KR102163658B1 - 파일 전도 장치 - Google Patents

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KR102163658B1
KR102163658B1 KR1020157015340A KR20157015340A KR102163658B1 KR 102163658 B1 KR102163658 B1 KR 102163658B1 KR 1020157015340 A KR1020157015340 A KR 1020157015340A KR 20157015340 A KR20157015340 A KR 20157015340A KR 102163658 B1 KR102163658 B1 KR 102163658B1
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클라아스-얀 물데레이
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아이에이취시 홀랜드 아이이 비.브이.
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Abstract

대경의 관상 요소를 전도하기 위한 파일 전도 장치(1)는, 관상 요소의 외주부(4) 전체를 실질적으로 따라가며 연장하는 고리모양의 베이스 링(3), 상기 베이스 링에 힌지 방식으로 결합되어, 파일 전도 장치를 호이스트 요소(6)에 체결하기 위한 중앙 리프트 암(5), 베이스 링의 외각 원주부(8)를 따라 배치되어 관상 요소의 내부면(9)을 향하며, 관상 요소와 마찰 체결하는 복수의 쐐기 어셈블리(7)를 포함한다.

Description

파일 전도 장치{PILE UPENDING DEVICE}
본 발명은 대경의 관상 요소들에 사용되는 파일 전도 장치에 관한 것이다.
GB2486200(A)호는 해양 앵커링 시스템에 사용되는 관상 부재를 다루는 장치에 관한 것이다. GB2486200호는 해양 앵커링 시스템 특히 해양 풍력 터빈 설비에 대형의 관상 금속 파일을 사용하는 경향이 있음을 기재하고 있다. 파일 크기가 커짐에 따라, 벽 두께 대비 직경 비도 증가하고 있다. 이렇게 됨에 따라, 파일이 휘어지기 쉬어지며, 궁극적으로 파일이 손상되지 않도록 더 조심스럽게 다루어야만 한다. GB2486200호의 목적은 관상 부재를 취급하는 데에 사용되는 개선된 장치를 제공하는 것이다. 이에 따라, GB2486200호는 한 쌍의 롤러를 포함하는 적어도 하나의 그립 헤드와, 관상 부재의 벽을 파지하기 위해 상기 롤러들을 서로에 대해 압박하는 수단을 포함하여 구성되는 관상 부재 취급 장치를 제공한다. 롤러를 사용하여 관상 부재의 벽을 파지하면, 고형 그립 요소에 비해 벽이 손상될 위험이 줄어들 수 있게 된다.
대경 관상 요소에 사용되는 파일 전도 장치에 있어서, 파일에 가해지는 부하, 특히 파일의 벽에 가해지는 부하를 줄여줄 수 있는 파일 전도 장치에 대한 개선의 여지가 있다.
본 발명의 목적은 대경의 관상 요소들에 사용되는 파일 전도 장치로, 파일에 가해지는 부하, 특히 파일의 벽에 가해지는 부하를 줄여줄 수 있는 파일 전도 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 대경의 관상 요소들에 사용되는 공지의 파일 전도 장치와 관련되어 야기되는 문제점이 어느 정도 해소되도록 공지의 파일 전도 장치를 개선하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 대경의 관상 요소들에 사용되는 대체 파일 전도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 상기 본 발명의 목적은,
대경의 관상 요소를 전도하기 위한 파일 전도 장치로,
- 관상 요소의 외주부 전체를 실질적으로 따라가며 연장하는 고리모양의 베이스 링,
- 상기 베이스 링에 힌지 방식으로 결합되어, 파일 전도 장치를 호이스트 요소에 체결하기 위한 중앙 리프트 암,
- 베이스 링의 외각 원주부를 따라 배치되어 관상 요소의 내부면을 향하며, 관상 요소와 마찰 체결하는 복수의 쐐기 어셈블리를 포함하는 파일 전도 장치에 의해 실현된다.
리프트 암을 중심부에 배치하고, 전도 장치의 중량을 줄일 수 있도록, 고리모양의 베이스 링의 중심부가 개방되어 있는 것이 바람직하다. 리프트 암을 베이스 링에 힌지 방식으로 결합(hingeably coupled)하면, 힌지 방식으로 결합되어 있는 리프트 암이 호이스트 포인트를 파일 전도 장치와 관상 요소 사이의 접촉 영역에 정렬되도록 할 수 있기 때문에, 파일을 전도하는 중에 파일 전도 장치와 관상 요소 사이에 굽힘 모멘트를 줄일 수 있게 된다. 호이스트 포인트가 접촉 영역에 정렬된다는 것은, 인양력(hoist force)이 접촉 영역과 정렬된다는 것을 의미한다. 쐐기 어셈블리를 복수 개 사용하면, 관상 요소와의 체결이 고르게 되며 하중이 집중되는 것을 예방하게 된다.
