KR102368586B1 - 기초구조물 인터페이스 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 도관에 배열되는 케이블(16)을 구조물로 당기기 위한 기초구조물 인터페이스 디바이스에 관한 것이다. 구조물 인터페이스 디바이스는 도관에 연결되는 가요성의, 일반적으로 원통형 풀-인 부재(12)를 갖는다. 취약 링크 래치는 풀-인 부재의 선단 단부에 있으며, 이 취약 링크 래치는 풀-인 부재에 연결되는 해제가능한 아암들(72) 및 케이블에 연결되는 연결 피스(66)를 갖는다. 연장가능한 치형부들(40)에 작동가능하게 연결되는 미끄럼가능한 슬리브는 풀-인 부재의 후방부에 있다. 미끄럼가능한 슬리브는 받침부(36)를 가지며, 이 받침부는 인터페이스 디바이스가 개구로 당겨질 때, 구조물의 개구에 접촉하며, 이는 슬리브가 후방으로 미끄러지는 것을 유발시키며, 이에 따라 치형부들을 연장하여 개구에서 인터페이스 디바이스를 잠금한다.

Description

기초구조물 인터페이스 디바이스

본 출원은, 출원 번호 제62/347636호이고 발명의 명칭이 “Weak Link Latch”인 동일한 출원인에 의한 출원과 동일한 날에 출원되었으며, 여기서 글자 그대로 재현한다면, 이의 전체 명세서 및 도면들은 인용에 의해 본원에 포함된다.

본 발명은 케이블들(cables) 및 플렉서블들(flexibles)에 관한 것이며, 특히 근해 케이블들(offshore cables)과 같은 케이블들을 당기고 그리고 보호하기 위한 방법들에 관한 것이며, 그리고 더 구체적으로는 케이블들과 구조물 사이의 기계적인 연결들에 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 힘들을 요구한다. 케이블들은 종종 환경 및 물리적인 충격들로부터 보호되어야 하며, 그리고 특정한 적용들에서, 케이블들은 케이블과 함께 당겨지고 구조물에 고정되는 보호 도관 내측에 동심으로 배열된다. 이러한 적용의 일 예는 근해 윈드 터빈들 사이에서 이어지는(stretched) 케이블들, 변전소들(transformer stations) 및 유사한 것이다. 이러한 적용의 다른 예는 근해 제조 플랫폼들(offshore production platforms) 사이에서 이어지는 플렉서블들이다.

보호 도관 내측에 배열되는 케이블을 당기는 하나의 방법은, 케이블이 도관에 대해 이동하지 않도록 도관 내측에 케이블을 부착하는 것이다. 당김 라인(pulling line)은, 그 후, 단지 도관에 부착될 수 있으며, 그리고 전체 배열이 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 도관은 기초구조물의 기초부의 개구에서 또는 J-tube와 같은 당 분야에서 공지된 진입 디바이스를 통해 구조물의 기초구조물에 당겨지고 이에 진입한다. 그러나, 내부 케이블은 기초구조물 내측에서 수면(water surface) 위에 있는 데크(deck)에 종종 위치되는 행-오프 지점(hang-off point)으로 추가적으로 위로 당겨져야 한다.

이러한 적용에서, 도관이 케이블 배열체의 중량에 의해, 전류들 또는 다른 힘들에 의해 기초구조물 밖으로 뒤로 당겨지지 않는 것을 보장하기 위해, 도관이 기초구조물의 진입 지점에 고정되는 것이 요망가능하다. 이러한 문제에 대한 종래 기술의 해결책은 EP2329174에 개시된다. 이 출원서에서 나타나는 바와 같이, 잠금가능한 풀-인 부재(lockable pull-in member)는 도관의 단부에 배열된다. 풀-인 부재는 이의 선단 단부에서 가요성 굽힘 제한 섹션, 및 이의 말단 단부에서 잠금 세그먼트를 포함한다. 가요성 굽힘 제한 섹션은 중합체 재료로 제조되는 반면, 잠금 세그먼트는 형태에서, 진입 홀보다 더 큰 직경을 가지는 이의 기초부에 받침 부분을 갖는 강성의 원통형 강 본체이다. 잠금 세그먼트는 받침 부분의 전방의 소정의 거리만큼 이격되는 복수의 편향된, 스프링-로딩된 핑거들(biased, spring-loaded fingers)을 더 포함한다. 연장된 포지션에서 편향되는 핑거들은, 도관이 구조물 밖으로 뒤로 당겨지는 것을 방지하기 위해 개구의 내측에 맞물리도록 스프링 아웃한다(spring out). 여기서 추가적으로 나타나는 바와 같이, 단일 풀-인 라인(single pull-in line)은 2개의 별도의 와이어 리더들(wire leaders)의 형태의 취약 링크 배열체에 의해 보호 도관 및 내부 케이블 양자 모두에 연결된다. 와이어 리더들은 상이한 파괴 강도들(breaking strengths)을 가지며, 이 때 도관에 부착되는 리더는 케이블을 위한 리더보다 더 낮은 파괴 강도를 갖는다. 사용시에, 배열체는, 받침 부분이 기초구조물 벽에 접촉할 때까지, 기초구조물의 개구로 당겨진다. 당김 라인은, 도관의 와이어 리더가 파괴될 때까지 증가하는 힘으로 당긴다. 후속하여, 케이블은 그의 더 강한 리더를 사용하여 기초구조물로 위로 당겨진다.

