KR102045016B1 - 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상설비의 자켓 시공용 천공장치에 관한 것으로서, 핀 파일 일체형 천공장치를 이용한 해저지반 천공작업 시 외부의 공기압축기로부터 해머유닛으로 압축공기가 효과적으로 공급되도록 함으로써 해머유닛을 통해 해저지반의 천공작업을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 해상설비의 자켓 시공용 천공장치는, 핀 파일; 핀 파일 내에 설치되며 외부의 공기압축기로부터 고압의 공기를 공급받아 해저지반을 천공하는 해머유닛; 핀 파일의 내벽에 압착되어 핀 파일을 고정하는 고정유닛; 공기압축기로부터 공급되는 고압의 공기를 저장했다가 외부로부터 인가되는 신호에 의해 해머유닛으로 고압의 공기를 공급하는 공기탱크;를 포함하되, 상기 공기탱크는, 몸체와; 몸체의 일측에 관통 설치되며 공기압축기에서 공급되는 고압 공기가 유입되는 복수의 공기 유입관과; 몸체의 타측에 관통 설치되며 몸체 내에 저장된 고압 공기가 토출되는 복수의 공기 토출관과; 몸체 내부에 위치한 상기 공기 토출관의 단부에 설치되며 외부에서 인가되는 신호에 의해 상기 공기 토출관으로 고압 공기의 토출을 개폐하는 밸브유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치{Drilling apparatus for constructing jacket of offshore equipment having a air tank}

본 발명은 핀 파일 일체형 천공장치를 이용한 해저지반 천공작업 시 외부의 공기압축기로부터 해머유닛으로 압축공기가 효과적으로 공급되도록 함으로써 해머유닛을 통해 해저지반의 천공작업을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치에 관한 것이다.

육지로부터 멀리 떨어져 있는 바다에 해상 풍력발전기와 같은 해상설비를 설치하는 경우, 해상설비의 기초로 자켓(Jacket)이 이용될 수 있다. 자켓은 해저지반 위에 세워지는 다수의 자켓 파일들을 갖는다. 자켓은 자켓 파일들이 해저지반에 고정되도록 시공됨으로써, 그 위에 해상설비가 설치될 수 있게 한다.

예를 들어, 자켓은 다음과 같은 방식으로 해저지반에 시공될 수 있다. 자켓을 해저지반 위에 안착시킨 상태에서, 천공장치를 자켓 파일 내로 투입하여 자켓 파일의 하단을 통해 해저지반을 천공한다. 이후, 천공장치를 제거하고 핀 파일(pin pile)을 자켓 파일 내로 삽입하여 핀 파일의 하측 부위를 천공홀에 삽입시킨다. 이후, 천공홀과 핀 파일 및 자켓 파일에 그라우팅재를 충전함으로써, 자켓을 해저지반 위에 고정시킬 수 있게 된다.

그런데, 종래의 천공장치에 의한 천공 작업시, 천공홀의 깊이에 따라 작업자가 천공장치에 로드를 체결해서 천공장치의 길이를 연장시키는 작업을 수행하게 된다. 이때, 작업자는 자켓 상단부에 설치되어 있는 협소한 작업대에서 로드를 체결하는 작업을 수행하게 되므로, 안전사고의 위험이 있을 수 있다. 또한, 로드의 체결에 따른 시간이 소요되므로, 천공 작업 시간이 길어지고, 태풍 등의 기상 변화에 신속히 대처하기 어려운 측면이 있었다.

즉, 종래 기술에 의한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치는 3m 천공 후에 로드(길이 3m)를 추가 체결하여 천공장치의 길이를 연장하고, 연장된 길이 3m만큼 천공 후에 다시 로드(길이 3m)를 추가 체결하여 천공장치의 길이를 연장하는 작업을 반복해야 하기 때문에 작업이 느리고 복잡하게 이루어지는 문제점이 있었다.

또한 종래기술에 의한 천공장치는 해상, 특히 우리나라 서남해와 같이 펄층이 두터운 해상에서는, 천공 목표 심도 도달 후 천공장치를 제거하고 핀 파일을 삽입하는 과정에서 천공되어있던 빈 공간으로 펄이 유입되기 때문에, 핀 파일을 삽입하는 과정에 많은 어려움이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자는 핀 파일 일체형 천공장치를 제안하였고, 이에 대한 발명 특허도 출원한 상황이다. 출원중인 핀 파일 일체형 천공장치를 좀더 살펴보면, 로드를 추가 체결하는 과정을 생략하기 위해 처음부터 천공심도를 고려하여 설계하기 때문에 천공장치와 핀 파일의 길이가 매우 길어질 수밖에 없다. 우리나라 서남해의 지반 상황을 고려하면 핀 파일 일체형 천공장치의 길이가 대략 60~70m까지 필요할 것으로 예상된다.

한편, 대부분의 천공장치는 외부의 공기압축기에서 공급되는 고압의 공기를 해머유닛에 공급하여 지반을 천공하므로, 공기압축기에서 천공장치의 상단까지 공기공급라인이 형성되어야 한다. 종래의 기술처럼 로드를 추가 체결해야 하는 천공장치의 경우, 공기압축기부터 천공장치의 상단까지 형성되는 공기공급라인의 길이가 해머유닛의 성능에 영향을 줄 정도로 길지 않았었다. 즉, 로드를 추가 체결하더라도 자켓 파일 내부로 삽입되는 천공장치 길이가 길어질 뿐, 공기압축기부터 천공장치의 상단까지의 길이는 최소한으로 유지할 수 있었다.

그러나 핀 파일 일체형 천공장치의 경우는 사정이 다르다. 바지선에서 조립된 핀 파일 일체형 천공장치는 크레인을 통해 상부로 들어 올려져 자켓 파일 내부로 삽입되는데, 이때 바지선 위에 위치한 공기압축기로부터 크레인의 높이까지 공기공급라인이 형성되어야만 한다. 즉, 핀 파일 일체형 천공장치의 길이 자체가 60~70m 정도에 달하기 때문에, 바지선 위에 위치한 공기압축기로부터 천공장치의 상단까지 형성되는 공기공급라인의 길이는 핀 파일 일체형 천공장치의 길이인 70m 이상이 되어야 한다는 결론에 도달한다. 이와 같은 핀 파일 일체형 천공장치에 종래의 공기압축기 기반 기술을 그대로 적용하면, 천공장치의 최하단에 위치한 해머유닛이 그 성능을 제대로 발휘하지 못하게 된다. 따라서, 이에 대한 대책이 절실히 강구되고 있는 상황이다.

등록특허 10-1022319

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 원거리에 위치한 공기압축기에서 공급되는 고압의 공기를 천공장치 내부의 공기탱크 내에 일시적으로 저장했다가 천공작업이 시작되면 원격제어를 통해 공기탱크 내의 밸브를 열어 해머유닛 측으로고압 공기가 공급되도록 함으로써, 천공장치의 최하단에 위치한 해머유닛까지 고압의 공기를 효과적으로 공급해주도록 하여 해머유닛의 원활한 작동성능을 확보할 수 있고, 이로 인해 해머유닛을 통한 해저지반 천공작업을 원활하게 수행할 수 있는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자켓 시공용 천공장치는, 핀 파일; 핀 파일 내에 설치되며 외부의 공기압축기로부터 고압의 공기를 공급받아 해저지반을 천공하는 해머유닛; 핀 파일의 내벽에 압착되어 핀 파일을 고정하는 고정유닛; 공기압축기로부터 공급되는 고압의 공기를 저장했다가 외부로부터 인가되는 신호에 의해 해머유닛으로 고압의 공기를 공급하는 공기탱크;를 포함하되, 상기 공기탱크는, 몸체와; 몸체의 일측에 관통 설치되며 공기압축기에서 공급되는 고압 공기가 유입되는 복수의 공기 유입관과; 몸체의 타측에 관통 설치되며 몸체 내에 저장된 고압 공기가 토출되는 복수의 공기 토출관과; 몸체 내부에 위치한 상기 공기 토출관의 단부에 설치되며 외부에서 인가되는 신호에 의해 상기 공기 토출관으로 고압 공기의 토출을 개폐하는 밸브유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 밸브유닛은 공기 토출관의 단부에 고정 설치되며 공기 토출관과 연결되는 복수의 공기 토출홀이 형성된 고정블록과, 고정블록에 대해 왕복이동 가능하게 설치되며 공기 토출홀을 개폐하는 복수의 밸브체가 구비된 밸브블록과, 밸브블록에 설치되며 외부에서 인가되는 신호에 의해 내부의 피스톤 로드가 작동되어 밸브블록을 왕복이동시켜 밸브체를 통해 공기 토출홀을 개폐하도록 구동하는 구동실린더를 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 밸브유닛에는 고정블록의 중앙부를 관통하여 설치되는 중앙 지지관과, 중앙 지지관의 내측에 고정되며 피스톤 로드의 단부가 결합되는 고정판이 설치될 수 있다.

이때, 상기 중앙 지지관의 단부는 고정블록 외부로 노출되고, 밸브블록의 중앙에는 중앙 지지관의 노출된 단부가 삽입될 수 있도록 중앙 지지관의 단부와 대응하는 형상을 갖는 삽입홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정블록에는 밸브블록을 관통하는 형태로 설치되어 밸브블록의 왕복이동을 가이드 해주는 가이드 핀이 설치될 수 있다.

한편, 상기 몸체 내부에는 공기 유입관 및 공기 토출관과, 몸체를 가로지르며 설치되는 복수의 유압관을 지지할 수 있는 다수의 통공이 형성된 복수의 지지판이 설치될 수 있다.

이 경우 상기 지지판은 몸체의 중간 부분에 배치되는 제1지지판과, 몸체의 양단 부분에 배치되는 제2지지판을 포함하되, 상기 공기 유입관 및 공기 토출관은 제2지지판을 통해 지지되고, 상기 유압관은 제1지지판 및 제2지지판을 통해 지지되도록 설치될 수 있다.

