KR102098910B1 - 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처 - Google Patents

Abstract

해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처가 개시된다. 본 발명에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처는, 수중 이동체와, 상기 수중 이동체의 상면에 마련되는 지지 플레이트와 커터 지지체에 의해 상기 수중 이동체에 구비되는 트렌치 커터를 포함하고, 상기 커터 지지체에는, 해저 케이블을 상기 트렌치 커터가 굴착한 도랑으로 안내하기 위한 케이블 안내부재가 결합되며, 상기 케이블 안내부재의 상향 개구된 안내부에는, 상기 케이블 안내부재의 내부로 인입되어 안내되는 상기 해저 케이블이 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 떠오르지 않도록 하향으로 가압하거나, 상기 해저 케이블에 장력이 발생할 때 가압력을 해제하여 상기 해저 케이블을 긴장상태를 이완시키기 위한 디프레서가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 해저지반의 견고한 토사와 연암 조건에서 트렌치 커터로 굴착을 수행함과 동시에 파이프 라인이나 해저 케이블을 매설하는 작업을 할 수 있고, 부력이나 조류를 포함하는 외력이 발생하여 파이프 라인이나 해저 케이블에 장력이 발생할 때를 이를 감지하여 가압력을 해제하고, 장력 발생이 소실됨이 감지되면 다시 가압력을 가하도록 구성됨으로써, 과도한 장력으로 파이프 라인이나 해저 케이블이 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처{UNDERWATER TRENCHER HAVING SUBMARINE CABLE LAYING APPARATUS}

본 발명은 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해저지반의 견고한 토사와 연암조건에서 굴착 및 파이프라인이나 해저 케이블 등의 매설 작업을 할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프라인이나 해저케이블이 부력이나 조류 또는 기타 외력에 의해 떠오르지 않도록 할 수 있고 가압력을 제어할 수 있는 디프레서를 구비한 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처에 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 터파기를 한 후 그 자리에 해저 케이블을 매설하고 있다.

선행기술로서, 대한민국특허 제10-0576101호(공고일 : 2006.05.03)에는 해저면 굴착과 동시에 해저선을 매설하는 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 해상의 포설선에서 인출되어 분기된 견인 로우프(2)에 연결되며 해저로 잠수되는 2개의 밸라스트(Ballast)(1)와; 상기 2개의 밸라스트(2) 사이 중간부에 설치되며, 해저선을 수용하여 인출하기 위한 내부공간부(3a)를 가지되, 포설선이 진행하는 방향측의 내측면에 다수의 토출구(3b)가 형성되어 굴착된 암반 부스러기나 사질토를 걷어내는 스크랩퍼(Scraper)(3)와; 상기 스크랩퍼(3)의 선회각도를 가변시키기 위해 그에 축으로 힌지결합되는 유압실린더(4)와; 상기 스크랩퍼의 내부공간부(3a) 타측면에 구비되며, 조류의 영향에 의한 해저선(21)의 꼬임이나 유동없이 상기 스크랩퍼(3)를 통해 굴착된 해저면으로 인출되도록 안내하는 가이드 지지부재(5)와; 상기 스크랩퍼(3)의 토출구(3b)에 각각 연결되어 고압으로 물을 분사하는 워터젯 고압노즐 펌프(6)와; 상기 밸라스트(1)의 상면 일측에 장착되되, 상기 워터젯 고압노즐 펌프(6)의 석션부(Suction portion)와 연결되어 그에 소정의 분사압력을 제공하는 가압펌프(7)와; 상기 다수의 워터젯 고압노즐 펌프(6)에 각각 연결되며 그들이 작동하지 않을때 이를 감지하여 워터젯 고압노즐 펌프(6)가 자동으로 가압되도록 가압펌프(7)에 구동신호를 제공하는 노즐센서(8)와; 상기 밸라스트(1)의 저면에 구비되어, 그의 밸런스를 조정하기 위한 부력탱크(9)와; 상기 밸라스트(1)의 후미에 각각 구비되어, 해저면의 굴곡상태를 감지하는 레벨감지센서(10)와; 상기 밸라스트(1)의 상면 타측에 장착되어 부력탱크(9)에 에어를 주입하기 위한 공기펌프(11)로 구성된다.