대경(large diameter)의 관상 요소는 해양 앵커링 시스템에 사용되는 관상 요소를 의미하며, 그러한 관상 요소의 직경은 예컨대 3 내지 7미터이다. 본 발명이 1미터나 그보다 직경이 작은 컨덕터 스트링에 관한 것이 아님에 주목해야 한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 베이스 링의 외각 원주부의 직경은 3미터를 초과하고, 바람직하기로는 4미터를 초과하며, 더욱 바람직하기로는 4 내지 7미터이다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 복수의 쐐기 어셈블리가 베이스 링의 외각 원주부의 50%를 상회하여 연장한다. 이렇게 함으로써, 관상 요소가 더욱 고르게 체결되도록 하며, 또한 하중이 집중되는 것을 방지하게 된다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 리프트 암은 리프트 암 회전축 주위에 힌지 방식으로 구동되고, 상기 회전축은 복수의 쐐기 어셈블리에 의해 규정되는 평면 내에서 연장하여, 실제 작업할 때에, 회전축이 파일 전도 장치와 관상 요소 사이의 고리모양의 접촉 영역을 가상으로 가로지른다. 이렇게 함으로써, 관상 요소를 전도하는 중에, 파일 전도 장치와 관상 요소 사이의 굽힘 모멘트를 더욱 줄일 수 있게 된다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 회전축은 베이스 링의 중심을 관통하여 연장한다. 이는 인양력이 파이프 전도 장치에 대해 집중되도록 하며, 관상 요소를 전도하는 중에, 파일 전도 장치와 관상 요소 사이의 굽힘 모멘트를 더욱 줄일 수 있도록 한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 파일 전도 장치는 베이스 링에 대해 리프트 암을 각변위시키기 위한 리프트 암 구동 장치를 포함한다. 이렇게 함으로써, 관상 요소에 가해지는 굽힘 모멘트를 더 줄여주거나 조절할 수 있게 된다. 또한, 파일 전도 장치의 취급을 용이하게 하는데, 특히 파일 전도 장치를 관상 요소에 용이하게 삽입되도록 한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 파일 전도 장치는 관상 요소에 대해 베이스 링을 센터링시키기 위한 베이스 링 구동 장치를 포함한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 베이스 링 구동 장치는, 관상 요소의 내부면과 접촉하기 위한 복수의 구동 유닛을 포함한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 쐐기 어셈블리들 중 하나의 쐐기 어셈블리, 바람직하기로는 모든 쐐기 어셈블리가 쐐기 구동 장치를 포함한다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 쐐기 어셈블리들 중의 쐐기 어셈블리는 이동 가능하도록 배치되는 쐐기면을 포함하며, 상기 쐐기면은 파일 전도 장치가 관상 요소에 도입되거나 추출될 수 있는 쐐기 내부 위치와, 쐐기면이 파일 전도 장치와 관상 요소가 마찰 체결하도록 관상 요소와 접촉하는 쐐기 외부 위치 사이에서 이동 가능하다.
파일 전도 장치의 일 실시형태에서, 쐐기면이 상대적으로 긴 스트로크에 걸쳐 이동 가능하다.
본 발명은 본 발명에 따른 파일 전도 장치와 관상 요소가 마찰 체결된, 파일 전도 장치와 관상 요소의 어셈블리에도 관한 것이다.
파일 전도 장치와 관상 요소의 어셈블리의 일 실시형태에서, 파일 전도 장치가 관상 요소의 원추형 섹션과 마찰 체결된다.
본 발명은, 대경의 관상 요소를 전도하는 방법으로,
- 선행 청구항에 따른 파일 전도 장치를 제공하는 단계,
- 리프트 암에 대한 베이스 링의 각 위치(angular position)를 조정하면서, 파일 전도 장치를 수평방향의 관상 요소의 상단부에 도입하는 단계,
- 관상 요소에 대해 파일 전도 장치를 센터링하는 단계,
- 관상 요소와 마찰 체결하기 위해 쐐기 어셈블리를 확장하는 단계,
- 리프트 암 상의 리프트 포인트에서 관상 요소를 전도하는 단계,
- 관상 요소를 리프팅하는 단계를 포함하는 관상 요소 전도 방법에도 관한 것이다.
