KR20180012612A - 무어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드리븐 파일(Driven Pile)을 해저면에 신속하고 안정적으로 고정시킬 수 있는 무어링 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 무어링 장치는 선체에서 하강하여 해저면에 위치되는 하우징; 상기 하우징에 형성되는 제1 관통홀에 삽입되고, 해저면에서 상기 하우징을 빠져나와 해저면에 박혀 고정되는 드리븐 파일; 그리고, 상기 드리븐 파일이 해저면에 박혀 고정되면, 상기 드리븐 파일에 형성된 가이드 홀을 빠져나와 해저지반을 뚫고 내려가 상기 드리븐 파일의 지지력을 보강해주는 앵커 라인을 포함하여 이루어진다.

Description

무어링 장치{MOORING APPARATUS}
본 발명은 무어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드리븐 파일(Driven Pile)을 해저면에 신속하고 안정적으로 고정시킬 수 있는 무어링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 시추 등 해상에서의 작업을 위한 구조물의 일종으로 반잠수식 해양구조물이 알려져 있다. 반잠수식 해양구조물은 상하 방향의 동요가 비교적 적어 극한환경의 해역에도 투입 및 운용될 수 있는 장점이 있다.
이러한 반잠수식 해양구조물이 파랑이나 조류, 조수에 의해 이동하지 않도록 계류라인(Mooring Line)으로 반잠수식 해양구조물을 계류하고 있다. 이러한 계류라인은 해수면에 위치한 해양구조물과 해저면에 설치된 파일(Pile) 간을 비스듬하게 연결해야 하는 특성을 가지며, 이에 따라 계류라인에 인가되는 상하 방향 하중이 파일에 작용할 수 있다.
해양의 파랑이나 조수, 조류, 해양구조물의 규모 등 여러 가지 해양 환경 및 작업 조건에 따라 계류라인에 큰 하중이 작용하는 경우, 파일에 상하 방향으로 작용하는 하중의 크기 역시 증가하게 된다. 이러한 상하 방향 하중은 파일 부재에 미세 거동을 유발할 수 있으며, 특히 일시적 충격과 같은 고하중의 발생시 상하 방향으로 지반점착마찰력을 넘어서는 힘이 발생하여 해저면에 박혀있는 파일이 위로 들려 올려지는 현상이 일어날 수 있다.
해저면 상에서 한번 들려 올려진 파일은 다시 지반 속으로 내려가려는 힘이 없어 그 위치에 머무르게 되는데, 장기 반복적으로 그러한 현상이 발생하게 되면 결국 파일이 지지력을 잃고 해저면에서 뽑히는 사고가 발생하게 된다.
이 경우 해양구조물이 정위치에서 이탈하여 해양 작업의 효율성이 저하되고, 작업에 큰 지장이 초래되는 것은 물론, 계류 장치의 재설치를 위해 과도한 시간과 비용이 소모되는 문제를 초래하게 된다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0059007호 (2016.05.26. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 선체에서 하강하여 해저면에 위치되는 하우징; 상기 하우징에 형성되는 제1 관통홀에 삽입되고, 해저면에서 상기 하우징을 빠져나와 해저면에 박혀 고정되는 드리븐 파일; 그리고, 상기 드리븐 파일이 해저면에 박혀 고정되면, 상기 드리븐 파일에 형성된 가이드 홀을 빠져나와 해저지반을 뚫고 내려가 상기 드리븐 파일의 지지력을 보강해주는 앵커 라인을 포함하여 이루어지는 무어링 장치를 제공한다.
여기서, 상기 앵커 라인은 다수개가 구비되며, 상기 다수개의 앵커 라인은 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐진다.
여기서, 상기 앵커 라인은 상기 하우징 내부에 형성되는 챔버에 적재되며, 상기 앵커 라인의 일단은 상기 드리븐 파일에 연결되고, 타단은 상기 가이드 홀에 위치된다.
