KR20130096789A - 해저 파이프라인 부설용 부력장치 - Google Patents

Abstract

해저 파이프라인 부설용 부력장치가 개시된다. 본 실시 예에 따른 부력장치는 해저에 파이프라인을 부설하기 위해 와이어를 통해 파이프라인과 연결되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치에 있어서, 부력장치는 와이어를 감기 위한 와이어 감김장치를 포함하고, 와이어 감김장치는 와이어와 연결되며 수중에서 하강하는 파이프라인의 자중에 의해 당겨지는 와이어의 장력을 탄성력으로 저장하고, 부력장치가 부상되는 경우에는 저장된 탄성력에 의해 와이어를 감도록 구비됨으로써, 부력장치의 부상시 선박과의 충돌을 방지할 수 있게 된다.

Description

해저 파이프라인 부설용 부력장치{BUOY FOR PIPELINE LAYING IN SUBSEA}

본 발명은 해저에 파이프라인을 부설시 사용되는 부력장치에 관한 것이다.

해저에 파이프라인을 부설(laying)하기 위한 부설선은 연해 또는 심해를 이동하며 선체에 마련된 파이프 부설 시스템을 이용하여 해저에 파이프라인을 부설한다. 파이프라인은 부설선에서 단위길이의 각 파이프섹션들을 용접에 의해 서로 연결되어 해저에 투하된다.

이러한 파이프 부설선은 파이프를 부설하는 방법에 따라서 S-lay 및 J-lay 방법이 사용되고 있다.

S-lay 방법은, 파이프라인이 파이프 부설경로를 따라 부설선으로부터 투하되는 경우 스팅거(stinger)라고 알려진 경사진 아치형 램프(ramp)의 도움을 받아 비교적 큰 곡률반경의 S형 진로를 따라 하강하여 해저에 부설된다. 따라서, 이러한 S-lay 방법은 이미 부설된 파이프라인의 하중에 의해 파이프라인이 스팅거를 벗어나는 지점에서 파이프의 만곡에 의한 소성변형을 줄 위험을 가지므로 비교적 얕은 깊이의 천해에서 파이프라인을 부설하는데 주로 사용된다.

J-lay 방법은, 부설선으로부터 투하되는 파이프라인은 수직 또는 급경사를 가지는 램프를 따라 하강하여 해저에 부설된다. 따라서, 파이프라인은 소성변형이 일어남이 없이 해저로 가라앉을 수 있게 되므로 비교적 수심이 깊은 심해에 부설하는데 주로 사용된다.

한편, 파이프라인을 해저면에 부설하는 동안 그 수중 중량에 따른 파이프라인의 급속한 하강을 방지하도록 파이프라인에 부력체를 매달아 수중에 투하하는 파이프 부설방법이 이용되고 있다. 이러한 파이프 부설방법은 부력체를 파이프라인에 매달은 상태에서 일정 수심까지 파이프라인을 해중에 하강시키고, 부설위치에서는 파이프라인으로부터 부력체를 분리하는 방법이 사용되고 있다.

본 실시예는 파이프라인의 부설시 일정 수심에서 클램핑 해제되어 부상하는 부이가 분실되거나, 부설선과의 충돌 위험을 방지할 수 있는 해저 파이프라인 부설용 부력장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해저에 파이프라인을 부설하기 위해 와이어를 통해 상기 파이프라인과 연결되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치에 있어서, 상기 부력장치는 상기 와이어를 감기 위한 와이어 감김장치를 포함하고, 상기 와이어 감김장치는 상기 와이어와 연결되며 수중에서 하강하는 상기 파이프라인의 자중에 의해 당겨지는 상기 와이어의 장력을 탄성력으로 저장하고, 상기 부력장치가 부상되는 경우에는 상기 저장된 탄성력에 의해 상기 와이어를 감도록 구비되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함하고, 상기 표시부이 및 상기 작동부이는 상기 와이어에 의해 서로 연결될 수 있다.

또한, 상기 와이어 감김장치는 상기 표시부이 및 상기 작동부이 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.

또한, 상기 와이어 감김장치는 상기 와이어가 감겨진 드럼과, 상기 드럼과 연결되며 상기 와이어를 감는 방향으로 상기 드럼에 회전력을 제공하는 탄성장치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 탄성장치는 상기 드럼과 일체로 회전 가능하게 연결되는 권취롤과, 상기 와이어가 풀리는 방향으로 상기 드럼의 회전시 상기 권취롤에 태엽스프링을 공급하는 스프링공급롤을 포함할 수 있다.

