KR101368908B1 - 중력 피스톤 코어 채취기 - Google Patents

중력 피스톤 코어 채취기 Download PDF

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KR101368908B1
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신동혁
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한국해양과학기술원
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Abstract

중력 피스톤 코어 채취기가 개시된다. 본 발명의 중력 피스톤 코어 채취기는 지지용 파이프의 한쪽이 중심을 관통하여 결합되는 중량물 지지체와, 상기 중량물 지지체와 상기 지지용 파이프에 결합되는 중량물로 이루어진 중량부; 상기 중량물 지지체에 일단이 결합되고, 선박의 윈치에 연결된 와이어가 상기 지지용 파이프와 중량물 지지체를 관통하여 일단부에 결합되는 피스톤을 구비한 시료채취관이 내부에 결합되는 보호 파이프; 상기 보호 파이프의 타단부에 결합되는 트리거 하우징과, 상기 트리거 하우징에 걸리거나 걸림이 해제되도록 구성되어 상기 피스톤에 마련되는 트리거 암들을 포함하는 트리거 장치; 해저면에 닿는 압력에 의해 입구를 개방하여 퇴적물 시료가 상기 시료채취관으로 유입되도록 하고, 압력이 제거되면 입구를 폐쇄하기 위한 캐쳐가 내부에 결합되며, 소정거리 범위 내에서 상기 트리거 하우징에 슬라이딩 가능하게 결합되어 단부가 해저면에 닿는 압력에 의해 상기 트리거 하우징 쪽으로 이동하면서 상기 트리거 암들을 걸림 해제시키기 위한 캐쳐 하우징을 포함한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 트리거 장치가 시료채취관 내부에 위치함으로써 원활한 작동이 이루어져 해양 퇴적물시료의 채취가 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 해양 퇴적물시료의 유실을 최소화활 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

중력 피스톤 코어 채취기{GRAVITY PISTON CORE SAMPLER}
본 발명은 중력 피스톤 코어 채취기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해양퇴적물 피스톤식 채취기와 중력 채취기의 장점을 고려하여 구성된 것으로, 대형선박이나 와이어, 트리거 암(trigger arm) 등이 불필요한 중력 피스톤방식의 채취기에 관한 것이다.
일반적으로, 해양학 연구에서 가장 기초적이고 중요한 시료채취 기법 중 하나는 해저면에서 퇴적물 주상시료를 채취하는 것이다. 채취된 시료는 지질학적, 지질공학적, 지구화학적, 그리고 저서생물학적 연구 등 광범위한 연구의 기초자료를 제공한다.
그러나 평균 수심 5,000 m인 심해저에서 주상시료를 채취하는 것은 천해저에서와는 달리 장비의 이동 거리가 왕복 10,000 m로 매우 길기 때문에 약 60 m/min의 속도를 가진 윈치를 이용해 장비를 투하, 회수할지라도 약 3시간 이상 소요되며, 채취장비의 해저면 착지를 확인하게 위하여 핑거 시스템을 사용해야 하고, 원치미터의 케이블 장력변화도 관찰해야 하므로 많은 장비와 시간, 기술과 노력이 요구된다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-1061400호(공고일 : 2011.09.01)에는 피스톤식 자유낙하 주상시료 채취기가 개시되어 있다. 피스톤식 자유낙하 주상시료 채취기는, 수면 위로 떠오르는데 필요한 부력을 발생시키는 부이가 장착된 부력수단; 상기 부력수단에 장착된 이탈수단; 상기 이탈수단과 가동 와이어로 연결되고, 해저면에 근처에 다다르기 전까지 상기 이탈수단에 고정된 상태를 유지하며 하단부에는 해저에 박히면서 시료를 채취하는 채취통이 구비된 채취수단; 및 상기 채취통에 시료의 채취가 완료되면, 자유낙하에 필요한 중량을 가지며 상기 채취수단과 연결된 상태로 있던 무게추를 상기 채취수단과 분리시키는 무게추 분리수단으로 구성된 것이다.
그러나 이와 같은 종래기술에 의한 피스톤식 자유낙하 주상시료 채취기는 기존장비에 부착된 트리거 암 등을 해상현상에서 조작하는 작업이 복잡하고 곤란하였고, 특히 기상 악화시에 매우 위험한 문제점이 있었다. 또한, 종래기술에 의한 피스톤식 자유낙하 주상시료 채취기는 소형선박에서 사용이 곤란한 문제점이 있었으며, 인양시 시료가 유실되는 문제점도 있었던 것이다.
