KR102213470B1 - 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치 - Google Patents

수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중에 설치되는 수중터널을 계류하는 계류선을 정착하고 인장력을 조절하는 장치로서, 상기 수중터널의 측면의 일부분에 설치되며 하부를 통해서 상기 계류선이 관통하고 고정되면서 인장력을 조절하는 공간을 제공하는 인장력 조절챔버; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 계류선의 일부분에 설치되어 상기 계류선에 가해지는 인장력을 측정하는 인장력 측정유닛; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛을 통해서 측정된 상기 계류선에 가해지는 외력에 대응하여 상기 계류선의 인장력을 조절하는 인장력 조절유닛; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 조절유닛을 통해서 인장력이 조절된 상태의 상기 계류선을 조이면서 고정시키는 계류선 조임유닛; 및 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛에 연결되어 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치{FIXING AND TENSION CONTROL DEVICE OF MOORING LINES MOORING UNDERWATER TUNNELS}
본 발명은 계류선의 인장력 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중터널에 연결되어 수중터널의 수평을 유지하면서 수중터널을 수중에서 고정시키는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치에 관한 것이다.
앞바다에 물체를 계류시키기 위해서는 일반적으로 갑판과 해저 사이에 복수의 닻줄(mooring lines)과 닻줄들과 연결된 해저의 적합한 닻들이 필요하다.
현수식 계류에서, 현수식 닻줄들은 통상 강철 체인이나 와이어 로프인 닻줄들의 자중에 의해 수평력에 저항한다. 닻줄의 정상이 수평으로 움직임에 따라, 현수선의 처짐은 줄어들고 수평 회복력은 증가한다. 현수선의 수평 강도는 수평력에 대한 현수선의 자중과 직접적인 관련이 있다.
긴강 계류에서는 긴장 닻줄은 당겨짐으로써 수평력에 저항한다. 닻줄들은 비교적 가볍고(예를 들어 합성 로프이다) 비교적 인장력에 의해 곧게 유지된다. 수평 강도는 닻줄의 강도와 직접적인 관련이 있지만 자중과는 그렇지 않다.
이러한 형태의 계류에서 사용되는 닻들은 해저면에서 닻줄들에 의해 작용하는 최대 수평 및 수직 부하를 감당하도록 설계되어야 한다. 현수식 계류는 일반적으로 닻이 어떠한 수직 부하("인발력")를 받지 않도록 설계된다.
이는 긴장 계류보다 긴 닻줄 길이("한계")와 계류 전개를 위해 지정된 갑판 상의 더 넓은 면적, 즉 더 넓은 "발 디딜 면적(foot print)"를 필요로 한다. 최근, 목표물을 앞바다 심해에 계류시키는 것은 계류선의 비용 감소와 작은 발 디딜 면적을 이유로 긴장 계류가 선호되었다. 하지만, 긴장 계류는 인발력을 견딜 수 있는 닻을 필요로 한다.
현재 일반적인 형태의 많은 닻들이 사용되고 있다. 저인 매장 닻(Drag Embedment Anchor)은 시추선들과 같은 현대 시스템들에서 현수 계류와 함께 일반적으로 사용된다. 현재 사용되는 대부분의 영구적인 계류 장치들은 긴장계류와 수중 파일 해머로 구동되거나 흡입하는 방법을 이용하여 장착되는 파일로 박은 닻(piled anchor)을 사용한다. 이러한 "흡입 닻"은 그 기초 주변에 기밀을 만들도록 해저면에 수직하게 만듦으로써 설치된다. 내부로 물을 끌어들임으로써 큰 압력차가 만들어지고 그 결과 파일은 해저면으로 "흡입"된다.
많은 수의 종래 닻들은, 이러한 기능을 위해 적합한 퇴적물층이나 모래층을 필요로 한다. 이러한 층들은 암석 바닥이나 예를 들어 석탄이나 석회질 퇴적물과 같은 고도의 유기물 퇴적물이 있는 영역에서는 적합하지 않다.
