KR101944897B1 - Apparatus for measuring interpenetration depth and pile with the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관입 깊이 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양구조물등에 적용되는 파일이 관입 설치된 깊이를 측정하는 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일에 관한 것이다. The present invention relates to a penetration depth measuring apparatus, and more particularly, to a penetration depth measuring apparatus for measuring the depth of a penetration depth of a file applied to an offshore structure or the like, and a file to which the penetration depth measuring apparatus is applied.
천해역에 설치되는 고정식 해상풍력발전기는 풍황이 우수한 해역에 설치되어야 하기 때문에 바람, 조류, 파도 등과 같은 해양환경 하중에 대해서 강건한 구조로 설계되어야 하며, 유지보수 작업 시에 작업원의 안전이 고려되어야 한다.Fixed offshore wind turbines installed in coastal areas should be designed in a robust structure against marine environmental loads such as wind, tide, and waves since wind turbines should be installed in excellent sea areas. do.
해상풍력발전기는 육상풍력발전기와 다른 부분인 해상풍력기초와 지지구조물에 대한 구조 설계가 중요하다.The offshore wind turbine is important in the design of offshore wind turbine bases and support structures, which are different parts of offshore wind turbines.
도 1은 종래기술에 따른 해상풍력발전기의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional offshore wind turbine generator.
도 1에 도시된 바와 같이, 해상풍력발전기는 상기 지지구조물은 타워(Tower), 트랜지션 피스(Transition Piece), 하부구조물(Substructure), 기초구조물(Foundation)을 포함한다. As shown in FIG. 1, an offshore wind turbine includes a tower, a transition piece, a substructure, and a foundation.
상기 트랜지션 피스는 타워와 하부구조물을 연결하는 구조물로서, 하부구조물의 종류에 따라 모노파일(Monopile), 재킷(Jacket), 트라이포드(Tripod), 돌핀(Dolphin) 등으로 분류될 수 있다. The transition piece connects the tower and the lower structure. The transition piece may be classified into a monopile, a jacket, a tripod, a dolphin, and the like depending on the type of the lower structure.
이러한 트랜지션 피스는 타워와 하부구조물을 연결함에 따라 설치, 유지보수, 검사 작업 등이 빈번하게 발생하고, 또한 불연속 연결구조이기 때문에 과도한 해양환경하중 작용 시에 구조손상이 발생할 수 있다.Such a transition piece frequently causes installation, maintenance, inspection work and the like due to the connection of the tower and the lower structure. Also, due to the discontinuous connection structure, the structural damage may occur when an excessive marine environment load is applied.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 해상풍력발전기를 포함하는 해양구조물과 그에 적용되는 강관말뚝의 시공방법 및 지지장치 기술의 일 예가 개시되어 있다. For example, the following Patent Documents 1 to 3 disclose an example of a marine structure including an offshore wind power generator, a method of constructing a steel pipe pile applied thereto, and a supporting device technique.
한편, 종래에는 해상풍력발전기를 시공하는 과정에서 하부구조물의 기둥을 항타 방식으로 설치함에 따라, 소음, 진동, 부유사 등의 문제점이 있었다.In the past, in the course of installing an offshore wind power generator, there have been problems such as noise, vibration, and pseudo-similarity by installing columns of a lower structure in a hovering manner.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 해저의 뻘 지형에 버켓을 설치한 후 버켓 내부의 물을 양수기로 빨아내 흙만 남기는 석션 버켓방식이 개발되었다. To solve these problems, recently, a bucket was installed on the ridge topography of the seabed, and a suction bucket type in which the water in the bucket was sucked by the water pump to leave only the soil was developed.
상기 석션 버켓 방식을 적용하는 경우, 버켓 내부에 남은 흙이 풍력탑의 지지대 기능을 함에 따라, 공사 비용 및 시간을 절감하고, 항타 방식으로 설치함에 따라, 소음, 진동, 부유사 등의 문제를 해소할 수 있다. In the case of applying the suction bucket system, the remaining soil inside the bucket functions as a support for the wind tower, thereby reducing construction cost and time, and eliminating problems such as noise, vibration, can do.
일반적으로 해상풍력발전기 시공시 하부구조물의 기둥은 해저면에서 약 10m 이상, 예컨대 12m 내지 15m의 깊이로 설치된다. Generally, when installing an offshore wind power generator, the columns of the substructure are installed at a depth of about 10 m or more, for example, 12 to 15 m from the sea floor.
그러나 종래기술에 따른 해상풍력발전기의 시공과정에서는 해저면에 설치되는 파일의 설치 깊이를 직접 측정할 수 있는 방법이 없었다. However, there has been no method for directly measuring the installation depth of the file installed on the sea floor in the construction process of the offshore wind turbine according to the prior art.