또한, 상기 와이어 감김장치는 상기 권취롤과 상기 드럼 사이에 설치되는 회전수변경장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 파이프라인에 결합되며 상기 파이프라인이 일정 수심에 도달된 경우 상기 파이프라인으로부터 분리 가능하게 장착되는 클램핑장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와, 상기 클램핑장치와 연결되며 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함할 수 있다.

또한, 상기 와이어는 상기 표시부이와 상기 작동부이를 연결하도록 상기 와이어 감김장치에 의해 제공되는 제1와이어와, 상기 부이와 상기 클램핑장치를 연결하는 제2와이어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 클램핑장치는 상기 작동부이와 상기 파이프라인의 둘레를 감싸 매는 밴드부재와, 상기 밴드부재의 연결을 해제하기 위한 폭발볼트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 부력장치는 상기 와이어에 의해 상기 클램핑장치와 연결되어 수면 위에 떠 있는 표시부이를 포함하고, 상기 클램핑장치는 부설되는 상기 파이프라인에 부력을 제공하기 위한 작동부이를 포함할 수 있다.

또한, 상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와, 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함하고, 상기 클램핑장치는 상기 파이프라인을 감싸며 회전축을 통해 개폐 가능하게 마련된 바디부와, 상기 작동부이와 연결되며, 일단은 상기 바디부의 일측 단부에 힌지 결합되고 타단은 상기 바디부의 타측 단부를 향해 연장되어 상기 바디부의 타측 단부에 걸려 지지되는 걸림부를 갖는 회전부재와, 상기 표시부이와 연결되며, 상기 바디부의 양쪽 단부와 상기 회전부재의 걸림부에 걸려 지지되도록 상기 바디부에 슬라이딩 인출입 가능하게 설치되어 상기 작동부이의 부력에 의한 상기 회전부재의 회전을 제한하는 결합핀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 와이어 감김장치는 상기 표시부이에 구비되고, 상기 결합핀은 상기 와이어 감김장치의 와이어와 연결되어 일정 수심에 도달될 때 상기 와이어의 장력에 의해 상기 바디부로부터 분리될 수 있다.

또한, 상기 작동부이가 부상될 때 상기 표시부이와 인접한 위치에 상기 작동부이가 부상될 수 있도록 상기 결합핀과 상기 클램핑장치를 서로 연결하는 연결와이어를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 클램핑장치는 상기 결합핀의 일측을 가압하여 상기 결합핀의 슬라이딩 이동을 제한하는 가압부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 클램핑장치는 상호 회전되어 개폐 가능하게 설치되는 한 쌍의 회전암과, 상기 한 쌍의 회전암에서 각각 연장되는 한 쌍의 지지암과, 양단이 상기 한 쌍의 지지암의 각 단부에 지지되는 벨로스를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예의 해저 파이프라인 부설용 부력장치는 클램핑 해제되어 부상하는 부이의 분실 및 타 선박과의 충돌을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예의 해저 파이프라인 부설용 부력장치는 와이어를 감기 위한 구조를 단순화시킬 수 있어 설치 비용를 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 부설용 부력장치를 이용하여 해저에 파이프라인을 부설하는 선박을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표시부이를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 감김장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 감김장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 클램핑장치가 해제된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 클램핑장치의 다른 실시예이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치가 해제되는 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해저 파이프라인 부설용 부력장치를 이용하여 해저에 파이프라인을 부설하는 선박을 나타낸 것이다. 먼저, 본 실시 예에서는 S-lay 방식에 의하여 파이프라인을 부설하는 방법을 설명하나, 이는 일 예에 불과한 것으로, 파이프라인을 부설하는 방식으로 J-lay, Reel-lay 등의 경우에도 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 해저 파이프라인의 부설방법은 부설선(10)의 작업라인을 따라 이동하여 조립된 파이프라인(20)이 부설선(10)으로부터 스팅거(30)를 통해 해수면에 진입된 후 해중에 하강하면서 해저의 부설위치에 부설되도록 마련될 수 있다.

즉, 부설선(10)에는 단위 길이의 다수의 파이프 섹션이 구비되고, 각 파이프 섹션들은 작업라인의 경로에 설치된 다수의 작업스테이션(12)을 지나면서 일체로 연결되는 길이가 긴 파이프라인(20)을 이루게 된다.