그러나, EP2329174의 풀-인 디바이스는 다수의 단점들을 갖는다. 가요성 굽힘 제한 섹션 및 잠금 세그먼트가 상이한 재료들로 제조되는 별도의 컴포넌트들이기 때문에, 가요성 굽힘 제한 섹션 및 잠금 세그먼트는 조인트 인터페이스(joint interface)에서 서로 연결되어야 한다. 이러한 조인트 인터페이스는, 물속 환경에서 경험되는 굽힘 및 이동 힘들로 인해 고장나기 쉬운, 내재하는 취약 지점이다. 이는, 디바이스가 수년 동안 제자리를 유지하도록 요구될 수 있기 때문에 중요하다. 조인트 인터페이스는, 당김 라인의 당기는 힘이 본질적으로 수직 방향으로부터 유래할 때, 굽힘 제한 섹션이 적합한 곡률을 달성하는 것을 더 방지한다. 적합한 곡률의 부족(lack)은 취약 링크 와이어를 파괴하고 그리고 또한 조인트에 응력을 주도록 달리 요구되는 것보다 더 큰 당기는 힘을 필요로 하는 힘 벡터(force vector)를 생성한다. 추가적으로, 잠금 세그먼트의 편향된 핑거들은, 잠금 세그먼트의 길이 방향으로 이격된 수개의 열들의 핑거들을 요구하는 복잡한 배열체이다.

본 발명은 본 발명의 목적으로서 종래 기술의 단점들 중 하나 또는 그 초과를 극복해야 하거나, 케이블 배열체와 구조물 사이에서 대안적인 기계적인 인터페이스 해결책을 제공해야 한다. 본 발명이 윈드 터빈의 기초구조물의 애퍼처 또는 홀을 통해 도입되도록 배열되는 보호 도관 내에 배치되는 근해 케이블의 맥락에서 설명되는 반면에, 본 발명이 또한 가요성 부재가 장치에 행-오프되도록(hung-off)(이 장치에 기계적으로 인터로킹되도록(interlocked)) 요구되는 임의의 상황을 위해 유용한 것이 이해되어야 한다.

일 양태에 따라, 본 발명은 케이블이 배열되는 가요성의 세장 원통형 도관의 선단 단부에 대한 연결을 위한 세장형 풀-인 부재를 포함하는 기초구조물 인터페이스 디바이스를 제공한다. 풀-인 부재는 길이 방향의 중심 보어를 갖는다. 일 실시예에 따른 풀-인 부재는 도관의 직경과 본질적으로 동일한 직경을 갖는 이의 말단 단부에서 본질적으로 원통형이며, 상기 말단 단부는 당 분야에서 공지된 연결 수단에 의해 도관의 선단 단부에 대한 연결을 위해 배열된다. 풀-인 부재는 이의 선단 단부에서 보다 작은 직경으로 테이퍼진다. 풀-인 부재는, 바람직하게는 강하고 가요성 재료, 예컨대 섬유 보강된 중합체로 제조되는 연속 피스로서 형성된다. 이러한 재료의 예들은 섬유 보강 없이 강한 아이소메트릭 중합체들(strong isometric polymers)(높은 인열 강도), 중합체 재료에 무작위로 배열되는 짧은 섬유 부재들을 갖는 중합체들, 중합체들 내측에 배열되는 ≪연속 길이≫ 섬유들, 모든 유형들의 보강물(섬유들과는 다름), 예컨대, 강들 또는 합금들, 유리-섬유-보강된 플라스틱(glass-fibre-reinforced plastics(GRP’s)), 그리고 에폭시(Epoxy’s) 및 비닐 에스테르들(vinyl esters)을 포함한다.

풀-인 부재의 적어도 전방 부분은 가요성이며, 이 때 가요성의 정도는, 케이블이 과도한 굽힘으로 인해 파손되는 것을 보호하기 위한 굽힘 제한부(bend restrictor)로서, 전방 단부가 기능하는 것을 허용한다.

취약 링크 래치는, 비록 다른 취약 링크 배열체들이 가능하지만, 풀-인 부재의 선단 단부에 부착된다. 이러한 취약 링크 배열체는 풀-인 부재(이 풀-인 부재는, 그 결과, 도관에 연결됨)에 연결되는 제1 부품 및 케이블에 연결되는 제2 부품을 갖는다. 제1 부품은, 예를 들어, 미리 정해진 당기는 힘과 같은 특정한 미리 정해진 조건들이 충족될 때, 풀-인 부재로부터 맞물림해제하도록 배열된다. 맞물림해제는 또한 원격으로 시작될 수 있다. 취약 링크 배열체의 목적은, 단일 당김 라인이 (풀-인 부재를 통한) 도관 및 단일 풀-인 라인을 갖는 내부에 배열된 케이블 양자 모두를 당기는 것을 가능하게 하는 것이다. 아래에 설명되는 바와 같이, 풀-인 부재가 구조물에 맞닿아 접할 때, 취약 링크는, 미리 정해진 당기는 힘이 도달될 때, 풀-인 부재로부터 맞물림해제될 것이다. 취약 링크 배열체가 케이블에 연결된 상태를 유지하기 때문에, 풀-인 라인은 케이블을 구조물로 계속 더 당길 수 있다.

