KR101768608B1 - 보조 추진체를 구비한 해저 케이블 매설기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보조 추진체를 구비한 해저 케이블 매설기에 관한 것으로, 케이블의 매설 도중 쟁기나 스키드 등 일부가 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 진행이 어려운 경우 순간적으로 매설기의 방향을 전환하거나 들어 올려 직면한 문제를 해결할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 상기 포설선의 로프에 의해 견인되는 본체프레임과; 상기 본체프레임의 좌편과 우편에 각각 설치되어 해저면을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 스키드와; 상기 본체프레임의 선단부에 설치되어 해저면을 터파기하는 쟁기와; 상기 본체프레임의 후단부에 설치되어 상기 쟁기에 의해 터파기된 해저면을 굴착하는 디깅프레임을 포함하며, 매설기를 순간 변위시킬 수 있도록 추진 동작 및 회전 동작이 독립적으로 이루어지는 트러스트가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

보조 추진체를 구비한 해저 케이블 매설기{SUBMARINE CABLES BURING MACHINE WITH ASSISTANCE THRUSTING MEMBERS}

본 발명은 해상에 위치한 포설선에 의해 견인되면서 해저 케이블을 매설하는 매설기에 관한 것으로, 특히 케이블의 매설 도중 쟁기나 스키드 등 일부가 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 진행이 어려운 경우 순간적으로 매설기의 방향을 변환하거나 들어 올려 직면한 문제를 해결할 수 있도록 한 보조 추진체를 구비한 해저 케이블 매설기에 관한 것이다.

일반적으로, 해저 케이블 매설기는 육지와 도서지방에 통신 또는 전력선로를 구축하거나 바다를 경유한 장거리 송유관, 상수도관을 해저면에 매설하기 위해 사용되는 장치를 일컫는다.

이같은 해저 케이블 매설기는 자가발전기 및 기타 제어장치를 구비하고, 또 공기 압축기, 케이블 드럼 등이 적재되는 수중펌프, 유압실린더 등이 구비된 잠수정과; 상기 잠수정의 수중펌프와 연결된 수압분사노즐을 구비하여 쟁기에 의해 터파된 해저면을 굴착하는 굴삭기로 크게 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 해저 케이블 매설기는 잠수정에 구비된 쟁기로 1차 해저지반을 굴착하고, 수중펌프에 연결된 수압분사노즐을 통해 강한 분사력으로 굴착된 해저면을 터파하고, 그 자리에 해저 케이블을 매설하고 있다.

상기와 같은 구성의 해저 케이블 매설기는 주로 연질의 해저 지반에 적용가능하며, 연암이나 자갈 섞인 사질토, 경질 암반 등의 지반은 굴착이 불가능하여, 수중발파작업이나 잠수부를 이용하여 해저면을 굴착하고 있었다. 그러나, 상기와 같은 방법은 해저지반 굴착작업이 매우 번거롭고, 많은 위험성을 내포하고 있으며, 비용도 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 극복하고자 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 포설선(100)을 통해 견인되어 해저면을 이동하면서 매설기(200)에 쟁기(201)와 중량체(202)를 구비하고, 분사노즐이 구비된 수압관(205), 스크루에 의해 굴삭된 토양을 배출함과 동시에 배출된 토양으로 포설되는 케이블을 되메우기 위한 케이블 가이드관(206)을 갖는 디깅프레임(210)을 구비한 해저 케이블 매설기가 제안된 바 있다.

그러나, 이와 같이 포설선에 의해 견인되면서 이동하도록 구성된 해저 케이블 매설기는 자체 구동수단이 없는 관계로 케이블의 매설 도중 쟁기나 스키드 등 일부가 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리게 되면 더 이상 진행이 어려워지는 문제가 있었다.