다수의 작업스테이션(12)은 용접 전 단위 길이의 파이프 섹션들의 단부를 베벨링하기 위한 스테이션, 단위 길이의 파이프 섹션을 연결하기 위한 다수의 용접 스테이션, 연결된 파이프 섹션의 용접 부분을 검사 및 코팅을 위한 검사 스테이션 및 코팅 스테이션을 포함한다.

작업라인에서 조립된 파이프라인(20)은 선미부에 설치되는 스팅거(30)에 지지되어 해수면에 진입되고, 해수면에 진입된 파이프라인(20)은 그 자중에 의하여 하강하게 된다.

수중에 하강하는 파이프라인(20)의 투입속도는 부설선(10)의 속도에 따라 작업라인에 설치된 장력기(15)를 통해 제어되면서 해저면의 부설위치에 가라앉게 된다.

이때, 수심이 깊은 심해에 부설되는 파이프라인(20)은 부설선(10)과 해저면 사이에 위치하는 파이프라인(20)의 하중에 의하여 스팅거(30)에는 큰 응력이 걸리게 되므로 파이프라인(20)의 무게를 줄이기 위한 부력장치(40)가 파이프라인(20)의 길이를 따라 다수개 이격 배치될 수 있다.

이러한 부력장치(40)는 수면 위에 떠 있는 표시부이(50)와, 해중에 잠겨 파이프라인(20)과 연결되며 파이프라인(20)의 하중을 경감하기 위한 부력을 제공하는 작동부이(60)와, 작동부이(60)와 연결되어 일정 수심에서는 작동부이(60)를 파이프라인(20)으로부터 연결 해제하기 위한 클램핑장치(70)를 포함할 수 있다.

표시부이(50)와 작동부이(60)는 제1와이어(80)를 통해 서로 연결되고, 작동부이(60)와 클램핑장치(70)는 제2와이어(90)를 통해 서로 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 표시부이를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 감김장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 감김장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 표시부이(50)는 수면 위에 뜨도록 마련되어 해중에 잠겨 파이프라인(20)에 부력을 제공하는 작동부이(60)가 떠 오르는 부상위치를 표시하기 위한 기능을 수행한다.

이러한 표시부이(50)는 파이프라인(20)의 하중을 경감시키는 작동부이(60)와 제1와이어(80)를 통해 연결되고, 제1와이어(80)는 표시부이(50)에 구비된 와이어 감김장치(100)에 의해 감기거나 풀리도록 마련될 수 있다.

와이어 감김장치(100)는 작동부이(60)가 수면 위로 부상하는 경우 표시부이(50)와 작동부이(60)를 연결하는 제1와이어(80)를 감김에 따라 표시부이(50)와 인접한 위치에 작동부이(60)가 부상되도록 하기 위한 장치이다.

즉, 와이어 감김장치(100)는 작동부이(60)가 부상되는 경우 해류의 영향에 의해 부설작업을 수행하는 부설선(10) 또는 타 선박과의 충돌을 방지할 수 있도록 작동부이(60)를 표시부이(50) 근방으로 견인하는 역할을 수행한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 와이어 감김장치(100)는 표시부이(50)의 중앙부에서 회전 가능하게 설치되어 제1와이어(80)가 감겨지는 드럼(110)과, 드럼(110)이 제1와이어(80)를 감는 방향으로 상기 드럼(110)에 회전력을 제공하는 탄성장치(120)를 포함할 수 있다.

드럼(110)에 감겨진 제1와이어(80)는 제1와이어(80)와 연결된 작동부이(60)가 파이프라인(20)과 함께 하강시 제1와이어(80)에 걸리는 장력에 의해 드럼(110)으로부터 풀리도록 마련될 수 있다.

이러한 드럼(110)에 감겨진 제1와이어(80)의 길이는 파이프라인(20)이 하강하는 경우 표시부이(50)가 파이프라인(20)의 하중에 의하여 가라앉지 않도록 파이프라인(20)이 부설되는 수심 또는 해중에 잠긴 작동부이(60)가 파이프라인(20)으로부터 분리되는 수심과 상응하거나 보다 길게 마련될 수 있다.

