KR20180074396A - Measurement system of in-situ compressive strength of sea ice - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for measuring compressive strength of sea ice in an actual sea area. In the present invention, the system (100) for measuring the compressive strength of the sea ice in the actual sea area is provided with a drill insertion bar (110) inserted into a borehole (10) formed in sea ice (1). The drill insertion bar (110) is provided at one end thereof with an extender (120) extending in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the drill insertion bar (110). A pair of load cells (130) are provided on both sides of the extender (120). The load cell (130) serves to measure a load applied to the sea ice (1) during a compressive strength test of the sea ice. A hydraulic pump (150) for adjusting a length of the extender (120) to control the load applied to the sea ice (1) is connected to an outside of the borehole (10). The hydraulic pump (150) is connected to a power source (160) for supplying a power to operate the hydraulic pump (150). A controller (170) is connected to the power source (160) to control an operation of the power source (160) and calculate the compressive strength of the sea ice by using a value measured from the load cell (130). According to the present invention having such a configuration, a thickness of the sea ice is directly measured by inserting equipment through the borehole in an actual polar sea area, so that the compressive strength of sea ice is measured with higher accuracy, and it is unnecessary to transport a specimen to a ship after producing the specimen in a field, so that convenience of a worker is increased.

Description

실해역 해빙 압축강도 측정 시스템{Measurement system of in-situ compressive strength of sea ice}Measurement system of in-situ compressive strength of sea ice

본 발명은 해빙 압축강도 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실해역 해빙의 압축강도를 측정할 수 있도록 구성되는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sea ice compressive strength measuring system, and more particularly, to a real sea ice compressive strength measuring system configured to measure a compressive strength of sea ice.

일반적으로, 쇄빙선박이 해빙(Sea ice)과 부딪히며 운항할 때 선체와 얼음 사이의 상호작용에 의해 빙하중과 빙저항을 받게 되는데 쇄빙선박 설계에 있어서 빙하중과 빙저항의 크기를 정확히 추정하는 일이 가장 먼저 해결되어야 한다. In general, when an icebreaker encounters sea ice, it undergoes ice resistance and ice resistance due to the interaction between the hull and ice when operating. Accurately estimating the ice and ice resistance in icebreaker design It should be solved first.

여기서 빙저항이란 선박이 얼음을 깨뜨리며 전진하기 위해 필요한 추진기관의 추진력에 대응하는 것으로 빙저항 계산에서는 선체를 강체로 취급하며 선체구조의 변형은 생각하지 않는다. Here, the ice resistance corresponds to the driving force of the propulsion engine necessary for the ship to break through the ice, and in the calculation of the ice resistance, the hull is regarded as a rigid body and the deformation of the hull structure is not considered.

반면 선체구조가 받게 되는 빙하중이란 빙해역에서 활동하는 선박이나 해양구조물이 해빙과 접촉하면서 받게 되는 힘을 말하며 선박의 종강도 측면에서 구조부재가 받게 되는 전체 하중이거나 구조부재에 직접 작용하여 탄성 혹은 탄소성 변형을 유발시키는 국부 하중을 의미한다. On the other hand, the glacier in which the hull structure is subjected is the force which is received by the vessel or the offshore structure that is in contact with the sea ice in the ice region. It is the total load that the structural member receives from the longitudinal strength of the ship, Means local loads that cause elasto-plastic deformation.

빙하중의 크기는 해빙의 재료특성과 빙상환경 그리고 쇄빙모드에 따라 달라지는데 구조물이나 선박 설계에 있어서 제일 관심이 있는 것은 해빙의 압축강도와 굽힘강도이다. 선박의 경우 선수부 경사에 의해 해빙을 파괴한다는 의미에서 해빙의 굽힘 강도가 문제가 되지만 수로 사이에 측면부 선각이 끼인 상태에서 압축을 받게 되면 이때는 해빙의 압축강도가 중요해진다. The size of the glacier depends on the material properties of the sea ice, the ice sheet environment and the icebreaking mode. The most important interest in the structure or ship design is the compressive strength and bending strength of the sea ice. In case of ship, it is a problem of sea bending strength in the sense of destroying sea ice by inclination of the forefront. However, when the ship is compressed under the condition where the side hatch is sandwiched between water channels, the compressive strength of sea ice becomes important.

