KR20190114144A - 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 시료 채취 시 퇴적물 주상시료가 들어 있는 라이너(21)를 코어 배럴(3) 내에서 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 있어서, 상기 라이너(21)를 사출하는 사출 봉대(300); 상기 사출 봉대(300)와 연결되어 상기 사출 봉대(300)를 밀어주는 유압기(100); 를 포함하여 구성된다.

Description

피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치{Piston Corer Liner Hydraulic Injection Device}

본 발명은 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어 배럴 내부의 시료가 들어있는 라이너를 유압식으로 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 퇴적물 시료를 채집할 수 있는 장치는 많이 상용화되어 있으며, 현재 사용되고 있는 대부분의 장치는 크기나 모양은 다르지만 채집기의 중량을 무겁게 하여 그 자체 무게로써 퇴적물을 시추할 수 있도록 제작되어 있다.

피스톤 코어러(Piston Corer)는 가장 오래된 퇴적물 샘플을 얻는데 세계적으로 성공한 잘 정립된 코어링 장비이다. 부드럽고 응집력있는 토양에서 샘플을 채취하도록 설계되었다. 해저의 침투는 중력에 의해서만 이루어지며, 이는 전기 입력에 의존하지 않고 심해수에서 사용될 수 있음을 의미한다. 트리거 암 메커니즘은 코어를 해제하고 자유 낙하의 총 거리도 제어한다. 피스톤, 코어 커터 및 코어 캐쳐는 최소의 손실 또는 교란으로 최대 잠재적인 코어 길이를 표면에 제공한다.

특허문헌 1에는 종래 기술의 시료 채취용 멀티 코어러가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 시료 채취용 멀티 코어러는 내부에 피스톤을 구비하면서 직립 설치된 실린더로 이루어져 상기 피스톤의 가압력을 하부로 전달하는 구동 유닛과; 상기 구동유닛의 하부에 연결설치되어 다수의 장치를 연결하면서 일정 형상의 구조체를 이루는 연결 프레임과; 상기 연결 프레임의 선단에 고정된 고정부재에 그 상부가 삽입고정되고 상기 구동 유닛의 작동으로 퇴적물에 삽입되어 시료를 채취함과 아울러 상기 고정부재의 일측에는 채취된 시료의 유출을 막아주도록 된 밀봉수단이 구비된 다수의 시료 채집관과; 상기 구동 유닛을 하부에서 지지함과 아울러 상기 시료 채집관이 직립된 상태로 퇴적물에 삽입될 수 있도록 지지하는 다수의 지지 프레임;을 포함하여 구성된 시료 채취용 멀티 코어러에 있어서, 상기 구동 유닛은, 상기 실린더의 내부 공간에 설치되어 상기 피스톤을 하부방향으로 가압하는 스프링과, 상기 피스톤 로드의 하단에 연결설치되어 피스톤의 가압력을 하부로 전달하는 가압판 및, 상기 스프링의 팽창속도를 제어하도록 상기 실린더 상부에 물의 유입이 가능한 조절 홀이 형성됨과 아울러 이 조절 홀을 막아주는 팽창조절 벤트를 포함하여 구성된다.

퇴적물 주상시료의 채취를 위해 코어 배럴 내부에 플라스틱 라이너를 삽입한다. 퇴적물 주상 시료는 이 라이너 내부에 채취가 되며 시료 채취가 완료된 후 해당 라이너를 코어 배럴 내에서 꺼내야 한다. 이때 피스톤 및 중력 코어러로 퇴적물 주상 시료를 채취한 후 코어 배럴 내에서 시료가 들어 있는 라이너를 꺼내기 위해서는 많은 노력과 시간이 필요하다. 그리고, 퇴적물 시료의 교란을 최소화하기 위해 신속하게 코어 배럴 내에서 라이너를 사출하는 것이 중요하다.

그러나, 시료가 들어 있는 라이너는 무게가 무겁고 코어 배럴 내부에 밀착되어 코어 배럴 외부로 사출하기가 어렵다. 또한, 이러한 종래 기술의 시료 채취용 멀티 코어러는 채집기의 중량이 무겁기 때문에 시추작업과 라이너 사출작업시 다른 기계의 도움없이 사람의 손으로 작동시키기에 많은 어려움이 있었다.

KR 10-0727590 B1

본 발명의 목적은 코어 배럴 내부에서 시료가 들어있는 라이너를 유압식으로 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 시료 채취 시 퇴적물 주상시료가 들어 있는 라이너를 코어 배럴 내에서 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 있어서, 상기 라이너를 사출하는 사출 봉대; 상기 사출 봉대와 연결되어 상기 사출 봉대를 밀어주는 유압기; 를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 사출 봉대는 상기 유압기와 상기 라이너 사이에 위치하며 상기 사출 봉대를 추가로 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 사출 봉대는 사출 봉대 바디부가 중앙에 위치하고, 상기 사출 봉대 바디부의 일단은 상기 사출 봉대 바디부의 외경보다 큰 지름의 홈부가 형성된 제1 원형 디스크가 장착되고, 상기 사출 봉대의 타단은 사출 봉대 돌출부가 구비되어 제2 원형 디스크의 홈부에 결합될 수 있다.