탄성장치(120)는 제1와이어(80)에 걸리는 장력에 의해 제1와이어(80)가 풀리는 방향으로 드럼(110)이 회전되는 경우에는 드럼(110)의 회전력을 전달받아 탄성력을 저장하고, 제1와이어(80)에 걸리는 장력이 일정수준 이하로 줄어든 경우에는 저장된 탄성력에 의하여 제1와이어(80)를 감는 방향으로 드럼(110)에 회전력을 전달하기 위한 장치이다.

이러한 탄성장치(120)는 드럼(110)에 회전력을 전달하는 권취롤(121)과, 권취롤(121)에 태엽스프링(123)을 공급하는 스프링공급롤(125)과, 권취롤(121)의 회전수를 증가시키도록 드럼(110)과 권취롤(121) 사이에 연결되는 회전수변경장치(127)를 포함할 수 있다. 이는 태엽스프링(123)의 길이가 짧은 경우에도 권취롤(121)을 통해 회전되는 드럼(110)의 회전수를 증가시키기 위함이다.

스프링공급롤(125)은 표시부이(50)의 내부에서 양단이 회전 가능하게 지지되고, 그 외주면에는 탄성력을 제공하는 태엽스프링(123)이 다수회 감긴 상태로 구비될 수 있다.

태엽스프링(123)은 일단부가 스프링공급롤(125)에 고정되고, 타단부는 스프링공급롤(125)과 이격 배치된 권취롤(121)에 고정된 상태로 구비될 수 있다.

이러한 태엽스프링(123)의 길이는 제1와이어(80)의 길이와 대응되도록 마련되거나, 작동부이(60)가 파이프라인(20)으로부터 분리되는 수심과 대응되도록 마련될 수 있다. 또한, 태엽스프링(123)이 감기는 탄성력은 파이프라인(20)의 부설시 사용되는 클램핑장치(70)가 작동부이(60)에 의해 부상하는 경우 끌어 당길 수 있을 정도로 설계될 수 있다.

권취롤(121)은 드럼(110)과 함께 회전될 수 있도록 표시부이(50)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 제1와이어(80)가 풀리는 방향으로 드럼(110)이 회전되는 경우에는 드럼(110)과 함께 회전되면서 스프링공급롤(125)에 감긴 태엽스프링(123)을 당겨 권취롤(121)의 외면에 태엽스프링(123)을 감는다.

회전수변경장치(127)는 드럼(110)과 권취롤(121) 사이에 연결되어 태엽스프링(123)의 탄성력에 의하여 권취롤(121)이 회전되는 경우, 태엽스프링(123)의 길이가 짧은 경우에도 권취롤(121)을 통해 회전되는 드럼(110)의 회전수를 증가시키거나, 권취롤(121)의 회전수를 일정비율로 줄여 드럼(110)에 전달함으로써 드럼(110)의 토크를 증가시키는 장치이다.

이러한 구성을 통하여, 드럼(110)에 감겨진 제1와이어(80)는 해저에 부설되는 파이프라인(20)의 무게에 의해 당겨지는 장력에 의해 드럼(110)으로부터 풀리게 되고, 제1와이어(80)가 풀리는 방향으로 회전되는 드럼(110)의 회전력은 권취롤(121)에 전달되게 된다. 권취롤(121)이 드럼(110)의 회전과 함께 회전되면, 권취롤(121)은 태엽스프링(123)을 당겨 권취롤(121)의 외주면에 태엽스프링(123)을 감게 되므로 태엽스프링(123)은 풀리면서 탄성 복원력이 발생하게 된다.

그리고, 설정 수심에서 파이프라인(20)으로부터 작동부이(60)가 분리된 경우, 즉 파이프라인(20)을 움켜 잡는 클램핑장치(70)가 파이프라인(20)으로부터 클램핑 해제된 경우에는 클램핑장치(70)는 작동부이(60)의 부력에 의해 해수면을 향해 부상하게 되고, 이에 따라, 제1와이어(80)를 당기는 장력은 감소하게 되므로 태엽스프링(123)의 탄성복원력은 권취롤(121)에 감긴 태엽스프링(123)을 당겨 권취롤(121)을 회전시킨다.

권취롤(121)의 회전력은 감속장치(127)를 통해 드럼(110)에 전달되고, 드럼(110)은 제1와이어(80)를 감음에 따라 제1와이어(80)는 클램핑장치(70)가 표시부이(50) 근처에서 부상될 수 있도록 당기게 된다.