이러한 매설장치는, 고압의 분사력을 제공하는 워터젯 장치를 이용하여 연암, 경질암반 및 사질토 등으로 이루어진 해저면의 토질에 상관없이 굴착을 신속하고 원활하게 수행함과 동시에 굴착된 해저면에 해저선을 매설할 수 있었다.

그러나 이러한 구조의 매설장치는, 공기압만을 이용하여 도랑을 굴착하도록 구성되어 있었기 때문에 굴착 효율이 저하되었고, 케이블을 지지하기 위한 수단이 구비되지 않음으로써 케이블에 다양한 외력(부력, 조류나 파도에 의한 움직임 등)이 작용할 때 케이블에 작용하는 장력을 안정적으로 유지할 수 없게 되어 케이블이 파손되는 등의 문제점이 있었다.

. 대한민국특허 제10-0576101호(공고일 : 2006.05.03)

본 발명의 목적은, 해저지반의 견고한 토사와 연암조건에서 굴착을 수행함과 동시에 해저 케이블 등의 매설 작업을 할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 해저지반에 해저 케이블을 매설할 때 해저 케이블이 부력이나 조류 또는 기타 외력에 의해 떠오르지 않도록 지지함과 동시에 해저 케이블에 작용하는 하중을 토대로 해저 케이블을 가압하는 가압력을 제어할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 수중 이동체와, 상기 수중 이동체의 상면에 마련되는 지지 플레이트와 커터 지지체에 의해 상기 수중 이동체에 구비되는 트렌치 커터를 포함하고, 상기 커터 지지체에는, 해저 케이블을 상기 트렌치 커터가 굴착한 도랑으로 안내하기 위한 케이블 안내부재가 결합되며, 상기 케이블 안내부재의 상향 개구된 안내부에는, 상기 케이블 안내부재의 내부로 인입되어 안내되는 상기 해저 케이블이 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 떠오르지 않도록 하향으로 가압하거나 상기 해저 케이블에 장력이 발생할 때 가압력을 해제하여 상기 해저 케이블의 긴장상태를 이완시키기 위한 디프레서가 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처에 의해 달성된다.

상기 지지 플레이트의 일단 상면에는, 상기 커터 지지체와 상기 트렌치 커터의 지지 프레임이 축 결합되기 위한 한 쌍의 상부 커터 지지편이 형성되고, 상기 지지 플레이트의 일단 저면에는, 상기 트렌치 커터를 상기 축을 기준으로 상향 또는 하향으로 각도 조절하도록 일단이 상기 커터 지지체의 양쪽에 결합된 커터용 엑츄에이터의 각 타단이 결합되기 위한 한 쌍의 하부 커터 지지편이 형성될 수 있다.

상기 케이블 안내부재의 입구 한쪽에는, 인입되는 상기 해저 케이블이나 인입된 상기 해저 케이블을 연결 및 탈착 작업을 하도록 측벽이 삭제되어 개방부가 형성될 수 있다.

상기 디프레서는, 일단이 상기 안내부의 입구 쪽 상부에 축 결합되어 타단이 상기 축을 기준으로 설정된 각도 내에서 상부 또는 하부로 회동되도록 자유단이 되고, 상기 케이블 안내부재보다 더 길거나 같은 길이로 형성된 누름부재; 및 상기 안내부에 인입된 상기 해저 케이블과의 마찰력을 감소시키고 하향으로 가압하도록 상기 누름부재의 저면에 구비되는 다수개의 누름 로울러를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 디프레서는,상기 누름부재를 상기 축을 중심으로 상향으로 들어 올려 상기 누름 로울러에 지지되는 상기 해저 케이블의 장력을 이완시키거나, 하향으로 내려 상기 누름 로울러에 지지되는 상기 해저 케이블의 장력을 긴장시키기 위한 가압수단을 구비할 수 있다.

상기 가압수단은, 일단이 상기 케이블 안내부재에 축으로 결합되고, 타단은 상기 누름부재에 축으로 결합되어 상기 누름부재를 상향으로 들어 올리거나 하향으로 내리도록 작동되는 엑츄에이터; 및 상기 엑츄에이터에 구비되어, 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 상기 해저 케이블에 장력이 발생되면 이를 감지하여 상기 엑츄에이터가 상기 누름부재를 상향으로 들어 올리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키고, 외력이 소실되어 장력이 완화되면 이를 감지하여 상기 액츄에이터가 상기 누름부재를 하향으로 내리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키는 하중감지센서로 이루어질 수 있다.

