KR102191772B1

KR102191772B1 - 파일 박기 가이드

Info

Publication number: KR102191772B1
Application number: KR1020157025494A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 호웰 군터
Original assignee: 아이에이치씨 아이큐아이피 유케이 리미티드
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2020-12-16
Also published as: SG11201506313UA; CN105102723A; BR112015020292B1; BR112015020292A2; EP2961893A1; NL2010375C2; JP2016508555A; WO2014131886A1; DK2961893T3; US10443203B2; AU2014222598A1; KR20150122691A; JP6272914B2; CN105102723B; US20160002875A1; CA2901043C; CA2901043A1; AU2014222598B2; EP2961893B1

Abstract

베이스 프레임(3)과 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층에 박아넣을 때 파일을 안내하는 파일 가이드 부재(5)를 포함하는 상부 구조를 포함하는 파일 가이드(1)가 제공되어 있다. 상부 구조의 적어도 일부분은 아암을 한정하고, 상기 아암은 베이스 프레임에 대해 파일 가이드 부재를 회전시키기 위해, 제1 회전점 및 제2 회전점을 중심으로 베이스 프레임에 대해 회전한다. 제1 회전점 및/또는 제2 회전점은 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능하고, 이것에 의해 제1 회전점 및 제2 회전점을 중심으로 베이스 프레임에 대해 상기 아암을 회전시킨다. 제1 회전점 및/또는 제2 회전점은 베이스 프레임 방향에 대해 제1 회전점 및 제2 회전점과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 병진이동가능하다. 이와 관련된 방법도 제공되어 있다.

Description

파일 박기 가이드{PILE DRIVING GUIDE}

본 발명은 파일 박기에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 전적인 것은 아니지만, 예를 들면, 해저에 직접 파일을 꽂기 위한 수중 파일 박기에 관한 것이다.

수중 파일 박기용 파일 가이드를 제공하는 것이 알려져 있으며, 예를 들어, WO 99/11872(Fast Frame pile guide), WO 01/92645(Finned Frame/Follower pile guide) 및 WO 03/074795(Orientation Control pile guide)에 기술되어 있는 것과 같은 다양한 파일 가이드를 참고하면 된다. 상기와 같은 파일 가이드가 있으면, IHC 유압 해머와 같은 유압 해머를 이용하여 파일을 해저로 박아넣을 수 있다.

해저 협곡의 경사진 측면과 같은, 경사진 기층(substrate)에 파일을 박기 위해 WO 2009/024739에 기술되어 있는 것과 같은 다른 파일 가이드가 특별히 고안되었다. 상기 파일 가이드는 파일 가이드 부재를 포함하고 있고, 상기 파일 가이드 부재를 베이스 프레임에 대해 회전축 주위로 피벗운동할 수 있도록 하기 위해 상기 파일 가이드 부재는 베이스 프레임에 피벗운동가능하게 장착되어 있다. 이러한 장치에 의하면, 베이스 프레임이 회전축이 수평인 상태로(다시 말해서, 경사의 방향에 대해 가로질러서) 경사진 기층에 놓여 있을 때 파일을 수직 방향으로 안내하도록 파일 가이드 부재의 방향이 조정될 수 있다. 그러나, 이러한 파일 가이드는 국소적인 높이의 변화를 가진 평평하지 않거나 물결 모양의 수중 기층에 파일을 박기에 아주 적합한 것은 아니다. 그 이유는 이러한 수중 기층은 상이한 위치에서 수평에 대해 상이한 각도로 파일 가이드를 지지하는 경향을 가지며, 이로 인해 파일을 기층에 상이한 비-수직 방향으로 박아넣는 결과를 초래할 수 있기 때문이다.

WO 2011/083324에 기술되어 있는 것과 같은, 또 다른 파일 가이드는 국소적인 높이의 변화를 가진 평평하지 않거나 물결 모양의 수중 기층에 파일을 박아넣을 수 있도록 하기 위해 고안되었다. 상기 파일 가이드는 가변 길이의 복수의 지지 부재를 통하여 베이스 프레임에 장착된 파일 가이드 부재를 포함하고 있고, 복수의 지지 부재의 각각의 길이를 조정하여 베이스 프레임에 대한 파일 가이드의 방향을 결정한다. 그러나, 이러한 장치에 있어서, 가변 길이 지지 부재는 사용하는 동안 파일 가이드가 받는 측면방향의 부하(lateral load)를 견디기 위해서 강화처리되거나 보호처리되어야 한다.

EP 2 325 398은 해저 높이에 대해 조정가능한 각도로 해저로 파일을 신장시키는 시스템에 대한 다른 해결방안을 기술하고 있다. 상기 시스템은 연결 요소에 의해 서로 연결된 복수의 파일 안내 요소를 가지고 있는 안내 장치를 포함하고 있고, 각각의 파일 안내 요소는 각각의 안내 수단과 지지 요소를 가지고 있다. 도시된 실시례에는, 상기 안내 수단이 제1 중심축을 가진 관형상 요소를 포함하고 있고 상기 지지 요소가 제2 중심축을 가진 원뿔대형상의 관형상 요소를 포함하고 있고, 상기 안내 수단의 일부분이 관절 수단(articulation means)의 조정에 의해 원뿔대형상의 관형상 요소의 내부로 조정가능하게 연장될 수 있다. 그러나, 상기 시스템의 안내 요소는 파일로부터 가이드를 제거하기 위해 측면방향으로 개방될 수 없으며 파일 박기 해머가 안내 요소를 통과할 수 없기 때문에 파일 박기 깊이가 제한된다.

