KR101400017B1

KR101400017B1 - 압축공기를 이용한 준설토 이송이 가능한 갠트리 크레인이 구비된 준설선

Info

Publication number: KR101400017B1
Application number: KR1020130121382A
Authority: KR
Inventors: 신 류
Original assignee: 케이알준설 주식회사
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-06-09

Abstract

갠트리 크레인을 선박에 구비하고, 갠트리 크레인의 일측에 카운터 웨이트를 형성하여 그래브를 작동할 때 구동력을 절감할 수 있으며, 선박에 별도로 분해, 조립의 과정 없이 준설작업을 하여 갠트리 크레인의 하측에 위치한 반송기로 선체에 준설된 흙이나 모래, 바위 등을 반출할 수 있도록 한 것으로, 기존의 수상 준설장비를 분해, 조립하는 과정이 필요하지 않아 시간이 단축되며 작업현장이 변경될 경우 운반이 용이하고, 근해 또는 심해에서의 작업이 가능하며, 갠트리 크레인의 수평축을 따라 그래브가 이동하여 준설작업량이 기존 준설장비에 비해 현저하게 높아질 뿐만 아니라 카운터 웨이트에 의해 구동력이 절감되며, 준설에서 준설토 처리까지 준설선 1척으로 모든 공정을 완료할 수 있어 작업 공정이 단축되어 공사기간이 단축되어 경제적인 효과가 있는 것이다.

Description

압축공기를 이용한 준설토 이송이 가능한 갠트리 크레인이 구비된 준설선{the dredging vessel with gantry crane in which the spoil transfer using the compressed air}

본 발명은 갠트리 크레인을 이용한 준설선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨테이너를 옮기기 위해 레일을 따라 움직이는 들어올림 장치인 갠트리 크레인을 선박에 구비하여 준설작업을 할 수 있도록 하였으며, 갠트리 크레인에 평형추(COUNTER WEIGHT)를 장착하여 그래브의 수직이동시 에너지를 절감할 수 있도록 하였고, 그래브로 준설토를 선내의 호퍼(HOPPER)로 이동시키면 플랩(FLAP)형식의 반송기가 부채꼴 모양으로 움직이면서 호퍼에서 낙하하는 준설토를 준설선에 연결된 이송관으로 옮겨 주고, 준설선내의 콤프레서에 의한 압축공기로 준설토를 최종 처리하게 될 매립장(또는 투기장)으로 압송할 수 있도록 한 것으로서 준설, 준설토 1차 이송, 매립장(또는 투기장)으로의 준설토 최종 이송 등, 준설에서 준설토 처리까지 준설선 1척으로 모든 공정을 완료할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 준설선은 강, 운하, 항만 등에서 선박의 진.출입을 원활하게 하기 위하여 상기의 해역(또는 수역)에서 계획한 선박의 최대 흘수 이상으로 수심을 확보하기 위한 항로준설과 상기의 해역(또는 수역)에서 오염된 퇴적물을 제거하여 수질을 개선하기위해 준설하는 환경준설과 작업을 하며, 물밑의 흙, 모래, 광물 등을 채취하는 작업, 수중구조물 축조의 기초공사, 해저 폐기물을 끌어올려 제거하는 작업에 사용된다.

그리고, 상기와 같은 준설선은 준설할 수역의 깊이와 바닥의 토질의 종류, 준설된 물질의 운반거리 등에 따라 각각 적당한 설비와 장비를 갖추게 된다.

상기 준설선은 항해방식에 따라 기관을 가지고 자력으로 항해할 수 있는 자항식 준설선과 기관없이 예인선에 의해서만 이동되며, 국내 준설선의 대부분을 차지하는 비자항식 준설선으로 나눌 수 있으며, 기타 목적에 따라서 래더 준설선(ladder dredger) 저개식선창, 즉, 호퍼(hopper)를 구비한 준설선 등이 있다.

비자항식 준설선은 국내 바다와 강 준설의 대부분을 차지하며, 이 비자항식 준설선은 준설방식에 따라 크게 그래브 준설선(grab dredger)과 펌프 준설선 두 종류로 나눌 수 있다.