한국공개특허공보 제2004-0067493호(2004.07.30)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 본 발명은 해상에 위치한 포설선에 의해 견인되면서 해저 케이블을 매설하는 매설기에 관한 것으로, 특히 케이블의 매설 도중 쟁기나 스키드 등 일부가 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 진행이 어려운 경우 순간적으로 매설기의 방향을 변환하거나 들어 올려 직면한 문제를 해결할 수 있도록 한 보조 추진체를 구비한 해저 케이블 매설기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 해저 케이블 매설기는, 해상에 위치한 포설선의 로프에 연결되어 견인되면서 해저면을 굴착하여 케이블을 매설할 수 있도록 한 해저 케이블 매설기로서, 상기 포설선의 로프에 의해 견인되는 본체프레임과; 상기 본체프레임의 좌편과 우편에 각각 설치되어 해저면을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 스키드와; 상기 본체프레임의 선단부에 설치되어 해저면을 터파기하는 쟁기와; 상기 본체프레임의 후단부에 설치되어 상기 쟁기에 의해 터파기된 해저면을 굴착하는 디깅프레임을 포함하며, 상기 스키드 상에 설치되어 추진력에 의해 매설기를 순간 변위시킬 수 있도록 한 트러스트가 더 구비되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 트러스트는 상기 한 쌍의 스키드의 선단부와 후단부에 각각 설치되어 사방에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 트러스트는 상기 스키드의 선단부와 후단부에 세워진 지지대의 외측면 상부에서 상하방향으로 회동 가능하게 설치되어 다양한 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 하며, 상기 트러스트는 추진력 발생 및 회동 동작이 서로 간에 독립적으로 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 지지대의 내측면 상부에 설치되고 상면에 분출공이 형성된 수납박스와; 상기 수납박스에 수납되어 있다가 상기 분출공을 통해 반출되어 팽창되면서 상기 매설기의 인양 및 변위를 위한 부력을 제공하는 부력풍선이 더 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 각 부력풍선의 동작은 서로 간에 독립적으로 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 부력풍선은 금속성 박막 소재로 이루어지며, 그 내부에는 아지드화 나트륨이 수용되어 있다가 상기 수납장치에 설치된 기폭장치에 의해 점화되어 분해되면서 질소가스를 생성하여 부력풍선이 팽창시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 디깅프레임의 전측면에는 해저면의 굴착을 위해 워터젯을 분사하는 분사노즐이 다단으로 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 해저 케이블 매설기는 추진력 발생 및 회전동작이 각각 독립적으로 이루어지는 복수의 트러스트를 구비한 구성에 의해 케이블의 매설 도중 쟁기나 스키드 등 일부가 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 진행이 어려운 경우 순간적으로 매설기의 방향을 전환하거나 들어 올려 직면한 문제를 간단히 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 팽창 동작이 독립적으로 이루어지는 복수의 부력풍선을 구비한 구성에 의해 매설기가 인양되어야 하는 비상시에 별도의 장비 없이도 매설기를 인양할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 해저 케이블 매설기를 설명하기 위한 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기의 구성을 설명하기 위한 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기의 측면도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 트러스트에 의한 다양한 변위를 설명하기 위한 참조도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 부력풍선을 구비한 보조 추진체의 구성을 설명하기 위한 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 부력풍선의 기능을 설명하기 위한 참조도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 해저 케이블 매설기에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기의 측면도이다. 그리고 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 트러스트에 의한 다양한 변위를 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기는 해상에 위치한 포설선의 로프(191)에 연결되어 견인되면서 해저면을 굴착함과 동시에 케이블(192)을 매설할 수 있도록 한 것으로, 포설선의 로프(191)에 의해 견인되는 본체프레임(150)을 중심으로 상기 본체프레임(150)의 후단부에 설치되어 상기 쟁기(140)에 의해 터파기된 해저면을 굴착하기 위해 워터젯을 분사하는 분사노즐(111)이 다단 설치된 디깅프레임(110)과, 상기 본체프레임(150)의 좌편과 우편에 각각 설치되어 해저면을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 스키드(120a,120b)와, 상기 본체프레임(150)의 선단부에 설치되어 해저면을 터파기하는 쟁기(140)를 기본적으로 포함하고 있다.

이에 더해 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기는 케이블(192)의 매설 도중 디깅프레임(110)이나 쟁기(140), 스키드(120a,120b) 등이 예기치 않게 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 더 이상의 작업 진행이 어려운 상황에서 해저 케이블 매설기를 순간적으로 변위시킴으로써 미세하게 방향을 변환하거나 들어 올려 문제를 해결할 수 있도록 구성된 보조 추진체(130)를 더 구비하는 것을 기술적 요지로 한다.