풀-인 부재의 말단 단부에서, 미끄럼가능한 슬리브는 풀-인 부재의 둘레에 배열된다. 미끄럼가능한 슬리브는 풀-인 부재의 길이 방향으로 미끄러지도록 배열된다. 미끄럼가능한 슬리브는 이의 기초부에 받침 부분을 가지며, 받침 부분은, 풀-인 디바이스가 당겨질 수 있는 기초구조물의 개구보다 직경이 더 크다. 미끄럼가능한 슬리브는 링키지(linkage)에 의해 이의 전방 단부에서 연장가능한 치형 부재들에 연결되며, 이에 의해 슬리브의 길이 방향 이동은 치형 부재들의 측 방향 연장부로 전달된다. 치형부들은, 슬리브가 처음의 전방 포지션일 때, 후퇴된 포지션이고 그리고, 슬리브가 후방 포지션으로 미끄러질 때, 연장된 포지션으로 이동된다. 일 실시예에 따라, 치형 부재들은 액슬 핀에 회전가능하게 연결되며, 이 때 슬리브의 길이 방향 이동은 치형부들이 연장된 포지션으로 회전하는 것을 유발시킨다. 다른 실시예에 따라, 슬리브의 길이 방향 이동은, 치형부들을 경사 섹션 상에서 연장된 포지션으로 미끄러지도록 강제한다. 치형부들은, 연장된 포지션일 때, 풀-인 부재가 개구 밖으로 뒤로 당겨지는 것을 방지한다.

사용시에, 풀-인 디바이스는, 미끄럼가능한 슬리브의 받침 부분이 구조물의 외부 벽에 접촉할 때까지, 구조물의 개구로 당겨진다. 풀-인 라인은 당기는 힘을 계속 가하며, 미끄럼가능한 슬리브가 이의 처음의 전방 포지션으로부터 후방 포지션으로 이동하는 것을 유발시키며, 이에 의해 치형부들을 갖는 링키지는, 치형부들이 개구에 대해 내부 벽에 맞물리게 연장하는 것을 유발시킨다. 풀-인 라인은, 취약 링크 배열체가 풀-인 부재로부터 맞물림해제할 때까지 계속 당기며, 그리고, 이후, 케이블은 행오프 지점까지 당겨진다.

일 양태에 따라, 가동 슬리브는, 일단 치형부들이 연장된다면, 슬리브가 전방으로 처음의 포지션으로 미끄러지는 것을 방지하는 잠금 기구를 더 포함한다. 이는 본 발명의 인터페이스 디바이스가 구조물과 맞물려 잠금된 상태를 유지하는 것을 허용한다. 일 양태에 따라, 잠금 기구는 헤드 피스(head piece)를 갖는 잠금 핀(locking pin)을 포함하는 스냅 래치(snap latch)이다. 헤드 피스는 풀-인 부재의 후방 단부에 있는 칼라의 대응하는 홀보다 더 큰 직경을 갖는다. 슬리브가 후방 포지션으로 미끄러질 때, 잠금 핀의 헤드는 칼라의 홀과 잠금 맞물림되게 강제된다. 이러한 배열체의 일 실시예는 헤드 피스를 위해 변형가능한 재료를 활용한다. 다른 양태에 따라, 잠금 기구는 원-웨이 유압식 밸브 배열체(one-way hydraulic valve arrangement)를 포함한다. 또 다른 양태에 따라, 잠금 기구는, 미끄럼가능한 슬리브를 이의 처음의 전방 포지션으로 뒤로 이동하도록 강제하기 위해 특정 임계치를 요구하는 고마찰 인터페이스(high friction interface)를 가지는 것을 포함한다.

일 양태에 따른 인터페이스 디바이스의 미끄럼가능한 슬리브는, 슬리브를 전방으로 이의 처음 포지션으로 강제하며, 이에 의해 치형부들이 후퇴하는 것을 유발시키는 해제 기구를 더 포함한다. 이는, 풀-인 부재가 개구로부터 제거되는 것을 허용한다. 일 양태에 따라, 해제 기구는, 후방 잠금된 포지션(rearward, locked position)일 때, 슬리브의 받침 부분이 놓이는 칼라에 스레드형 개구를 포함한다. 스레드형 볼트 또는 키는 스레드형 개구 안으로 삽입되고 회전된다. 볼트는 칼라로부터 돌출하고, 그리고, 잠금 기구가 맞물림해제될 때까지, 받침 부분을 전방으로 가압시키고, 그리고, 해제 기구를 작동시킴으로써, 이의 처음 포지션으로 뒤로 슬리브를 민다(push). 스냅 래치의 경우에, 전방 이동은, 헤드가 미리 정해진 전방 압력에서 변형하는 것을 유발시킨다. 대안적으로, 헤드는 갈라지도록(break off) 배열될 수 있다. 다른 양태에 따라, 해제 기구는 유압식 밸브를 포함한다. 가압된 유압식 유체, 물 또는 공기는 밸브로 도입되며, 이는 가동 슬리브에 부착되는 피스톤을, 잠금 기구가 맞물림해제될 때까지 전방으로 이동하도록 강제한다. 저장소는 또한, 피스톤을 사용하지 않고 채택될 수 있다.