상기 가압수단은, 상기 누름부재의 타단에 마련되고, 밸브를 갖는 입구 및 출구가 형성된 물탱크; 및 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 상기 해저 케이블에 장력이 발생할 때 상기 물탱크에 수용된 물을 배출시키고 공기를 주입하여 상기 물탱크를 경량화시키고, 상기 해저 케이블에 작용하는 장력이 소실되었을 때 상기 물탱크에 물을 주입하여 상기 물탱크를 중량화시키는 공기펌프 및 물펌프로 이루어지는 제어부로 구성될 수 있다.

상기 누름 로울러에는, 상기 해저 케이블에 외력이 작용하여 장력이 발생할 때 상기 누름 로울러의 축에 가해지는 하중을 감지하기 위한 장력 감지센서가 구비되고, 상기 장력 감지센서가 감지한 감지신호를 토대로 상기 제어부가 제어되도록 구성될 수 있다.

상기 수중 이동체의 상면에는, 상기 해저 케이블을 상기 안내부로 안내하고 지지하기 위한 안내공을 구비한 안내부재가 마련될 수 있다.

본 발명에 의하면, 해저지반의 견고한 토사와 연암 조건에서 트렌치 커터로 굴착을 수행함과 동시에 파이프 라인이나 해저 케이블을 매설하는 작업을 할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 해저지반에 파이프 라인이나 해저 케이블을 매설할 때 파이프 라인이나 해저 케이블이 부력이나 조류 또는 기타 외력에 의해 떠오르지 않도록 디프레서로 지지함으로써 파이프 라인이나 해저 케이블을 안정적으로 매설할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 부력이나 조류를 포함하는 외력이 발생하여 파이프 라인이나 해저 케이블에 장력이 발생할 때를 이를 감지하여 가압력을 해제하고, 장력 발생이 소실됨이 감지되면 다시 가압력을 가하도록 구성됨으로써, 과도한 장력으로 파이프 라인이나 해저 케이블이 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 해저 케이블 매설장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처를 도시한 개략적 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 지지 플레이트와 커터 지지체를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 트렌치 커터와 수중 이동체의 연결부분을 도시한 일부확대 측면도이다.
도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 디프레서를 도시한 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 3에 도시된 디프레서의 작동을 설명하기 위한 개략적 측면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처를 설명하기 위한 개략적 사시도 및 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

첨부된 도면 중에서, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처를 도시한 개략적 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 지지 플레이트와 커터 지지체를 도시한 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 트렌치 커터와 수중 이동체의 연결부분을 도시한 일부확대 측면도이다. 그리고, 도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 디프레서를 도시한 사시도이고, 도 8 및 도 9는 도 3에 도시된 디프레서의 작동을 설명하기 위한 개략적 측면도이다.

도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처(100)는, 해저 지반의 견고한 토사와 연암조건에서 파이프 라인이나 해저 케이블(C)을 매설하기 위한 것이다. 이러한 수중 트렌처(100)는 무한궤도 기반의 이동수단을 갖는 수중 이동체(110)와, 수중 이동체(110)의 상면에 마련되는 지지 플레이트(112)와 커터 지지체(114)에 의해 수중 이동체(110)에 구비되는 트렌치 커터(130)를 포함한다. 그리고 트렌치 커터(130)가 굴착한 도랑에 파이프 라인이나 해저 케이블(C)을 매설하기 위한 케이블 안내부재(300) 및 디프레서(200)로 이루어진 해저 케이블 매립장치를 포함한다.

수중 이동체(110)의 상면에는, 파이프 라인 또는 해저 케이블(C)을 케이블 안내부재(300)의 안내부(312)로 꺽임 없이 안정적으로 안내하고 지지하기 위한 안내공(420)을 구비한 안내부재(400)가 마련된다. 이러한 안내부재(400)는 해상에 위치하는 케이블 매설용 바지선 또는 선박으로부터 공급되는 해저 케이블(C)을 꺽임없이 안정적으로 케이블 안내부재(300)의 안내부(312)로 안내하기 위한 것이다. 이때, 안내공(420)의 내측에는 다수개의 지지 로울러들이 설치된다.

