KR102367905B1 - 취약 링크 래치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도관(14)에 배열되는 케이블(13)을 해제가능하게 당기기 위한 취약 링크 래치에 관한 것이다. 취약 링크 래치는 도관에 해제가능하게 연결되고, 그리고 케이블에 견고하게 연결된다. 복수의 아암들(4, 5)은 도관에 맞물리도록 배열되는 중심 부재(1)로부터 측 방향으로 연장하며, 아암들 중 적어도 하나는 회전가능한 아암(5, 19)이며, 이 회전가능한 아암은 도관과 잠금 맞물림되는 연장된 포지션으로부터, 도관으로부터 맞물림해제되는 접혀진 포지션으로 회전가능하다. 전단 핀(7)은 회전가능한 아암(5, 19)과 중심 부재(1) 사이에 배열되며, 전단 핀은 연장된 포지션으로부터 접혀진 포지션으로의 회전가능한 아암의 회전을 방지하도록 배열되며, 상기 전단 핀은 미리 정해진 파괴력을 가지며, 상기 파괴력은 회전가능한 아암으로부터의 회전력으로 인한 전단력이다.

Description

취약 링크 래치

본 발명은 케이블들(cables), 특히 근해 케이블들(offshore cables)과 같은 케이블들을 당기는 장치 및 방법에 관한 것이다.

케이블들, 특히 근해 산업에서 사용되는 케이블들은 매우 길고 무거울 수 있다. 케이블들은 종종 하나의 위치로부터 다른 위치로 당겨져야 해서, 최대 수 톤까지의 큰 당기는 힘들(pulling forces)을 요구한다. 특정 적용들에서, 케이블들은 또한 케이블과 함께 당겨져야 하는 보호 도관 내측에 동심으로 배열된다. 이러한 적용의 일 예는 근해 윈드 터빈들 및 유사한 것 사이에서 이어져 있는(stretched) 케이블들이다.

보호 도관 내측에 배열되는 케이블을 당기는 하나의 방법은, 케이블이 도관에 대해 이동할 수 없도록 도관 내측에 케이블을 간단히 부착하는 것이다. 당김 라인(pulling line)은, 그 후, 단지 도관에 부착될 수 있으며, 그리고 전체적인 배열체가 후속될 것이다.

그러나, 많은 적용들에서, 케이블이 도관 내측에서 길이 방향으로 자유롭게 이동가능한 것은 필수적이다. 예를 들어, 케이블이 하나의 윈드 터빈의 기초구조물로부터 다른 곳으로 당겨질 때, 보호 도관이 기초구조물의 기초부의 개구로 당겨지고, 그리고 기초구조물의 기초부의 개구에 진입한다. 그러나, 내부 케이블은 기초구조물 내측에서 수면(water surface) 위에 있는 데크(deck)에 종종 위치되는 행-오프 지점(hang-off point)까지 더 당겨져야 한다. 당 분야에서 공지된 이러한 문제에 대한 하나의 해결책은 2개의 별도의 당김 라인들(보호 도관을 위한 당김 라인 및 케이블을 위한 당김 라인(종종 보다 긴 라인))을 사용하는 것이다. 따라서, 도관은 그 당김 라인을 사용하여 개구를 통해 당겨지며, 그리고 이후에, 케이블은 그 풀-인 라인(pull-in line)을 사용하여 기초구조물까지 더 당겨진다. 그러나, 이러한 해결책은 많은 단점들을 갖는다. 2개의 별도의 당김 라인들을 사용하는 것은 비용, 복잡성 및 고장의 가능성을 증가시킨다.

대안적인 해결책은 소위 취약 링크 배열체를 갖는 단일 풀-인 라인을 사용하는 것이다. 이의 예는 EP2329174에서 설명되는 배열체이다. 여기서 도시되는 바와 같이, 단일 풀-인 라인은 2개의 별도의 와이어 리더들(wire leaders)에 의해 보호 도관 및 내부 케이블 양자 모두에 연결된다. 와이어 리더들은 상이한 파괴 강도(breaking strength)를 가지며, 도관에 부착되는 리더는 케이블을 위한 리더보다 더 낮은 파괴 강도를 갖는다. 사용시에, 도관은, 도관 위의 돌출부가 기초구조물의 개구에 접할 때까지 당겨진다. 케이블은, 도관의 와이어 리더가 파괴될 때까지 증가하는 힘으로 당겨진다. 이후에, 케이블은 그의 더 강한 리더를 사용하여 기초구조물까지 당겨질 수 있다.