따라서, 파이프라인(20)의 하중을 줄이기 위해 해중에 잠긴 작동부이(60)가 부상되는 경우 타 선박과의 충돌 위험을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시 예의 탄성장치(120)는 제1와이어(80)를 당기는 탄성력을 제공하기 위하여 태엽스프링(123)을 적용한 구성을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 드럼(110)에 감긴 제1와이어(80)를 당기는 장력에 의해 탄성력을 저장하고, 제1와이어(80)를 당기는 장력이 줄어든 경우 저장된 탄성력에 의해 제1와이어(80)를 감는 방향으로 드럼(110)을 회전시키는 구조라면 그 실시 예는 제한되지 않는다. 일 예로, 토션스프링 또는 코일스프링을 통하여 구현할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 실시 예의 탄성장치(120)는 도시하지는 않았으나 제1와이어(80)가 풀리는 방향으로 드럼(110)이 회전되는 경우, 소정의 장력 이상이 작용하는 경우에는 권취롤(121)이 회전되지 않도록 하는 클러치장치를 더 포함할 수 있다. 이는 과도한 장력이 가해지는 경우 탄성장치(120)의 손상을 방지하기 위함이다.

이하에서는 일정 수심에서 분리 가능하게 장착되는 다양한 실시 예의 클램프장치에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 클램핑장치가 해제된 상태를 도시한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 클램핑장치(70)는 해저에 부설되는 파이프라인(20)이 일정 수심에 도달된 경우 파이프라인(20)으로부터 작동부이(60)를 분리시키기 위한 장치로서, 파이프라인(20)에 분리 가능하게 장착되며 파이프라인(20)에 부력을 제공하는 작동부이(60)와 제2와이어(90)를 통해 연결될 수 있다.

이러한 클램핑장치(70)는 힌지축(71)을 중심으로 상호 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 회전암(72,73)을 구비하고, 한 쌍의 회전암(72,73)은 힌지축(71)을 중심으로 회전되어 열리거나 닫히도록 마련될 수 있다.

한 쌍의 회전암(72,73)에는 각각 외면 일측에서 연장되어 서로 마주보는 방향으로 굴곡된 한 쌍의 지지암(75,76)을 구비하고, 한 쌍의 지지암(75,76)의 각 단부는 신축 가능하게 마련된 벨로스(bellows,77)의 양단에 지지된 상태로 마련될 수 있다.

또한, 한 쌍의 회전암(72,73)의 내면에는 각각 파이프라인(20)과 밀착시 마찰력을 증가시키기 위한 마찰패드(78)가 마련될 수 있다.

벨로스(75)는 내부에 일정한 압력을 가지는 기체를 넣어 봉한 주름진 형태로 마련되어, 일정 수심에서는 그 외부의 수압에 의해 수축하도록 구비된다.

이를 통해, 파이프라인(20)의 부설시 일정 수심까지는 파이프라인(20)은 작동부이(60)의 부력에 의해 하강하게 되고, 파이프라인(20)이 일정 수심에 도달된 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이 외부의 수압에 의해 벨로스(77)는 수축하여 파이프라인(20)의 외면을 감싸는 한 쌍의 회전암(72,73)이 열리게 되므로 클램핑장치(70)는 파이프라인(20)으로부터 분리되어 클램핑장치(70)와 연결된 작동부이(60)의 부력에 의해 해수면 위로 부상하게 된다.

한편, 본 실시 예에서는 파이프라인(20)의 하중을 줄이기 위한 작동부이(60)가 제2와이어(90)를 통해 서로 연결되도록 하였으나, 도 7에 도시한 바와 같이 파이프라인(20)을 감싸는 클램핑장치(70)에 부력을 확보할 수 있는 해수보다 비중이 가벼운 액체 또는 가스가 채워진 탱크나, 우드(wood), 코크(cork) 등의 부력부재로 이루어진 부이(79)가 일체로 마련되도록 구비될 수 있다. 이 경우에는 표시부이(50)와 클램핑장치(70)는 제1와이어(80)를 통하여 서로 연결될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 본 실시 예의 클램핑장치(130)는 파이프라인(20)에 부력을 제공하는 작동부이(60)의 일측에 고정되는 밴드부재(131)를 구비하고, 밴드부재(131)는 작동부이(60) 및 파이프라인(20)의 둘레를 감싸 맨 상태에서 폭발볼트(explosive bolt,133)에 의해 연결되도록 구비될 수 있다.

밴드부재(131)는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 링 형태의 부재로 마련될 수 있다.