이하, 상기 보조 추진체(130)를 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저 상기 보조 추진체(130)는 좌편과 우편에 위치한 한 쌍의 스키드(120a,120b)의 선단부와 후단부에 각각 세워지는 4개의 지지대(131)와, 상기 지지대(131)의 외측면 상부에 설치되어 반력에 의해 추진력을 얻어 해저 케이블 매설기를 순간 변위시킬 수 있도록 한 트러스트(132)(thrust)들로 이루어진다. 여기서 상기 트러스트(132)는 프로펠러나 터보팬의 회전에 의해 앞쪽 기류를 뒤쪽으로 가속하는 방식이나 연료의 연소로 생기는 고에너지 가스를 노즐에서 분출하여 가속하는 방식이 일반적이며 이중 하나를 채택할 수 있다. 나아가 상기 트러스트(132)는 도 3의 확대부에서 볼 수 있는 것처럼 상기 지지대(131)의 외측면 상부에서 회동 가능하게 설치되어 다양한 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 하며, 이같은 트러스트(132)의 추진력 발생 및 회동 동작이 서로 간에 독립적으로 이루어지도록 제어된다.

이처럼 해저 케이블 매설기의 사방에 설치된 트러스트(132)가 서로 간에 독립적으로 동작하도록 제어되면 도 4a 내지 도4c에 도시된 것처럼 다양한 방향의 순간 변위가 가능해진다. 도 4a는 모든 트러스트(132)의 분사방향이 후측 하방으로 경사방향으로 이루어지도록 한 것으로 이 경우에는 해저 케이블 매설기가 순간적으로 위로 들리면서 미세하게 전방으로 변위된다. 또한, 도 4b는 모든 트러스트(132)의 분사방향이 전측 하방으로 경사방향으로 이루어지도록 한 것으로 이 경우에는 해저 케이블 매설기가 순간적으로 위로 들리면서 미세하게 후방으로 변위된다. 한편 도 4c는 좌편 스키드(120a)에 설치된 트러스트(132)의 경우 분사방향이 후측 하방의 경사방향으로 이루어지도록 하고, 우편 스키드(120b)에 설치된 트러스트(132)의 경우 분사방향이 전측 하방의 경사방향으로 이루어지도록 하여, 해저 케이블 매설기가 순간적으로 위로 들리면서 미세하게 우편으로 회전 변위되도록 한 것이다. 여기서 상기 트러스트(132)들은 해저 케이블 매설기를 지속적으로 이동시킬 정도의 추진력을 발생시키는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 해저 케이블 매설기의 이동은 해상에 위치한 포설선의 견인으로 이루어지며, 상기 트러스트(132)는 단지 해저 케이블 매설기를 순간적으로 미세하게 변위시키는 것을 목적으로 하기 때문에 스키드(120a,120b) 상에 작은 크기로 설치되는 것이 가능하다. 이처럼 트러스트(132)를 구비하는 구성만으로도 케이블의 매설 도중 디깅프레임(110)이나 쟁기(140), 스키드(120a,120b) 등이 예기치 않게 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 더 이상의 작업 진행이 어려운 비상 상황에서 해저 케이블 매설기를 순간적으로 변위시켜 미세하게 방향을 변환하거나 들어 올려 문제를 해결하는데 충분하다.

나아가 상기 보조 추진체(130)는 해저 케이블 매설기의 인양이 필요한 비상시에 해저 케이블 매설기 전체를 인양하는 주된 역할도 수행할 수 있다. 아래에서는 이를 위한 구성에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 부력풍선을 구비한 보조 추진체의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 해저 케이블 매설기에서 부력풍선의 기능을 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 것처럼, 상기 보조 추진체(130)에는 상기 지지대(131)의 내측면 상부에 설치되고 상면에 분출공(133a)이 형성된 수납박스(133)와, 상기 수납박스(133)에 수납되어 있다가 상기 분출공(133a)을 통해 반출되어 팽창하면서 상기 해저 케이블 매설기에 부력을 제공하는 부력풍선(134)이 더 구비된다.

여기서 상기 부력풍선(134)은 차량의 에어백과 같은 원리로 상기 수납박스(133) 내부에 수납되어 있다가 해저 케이블 매설기를 급히 인양해야 하는 비상시에 원격조정에 의한 기폭작용에 의해 분출공(133a)을 통해 반출되어 수납박스(133) 외부로 펼쳐진다. 이같은 부력풍선(134)의 내부에는 고압의 가스가 순간적으로 충진되어 팽창하게 되는데, 이를 위한 방법은 다양하게 적용될 수 있다. 예컨대, 자동차의 에어백과 유사하게 수납박스(133)에 수축된 상태로 수납되어 있는 부력풍선(134) 내부에 미리 구비된 아지드화 나트륨(NaN₃)이 점화되어 순간적인 화학반응(분해)을 일으키도록 구성될 수 있다. 아지드화 나트륨이 분해되는 반응은 대략 300℃ 정도에서 시작되므로 상기 수납박스(133)에 간단한 기폭장치만 추가적으로 설치되면 된다. 그러면 아지드화 나트륨(NaN₃)의 화학반응으로 인해 생성되는 질소가스가 부력풍선(134)의 내부를 채워 충진되고, 그 결과 수납박스(133) 내부에서 수축된 상태로 있던 부력풍선(134)이 팽창하면서 필요로 하는 부력을 가질 수 있도록 펼쳐진다. 한편, 상기 부력풍선(134)은 심해에서 높은 수압을 견디면서 부피를 유지할 수 있음을 조건으로 하여 내구성 있는 합성수지나 금속성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