본 발명은 발명의 상세한 설명 및/또는 첨부된 도면에 기재 및 도시되어 있는 하나 또는 그 이상의 특징적인 구성요소들을 포함하는 장치에도 관한 것이다.
본 발명은 발명의 상세한 설명 및/또는 첨부된 도면에 기재 및 도시되어 있는 하나 또는 그 이상의 특징적인 구성요소들을 포함하는 방법에도 관한 것이다.
추가의 유리한 이점들을 제공하기 위해, 본 명세서에서 논의된 여러 측면들은 서로 조합될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면에 도시되어 있는 본 발명에 따르는 파일 전도 장치의 바람직한 실시형태를 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 파일 전도 장치의 사시도이다.
도 2는 다른 위치에 있는 도 1에 따른 파일 전도 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 파일 전도 장치의 쐐기 어셈블리의 상세도이다.
도 4는 도 1에 따른 파일 전도 장치의 쐐기 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 도 1에 따른 파일 전도 장치를 측면에서 바라본 일부 단면도이다.
도 6은 도 1에 따른 파일 전도 장치의 베이스 링 구동 장치의 상세도이다.
도 1은 파일 전도 장치(1)의 사시도이다. 파일 전도 장치(1)는 대경의 관상 요소(2)를 취급하는 데에, 특히 대경의 관상 요소(2)를 전도(뒤집기)(upending)하는 데에 적합하다. 파일 전도 장치(1)는 고리모양의 베이스 링(3)을 포함하여 구성된다. 도 1에 도시되어 있는 베이스 링(3)은 실질적으로 중심부가 개방되어 있다. 베이스 링(3)은 상기 관상 요소(2)의 원주부(4) 전체를 따라 연장하고 있다. 베이스 링(3)의 외각 원주부의 직경은 3미터를 초과하고, 바람직하게는 4미터를 초과하며, 더욱 바람직하게는 4미터 내지 7미터이다.
파일 전도 장치(1)는 중앙 리프트 암(5)을 포함하여 구성된다. 중앙 리프트 암(5)은 리프트 포인트(21)를 통해 파일 전도 장치(1)를 호이스트 요소(6)에 결합시키기에 적합하다. 리프트 암(5)은 파일을 전도하고 인양하는 데에 소요되는 힘을 전달하기에 적합하다. 본 명세서에서 파일은 관상 요소(2)로 무게가 1,000톤 또는 그 이상일 수 있다. 리프트 암(5)은 베이스 링(3)에 힌지 방식으로 연결되어 있다. 관상 요소(2)를 전도하고 인양하는 데에 필요로 하는 힘은 관상 요소(2) 위에 있는 베이스 링(3)을 통해 전달된다.
파일 전도 장치(1)는 관상 요소(2), 특히 관상 요소(2)의 벽부와 마찰 체결되기에 적합한 복수의 쐐기 어셈블리(7)를 포함하여 구성된다. 쐐기 어셈블리(7)는 힘을 고르게 분산시키기 위해 베이스 링(3)의 외각 원주부(8)를 따라 고르게 배치되어 있다. 쐐기 어셈블리(7)의 다른 장치도 사용될 수 있다. 쐐기 어셈블리(7)는 베이스 링(3)에서부터 반경방향 바깥쪽을 향하며, 실제 작업 시에는 쐐기 어셈블리(7)는 관상 요소(2)의 내측면(9)을 향하게 된다. 쐐기 어셈블리(7)의 수량은 전체적으로 베이스 링(3)의 외각 원주부의 50%, 여기서는 약 70%를 상회하도록 연장한다.
도 1은, 파일 전도 장치(1)와 관상 요소(2)가 마찰 체결되어 관상 요소(2)와 파일 전도 장치(1)의 어셈블리를 형성하기 바로 직전에 파일 전도 장치(1)가 관상 요소(2)의 위에 위치해 있는 상태를 보여주고 있다. 베이스 링(3)의 중심축선이 관상 요소(2)의 종축선(22)에 거의 정렬되어 있다.
파일 전도 장치(1)는 관상 요소(2)의 원통형 상단부와 체결한다. 그러나, 파일 전도 장치(1)가 관상 요소(2)의 원추형 섹션(도시되지 않음)과 체결하여 파일 전도 장치(1)가 관상 요소(2)의 원추형 섹션과 마찰 체결될 수도 있다.
