KR102426104B1 - 자동 착탈식 석션파일 설치장치 - Google Patents

Abstract

자동 착탈식 석션파일 설치장치가 개시된다. 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치는, 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 막음판에 마련되는 개폐수단; 상기 석션파일의 관입시 상기 석션파일 내부의 해수를 배출시키도록 구성되어 중공의 밸브관이 상기 개폐수단과 연결되는 석션장치; 및 일부가 상기 석션장치와 결합되고, 다른 일부가 상기 막음판에 마련되는 고정 들고리에 분리 가능하게 결합된 상태에서 상기 석션파일의 관입이 완료되면 상기 석션장치가 상기 개폐수단과 분리되도록 하는 연결수단을 포함하고, 상기 석션장치는, 인양 케이블과 연결되는 인양 연결고리가 마련되는 프레임; 및 제어부의 제어신호에 의해 석션 및 인발 작동을 하기 위한 작동펌프를 구비하여 상기 프레임 내부에 마련되는 작동부를 포함하며, 상기 연결수단은, 양쪽의 상기 고정 들고리에 선택적으로 끼움 결합되거나 분리되기 위한 결합단이 양쪽에 수평방향으로 각각 형성되고, 상기 결합단과 평행한 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 프레임의 저면에 결합되는 이동 결합체; 및 상기 이동 결합체에 결합되어 작동신호에 따라 작동로드를 전진시켜 상기 이동 결합체가 상기 작동로드의 전진 방향과는 반대방향으로 이동하면서 상기 결합단이 상기 고정 들고리로부터 분리시키기 위한 분리용 엑츄에이터를 포함하 것을 특징으로 한다.

Description

자동 착탈식 석션파일 설치장치{AUTOMATED REMOVABLE SUCTION PILES INSTALLATION APPARATURS}

본 발명은 자동 착탈식 석션파일 설치장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 석션파일 상단에 구비된 들고리와 패키지화된 설치장치 내부의 들고리를 자동으로 연결 및 분리되도록 구성하고, 설치장치가 석션파일에서 분리되면 석션파일에 구비된 밸브가 닫히도록 구성됨으로써 잠수부나 수중로봇이 없어도 석션파일의 설치가 가능한 자동 착탈식 석션파일 설치장치에 관한 것이다.

일반적으로 석션파일 시공법은 수중 구조물 또는 해상 구조물의 기초가 되는 말뚝(석션파일)을 수중에 설치하는 방법으로, 말뚝(석션파일) 내부의 물을 배출시키면서 발생하는 내부 수압저하에 따른 관입하중의 작용과 배수로 인한 관입저항력의 감소를 이용한 시공방법이다.

석션파일을 천해에서 시공할 경우에는 잠수사가 직접 잠수하여 석션파일을 설치하고 있고, 심해에서 시공할 경우에는 수중로봇이 이를 대신하고 있다. 즉, 천해나 심해에서 석션파일을 시공할 경우에 잠수사나 수중로봇이 석션펌프의 가동과 착탈, 배수관의 개폐 등의 작업을 수행하고 있다. 그리고, 석션펌프는 석션파일을 설치할 때 사용하며, 석션파일의 인발을 위해서는 인발펌프를 사용한다. 또한 석션파일 설치 시공시 설치상황을 모니터링하기 위해 수압계와 경사계 등을 설치하여, 이러한 장비의 회수시에도 잠수사나 수중로봇이 투입된다.

석션파일 설치에 대한 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-0768823호(공고일 : 2007.10.19)에는 석션파일 관입장치가 개시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 바지선(10)에 설치되고, 석션파일(40)을 해저지반 내로 이동시키기 위한 윈치(30)가 구비된 프레임(20)과, 윈치(30)와 와이어(32)로 연결되어 해저지반 내에 관입되는 석션파일(40)과, 석션파일(40)의 상단에 설치되고, 상기 석션파일(40)의 내부와 외부의 압력차가 발생하도록 석션파일(40)의 내부공간에 채워지는 해수를 배출하는 펌프(50)와, 윈치(30)와 석션파일(40) 사이에 위치되어 석션파일(40)이 해저지반 내로 관입시 석션파일(40)의 수평상태를 유지시키기 위한 조금구(60)와, 석션파일(40)의 관입 속도를 미세하게 조정할 수 있도록 윈치(30)에 구비되는 제어부재를 포함하여 구성된다.