여기서, 상기 앵커 라인은, 상기 챔버에 적재되며, 일단은 상기 드리븐 파일에 연결되고, 타단은 상기 가이드 홀에 위치되는 체인; 상기 체인의 타단에 설치되며, 해저지반을 뚫고 이동하여 상기 체인의 타단을 해저지반 깊이 이동시키는 드릴 비트; 그리고, 상기 드릴 비트를 회전시키는 구동모터를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 앵커 라인은, 상기 드릴 비트의 후방에 설치되며, 상기 드릴 비트의 이동이 완료되면 내부에 경화물질이 채워져 부피가 팽창하는 앵커 팩을 더 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 챔버 내부에는 상기 구동모터에 전원을 공급하는 전원공급장치가 설치된다.
또한, 상기 챔버 내부에는 상기 앵커 팩에 경화물질을 공급하는 저장탱크가 설치된다.
한편, 상기 하우징의 외곽부에는 다수개의 제2 관통홀이 형성되고, 상기 제2 관통홀에는 상기 하우징이 해저면에 위치되면, 수직이동하여 상기 하우징의 수평을 조절하는 레그가 설치된다.
여기서, 상기 레그의 외면에는 가이드 돌기가 길이방향으로 돌출형성되고, 상기 하우징의 외곽부에는 상기 가이드 돌기를 수직 이동시키는 모터가 설치된다.
한편, 상기 하우징 내부에는 드리븐 파일의 직상방에 설치되어 상기 드리븐 파일의 상면을 가압하는 액추에이터가 설치된다.
여기서, 상기 액추에이터는, 상기 하우징의 내부에 고정설치되는 실린더; 그리고, 상기 실린더에서 수직 하강하여 상기 드리븐 파일의 상면을 가압하는 슬라이더를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 무어링 장치는 하우징이 선체에서 하강하여 해저면에 위치되면, 액추에이터가 하우징에 삽입되어 있는 드리븐 파일을 가압하여 해저면에 고정시키므로 드리븐 파일 설치작업을 신속하게 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무어링 장치는 앵커 라인이 드리븐 파일과 연결된 상태로 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐져 드리븐 파일을 해저지반 내부에서 팽팽하게 잡아당겨 주기 때문에 드리븐 파일을 해저면에 매우 견고하게 고정시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무어링 장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터가 드리븐 파일의 상면을 가압하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 앵커 라인이 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐지는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 앵커 라인의 구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 하우징과 드리븐 파일의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 드리븐 파일이 앵커 라인에 의해 해저면에 고정된 상태를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 무어링 장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무어링 장치는 하우징(100)(Housing)(100)과, 드리븐 파일(200)(Driven Pile)(200)과, 앵커 라인(300)(Anchor Line)을 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(100)은 선체(10)가 원유나 천연가스 등의 자원을 수집하는 부유식 원유생산저장 하역설비(floating production storage and offloading plant, FPSO), 부유식 액화천연가스설비(floating liquid natural gas plant) 등과 같은 해양구조물을 계류시킬 위치에 도착하면, 선체(10)에서 하강하여 해저면(B)에 위치된다.
이를 위해 선체(10)에는 갠트리 크레인(Gantry Crane)(20)이 설치된다. 갠트리 크레인(20)은 하우징(100)과 와이어(W)로 연결되어 선체(10)가 정해진 위치에 도달하면 와이어(W)를 풀어 하우징(100)을 해저면(B)으로 하강시킨다. 또한, 갠트리 크레인(20)은 이하 설명할 드리븐 파일(200)을 해저면(B)에 고정시키는 작업이 완료되면, 와이어(W)를 다시 감아 하우징(100)을 다시 선체(10)로 회수한다. 이러한 갠트리 크레인(20)은 선체(10) 상면에 설치되는 한 쌍의 레일(Rail)(11)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 선체(10) 상면에서 수평이동 할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
상기 드리븐 파일(200)은 하우징(100)에 형성되는 제1 관통홀(110)에 삽입된다. 드리븐 파일(200)을 제1 관통홀(110)에 삽입시키는 작업은 선체(10)가 해양구조물이 계류될 위치에 도착한 후 이루어질 수 있다. 즉, 드리븐 파일(200)은 선체(10)에 적재되어 있다가 선체(10)가 해양구조물이 계류될 위치에 도착하면 크레인 등에 의해 들어올려져 제1 관통홀(110)에 삽입될 수 있다.