펌프 준설선 또는 흡입식 준설선이라 불리는 펌프 준설선은 흡입구 끝에 커터를 설치하여 커터의 회전으로 바닥의 토질을 흡입하는 것과 오거를 설치하여 넓은 면적의 흡입면으로 이용하는 방식 등이 있다. 이 펌프 준설선은 원심펌프로 물밑 바닥의 뻘, 모래, 자갈 등을 물과 함께 약 8~9:2~1(물:준설토)의 비율로 흡입하여 준설선의 토출구에 설치된 배사관이라는 파이프 라인을 통해 준설토를 중간 운반선인 토운선으로 이송하거나 준설선 인근의 준설토 투기장(또는 매립장)이 사용가능한 경우에는 배사관을 투기장으로 직접 연결, 펌프의 힘으로 압송하여 토운선의 중간 운송없이 곧장 준설선에서 투기장까지 곧장 압송하게 된다. 인근에 투기장이 없어 토운선에 임시 저장한 후 토운선을 투기장으로 운송할 경우, 토운선내 준설토 함량은 10~20% 정도로서 준설토의 함니율은 토운선과 예인선의 운송 효율을 떨어뜨리게 되므로 운송전 상층수를 정화하여 외부로 배수하거나, 준설토가 가라앉을 때까지 장시간 기다려 상층수를 배수하거나, 상층수를 배수하지 않은 채 낮은 함니율의 준설토를 저장한 토운선을 곧장 이동시키기도 한다.

그래브(GRAB) 준설은 그래브이라 불리는 버킷(BUCKET)을 360도 회전이 가능한 리볼빙 크레인 바지선(REVOLVING CRANE BARGE)에 매달아 놓고서 하강할 때는 그래브을 벌린 채 자유 낙하하여 해저면까지 떨어뜨린 후 뻘, 모래, 자갈등의 지표면에 닿으면 자중에 의해 침하하도록 한 후, 그래브을 오므리게 한 후 리볼빙 크레이 바지선의 호이스트(HOIST) 또는 윈치(WINCH)의 순수한 되감기 힘만으로 수면 밖으로 퍼올려 토운선으로 옮겨 싣는 방식이 사용되고 있으며, 상기와 같은 종래 준설선의 기본 형태는 다음 형태와 특징이 있는데, 먼저, 디퍼 준설선(dipper dredger)은 동력으로 작동되는 강력한 셔블을 이용하여 물밑 바닥을 퍼 올리는 것으로, 바닥의 토질이 바위가 아닌 경우에는 준설할 수 있도록 형성된 것이다.

그리고, 그래브 준설선(grab dredger)은 그래브 버킷을 줄에 매달아 그래브를 벌린 채 물밑 바닥에 떨어뜨려 흙, 모래, 자갈 등을 퍼서 들어올리는 것으로, 깊이에 제한을 받지 않도록 형성된 것이다.

또한, 래더 준설선(ladder dredger)은 상향식 에스컬레이터와 같이 사다리를 물밑까지 내리고 체인으로 연결된 많은 버킷들이 사다리 주위를 무한궤도로 돌게 하면, 빈 버킷이 사다리의 뒷면을 타고 내려와 바닥의 흙이나 모래 등을 긁어 담아서 사다리의 앞면을 타고 올라간 후 최정점을 지나 내려오는 순간 이들을 활강로에 쏟으면서 자연히 끌어올린 진흙, 모래, 자갈 등이 선창으로 미끄러져 들어가서 모이도록 작동되는 것이다.

아울러, 하이드로릭 준설선(hydraulic dredger)은 흡입식 준설선이라고도 한다. 원심력 펌프로 물밑 바닥의 진흙, 모래,자갈 등을 물과 함께 퍼올려 수면상에 설치한 파이프를 통해 폐기장소로 보내어 버린다. 또는, 펌프로 퍼올린 물, 흙, 모래,자갈 등의 혼합물 중에서 물은 배출시키고 흙, 모래, 자갈 등 고체물질만을 선창에 모아서 폐기장소에 폐기한다. 흡입식 준설선 중에는 흡입구 끝에 카터를 설치하여 카터의 회전으로 물밑 바닥의 토질을 흩뜨려 빨려 들어오기 쉽게 한 것과 넓은 면적의 흡입면으로 이용하도록 형성되어 있다.

