KR102168967B1

KR102168967B1 - 석션파일 수직도 보정 장치

Info

Publication number: KR102168967B1
Application number: KR1020200051564A
Authority: KR
Inventors: 오명학; 박해용; 한택희; 김성원
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2020-10-22

Abstract

본 발명은 석션파일 수직도 보정 장치에 관한 것으로, 내부공기의 배출을 위한 배출포트 및 해저면에 직접 관입되는 개구부가 상단 및 하단에 각각 형성되며, 상기 배출포트에 연결된 석션펌프의 석션압에 의해 해저면에 개구부가 파고들어 관입 설치되는 석션파일과; 상기 석션파일의 둘레를 따라 동일 간격으로 구비됨과 동시에, 길이 방향을 따라 길이 신장이 가능하게 설치되어 각각 개별적으로 길이 신장됨에 따라 관입되는 석션파일의 수직도를 조절하는 복수의 랜딩포스트와; 상기 석션파일의 상단에 형성된 보강리브에 상기 복수의 랜딩포스트의 한쪽 끝을 체결 고정하는 고정플랜지와; 외부에서 라인 연결되어 상기 석션펌프 및 랜딩포스트의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성으로 석션압에 의해 해저면에 석션파일을 관입시키는 동안 크레인의 양중지지 없이 석션파일의 수직도를 유지시킬 수 있으며, 작업효율 및 신속성을 확보할 수 있는 석션파일 수직도 보정 장치에 관한 것이다.

Description

석션파일 수직도 보정 장치{Suction pile verticality correction device}

본 발명은 석션파일 수직도 보정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 석션압에 의해 해저면에 석션파일을 관입시키는 동안 크레인의 양중지지 없이 석션파일의 수직도를 유지시킬 수 있으며, 작업효율 및 신속성을 확보할 수 있는 석션파일 수직도 보정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해상에서 구조물을 구축하기 위하여 기초 파일을 시공하는 방법으로는 물막이 공사를 통해 해수를 막은 상태에서 일반적인 육지에서의 시공 과정과 동일하게 기초 파일을 시공하는 방법을 사용한다.

그러나, 이러한 시공 방법은 수심이 그리 깊지 않은 바다에서 적용하는데 곤란함이 없지만, 수심이 비교적 깊은 바다에서는 이러한 시공 방법을 적용하는 것이 극히 곤란하고, 적용하더라고 시공 시간과 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있었다.

특허문헌 1은 원통형 관부재로 이루어지되 중공의 하단부는 개방되어 있고 중공의 상단부는 마감판에 의해 폐쇄된 구조를 가지고 있으며, 마감판에 구비된 수중모터의 작동에 의해 중공 내부에 채워져 있던 물을 제거하여 중공 내부에 석션압을 형성하고, 중공 내부의 석션압에 의해 석션 앵커 말뚝이 해저면에 관입되는 구조이다.

그러나, 석션압을 높여 해저면에 관입력을 크게 올일 뿐, 수직도 제어에 어려움이 있으며, 인발시 발생하는 편심 하중에 크레인이 부하가 발생하는 문제점이 있다.

한편, 특허문헌 2는 해상 구조물의 지지를 위하여 석션 앵커 말뚝이 수중에 투입되어 해저면으로 낙하될 때 석션 앵커 말뚝의 하단부가 필요한 깊이로 해저면에 관입될 수 있도록, 프로펠러를 구비한 추진체를 포함하는 낙하추진장치를 석션 앵커 말뚝에 설치하여 낙하추진장치에 의해 해저면 방향으로 석션 앵커 말뚝에 추진력을 가함으로써, 충분한 해저면 관입깊이(penetration depth)를 확보할 수 있도록 하는 낙하추진장치를 구비한 석션 앵커 말뚝 및 낙하추진장치를 이용한 석션 앵커 말뚝의 시공방법이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 2는 수심이 얕은 경우 추진을 위한 프로펠러가 수상에 노출되므로 수직도를 유지하기 위한 추진력을 얻을 수 없는 문제점이 있고, 해전면에 침전물이 많은 경우 프로펠러에 의해 발생되는 스콜에 의해 침전물이 부유하여 수질이 혼탁해 작업환경의 저해는 물론, 수질오염 및 수생태계 환경문제가 발생할 수 있다.