이와 같은 석션파일 관입장치에 따르면, 해저지반 내로 관입시 석션파일의 관입 속도를 미세하게 조정할 수 있기 때문에 석션파일이 기울어지는 것을 방지할 수 있고, 석션파일의 관입 시간을 단축할 수 있었다.

그러나, 이러한 석션파일 관입장치를 석션파일로부터 분리하기 위해서는 잠수사 또는 수중로봇을 투입해야 함으로써, 많은 시간과 비용이 발생하였다. 특히, 잠수사가 투입될 경우에 잠수사의 안전을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 선행기술로서 대한민국등록특허 제10-1184309호(공고일 : 2012.09.21)에는 석션파일 시공장치가 개시되어 있다. 이러한 석션파일 시공장치는, 석션파일의 상부에 석션 파일 내부의 해수를 외부로 배출하는 석션 펌프에 더하여 해수에 대한 반력을 이용하여 석션파일을 해저 지반 내로 관입시키는 반력 장치를 구비한 것으로, 이러한 반력장치에 의해 해저 지반이 단단하고 견고한 경우에도 석션파일을 용이하게 해저 지반 내로 관입시킬 수 있었다.

그러나, 이 경우에도 석션펌프나 반력장치를 석션파일로부터 분리하여 인양하기 위해서는 수중로봇이나 잠수사가 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

. 대한민국등록특허 제10-0768823호(공고일 : 2007.10.19) . 대한민국등록특허 제10-1184309호(공고일 : 2012.09.21)

본 발명의 목적은, 석션파일 상단에 구비된 들고리와 패키지화된 설치장치 내부의 들고리를 자동으로 연결 및 분리되도록 구성하고, 설치장치가 석션파일에서 분리되면 석션파일에 구비된 밸브가 닫히도록 구성하여 잠수부나 수중로봇의 투입없이도 석션파일의 설치가 가능하고 설치장치의 회수가 가능한 수단을 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 막음판에 마련되는 개폐수단; 상기 석션파일의 관입시 상기 석션파일 내부의 해수를 배출시키도록 구성되어 중공의 밸브관이 상기 개폐수단과 연결되는 석션장치; 및 일부가 상기 석션장치와 결합되고, 다른 일부가 상기 막음판에 마련되는 고정 들고리에 분리 가능하게 결합된 상태에서 상기 석션파일의 관입이 완료되면 상기 석션장치가 상기 개폐수단과 분리되도록 상기 고정 들고리에서 분리되어 상기 석션장치의 인양이 이루어지도록 하는 연결수단을 포함하고, 상기 석션장치는, 인양 케이블과 연결되는 인양 연결고리가 마련되는 프레임; 및 한쪽이 상기 밸브관과 연결되고 다른 쪽은 수상의 작업선과 연결되며 제어부의 제어신호에 의해 석션 및 인발 작동을 하기 위한 작동펌프를 구비하여 상기 프레임 내부에 마련되는 작동부를 포함하며, 상기 연결수단은, 양쪽의 상기 고정 들고리에 선택적으로 끼움 결합되거나 분리되기 위한 결합단이 양쪽에 수평방향으로 각각 형성되고, 상기 결합단과 평행한 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 프레임의 저면에 결합되는 이동 결합체; 및 작동로드의 단부가 상기 막음판에 구비된 반력돌기에 밀착되도록 상기 이동 결합체에 결합되어 작동신호에 따라 작동로드를 전진시켜 상기 이동 결합체가 상기 작동로드의 전진 방향과는 반대방향으로 이동하면서 상기 결합단이 상기 고정 들고리로부터 분리시키기 위한 분리용 엑츄에이터를 포함하 것을 특징으로 하는 자동 착탈식 석션파일 설치장치에 의해 달성된다.

상기 프레임의 저면에는, 상기 작동로드가 전진 작동할 때 상기 이동 결합체를 상기 작동로드의 작동방향과 반대 방향으로 슬라이딩 안내하기 위한 안내레일이 마련되고, 상기 이동 결합체의 상면에는 상기 안내레일에 결합되어 슬라이드 되는 안내단이 마련될 수 있다.