이러한 형태의 영역에서, 중력 닻들이나 중공 파일 닻들이 이용될 수 있다. 중력 닻의 두 가지 형태는 바위나 철광석으로 덮힌 귀틀 지정이나 바닥짐(ballast)으로 채운 중력 상자를 포함한다. 중력 닻들은 자중으로 인발력에 저항하고 바닥 마찰에 의해 수평력에 저항한다.
중력 닻들은 수직 및 수평 부하에 저항할 수 있도록 매우 무거울 필요가 있다. 닻들이 심해 속에 배치된다면, 이렇게 무거운 닻들을 들어 올리고 내릴 수 있는 선박들은 하루에 수백 달러의 비용이 드는 큰 기중기 선박들이 유일할 것이다. 이와 달리, 가벼운 상자나 귀틀 지정은 작고 저렴한 선박으로 내릴 수 있으나 밸러스트가 반드시 설치되어야 한다.
중공 파일 닻들은 일반적으로 설치를 위해 비싼 시추선을 필요로 한다. 더욱이, 중공 파일 닻들은 해저면 위에 부착되는 계류선을 필요로 한다. 파일의 상부에 계류선을 부착하는 것은 일반적으로 바람직하지 않은데, 왜냐하면 수평력의 편심에 의해 큰 굽힘 모멘트가 파일에 전해지기 때문이다. 부착지점은 일반적으로 땅에서 반발력의 중심에 가까운 갑판 아래이다. 이는 암반 속으로 구멍을 뚫는 파일에 대한 설계를 어렵게 하여 해저면 아래에 계류선을 부착하는 것이 불가능하게 된다. 이러한 이유로, 천공 닻들이 긴장 파일로서 더 일반적으로 사용된다.
대한민국 등록특허 제10-1797263호 대한민국 공개특허 제1993-0016636호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 수중터널을 계류하는 계류선들의 인장력을 측정하고 서로간의 수평을 유지하는 기능이 구비된 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 계류선에 작용하는 인장력의 제어를 위해서 계류선을 승강시키는 기능이 구비된 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 승강을 통해서 인장력이 조절된 계류선을 상기의 상태로 고정시키는 기능이 구비된 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 수중에 설치되는 수중터널을 계류하는 계류선을 정착하고 인장력을 조절하는 장치로서, 상기 수중터널의 측면의 일부분에 설치되며 하부를 통해서 상기 계류선이 관통하고 고정되면서 인장력을 조절하는 공간을 제공하는 인장력 조절챔버; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 계류선의 일부분에 설치되어 상기 계류선에 가해지는 인장력을 측정하는 인장력 측정유닛; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛을 통해서 측정된 상기 계류선에 가해지는 외력에 대응하여 상기 계류선의 인장력을 조절하는 인장력 조절유닛; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 조절유닛을 통해서 인장력이 조절된 상태의 상기 계류선을 조이면서 고정시키는 계류선 조임유닛; 및 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛에 연결되어 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 측정유닛은, 상기 계류선의 일부분에 설정된 간격이 이격된 상태로 고정하여 설치되는 한 쌍의 계류선 결합부재; 및 상기 한 쌍의 계류선 결합부재들 사이에 각각 연결된 상태로 설치되어 상기 계류선에 가해지는 인장력의 변화를 측정하는 로드셀;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 조절유닛은, 상기 계류선의 상부에 결합되어 상기 계류선의 상부를 고정시키는 계류선 홀더; 상기 계류선 홀더에 연결되며 상하로 분리가능하게 제작되고, 상기 인장력 조절챔버의 바닥에 고정되어 상기 계류선 홀더를 지지하는 홀더 지지부재; 및 상기 홀더 지지부재에 구비되거나 연결되어 상기 홀더 지지부재의 길이를 늘이거나 줄이면서 상기 계류선에 가해지는 인장력을 조절하는 인장력 조절부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 조절부재는, 상기 홀더 지지부재의 분리된 사이에 구비되어 상기 홀더 지지부재를 승강시키는 유압잭; 및 상기 유압잭에 연결되어 상기 유압잭의 구동을 위해 상기 유압잭에 유압을 제공하는 유압잭 구동기;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 조절부재는, 상기 홀더 지지부재의 상단부에 연결되어 상기 홀더 지지부재의 상단부를 들어올리거나 내리는 와이어; 상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 와이어에 연결되어 상기 와이어를 감거나 풀어주는 권취기; 및 상기 권취기에 연결되어 상기 권취기가 