또한, 상기 사출 봉대의 일단에 장착된 상기 제1 원형 디스크는 상기 유압기의 샤프트 단부에 밀착되고,

상기 사출 봉대의 타단에 장착된 제2 원형 디스크는 상기 라이너에 결합될 수 있다.

또한, 상기 사출 봉대의 제1원형 디스크의 크기는 상기 코어 배럴의 내경에 일치되도록 선택되고 탈부착 방식으로 교환될 수 있다.

또한, 상기 유압기의 실린더 헤드부는 전후로 움직이며 상기 사출 봉대를 밀어 상기 라이너를 상기 코어 배럴로부터 사출시킬 수 있다.

또한, 상기 유압기의 유압기 바디부는 복수개의 유압호스가 구비되고, 상기 유압기 바디부의 일단에는 중앙에 홈부가 구비된 실린더 베이스부가 구비되고, 상기 실린더 베이스부의 홈부에는 상기 실린더 샤프트가 내삽되고, 상기 실린더 샤프트 일단에는 홈부가 구비된 실린더 헤드부가 장착될 수 있다.

또한, 상기 유압기의 유압기 바디부의 일단에 구비된 실린더 베이스부는 복수개의 배럴 지지로드와 나사결합되고, 상기 배럴 지지로드의 일단은 원형 배럴 중간링의 일면과 연결되고, 상기 원형 배럴 중간링의 타면은 고정식 배럴 지지편 및 착탈식 배럴 지지편이 연결되고, 상기 고정식 배럴 지지편 및 착탈식 배럴 지지편의 단부는 원형 배럴 지지링이 연결될 수 있다.

또한, 상기 원형 배럴 중간링과 상기 원형 배럴 지지링의 내주면의 지름은 상기 코어 배럴의 외주면의 지름과 일치될 수 있다.

또한, 상기 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 피스톤 코어러 또는 유사 중력 코어러에 장착하여 사용될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명에 의할 경우, 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 사출 봉대는 유압 장치와 라이너 사이에 위치하며 봉대를 추가로 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 사출 봉대는 2가지 형태로, 가장 먼저 코어 배럴 내부로 삽입되는 사출 봉대는 양단에 원형 디스크가 장착되어 한쪽은 라이너 부분, 다른 쪽은 유압 장치 샤프트 단에 밀착되고, 나머지 사출 봉대는 유압 장치 샤프트 단에 밀착되는 부분은 원형 디스크, 반대 부분은 볼트 형태로 다른 사출 봉대의 원형 디스크 가운데 부분에 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 사출 봉대의 원형 디스크의 크기는 코어 배럴의 내경에 따라 선택하여 탈착이 가능하다.

또한, 유압기의 실린더는 전후로 움직이며 사출 봉대를 밀어 라이너를 코어 배럴 내에서 사출 시키고, 유압 장치에는 코어 배럴에 고정할 수 있는 기구가 설치되어 사출 시 유압 장치가 밀려나는 것을 방지한다.

도 1은 피스톤 코어러의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 피스톤 코어러가 피스톤 코어러 크로스 상에 위치한 모습을 도시한 사시도이다.도 1은 피스톤 코어러의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 피스톤 코어러가 피스톤 코어러 크로스 상에 위치한 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 피스톤의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 피스톤 코어러의 코어 배럴과 라이너가 배럴 커플러로 연결되는 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 피스톤 코어러의 코어 배럴과 라이너가 배럴 커플러로 연결되는 구조를 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 도시한 사진이다.
도 7은 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 배럴지지부를 확대하여 도시한 사진이다.
도 8은 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 유압기를 확대하여 도시한 사진이다.
도 9는 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 사출 봉대를 확대하여 도시한 사진이다.
도 10은 도 6의 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 도시한 단면도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 도 10의 사출 봉대를 도시한 단면도 및 정면도이다.
도 12는 도 10의 제1 원형 디스크를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 10의 제2 원형 디스크를 도시한 단면도이다.
도 14는 도 10의 실린더 베이스부를 도시한 단면도이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 도 10의 배럴 지지편을 도시한 단면도 및 정면도이다.
도 16은 도 10의 배럴 지지로드를 도시한 단면도이다.
도 17 의 (a) 및 (b)는 도 10의 원형 배럴 지지링 도시한 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 18의 (a) 및 (b)는 도 10의 원형 배럴 중간링을 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 19는 도 10의 실린더 베이스부를 도시한 정면도이다.
도 20은 도 10의 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 코어 배럴에 장착한 모습을 도시한 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "부", "기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 1은 피스톤 코어러의 구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 피스톤 코어러가 피스톤 코어러 크로스 상에 위치한 모습을 도시한 사시도이다.

도 3은 피스톤의 구조를 도시한 단면도이다.

도 4는 피스톤 코어러의 코어 배럴과 라이너가 배럴 커플러로 연결되는 구조를 도시한 단면도이다.