지지 플레이트(112)의 일단 상면에는, 트렌치 커터(130)의 지지 프레임(132)과 커터 지지체(136)가 축 결합되기 위한 한 쌍의 상부 커터 지지편(112B)이 형성된다. 지지 플레이트(112)의 일단 저면에는 트렌치 커터(130)의 지지 프레임(132)을 축을 기준으로 상향 또는 하향으로 각도 조절하도록 각 일단이 커터 지지체(136)의 양쪽에 축으로 결합된 커터용 엑츄에이터(140)의 각 타단이 축 결합되기 위한 한 쌍의 하부 커터 지지편(112A)이 각각 형성된다.

트렌치 커터(130)는, 소정의 길이로 형성된 지지 프레임(132)의 양단에 회전체가 각각 설치되고, 싱부 커터 지지편(112B) 쪽에 위치한 회전체에는 유압모터가 설치된다. 이 유압모터는 회전체를 구동시키도록 구성된다. 회전체가 유압모터에 의해 구동됨에 따라 다수개의 팁을 구비하여 지지 프레임(132)에 설치되는 무한궤도 기반의 커터(134)가 회전되면서 해저지반에 도랑을 굴착할 수 있게 된다. 이러한 트렌치 커터(130)는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 커터 지지체(136)는 유압모터가 설치된 위치의 지지 프레임(132) 한쪽을 감싸면서 결합되는 것으로, 전술한 커터용 엑츄에이터(140)의 각 타단을 지지하는 역할을 한다. 또한, 커터 지지체(136)의 상면에는 디프레서(200)를 구비한 케이블 안내부재(300)의 한쪽 영역(상단 영역)이 결합된다.

케이블 안내부재(300)는, 트렌치 커터(130)가 해저지반에 굴착한 도랑으로 파이프 라인 또는 해저 케이블(C)을 안내하기 위한 것으로, 상단 영역이 커터 지지체(136)의 상면에 고정 결합 된다. 케이블 안내부재(300)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 길이방향으로 길게 형성된 한 쌍의 격자형 지지체 사이에 해저 케이블(C)이 수용되어 안내되기 위한 안내부(312)가 형성된다. 이 안내부(312)은 길이방향을 따라 상향으로 개구된 구조를 갖는다. 케이블 안내부재(300)의 길이는 트렌치 커터(130)의 길이보다 길게 형성되고, 하단부는 수평방향으로 연장된다. 수평방향으로 연장 형성된 하단부는 트렌치 커터(130)가 형성한 도랑의 상부에 위치하게 되는데, 이러한 구조는 해저 케이블(C)을 안정적으로 트렌치 커터(130)가 형성한 도랑으로 안내하기 위한 것이다.

한편, 케이블 안내부재(300)의 입구 한쪽에는, 인입되는 해저 케이블(C)이나 인입된 해저 케이블(C)을 연결 및 탈착 작업을 하도록 측벽(314)이 삭제되거나 절곡되어 개방부(312A)가 형성된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 입구 쪽 안내부(312)을 이루는 측벽(314)이 삭제되거나 내측으로 절곡되어 측방향으로 개구된 개방부(312A)가 형성되는 것이다. 이러한 개방부(310)를 통하여 해저 케이블(C)을 연결하거나 분리하는 작업을 용이하게 할 수 있게 된다.

디프레서(200)는, 케이블 안내부재(300)의 안내부(312) 내부로 인입되어 안내되는 해저 케이블(C)이 부력이나 조류에 의해 떠오르지 않도록 하향으로 가압하고, 해저 케이블(C)에 장력이 발생할 때 하향으로 가압하는 가압력을 해제하여 해저 케이블(C)를 이완시키기 위한 것이다. 이러한 디프레서(200)는 케이블 안내부재(300)의 상향 개구된 안내부(312)에 설치된다.

디프레서(200)는, 소정의 길이를 갖는 막대 또는 파이프로 구성된다. 이러한 디프레서(200)는, 케이블 안내부재(300)의 길이 및 형상과 동일하게 형성되는 것으로, 일단이 안내부(312)의 입구 쪽 상부에 축 결합되어 타단이 축을 기준으로 설정된 각도 내에서 상부 또는 하부로 회동되도록 자유단이 되고, 케이블 안내부재(300)보다 더 길거나 같은 길이로 형성된 누름부재(220)와, 안내부(312)에 인입된 해저 케이블(C)과의 마찰력을 감소시키고 하향으로 가압하도록 누름부재(220)의 저면에 구비되는 다수개의 누름 로울러(230)를 포함하여 구성된다.

