KR20110117453A - 해상용 오니 인양장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상 바닥 또는 수면 상에 부유하는 오니를 수집하는 장치에 관한 것으로, 특히 펌핑 구조를 개선하여 흡입되는 오니에 의한 펌핑 구조의 막힘 없이 원활한 인양이 가능케 한 해상용 오니 인양장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 펌핑수단에 연결되는 흡입부로 오니와 해수를 포함하는 대상물을 흡입하고, 이를 배출호스를 통하여 배출하는 해수용 오니 인양장치에 있어서, 상기 흡입부에는 고압의 해수가 유통되는 저압관과, 일단이 상기 저압관의 측면에 연통되고 타측은 상기 대상물이 유입되는 유입구가 형성된 흡입관이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

해상용 오니 인양장치{dredge device for sludge in the sea}

본 발명은 해상 바닥 또는 수면 상에 부유하는 오니를 수집하는 장치에 관한 것으로, 특히 펌핑 구조를 개선하여 흡입되는 오니에 의한 펌핑 구조의 막힘 없이 원활한 인양이 가능케 한 해상용 오니 인양장치에 관한 것이다.

항만 시설 주변에 대한 환경오염은 점차 심화되어 있으며, 무단 투기되는 바다 폐기물이나, 홍수 시에 강물에 휩쓸려 바다로 유입되는 다량의 폐기물로 인하여 연안의 오니 퇴적량은 정상적인 항만 운영에 차질을 가져올 정도로 심각한 상황이다.

항만 주변에 부유하는 퇴적물과 항만 시설 주변 바닥의 퇴적물에 섞인 다양한 폐기물을 수거하기 위하여 해수와 폐기물을 함께 흡입하여 별도의 처리시설로 이송하는 인양장치가 개발되었다.

종래의 기술은 펌프에 연결된 흡입호스를 이용하여, 해수와 오니를 흡입하여 전문 처리 시설로 이송하는 것이다. 이때, 흡입호스로 해저의 오니를 수거하는 경우에 해수와 오니뿐만 아니라 다량의 펄을 같이 흡입하게 되어 큰 흡입 용량이 필요하고, 상당한 흡입력을 갖는 고가의 펌프 장비가 필요하게 된다.

통상 펌프는 고성능 임펠러가 장찰된 것을 사용하는데, 임펠러에 비닐이나 그물 등이 감기는 경우에 임펠러의 흡입성능이 저하되고 심지어는 작동불능에 빠지는 문제가 있다. 즉, 흡입호스의 입구에 설치된 거름망에 의하여 1차 걸러짐으로써 흡입호스를 폐색시킬 정도로 체적이 큰 오니가 흡입호스로 흡입되는 것을 차단하도록 구성되어 있으나, 잘고 길게 잘라진 비닐이나 그물, 로프 및 돌멩이 등은 해수의 흐름에 따라 상기 거름망을 쉽게 통과하여 흡입되는 것이다. 이 경우, 잦은 고장 수리로 인하여 연속적인 오니 인양 작업이 이루어지지 못하게 되어, 작업이 지연되고 잦은 오버홀로 인하여 펌프의 수명이 짧아지게 되는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 펌핑 구조를 개선하여 흡입되는 오니에 의한 펌핑 구조의 막힘 없이 원활한 오니 인양이 가능케 하는 목적을 갖는다.

또한, 오니의 침적 상태에 따라 흡입 깊이를 달리할 수 있게 하는 목적도 갖는다.

또한, 흡입된 오니를 배출하는 배출구의 높낮이를 조절 가능케 하는 목적도 갖는다.

또한, 오니 인양 작업의 진행상황을 감지하여 사용자에게 작업 진행 정도를 인지할 수 있게 하는 목적도 갖는다.

또한, 부유성 오니와 침적된 오니의 인양 작업시에 펌핑력을 달리 제공할 수 있게 하는 목적도 갖는다.

전술된 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 펌핑수단에 연결되는 흡입부로 오니와 해수를 포함하는 대상물을 흡입하고, 이를 배출호스를 통하여 배출하는 해수용 오니 인양장치에 있어서, 상기 흡입부에는 고압의 해수가 유통되는 저압관과, 일단이 상기 저압관의 측면에 연통되고 타측은 상기 대상물이 유입되는 유입구가 형성된 흡입관이 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 고압의 해수는 노즐을 통하여 상기 저압관에 유입되고, 상기 노즐은 점차 직경이 작아지는 경사부와, 상기 경사부의 끝단보다 큰 직경을 가지며 상기 경사부 끝단에서 연통되는 원통부로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 흡입관과 상기 저압관은 상기 대상물의 흡입방향과 상기 고안의 해수의 흐름방향이 예각을 형성하는 각도로 결합되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 흡입부는 링크부를 통하여 3차원 공간상에서 이동 가능하고, 상기 링크부에는 수평상에서 회전가능한 회전링크와, 상기 회전링크 상에 연결되는 다관절 링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 배출호스의 끝단부는 호이스트를 통하여 배출구의 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 배출호스에는 유통되는 대상물의 성상을 계측하여, 사용자에게 모니터링 수단을 통하여 제시되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

또한, 상기 펌핑수단에는 병렬로 연결되는 다수의 펌프가 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치를 제시한다.