상기 내용을 고려하면, 더욱 개선시키고자 하는 바람이 있다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 베이스 프레임과 상부 구조를 포함하는 파일 가이드가 제공되어 있다. 상기 상부 구조는 상기 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층으로 박아넣을 때 파일을 미리 정해진 방향으로 안내하는 파일 가이드 부재를 포함하고 있다. 상기 파일 가이드 부재를 상기 베이스 프레임에 대해 회전시키기 위해, 상기 상부 구조의 적어도 일부분이 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해서 회전가능한 아암을 한정(define)한다. 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 상기 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능하고(translatable), 이로 인해 상기 아암을 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해 회전시킨다. 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 병진이동가능하다.

이러한 파일 가이드 사용을 용이하게 하고 향상된 신뢰성을 가지고 있다. 이것은 또한 견고성과 수명의 증가를 제공한다.

본 발명에서 제공된 개량사항은, 피벗축을 중심으로 캔틸레버식 아암(cantilevered arm)을 회전시킬 때, 상기 아암의 자유 단부가 원호 모양으로 회전하고 회전면에 대해 수직인(또는 적어도 비-평행인) 기준면 상의 아암의 투영(projection)이 코사인 거동(cosine-behaviour)을 나타낸다는 개념에 기초하고 있다.

대체로 강성의 아암이 조립체의 일부분이고, 이 조립체에서 대체로 강성의 아암은 다른 구조, 본 명세서에서는 베이스 프레임에, 두 개의 지점에서 연결되어서 회전하며, 연결부는 상기 다른 구조에 대해 상기 아암의 회전점을 한정할 것이다. 상기 아암의 회전의 중심이 상기 회전점들 중의 하나와 일치하는지 여부는 한 개의 회전점이 고정되어 있는지 또는 양쪽 회전점이 상기 다른 구조에 대해 이동가능한지에 달려 있다.

상기 아암과 상기 다른 구조사이의 연결부가 전적으로 직선 변위로 배열되어 있으면, 상기 조립체의 적어도 일부는 응력하에 놓여 있다. 구조물에 작용하는 이러한 응력 경사가 커짐에 따라 증가한다. 이러한 응력은 또한 파일 가이드의 크기, 특히 상부 구조의 크기가 증가함에 따라 증가한다. 상기 양자 모두는 종래 기술의 파일 가이드에서 발생하여, 구조의 변형, 마모 및/또는 손상을 초래한다.

본 발명에서 제공된 파일 가이드 및 방법에서는, 상기 회전점들 중의 적어도 하나의 횡방향 병진이동에 의해 응력이 감소하거나 방지되고, 상기 횡방향 병진이동은 변화를 흡수하는 것 및/또는 변형을 방지하는 것을 촉진시킨다.

본 발명의 해결방안은 아암의 길이가 조정가능하도록 조인트 내에서 피벗축을 슬라이딩이동시키는 것에 의해, 피벗축이 연결되어 있던 회전점들 사이의 상대 측면방향 간격(relative lateral separation)을 유지시키는 것을 개시하고 있는 WO 2011/083324의 해결방안과 대조된다. 아암의 길이를 조정할 수 있는 것은 항상 가능한 것은 아니며 이것이 변화된 부하(shifted load) 및/또는 마모를 초래할 수 있고, 구조물이 비교적 연약할 수 있어서 보강을 필요로 할 수 있다. 본 발명에서 제공된d 파일 가이드는 보다 견고하게 만들어질 수 있다.

하나의 실시례에서, 제1 방향은 상기 베이스 프레임에 대해 실질적으로 수직이다. 이것은 파일 가이드의 작동 및 상부 구조의 회전의 조정을 용이하게 한다.

하나의 실시례에서, 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 이동(float)할 수 있다. 따라서, 파일 가이드에 있어서 원하지 않는 응력을 방지하는 추가적인 자유도가 제공되므로, 결과적으로, 장치의 신뢰성이 향상되고 사용이 용이하게 된다. 이러한 이동성(floatability)으로 인해 베이스 프레임, 상부 구조 또는 다른 대상물에 대한 상기 아암의 투영(projection)이 실질적으로 일정한 길이를 유지할 수 있다.