도 5는 피스톤 코어러의 코어 배럴과 라이너가 배럴 커플러로 연결되는 구조를 도시한 사진이다.

도 6은 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 도시한 사진이다.

도 7은 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 배럴지지부를 확대하여 도시한 사진이다.

도 8은 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 유압기를 확대하여 도시한 사진이다.

도 9는 도 6의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치의 사출 봉대를 확대하여 도시한 사진이다.

도 10은 도 6의 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 도시한 단면도이다.

도 11의 (a) 및 (b)는 도 10의 사출 봉대를 도시한 단면도 및 정면도이다.

도 12는 도 10의 제1 원형 디스크를 도시한 단면도이다.

도 13은 도 10의 제2 원형 디스크를 도시한 단면도이다.

도 14는 도 10의 실린더 베이스부를 도시한 단면도이다.

도 15의 (a) 및 (b)는 도 10의 배럴 지지편을 도시한 단면도 및 정면도이다.

도 16은 도 10의 배럴 지지로드를 도시한 단면도이다.

도 17의 (a) 및 (b)는 도 10의 원형 배럴 지지링 도시한 도시한 정면도 및 단면도이다.

도 18의 (a) 및 (b)는 도 10의 원형 배럴 중간링을 도시한 정면도 및 단면도이다.

도 19는 도 10의 실린더 베이스부를 도시한 정면도이다.

도 20은 도 10의 본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치를 코어 배럴에 장착한 모습을 도시한 사진이다.

본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 시료 채취 시 퇴적물 주상시료가 들어 있는 라이너(21)를 코어 배럴(3) 내에서 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 있어서, 상기 라이너(21)를 사출하는 사출 봉대(300); 상기 사출 봉대(300)와 연결되어 상기 사출 봉대(300)를 밀어주는 유압기(100); 를 포함하여 구성된다.

도 1을 참조하면, 피스톤 코어러의 구조가 도시되어 있다.

피스톤 코어러(Piston Corer)는 피스톤 코어러 바디(Piston Corer body)(1), 피스톤(Piston)(34), 코어 배럴(Core Barrels)(3), 코어 캐쳐 및 커터(Core Catchers and Cutters)(6), 라이너(Core Liner)(21), 트리거 암 어셈블리(Trigger arm assembly), 하이드로 스태틱 릴리스(Hydrostatic release) 등의 구성 요소로 이루어져 있다.

도 2를 참조하면, 코어러 크로스(15)의 구조가 도시되어 있다. 코어러 크로스(15)는 코어러 파이프 서포트(15a)가 하부에 설치되고, 코어러 서포트(15a)의 양단에 수직으로 섹션간 스크류 커넥션(15b)이 설치되고, 코어러 서포트(15a)와 섹션간 스크류 커넥션(15b)이 형성하는 평면에 수직 위치용 서포트 플레이트(15c)가 설치되고, 수직 위치용 서포트 플레이트와 수직한 상기 코어러 크로스(15) 상면에 리무벌 헤드 브래킷(15d)이 설치되고, 리무벌 헤드 브래킷(15d)과 평행한 코어러 크로스(15) 하면에 크래들 헤드 서포트(15e)가 설치되고, 코어러 크로스(15)의 일단에 코어러 핸들러 스크류 커넥션(15f)이 설치되어 트러스 구조를 형성하는 구조물이다.

도 3을 참조하면, 피스톤 코어러 바디(1)의 무게는 1380kg이며 350kg 리드 웨이트의 3 개 세트를 추가할 수 있어 2100kg의 무게를 추가할 수 있다. 이러한 가중치는 상단 덮개를 제거하고 무게를 반대 위치로 밀고 아래로 클램핑하여 추가할 수 있다.

피스톤(34)은 커스텀 피스톤을 설계한다. 테이퍼진 모서리가 있어 라이너(21)를 쉽게 통과할 수 있다. 피스톤(34)은 10mm 가죽 와셔를 사용하여 라이너(21)에 대해 쉽게 조절할 수 있는 타이트한 밀봉이 되도록 한다.

코어 배럴(3)은 129mm ID와 152.4mm OD 드릴 파이프를 사용하여 설계되었으며 총 길이는 30m 이다. 코어 배럴(3)은 피스톤, 코어 캐쳐(6), 코어 커터(66) 및 라이너(21)를 수용한다. 코어 배럴(3)은 6m 섹션으로 분할된다. 코어 배럴(3)은 코어 커터(66)가 한쪽 끝에 붙어 있다는 것을 나타내는 노란색으로 그려진 코어 배럴(3)을 제외하고는 검은 색으로 칠해진다.

코어 캐쳐(6)는 본질적으로 라이너(21)의 OD와 동일한 외경 (OD)을 갖는 링이다. 링의 내부 표면이 내려져 일련의 스테인레스 스틸 핑거가 제 위치에서 용접될 수 있다. 코어 배럴(3)에 삽입하면 핑거가 위쪽으로 돌출되어 코어가 회수 될 때 시료가 손실되는 것을 방지한다. 코어 캐쳐(6)는 라이너(21)의 끝 부분에 안착되어 코어 커터(66)에 의해 고정된다.

