 해저면을 바로 되메우기 한다. 이때, 본 발명은 흡입관(51)으로 흡입된 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물이 배출관(53)을 통해 바로 터파기된 해저면에 되메우기 때문에 터파기된 해저면을 완벽하게 덮을 수 있다는 잇점이 있다. 또한, 배출관(53)에는 토사분리기가 설치되어 토사분리기(54)를 통해 토사와 물을 최대한 분리하여 토사는 배출구(54e)을 통해 배출시켜 터파기된 부분을 되메우기 시키고, 물은 배수관(54d)을 통해 따로 배출시키기 때문에, 터파기된 부분의 되메우기 효율이 월등히 향상될 뿐만 아니라, 토사에 혼합된 부유물의 확산을 방지할 수 있기 때문에 환경오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 잇점이 있다.

상기와 같은 굴착, 분쇄 및 교란, 토사분리, 되메우기 일련의 연속적인 작업과정을 통해 해저면의 수중굴착 및 해저선 매설작업을 진행하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 수중굴착 및 해저선 매설장치는 고압으로 작동되는 워터젯 분사장치를 이용하여 수중 지반의 지질에 관계없이 고압의 물 분사에 의한 터파기를 수행할 수 있고, 공간확보커버를 통해 해저선이 터파기된 하단에 안착될 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 구성되어 해저선의 견고한 설치가 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 바디프레임 20: 부력탱크
30: 발판 40: 워터젯 수단
50: 되메우기 수단 60: 해저관 가이드수단
70: 토사유입방지판 80: 공간확보커버

Claims (8)

1. 바디프레임과,
   상기 바디프레임의 양측으로 연장 설치되어 바디프레임을 해저면에 안정되게 거치시킬 수 있도록 구성된 발판과,
   상기 바디프레임의 상부에 설치되고 내부에 공기가 선택적으로 유입되도록 구성되어 해저면이 불균일할 경우 상기 바디프레임의 균형 및 수평밸런스를 유지하기 위한 부력탱크와,
   물을 고압으로 상승시켜 수압을 가압시키기 위한 고압펌프와, 상기 바디 프레임의 전단부에 설치되고 상기 고압펌프에 연결되어 해저면을 고압의 물 분사를 통해 분쇄 및 교란시키는 다수의 고압분사노즐로 구성되는 워터젯 수단과,
   상기 워터젯 수단에 의해 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 흡입하는 흡입관과, 상기 흡입관으로 분쇄 및 교란된 해저면의 토사와 물을 양수할 수 있도록 설치되는 흡입펌프와, 상기 흡입관과 연통되고 흡입관의 후방으로 연장 설치되어 상기 흡입관을 통해 물과 함께 흡입되는 토사를 바디프레임의 후방 하측으로 배출시켜, 상기 워터젯 수단에 의해 분쇄 및 교란되고 흡입관을 통해 토사와 물이 흡입되어 터파기된 해저면을 바로 되메우기할 수 있도록 구성된 배출관을 포함하여 구성된 되메우기 수단과,
   상기 바디프레임의 전단부 하방에 설치되고 바지선에서 공급되는 해저관을 가이드하여 상기 터파기된 해저면의 중앙부분에 정위치시키는 해저관 가이드수단을 포함하여 구성되되,
   상기 다수의 고압분사노즐은, 상기 바디프레임의 전단부에서 후측으로 하방향 경사지게 설치되고 좌우 일정간격으로 배치되는 2개 이상의 분사관에 순차적으로 돌출되게 장착되고, 상기 분사관은 계단식으로 층을 이루도록 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 분사관의 입구에는 펄스형성기가 설치되어 상기 고압펌프에서 공급되는 물이 상기 고압분사노즐을 통해 펄스를 형성하면서 상기 분사관으로 배출될 수 있도록 구성되되,
   상기 펄스형성기는 원통 중공체로 마련되는 실린더와, 피스톤 로드를 통해 동력원에 연결되어 상기 실린더 내에서 왕복 운동하도록 구성되는 피스톤과, 상기 실린더의 상단 일측에 마련되는 유체입구와, 상기 실린더의 상단 타측에 마련되는 유체출구와, 상기 유체입구에 설치되어 상기 피스톤 로드의 후진에 의해 개방되어 유체입구를 통해 물을 실린더 내로 유입시키는 흡입밸브와, 상기 유체출구에 설치되어 상기 피스톤 로드의 후진에 의해 개방되어 실린더 내의 물을 유체출구를 통해 물을 토출시키는 토출밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사관에 돌출 장착된 고압분사노즐을 커버하여 보호할 수 있도록 덮개가 마련되되,
   상기 덮개는 상기 고압분사노즐의 입구와 같은 높이로 형성되는 전면판과, 전면판의 가장자리를 따라 설치되는 측면판과, 상기 전면판의 후측으로 연장되어 상기 각각의 고압분사노즐에 끼워지는 보호관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
5. 제1항에서,
   상기 흡입관은 다수개로 분기되어 상기 워터젯 수단에 의해 분쇄 및 교란된 토사를 흡입할 수 있도록 구성되고, 상기 배출관 내에는 토사분리기가 마련되되,
   상기 토사분리기는 수직 원통부와, 상기 수직 원통부의 하단부에 동심상으로 연결된 원뿔부와, 상기 흡입관의 분기 시작점과 결합되어 흡입관으로 부터 토사 및 물이 유입되도록 구성되고 상기 수직 원통부의 외주벽에 접선 방향으로 형성되는 주입관과, 상기 수직 원통부의 중앙 상부에 형성되는 배수관과, 상기 원뿔부의 하단에 형성되는 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 해저관 가이드수단은 상기 바디프레임의 양단 하측으로 형성되는 다수개의 가이드봉으로 형성되되,
   상기 가이드봉은 상기 바디프레임의 양단 전후 방향으로 설치되고 전방에서 후방으로 갈수록 서로 좁은폭을 가지도록 설치되되, 하단부에 스프링에 지지되어 걸림구가 탄성적으로 설치된 수직가이드봉과,
   일단이 상기 걸림구에 걸림되고 상기 수직가이드봉의 하단에 힌지 결합되어 상기 바디프레임의 중앙측으로 연장형성되고, 상단에 바지선에서 공급되는 해저관이 안착 가이드되는 수평가이드봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 바디프레임의 양단 하측으로는 상기 워터젯 수단이 수용되도록 토사유입방지판이 설치되어, 상기 워터젯 수단에 의한 해저면의 분쇄 및 교란이 상기 토사유입방지판 사이에서만 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 바디프레임의 후단부에는 상기 배출관의 하방으로 설치되고 상단에서 하단으로 갈수록 하방 경사지게 돔형상으로 마련된 공간확보커버가 구성되어,
   상기 배출관에서 배출되는 토사 및 물이 상기 공간확보커버의 상면을 따라 흘러내려, 상기 해저관 가이드수단에 의해 해저관이 터파기된 해저면의 하단에 안착이 완료된 후, 되메우기 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수중굴착 및 해저선 매설장치.

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