하나의 실시례에서, 파일 가이드 부재의 적어도 일부분이 아암을 한정한다. 이러한 경우에, 상기 가이드 부재(또는 상기 가이드 부재의 일부분)에 작용하는 응력이 방지될 수 있다. 그렇지 않으면, 이러한 응력은 상대적으로 약한 지점에 집중될 수 있다. 예를 들면, 가이드가 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 복수의 가이드부를 포함할 수 있고, 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 베이스 프레임에 장착되어 있으며, 상기 가이드부를 소정의 형상으로 유지하기 위해 하나 이상의 구조를 포함하고 있는데, 예를 들면, 가이드부들 중의 적어도 몇 개가 래치와 연결되어 있고, 상기 구조(예를 들면, 래치)는 바람직하게는 제어가능하다. 파일 가이드에 작용하는 응력은 가이드 부재의 변형을 초래할 수 있고, 이것은 가이드부의 (부분적인)분리 및 래치(래치의 하나 이상의 부분)에 있어서의 응력의 집중을 초래할 수 있다. 이러한 응력 집중은 래치의 마모, 손상, 또는 심지어 고장을 초래할 수 있다. 그러나, 본 발명의 파일 가이드에서는, 이러한 응력이 감소되거나 방지된다.

제1 방향과 제2 방향으로의 병진이동은 직선일 필요는 없으며, 양 방향의 연장선의 주된 방향이 대체로 수직이기만 하면, 곡률을 가지는 형태 및/또는 비직선 각도로 배열된 형태로 될 수 있다.

하나의 실시례에서, 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나가, 특히, 상기 베이스 프레임에 장착된 조정가능한 지지 부재에 의해 지지되어 있어서, 상기 지지 부재의 조정에 의해, 각각의 회전점이 상기 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능하다. 따라서, 각각의 회전점의 위치는 베이스 프레임에 대해 잘 제어될 수 있다. 중간 구조가(중간 구조의 영향이) 배제되기 때문에 보다 직접적인 지지가 가능하고, 보다 양호한 제어가 가능하다.

상부 구조가 한 개의 가이드 부재를 포함할 수 있지만, 복수의 파일 가이드 부재의 제공도 생각할 수 있다. 한 개의 가이드 부재를 가진 파일 가이드에서는, 래치와 같은 비교적 연약한 부분에 응력이 집중되기가 보다 쉬울 수 있지만, 상기한 것과 같이 응력의 집중이 방지된다. 복수의 파일 가이드를 가진 파일 가이드에서는, 상부 구조가 상응하게 확대될 수 있고; 발생할 수 있는 응력 및 변형의 증가가 본 발명의 파일 가이드에 의해 완화되거나 방지된다.

하나의 실시례에서, 상기 회전점 중의 적어도 하나는 조인트에 의해 한정되고, 상기 조인트의 적어도 일부분은 상기 베이스 프레임에 대해 이동가능하다. 조인트, 예를 들면, 힌지, 특히 베어링을 포함하는 조인트는, 예를 들면, 회전체가 놓여 있는 단순한 지지면에 대해 회전점을 정확하게 한정할 수 있게 해준다. 조인트의 일부를 이동시킴으로써 회전점의 위치가 확실하게 이동될 수 있다.

특정 실시례에서, 상기 파일 가이드 부재 중의 적어도 하나는 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 복수의 가이드부를 포함하고 있고, 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고, 각각의 피벗축 중의 적어도 하나는 제1 회전점 및/또는 제2 회전점을 중심으로 회전가능하다. 이러한 파일 가이드는 비교적 간단하고 튼튼한 구조를 가능하게 해준다.

상기와 같은 특정 실시례에서, 중력하에서 상기 가이드 부재를 비작동 위치로 개방하기 위해서 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착될 수 있다. 중력하에서의 개방은 상기 가이드 부재의 능동적인 드라이빙(active driving)(능동적인 드라이빙을 위한 장치)을 배제하고 신뢰할 수 있는 파일 가이드를 제공한다.

파일 가이드의 신뢰성은, 수중에서, 예를 들면, 해수면 아래로 수천 내지 수백 미터에서 및/또는 다이버(diver)가 작업할 수 없고 기껏해야 원격 조종 장치(ROV:Remotely Operated Vehicle)가 제어 및/또는 조작을 위한, 유일한 것이 아니라면, 주된 공구를 제공하는 상태에서 사용되는 파일 가이드와 특히 관련된다.

상기와 같은 특정 실시례에서, 각각의 피벗축 중의 하나는 제1 회전점을 중심으로 회전가능할 수 있고 각각의 피벗축 중의 다른 하나는 제2 회전점을 중심으로 회전가능할 수 있다. 따라서, 상기 아암은 상이한 피벗축들 사이에 한정되어 있다. 이것은, 가이드부의 이동, 변형 및/또는 분리, 및/또는 가이드 부재를 폐쇄된 상태로 유지시키는 것을 목표로 하는 커넥터 또는 래치와 같은 부품에 힘 및/또는 응력의 집중을 초래할 수 있는, 상기 가이드 부재에 작용하는 응력의 감소 또는 제거와 함께 상기 가이드 부재의 경사를 조정하는 것을 용이하게 한다.