전술된 본 발명에 따르면, 흡입된 오니가 펌프를 직접 통과하지 아니하여 펌프가 오니에 의하여 고장 나는 문제가 없게 된다. 따라서 연속적인 오니 인양 작업이 가능하게 되고, 펌프의 고장에 의한 물적, 인적, 시간적 낭비가 없게 되는 효과를 갖는다.

나아가, 노즐로 인하여 저압관에 유입되는 고압의 해수의 흐름을 더욱 고압, 정류화 하므로 흡입관의 흡입력을 더욱 상승시키는 작용효과가 있다.

또한, 흡입관이 저압관에 예각으로 결합됨으로써 흡입되는 대상물과 고압의 해수의 충돌로 인한 저압관 내의 흐름 저하가 줄어들어, 원활한 흡입력의 유지가 가능한 효과를 갖는다.

또한, 링크부를 통하여 흡입부가 3차원 이동하게 됨에 따라 다양한 해저 고저차에 따른 흡입부의 이동이 가능해지는 장점도 갖는다.

또한, 호이스트에 의하여 배출호스의 높낮이가 조절 가능하여, 연안에서의 인양 작업과 항만에서의 인양 작업에 따른 최적의 배출높이로 대상물을 배출할 수 있게 되는 효과를 갖는다.

또한, 대상물의 성상을 감시할 수 있게 되어, 작업자에게 현재 오니 인양 작업 현황에 대한 정보를 제공하는 효과를 갖는다.

또한, 오니 인양 작업환경의 변화에 따라 적절한 펌핑력을 제공하여, 경제적인 운영이 가능한 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상용 오니 인양장치의 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명에 채용된 흡입부의 도면.
도 3은 본 발명의 전체 작동 관계를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 채용된 호이스트의 사용상태를 개략적으로 나타낸 측면도.

상기 도면을 첨부하여 본 발명의 실시예에 따른 해상용 오니 인양장치의 구성, 기능 및 작용관계를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해상용 오니 인양장치(100)는 부상하는 플랫폼(1)에 설치되어 흡입부(2)로 오니와 해수를 포함하는 대상물을 흡입하고, 이를 배출호스(3)를 통하여 상기 플랫폼(1)의 외부로 배출하는 것이다. 이때, 플랫폼(1)은 해상에 부상 가능한 바지선으로 이루어질 수 있다.

상기 플랫폼(1) 상에는 고압의 해수를 제공하는 펌핑수단(4)과 추후 설명되는 링크부(5)를 제어하기 위한 조작시설(6)을 갖추고 있으며, 플랫폼(1)의 일측에서 대상물을 흡입하고, 측면에서 흡입된 대상물을 배출호스(3)를 통하여 배출하게 구성된다. 펌핑수단(4)에는 공지된 구성의 유체 펌프가 포함되며, 이 펌프는 플랫폼(1)의 전방으로 내려진 흡입호스(42)를 통하여 해수를 유입한 후 고압으로 압축하여 흡입부(2)에 제공한다.

상기 조작시설(6)에는 통상의 위치표시장치(GPS)와, 수심의 깊이를 측정할 수 있는 통상의 장비를 포함하여 조작시설에 구비되는 후술하는 제어부와 연동되어 플랫폼의 위치와 수중에 흡입하고자 하는 대상물의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 2를 참고하면, 흡입부(2)에는 고압의 해수가 유통되는 저압관(21)과, 일단이 상기 저압관(21)의 측면에 연통되고 타측은 상기 대상물이 유입되는 유입구(221)가 형성된 흡입관(22)이 포함된다. 이때, 상기 유입구(221)에는 도시되지 않은 통상의 수중카메라가 외측면에 장착되어 후술하는 제어부와 링크부에 의하여 흡입하고자 하는 수중의 대상물 위치로 유입구를 정확하게 위치시키도록 한다.

저압관(21)의 하부에 유입되는 고압의 해수는 저압관(21)의 내부에서 빠르게 상승하며 저압관(21)의 측면에 연결된 흡입관(22)의 압력을 낮추게 된다. 따라서 흡입관(22)의 유입구(221)로 대상물이 빨려들게 되며, 흡입된 대상물은 고압의 해수 이동과 더불어 저압관(21)의 상부로 이송된다.

