KR101722170B1 - 앵커링 장치 - Google Patents

Abstract

앵커링 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 앵커링 장치는 자중에 의해 수중에서 낙하하는 제1 몸체부 및 제1 몸체부의 길이 방향을 따라 슬라이딩되어 해저 지반 내로 관입되도록, 제1 몸체부에 분리가능하게 결합되는 제2 몸체부를 포함한다.

Description

앵커링 장치{ANCHORING APPARATUS}

본 발명은 앵커링 장치에 관한 것이다.

원유 또는 천연가스 등의 해양 자원을 채취하기 위하여, 다양한 해양 구조물들이 해상에 건설된다. 이러한 해양 구조물은 해상에 부유하므로 해양 구조물의 이동을 제한하거나 위치를 고정할 필요가 있으며, 이에 따라 해양 구조물을 지지할 수 있는 기초를 해저 지반에 설치한다.

해양 구조물을 지지하는 기초는 설치 방식에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 해저 지반 내에 관입되어 설치되는 기초 파일 또는 앵커는 해저 지반 내로 관입되는 방식에 따라 항타 파일(driven pile), 석션 파일(suction pile), 드래그 앵커(drag anchor) 또는 낙하 앵커(drop anchor or torpedo anchor) 등으로 분류될 수 있다.

해양 구조물을 지지하기 위하여 해저 지반 내에 관입되는 기초 파일 또는 앵커는 수중에서 설치 작업이 이루어지므로, 파일 또는 앵커가 설치되는 수심 또는 해저 지반의 특성 등에 따라 시공 시간과 비용이 상당히 소요될 수 있다.

공개특허공보 10-2012-0064774호 (2012. 06. 20. 공개)

본 발명의 실시예들은, 해저 지반에 대한 관입력을 향상 가능한 앵커링 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자중에 의해 수중에서 낙하하는 제1 몸체부 및 제1 몸체부의 길이 방향을 따라 슬라이딩되어 해저 지반 내로 관입되도록, 제1 몸체부에 분리가능하게 결합되는 제2 몸체부를 포함하는 앵커링 장치가 제공된다.

여기서, 제1 몸체부 및 제2 몸체부는 결합면을 기준으로 서로 대칭되는 형상일 수 있다.

제1 몸체부 및 제2 몸체부는 각각 프리즘(prism) 형상의 단면을 포함할 수 있다.

제1 몸체부에 결합되는 제1 몸체부를 회수하는 회수 라인을 더 포함할 수 있다.

그리고, 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하여, 제2 몸체부의 관입 깊이를 조절하는 스토퍼 라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 몸체부로부터 슬라이딩되며 분리되는 제2 몸체부만이 해저 지반 내로 관입되므로, 해저 지반에 대한 관입력을 향상 가능한 앵커링 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치를 사용하는 상태의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치를 나타내는 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치가 해저 지반 내로 관입되는 방식을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치가 해저 지반에 관입된 상태를 나타내는 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 앵커링(anchoring) 장치의 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 앵커링 장치를 사용하는 상태의 일례를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)는 해상에 부유하는 해양구조물 또는 선박 등(50)의 이동을 제한하거나 위치를 고정하는 장치로써, 해저 지반(S) 내로 관입되어 지반 내 물질과의 마찰에 의하여 해저 지반(S) 내에서 지지되는 몸체부와 몸체부에 의한 고정력 또는 지지력을 해양구조물 또는 선박 등(50)에 전달하는 무어링 라인(M)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 앵커링 장치(100)는 해저면으로부터 일정 높이(H)에서 자유 낙하(free fall)하여 해저 지반(S) 내로 관입된다. 앵커링 장치(100)는 해저 지반(S)에 더욱 깊이 관입될수록 앵커링 장치(100)에 가해지는 연직 하중(vertical load) 또는 인발(引拔)력에 대한 저항력이 증대될 수 있다.

앵커링 장치(100)는 해저면으로부터 일정 높이(H) 이격된 위치에서 가지는 포텐셜(potential) 에너지에 의해서 해저 지반(S) 내로 관입될 수 있고, 앵커링 장치(100)가 가지는 포텐셜 에너지의 크기가 클수록 해저 지반(S) 내에 더욱 깊이 관입될 수 있다.

