KR102548399B1 - 케이블 포설장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 케이블 포설장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 포설장치는, 문풀과 연통되는 관통홀이 형성되며 선체에 회전 가능하게 결합되는 몸체부와, 몸체부에 연결되며 관통홀의 상측에 위치하여 케이블을 상방으로 권출하는 권취드럼과, 몸체부에 연결되며 권취드럼의 상측에 위치하여 권출된 케이블이 관통홀을 통과하도록 방향을 전환시키는 방향전환부, 및 몸체부를 선체로부터 회전시키는 구동부를 포함하되, 몸체부는 관통홀의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.

Description

케이블 포설장치{CABLE INSTALLATION DEVICE}
본 발명은 케이블 포설장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선체의 진행 방향과 관계없이 케이블을 원활하게 포설할 수 있는 케이블 포설장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 유전 개발을 위해서는 파이프라인(pipeline) 등의 시설물이 설치되어야 한다. 파이프라인은 크게 강관(rigid pipeline)과 유연관(flexible pipeline)으로 구분되며, 이 중 유연관은 통상 대형 릴(reel)을 사용하는 공법(reel-lay)으로 설치된다.
대형 릴을 사용하는 공법의 장점은 공사 기간이 단축됨과 동시에 작업 중 발생할 수 있는 사고의 위험을 줄일 수 있다는 것이다. 그 이유는 파이프라인의 용접, 코팅, 및 시험 등 제조공정 일체를 육상에서 완료한 후 선적하여 설치 선박에선 설치공정만 수행하기 때문이다.
그러나, 종래에는 파이프라인의 포설장치가 선체에 고정되어 있어 급변하는 바람, 파도, 조류에 대해 선체의 동요를 줄이거나 위치 유지를 위해 선수 방향을 돌릴 경우, 파이프라인의 포설 방향도 바뀌어 파이프라인이 비틀리거나 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0104759호 (2013. 09. 25.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선체의 진행 방향과 관계없이 케이블을 원활하게 포설할 수 있는 케이블 포설장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 케이블 포설장치는, 문풀과 연통되는 관통홀이 형성되며, 선체에 회전 가능하게 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부에 연결되며, 상기 관통홀의 상측에 위치하여 케이블을 상방으로 권출하는 권취드럼과, 상기 몸체부에 연결되며, 상기 권취드럼의 상측에 위치하여 권출된 상기 케이블이 상기 관통홀을 통과하도록 방향을 전환시키는 방향전환부, 및 상기 몸체부를 상기 선체로부터 회전시키는 구동부를 포함하되, 상기 몸체부는 상기 관통홀의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전한다.
상기 구동부는, 상기 몸체부의 외측에 배치되며, 모터의 회전력을 전달받아 회전 구동하는 적어도 하나의 구동기어와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 형성되며, 상기 구동기어와 치합하여 상기 몸체부를 회전시키는 종동기어를 포함할 수 있다.
상기 케이블 포설장치는, 상기 몸체부와 상기 선체 사이에 삽입되어 상기 몸체부와 상기 선체 사이의 마찰저항을 감소시키는 보조구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 보조구동부는 볼 베어링으로 형성될 수 있다.
상기 케이블 포설장치는, 상기 몸체부에 수직하게 결합되어 상기 몸체부와 상기 권취드럼, 및 상기 방향전환부를 서로 연결하는 지지프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 케이블 포설장치는, 상기 권취드럼과 상기 방향전환부 사이에 위치하여 권출된 상기 케이블을 직선화시키는 직선화장치와, 상기 직선화장치와 상기 방향전화부 사이에 위치하여 상기 케이블을 가압하여 장력을 유지시키는 텐셔너를 더 포함할 수 있다.