본 발명에 의하면, 개폐장치가 석션파일에 마련되고 석션장치가 연결수단에 의해 석션파일에 분리 가능하게 결합됨으로써, 석션장치에 의해 석션파일의 관입이 완료된 후에 연결수단으로 석션장치를 석션파일로부터 분리하여 인양할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

따라서, 석션파일의 관입 완료시 석션장치를 무인상태로 자동 분리할 수 있기 때문에, 석션파일과 석션장치를 분리하기 위한 잠수사나 수중로봇의 투입이 불필요하게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 석션파일 설치구조를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자동 착탈식 석션파일 설치장치를 도시한 개략적 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 석션장치를 구성하는 작동부의 한 예를 도시한 이미지이다.
도 5는 도 4에 도시된 밸브관을 도시한 확대 단면도이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명에 따른 개폐수단의 제1 실시예를 도시한 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 개폐수단의 제2 실시예를 도시한 확대 단면도이다.
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명에 따른 개폐수단의 제3 실시예를 도시한 확대 단면도이다.
도 9의 (a), (b) 및 (c)는 개폐수단을 이루는 작동부의 작동을 설명하기 위한 개략적 작동 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 명세서에서, 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 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.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다.

본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 자동 착탈식 석션파일 설치장치를 도시한 개략적 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치의 석션장치의 한 예를 도시한 이미지이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 밸브관을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치(100)는, 석션파일(200)의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 석션파일(200)의 막음판(210)에 마련되는 개폐수단(300)과, 석션파일(200)의 관입시 석션파일(200) 내부의 해수를 배출시키도록 구성되어 개폐수단(300)과 연결되는 석션장치(400)과, 일부가 석션장치(400)와 결합되고, 다른 일부가 막음판(210)에 마련되는 고정 들고리(212)에 분리 가능하게 결합된 상태에서 석션파일(200)의 관입이 완료되면 석션장치(400)가 개폐수단(300)과 분리되도록 고정 들고리(212)에서 분리되어 석션장치(400)의 인양이 이루어지도록 하는 연결수단(500)을 포함하여 구성된다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

석션파일(200)은, 해저면에 관입되어 해양 구조물의 기초가 되는 것으로, 하부는 개방되고 상부는 막음판(210)에 의해 막힌 구조를 갖는다. 또한 상부 외주면이나 막음판(210)에는 크레인의 케이블과 연결되기 위한 들고리들이 각각 구비된다.

한편, 막음판(210)의 중앙에는 석션파일(200)의 내부를 외부와 연통시키기 위한 관통공(214)이 형성된다. 이 관통공(214)은 개폐수단(300)에 의해 개폐된다. 그리고, 관통공(214)의 양쪽 상면에는 연결수단(500)의 결합단(512)들이 선택적으로 삽입되어 결합되거나 이탈되기 위한 한 쌍의 고정 들고리(212)가 각각 형성된다. 이 고정 들고리(212)에는 결합단(512)이 삽입되거나 이탈되기 위한 끼움 결합공이 각각 형성된다. 막음판(210)의 상면 일측에는 연결수단(500)을 구성하는 분리용 엑츄에이터(520)의 작동로드(522)에 반력을 제공하기 위한 반력돌기(216)이 돌출 형성된다. 이 반력돌기(216)는 작동로드(522)가 전진 작동할 때 이를 지지하여 분리용 엑츄에이터(520)가 결합된 이동 결합체(510)가 반력에 의해 작동로드(522)의 전진 방향의 반대 방향으로 소정거리 이동하도록 하기 위한 것이다.

개폐수단(300)은, 석션파일(200)의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 석션파일(200)의 막음판(210)에 마련되는 것으로, 석션장치(400)와 연결된 밸브관(460)의 삽입에 의해 개방되고 분리에 의해 폐쇄되도록 구성된다.

이러한 개폐수단(300)은 다양하게 구성될 수 있다.

도 6의 (a), (b)는 본 발명에 따른 개폐수단의 제1 실시예를 도시한 확대 단면도이다.