누름부재(220)는, 일단이 안내부(312)의 내측에서 축에 의해 측벽(314)에 결합되는 직선부(222)와 이 직선부(222)의 하단에서 케이블 안내부재(300)의 하단부와 같은 각도로 꺽여 연장되는 하단 연장부(224)로 이루어진다. 이러한 구조의 누름부재(220)는 축을 중심으로 상향으로 들어 올려질 수 있다.

한편, 디프레서(200)는, 누름부재(220)를 축을 중심으로 상향으로 들어올려 누름 로울러(230)에 지지되는 해저 케이블(C)의 장력을 이완시키거나, 하향으로 내려 누름 로울러(230)에 지지되는 해저 케이블(C)의 장력을 긴장시키기 위한 가압수단을 구비한다.

가압수단은 도 3 및 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 일단이 케이블 안내부재(300) 또는 커터 지지체(136)에 축으로 결합되고, 타단은 누름부재(220)에 결합된 연결 브라켓(251)에 축으로 결합되어 누름부재(220)를 축을 중심으로 상향으로 들어올리거나 하향으로 내리도록 작동되는 엑츄에이터(250)와, 엑츄에이터(250) 또는 연결 브라켓(251)에 구비되어, 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 해저 케이블(C)에 장력이 발생되면 이를 감지하여 엑츄에이터(250)가 누름부재(220)를 상향으로 들어 올리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키고, 외력이 소실되어 장력이 이완되면 이를 감지하여 액츄에이터(250)가 누름부재(220)를 하향으로 내리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키는 하중감지센서(260)을 포함하여 구성된다.

하중감지센서(260)는, 연결 브라켓(251)과 엑츄에이터(250)의 작동로드 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 하중감지센서(260)는, 누름부재(220)가 지지하는 해저 케이블(C)에 작용하는 외력에 의한 장력(텐션)의 크기를 측정하기 위한 것이다. 이 하중감지센서(260)는 다양하게 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 작용하는 하중을 전기적 신호로 발생시키도록 된 로드셀로 이루어진 것을 기준으로 설명한다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 가압수단은 하중감지센서(260)가 감지한 장력의 크기 감지신호를 토대로, 엑츄에이터(250)를 작동 제어하기 위한 제어부(270)를 구비한다. 제어부(270)는, 하중감지센서(260)가 감지한 장력의 크기 값과 메모리에 저장된 장력의 크기 값을 비교하여 하중감지센서(260)가 감지한 장력의 크기 값이 클 경우에 해저 케이블(C)에 장력이 발생하는 것으로 판단하여 엑츄에이터(250)가 누름부재(220)를 들어올려 해저 케이블(C)의 장력을 이완시키고, 하중감지센서(260)가 감지한 장력의 크기 값이 작을 경우에는 해저 케이블(C)에 작용하였던 장력이 소실된 것으로 판단하여 엑츄에이터(250)를 작동시켜 상향으로 들어올렸던 누름부재(220)를 하향으로 내려 해저 케이블(C)을 가압하도록 구성되는 것이다.

이와 같이 구성된 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처(100)의 작용을 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 수중 이동체(110)에 트렌치 커터(130)가 구비되고 커터 지지체(136)에 디프레서(200)를 구비한 케이블 안내부재(300)가 마련된 상태에서, 수증 이동체(110)가 해저 바닥에 안착되면, 파이프 라인 또는 해저 케이블(C)을 안내공(420)을 통하여 케이블 안내부재(300)의 안내부(312)로 인입시킨다.

해저 케이블(C)이 안내부(312)로 인입된 상태에서 누름부재(220)가 해저 케이블(C)을 하향으로 가압하여 부력에 의해 떠오르지 않도록 한다.

해저 케이블(C)이 케이블 안내부재(300)에 인입된 상태에서, 트렌치 커터(130)는 유압모터에 의해 회전 작동하면서 해저지반을 굴착하여 해저 케이블(C)이 매설되기 위한 도랑을 형성하고, 이와 동시에 수중 이동체(110)는 도랑이 형성되지 않은 방향으로 이동한다. 이 과정으로 해저지반에는 소정 깊이와 폭을 갖는 해저 케이블(C) 매설용 도랑이 형성된다.

수중 이동체(110)가 해저지반에 도랑이 형성하면서 이동할 때 케이블 안내부재(300)에 인입되어 안내되는 해저 케이블(C)은 도랑에 매설될 수 있다.