본 발명은 다음의 도면들을 참조로 하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 인터페이스 디바이스의 일 실시예의 사시도이며, 이 때 미끄럼가능한 슬리브는 처음의 전방의 맞물림해제된 상태에 있다.
도 2는 도 1로부터의 도면이며, 이 때 미끄럼가능한 슬리브는 후방의 맞물림된 상태에 있다.
도 3은 본 발명의 디바이스의 일부분은 분해도이다.
도 4는 구조물의 측에서 수중 개구에서 삽입된 본 발명의 측단면도이다.
도 5는 전방 포지션의 미끄럼가능한 슬리브의 상세 단면도이다.
도 6은 후방 포지션의 미끄럼가능한 슬리브의 상세 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 회전을 통한 치형 부재들의 측 방향 연장부로의 슬리브의 길이 방향 이동을 전달하는 링키지 기구의 연속적인 작동을 도시하는 상세도들이다.
도 8은 링키지 기구의 대안적인 실시예를 도시하며, 이에 의해 치형부들은 경사부(ramp)를 연장된 포지션으로 위로 강제한다.
도 9는 잠금해제된 상태의 슬리브의 잠금 기구의 상세도이다.
도 10은 잠금된 상태의 슬리브의 잠금 기구의 상세도이다.
도 11은 해제 기구의 일 실시예를 예시하는 상세 단면도이다.
도 12는 해제 기구의 대안적인 실시예를 예시하는 상세 단면도이다.
도 13은, 당김 라인이 취약 링크 래치에 맞물림해제된 경우, 본 발명의 단면도이다.
도 14는 취약 링크 래치의 상세 단면도이다.
도 15는 하나의 가동 아암을 갖는, 취약 링크 래치의 제1 실시예의 상세도이다.
도 16은 2개의 가동 아암들을 갖는, 취약 링크 래치의 대안적인 실시예의 상세도이다.
도 17은 벨 마우스를 갖는 J-Tube에 진입하는 본 발명의 인터페이스 디바이스의 단면도이다.
도 18 및 도 19는 대안적인 잠금 및 해제 기구의 측단면도이다.

본 발명은 케이블 배열의 맥락에서 설명될 것이며, 여기서 근해 케이블은 가요성의 보호 도관 내측에 동심으로 배열된다. 이러한 도관은 통상적으로 거친, 가요성 중합체 재료로 제조되고, 근해 당김 작동 동안, 그리고 케이블의 수명 동안 충돌, 마모 및 다른 힘들을 견디도록 설계된다. 본 발명의 인터페이스 디바이스는 당 분야에서 공지된 수단, 예컨대 플랜지 커플링에 의해 도관의 선단 단부에 연결된다. 커플링으로 인해, 본 발명의 인터페이스 디바이스를 당기는 당김-라인은 마찬가지로 도관 및 내부 케이블을 당길 것이다. 당업자는 다른 용도 시나리오들, 예컨대 건물들 및 선박들 및 유사한 것 내측에서, 육상 설치물들 사이의 도관들에 배열되는 케이블들을 당기고 고정시키는 것을 인식할 것이다.

도면들에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 인터페이스 디바이스(10)는 세장형 풀-인 부재(12)를 포함한다. 인터페이스 디바이스(10)는, 도 4에서 도시되는 바와 같이, 커플링(18)에 의해 내부에 배열되는 케이블(16)을 가지는 도관(14)에 연결되도록 배열된다. 취약 링크 래치 디바이스(20)는 풀-인 부재의 선단 단부에 있다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 취약 링크 래치 디바이스는 풀-인 부재의 선단 단부에서 당김 라인(22)에 연결되고 그리고 연결 라인(24)에 의해 내부에 배열되는 케이블에 연결된다. 연결 라인은 충격 흡수 부재(26)를 선택적으로 포함할 수 있다. 연결 라인은, 비록 다른 연결 수단들이 가능하지만, 통상적으로 조임 슬리브(constriction sleeve)(28)를 통해 케이블이 고정된다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 풀-인 부재(12)는 후방의, 본질적으로 원통형 섹션(30) 및 전방의 테이퍼진 섹션(32)을 갖는다. 본 발명의 일 양태에 따른 풀-인 부재는, 바람직하게는 고강도 중합체 재료로, 단일 피스로서 제조된다. 풀-인 부재의 적어도 전방 섹션은 굽힘 제한부들로서 기능하기 위해 필수의 가요성을 가지며, 상기 가요성의 매개 변수들은 굽힘 제한부의 당업자에게 공지되어 있다. 후방 원통형 섹션은 바람직하게는 전방 섹션보다 더 작은 정도의 가요성을 가져, 당기는 힘들이 전방 섹션 상에 가해질 때, 후방 원통형 섹션이 이의 본질적인 원통형 형상을 리테이닝하는 것을 가능하게 한다.

도 3에서 도시되는 바와 같이, 후방 원통형 섹션(30)은 감소된 직경의 영역을 가지며, 미끄럼가능한 슬리브(34)가 이 영역에 대해 배열된다. 도 3이 슬리브(34)를 2개의 절반 섹션들로서 도시하지만, 슬리브는 대안적으로 하나의 완전한 슬리브일 수 있다. 이러한 경우에, 커플 부재(18)는 풀-인 부재에 대한 미끄럼가능한 슬리브의 조립을 가능하게 하기 위해 제거가능하도록 배열될 수 있다.

미끄럼가능한 슬리브(34)는 미끄럼가능한 슬리브의 기초부에 받침 부분(36)을 갖는다. 받침 부분은 개구, 예컨대 윈드 터빈, J-Tube의 마우스 또는 그 유사물과 같은 구조물의 기초구조물에서의 개구보다 더 큰 직경을 가지며, 이 개구를 통해, 인터페이스 디바이스는 삽입될 수 있다.