작동하는 동력을 제공하는 권취기 구동기;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 계류선 조임유닛은, 상기 계류선의 상부에 형성되고, 상단이 상기 인장력 조절유닛에 결합되며 나사산이 형성되어 있는 계류선 헤드; 상기 인장력 조절챔버의 하부에 구비되며 상기 계류선 헤드에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 내측에 형성되어 상기 계류선 헤드를 승강시키는 조임너트; 및 상기 조임너트에 연결되어 상기 조임너트가 회전하는 동력을 제공하는 조임너트 구동부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조임너트 구동부재는, 상기 조임너트의 외측에 형성된 톱니에 맞물리면서 상기 조임너트의 회전을 유도하는 회전 피니언; 및 상기 회전 피니언에 결합되어 상기 회전 피니언이 회전하는 동력을 제공하는 피니언 구동기;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 조절챔버와 상기 수중터널의 출입이 가능하도록 상기 인장력 조절챔버가 상기 수중터널에 연결되는 부분에 형성되며 상기 컨트롤러에 의해 개폐가 제어되는 연결게이트;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장력 조절챔버의 구비되고 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 인장력 측정유닛으로 측정된 상기 계류선의 인장력을 표시하고, 상기 각각의 계류선의 평형 상태를 알려주는 디스플레이;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 무선통신모듈을 구비하여 외부의 모바일 단말기와 무선으로 정보를 송수신하여, 외부에서 무선으로 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛의 작동 제어가 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 인장력 측정유닛, 인장력 조절유닛 및 계류선 조임유닛으로 수중터널에 연결되어 수중터널을 계류하는 계류선의 인장력을 변화하는 외력에 따라 조절하면서 수중터널의 수평을 유지하여 수중터널의 뒤틀림 등으로 인한 크랙이나 붕괴에 대한 예방이 가능하다.
또한, 계류선에 설치된 로드 셀을 이용하여 실시간으로 계류선의 인장력을 체크하고, 인장력 조절부재와 계류선 조임유닛으로 각각의 계류선들의 인장력을 조절하여 수중터널의 수평을 유지할 수 있다.
또한, 계류선 헤드를 고정시키는 조임너트를 조임너트 구동부재로 자동적으로 고정시키는 것이 가능하여 인장력이 조절된 계류선을 편리하게 고정시킬 수 있다.
또한, 연결게이트를 통해서 작업자가 인장력 조절챔버의 내부로 출입하여 작업자가 직접 계류선의 인장력을 체크하면서 조절할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 전체 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 전체 구성블럭도이다.
도 3은 상기 인장력 조절부재의 제 2실시예를 나타낸 구성블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 세부적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 상기 인장력 조절 장치에 유압잭이 적용된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치를 입체적으로 형상화한 개념도이다.
도 7은 상기 인장력 조절 장치에 권취기가 적용된 상태를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 전체 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 전체 구성블럭도이며, 도 3은 상기 인장력 조절부재의 제 2실시예를 나타낸 구성블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치의 세부적인 구성을 나타낸 도면이며, 도 5는 상기 인장력 조절 장치에 유압잭이 적용된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치를 입체적으로 형상화한 개념도이며, 도 7은 상기 인장력 조절 장치에 권취기가 적용된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 수중에 설치되는 수중터널을 계류하는 계류선을 정착하고 인장력을 조절하는 장치로서, 본 발명은 인장력 조절챔버(100), 인장력 측정유닛(200), 인장력 조절유닛(300), 계류선 조임유닛(400) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.
