KR20200019136A - 템플릿 및 템플릿 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 연관되는 다수의 파일을 설치하는 해저 지반 조성작업에서 사용되는 템플릿에 관한 것으로, 템플릿 프레임 및 평행한 파일 안내부 중심선들을 가지고 템플릿 프레임에 고정되는 다수의 파일 안내부를 포함하여 구성된다. 각 파일 안내부에는 파일이 관통되도록 구성된 통로를 둘러싸는 파일 안내 프레임이 제공된다. 각 파일 안내 프레임은 상부 단부와 하부 단부를 포함하며, 템플릿은 파일 안내부 중심선의 중앙에 위치하는 템플릿 중심을 가진다. 각 파일 안내부에는 파일 안내 프레임에 고정되고 통로 안으로 돌출하는 스페이서가 제공된다. 스페이서는 파일을 지면으로 구동하는 동안 파일을 안내하기 위한 파일 접촉 표면부를 구비한다. 파일 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선과 일치하는 중심선을 포함하는 가상의 실린더를 둘러싼다. 템플릿 중심에서 파일 안내부 중심선으로의 방향에서 볼 때, 파일 안내부의 하부 단부에서 상부 단부로의 방향으로 해당 파일 안내 프레임에 대해서 파일 접촉 표면부의 위치가 파일 안내부 중심선을 중심으로 하는 원주 방향으로 이동한다.

Description

템플릿 및 템플릿 사용 방법
본 발명은 상호 간에 연관되는 다수의 파일(piles)을 설치하는 해저 지반 조성작업에서 사용되는 템플릿(template)에 관한 것이다.
템플릿은 템플릿 프레임(templet frame) 및 평행한 파일 안내부 중심선들을 가지고 템플릿 프레임에 고정되는 다수의 파일 안내부(pile guide)를 포함하여 구성된다. 각 파일 안내부에는 파일이 관통되도록 구성된 통로를 둘러싸는 파일 안내 프레임이 제공되며, 각 파일 안내 프레임은 상부 단부와 하부 단부를 포함하며, 템플릿은 파일 안내부 중심선들의 중앙에 위치하는 템플릿 중심을 가지며, 각 파일 안내부에는 파일 안내 프레임에 고정되고 통로 안으로 돌출하는 스페이서(spacer)가 제공되며, 스페이서는 파일을 지면으로 구동하는 동안 파일을 안내하기 위한 파일 접촉 표면부를 구비하며, 파일 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선과 일치하는 중심선을 포함하는 가상의 실린더를 둘러싼다.
이러한 템플릿은 EP 2 492 402에 공지되어 있다. 공지된 템플릿에는 안내 튜브의 길이 방향으로 연장되는 지지 리브(ribs)가 구비된 안내 튜브가 개시되어 있다. 지지 리브는 링의 내부 주변부를 따라 구비되고, 링은 안내 튜브의 주변 표면 주위에 배열된다. 링은 안내 튜브에 피벗으로 결합된 두 부분으로 분할된다. 지지 리브는 안내 튜브의 원통형 주변 벽의 개구부를 통과할 수 있다. 이러한 메커니즘은 지지 리브가 바깥쪽으로 회전되도록 하여 지면으로 구동된 파일을 지지 리브가 해제(release)할 수 있도록 한다. 안내 튜브의 중심선에 대해 작은 각도를 가지고 지면으로 구동된 파일에 의해 발생될 수 있는 클램핑(clamping)으로 인해 파일이 고착되는 것에 해저 파일 설치 템플릿이 민감하기 때문에, 지지 리브는 파일로부터 템플릿을 용이하게 제거할 수 있도록 한다. 공지된 템플릿의 단점은 그것의 복잡성, 상대적으로 높은 관련 비용 및 해저 근처의 위험한 환경 하에서 움직이는 부품으로 인한 고장에 대한 민감성이다.
본 발명의 목적은 해저로 구동되는 파일로부터 쉽게 해제될 수 있는 강인한 템플릿을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본원 발명에 따른 템플릿에 의해 실현된다. 본 발명은, 템플릿 중심에서 파일 안내부 중심선으로의 방향에서 볼 때, 파일 안내부의 하부 단부에서 상부 단부로의 방향으로 파일 접촉 표면부의 위치가 해당 파일 안내 프레임에 대해서 파일 안내부 중심선을 중심으로 하는 원주 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
이것은 템플릿 중심에서 파일 안내부 중심선 중 하나로의 방향에서 볼 때, 템플릿의 작동 상태에서, 파일 접촉 표면부의 높이 레벨(level)이 증가함을 의미한다. 파일 접촉 표면부의 가장 낮은 레벨은 템플릿 중심이 위치한 파일 안내부 측면에 위치하며, 파일 접촉 표면부의 가장 높은 레벨은 템플릿 중심에서 멀어져 있는 파일 안내부 측면에 위치한다. 이렇게 하면, 파일의 상부 부분이 여전히 각 스페이서(spacers)의 파일 접촉 표면부에 접촉하고 있으면서 파일들이 지면으로 구동된 이후에 템플릿을 파일로부터 쉽게 제거할 수 있다. 즉, 템플릿을 들어올리는 동안에 일어나는 자동 해제(releasing) 메커니즘이 나타난다.