EP2329174로부터의 해결책의 단점은 와이어 리더들이 양 방향으로의 당기는 힘으로 파괴될 수 있다는 점이다. 심해 환경에서, 고르지 않은 지형 및 다른 상황들은 도관 리더를 조기에 파괴하는 의도된 방향의 반대 방향으로의 당기는 힘들을 초래할 수 있다. 일부 예들에서, 케이블의 포설(laying)시에 또는 다른 이유들로 편차들을 교정하기 위해 반대 방향으로 배열체를 후퇴시키는 것이 요망가능하다. 그 결과, 고장을 회피하기 위해, 와이어 리더들은 초과로 치수가 정해져야(over dimensioned) 한다.

본 발명은, 본 발명의 목적으로서 종래 기술의 단점들 중 하나 또는 그 초과를 극복해야 하거나, 대안적인 취약 링크 해결책을 제공해야 한다. 본 발명이 보호 도관 내측에 배열되는 근해 케이블의 맥락에서 설명될 것이지만, 본 발명은 또한, 단일 당김 라인이 2개의 별도의 본체들을 당기는 데 사용되며, 그리고 상이한 당기는 힘이 본체들에 대해 필요한 임의의 상황에 유용하다는 것이 이해되어야 한다.

일 양태에 따라, 본 발명은 선단 단부에서 당김 라인을 위한 연결 지점 및 말단 단부에서 연결 지점을 가지는 세장형 중심 부재를 포함하는 취약 링크 래치를 제공한다. 2개 또는 그 초과의 아암들이 중심 부재로부터 측 방향으로 돌출하며, 이 아암들 중 적어도 하나는 말단 단부의 방향으로, 제1의 연장된 잠금 포지션으로부터 제2의 접혀진, 해제 포지션(collapsed, disengaged position)으로 회전가능하다. 연장된 잠금 포지션일 때, 아암들은, 예를 들어, 대상물 자체 상에서 또는 연결 피스에서 노치들에 맞물림으로써 제1 당김가능한 대상물과 맞물리도록 배열된다. 연결 라인은, 중심 부재의 말단 단부에서 제2 당김가능한 대상물에 연결 지점들을 연결시킨다.

미리 정해진 파괴 강도를 가지는 전단 핀은 회전가능한 아암을 연장된 잠금 포지션에 유지시킨다. 따라서, 중심 부재에 부착되는 단일 당김 라인은, 전단 핀의 파괴 강도가 초과되지 않은 한, 제1 및 제2 대상물들 양자 모두를 당길 수 있다. 제1 대상물이 저항을 충족할 때, 예를 들어, 제1 대상물이 의도된 제1 위치에서 구조물에 접촉할 때, 그 후, 당김 라인은, 전단 핀이 파괴될 때까지, 증가하는 힘으로 당겨질 수 있으며, 이는 회전가능한 아암이, 접혀진 해제 포지션으로 회전하는 것을 허용하며, 이에 의해 아암들은 제1 대상물로부터 맞물림해제된다. 이후에, 당김 라인─맞물림해제되는 취약 링크─ 및 연결 라인은 함께 제2 대상물을 계속 당긴다.

일 양태에 따라, 본 발명은 근해 윈드 터빈들 또는 다른 구조물들 사이에서 보호 외부 도관 내측에 배열되는 케이블들을 당기기 위한 배열체를 제공한다. 연장된 잠금 포지션의 취약 링크의 아암들은, 보호 도관의 선단 단부에서 원통형 풀-인 세그먼트의 전방 단부의 내부 표면에서 노치들에 맞물린다. 본 발명의 취약 링크 래치는 노즈 피스(nose piece)로서 세그먼트의 전방부에 연결된다. 이러한 양태에 따라, 도관은 윈드 터빈 기초구조물의 기초부의 개구와 접하도록 당겨진다. 그 후, 당김 라인은, 전단 핀이 파괴될 때까지 증가하는 힘으로 당겨진다. 그 후, 취약 링크 노즈 피스는 풀-인 세그먼트로부터 맞물림해제되며, 그리고 내부 케이블은 기초구조물로 그리고 행-오프 지점까지 더 당겨진다. 일 양태에 따라, 원뿔형 맨틀은 중심 본체에 대해 배열되어, 날카로운 것(snagging) 또는 도관 내로의 원치 않은 이물의 진입을 회피하기에 유용한 노즈 피스를 형성한다.