상기한, 문제점을 해결하고자 본 출원인이 제안한 특허문헌 3은 도 1에 도시된 바와 같이, 해상 구조물의 고정 내지 구속을 위해 수중에 설치되는 석션파일에 관한 것으로, 석션작업을 통해 지각면에 관입 설치되는 석션파일의 상부에 이격 구비되며, 크레인에 의해 양중 지지될 수 있도록 상단에 둘레를 따라 복수의 양중와이어이 연결되는 리프팅프레임과, 상기 석션파일의 상단에 둘레를 따라 동일 간격으로 연결되는 복수의 리프팅와이어와, 상기 리프팅프레임의 하단에 상기 리프팅와이어에 각각 연결되며, 선택적으로 리프팅와이어를 리프팅시켜 상기 석션파일의 수직도를 유지하는 복수의 리프팅수단과, 상기 석션파일의 수직도 유지할 수 있도록 상기 리프팅수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 구성으로 복수의 리프팅수단을 선택적으로 조절함에 따라 수직도 확보를 위한 기존에 인발 후 재관입하는 반복적인 과정 없이 석션파일을 지각면에 신속하게 관입과 더불어 석션파일의 수직도를 정확하게 유지할 수 있는 석션파일 수직도 보정 리프팅시스템을 제안하였다.

그러나, 석션파일이 석션압에 의해 해저면에 관입되는 동안 석션파일의 수직도를 유지하기 위한 리프팅프레임을 크레인에 의해 양중지지해야 하므로 다른 석션파일 또는 구조물의 양중 이동을 수행할 수 없어 작업 효율이 감소되는 문제점이 있다.

KR 10-0986667 B1 KR 10-1185031 B1 KR 10-1952802 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 석션파일의 둘레를 따라 길이 신장이 가능한 복수의 랜딩포스트를 구성하여 석션압에 의해 해저면에 석션파일을 관입시키는 동안 상기 랜딩포스트의 선택적인 길이 신장을 통해 수직도를 유지시킬 수 있으며, 석션작업 동안 크레인의 양중지지가 필요 없으므로 작업효율 및 신속성을 확보할 수 있는 석션파일 수직도 보정 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공기의 배출을 위한 배출포트 및 해저면에 직접 관입되는 개구부가 상단 및 하단에 각각 형성되며, 상기 배출포트에 연결된 석션펌프의 석션압에 의해 해저면에 개구부가 파고들어 관입 설치되는 석션파일과, 상기 석션파일의 둘레를 따라 동일 간격으로 구비됨과 동시에, 길이 방향을 따라 길이 신장이 가능하게 설치되어 각각 개별적으로 길이 신장됨에 따라 관입되는 석션파일의 수직도를 조절하는 복수의 랜딩포스트와, 상기 석션파일의 상단에 형성된 보강리브에 상기 복수의 랜딩포스트의 한쪽 끝을 체결 고정하는 고정플랜지와, 외부에서 라인 연결되어 상기 석션펌프 및 랜딩포스트의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션파일 수직도 보정 장치를 제공한다.

여기서, 상기 랜딩포스트는 해저면에 직접 접촉되는 받침판과, 상기 받침판의 상부에 연장 구비되어 받침판을 지지하는 신장로드와, 상기 고정플랜지에 고정되며, 상기 신장로드를 길이 신장 가능하게 출몰 작동시키는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 석션파일의 둘레 표면에는 소정의 수직 길이를 갖는 가이드레일이 형성되고, 상기 받침판에는 상기 가이드레일에 대응 결합하여 수직도 조절시 받침판의 유동을 방지하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 석션압에 의해 해저면에 석션파일을 관입시키는 동안 크레인의 양중지지 없이 석션파일의 수직도를 유지시킬 수 있으며, 작업효율 및 신속성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존 석션파일 수직도 보정 장치를 나타내는 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 석션파일 수직도 보정 장치를 나타내는 실시예 구성도.
도 3은 도 2의 실시예 구성에 따른 작동상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 석션파일 수직도 보정 장치를 나타내는 다른 실시예 구성도.
도 5는 도 4의 실시예 구성에 따른 작동상태를 나타내는 단면도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 석션파일 수직도 보정 장치를 나타내는 실시예 구성도이고, 도 3은 도 2의 실시예 구성에 따른 작동상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 석션파일 수직도 보정 장치를 나타내는 다른 실시예 구성도이고, 도 5는 도 4의 실시예 구성에 따른 작동상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 석션파일 수직도 보정 장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공되는 석션파일(100)은 내부공기의 배출을 위한 배출포트(130) 및 해저면에 직접 관입되는 개구부(111)가 상단 및 하단에 각각 형성되며, 배출포트(130)에 연결된 석션펌프(410)의 석션압에 의해 해저면에 개구부(111)가 파고들어 관입 설치되는 구조이다.