도 1 및 도 2뿐만 아니라 도 5 및 도 6에서 도시되는 바와 같이, 슬리브(34)는 도 1 및 도 5에서 보이는 바와 같은 처음의 전방 포지션으로부터 도 2 및 도 6에서 도시되는 바와 같은 후속의 후방 포지션으로 미끄럼가능하다. 후방 포지션에서, 슬리브(34)는 풀-인 부재(12)의 말단 단부에서 칼라(collar)(38)에 맞닿아 접한다. 대안적으로, 칼라(38)는 커플링(18)의 일 부품일 수 있다. 도 5에서 도시되는 바와 같이, 받침 부분(36)은, 슬리브(34)가 전방 포지션일 때, 받침 부분(36)과 칼라(38) 사이의 갭을 커버링하기에 충분한 길이의 후방 돌출 립(39)을 갖는다. 립(39)은 먼지 및 이물이 갭에 진입하고 슬리브의 미끄럼 이동을 방해하는 것을 방지한다. 사용시에, 당김 라인(22)은, 받침 부분(36)이 구조물의 외부 벽에 접촉할 때까지, 인터페이스 부재를 구조물의 개구 안으로 당길 것이다. 추가의 당기는 힘들은, 도 4에서 도시되는 바와 같은 처음의 전방 포지션으로부터 도 13에서 도시되는 바와 같은, 칼라(38)와 접하는, 이의 후속 후방 포지션으로 미끄럼가능한 슬리브(34)를 강제한다.

전방 포지션으로부터 후방 포지션으로의 슬리브(34)의 길이 방향 이동은 슬리브(34)의 선단 단부에 배열되는 하나 또는 그 초과 치형부들(40)의 측 방향 연장을 유발시킨다. 슬리브의 길이 방향 이동은 링키지를 통해 치형부들의 측 방향 연장부로 전달된다. 링키지 배열의 제1 실시예는 도 7에서 도시되며, 그리고 대안적인 실시예는 도 8에서 도시된다. 제1 실시예에서, 치형부들(40)은 액슬 핀(axle pin)(42)을 중심으로 슬리브(34)에 회전가능하게 연결된다. 치형부들(40)은, 도 7a에서 도시되는 바와 같이, 슬리브(34)가 전방 포지션일 때, 하부 코너가 플레이트(44)에 접하도록 배열된다. 도 7b 내지 도 7d에서 예시되는 바와 같이, 슬리브(34)가 후방 포지션을 향하여 강제됨에 따라, 도 6에서 보이는 바와 같이, 치형부들의 하부 코너는 플레이트에 접촉하고 그리고 측 방향으로 연장된 포지션으로 회전하도록 강제된다. 치형부들의 저부가 플레이트(44) 상에 놓이는 한, 치형부들의 저부와 플레이트(44) 사이의 접촉 표면은 치형부들(40)이 뒤로 회전하는 것을 방지한다.

도 8의 실시예에서, 치형부들(40)은, 슬리브(34)가 전방 포지션일 때, 처음의 눕힘 배향(lying orientation)으로 배열된다. 슬리브가 후방으로 이동됨에 따라, 치형부들(40)은 경사 섹션(46) 상에서 위로 강제된다. 일 양태에 따라, 이러한 실시예의 치형부들은, 슬리브(34)가 전방 포지션일 때, 포켓(48) 내측에서 보호될 수 있다.

치형부들(40)은 적용의 특성 및 대면될 힘들에 따라 임의의 적합한 그리고 견고한 재료로 제조될 수 있다. 가장 도전적인 환경들에서, 예를 들어, 근해 케이블들의 경우에, 치형부들은 강일 수 있다. 보다 덜한 도전적인 적용들에서, 치형부들은 견고한 중합체 재료일 수 있다. 도면들에서 도시되는 치형부들의 상대적인 치수들이 단지 예시 목적들을 위한 것이며, 그리고 컴포넌트들의 길이들 및 두께들은 디바이스를 위한 용도 시나리오에 따라 변경될 수 있는 것이 이해되어야 한다.

일단, 슬리브가 후방 포지션으로 강제되도록 인터페이스 디바이스가 개구 안으로 당겨졌으며, 이 때 치형부들이 구조물의 벽의 내측에 맞물렸다면, 치형부들이 연장된 상태를 유지하도록 제자리에 슬리브가 잠금되는 것은 요망가능하다. 이는 디바이스가 케이블의 중량, 전류들 및 다른 힘들에 의해 개구의 밖으로 뒤로 당겨지는 것을 방지한다. 도면들 및 특히 도 9 및 도 10은 잠금 기구의 일 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에 따라, 후향 핀(rearward-facing pin)(50)은 칼라(38)의 방향으로 받침 부분(36)의 후방 단부로부터 돌출하여 배열된다. 도 9에서 보이는 바와 같이, 핀(50)은 립(39)에 의해 보호되며, 이 립은 받침 부분(36)과 칼라(38) 사이의 갭을 커버링한다. 핀(50)은 원뿔형 헤드(52)를 갖는다. 헤드(52)의 직경은 칼라(38)에서 챔버(56)의 개구(54)보다 약간 더 크다. 헤드(52)는 변형가능한 재료로 제조되어, 슬리브(34)가 충분한 당기는 힘들 하에서 이의 후방 포지션으로 미끄러질 때, 헤드는 개구(54)에 스냅 끼워맞춤(snap fit)으로 강제된다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 디바이스가 개구로부터 제거될 수 있는 상황에서 슬리브를 잠금해제하는 데 사용되는 해제 기구의 대안적인 실시예들을 예시한다. 도 11a의 실시예에서, 스레드형 볼트(threaded bolt) 또는 키(58)는 칼라(38)에서 대응하는 스레드형 통로(60)에 삽입가능하다. 예를 들어 ROV의 경우, 키를 회전시키는 것은 칼라를 지나게 볼트를 연장시킬 것이고 그리고 받침 부분(36)의 후방 단부와 접촉할 것이다. 연속된 회전은 헤드(52)를 변형되고 그리고 개구(54) 밖으로 가압되도록 강제할 것이다. 헤드(54)는 대안적으로, 미리 정해진 힘에서 파괴되도록 배열될 수 있다. 도 12에서 예시되는 대안에서, 압력 호스는 밸브(64)에 연결된다. 가압된 유체는, 슬리브(34)를 전방으로 강제하고 잠금 기구에 맞물림해제하기 위해 칼라(38)와 받침 부분(36) 사이의 갭으로 도입된다. 이러한 실시예에서, 립(39)과 칼라(38) 사이의 밀폐 밀봉부(tight seal)는 유리하다.