도 6의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 개폐수단(300)은, 중앙에 형성되는 개폐공(312)을 구비하여 막음판(210)에 형성되는 관통공(214)에 기밀을 유지하여 볼트 등에 의해 설치 결합되는 개폐 지지체(310)와, 석션파일(200)의 내부 쪽, 즉 막음판(210)의 안쪽에서 간격유지부재(321)에 의해 개폐공(312)과 간격을 유지하여 개폐공(312) 주변에 설치되는 움직이더라도320)와, 도 6의 (a)를 기준으로 움직이더라도320)의 상면에 마련되는 제1 탄성체(330B)와, 제1 탄성체(330B)의 탄성력에 의해 석션파일(200)의 내부 쪽에서 개폐공(312) 주변에 밀착되어 개폐공(312)을 폐쇄하고, 외부로부터 밸브관(460)이 개폐공(312)으로 삽입되어 가압하면 제1 탄성체(330B)를 압축하면서 개폐공(312)을 개방하도록 제1 탄성체(330B)와 개폐 지지체 (310) 사이에 설치되는 밸브체(340)를 포함하여 구성된다.

밸브체(340)는 원판형으로 이루어지나 이에 국한되는 것은 아니며 개폐공(312)을 완전하게 폐쇄할 수 있는 구조 및 형성이면 만족한다. 그리고 밸브체(340)와 개폐 지지체(310)의 개폐공(312) 주변 사이에는 기밀유지용 패킹이 마련된다.

한편, 밸브체(340)가 밸브관(460)의 가압에 의해 제1 탄성체(330B)를 압축하면서 하향으로 이동할 때 밸브체(340)가 수평상태를 유지하여 항상 개폐공(312) 주변에 밀착되어 왕복 이동하도록 밸브체(340)의 저면에는 안내단(342)이 마련된다. 이 안내단(342)은, 일단이 밸브체(340)의 접면에 고정되고 타단은 움직이더라도320)에 형성되는 안내 관통공(324)를 관통한다. 따라서, 밸브체(340)가 안내단(342)에 해 안내되므로 밸브체(340)가 밸브관(460)의 가압에 의해 하향으로 이동하거나, 제1 탄성체(330B)의 탄성력에 의해 상향으로 이동할 때, 정상 이동 괘적의 이탈없이 정확하게 이동하게 되고, 이러한 작동에 의해 밸브체(340)는 개폐공(312) 주변에 안정적이고 정확하게 밀착될 수 있다.

한편, 첨부된 도면 중에서, 도 7은 본 발명에 따른 개폐수단의 제2 실시예를 도시한 확대 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 개폐수단(300)은, 중앙에 개폐공(312)을 구비하여 막음판(210)에 형성되는 관통공(214)에 설치되는 개폐 지지체(310)과, 상기 개폐 지지체(310)의 저면(막음판의 내부 쪽 관통공 주변)에 선택적으로 밀착되어 개폐공(312)을 개폐하기 위한 밸브체(360)과, 제3 탄성체(330C)들을 각각 구비하고 밸브체(360)의 양쪽을 각각 관통하여 상기 개폐 지지체(310)의 저면(막음판의 내부 쪽 관통공 주변)에 체결되어 결합되는 탄성 지지체(350)를 포함하여 구성된다.

이러한 개폐수단(300)은, 밸브관(460)이 가압하면 밸브체(360)가 제3 탄성체(330C)를 압축하면서 하향으로 이동하여 개폐공(312)을 개방하고, 밸브관(460)이 상승하여 가압력이 소실되면 밸브체(360)가 제3 탄성체(330C)의 복원 탄성에 의해 원위치로 복귀하면서 개폐공(312)의 주변에 밀착되므로 개폐공(312)은 폐쇄될 수 있다.

한편, 도 8의 (a),(b) 및 (c)는 본 발명에 따른 개폐수단의 제3 실시예를 도시한 확대 단면도이다.

