KR20050118635A - 단락자석을 이용한 수밀장치로 수면하에서 건조상태에서작업하는 방법 - Google Patents

Abstract

해수 및 담수에 설치되어 있는 철 구조물의 수면이하 부분을 육상 작업과 같은 조건(대기압)으로 시공, 보수, 검사 등을 수행하기 위해 고안된 한 방법으로 기존 방법으로 불가능하거나 문제점으로 지적된 부분을 자석의 원리를 이용하여 극복하고 개선한 방법이다.

작업 방법은 상부면과 부착면이 개방되고 철 구조물과 부착이 될 선에 단락 자석을 설치한 중공체를 작업 대상체인 철 구조물에 접근한 후 자석을 작동시켜 철 구조물에 거취한 뒤, 내부의 물을 수중펌프를 이용하여 배수하면, 외부수압의 증가에 의하여 구조물과 중공체의 밀착이 증가되어 부착선이 수밀이 이루어 짐으로서 수면이하에 있는 외부의 물의 유입을 차단하고 건조상태의 공간을 만든다. 만들어진 공간에서는 수면이하 이지만 육상에서와 같은 조건의 작업이 가능하도록 하는 방법이다.

여기서 사용되는 자석은 단락이 가능한 것으로 첫째 철구조물에 부착 작업을 용이하게 하고, 둘째 적은 수압하에서도 수밀 능력을 크게 하여 차수능력을 향상시키며, 셋째 마찰력을 증가시켜 부력에 대한 저항력을 크게 하고, 넷째 수밀 장비를 경량화가 가능하도록 함으로서 작업성 및 안정성을 향상시키는 기능을 가지고 있다.

Description

단락자석을 이용한 수밀장치로 수면하에서 건조상태에서 작업하는 방법{A working Method to Utilize Sealed Equipment using on and off Magnets in submerged Dried Condition.}

본 발명은 해수 및 담수에 설치된 철 구조물의 수면이하 부분을 가물막이하여 육상과 같은 작업조건 즉, 대기압하에서 작업을 수행할 수 있는 방법에 관한 것이다.

수면이하 부분 즉, 수중에 있는 시스템에서 고려해야할 사항은 첫째 부력에 관한 것, 둘째 차수에 관한 것, 셋째 수압에 관한 것이다.

따라서, 도1, 2, 3에 있는 장치의 부력은 다음과 같다.

B = ω V (ω : 물의 단위중량, V : 물체의 수중부분의 체적)

장치의 단면적 = A1 - A2

= πR1²-πR2² = 7.643㎡

수면하 부분에 따른 부력의 크기

0.5m = 1.025 t/㎥ × 0.5m × 7.643㎡ = 3.917 ton

1.0m = 1.025 t/㎥ × 1.0m × 7.643㎡ = 7.834 ton

1.5m = 1.025 t/㎥ × 1.5m × 7.643㎡ = 11.751 ton

1.7m = 1.025 t/㎥ × 1.7m × 7.643㎡ = 13.318 ton

2.0m = 1.025 t/㎥ × 2.0m × 7.643㎡ = 15.668 ton

그리고, 도1, 2, 3에 있는 장치의 수압은 다음과 같다.

(, h : 수심)

P = ω hGA ( ω : 물의 단위중량, h_G : 물체의 도심까지 수심, A : 물체의 수직 면적)

수면하 부분에 따른 전수압의 크기

0.5m = 1.025 t/㎥ × 0.5/2m × 5.391㎡ = 1.381 ton

1.0m = 1.025 t/㎥ × 1.0/2m × 5.391㎡ = 2.762 ton

1.5m = 1.025 t/㎥ × 1.5/2m × 5.391㎡ = 4.143 ton

1.7m = 1.025 t/㎥ × 1.7/2m × 5.391㎡ = 4.697 ton

2.0m = 1.025 t/㎥ × 2.0/2m × 5.391㎡ = 5.524 ton

수직력에 대한 평형조건

Fy = B - ( Fk + W)

(Fk : 마찰력, W : 물체의 중량)

Fk = μ N( μ : 마찰계수, N : 수직력)

물체의 중량을 적게 하기 위해서는 마찰력을 증가시켜야 하며, 수직력은 수압으로 일정하므로 마찰력을 증가시키기 위해서는 마찰력을 증가시켜야만 한다.

일반적으로 금속과 다른 물체와의 마찰계수는 0.6이하이다. 따라서, 본 발명에서는 자력에 의해 마찰계수를 증가시키고 또한 부착력을 증가시킬 수 있다.

자석이 사용되는 곳은 대상물체와 부착되는 곳, 장치와 장치가 접합되는 곳으로 다음과 같은 기능을 발휘한다.

① 마찰계수를 1.0에 가깝게 상승시켜 마찰력을 크게한다.

② 자체의 자력에 의한 부착력을 가진다.

③ 부착부위와 접합부위를 접합력을 증대시켜 수밀작용을 배가시킨다.