석션파일(100)은 중공으로 상하 관통된 개구부(111)를 갖는 파일몸체(110)와, 이 파일몸체(110)의 상단에 커버 가능하게 구비되며, 배출포트(130)를 갖는 상판몸체(120)로 이루어진다.

파일몸체(110)의 상단에 상판몸체(120)가 결합된 상태에서 배출포트(130)에 연결된 석션펌프(410)의 펌핑 작동을 통해 파일몸체(110)의 내부를 석션하여 해저면에 파일몸체(110)의 하단 개구부(111)가 위치된 상태에서 석션압에 의해 해저면에 파고들어 관입 설치된다.

여기서, 상판몸체(120)는 원판 형상으로 중앙에 배출포트(130)가 배관 돌출 형성되고, 상판몸체(120)의 상단에는 둘레를 따라 보강리브(150)가 돌출 형성되어 하중 또는 중량에 의해 상판몸체(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

보강리브(150)는 파일몸체(110)의 상단이 소켓 방식으로 결합될 수 있도록 상판몸체(120)의 둘레를 따라 하측 방향으로 소정의 스커트 연장되는 소켓리브(151)와, 소켓리브(151)에 대응하여 상판몸체(120)의 상부에 연장되어 고정플랜지(300)를 결합 설치할 수 있는 결합리브(153)로 이루어진다.

그리고, 결합리브(153)와 배출포트(130)의 사이에 다수의 지지리브(155)가 방사 형성되어 석션파일(100)의 내부에 형성되는 석션압에 대해 견고하게 지지할 수 있다.

여기서, 석션파일(100)이 석션압에 의해 해저면에 관입 설치되는 동안 항상 수직 관입을 유지할 수 있도록 랜딩포스트(200), 고정플랜지(300), 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

랜딩포스트(200)는 석션파일(100)의 둘레를 따라 동일 간격으로 구비됨과 동시에, 길이 방향을 따라 길이 신장이 가능하게 설치되어 각각 개별적으로 길이 신장됨에 따라 관입되는 석션파일(100)의 수직도를 조절할 수 있도록 복수개가 구비될 수 있다.

여기서, 랜딩포스트(200)는 보강리브(150)의 결합리브(153)에 체결 결합되는 고정플랜지(300)에 연결되어 파일몸체(110)의 길이 방향으로 설치되며, 둘레를 따라 체결 결합되는 고정플랜지(300)의 개수에 따라 파일몸체(110)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

즉, 고정플랜지(300)는 제1연결부(310) 및 제2연결부(320)로 이루어지되, 상기 제1연결부(310)를 보강리브(150)의 결합리브(153)에 걸고리 방식으로 안착 후 체결구의 체결을 통해 고정 결합되고, 제1연결부(310)의 단부에 형성된 제2연결부(320)에 랜딩포스트(200)의 실린더(240) 상단부를 체결구에 의해 연결 결합한다.

고정플랜지(300)는 석션파일(100)의 상단에 형성된 보강리브(150)에 복수의 랜딩포스트(200)의 한쪽 끝을 체결 고정할 수 있다.

한편, 보강리브(150)는 소켓리브(151), 결합리브(153), 지지리브(155)가 일체로 이루어진다.

상판몸체(120)는 파일몸체(110)의 상부 개구부를 덮을 수 있도록 원판 형상의 덮개로 이루어진다.

그리고, 상판몸체(120)는 상부 개구부와 연통되는 배출포트(130)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 배출포트(130)는 상판몸체(120)의 중앙에 위치하나 배출포트(130)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.

단, 상판몸체(120)는 석션파일(100)의 상부와 대응되는 형상으로 제공될 수 있으며, 상판몸체(120)는 원판 형으로 제공될 수 있으며, 원판 형상으로 한정하지 않는다.