이를 위하여 선박이 건조되기 전에 빙해수조에서 모형시험을 수행하고 건조 후에는 이를 검증하기 위하여 빙해역에서 실선시험을 수행하게 되는데 여기서 선체와 해빙과의 충돌에 따른 빙하중 계측과 빙저항을 선상에서 실측하는 문제가 핵심이다. 그리고 이러한 빙하중과 빙저항을 추정하기 위한 기초자료로서 현장에서 해빙에 대한 강도특성을 파악하는 일이 필수적으로 요구된다.For this purpose, a model test is carried out in an ice storage tank before the ship is dried and, after drying, a solid line test is performed on the ice in the sea area, where the measurement of glacier and ice resistance due to collision between the ship and the sea ice The problem is the key. And it is essential to understand the strength characteristics of sea ice in the field as a basic data for estimating the ice resistance of ice sheets.

이와 같은 해빙 압축강도를 측정하기 위한 방법 중 하나는 직접 하선한 후 만능재료시험기를 이용해 해빙의 압축강도를 측정하는 것이다.One of the methods for measuring the sea ice compressive strength is to directly measure the compressive strength of the sea ice using a universal material testing machine.

하지만, 일반적인 만능재료시험기(universal testing machine)는 자체 중량이 무거워 현장까지 가져가지 못하고 선박의 외부 통로에 설치하여 현장에서 시편을 제작한 다음 선내로 운반하여 만능재료시험기로 압축시험을 수행해야 한다.However, a universal testing machine can not bring it to the site because its weight is too heavy. It should be installed in the outer passage of the ship, and specimens should be made in the field, then carried to the ship and subjected to the compression test with the universal testing machine.

또한, 일반적인 만능재료시험기는 극지방에서 사용할 수 있도록 설계된 장비가 아니므로 사용하는데 환경적인 제약이 따른다.In addition, general universal testing machines are not designed to be used in the polar regions, so they are subject to environmental constraints.

따라서 실해역에서 이동 및 설치가 용이한 것과 동시에 실규모 해빙에 대한 압축강도를 정확히 측정할 수 있는 압축강도 측정 시스템이 요구된다.Therefore, there is a need for a compressive strength measuring system capable of accurately measuring the compressive strength of real scale sea ice while being easy to move and install in the sea area.

대한민국 등록특허공보 제10-1325863호Korean Registered Patent No. 10-1325863

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실해역에서 이동 및 설치가 용이한 것과 동시에 실규모 해빙에 대한 압축강도를 정확히 측정할 수 있도록 구성되는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템을 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the compressive strength of sea ice, And to provide a sea ice compression strength measuring system.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템에 따르면, 해빙에 시추공을 형성한 후 상기 시추공을 통해 해빙의 압축강도를 측정하는 압축강도 측정 시스템에 있어서, 상기 시추공에 삽입되는 시추삽입바; 상기 시추삽입바의 일단에 구비되고, 상기 시추삽입바의 길이방향과 직교한 방향으로 연장되는 익스텐더; 상기 익스텐더 양측에 각각 구비되어 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중을 측정하는 한 쌍의 로드셀; 외부에 설치되어 상기 익스텐더에 연결되고, 상기 익스텐더의 길이를 조절하여 해빙에 가해지는 하중을 조절하는 유압 펌프; 상기 유압 펌프와 연결되어 상기 유압 펌프가 작동하도록 전력을 공급하는 전원 공급원; 및 상기 전원 공급원과 연결되어 상기 전원 공급원, 유압 펌프 및 익스텐더의 작동을 제어하며, 상기 로드셀로부터 측정된 값을 이용해 해빙의 압축강도를 계산하는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a system for measuring a compressive strength of a sea ice through a borehole after forming a borehole in the sea ice, A drilling insert bar inserted into a borehole; An extender provided at one end of the drill insertion bar and extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the drill insertion bar; A pair of load cells provided on both sides of the extender and measuring a load applied to the sea ice during a compressive strength test of the sea ice; A hydraulic pump installed outside and connected to the extender and adjusting the length of the extender to adjust the load applied to the sea ice; A power source connected to the hydraulic pump to supply electric power to operate the hydraulic pump; And a controller connected to the power source to control operation of the power source, the hydraulic pump and the extender, and to calculate the compressive strength of the sea ice using the measured value from the load cell.