제3 실시예에 따른 개폐수단(300)은, 도 8의 (a),(b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 중앙에 개폐공(312)을 구비하여 막음판(210)에 형성되는 관통공(214)에 설치되는 개폐 지지체(310)와, 일방향(도 8의 (a)를 기준으로 상향)으로 개구되어 내부에 길이방향(상하방향)으로 안내돌기(321-A)를 구비한 작동 공간부(321)가 마련되고, 바닥과 측벽에 해수 유출입공(322)들이 각각 형성되며, 석션파일(200)의 내부 쪽(도 8의 (a)를 기준으로 막음판의 저면)에서 개폐공(312) 주변에 설치되는 밸브 안내부재(320)와, 작동 공간부(321)의 바닥에 마련되는 제2 탄성체(330D)과, 안내돌기(321A-)가 삽입되어 안내되기 위한 안내홈(341)이 외주면에 각각 형성되어 작동 공간부(321)에 상,하방향으로 이동가능하게 설치되고, 제2 탄성체(330D)의 탄성력에 의해 개폐공(312) 주변에 밀착되어 개폐공(312)을 폐쇄하며, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 외부로부터 밸브관(460)이 개폐공(312)으로 삽입되어 하향으로 가압하면 제2 탄성체(330D)를 압축하면서 개폐공(312)을 개방하는 밸브체(340)을 포함하여 구성된다.

석션장치(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 석션파일(200)의 관입시 석션파일(200) 내부의 해수를 배출시키거나 주입하도록 구성되어 개폐수단(300)과 연결되는 것으로, 인양 케이블과 연결되는 인양 연결고리가 마련되는 프레임(410)과, 한쪽이 밸브관(460)과 연결되고 다른 쪽은 수상의 작업선과 연결되며 제어부의 제어신호에 의해 석션 및 인발 작동을 하기 위한 작동펌프(422)를 구비하여 프레임(410) 내부에 마련되는 작동부(420)를 포함하여 구성된다.

프레임(410)의 형상이나 구조는 구애받지 않으며, 도 2에 도시된 프레임(410)의 형상 모양에 국한되지 않음은 당연하다.

작동부(420)는, 석션펌핑을 위한 석션용 작동펌프와 인발을 위한 인발용 작동펌프로 구성될 수 있고, 하나의 펌프(예를 들면 심정펌프)로 구성될 수도 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 파이프(424)가 연결 파이프(426)에 의해 작동펌프(422)와 연결되어 있고, 메인 파이프(424)와 연결 파이프(426)에는 제1,2,3,4 밸브(428A,428B,428C,428D)들이 각각 마련된 것을 기준으로 설명한다. 이러한 제1,2,3,4 밸브(428A,428B,428C,428D)들에 의해 작동부(420)는 석션작동 및 인발작동을 할 수 있다.

좀더 구체적으로 설명하면, 도 4 및 도 9의 (a),(b),(c)에 도시된 바와 같이, 작동부(420)는, 일단이 밸브관(460)과 연결되는 메인 파이프(424)와, 일단이 메인 파이프(424)의 타단 쪽과 연결되고 중간부에 작동펌프(422)가 구비되는 제1 연결 파이프(426A)와, 일단이 메인 파이프(424)의 일단 쪽에 연결되고 중간부에 제1 연결 파이프(426A)의 타단과 연결되는 제2 연결 파이프(426B)와, 제2 연결 파이프(426B)의 타단 쪽에 구비되는 제1 밸브(428A)와, 메인 파이프(424)와 제1 연결 파이프(426A) 타단 사이의 제2 연결 파이프(426B)에 구비되는 제2 밸브(428B)와, 메인 파이프(424)에 구비되는 제3 밸브(428C)와, 메인 파이프(424)의 타단에 구비되는 제4 밸브(428D)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 작동부(420)은 다음과 같이 작동된다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 밸브(428A)와 제3 밸브(428C)가 닫히고 제2 밸브(428B)와 제4 밸브(428D)가 개방된 상태에서 작동펌프(422)가 작동하면, 석션파일(200) 내부의 물과 공기 등은 밸브관(460), 메인 파이프(424)의 일단, 제2 연결 파이프(426B), 작동펌프(422) 그리고 제1 연결 파이프(426A)를 거처 메인 파이프(424)의 타단을 통하여 배출되므로 석션파일(200) 내부의 석션이 이루어진다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 제1,2,3,4 밸브(428A,428B,428C,428D)가 닫혀 있고, 작동펌프(422)가 작동하지 않는 경우에는 석션이나 인발 작동이 이루어지지 않는다.