인장력 조절챔버(100)는 수중터널(20)의 측면의 일부분에 설치되며 하부를 통해서 계류선(50)이 관통하고 고정되면서 인장력을 조절하는 공간을 제공할 수 있다. 구체적으로, 인장력 조절챔버(100)는 수중터널(20) 양측면의 내부나 외부로 돌출된 상태로 설치되며 수중터널(20)에서 연결이 가능한 구조로 작업자가 정비, 수리, 관리 등의 각종의 작업의 수행을 위해 출입할 수 있다.
인장력 측정유닛(200)은 인장력 조절챔버(100)에 구비되며 계류선(50)의 일부분에 설치되어 계류선(50)에 가해지는 인장력을 측정할 수 있다. 인장력 측정유닛(200)은 계류선 결합부재(210) 및 로드 셀(220)을 포함할 수 있다.
계류선 결합부재(210)는 한 쌍을 이루면서 계류선(50)의 일부분에 설정된 간격이 이격된 상태로 고정하여 설치될 수 있다. 로드 셀(220)은 한 쌍의 계류선 결합부재(210)들 사이에 각각 연결된 상태로 설치되어 계류선(50)에 가해지는 인장력의 변화를 측정할 수 있다.
구체적으로, 계류선 결합부재(210)는 계류선 일부분에 형성된 홈을 통해서 링 방식으로 결합되거나 일부분에 나사 등을 통해서 결합되면서 설정된 간격을 두고 설치될 수 있다. 로드 셀(220)은 하중계나 하중 센서 또는 힘 센서라고도 하며, 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서, 출력을 전기적으로 꺼낼 수 있는 것으로, 이격 설치된 계류선 결합부재(210)를 연결하면서 설치되어 계류선(50)이 외력에 따라 수축 이완 되면서 받게 되는 인장력 등의 외력을 측정하여 컨트롤러(500)에 정보를 전송할 수 있다.
인장력 조절유닛(300)은 인장력 조절챔버(100)에 구비되며 인장력 측정유닛(200)을 통해서 측정된 계류선(50)에 가해진 외력에 대응하여 계류선(50)의 인장력을 조절할 수 있다. 인장력 조절유닛(300)은 계류선 홀더(310), 홀더 지지부재(320) 및 인장력 조절부재(330)를 포함할 수 있다.
계류선 홀더(310)는 계류선(50)의 상부에 결합되어 계류선(50)의 상부를 고정시킬 수 있다. 계류선 홀더(310)는 계류선(50)의 상단부에 대응하는 형상으로 제작되어 계류선(50)의 상부에 분리가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 계류선 홀더(310)는 계류선(50)의 상단부에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 내측에 형성되어 나사결합을 하거나, 내부에 단턱이 형성된 상태로 반으로 분리가능하게 제작되며 이에 대응하여 계류선(50)의 상부에 형성된 단턱에 맞물리면서 장착된 후에 반으로 분리딘 부분을 고장력 볼트나 용접 등을 통해서 결합시켜서 계류선(50)에 고정될 수 있다.
홀더 지지부재(320)는 계류선 홀더(310)에 연결되며 상하로 분리가능하게 제작되고, 인장력 조절챔버(100)의 바닥에 고정되어 계류선 홀더(310)를 지지할 수 있다. 구체적으로, 홀더 지지부재(320)는 윙부(322), 레그부(324) 및 레그부 커버(326)로 구성될 수 있다. 윙부(322)는 계류선 홀더(310)의 양측에 각각 대칭한 상태로 연결되며 홀더 지지부재(320)의 상단부를 형설할 수 있다. 레그부(324)는 윙부(322)의 양 끝단에서 하부로 절곡하여 형성되며 상하가 분리되어 길이의 신축이 가능하게 제작될 수 있다. 레그부 커버(326)는 레그부(324)의 분리된 부분을 에워싸면서 결합되어 레그부(324)의 상하를 연결시켜 주면서 마감하여 레그부(324)를 지지할 수 있다.
