KR101523735B1 - 계류용 파일 - Google Patents

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Abstract

계류용 파일이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 계류용 파일은 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 것으로서, 일측에 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및 패드아이의 상측에서 파일 몸체에 결합되고, 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함한다.

Description

계류용 파일{PILE FOR MOORING}
본 발명은 계류용 파일에 관한 것이다.
부유식 해양구조물은 주로 계류 시스템(mooring system)에 의해 계류된다. 통상적으로 계류 시스템은 해저에 박힌 파일 및 파일과 부유식 해양구조물을 상호 연결하는 계류 라인을 포함한다.
해양구조물을 적절히 계류하기 위해, 계류 라인의 끝단이 결합되도록 파일에 형성된 패드아이의 설정 깊이가 중요하다. 즉, 패드아이의 설정 깊이가 변경되면 계류 라인이 설정된 커패시티(capacity)를 발휘할 수 없다.
그런데, 파일이 박히는 해저 지반이 경질층(hard layer)와 연질층(soft layer)이 상하로 배치된 경우, 파일이 경질층을 지나 연질층에 박히는 과정에서 파일이 갑자기 큰 낙폭으로 하강하는 소위 오버-페네트레이션(over-penetration)이 발생할 수 있다.
파일을 박는 과정에서 오버-페네트레이션이 발생하면 패드아이가 설정 깊이 아래에 위치하게 되어 계류 라인이 설정된 커패시티를 발휘할 수 없게 되는 문제가 있다.
일본 등록실용신안공보 소60-085320호(1985.06.12.)
본 발명의 실시예는, 오버-페네트레이션을 방지하는 계류용 파일을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 파일로서, 일측에 상기 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및 상기 패드아이의 상측에서 상기 파일 몸체에 결합되고, 상기 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함할 수 있다.
상기 부가 구조물의 횡단면적은 상기 파일 몸체의 횡단면적보다 넓을 수 있다.
상기 부가 구조물은, 박스 형상을 가질 수 있다.
상기 부가 구조물은, 하측이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다.
상기 부가 구조물은, 최외곽 측벽; 및 상기 최외곽 측벽과 대향하고 상기 최외곽 측벽과 나란하게 배치된 적어도 하나 이상의 내측벽을 포함할 수 있다.
상기 부가 구조물의 측벽에 돌기부가 형성될 수 있다.
상기 부가 구조물의 측벽에 요철부가 형성될 수 있다.
상기 부가 구조물의 측벽은 물결 형상을 가질 수 있다.
상기 패드아이의 설정 깊이를 d라고 하고, 상기 부가 구조물과 상기 패드아이 사이의 거리를 x라고 할 때, 0< x ≤d일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 부가 구조물이 패드아이의 상측에서 파일 몸체에 결합됨으로써, 계류용 파일의 오버-페네트레이션이 방지되고, 패드아이가 설정 깊이에 정확하게 위치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 계류용 파일의 사용을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 계류용 파일의 부분 절개도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 계류용 파일의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일의 사용을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일의 부분 절개도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일의 사시도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 계류용 파일(100)은 해양구조물(1)의 계류 라인(3)을 해저에 고정시키기 위해 사용된다.
계류용 파일(100)은 파일 몸체(110)와 부가 구조물(130)을 포함한다.
파일 몸체(110)는 기둥 형상을 가지고, 해저 지반(5)에 박힌다. 파일 몸체(110)는 원 기둥형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 파일 몸체(110)는 내부가 빈 중공 형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
파일 몸체(110)의 일측에는 패드아이(padeye)(111)가 마련된다. 패드아이(111)는 해양구조물(1)과 연결된 계류 라인(3)이 결합되는 부분이다. 패드아이(111)에는 계류 라인(3)의 끝단에 마련된 체결부재(20), 예컨대 샤클 또는 후크가 관통 결합되는 관통홀(111a)이 형성된다.
파일 몸체(110)는 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 파일 몸체(110)의 측면과 해저 지반(5) 사이에 마찰력(도 2의 화살표)이 발생하고, 파일 몸체(110)의 하단과 해저 지반(5) 사이에 지지력(도 2의 화살표)이 발생한다. 파일 몸체(110)가 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 파일 몸체(110)의 측면 및 하단에 각각 발생하는 마찰력과 지지력은 해저 지반(5)에 대한 파일 몸체(110)의 전체 지지력이 된다.
파일 몸체(110)가 파이프와 같이 중공 형상을 가지면 파일 몸체(110)가 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 파일 몸체(110) 내부로 토양이 유입된다. 이때, 파일 몸체(110)의 내측면과 토양 사이 그리고 외측면과 토양 사이에서 마찰력이 발생한다.
계류용 파일(100)이 박히는 해저 지반(5)은 경질층(5a)과 연질층(5b)이 상하로 배치된 구조를 가진다. 이 경우, 파일 몸체(110)가 경질층(5a)을 지나 연질층(5b)에 박히는 과정에서 파일 몸체(110)가 갑자기 큰 낙폭으로 하강하는 소위 오버-페네트레이션(over-penetration)이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 파일 몸체(110)에 부가 구조물(130)이 결합된다. 파일 몸체(110)에 결합된 부가 구조물(130)은 파일 몸체(110)가 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 해저 지반(5)에 대한 지지력을 추가로 제공하여 오버-페네트레이션의 발생을 방지한다.
부가 구조물(130)은 패드아이(111)의 상측에 위치한다. 부가 구조물(130)은 파일 몸체(110)의 횡방향으로 넓적한 형상을 가진다. 부가 구조물(13)은 파일 몸체(110)의 횡방향으로 소정의 횡단면적을 가진다. 이 경우, 부가 구조물(130)이 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 부가 구조물(130)의 횡단면적에 대응하는 지지력을 확보할 수 있다.