상기와 같은 특정 실시례에서, 각각의 피벗축은 상기 가이드 부재의 양 측에서 실질적으로 평행할 수 있고, 제1 회전점과 제2 회전점은 상기 파일 가이드 부재의 양 측에 있다. 이것은 대향하는 가이드부, 예를 들면, 두 개의 가이드부를 가진 대칭적인 가이드 부재의 제작 및 작동을 용이하게 하고, 특정의 미리 정해진 경사로의 조정의 적절한 제어를 용이하게 한다.

상기와 같은 특정 실시례에서는, 예를 들면, WO 2011/083324의 개념에 따라, 각각의 피벗축 중의 적어도 하나는 축방향으로 뻗을 수 있고 제1 회전점 또는 제2 회전점의 각각에 대해서 축방향으로 슬라이딩이동가능할 수 있다. 따라서, 파일 가이드는 제1 회전점과 제2 회전점의 간격에 대한 피벗축의 물리적인 길이 상기 간격에 대한 상기 피벗축의 투영(projection) 사이의 차이를 처리할 수 있게 해 준다.

이러한 특정 실시례의 한 예에서, 상기 파일 가이드 부재 중의 적어도 하나는 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 제1 가이드부와 제2 가이드부를 포함하고 있고, 제1 가이드부는 상기 가이드 부재의 제1 측면에 위치된 제1 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고, 제2 가이드부는 제1 피벗축에 대해서 상기 가이드 부재의 반대쪽 측면에 위치된 제2 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고, 제1 피벗축과 제2 피벗축는 서로 실질적으로 평행하며 축방향으로 뻗어 있다. 제1 피벗축은 제1 회전점과 제3 회전점을 중심으로 회전가능하고, 제2 피벗축은 제2 회전점과 제4 회전점을 중심으로 회전가능하다. 제1 피벗축은 제1 회전점 또는 제3 회전점에 대하여 축방향으로 슬라이딩이동가능하고, 제2 피벗축은 제2 회전점 또는 제4 회전점에 대하여 축방향으로 슬라이딩이동가능하다. 따라서, 가이드 부재의 경사는 두 개의 서로 수직인 방향에서의 감소된 응력과 함께 조정될 수 있지만, 이 조정은 제1 피벗점과 제2 피벗점 중의 적어도 하나를 통하여 베이스 프레임에 대해 확실하게 한정될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 대체로 상기 내용에 따르면, 기층에 파일 가이드를 배치시키는 것을 포함하는 파일 가이드의 작동 방법이 제공되어 있는데, 상기 파일 가이드는 베이스 프레임과 상부 구조를 포함하고 있고, 상기 상부 구조는 상기 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층으로 박아넣을 때 파일을 미리 정해진 방향으로 안내하는 파일 가이드 부재를 포함하고 있고, 상기 파일 가이드 부재를 상기 베이스 프레임에 대해 회전시키기 위해, 상기 상부 구조의 적어도 일부분이 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해서 회전가능한 아암을 한정하고 있다. 상기 방법은, 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동시키는 것에 의해, 상기 아암을 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 회전시키는 것, 그리고 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 병진이동시키는 것을 포함하고 있다.

따라서, 상부 구조와 베이스 프레임의 상대 경사도가 확실하게 조정될 수 있다.

상기한 여러 실시형태는 이후 내용에서 하나의 예로서 본 발명의 실시례를 나타내는 도면과 관련하여 더욱 상세한 내용 및 장점과 함께 보다 상세하게 설명할 것이다.
도 1 및 도 1a는 베이스 프레임에 대한 파일 가이드의 대체로 수직 배향상태에서의 알려진 파일 가이드의 측면도 및 사시도이고;
도 2는 베이스 프레임에 대해 경사져 있는 도 1의 파일 가이드를 나타내고 있고;
도 3은 도 1 내지 도 2의 파일 가이드의 세부사항을 개략적으로 나타내고 있고;
도 4 내지 도 6은 개량된 파일 가이드의 도 1 내지 도 3과 유사한 도면이고;
도 7 및 도 7a는 도 3, 도 6 및 도 1a, 도 4a와 각각 유사한 개량된 파일 가이드의 측면도와 사시도이다.

도면은 반드시 일정한 비율로 도시되어 있지 않은 개략적인 것이며, 본 발명을 이해하는데 필요하지 않은 상세한 내용은 생략할 수 있다는 것을 주의해야 한다. "위쪽", "아래쪽", "아래", "위" 등과 같은 표현은, 달리 명시되어 있지 않으면 도면에 표시되어 있는 실시례에 관한 것이다. 또한, 적어도 실질적으로 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 요소는 동일한 번호로 표시되어 있다.

도 1 내지 도 3은 파일을 기층에 박아넣을 때 파일을 지지하는 파일 가이드(1)를 나타내고 있고, 도 3은 단지 세부사항을 나타내고 있다. 파일 가이드(1)는 베이스 프레임(3)과 상부 구조(4)를 포함하고 있고, 본 명세서에서는 주로, 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층(도시되어 있지 않음)에 박아넣을 때 파일(도시되어 있지 않음)을 안내하는 파일 가이드 부재(5)가 상부 구조(4)이다. 통상적으로, 해저, 강바닥 등의 물 아래로 파일을 박기 위해서 파일 가이드(1)가 사용되고, 베이스 프레임(3)을 "머드 매트(mud mat)"라고 칭할 수도 있다.