즉, 종래에는 해저면까지의 수심을 측정하고, 파일의 전체 길이에서 해저면과 파일 상단 사이의 거리를 계산해서 파일이 설치된 깊이를 산출함에 따라, 파일의 관입 깊이를 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있었다. In other words, conventionally, there has been a problem in that the depth of the file can not be measured accurately by measuring the depth to the sea floor and calculating the depth at which the file is installed by calculating the distance between the sea bottom and the file top in the entire length of the file .
따라서 해상풍력발전기를 포함하는 해양구조물이나 육상의 건축물 시공시, 파일이 관입 설치된 깊이를 정확하게 측정할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop a technology that can accurately measure the depth at which a file is installed when an offshore structure including an offshore wind turbine or a land construction is constructed.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해양구조물 등에 적용되는 파일이 관입 설치되는 깊이를 측정할 수 있는 관입 설치 깊이 측정장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a penetration depth measurement apparatus capable of measuring a depth through which a file applied to an offshore structure or the like is installed.
본 발명의 다른 목적은 광섬유와 광섬유격자센서를 이용해서 파일이 관입 설치되는 깊이를 정확하게 측정할 수 있는 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a penetration depth measuring apparatus and a file to which the depth of penetration depth measurement can be accurately measured by using an optical fiber and an optical fiber grating sensor.
본 발명의 또 다른 목적은 파일의 관입 깊이와 함께, 파일에 가해지는 변형률을 측정하고, 측정된 결과를 이용해서 파일의 수명을 예측할 수 있는 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a penetration depth measuring apparatus and a file to which the penetration depth measuring apparatus and the file are applied, by which the strain applied to the file can be measured and the life of the file can be predicted using the measured result.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 관입 깊이 측정장치는 해저면이나 지면에 관입 설치되는 파일의 관입 설치 깊이를 측정하도록, 파일의 외면 또는 내면에 미리 설정된 간격으로 설치되는 다수의 측정모듈을 포함하고, 상기 측정모듈은 파일의 길이 방향을 따라 설치되는 광섬유 및 파일의 외면 또는 내면에 부착되고 상기 광섬유에 미리 설정된 간격으로 설치되어 상기 광섬유를 파일에 고정하는 고정 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a penetration depth measuring apparatus according to the present invention is a device for measuring penetration depth of a pile installed on a sea floor or a ground, Wherein the measurement module includes an optical fiber installed along the longitudinal direction of the file and a fixing plate attached to an outer surface or an inner surface of the file and installed at a predetermined interval in the optical fiber to fix the optical fiber to the file .
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 관입 깊이 측정장치가 적용된 파일은 다수의 측정모듈이 외면 또는 내면에 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 설치되고, 상기 해저면이나 지면에 관입 설치되는 깊이의 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a file to which the penetration depth measuring apparatus according to the present invention is applied includes a plurality of measurement modules installed on the outer surface or the inner surface at predetermined intervals along the longitudinal direction, It is possible to measure the penetration depth.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일에 의하면, 파일에 길이 방향을 따라 일정 간격으로 다수의 측정모듈을 설치하고, 해저면이나 지면과의 접촉에 의해 측정모듈이 순차적으로 손상 또는 파손되면서 광섬유에서 출력되는 광량의 변화를 측정해서 파일의 관입 깊이를 측정할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the intrusion depth measuring apparatus and the file to which the present invention is applied, a plurality of measurement modules are installed at regular intervals along the longitudinal direction of the file, and the measurement modules are sequentially It is possible to measure the intrusion depth of the file by measuring the change in the amount of light output from the optical fiber.
또는, 본 발명에 의하면, 광섬유에 일정 간격으로 설치된 다수의 광섬유격자센서에서 출력되는 파장 변화를 이용해서 파일의 관입 깊이를 측정할 수도 있다는 효과가 얻어진다. According to the present invention, it is possible to measure the intrusion depth of a file by using a wavelength change output from a plurality of optical fiber grating sensors provided at predetermined intervals in the optical fiber.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 파일의 관입 설치 깊이를 정확하게 측정할 수 있고, 측정 결과의 정밀도를 향상시켜 작업성을 증대하고, 작업시간을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.Thus, according to the present invention, it is possible to accurately measure the penetration depth of the file, improve the precision of the measurement result, increase the workability, and reduce the working time.
그리고 본 발명에 의하면, 파일에 변형률 센서를 추가 설치함에 따라, 항타 방식으로 파일 설치시, 파일에 가해지는 충격에 의한 파일의 변형률을 측정해서 실시간으로 모니터링할 수 있다는 효과가 얻어진다. According to the present invention, by additionally providing a strain sensor to a file, it is possible to measure the strain of the file due to the impact applied to the file and monitor it in real time when installing the file by the hovering method.