본 발명의 일 양태에 따라, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 아암들은 중심 부재의 선단 단부의 방향으로의 회전을 방지하는 수단들을 가지며, 따라서, 당기는 힘들이 당김의 의도된 방향의 반대로부터 나온다면, 전단 핀이 파괴되는 것을 방지한다. 이러한 수단은 선단 단부의 방향으로 중심 부재에 맞닿게 접하는, 아암 상의 받침 섹션(abutment section), 또는 중심 부재의 선단 단부의 방향으로의 회전을 방지하는 차단 디바이스(obstruction device)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 단지 전방 방향으로의 당기는 힘들만이 전단 핀을 파괴할 수 있을 것이다.

본 발명은 이제 첨부 도면들을 참조로 하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 도관의 풀-인 세그먼트(pull-in segment)에 맞물리는 본 발명의 취약 링크 래치의 측단면도이다.
도 2는 풀-인 세그먼트로부터 맞물림해제되는 취약 링크 래치를 갖는, 도 1로부터의 측단면도이다.
도 3은 도관에 배열되는 케이블을 구조물 안으로 당기기 위한 사용시의 본 발명의 취약 링크 래치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 측면 입면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 사시도이다.
도 6은 대상물과 맞물리는 본 발명의 제1 실시예의 측면 입면도이다.
도 7은 대상물로부터 맞물림해제되는, 도 6으로부터의 본 발명의 제1 실시예의 측면 입면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 측면 입면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예의 사시도이다.
도 10은 대상물과 맞물리는 본 발명의 제2 실시예의 측면 입면도이다.
도 11은 대상물로부터 맞물림해제되는, 도 10으로부터의 본 발명의 제2 실시예의 측면 입면도이다.

일 양태에 따라 그리고 도면들에서 도시되는 바와 같이, 본 발명은 세장형 중심 부재(elongated central member)(1)를 포함하는 취약 링크 래치를 제공한다. 중심 부재는 중심 부재의 선단 단부(leading end)에 제1 연결 지점(2), 예를 들어, 연결 홀 또는 링을 갖는다. 중심 부재는 중심 부재의 말단 단부(trailing end)에 제2 연결 지점(3)을 갖는다.

2개 또는 그 초과의 잠금 아암들은 중심 부재로부터 측 방향으로 돌출하며, 이 잠금 아암들 중 적어도 하나의 잠금 아암은 회전가능하다. 도 1 내지 도 7은 상기 아암들 중 단지 하나의 아암이 회전가능한 제1 실시예를 예시한다. 이 양태에 따라, 강성 아암(4)은 중앙 부재의 하나의 측면 상에서 측 방향으로 연장하는 반면, 회전가능한 아암(5)은 중심 부재의 반대편 측면으로부터 돌출한다. 아암(5)은 액슬 부재(axle member)(6)를 중심으로 회전가능하다. 강성 아암(4)은, 일 양태에 따라, 중심 부재의 재료의 연장부이지만, 대안적으로, 중심 부재에 견고하게 부착된 별도의 컴포넌트일 수 있다.

전단 핀(shear pin)(7)은 회전가능한 아암(5)의 개구를 통해 중심 부재(1)를 통과한다. 전단 핀은 미리 정해진 파괴력(breaking force)을 갖는다.