상기 권취드럼과 상기 방향전환부는 각각의 축이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 바람, 파도, 조류 등의 외력에 대응하여 선체의 진행 방향을 바꾸더라도 케이블의 포설 방향은 유지시킬 수 있다. 따라서, 케이블이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 이와 동시에, 작업 안정성 및 작업 연속성이 향상되어 작업 효율이 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 포설장치가 선박에 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 케이블 포설장치를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 케이블 포설장치를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 케이블 포설장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 포설장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 포설장치가 선박에 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 포설장치(1)는 해저면으로 케이블을 포설하기 위한 것으로, 선체(100)를 수직 방향으로 관통하는 문풀(100a) 상에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
케이블 포설장치(1)는 바람, 파도, 조류 등의 외력에 대응하여 선체(100)의 진행 방향을 바꾸더라도 케이블의 포설 방향은 유지시킬 수 있다. 따라서, 케이블이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 이와 동시에, 작업 안정성 및 작업 연속성이 향상되어 작업 효율이 증대될 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 케이블 포설장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 케이블 포설장치를 확대하여 도시한 도면이고, 도 3은 케이블 포설장치를 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 케이블 포설장치(1)는 몸체부(10)와, 권취드럼(20)과, 방향전환부(30), 및 구동부(40)를 포함한다.
몸체부(10)는 케이블 포설장치(1)의 본체로, 중앙에 문풀(100a)과 연통되는 관통홀(10a)이 형성된 통 형상의 부재로 형성되어 선체(100)에 회전 가능하게 결합된다. 다시 말해, 선체(100)를 수직 방향으로 관통하는 문풀(100a)의 상측에는 몸체부(10)가 회전 가능하게 결합되며, 문풀(100a)과 관통홀(10a)은 서로 연통된다. 몸체부(10)의 일 측에는 권취드럼(20)이 연결된다.
권취드럼(20)은 해저면에 포설할 케이블(C)이 권취된 릴(reel) 형상의 부재로, 관통홀(10a)의 상측에 위치하여 케이블(C)을 상방으로 권출할 수 있다. 여기서, 상방이라 함은, 관통홀(10a)이 위치한 하방과 대향되는 방향을 의미한다. 권취드럼(20)이 케이블(C)을 상방으로 권출함으로써, 권출된 케이블(C)은 후술할 직선화장치(70)와, 텐셔너(80), 및 방향전환부(30)를 차례로 통과하여 해저면에 포설될 수 있다. 그러나, 권취드럼(20)에 케이블(C)이 권취되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 와이어(wire) 등의 다양한 유연관(flexible pipeline)이 권취될 수도 있다.
권취드럼(20)은 관통홀(10a)의 길이 방향과 수직하게 배치된 연결축(20a)을 중심으로 회전하며 케이블(C)을 권취하며, 연결축(20a)은 양단이 각각 몸체부(10)에 수직하게 결합된 지지프레임(60)에 결합될 수 있다. 이 때, 연결축(20a)은 지지프레임(60)에 나사 또는 요철 결합되어 고정될 수 있다.
지지프레임(60)은 몸체부(10)와 권취드럼(20), 및 방향전환부(30)를 서로 연결하기 위한 것으로, 외측면이 몸체부(10)의 내측면 형상에 대응하는 판 상의 부재로 형성될 수 있다. 지지프레임(60)은 쌍을 이루어 관통홀(10a)이 형성된 몸체부(10)의 내측면에 각각 수직하게 결합되며, 한 쌍의 지지프레임(60)은 관통홀(10a)을 사이에 두고 이격되어 상방으로 연장될 수 있다.
몸체부(10)의 일 측에는 방향전환부(30)도 연결된다.
방향전환부(30)는 권취드럼(20)으로부터 상방으로 권출된 케이블(C)이 관통홀(10a)을 통과하도록 하방으로 방향을 전환시키는 것으로, 휠(wheel) 형상의 부재로 형성되어 권취드럼(20)의 상측에 위치할 수 있다. 이 때, 방향전환부(30)는 케이블(C)의 방향을 전환시킴과 동시에 케이블(C)이 비틀리거나 꼬이지 않고 일정한 속도로 포설되도록 유도할 수 있다. 그러나, 권취드럼(20)에서 권출된 케이블(C)이 방향전환부(30)를 통과한 후 관통홀(10a) 및 문풀(100a)을 통과하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 방향전환부(30)가 생략되어 권취드럼(20)에서 권출된 케이블(C)이 곧바로 문풀(100a)을 통과하여 포설될 수도 있다.
