KR102548442B1 - 수중 기초구조물의 연직도 조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수중 지반에 삽입 설치되는 기초구조물에 결합되되, 내부의 유체저장공간이 방사상으로 배치되는 격벽에 의해 균등하게 분리 구획되는 부력탱크; 상기 부력탱크에 배치되어 상기 유체저장공간 각각에 연결되는 연결관을 통해 상기 유체저장공간 내에 유체를 투입 또는 상기 유체저장공간 내의 유체를 배출하는 펌프; 및 상기 기초구조물의 경사를 측정하는 경사측정기;를 포함하고, 상기 경사측정기가 측정한 상기 기초구조물의 경사에 대응하여 상기 펌프가 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부에 유체를 투입 또는 상기 유체저장공간 일부의 유체를 배출함에 따라 상기 기초구조물에 편심하중이 가해져 연직도가 조정되는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에 관한 것이다.

Description

수중 기초구조물의 연직도 조정장치{vertical degree adjustment device for underwater foundation structure}

본 발명은 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중의 지반에 기초구조물을 설치할 때 연직도 조정이 간편하고 정확하게 이루어지도록 함으로써 수중 기초구조물 연직도 조정 작업의 효율을 높일 수 있도록 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에 관한 것이다.

해양 구조물 시공시 대한민국 등록특허공보 제10-1900648호 등에 개시된 바와 같이 수중의 지반에 석션파일 등의 기초구조물이 설치된다.

따라서 기초구조물 상에 해양 구조물을 설치함으로써 해양 구조물이 기초구조물에 의해 지지되므로 해양 구조물의 설치 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

한편, 수중 기초구조물의 설치는 항타, 굴착 또는 압입에 의해 이루어질 수 있다.

이때, 항타는 드롭해머 또는 바이브로해머 등을 통해 기초구조물을 타격하여 수중 지반에 삽입하는 것이고, 굴착은 드릴 등을 통해 수중 지반을 천공하여 이에 기초구조물을 삽입하는 것이며, 압입은 기초구조물에 수압을 가하여 수중 지반에 삽입하는 것이다.

다만, 기초구조물은 그 길이가 상당함에 따라 특히 항타 또는 압입에 의해 수중 지반에 삽입될 때 정확히 수직을 유지하기가 쉽지 않으므로 어느 일측으로 기울 수 있다.

기초구조물이 어느 일측으로 기울게 되면 이에 설치되는 해양 구조물의 지지가 불안정해질 수 있다.

이러한 이유로 기초구조물 설치시 연직도(鉛直度) 조정을 실시하고 있다.

이때, 기초구조물의 연직도 조정은 잭업바지와 가이드프레임 이용하여 기초구조물을 지지하는 방식 및 기초구조물에 와이어를 연결하여 당기는 방식 등을 통해 이루어질 수 있다.

그러나 잭업바지 및 가이드프레임 이용하여 기초구조물을 지지하는 방식은 수심이 깊은 곳 등에서 적용이 곤란하였고, 기초구조물에 와이어를 연결하여 당기는 방식은 반력의 크기에 따라 연직도 조정폭이 제한되었으며, 이외 방식 등은 해상 작업이 과다해질 뿐만 아니라 추가 장비가 소요되었으므로 수중 기초구조물 연직도 조정 작업의 효율이 저하되는 문제가 있었다.