한편, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2,4 밸브(428B,428D)가 닫히고, 제1,3 밸브(428A,428C)가 열리며, 작동펌프(422)가 작동하면, 외부의 물이 제2 연결 파이프(426B)의 타단과 작동펌프(422), 제1 연결 파이프(426A), 그리고 메인 파이프(424)를 통하여 밸브관(460)으로 공급되므로 석션파일(200)의 인발 작동이 이루어질 수 있다.

한편, 연결수단(500)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일부가 석션장치(400)와 결합되고, 다른 일부가 막음판(210)에 마련되는 고정 들고리(212)에 분리 가능하게 결합된 상태에서 석션파일(200)의 관입이 완료되면 석션장치(400)가 개폐수단(300)과 분리되도록 고정 들고리(212)에서 분리되어 석션장치(400)의 인양이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 연결수단(500)은, 양쪽의 고정 들고리(212)에 선택적으로 끼움 결합되거나 분리되기 위한 결합단(512)이 양쪽에 수평방향으로 각각 형성되고, 결합단(512)과 평행한 방향으로 슬라이딩 가능하도록 프레임(410)의 저면에 결합되는 이동 결합체(510)과, 작동로드(522)의 단부가 막음판(210)에 구비된 반력돌기(216)에 접촉되도록 이동 결합체(510)에 결합되어 작동신호에 따라 작동로드(522)를 전진시켜 이동 결합체(510)가 반력에 의해 작동로드(522)의 전진 방향과는 반대방향으로 이동하면서 결합단(512)이 고정 들고리(212)로부터 분리시키기 위한 분리용 엑츄에이터(522)를 포함하여 구성된다.

프레임(410)의 저면에는, 작동로드(522)가 전진 작동할 때 반력에 의해 작동로드(522)의 작동방향과 반대 방향으로 슬라이딩 되는 이동 결합체(510)를 안내하기 위한 안내레일(530)이 각각 마련되고, 이동 결합체(510)의 상면에는 각 안내레일(530)에 결합되어 슬라이드 되는 안내블럭(540)들이 각각 마련된다.

이러한 구조에 의해 작동로드(522)의 전진 작동으로 각 결합단(512)이 고정 들고리(212)에서 이탈되면서 작동로드(522)의 전진 작동에 따른 반력이 발생할 때 이동 결합체(510)가 원활하게 슬라이딩하면서 후진할 수 있게 된다. 또한, 이러한 슬라이딩 안내구조에 의해 이동 결합체(510)가 후진 슬라이딩 하더라도 프레임(410)의 위치는 변하지 않게 된다. 그리고 전술한 안내레일(530)과 안내블럭(540)들 대신에 엘엠(LM) 가이드 구조 등 다양한 슬라이딩 안내 구조로 구성될 수도 있다.

석션장치(400)의 메인 파이프(424) 하단에 구비되는 밸브관(460)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브관(460)의 외주면에 고정되어 마련되는 제1 스프링 시트(462)와, 개폐공(312)의 입구에 형성되는 제1 경사부(312A)에 밀착되도록 제1 경사부(312A)에 대응되는 제2 경사부(466A)가 일단에 형성되고 밸브관(460)이 관통하여 결합되도록 중공형으로 형성되는 제2 스프링 시트(466)와, 제1,2 스프링 시트(462,466) 사이에 배치되어 밸브관(460)의 단부가 밸브체(360)를 하향으로 가압할 때 제2 스프링 시트(466)에 탄성을 부여하여 밸브관(460)이 전,후 좌,우 사방으로 조금씩 움직이더라도 제2 경사부(466A)가 제1 경사부(312A)에 밀착되도록 하기 위한 제4 탄성체(468)를 더 포함한다.

그리고, 밸브관(460)의 하단영역 외주면에 다수개의 유출공(461)들이 천공된다. 이는 밸브관(460)의 단부가 밸브체(360)에 밀착되어 가압하더라도 유체가 원활하게 유출되거나 유입되도록 하기 위한 것이다.