이러한 드리븐 파일(200)은 상술한 바와 같이 갠트리 크레인(20)에 의해 하우징(100)이 해저면(B)에 위치되면 하우징(100)을 빠져나와 해저면(B)에 박혀 고정된다.
이를 위해 하우징(100) 내부에는 드리븐 파일(200)의 직상방에 설치되어 해저면(B)에 위치된 드리븐 파일(200)의 상면을 가압하여 드리븐 파일(200)을 해저면(B)에 박아 고정시키는 액추에이터(400)가 설치된다.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터가 드리븐 파일의 상면을 가압하는 상태를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 액추에이터(400)는 갠트리 크레인(20)에 의해 와이어(W)가 풀어져 하우징(100)과 함께 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에 위치되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 드리븐 파일(200)의 상면을 수직 하방으로 가압하여 드리븐 파일(200)을 해저면(B)에 박아 고정시킨다.
이러한 액추에이터(400)는 하우징(100)의 내부에 고정설치되는 실린더(410)와, 실린더(410)에서 수직하강하여 드리븐 파일(200)의 상면을 가압하는 슬라이더(420)로 구성될 수 있다. 물론, 액추에이터(400) 구조는 이에 한정되는 것은 아니며 유압 해머 등과 같은 다양한 장치가 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 앵커 라인이 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐지는 모습을 나타내는 도면이다.
상기 앵커 라인(300)은 상술한 바와 같이 액추에이터(400)에 의해 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에 박혀 고정되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 드리븐 파일(200)의 내부에 형성된 가이드 홀(210)(도 1 및 도 2 참조)을 빠져나와 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐진다. 여기서, 앵커 라인(300)은 드리븐 파일(200)에 연결된 상태로 해저지반을 뚫고 이동하므로 앵커 라인(300)의 이동이 완료되면, 드리븐 파일(200)은 앵커 라인(300)에 의해 팽팽하게 잡아당겨져 매우 견고하게 해저면(B)에 고정되게 된다.
드리븐 파일(200)이 액추에이터(400)에 의해 해저면(B)에 수십미터 깊이로 박힌다고 하더라도 드리븐 파일(200)과 해양구조물을 연결하는 계류라인을 통해 수만톤에 달하는 해양구조물의 하중이 드리븐 파일(200)에 지속적으로 인가될 경우, 특히 해양구조물이 조류 등에 의해 흔들림에 따라 드리븐 파일(200)에 수직방향 하중이 지속적으로 인가되면, 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에서 뽑혀져 나올 위험이 있다. 따라서, 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에 박힌 후 드리븐 파일(200)과 연결된 상태로 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐져 드리븐 파일(200)을 해저지반 내부에서 잡아주는 앵커 라인(300)을 추가로 설치하여 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에서 뽑히는 사고를 방지함이 바람직하다.
이러한 앵커 라인(300)은 드리븐 파일(200) 내부에 적재됨이 바람직하지만, 길이가 최소 수십 미터에 이르기 때문에 구조적으로 드리븐 파일(200) 내부에 적재되기 어려운 문제가 있다. 따라서, 앵커 라인(300)은 도 1과 같이 일단은 드리븐 파일(200)에 연결되고, 타단은 가이드 홀(210)에 위치된 상태로 하우징(100) 내부에 형성된 챔버(120)에 적재된다.
이 경우, 앵커 라인(300)은 도 2와 같이 드리븐 파일(200)이 액추에이터(400)에 의해 해저면(B)에 박힐 때 즉, 드리븐 파일(200)이 제1 관통홀(110)에서 수직 하강할 때 일부가 챔버(120)에 서서히 빠져나와 제1 관통홀(110)에 위치되며, 또한 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에 완전히 박혀 고정된 후 도 3과 같이 타단이 가이드 홀(210)을 빠져나와 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐지면 챔버(120)에 남아있던 나머지 부분이 챔버(120)에서 빠져나오게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 앵커 라인의 구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.
