KR20030030423A - Underwater bed material removing system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강, 호수 또는 바다의 바닥에 쌓여있는 퇴적물, 쓰레기 및 오염물등을 효과적으로 제거하는 수중 저면 오물 제거시스템에 관한 것으로, 특히 무한궤도로 이동하는 수중로봇이 밀폐된 공간내에서 이차오염을 발생시키지 아니하면서 물속의 바닥에 있는 오염물질이나 퇴적물 또는 쓰레기 등을 고압수류로 확산시켜 이를 수면상의 선박이나 바아지 등 수상의 부유체로 흡입.이송시키기에 적당하도록 구성된 수중 저면 오물 제거시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater bottom soil removal system that effectively removes sediment, rubbish and contaminants accumulated on the bottom of a river, lake, or sea. Particularly, the present invention generates secondary pollution in an enclosed space. The present invention relates to an underwater bottom soil removal system configured to be suitable for dispersing contaminants, sediments or trash at the bottom of water into high-pressure water streams and inhaling and transporting them to floating bodies such as ships and boats on the surface.
종래에는 바다, 하천 및 호수로 유입되어 바닥에 산적되는 오염물질이나 뻘과 같은 퇴적물은 수중의 생태계를 파괴하므로 이를 제거하기 위하여, 일반적으로 흡입파이프를 퇴적물 위에 위치하게 하여 펌프의 흡입력에 의해 퇴적물을 가까운 지상이나 수면상의 선박위로 이송시키는 장치가 있었으나, 이 장치는 퇴적물 수거효과 및 효율이 낮아 사용에 어려움이 있었다. 이를 해소하기 위한 다른 방법으로서 준설선을 사용하는 방법도 있으나, 현재까지는 대량의 준설작업을 목적으로 개발된 준설기를 사용하였기 때문에 굴삭된 바닥에 커다란 구덩이를 만들거나, 불필요하게 과도한 여굴 작업을 발생시키기도 하고, 굴삭작업에 따른 이차 부유물이 발생되어 오염물질이 조류, 해류 등에 의하여 확산되어 작업주위 환경을 더욱 오염시켜서 문제가 되기도 하며, 굴삭되고 있는 작업상태를 수상에서 제대로 파악할 수가없다.In the past, sediments such as pollutants or sediments that enter the sea, rivers, and lakes, destroy the ecosystem in the water, and in order to remove them, a suction pipe is generally placed on the sediment to remove the sediment by the suction force of the pump. Although there was a device for transporting on a vessel close to the ground or on the surface of the water, it was difficult to use due to the low sediment collection effect and efficiency. Another way to solve this is to use dredgers, but until now, dredgers developed for the purpose of mass dredging have been used to make large pits in the excavated floor, or to generate unnecessary excessive drilling work. In addition, secondary floats are generated by excavation work, and contaminants are diffused by algae, currents, etc., further contaminating the surrounding environment, which is a problem.
더구나, 이러한 방식들은 양식장과 같이 수중에 케이블 등의 수중 장애물이 상존하고 있는 경우에는 양식시설의 전체를 이동시켜 놓거나 수중장애물을 완전히 제거하지 않는 한 작업이 불가능하게 된다.Moreover, these methods will not work unless there is an underwater obstacle, such as a cable, in the farm, unless the entire facility is moved or the obstacles are completely removed.