부가 구조물(130)의 횡단면적은 파일 몸체(110)의 횡단면적 보다 클 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
부가 구조물(130)은 박스 형상을 가질 수 있다.
예컨대, 부가 구조물(130)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하측이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다. 이러한 부가 구조물(130)은 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 토양이 부가 구조물(130) 내부로 유입된다. 이때, 부가 구조물(130)의 측벽(131)의 내측면과 외측면이 모두 해저 지반(5)과 접촉하게 되어 부가 구조물(130)과 해저 지반(5) 사이에 마찰력이 발생하고, 부가 구조물(130)의 하단과 해저 지반(5) 사이에 지지력이 발생한다. 또한 부가 구조물(130)이 전체적으로 해저 지반(5)에 박히는 경우 부가 구조물(130)의 상부 플레이트와 토양 사이에 지지력이 발생한다.
대안적으로, 부가 구조물(130)은 도시되지 않았으나 사방이 막힌 박스 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 부가 구조물(130)은 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 부가 구조물(130)의 측면과 해저 지반(5) 사이에 마찰력이 발생하고, 부가 구조물(130)의 저면과 해저 지반(5) 사이에 지지력이 발생한다.
도 2를 참조하면, 부가 구조물(130)은 패드아이(111)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된다. 패드아이(111)의 설정 깊이를 d라고 하고, 부가 구조물(130)과 패드아이(111) 사이의 거리를 x라고 할 때, x는 0보다 크고 d보다 작거나 같다. 여기서 패드아이(111)의 설정 깊이, d는 해저면(S)에서 패드아이(111)의 관통홀(111a)의 중심까지 거리로서, 해양구조물(1)을 계류하기 위해 계류용 파일(100)을 해저에 박기 전에 설정된다. 그리고 부가 구조물(130)과 패드아이(111) 사이의 거리, x는 부가 구조물(130)의 하단과 패드아이(111)의 관통홀(111a)의 중심 사이의 거리를 말한다.
X가 0보다 크고 d보다 작은 범위에 있으면, 계류용 파일(100)을 박는 과정에서 패드아이(111)가 설정 깊이를 지나치기 전에 부가 구조물(130)과 해저 지반(5) 사이에 추가적인 지지력이 발생한다.
부가 구조물(130)의 추가적인 지지력은 패드아이(111)가 설정 깊이를 지나치기 전에 계류용 파일(100)의 오버-페네트레이션을 방지하고, 계류용 파일(100)은 오버-페네트레이션 없이 설정 깊이까지 박힌다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 계류용 파일(200)은 파일 몸체(210)와 부가 구조물(230)을 포함한다. 본 실시예에 따른 파일 몸체(210)는 앞선 실시예에 따른 파일 몸체(110)와 동일하여 그 설명을 생략한다. 그리고 본 실시예에 따른 부가 구조물(230)을 설명함에 있어서, 앞선 실시예에 따른 부가 구조물(130)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
부가 구조물(230)의 측벽(231)에는 돌기부(240)가 형성될 수 있다. 돌기부(240)와 해저 지반(5) 사이에 지지력이 발생한다. 부가 구조물(130)이 하측이 개방된 박스 형상을 가진 경우, 돌기부(240)는 측벽(231)의 내측면 및 외측면 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 또는 도시되지 않았으나 부가 구조물이 사방이 막힌 박스 형상을 가진 경우, 돌기부는 부가 구조물의 측벽의 외측면에 형성된다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 계류용 파일(300)은 파일 몸체(310)와 부가 구조물(330)을 포함한다. 본 실시예에 따른 파일 몸체(310)는 앞선 실시예에 따른 파일 몸체(110)와 동일하여 그 설명을 생략한다. 그리고 본 실시예에 따른 부가 구조물(330)을 설명함에 있어서, 앞선 실시예에 따른 부가 구조물(130)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
부가 구조물(330)의 측벽(331)에는 요철부(340)가 형성될 수 있다. 요철부(340)와 해저 지반(5) 사이에 지지력이 발생한다. 부가 구조물(330)이 하측이 개방된 박스 형상을 가진 경우, 요철부(340)는 측벽(331)의 내측면 및 외측면 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 또는 도시되지 않았으나 부가 구조물이 사방이 막힌 박스 형상을 가진 경우, 요철부는 부가 구조물의 측벽의 외측면에 형성된다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 계류용 파일(400)은 파일 몸체(410)와 부가 구조물(430)을 포함한다. 본 실시예에 따른 파일 몸체(410)는 앞선 실시예에 따른 파일 몸체(110)와 동일하여 그 설명을 생략한다. 그리고 본 실시예에 따른 부가 구조물(430)을 설명함에 있어서, 앞선 실시예에 따른 부가 구조물(130)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
부가 구조물(430)의 측벽(431)은 물결 형상을 가질 수 있다. 측벽(431)의 물결 형상은 측벽(431)과 해저 지반(5) 사이의 마찰력 및 지지력을 증가시킨다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 계류용 파일의 일부를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 계류용 파일(500)은 파일 몸체(510)와 부가 구조물(530)을 포함한다. 본 실시예에 따른 파일 몸체(510)는 앞선 실시예에 따른 파일 몸체(110)와 동일하여 그 설명을 생략한다. 그리고 본 실시예에 따른 부가 구조물(530)을 설명함에 있어서, 앞선 실시예에 따른 부가 구조물(130)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
부가 구조물(530)은 최외곽 측벽(531)과 최외곽 측벽(531)과 대향하고 최외곽 측벽(531)과 나란하게 배치된 내측벽(535)을 포함한다. 도 7에서는 내측벽(535)이 하나 제공되는 것으로 도시하였으나 둘 이상의 내측벽이 제공될 수 있음은 물론이다.
계류용 파일(500)이 해저 지반(5)에 박히는 과정에서 하측이 개방된 박스 형상을 가진 부가 구조물(330)의 내부로 토양이 유입된다. 이 경우, 내측벽(535)과 해저지반(5) 사이에 지지력이 발생한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 해양 구조물 3 : 계류 라인
5 : 해저 지반 5a : 경질층(hard layer)
5b : 연질층(soft layer) 20 : 체결 부재
100 : 계류용 파일 110 : 파일 몸체
111 : 패드아이(padeye) 111a : 관통홀
130 : 부가 구조물 131 : 측벽
133 : 상부 플레이트