방향전환부(30)는 관통홀(10a)의 길이 방향과 수직하게 배치된 연결축(30a)을 중심으로 회전하며 케이블(C)의 방향을 전환시키며, 연결축(30a)은 양단이 각각 지지프레임(60)에 나사 또는 요철 결합되어 고정될 수 있다. 즉, 권취드럼(20)과 방향전환부(30)는 각각의 연결축(20a, 30a)이 서로 평행하게 배치되어 지지프레임(60)에 결합된다. 권취드럼(20)과 방향전환부(30)의 연결축(20a, 30a)이 서로 평행하게 배치됨으로써, 권취드럼(20)과 방향전환부(30)의 회전 방향이 서로 일치하여 권취드럼(20)으로부터 권출된 케이블(C)이 방향전환부(30)로 용이하게 안내될 수 있다. 또한, 권취드럼(20)과 방향전환부(30)가 서로 연계하여 동작 가능하므로, 권취드럼(20)과 방향전환부(30) 중 어느 하나의 동력원이 생략될 수 있다.
전술한 바와 같이, 몸체부(10)는 선체(100)에 회전 가능하게 결합되며, 구동부(40)에 의해 선체(100)로부터 회전할 수 있다. 구동부(40)는 선체(100)의 진행 방향에 관계없이 작업중인 케이블(C)의 포설 방향을 유지할 수 있도록 케이블 포설장치(1), 구체적으로, 몸체부(10)를 회전시키는 것으로, 이 때, 몸체부(10)는 관통홀(10a)의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 구동부(40)가 형성됨으로써, 몸체부(10)는 가변하는 선체(100)의 진행 방향에 대응하여 신속하게 회전할 수 있으며, 이로 인해, 작업중인 케이블(C)의 포설 방향을 용이하게 유지할 수 있다. 구동부(40)는 구동기어(41)와 종동기어(42)를 포함한다.
구동기어(41)는 모터(41a)의 회전력을 전달받아 회전 구동하는 것으로, 외주면을 따라 기어치가 형성된 평기어 형태로 형성될 수 있다. 구동기어(41)는 몸체부(10)의 직경 방향 외측에 적어도 하나가 배치될 수 있으며, 종동기어(42)와 치합된다.
종동기어(42)는 몸체부(10)의 외주면을 따라 기어치가 형성되며, 구동기어(41)와 치합하여 몸체부(10)를 회전시키다. 즉, 구동기어(41)의 기어치와 종동기어(42)의 기어치가 서로 맞물리며 치합하면, 몸체부(10)는 관통홀(10a)의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 필요에 따라 종동기어(42)는 몸체부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
도면 상에는 구동기어(41)와 종동기어(42)가 각각 평기어 형태로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 선체(100)의 구조 등에 따라 구동기어(41)와 종동기어(42)는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 구동기어(41)와 종동기어(42)는 베벨기어 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 구동부(40)가 구동기어(41)와 종동기어(42)를 포함하는 기어 구조로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 몸체부(10)를 선체(100)로부터 회전시킬 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다. 예를 들어, 구동부(40)는 모터 구조로 형성될 수도 있다.
몸체부(10)와 선체(100) 사이에는 보조구동부(50)가 삽입될 수 있다. 보조구동부(50)는 몸체부(10)의 회전 시 몸체부(10)와 선체(100) 사이의 마찰저항을 감소시키는 것으로, 몸체부(10)의 하면과 선체(100) 사이에 위치할 수 있다. 보조구동부(50)는 도시된 바와 같이, 볼 베어링(ball bearing)으로 형성되어 몸체부(10)의 하면을 따라 복수 개가 일렬로 배치될 수 있으며, 각각의 보조구동부(50)는 회전하며 몸체부(10)의 회전을 도울 수 있다.