코어 커터(66)의 절단 표면은 30도 경사가 있으며, 부드러운 퇴적물의 범위에 가장 적합하다고 판단되어 피스톤 코어러가 적합하다. 코어 커터(66)의 상단은 코어 배럴(3)에 삽입되고 캐처 링에 직접 결합될 수 있도록 가공되었다. 이 거꾸로 된 부분에는 90도 간격으로 4 개의 구멍이 있으며 기계 나사를 받도록 두드려서 커터를 제자리에 고정한다.

라이너(21)는 30m 코어 배럴(3) 길이에는 OD가 Ψ125mm이고 ID가 Ψ111mm 인 5m, 6m 투명 PVC 파이프가 줄지어 있다. 라이너(21)는 각 끝에서 수컷과 암컷 모따기를 만들기 위해 공구로 양쪽 끝에서 가공해야 한다. 이것은 라이너(21)가 함께 맞대어지고 조립되었을 때 더 좋은 봉합을 만든다. 길이 차이가 생기지 않도록 주 피스톤 몸체와 코어 배럴(3)과의 교차점에서 줄이 짧아지는 것이 일반적이다.

도 4를 참조하면, 피스톤 코어러(Piston Corer)의 피스톤 코어러 조립(Assembling the Piston Corer) 및 배럴 어셈블리(Barrel Assembly)에 대하여 상세히 설명하면, 피스톤 코어러 조립 및 배치는 선박에 따라 다르며 선박 운영자와 피스톤 코어러 운영자가 모두 논의하고 계획해야 한다. 또한, 피스톤 코어러와 파일럿 코어를 데크를 가로 질러 수평으로 놓고 피스톤 코어러 바디(1)의 리드 무게를 확실히 확보하는 것이 바람직하다. 사용 가능한 데크 공간을 최대한 활용하려면 각 코어 배럴(3)과 라이너(21)는 코어러 본체에서 내림차순으로 개별적으로 고정하는 것이 바람직하다. 몸체는 코어 배럴(3)을 조립하기 전에 필요한 무게로 적재해야 한다. 피스톤이 끼워져 있는 상태에서 휘어짐이 본체 내에 남아있을 것으로 예상된다. 또한, 데크에 코어 배럴(3)을 조립하는 것이 중요하다. 이것은 선박 운영자와 심도있게 논의 될 필요가 있다. 배럴 커플러가 데크 스탠드와 대략 수평을 이루는 상태에서 코어러 본체를 수평으로 덱 위에 놓는다.

코어 배럴(3)을 부착하는 가장 쉬운 방법은 본체를 사용하는 것이다. 배럴 어댑터 (M20) 구멍이 수평에 대해 45 °가 되도록 회전된다. 먼저 첫 번째 배럴 커플러(4)를 피스톤 코어러 바디(1)에 연결하고 고정한다. 그런 다음 첫 번째 코어 배럴(3)을 배럴 레버 도구 (Pry bar)를 사용하여 정렬하고 장착할 수 있다. 이것은 한쪽 끝을 가리킨다. M20 구멍에 맞춰 코어 배럴(3) 정렬을 허용하고 코어 배럴(3)을 분해하는데 도움이 되도록 다른 쪽을 평평하게 한다. 아래쪽 고정 장치를 먼저 끼운 다음 상단 고정 장치를 장착한다. 배럴 커플러(4)가 첫 번째 코어 배럴(3) 끝에 추가된다. 코어 배럴(3)에 라이너(21)를 넣고 전체 코어 배럴(3)에 맞게 전체 라이너(21) 길이(코어 캐쳐 및 코어 커터까지)를 조정하기 위해 더 짧은 라이너(21) 조각을 장착해야 할 수 있다. 라이너(21)가 코어 배럴(3) 끝에서 돌출할 수 있도록 충분한 라이너(21)를 맞추고 테이프로 붙이고 첫 번째 코어 배럴(3)에 삽입한다. 다음 코어 배럴(3)은 라이너(21)가 겹치고, 2 개의 PVC 라이너(21)가 끼워지기 전에 나란히 정렬되어 있다. 이러한 과정은 마지막 코어 배럴(3)이 확보될 때까지 계속되어야 한다. 코어 배럴(3)은 배럴 커플러(4) 및 고정 나사를 사용하여 고정되고 제 위치에 고정된다.