잠금 및 해제 기구의 대안적인 실시예는 도 18 및 도 19에서 예시된다. 이러한 실시예는 도 7에서 도시되는 바와 같은 치형 연장부의 버전과 연관되어 예시되지만, 도 8에서 도시되는 버전으로 채택될 수 있다. 이러한 실시예에서, 받침 부분(36)은 바람직하게는 칼라(38)의 일부분에서 리지(55)에 또는 칼라의 일부분에 맞물리는 노치를 갖는 로커 아암(53)을 포함한다. 로커 아암은 플런저(57)에 의해 리지와 하방으로의, 잠금 맞물림되게 편향된다. 슬리브가 후방 포지션으로 이동함에 따라, 로커 아암은 리지와 잠금 맞물림(locking engagement)으로 스냅핑할(snap) 것이다. 따라서, 플런저(57)를 아래로 가압하는 것은, 로커 아암(55)이 리지로부터 맞물림해제된 포지션으로 회전하는 것을 유발시킬 것이며, 인터페이스 디바이스가 개구로부터 제거되는 것을 허용한다.

잠금 기구의 대안적인 실시예는 하나의 방식 또는 가역가능한 유압식 밸브들을 채용하며, 여기서 피스톤 및 받침 섹션에 부착되는 피스톤 헤드는 칼라(38)의 피스톤 챔버에 배열된다.

본 발명의 인터페이스 디바이스는, 단일 당김 라인이 내부에 배열되는 케이블뿐만 아니라 (풀-인 부재(12)를 통해) 도관 양자 모두를 동시에 당기는 것을 가능하게 하는 취약 링크 배열체를 더 포함한다. 취약 링크 배열체는 풀-인 부재에 해제가능하게 연결되는 제1 부품, 및 케이블에 더 고정되게 연결되는 제2 부품을 갖는다. 예를 들어, 미리 정해진 당기는 힘과 같은 특정한 미리 정해진 조건들이 충족될 때, 제1 부품은 풀-인 부재로부터 맞물림해제될 것이다. 제2 부품이 케이블에 연결된 상태를 유지하기 때문에, 일단 슬리브의 받침 부분이 구조물의 외부 벽에 접촉하며, 따라서 풀-인 부재의 전방 이동을 중지시킨다면, 풀-인 라인은 계속해서 케이블을 당길 수 있다. 도 14 내지 도 16은 취약 링크 래치(20)의 바람직한 실시예를 예시한다.

취약 링크 래치(20)는 세장형 중심 부재(66)를 포함한다. 중심 부재는 중심 부재의 선단 단부에 제1 연결 지점(68), 예를 들어, 연결 홀 또는 링을 갖는다. 중심 부재는 중심 부재의 말단 단부에 제2 연결 지점(70)을 갖는다.

2개 또는 그 초과의 잠금 아암들(72)은 중심 부재로부터 측 방향으로 돌출하며, 이 잠금 아암들 중 적어도 하나의 잠금 아암은 회전가능하다. 도 14 및 도 15는 상기 아암들 중 단지 하나의 아암이 회전가능한 제1 실시예를 예시한다. 제1 실시예에 따라, 강성 아암(74)은 중앙 부재의 하나의 측면 상에 측 방향으로 연장하는 반면, 회전가능한 아암(72)은 중심 부재의 반대편 측면으로부터 돌출한다. 아암(72)은 액슬 부재(axle member)(76)를 중심으로 회전가능하다. 강성 아암(74)은, 일 양태에 따라, 중심 부재의 재료의 연장부이지만, 대안적으로 중심 부재에 견고하게 부착된 별도의 컴포넌트일 수 있다.

전단 핀(shear pin)(78)은 회전가능한 아암(72)의 개구를 통해 중심 부재(66)로 통과한다. 전단 핀은 미리 정해진 제동력(breaking force)을 갖는다.

잠금 아암들의 단부들은, 제1의 연장되고 잠금된 포지션일 때, 풀-인 부재(12)의 선단 단부의 내부 표면 상에서 노치들(80)에 맞물린다. 아암들은 전단 핀(78)에 의해 잠금된 포지션에서 유지된다. 당기는 힘이 당김 라인(22)에 의해 의도된 당김 방향(82)으로 가해질 때, 회전가능한 아암(72)은 중심 부재의 말단 단부를 향하여 회전하는 경향을 가질 것이며, 따라서 전단 핀에 대해 전단력들을 적용한다. 전단 핀의 파손력(breakage force)이 초과될 때, 전단 핀은 파괴될 것이며, 도 15에서 도시되는 바와 같이, 아암(72)이 접힌, 맞물림해제된 포지션으로 액슬(76)을 중심으로 회전하는 것을 허용한다. 따라서, 중심 부재는 자유롭게 풀-인 부재(12) 밖으로 당겨진다.