이러한 앵커 라인(300)은 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(120)에 적재된 상태로 일단은 상기 드리븐 파일(200)에 연결되고, 타단은 상기 가이드 홀(210)에 위치되는 체인(310)과, 체인(310)의 타단에 설치되어 드리븐 파일(200)이 해저면(B)에 고정되면, 해저지반을 뚫고 이동하여 체인(310)의 타단을 해저지반 깊이 이동시키는 드릴 비트(320)와, 드릴 비트(320)를 회전시키는 구동모터(340)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 체인(310)은 이동과정에서 손상되지 않도록 튜브 등에 감싸여지며, 챔버(120) 내부에는 구동모터(340)에 전원을 공급하는 전원공급장치(121)가 설치된다. 전원공급장치(121)는 구동모터(340)와 전원선을 통해 연결된다.
도 5는 본 발명에 따른 하우징과 드리븐 파일의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
여기서, 앵커 라인(300)은 드리븐 파일(200)을 안정적으로 잡아줄 수 있도록 4개가 설치될 수 있으며, 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 내부에는 앵커 라인(300)이 각각 적재되는 4개의 챔버(120)가 형성되고, 드리븐 파일(200)의 내부에는 각 앵커 라인(300)이 통과하는 4개의 가이드 홀(210)이 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 드리븐 파일이 앵커 라인에 의해 해저면에 고정된 상태를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.
따라서, 드릴 비트(320)의 이동이 완료되면 도 6에 도시된 바와 같이, 체인(310)은 일단이 드리븐 파일(200)에 연결된 상태로 방사상으로 펼쳐져 드리븐 파일(200)을 팽팽하게 잡아당기게 되므로 드리븐 파일(200)은 해저면(B)에 매우 견고하게 고정되게 된다.
한편, 앵커 라인(300)은 드릴 비트(320)의 후방에 설치되며, 드릴 비트(320)의 이동이 완료되면 내부에 경화물질이 채워지는 앵커 팩(330)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
앵커 팩(330)은 내부에 시멘트 등과 같은 경화물질이 채워지면 팽창하여 드릴 비트(320)에 의해 해저지반에 뚫린 홀을 패쇄시킨다. 따라서 도 6과 같은 상태에서 앵커 팩(330)에 경화물질이 채워지면 드리븐 파일(200)에 연결된 체인(310)이 홀을 통해 외부로 빠져나가지 못하게 되므로 즉, 체인(310)이 해저지반에 완전히 고정되므로 드리븐 파일(200)이 보다 견고하게 해저면(B)에 고정되게 된다.
이러한 앵커 팩(330)에 경화물질을 공급하기 위해 챔버(120) 내부에는 저장탱크(122)가 설치된다.(도 4 참조) 저장탱크(122)는 경화물질을 저장하고 있다가 드릴 비트(320)의 이동이 완료되면, 앵커 팩(330)과 저장탱크(122)를 연결시키는 공급관을 통해 앵커 팩(330)에 경화물질을 공급한다.
한편, 도 1과 같이 하우징(100)의 외곽부에는 다수개의 제2 관통홀(130)이 형성되고, 제2 관통홀(130)에는 레그(Leg)(500)가 각각 수직이동 가능하게 설치된다.
레그(500)는 하우징(100)이 해저면(B)에 위치되면, 제2 관통홀(130) 내부를 따라 수직이동하여 하우징(100)의 높낮이를 조절함으로써 하우징(100)이 해저면(B)에서 수평을 유지하도록 한다.
레그(500)에 의해 해저면(B)에서 하우징(100)의 수평이 유지되면, 상술한 바와 같이 액추에이터(400)가 가하는 압력이 드리븐 파일(200)에 정확하게 인가되므로 드리븐 파일(200)을 해저면(B)에 박아 고정시키는 작업이 보다 신속하고 안정적으로 진행될 수 있다.