대한민국등록특허 제10-1061400호(공고일 : 2011.09.01)
본 발명의 목적은, 해양 퇴적물의 채취시 해양퇴적물시료의 유실을 최소화할 수 있고, 저비용으로 안전하게 시료를 채취할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 지지용 파이프의 한쪽이 중심을 관통하여 결합되는 중량물 지지체와, 상기 중량물 지지체와 상기 지지용 파이프에 결합되는 중량물로 이루어진 중량부; 상기 중량물 지지체에 일단이 결합되고, 선박의 윈치에 연결된 와이어가 상기 지지용 파이프와 중량물 지지체를 관통하여 일단부에 결합되는 피스톤을 구비한 시료채취관이 내부에 결합되는 보호 파이프; 상기 보호 파이프의 타단부에 결합되는 트리거 하우징과, 상기 트리거 하우징에 걸리거나 걸림이 해제되도록 구성되어 상기 피스톤에 마련되는 트리거 암들을 포함하는 트리거 장치; 해저면에 닿는 압력에 의해 입구를 개방하여 퇴적물 시료가 상기 시료채취관으로 유입되도록 하고, 압력이 제거되면 입구를 폐쇄하기 위한 캐쳐가 내부에 결합되며, 소정거리 범위 내에서 상기 트리거 하우징에 슬라이딩 가능하게 결합되어 단부가 해저면에 닿는 압력에 의해 상기 트리거 하우징 쪽으로 이동하면서 상기 트리거 암들을 걸림 해제시키기 위한 캐쳐 하우징을 포함하고, 상기 캐쳐 하우징이 해저면에 닿으면 상기 트리거 장치가 트리거되어 상기 캐쳐 하우징이 해저면으로 삽입되어 시료를 채취하도록 된 것을 특징으로 하는 중력 피스톤 코어 채취기에 의해 달성된다.
상기 지지용 파이프의 다른 쪽 외주면에는, 수중투하시 상기 보호 파이프가 수직상태를 유지하여 상기 캐쳐 하우징이 직하방을 향하도록 방향을 유지하기 위한 방향 유지용 날개들이 상기 지지용 파이프의 길이방향으로 설치되도록 구성될 수 있다.
상기 중량물 지지체의 내부에는 피스톤 스토퍼가 결합될 수 있다.
상기 시료채취관은, 충진된 시료를 육안으로 확인할 수 있도록 투명재질로 구성될 수 있다.
상기 트리거 하우징은, 내주면에 상기 트리거 암이 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림턱이 환형으로 형성되고, 상기 캐쳐 하우징이 결합되는 외주면에는 적어도 2개 이상의 나사공이 형성되며, 상기 캐쳐 하우징은, 한쪽 외주면에 형성되는 슬라이딩 허용홈을 구비하여 상기 트리거 하우징에 삽입되고, 한쪽 단부에는 내측으로 경사지게 형성되어 상기 트리거 암에 접촉되어 걸림해제시키기 위한 누름면이 형성되며, 상기 트리거 하우징의 내부에 상기 슬라이딩 허용홈이 형성된 캐쳐 하우징의 한쪽이 삽입된 상태에서 결합볼트의 단부가 상기 슬라이딩 허용홈에 삽입되도록 상기 나사공에 체결되어 상기 캐쳐 하우징과 상기 트리거 하우징이 소정의 범위 내에서 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
상기 트리거 암은, 상기 걸림턱에 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림단이 일단에 형성되고, 상기 걸림단의 한쪽에는 상기 캐쳐 하우징이 상기 피스톤 쪽으로 슬라이딩할 때, 상기 누름면과 미끄럼 접촉되기 위한 접촉면이 경사지거나 만곡지게 형성되며, 타단은 트리거 지지체에 축으로 회동 가능하게 결합되고, 상기 트리거 지지체의 한쪽에는, 상기 와이어의 단부가 결합되는 와이어 결합부가 일체로 형성되며, 내부에는 안착부를 구비한 설치공이 형성될 수 있다.