한편, 고압의 해수가 이동되는 해수공급관(23)은 흡입된 대상물이 이동되는 메인유통관(11)의 내부를 통과하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 저압관(21)의 배출구 측이 메인유통관(11)에 연통되게 구성되고, 메인유통관(11)의 내부에는 해수공급관(23)이 구비되는 것이다. 이와 같이 메인유통관(11)의 내부에 해수공급관(23)이 배치되어 추후 설명되는 링크부(5)에서 배관 배치가 간편해지는 장점을 갖게 된다. 한편, 상기 메인유통관은 배출호스에 연결되어 있다.

한편, 고압의 해수가 저압관(21)에 유입될 때에 해수의 압력을 더욱 높이기 위하여, 상기 고압의 해수는 노즐(231)을 통하여 상기 저압관(21)에 유입될 수 있다.

이때, 노즐(231)은 점차 직경이 작아지는 경사부(232)와, 상기 경사부(232)의 끝단보다 큰 직경을 가지며 상기 경사부(232) 끝단에서 연통되는 원통부(233)로 이루어진다. 점차 좁아지는 경사부(232)를 통하여 고압의 해수는 압력을 더욱 높일 수 있게 되며, 원통부(233)를 통과하면서 고압의 해수는 정류(正流)화되어 저압관(21) 내에서 분산되지 아니하고 신속하게 통과할 수 있게 된다. 따라서 저압관(21)에 연결된 흡입관(22)의 저압화가 더욱 효과적으로 이루지게 되어 흡입력을 상승시킬 수 있게 된다.

나아가, 상기 흡입관(22)과 상기 저압관(21)은 상기 대상물의 흡입방향(L)과 상기 고압의 해수의 흐름방향(M)이 예각을 형성하는 각도(A)로 결합되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이, 고압의 해수의 흐름방향(M)이 하부에서 상부로 형성된 경우에 흡입관(22)의 상부와 저압관(21)의 결합 각도(A)가 예각을 형성하도록 연결됨으로써 흡입된 대상물과 고압의 해수도 예각으로 만나도록 형성되는 것이다. 이로써 흡입된 대상물과 고압의 해수가 충돌되어 발생되는 저압관 내의 흐름 저하 정도를 낮출 수 있어 흡입력의 원활한 유지가 가능하게 된다.

도 3을 참고하면, 흡입부(2)를 통하여 흡입된 대상물이 배출되는 배출호스(3)에는 유통되는 대상물의 성상을 계측하여, 사용자에게 모니터링 수단(도시 생략)을 통하여 제시된다.

흡입부(2)가 해수면에 잠겨 대상물의 인양이 이루어지기 때문에 대상물의 성상에 대한 정보를 작업자에게 제공하여, 대상물 인양 현황을 파악할 수 있게 하는 것이다. 이때, 대상물의 성상이란 해수와 오니의 혼합률에 따른 밀도, 탁도 및 대상물의 유량일 수 있다. 이를 위하여 공지된 구성의 밀도계(31), 탁도계(32) 및 유량계(33) 등의 센서를 설치하고, 제어부(61)에서는 센서들에서 계측된 값을 근거로 영상장치 등으로 이를 파악할 수 있게 구성된다. 이로써, 작업자는 대상물이 원활하게 흡입되고 있는지 파악하여 흡입장소의 변경이나 흡입력을 증감여부를 판단할 정보를 제공받게 된다.

또한, 제어부는 전술한 유입구에 구비되는 수중카메라와 위치표시장치 및 수심의 깊이를 측정하는 장비와 연결되어 서로 연동되도록 한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고압의 해수를 생성하는 펌핑수단(4)에는 병렬로 연결되는 다수의 펌프(41)가 포함될 수 있다.

부유하는 오니를 인양하는 경우에는 주로 해수와 오니의 혼합물로 대상물이 결정되므로 하나의 펌프(41)를 작동하여 고압의 해수를 생성하고, 침적된 오니를 인양하는 경우에는 해저의 모래나 펄을 같이 흡입하게 되므로 대상물의 밀도가 크게 상승되므로 다수의 펌프(41)를 동시에 작동하여 더욱 고압의 해수를 생성할 수 있게 된다. 이와 같이 다수의 펌프로 펌핑수단을 구성함으로써 필요에 따라 펌핑압력을 조절하여, 경제적인 인양 작업이 이루어지게 되는 효과를 갖게 된다.

다시 도 1을 참고하면, 상기 흡입부(2)는 링크부(5)를 통하여 3차원 공간상에서 이동 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 오니가 분포된 해수면과 해저의 고저에 따라 흡입부를 적당한 높이로 조절할 수 있으며, 플랫폼의 이동 없이 흡입부를 평면상에서 이동시킬 수 있도록 링크부(5)가 구비되는 것이다.