그러나, 보조구동부(50)가 몸체부(10)의 하면과 선체(100) 사이에 위치하는 것으로 한정될 것은 아니며, 선체(100)의 구조 등에 따라 보조구동부(50)의 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 보조구동부(50)는 몸체부(10)의 측면과 선체(100) 사이에 위치할 수도 있다.
또한, 보조구동부(50)가 볼 베어링으로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 보조구동부(50)는 선체(100)에 형성된 홈 또는 레일을 따라 이동하는 바퀴 형태로 형성될 수도 있다. 이 때, 바퀴는 하중 분산을 위하여 복수 개가 설치될 수 있다.
한편, 권취드럼(20)과 방향전환부(30) 사이에는 직선화장치(70)와 텐셔너(80)가 차례로 배치될 수 있다.
직선화장치(70)는 권취드럼(20)으로부터 권출된 케이블(C)을 직선화(直線化)시키는 것으로, 권취드럼(20)과 방향전환부(30) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 권취드럼(20)으로부터 권출된 케이블(C)은 직선화장치(70)를 통과하며 직선화된다. 권취드럼(20)에 장시간 권취되어 있던 케이블(C)은 권취드럼(20)으로부터 권출되더라도 일 방향으로 말려있게 되며, 이로 인해, 해저면으로의 포설이 용이하지 않다. 직선화장치(70)가 케이블(C)을 직선화시킴으로써, 해저면으로 포설이 원활하게 진행될 수 있다.
직선화장치(70)는 연결축(70a)을 통해 지지프레임(60)에 고정될 수 있으며, 연결축(70a)은 적어도 일단이 지지프레임(60)에 나사 또는 요철 결합되어 고정될 수 있다. 직선화장치(70)의 상측에는 텐셔너(80)가 배치될 수 있다.
텐셔너(80)는 케이블(C)을 가압하여 장력을 유지시키는 것으로, 직선화장치(70)와 방향전환부(30) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 직선화장치(70)를 통과하며 직선화된 케이블(C)은 텐셔너(80)를 통과하며 가압되어 장력이 일정하게 유지된다. 텐셔너(80)에 의해 케이블(C)의 장력이 일정하게 유지됨으로써, 케이블(C)에 과도한 장력이 작용하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 케이블(C)의 안정성이 증대될 수 있다.
텐셔너(80)는 연결축(80a)을 통해 지지프레임(60)에 고정될 수 있고, 연결축(80a)은 적어도 일단이 지지프레임(60)에 나사 또는 요철 결합되어 고정될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 케이블 포설장치(1)의 동작과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 4는 케이블 포설장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 케이블 포설장치(1)는 바람, 파도, 조류 등의 외력에 대응하여 선체(100)의 진행 방향을 바꾸더라도 케이블(C)의 포설 방향은 유지시킬 수 있다. 따라서, 케이블(C)이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 작업 안정성 및 작업 연속성을 향상시켜 작업 효율을 증대시킬 수 있다.
몸체부(10)는 선체(100)에 회전 가능하게 결합되어 구동부(40)에 의해 회전하며, 관통홀(10a)의 상측에는 권취드럼(20)이 위치한다. 권취드럼(20)으로부터 권출된 케이블(C)은 직선화장치(70)와 텐셔너(80), 및 방향전환부(30)을 차례로 통과한 후 관통홀(10a)을 통해 해저면으로 포설된다.
먼저, 도 4의 (a)을 참조하여 설명하면, 선체(100)는 동쪽 방향으로 진행하며 권취드럼(20)으로부터 케이블(C)을 권출할 수 있다. 이 때, 권취드럼(20)은 지지프레임(60)에 고정되는 연결축(20a)이 선체(100)의 진행 방향과 나란하게 배치될 수 있으며, 연결축(20a)을 중심으로 회전하며 케이블(C)을 해저면에 포설할 수 있다.