상기 피스톤은, 상기 시료채취관의 내부로 유입된 시료의 유출을 방지하도록 상기 시료채취관의 내부에 이동 가능하게 설치되는 원판형의 차단판; 일단이 상기 차단판에 결합되고, 중간부에는 탄력 지지부가 확장 형성되며, 타단은 상기 설치공을 관통하여 설치되는 피스톤 지지체; 및 상기 탄력 지지부와 상기 안착부 사이에 설치되어 상기 피스톤 지지체에 복원 탄성을 부여하기 위한 압축 스프링을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 캐쳐는, 원통형으로 형성되어 상기 캐쳐 하우징 내부에 결합되는 지지부; 및 상기 지지부에 각 일단이 결합되고 타단들은 자체 탄성을 구비하여 상기 캐쳐 하우징의 내측을 향하여 연장되되, 각각의 타단들이 서로 겹쳐져 원뿔 형상을 이루어, 퇴적물 시료에 닿아 압력이 가해지면 상기 타단들이 벌어지면서 시료의 유입을 허용하고, 압력이 제거되면 원상태로 복귀하여 상기 퇴적물 시료의 유입을 차단하는 탄성편들로 이루어질 수 있다.
상기 캐쳐 하우징은, 퇴적물층에 간섭없이 삽입되도록 중간부 외주면 쪽에서 단부쪽으로 경사진 첨부가 형성될 수 있다.
상기 트리거 하우징에는, 상기 보조 중량물이 구비되되, 상기 보조 중량물은, 내부에 상기 트리거 하우징이 위치하도록 상기 트리거 하우징과 끼움 결합되고, 한쪽은 상기 중량물 지지체와 와이어로 연결되며, 다른쪽 내주면 가장자리에는 상기 캐쳐 하우징의 외주면에 형성된 단턱에 걸리기 위한 작동 경사면이 형성되어, 수중 투하시 상기 캐쳐 하우징이 해저면을 향하도록 상기 보호 파이프의 타단에 무게를 부여하도록 구성될 수 있다.
상기 보조 중량물은, 상기 트리거 하우징과 결합되거나 결합이 해제되도록 하기 위한 안전 잠금장치를 구비하되, 상기 안전 잠금장치는, 상기 보조 중량물에 내부와 관통되게 형성되는 잠금공; 및 상기 잠금공으로 끼워져 내부에서 상기 트리거 하우징의 외주면에 형성되는 걸림홈에 걸리기 위한 잠금핀으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 트리거 장치가 시료채취관 내부에 위치함으로써 원활한 작동이 이루어져 해양 퇴적물시료의 채취가 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 해양 퇴적물시료의 유실을 최소화활 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 트리거 아암이 피스톤에 구비되어 시료채취관 내부에 위치함으로써 외력에 의한 오작동을 방지할 수 있으며, 안전성이 보장될 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 중력 피스톤 코어 채취기를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 중력 피스톤 코어 채취기의 결합상태 사이도이다.
도 3은 도 1에 도시된 중력 피스톤 코어 채취기의 결합상태 단면도이다.
도 4,5,6은 도 1에 도시된 중력 피스톤 코어 채취기의 작동상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 중력 피스톤 코어 채취기를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 중력 피스톤 코어 채취기의 결합상태 사이도이며, 도 3은 도 1에 도시된 중력 피스톤 코어 채취기의 결합상태 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중력 피스톤 코어 채취기(10)는, 내부의 시료채취관(32)에 피스톤(42)이 설치되고, 중력에 의해 수직상태로 해저면으로 가라앉아 해양퇴적물 시료를 채취하도록 된 것으로, 내부에 시료채취관(32)이 설치된 보호 파이프(30)와, 보호 파이프(30)의 일단에 결합되어 보호 파이프(30)에 무게를 부여하기 위한 중량부((20)와, 보호 파이프(30)의 타단에 마련되는 트리거 장치(40)와, 트리거 장치(40)를 트리거 작동시키도록 구성되고, 퇴적물의 유입을 허용하고 유출은 차단하도록 구성되어 트리거 장치(40)에 마련되는 캐쳐 하우징(50)으로 구성된 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
중량부(20)는, 중력 피스톤 코어 채취기(10)에 중력을 부여하기 위한 것으로, 중공형의 지지용 파이프(22)와, 지지용 파이프(22)의 한쪽 단부가 중심을 관통하여 결합되는 중량물 지지체(24)와, 중랑물 지지체(24)와 지지용 파이프(22)에 결합되는 중량물(26)들로 이루어진다. 각 중량물(26)들의 중앙에는 지지용 파이프(22)과 관통 설치되기 위한 관통공이 형성된다.