피스톤 코어러(Piston Corer)의 피스톤 어셈블리(Piston Assembly)에 대하여 상세히 설명하면, 코어 배럴(3) 및 라이너(21) 조립 중에 자유 낙하 워프는 코어 배럴(3)의 각 6m 섹션을 통과한다. 또한 모든 코어 배럴(3)이 조립된 후에 코어링 워프(12)가 아래로 내려갈 수 있도록 가이드 로프를 내려 보내는 것도 가능하다. 마지막 코어 배럴(3)이 연결되면 피스톤을 코어링 워프(12)에 부착할 수 있다. 피스톤은 피스톤 윗부분, 핀, 하부, 가죽 씰(seals) 및 씰 클램프(seal clamps) 등 여러 부분으로 나뉘어져 있다. 코어링 워프(12)는 피스톤의 상부를 통해 공급된다. 직경을 줄이기 위해 휘어짐의 일부 장력이 필요할 수 있다. 그런 다음 핀을 삽입하고 조립하는 동안 핀의 Ψ50mm 직경 중심부 내에 모든 가닥을 포함하도록 각면의 코어링 로프에 얇은 플라스틱 심을 감싼다. 로프는 핀이 완전히 장착 될 때까지 뒤로 당겨진다. 피스톤의 하단부가 제 위치에 놓여지므로 상부와 하부가 서로 조여질 때 가닥이 갇히지 않는다. 두 개의 가죽 씰이 삽입되어야 하며, 중간 씰과 엔드 플레이트가 조여서 라이너(21)에 필요한 씰링 힘을 생성해야 한다. 피스톤은 마지막 코어 배럴(3)로 다시 밀려 들어가고, 거기에 남아서 전개 준비가 된다. 코어링 워프(12)의 나머지 10m는 메인 코어 헤드를 통해 뒤로 끌어 당길 수 있으며 단열 테이프로 감싸서 깔끔하고 안전하게 고정시킬 수 있거나 또는 트리거 암(2)의 해제시 끊어지는 좁은 케이블 타이(tiny cable ties)로 구성된다.

라이너 어셈블리(Liner Assembly)에 대하여 설명하면, 라이너(21)를 준비하는 초기 단계는 제공된 두 챔퍼(chamfer) 도구를 사용하여 끝을 모따기 하는 것이다. 하나의 공구가 수동 선삭 공구를 사용하여 수(male) 맞춤을 만든다. 나머지 공구는 드릴 어태치먼트(drill attachment)를 사용하여 반대쪽 암(female)을 생산한다. 이렇게 하면 라이너(21)가 움직일 확률이 최소가 되도록 접합부가 테이프로 감겨지기 전에 라이너(21)에 소켓 부속(socket fitting)이 허용된다. 피스톤을 삽입한 후, 라이너(21)를 필요한 길이로 자르고 모따기를 하여 내부 테이퍼(taper)를 만들어야 한다. 코어 캐쳐(6)와 코어 커터(66)는 마지막 코어 배럴(3)에 설치되어 전개 준비가 완료된다. 후속 배치의 경우, 피스톤의 두 부분 (상부와 하부)이 코어링 워프(12)와 함께 남아 있으며 제 위치에 놓을 것을 권장한다. 가죽 씰, 씰 클램프 및 미드 씰 클램프는 매번 제거하여 피스톤(34)을 라이너(21)를 따라 밀거나 당겨 끝 부분에서 다시 조립할 수 있다.

도 5를 참조하면, 피스톤 코어러 조립시 코어 배럴(3)이 롤러 위에 올려져 있는 상태이고, 롤러를 이용하여 무거운 코어 배럴(3)을 쉽게 앞뒤, 상하로 움직이며 정렬하여 배럴 커플러(4) 내의 삽입을 용이하게 한다.

도 6 내지 도 20을 참조하면, 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 라이너(21)를 사출하는 사출 봉대(300)와 사출 봉대(300)를 연결하여 사출 봉대(300)를 밀어주는 유압기(100); 를 포함하여 구성된다.

유압기(100)의 실린더 헤드부(190)는 전후로 이동되며 상기 사출 봉대(300)를 밀어 상기 라이너(21)를 코어 배럴(3)로부터 사출시킨다.

유압기(100)의 유압기 바디부(120)는 복수개의 유압호스(125)를 구비하고, 유압기 바디부(120)의 일단에는 중앙에 홈부(185)가 구비된 실린더 베이스부(180)를 구비하고, 실린더 베이스부(180)의 홈부(185)에는 실린더 샤프트(197)가 내삽되고, 실린더 샤프트(197) 일단에는 홈부(195)가 구비된 실린더 헤드부(190)가 장착된다. 유압기(100)의 유압기 바디부(120)의 일단에 구비된 실린더 베이스부(180)는 복수개의 배럴 지지로드(170)와 나사결합되고, 배럴 지지로드(170)의 일단은 원형 배럴 중간링(160)의 일면과 연결되고, 원형 배럴 중간링(160)의 타면은 고정식 배럴 지지편(150) 및 착탈식 배럴 지지편(155)이 연결되고, 고정식 배럴 지지편(150) 및 착탈식 배럴 지지편(155)의 단부는 원형 배럴 지지링(140)이 연결된다.

원형 배럴 중간링(160) 과 상기 원형 배럴 지지링(140)의 내주면의 지름은 상기 코어 배럴(3)의 외주면의 지름과 일치된다.