또한, 본 발명에 의하면, 석션 방식이나 항타 방식 등을 적용해서 파일을 설치한 후, 태풍이나 해일 등으로 인해 파일의 변형률을 측정해서 실시간으로 모니터링하고, 측정된 변형률을 이용해서 파일의 수명을 예측할 수도 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, after a file is installed by applying a suction method or a hunting method, the strain of a file is measured by a typhoon or a tsunami and is monitored in real time, and the life of the file is predicted by using the measured strain An effect of being able to be obtained is obtained.
도 1은 종래기술에 따른 해상풍력발전기의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치가 설치된 파일의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 관입 깊이 측정장치의 확대도,
도 4는 도 3에 도시된 고정 플레이트의 후면을 보인 사시도,
도 5는 이탈 플레이트의 확대도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치의 확대도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치의 확대도. 1 is a configuration diagram of a conventional offshore wind turbine generator,
2 is a block diagram of a file having a penetration depth measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is an enlarged view of the penetration depth measuring apparatus shown in FIG. 2,
4 is a perspective view showing the rear surface of the fixing plate shown in Fig. 3,
5 is an enlarged view of the release plate,
6 is an enlarged view of a penetration depth measuring apparatus according to another embodiment of the present invention,
7 is an enlarged view of a penetration depth measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a penetration depth measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시 예에서는 해상풍력발전기의 하부구조물에 적용되는 파일을 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 해상풍력발전기뿐만 아니나, 시추선과 같이 하부구조물이 해저면에 고정식으로 설치되는 다양한 형태 및 용도의 해양구조물에 적용되는 파일의 관입 깊이를 측정하도록 적용할 수 있음에 유의하여야 한다. The present invention is not necessarily limited thereto. The present invention can be applied to a variety of applications such as an offshore wind turbine generator or a variety of systems in which a lower structure such as a drill rig is fixedly installed on the sea floor It should be noted that it is applicable to measure the depth of penetration of a file applied to an offshore structure in form and use.
또한, 본 발명은 해양구조물뿐만 아니라, 육상에 건축되는 건축물의 파일의 관입 설치 깊이 측정시에도 적용할 수 있음에 유의하여야 한다. It should be noted that the present invention can be applied not only to offshore structures but also to the depth of penetration installation of piles of buildings built on the land.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치가 설치된 파일의 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 관입 깊이 측정장치의 확대도이다. FIG. 2 is a block diagram of a file having a penetration depth measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of the penetration depth measuring apparatus shown in FIG.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left', 'right', 'forward', 'rearward', 'upward' and 'downward' are defined as indicating respective directions based on the states shown in the respective drawings do.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 해저면이나 지면(이하 '해저면'이라 약칭함)에 관입 설치되는 파일(11)의 외면에 파일(11)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 설치되는 다수의 측정모듈(20)을 포함한다. 2, a penetration
파일(11)은 대략 원통 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단면이 사각 형상이나 육각 형상 등 다양한 형상의 다각 기둥 또는 다각 통체로 마련된 파일에 적용될 수 있다. The
각 측정모듈(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 파일(11)의 길이 방향을 따라 설치되는 광섬유(30) 및 파일(11)의 외면에 부착되고 광섬유에 미리 설정된 간격으로 설치되어 광섬유를 고정하는 고정 플레이트(40)를 포함한다. 2 and 3, each
그리고 측정모듈(20)은 해저면에 관입 설치되는 과정에서 해저면과 접촉 또는 충돌하여 파손되거나 손상되어 측정모듈(20)을 파일(11)로부터 이탈시키는 이탈 플레이트(50)를 더 포함할 수 있다. The
여기서, 각 측정모듈(20) 사이의 간격은 파일(11)의 길이나 파일을 관입 설치하고자 하는 깊이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Here, the interval between the
예를 들어, 각 측정모듈(20) 사이의 간격은 약 10㎝나 20㎝, 또는 1m 간격으로 설정될 수 있다. For example, the spacing between each
물론, 본 발명은 각 측정모듈의 사이의 간격을 좁게 설정함으로써, 관입 깊이 측정 결과의 정밀도를 향상시킬 수 있다. Of course, the present invention can improve the accuracy of the penetration depth measurement result by narrowing the interval between the measurement modules.
광섬유(30)는 중심부에 굴절률이 높은 유리를 적용한 코어가 마련되고, 상기 코어의 바깥 부분에 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 클래딩을 마련한 광학적 섬유이다. The
이러한 광섬유(30)는 에너지 손실이 매우 적어 송수신하는 데이터의 손실률이 낮고, 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.Such an
반면, 광섬유(30)는 외부의 진동이나 충격에 의해 변형되는 경우, 입력되는 광 펄스 대비 출력되는 광 펄스의 손실이 발생함에 따라, 광량이 감소하는 특징이 있다. On the other hand, when the
따라서 본 발명은 파일의 외면에 광섬유를 설치하고, 광섬유의 일단에 광섬유 시험기(optical time domain reflectometer, OTDR)를 설치해서 광섬유에 광 펄스를 입사시키고, 광섬유의 길이 방향의 각 점에서 반사되어 되돌아오는 광량의 거리분포를 해석해서 해저면과의 접촉에 의해 손상된 광섬유의 파손점까지의 거리를 측정하여 파일의 관입 깊이를 측정할 수 있다. Accordingly, the present invention provides an optical fiber in which an optical fiber is provided on an outer surface of a file, an optical time domain reflectometer (OTDR) is installed on one end of the optical fiber, and a light pulse is incident on the optical fiber, By analyzing the distance distribution of light quantity, it is possible to measure the penetration depth of the file by measuring the distance to the breakage point of the damaged optical fiber by contact with the sea floor.