상기의 이유로 해당 분야에서는 수중의 지반에 기초구조물을 설치할 때 연직도 조정이 간편하고 정확하게 이루어지도록 함으로써 수중 기초구조물 연직도 조정 작업의 효율을 높일 수 있도록 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1900648호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 수중의 지반에 기초구조물을 설치할 때 연직도 조정이 간편하고 정확하게 이루어지도록 함으로써 수중 기초구조물 연직도 조정 작업의 효율을 높일 수 있도록 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

수중 지반에 삽입 설치되는 기초구조물에 결합되되, 내부의 유체저장공간이 방사상으로 배치되는 격벽에 의해 복수 개의 칸으로 균등하게 분리 구획되는 부력탱크; 상기 부력탱크에 배치되어 상기 유체저장공간 각 칸에 연결되는 연결관을 통해 상기 유체저장공간 각 칸 내에 유체를 투입 또는 상기 유체저장공간 각 칸 내의 유체를 배출하는 펌프; 및 상기 기초구조물의 경사를 측정하는 경사측정기;를 포함하고, 상기 경사측정기가 측정한 상기 기초구조물의 경사에 대응하여 상기 펌프가 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부 칸에 유체를 투입 또는 상기 유체저장공간 일부 칸의 유체를 배출함에 따라 상기 기초구조물에 편심하중이 가해져 연직도가 조정되는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치를 제안한다.

상기 부력탱크는 원통 또는 도넛 형태로 형성될 수 있다.

상기 부력탱크는 상기 기초구조물 상면에 배치 또는 상기 기초구조물 상단부 외주면 둘레에 배치될 수 있다.

상기 펌프는 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부 칸의 유체를 다른 일부 칸에 투입할 수 있다.

상기 펌프는 외부로부터 공급되는 유체를 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부 칸에 투입할 수 있다.

상기 연결관은 분리 구획된 상기 유체저장공간 각 칸에서의 유체 투입 또는 배출을 단속하는 밸브를 포함한다.

본 발명은 상기 경사측정기가 측정한 상기 기초구조물의 경사에 대응하여 상기 펌프를 통한 유체 투입 또는 배출을 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다.

본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치는, 격벽에 의해 유체저장공간이 균등하게 분리 구획되는 부력탱크를 포함하는바, 분리 구획된 유체저장공간 일부에 유체를 투입 또는 유체저장공간 일부의 유체를 배출함으로써 수상에서 유체가 하중으로 작용 또는 수중에서 공기로 채워진 부분이 부력으로 작용하게 되어 기초구조물에 편심하중을 가할 수 있으므로 기초구조물의 연직도 조정이 간편하고 정확하게 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치는, 연결관이 분리 구획된 유체저장공간 각각으로 연결되는 펌프를 포함하는바, 펌프에 의해 유체의 투입 또는 배출이 간단히 이루어질 수 있으므로 기초구조물의 연직도 조정이 더욱 간편하게 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치는, 기초구조물의 경사도를 측정하는 경사측정기를 포함하는바, 경사측정기가 측정한 기초구조물의 경사에 대응하여 유체저장공간 일부에 유체를 투입 또는 유체저장공간 일부의 유체를 배출이 이루어질 수 있으므로 기초구조물의 연직도 조정이 더욱 정확하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 부력탱크 일 형태의 내부 구조를 보인 부분 절단 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 부력탱크 일 형태의 설치 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 유체저장공간 일부에 유체 투입을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 유체저장공간 일부로부터의 유체 배출을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 부력탱크 부력 탱크 다른 형태의 내부 구조를 보인 부분 절단 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치에서 부력탱크 다른 형태의 설치 상태를 보인 예시도이다.

이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치(A)는, 부력탱크(10); 펌프(20); 및 경사측정기(30);를 포함한다.

본 발명의 부력탱크(10)는 수중 지반에 삽입 설치되는 기초구조물(100)에 결합되되, 내부의 유체저장공간(11)이 방사상으로 배치되는 격벽(12)에 의해 복수 개의 칸(도면부호 미표시)으로 균등하게 분리 구획된다.

따라서 부력탱크(10)의 유체저장공간(11) 일부의 칸에 유체를 투입 또는 유체저장공간(11) 일부의 칸로부터 유체를 배출함으로써 기초구조물(100)에 편심하중이 가해진다.