상기 컨트롤러는, 상기 유압 펌프 및 로드셀로부터 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중 및 변위 측정값이 저장되는 메모리모듈과, 상기 메모리모듈에 저장되는 값을 이용해 해빙의 압축강도를 계산하는 산출모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The controller includes a memory module for storing load and displacement measurement values applied to the sea ice during the compression strength test of the sea ice from the hydraulic pump and the load cell and a calculation module for calculating the compressive strength of the sea ice using the values stored in the memory module And a control unit.

상기 시추삽입바가 일정 위치에 고정되도록 상기 시추삽입바를 수평방향으로 관통하여 해빙 표면에 양단이 각각 지지되는 고정바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a fixing bar for supporting the drilling insertion bar horizontally so that both ends of the drilling insertion bar are supported on the sea ice surface so that the drilling insertion bar is fixed at a predetermined position.

상기 시추삽입바에는 상기 고정바가 관통하는 관통공이 상기 시추삽입바의 길이방향으로 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 한다.A plurality of through holes through which the fixing bars pass are formed in the drill insertion bar in the longitudinal direction of the drill insertion bar.

상기 익스텐더는, 상기 시추삽입바의 일단과 상기 로드셀을 신축 가능하게 연결하고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 작동하는 피스톤이 구비되어 길이가 가변되면서 상기 로드셀을 해빙을 향해 가압하여 수평 이동시키는 실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.The extender includes a piston that is connected to one end of the drill insertion bar and the load cell in a stretchable manner and is operated under the control of the controller to vary the length and press the load cell toward the sea ice to horizontally move the cylinder .

상기 익스텐더의 내부에 설치되어 상기 로드셀 및 상기 컨트롤러와 연결되며, 해빙의 압축강도 시험시 상기 익스텐터의 길이변위를 측정하는 변환측정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a conversion measuring module installed inside the extender and connected to the load cell and the controller and measuring a displacement of the expander in a compressive strength test of sea ice.

상기 로드셀에 각각 설치되어, 해빙의 표면에 접촉하여 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중을 상기 로드셀로 전달하는 접촉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a contact member provided on the load cell for contacting the surface of the sea ice to transmit a load applied to the sea ice during the compressive strength test of the sea ice to the load cell.

상기 시추공은 시추장비에 의해 시추되어 형성되는 것을 특징으로 한다.And the borehole is formed by being drilled by a drilling rig.

상기 시추삽입바는 텔레스코픽 구조를 갖는 신축 가능한 다단관 임을 특징으로 한다.Wherein the drill insertion bar is a telescopic stretchable multistage pipe.