그리고 지지용 파이프(22)의 다른 쪽 외주면에는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 방향 유지용 날개(28)들이 다수개 결합된다. 즉, 중력 피스톤 코어 채취기(10)를 해양에 투하하여 해저면으로 가라앉힐 때, 길이방향으로 길게 형성된 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 수직방향으로 가라앉도록 방향을 제어하기 위한 것이다. 다시 설명하면, 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 가라앉을 때, 중력 피스톤 코어 채취기(10)에 직진성을 부여하기 위한 것이다. 이러한 방향 유지용 날개(28)들에 의해 중력 피스톤 코어 채취기(10)는 캐쳐 하우징(50)이 직하방을 향한 상태로 가라앉게 된다.
중량물 지지체(24)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 한쪽에는 지지용 파이프(22)의 일단이 끼움 또는 체결 결합되고, 타단 내부에는 턱이 다단으로 각각 형성된 구조를 갖는다. 타단의 주면에는 나사산이 형성되어 있어서, 보호 파이프(30)의 단부가 체결되어 결합되며 외측 턱에 안착된다. 내측 턱에는 피스톤 스퍼토(24A)가 설치된다. 이 피스톤 스토퍼(24A)는 보호 파이프(30)의 내부에 설치되는 시료채취관(32)의 단부가 결합됨은 물론, 피스톤(42)이 결합된 트리거 지지체(44)가 걸려 이동이 정지되도록 하는 기능을 하게 된다.
중량물(26)은 중량물 지지체(24)에 밀착된 상태에서 지지용 파이프(22)에 결합되는 조임쇠에 의해 그 위치가 고정되며, 중량물(26)을 다수개로 구성할 경우에 중량을 가감할 수도 있게 된다.
보호 파이프(30)는, 시료채취관(32)을 보호함은 물론, 중량부(20)와 헤드부, 즉 캐쳐 하우징(50)과 트리거 장치(40)를 지지하는 기능을 한다.
시료채취관(32)은, 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 해저면으로 삽입될 때, 해양퇴적물 시료가 유입되어 수용되도록 구성된 것으로, 충진된 시료를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 재질로 구성된다. 이러한 시료채취관(32)은 보호 파이프(30)의 내부로 삽입되며, 그 일단부가 피스톤 스토퍼(24A)에 결합된다.
피스톤(42)은, 시료채취관(32)의 내부에서 이동가능하도록 시료채취관(32) 내부에 설치되는 것으로, 시료채취관(32)의 내부로 유입된 시료의 유출을 방지하도록 시료채취관(32)의 내부에 이동 가능하게 설치되는 원판형의 차단판(42A)과, 일단이 차단판(42A)에 결합되고, 중간부에는 탄력 지지부(42B)가 확장 형성되며, 타단은 트리거 지지체(44)의 설치공(44A)을 관통하여 설치되는 피스톤 지지체(42C)와, 탄력 지지부(42B)와 설치공(44A)에 형성된 안착부(44B) 사이에 설치되어 피스톤 지지체(42C)에 복원 탄성을 부여하기 위한 압축 스프링(42D)을 포함하여 구성된다. 즉, 피스톤(42)은 트리거 지지체(44)에 설치되어 트리거 지지체(44)와 함께 시료채취관(32) 내부에서 이동하는 것이다. 그리고 차단판(42A)을 향하는 탄력 지지부(42B)의 일면에는 와이어(60)의 당김이 해제되면 압축 스프링(42D)의 탄성에 의해 차단판(42A) 쪽으로 이동하면서 접힘상태의 각 트리거 암(48)들을 밀어 펼치기 위한 작동면(42E)이 경사지게 형성된다. 이러한 압축 스프링(42D)에 의해 트리거 되었던 트리거 암(48)이 다시 원위치로 복귀하여 트리거 하우징(45)에 걸리게 된다. 즉, 피스톤(42)과 트리거 하우징(45)이 초기 상태로 이동하면, 트리거 지지체(44)가 압축 스프링(42D)에 의해 캐쳐 하우징(50) 쪽으로 이동하게 되어 작동면(42E)이 트리거 암(48)의 펼침면(48C)을 밀게 되므로, 트리거 암(48)은 축을 중심으로 회전하여 트리거 하우징(45)의 걸림턱(45A)에 걸리게 되는 것이다.
트리거 장치(40)는, 캐쳐 하우징(50)에 의해 트리거 되도록 보호 파이프(30)의 타단부와 체결되어 결합되는 트리거 하우징(45)과, 피스톤(42)에 마련되고 선택적으로 트리거 하우징(45)에 걸리거나 걸림이 해제되도록된 다수개의 트리거 암(48)들로 구성된다. 이때, 트러거 암(48)들은 피스톤(42)이 결합되는 트리거 지지체(44)에 결합된다. 이를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 트리거 하우징(45)은, 내주면에 트리거 암(48)이 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림턱(45A)이 환형으로 형성되고, 캐쳐 하우징(50)의 단부가 결합되는 외주면에는 적어도 2개 이상의 나사공(45B)이 형성된다.
