KR200428700Y1 - 수중관로 부설 및 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수중관로 부설 및 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관 내부에 삽입된 전선 및 풀링헤드에 설치된 센서를 통해 관로의 파손 유무 및 위치를 체크하면서 관로를 부설할 수 있어 관로를 안정성 있게 부설할 수 있으며, 수중관로 부설를 완료한 후에도 수중관로 내부에 설치된 전선을 이용하여 관로의 파손 유무를 체크할 수 있어 적은 인력과 저렴한 비용으로 관로의 유지 관리할 수 있는 수중관로 부설 및 관리 시스템에 관한 것이다.

윈치, 풀링헤드, 제어부, 수중관, 전선

Description

수중관로 부설 및 관리 시스템{LAYING AND MANAGEMENTING SYSTEM OF SUBMARINE PIPELINE}

도 1은 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템의 개략도,

도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템의 개략적인 블럭도,

도 3은 본 고안에 사용되는 관의 사시도,

도 4는 본 고안에 사용되는 관의 단면도,

도 5는 본 고안에 사용되는 관의 연결부분을 나타낸 결합단면도,

도 6은 본 고안의 관 내부에 삽입 설치되는 전선의 일례를 나타낸 구성도,

도 7은 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템의 바람직한 다른실시예를 나타낸 도면이다.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

100: 윈치 200: 풀링헤드

300: 수중관 310: 본관

320: 코팅층 330: 콘크리트 자켓팅부

340: 전선 350: 마감구

400: 제어부 R: 로드셀

W: 풀링와이어 S: 센서

본 고안은 수중관로 부설 및 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중관로 부설시 관로의 파손 유무를 체크하면서 관로를 부설할 수 있으며, 관로의 부설 후에도 관로의 파손 유무를 용이하게 체크할 수 있는 수중관로 부설 및 관리 시스템에 관한 것이다.

수중관로는 다양한 목적에서 부설된다. 예를 들어 해안, 강 등에 관로 및 송전선을 포설하거나 섬에 식수, 가스 및 유류 등을 공급하기 위해, 또는 해양심층수 취수하거나 원유나 가스를 취수하기 위해 부설된다. 이러한 수중관로는 수중에서 관과 관의 연결작업이 어렵기 때문에 일반적으로 바텀 풀링공법(Bottom Pulling Engineering Method)을 사용하여 부설한다.

상기 바텀 풀링공법은 육상작업장의 맞은편 육상부에 강력한 윈치를 설치하고 육상작업장의 시작되는 풀링와이어(Pulling Wire)를 윈치에 연결한다. 그리고 상기 풀링와이어의 일단을 풀링헤드에 연결하고 상기 풀링헤드 통해 관을 연결한 다음, 육상작업장에서 관과 관을 연결해 나가면서 연결된 관의 길이만큼 상기 풀링와이어를 윈치로 풀링하여 관을 수중에서 이동시킴으로써, 수중관로를 부설하는 공법이다.

그러나, 종래의 바텀 풀링공법으로 수중관로를 부설하는 경우, 설치된 관로의 파손 여부를 알지 못하기 때문에 관로가 파손된 채 부설되거나 되메우기되어 관로의 안정성이 확보되지 않는 문제점이 있었다.

한편, 상술한 문제점을 해결하기 위해 근래에는 윈치와 와이어 사이를 로드셀로 연결하여, 수시로 로드셀에서 체크된 풀링력(Pulling-Force)을 설계상의 풀링력과 육안으로 비교하여 로드셀에서 체크된 풀링력이 현저히 적은 경우 수중관로 부설 중 관로의 파단 여부를 판단하고 있다.