도 16에 예시된 제2 실시예에 따라, 2개의 회전가능한 아암들(72)이 채택된다.

원뿔형 맨틀(84)은, 취약 링크 디바이스가 풀-인 부재(12)를 위한 노즈 피스(nose piece)로서 기능을 할 수 있도록 중심 부재에 대해 장착된다. 맨틀은 날카로운 것들(snags)을 방지하는 것을 돕고 그리고 이물(foreign matter)이 도관에 진입하는 것을 방지한다.

도 17은 벨 마우스(88)를 통해 J-Tube(86)로 당겨지는 본 발명의 인터페이스 디바이스를 예시한다. 벨 마우스에는 플랜지(90)가 설비되며, 치형부들(40)은, 연장될 때, 이 플랜지에 맞닿게 맞물린다.

Claims (17)

1. 기초구조물 인터페이스 디바이스(foundation interface device)(10)로서,
   a. 세장형의, 본질적으로 원통형 풀-인 부재(elongated, essentially cylindrical pull-in member)(12)─상기 세장형의, 본질적으로 원통형 풀-인 부재는 케이블(16)이 배열되는 도관(14)에 이의 말단 단부(trailing end)가 연결되도록 배열됨─,
   b. 상기 풀-인 부재(12)의 일부분에 대해 길이 방향으로 이동가능하게 배열되는 미끄럼가능한 슬리브(slidable sleeve)(34),
   c. 링키지(linkage)에 의해 상기 미끄럼가능한 슬리브에 연결되는 하나 또는 그 초과의 측 방향으로 연장가능하고 그리고/또는 후퇴가능한 치형부들(40)을 포함하며, 이에 의해 상기 슬리브의 길이 방향 이동은 축선(42)을 중심으로 상기 치형부들의 회전 이동으로 변환되며, 상기 회전 이동은 상기 풀-인 부재에 대해 측 방향으로 상기 치형부들을 연장시키고 그리고/또는 수축시키며,
   d. 상기 풀-인 부재는 전방 방향으로 해저 기초구조물(subsea foundation)의 개구로 당겨지도록 배열되며, 상기 풀-인 부재는 받침 부분(abutment portion)(36)을 포함하며, 상기 받침 부분은 상기 개구보다 더 크고 그리고 상기 기초구조물의 외부 벽에 접하도록 배열되며, 이에 의해 상기 풀-인 부재가 상기 받침 부분을 넘어 상기 기초구조물로 당겨지는 것을 방지하며, 그리고 상기 치형부들(40)은, 연장된 포지션일 때, 상기 기초구조물의 내부 벽에 접하도록 배열되며, 이에 의해 상기 풀-인 부재가 상기 치형부들을 넘어 후방 방향으로 제거되는 것을 방지하며, 그리고 상기 치형부들(40)은, 상기 슬리브의 길이 방향 이동에 의해 유발되는 후퇴된 포지션일 때, 상기 풀-인 부재가 상기 개구로부터 후방 방향으로 제거되는 것을 가능하게 하는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
2. 제1 항에 있어서,
   상기 풀-인 부재(12)의 선단 단부(leading end)에 부착되는 취약 링크 연결 부재(weak-link connection member)(20)를 더 포함하며, 상기 취약 링크 연결 부재는 상기 풀-인 부재(12)에 해제가능하게 연결되는 제1 부품(72) 및 상기 케이블(16)에 연결되는 제2 부품(66)을 가지며, 상기 취약 링크 연결 부재는 전방 방향으로 당기기 위한 당김 라인(pull line)(22)에 연결되도록 추가적으로 배열되며, 상기 취약 링크 연결 부재(20)는 미리 정해진 당기는 힘에 응답하여 상기 풀-인 부재(12)로부터 맞물림해제되도록 배열되는 반면, 상기 케이블(16)은 상기 제2 부품(66)에 연결된 상태를 유지하는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
3. 제1 항에 있어서,
   상기 풀-인 부재(12)는 가요성 재료의 연속 피스(continuous piece)로 제조되고, 그리고 굽힘 제한부(bend restrictor)로서 기능하도록 배열되는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
4. 제2 항에 있어서,
   상기 취약 링크 연결 부재는 상기 당김 라인(22)에 대한 연결을 위한 전방 연결 부품(68), 상기 케이블(16)에 부착되는 연결 라인(connecting line)(24)에 대한 연결을 위한 후방 연결 부품(70), 및 상기 풀-인 부재(12)의 선단 단부에 맞물리도록 배열되는 하나 또는 그 초과의 아암들(arms)(72/74)을 가지는 세장형 연결 부재(66)를 포함하는 취약 링크 래치이며, 상기 아암들 중 적어도 하나는 상기 풀-인 부재와 맞물려 있는 잠금된 포지션으로부터 상기 풀-인 부재로부터 맞물림해제되는 잠금해제된 포지션으로 이동가능한,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
5. 제4 항에 있어서,
   상기 아암 또는 아암들(72)은 상기 세장형 연결 부재(66)를 중심으로 회전가능하고 그리고 액슬 부재(axle member)(76)에 의해 상기 세장형 연결 부재(66)에 연결되며, 그리고 추가적으로, 상기 아암 또는 아암들(72)은 미리 정해진 당기는 힘에 응답하여 파괴되도록 배열되는 전단 핀(shear pin)(78)에 의해 상기 잠금 포지션에 유지되는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
6. 제4 항에 있어서,
   상기 아암 또는 아암들(72)은, 상기 잠금된 포지션일 때, 상기 풀-인 부재의 선단 단부에서 홈(80)에 맞물리는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
7. 제1 항에 있어서,