한편, 본 발명은 각 고정 플레이트(40) 사이에 배치되는 광섬유(30)를 롤 형태로 복수 회 말아서 설치해서 광섬유(30)의 전체 길이를 증가시킴으로써, 광섬유(30)를 이용한 관입 깊이 측정값이 정밀도를 더욱 향상시킬 수도 있다. In the meantime, according to the present invention, the
다음, 도 3 내지 도 5를 참조하여 측정모듈의 구조를 상세하게 설명한다.Next, the structure of the measurement module will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.
도 4는 도 3에 도시된 고정 플레이트의 후면을 보인 사시도이고, 도 5는 이탈 플레이트의 확대도이다. Fig. 4 is a perspective view showing the rear surface of the fixing plate shown in Fig. 3, and Fig. 5 is an enlarged view of the release plate.
고정 플레이트(40)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 길이가 좌우 폭에 비해 길게 마련되어 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. As shown in FIGS. 3 and 4, the
고정 플레이트(40)의 후면에는 광섬유(30)가 설치되는 설치공간(41)이 광섬유의 폭보다 큰 폭으로 형성되고, 설치공간(41)의 상단과 하단에는 각각 광섬유(30)의 상단과 하단을 삽입해서 고정하는 고정홈(42)이 형성될 수 있다. An installation space 41 in which the
각 고정홈(42)에는 광섬유(30)가 상단과 하단이 삽입된 상태에서 미리 설정된 장력을 유지하도록 고정하는 고정부재(43)가 결합될 수 있다. A
그리고 고정 플레이트(40)의 후면은 아래에서 설명할 이탈 플레이트(50)의 수직부(51)와 접촉 가능하도록 단차지게 형성될 수 있다.The rear surface of the
즉, 고정 플레이트(40)의 후면 상부는 하부에 비해 두꺼운 두께로 형성되고, 고정 플레이트(40)의 후면 중앙부에는 단턱(44)이 형성될 수 있다. That is, the upper surface of the rear surface of the
따라서 고정 플레이트(40)는 단턱(44)이 이탈 플레이트(50)의 수직부(51) 상단에 걸림에 따라, 평상시에는 이탈 플레이트(50)에 의해 안정적으로 지지되고, 해저면과 접촉시에는 이탈 플레이트(50)로부터 상방으로 이동하도록 힘을 전달받아 손상이나 파손될 수 있다. The
한편, 본 실시 예에서는 파일(11)의 길이 방향을 따라 광섬유(30)를 배치하고, 광섬유(30)에 일정 간격으로 고정 플레이트(40)와 이탈 플레이트(50)을 포함하는 다수의 측정모듈(20)을 구성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present embodiment, the
즉, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 광섬유(30)에 일정 간격으로 광섬유격자센서(31)를 설치하고, 각 고정 플레이트(40) 내부의 설치공간(41)에 각 광섬유격자센서(31)가 배치하도록 변경될 수 있다. That is, as shown in FIG. 4, the optical
이에 따라, 본 발명은 해저면과의 접촉시 접촉점에 설치된 이탈 플레이트 및 고정 플레이트의 손상이나 파손에 의해 광섬유격자센서에서 출력되는 파장의 변화를 이용해서 파일의 관입 깊이를 측정할 수도 있다. Accordingly, the present invention can measure the intrusion depth of a file by using a change in the wavelength output from the optical fiber grating sensor due to damage or breakage of the release plate and the fixing plate provided at the contact point in contact with the sea floor.
이러한 고정 플레이트(40)는 해저면과의 접촉시 용이하게 손상 또는 파손될 수 있도록, 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 재료로 제조될 수 있다. The fixing
이탈 플레이트(50)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 'L' 형상을 이루도록, 파일(11)의 외면에 설치되는 수직부(51)와 수직부(51)의 하단에서 전방을 향해 절곡 형성되는 수평부(52)를 포함할 수 있다. 3 and 5, the
이와 같이, 본 발명은 수직부와 수평부를 이용해서 이탈 플레이트를 구성함에 따라, 해저면과 이탈 플레이트의 접촉시 파일로부터 이탈 플레이트를 용이하게 이탈시킴으로써, 파일의 관입 깊이를 정확하게 측정할 수 있다. As described above, according to the present invention, by constituting the release plate using the vertical portion and the horizontal portion, it is possible to accurately measure the depth of penetration of the file by easily separating the release plate from the file when the bottom surface and the release plate are in contact with each other.