나아가, 사방에 구비된 부력풍선(134) 4개는 각각 부풀어 오르는 동작이 서로 간에 독립적으로 이루어지도록 제어된다. 이처럼 부력풍선(134)의 팽창동작이 각각 독립적으로 제어되면 도 6에 도시된 것처럼 해저 케이블 매설기의 인양시 부력풍선(134) 4개를 동시에 팽창시켜 어느 한편으로 기울어지지 않도록 균형 잡힌 부력을 제공할 수 있는 것은 물론, 부력풍선(134) 4개 중 어느 하나만 팽창시키는 방법으로 해저 케이블 매설기의 일부만을 기운 형태로 들어 올릴 수도 있다. 특히 후자의 동작은 케이블의 매설 도중 디깅프레임(110)이나 쟁기(140), 스키드(120a,120b) 등이 예기치 않게 해저면에 박히거나 암반 등에 걸리면서 더 이상의 작업 진행이 어려운 비상 상황에서 트러스트(132)에 의해 해저 케이블 매설기를 순간적으로 변위시킬 때 트러스트(132)를 보조하는데 유용하게 활용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 디깅프레임 111 : 분사노즐
120a, 120b : 스키드 130 : 보조 추진체
131 : 지지대 132 : 트러스트
133 : 수납박스 133a : 분출공
134 : 부력풍선 140 : 쟁기
150 : 본체프레임 191 : 로프

Claims (7)

1. 해상에 위치한 포설선의 로프에 연결되어 견인되면서 해저면을 굴착하여 케이블을 매설할 수 있도록 한 해저 케이블 매설기에 있어서,
   상기 포설선의 로프에 의해 견인되는 본체프레임과; 상기 본체프레임의 좌편과 우편에 각각 설치되어 해저면을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 스키드와; 상기 본체프레임의 선단부에 설치되어 해저면을 터파기하는 쟁기와; 상기 본체프레임의 후단부에 설치되어 상기 쟁기에 의해 터파기된 해저면을 굴착하는 디깅프레임을 포함하며,
   상기 한 쌍의 스키드의 선단부와 후단부에 각각 설치되어 사방에 위치하는 추진력에 의해 매설기를 순간 변위시킬 수 있도록 한 트러스트가 더 구비되되, 상기 트러스트는 상기 스키드의 선단부와 후단부에 세워진 지지대의 외측면 상부에서 회동 가능하게 설치되어 다양한 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 하고, 추진력 발생 및 회동 동작이 서로 간에 독립적으로 이루어지게 제어되도록 하여, 케이블의 매설 도중 디깅프레임, 쟁기 또는 스키드가 해저면에 박히거나 암반에 걸리면서 더 이상의 케이블의 매설 작업의 진행이 어려운 상황에서 상기 트러스트를 작동시켜 해저 케이블 매설기를 순간적으로 변위시켜 케이블의 매설 작업을 다시 진행할 수 있도록 하며,
   상기 스키드의 선단부와 후단부에 각각 설치된 지지대 각각의 내측면 상부에 설치되고 상면에 분출공이 형성된 수납박스와, 상기 수납박스에 수납되어 있다가 상기 분출공을 통해 반출되어 팽창되면서 상기 매설기의 인양을 위한 부력을 제공하는 복수의 부력풍선이 더 구비되고, 상기 각 부력풍선의 팽창 동작은 서로 간에 독립적으로 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 부력풍선은 금속성 박막 소재로 이루어지며, 그 내부에는 아지드화 나트륨이 수용되어 있다가 상기 수납박스에 설치된 기폭장치에 의해 점화되어 분해되면서 질소가스를 생성하여 부력풍선을 팽창시키는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 디깅프레임의 전측면에는 해저면의 굴착을 위해 워터젯을 분사하는 분사노즐이 다단으로 설치된 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기.

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