구체적으로는, 실제로 템플릿을 들어올릴 때, 해당 파일에 대해 파일 안내부 중 하나가 가장 심하게 클램프(clamp)되는 위치를 중심으로 자동으로 기울어질 것이며, 파일 안내부가 해당 파일에 클램프되지 않거나 해당 파일에 대해 더 작은 클램핑 힘을 가하는 위치에서, 파일 안내부는 위쪽 방향으로 파일을 따라 이동할 것이다. 따라서 스페이서의 파일 접촉 표면부의 적어도 일부가 파일 접촉 표면부의 이동된 프로파일로 인해 파일과 접촉하지 못하도록, 가장 강하게 클램핑하는 위치에서 파일 안내부가 해당 파일에 대해 회전한다. 실제로, 파일을 따라가 보면, 접촉 표면부에 의해 정의된 개구부는 파일 안내부를 기울이면 원형에서 실질적으로 달걀모양 또는 타원형으로 바뀐다. 템플릿을 어느 정도 기울인 후에는 처음에 해당 파일에 가장 심하게 클램핑되었던 파일 안내부는 해제될 것이고 파일을 따라 위쪽으로 이동할 것이다. 이후, 템플릿이 여전히 파일로부터 완전하게 들어올려 질 수 없다면, 다른 파일 안내부가 해당 파일에 가장 심하게 클램핑하는 위치를 중심으로 템플릿이 기울었을 때 동일한 프로세스가 반복될 수 있다. 본 발명의 경우, 자동 해제 프로세스로 인하여, 이동 가능한 간격 부품(spacer elements)이 템플릿에 필요하지 않다.
파일 접촉 표면부의 폭은 파일 안내 프레임의 상부 단부와 하부 단부 사이의 거리보다 훨씬 작을 수 있다는 점에 유의한다.
실질적인 실시예에서, 파일 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선에 수직으로 연장되는 베이스 평면에 대해 각도를 가지는 평면에 평행하게 연장된다.
실질적인 실시예에서, 파일 안내부 중심선을 중심으로 서로 각거리(angular distance)로 이격되어 위치하는 복수의 간격 부품으로 스페이서가 구성되어, 각 간격 부품의 개별(discrete) 접촉 표면부로 구성되는 불연속 파일 접촉 표면부를 형성한다.
파일 안내부의 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선과 평행하게 연장되는 길이 방향으로 길게 늘어진(oblong) 점을 특징으로 한다.
이 경우에 파일 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선을 중심으로 불연속 띠(belt)를 형성하며, 띠는 소정의 폭을 갖는다. 파일 접촉 표면부의 길이가 동일하면, 이러한 띠는 일정한 폭을 갖는다.
인접한 간격 부품의 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선을 따라 서로 겹칠 수 있다. 예를 들어 적은 수의 간격 부품이 있는 경우에는 서로 겹치지 않는 경우도 고려할 수 있다.
실질적인 실시예에 있어서, 각 파일 안내 프레임은 원통형 튜브로 구성될 수 있고, 스페이서는 튜브의 안쪽 면에 쉽게 고정될 수 있다.
실질적인 실시예에 있어서, 파일 안내부의 스페이서는 하부 간격 부품을 형성하며, 파일 안내부는 하부 스페이서와 파일 안내 프레임의 상부 단부 사이에 위치하는 상부 스페이서를 포함하여 구성된다. 이 경우, 파일 안내부는 하부 스페이서와 상부 스페이서 모두에 의해 큰 거리에 걸쳐 파일을 안내할 수 있고, 반면에, 파일이 아래 방향으로 이동하는 동안 파일이 상부 스페이서를 떠난 경우에는 파일의 상부 부분만이 오직 하부 스페이서에 의해서 안내된다.
보다 구체적으로 말하면, 상부 스페이서는 지면으로 파일을 구동하는 동안에 파일을 안내하기 위한 상부 파일 접촉 표면부를 구비할 수 있으며, 이 표면부는 가상의 실린더를 감싼다. 위에서 보았을 때 파일의 최상단이 상부 스페이서를 벗어난 위치에 도달할 때까지 실제로 파일이 구동되는 경우에, 상부 파일 접촉 표면부는 파일 안내부 중심선에 수직으로 연장되는 베이스 평면에 대해 기울어진 방향을 요구하지 않는다.