한편, 수평부(52)의 후단부에는 파일(11)의 외면에 설치된 고정 플레이트(40)의 하단 일부분이 결합되는 결합공(53)이 형성될 수 있다.A
그리고 수직부(51)에는 파일(11)의 외면에 광섬유(30)와 고정 플레이트(40)가 설치된 상태에서 이탈 플레이트(50)를 설치할 수 있도록, 광섬유(30)의 직경과 동일하거나 광섬유(30)의 직경에 비해 큰 폭으로 설치홈(54)이 결합공(53)의 후단과 연통되게 형성될 수 있다. The
이탈 플레이트(50)는 외부의 진동이나 충격이 가해지도록 형상을 유지할 수 있도록, 미리 설정된 강도 이상의 강성을 갖는 금속 재질의 재료로 제조될 수 있다. The
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치의 확대도이다. 6 is an enlarged view of a penetration depth measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치(10)에 적용되는 측정모듈(20)은 도 6에 도시된 바와 같이, 위에서 도 3을 참조하여 설명한 측정모듈(20)의 구성과 유사하고, 다만 이탈 플레이트(50) 상에 부력체(55)를 구비하도록 변경될 수 있다. The
여기서, 부력체(55)의 형상과 크기는 이탈 플레이트(50)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Here, the shape and size of the
이와 같이, 본 발명은 이탈 플레이트에 스티로폼과 같이 물보다 비중이 작은 부력체를 설치함에 따라, 해저면과 접촉되어 파일로부터 이탈된 측정모듈에 부력을 제공해서 신속하게 부양시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the buoyant body having a specific gravity smaller than that of water such as styrofoam is provided on the release plate, so that buoyancy can be provided to the measurement module detached from the pile by contacting with the sea floor to float quickly.
이에 따라, 본 발명은 해저면과 파일에 부착된 상태의 측정모듈 사이에 이탈된 측정모듈이 끼이는 것을 방지하여, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. Accordingly, the present invention can prevent the measurement module, which is separated between the underside surface and the measurement module attached to the file, from being caught, thereby improving the measurement accuracy.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치의 확대도이다. 7 is an enlarged view of a penetration depth measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치(10)는 도 7에 도시된 바와 같이, 위에서 도 2를 참조하여 설명한 관입 깊이 측정장치(10)의 구성과 유사하고, 다만 복수의 측정모듈(20) 중에서 최하단에 설치되는 측정모듈(20)보다 하부에 설치되는 기준 플레이트(60)를 더 포함하도록 변경될 수 있다. The penetration
기준 플레이트(60)는 해저면과 나란하게 배치되도록 파일(11)의 외면에 직각으로 설치될 수 있다. The
이를 위해, 기준 플레이트(60)의 양단에는 파일(11)의 외면에 접촉되는 한 쌍의 플랜지(61)가 형성되고, 한 쌍의 플랜지(61)는 자석과 같은 부착부재(62)를 이용해서 파일(11)의 외면에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. To this end, a pair of
이와 같이, 본 발명은 관입 깊이 측정장치의 최하단에 측정모듈 또는 이탈 플레이트보다 큰 단면적의 기준 플레이트를 설치해서 해저면과의 접촉시 신속하게 기준 플레이트와 최하단 측정모듈을 이탈시킬 수 있다. As described above, in the present invention, the reference plate having a cross-sectional area larger than that of the measurement module or the separation plate can be provided at the lowermost end of the penetration depth measurement apparatus and can be quickly released from the reference plate and the lowermost measurement module upon contact with the sea floor.
이에 따라, 본 발명은 해저면과의 최초 접촉시점을 용이하게 확인할 수 있고, 측정모듈이 해저면과 접촉시 변형되면서 이탈하지 않는 경우 발생하는 측정 오류를 미연에 예방할 수 있다.Accordingly, the present invention can easily confirm the point of time of first contact with the sea floor, and prevent a measurement error that occurs when the measurement module is not detached while being deformed upon contact with the sea floor.