그리고, 상기 몸체의 양단 외부에 노출된 상기 공기 유입관 및 공기 토출관의 각 단부와 상기 유압관의 단부에는 브래킷이 결합되되, 상기 브래킷에는 이웃하는 또 다른 브래킷과의 결합시 결합위치를 결정하는 위치결정 핀이 설치될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치의 구성에 따르면, 핀 파일과 천공장치의 일체화로 인해 외부의 공기압축기로부터 천공장치의 상단까지 연결된 공기공급라인의 길이가 길어지게 되더라도 공기압축기에서 제공되는 고압의 공기를 천공장치 내부에 구비된 공기탱크 내에 일시적으로 저장했다가 천공작업이 시작되면 원격제어를 통해 공기탱크 내의 밸브를 열어 고압 공기가 해머유닛 측으로 공급되도록 함으로써, 천공장치의 최하단에 위치한 해머유닛까지 고압의 공기를 효과적으로 공급해주어 해머유닛의 원활한 작동성능을 확보할 수 있고, 이로 인해 해머유닛을 통한 해저지반의 천공작업을 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크 내의 고압 공기의 토출을 개폐하는 밸브유닛을 구성함에 있어, 공기 토출관의 단부 측에 고정되는 고정블록과, 고정블록에 대해 이동 가능하게 설치되는 밸브블록과, 유압에 의해 밸브블록을 이동시켜 공기 토출관을 개폐하는 구동실린더 등의 간단한 기구적 구성을 적용하여 구현할 수 있기 때문에 공기탱크의 내부 구조가 복잡해지지 않아 제작이 용이하고, 조립 부품 수가 적어 제작비용도 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크 내의 고정블록을 관통하는 형태로 중앙 지지관을 설치하고, 중앙 지지관의 내부에 구동실린더의 피스톤 로드의 단부가 결합되는 고정판을 고정 설치하여, 구동실린더 내부로 공급되는 유압에 의해 피스톤 로드가 전진되면 고정판으로부터 구동실린더를 비롯한 밸브블록이 후퇴되어 공기 토출관이 개방되도록 함으로써 공기탱크 내에 저장되어 있던 고압 공기를 원격제어를 통해 해머유닛 측으로 선택적으로 제공할 수 있고, 간단한 기구적 구성을 통해 보다 저렴한 비용으로 공기탱크를 제작 및 운용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크 내에 밸브유닛을 구성함에 있어 공기 토출 측에 위치한 중앙 지지관의 단부를 고정블록을 관통하여 상부로 노출시키는 한편 노출된 중앙 지지관의 단부가 삽입되도록 밸브블록의 중앙에 상기 중앙 지지관의 단부와 대응하는 형상의 삽입홈을 형성하여, 밸브블록의 왕복이동시 중앙 지지관의 노출된 단부 외면을 따라 안내되기 때문에 밸브블록이 좌우로 흔들리지 않고 안정적으로 왕복이동 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고정블록의 일측에 밸브블록의 왕복운동을 가이드할 수 있는 별도의 가이드 핀이 설치됨에 따라 밸브블록이 상기 가이드 핀을 통해 정해진 경로를 따라 안정적으로 직선이동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크의 몸체 내부에 공기 유입관, 공기 토출관, 및 유압관이 개별적으로 지지될 수 있도록 하는 복수의 지지판이 설치됨에 따라, 공기 유입관, 공기 토출관, 및 유압관들이 공기탱크 내에서 복수의 지지판을 통해 정해진 위치상에 구조적으로 안정적으로 지지될 수 있고, 천공장치의 작동과정에서 진동이 발생하여도 상기, 공기 유입관, 공기 토출관, 및 유압관들이 흔들려 간섭되어 소음을 유발하거나 변형 및 파손을 유발하는 상황을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 공기탱크의 중간 부분에 한 쌍의 제1지지판을 설치하고, 공기탱크의 양단 부분에 한 쌍의 제2지지판을 설치하여, 공기탱크 몸체 전반에 걸쳐 구조적인 보강이 이루어지도록 할 수 있고, 지지판을 최소의 개수로 투입하여 공기탱크를 구조적으로 보강할 수 있기 때문에 비용절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크의 몸체 양단 외부에 배치된 상,하측 브래킷 부분에 위치결정 핀이 설치됨에 따라, 공기탱크가 그의 상,하부에 위치된 또 다른 구조물과 결합될 경우 상기 위치결정 핀을 통해 정확한 결합위치에 결합됨으로써, 공기탱크와 상,하부 구조물 간의 공기이송라인과 유압이송라인이 서로 엇갈려 원활한 장치구동에 지장을 초래하게 되는 문제를 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크의 외면 일측에 공기탱크의 내부 투시가 가능한 점검창이 탈부착 가능하게 설치됨에 따라, 상기 점검창을 통해 공기탱크의 내부상황을 손쉽게 파악할 수 있고, 점검창을 몸체로부터 분리한 뒤 내부의 구동실린더와 유압관 사이를 유압호스로 연결하는 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 내부의 부품 교체나 유지보수 작업을 손쉽게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기탱크의 상부 측 브라켓을 관통하여 중앙 지지관 내부까지 도달되는 형태로 공기탱크의 내부 공기압을 검출할 수 있는 압력계가 설치되고, 상기 압력계로부터 측정된 공기탱크의 내부압력이 실시간으로 무선 리모콘의 표시창에 디스플레이되도록 구현됨으로써, 원거리에서 작업자가 무선 리모콘의 디스플레이 화면을 통해 공기탱크의 내부 공기압을 실시간으로 파악할 수 있고, 공기탱크의 내부압력에 이상이 발생할 경우 곧바로 유지보수 작업에 들어갈 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 해상설비의 자켓 시공용 천공장치의 전체 구성을 도시한 구성도.
도 2는 도 1의 해머유닛에 대한 분해 사시도.
도 3은 도 2의 해머유닛에 대한 종단면도.
도 4는 도 1의 스테빌라이저에 대한 횡단면도.
도 5는 도 1의 회전구동유닛에 대한 종단면도.
도 6은 도 1의 제1고정유닛에 대한 사시도.
도 7 및 도 8은 제1고정유닛의 작용과정을 설명하는 작동도.
도 9는 도 1의 로드에 대한 사시도.
도 10은 도 1의 파쇄물 저장유닛에 대한 종단면도.
도 11은 도 1의 공기탱크에 대한 사시도.
도 12는 도 11의 공기탱크 내부구조를 보여주는 사시도.
도 13은 도 11의 공기탱크에 대한 측면도.
도 14 및 도 15는 도 13의 A-A 섹션 단면도로서, 공기탱크 내의 밸브유닛의 작동 전,후 상태를 비교 도시한 도면.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 해상설비의 자켓 시공용 천공장치를 이용하여 해저지반을 천공하는 공법을 설명하는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 해상설비의 자켓 시공용 천공장치의 전체 구성을 보여주는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 해상설비의 자켓 시공용 천공장치(1000)는 해머유닛(100)과, 회전구동유닛(200)과, 제1고정유닛(300)과, 로드(400)들, 및 제2고정유닛(500)을 포함한다.

해머유닛(100)은 핀 파일(10)의 하단을 통해 일부 인출되도록 핀 파일(10) 내에 배치되며, 외부에 위치한 공기압축기(910)로부터 고압 공기를 공급받아서 해저지반을 타격하도록 동작한다.

회전구동유닛(200)은 핀 파일(10) 내에 배치되어 해머유닛(100)의 상부 측에 연결된다. 회전구동유닛(200)은 유압 파워팩(920)으로부터 유압을 공급받아서 해머유닛(100)을 상하 축을 중심으로 회전시킨다.

제1고정유닛(300)은 핀 파일(10) 내에 배치되어 회전구동유닛(200)의 상부 측에 연결된다. 제1고정유닛(300)은 유압 파워팩(920)으로부터 유압을 공급받아서 수축 상태로부터 핀 파일(10)의 내벽에 압착되도록 확장 동작함에 따라 핀 파일(10)에 고정된다.

로드(400)들은 핀 파일(10) 내에 배치되어 제1고정유닛(300)의 상부 측에 설정 길이에 맞춰지도록 복수 단으로 연결된다.

제2고정유닛(500)은 핀 파일(10) 내에 배치되어 로드(400)들 중 최상측의 로드(400)의 상단에 연결된다. 제2고정유닛(500)은 유압 파워팩(920)으로부터 유압을 공급받아서 수축 상태로부터 핀 파일(10)의 내벽에 압착되도록 확장 동작함에 따라 핀 파일(10)에 고정된다. 여기서, 유압 파워팩(920)은 회전구동유닛(200)과 제1,2 고정유닛(300, 500)으로 유압을 공급한 후 귀환시키도록 구성될 수 있다.

일 예로, 도 2 및 도 3를 참조하면, 해머유닛(100)은 복수의 해머(110)들, 및 해머 하우징(120)을 포함할 수 있다.

각각의 해머(110)는 실린더(111)와, 피스톤(112), 및 천공비트(113)를 구비한다. 실린더(111)는 상단을 통해 외부의 공기압축기로부터 압축공기를 공급받는다. 피스톤(112)은 실린더(111) 내로 공급되는 압축공기에 의해 실린더(111) 내에서 승강 동작한다. 천공비트(113)는 피스톤(112)의 하강 동작에 의해 타격력을 받도록 실린더(111)의 하단에 장착된다. 해머(110)는 4개로 구비된 것으로 예시되어 있으나, 그 개수에 한정되지 않는다.

상술하면, 실린더(111)는 중공을 갖고 상,하단이 개구된 형상으로 이루어진다. 실린더(111)는 하측에 환형 홈(111a)이 형성된다. 백헤드(114)는 실린더(111)의 상단에 결합된다. 백헤드(114)는 중심축을 따라 형성된 공기유입홀(114a)을 갖는다.