이어서, 도 4의 (b)를 참조하여 설명하면, 바람, 파도, 조류 등의 외력에 대응하여 선체(100)의 진행 방향이 동쪽 방향에서 남쪽 방향으로 α1의 각도만큼 틀어진 경우 구동부(40)는 몸체부(10)를 α1의 각도만큼 동쪽 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉, 구동부(40)는 선체(100)의 진행 방향이 틀어진 각도만큼 몸체부(10)를 역방향으로 회전시킨다. 구동부(40)가 몸체부(10)를 α1의 각도만큼 동쪽 방향으로 회전시켜 몸체부(10)에 설치된 권취드럼(20)은 연결축(20a)이 도 4의 (a)와 동일한 상태로 배치되어 케이블(C)은 비틀리거나 파손되지 않고 지속적으로 포설될 수 있다.
이어서, 도 4의 (c)를 참조하여 설명하면, 바람, 파도, 조류 등의 외력에 대응하여 선체(100)의 진행 방향이 α1보다 큰 α2의 각도만큼 동쪽 방향에서 남쪽 방향으로 틀어진 경우 구동부(40)는 몸체부(10)를 α2의 각도만큼 동쪽 방향으로 회전시킬 수 있다. 구동부(40)가 몸체부(10)를 α2의 각도만큼 동쪽 방향으로 회전시킴으로써, 권취드럼(20)의 연결축(20a)은 도 4의 (a)와 동일한 상태로 배치될 수 있으며, 이로 인해, 케이블(C)은 비틀리거나 파손되지 않고 원활하게 포설될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 케이블 포설장치 10: 몸체부
10a: 관통홀 20: 권취드럼
20a: 연결축 30: 방향전환부
30a: 연결축 40: 구동부
41: 구동기어 41a: 모터
42: 종동기어 50: 보조구동부
60: 지지프레임 70: 직선화장치
70a: 연결축 80: 텐셔너
80a: 연결축
100: 선체 100a: 문풀
C: 케이블

Claims (7)

  1. 문풀과 연통되는 관통홀이 형성되며, 선체에 회전 가능하게 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 관통홀의 상측에 위치하여 케이블을 상방으로 권출하는 권취드럼;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 권취드럼의 상측에 위치하여 권출된 상기 케이블이 상기 관통홀을 통과하도록 방향을 전환시키는 방향전환부; 및
    상기 몸체부의 외측에 배치되며 모터의 회전력을 전달받아 회전 구동하는 적어도 하나의 구동기어와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 형성되며 상기 구동기어와 치합하여 상기 몸체부를 회전시키는 종동기어를 포함하여 상기 몸체부를 상기 선체로부터 회전시키는 구동부를 포함하되,
    상기 몸체부는 상기 관통홀의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전하는 케이블 포설장치.
  2. 삭제
  3. 문풀과 연통되는 관통홀이 형성되며, 선체에 회전 가능하게 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 관통홀의 상측에 위치하여 케이블을 상방으로 권출하는 권취드럼;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 권취드럼의 상측에 위치하여 권출된 상기 케이블이 상기 관통홀을 통과하도록 방향을 전환시키는 방향전환부;
    상기 몸체부를 상기 선체로부터 회전시키는 구동부, 및
    상기 몸체부와 상기 선체 사이에 삽입되어 상기 몸체부와 상기 선체 사이의 마찰저항을 감소시키는 보조구동부를 포함하되,
    상기 몸체부는 상기 관통홀의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전하는 케이블 포설장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 보조구동부는 볼 베어링으로 형성되는 케이블 포설장치.
  5. 문풀과 연통되는 관통홀이 형성되며, 선체에 회전 가능하게 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 관통홀의 상측에 위치하여 케이블을 상방으로 권출하는 권취드럼;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 권취드럼의 상측에 위치하여 권출된 상기 케이블이 상기 관통홀을 통과하도록 방향을 전환시키는 방향전환부;
    상기 몸체부를 상기 선체로부터 회전시키는 구동부, 및
    상기 몸체부에 수직하게 결합되어 상기 몸체부와 상기 권취드럼, 및 상기 방향전환부를 서로 연결하는 지지프레임을 포함하되,
    상기 몸체부는 상기 관통홀의 길이 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전하는 케이블 포설장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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