이때, 부력탱크(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통 형태로 형성됨으로써 방사상으로 형성되는 격벽(12)에 의해 유체저장공간(11)이 복수 개의 칸으로 균등하게 분리 구획될 수 있을 뿐만 아니라 도 3에 도시된 바와 같이 기초구조물(100) 상면에 안착이 용이할 수 있다.

부력탱크(10)가 원통 형태로 형성되면 부력탱크(10) 상부에서 수압을 가압할 수 있으므로 압입 방식을 통해 기초구조물(100)을 수중 지반에 설치할 수 있다.

또한, 부력탱크(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 도넛 형태로 형성됨으로써 방사상으로 형성되는 격벽(12)에 의해 유체저장공간(11)이 복수 개의 칸으로 균등하게 분리 구획될 수 있을 뿐만 아니라 도 7에 도시된 바와 같이 기초구조물(100) 상단부 둘레를 감쌀 수 있다.

부력탱크(10)가 도넛 형태로 형성되면 기초구조물(100) 상단의 노출이 이루어지므로 항타 및 압입 방식을 통해 기초구조물(100)을 수중 지반에 설치할 수 있다.

본 발명의 펌프(20)는 부력탱크(10) 내측 또는 외측에 배치되어 유체저장공간(11) 각각에 연결되는 연결관(21)을 통해 유체저장공간(11) 각 칸 내에 유체를 투입 또는 유체저장공간(11) 각 칸 내의 유체를 배출한다.

따라서 펌프(20) 작동에 의해 유체의 투입 또는 배출이 용이해진다.

이때, 펌프(20)는 분리 구획된 유체저장공간(11) 일부 칸의 유체를 다른 일부 칸에 투입함으로써 유체의 투입 및 배출이 동시에 이루어질 수 있다.

또한, 펌프(20)는 외부로부터 공급되는 유체를 분리 구획된 유체저장공간(11) 일부 칸에 투입함으로써 유체의 투입 및 배출이 별개로 이루어질 수 있다.

한편, 펌프(20)에서 연결관(21)은 분리 구획된 유체저장공간(11) 각 칸에서의 유체 투입 또는 배출을 단속하는 밸브(22)를 포함함으로써 밸브(22) 개방시에만 유체 투입 또는 배출이 이루어질 수 있다.

그리고 펌프(20)는, 단일로 마련되어 유체 투입 및 배출할 수 있을 뿐만 아니라 복수로 마련되어 어느 하나가 유체를 투입하고, 다른 하나가 유체를 배출할 수 있다.

본 발명의 경사측정기(30)는 기초구조물(100)의 경사를 측정한다.

따라서 경사측정기(30)가 측정한 기초구조물(100)의 경사에 대응하여 유체의 투입 및 배출이 이루어진다.

한편, 경사측정기(30)는 기초구조물(100)의 경사 방향 및 경사 각도를 정확히 측정할 수 있는 것이라면 통상의 어떠한 구조 및 방식의 것이어도 무방한바, 경사측정기(30)에 관한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치(A)는 컨트롤러(40)를 더 포함한다.

이때, 컨트롤러(40)는 경사측정기(30)가 측정한 기초구조물(100)의 경사에 대응하여 펌프(20)를 통한 유체 투입 또는 배출을 제어한다.

즉, 컨트롤러(40)는 기초구조물(100)의 경사 방향 및 경사 각도에 따라 기 설정된 방향의 유체저장공간(11) 일부의 칸에 연결된 연결관(21)의 밸브(22)를 개방하여 기 설정된 양의 유체를 투입 또는 기 실정된 양의 유체를 배출한다.

한편, 컨트롤러(40)는 경사측정기(30)가 측정한 기초구조물(100)의 경사에 대응하여 펌프(20) 작동을 제어할 수 있는 것이라면 통상의 어떠한 구조 및 방식의 것이어도 무방한바, 컨트롤러(40)에 관한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 수중 기초구조물의 연직도 조정장치(A)를 통한 수중 기초구조물(100)의 연직도 조정에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 부력탱크(10)는, 수중 지반에 설치되는 기초구조물(100)의 상단부에 결합된다.