트리거 암(48)은, 타단이 트리거 지지체(44)에 회동가능하게 축으로 결합되고, 일단에는 트리거 하우징(45) 내주면에 형성된 걸림턱(45A)에 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림단(48)이 일단에 형성되고, 걸림단(48A)의 한쪽에는 캐쳐 하우징(50)이 피스톤(42) 쪽으로 슬라이딩할 때, 캐쳐 하우징(50)의 누름면(51)과 미끄럼 접촉되기 위한 접촉면(48B)이 경사지거나 만곡지게 형성된다. 또한, 축이 결합된 영역의 한쪽(각 트리거 암들이 마주보는 영역)에는 전술한 피스톤 지지체(42C)의 작동면(42E)에 접촉되어 작동면(42E)의 밀침에 의해 축을 중심으로 펼쳐지기 위한 펼침면(48C)이 형성된다. 이러한 트리거 암(48)은 다수개로 구성되는 것으로, 본 실시예에서는 3개로 구성되며, 각각 120°각도로 배치된다.
한편, 트리거 지지체(44)의 한쪽에는, 와이어(60)의 단부가 결합되는 와이어 결합부(44C)가 일체로 형성된다.
전술한 나사공(45B)에는, 슬라이딩 허용홈(54)이 형성된 캐쳐 하우징(50)의 일부가 삽입되면 캐쳐 하우징(50)의 이탈을 방지하면서 슬라이딩 허용홈(54)이 허용하는 범위내에서만 캐쳐 하우징(50)이 이동되도록 결합볼트(45D)가 체결된다. 즉, 결합볼트(45D)의 단부가 나사공(45B)에 체결된 후 슬라이딩 허용홈(54)에 위치하므로, 캐쳐 하우징(50)은 트리거 하우징(45)에 허용된 범위 내에서 슬라이딩 가능하게 결합되는 것이다.
캐쳐 하우징(50)은, 중공형으로 형성된 것으로, 해저면에 닿는 압력에 의해 입구를 개방하여 퇴적물 시료가 시료채취관(32)으로 유입되도록 하고, 압력이 제거되면 입구를 폐쇄하기 위한 캐쳐(52)가 내부에 결합된다. 이러한 캐쳐 하우징(50)은, 전술한 바와 같이 일단 외주면에 슬라이딩 허용홈(54)이 형성된다. 슬라이딩 허용홈(54)이 형성된 영역은 트리거 하우징(45) 내부로 끼움 결합된다.
캐쳐 하우징(50)은, 퇴적물층에 간섭없이 삽입되도록 중간부 외주면 쪽에서 단부쪽으로 경사진 첨부(56)가 형성된다. 즉, 타단부 외주면에 경사진 첨부(56)가 형성되어 전체적으로 날카롭게 형성된 것이다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 허용홈(54)이 형성된 형성된 영역의 단부에는 트리거 암(48)의 접촉면(48B)을 밀어 트리거 암(48)을 트리거시키기 위한 누름면(51)이 형성된다.
캐쳐(52)는, 캐쳐 하우징(50)의 입구로 해양퇴적물에 닿아 압력이 가해지면 각각 바깥쪽으로 벌어지면서 해양퇴적물 시료의 유입을 허용하고, 압력이 제거되면 자체 탄성에 의해 캐쳐 하우징(50)의 입구를 폐쇄하기 위한 것으로, 원통형으로 형성되어 캐쳐 하우징(50) 내부에 결합되는 지지부(52A)와, 지지부(52A)에 각 일단이 결합되고 타단들은 자체 탄성을 구비하여 캐쳐 하우징(50)의 내측을 향하여 연장되되, 각각의 타단들이 서로 겹쳐져 원뿔 형상을 이루는 탄성편(52B)들로 구성된다.
각 탄성편(52B)들은, 전술한 바와 같이 캐쳐 하우징(50)이 해양퇴적물에 삽입될 때, 퇴적물 시료에 닿아 압력이 가해지면 타단들이 벌어지면서 시료의 유입을 허용하고, 압력이 제거되면 원상태로 복귀하여 퇴적물 시료의 유입을 차단하는 기능을 한다.