폭발볼트(133)는 화약의 폭발력에 의해 결합된 밴드부재(131)를 분리시키기 위한 것으로서, 부설선(10)에서 원격작동에 의하여 동작되도록 구비될 수 있다. 이러한 폭발볼트(133)는 공지된 구성에 해당하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성을 통해, 일정수심에서 폭발볼트(133)가 작동되면 밴드부재(131)는 연결 해제되어 파이프라인(20)으로부터 작동부이(60)는 분리된 후 부상하게 된다.

이와 같은 구조의 클램핑장치(130)를 적용하는 경우에는 표시부이(50)와 작동부이(60)는 제1와이어(80)에 의하여만 연결될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치를 나타낸 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치가 해제되는 상태를 나타낸 것이고, 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 클램핑장치를 갖는 부력장치가 파이프라인으로부터 분리되어 부상하는 동작 상태도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 실시 예의 클램핑장치(140)는 파이프라인(20)을 감싸도록 회전축(151)을 통해 개폐 가능하게 설치되는 바디부(150)를 구비하고, 바디부(150)의 일단부(153)에는 힌지축(157)에 회전 가능하게 결합되며 한쪽 끝 부분이 바디부(150)의 타단부(155)에 걸려 지지되는 회전부재(160)와, 회전부재(160)의 회전동작을 구속하도록 바디부(150)의 양쪽 단부(153,155) 및 회전부재(160)에 걸려 지지되는 결합핀(170)을 구비할 수 있다.

회전부재(160)는 바디부(150)의 개방을 방지하기 위한 것으로서, 일측이 바디부(150)의 일단부(153)에 마련되는 힌지축(157)에 힌지 결합되고, 타측은 바디부(150)의 타단부(155)를 향해 연장되어 절곡된 걸림부(161)를 구비한다.

걸림부(161)는 바디부(150)의 타단부(155)에 형성된 오목한 형태의 수용홈(158)에 삽입되어 지지됨으로써, 바디부(150)의 타단부(155)가 회전축(151)을 중심으로 회전되어 바디부(150)가 개방되는 것을 억제한다.

또한, 회전부재(160)는 클램핑장치(140)에 부력을 제공하기 위한 작동부이(60)가 제2와이어(90)를 통해 연결될 수 있다.

결합핀(170)은 회전부재(160)가 힌지축(157)을 중심으로 상방향으로 회전되는 것을 제한하기 위한 것으로서, 바디부(150)의 타단부(155)를 관통하여 삽입된 후 수용홈(158)에 삽입된 걸림부(161)를 통과하여 바디부(150)의 일단부(153)에 마련된 지지홈(159)에 지지되도록 구비될 수 있다.

즉, 결합핀(170)은 바디부(150)의 양쪽 단부(153,155) 및 수용홈(158)에 삽입된 걸림부(161)를 관통하도록 바디부(150)에 슬라이딩 인입 및 인출 가능하게 설치되어 회전부재(160)의 걸림부(161)를 구속함으로써 작동부이(60)의 부력에 의한 회전부재(160)의 회전을 제한시킨다.

이러한 결합핀(170)은 해수면에 떠 있는 표시부이(50)의 와이어 감김장치(100)에 의해 제공되는 제1와이어(80)와 연결될 수 있다. 또한, 결합핀(170)은 클램핑장치(140)가 하강하여 일정수심에 도달된 경우에는 제1와이어(80)에 걸리는 장력에 의하여 바디부(150)로부터 슬라이딩 인출되도록 마련될 수 있다.

이 경우, 와이어 감김장치(100)의 드럼(110)에 감겨진 제1와이어(80)의 길이는 클램핑장치(140)가 분리되는 수심과 상응하는 길이를 가지도록 마련될 수 있다.

한편, 바디부(150)의 일단부(153)에는 제1와이어(80)가 드럼(110)으로부터 풀리는 장력보다 큰 탄성력을 가지는 가압부재(180)가 수용되는 가압부재 수용부(153a)가 구비되고, 가압부재 수용부(153a)에 수용된 가압부재(180)는 회전부재(160)의 회전을 제한하도록 바디부(150)에 삽입된 결합핀(170)의 일측을 가압하도록 구비될 수 있다.

이러한 가압부재(180)는 와이어 감김장치(100)로부터 풀리는 제1와이어(80)의 장력보다 큰 가압력을 가지도록 마련되어 제1와이어(80)가 풀리는 동안에는 결합핀(170)이 바디부(150)에서 슬라이딩 이동되는 것을 제한하게 된다.