사출 봉대(300)는 유압기(100)와 라이너(21) 사이에 위치하며 사출 봉대(300)를 추가로 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

사출 봉대(300)는 사출 봉대 바디부(310)가 중앙에 위치하고, 사출 봉대 바디부(310)의 일단은 상기 사출 봉대 바디부(310) 외경보다 큰 지름의 홈부(355)가 형성된 제1 원형 디스크(350)가 장착되고, 타단은 사출 봉대 돌출부(320)가 구비되어 제2 원형 디스크(340)의 홈부(345)에 결합된다.

사출 봉대 바디부(310)의 일단에 장착된 제1원형 디스크(350)는 유압기(100)의 샤프트(170) 단에 밀착되고, 사출 봉대 바디부(310)의 타단에 장착된 제2 원형 디스크(340)는 라이너(21)에 결합된다.사출 봉대(300)의 제1 원형 디스크(350)의 크기는 코어 배럴(3)의 내경에 일치되도록 선택하고 탈부착되어 교환된다.

본 발명의 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치와 피스톤 코어러의 작동에 대하여 설명한다.

본 발명의 유압식 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 라이너(21)를 사출하는 사출 봉대(300), 사출 봉대(300)를 연결하여 사출 봉대(300)를 밀어주는 유압기로 구성되고, 사출 봉대(300)는 유압기(100)와 라이너(21) 사이에 위치하며 사출 봉대(300)를 추가로 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

사출 봉대(300)는 2가지 형태로, 가장 먼저 코어 배럴(3) 내부로 삽입되는 사출 봉대(300)는 양단에 원형 디스크(340,350)가 장착되어 한쪽은 라이너(21) 부분, 다른 쪽은 유압기(100)의 실린더 헤드부(190)에 밀착되고, 나머지 사출 봉대(300)는 유압기(100)의 실린더 헤드부(190)에 밀착되는 부분은 원형 디스크(350), 반대 부분은 볼트 형태(320)로 다른 사출 봉대(300)의 원형 디스크(340) 가운데 부분에 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있다.

사출 봉대(300)의 원형 디스크(340)의 크기는 코어 배럴(3)의 내경에 따라 선택하여 탈착이 가능하다.

유압기(100)의 실린더는 전후로 움직이며 사출 봉대(300)를 밀어 라이너(21)를 코어 배럴(3) 내에서 사출 시키고, 유압기(100)에는 코어 배럴(3)에 고정할 수 있는 기구(140,160)가 설치되어 사출 시 유압 장치가 밀려나는 것을 방지한다.

트리거 암(2) 릴리스 메커니즘(Trigger Arm Release Mechanism)에 대해 상세히 설명하면, 피스톤 코어러가 수직 위치에 있게 되면, 대빗(davit)은 트리거 암(2)을 올바른 위치에 놓을 수 있다. 하나의 보우 샤클(bow shackle)은 주 선박 워프 샤클과 트리거 암(2)의 끝 사이에 부착된다. 다른 하나의 보우 샤클(10)이 코어링 워프(12)와 트리거 암(2) 사이에 연결된다. 릴리스 메커니즘을 작동시킬 때 코어러는 떨어지면서 코일로 감긴 코어링 워프(12)에서 홀딩 테이프를 깨고 해저에 진입한다. 인장시 걸쇠는 피스톤 코어러의 부하 및 인출 하중을 견디게 된다. 표면에 도착하면 트리거 암(2)을 제거해야 한다.

파일럿 코어(Pilot Core)에 대해 설명하면, 트리거 암(2)과 함께 사용되는 카운터 웨이트는 주 코어와 동일한 배럴 크기를 갖는 작은 중력 코어의 형태를 취하고 150kg의 탈착 가능한 리드 웨이트로 인해 파일럿 코어 무게는 140 - 290kg 사이에서 변할 수 있다. 파일럿 코어의 총 무게는 코어가 조기에 트리거되는 것을 방지하기에 충분하며, 무게 조정은 보다 짧은 코어 배치와 함께 이루어져야 한다.

안전 장치 및 유압식 릴리스(Safety features and Hydrostatic release)에 대해 상세히 설명하면, 피스톤 코어러(Piston Corer)에는 시스템이 조기에 작동하지 못하도록 하는 2개의 안전 장치가 있다. 첫 번째는 트리거 암(2)을 제자리에 잠그는 간단한 핀이다. 이것은 피스톤 코어러가 선박의 측면에서 벗어나 배치될 때 수동으로 제거된다. 두 번째는 하이드로 스태틱 릴리스이다. 릴리스는 150 psi의 권장값으로 설정된 가압 밸브에 고정된 핀이다. 일단 코어러가 낮추어지고, 외부 압력이 밸브의 압력과 일치하면 릴리스가 설정된 깊이에서 압력이 균등하게 된다. 그러면 핀이 해제되고 암에 의해 코어러 트리거의 준비가 된다.