파일 가이드 부재(5)는 중심축(CA)을 따라서 뻗어 있으며 대체로 오목한 본체 부분(7A)과 지지 프레임(7B)으로 이루어진 두 개의 가이드부(7)를 포함하고 있다. 각각의 가이드부(7)는 각각의 피벗축(8)에 대해서 회전하도록 베이스 프레임(3)에 피벗운동가능하게 장착되어 있고 폐쇄된 작동 위치(도시되어 있음)와 개방된 비작동 위치(본 명세서에 도시되어 있지 않지만, 상기한 WO 공보에 상세하게 도시되어 있음) 사이에서 피벗축(8)을 중심으로 회전하는 것에 의해 이동가능하다. 폐쇄된 상황에서는, 가이드부(7)가 래치(13), 통상적으로 상기 가이드 부재(5)의 상부 또는 그 근처에 배치된 한 쌍의 래치(13)에 의해 연결되어 있다. 피벗축(8)은 대체로 서로 평행하게 그리고 중심축(CA)과 수직으로, 그리고 도 1, 도 2 및 도 3, 그리고 사시도인 도 1a의 평면과 수직으로 뻗어 있다. 각각의 가이드부(7)는 중력하에서 상기 가이드 부재의 개방을 위한 대응하는 카운터웨이트(도시되어 있지 않음)와 결합될 수 있는 경우 및/또는 상기 장치에 의한 작용하에서 개방되기 위해 다른 장치와 결합될 수 있는 경우가 있다.

상부 구조(4)는 대체로 단단하며 피벗축(8)에 연결되어 있다. 상부 구조(4)는 양쪽 조인트(9)를 통하여 뻗어 있는 (가상의)아암을 한정한다. 조인트(9)들 사이의 간격은 베이스 길이 b를 가진다. 상기 아암의 길이도 b와 동일하다.

피벗축(8)은 조인트(9)에 회전가능하게 장착되어 있으며, 상기 조인트(9)는, 베이스 프레임(3)에 장착되어 있으며 베이스 프레임(3)과 대체로 수직으로 뻗어 있는 조정가능한 지지 부재(11)에 지지되어 있다. 예를 들면, 상기 지지 부재(11)는 레일을 포함할 수 있고, 이 레일을 따라서 조인트(9)의 일부가, 예를 들면, 유압 피스톤에 의해 지지되는 것에 의해서, 이동될 수 있다.

도 1 및 도 1a의 배치형태에서는, 조인트(9)들이 베이스 프레임(3) 위에서 동일한 높이에 있고 베이스 프레임(3)과 상부 구조(4)(상부 구조(4)의 피벗축(8))은 대체로 평행하다.

예를 들면, 파일 가이드(1)의 오른쪽에서의 지지 부재(11)의 조정의 한 예로서, 각각의 조인트(9)와, 이 조인트에 부착된 피벗축(8)이 베이스 프레임(3)에 대해 제1 방향(본 명세서에서: 수직)으로 병진이동할 수 있다(도 1 내지 도 3을 비교). 예를 들면, 도 2 및 도 3의 배치형태에서는, 오른쪽 조인트(9)를 각각의 지지 부재(11)의 조정에 의해 도 1의 배치형태에 대해서 거리 c만큼 위로 들어올림으로써 베이스 프레임(3)에 대한 조인트(9)의 위치가 조정되어 있다. 결과적으로, 가이드 부재(5)를 가진 상부 구조(4)가 베이스 프레임(3)에 대해 각도 α만큼 경사지고(도 2 참고), 베이스 프레임(3)과의 상부 구조(4)의 연결부가 베이스 프레임에 대해 회전점(R)을 제공하고, 이 경우 조인트(9)에서 회전하는 피벗축(8)과 일치한다.

그러나, 지지 부재(11)의 좌우 간격 a는 일정한 반면에, 상기 아암의 방향을 따른 조인트(9)들 사이의 간격 b는

간격 = a tan α,

라는 식에 따라 증가하고(도 2 및 도 3 참고), 탄젠트(tangent)는 상기 각도의 작은 값에 대해서 각도 α와 대체로 선형 관계를 가진다. 이것은 파일 가이드(1)에 응력을 초래하고, 이 응력은 파일 가이드의 하나 이상의 부분의 변형을 유발할 수 있다. 이러한 응력의 결과로, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 래치(13)에 의해 함께 유지되어 있을 때 가이드부(7)는 적어도 부분적으로 분리될 수 있고 틈새(G)를 발생시킬 수 있다. 따라서, 래치(13)는 원하지 않은 부하를 받으며 파일의 안내 및/또는 파일 가이드의 신뢰성이 손상될 수 있다. 아암 길이 a와 함께 응력 크기가 점점 커지므로, 상부 구조(4)의 크기가 증가함에 따라 상기 문제점이 악화된다.