잠금 아암들의 단부들(제1의 연장되고 잠금된 포지션에 있는 경우)은, 도 1 및 도 7 각각에서 도시되는 바와 같이, 제1 당김가능한 대상물(14, 9)의 내부 표면 상에서, 도 7에서 보는 바와 같이 노치들(8)에 맞물린다. 아암들은 전단 핀(7)에 의해 잠금된 포지션에서 유지된다. 당기는 힘이 제1 연결 지점(2)에 연결되는 당김 라인(11)에 의해 의도된 당김 방향(10)으로 가해질 때, 아암(5)은 중심 부재의 말단 단부를 향하여 회전하는 경향을 가질 것이며, 따라서 전단 핀에 대해 전단력들을 적용한다. 전단 핀의 파괴력(breakage force)이 초과될 때, 전단 핀은 파괴될 것이며, 도 2 및 도 7에서 도시되는 바와 같이, 아암(5)이 액슬(6)을 중심으로 접혀진, 맞물림해제된 포지션으로 회전하는 것을 허용한다. 따라서, 중심 부재는 제1 대상물(9) 밖으로 당겨지고 그리고 제1 대상물(9)을 지나 당겨지는 것이 자유롭다. 연결 라인(12)은 제1 당김가능한 대상물과 독립적으로 당겨질 수 있는 제2 당김가능한 대상물을 연결시킨다.

본 발명의 일 양태에 따라, 제2 당김가능한 대상물은 도 3에서 도시되는 바와 같은 케이블(13)이다. 도 3에 예시되는 실시예에서, 제1 당김가능한 대상물은, 케이블(13)이 배열되는 보호 도관(15)의 선단 단부에 부착되는 원통형 풀-인 세그먼트(cylindrical pull-in segment)(14)이다. 당김 라인(11)은 맞물린 취약 링크 래치, 및 이에 따라 풀-인 세그먼트 및 케이블을 근해 기초구조물(offshore foundation)(16)의 측의 개구로 당긴다. 풀-인 세그먼트(14)는 기초구조물의 개구에 대해 접하는 받침 부재(abutting member)(17)를 갖는다. 라인(11) 상의 당기는 힘은 전단 핀(7)이 파괴될 때까지 증가되며, 그리고 회전가능한 잠금 아암은 맞물림해제된 포지션으로 접혀진다. 그 후, 라인(11)은 케이블(13)을 추가적으로 기초구조물로 그리고 통상적으로 물 높이(water level) 위에 있는 기초구조물의 데크에 있는 행오프 지점(hangoff point)(도시되지 않음)까지 계속 당긴다.

원뿔형 맨틀(conical mantle)(18)은, 취약 링크 디바이스가 풀-인 세그먼트(14)를 위한 노즈 피스로서 기능을 할 수 있도록, 중심 부재에 대해 장착된다. 맨틀은 날카로운 것(snags)을 방지하는 것을 돕고 그리고 이물이 도관에 진입하는 것을 방지한다.

도 8 내지 도 11은, 양자 모두의 아암들이 회전가능한 아암들(19)인 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 전단 핀(7)은 중심 부재(1)를 통해 연장하고 그리고 양자 모두의 아암들에 맞물린다. 당기는 힘이 당김 방향(10)으로 가해질 때, 양자 모두의 아암들(19)은 가위와 같은 유형으로 전단 핀에 대해 전단력들을 가할 것이다.

본 발명의 다른 양태에 따라, (제1 실시예의 유형이든, 제2 실시예의 유형이든) 회전가능한 아암들은, 당기는 힘이 반대의 당김 방향(20)으로 가해지는 경우에 회전을 방지하는 수단들을 갖는다. 일 양태에 따라, 수단들은 회전가능한 아암의 내부 면 상에 각진 노치(angled notch)(21)를 포함한다. 도 8 내지 도 11로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 노치는, 아암들이 연장되고 잠금된 포지션에 있을 때, 노치의 전방 에지가 중심 부재(1)에 맞닿게 접하며, 따라서 선단 단부의 방향으로의 회전을 방지하도록 배열된다. 그러나, 노치의 각도는, 노치의 후방 에지가 중심 부재에 맞닿게 놓이게 될 때까지, 말단 단부를 향하는 회전을 허가한다. 대안적으로, 회전가능한 아암들은 포킹된(forked) 부재들로서 형성될 수 있으며, 이 때 포킹된 연장부는 중심 부재의 반대편의 측면들 상에서 액슬(6)에 맞물린다. 포크들(forks)이 갈라지는 아암들의 지점은, 전방 에지가 선단 단부를 향하는 회전을 방지하는 잠금된 포지션에서 중심 부재에 맞닿게 놓이며, 그리고 포크들 사이의 갭이 말단 단부를 향하는 회전을 허용하도록, 배열된다.