다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관입 깊이 측정장치의 설치방법 및 작동방법을 상세하게 설명한다. Next, a method and an operation method of a penetration depth measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 작업자는 길게 연장 형성된 광섬유(30)에 미리 설정된 간격으로 고정 플레이트(40)를 배치한다. First, the operator places the fixing
이때, 광섬유(30)에는 다수의 광섬유격자센서(32)가 미리 설정된 간격으로 설치된 상태로 마련될 수 있다. At this time, the
광섬유(30)는 고정 플레이트(40)의 후면에 형성된 설치공간(41)에 배치되고, 고정 플레이트(40)의 후면 상단 및 하단에 형성된 고정홈(42)에 각각 광섬유(30)를 삽입한 상태에서 고정부재(43)를 결합해서 광섬유(30)를 고정 플레이트(40)에 고정한다.The
고정 플레이트(40)가 설치된 광섬유(30)를 파일(11)의 길이 방향을 따라 배치하고, 접착제를 이용해서 파일(11)의 외면에 각 고정 플레이트(40)를 순차적으로 부착한다.The
이와 같이, 광섬유(30)와 고정 플레이트(40)가 파일(11)에 부착된 상태에서 각 고정 플레이트(40)의 전방 하부에 이탈 플레이트(50)를 배치한다. In this manner, the
이어서, 작업자는 고정 플레이트(40) 하부로 연장된 광섬유(30)를 이탈 플레이트(50)의 수직부(51)에 형성된 설치홈(54) 내부에 삽입한다. 그리고 고정 플레이트(40)를 상방으로 이동시켜 고정 플레이트(40)와 이탈 플레이트(50)를 결합한다.The operator inserts the
이때, 이탈 플레이트(50)는 수직부(51)의 상단이 고정 플레이트(40)의 후면에 형성된 단턱(44)에 접촉될 때까지 상방으로 이동해서 결합될 수 있다. At this time, the
그러면, 고정 플레이트(40)의 하단 일부분은 이탈 플레이트(50)의 수평부(52)에 형성된 결합공(53)에 결합되어 이탈 플레이트(50) 하부로 돌출된다. A part of the lower end of the fixing
이와 같이 결합되는 고정 플레이트(40)와 이탈 플레이트(50)는 고정 플레이트(40)의 하단부 후면과 이탈 플레이트(50)의 수직부(51) 전면에 각각 접착제를 도포하여 접착될 수 있다. The fixing
이와 같은 과정을 통해 각 측정모듈(20)의 설치가 완료되면, 파일(11)을 해저면에 수직으로 배치하고, 항타 방식이나 석션 버킷 방식으로 해저면에 관입 설치할 수 있다. When the installation of each
파일(11)의 관입 설치 과정에서 파일(11)에 설치된 다수의 측정모듈(20)은 해저면과 접촉되면서 순차적으로 손상 또는 파손된다. During the intrusion installation process of the
그러면, 광섬유(30)에 광펄스를 입력하는 광섬유 시험기는 광섬유(30)를 통해 출력되는 광량의 변화나, 광섬유격자센서(31)에서 출력되는 광펄스의 파장 변화를 이용해서 해저면과의 접촉된 측정모듈(20)의 파손점과의 거리를 측정할 수 있다. The optical fiber tester for inputting the optical pulses to the
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 파일의 외주면에 일정 간격으로 다수의 측정모듈을 설치하고, 해저면이나 지면과의 접촉에 의해 측정모듈이 순차적으로 손상 또는 파손되면서 광섬유에서 출력되는 광량의 변화를 측정해서 파일의 관입 깊이를 측정할 수 있다. According to the present invention, a plurality of measurement modules are installed on the outer circumferential surface of the file at regular intervals, and the measurement modules are sequentially damaged or broken due to contact with the sea floor or the ground, You can measure the penetration depth of a file by measuring changes.
또한, 본 발명은 광섬유에 일정 간격으로 설치된 다수의 광섬유격자센서에서 출력되는 파장 변화를 이용해서 파일의 관입 깊이를 측정할 수도 있다. Also, the present invention can measure the intrusion depth of a file by using a wavelength change output from a plurality of fiber grating sensors installed at predetermined intervals in the optical fiber.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
즉, 상기의 실시 예에서는 해상풍력발전기의 하부구조물에 적용되는 파일을 이용해서 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 해상풍력발전기뿐만 아니라, 시추선과 같이 하부구조물이 해저면에 고정식으로 설치되는 다양한 형태 및 용도의 해양구조물 및 육상에 건축되는 건축물에 적용되는 파일의 관입 설치 깊이 측정시에도 적용 가능하도록 변경될 수 있다.That is, in the above-described embodiments, a file applied to a lower structure of an offshore wind power generator has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to a structure in which an underwater structure such as a drill ship, It can be changed to be applicable to the measurement of the penetration depth of a file applied to various types and uses of offshore structures and onshore structures.
그리고 상기의 실시 예에서는 파일의 외면에 측정모듈을 설치하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 파일의 내면에 측정모듈을 설치하도록 변경될 수 있다. In the above embodiment, the measurement module is installed on the outer surface of the file. However, the present invention can be modified to install the measurement module on the inner surface of the file.
또한, 본 발명은 파일의 외면이나 내면에 변형률 센서를 더 설치하도록 변경될 수 있다. Further, the present invention can be modified to further provide a strain sensor on the outer surface or the inner surface of the file.