이러한 응력을 방지하기 위해 파일 가이드를 강화시키는 종래의 전략은 장치의 질량을 크게 증가시킨다. 따라서, 기존의 파일 가이드의 크기는 실제로 제한되는 경향이 있다. 이것은 또한 원인을 처리하지 않고서 증상과 싸우는 것에 불과한 것이다.

도 4 내지 도 6은, 도 1 내지 도 3과 유사한 도면으로, 개량된 파일 가이드를 나타내고 있다. 본 실시례는 도 1 내지 도 3의 파일 가이드와 대체로 유사하다. 그러나, 본 실시례에서는 조인트(9A)가 제공되어 있고, 피벗축(8)이, 수직 방향에 대해 수직으로, 베이스 프레임(3)과 평행하게 병진이동할 수 있다. 이 경우, 피벗축(8)이 지지 부재(11)의 조인트(9A)에서 대체로 자유롭게 옆으로 움직일 수 있다. 따라서, 상부 구조가 앞의 경우와 같이 경사질 때(도 5-6와 도 2-3을 비교), 지지 부재(11)의 좌우 간격 a는 일정하고, 이제 상기 아암의 방향을 따른 조인트(9)들 사이의 간격 b가 일정하게 유지되며, (베이스 프레임(3)에 평행한) 피벗축(8)의 좌우 간격이 a cos α(이 경우에는, 간격 = b cos α)에 따라 감소된다. 따라서, 파일 가이드(1)에 작용하는 응력과, 상기 가이드 부재(5)의 변형이 감소되고, 그 결과 가이드 부재(7)들 사이의 상기 틈새(G)가 없어지게 될 수 있다. 또한, 래치(13)가 보다 가볍게 제작되는 것 및/또는 가이드 부재(5)에 작용하는 힘이 보다 균일하게 분포되도록 래치(13)가 상이한 위치에 배치되는 것이 가능할 수 있다. 가이드 부재(5) 내에 작용하는 힘을 더욱 균일하게 하는 선택적인 접촉 패드(14)에 의해 가이드부(7)는 서로 분리되어 지지될 수 있다. 게다가, 보다 용이하게 처리할 수 있는 무게로 보다 큰 파일 가이드를 견고하게 제작할 수 있다.

도 4a의 실시례에서는, (X 방향, Y 방향 및 Z 방향에 대해서 기준축 프레임(reference-axes frame)에 표시되어 있는 바와 같이) 두 개의 피벗축(8)이, 양쪽의 조정가능한 지지 부재(11)에 지지되어 있는 상태로, Y-방향으로 평행하게 뻗어 있으며 X-방향으로 서로 인접해 있다. Z-방향으로의 지지 부재(11)의 개별적인 조정 및/또는 쌍으로의 조정(pairwise adjustment)에 의해, 조인트(9A)의 위치가 조정될 수 있고, 그 결과 피벗축(8)의 배향 및 파일 가이드 부재(5)(파일 가이드 부재(5)의 중심축(CA))의 배향이 베이스 프레임(3)에 대해 임의의 방향으로, 예를 들면, 파일 가이드 부재(5)를 X-방향 및/또는 Y-방향으로 경사지게 하는 것과 같이, 전체적으로 조정될 수 있다. 파일 가이드에 작용하는 응력을 방지하기 위해서, 예를 들면, WO 2011/083324의 개념에 따르는 것과 같이, 각각의 피벗축(8)이 그 축의 길이 방향으로 이동할 수 있도록 하나 이상의 조인트(9A)가 제작될 수(제작될 수도) 있다. 지금 제공된 개념과 WO 2011/083324의 개념이, 예를 들면, 피벗축을, 측면으로의 슬라이딩이동(lateral sliding)의 방향에 수직으로, 예를 들면, 베이스 프레임(3) 또는 상부 구조(4)에 대체로 수직으로 병진이동가능한 대응부분(counter part)에서 측면으로 슬랑이딩이동가능한 부시(bush)- 또는 볼형태의 조인트 부재에서 길이방향으로 슬라이딩이동가능하게 배치시킴으로써, 한 개의 조인트 조립체로 결합될 수 있다.

상기 장치의 작동 원리과 장점은, 지지 부재(11)에 의한 오른쪽 조인트(9)의 수직 병진이동이 있거나 없는 상태에서 왼쪽 조인트(9)가 지지 부재(11)에 의해 수직으로 병진이동되었을 경우 및/또는 양쪽 조인트 모두가 각각의 회전점(R)(본 경우: 각각의 피벗축(8))이 좌우 이동을 할 수 있게 구성되는 있는 경우에도 동일하게 적용된다.