코어링 워프(Coring Warp, 12)에 대해 설명하면, 코어링 워프(12)는 88,000kg의 변형률을 지닌 합성 Ψ32mm 다이니마 로프(dyneema rope)로 양쪽 끝이 부드러운 스플라이스(splice)로 마감되었다. 코어링 워프(12)는 주 피스톤 코어 하우징의 상부로부터 뽑아지고 다른 쪽의 피스톤(34)에 부착된다. 피스톤(34)은 코어 배럴(3)과 라이너(21)가 조립될 때 코어 배럴(3)과 라이너(21)로 공급될 수 있다. 코어링 워프(12)의 총 길이는 30m 코어 배럴(3) 길이에 대해 40m이다. 배치시 피스톤(34)이 코어 배럴(3) 하단에 장착되어 있으므로 표준으로 10m의 자유 낙하 길이가 허용된다.

다음은 피스톤 코어러 선박 배치 및 회복 장비(Piston Corer ship deployment and recovery equipment)에 대하여 설명한다.

일단 피스톤 코어러가 필요한 길이만큼 수평으로 조립되면, 선박의 대빗(davits)을 사용하여 코어러를 선외로 들어 올리고 갑판과 함께 코어를 수직으로 부드럽게 회전시킨다. 피스톤 코어러가 갑판에서 어떻게 처리되는지는 사용자의 재량에 달려 있다. 피스톤 코어러가 수직으로 회전할 때 바닷물로 라이너(21)를 채우는 것이 중요하다. 이렇게 하면 피스톤(34)의 양쪽에서 압력이 균등하게 유지되고 피스톤의 튕김이 방지된다. 이것은 보통 피스톤 코어러 본체의 상부에 있는 D 걸쇠로 데크 호스를 구멍에 넣음으로써 이루어진다. 일단 피스톤 코어러가 갑판에 수평으로 조립되면 트리플렉스(Triplex)에 의해 설계된 격자작업 구조(latticework construction)를 사용하여 배수관(vessel davits)을 들어 올리고 데크(deck)와 함께 수직으로 코어를 부드럽게 내린다. 칼라 핸들링 시스템(collar handling system)과 격자작업 배럴 핸들링 시스템(latticework barrel handling system)을 사용함으로써 피스톤 코어러의 데크에서의 핸들링은 사용자의 재량에 달려 있다. 피스톤 코어러가 수직으로 회전할 때 바닷물로 라이너(21)를 채우는 것이 중요하다. 이렇게 하면 피스톤의 양쪽에서 압력이 균등하게 유지되고 피스톤의 튕김이 방지된다. 이것은 보통 피스톤 코어러 바디의 상부에 있는 D 걸쇠로 데크 호스를 구멍에 넣음으로써 이루어진다.

다음은 릴리스 메커니즘 어셈블리(Release Mechanism Assembly)에 대해 설명한다. 피스톤 코어러가 수직 위치에 있게 되면, 대빗(davit)은 트리거 암(2)을 올바른 위치에 놓을 수 있다. 25T 보우 샤클 중 첫 번째는 주 선박 워프 걸쇠(main ship warp shackle)와 트리거 암(20) 어셈블리 상단 사이에 부착된다. 나머지 25T 보우 걸쇠는 트리거 밑면과 40m 코어링 워프(12)의 끝에 고정된다. 코어러는 트리거 코어 카운터 웨이트에 의해 메커니즘에 유지되며 어셈블리가 트리거될 때 해제된다. 트리거 암(2)이 풀어질 때 코어러는 자유 낙하하여 코일로 감긴 코어링 워프(12)에서 홀딩 테이프(holding tape)를 깨고 해저에 진입한다. 회수시 첫 번째 25T 걸쇠는 피스톤 코어러의 하중과 인출 하중을 지지한다. 다른 25T 걸쇠는 계속 트리거 암(2)을 잡는다. 트리거 암(2)은 표면에 도착하면 제거해야 한다.

다음은 피스톤 코어러 런치 및 회복 동작(Piston Corer Launch and Recovery Operations)에 대해 설명한다.

배치 과정은 분당 60m의 권장 속도로 피스톤 코어러를 배치한다. 그러나 피스톤 코어러 처리는 사용자의 재량에 달려 있다. 해저에서 100m 떨어진 곳에서 하강을 중지하는 것이 좋다. 코어러는 방출 깊이에 가까울 때까지 20m/분의 더 느린 속도로 전개해야 하고 최종 비율은 5m/분 이하여야 한다. 필요한 깊이에 도달하면 트리거 코어에 의해 영향을 받는다. 무게는 트리거 암(2)에서 풀려나 코어러는 자유 낙하를 허용하고 바닥 조건에 따라 18m 코어 샘플까지 채울 수 있다.