다만, 앵커링 장치(100)는 수중에서 낙하하는 동안 해수와의 마찰에 의하여 발생하는 저항력을 받고, 해저 지반(S)을 침투하여 지반 내에서 이동하는 동안 주변 지반과의 마찰에 의하여 발생하는 저항력을 받는다. 앵커링 장치(100)에 서로 다른 원인으로 발생하는 마찰력을 감소시키고 앵커링 장치(100)의 초기 포텐셜 에너지를 증대시킴으로써 앵커링 장치(100)의 관입 깊이를 증가시킬 수 있다.

앵커링 장치(100)가 가지는 포텐셜 에너지의 크기를 증대시키기 위하여, 앵커링 장치(100)의 낙하 높이를 증가시킬 수 있으나, 이는 앵커링 장치(100)가 관입되어야 하는 위치의 정확도 즉, 관입 지점의 정확도를 감소시킬 수 있다.

포텐셜 에너지를 증대시키기 위한 또 다른 방안 중 하나는 앵커링 장치(100)의 자중을 크게 설계하는 것이다. 예를 들어, 앵커링 장치(100)를 비중이 큰 재질로 형성하거나, 앵커링 장치(100)의 내부에 비중이 큰 물질을 채워 넣을 수 있으며, 또는 앵커링 장치(100)의 내부에 밸러스트(ballast)를 채워 넣을 수도 있다.

도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)가 해저 지반(S)에 관입되는 방식을 구체적으로 살펴보면, 우선, 해양구조물 또는 선박 등(50)에서 앵커링 장치(100)를 해저 지반(S)으로부터 일정 높이(H) 이격된 지점까지 하강시킨다. 즉, 앵커링 장치(100)를 낙하 지점에 위치시킨다.

해저 지반(S)으로부터 이격된 높이(H) 즉, 앵커링 장치(100)의 낙하 높이는 앵커링 장치(100)에 가해지는 연직 하중의 크기, 앵커링 장치(100)의 관입 깊이 또는 관입 지점의 정확도에 관한 허용 오차 범위 등에 따라 적절히 설계 변경될 수 있다.

해저 지반(S)으로부터 일정 높이(H)까지 하강된 앵커링 장치(100)에는 낙하 라인(D)과 무어링 라인(M)이 결합된다. 무어링 라인(M)은 해저 지반(S) 내로 관입된 앵커링 장치(100)와 해양구조물 또는 선박 등(50)을 연결하는 라인이므로, 설치 지역의 수심과 앵커링 장치(100)의 관입 깊이를 고려하여 충분히 길게 구성될 수 있으며, 낙하 라인(D)은 앵커링 장치(100)의 필요 낙하 높이를 고려하여 구성될 수 있다.

수중로봇(ROV)이 앵커링 장치(100)와 낙하 라인(D)의 연결부 잠금장치를 풀게함으로써 앵커링 장치(100)는 자중에 의한 자유 낙하를 통해 해저 지반(S)을 관통하여 해저 지반(S) 내로 관입된다. 해저 지반(S) 내로 관입된 앵커링 장치(100)에는 무어링 라인(M)이 결합되어 있고, 해양구조물 또는 선박 등(50)은 무어링 라인(M)을 통하여 위치가 고정되거나 이동이 제한될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치를 나타내는 사시도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치가 해저 지반 내로 관입되는 방식을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치가 해저 지반에 관입된 상태를 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커링 장치(100)는 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)를 포함한다.

제1 몸체부(110)는 자중에 의해 수중에서 낙하 가능한 부분으로, 후술할 제2 몸체부(120)와 함께 낙하할 수 있다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 앵커링 장치(100)를 해저 지반(S)으로부터 일정 높이(H)까지 하강시킨 후 낙하 라인(D)을 절단한다면, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)는 자중에 의하여 자유 낙하하게 된다.

이와 같은, 자유 낙하 과정에서는 자중이 클수록 상대적으로 해류 등에 의한 영향을 최소화할 수 있고 포텐셜 에너지를 증대시킬 수 있으므로, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)를 함께 낙하시킨다.

제2 몸체부(120)는 제1 몸체부(110)와 함께 낙하 가능하며 제1 몸체부(110)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 해저 지반(S) 내로 관입 가능하도록 제1 몸체부(110)에 결합되는 부분으로, 이와 같은 제2 몸체부(120)만이 해저 지반(S) 내로 관입된다.