또 한편으로는 선박이 해저면에 놓여진 내려진 디스크를 견인하여 동 디스크에 의하여 해저면을 경윤하는 수동식 방식이 있으나, 대량의 부유물이 발생하고 확산되어 이차환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.On the other hand, there is a manual method in which a ship pulls a lowered disk placed on the bottom of the sea to stiffen the bottom by the disk, but a large amount of suspended matter is generated and diffused to cause secondary environmental pollution.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 수중 저면 오물 제거시스템은, 수중장치, 수상유니트(장치) 및 이들을 연결하는 케이블/파이프로 구성되며, 상기 수중장치는 이동을 위한 주행장치, 굴삭작업을 위한 굴삭장치, 주행장치 및 본체로 구성되어 있다. 그리고 본체에는 각종 장치를 부착시키고 연결되는 구조물과, 굴삭장치, 수중 인공조명장치, 수중영상정보 취득장치(VTR 카메라)등에 소요되는 수상 동력을 수중의 각종장치에 공급하는 동력공급장치가 있다. 수상 유니트에는CCD모니터에 의하여 수중작업을 실시간으로 확인하면서 수중장치를 조종하는 원격조정장치가 있으며, 필요시에는 부대실설로 발전용 동력설비를 갖춘다.In order to achieve the above object, the underwater bottom soil removal system according to an embodiment of the present invention is composed of an underwater device, a water unit (apparatus) and a cable / pipe connecting them, the underwater device is traveling for movement It consists of a device, an excavation device for excavation work, a traveling device and a main body. The main body includes a structure to which various devices are attached and connected, and a power supply device for supplying water power required for an excavator, an underwater artificial lighting device, an underwater image information acquisition device (VTR camera), and the like to various underwater devices. The water-based unit has a remote control device that controls the underwater device while checking the underwater work in real time by the CCD monitor.
상기 주행장치는 연약한 지반을 주행할 수 있는 특성을 갖도록 하기 위하여 무한궤도 방식을 사용하였다. 또한, 이 방식은 주행에 필요한 동력을 적게 소모하며, 자기위치확보를 위하여 별도의 에너지가 소모되지 않는 특성을 갖는다.The traveling device uses an endless track system in order to have a characteristic that can run on soft ground. In addition, this method consumes less power for driving and has a characteristic of not consuming extra energy to secure a magnetic position.
이 바닥면의 형상과 일치되도록 오염물질이나 퇴적물 등의 균일한 굴삭작업을 실시 할 수 있으며, 굴삭장치에 카버를 장착하여 폐쇠공간에서 작업이 이루어지므로 굴삭작업시 바닥에서 보유한 오염물질의 확산을 방지할 수 있다. 또한, 굴삭작업이 실시된 바닥면이 평단하므로 기존의 굴삭작업처럼 별도의 평탄작업이 필요가 없고, 작업내용을 실시간으로 모니터링하므로 굴삭작업의 효율을 제고한다.Uniform excavation work such as contaminants or sediments can be carried out to match the shape of the bottom surface, and the work is done in the closed space by attaching a carver to the excavation device, thus preventing the spread of contaminants held on the floor during excavation work. can do. In addition, since the bottom surface of the excavation work is flat, there is no need for a separate flat work like the existing excavation work, and the work content is monitored in real time, thereby improving the efficiency of the excavation work.