도 7은 복수의 파일 가이드 부재(5)를 가지고 있는 상부 구조(4A)를 포함하는 다른 실시례의 측면도이고, 복수의 파일 가이드 부재(5) 중의 하나 이상은 작동 위치와 비작동 위치(도시되어 있지 않음) 사이에서 이동할 수 있는 가이드부(7)를 가질 수 있다. 도 7a는 본 파일 가이드의 (매우) 개략적인 사시도이다. 본 실시례에서는, 상부 구조(4A)의 네 개의 코너가 베이스 프레임(3)에 대해 수직으로 병진이동가능하도록 지지되어 있어서, 도 4 내지 도 6의 상부 구조(4)와 같이, 상부 구조(4A)가 베이스 프레임(3)에 대해 경사질 수 있다. 베이스 프레임(3)와 상부 구조(4A) 사이의 연결부는 서로에 대하여 베이스 프레임(3)와 상부 구조(4A)의 회전점(R)을 제공하고, 상기 회전점(R)들의 사이에 길이 b를 가진 (가상의)아암이 뻗어 있다. 회전점(R)(도 7에서 오른쪽)의 좌우방향으로의 자유로운 운동으로 인해, 응력 및/또는 변형를 감소시키거나 방지하기위한 경사 각도 α의 조정하에서 아암 길이 b와 지지 부재(11)들 사이의 간격 a가 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 이 경우에, 다시, 회전점(R)이 이동가능한 조인트(9A)에 의해 이동할 수 있지만, 이 회전점(R)은 피벗축(8)과 일치하지 않는다. 그 외에는, 본 실시례 및 본 실시례의 작동이 도 4 내지 도 6의 것과 대체로 유사하다.

본 명세서에 제공되어 있는 것과 같이 파일 가이드(파일 가이드의 상부 구조(4, 4A))의 경사도는 두 개의 실질적으로 수직인 방향으로 조정할 수 있으므로, 상기 가이드 부재의 중심축(CA)은, 예를 들면, 조정가능한 지지 부재에 의해 한정된 이용가능한 입체각에 걸쳐서 임의의 원하는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 경사도의 조정을 위한 각각의 병진이동 방향에 수직인, 베이스 프레임 또는 상부 구조에 대체로 평행한 방향으로 병진이동가능하게 될 수 있는 회전점(R)이 더 많이 존재한다.

예를 들면, 이동가능한 부시(bush) 및/또는 베어링을 가지고 있는 병진이동가능한 조인트가 적합하지만, 지지 부재에 슬라이딩이동가능하게 놓여 있는 및/또는 체인 또는 케이블과 같은 측면방향으로 변형가능한 물체로부터 매달려 있는 피벗축을 구상할 수 있다는 것을 주의하여야 한다.

요약하자면, 파일 가이드의 작동 및 사용은 아래의 단계:

a) 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같은 파일 가이드(1)의 실시례를 기층, 예를 들면, 수중, 해저에 배치시키는 단계;

b) 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동시켜서, 아암을 제1 회전점 및 제2 회전점을 중심으로 회전시키는 단계; 그리고

c) 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 병진이동시키는 단계;

를 포함할 수 있다.

하나의 실시례에서, 단계 b와 단계 c는 실질적으로 동시에 실행되고, 이로 인해 제1 방향으로의 병진이동과 제2 방향으로의 병진이동 동안 아암 길이의 변화 및/또는 응력을 방지한다.

파일을 박는, 특히 연안의 바다 속에 파일을 박는, 가혹한 상황을 고려하면, 파일 가이드는 전통적으로, 견고성과 단순성을 계속하여 증가시키는 것, 부품수를 감소시키는 것 및/또는 여러 부품을 단일의 통합된 물체 및/또는 실질적으로 영구적으로 함께 고정된(예를 들면, 용접되거나 리벳으로 고정된) 물체를 가능한 곳이라면 어디든지 제공하는 것으로 개발되고 있다. 이러한 견고성은, 실제로, 필요하지 않을 수 있으며, 전통적인 추세에 반하여 파일 가이드의 복잡성을 증가시킴으로써, 여러 부품을 서로에 대해 이동가능하게 만듦으로써, 파일 가이드의 전체적인 견고성이 증가될 수 있으며 파일 가이드의 무게가 현저하게 감소될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

본 발명은 청구범위 내에서 다양한 방식으로 변형될 수 있는 상기한 실시례로 제한되지 않는다. 예를 들면, 도시되고 논의된 지지 부재(11) 외의 회전점을 병진이동시키기 위해 많거나 적은 수의 병진이동체(translator) 및/또는 상이한 병진이동체가 제공될 수 있다. 좌우 방향의 병진이동이, 예를 들면, 수동적으로 이동되는 것 및/또는 예를 들면, 하나 이상의 유압 실린더를 포함하는 하나 이상의 액추에이터의 작동하에서 이동되는 것으로 될 수 있다. 또한, 보다 많은 수의 가이드부가 상부 구조에 사용될 수 있고, 상기 가이드 부재 및/또는 가이드부 프레임이 상이할 수 있고, 베이스 프레임이 보다 작은 경우, 보다 큰 경우 및/또는 상이하게 형성된 경우 등으로 변형될 수 있다. 또한, 복수의 파일 가이드가 다중-파일 가이드 템플레이트(multi-pile guide template)에, 아마도 탈착가능하게, 결합될 수 있다. 예를 들면, 동력 요건을 위해서 여러 장치를 들어올리는 것 및/또는 원격 조종 장치(ROV:Remotely Operated Vehicle)와 연결시키는 것을 위한 연결장치가 제공될 수 있다.