슬리브(115)는 백헤드(114)의 하측에 배치되고, 실린더(111) 내벽과의 사이에 공기 유로를 형성한다. 슬리브(115)는 상단이 실린더(111)와 가이드(116) 사이에 고정된다. 슬리브(115)는 상측 홀(115a)과 하측 홀(115b)을 갖는다.

피스톤(112)은 중심축을 따라 관통홀(112a)이 형성된다. 피스톤(112)은 상측 턱(112b)과 하측 턱(112c)을 갖는다. 피스톤(112)의 상측 턱(112b)은 피스톤(112)의 승강 위치에 따라 슬리브(115)의 하측 홀(115b)을 개폐한다. 피스톤(112)의 하측 턱(112c)은 피스톤(112)의 승강 위치에 따라 실린더(111)의 내벽에 밀착되거나 실린더(111)의 환형 홈(111a)에 이격된 상태로 삽입된다.

가이드(116)는 백헤드(114)의 하측에 배치되고 실린더(111)에 고정된다. 가이드(116)는 백헤드(114)의 공기유입홀(114a)을 통해 유입되는 압축공기를 슬리브(115)의 상측 홀(115a)로 유도하는 공기 유로(116a)가 형성된다. 가이드(116)는 하단에 가이드 봉(116b)이 형성된다. 가이드 봉(116b)은 피스톤(112)의 승강 동작시 피스톤(112)의 관통홀(112a)을 상측에서 출입함에 따라 피스톤(112)의 관통홀(112a)을 개폐한다.

체크밸브(117)는 가이드(116)의 상단에 설치된다. 체크밸브(117)는 백헤드(114)의 공기유입홀(114a)을 개폐한다. 체크밸브(117)는 공기유입홀(114a)을 개폐하도록 동작하는 밸브체와, 밸브체가 공기유입홀(114a)을 폐쇄하는 방향으로 밸브체에 탄성력을 가하는 스프링을 포함할 수 있다.

천공비트(113)는 상단으로부터 압축공기를 유입시켜 측면으로 배출하는 제1 공기 배출통로(113a)가 형성된다. 제1 공기 배출통로(113a)의 입구에는 관 부재(1134)가 상방으로 돌출된 상태로 끼움 결합된다. 관 부재(1134)는 피스톤(112)의 승강 동작시 피스톤(112)의 관통홀(112a)을 하측에서 출입함에 따라 피스톤(112)의 관통홀(112a)을 개폐한다.

천공비트(113)는 비트 축(1131) 및 비트블록(1132)을 구비한다. 비트 축(1131)은 비트블록(1132)의 상단에 연결된다. 비트 축(1131)은 실린더(111)의 하단 개구에 삽입되어 승강 가능하게 지지된다. 비트 축(1131)은 회전 제한된 상태로 승강 동작만 하도록 실린더(111)의 하단 개구에 지지될 수 있다.

천공비트(113)는 윙 비트(1133)를 더 포함할 수 있다. 비트블록(1132)은 하단과 측면에 걸쳐 장착 홈이 형성된다. 장착 홈은 반경 방향을 따라 경사진 면을 갖는다. 경사면은 외측으로 갈수록 상향 경사진다. 윙 비트(1133)는 상부에 장착 홈의 경사면과 동일한 경사면을 갖는다. 윙 비트(1133)는 장착 홈의 경사면을 따라 반경 방향으로 이동하도록 지지된다.

윙 비트(1133)는 해저지반으로부터 떨어져 있으면, 자중에 의해 장착 홈의 경사면을 따라 비트블록(1132)의 내측으로 수축되도록 이동한다. 이때, 윙 비트(1133)는 장착 홈의 하측으로 돌출된 상태로 있게 된다. 이 상태에서, 윙비트(1133)는 해저지반 위에 놓이면, 장착 홈의 경사면을 따라 비트블록(1132)의 외측으로 이동한다. 따라서, 윙 비트(1133)는 비트블록(1132)의 측면으로부터 확장된다.

회전구동유닛(200)에 의해 해머유닛(100)이 회전할 때, 윙 비트(1133)는 비트블록(1132)의 측면으로부터 확장된 상태로 천공 작업을 수행하게 된다. 도시하고 있지 않으나, 비트블록(1132)과 윙 비트(1133)의 각 하면에는 비트 팁들이 형성될 수 있다. 비트 팁들은 초경 합금으로 제조되어 비트블록(1132) 및 윙 비트(1133)에 부착될 수 있다.

전술한 해머(110)의 작용에 대해, 설명하면 다음과 같다. 피스톤(112)의 하단이 천공비트(113)의 상단에 맞닿아 천공비트(113)의 관 부재(1134)가 피스톤(112)의 관통홀(112a)에 삽입된 상태로 대기한다. 이 상태에서, 실린더(111) 내로 압축공기가 공급되면, 피스톤(112)의 하측 공간에 압축공기가 채워지면서 피스톤(112)을 상승시키는 압력을 발생시키게 된다. 피스톤(112)의 하측 공간에 발생된 압력에 의해 피스톤(112)이 상승하면, 가이드 봉(116b)이 피스톤(112)의 관통홀(112a)에 삽입되면서 피스톤(112)의 상측 공간이 밀폐된다.

피스톤(112)의 상측 공간은 밀폐된 상태에서 압축됨에 따라 피스톤(112)을 하강시키는 압력을 발생시키게 된다. 피스톤(112)의 상측 공간에 발생된 압력에 의해 피스톤(112)이 하강함에 따라 천공비트(113)를 타격하게 된다. 실린더(111) 내로 압축공기의 공급이 차단될 때까지 피스톤(112)은 승강 동작을 반복하면서 천공비트(113)에 타격력을 제공함으로써, 천공비트(113)에 의해 해저지반의 천공이 진행될 수 있다.

해머 하우징(120)은 하단을 통해 해머(110)들의 각 천공비트(113)를 인출시킨 상태로 해머(110)들을 수용한다. 해머 하우징(120)은 원통 형상의 외관을 갖는다. 해머 하우징(120)은 파쇄물 배출통로(120a), 및 제2 공기 배출통로(120b)를 구비한다. 파쇄물 배출통로(120a)는 해머(110)들 사이에 상하 방향으로 관통되도록 형성된다. 파쇄물 배출통로(120a)는 천공 작업시 천공홀 내부에 발생된 파쇄물을 천공홀 외부로 배출시킨다.

제2 공기 배출통로(120b)는 해머(110)들 중 어느 하나의 제1 공기 배출통로(113a)와 파쇄물 배출통로(120a)를 연결하도록 형성된다. 제2 공기 배출통로(120b)는 파쇄물 배출통로(120a)로 압축공기를 제공함으로써, 천공홀 내의 파쇄물을 파쇄물 배출통로(120a)를 통해 원활히 배출될 수 있게 한다. 제2 공기 배출통로(120b)의 출구 쪽에는 필터(126)가 설치될 수 있다. 필터(126)는 해머(110)들에 의한 천공 작업시 발생된 파쇄물이 제2 공기 배출통로(120b)로 유입되는 것을 차단한다.

해머 하우징(120)의 상단에는 연결 로드(130)가 장착될 수 있다.

연결 로드(130)는 하측 연결 브래킷(131)과, 상측 연결 브래킷(132), 및 복수의 연결관(133)들을 포함할 수 있다. 하측 연결 브래킷(131)은 해머 하우징(120)의 상단에 결합된다. 연결관(133)들은 하측 연결 브래킷(131) 상에 각각 세워지며, 각 하단이 하측 연결 브래킷(131)을 관통해서 끼워진다.

연결관(133)들 중 하나는 하측 연결 브래킷(131)의 중앙에 배치되고, 나머지들은 중앙의 연결관(133)을 중심으로 하측 연결 브래킷(131)의 가장자리에 원형으로 배열된다. 연결관(133)들의 각 상단은 상측 연결 브래킷(132)을 관통해서 끼워진다.

중앙의 연결관(133)은 파쇄물 배출통로(120a)와 연결되어 파쇄물을 배출한다. 가장자리의 연결관(133)들 중 일부는 해머(110)들로 압축공기를 전달하며, 나머지는 연결 로드(130)를 견고하게 지탱한다. 하측 연결 브래킷(131)은 연결관(133)들을 통해 공급되는 압축공기를 해머(110)들로 전달하는 통로를 갖는다.

한편, 도 1과 함께 도 4를 참조하면, 해머유닛(100)과 회전구동유닛(200) 사이에는 스테빌라이저(stabilizer, 600)가 연결되어 핀 파일(10) 내에 배치될 수 있다. 해머유닛(100)이 회전구동유닛(200)에 의해 핀 파일(10) 내에서 회전할 때, 스테빌라이저(600)는 해머유닛(100)이 좌우로 흔들리는 것을 방지하고 동심을 유지할 수 있도록 해 준다.

스테빌라이저(600)는 연결 로드(610)와, 로드 홀더(620), 및 회전지지체(630)를 포함할 수 있다. 스테빌라이저(600)의 연결 로드(610)는 하단이 해머유닛(100)의 연결 로드(130)와 연결되며, 상단이 회전구동유닛(200)의 연결로드(220)와 연결된다.

스테빌라이저(600)의 연결 로드(610)는 해머유닛(100)의 연결 로드(130)의 연결관(133)들과 동일하게 구성된 연결관들을 갖는다. 스테빌라이저(600)의 연결 로드(610)는 해머유닛(100)의 연결 로드(130)의 상측 연결 브래킷(132)과 동일하게 구성된 상,하측 연결 브래킷을 갖는다. 스테빌라이저(600)의 연결로드(610)는 해머유닛(100)의 연결 로드(130)보다 길게 구성될 수 있다.