또한, 밸브관(460)은, 제2 스프링 시트(466) 및 개폐공(312)에 간섭되지 않도록 제1 스프링 시트(462)가 결합된 영역보다 밸브체(360)에 간섭되는 하단 영역의 직경이 더 작게 형성된다. 즉, 밸브관(460)의 하단부 외주면과 제1 스프링 시트(462)의 내주면 사이에 소정의 간격이 형성됨으로써, 제2 스프링 시트(466)가 제1 경사부(312A)에 안내되어 개폐공(312)에 안착될 때 밸브관(460)의 외주면과 제2 스프링 시트(466)가 간섭되지 않게 된다.

전술한 바와 같이, 제1,2 스프링 시트(462,466)이 구비되고, 개폐공(312)에는 제1 경사부(312A)가 형성되고 제2 스프링 시트(466)에는 제2 경사부(466A)가 형성됨으로써, 밸브관(460)이 하강할 때 개폐공(312)과 밸브관(460)이 제1,2 경사부(312A,466A)이 허용하는 범위내에서 일치하지 않더라도 제2 경사부(466A)가 제1 경사부(312A)에 안내되므로 밸브관(460)이 원활하게 개폐공(312)으로 삽입될 수 있다.

한편, 막음판(210)에는 막음판(210)의 수평상태를 감지하기 위한 수평계가 설치된다. 이 수평계에 의해 석션파일(200)이 수직으로 관입되는지 여부를 파악할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동 착탈식 석션파일 설치장치(100)의 작용을 설명한다.

석션파일(200)을 해저에 관입시키기 위해서는, 조사선 또는 바지선을 포함한 선상에서, 연결수단(500)의 결합단(512)들을 고정 들고리(212)에 끼움 결합시켜 석션장치(400)를 석션파일(200)의 상단 영역에 장착한다.

이와 같이 이동 결합체(510)가 프레임(410)의 저면에 슬라이딩 가능하게 결합된 상태에서 각 결합단(512)이 고정 들고리(212)에 끼움 결합되면, 밸브관(460)의 하단부가 개폐공(312)으로 삽입되어 밸브체(360)를 하향으로 가압한 상태이다. 즉, 밸브체(360)가 밸브관(460)에 의해 하향으로 이동하면서 개폐공(312)을 개방한 상태가 된다.

전술한 과정으로 석션장치(400)가 석션파일(200)의 상부에 장착되면, 크레인 등을 이용하여 석션파일(400)을 해저면으로 내려 보낸다. 이때, 크레인과 연결된 케이블은 석션파일(200)에 마련된 들고리와 연결하고, 회수용 와이어 또는 케이블은 프레임(410)에 마련된 들고리에 연결한다.

한편, 석션장치(400)의 작동부(420)을 작동시킬 전기적 신호 전달은 별도의 전원 케이블을 석션장치(400)에 연결한다. 이때, 석션장치(400)의 작동부(420)가 유압 또는 공압 공급으로 작동되는 경우에 유압 또는 공압 공급을 위한 호스를 석션장치(400)의 작동부(420)와 연결한다.

이어서, 크레인을 이용하여 석션장치(400)가 장착된 석션파일(200)을 해저면에 안착시키면, 석션파일(200)은 자중에 의해 그 일부분이 해저면에 관입된다.

석션파일(200)의 일부가 해저면에 관입되면, 선상에서 작동부(420)를 원격으로 작동시킨다.

작동부(420)의 작동으로 작동펌프(422)가 작동하면, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 석션을 위한 유로가 형성되므로, 밸브관(460)을 통하여 석션파일(200) 내부의 유체가 배출되고 이 과정으로 석션파일(200)의 내부 압력이 낮아진다.

전술한 바와 같은 석션 작동으로 선셕파일(200)의 내부 압력이 낮아지게 되므로 석션파일(200)은 그 내부 압력과 외부 압력의 차이로 인하여 해저면으로 관입된다.

관입이 완료되면, 선상에서 분리용 엑츄에이터(520)를 작동시키기 위한 제어신호를 발생시킨다. 이 제어신호는 전기적 신호일 수 있고, 초음파일 수도 있으며, 물리적 신호일 수도 있다. 이때, 관입의 완료는 석션파일(200)에 마련되는 별도의 압력계 등에 의해 감지될 수 있다.