와이어(60)는 조사선(선박)에 설치된 윈치에 연결된 것으로, 그 단부가 지지용 파이프(22)와 중량물 지지체(24)를 관통하여 트리거 지지체(44)의 단부에 마련된 와이어 결합부(44C)에 결합된다.
한편, 트리거 하우징(45)에는, 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 수직상태로 가라앉도록 보호 파이프(30)의 타단에 무게를 부여하기 위한 보조 중량물(70)이 구비된다. 이러한 보조 중량물(70)은, 중공형으로 형성되어 내부에 트리거 하우징(45)이 위치하도록 트리거 하우징(45)과 끼움 결합되고, 한쪽은 중량물 지지체(24)와 와이어(72)로 연결되며, 다른쪽 내주면 가장자리에는 캐쳐 하우징(45)의 외주면에 형성된 단턱(58)에 걸리기 위한 작동 경사면(74)이 형성된다. 이러한 보조 중량물(70)은, 작동 경사면(74)이 단턱(58)에 걸리게 되므로, 중력 피스톤 코어 채취기(10)로부터 이탈되지 않게 되나, 캐쳐 하우징(50)이 재거될 경우에는 분리가 가능하게 된다.
그리고, 보조 중량물(70)은, 트리거 하우징(45)과 결합되거나 결합이 해제되도록 하기 위한 안전 잠금장치를 구비한다. 즉, 중력 피스톤 코어 채취기(10)이 조사선이나 육지에 위치할 경우에, 캐쳐 하우징(50)이 트리거 하우징(45) 방향으로 임의 이동하여 트리거 암(48)이 트리거 되는 현상을 방지하기 위한 것으로, 이러한 안전 잠금장치는, 보조 중량물(70)에 내부와 관통되게 형성되는 잠금공(75)과, 잠금공(75)으로 끼워져 내부에서 트리거 하우징(45)의 외주면에 형성되는 걸림홈(49)에 걸리기 위한 잠금핀(77)으로 이루어진다. 따라서, 잠금핀(77)이 잠금공(75)을 통하여 걸림홈(49)에 삽입된 상태에서는 보조 중량물(70)이 트리거 하우징(45)에 결합됨과 동시에 캐쳐 하우징(50)의 단턱(58)에 작동 경사면(74)이 접촉되므로 캐쳐 하우징(50)의 슬라이딩이 방지되어 트리거 암(48)이 임의로 트리거 되지 않게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 중력 피스톤 코어 채취기(10)의 작용을 설명하기로 한다.
첨부된 도면 중에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
중력 피스톤 코어 채취기(10)를 사용하기 위해서는, 잠금핀(77)을 잠금공(75)에서 제거하여 보조 중량물(70)과 트리거 하우징(45)의 결합상태를 해제한다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 조사선의 윈치(도시되지 않음)에 연결된 와이어(60)를 이용하여 중력 피스톤 코어 채취기(10)를 해양으로 투하시킨다. 이러한 과정으로 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 수중으로 투하되어 가라앉는 상태에서는, 중력 피스톤 코어 채취기(10)는 캐쳐 하우징(50)이 해저면을 향하도록 수직 상태를 유지한다.
이는 지지용 파이프(22)에 마련된 방향 유지용 날개(28)들이 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 직하방으로 직선 이동하도록 방향을 제어하고, 트리거 하우징(45)에 보조 중량물(70)이 결합되어 있기 때문이다.
그리고, 캐쳐 하우징(50)이 해저면에 닿기 전까지 피스톤(42)은 트리거 지지체(44)에 결합된 상태이며, 각 트리거 암(48)들은 걸림턱(45A)에 걸려 있는 상태이고, 캐쳐(52)는 캐쳐 하우징(50)의 입구를 폐쇄한 상태이다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 하강을 계속하게 되면, 캐쳐 하우징(50)의 첨부(56)가 해양퇴적물에 닿은 후 중량부(20)의 무게에 의해 해양퇴적물로 삽입되기 시작한다. 이때, 보조 중량물(70)은 해저면에 닿은 상태를 유지한다.
캐쳐 하우징(50)이 해양퇴적물에 삽입되면, 해양퇴적물이 캐쳐(52) 내부로 유입되고, 퇴적물의 유입 압력에 의해 각 탄성편(52B)들이 벌어지면서 해양 퇴적물의 유입을 허용하게 된다. 이와 동시에, 캐쳐 하우징(50)이 해양퇴적물에 닿는 압력, 즉 해양퇴적물로 삽입되면 발생되는 압력에 의해 슬라이딩 허용홈(54)이 허용하는 범위내에서 트리거 하우징(45) 쪽으로 이동한다.