로드 홀더(620)는 연결 로드(610)를 중앙에 상하로 관통시켜 지지한다. 로드 홀더(620)는 외관이 원통 형상으로 이루어진다. 로드 홀더(620)는 회전구동 유닛(200)의 회전력을 전달받아서 회전한다.

회전 지지체(630)는 메탈 부싱(631)과, 지지편(632)들, 및 리브(633)들을 포함할 수 있다. 메탈 부싱(631)은 로드 홀더(620)의 둘레에 씌워져 로드 홀더(620)의 회전을 원활히 하게 한다. 지지 편(632)들은 핀 파일(10)의 내벽 곡률과 동일한 곡률을 갖는 형상으로 각각 이루어져 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격된다. 지지편(632)들은 메탈 부싱(631)으로부터 반경 방향으로 이격되어 핀 파일(10)의 내벽에 인접한 상태에서 리브(633)들을 매개로 메탈 부싱(631)에 고정된다. 이러한 회전 지지체(630)는 핀 파일(10) 내에서 로드 홀더(620)의 회전을 지지함으로써, 해머유닛(100)의 회전시 해머유닛(100)의 떨림을 방지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전구동유닛(200)은 구동 하우징(210)과, 연결 로드(220)와, 유압 모터(230)들, 및 구동 로터(240)를 포함할 수 있다. 구동 하우징(210)은 원통 형상의 외관을 갖는다. 연결 로드(220)는 구동하우징(210)의 상단에 장착된다. 회전구동유닛(200)의 연결 로드(220)는 해머유닛(100)의 연결 로드(130)와 동일하게 구성되되, 유압 공급관 및 유압 귀환관으로 기능하는 연결관들을 더 포함하여 구성될 수 있다. 유압 공급관은 유압 파워팩(920)으로부터 유압 모터(230)로 유압을 공급한다. 유압 귀환관은 유압 모터(230)로부터 유압 파워팩(920)으로 유압을 귀환시킨다.

유압 모터(230)들은 구동 하우징(210)에 내장된다. 유압 모터(230)들은 유압 파워팩(920)으로부터 유압을 공급받아서 각 회전축을 회전 구동시킨다. 유압 모터(230)들의 회전력은 기어(250)들에 의해 구동 로터(240)로 전달될 수 있다.

도시하고 있지 않지만, 구동 하우징(210) 내에는 분기/합류수단이 구비될 수 있다. 분기 /합류수단은 복수의 관들에 의해 유압 모터(230)들에 연결된다. 분기/합류수단은 하나의 유압 공급관을 통해 공급되는 유압을 분기시켜 유압 모터(230)들로 공급할 수 있다. 또한, 분기/합류수단은 유압 모터(230)들로부터 각각 배출되는 유압을 합류시켜 하나의 유압 귀환관으로 전달할 수 있다.

구동 로터(240)는 구동 하우징(210) 내에 삽입된 상태에서 구동 하우징(210)의 하단을 통해 일부 인출된다. 구동 로터(240)는 구동 하우징(210)에 상하 축을 중심으로 회전하도록 지지된다. 구동 로터(240)는 유압 모터(230)들의 회전력을 전달받아 회전함으로써, 해머유닛(100)을 회전시킬 수 있다.

구동 로터(240)는 중심축을 따라 파쇄물 배출통로가 형성된다. 구동 로터(240)의 파쇄물 배출통로는 구동 하우징(210) 내의 보조 배출관(211)을 통해 연결 로드(220)의 중앙 연결관에 연결될 수 있다. 구동 로터(240)는 스테빌라이저(600)의 연결관들 중 적어도 공기 공급관들로 기능하는 연결관들과 각각 연결되는 연결 통로들을 가질 수 있다. 구동 하우징(210)은 하단에 구동 로터(240)를 삽입시키는 부싱 부재(212)를 구비할 수 있다.

연결 로드(220)의 연결관들 중 공기 공급관들로 기능하는 연결관들은 보조 연결관(260)들에 의해 부싱 부재(212)와 연결될 수 있다. 부싱 부재(212)는 보조 연결관(260)들을 통해 공급되는 공기를 구동 로터(240)의 연결 통로들로 전달하도록 형성된다.

한편, 도 6을 참조하면, 제1고정유닛(300)은 연결 로드(310)와, 로드 홀더(320)와, 상측 지지판(330)과, 하측 지지판(340)과, 승강 블록(350)과, 유압 실린더(360)들과, 압착판(370)들과, 제1 링크부재(381)들, 및 제2 링크부재(382)들을 포함할 수 있다.

제1고정유닛(300)의 연결 로드(310)는 스테빌라이저(600)의 연결로드(610)와 동일하게 구성되되, 유압 모터(230) 및 유압 실린더(360)를 위한 유압공급관들 및 유압 귀환관들로 기능하는 연결관들을 더 포함하여 구성될 수 있다.

로드 홀더(320)는 연결 로드(310)를 중앙에 상하로 관통시켜 지지한다. 로드 홀더(320)는 원통 형상의 외관을 갖는다. 상측 지지판(330)은 로드 홀더(320)의 상단에 고정된다. 하측 지지판(340)은 로드 홀더(320)의 하단에 고정된다. 승강블록(350)은 상측 지지판(330)과 하측 지지판(340) 사이에서 승강 가능하게 로드 홀더(320)에 지지된다. 승강블록(350)은 중앙에 로드 홀더(320)를 끼워서 로드 홀더(320)에 대해 승강 가능하게 지지될 수 있다.

유압 실린더(360)들은 승강블록(350)과 상측 지지판(330) 사이에 설치된다. 유압 실린더(360)들은 유압 파워팩(920)으로부터 유압을 공급받아서 승강블록(350)을 하강시킨다. 유압 실린더(360)의 실린더 몸체와 실린더 로드 중 어느 한쪽이 승강 블록(350)에 고정되고 다른 쪽이 상측 지지판(330)에 고정될 수 있다.

도시하고 있지 않지만, 제1고정유닛(300)은 분기/합류수단을 구비할 수 있다. 분기 /합류수단은 복수의 관들에 의해 유압 실런더(360)들에 연결된다. 분기 /합류수단은 하나의 유압 공급관을 통해 공급되는 유압을 분기시켜 유압실린더(360)들로 공급할 수 있다. 또한, 분기/합류수단은 유압 실린더(360)들로부터 각각 배출되는 유압을 합류시켜 하나의 유압 귀환관으로 전달할 수 있다.

압착판(370)들은 승강블록(350)과 하측 지지판(340) 사이에서 원주방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 한 쌍의 제1 링크부재(381)들은 각 일단이 압착판(370)에 힌지 결합되며 각 타단이 승강블록(350)에 힌지 결합될 수 있다. 한 쌍의 제2 링크부재(382)들은 각 일단이 압착판(370)에 힌지 결합되며 각 타단이 하측 지지판(340)에 힌지 결합될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 유압 실린더(360)들의 각 로드가 신장됨에 따라 승강블록(350)이 하강하면, 제1,2 링크부재(381, 382)들은 로드 홀더(320)에 접혀 있는 상태로부터 펼쳐지면서 압착판(370)을 핀 파일(10)의 내벽을 향해 이동시킨다. 압착판(370)이 핀 파일(10)의 내벽에 압착될 때까지 제1,2 링크부재(381, 382)들이 펼쳐지면, 유압 실린더(360)들의 작동이 중단된다.

그리고, 유압 실린더(360)들의 각 로드가 수축됨에 따라 승강블록(350)이 상승하면, 제1,2 링크부재(381, 382)들은 로드 홀더(320)로부터 펼쳐진 상태에서 접히면서 압착판(370)을 핀 파일(10)의 내벽으로부터 이격시킨다. 다른 예로, 유압 실린더(360)는 승강블록(350)과 하측 지지판(340) 사이에 설치되는 경우, 압착판(370)들과 제1,2 링크부재(381, 382)는 승강블록(350)과 상측 지지판(330) 사이에 설치되는 것도 가능하다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 로드(400)들은 하측 브래킷(410)과, 상측 브래킷(420), 및 복수의 로드 관(430)들을 각각 포함할 수 있다. 로드 관(430)들은 하측 브래킷(410) 상에 각각 세워지며, 각 하단이 하측 브래킷(410)을 관통해서 끼워진다. 로드 관(430)들 중 하나는 하측 브래킷(410)의 중앙에 배치되고, 나머지들은 중앙의 로드 관(430)을 중심으로 하측 브래킷(410)의 가장자리에 원형으로 배열된다. 로드 관(430)들의 각 상단은 상측 브래킷(420)을 관통해서 끼워진다.

가장자리의 로드 관(430)들 중 일부는 해머(110)들로 압축공기를 공급하는 공기 공급관들로 기능하며, 일부는 유압 모터(230) 및 유압 실린더(360)로 유압을 공급하는 유압 공급관들로 기능하며, 나머지는 로드(400)를 견고하게 지탱한다. 유압 공급관으로 기능하는 로드 관(430)은 공기 공급관으로 기능하는 로드 관(430)보다 지름이 작을 수 있다. 로드(400)들은 로드 관(430)들끼리 서로 대응된 상태로 연결된다. 로드(400)들의 각 길이는 핀 파일(10)의 길이에 따라 적절히 설정될 수 있다.

한편, 도 1과 함께 도 10을 참조하면, 파쇄물 저장유닛(700)은 로드(400)들 중 최하측의 로드(400)와 제1고정유닛(300) 사이에 연결되어 핀 파일(10) 내에 배치될 수 있다. 파쇄물 저장유닛(700)은 파쇄물 저장조(710)와, 연결로드(720)들과, 파쇄물 배출관(730)과, 파쇄물 분리망(740), 및 물 배출망(750)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 파쇄물 저장조(710)의 부피는 천공 부피의 1.3 - 1.7배인 것이 바람직하다.