본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템에 따르면, 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 구성들은 실제 극지해역의 선정된 지점에 설치하여 해빙의 압축강도를 측정할 수 있다. 따라서, 현장에서 시편을 제작한 다음 선내로 운반할 필요가 없으므로, 작업자의 편의성이 증대되는 효과가 있다. According to the real sea area sea ice compressive strength measuring system according to one embodiment of the present invention, the actual sea ice compressive strength measuring system can be installed at a predetermined point in the actual polar sea area to measure the compressive strength of sea ice. Therefore, there is no need to transport the specimen to the inside of the ship after the specimen is produced in the field, so that the convenience of the operator is increased.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템에 따르면, 실제 극지해역에서 시추공을 통해 장비를 삽입하여 해빙의 두께를 직접 측정할 수 있으므로, 보다 정확도가 높은 해빙의 압축강도 측정이 가능하다. 따라서, 쇄빙선박의 쇄빙성능 평가 및 선박의 구조설계 시보다 정확한 기반자료로 활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the actual sea area compressive strength measuring system according to the embodiment of the present invention, since the thickness of the sea ice can be directly measured by inserting the equipment through the borehole in the actual polar sea area, This is possible. Therefore, there is an effect that it can be used as accurate base data than the icebreaking performance evaluation of the icebreaker ship and the structure design of the ship.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 동작을 나타내는 동작상태도이다.1 is a schematic view showing a configuration of a real sea area sea ice compressive strength measuring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the construction of a real sea area sea ice compressive strength measuring system according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view showing a configuration of a real sea area sea ice compressive strength measuring system according to an embodiment of the present invention.
4 is an operational state diagram illustrating an operation of a sea area compression strength measuring system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템의 구성이 개략도로 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view showing the construction of a real sea area sea ice compressive strength measuring system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템(100)을 사용하기 위해서는, 선정된 지점의 해빙(1)에 시추장비(미도시)를 이용하여 해빙(1)에 소정의 깊이로 시추하여 시추공(10)을 형성한다. 이때, 사용되는 시추장비는 빙해역 현장에서 휴대용으로 사용할 수 있는 10인치 정도의 아이스 코어일 수 있다.First, in order to use the actual seawater sea ice compressive strength measuring system 100, the sea ice 1 at a predetermined point is drilled to a predetermined depth in the sea ice 1 using a drilling equipment (not shown) . At this time, the drilling equipment used may be an ice core of about 10 inches which can be used for portable use in the sea area.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 시추공(10)에는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템(100)이 설치된다. 본 실시예에서, 상기 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템(100)의 구성들은 실제 극지해역의 선정된 지점에 설치하여 해빙의 압축강도를 측정할 수 있다. 따라서, 현장에서 시편을 제작한 다음 선내로 운반할 필요가 없다.As shown in FIG. 1, the actual sea area compression strength measurement system 100 is installed in the borehole 10. In this embodiment, the configurations of the real sea area sea ice compressive strength measuring system 100 can be installed at a predetermined point in an actual polar sea area to measure the compressive strength of sea ice. Therefore, it is not necessary to produce the specimen in the field and then transport it to the ship.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템(100)에는 시추삽입바(110)가 구비된다. 상기 시추삽입바(110)는 상기 시추공(10)에 삽입되는 부분이다. 상기 시추삽입바(110)는 상기 시추공(10)의 삽입방향으로 연장되어 형성된다. As shown in FIGS. 1 and 3, the actual sea area compression strength measurement system 100 includes a drill insertion bar 110. The drill insertion bar 110 is inserted into the borehole 10. The drill insertion bar 110 is formed to extend in the insertion direction of the borehole 10.

본 실시예에서, 상기 시추삽입바(110)는 텔레스코픽 구조를 갖는 신축 가능한 다단관일 수 있다. 이는 상기 시추공(10)의 깊이에 따라 상기 시추삽입바(110)의 길이를 조절하기 위한 것이다. 이때, 상기 시추삽입ㅂ바(110)는 아래에서 설명될 유압 펌프(150)에 의해 길이가 가변될 수 있다.In this embodiment, the drill insertion bar 110 may be a stretchable multi-walled pipe having a telescopic structure. This is for adjusting the length of the drill insertion bar 110 according to the depth of the borehole 10. At this time, the drill insertion bar 110 may be variable in length by the hydraulic pump 150 described below.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 시추삽입바(110)에는 관통공(112)이 수평방향으로 형성된다. 상기 관통공(112)은 아래에서 설명될 고정바(115)가 삽입되는 부분이다. 상기 관통공(112)은 상기 시추삽입바(110)의 길이방향으로 복수 개가 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 이는 상기 시추공(10)의 깊이에 따라 해빙의 두께가 다를 수 있으므로, 아래에서 설명될 상기 시추삽입바(110)의 로드셀(130) 위치를 조절하기 위한 것이다.As shown in FIG. 3, a through hole 112 is formed in the drill insertion bar 110 in a horizontal direction. The through hole 112 is a portion into which the fixing bar 115 to be described below is inserted. A plurality of through holes 112 may be formed at regular intervals in the longitudinal direction of the drill insertion bar 110. This is for adjusting the position of the load cell 130 of the drill insertion bar 110, which will be described below, since the thickness of the sea ice may vary depending on the depth of the borehole 10.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 관통공(112)에는 고정바(115)가 관통하여 삽입된다. 상기 고정바(115)는 상기 관통공(112)을 관통하여 해빙 표면에 양단이 각각 지지된다. 상기 고정바(115)는 상기 시추삽입바(110)가 일정 위치에 고정되도록 고정시키는 역할을 한다. As shown in FIGS. 1 and 3, a fixing bar 115 is inserted through the through-hole 112. The fixing bar 115 passes through the through hole 112 and is supported on both sides of the sea ice surface. The fixing bar 115 serves to fix the drill insertion bar 110 to be fixed at a predetermined position.