상기와 같은 준설방법에 있어서, 토운선에 의한 중간이송을 할 경우, 상층수의 처리과정을 거치든지 낮은 함니율의 준설토를 운송한다면 상대적으로 예인선을 많이 운영할 수 밖에 없고, 이에 따라 토운선과 예인선의 운송기간이 늘어날 수 밖에 없기에, 어떠한 경우라도 토운선의 운송효율을 떨어질 수 밖에 없다. 또한, 토운선과 예인선의 운송효율을 높이기 위해 적절한 방법으로 상층수를 배출한 후 투기장으로 운송하더라도 토운선내의 준설토를 투기장에 최종 처리하기 위해서는 운송도중 가라앉은 준설토에 다시 물을 공급하면서 교반한 후 펌프를 이용하여 투기장에 압송하는 언로딩(UNLOADING)이라는 절차를 거쳐야 한다. 또한, 투기장에 언로딩된 상층수는 적절한 과정을 거쳐 외부로 빼내지 않는 한 자연 증발될 때까지 투기장에 남아 있게 되며, 이러한 환경조근은 깔따구, 모기 등과 같은 날벌레 유충의 번식을 유도하기 때문에 투기장 인근 주민의 민원제기 등, 심각한 문제를 안고 있는 실정이다. 이를 피하기 위해서는 백호와 트럭을 이용하여 육상운송을 할 수 밖에 없으나, 이러한 육상운송을 위해서는 준설토를 완벽하게 탈수하거나 건조시킬 수 밖에 없고, 토운선의 접안 시설이 없는 경우에는 선박 접안시설을 갖추어야 하는 등 번거로운 문제점을 안고 있다. 따라서 기존의 방식에 의존하던 준설선, 운송선 및 물의 교반에 의한 언로딩과정은 비효율적인 운송에 의한 비용상승과 공기증대 그리고 투기장소에서 준설토의 혼탁에 의한 환경오염 또는 민원제기의 우려를 내포하고 있어 근본적인 대책을 강구하여야만 하는 상태이다. 국내의 4대강 준설의 경우 이 흡입식 펌프 준설선으로 준설하였으며, 중간 이송 과정 없이 준설선에서 투기장까지 배사관을 연결하여 직접 투기하였으나 해상 준설의 경우 이렇게 중간 운송과정을 생략하는 것은 선박의 통항에 지장을 줄 수 있기에 적용하기 어려운 형편이라 할 수 있다.

또한, 토운선의 대부분은 함니율이 상당히 높은 약 70~80%의 준설토가 남게 되므로 상층수를 배출하지 않고서 운송할 경우 토운선과 예인선의 운송효율을 상당히 높일 수 있지만 준설현장에서 준설토에 의한 수질 오염은 피할 수 없으며, 준설토에 의한 수질 오염의 의한 민원제기의 우려가 비교적 덜한 국내 대형 선박의 입. 출항과 접. 이안을 위한 항로 준설, 수심 유지준설, 수심이 얕은 지역의 모래준설등의 현장에서 선호하는 준설방식이라 할 수 있으며, 선진국일수록 환경오염 및 민원등의 문제로 인하여 점차 그 빈도를 줄이고 있는 실정이며, 동일 기술분야의 선행기술로는 등록특허 10-0997373호가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 갠트리 크레인을 선박에 구비하고, 갠트리 크레인의 일측에 카운터 웨이트를 형성하여 그래브를 작동할 때 구동력을 절감할 수 있으며, 선박에 별도로 분해, 조립의 과정 없이 준설작업을 하여 갠트리 크레인의 하측에 위치한 반송기로 선체에 준설된 흙이나 모래, 바위 등을 반출할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 기존의 수상 준설장비를 분해, 조립하는 과정이 필요하지 않아 시간이 단축되며 작업현장이 변경될 경우 운반이 용이하고, 근해 또는 심해에서의 작업이 가능하며, 갠트리 크레인의 수평축을 따라 그래브가 이동하여 준설작업량이 기존 준설장비에 비해 현저하게 높아질 뿐만 아니라 카운터 웨이트에 의해 구동력이 절감되며, 준설에서 준설토 처리까지 준설선 1척으로 모든 공정을 완료할 수 있어 작업 공정이 단축되어 공사기간이 단축되어 경제적인 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 갠트리 크레인 준설선의 정면도
도 2는 본 발명에 의한 갠트리 크레인 준설선의 좌측면도
도 3은 본 발명에 의한 갠트리 크레인 준설선의 그래브가 준설을 위해 이동하는 과정에서 카운터 웨이트가 상, 하로 움직이는 과정을 나타낸 사용상태도.
도 4는 본 발명에 의한 갠트리 크레인 준설선의 구성중 반송기의 평면도
도 5는 본 발명에 의한 갠트리 크레인 준설선의 구성중 반송기의 측면도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