캐쳐 하우징(50)이 트리거 하우징(45) 쪽으로 이동하면서 누름면(51)으로 트리거 암(48)의 접촉면(48B)을 밀게 된다.
직선 운동하는 누름면(51)이 축 결합된 트리거 암(48)의 접촉면(48B)을 밀게 되므로, 트리거 암(48)들은 축을 중심으로 각각 피스톤 지지체(42C) 쪽으로 회전하면서 걸림턱(45A)에서 벗어나 트리거 된다.
트리거 장치(40)가 트리거 됨에 따라 피스톤(42)과 트리거 지지체(44)는 와이어(60)와 연결된 상태를 유지하고, 트리거 하우징(45)과 결합상태가 해제된다.
이러한 트리거 작동으로, 캐쳐 하우징(50)과 트리거 하우징(45), 보호 파이프(30), 중량부(20)는 중량부(20)의 무게에 의해 하강하여 해양퇴적물로 삽입되고, 이에 따라 피스톤(42)은 트리거 지지체(44)가 피스톤 스토퍼(24A)에 걸리게 된다.
이와 같이 중력 피스톤 코어 채취기(10)가 중력에 의해 해양퇴적물로 삽입되고, 피스톤(42)이 결합된 트리거 지지체(44)가 피스톤 스토퍼(24A)에 걸리게 되면, 중력 피스톤 코어 채취기(10)의 하강은 멈추게 된다.
전술한 과정으로 중력 피스톤 코어 채취기(10)의 하강이 멈추게 되면, 캐쳐(52)의 각 탄성편(52B)들에 작용하던 압력이 제거되므로, 캐쳐 하우징(50)은 폐쇄되어 해양퇴적물의 유입을 차단한다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 윈치를 이용하여 중력 피스톤 코어 채취기(10)를 인양한다.
조사선으로 인양된 중력 피스톤 코어 채취기(10)에서 채취된 해양퇴적물 시료를 얻기 위해서는, 트리거 하우징(45)을 보호 파이프(30)와 분리한 후, 보호 파이프(30) 내부에 설치된 시료채취관(32)을 분리하여 해양퇴적물 시료를 얻는다.
이와 같이, 트리거 장치(40)이 보호 파이프(30)와 결합된 트리거 하우징(45) 내부에 위치하므로, 트리거 암(48)의 오동작이 방지될 수 있고, 트리거 장치(40)가 중량부(20)의 무게, 즉 중력에 의해 트리거 작동하므로 트리거를 위한 별도의 장치가 불필요한 것이다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 중력 피스톤 코어 채취기 20 : 중량부
30 : 보호 파이프 32 : 시료채취관
40 : 트리거 장치 42 : 피스톤
44 : 트리거 지지체 45 : 트리거 하우징
48 : 트리거 암 50 : 캐쳐 하우징
52 : 캐쳐 60 : 와이어
70 : 보조 중량물

Claims (11)

  1. 지지용 파이프의 한쪽이 중심을 관통하여 결합되는 중량물 지지체와, 상기 중량물 지지체와 상기 지지용 파이프에 결합되는 중량물로 이루어진 중량부;
    상기 중량물 지지체에 일단이 결합되고, 선박의 윈치에 연결된 와이어가 상기 지지용 파이프와 중량물 지지체를 관통하여 일단부에 결합되는 피스톤을 구비한 시료채취관이 내부에 결합되는 보호 파이프;
    상기 보호 파이프의 타단부에 결합되는 트리거 하우징과, 상기 트리거 하우징에 걸리거나 걸림이 해제되도록 구성되어 상기 피스톤에 마련되는 트리거 암들을 포함하는 트리거 장치;
    해저면에 닿는 압력에 의해 입구를 개방하여 퇴적물 시료가 상기 시료채취관으로 유입되도록 하고, 압력이 제거되면 입구를 폐쇄하기 위한 캐쳐가 내부에 결합되며, 소정거리 범위 내에서 상기 트리거 하우징에 슬라이딩 가능하게 결합되어 단부가 해저면에 닿는 압력에 의해 상기 트리거 하우징 쪽으로 이동하면서 상기 트리거 암들을 걸림 해제시키기 위한 캐쳐 하우징을 포함하고,
    상기 캐쳐 하우징이 해저면에 닿으면 상기 트리거 장치가 트리거되어 상기 캐쳐 하우징이 해저면으로 삽입되어 시료를 채취하도록 된 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지용 파이프의 다른 쪽 외주면에는,
    수중투하시 상기 보호 파이프가 수직상태를 유지하여 상기 캐쳐 하우징이 직하방을 향하도록 방향을 유지하기 위한 방향 유지용 날개들이 상기 지지용 파이프의 길이방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중량물 지지체의 내부에는 피스톤 스토퍼가 결합되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시료채취관은,