명시적으로 다르게 언급되어 있지 않으면, 특정 실시례에 대해서 또는 특정 실시례와 관련하여 논의한 요소 및 실시형태는 다른 실시례의 요소 및 실시형태와 적절하게 결합될 수 있다.

Claims

베이스 프레임(3)과 상부 구조를 포함하는 파일 가이드(1)로서,
상기 상부 구조는 상기 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층으로 박아넣을 때 파일을 미리 정해진 방향으로 안내하는 파일 가이드 부재(5)를 포함하고 있고,
상기 파일 가이드 부재를 상기 베이스 프레임에 대해 회전시키기 위해, 상기 상부 구조의 적어도 일부분이 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해서 회전가능한 아암을 한정하고,
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 상기 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능하고, 이로 인해 상기 아암을 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해 회전시키고,
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 병진이동가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항에 있어서, 제1 방향은 상기 베이스 프레임에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파일 가이드 부재의 적어도 일부분이 상기 아암을 한정하는 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나가 상기 베이스 프레임에 장착된 조정가능한 지지 부재에 의해 지지되어 있어서, 상기 지지 부재의 조정에 의해, 각각의 회전점이 상기 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 구조가 복수의 파일 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전점 중의 적어도 하나는 조인트에 의해 한정되고, 상기 조인트의 적어도 일부분은 상기 베이스 프레임에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파일 가이드 부재는 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 복수의 가이드부(7)를 포함하고 있고, 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고,
각각의 피벗축 중의 적어도 하나는 제1 회전점 및/또는 제2 회전점을 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제8항에 있어서, 중력하에서 상기 가이드 부재를 비작동 위치로 개방하기 위해서 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제8항에 있어서, 각각의 피벗축 중의 하나는 제1 회전점을 중심으로 회전가능하고 각각의 피벗축 중의 다른 하나는 제2 회전점을 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제8항에 있어서, 각각의 피벗축은 상기 가이드 부재의 양 측에서 평행하고 제1 회전점과 제2 회전점은 상기 파일 가이드 부재의 양 측에 있는 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제8항에 있어서, 각각의 피벗축 중의 적어도 하나는 축방향으로 뻗어 있으며 제1 회전점 또는 제2 회전점의 각각에 대해서 축방향으로 슬라이딩이동가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
제8항에 있어서, 상기 파일 가이드 부재 중의 적어도 하나는 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 제1 가이드부와 제2 가이드부(7)를 포함하고 있고,
제1 가이드부는 상기 가이드 부재의 제1 측면에 위치된 제1 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고,
제2 가이드부는 제1 피벗축에 대해서 상기 가이드 부재의 반대쪽 측면에 위치된 제2 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고,
제1 피벗축과 제2 피벗축는 서로 평행하며 축방향으로 뻗어 있고,
제1 피벗축은 제1 회전점과 제3 회전점을 중심으로 회전가능하고,
제2 피벗축은 제2 회전점과 제4 회전점을 중심으로 회전가능하고,
제1 피벗축은 제1 회전점 또는 제3 회전점에 대하여 축방향으로 슬라이딩이동가능하고,
제2 피벗축은 제2 회전점 또는 제4 회전점에 대하여 축방향으로 슬라이딩이동가능하고,
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는, 또는 제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나 및 제3 회전점과 제4 회전점 중의 적어도 하나도 또한, 상기 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동가능하고, 이것에 의해 상기 아암을 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 회전시키고,
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나는 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 병진이동가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.
기층에 파일 가이드를 배치시키는 것을 포함하는 파일 가이드의 작동 방법으로서, 상기 파일 가이드는 베이스 프레임(3)과 상부 구조를 포함하고 있고, 상기 상부 구조는 상기 베이스 프레임이 기층에 놓여 있는 경우 파일을 기층으로 박아넣을 때 파일을 미리 정해진 방향으로 안내하는 파일 가이드 부재(5)를 포함하고 있는, 상기 방법에 있어서,
상기 파일 가이드 부재를 상기 베이스 프레임에 대해 회전시키기 위해, 상기 상부 구조의 적어도 일부분이 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 상기 베이스 프레임에 대해서 회전가능한 아암을 한정하고,
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 베이스 프레임에 대해 제1 방향으로 병진이동시키는 것에 의해, 상기 아암을 제1 회전점과 제2 회전점을 중심으로 회전시키는 것, 그리고
제1 회전점과 제2 회전점 중의 적어도 하나를 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 병진이동시키는 것,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 가이드의 작동 방법.
제6항에 있어서, 상기 파일 가이드 부재 중의 적어도 하나는 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 각각 이동가능한 복수의 가이드부(7)를 포함하고 있고, 각각의 가이드부는 각각의 피벗축을 중심으로 피벗운동가능하게 상기 베이스 프레임에 장착되어 있고,
각각의 피벗축 중의 적어도 하나는 제1 회전점 및/또는 제2 회전점을 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 파일 가이드.