배출포트(130)는 상판몸체(120)의 상측에 배관 형상으로 연장 형성되며, 석션펌프(410)에 라인 연결될 수 있다.

고정플랜지(300)는 상판몸체(120)의 둘레를 둘러쌀 수 있도록 링 형상으로 형성될 수 있고, 통형으로 제공될 수 있으며, 실시예에서 형상을 한정하지 않는다.

고정플랜지(300)는 결합리브(153)와 연결되는 제1연결부(310)를 포함하며, 제1연결부(310)의 상단은 상판몸체(120)보다 상측에 위치될 수 있다.

실시예에서, 제1연결부(310)의 상단은 배출포트(130)의 상단보다 낮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

고정플랜지(300)는 제2연결부(320)를 더 포함할 수 있으며, 제2연결부(320)는 제1연결부(310)의 하부와 연결될 수 있으며, 제2연결부(320)의 하단은 상판몸체(120)보다 아래에 위치될 수 있다.

제2연결부(320)는 석션파일(100)의 상부를 둘러쌀 수 있으며, 석션파일(100)의 움직임을 제한할 수 있다.

지지리브(155)는 배출포트(130)와 고정플랜지(300)를 연결할 수 있으며, 복수개 제공될 수 있고, 복수의 지지리브(155)는 배출포트(130)의 둘레를 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다.

지지리브(155)는 배출포트(130)로부터 고정플랜지(300)를 향해 하향 경사지게 형성될 수 있다.

예를 들면, 배출포트(130)와 연결된 지지리브(155)의 상단이 고정플랜지(300)에 연결된 지지리브(155)의 상단보다 상측에 위치될 수 있다

이에 따라, 전술한 고정플랜지(300)에 걸림 형식으로 결합될 때, 지지리브(155)의 간섭을 최소화할 수 있다.

실시예에서 지지리브(155)는 리니어하게 하향 경사되거나, 만곡하게 하향 경사지게 형성될 수 있으며, 형상에 한정하지 않는다.

석션파일(100)은 관 형상의 파일몸체(110)와, 파일몸체(110)의 상부 개구부를 덮는 상판몸체(120)로 이루어지고, 이 상판몸체(120)에는 배출포트(130)가 돌출 형성된다.

제어부(400)는 외부에서 라인 연결되어 석션펌프(410) 및 랜딩포스트(200)의 작동을 제어할 수 있다.

제어부(400)에 경우 석션펌프(410) 및 랜딩포스트(200)를 라인 연결로 제어할 수 있도록 주변에 선박 또는 구조물에 구비되는 것이 바람직하다.

랜딩포스트(200)는 해저면에 직접 접촉되는 받침판(210)과; 받침판(210)의 상부에 연장 구비되어 받침판(210)을 지지하는 신장로드(230)와; 고정플랜지(300)에 고정되며, 신장로드(230)를 길이 신장 가능하게 출몰 작동시키는 실린더(240)를 포함할 수 있으며, 실시예에서 실린더(240)는 유압실린더 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 석션펌프(410)의 석션압에 의해 석션파일(100)이 해저면에 관입되는 동안 제어부(400)에 의해 각각의 랜딩포스트(200)를 조절하여 석션파일(100)이 기울어지지 않도록 관입 설치되는 석션파일(100)의 수직도를 유지할 수 있다.

또한, 제어부(400)에 의해 각각의 랜딩포스트(200)를 조절하되, 석션파일(100)의 길이에 대응하여 랜딩포스트(200)의 받침판(210)을 소정의 위치에 위치시켜 석션파일(100)의 관입 깊이를 용이하게 조절할 수 있다.

받침판(210)은 파일몸체(110)에 인접되는 부분에 가이드홈(220)이 형성되고, 바깥쪽에는 만곡부(211)를 형성할 수 있다.

즉, 만곡부(211)에 경우 석션파일(100)이 해전면에 관입 중에 기울어질 경우 받침판(210)의 끝단이 해저면에 박히는 것을 방지하여 기울기 조작시 저항 발생을 방지할 수 있다.

석션파일(100)의 둘레에 구비된 복수의 랜딩포스트(200)는 각각 라인 연결된 제어부(400)의 제어에 따라 개별적으로 신장길이를 조절하여 석션압에 의해 석션파일(100)이 관입되는 동안 석션파일(100)의 기울기에 대해 수직도를 유지할 수 있다.