상판(10)은 파일 전도 장치(1)의 강도를 보강하는 데에 기여하며, 실제 작업할 때에, 관상 요소(2)의 림(4)과 그 저면이 맞닿아, 파일 전도 장치(1)와 관상 요소(2)가 쉽게 정렬되도록 한다.
도 2는 도 1의 파일 전도 장치(1)가 도 1과는 다른 위치에 있는 상태를 도시하고 있다. 베이스 링(3)은 약 90°이상 회전되어 있으며, 베이스 링(3)의 중심축선은 수평방향을 향하고 있다.
도 3은 파일 전도 장치(1)의 쐐기 어셈블리(7)의 상세도이다. 가동 쐐기부에 여러 개, 여기서는 2개의 버튼 판(15)이 제공되어 있다. 본 실시예에서, 버튼 판(15)에는 마찰 체결이 이루어질 수 있도록 하는 일련의 버튼들이 제공되어 있는 4열의 버튼(14)을 구비하고 있다. 실제 작업할 때에, 상기 버튼 판(15) 좀 더 정확하게는 버튼 판(15)의 버튼 열 전체가 파일 전도 장치(1)와 관상 요소(2) 사이에서 고리모양의 접촉 영역을 형성하게 된다. 버튼 판(15) 뒤에 스페이서(16)가 배치되어, 파일 전도 장치(1)가 소망하는 직경이 되도록 버튼 판(15)의 반경방향 위치를 조정한다.
도 4는 파일 전도 장치(1)의 쐐기 어셈블리(7)의 측단면을 도시하고 있다. 쐐기 어셈블리들의 쐐기 어셈블리(7)는 쐐기면(17)을 포함한다. 쐐기 어셈블리 가동부(7a)는 이동하도록 배치되며, 가동부는 파일 전도 장치(1)가 도입되거나 추출되는 관상 요소(2)의 쐐기 내부 위치(도시됨)와, 파일 전도 장치(1)와 관상 요소(2)가 마찰 결합하기 위해 쐐기면이 관상 요소(2)와 접촉하는 쐐기 외부 위치(미도시) 사이에서 이동할 수 있다. 바람직하기로는, 쐐기 어셈블리(7), 정확하게는 쐐기 어셈블리 가동부(7a)는 약 10㎝의 비교적 긴 스크로크 거리에 걸쳐 반경 방향으로 이동할 수 있다.
쐐기 구동 장치, 여기서는 유압 실린더(11)가 확장될 때에, 서로 접하는 2개의 쐐기면(17, 20)은 버튼 판(15)을 반경 방향 바깥쪽으로 움직이도록 한다. 버튼 판(15)이 관상 요소(2)와 마찰 체결되면, 서로 접하는 2개의 쐐기면(17, 20)은 쐐기 효과를 제공한다. 쐐기면(20)은 쐐기 어셈블리 정지부(7b)의 일부이다. 여기서, 전체 쐐기 어셈블리의 각 쐐기 어셈블리(7)는 유압 실린더(11)를 포함한다.
도 5는 파일 전도 장치(1)의 부분 측단면도이다. 파일 전도 장치(1)는, 베이스 링(3)에 대해 중앙 리프트 암(5)을 각변위시키는 리프트 암 구동 장치, 여기서는 유압 실린더(18)를 포함한다. 리프트 암(5)은 회전축(19) 주위를 회전하도록 배치된다. 리프트 암(5)은 베이스 링(3)을 보강하는 한 쌍의 판상 부재(12a, 12b) 사이에 배치되어 있다. 실제 작업할 때에, 회전축(19)이 파일 전도 장치(1)와 관상 요소(2) 사이의 고리모양의 접촉 영역을 가상으로 지나가도록, 회전축(19)은 쐐기 어셈블리(7)들에 의해 규정되는 평면상에서 연장한다. 도시되어 있는 바와 같이, 회전축(19)은 베이스 링(3)의 중심을 관통하여 연장한다.
도 6은 파일 전도 장치(1)의 베이스 링 구동 장치(13)의 상세도이다. 베이스 링 구동 장치(13)는, 파일 전도 장치(1)를 관상 요소(2)에 마찰 체결하기 전에, 관상 요소(2)에 대해 베이스 링(3)을 센터링하기에 적합하다. 베이스 링 구동 장치(13)는 관상 요소(2)의 내부면(9)과 접촉하기 위한 복수의 구동 유닛을 포함한다.