그리고 부력탱크(10)는 내부의 유체저장공간(11)이 방사상으로 배치되는 격벽(12)에 의해 복수 개의 칸으로 균등하게 분리 구획된다.

따라서 기초구조물(100)의 연직도 조정이 요구될 때, 다시 말해 기초구조물(100)이 어느 일측으로 기울었을 때 유체저장공간(11) 일부의 칸에 유체를 투입 또는 유체저장공간(11) 일부 칸의 유체를 배출함에 따라 수상에서 유체가 하중으로 작용 또는 수중에서 공기로 채워진 부분이 부력으로 작용하게 됨으로써 기초구조물(100)에 편심하중을 가할 수 있으므로 이를 통해 기초구조물(100)의 연직도 조정이 이루어질 수 있다.

예컨대, 설치가 진행되는 기초구조물(100)이 우측으로 기울었을 때 도 4에 도시된 바와 같이 부력탱크(10) 좌측에 위치하는 유체저장공간(11)의 일부 칸에 유체를 투입 또는 도 5에 도시된 바와 같이 부력탱크(10) 우측에 위치하는 유체저장공간(11) 일부 칸으로부터 유체를 배출함으로써 수상에서 유체가 하중으로 작용 또는 수중에서 공기로 채워진 부분이 부력으로 작용하게 됨으로써 기초구조물(100)의 좌측으로 편심하중이 가해지게 되어 설치 진행 과정에서 기초구조물(100)이 점차로 좌측으로 기울게 되므로 이에 의해 기초구조물(100)의 연직도 조정이 이루어져 기초구조물(100)이 수직으로 바르게 설치될 수 있다.

이때, 본 발명은 부력탱크(10) 내측 또는 외측에 배치되어 유체저장공간(11) 각각에 연결되는 연결관(21)을 통해 유체저장공간(11) 각 칸 내에 유체를 투입 또는 유체저장공간(11) 각 칸 내의 유체를 배출하는 펌프(20)를 포함하는바, 펌프(20) 작동에 의해 유체의 투입 또는 배출이 이루어진다.

여기서, 펌프(20)는 분리 구획된 유체저장공간(11) 일부 칸의 유체를 다른 일부 칸에 투입할 수 있는바, 유체의 투입 및 배출이 동시에 이루어질 수 있다.

또한, 펌프(20)는, 외부로부터 공급되는 유체를 분리 구획된 유체저장공간(11) 일부 칸에 투입할 수 있는바, 유체의 투입 및 배출이 별개로 이루어질 수 있다.

다만, 펌프(20)를 통한 유체 투입 또는 배출이 과도하거나 미미하면 기초구조물(100)의 연직도 조정이 부정확할 수 있다.

그러나 본 발명은 경사측정기(30)를 포함하는바, 경사측정기(30)에 의해 기초구조물(100)의 경사도가 측정되므로 경사측정기(30)를 통해 측정되는 기초구조물(100)의 경사를 확인하며 유체를 투입 또는 배출함에 따라 기초구조물(100)의 연직도 조정이 정확하게 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명은 컨트롤러(40)를 더 포함하는바, 컨트롤러(40)가 경사측정기(30)에서 측정한 기초구조물(100)의 경사에 대응하여 펌프(20)를 통한 유체 투입 또는 배출을 제어함으로써 유체의 투입량 또는 배출량 조절이 이루어질 수 있으므로 기초구조물(100)의 연직도 조정이 더욱 정확하게 이루어질 수 있다.

즉, 컨트롤러(40)는 기초구조물(100)의 경사 방향 및 경사 각도에 따라 기 설정된 방향의 유체저장공간(11) 일부 칸에 연결된 연결관(21)의 밸브(22)를 개방하여 기 설정된 양의 유체를 투입 또는 기 실정된 양의 유체를 배출하는바, 컨트롤러(40)에 의해 기초구조물(100)의 연직도 조정이 정확하게 이루어질 수 있다.