하부 스페이서의 간격 부품은 하부 간격 부품을 형성하고, 상부 스페이서는 파일 안내부 중심선을 중심으로 서로 각거리로 이격되어 위치하는 복수의 상부 간격 부품으로 구성되어, 상부 간격 부품의 개별 접촉 표면부로 구성된 불연속 상단 파일 접촉 표면부를 형성한다.
상부 간격 부품은 파일 안내 프레임에 대해 반경 방향으로 배열될 수 있으며, 이는 해머가 상부 간격 부품을 지나 파일을 구동할 수 있는 공간을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 탬플릿을 사용하는 방법에 관한 것이다. 템플릿이 지면에 위치하고, 파일이 각각의 파일 안내부에 삽입되어 각 파일의 상부 단부가 스페이서의 파일 접촉 표면부에 도달할 때까지 파일이 구동되거나, 또는 적용가능한 경우에는, 상부 스페이서의 상부 파일 접촉 표면부를 지나간 위치에 도달할 때까지 파일이 구동되며, 그 이후에 지면으로 구동된 파일로부터 템플릿이 들어 올려진다.
본 발명에 따른 템플릿은 해저로 구동된 파일에서 쉽게 해제될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 도시하는 도면들을 참조하여 이하에서 자세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 템플릿 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 평면도이다.
도 3은 도 1에 따른 실시예에서 도 2에 표시된 III-III에 의한 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 측면도이다.
도 5는 도 4와 유사하지만, 템플릿의 파일 안내부 안쪽 면에 대한 세부사항을 도시한다.
도 1 내지 도 5는 상호 간에 연관되는 다수의 파일을 설치하는 해저 지반 조성작업에서 사용되는 템플릿(10)에 관한 다양한 도면을 도시한다. 이러한 해저 설치 템플릿은 일반적으로 재킷(jacket)이 위에 설치될 선-파일링(pre-piling) 재킷 파일을 설치하는 데 사용되는데, 예를 들면 연안 풍력 터빈의 기초 공사에 사용된다. 템플릿(1)이 해상 바닥에 배치되어 파일이 정확한 위치에 설치되고 정확한 방향으로 구동되도록 한다.
템플릿(1)의 실시예는 용접된 골격을 갖는 템플릿 프레임(2) 및 3개의 파일 안내부(3)로 구성되지만, 다른 갯수의 파일 안내부(3)도 고려될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 파일 안내부(3)는 파일 안내부 중심선(4)을 가지고 있다. 중심선들(4)은 서로 평행하다. 각각의 파일 안내부(3)는 템플릿 프레임(2)에 고정되는 파일 안내 프레임(5)을 구비한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 파일 안내 프레임(5)은 파일을 지면으로 구동하는 동안 파일이 통과할 수 있는 통로(6)를 둘러싸는 원통형 튜브로 구성된다. 파일 안내 프레임(5)의 상부 단부에는 통로(6)로 파일을 쉽게 구동할 수 있도록 원뿔 형상부가 구비되어 있다. 파일 안내 프레임(5)의 하부 단부는 작업 동안에 해저면 상에 놓일 수 있다. 템플릿(1)은 파일 안내부 중심선(4)들의 중앙에 정의되는 템플릿 중심을 가지며, 이 경우 템플릿(1)의 삼각형 모양의 중앙에 템플릿 중심이 정의된다.
도 3은 각각의 파일 안내부(3)에 상부 간격 부품(7) 및 하부 간격 부품(8)이 제공되는 점을 도시한다. 이 경우 12개의 상부 간격 부품(7)과 12개의 하부 간격 부품(8)이 구비되어 있지만, 다른 숫자들도 고려될 수 있다. 하부 간격 부품(8)과 상부 간격 부품(7) 사이의 거리는 이 경우 간격 부품(7, 8) 중 어느 하나의 높이보다 크다. 간격 부품(7, 8)은 파일 안내부 중심선(4)에 대해 서로 각거리(angular distance)로 이격되어 파일 안내 프레임(5)에 고정되며 통로(6) 안으로 돌출된다. 간격 부품(7, 8)은 파일을 지면으로 구동하는 동안에 파일을 안내하기 위해 각각의 개별 접촉 표면부(9, 10)를 구비한다. 이 경우 접촉 표면부(9, 10)는 길게 늘려져(oblong) 같은 길이를 가지고 파일 안내부 중심선(4)과 평행하게 배치된다. 접촉 표면부(9, 10)는 파일 안내부 중심선(4)으로 향하며 직사각형 평면 또는 곡면으로 구성될 수 있다.