또한, 레그부(324)는 분리되어 결합된 상태 이외에도 다단의 텔레스코픽 방식으로 제작되어, 전술한 유압잭(332)과 권취기(334-2) 등의 인장력 조절부재(330)를 이용하여 텔레스코픽 방식으로 레그부(324)를 이완 및 수축 시키면서 길이를 조절하여 계류선(50)에 작용하는 인장력의 조절이 가능하다.
인장력 조절부재(330)는 홀더 지지부재(320)에 구비되거나 연결되어 홀더 지지부재(320)의 길이를 늘이거나 줄이면서 계류선(50)에 가해지는 인장력을 조절할 수 있다. 인장력 조절부재(330)는 유압잭(332) 및 유압잭 구동기(334)를 포함할 수 있다.
유압잭(332)은 홀더 지지부재(320)의 분리된 사이에 구비되어 홀더 지지부재(320)를 승강시킬 수 있다. 즉, 유압잭(332)은 홀더 지지부재(320)의 상하로 분리된 레그부(324)의 사이에 삽입되어 레그부(324)를 연결하면서 레그부(324)의 길이를 조절할 수 있다. 유압잭 구동기(334)는 유압잭(332)에 연결되어 유압잭(332)의 구동을 위해 유압잭(334)에 유압을 제공할 수 있다. 즉, 유압잭 구동기(334)는 유압잭(332)에 유압을 제공하여 유압잭(332)의 길이를 늘이거나 유압을 배출하여 유압잭(332)의 길이를 줄이면서 레그부(324)를 신축 이완시킬 수 있다.
구체적으로, 유압잭(332)의 예로는 공기압실린더(pneumatic cylinder), 유압실린더(hydraulic cylinder)방식이 주로 사용되는데, 구체적으로 공기압실린더란 압축공기실린더라고도 불리우며, 압축공기가 갖는 에너지를 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 장치이다. 유압실린더란 유압을 이용하여 큰 출력, 추력의 직선운동을 실현하는 기계이며, 공작기계나 토목, 건설기계에 흔히 쓰인다. 공기압실린더나 유압실린더는 펌프나 컨트롤벌브 등과 조합되어 사용한다. 상기와 같은 이유로 유압실린더는 각종 산업분야에 쓰이는 크레인 등에 많이 사용되고 있다.
인장력 조절부재(330)의 다른 실시예로, 인장력 조절부재(330)는 와이어(332-2), 권취기(334-2) 및 권취기 구동기(336)를 포함할 수 있다.
와이어(332-2)는 홀더 지지부재(320)의 상단부에 연결되어 홀더 지지부재(320)의 상단부를 들어올리거나 내릴 수 있다. 권취기(334-2)는 인장력 조절챔버(100)에 구비되며 와이어(332-2)에 연결되어 와이어(332-2)를 감거나 풀어줄 수 있다. 권취기 구동기(336)는 권취기(334-2)에 연결되어 권취기(334-2)가 작동하는 동력을 제공할 수 있다. 권취기(334-2)는 인장력 조절챔버(100)의 상부에 설치되거나 하부에 설치될 수 있으며, 하부에 설치되는 경우에는 인장력 조절챔버(100)의 상단에 구비된 도르레 등을 이용하여 와이어(332-2)를 걸어서 감거나 풀어줄 수 있다.
또한, 인장력 조절부재(330)의 또 다른 실시예로, 인장력 조절부재(330)는 유압잭(332), 유압잭 구동기(334), 와이어(332-2), 권취기(334-2) 및 권취기 구동기(336)를 포함할 수 있다.