상기 변형률 센서는 파일을 해저면이나 지면에 설치하고자 하는 깊이를 계산하고, 해저면이나 지면과의 경계면 상부에 설치될 수 있다. The strain sensor may be installed on the sea floor or above the interface with the ground to calculate the depth to install the file on the sea floor or the ground.
이러한 변형률 센서는 본 발명자가 특허 출원한 특허 등록번호 제10-0935984호, 특허 공개번호 제10-2013-0103872호 등에 기재된 광섬유격자 변형률 센서를 적용할 수 있다. Such a strain sensor can be applied to the optical fiber lattice strain sensor described in Patent Registration Nos. 10-0935984 and 10-2013-0103872 filed by the present inventor.
물론, 본 발명은 반드시 상기한 광섬유격자 변형률 센서 이외에, 다양한 구조 및 방식의 변형률 센서를 적용할 수도 있다. Of course, the present invention can be applied to strain sensors of various structures and systems in addition to the above-described optical fiber grating strain sensor.
이와 같이, 본 발명은 파일에 변형률 센서를 추가 설치함에 따라, 항타 방식으로 파일 설치시, 파일에 가해지는 충격에 의한 파일의 변형률을 측정해서 실시간으로 모니터링할 수 있다. As described above, according to the present invention, strain sensors are additionally provided in a file, so that strain of a file due to an impact applied to the file can be measured and installed in real time when the file is installed by the hovering method.
또한, 본 발명은 석션 방식이나 항타 방식 등을 적용해서 파일을 설치한 후, 태풍이나 해일 등으로 인해 파일의 변형률을 측정해서 실시간으로 모니터링하고, 측정된 변형률을 이용해서 파일의 수명을 예측할 수도 있다. In addition, the present invention can measure a strain of a file due to a typhoon or a tsunami after installing a file by applying a suction method, a hunting method, etc., and monitor it in real time, and estimate the life of the file by using the measured strain .
본 발명은 해양구조물이나 육상 건축물의 파일이 해저면이나 지면에 관입 설치되는 깊이를 측정하는 기술에 적용된다.The present invention is applied to a technique for measuring the depth at which a file of an offshore structure or a land structure is installed on a bottom surface or a ground surface.
10: 관입 깊이 측정장치
20: 측정모듈 30: 광섬유
31: 광섬유격자센서 40: 고정 플레이트
41: 설치공간 42: 고정홈
43: 고정부재 44: 단턱
50: 이탈 플레이트 51: 부착부
52: 수평부 53: 결합공
54: 설치홈 55: 부력체
60: 기준 플레이트 61: 플랜지
62: 부착부재 10: Penetration depth measuring device
20: Measurement module 30: Optical fiber
31: Fiber Bragg Grating Sensor 40: Fixing Plate
41: installation space 42: fixing groove
43: fixing member 44: step
50: release plate 51:
52: horizontal portion 53: engaging hole
54: mounting groove 55: buoyancy member
60: reference plate 61: flange
62: attachment member
Claims (10)
파일의 외면 또는 내면에 미리 설정된 간격으로 설치되는 다수의 측정모듈을 포함하고,
상기 측정모듈은 파일의 길이 방향을 따라 설치되는 광섬유,
파일의 외면 또는 내면에 부착되고 상기 광섬유에 미리 설정된 간격으로 설치되어 상기 광섬유를 파일에 고정하는 고정 플레이트 및
해저면이나 지면과 접촉 또는 충돌하여 파손되거나 손상되어 상기 측정모듈을 파일로부터 이탈시키는 이탈 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치.1. A penetration depth measuring apparatus for measuring a penetration depth of a pile installed on a sea floor or a ground surface,
And a plurality of measurement modules installed at predetermined intervals on an outer surface or an inner surface of the file,
The measurement module may include an optical fiber installed along the longitudinal direction of the file,
A fixing plate attached to an outer surface or an inner surface of the optical fiber and installed at predetermined intervals in the optical fiber to fix the optical fiber to a file,
And an escape plate for separating the measurement module from the file due to breakage or damage due to contact or collision with the sea floor or the ground.
상기 고정 플레이트는 직육면체 형상으로 형성되고,
상기 고정 플레이트의 후면에는 상기 광섬유가 설치되는 설치공간이 형성되며,
상기 설치공간의 상단과 하단에는 각각 상기 광섬유의 상단과 하단을 삽입해서 고정하는 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정창치. The method according to claim 1,
Wherein the fixing plate is formed in a rectangular parallelepiped shape,
A mounting space for mounting the optical fiber is formed on the rear surface of the fixing plate,
Wherein the upper and lower ends of the installation space are respectively formed with fixing grooves for inserting and fixing the upper and lower ends of the optical fiber, respectively.