이러한 레그(500)의 외면에는 가이드 돌기(510)가 길이방향으로 돌출형성되고, 하우징(100)의 외곽부에는 상기 가이드 돌기(510)를 수직 이동시키는 모터(M)가 설치된다. 따라서 레그(500)의 수직이동은 모터(M)가 가이드 돌기(510)를 수직이동시킴에 따라 이루어진다.
이와 같이 해저면(B)에서 진행되는 드리븐 파일(300) 설치작업이 모두 완료되면, 이미 설명한 바와 같이 하우징(100)은 갠트리 크레인(20)에 의해 선체(10)로 회수되고, 이에 따라 해저면(B)에는 도 6과 같이 드리븐 파일(300)만이 박힌 상태로 위치된다.
이때, 앵커 팩(330)과 저장탱크(122)를 연결하는 공급관 및 구동모터(340)와 전원공급장치(121)를 연결하는 전원선은 각각 앵커 팩(330) 및 구동모터(340)에서 분리되어 하우징(100)과 함께 선체(10)로 회수된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 선체 11: 레일
20: 갠트리 크레인 100: 하우징
110: 제1 관통홀 120: 챔버
130: 제2 관통홀 200: 드리븐 파일
300: 앵커 라인 310: 체인
320: 드릴 비트 330: 앵커 팩
340: 구동모터 400: 액추에이터
410: 실린더 420: 슬라이더
500: 레그 510: 가이드 돌기
M: 모터 W: 와이어

Claims (11)

  1. 선체에서 하강하여 해저면에 위치되는 하우징;
    상기 하우징에 형성되는 제1 관통홀에 삽입되고, 해저면에서 상기 하우징을 빠져나와 해저면에 박혀 고정되는 드리븐 파일; 그리고,
    상기 드리븐 파일이 해저면에 박혀 고정되면, 상기 드리븐 파일에 형성된 가이드 홀을 빠져나와 해저지반을 뚫고 내려가 상기 드리븐 파일의 지지력을 보강해주는 앵커 라인을 포함하여 이루어지는 무어링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 앵커 라인은 다수개가 구비되며,
    상기 다수개의 앵커 라인은 해저지반을 뚫고 방사상으로 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 앵커 라인은 상기 하우징 내부에 형성되는 챔버에 적재되며,
    상기 앵커 라인의 일단은 상기 드리븐 파일에 연결되고, 타단은 상기 가이드 홀에 위치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 앵커 라인은,
    상기 챔버에 적재되며, 일단은 상기 드리븐 파일에 연결되고, 타단은 상기 가이드 홀에 위치되는 체인;
    상기 체인의 타단에 설치되며, 해저지반을 뚫고 이동하여 상기 체인의 타단을 해저지반 깊이 이동시키는 드릴 비트; 그리고,
    상기 드릴 비트를 회전시키는 구동모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 앵커 라인은,
    상기 드릴 비트의 후방에 설치되며, 상기 드릴 비트의 이동이 완료되면 내부에 경화물질이 채워져 부피가 팽창하는 앵커 팩을 더 포함하여 이루어지는 무어링 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 구동모터에 전원을 공급하는 전원공급장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 앵커 팩에 경화물질을 공급하는 저장탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 외곽부에는 다수개의 제2 관통홀이 형성되고,
    상기 제2 관통홀에는 상기 하우징이 해저면에 위치되면, 수직이동하여 상기 하우징의 수평을 조절하는 레그가 설치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 레그의 외면에는 가이드 돌기가 길이방향으로 돌출형성되고,
    상기 하우징의 외곽부에는 상기 가이드 돌기를 수직 이동시키는 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 드리븐 파일의 직상방에 설치되어 상기 드리븐 파일의 상면을 가압하는 액추에이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 하우징의 내부에 고정설치되는 실린더; 그리고,
    상기 실린더에서 수직 하강하여 상기 드리븐 파일의 상면을 가압하는 슬라이더를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무어링 장치.

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