이때, 석션파일(100) 또는 랜딩포스트(200)에는 석션파일(100)의 기울기 및 관입되는 속도를 감지하여 제어부(400)가 석션펌프(410) 및 랜딩포스트(200)를 제어할 수 있는 신호를 제공하는 센서가 기본적으로 포함되어 수중 또는 수상 위치에 상관없이 기울기 또는 수직도를 확인할 수 있다.

한편, 다른 실시예로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 파일몸체(110)의 둘레 표면에는 동일한 수직 길이를 갖는 가이드레일(140)이 형성되고, 받침판(210)에는 가이드레일(140)에 대응 결합하여 수직도 조절 시 받침판(210)의 유동을 방지하는 가이드홈(220)이 형성될 수 있다.

가이드레일(140)은 파일몸체(110)의 표면에 돌출 형성되어 가이드홈(220)에 대응 결합되는 것이 바람직하다.

그리고, 고정플랜지(300)는 체결구에 의해 보강리브(150)의 결합리브(153)에 체결 결합되는 제1연결부(310)와; 체결구에 의해 실린더(240)의 단부에 체결 결합되는 제2연결부(320)로 이루어진다.

즉, 석션파일(100)은 설치되는 장소에 따라 길이 또는 폭이 천차만별일 수 있으므로 랜딩포스트(200)를 기성품으로 제공되는 경우 제한되는 길이를 극복하고, 석션파일(100)의 길이에 대응할 수 있다.

여기서, 가이드레일(140)은 파일몸체(110)와 동일한 길이로 형성되어 상판몸체(120)와 파일몸체(110)의 결합에 대해 견고성을 확보할 수 있으며, 가이드레일(140)과 받침판(210)의 가이드홈(220)의 가이드 결합, 제2연결부(320)와 실린더(240)이 체결 연결, 고정플랜지(300)의 제1연결부(310)와 보강리브(150)의 결합리브(153)에 체결 연결을 순차적으로 수행할 수 있어 석션파일(100)에 대해 랜딩포스트(200)의 설치를 용이하고 간편하게 구현할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 석션파일
110: 배출포트
120: 개구부
130: 석션펌프
140: 가이드레일
150: 보강리브
200: 랜딩포스트
210: 받침판
220: 가이드홈
230: 신장로드
240: 실린더
300: 고정플랜지
310: 제1연결부
320: 제2연결부
400: 제어부
F: 체결구

Claims

상하 관통된 개구부를 갖는 파일몸체와, 상단 개구부를 덮을 수 있으며, 배출포트를 갖는 상판몸체를 포함하는 석션파일과;
상기 배출포트에 연결되어 상기 석션파일 내의 내부공기를 배출하여 상기 석션파일을 해저면에 관입시키는 석션펌프와;
상기 석션파일의 둘레를 따라 구비되고, 길이 방향을 따라 길이 신장이 가능하게 설치되어 관입되는 석션파일의 수직도를 조절하는 복수의 랜딩포스트와;
상기 상판몸체의 둘레에 형성된 보강리브에 상기 복수의 랜딩포스트를 체결 고정하는 고정플랜지와;
외부에서 라인 연결되어 상기 석션펌프 및 랜딩포스트의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며,
상기 랜딩포스트는 받침판과; 상기 받침판의 상부에 연장 구비되어 받침판을 지지하는 신장로드와; 상기 고정플랜지에 고정되며, 상기 신장로드를 그의 길이 방향을 따라 이동시키는 실린더를 포함하여 구성하되,
상기 석션파일의 둘레 표면에는 상기 석션파일의 길이 방향을 따라 형성되는 가이드레일을 더 포함하고, 상기 받침판은 상기 가이드레일이 삽입되는 가이드홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 석션파일 수직도 보정 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 보강리브는,
상기 파일몸체의 상단이 소켓 방식으로 결합될 수 있도록 상판몸체의 둘레를 따라 하측 방향으로 소정의 스커트 연장되는 소켓리브와;
상기 소켓리브에 대응하여 상판몸체의 상부에 연장되어 고정플랜지를 결합 설치할 수 있는 결합리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션파일 수직도 보정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정플랜지는,
상기 보강리브의 결합리브에 결합되는 제1연결부와;
상기 랜딩포스트의 단부에 결합되는 제2연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 석션파일 수직도 보정 장치.