Claims (8)

1. 당김 방향(pulling direction)(10)으로 원통형 도관(cylindrical conduit)(14) 및 케이블(cable)(13)을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치(weak-link latch)로서,
   상기 케이블은 상기 도관 내측에서 길이 방향으로 이동가능하도록 배열되며, 상기 취약 링크 래치는, 상기 케이블에 견고하게 연결된 상태를 유지하면서 상기 도관으로부터 해제가능하며,
   상기 취약 링크 래치는:
   a. 선단 단부(leading end)에 제1 연결 지점(2) 및 말단 단부(trailing end)에 제2 연결 지점(3)을 가지는 세장형 중심 부재(elongated central member)(1)─상기 제1 연결 지점은 상기 당김 방향(10)으로 당기기 위한 당김 라인(pull-line)(11)에 대한 부착을 위해 배열되며, 그리고 상기 제2 연결 지점은 상기 케이블(13)에 대한 연결을 위해 배열됨─,
   b. 상기 중심 부재(1)로부터 측 방향으로 연장하는 복수의 강성 아암들(rigid arms)(4, 5)─상기 강성 아암들은 제1 연장된 포지션에서 상기 도관(14)의 선단 단부에서 상기 내부 표면의 홈(8)에 잠금 맞물림하도록(lockingly engage) 배열되며, 상기 아암들 중 적어도 하나는 회전가능한 강성 아암(5, 19)이며, 상기 회전가능한 강성 아암(5, 19)은, 상기 아암들이 상기 도관과 잠금 맞물림하는 상태로 상기 취약 링크 래치를 유지시키는 상기 제1 연장된 포지션으로부터 상기 아암의 회전이, 상기 취약 링크 래치가 상기 도관으로부터 맞물림해제되는 것을 유발시키는 제2 접혀진 포지션(collapsed position)으로 액슬(axle)(6)을 중심으로 상기 세장형 중심 부재의 말단 단부를 향하는 방향으로 회전가능함─, 및
   c. 상기 회전가능한 강성 아암(5, 19)과 상기 중심 부재(1) 사이에 배열되는 전단 핀(shear pin)(7)을 포함하며, 상기 전단 핀은 상기 연장된 포지션으로부터 상기 접혀진 포지션으로 상기 액슬(6)을 중심으로한 상기 회전가능한 아암의 회전을 방지하도록 배열되며, 상기 전단 핀은 미리 정해진 파괴력(breaking force)을 가지며, 상기 파괴력은 상기 회전가능한 아암으로부터의 회전력으로 인한 전단력인,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
2. 제1 항에 있어서,
   2개의 측 방향으로 연장하는 강성 아암들을 포함하며, 상기 아암들 중 하나는 상기 중심 부재(1)의 재료의 연장부를 포함하는 고정된 강성 아암(rigid fixed arm)(4)이며, 그리고 상기 아암들 중 하나는 회전가능한 강성 아암(5)인,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
3. 제1 항에 있어서,
   2개의 측 방향으로 연장하는 아암들을 포함하며, 상기 아암들 양자 모두는 회전가능한 강성 아암들(19)인,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전가능한 아암(5, 19)은 상기 제1 연결 지점의 방향으로의 상기 아암의 회전을 방지하도록 배열되는 받침 부분(abutment portion)(21)을 포함하는,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 받침 부분(21)은 상기 회전가능한 아암 또는 아암들에서 각진 노치(angled notch)를 포함하며, 상기 노치의 전방 단부는, 상기 회전가능한 아암(5)이 상기 제1 연결 지점의 방향으로의 회전을 방지하는 연장된 포지션에 있을 때, 상기 중심 부재(1)에 맞닿게 접하도록 배열되며, 상기 노치의 각도는 상기 접혀진 포지션의 방향으로 상기 아암의 회전을 허용하는,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 중심 부재(1)에 대해 배열되는 원뿔형 맨틀(conical mantle)(18)을 더 포함하며, 상기 맨틀은 노즈 피스(nose piece)로서 상기 도관의 선단 단부에 해제가능하게 연결하도록 배열되는,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 연결 지점(3)은 연결 라인(connection line)(12)을 통해 상기 케이블에 연결되도록 배열되는,
   당김 방향으로 원통형 도관 및 케이블을 동시에 당기기 위한 취약 링크 래치.
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