전술한 바와 같이 수중 이동체(110)의 트렌치 커터(130)가 형성한 도랑에 케이블 안내부재(300)에 의해 안내되는 해저 케이블(C)이 매설되는 과정에서, 해저 케이블(C)에 작용하는 부력이나 조류 등을 포함하는 외력에 의해 해저 케이블(C)에 장력이 작용하게 되면 가압수단의 하중감지센서(260)가 이를 감지한다.

즉, 엑츄에이터(250)가 누름부재(220)을 하향으로 당겨 누름부재(220)가 안내부(312)에 위치한 해저 케이블(C)을 하향으로 가압하고 있는 상태에서, 해저 케이블(C)에 외력이 작용하여 장력이 커지면 누름부재(220)를 상향으로 들어 올리려는 힘이 발생하게 되고 하중 감지센서(260)는 이를 감지하여 장력 감지신호를 발생하게 된다.

이와 같이 하중 감지센서(260)가 해저 케이블(C)의 긴장상태, 즉 다양한 외력에 의해 해저 케이블(C)에 발생하는 장력을 감지하면, 제어부(270)는 도 9에 도시된 바와 같이 엑츄에이터(250)를 작동시켜 해저 케이블(C)을 누르고 있던 누름부재(220)를 들어올린다. 엑츄에이터(250)가 누름부재(220)를 들어올림에 따라 해저 케이블(C)을 하향으로 누르고 있던 힘이 소실되므로 해저 케이블(C)의 긴장상태가 이완된다.

이상에서와 같이, 설정한 값 이상의 장력이 해저 케이블(C)에 발생하면 하중 감지센서(260)가 이를 감지하여 해저 케이블(C)을 가압하는 누름부재(220)를 들어올려 해저 케이블(C)의 긴장상태를 이완시킴으로써 과도한 장력으로 인한 해저 케이블(C)의 파손이나 해저 케이블(C)을 지지하는 장치들의 손상을 최소화하거나 방지할 수 있게 된다.

첨부된 도면 중에서, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처를 설명하기 위한 개략적 사시도 및 블럭도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처(100)는, 해저 케이블(C)을 가압하거나 가압상태를 해제하도록 된 가압수단이 물탱크(272)와, 해저 케이블(C)에 작용하는 장력을 감지하여 상기 물탱크(272)의 중량을 제어하기 위한 제어부(270)로 이루어진 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.

좀 더 구체적으로 설명한다.

가압수단은, 누름부재(220)의 타단에 마련되고, 밸브(B/V)를 갖는 입구 및 출구가 형성된 물탱크(272)와, 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 해저 케이블(C)에 장력이 발생할 때 물탱크(272)에 수용된 물을 배출시키고 공기를 주입하여 물탱크(272)를 경량화시키고, 해저 케이블(C)에 작용하는 장력이 소실되었을 때 물탱크(272)에 물을 주입하여 물탱크(272)를 중량화시키는 공기펌프(274) 및 물펌프(276)를 포함하는 제어부(270)로 구성된다.

물탱크(272)는 도 10에 도시된 바와 같이 누름부재(220)의 하단 연장부(224)에 구비되는 것으로, 공기가 주입되거나 배출되도록 공기 주입 및 배출용 밸브(B/V)를 갖는 각각 갖는 공기용 입구와 공기용 출구가 구비되고, 물이 주입되거나 배출되도록 물 주입 및 배출용 밸브(B/V)를 갖는 물용 입구와 물용 출구가 각각 구비된다. 그리고, 각 입구와 출구와 연결된 파이프 라인에는 공기 주입 및 배출용 공기펌프(274)와 물 주입 및 배출용 물펌프(276)이 각각 구비된다.

한편, 하단 연장부(224)의 저면에 설치된 누름 로울러(230)에는 장력 감지센서(231)가 설치된다. 즉, 누름 로울러(230)의 축(232)을 지지하는 축 브라켓(234)의 내측에는 축(232)에 전달되는 하중을 감지하도록 로드셀로 이루어진 장력 감지센서(231)가 구비되는 것이다. 장력 감지센서(231)는 해저 케이블(C)에 장력이 발생하여 누름 로울러(230)의 축(232)에 하중이 가해져 소폭 완충용 스프링이 압축될 때 축(232)에 작용하는 하중을 감지하도록 구성된다.