하지만, 상기 로드셀의 값을 계속적으로 관찰하고 있기가 어려울 뿐만 아니라 관로에 미세한 파손이 발생한 경우에는 로드셀에서 와이어의 풀링력이 오차범위 한도내에서 체크되기 때문에 관로의 파손 여부를 알지 못한다는 문제점이 있었다. 또한, 와이어의 풀링 도중에는 로드셀에 의한 풀링력을 체크하여 관로의 파손 여부를 확인할 수 있었으나, 풀링 대기 시간에 생기는 여러 가지의 환경적 요인에 의한 관로의 파손을 확인할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 로드셀의 체크로는 관로 의 파손된 위치를 알 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 수중관로 부설를 완료한 후에도 관로의 파손 여부를 확인할 수 없어, 수시로 잠수부를 투입시켜 관로의 파손 여부를 확인하거나, 인텔리전트 피그와 같은 고가의 장비를 투입하여 관로의 파손 여부를 확인하여야 하기 때문에, 수중관로를 관리하기 위해 많은 인원과 고비용이 발생되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같이 제반되는 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 수중관로 부설시 관로의 파손 유무 및 위치를 체크하면서 관로를 부설 할 수 있는 수중관로 부설 및 관리 시스템을 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 수중관로의 부설 후에도 적은 인력과 저렴한 비용으로 관로의 파손 유무를 체크할 수 있어, 관로의 관리 유지가 용이한 수중관로 부설 및 관리 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 풀링헤드에 어느 하나의 수중관이 먼저 연결되고 이 수중관에 다른 수중관들이 연속적으로 연결되는 방식으로 수중관들이 연결되어 수중관로를 형성하게 되며, 풀링와이어의 일단은 풀링헤드에 연결되고 타단은 윈치에 연결되어 윈치의 작동에 따라 풀링와이어가 윈치에 권치되면서 풀링헤드를 간헐적으로 풀링시켜 서로 연결된 수중관들을 수중으로 안내 및 부 설시키는 수중관로 부설 시스템에 있어서, 상기 각각의 수중관의 내부에는 전기신호를 송수신할 수 있는 전선이 삽입 설치되고, 각각의 수중관들이 서로 연결될 때 상기 전선들도 서로 전기적으로 연결되며, 서로 연결된 전선은 제어부와 전기적으로 연결되어 전선의 단선을 제어부에서 검출할 수 있게 구성되어, 상기 전선의 단선 여부에 따라 관로의 파손 유무를 체크할 수 있게 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 수중관은 소정의 길이와 두께를 갖는 본관과, 상기 본관의 외주면에 설치된 다수의 전선과, 상기 전선을 감싸도록 본관의 외주면에 코팅된 코팅층과, 상기 코팅층의 외주면으로 마련되는 콘크리트 자케팅부로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는 관로의 파손에 의해 발생되는 전선의 단선이 검출되면, 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 윈치와 와이어 사이에는 로드셀이 더 구비되고 이 로드셀은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 로드셀에서 체크된 풀링력이 설계상의 풀링력의 오차범위 밖이면, 상기 제어부는 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 수중관의 연결부분은 마감구로 마감되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전선에는 단선의 위치를 확인할 수 있도록, 전선의 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격으로 저항이 병렬 연결되도록 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 수중관의 일단이 밀폐 연결되는 풀링헤드의 단부에는 제어부와 전기적으로 연결되는 센서가 부착되어, 관로의 파손으로 인해 관로 내부에 물이 침 투되면 이를 감지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 본 고안의 목적은 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도 1은 본 고안에 따른 수중관로 설치 및 관리 시스템의 개략도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 수중관로 설치 및 관리 시스템의 개략적인 블럭도이며, 도 3은 본 고안에 사용되는 관의 사시도이고, 도 4는 본 고안에 사용되는 관의 단면도이며, 도 5는 본 고안에 사용되는 관의 연결부분을 나타낸 결합단면도이고, 도 6은 본 고안의 관 내부에 삽입 설치되는 전선의 일례를 나타낸 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 수중관로 설치 및 관리 시스템은 윈치(100), 풀링헤드(200), 풀링와이어(W) 및 수중관(300)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 수중관로 설치 및 관리 시스템은 풀링헤드(200)에 어느 하나의 수중관(300)이 먼저 연결되고 이 수중관(300)에 다른 수중관(300)들이 연속적으로 연결되는 방식으로 수중관(300)들이 연결되어 수중관로를 형성하게 되며, 풀링와이어(W)의 일단은 풀링헤드(200)에 연결되고 타단은 윈 치(100)에 연결되어 윈치(100)의 작동에 따라 풀링와이어(W)가 윈치에 권치되면서 풀링헤드(200)를 간헐적으로 풀링시켜 서로 연결된 수중관(200)들을 수중으로 안내 및 부설시킨다.