연결 로드(720)들은 파쇄물 저장조(710)의 상,하단에 장착된다. 파쇄물 저장유닛(700)의 연결 로드(720)들은 회전구동유닛(200)의 연결 로드(220)와 동일하게 구성되되, 제1고정유닛(300)의 유압 실린더(360)를 위한 유압 공급관 및 유압 귀환관으로 기능하는 연결관들을 더 포함하여 구성될 수 있다. 연결로드(720)들은 파쇄물 저장조(710) 내의 보조 연결관(711)들에 의해 서로 연결된다. 보조 연결관(711)들에 의해 연결된 연결관들은 공기 공급관들과 유압 공급관들 및 유압 귀환관들로 기능한다.

파쇄물 배출관(730)은 파쇄물 저장조(710) 내에 배치된다. 파쇄물 배출관(730)은 해머유닛(100)과 회전구동유닛(200) 및 제1고정유닛(300)의 각 파쇄물 배출통로를 거쳐 배출되는 파쇄물을 하단 개구로부터 전달받아 상단 개구를 통해 배출한다.

파쇄물 분리망(740)은 파쇄물 저장조(710)의 하단으로부터 상방으로 이격되어 파쇄물 저장조(710) 내에 설치된다. 파쇄물 분리망(740)은 파쇄물 내의 물을 분리해서 하측으로 배출한다. 물 배출망(750)은 파쇄물 저장조(710)의 하측 둘레를 따라 설치된다. 물 배출망(750)은 파쇄물 분리망(740)을 거쳐 분리된 물을 외부로 배출한다. 따라서, 파쇄물 저장조(710)는 파쇄물 분리망(740)에 의해 구획된 상측 공간에 물이 제거된 파쇄암 등의 파쇄물이 저장될 수 있다. 파쇄물 저장조(710)에 저장된 파쇄물은 굴착 작업 완료 후 외부로 배출될 수 있다.

한편, 제2고정유닛(500)은 제1고정유닛(300)과 동일하게 구성되되, 연결 로드(510)에 제1고정유닛(300)의 유압 실린더(360)를 위한 유압 공급관 및 유압 귀환관으로 기능하는 연결관들을 더 포함할 수 있다. 제2고정유닛(500)은 연결 로드(510)를 통해 최상측의 로드(400)와 연결된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기탱크(800)는 제2고정유닛(500)의 상부 측에 연결될 수 있다. 공기탱크(800)는 하단에 연결 로드(820)가 장착되어 제2고정유닛(500)의 연결 로드(510)와 연결된다. 공기탱크(800)는 상단에 연결 로드(810)가 장착되어 공기압축기(910)와 유압 파워팩(920)과 연결된다.

이 경우, 공기압축기(910)는 핀 파일(10) 외부에 배치될 수 있으며, 자켓 상단의 작업대 또는 바지선에 배치될 수 있다. 그리고, 유압 파워팩(920)은 장착박스(930) 내에 수용되어 핀 파일(10)의 상단에 배치될 수 있다. 이때, 장착박스(930)는 하단에 공기압축기(910)와 유압 파워팩(920)과 연결되는 연결 로드(940)를 구비할 수 있다. 장착박스(930)의 연결 로드(940)는 공기탱크(800)의 연결 로드(810,820)를 통해 제2고정유닛 로드(510)와 연결되도록 구성될 수 있다.

공기탱크(800)의 연결 로드(810,820)들은 파쇄물 저장유닛(700)의 연결 로드(720)와 동일하게 구성되되, 제2고정유닛(500)의 유압 실린더를 위한 유압 공급관 및 유압 귀환관을 더 포함하여 구성될 수 있다.

공기탱크(800)는 외부의 공기압축기(910)로부터 압축공기를 공급받아서 제2고정유닛(500)으로 전달함으로써, 압축공기가 로드(400)들과 제1고정유닛(300)과 회전구동유닛(200) 및 스테빌라이저(600)를 거쳐 각 해머(110)로 최종 공급될 수 있게 한다. 이때, 상측 연결 로드(810)의 연결관들 중 일부는 공기탱크(800) 내부에 구비된 밸브유닛(VU)을 구동시키기 위한 유압 공급관들 및 유압 귀환관들로 사용될 수 있다.

본 발명의 천공장치는 천공 심도를 고려하여 일정 길이를 갖도록 설계된 핀 파일(10)이 일체화된 천공장치로서, 공기압축기(910)를 바지선 상부에 위치시킨 상태에서 동작시키게 되면, 공기압축기(910)부터 핀 파일(10)의 상단까지의 공기공급라인의 길이가 매우 길어지게 된다. 공기공급라인의 길이가 길어질수록 공기압을 전달하는 효율이 저하되어 천공장치의 최하단에 위치한 해머유닛(100)으로 공기압을 효과적으로 전달할 수 없기 때문에 해머유닛(100)이 성능을 제대로 발휘할 수 없다. 이러한 문제를 해결하고자 핀 파일(10) 내부에 공기탱크(800)를 설치하여 외부의 공기압축기(910)로부터 공급되는 고압의 압축공기를 공기탱크(800)에 충분히 저장했다가 천공작업이 시작되면 공기탱크(800)로부터 해머유닛(100)으로 일정한 공기압을 전달할 수 있도록 한 것이다.

도 11 내지 13은 핀 파일(10) 내부에 설치되는 본 발명에 따른 공기탱크(800)의 상세 구조를 보여주고 있다.

도 11 및 도 12에서는 공기탱크(800) 내,외부 구조가 시각적으로 잘 드러나도록 공기탱크(800)를 옆으로 눕혀 도시하였다. 여기서, 도면의 좌측은 공기탱크(800)의 상부 쪽을 가리키고 우측은 공기탱크(800)의 하부 쪽을 가리키고 있다. 따라서, 후술되는 상부, 하부, 상단, 하단 등의 방향을 가리키는 용어에 대해서는 이러한 위치를 감안하여 이해하기로 한다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 공기탱크(800)는 상단에 장착된 연결 로드(810)를 통해 공기압축기(910) 및 유압 파워팩(920)과 서로 연결되고, 하단에 배치된 연결 로드(820)를 통해 제2고정유닛(500)과 서로 연결된다.

여기서, 공기탱크(800)의 상단에 장착된 연결 로드(810)는 상측 연결 브래킷(805)과, 복수의 공기 유입관(812) 및, 복수의 유압관(813)을 포함하는 복수의 연결관들로 구성되고, 공기탱크(800)의 하단에 장착된 연결 로드(820)는 하측 연결 브래킷(806)과, 복수의 공기 토출관(822), 복수의 유압관(813)을 포함하는 복수의 연결관들로 구성된다.

구체적으로, 공기탱크(800)는 공기압축기(910)로부터 공급되는 고압의 압축공기가 저장될 수 있는 내부공간이 형성된 몸체(801)와, 몸체(801)의 상단 측에 관통 설치되며 공기압축기(910)에서 공급되는 고압의 압축공기가 유입되는 복수의 공기 유입관(812)과, 몸체(801)의 하단 측에 관통 설치되며 몸체(801) 내에 저장된 압축공기가 토출되는 복수의 공기 토출관(822)과, 몸체(801) 내부에 설치되며 외부로부터 제어신호가 인가될 경우 유압에 의해 작동되어 압축공기가 토출되는 공기 토출관(822)을 개폐하는 밸브유닛(VU)을 포함하여 구성된다.

몸체(801)는 상단 및 하단이 폐쇄된 원통 형상으로 이루어지고, 상단 측으로는 고압의 압축공기가 유입되는 복수(실시 예에서는 8개)의 공기 유입관(812)이 관통 설치되고, 하단 측으로는 내부에 저장된 압축공기가 토출되는 복수(실시 예에서는 8개) 개의 공기 토출관(822)가 관통 설치된다.

이때, 복수의 공기 유입관(812) 및 복수의 공기 토출관(822)는 각각 일정 간격을 두고 원형으로 배열되고, 이들 공기 유입관(812) 및 공기 토출관(822)의 사이 사이에는 유압 파워팩(920)으로부터 공급되는 유압이 압송되는 복수(실시 예에서는 8개)의 유압관(813)이 원형으로 배열된다.

공기탱크(800)의 상단에 위치한 연결 로드(810)는 상측 연결 브래킷(805)과, 복수의 공기 유입관(812) 및, 복수의 유압관(813)을 포함한다. 이러한 연결 로드(810)는 공기압축기(910)와 유압 파워팩(920)과 연결되는 연결 로드(940)와 서로 연결된다.

공기탱크(800)의 몸체(801) 상단 외부로 노출되어 있는 공기 유입관(812)의 상단 부분은 원판 형상을 갖는 상측 연결 브래킷(805)과 결합되고, 반대쪽에 위치한 공기 유입관(812)의 하단 부분은 몸체(801) 내부에 위치된다.

몸체(801)의 상단 중앙에는 원형 관 형상으로 이루어진 상측 중앙 지지관(811)이 관통 설치되어 복수의 공기 유입관(812) 및 복수의 유압관(813)으로 둘러싸인 상태가 되며, 몸체(801)의 상단 외부로 노출된 상측 중앙 지지관(811)의 상단은 상측 연결 브래킷(805)과 결합된다.

이때, 상측 중앙 지지관(811)과 공기 유입관(812) 및 유압관(813)의 관 직경 크기는 상측 중앙 지지관(811)이 가장 크고 유압관(813)이 가장 작은 크기를 갖도록 형성된다. 그리고, 관 길이는 유압관(813)이 가장 길고 상측 중앙 지지관(811)이 가장 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

상측 연결 브래킷(805)의 상면에는 하면에 결합된 각 공기 유입관(812)와 연결될 수 있도록 복수의 공기유입노즐(812a)이 결합된다. 이때, 공기유입노즐(812a)은 상측 연결 브래킷(805)의 상면 위로 일부가 노출되도록 결합된다. 따라서 상부 측으로부터 공급되는 고압의 압축공기는 공기유입노즐(812a)을 통해 공기 유입관(812)로 유입된 후 몸체(801) 내부에 저장된다.