이와 같은 구조의 가압수단은, 해저 케이블(C)에 장력이 발생하지 않은 상태, 즉 해저 케이블(C)이 긴장되지 않은 상태에서 제어부(270)는 물펌프(276)를 작동시켜 물을 물탱크(272)에 주입한다. 따라서 물탱크(272)는 무거워져 누름 로울러(230)로 해저 케이블(C)을 하향으로 가압하는 상태가 된다.

이러한 상태에서 다양한 외력에 의해 해저 케이블(C)에 장력이 발생하여 긴상태가 되면, 해저 케이블(C)을 하향으로 가압하는 누름 로울러(230)의 축(232)에 하중이 작용하게 되고 이를 장력 감지센서(231)가 감지하여 외력 감지신호를 발생시킨다. 제어부(270)는 장력 감지센서(231)의 감지신호를 토대로 물이 배출되는 출구의 밸브(B/V)를 개방하고 공기펌프(274)를 작동시켜 공기가 물탱크(272) 내부로 공급되도록 한다. 이 과정으로 물탱크(272) 내부의 물이 배출되면서 공기가 채워지게 되므로 물탱크(272)가 가벼워지게 된다. 이 과정으로 물탱크(272)가 가벼워지게 되므로 해저 케이블(C)을 하향으로 가압하는 가압력이 소실되어 해저 케이블(C)의 긴장상태가 이완될 수 있다.

이와 같이 누름부재(220)의 하단 연장부(224)에 물탱크(272)를 설치하고, 해저 케이블(C)을 지지하는 누름 로울러(230)의 축(232)에는 장력 감지센서(231)를 설치하여, 장력 감지센서(231)가 감지한 장력 감지신호를 토대로 제어부(270)가 물펌프(276) 또는 공기펌프(274)를 작동 제어함으로써, 해저 케이블(C)에 장력이 발생하여 긴장상태가 되면 물탱크(272)를 경량화시켜 해저 케이블(C)을 가압하는 가압력을 제거하여 해저 케이블(C)의 긴장상태를 이완시킬 수 있고, 해저 케이블(C)에 작용하는 장력이 해소되면 다시 물탱크(272)에 물을 주입하여 무거워지도록 함으로써 해저 케이블(C)을 다시 가압할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 디프레서(200)와 케이블 안내부재(300) 및 트렌치 커터(130)를 구비한 수중 트렌처(100)가 제공됨으로써 해저지면에 해저 케이블(C)을 매설하기 위한 도랑을 용이하게 굴착할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블 안내부재(300)에 안내되고 디프레서(200)에 지지되는 파이프 라인이나 해저 케이블(C)을 도랑의 굴착과 동시에 매설할 수 있게 된다.

특히, 케이블 안내부재(300)의 내부에 해저 케이블(C)을 지지하고 가압하거나 가압력을 해제할 수 있는 디프레서(200)를 구비시킴으로써, 다양한 외력에 의해 해저 케이블(C)에 장력이 발생하였을 때 해저 케이블(C)의 긴장 상태를 이완시킬 수 있고, 따라서 다양한 외력으로부터 해저 케이블(C)을 보호할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 수중 트렌처 110 : 수중 이동체
200 : 디프레서 220 : 누름부재
230 : 누름 로울러 250 : 엑츄에이터
260 : 하중감지센서 270 : 제어부
300 : 케이블 안내부재 400 : 안내부재

Claims (9)