상기 목적 달성을 위한 수단을 좀더 구체적으로 설명하면, 수중지면상에서 작업을 하는 수중부와 수면상에서 상기 수중부를 제어하는 수상부와 이들을 연결하는 케이블,호스 및 와이어로 구성된 연결부가 각각 구비된 수중 오물 제거장치에 있어서, 상기 수중부는 주행장치와 그 전방의 작업장치로 구분되며, 상기 주행장치는 후방의 체인과 연결되어 하부 양측의 무한궤도를 회전시키는 수중모터와, 구조를 지지하는 프레임의 상부에 부착되어 상기 와이어와 연결되는 고리와, 상기 프레임의 양측에 설치된 발라스트탱크와, 상기 주행장치의 중앙에 설치되어 이송 파이프를 통하여 상기 작업장치의 카바 내부로 관통된 노즐로 물제트를 분사시키는 분사펌프가 각각 구비되며,In more detail, the means for achieving the above object, the underwater part is provided with an underwater part for working on the underwater surface and the water part for controlling the underwater part on the water surface and the connection portion consisting of cables, hoses and wires connecting them In the removal device, the submersible is divided into a traveling device and a work device in front of it, the traveling device is connected to the chain of the rear, the underwater motor for rotating the track of the lower both sides, and the upper portion of the frame supporting the structure A jet attached to a ring connected to the wire, a ballast tank installed at both sides of the frame, and a nozzle which is installed at the center of the traveling device and penetrated into the cover of the work device through a transfer pipe. Each pump is equipped
상기 작업장치는 강성 힌지가 구비된 지지축에 의해 구동력이 전달되어 이동하는 다수의 바퀴들과, 상기 물제트에 의해 확산된 오물이 흡입 펌프에 의해 흡입되는 플랙시블 파이프와 상기 오물이 확산되는 것을 방지하는 반원통형 카바가 각각 구비되고,The work device includes a plurality of wheels in which a driving force is transmitted and moved by a support shaft provided with a rigid hinge, and a flexible pipe in which dirt diffused by the water jet is sucked by a suction pump and the dirt are diffused. Semi-cylindrical cover to prevent each is provided,
상기 수상부는 호스와 연결되어 흡입된 오물을 저장.분리하는 중앙 상부의 저장탱크와, 선미 하부에서 추진력과 각 장치에 동력을 공급하는 동력원과, 선미상부에서 상기 수중부를 입수.인양시키는 크레인,윈치 및 와이어와, 선수 상부에서 수중작업을 감지하는 모니터와, 이를 제어하는 원격조종기가 각각 구비되며 결합.구성되는 것을 특징으로 하는 수중 저면 오물 제거시스템을 제공하는 데 있다.The water receiving part is connected to the hose storage tank of the upper part to store and separate the sucked dirt, a power source for supplying the driving force and power to each device under the stern, the stern upper to obtain the submersible crane, The winch and the wire, the monitor to detect the underwater work from the upper part of the bow, and a remote control for controlling the same is provided and coupled to each of the underwater floor dirt removal system is provided.
도 1은 본 발명에 의한 전체 작업 구성도이며,1 is an overall operation configuration diagram according to the present invention,
도 2는 본 발명의 수중부 상세 측면도이고,2 is a detailed side view of the underwater portion of the present invention,
도 3은 본 발명의 수중부 상세 평면도이며,3 is a detailed top view of the underwater portion of the present invention,
도 4는 본 발명의 수중부에 대한 전방 사시도이다4 is a front perspective view of the underwater part of the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 주행장치 2 : 작업장치 3 : (복합)케이블1: Travel device 2: Work device 3: (composite) cable
4 :(플랙시블)파이프 5 : 프레임 6 : 무한궤도4: (Flexible) Pipe 5: Frame 6: Track
7 : 수중모터 8 : 체인 9 : 발라스트탱크7: submersible motor 8: chain 9: ballast tank
10 : 분사펌프 11 : (이송)파이프12 : (분사)노즐10: injection pump 11: (feed) pipe 12: (injection) nozzle
13 : 물제트 14 : 카바 15 : 바퀴13: water jet 14: cover 15: wheels
16 : 힌지 16' : 지지축 17 : (수중)조명기16: hinge 16 ': support shaft 17: (underwater) illuminator
18 : (수중)카메라 19 : 모니터 20 : 측심기18: (underwater) camera 19: monitor 20: sounding machine
21 : 방위센서 22 : 고리 23 : 동력원21: direction sensor 22: ring 23: power source
24 : 위치표시기 25 : 크레인 26 : (흡입)펌프24: position indicator 25: crane 26: (suction) pump
27 : 저장탱크 28 : 원격조종기 29 : 호스27: storage tank 28: remote control 29: hose
34 : 윈치 35 : 와이어 100 : 수중부34: winch 35: wire 100: underwater
200 : 수상부 300 : 연결부200: receiving part 300: connecting part
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 수중 저면 오물 제거시스템의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention configured as described above, the technical spirit of the underwater bottom dirt removal system will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 의한 전체 작업 구성도이며, 도 2는 본 발명의 수중부 상세 측면도이고, 도 3은 본 발명의 수중부 상세 평면도이며, 도 4는 본 발명의 수중부에 대한 전방 사시도이다.1 is an overall operation configuration diagram according to the present invention, Figure 2 is a detailed side view of the underwater portion of the present invention, Figure 3 is a detailed top view of the underwater portion of the present invention, Figure 4 is a front perspective view of the underwater portion of the present invention. .