한편, 공기탱크(800)의 하단에 위치한 연결 로드(820)는 하측 연결 브래킷(806)과, 복수의 공기 토출관(822) 및, 복수의 유압관(813)을 포함한다. 여기서, 복수의 유압관(813)은 몸체(801)의 상단에 관통된 복수의 유압관(813)이 몸체(801) 내부를 가로질러 몸체(801)의 하단까지 관통된 것으로 동일 구조물을 형성한다. 이러한 연결 로드(820)는 제2고정유닛(500) 상단의 연결 로드(510)와 서로 연결된다.

공기탱크(800)의 몸체(801) 하단 외부로 노출되어 있는 공기 토출관(822)의 하단 부분은 원판 형상을 갖는 하측 연결 브래킷(806)과 결합되고, 반대쪽에 위치한 공기 토출관(822)의 상단 부분은 몸체(801) 내부에 위치된다.

몸체(801)의 하단 중앙에는 원형 관 형상으로 이루어진 하측 중앙 지지관(821)이 관통 설치되어 복수의 공기 토출관(822) 및 복수의 유압관(813)으로 둘러싸인 상태가 되며, 몸체(801)의 하단 외부로 노출된 하측 중앙 지지관(821)의 하단은 하측 연결 브래킷(806)과 결합된다.

이때, 하측 중앙 지지관(821)은 상측 중앙 지지관(811)과 관 직경이 동일하게 형성되고, 공기 토출관(822) 역시 관 직경이 공기 유입관(812)과 동일하게 형성된다.

그리고, 하측 연결 브래킷(806)의 하면에는 상면에 결합된 각 공기 토출관(822)와 연결될 수 있도록 복수 공기 토출노즐(822a)이 형성된다. 이때, 공기 토출노즐(822a)은 제2고정유닛(500)의 연결 로드(510)에 구비된 상측 연결 브래킷과 결합 가능하도록 하측 연결 브래킷(806)의 하면 안쪽으로 함몰된 형상을 이루며 형성된다. 따라서, 공기 토출관(822)로 토출되는 압축공기는 공기 토출노즐(822a)을 지나 해머유닛(100) 측으로 공급될 수 있다.

또한, 몸체(801)의 양단 외부에 배치되는 상,하측 연결 브래킷(805,806) 부분에는 이웃하는 또 다른 연결 브래킷과의 결합시 결합위치를 결정해주는 위치결정 핀(816)이 결합된다. 이러한 위치결정 핀(816)은 공기탱크(800)가 그 상,하부에 위치되는 또 다른 구조물과 결합될 경우 정확한 결합위치 상에 결합되도록 한다.

한편, 공기탱크(800)의 몸체(801) 내부에는 복수의 공기 유입관(812) 및 공기 토출관(822)과, 복수의 유압관(813)을 각각 개별적으로 지지할 수 있도록 얇은 원판 형상으로 이루어진 복수의 지지판(802,803)이 설치된다.

지지판(802,803)에는 복수의 공기 유입관(812), 공기 토출관(822), 유압관(813), 및 상,하측 중앙 지지관(811,821)이 각각 관통 및 지지되는 한편 몸체(801) 내부에 저장된 압축공기가 이동될 수 있도록 다양한 크기 및 형상을 갖는 복수 개의 통공(802a)이 형성된다.

이러한 복수의 지지판(802,803)들은 몸체(801) 내부의 소정 위치에 배치된 상태에서 몸체(801)의 내주면에 고정되어 몸체(801)의 구조적 강성을 보완하는 한편, 공기 유입관(812), 공기 토출관(822), 유압관(813), 상,하측 중앙 지지관(811,821)을 각각 개별적으로 지지해주는 동시에 몸체(801) 내부에서 고압 공기가 통공(802a)을 통해 자유롭게 이동할 수 있도록 한다.

이 경우, 복수의 지지판(802,803)은 몸체(801)의 길이방향 중간 부분에 배치되는 한 쌍의 제1지지판(802)과, 몸체(801)의 양단 부분에 배치되는 한 쌍의 제2지지판(803)을 포함한다.

한 쌍의 제1지지판(802)은 몸체(801)의 길이방향 중간 위치에서 일정 이격 간격을 두고 배치된다. 이러한 제1지지판(802)에는 몸체(801) 내부를 가로지르는 복수 개의 유압관(813)이 관통되어 지지되는 한편 몸체(801)의 중간 부분의 구조적 강성을 보완한다.

한 쌍의 제2지지판(803)은 몸체(801)의 길이방향 양단 측에 배치되며 몸체(801)의 양단 부분에 대한 구조적 강성을 보완하게 되며, 일측 제2지지판(803)에는 공기 유입관(812)와 유압관(813)과 상측 중앙 지지관(811)이 관통되어 지지되는 다른 일측 제2지지판(803)에는 공기 토출관(822)과 유압관(813)과 하측 중앙 지지관(821)이 관통되어 지지된다.

이 경우, 한 쌍의 제1지지판(802)과 제2지지판(803)은 제작의 편의성과 제작비용 절감을 위하여 모두 동일 형상을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 지지판(802,803)의 설치개수 및 설치위치는 몸체(801)의 크기 및 형상에 따라 다양하게 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 밸브유닛(VU)은 몸체(801) 내에 설치되어 외부로부터 인가되는 원격 제어신호에 작동되어 공기 토출관(822)를 개방시킴으로써 몸체(801)에 저장된 고압의 압축공기를 해머유닛(100) 측으로 공급하게 된다.

도 12와 도 14에 도시된 밸브유닛(VU) 구조를 참조하면, 밸브유닛(VU)은 몸체(801) 내에 고정되는 고정블록(840)과, 고정블록(840)에 대해 진퇴 가능하게 설치되는 밸브블록(850)과, 유압의 힘으로 밸브블록(850)을 진퇴시키며 공기 토출관(822)를 개폐하도록 구동하는 구동실린더(870)를 포함하여 구성된다.

고정블록(840)은 소정의 두께를 갖는 원판 형상으로 이루어지며, 몸체(801) 내부에 위치한 공기 토출관(822)의 상단과 결합되어 고정된 상태로 유지된다. 그리고, 공기 토출관(822)의 상단은 고정블록(840)의 내측에 배열 형성된 복수의 공기 토출홀(841) 부분과 직접 연결된다. 이때, 공기 토출관(822)의 상단에 결합된 고정블록(840)이 하방으로 내려가지 않고 걸려 지지될 수 있도록 공기 토출홀(841)의 하부 측에는 단차진 형태의 안착턱(842)이 형성된다.

고정블록(840)의 중앙에는 하측 중앙 지지관(821)의 상부가 관통되어 고정블록(840)의 상부 측으로 일부 노출되도록 결합된다. 하측 중앙 지지관(821)의 상부 측에는 하측 중앙 지지관(821)의 외경이 축소된 부분인 축경부(821a)가 형성되어, 상기 축경부(821a) 부분이 고정블록(840)의 중앙을 관통하여 고정블록(840)의 상부 측으로 노출되도록 형성된다. 축경부(821a)가 관통되는 고정블록(840)의 하부 측에는 축경부(821a)에 결합된 고정블록(840)이 하방으로 내려가지 않고 안착될 수 있도록 단차진 형태의 안착턱(844)이 형성된다.

밸브블록(850)은 고정블록(840)의 형상과 대응하는 원판 형상으로 이루어지며, 고정블록(840)에 형성된 복수의 공기 토출홀(841)과 대응하는 위치상에 상기 복수의 공기 토출홀(841)을 각각 개폐하는 복수의 밸브체(860)가 결합된다.

고정블록(840)의 각 공기 토출홀(841)을 개폐하는 밸브체(860)의 하단부 형상은 역삼각형 모양을 가질 수 있고, 공기 토출홀(841) 부분에 맞닿을 경우 탄성 변형에 의해 견고한 밀폐 작용이 이루어질 수 있도록 탄성 소재로 구성되거나, 또는 반복적인 개폐작용에도 그 내구성을 보장할 수 있도록 상기 고정블록(840)과 동일한 금속소재로 구성될 수도 있다.

밸브블록(850)의 하면 중앙에는 고정블록(840)을 관통하여 상부 측으로 노출된 축경부(821a) 부분이 삽입되어 맞물릴 수 있도록 축경부(821a)의 형상과 대응하는 형상을 갖는 삽입홈(851)이 형성된다.

이로 인해 밸브블록(850)은 고정블록(840)의 상부 측으로 노출된 하측 중앙 지지관(821)의 축경부(821a) 부분에 삽입홈(851)을 통해 안착된 상태에서 축경부(821a)의 외면을 타고 상하 이동이 가능한 상태로 구비된다. 이때, 밸브블록(850)의 상하 이동 폭은 삽입홈(851)의 깊이에 해당되는 폭에 해당되는 스트로크(stroke)를 갖는다.

그리고, 고정블록(840)에는 밸브블록(850)을 관통하는 형태로 하나 이상의 가이드 핀(843) 설치된다. 이러한 가이드 핀(843)은 밸브블록(850)의 상하 이동시 좌우로 흔들림 없이 안정적으로 직선이동할 수 있도록 가이드 해주게 된다.

밸브블록(850)의 상면 중앙에는 내부로 유입되는 유압을 통해 밸브블록(850)을 고정블록(840)에 대하여 상하로 왕복이동시킬 수 있도록 구동하는 구동실린더(870)가 결합된다.

구동실린더(870)는 내부를 따라 왕복 이동하는 피스톤이 일측에 구비된 피스톤 로드가 구비되고, 구동실린더(870)의 내부는 상기 피스톤을 통해 구획된 2개의 변형 가능한 밀폐 공간으로 구획된다. 이때, 상기 2개의 밀폐 공간 중 어느 일측으로 유압이 유입되면 나머지 일측으로는 유압이 유출된다.