회복과정 천천히 시작하려면 휘어서 코어러가 퇴적물에서 물러나도록 한다. 일반적으로 표시된 인출 하중은 해저가 성공적으로 침투되었음을 나타낸다. 코어러를 다시 표면으로 복구한다. 트리거 암(2)이 표면을 부러 뜨리면 파일럿 코어가 실제 피스톤 코어러(Piston Corer)가 빠져 나오기 전에 복구해야 한다. 이 작업은 25T 걸쇠를 풀고 파일럿 코어를 포함한 전체 메커니즘을 내부에서 복구한다. 이것이 달성되면 코어러를 캐치 버킷으로 회수할 수 있다. 피스톤 배럴은 핸들링 시스템으로 회수되고, 코어 배럴(3)로부터 라이너(21)를 제거하기 위해 유압 라이너 프레스를 사용하여 라이너(21)가 제거된다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

1 : 피스톤 코어러 바디
2 : 트리거 암
3 : 코어 배럴
4 : 배럴 커플러
5 : 탑 배럴 커플러
6 : 코어 캐쳐
7 : 트리거 코어
8 : 트리거 코어 워프
9a, 9b : 25T 샤클
10 : 4.75T 샤클
11 : 피스톤 어셈블리
12 : 코어링 워프
13 : 커플링
15,15a,15b,15c,15d,15c,15e,15f : 코어스 크로스
17 : 테이프
21 : 라이너
32 : 캐쳐 링 및 핑거스
34 : 피스톤
66 : 코어 커터
100 : 유압기
120 : 유압기 바디부
125 : 유압호스
130 : 배럴지지부
140 : 원형 배럴 지지링
150 : 고정식 배럴 지지편
155 : 착탈식 배럴 지지편
160 : 원형 배럴 중간링
170 : 배럴 지지로드
180 : 실린더 베이스부
185 : 실린더 베이스부 홈부
190 : 실린더 헤드부
195 : 실린더 헤드부 홈부
210 : 실린더 샤프트 홈부
300 : 사출 봉대
310 : 사출 봉대 샤프트
320 : 사출 봉대 돌출부
330 : 사출 봉대 연결부
340 : 제2 원형 디스크
345 : 제2 원형 디스크 홈부
350 : 제1 원형 디스크

Claims (10)

1. 시료 채취 시 퇴적물 주상시료가 들어 있는 라이너(21)를 코어 배럴(3) 내에서 사출하기 위한 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치에 있어서,
   상기 라이너(21)를 사출하는 사출 봉대(300);
   상기 사출 봉대(300)와 연결되어 상기 사출 봉대(300)를 밀어주는 유압기(100); 를 포함하여 구성되는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 사출 봉대(300)는 상기 유압기(100)와 상기 라이너(21) 사이에 위치하며 상기 사출 봉대(300)를 추가로 연결하여 그 길이를 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 사출 봉대(300)는 사출 봉대 바디부(310)가 중앙에 위치하고,
   상기 사출 봉대 바디부(310)의 일단은 상기 사출 봉대 바디부(310) 외경보다 큰 지름의 홈부(355)가 형성된 제1 원형 디스크(350)가 장착되고,
   상기 사출 봉대 바디부(310)의 타단은 사출 봉대 돌출부(320)가 구비되어 제2 원형 디스크(340)의 홈부(345)에 결합되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 사출 봉대 바디부(310)의 일단에 장착된 상기 제1 원형 디스크(350)는 상기 유압기(100)의 샤프트(170) 단부에 밀착되고,
   상기 사출 봉대 바디부(310)의 타단에 장착된 상기 제2 원형 디스크(340)는 상기 라이너(21)에 결합되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 사출 봉대(300)의 제1원형 디스크(350)의 크기는 코어 배럴(3)의 내경에 일치되도록 선택되고 탈부착 방식으로 교환되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 유압기(100)의 실린더 헤드부(190)는 전후로 이동되며 상기 사출 봉대(300)를 밀어 상기 라이너(21)를 상기 코어 배럴(3)로부터 사출시키는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 유압기(100)의 유압기 바디부(120)는 복수개의 유압호스(125)가 구비되고,
   상기 유압기 바디부(120)의 일단에는 중앙에 홈부(185)가 구비된 실린더 베이스부(180)가 구비되고,
   상기 실린더 베이스부(180)의 홈부(185)에는 실린더 샤프트(197)가 내삽되고,
   상기 실린더 샤프트(197)의 일단에는 홈부(195)가 구비된 실린더 헤드부(190)가 장착된 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 유압기(100)의 유압기 바디부(120)의 일단에 구비된 상기 실린더 베이스부(180)는 복수개의 배럴 지지로드(170)와 나사결합되고,
   상기 배럴 지지로드(170)의 일단은 원형 배럴 중간링(160)의 일면과 연결되고,
   상기 원형 배럴 중간링(160)의 타면은 고정식 배럴 지지편(150) 및 착탈식 배럴 지지편(155)이 연결되고,
   상기 고정식 배럴 지지편(150) 및 착탈식 배럴 지지편(155)의 단부는 원형 배럴 지지링(140)이 연결된 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 원형 배럴 중간링(160)과 상기 원형 배럴 지지링(140)의 내주면의 지름은 상기 코어 배럴(3)의 외주면의 지름과 일치되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치는 피스톤 코어러 또는 유사 중력 코어러에 장착하여 사용되는 것을 특징으로 하는,
    피스톤 코어러 라이너 유압식 사출 장치.
    

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