여기서, 상기 윈치(100)는 수중관 연결작업을 하는 육상작업장의 맞은편 육지에 설치될 수도 있고, 육지와 육지사이와 같이 넓은 해안에 수중관로를 설치할 때에는 바지선(B)에 윈치를 설치하여 수중관로를 부설할 수 있다. 또한, 본 고안에 사용되는 윈치(100)는 모터의 동력에 의해 도르래를 회전시켜 풀링와이어(W)를 권취하여 육상작업장에서 연결되는 관을 풀링하는 수단로써, 그 구성은 공지된 구성이기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 윈치(100)와 와이어(W) 사이를 로드셀(R)로 연결하여, 수시로 와이어의 풀링력(Pulling-Force)을 확인할 수 있게 구성할 수 있다.

특히, 본 고안은 상기 각각의 수중관(300) 내부에 전기신호를 송수신할 수 있는 전선(340)이 삽입 설치되고, 각각의 수중관(300)들이 서로 연결될 때 상기 전선(340)들도 서로 전기적으로 연결되며, 서로 연결된 전선(340)은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 전선(340)의 단선을 제어부(400)에서 검출할 수 있게 구성되어, 상기 전선(340)의 단선 여부에 따라 관로의 파손 유무를 체크할 수 있게 이루어진 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 먼저 수중관(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 본관(310), 코팅층(320), 콘크리트 자켓팅부(330) 및 전선(340)으로 구성된다.

본관(310)은 소정의 길이와 두께를 갖고 양방향으로 개구된 형상을 가지며, PE관, HDPE관, GRP관 또는 강관 등이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 본관(100)의 외주면에는 다수의 전선(340)이 설치된다.

코팅층(320)은 상기 전선(340)을 감싸도록 상기 본관(310)의 외주면에 코팅 형성된다. 여기서, 코팅층(320)은 내마모성과 일정한 탄성을 갖는 합성수지 재질로 구성함이 바람직하며, 특히 PE 재질로 코팅층을 형성하는 것이 좋다.

그리고, 상기 전선(340)은 본관(310)에서 근접하게 설치되어 후술할 콘크리트 자켓팅부(330)의 파손에 의해 전선(340)이 단선되지 않고 본관(310)의 파손에 의해서만 단선되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전선(340)은 본관(310)의 외면에 일정한 간격으로 다수개 설치하여 본관(310)의 전체적인 부분에 걸쳐 파손여부와 위치를 확인할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 최소한 4개 이상의 전선을 설치하여 본관의 전체적인 부분에 걸쳐 파손여부와 위치를 확인할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

콘크리트 자켓팅부(330)는 상기 코팅층(320)의 외면에 콘크리트로 자켓팅하여 형성한다. 이 콘크리트 자켓팅부(330)는 내부에 구성되는 본관(310)과 코팅층(320)을 외부의 충격으로 부터 보호할 뿐만 아니라, 내부가 빈 본관(310)을 중량을 갖게 하여 해류나 풍랑에 의해 관로가 유동되지 않고 신속하게 해저에 가라 앉아 부설되게 하고 부설된 관로가 물에 뜨지 않고 안정적으로 부설될 수 있게 한다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수중관(300)과 수중관(300)의 연결부분는 마감구(350)를 통해 마감되는게 바람직하다. 이는 각각의 수중관(300)의 본관(310)과 전선(340)을 연결시킬 때 수중관(310)과 전선(340)의 연결작업을 용이하 게 위해 본관(310)과 전선(340)을 수중관의 양단에서 돌출 구성되는 것이 바람직한데, 이때 수중관(300)과 수중관(300)의 연결부분에 형성되는 틈새를 마감구를 통해 마감하기 위함이다.