일례로, 링크부(5)에는 플랫폼(1) 바닥의 수평상에서 회전가능한 회전링크(51)와, 상기 회전링크(51)상에 연결되는 다관절 링크(52)로 이루어질 수 있다. 플랫폼 상에서 회전가능한 회전링크(51)를 통하여 흡입부(2)의 수평 회전이동이 가능하며, 회전링크 상에 구비된 다관절 링크(52)를 통하여 흡입부(2)의 전후진 이동 및 상하 이동이 가능하게 구성된다. 이때, 다관절 링크(52)는 유압을 이용한 크레인 구조에서 널리 사용되는 공지된 구성일 수 있으며, 도시된 바와 같이 3관절 링크로 이루어질 수 있다.

나아가 전술된 흡입부, 메인유통관은 다관절 링크의 측면에 결합되도록 구성할 수 있다. 이때, 전술된 바와 같이 메인유통관 내부에 해수공급관을 일체로 설치함으로써 링크 측면에 결합되는 관체의 수를 줄일 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 1 및 도 4를 참고하면, 상기 배출호스(3)의 끝단부는 호이스트(34)를 통하여 배출구의 높낮이 조절이 가능하게 구성될 수 있다.

상기 호이스트(34)에는 기둥 구조물(341)과, 상기 기둥 구조물(341) 사이에 설치되며 상기 배출호스(3)에 결합된 와이어(343)를 권취하는 권취장치(342)가 포함된다. 상기 배출호스(3)의 하단부는 플렉시블 호스로 연결됨에 따라 배출호스의 각도변화에 따라 자연스럽게 휘어지게 구성되며, 권취장치(342)의 작동에 의하여 배출호스(3)의 끝단부의 높낮이가 조절된다.

이 경우, 배출호스 끝단부의 높낮이를 조절함에 따라 대상물의 배출 높이가 달라지게 된다. 따라서 오니 인양이 부두에서 이루어지는 경우에 대상물을 해수면 보다 높게 형성된 부두 상부로 용이하게 올릴 수 있게 된다. 또한, 오니 인양이 연안에서 이루어지는 경우에는 나란하게 정박하여 동일한 높이의 대상물 운반용 선박에 옮길 수 있게 된다.

100 : 인양장치
1 : 플랫폼
11 : 메인유통관
2 : 흡입부
21 : 저압관 22 : 흡입관 221 : 유입구
23 : 해수공급관 231 : 노즐 232 : 경사부 233 : 원통부
L : 흡입방향 M : 흐름방향 A : 각도
3 : 배출호스 31 : 밀도계 32 : 탁도계 33 : 유량계
34 : 호이스트 341 : 기둥 구조물 342 : 권취장치 343 : 와이어
4 : 펌핑수단
41 : 펌프 42 : 흡입호스
5 : 링크부
51 : 회전링크 52 : 다관절 링크
6 : 조작시설 61 : 제어부

Claims (7)

1. 펌핑수단(4)에 연결되는 흡입부(2)로 오니와 해수를 포함하는 대상물을 흡입하고, 이를 배출호스(3)를 통하여 배출하는 해수용 오니 인양장치에 있어서,
   상기 흡입부(2)에는
   고압의 해수가 유통되는 저압관(21)과,
   일단이 상기 저압관(21)의 측면에 연통되고, 타측은 상기 대상물이 유입되는 유입구(221)가 형성된 흡입관(22)이 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
2. 제1항에서,
   상기 고압의 해수는 노즐(231)을 통하여 상기 저압관(21)에 유입되고,
   상기 노즐(231)에는
   점차 내직경이 작아지는 경사부(232)와, 상기 경사부(232)의 끝단보다 큰 내직경을 가지며 상기 경사부(232) 끝단에서 연통되는 원통부(233)가 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
3. 제1항에서,
   상기 흡입관(22)과 상기 저압관(21)은
   상기 대상물의 흡입방향(L)과 상기 고안의 해수의 흐름방향(M)이 예각을 형성하는 각도(A)로 결합되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 흡입부(2)는 링크부(5)를 통하여 3차원 공간상에서 이동 가능하고,
   상기 링크부(5)에는
   수평상에서 회전가능한 회전링크(51)와,
   상기 회전링크(51) 상에 연결되는 다관절 링크(52)가 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 배출호스(3)의 끝단부는 호이스트(34)를 통하여 높낮이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 배출호스(3)에는 유통되는 대상물의 성상을 계측하는 센서가 부착되고, 상기 계측값은 모니터링 수단을 통하여 제시되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 펌핑수단(4)에는 병렬로 연결되는 다수의 펌프(41)가 포함되는 것을 특징으로 하는 해상용 오니 인양장치.

Images