   상기 측 방향으로 연장가능한 치형부들(40)은 액슬 핀(42)에 의해 상기 미끄럼가능한 슬리브의 선단 단부에 회전가능하게 연결되고, 그리고, 상기 미끄럼가능한 슬리브(34)가 후방 방향으로 이동할 때 상기 연장가능한 치형부(40)의 일부분이 접촉 플레이트(44)에 접하여, 상기 치형부들(40)이 상기 액슬 핀(42)을 중심으로 상기 연장된 포지션으로 회전하는 것을 유발시키도록 배열되는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
8. 제1 항에 있어서,
   상기 측 방향으로 연장가능한 치형부들(40)은 액슬 핀(42)에 의해 상기 미끄럼가능한 슬리브의 선단 단부에 회전가능하게 연결되고, 그리고, 상기 미끄럼가능한 슬리브(34)가 상기 후방 방향으로 이동할 때, 상기 치형부들(40)이, 상기 치형부들이 상기 연장된 포지션으로 회전하는 경사부(46) 상에 위로 올라타(ride up)도록 배열되는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
9. 제1 항에 있어서,
   상기 미끄럼가능한 슬리브(34)의 후방에 있는 상기 풀-인 부재 상에 배열되는 칼라(collar)를 더 포함하며, 그리고 상기 슬리브를 상기 후방 포지션에 잠금하기 위해 잠금 기구를 더 포함하는,
   기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
10. 제9 항에 있어서,
    상기 잠금 기구는 상기 미끄럼가능한 슬리브(34)에 연결되는 핀(50)을 포함하며, 상기 핀은 상기 칼라(38)에서 챔버(chamber)(56)와 잠금 맞물림되게 삽입되도록 배열되는 변형가능한 재료로 제조되는 확장된 헤드(enlarged head)(52)를 가지며, 상기 챔버는 헤드(52)보다 약간 더 작은 개구를 가지는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
11. 제10 항에 있어서,
    상기 칼라(38)는 스레드형 키(threaded key)(58)를 수용하기 위해 적응되는 스레드형 통로(threaded passage)(60)를 포함하며, 이에 의해 상기 스레드형 키(58)는 상기 미끄럼가능한 슬리브(34)를 전방으로 가압하고 그리고 상기 확장된 헤드(52)를 상기 챔버(56)로부터 맞물림해제시키도록 회전될 수 있는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
12. 제9 항에 있어서,
    상기 잠금 기구는 상기 미끄럼가능한 슬리브(34)의 말단 단부에 배열되는 로커 아암(rocker arm)(53)을 포함하며, 상기 로커 아암은 상기 칼라(38) 상에서 리지(ridge)(55)에 맞물리도록 배열되는 노치(notch)를 가지는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
13. 제12 항에 있어서,
    상기 로커 아암(53)은 상기 리지로부터 상기 노치를 맞물림해제시키기 위한 해제 플런저(release plunger)를 더 포함하는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
14. 제1 항에 있어서,
    상기 미끄럼가능한 슬리브(34)의 후방에 있는 상기 풀-인 부재 상에 배열되는 칼라(collar; 38)를 더 포함하며,
    상기 미끄럼가능한 슬리브(34)는, 상기 미끄럼가능한 슬리브가 상기 전방 포지션일 때, 이물(debris)이 상기 미끄럼가능한 슬리브와 상기 칼라(38) 사이의 공간에 진입하는 것을 방지하기 위해 배열되는, 상기 칼라(38)에 걸쳐 연장하는 후방 연장 립(rearward extending lip)(39)을 더 포함하는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
15. 제1 항에 있어서,
    상기 풀-인 부재는 섬유 보강된 중합체 재료로 제조되는,
    기초구조물 인터페이스 디바이스(10).
16. 해저 기초구조물로부터 기초구조물 인터페이스 디바이스를 제거하기 위한 방법으로서,
    a. 개구로부터 상기 인터페이스 디바이스의 제거를 방지하도록 상기 개구에 대해 해저 기초구조물의 내부 벽에 맞물리기 위해, 연장된 포지션에 배열되는 복수의 연장가능하고 후퇴가능한 치형부들(40)을 가지는 원통형 기초구조물 인터페이스 디바이스(10)를 제공하는 단계─상기 치형부들은 풀-인 부재의 일부분과 동축으로 배열되고 그리고 상기 풀-인 부재의 일부분에 대해 길이 방향으로 이동가능한 미끄럼가능한 슬리브(34)에 연결되어, 상기 슬리브의 길이 방향 이동이 상기 치형부들의 회전 수축 이동으로 변환됨─,
    b. 상기 치형부들을 후퇴시키도록 설치된 인터페이스 디바이스의 상기 슬리브를 길이 방향으로 이동시키는 단계, 및
    c. 상기 기초구조물로부터 상기 인터페이스 디바이스를 제거하는 단계를 포함하는,
    해저 기초구조물로부터 기초구조물 인터페이스 디바이스를 제거하기 위한 방법.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 인터페이스 디바이스는 상기 치형부들의 의도되지 않은 후퇴를 방지하도록 상기 미끄럼가능한 슬리브를 잠금하기 위한 잠금 수단을 더 포함하며, 그리고 상기 방법은 상기 잠금 수단을 맞물림해제시키는 단계를 더 포함하는,
    해저 기초구조물로부터 기초구조물 인터페이스 디바이스를 제거하기 위한 방법.

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