구동실린더(870)의 피스톤 로드(872)는 밸브블록(850)의 중앙을 관통하여 하단이 하측 중앙 지지관(821)의 축경부(821a) 내부까지 내려오도록 연장 형성된다. 그리고, 피스톤 로드(872)의 하단은 고정블록(840)을 관통하여 상부 측으로 노출된 하측 중앙 지지관(821)의 축경부(821a) 내주면에 고정된 고정판(845)의 중앙에 결합된다.

구동실린더(870)에는 피스톤에 의해 구획된 2개의 내부 밀폐 공간으로 유압이 유입 및 유출될 수 있도록 2개의 포트(873,874)가 형성된다. 그리고, 각 포트(873,874)에는 몸체(801) 내부를 가로지르는 복수의 유압관(813) 중 2개가 각각 유압호스(미도시)를 통해 연결된다. 이 경우 유압호스로 연결되지 않은 나머지의 유압관(813)들은 공기탱크(800)를 관통하여 하부 측에 위치된 회전구동유닛(200), 제1고정유닛(300), 제2고정유닛(500) 등에 유압을 각각 제공하게 된다.

핀 파일(10)의 최상단에 위치한 유압 파워팩(920) 부분에는 외부에서 인가되는 원격 제어신호에 따라 구동실린더(870)의 각 포트(873,874)로 유압을 선택적으로 유입시킬 수 있도록 하는 솔레노이드밸브(미도시)가 구비된다. 이러한 솔레노이드밸브의 구동에 따라 구동실린더(870)와 유압호스에 의해 연결되는 2개의 유압관(813) 중 어느 하나로는 유압이 공급되고 나머지 하나로는 유압이 귀환된다. 이와 같이 솔레노이드밸브를 통해 구동실린더(870)의 어느 일측 포트로 유압을 유입시키면 다른 한쪽 포트로는 유압이 유출되기 때문에 피스톤 로드(872)는 유압의 입,출력 방향에 따라 구동실린더(870) 외부로 인출되거나 내부로 인입될 수 있다.

도 14는 피스톤 로드(872)가 유압에 의해 구동실린더(870)의 안쪽으로 이동되어 구동실린더(870)를 비롯한 밸브블록(850)이 하방으로 완전히 내려간 상태를 보여주고 있다. 이 경우 밸브블록(850)의 밸브체(860)는 고정블록(840)의 공기 토출홀(841)을 완전히 막아 공기탱크(800) 내부에 저장된 압축공기는 공기 토출관(822)을 통해 외부로 토출될 수 없고, 이로 인해 천공장치(1000) 하단의 해머유닛(100)으로 압축공기의 공급이 이루어지지 않게 된다.

한편, 도 15는 구동실린더(870) 내부로의 유압방향이 변경되어 피스톤 로드(872)가 구동실린더(870)의 바깥쪽으로 이동되어 구동실린더(870)를 비롯한 밸브블록(850)이 상방으로 완전히 올라간 상태를 보여주고 있다. 즉, 구동실린더(870)의 상부 측 포트(873)로 유압이 유입됨에 따라 피스톤 로드(872)의 하방 인출이 이루어지고, 이때, 고정판(845)은 하측 중앙 지지관(821)의 내에 고정되어 있기 피스톤 로드(872)의 인출과 동시에 구동실린더(870)를 비롯한 밸브블록(850)이 인출방향과 반대되는 상방으로 이동되어 공기 토출홀(841)로부터 밸브체(860)를 분리함으로써 공기 토출관(822)를 통한 압축공기의 토출이 이루어지게 된다. 이렇게 토출된 압축공기는 천공장치(1000) 내부에 연결된 다수의 로드들을 통해 최하단에 위치한 해머유닛(100)까지 곧바로 공급될 수 있기 때문에 해머유닛(100)을 통한 원활한 해저지반 천공작업이 가능해질 수 있다.

이 경우 유압 파워팩(920) 부분에 설치된 솔레노이드밸브의 작동은 무선 리모콘을 통해 수행될 수 있다. 즉, 천공장치(1000) 외부에서 작업자가 무선 리모콘을 통해 솔레노이드밸브를 작동시켜 구동실린더(870)로 유입 및 유출되는 유압의 방향을 변경시킴으로써 밸브블록(850)의 상하이동을 통해 공기탱크(800)로부터의 압축공기 토출을 제어할 수 있다.

그리고, 몸체(801)의 외면 일측에는 공기탱크(800) 내부의 투시가 가능하도록 점검창(804)이 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 점검창(804)은 작업자가 공기탱크(800)의 내부상황을 용이하게 파악할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 점검창(804)은 밸브유닛(VU)과 인접하게 위치하는 몸체(801)의 외면에 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설치하게 되면, 작업자가 공기탱크(800) 외부에서 유압호스(미도시)로 구동실린더(870)와 유압관(813)를 연결할 경우 점검창(804)을 몸체(801)에서 떼어낸 후 확보된 공간을 통해 수월하게 내부로 진입하여 유압호스의 연결작업을 용이하게 수행할 수 있고, 밸브유닛(VU)의 유지보수 및 교체작업을 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 몸체(801)의 외부에 위치한 상측 연결 브래킷(805) 부분에는 공기탱크(800) 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력계(미도시)가 설치될 수 있다. 이때, 압력계는 상측 연결 브래킷(805)의 중심을 관통하여 몸체(801) 내부에 위치한 상측 중앙 지지관(811) 내부까지 연장되도록 설치될 수 있다. 이러한 압력계는 상측 중앙 지지관(811) 내부의 공기압을 검출하여 공기탱크(800) 내부에 형성된 공기압을 측정하게 되고, 측정된 공기압은 원격 제어수단인 무선 리모콘의 표시창에 디스플레이될 수 있다. 따라서, 원거리에서 작업자가 무선 리모콘을 통해 공기탱크(800)의 내부 압력을 실시간으로 확인하는 것이 가능해지고, 공기탱크(800)의 내부압력에 이상이 발생할 경우 곧바로 유지보수 작업에 들어갈 수 있다.

무선 리모콘을 통한 공기탱크(800)의 원격 제어과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 해저지반에 대한 천공작업이 시작되기 전에는 도 14에 도시된 것과 같이, 공기탱크(800) 내의 밸브블록(850)이 하방으로 완전히 내려가 밸브체(860)에 의해 공기 토출홀(841)이 완전히 폐쇄되고 공기탱크(800) 내부에 저장된 압축공기는 해머유닛(100) 측으로 공급되지 않는다.

이러한 상태에서 해저지반 천공작업을 위해 외부(예를 들어 외부의 바지선)에 있는 작업자가 무선 리모콘을 통해 유압 파워팩(920) 부분에 구비된 솔레노이드밸브(미도시)에 공기탱크(800)의 개방 신호를 인가하면, 도 15에 도시된 바와 같이 구동실린더(870)의 상부 포트로 유압이 유입되어 피스톤 로드(872)는 구동실린더(870)의 하부로 인출되고, 인출된 피스톤 로드(872)는 하측 중앙 지지관(821) 부분에 고정되어 있는 고정판(845)을 밀게 됨으로써 그에 따른 반발력에 의해 구동실린더(870)를 비롯한 밸브블록(850)이 상부로 이동되어 공기 토출홀(841)을 막고 있던 밸브체(860)가 분리된다. 그리고, 밸브체(860)의 분리로 인해 공기탱크(800) 내부에 저장되어 있던 압축공기는 공기 토출홀(841)로 빠져나가 공기 토출관(822)을 통해 해머유닛(100) 측으로 공급됨으로써 해머유닛(100)을 통한 해저지반의 원활한 천공작업이 이루어질 수 있게 된다.

해저지반에 대한 천공작업이 모두 완료되면, 작업자는 다시 무선 리모콘을 통해 솔레노이드밸브로 신호를 인가하여 구동실린더(870)로 유입되는 유압의 방향을 반대로 전환시키게 되고, 전술된 반대의 과정을 통해 밸브블록(850)은 다시 하강되어 밸브체(860)를 통해 공기 토출홀(841)을 폐쇄하게 됨으로써 공기탱크(800)는 다시 압축공기 저장 모드로 유지된다.

이와 같이, 작업자가 외부에서 무선 리모콘 조작을 통해 공기탱크(800) 내부에 있는 밸브유닛(VU)을 용이하게 작동시켜 공기탱크(800) 내부에 저장되어 있는 고압의 압축공기의 토출 및 차단을 간편하게 조작할 수 있다. 또한, 기존과 같이 핀 파일과 천공장치의 일체화로 인해 외부의 공기압축기(910)로부터 천공장치 상단까지 이어지는 공기공급라인의 길이가 많이 길어지게 되더라도 공기압축기(910)로부터 공급된 고압의 공기를 공기탱크(800) 내에 저장했다가 천공작업이 시작되면 원격 제어를 통해 밸브를 개방시켜 해머유닛(100) 측으로 압축공기가 효과적으로 공급되도록 할 수 있기 때문에 해머유닛(100)이 타격 성능을 충분히 발휘하여 천공 효율을 높일 수 있고, 이에 따라 해저지반의 천공작업을 원활히 수행할 수 있다.