즉, 제1와이어(80)가 풀리는 동안에는 가압부재(180)의 가압력에 의하여 결합핀(170)이 클램핑장치(140)의 바디부(150)에서 분리되지 않게 되나, 클램핑장치(140)가 파이프라인(20)으로부터 분리되는 일정수심에 도달된 경우에는 드럼(110)에 감긴 제1와이어(80)가 다 풀리게 되므로 가압부재(180)의 가압력보다 큰 장력이 제1와이어(80)에 가해지게 되어 결합핀(170)은 도 11에 도시된 바와 같이 바디부(150)에서 이탈되는 방향으로 슬라이딩 이동하게 된다.

이에 따라, 회전부재(160)의 회전을 제한하는 결합핀(170)이 회전부재(160)로부터 걸림 해제되고, 회전부재(160)는 작동부이(60)의 부력에 의하여 힌지축(157)을 중심으로 상방향으로 회전되게 되므로 바디부(150)의 타단부(155)를 구속하는 회전부재(160)의 걸림부(161)는 수용홈(158)으로부터 벗어나게 되어 바디부(150)는 개방되게 된다.

한편, 작동부이(60)에 의해 클램핑장치(140)가 부상하는 경우 표시부이(50)와 인접한 위치의 수면 위로 부상될 수 있도록 결합핀(170)과 클램핑장치(140)는 연결와이어(190)에 의해 서로 연결될 수 있다.

연결와이어(190)는 결합핀(170)이 제1와이어(80)의 장력에 의해 바디부(150)에서 분리되는 경우 연결와이어(190)에 소정 장력이 작용되지 않는 길이를 가지도록 마련될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 12에 도시된 바와 같이 부설선(10)에 의해 투하되는 파이프라인(20)은 일정수심에 도달될 때 까지는 작동부이(60)의 부력에 의해 지탱된 상태로 하강하게 된다.

이때, 표시부이(50)에 구비된 와이어 감김장치(100)에 연결된 제1와이어(80)는 파이프라인(20)의 자중에 의하여 당겨지게 되고, 제1와이어(80)는 드럼(110)으로부터 풀리게 된다. 제1와이어(80)가 풀리면서 회전되는 드럼(110)의 회전력은 탄성장치(120)의 권취롤(121)에 전달되어 회전되고, 권취롤(121)은 태엽스프링(123)을 당겨 감음에 따라 태엽스프링(123)의 탄성복원력은 저장된 상태에 있게 된다.

그리고, 일정수심에 도달된 경우에는 제1와이어(80)의 풀림은 멈추게 되고, 이에 따라 제1와이어(80)에 걸리는 장력에 의하여 결합핀(170)은 클램핑장치(140)의 바디부(150)로부터 분리되게 되므로 클램핑장치(140)는 파이프라인(20)으로부터 분리되게 된다.

이때, 작동부이(60)의 부력에 의해 파이프라인(20)으로부터 분리되어 부상하는 클램핑장치(140)의 바디부(150)는 연결와이어(190)를 통해 결합핀(170)과 연결된 상태에 있게 되므로 표시부이(50)와 인접한 위치의 수면 위로 부상되게 된다.

또한, 제1와이어(80)는 표시부이(50)에 내장된 와이어 감김장치(100)의 탄성복원력에 의하여 드럼(110)에 감겨지게 되므로, 인접한 위치에서 부상하는 부력장치(40)들의 와이어들이 서로 꼬이는 현상을 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 와이어 감김장치(100)는 와이어를 감기 위한 별도의 동력원이 필요치 않게 되므로 설치 비용을 감소시킴과 아울러 장치의 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 부설선, 20: 파이프라인,
30: 스팅거, 40: 부력장치,
50: 표시부이, 60: 작동부이,
70,130,140: 클램핑장치, 80: 제1와이어,
90: 제2와이어, 100: 와이어 감김장치,
110: 드럼, 120: 탄성장치,
121: 권취롤, 123: 태엽스프링,
125: 스프링공급롤, 127: 감속장치.
150: 바디부, 153: 바디부 일단부,
155: 바디부 타단부, 160: 회전부재,
170: 결합핀, 180: 가압부재,
190: 연결와이어.