선박의 전단부에 준설장비가 설치된 준설선에 있어서,

선박(10)의 갑판 상측에 위치하는 수직축(110)과 수평축(120)을 구비하고 있으며, 수평축(120)에 형성된 이동장치(130)에 의해 전, 후 이동할 수 있으며, 원하는 곳에서 윈치(150)에 의해 상, 하 작동을 하는 그래브(140)가 구비되고, 수직축(110)에 카운터 웨이트(160)가 형성되어 있는 갠트리 크레인(100);

상기 수평축(120)의 하측으로 호퍼(210)가 구비되어 준설된 모래, 흙, 바위 등을 Y형 반송 파이프(220)로 배출하는 반송부(200)로 구성된 것이다.

작업자가 준설작업을 위해 별도로 구비된 컨트롤러에서 전원을 인가하고, 준설 작업을 하기 위해 이동장치(130)를 구동하여 그래브(140)를 수면의 상측으로 위치하게 한 후, 윈치(150)를 구동하여 그래브(140)를 하강시켜 수중 바닥에 닿게 하고, 그래브(140)를 닫아 토사를 집어올리면 윈치(150)를 구동하여 수면 위로 상승하게 하여 정해진 높이로 그래브(140)가 상승하면 이동장치(130)를 구동하여 반송부(200)의 호퍼(210) 상측에 그래브(140)가 위치하도록 한 후, 그래브(140)를 벌려 준설된 토사와 바위 등을 호퍼(210)로 투입하여 Y형 반송 파이프(220)를 통해 배출하는 것이다.

상기 과정에서 준설작업을 거쳐 토사를 모은 그래브(140)가 윈치(150)의 작동에 의해 수면 위로 올라오게 되면 카운터 웨이트(160)가 작동하여 전력소모량을 최소화하여 구동할 수 있는 것으로, 카운터 웨이트(160)가 작동하지 않으면 1750kw의 전력이 요구되었으나, 카운터 웨이트(160)에 의해 600kw의 전력을 소모하여 모터를 구동하여 그래브(140)을 상승시킬 수 있는 것이다.

상기 그래브(140)를 상승, 하강하기 위한 윈치(150)에는 클러치를 포함하고 있어 갠트리 크레인(100)이 작동하여 수면에 그래브(140)가 닿으면 클러치가 on되며, 준설작업을 마치고 수면 위로 상승하게 되면 클러치가 off 되도록 되어 있으나 필요에 의해 수중에서도 클러치를 on/off 할 수 있는 것이다.

상기 갠트리 크레인(100)에는 한 쌍의 그래브(140)가 구비되어 교차적으로 구동하여 준설작업을 진행할 수 있어 작업능률이 향상되는 것이다.