이하, 인장력 조절부재(330)의 각각의 구성요소들에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
계류선 조임유닛(400)은 인장력 조절챔버(100)에 구비되며 인장력 조절유닛(300)을 통해서 인장력이 조절된 상태의 계류선(50)을 조이면서 고정시킬 수 있다. 계류선 조임유닛(400)은 계류선 헤드(410), 조임너트(420) 및 조임너트 구동부재(430)를 포함할 수 있다.
계류선 헤드(410)는 계류선(50)의 상부에 형성되고, 상단이 인장력 조절유닛(300)에 결합되며 나사산이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 구체적으로, 계류선 헤드(410)의 상부는 계류선 홀더(310)에 결합되는데, 전술한 바와 같이 계류선 홀더(310)의 내부에 형성된 단턱과 대응하는 단턱이 형성되어 있어서 서로 맞물리면서 단단하게 결합될 수 있다.
조임너트(420)는 인장력 조절챔버(100)의 하부에 구비되며 계류선 헤드(410)에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 내측에 형성되어 있어 계류선 헤드(410)를 승강시킬 수 있다. 구체적으로, 조임너트(420)는 계류선 헤드에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 내측에 형성되어 있어서 계류선을 나사결합을 통해서 승강시키면서 인장력의 조절아 가능하다. 조임너트(420)는 일체로 제작될 수도 있으나 이송 및 제작 조립의 편의를 위해서 반이나 그 이상의 조각으로 분리된 상태로 제작되어 현장에서 용접, 리벳, 고장력 볼트 등을 이용하여 결합될 수 있다. 이때, 고장력 볼트나 리벳을 이용하는 경우에는 조임너트(420) 각각의 부분에 볼트나 리벳구멍이 형성된 결합 편을 구비하거나 또는, 조임너트의 상하부에 볼트나 리벳 구멍을 형성하고 이에 대응하는 볼트나 리벳 구멍을 형성된 결합 편을 별도로 구비하여 이를 통해서 조임너트(420) 조각들을 분리 가능하게 결합시킬 수 있다.
조임너트 구동부재(430)는 조임너트(420)에 연결되어 조임너트(420)가 회전하는 동력을 제공할 수 있다. 조임너트 구동부재(430)는 회전 피니언(432) 및 피니언 구동기(434)를 포함할 수 있다. 회전 피니언(432)은 조임너트(420)의 외측에 형성된 톱니에 맞물리면서 조임너트(420)의 회전을 유도할 수 있다. 피니언 구동기(434)는 회전 피니언(432)에 결합되어 회전 피니언(432)이 회전하는 동력을 제공할 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(500)는 회전 피니언(432)의 회전 방향을 조절하여 조임너트(420)를 정회전이나 역회전시키면서 계류선(50)을 상승시키거나 하강시켜서 인장력의 제어가 가능하다. 피니언 구동기(434)에 내장되는 모터로는 DC모터, 스테핑모터(stepping motor), 브러시리스 모터(brushless motor), 인덕션 모터, 리니어 모터, 초음파 모터 및 코어리스 모터(coreless motor) 등의 모터 중에서 작업환경이나 상황에 따라서 선택하여 사용이 가능하다.
컨트롤러(500)는 인장력 조절챔버(100)에 구비되며 인장력 측정유닛(200), 인장력 조절유닛(300) 및 계류선 조임유닛(400)에 연결되어 인장력 측정유닛(200), 인장력 조절유닛(300) 및 계류선 조임유닛(400)의 작동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(500)는 무선통신모듈(30)을 구비하여 외부의 모바일 단말기와 무선으로 정보를 송수신하여, 외부에서 무선으로 인장력 측정유닛(200), 인장력 조절유닛(300) 및 계류선 조임유닛(400)의 작동 제어가 가능하다.
구체적으로, 인장력 조절 장치(10)는 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동된 컨트롤러(500)를 통해서 작동이 가능하다. 즉, 작업자는 인장력 조절 장치(10)를 블루투스 통신모듈, 와이파이 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어는 하나인 방식을 채택하여 사용이 가능하나 상기의 방식에만 국한하지 않고 최선의 방식을 선택하여 사용이 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 수중터널 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치는 연결게이트(510), 디스플레이(520)를 더 포함할 수 있다.