한편, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시추삽입바(110)의 일단에는 익스텐더(120)가 구비된다. 상기 익스텐더(120)는 상기 시추삽입바(110)의 길이방향과 직교한 방향으로 연장된다. 상기 익스텐더(120)는 해빙(1)을 향해 아래에서 설명될 로드셀(130)을 이동시키는 역할을 한다.1 and 4, an extender 120 is provided at one end of the drill insertion bar 110. As shown in FIG. The extender 120 extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the drill insertion bar 110. The extender 120 serves to move the load cell 130, which will be described below, toward the sea ice 1.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 상기 익스텐더(120)는 상기 시추삽입바(110)의 일단과 아래에서 설명될 로드셀(130)을 신축 가능하게 연결하고, 컨트롤러(170)의 제어에 의해 작동하는 피스톤(124)이 양측에 각각 구비되어 길이가 가변되면서 로드셀(130)을 해빙을 향해 가압하여 수평 이동시키는 실린더(122)로 구성될 수 있다.4, the extender 120 is configured to extend and retract one end of the drill insertion bar 110 and a load cell 130 to be described below, and to control the controller 170 And a cylinder 122 for horizontally moving the load cell 130 toward the sea ice while varying the length of the piston 124 by operating the piston 124 on both sides.

이와 같이 구성되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(122)로부터 피스톤(124)이 멀어지는 방향으로 이동되면서 로드셀(130)을 해빙(1)을 향해 가압하는 방향, 즉, 화살표 A 방향으로 수평 이동시킨다.4, when the piston 124 is moved away from the cylinder 122 in the direction in which the load cell 130 is pressed toward the sea ice 1, that is, in the direction of the arrow A Horizontally.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 익스텐더(120)의 내부에는 변환측정모듈(128)이 설치될 수 있다. 상기 변환측정모듈(128)은 로드셀(130) 및 컨트롤러(170)와 연결되며, 해빙의 압축강도 시험 시 압축과정에 따른 상기 익스텐더(120)의 길이 변위를 측정하는 역할을 한다. 본 실시예에서, 상기 변환측정모듈(128)은 LVDT(The linear variable differential transformer)이다.As shown in FIG. 2, a conversion measurement module 128 may be installed in the extender 120. The conversion measurement module 128 is connected to the load cell 130 and the controller 170 and measures a length displacement of the extender 120 according to the compressing process during the test of the compressive strength of the sea ice. In the present embodiment, the conversion measurement module 128 is a linear variable differential transformer (LVDT).

한편, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 익스텐더(120)의 양측에는 한 쌍의 로드셀(130)이 각각 구비된다. 상기 로드셀(130)은 해빙의 압축강도 시험 시 해빙(1)에 가해지는 하중을 측정하는 부분이다. Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 4, a pair of load cells 130 are provided on both sides of the extender 120. The load cell 130 measures a load applied to the sea ice 1 in the compressive strength test of the sea ice.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로드셀(130)의 양측에는 접촉부재(140)가 구비된다. 상기 접촉부재(140)는 해빙(1)에 직접 접촉되는 부분으로, 해빙의 압축강도 시험 시 해빙(1)에 가해지는 하중을 상기 로드셀(130)로 전달하는 역할을 한다. 상기 접촉부재(140)는 시험 환경에 따라서 단면적을 달리 하여 구비될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 4, contact members 140 are provided on both sides of the load cell 130. The contact member 140 directly contacts the sea ice 1 and serves to transmit a load applied to the sea ice 1 to the load cell 130 in a compressive strength test of the sea ice. The contact member 140 may be provided with a different cross-sectional area according to the test environment.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 익스텐더(120)에는 유압 펌프(150)(hydraulic pump)가 연결된다. 상기 유압 펌프(150)는 상기 시추공(10) 외부에 위치된다. 상기 유압 펌프(150)는 상기 익스텐더(120)의 길이를 조절하여 해빙(1)에 가해지는 하중을 조절하는 역할을 한다. 1 and 2, a hydraulic pump 150 is connected to the extender 120. As shown in FIG. The hydraulic pump 150 is located outside the borehole 10. The hydraulic pump 150 controls the load applied to the sea ice 1 by adjusting the length of the extender 120.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유압 펌프(150)에는 측정 게이지(152)가 연결된다. 상기 측정 게이지(152)는 상기 유압 펌프(150)의 압력 값을 나타내는 역할을 한다. As shown in FIG. 1, the hydraulic pump 150 is connected to a measurement gauge 152. The measurement gauge 152 serves to represent the pressure value of the hydraulic pump 150.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유압 펌프(150)에는 전원 공급원(160)이 연결된다. 상기 전원 공급원(160)은 상기 유압 펌프(150)가 작동하도록 전력을 공급하는 역할을 한다. 1 and 2, a power source 160 is connected to the hydraulic pump 150. As shown in FIG. The power source 160 serves to supply electric power to operate the hydraulic pump 150.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전원 공급원(160)에는 컨트롤러(170)가 연결된다. 상기 컨트롤러(170)는 상기 전원 공급원(160), 유압 펌프(150), 및 익스텐더(120)의 작동을 제어하는 역할을 한다. As shown in FIGS. 1 and 2, a controller 170 is connected to the power source 160. The controller 170 controls the operation of the power source 160, the hydraulic pump 150, and the extender 120.