한편, 핀 파일(10) 내부에 공기탱크(800)를 설치하여 해머유닛(100)의 구동 문제는 해결하였지만, 파쇄물 배출로의 설치가 어려워지는 다른 문제가 발생되었다. 일반적으로 파쇄물은 각 유닛의 중심부를 관통하고 있는 연결로드(610), 보조 배출관(211), 연결로드(310) 및 로드 관(430)들을 거쳐 외부로 배출되게 된다. 하지만, 공기탱크(800) 설치가 필수적인 천공장치의 경우, 공기탱크(800)를 관통하는 파쇄물 배출로를 설치하는 것은 바람직하지 않다. 공기탱크(800)가 해머유닛(100)에 충분한 압력을 공급할 수 있도록 하기 위해서, 공기탱크(800) 내에는 유압 공급관들 및 유압 귀환관들 같은 필수 요소만이 최소 설치되어야 한다. 부피가 큰 파쇄물을 배출하는 배출로가 공기탱크(800) 내부를 관통하게 되면, 그만큼 공기 저장 공간이 줄어들게 되어 공기탱크(800)를 설치하게 된 본래의 목적에 부정적인 영향을 주게 된다. 따라서 파쇄물 배출로 대신 파쇄물 저장조(700)를 핀 파일(10) 내부에 설치하게 된 것이다.

본 발명의 일실시 예에 따른 해상설비의 자켓 시공용 천공장치(1000)를 이용해서 해저지반을 천공하는 공법에 대해, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면에 미도시된 크레인을 이용해서, 자켓(20)을 해저지반에 안착시켜 고정한다. 그리고, 핀 파일(10) 내로 해머유닛(100), 회전구동 유닛(200), 제1고정유닛(300), 로드(400)들, 및 제2고정유닛(500)을 차례로 연결한 천공장치(1000)를 투입하여 핀 파일 일체형 천공장치를 조립한다.

이때, 해머유닛(100)과 회전구동유닛(200) 사이에 스테빌라이저(600)를 추가로 연결하고, 제1고정유닛(300)과 최하측의 로드(400) 사이에 파쇄물 저장유닛(700)을 추가로 연결할 수 있다. 또한, 제2고정유닛(500)의 상단에 공기탱크(800)를 추가로 연결한 후, 공기탱크(800)의 상단에 공기압축기(910) 및 유압 파워팩(920)을 연결할 수 있다. 또한, 핀 파일(10)의 길이에 맞게 각 길이가 설정된 로드(400)들을 마련해서 파쇄물 저장유닛(700)과 제2고정유닛(500) 사이에 연결할 수 있다.

그 다음, 크레인을 이용해서, 해저지반에 안착된 자켓(20)의 자켓파일(21)에 핀 파일(10) 일체형 천공장치(1000)를 삽입한다. 그 다음, 해머유닛(100)이 핀 파일(10)의 하단 부위를 통해 일부 인출되도록 핀 파일(10) 내에 배치한 상태에서, 유압 파워팩(920)에 의해 제1,2 고정유닛(300, 500)을 확장 동작시켜 핀 파일(10)을 고정한다.

그 다음, 유압 파워팩(920)에 의해 회전구동유닛(200)을 작동시켜 해머유닛(100)을 회전시킴과 동시에, 공기압축기(910)에 의해 해머유닛(100)을 타격 동작시켜 해저지반을 천공한다. 해머유닛(100)은 해저지반을 천공함에 따라 천공홀(1) 내로 침투하게 되는데, 이때 핀 파일(10)도 해머유닛(100)과 함께 천공홀(1) 내로 침투할 수 있게 된다. 핀 파일(10)이 천공홀(1) 내에 설정 깊이로 삽입되면, 제1,2 고정유닛(300, 500)을 수축 동작시킨 후, 도 17에 도시된 바와 같이, 천공장치(1000)을 핀 파일(10)로부터 분리시킨다. 그 다음, 천공홀(1)과 핀 파일(10) 및 자켓 파일(21)에 그라우팅재를 충전한다. 이 과정들을 반복 수행하게 되면, 자켓(20)을 해저지반 위에 고정시키도록 시공할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시 예에 따르면, 핀 파일(10)이 천공장치(1000)와 함께 바지선 상에서 일체형으로 조립되어 자켓 파일(21)에 삽입되기 때문에, 천공장치(1000)에 의한 천공과 동시에 핀 파일(10)이 천공홀 내로 함께 침투될 수 있으므로, 펄층이 천공홀 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따르면, 천공홀의 깊이에 따라 작업자가 자켓 파일(21) 위의 협소한 작업대에서 로드(400)를 천공장치(1000)에 추가 체결하여 천공장치의 길이를 연장시키는 작업을 수행하지 않아도 되므로, 안전사고를 방지할 수 있고, 천공 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 태풍 등의 기상 변화에 신속히 대처할 수 있다. 게다가, 본 실시 예에 따르면, 로드(400)의 추가 체결작업이 필요없기 때문에 리모콘 등으로 천공장치(1000)를 구동 제어할 수 있으므로, 자켓(20) 옆의 바지선에서도 천공장치(1000)를 운용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100 : 해머유닛 200 : 회전구동유닛
300 : 제1고정유닛 400 : 로드
500 : 제2고정유닛 600 : 스테빌라이저
700 : 파쇄물 저장유닛 800 : 공기탱크
801 : 몸체 802, 803 : 제1,2지지판
802a : 통공 804 : 점검창
805,806 : 상,하측 연결 브래킷
810,820 : 상,하측 연결 로드
811,821 : 상,하측 중앙 지지관
812 : 공기 유입관 813 : 유압관
816 : 위치결정 핀 822 : 공기 토출관
840 : 고정블록 841 : 공기 토출홀
843 : 가이드 핀 845 : 고정판
850 : 밸브블록 851 : 삽입홈
860 : 밸브체 870 : 구동실린더
872 : 피스톤 로드 VU : 밸브유닛

Claims (8)

1. 삭제
2. 핀 파일;
   상기 핀 파일 내에 설치되며, 외부의 공기압축기로부터 고압의 공기를 공급받아 해저지반을 천공하는 해머유닛;
   상기 핀 파일의 내벽에 압착되어 상기 핀 파일을 고정하는 고정유닛;
   상기 공기압축기로부터 공급되는 고압의 공기를 저장했다가 외부로부터 인가되는 신호에 의해 상기 해머유닛으로 고압의 공기를 공급하는 공기탱크; 를 포함하며,
   상기 공기탱크는,
   몸체와;
   상기 몸체의 일측에 관통 설치되며, 상기 공기압축기에서 공급되는 고압 공기가 유입되는 복수의 공기 유입관과;
   상기 몸체의 타측에 관통 설치되며, 상기 몸체 내에 저장된 고압 공기가 토출되는 복수의 공기 토출관과;
   상기 몸체 내부에 위치한 상기 공기 토출관의 단부에 설치되며, 외부에서 인가되는 신호에 의해 상기 공기 토출관으로 고압 공기의 토출을 개폐하는 밸브유닛;
   을 포함하되,
   상기 밸브유닛은,
   상기 공기 토출관의 단부에 고정 설치되며, 상기 공기 토출관과 연결되는 복수의 공기 토출홀이 형성된 고정블록과;
   상기 고정블록에 대해 왕복이동 가능하게 설치되며, 상기 공기 토출홀을 개폐하는 복수의 밸브체가 구비된 밸브블록과;
   상기 밸브블록에 설치되며, 외부에서 인가되는 신호에 의해 내부의 피스톤 로드가 작동되어 상기 밸브블록을 왕복이동시켜 상기 밸브체를 통해 상기 공기 토출홀을 개폐하도록 구동하는 구동실린더;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정블록의 중앙부를 관통하여 설치되는 중앙 지지관과;
   상기 중앙 지지관의 내측에 고정되며 상기 피스톤 로드의 단부가 결합되는 고정판;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 중앙 지지관의 단부는 상기 고정블록 외부로 노출되고, 상기 밸브블록의 중앙에는 상기 중앙 지지관의 노출된 단부가 삽입될 수 있도록 상기 중앙 지지관의 단부와 대응하는 형상을 갖는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
5. 제2항에 있어서, 상기 고정블록에는 상기 밸브블록을 관통하는 형태로 설치되어 상기 밸브블록의 왕복이동을 가이드 해주는 가이드 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
6. 핀 파일;
   상기 핀 파일 내에 설치되며, 외부의 공기압축기로부터 고압의 공기를 공급받아 해저지반을 천공하는 해머유닛;
   상기 핀 파일의 내벽에 압착되어 상기 핀 파일을 고정하는 고정유닛;
   상기 공기압축기로부터 공급되는 고압의 공기를 저장했다가 외부로부터 인가되는 신호에 의해 상기 해머유닛으로 고압의 공기를 공급하는 공기탱크; 를 포함하며,
   상기 공기탱크는,
   몸체와;
   상기 몸체의 일측에 관통 설치되며, 상기 공기압축기에서 공급되는 고압 공기가 유입되는 복수의 공기 유입관과;
   상기 몸체의 타측에 관통 설치되며, 상기 몸체 내에 저장된 고압 공기가 토출되는 복수의 공기 토출관과;
   상기 몸체 내부에 위치한 상기 공기 토출관의 단부에 설치되며, 외부에서 인가되는 신호에 의해 상기 공기 토출관으로 고압 공기의 토출을 개폐하는 밸브유닛;
   을 포함하되,
   상기 몸체 내부에는 상기 공기 유입관 및 공기 토출관과, 상기 몸체를 가로지르며 설치되는 복수의 유압관을 지지할 수 있는 다수의 통공이 형성된 복수의 지지판이 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 지지판은,
   상기 몸체의 중간 부분에 배치되는 제1지지판과;
   상기 몸체의 양단 부분에 배치되는 제2지지판;을 포함하며,
   상기 공기 유입관 및 공기 토출관은 상기 제2지지판을 통해 지지되고, 상기 유압관은 상기 제1지지판 및 제2지지판을 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 몸체의 양단 외부에 노출된 상기 공기 유입관 및 공기 토출관의 각 단부와 상기 유압관의 단부에는 브래킷이 결합되며, 상기 브래킷에는 이웃하는 또 다른 브래킷과의 결합시 결합위치를 결정하는 위치결정 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 구비한 해상설비의 자켓 시공용 천공장치.
   
   

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