연결게이트(510)는 인장력 조절챔버(100)와 수중터널(20)의 출입이 가능하도록 인장력 조절챔버(100)가 수중터널(20)에 연결되는 부분에 형성되며 컨트롤러(500)에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기와 같이, 컨트롤러(500)의 제어에 의해 인장력 조절 장치(10)의 작동을 자동적으로 제어가 가능하고, 연결게이트(510) 등도 자동으로 개폐가 제어될 수 있다. 뿐만 아니라, 연결게이트(510)나 인장력 조절 장치(10)의 작동을 수동으로도 제어가 가능하여 전원의 부재나 사고 등의 비상시에는 작업자가 직접 투입되여 인장력 조절 장치(10)의 작동을 제어할 수도 있다.
디스플레이(520)는 인장력 조절챔버(100)의 구비되고 컨트롤러(500)에 연결되어 인장력 측정유닛(200)으로 측정된 상기 계류선(50)의 인장력을 표시하고, 각각의 계류선(50)의 평형 상태를 알려줄 수 있다. 또한, 컨트롤러(500)를 통해서 외부의 단말기를 통해서도 디스플레이(520)에 표시된 내용을 공유할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 인장력 조절 장치(10)는 수중터널(20)의 양측에 각각 설치될 수 있다. 구체적으로, 도 1를 참고하면, 수중터널(20)의 양측에 각각 설치된 인장력 조절 장치들(10)은 수중터널(20)을 기준으로 서로 대칭인 상태로 설치되어 수중에서 수중터널(20)의 평형을 능동적이고 효과적이면서 효율적으로 유지시켜줄 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 인장력 측정유닛(200), 인장력 조절유닛(300) 및 계류선 조임유닛(400)으로 수중터널(20)에 연결되어 수중터널(20)을 계류하는 계류선(50)의 인장력을 변화하는 외력에 따라 조절하면서 수중터널(20)의 수평을 유지하여 수중터널(20)의 뒤틀림 등으로 인한 크랙이나 붕괴에 대한 예방이 가능하다.
또한, 계류선(50)에 설치된 로드 셀(220)을 이용하여 실시간으로 계류선(50)의 인장력을 체크하고, 인장력 조절부재(330)와 계류선 조임유닛(400)으로 각각의 계류선(50)들의 인장력을 조절하여 수중터널(20)의 수평을 유지할 수 있다.
또한, 계류선 헤드(410)를 고정시키는 조임너트(420)를 조임너트 구동부재(430)로 자동적으로 고정시키는 것이 가능하여 인장력이 조절된 계류선(50)을 편리하게 고정시킬 수 있다.