본 실시예에서, 상기 컨트롤러(170)는, 상기 유압 펌프(150) 및 로드셀(130)로부터 해빙의 압축강도 시험 시 해빙(1)에 가해지는 하중의 측정값이 저장되는 메모리모듈(172)과, 상기 메모리모듈(172)에 저장되는 값을 이용해 해빙의 압축강도를 계산하는 산출모듈(174)로 구성될 수 있다. The controller 170 includes a memory module 172 for storing measured values of loads applied to the sea ice 1 from the hydraulic pump 150 and the load cell 130 in a compressive strength test of the sea ice, And a calculation module 174 for calculating the compression strength of the sea ice using the value stored in the memory module 172.

여기서, 상기 산출모듈(174)에는 해빙의 압축강도를 계산하기 위한 계산식, 즉, 재료(본 실시예에서는 해빙)가 압축력을 받았을 때의 파괴에 이르기까지의 최대 응력, 압축 하중을 시험편의 원단면적(본 실시예에서는 접촉부재(140)의 원다면적)으로 나눈 값(kg/mm2, kg/cm2, 또는 Lb/in2)이 저장되어 있으므로, 이와 같은 계산식을 통해 해빙의 압축강도가 계산된다. 이와 같은 압축강도 계산 방법은 통상적으로 사용하는 것으로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.Here, the calculation module 174 calculates the maximum stress from the calculation formula for calculating the compressive strength of the sea ice, that is, the maximum stress to failure when the material (sea ice in this embodiment) is subjected to the compressive force, (Kg / mm 2 , kg / cm 2 , or Lb / in 2 ), which is obtained by dividing the ratio (the raw surface area of the contact member 140 in the present embodiment) do. Such a method of calculating the compressive strength is generally used, and a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 상기 산출모듈(174)에 의해 계산된 값은 상기 컨트롤러(170)의 영상표시장치(미도시)에 표시된다.In this way, the value calculated by the calculation module 174 is displayed on a video display device (not shown) of the controller 170.

본 실시예에서, 상기 컨트롤러(170)는 노트북 등 휴대 가능한 컴퓨터로 대체될 수 있으며, 이때, 상기 노트북에는 해빙(1)에 가해지는 하중의 측정값이 저장되는 메모리와 해빙의 압축강도를 계산하기 위한 계산식 프로그램이 내장되어 있다. In this embodiment, the controller 170 may be replaced with a portable computer such as a notebook computer. In this case, the notebook computer may be provided with a memory for storing a measured value of a load applied to the sea ice 1, Is built in.

한편, 본 실시예에서, 상기 시추삽입바(110), 익스텐더(120) 및 고정바(115) 등은 해수에 의해 부식되는 것이 방지되도록 SUS304 재질로 제작되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the drill insertion bar 110, the extender 120, the fixing bar 115, and the like are preferably made of SUS304 material to prevent corrosion by seawater.

또한, 본 실시예에서, 상기 유압 펌프(150) 및 상기 전원 공급원(160)에는 동파를 방지하기 위한 열선(미도시)과 같은 동파방지부재가 감겨져 있는 것이 바람직하다. In the present embodiment, the hydraulic pump 150 and the power source 160 are preferably provided with a freeze preventing member such as a heat wire (not shown) for preventing freezing.