Claims (9)

  1. 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 파일로서,
    일측에 상기 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및
    상기 패드아이의 상측에서 상기 파일 몸체에 결합되고, 상기 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함하고,
    상기 부가 구조물은, 하측이 개방된 박스 형상을 가지며,
    상기 부가 구조물은,
    최외곽 측벽; 및
    상기 최외곽 측벽과 대향하고 상기 최외곽 측벽과 나란하게 배치된 적어도 하나 이상의 내측벽을 포함하는, 계류용 파일.
  2. 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 파일로서,
    일측에 상기 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및
    상기 패드아이의 상측에서 상기 파일 몸체에 결합되고, 상기 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함하고,
    상기 부가 구조물은, 박스 형상을 가지며,
    상기 부가 구조물의 측벽에 돌기부가 형성되는, 계류용 파일.
  3. 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 파일로서,
    일측에 상기 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및
    상기 패드아이의 상측에서 상기 파일 몸체에 결합되고, 상기 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함하고,
    상기 부가 구조물은, 박스 형상을 가지며,
    상기 부가 구조물의 측벽에 요철부가 형성되는, 계류용 파일.
  4. 계류 라인을 해저에 고정시키기 위한 파일로서,
    일측에 상기 계류 라인과 결합되는 패드아이(padeye)가 결합되고, 해저 지반에 박히도록 기둥 형상을 가지는 파일 몸체; 및
    상기 패드아이의 상측에서 상기 파일 몸체에 결합되고, 상기 파일 몸체의 횡방향으로 횡단면적을 갖는 부가 구조물을 포함하고,
    상기 부가 구조물은, 박스 형상을 가지며,
    상기 부가 구조물의 측벽은 물결 형상을 가지는, 계류용 파일.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부가 구조물의 횡단면적은 상기 파일 몸체의 횡단면적보다 넓은, 계류용 파일.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패드아이의 설정 깊이를 d라고 하고, 상기 부가 구조물과 상기 패드아이 사이의 거리를 x라고 할 때, 0< x ≤d인, 계류용 파일.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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