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 수중 저면 오물 제거시스템의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the operation of the underwater bottom soil removal system according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.
먼저 도 1에 나타난 수중 저면의 오물제거를 위한 본 시스템은 수중부(100)와 수상부(200) 및 이들을 연결하는 와이어(35), 호스(29), 전력전송/정보전달용 복합케이블(3) 및 플랙시블 파이프(4)로 구성된 연결부(300)로 구분되며, 상기 수중부(100)에는 주행장치(1)와 작업장치(2)로 크게 나뉘어 진다.First, the present system for removing dirt from the bottom of the water shown in FIG. 1 is the underwater part 100 and the water receiving part 200 and a wire 35 connecting them, a hose 29, and a composite cable for power transmission / information transmission (3). And a connection part 300 composed of a flexible pipe 4, and are divided into a traveling device 1 and a work device 2 in the underwater part 100.
그리고, 도 2 내지 도 4에 의하여 설명하면, 상기 수중부(100)는 주행장치(1)의 프레임(5) 상부 4곳에 견고하게 부착된 고리(22)가 구비되어 있어 일반적인 4점 방식으로 와이어(35)의 일측에 연결(도면에 미도시)되어 수상부(200)에 설치된 크레인(25) 및 윈치(34)에 의해 입수 및 인양 된다. 또한, 수상부(200)로부터 주행장치(1)의 중앙 상부에 설치된 복합케이블(3)을 통하여 공급되는 동력에 의해 후방 양측에 설치된 수중모터(7)가 작동되며 여기에 연결된 후방의 체인(8)이 회전하면서 하부에서 차륜역활을 하는 무한궤도(6)를 회전시키며 상기 주행장치(1)와 작업장치(2)를 전진 또는 후진되게 이동 시킨다. 상기 무한궤도(6)는 수중저면이 육상과 달리 지반강도가 다양하므로 접촉면을 넓혀서 수저면에서의 침하가 비교적 적으면서도 원활한 주행능력을 갖게 하기 위함이다.2 to 4, the underwater part 100 is provided with a hook 22 firmly attached to four upper portions of the frame 5 of the traveling device 1. Connected to one side of (35) (not shown in the figure) is obtained and lifted by the crane 25 and the winch 34 installed in the water receiving unit 200. In addition, the submersible motor 7 installed on both sides of the rear side is operated by the power supplied through the composite cable 3 installed on the center of the traveling device 1 from the water receiving unit 200 and the rear chain 8 connected thereto. Rotating the endless track (6), which serves as a wheel from the bottom while rotating) and moves the traveling device (1) and the work device (2) to move forward or backward. The endless track 6 is intended to have smooth running capability while widening the contact surface because the subsurface has a variety of ground strengths unlike land.