이와 같이, 상기 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템(100)을 이용하여 실제 극지해역에서 상기 시추공(10)을 통해 해빙(1)의 두께를 직접 측정할 수 있으므로, 보다 정확도가 높은 해빙의 압축강도 측정이 가능하다. 따라서, 쇄빙선박의 쇄빙성능 평가 및 선박의 구조설계 시보다 정확한 기반자료로 활용할 수 있다.Since the thickness of the sea ice 1 can be directly measured through the borehole 10 in the actual polar sea area by using the actual sea ice extent compression strength measurement system 100 as described above, This is possible. Therefore, it can be used as a more accurate base data than icebreaking performance evaluation of icebreaker ship and structural design of ship.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And is not intended to limit the scope of the invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

1: 해빙 10: 시추공
100: 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템 110: 시추삽입바
112: 관통공 115: 고정바
120: 익스텐더 122: 실린더
124: 피스톤 128: 변환측정모듈
130: 로드셀 140: 접촉부재
150: 유압 펌프 160: 전원 공급원
170: 컨트롤러 172: 메모리모듈
174: 산출모듈1: sea ice 10: borehole
100: sea ice compressive strength measurement system 110: drill insertion bar
112: Through hole 115: Fixed bar
120: extender 122: cylinder
124: piston 128: conversion measurement module
130: load cell 140: contact member
150: Hydraulic pump 160: Power source
170: controller 172: memory module
174: Output module

Claims (9)

해빙에 시추공을 형성한 후 상기 시추공을 통해 해빙의 압축강도를 측정하는 압축강도 측정 시스템에 있어서,
상기 시추공에 삽입되는 시추삽입바;
상기 시추삽입바의 일단에 구비되고, 상기 시추삽입바의 길이방향과 직교한 방향으로 연장되는 익스텐더;
상기 익스텐더 양측에 각각 구비되어 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중을 측정하는 한 쌍의 로드셀;
외부에 설치되어 상기 익스텐더에 연결되고, 상기 익스텐더의 길이를 조절하여 해빙에 가해지는 하중을 조절하는 유압 펌프;
상기 유압 펌프와 연결되어 상기 유압 펌프가 작동하도록 전력을 공급하는 전원 공급원; 및
상기 전원 공급원과 연결되어 상기 전원 공급원, 유압 펌프 및 익스텐더의 작동을 제어하며, 상기 로드셀로부터 측정된 값을 이용해 해빙의 압축강도를 계산하는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
A compression strength measuring system for measuring a compressive strength of sea ice through a borehole after forming a borehole in the sea ice,
A drilling insert bar inserted into the borehole;
An extender provided at one end of the drill insertion bar and extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the drill insertion bar;
A pair of load cells provided on both sides of the extender and measuring a load applied to the sea ice during a compressive strength test of the sea ice;
A hydraulic pump installed outside and connected to the extender and adjusting the length of the extender to adjust the load applied to the sea ice;
A power source connected to the hydraulic pump to supply electric power to operate the hydraulic pump; And
And a controller connected to the power source to control the operation of the power source, the hydraulic pump, and the extender, and to calculate the compressive strength of the sea ice using the measured value from the load cell. Measuring system.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 유압 펌프 및 로드셀로부터 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중 측정값이 저장되는 메모리모듈과,
상기 메모리모듈에 저장되는 값을 이용해 해빙의 압축강도를 계산하는 산출모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The controller comprising:
A memory module for storing a load measurement value applied to the sea ice during a compressive strength test of the sea ice from the hydraulic pump and the load cell,
And a calculation module for calculating the compressive strength of the sea ice using the value stored in the memory module.
제 1항에 있어서,
상기 시추삽입바가 일정 위치에 고정되도록 상기 시추삽입바를 수평방향으로 관통하여 해빙 표면에 양단이 각각 지지되는 고정바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a fixing bar for supporting the drill insertion bar in a horizontal direction so that the drill insertion bar is fixed at a predetermined position, and both ends of the drill are supported on the sea ice surface.
제 3항에 있어서,
상기 시추삽입바에는 상기 고정바가 관통하는 관통공이 상기 시추삽입바의 길이방향으로 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 실해역 압축강도 측정 시스템.
The method of claim 3,
Wherein a plurality of through holes through which the fixing bars pass are formed in the drill insertion bar in the longitudinal direction of the drill insertion bar.
제 1항에 있어서,
상기 익스텐더는,
상기 시추삽입바의 일단과 상기 로드셀을 신축 가능하게 연결하고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 작동하는 피스톤이 양측에 각각 구비되어 길이가 가변되면서 상기 로드셀을 해빙을 향해 가압하여 수평 이동시키는 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The extender,
And a cylinder for connecting the one end of the drill insertion bar and the load cell in such a manner that the load cell can be retractably connected to each other and a piston operating under the control of the controller is provided on both sides to vary the length, Wherein the compressive strength of the seawater is measured by a pressure sensor.
제 1항에 있어서,
상기 익스텐더의 내부에 설치되어 상기 로드셀 및 상기 컨트롤러와 연결되며, 해빙의 압축강도 시험시 상기 익스텐터의 길이변위를 측정하는 변환측정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a conversion measuring module installed inside the extender and connected to the load cell and the controller for measuring the displacement of the expander during a compressive strength test of the sea ice, .
제 1항에 있어서,
상기 로드셀에 각각 설치되어, 해빙의 표면에 접촉하여 해빙의 압축강도 시험 시 해빙에 가해지는 하중을 상기 로드셀로 전달하는 접촉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a contact member which is provided in each of the load cells and contacts a surface of the sea ice to transmit a load to the sea ice during a compressive strength test of the sea ice to the load cell.
제 1항에 있어서,
상기 시추공은 시추장비에 의해 시추되어 형성되는 것을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the borehole is formed by drilling by a drilling rig.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시추삽입바는 텔레스코픽 구조를 갖는 신축 가능한 다단관 임을 특징으로 하는 실해역 해빙 압축강도 측정 시스템.