여기서, 유체 투입이 이루어지는 유체저장공간(11) 일부 칸은 기초구조물(100)의 경사 방향 반대 측에 위치하는 유체저장공간(11) 적어도 하나의 칸이고, 유체 배출이 이루어지는 유체저장공간(11) 일부 칸은 기초구조물(100)의 경사 방향에 위치하는 유체저장공간(11) 적어도 하나의 칸이며, 기초구조물(100)의 경사 각도가 커짐에 따라 유체 투입량 또는 유체 배출량은 증가한다.

한편, 본 발명에서 부력탱크(10)는 원통 형태로 형성되어 기초구조물(100) 상면에 안착될 수 있을 뿐만 아니라 도넛 형태로 형성되어 기초구조물(100)의 상단부 외주면 둘레에 결합될 수 있다.

이때, 부력탱크(10)가 도넛 형태로 형성되면 기초구조물(100) 상단의 노출이 이루어지므로 항타 및 압입 방식에 의해 수중 지반에 기초구조물(100)의 설치가 진행될 수 있다.

또한, 위의 설명을 통해서는 유체 투입 또는 배출에 의한 하중 증가에 의해 편심하중이 가해지는 것으로만 보일 수 있으나, 부력탱크(10)가 수중에 위치한 상태에서 유체저장공간(11) 일부 칸으로부터 유체를 배출하면 하중 차이 뿐만 아니라 부력 작용에 의해서도 기초구조물(100)에 편심하중이 가해지게 되므로 이에 의해 기초구조물(100)의 연직도 보정이 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 가능하며, 그와 같은 변경은 이하 청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.

10 : 부력탱크 11 : 유체저장공간
12 : 격벽 20 : 펌프
21 : 연결관 22 : 밸브
30 : 경사측정기 40 : 컨트롤러
100 : 기초구조물 A : 연직도 조정장치

Claims (7)

1. 수중 지반에 삽입 설치되는 기초구조물에 결합되되, 내부의 유체저장공간이 방사상으로 배치되는 격벽에 의해 복수 개의 칸으로 균등하게 분리 구획되는 부력탱크;
   상기 부력탱크에 배치되어 상기 유체저장공간의 각 칸에 연결되는 연결관을 통해 상기 유체저장공간 각 칸 내에 유체를 투입 또는 상기 유체저장공간 각 칸 내의 유체를 배출하는 펌프; 및
   상기 기초구조물의 경사를 측정하는 경사측정기;를 포함하고,
   상기 경사측정기가 측정한 상기 기초구조물의 경사에 대응하여 상기 펌프를 통한 유체 투입 또는 배출을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하며,
   상기 부력탱크는, 도넛 형태로 형성되어 상기 기초구조물 상단부 외주면 둘레에 배치되되, 그 중심이 상기 기초구조물의 중심과 일치하게 배치되고,
   상기 컨트롤러는, 상기 기초구조물과 중심이 일치하는 상기 부력탱크의 상기 유체저장공간 복수 개 칸 중에서 상기 기초구조물의 경사 방향 반대 측에 위치하는 일부의 칸에 유체를 투입 또는 상기 기초구조물의 경사 방향에 위치하는 일부의 칸으로부터 유체를 배출하되, 상기 기초구조물의 경사가 커짐에 따라 유체 투입량 또는 유체 배출량을 증가시켜 상기 기초구조물의 연직도를 조정하는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 펌프는 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부 칸의 유체를 다른 일부 칸에 투입하는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 펌프는 외부로부터 공급되는 유체를 분리 구획된 상기 유체저장공간 일부 칸에 투입하는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 연결관은 분리 구획된 상기 유체저장공간 각 칸에서의 유체 투입 또는 배출을 단속하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 기초구조물의 연직도 조정장치.
7. 삭제

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