1. 수중 이동체와, 상기 수중 이동체의 상면에 마련되는 지지 플레이트와 커터 지지체에 의해 상기 수중 이동체에 구비되는 트렌치 커터를 포함하고, 상기 커터 지지체에는, 해저 케이블을 상기 트렌치 커터가 굴착한 도랑으로 안내하기 위한 케이블 안내부재가 결합되며,
   상기 케이블 안내부재의 상향 개구된 안내부에는, 상기 케이블 안내부재의 내부로 인입되어 안내되는 상기 해저 케이블을 하향으로 가압하거나, 상기 해저 케이블에 장력이 발생할 때 가압력을 해제하여 상기 해저 케이블을 긴장상태를 이완시키기도록, 누름 로울러를 구비한 누름부재를 상향으로 들어 올리거나 내려 상기 해저 케이블을 하향으로 가압하거나 가압력을 해제하기 위한 가압수단을 구비한 디프레서가 마련되되,
   상기 디프레서는,
   상기 해저 케이블에 작용하는 외력에 의한 장력을 감지하는 하중감지센서가 감지한 감지신호를 토대로 상기 가압수단이 상기 해저 케이블을 하향으로 가압 또는 가압 해제하도록 구성되거나,
   상기 해저 케이블에 작용하는 외력에 의한 장력이 발생할 때 상기 누름 로울러의 축에 가해지는 하중을 감지하도록 상기 누름 로울러의 축에 마련되는 장력 감지센서가 감지한 감지신호를 토대로 상기 가압수단이 상기 해저 케이블을 하향으로 가압 또는 가압 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 플레이트의 일단 상면에는, 상기 커터 지지체와 상기 트렌치 커터의 지지 프레임이 축 결합되기 위한 한 쌍의 상부 커터 지지편이 형성되고, 상기 지지 플레이트의 일단 저면에는, 상기 트렌치 커터를 상기 축을 기준으로 상향 또는 하향으로 각도 조절하도록 일단이 상기 커터 지지체의 양쪽에 결합된 커터용 엑츄에이터의 각 타단이 결합되기 위한 한 쌍의 하부 커터 지지편이 형성되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
3. 제1항에 있어서,
   상기 케이블 안내부재의 입구 한쪽에는,
   인입되는 상기 해저 케이블이나 인입된 상기 해저 케이블을 연결 및 탈착 작업을 하도록 측벽이 삭제되어 개방부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
4. 제1항에 있어서,
   상기 누름부재는,
   일단이 상기 안내부의 입구 쪽 상부에 축 결합되어 타단이 상기 축을 기준으로 설정된 각도 내에서 상부 또는 하부로 회동되도록 자유단이 되고, 상기 케이블 안내부재보다 더 길거나 같은 길이로 형성되고,
   상기 누름 로울러는,
   상기 안내부에 인입된 상기 해저 케이블과의 마찰력을 감소시키고 하향으로 가압하도록 다수개로 이루어져 상기 누름부재의 저면에 구비되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가압수단은,
   상기 누름부재를 상기 축을 중심으로 상향으로 들어 올려 상기 누름 로울러에 지지되는 상기 해저 케이블의 장력을 이완시키거나, 하향으로 내려 상기 누름 로울러에 지지되는 상기 해저 케이블의 장력을 긴장시키기 위한 을 구비하는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가압수단은,
   일단이 상기 케이블 안내부재에 축으로 결합되고, 타단은 상기 누름부재에 축으로 결합되어 상기 누름부재를 상향으로 들어 올리거나 하향으로 내리도록 작동되는 엑츄에이터; 및
   상기 누름부재의 연결 브라켓, 상기 엑츄에이터 또는 상기 연결 브라켓과 상기 엑츄에이터의 작동로드 사이에 구비되어, 부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 상기 해저 케이블에 장력이 발생되면 이를 감지하여 상기 엑츄에이터가 상기 누름부재를 상향으로 들어 올리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키고, 외력이 소실되어 장력이 완화되면 이를 감지하여 상기 엑츄에이터가 상기 누름부재를 하향으로 내리는 작동을 하도록 감지신호를 발생시키는 상기 하중감지센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
7. 제5항에 있어서,
   상기 가압수단은,
   상기 누름부재의 타단에 마련되고, 밸브를 갖는 입구 및 출구가 형성된 물탱크; 및
   부력이나 조류를 포함한 외력에 의해 상기 해저 케이블에 장력이 발생할 때 상기 물탱크에 수용된 물을 배출시키고 공기를 주입하여 상기 물탱크를 경량화 시키고, 상기 해저 케이블에 작용하는 장력이 소실되었을 때 상기 물탱크에 물을 주입하여 상기 물탱크를 중량화시키는 공기펌프 및 물펌프로 이루어지는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
8. 제7항에 있어서,
   상기 장력 감지센서는,
   상기 해저 케이블에 외력이 작용하여 장력이 발생할 때 상기 누름 로울러의 축에 가해지는 하중을 감지하도록 상기 누름 로울러에 구비되고, 상기 장력 감지센서가 감지한 감지신호를 토대로 상기 제어부가 제어되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.
9. 제1항에 있어서,
   상기 수중 이동체의 상면에는,
   상기 해저 케이블을 상기 안내부로 안내하고 지지하기 위한 안내공을 구비한 안내부재가 마련되는 것을 특징으로 하는,
   해저 케이블 매립장치를 갖는 수중 트렌처.

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