상기 이탈 플레이트는 단면이 'L' 형상을 이루도록, 파일의 외면 또는 내면에 설치되는 수직부와
상기 수직부의 하단에서 절곡 형성되는 수평부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치. The method of claim 3,
The release plate may include a vertical portion provided on an outer surface or an inner surface of the pile so as to have an L shape in section,
And a horizontal portion bent at a lower end of the vertical portion.
상기 수평부의 후단부에는 파일의 외면 또는 내면에 설치된 상기 고정 플레이트의 하단 일부분이 결합되는 결합공이 형성되고,
상기 수직부에는 파일의 외면 또는 내면에 상기 광섬유와 고정 플레이트가 설치된 상태에서 상기 이탈 플레이트를 설치 가능하도록, 상기 광섬유가 삽입되는 설치홈이 상기 결합공과 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치.5. The method of claim 4,
A coupling hole is formed at the rear end of the horizontal portion, to which a lower end portion of the fixing plate installed on the outer surface or the inner surface of the file is coupled,
Wherein the vertical portion is formed so that an installation groove into which the optical fiber is inserted communicates with the coupling hole so that the release plate can be installed in a state where the optical fiber and the fixing plate are installed on the outer surface or the inner surface of the file. .
상기 고정 플레이트의 후면에는 상기 이탈 플레이트의 수직부에 지지되도록, 단턱이 형성되고,
상기 고정 플레이트는 상기 이탈 플레이트가 해저면이나 지면과 접촉시, 상기 이탈 플레이트로부터 상방으로 이동하도록 힘을 전달받아 손상이나 파손되는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정 장치.5. The method of claim 4,
A step is formed on the rear surface of the fixed plate so as to be supported by the vertical portion of the release plate,
Wherein the fixing plate receives a force to move upward from the release plate when the release plate is in contact with the bottom surface or the ground, and is damaged or broken.
상기 광섬유의 일단에는 광펄스를 인가하는 광섬유 시험기가 연결되고,
상기 광섬유 시험기는 광섬유의 길이 방향의 각 점에서 반사되어 되돌아오는 광량의 거리분포를 해석해서 해저면이나 지면과의 접촉에 의해 손상된 광섬유의 파손점까지의 거리를 측정하여 파일의 관입 깊이를 측정하는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치. The method according to claim 1,
An optical fiber tester for applying optical pulses is connected to one end of the optical fiber,
The optical fiber tester analyzes the distance distribution of the amount of light reflected at each point in the longitudinal direction of the optical fiber and measures the depth of the file by measuring the distance from the bottom surface to the breakage point of the damaged optical fiber by contact with the ground Wherein the penetration depth measuring device is a penetration depth measuring device.
상기 광섬유에는 미리 설정된 간격으로 광섬유격자센서가 마련되고,
상기 광섬유의 일단에는 광펄스를 인가하는 광섬유 시험기가 연결되며,
상기 광섬유 시험기는 해저면이나 지면과의 접촉시 접촉점에 설치된 상기 이탈 플레이트 및 고정 플레이트의 손상이나 파손에 의해 상기 광섬유격자센서에서 출력되는 파장의 변화를 이용해서 파일의 관입 깊이를 측정하는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치.The method according to claim 1,
The optical fiber is provided with an optical fiber grating sensor at predetermined intervals,
An optical fiber tester for applying optical pulses is connected to one end of the optical fiber,
The optical fiber tester measures a penetration depth of a pile using a change in wavelength outputted from the fiber grating sensor due to damage or breakage of the release plate and the fixing plate provided at a contact point at the time of contact with the sea floor or the ground, Depth measuring device.
파일의 변형률을 측정하는 변형률 센서를 더 포함하고,
상기 변형률 센서는 파일을 해저면이나 지면에 설치하고자 하는 깊이에 기초한 해저면이나 지면과의 경계면보다 상부에 설치되며,
제어부는 상기 변형률 센서의 파장 변화를 이용해서 상기 파일이 항타 방식으로 설치되는 과정에서 파일에 가해지는 충격에 의한 파일의 변형률을 측정하고 실시간으로 모니터링하며,
석션 방식이나 항타 방식으로 파일을 설치한 후, 태풍이나 해일 등으로 인해 파일의 변형률을 측정해서 실시간으로 모니터링하고, 측정된 변형률을 이용해서 파일의 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 관입 깊이 측정장치가 적용된 파일.10. The method of claim 9,
Further comprising a strain sensor for measuring the strain of the file,
The strain sensor is installed above the bottom surface of the seabed surface or the ground based on the depth to be installed on the sea floor or the ground,
The control unit measures the strain of the file due to an impact applied to the file during the installation of the file using the wavelength change of the strain sensor, monitors the strain in real time,
A file is installed by a suction method or a hunting method, the strain of the file is measured by a typhoon or a tsunami, and the file is monitored in real time, and the lifetime of the file is predicted by using the measured strain. Applied file.
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