파일 전도 장치(1)를 사용하여 대경의 관상 요소(2)를 전도하기 위해 아래와 같은 방법이 수행될 수 있다. 본 발명 방법은,
- 파일 전도 장치(1)를 제공하는 단계,
- 리프트 암(5)에 대한 베이스 링(3)의 각 위치(angular position)를 조정하면서, 파일 전도 장치(1)를 수평방향으로 있는 관상 요소(2)의 상단부에 도입하는 단계,
- 관상 요소(2)에 대해 파일 전도 장치(1)를 센터링하는 단계,
- 관상 요소(2)와 마찰 체결하기 위해 쐐기 어셈블리(7)를 확장하는 단계,
- 리프트 암(5) 상의 리프트 포인트(21)에서 관상 요소(2)를 전도하는 단계,
- 관상 요소(2)를 리프팅하는 단계를 포함한다.
전술한 사항들과 도면들은 본 발명의 일부 실시형태를 설명하기 위한 것이지, 청구범위를 한정하는 것이 아니다. 본 명세서에 기재되어 있는 사항으로부터 출발하여, 통상의 기술자에게는 본 발명의 청구범위 내에 속하는 더 많은 실시형태들이 있음은 자명한 것이고, 본 발명의 본질과 이러한 본 발명의 본질과 종래 기술이 조합될 수 있음도 자명한 것이다.

Claims (15)

  1. 대경의 관상 요소(2)를 전도하기 위한, 파일 전도 장치(1)로,
    - 관상 요소의 외주부(4) 전체를 실질적으로 따라가며 연장하는 고리모양의 베이스 링(3),
    - 상기 베이스 링에 힌지 방식으로 결합되어, 파일 전도 장치를 호이스트 요소(6)에 체결하기 위한 중앙 리프트 암(5),
    - 베이스 링의 외각 원주부(8)를 따라 배치되어 관상 요소의 내부면(9)을 향하며, 관상 요소와 마찰 체결하는 복수의 쐐기 어셈블리(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 링(3)의 외각 원주부의 직경이 3미터를 초과하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 링의 실질적인 중심부가 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 쐐기 어셈블리가 베이스 링의 외각 원주부의 50%를 상회하여 연장하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    리프트 암(5)이 리프트 암 회전축(19) 주위에 힌지 방식으로 구동되고, 상기 회전축(19)은 복수의 쐐기 어셈블리(7)에 의해 규정되는 평면 내에서 연장하여, 실제 작업할 때에, 회전축(19)이 파일 전도 장치와 관상 요소(2) 사이의 고리모양의 접촉 영역을 가상으로 가로지르는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전축이 베이스 링(3)의 중심을 관통하여 연장하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    베이스 링에 대해 리프트 암을 각변위시키기 위한 리프트 암 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    관상 요소에 대해 베이스 링을 센터링시키기 위한 베이스 링 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    베이스 링 구동 장치는, 관상 요소의 내부면과 접촉하기 위한 복수의 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    쐐기 어셈블리들 중 하나의 쐐기 어셈블리가 쐐기 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    쐐기 어셈블리들 중의 쐐기 어셈블리는 이동 가능하도록 배치되는 쐐기면을 포함하며, 상기 쐐기면은 파일 전도 장치가 관상 요소에 도입되거나 추출될 수 있는 쐐기 내부 위치와, 쐐기면이 파일 전도 장치와 관상 요소가 마찰 체결하도록 관상 요소와 접촉하는 쐐기 외부 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    쐐기면이 10㎝의 스트로크에 걸쳐 이동 가능한 것을 특징으로 하는 파일 전도 장치.
  13. 제1항에 따른 파일 전도 장치와 관상 요소가 마찰 체결된, 파일 전도 장치와 관상 요소의 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    파일 전도 장치가 관상 요소의 원추형 섹션과 마찰 체결된 것을 특징으로 하는, 파일 전도 장치와 관상 요소의 어셈블리.
  15. 대경의 관상 요소를 전도하는 방법으로,
    - 제1항에 따른 파일 전도 장치를 제공하는 단계,
    - 리프트 암에 대한 베이스 링의 각 위치(angular position)를 조정하면서, 파일 전도 장치를 수평방향의 관상 요소의 상단부에 도입하는 단계,
    - 관상 요소에 대해 파일 전도 장치를 센터링하는 단계,
    - 관상 요소와 마찰 체결하기 위해 쐐기 어셈블리를 확장하는 단계,
    - 리프트 암 상의 리프트 포인트에서 관상 요소를 전도하는 단계,
    - 관상 요소를 리프팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한, 관상 요소 전도 방법.
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