9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the drilling insert bar is a telescopic stretchable multistage pipe.





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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109459321A (en) * 2019-01-16 2019-03-12 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 A kind of the Yellow River ice uniaxial compressive strength measuring method
CN111561897A (en) * 2020-04-23 2020-08-21 中国极地研究中心 Sea ice growth observation system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285747A (en) * 1995-04-17 1996-11-01 Kyushu Electric Power Co Inc Method and apparatus for shearing test in boring hole of soft rock bed
KR20080006085U (en) * 2007-06-05 2008-12-10 김윤성 Apparatus for testing shear stress in test bore hole
KR101325863B1 (en) 2012-08-17 2013-11-05 한국해양과학기술원 Measurement system of in-situ flexural strength of sea ice
KR101336787B1 (en) * 2012-07-18 2013-12-04 서울과학기술대학교 산학협력단 Link type probe for borehole loading test, borehole loading test method using the probe and analyzing method of pile bearing capacity by the test

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285747A (en) * 1995-04-17 1996-11-01 Kyushu Electric Power Co Inc Method and apparatus for shearing test in boring hole of soft rock bed
KR20080006085U (en) * 2007-06-05 2008-12-10 김윤성 Apparatus for testing shear stress in test bore hole
KR101336787B1 (en) * 2012-07-18 2013-12-04 서울과학기술대학교 산학협력단 Link type probe for borehole loading test, borehole loading test method using the probe and analyzing method of pile bearing capacity by the test
KR101325863B1 (en) 2012-08-17 2013-11-05 한국해양과학기술원 Measurement system of in-situ flexural strength of sea ice

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
정성엽 외, 여름철 Chukchi Borderland 부근 해빙 재료특성 계측, 대한조선학회논문집제49권제1호, 대한조선학회, 2012.02, pp45-51 *
정성엽 외, 추코트해(Chuckchi Sea)에서 북극 해빙의 재료특성 계측, 대한조선학회추계학술대회논문집, 대한조선학회, 2011.11, pp74-80 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109459321A (en) * 2019-01-16 2019-03-12 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 A kind of the Yellow River ice uniaxial compressive strength measuring method
CN111561897A (en) * 2020-04-23 2020-08-21 中国极地研究中心 Sea ice growth observation system
CN111561897B (en) * 2020-04-23 2022-07-12 中国极地研究中心 Sea ice growth observation system

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