상기와 같이 컨테이너를 옮기기 위해 레일을 따라 움직이는 들어올림 장치인 갠트리 크레인(100)을 선박에 구비하여 준설작업을 할 수 있도록 하였으며, 갠트리 크레인(100)의 일측에 카운터 웨이트(160)를 장착하여 그래브(140)의 수직이동시 에너지를 절감할 수 있도록 하였고, 그래브(140)로 준설토를 선내의 호퍼(HOPPER)(210)로 이동시키면 플랩(FLAP)형식의 밀판(230)이 부채꼴 모양으로 움직이면서 호퍼(210)에서 낙하하는 준설토를 준설선에 연결된 Y형 반송 파이프(220)로 옮겨 주고, 준설선 내의 콤프레서에 의한 압축공기로 준설토를 최종 처리하게 될 매립장(또는 투기장)으로 압송할 수 있도록 한 것으로서 준설, 준설토 1차 이송, 매립장(또는 투기장)으로의 준설토 최종 이송 등 준설에서 준설토 처리까지 준설선 1척으로 모든 공정을 완료할 수 있도록 한 것이다.

상기 반송부(200)의 호퍼(210)로 준설된 토사가 유입되면 Y형 반송 파이프(220)로 토사가 배출되는데 이때, Y형 반송 파이프(220)와 호퍼(210) 사이에 구비된 밀판(230) 의해 좌, 우에 구비된 배송구(221),(222)로 번갈아가며 토사를 배출하여 막힘없이 원활히 토사를 배출할 수 있는 것으로, 유입된 토사를 Y형 반송 파이프(220) 측으로 밀어내기 위한 밀판(230)은 수평 방향으로 작동하는 것으로, 종래의 수직 방향으로 형성되어 자력으로 토사를 밀어내던 방법에 비해 구조가 간단하고 반력에 의해 밀판(230)이 토사를 배출하여 작업공간 확보가 용이하며, 배출 효율이 높은 것으로, Y형 반송 파이프(220)로 배출된 토사는 압축공기를 이용하여 이송할 수 있도록 하여 함니율이 높아지는 것이다.

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

10; 선박
100; 갠트리 크레인
110; 수직축
120; 수평축
130; 이동장치
140; 그래브
150; 윈치
160; 카운터 웨이트
200; 반송부
210; 호퍼
220; Y형 반송 파이프
221,222; 배송구
230; 밀판

Claims

준설 선박의 전단부에 준설장비가 설치되어 있으며,
선박(10)의 갑판 상측에 위치하는 수직축(110)과 수평축(120)을 구비하고 있으며, 수평축(120)에 형성된 이동장치(130)에 의해 전, 후 이동할 수 있으며, 원하는 곳에서 윈치(150)에 의해 상, 하 작동을 하는 그래브(140)가 구비되고, 수직축(110)에 카운터 웨이트(160)가 형성되어 있는 갠트리 크레인(100);
상기 그래브(140)로 준설토를 담아 선내의 호퍼(HOPPER)(210)로 이동시키면 플랩(FLAP)형식의 밀판(230)이 부채꼴 모양으로 지면과 수평 방향으로 움직이면서 호퍼(210)에서 낙하하는 준설토를 준설선에 연결된 배송구(221),(222)로 번갈아가며 토사를 배출하여 Y형 반송 파이프(220)로 옮겨 주고, 준설선 내의 콤프레서에 의한 압축공기로 준설토를 최종 처리하게 될 매립장(또는 투기장)으로 압송할 수 있는 준설장비에 있어서,
유입된 토사를 Y형 반송 파이프(220) 측으로 밀어내기 위한 밀판(230)은 수평 방향으로 작동하는 것으로, 종래의 수직 방향으로 형성되어 자력으로 토사를 밀어내던 방법에 비해 구조가 간단하고 반력에 의해 밀판(230)이 토사를 배출하여 작업공간 확보가 용이하며, 배출 효율이 높은 것으로, Y형 반송 파이프(220)로 배출된 토사는 압축공기를 이용하여 이송할 수 있도록 하여 함니율이 높아지는 것으로 준설과 준설된 토사의 반송을 준설선 한 척에서 모두 구현 가능한 것을 특징으로 하는 갠트리 크레인을 이용한 준설선.
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