그리고, 상기 주행장치(1)에는 역학적인 구조를 지지하기 위한 구조용 프레임(5)이 설치되어 있어 여기에 여러 가지 기기가 부착된다. 그중 주요 구성으로서 자체 중량을 조절하는 밸러스트탱크(9)가 상부 양측에 한쌍이 설치되어 있는데 이는 수상부(200)에서 주행장치(1)를 입수시키기 전에 수저면의 퇴적물의 종류에 따라서 자체 중량을 조절하지 못하면 수중에서의 환경변화에 적응하기 어렵기 때문에 자체 중량 조절에 의하여 수중지반이 견고한 경우나 연약한 경우나 모두 주행 및 작업활동이 가능하게 하기 위함이다. 상기 자체 중량을 조절하는 장치는 일반적으로 사용되고 있는 급배기용 밸브와 급배수용 밸브 등을 이용하여 공기나 물을 주입하여 자체 중량을 조절한다.In addition, the traveling device 1 is provided with a structural frame 5 for supporting a dynamic structure, and various devices are attached thereto. Among them, as a main configuration, a pair of ballast tanks 9 which adjust their own weight is installed on both sides of the upper part. If it is not adjusted, it is difficult to adapt to changes in the environment in the water, so that it is possible to drive and work activities in both the case of the solid ground and the soft ground by self-weight control. The apparatus for adjusting its own weight adjusts its own weight by injecting air or water using a valve for supplying and exhausting and a valve for supplying and draining water, which are generally used.
또 다른 주요 구성으로서 주행장치(1)의 중앙에는 복합케이블(3)을 통하여 공급되는 동력에 의해 작동되는 분사펌프(10)가 설치되어 수류를 가압하며 전방의 작업장치(2)와 연결된 이송 파이프(11)를 지나 반원통형의 카바(14) 내부로 관통된 다수의 노즐(12)로 가압수류가 분사되게 한다. 이때에 발생된 고압고속의 물제트(13)로 수저면의 오염물질이나 퇴적물 등을 하면만 개방된 반원통형 카바(14)내에서 확산 및 부유되게 하고, 부유된 오염물 등은 상기 카바(14)의 내부에서 발생되므로 흡입이 용이 하도록 형성된 다수의 커다란 구멍이 흡입펌프(26)와 결합된 프랙시블 파이프(4)와 연결되어 흡입되므로 오염물질의 확산이 방지된다.In another main configuration, the injection pump 10 operated by the power supplied through the composite cable 3 is installed at the center of the traveling device 1 to pressurize the water flow and to be connected to the work device 2 in front of the transfer pipe. Pressurized water flow is injected into the plurality of nozzles 12 penetrated through the semi-cylindrical cover 14 through 11. At this time, the high-pressure high-speed water jet (13) is diffused and suspended in the semi-cylindrical cover (14) opened only when the contaminants or sediments on the bottom of the water, and the suspended contaminants, etc. are suspended in the cover (14). Since a large number of large holes formed in the inside of the suction pipe 26 are connected to the flexible pipe 4 coupled with the suction pump 26 to be sucked, the diffusion of contaminants is prevented.
그리고 상기 흡입펌프(26)는 이동식으로 수심이 얕으면 수상부(200)에 설치되며, 수심이 깊으면 펌프의 효율을 높이기 위하여 수중에 위치하여 오물을 흡입하여 호스(29)로 토출시키며 수중에서의 중성부력을 유지하기 위하여 다수의 부력재를 부착시킨다.In addition, the suction pump 26 is movable and installed in the water receiving part 200 when the water depth is shallow, and when the water depth is deep, it is located in the water in order to increase the efficiency of the pump and sucks the dirt and discharges it to the hose 29 in the water. To maintain the neutral buoyancy of a number of buoyant materials are attached.
또한, 주행장치(1)의 전방에 설치되어 다수의 바퀴(15)들에 의해 이동되는 작업장치(2)는 주행장치(1)의 전면 중앙에 설치된 지지축(16')에 의해 이동되고 중간에 경성 힌지(16)가 구비되어 있어 구동력을 전달하면서 어느정도 유연하게 바닥의 궤적을 따라 각각 주행할 수 있게 한다.In addition, the work device 2 installed in front of the traveling device 1 and moved by the plurality of wheels 15 is moved by a support shaft 16 'installed at the front center of the traveling device 1, The rigid hinge 16 is provided to allow a certain degree of flexibility in traveling along the trajectory of the floor while transmitting driving force.