상술한 바와 같이, 자유 낙하 과정에서는 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)를 함께 낙하시키는 것이 유리할 수 있으나, 해저 지반(S)에 대한 관입 시 마찰력과 관입 후 해저지반 내에서 하중에 대한 저항력을 발휘할 수 있는 앵커 형상 및 사용되는 물량 등을 고려할 때 제2 몸체부(120)만을 관입시키는 것이 상대적으로 향상된 관입력과 경제성을 증대시킬 수 있다.

따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 해저면에 도달할 때 까지는 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)가 함께 낙하하다가, 해저면에 도달한 순간 제1 몸체부(110)는 낙하가 중단되고 제2 몸체부(120)가 제1 몸체부(110)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 해저 지반(S) 내로 관입될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)는 제1 몸체부(110)로부터 슬라이딩되며 분리되는 제2 몸체부(120)만이 해저 지반(S) 내로 관입되므로, 해저 지반(S)에 대한 관입력을 향상 시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)에서 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)는 결합면을 기준으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)가 결합된 상태일 때는 각 면이 서로 대칭되어 단면 형상이 균일하도록 형성될 수 있다.

이로 인해, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)를 함께 낙하하는 동안에는 해류 등에 의한 저항을 앵커링 장치(100)의 각 부분에서 비교적 균일하게 받을 수 있으므로, 낙하의 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.

여기서, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)는 각각 프리즘(prism) 형상을 포함하는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 무어링 라인(M)은 도 4에 도시된 바와 같이 제2 몸체부(120)의 어느 일면 중앙부분에 연결되는 것이 바람직할 수 있다.

이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 몸체부(120)가 해저 지반(S) 내에 관입된 후 무어링 라인(M)에 하중이 작용되면 제2 몸체부(120) 자체가 힘의 평형상태를 유지하기 위해 회전을 하며, 주변 지반과의 마찰에 의하여 발생하는 저항력을 더욱 크게 받을 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)에서, 제1 몸체부(110)는 회수가 가능하도록 회수 라인(130)이 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 앵커링 장치(100) 중 제2 몸체부(120)만이 해저 지반(S) 내에 관입되고, 제1 몸체부(110)는 해저 지반(S) 위에 멈춰 있다면, 이러한 제1 몸체부(110)를 회수하여 또 다른 별도의 제2 몸체부에 결합시켜 재사용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)는 제1 몸체부(110)를 회수하여 재사용함으로써, 앵커링 장치(100)의 제작 및 사용에 소요되는 비용을 보다 절감할 수 있다.

본 실시예에 따른 앵커링 장치(100)에서, 제1 몸체부(110) 및 제2 몸체부(120)는 서로 간에 스토퍼 라인(140)이 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 몸체부(110)는 해저 지반(S) 위에 멈춰있고, 제2 몸체부(120)만이 해저 지반(S) 내로 관입되는 경우, 제2 몸체부(120)가 목표 관입 깊이를 넘어 필요 이상으로 지나치게 관입되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 해저 지반(S) 위에 멈춰있는 제1 몸체부(110)와 해저 지반(S) 내로 관입되는 제2 몸체부(120)를 스토퍼 라인(140)으로 서로 연결하여, 제1 몸체부(110)에 의해 제2 몸체부(120)의 관입 깊이를 제한할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 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.

50: 해양구조물 또는 선박 등 100: 앵커링 장치
110: 제1 몸체부 120: 제2 몸체부
130: 회수 라인 140: 스토퍼 라인

Claims (5)

1. 자중에 의해 수중에서 낙하하는 제1 몸체부; 및
   상기 제1 몸체부의 길이 방향을 따라 슬라이딩되어 해저 지반 내로 관입되도록, 상기 제1 몸체부에 분리가능하게 결합되는 제2 몸체부;를 포함하고,
   상기 제2 몸체부의 횡단면적은 상기 제1 몸체부와 상기 제2 몸체부가 결합된 상태의 전체 횡단면적에 비하여 상대적으로 작은, 앵커링 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몸체부 및 상기 제2 몸체부는 결합면을 기준으로 서로 대칭되는 형상인, 앵커링 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 몸체부 및 상기 제2 몸체부는 각각 프리즘(prism) 형상의 단면을 포함하는, 앵커링 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 몸체부에 결합되는 상기 제1 몸체부를 회수하는 회수 라인을 더 포함하는, 앵커링 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 몸체부와 상기 제2 몸체부를 연결하여, 상기 제2 몸체부의 관입 깊이를 조절하는 스토퍼 라인을 더 포함하는, 앵커링 장치.

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