    충진된 시료를 육안으로 확인할 수 있도록 투명재질로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 하우징은,
    내주면에 상기 트리거 암이 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림턱이 환형으로 형성되고, 상기 캐쳐 하우징이 결합되는 외주면에는 적어도 2개 이상의 나사공이 형성되며,
    상기 캐쳐 하우징은,
    한쪽 외주면에 형성되는 슬라이딩 허용홈을 구비하여 상기 트리거 하우징에 삽입되고, 한쪽 단부에는 내측으로 경사지게 형성되어 상기 트리거 암에 접촉되어 걸림해제시키기 위한 누름면이 형성되며,
    상기 트리거 하우징의 내부에 상기 슬라이딩 허용홈이 형성된 캐쳐 하우징의 한쪽이 삽입된 상태에서 결합볼트의 단부가 상기 슬라이딩 허용홈에 삽입되도록 상기 나사공에 체결되어 상기 캐쳐 하우징과 상기 트리거 하우징이 소정의 범위 내에서 슬라이딩 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 트리거 암은,
    상기 걸림턱에 걸리거나 걸림이 해제되기 위한 걸림단이 일단에 형성되고, 상기 걸림단의 한쪽에는 상기 캐쳐 하우징이 상기 피스톤 쪽으로 슬라이딩할 때, 상기 누름면과 미끄럼 접촉되기 위한 접촉면이 경사지거나 만곡지게 형성되며, 타단은 트리거 지지체에 축으로 회동 가능하게 결합되고,
    상기 트리거 지지체의 한쪽에는, 상기 와이어의 단부가 결합되는 와이어 결합부가 일체로 형성되며, 내부에는 안착부를 구비한 설치공이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피스톤은,
    상기 시료채취관의 내부로 유입된 시료의 유출을 방지하도록 상기 시료채취관의 내부에 이동 가능하게 설치되는 원판형의 차단판;
    일단이 상기 차단판에 결합되고, 중간부에는 탄력 지지부가 확장 형성되며, 타단은 상기 설치공을 관통하여 설치되는 피스톤 지지체; 및
    상기 탄력 지지부와 상기 안착부 사이에 설치되어 상기 피스톤 지지체에 복원 탄성을 부여하기 위한 압축 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐쳐는,
    원통형으로 형성되어 상기 캐쳐 하우징 내부에 결합되는 지지부; 및
    상기 지지부에 각 일단이 결합되고 타단들은 자체 탄성을 구비하여 상기 캐쳐 하우징의 내측을 향하여 연장되되, 각각의 타단들이 서로 겹쳐져 원뿔 형상을 이루어, 퇴적물 시료에 닿아 압력이 가해지면 상기 타단들이 벌어지면서 시료의 유입을 허용하고, 압력이 제거되면 원상태로 복귀하여 상기 퇴적물 시료의 유입을 차단하는 탄성편들로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캐쳐 하우징은,
    퇴적물층에 간섭없이 삽입되도록 중간부 외주면 쪽에서 단부쪽으로 경사진 첨부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트리거 하우징에는,
    보조 중량물이 구비되되, 상기 보조 중량물은,
    내부에 상기 트리거 하우징이 위치하도록 상기 트리거 하우징과 끼움 결합되고, 한쪽은 상기 중량물 지지체와 와이어로 연결되며, 다른쪽 내주면 가장자리에는 상기 캐쳐 하우징의 외주면에 형성된 단턱에 걸리기 위한 작동 경사면이 형성되어, 수중 투하시 상기 캐쳐 하우징이 해저면을 향하도록 상기 보호 파이프의 타단에 무게를 부여하는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 중량물은,
    상기 트리거 하우징과 결합되거나 결합이 해제되도록 하기 위한 안전 잠금장치를 구비하되, 상기 안전 잠금장치는,
    상기 보조 중량물에 내부와 관통되게 형성되는 잠금공; 및
    상기 잠금공으로 끼워져 내부에서 상기 트리거 하우징의 외주면에 형성되는 걸림홈에 걸리기 위한 잠금핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    중력 피스톤 코어 채취기.
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