또한, 연결게이트(510)를 통해서 작업자가 인장력 조절챔버(100)의 내부로 출입하여 작업자가 직접 계류선(50)의 인장력을 체크하면서 계류선(50)의 인장력을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 인장력 조절 장치
20 : 수중터널
30 : 무선통신모듈
50 : 계류선
100 : 인장력 조절챔버
200 : 인장력 측정유닛
210 : 계류선 결합부재
220 : 로드셀
300 :　인장력 조절유닛
310 : 계류선 홀더
320 : 홀더 지지부재
322 : 윙부
324 : 레그부
326 : 레그부 커버
330 : 인장력 조절부재
332 : 유압잭
334 : 유압잭 구동기
332-2 : 와이어
334-2 : 권취기
336 : 권취기 구동기
400 : 계류선 조임유닛
410 : 계류선 헤드
420 : 조임너트
430 :　조임너트 구동부재
432 : 회전 피니언
434 : 피니언 구동기
500 : 컨트롤러
510 :　연결게이트
520 :　디스플레이

Claims (10)

  1. 수중에 설치되는 수중터널을 계류하는 계류선을 정착하고 인장력을 조절하는 장치로서,
    상기 수중터널의 측면의 일부분에 설치되며 하부를 통해서 상기 계류선이 관통하고 고정되면서 인장력을 조절하는 공간을 제공하는 인장력 조절챔버;
    상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 계류선의 일부분에 설치되어 상기 계류선에 가해지는 인장력을 측정하는 인장력 측정유닛;
    상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛을 통해서 측정된 상기 계류선에 가해지는 외력에 대응하여 상기 계류선의 인장력을 조절하는 인장력 조절유닛;
    상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 조절유닛을 통해서 인장력이 조절된 상태의 상기 계류선을 조이면서 고정시키는 계류선 조임유닛; 및
    상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛에 연결되어 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 인장력 조절유닛은,
    상기 계류선의 상부에 결합되어 상기 계류선의 상부를 고정시키는 계류선 홀더;
    상기 계류선 홀더에 연결되며 상하로 분리가능하게 제작되고, 상기 인장력 조절챔버의 바닥에 고정되어 상기 계류선 홀더를 지지하는 홀더 지지부재; 및
    상기 홀더 지지부재에 구비되거나 연결되어 상기 홀더 지지부재의 길이를 늘이거나 줄이면서 상기 계류선에 가해지는 인장력을 조절하는 인장력 조절부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장력 측정유닛은,
    상기 계류선의 일부분에 설정된 간격이 이격된 상태로 고정하여 설치되는 한 쌍의 계류선 결합부재; 및
    상기 한 쌍의 계류선 결합부재들 사이에 각각 연결된 상태로 설치되어 상기 계류선에 가해지는 인장력의 변화를 측정하는 로드셀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장력 조절부재는,
    상기 홀더 지지부재의 분리된 사이에 구비되어 상기 홀더 지지부재를 승강시키는 유압잭; 및
    상기 유압잭에 연결되어 상기 유압잭의 구동을 위해 상기 유압잭에 유압을 제공하는 유압잭 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장력 조절부재는,
    상기 홀더 지지부재의 상단부에 연결되어 상기 홀더 지지부재의 상단부를 들어올리거나 내리는 와이어;
    상기 인장력 조절챔버에 구비되며 상기 와이어에 연결되어 상기 와이어를 감거나 풀어주는 권취기; 및
    상기 권취기에 연결되어 상기 권취기가 작동하는 동력을 제공하는 권취기 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 계류선 조임유닛은,
    상기 계류선의 상부에 형성되고, 상단이 상기 인장력 조절유닛에 결합되며 나사산이 형성되어 있는 계류선 헤드;
    상기 인장력 조절챔버의 하부에 구비되며 상기 계류선 헤드에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 내측에 형성되어 상기 계류선 헤드를 승강시키는 조임너트; 및
    상기 조임너트에 연결되어 상기 조임너트가 회전하는 동력을 제공하는 조임너트 구동부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 조임너트 구동부재는,
    상기 조임너트의 외측에 형성된 톱니에 맞물리면서 상기 조임너트의 회전을 유도하는 회전 피니언; 및
    상기 회전 피니언에 결합되어 상기 회전 피니언이 회전하는 동력을 제공하는 피니언 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장력 조절챔버와 상기 수중터널의 출입이 가능하도록 상기 인장력 조절챔버가 상기 수중터널에 연결되는 부분에 형성되며 상기 컨트롤러에 의해 개폐가 제어되는 연결게이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장력 조절챔버의 구비되고 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 인장력 측정유닛으로 측정된 상기 계류선의 인장력을 표시하고, 상기 각각의 계류선의 평형 상태를 알려주는 디스플레이;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 무선통신모듈을 구비하여 외부의 모바일 단말기와 무선으로 정보를 송수신하여, 외부에서 무선으로 상기 인장력 측정유닛, 상기 인장력 조절유닛 및 상기 계류선 조임유닛의 작동 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 수중터널을 계류하는 계류선의 정착 및 인장력 조절 장치.
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