그리고, 전방과 후방의 프래임(5)상에 설치된 다수의 수중조명기(17) 및 수중카메라(18)는 복합케이블(3)을 통하여 소요전력이 공급되며, 상기 수중카메라(18)의 영상정보와 후측 프레임(5) 후방 상부에 설치된 방위센서(21) 및 측심기(20)에 의한 정보는 복합케이블(3)을 통하여 수상부(200)의 부유체(선박이나 바아지)에 있는 모니터(19)로 보내어 조종자가 실시간으로 굴삭작업 상태를 인지하게 한다.In addition, the plurality of underwater lights 17 and the underwater cameras 18 installed on the front and rear frames 5 are supplied with power through the composite cable 3, and the image information of the underwater camera 18 The information by the azimuth sensor 21 and the echo sounder 20 installed in the upper rear part of the rear frame 5 is transmitted to the monitor 19 in the floating body (ship or bar) of the aquatic part 200 through the composite cable 3. Send to the operator so that they are aware of the excavation status in real time.
수상부(200) 상면에 설치된 상기 모니터(19) 및 원격조정기(28)는 수중부(100)로부터 받은 위치정보, 방향정보 및 영상정보 등을 화면으로 받아 주행장치(1)의 전진, 후진, 회전과 수중 인공조명장치의 점등/소등 등의 신호를 보내고 제어하는 역할을한다. 또한, 수상부(200)에는 해상이동을 위한 자체 추진 및 동력이 필요한 장치 또는 각종 기기에 동력을 공급(공급라인 미도시)하는 동력원(23)이 선미 하부에위치하며, 선미 상부에는 GPS와 같은 해상 위치표시기(24)가 설치되며, 주요 구성으로 상기 흡입펌프(26)의 호스(29)로부터 토출.인양된 오니/퇴적물이 포함된 해수를 저장하여 해수를 분리시키는 저장탱크(27)가 선미 상부에 설치된다.The monitor 19 and the remote controller 28 installed on the upper surface of the water receiving unit 200 receive the position information, the direction information, the image information, etc. received from the underwater unit 100 on the screen, the forward, backward, It is responsible for sending and controlling signals such as turning and turning on and off of artificial lighting devices. In addition, the water supply unit 200 has a power source 23 for supplying power to a device or a variety of devices that require self-propulsion and power for sea movement (not shown in the supply line) is located in the lower part of the stern, the upper part of the stern, The marine position indicator 24 is installed, and as a main configuration, a storage tank 27 for storing seawater containing sludge / sediments discharged and lifted from the suction pump 26 and separating the seawater is separated from the stern. It is installed at the top.
그리고, 케이블(3), 플랙시블 파이프(4) 및 와이어(35)에는 수중에서의 중성부력을 유지하기 위하여 다수의 부력재를 부착시킨다.In addition, a plurality of buoyancy materials are attached to the cable 3, the flexible pipe 4, and the wire 35 to maintain neutral buoyancy in water.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 선박이나 바아지와 같은 부유구조물이 근접하기 어려운 수면 아래의 굴삭작업이 가능하며 특히, 기존의 준설작업장비의 사용이 불가능한 바닥의 오염물질이나 퇴적물을 제거할 수 잇다. 또한, 얇은 두께의 오염된 표층을 효율적으로 제거하면서도 부유물로 인한 주위의 오염을 유발시키지 아니하므로 호수나 바다의 바닥에 있는 오염물질 및 저질을 완벽하게 제거하여 호수나 바다의 수질환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can be excavated under the water surface difficult to close the floating structure, such as ships and bars, in particular, it is possible to remove the contaminants or sediment on the floor, which is impossible to use the existing dredging equipment connect. In addition, it effectively removes contaminated thin layers and does not cause contamination of the surroundings due to suspended solids. Therefore, it is possible to improve the water quality of lakes and seas by completely removing contaminants and water quality at the bottom of lakes and seas. It has an effect.
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