이와같은 부력에 대한 저항력의 증가로 물체를 경량화할 수 있으므로 작업의 안정성 및 효율성을 증대시킬 수 있다.

또한, 원하고자 하는 부위에 접근 후 자석의 단락에 의해 자력을 조정함으로 작업시 효율적으로 활용할 수 있고, 자력만으로 대상체에 거취됨으로 부대장비를 간소화 할 수 있다.

본 발명의 목적은 수중에 설치된 철 구조물의 수면하 부분에 대하여 건조상태에서 즉, 육상과 동일한 조건(대기압)에서 작업이 가능하도록 작업 대상물 주변에 차수 구조물을 설치하는 방법으로 이 차수구조물에 자석의 원리를 이용함으로서 기존의 차수 방법에서 불가능한 소형 및 저수위(수면하 작업부위 1.0m이하) 작업을 가능하게 하고, 기존 방법보다 작업 안정성의 향상, 작업 능률의 향상, 차수구조물의 경량화, 구조적 안정성이 확보된 방법을 제공하는 데에 있다.

기존에 해수 및 담수의 구조물에서 수면하 부분에 대한 방법에는 ① 첫째 잠수부가 수중에 들어가서 수중에서 작업 가능한 재료나 장비로 작업을 하는 방법, ②-1 대형 케이슨을 바닥으로부터 설치하여 내부의 물을 배제시켜서 건조상태에서 작업하는 방법(특2003-0013101), ②-2 튜브체를 이용하여 가물막이하는 방법(특2002-00248 59) ③ 방수형 철판수문 밀봉장치(특1997-003584) 등이 있다.

① 방법은 작업시기에 대한 제한은 작지만, 작업시간 즉, 잠수부가 수중에서 장시간 작업을 할 수 없으므로 작업시간에 제약을 받으며, 품질 관리에 제약조건이 많다. 그리고, 수중작업용으로 개발된 재료나 장비들의 일반적으로 품질에 대한 문제점을 가지고 있어 현장에서 적용이 적은 편이다.

② 방법은 구조물에 앵커나 볼트를 설치하여 부력에 저항하는 방법으로 준비작업에 잠수부나 수중에서의 작업이 선행되어야 한다. 따라서, 대형구조물이나 앵커나 볼트 설치가 쉬운 구조물에는 적합하지만 철구조물에 사용시에는 여러 가지 제약조건이 많다고 할 수 있다.

③ 방법은 본 발명과 가장 유사한 방법이지만, 외력을 수압만을 이용하고 있으므로 장치가 중량이고, 수압의 변화에 따라 부착력이 달라지므로 장비의 안정성이 부족하다.

본 발명과 비교하면,

ⓐ 수압에 의한 부착력의 변화가 심하므로 수직평형을 위해 장비 자체의 중량을 사용함으로 장비가 중량이다.

ⓑ 저심도에서는 수압이 작으므로 수밀성이 결여되고, 대심도에서는 부력에 대한 저항 Stopper를 설치해야한다.

ⓒ 장비가 중량이므로 대형크레인 등 대형 부대장비가 필요하고, 작업 안전성을 확보하기 어렵다.

ⓓ 대상체 거취시 별도의 수단이 필요하다.

본 발명을 통하여, 조수간만, 수면하에 관계없이 언제라도 수상 및 수중 철 구조물에 대하여 작업을 실시할 수 있도록 구조물의 주변을 가물막이하여 건조시킨 후 대기압에서 작업을 수행할 수 있도록 한다.

본 발명은 이동형 가물막이 방법으로서, 대상체 철구조체와 장비 접합부에 단락자석이 있어서, 대상체와의 자력 거취, 구조적 안정성(부력에 대한 저항력), 수밀성의 증대, 작업의 안정성을 가지며, 내부의 스프레이 장비를 상하좌우로 이동시킬 수 있는 동력부와 레일로 구성되어 있으며, 에어리스스프레이와 열풍기가 장착 가능하도록 제작되어 있다.

본 발명은 수상 및 수중 철구조물 수면하 작업에서 기존의 발명에 비하여 작업의 효율성, 구조적 안정성, 작업의 안전성 효과를 가진다.

도1 : 마그네틱 밀봉 및 건조 장치의 평면도 및 입면도

도2 : 마그네틱 밀봉 및 건조 장치의 결합전 사시도

도3 : 마그네틱 밀봉 및 건조 장치의 결합후 사시도

Claims (3)

1. 수상 및 수중 철구조물에 대해 단락자석을 이용하여 탈부착이 가능하고 밀봉이 가능한 것을 특징으로 하는 수상 및 수중 철구조물 가물막이 방법
2. 제1항에 있어서, 단락 자석으로 영구자석, 전자석을 사용하는 것
3. 제1항에 있어서, 내부에 레일과 동력구동부를 장착하여 회전, 또는 상하로 자유로이 이동하면서 도료 도포 및 건조가 가능한 것을 특징으로 하는 방법