제어신호에 의해 분리용 엑츄에이터(520)가 작동하여 작동로드(522)를 전진시키면, 작동로드(522)의 단부가 반력돌기(216)에 접촉되어 밀면서 반력을 발생시키게 되므로 이동 결합체(510)는 안내레일(530)에 안내되어 작동로드(522)의 전진 방향과는 반대 방향으로 슬라이딩 되면서 후진하게 된다.

이 과정으로 각 결합단(512)이 고정 들고리(212)에서 이탈될 수 있다.

각 결합단(512)가 고정 들고리(212)에서 이탈됨에 따라 연결수단(500)에 의해 석션파일(200)에 장착된 석션장치(400)의 고정 결합상태가 해제되고 도 5에 도시된 바와 같이 밸브체(360)를 하향으로 가압하고 있던 밸브관(460)이 상승하므로 밸브체(360)는 제1 탄성체(330B)의 탄성에 의해 상승하여 개폐공(312)의 주변에 밀착된다.

이와 같이 밸브체(360)가 개폐공(312)을 폐쇄하게 되므로 석션파일(200) 내부의 압력은 낮은 상태로 유지되고 석션파일(200)의 관입이 완료된다.

전술한 과정으로 석션장치(400)가 석션파일(200)로부터 분리되고 석션파일(200)의 관입이 완료되면, 선상에서 크레인을 작동시켜 석션장치(400)를 인양하여 회수한다.

이상에와 같이, 석션파일(200)의 관입이 완료되면 잠수부나 수중로봇의 도움없이 개폐공(312)을 닫고, 석션장치(400)를 회수할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 자동 착탈식 석션파일 설치장치 200 : 석션파일
210 : 막음판 300 : 개폐수단
310 : 개폐 지지체 312 : 개폐공
320 : 받침부재 360 : 밸브체
400 : 석션장치 410 : 프레임
420 : 작동부 422 : 작동펌프
460 : 밸브관 500 : 연결수단
510 : 이동 결합체 512 : 결합단
520 : 분리용 엑츄에이터 522 : 작동로드

Claims (2)

1. 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 막음판에 마련되는 개폐수단; 상기 석션파일의 관입시 상기 석션파일 내부의 해수를 배출시키도록 구성되어 중공의 밸브관이 상기 개폐수단과 연결되는 석션장치; 및 일부가 상기 석션장치와 결합되고, 다른 일부가 상기 막음판에 마련되는 고정 들고리에 분리 가능하게 결합된 상태에서 상기 석션파일의 관입이 완료되면 상기 석션장치가 상기 개폐수단과 분리되도록 상기 고정 들고리에서 분리되어 상기 석션장치의 인양이 이루어지도록 하는 연결수단을 포함하고,
   상기 석션장치는,
   인양 케이블과 연결되는 인양 연결고리가 마련되는 프레임; 및 한쪽이 상기 밸브관과 연결되고 다른 쪽은 수상의 작업선과 연결되며 제어부의 제어신호에 의해 석션 및 인발 작동을 하기 위한 작동펌프를 구비하여 상기 프레임 내부에 마련되는 작동부를 포함하며,
   상기 연결수단은,
   양쪽의 상기 고정 들고리에 선택적으로 끼움 결합되거나 분리되기 위한 결합단이 양쪽에 수평방향으로 각각 형성되고, 상기 결합단과 평행한 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 프레임의 저면에 결합되는 이동 결합체; 및 작동로드의 단부가 상기 막음판에 구비된 반력돌기에 밀착되도록 상기 이동 결합체에 결합되어 작동신호에 따라 작동로드를 전진시켜 상기 이동 결합체가 상기 작동로드의 전진 방향과는 반대방향으로 이동하면서 상기 결합단이 상기 고정 들고리로부터 분리시키기 위한 분리용 엑츄에이터를 포함하 것을 특징으로 하는,
   자동 착탈식 석션파일 설치장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 저면에는,
   상기 작동로드가 전진 작동할 때 상기 이동 결합체를 상기 작동로드의 작동방향과 반대 방향으로 슬라이딩 안내하기 위한 안내레일이 마련되고, 상기 이동 결합체의 상면에는 상기 안내레일에 결합되어 슬라이드 되는 안내단이 마련되는 것을 특징으로 하는,
   자동 착탈식 석션파일 설치장치.
   
   
   
   
   
   
   
   

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