즉, 본관(310)과 본관(310)을 밴딩, 용접, 접합, 융착 또는 플랜지 결합등 공지된 결합수단을 선택적으로 사용하여 결합시키고, 수중관(300)과 수중관(300)의 대응되는 전선(340)을 연결시킨 다음 수중관(300)과 수중관(300)의 연결부분을 마감구(350)를 통해 마감하여 연결부위의 결합력과 밀봉력을 보강하도록 구성된다. 여기서 마감구(350)는 연결부위의 형상에 맞춰 콘트리트를 통해 프리캐스팅 제조되며, 마감구(350)와 수중관(300) 사이의 결합방식은 공지된 기술을 적용하면 된다.

다음으로, 상기 제어부(400)는 수중관 내부의 전선(350)과 전기적으로 연결되어 상기 수중관(300)을 풀링 부설할 때 관로의 파손에 의해 발생되는 전선(350)의 단선을 검출함으로써, 관로의 파손 여부를 체크할 수 있다.

여기서, 제어부(400)는 윈치(100)와 전기적으로 연결되어 관로의 파손에 의해 발생되는 전선(350)의 단선이 검출되면 자동으로 윈치(100)의 풀링을 정지시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 관로의 파손을 신속히 파악할 수 있을 뿐만 아니라 파손된 관로가 수중으로 잠기는 길이를 최소화할 수 있다.

또한, 제어부(400)는 상기 윈치(100)와 와이어(W) 사이에 설치된 로드셀(R)에 전기적으로 연결되어, 상기 로드셀(R)에서 체크된 풀링력이 설계상의 풀링력의 오차범위 밖이면 자동으로 윈치(100)의 풀링을 정지시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 제어부(400)에는 설계상의 풀링력이 입력되어, 상기 로드셀(R)에서 체크 된 풀링력이 상기 제어부(400)에 입력된 설계상의 풀링력보다 현저히 적은 경우 수중관로의 파손으로 판단하고 제어부(400)는 자동으로 윈치(100)의 풀링을 정지시키는 것이다.

한편, 제어부(400)에서 관로의 파손이 체크되면, 종래와 같이 인텔리전티 피그를 이용하여 단선의 위치를 파악할 수도 있지만, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이 관 내부에 삽입 설치된 전선(340)을 따라 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격으로 저항(R)이 병렬 연결되도록 설치하여 검출되는 전류값 및 저항값에 따라 단선의 위치를 파악할 수 있도록 구성된다. 즉, 전선(340)에 일정한 전류를 흐려 보내면 단선된 위치에 따라 제어부(400)에서 검출되는 전류값 및 저항값이이 틀려지게 되므로, 검출된 전류값 및 저항값을 거리로 환산하여 용이하게 단선의 위치를 파악할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템은 수중에 관을 부설할 때, 관의 내부에 전기신호를 송수신할 수 있는 전선이 삽입 설치되어, 수중관로를 풀링할 때 관로의 파손에 의해 발생되는 전선의 단선을 제어부를 통해 검출할 수 있으므로, 관로가 파손된 채 부설되거나 되메우기되는 것을 방지하여 관로의 안정성을 확보하면서 수중관로를 부설할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제어부를 통해 로드셀의 풀링력 이상이나 전선의 단선이 검출되면 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키도록 구성되기 때문에, 관로의 파손을 신속히 파악할 수 있을 뿐만 아니라 파손된 관로가 수중으로 잠기는 길이를 최소화하여 용이하 게 관로를 보수할 수 있는 장점이 있다.

또한, 관로 내부에 삽입 설치된 전선을 따라 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격으로 저항이 병렬 연결되도록 설치하여 검출되는 전류값 및 저항값에 따라 단선의 위치를 파악할수 있기 때문에, 종래와 같이 잠수부를 투입시켜 관로의 파손위치를 확인하거나, 인텔리전트 피그와 같은 고가의 장비를 투입하여 관로의 파손위치를 확인할 필요가 없이 용이하게 관로의 파손위치를 파악할 수 있으며, 비용이 절감되는 장점이 있다.

한편, 본 고안은 수중관로 부설를 완료한 후에도 수중관로 내부에 설치된 전선을 이용하여 전선의 단선 여부만을 체크하여 관로의 파손 유무를 체크할 수 있기 때문에, 종래와 같이 관로 부설 이후 수중관로의 파손을 체크하기 위해 수시로 잠수부 및 인텔리전트 피그와 같은 고가의 장비를 투입할 필요가 없어, 적은 인력과 저렴한 비용으로 관로의 파손 유무를 체크할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 7에는 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템의 바람직한 다른 실시예가 도시되어 있다.