Claims (16)

1. 해저에 파이프라인을 부설하기 위해 와이어를 통해 상기 파이프라인과 연결되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치에 있어서,
   상기 부력장치는 상기 와이어를 감기 위한 와이어 감김장치를 포함하고,
   상기 와이어 감김장치는 상기 와이어와 연결되며 수중에서 하강하는 상기 파이프라인의 자중에 의해 당겨지는 상기 와이어의 장력을 탄성력으로 저장하고, 상기 부력장치가 부상되는 경우에는 상기 저장된 탄성력에 의해 상기 와이어를 감도록 구비되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함하고,
   상기 표시부이 및 상기 작동부이는 상기 와이어에 의해 서로 연결되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 와이어 감김장치는 상기 표시부이 및 상기 작동부이 중 적어도 하나에 구비되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 와이어 감김장치는 상기 와이어가 감겨진 드럼과, 상기 드럼과 연결되며 상기 와이어를 감는 방향으로 상기 드럼에 회전력을 제공하는 탄성장치를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 탄성장치는 상기 드럼과 일체로 회전 가능하게 연결되는 권취롤과, 상기 와이어가 풀리는 방향으로 상기 드럼의 회전시 상기 권취롤에 태엽스프링을 공급하는 스프링공급롤을 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 와이어 감김장치는 상기 권취롤과 상기 드럼 사이에 설치되는 회전수변경장치를 더 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
7. 제 1항, 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파이프라인에 결합되며 상기 파이프라인이 일정 수심에 도달된 경우 상기 파이프라인으로부터 분리 가능하게 장착되는 클램핑장치를 더 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와, 상기 클램핑장치와 연결되며 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 와이어는 상기 표시부이와 상기 작동부이를 연결하도록 상기 와이어 감김장치에 의해 제공되는 제1와이어와, 상기 부이와 상기 클램핑장치를 연결하는 제2와이어를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
10. 제 8항에 있어서,
    상기 클램핑장치는 상기 작동부이와 상기 파이프라인의 둘레를 감싸 매는 밴드부재와, 상기 밴드부재의 연결을 해제하기 위한 폭발볼트를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
11. 제 7항에 있어서,
    상기 부력장치는 상기 와이어에 의해 상기 클램핑장치와 연결되어 수면 위에 떠 있는 표시부이를 포함하고,
    상기 클램핑장치는 부설되는 상기 파이프라인에 부력을 제공하기 위한 작동부이를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
12. 제 7항에 있어서,
    상기 부력장치는 수면 위에 떠있는 표시부이와, 상기 파이프라인의 부설시 해중에 잠겨 상기 파이프라인에 부력을 제공하는 작동부이를 포함하고,
    상기 클램핑장치는 상기 파이프라인을 감싸며 회전축을 통해 개폐 가능하게 마련된 바디부와, 상기 작동부이와 연결되며, 일단은 상기 바디부의 일측 단부에 힌지 결합되고 타단은 상기 바디부의 타측 단부를 향해 연장되어 상기 바디부의 타측 단부에 걸려 지지되는 걸림부를 갖는 회전부재와, 상기 표시부이와 연결되며, 상기 바디부의 양쪽 단부와 상기 회전부재의 걸림부에 걸려 지지되도록 상기 바디부에 슬라이딩 인출입 가능하게 설치되어 상기 작동부이의 부력에 의한 상기 회전부재의 회전을 제한하는 결합핀을 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 와이어 감김장치는 상기 표시부이에 구비되고, 상기 결합핀은 상기 와이어 감김장치의 와이어와 연결되어 일정 수심에 도달될 때 상기 와이어의 장력에 의해 상기 바디부로부터 분리되는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 작동부이가 부상될 때 상기 표시부이와 인접한 위치에 상기 작동부이가 부상될 수 있도록 상기 결합핀과 상기 클램핑장치를 서로 연결하는 연결와이어를 더 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
15. 제 12항에 있어서,
    상기 클램핑장치는 상기 결합핀의 일측을 가압하여 상기 결합핀의 슬라이딩 이동을 제한하는 가압부재를 더 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.
16. 제 7항에 있어서,
    상기 클램핑장치는 상호 회전되어 개폐 가능하게 설치되는 한 쌍의 회전암과, 상기 한 쌍의 회전암에서 각각 연장되는 한 쌍의 지지암과, 양단이 상기 한 쌍의 지지암의 각 단부에 지지되는 벨로스를 포함하는 해저 파이프라인 부설용 부력장치.

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