첨부된 도면을 참조하면, 본 실시예는 상기 일실시예의 구성에 더해 상기 수중관(300)의 일단이 밀폐 결합되는 풀링헤드(200)의 단부에는 제어부(400)와 전기적으로 연결되는 센서(S)가 부착되어, 관로의 파손여부를 체크할 수 있도록 구성된다. 즉, 풀링헤드의 단부에 설치된 센서(S)는 관로의 파손으로 인하여 관로 내부에 물이 침투되면 이를 감지하는 것이다. 여기서, 센서(S)는 제어부(400)와 유선 또는 무선방식을 통해 연결될 수 있으며, 그 구성은 크게 한정되지 않고 물에 의해 반응하는 공지된 센서를 채용하면 된다. 또한, 상기 일실시예에서와 마찮가지로 센서에 의해 관로의 파손이 체크되면 제어부는 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 실시예는 관로 내부에 전선의 매설되지 않는 부분이 파손되거나 관로에 미세한 파손이 발생한 경우에도 용이하게 관로의 파손 유무를 체크할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서와 같이, 본 고안에 따른 수중관로 부설 및 관리 시스템은 수중관로 를 관 내부에 삽입된 전선 및 풀링헤드에 설치된 센서를 통해 관로의 파손 유무 및 위치를 체크하면서 부설할 수 있어 관로를 안정성 있게 부설할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 수중관로 부설를 완료한 후에도 수중관로 내부에 설치된 전선을 이용하여 관로의 파손 유무를 체크할 수 있어 적은 인력과 저렴한 비용으로 관로의 유지 관리할 수 있는 효과가 있다.

이상에서와 같이 본 고안은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자 라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 풀링헤드에 어느 하나의 수중관이 먼저 연결되고 이 수중관에 다른 수중관들이 연속적으로 연결되는 방식으로 수중관들이 연결되어 수중관로를 형성하게 되며, 풀링와이어의 일단은 풀링헤드에 연결되고 타단은 윈치에 연결되어 윈치의 작동에 따라 풀링와이어가 윈치에 권치되면서 풀링헤드를 간헐적으로 풀링시켜 서로 연결된 수중관들을 수중으로 안내 및 부설시키는 수중관로 부설 시스템에 있어서,

   상기 각각의 수중관의 내부에는 전기신호를 송수신할 수 있는 전선이 삽입 설치되고, 각각의 수중관들이 서로 연결될 때 상기 전선들도 서로 전기적으로 연결되며, 서로 연결된 전선은 제어부와 전기적으로 연결되어 전선의 단선을 제어부에서 검출할 수 있게 구성되어, 상기 전선의 단선 여부에 따라 관로의 파손 유무를 체크할 수 있게 이루어진 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수중관은 소정의 길이와 두께를 갖는 본관과, 상기 본관의 외주면에 설치된 다수의 전선과, 상기 전선을 감싸도록 본관의 외주면에 코팅된 코팅층과, 상기 코팅층의 외주면으로 마련되는 콘크리트 자케팅부로 구성된 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제어부는 관로의 파손에 의해 발생되는 전선의 단선이 검출되면, 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키는 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 윈치와 와이어 사이에는 로드셀이 더 구비되고 이 로드셀은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 로드셀에서 체크된 풀링력이 설계상의 풀링력의 오차범위 밖이면, 상기 제어부는 자동으로 윈치의 풀링을 정지시키는 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 수중관의 연결부분은 마감구로 마감되는 것을 특징으로 하는 수중 관로 부설 및 관리 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 전선에는 단선의 위치를 확인할 수 있도록, 전선의 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격으로 저항이 병렬 연결되도록 설치된 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 수중관의 일단이 밀폐 연결되는 풀링헤드의 단부에는 제어부와 전기적으로 연결되는 센서가 부착되어, 관로의 파손으로 인해 관로 내부에 물이 침투되면 이를 감지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수중관로 부설 및 관리 시스템.

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