상부 간격 부품(7) 및 하부 간격 부품(8) 모두의 접촉 표면부(9, 10)는 각각 불연속 상부 파일 접촉 표면부와 불연속 하부 파일 접촉 표면부를 형성하며, 이 표면부는 파일 안내부 중심선(4)과 일치하는 중심선을 포함하는 가상의 실린더를 둘러싼다. 즉, 파일을 지면으로 구동하는 동안 상부 파일 접촉 표면부와 하부 파일 접촉 표면부가 파일과 접촉하여 파일을 안내할 수 있다.
도시된 실시예에서 상부 및 하부 접촉 표면부는 각각의 파일 안내부 중심선(4)에 대해서 각각 가상의 불연속 띠를 형성한다. 도 3에서는 상부 접촉 표면부가 파일 안내부 중심선(4)에 대해 수직으로 확장되는 가상의 베이스 평면과 평행하게 배열되는 반면, 하부 접촉 표면부는 베이스 평면에 대해 각도를 가지는 평면에 평행하게 연장되는 것을 보여준다. 템플릿 중심에서 각 파일 안내부 중심선(4)까지의 방향에서 보면, 하부 접촉 표면부의 위치는 관형 파일 안내 프레임(5)의 둘레를 따라 파일 안내 프레임(5)의 하부 단부에서 상부 단부로 이동한다. 즉, 각 파일 안내부(3)의 하부 간격 부품(8)은 템플릿 중심에서 해당 파일 안내부 중심선(4)까지의 방향에서 볼 때 위쪽 방향으로 서로 엇갈리는 방식(staggered manner)으로 배치된다. 도시된 실시예에서 하부 간격 부품(8)은 인접 간격 부품(8)의 접촉 표면부(10)가 파일 안내부 중심선(4)의 방향을 따라 서로 겹치도록 배치된다.
지면으로 파일을 구동하기 전에 템플릿(1)이 해저에 설치된다. 이후에 파일이 통로(6)로 연속적으로 삽입되고 지면으로 구동된다. 위에서 보면 상부 간격 부품(7)의 접촉 표면부(9)를 지나간 위치에 도달될 때까지 파일이 구동된다. 마지막 파일이 지면으로 구동된 후에 템플릿(1)은 들어 올려져서 파일로부터 제거된다. 실무적으로, 파일 안내부(3) 중 하나가 상당히 심하게 해당 파일에 클램핑될 수 있다. 템플릿(1)을 들어올리는 동안에 템플릿(1)은 자동으로 클램핑된 위치에 대해 기울어진다. 따라서, 해당 파일 안내부(3)는 클램핑된 파일을 기준으로 회전하여, 하부 간격 부품(8)의 접촉 표면부(10)의 적어도 일부가 파일에 대한 엇갈리는 위치 때문에 파일과 접촉하지 못하게 된다. 파일에서 보면, 하부 간격 부품(8)의 접촉 표면부(10)에 의해 정의된 개구부는 원형에서 타원형 모양으로 변화하며, 따라서 파일 안내부(3)에게 파일을 따라 위쪽으로 이동할 수 있는 더 많은 공간을 제공한다. 템플릿(1)이 일정 각도 기울어진 후에 해당 파일에 가장 심하게 클램핑된 파일 안내부(3)가 자유롭게 되어 파일을 따라 위쪽으로 이동한다. 한편, 처음에 해당 파일에 덜 심하게 클램핑된 다른 파일 안내부(3)는 리프팅 작업 동안에 점점 더 클램핑될 수 있다. 이후 다른 파일 안내부(3)가 해당 파일에 상당히 심하게 클램핑되는 위치에 대해 템플릿(1)이 기울어질 때 동일한 프로세스가 반복될 수 있다.
본 발명은 도면에 표시되고 상술된 실시예에 국한되지 않으며, 청구 범위 및 이의 기술적 균등물의 범위 내에서 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 해머(hammer)가 상부 간격 부품을 지나갈 수 있도록 상부 간격 부품이 파일 안내 프레임에 대해 반경 방향으로 이동될 수 있다. 또한 상부 간격 부품은 각각 별도의 상부 접촉 표면부 대신 연속적인 상부 접촉 표면부를 포함하는 단일 상부 스페이서로 통합될 수 있다. 마찬가지로, 하부 간격 부품은 하부 간격 부품 각각 별도의 접촉 표면부 대신에 연속적인 하부 접촉 표면부를 포함하는 단일 하부 스페이서로 통합될 수 있다.

Claims (12)

  1. 서로 연관되는 다수의 파일을 설치하는 해저 지반 조성작업에서 사용되는 템플릿(1)으로,
    템플릿 프레임(2) 및 평행한 파일 안내부 중심선들(4)을 가지고 템플릿 프레임(2)에 고정되는 다수의 파일 안내부(3)를 포함하여 구성되며,
    각 파일 안내부(3)에는 파일이 관통되도록 구성된 통로(6)를 둘러싸는 파일 안내 프레임(5)이 제공되며,
    각 파일 안내 프레임(5)은 상부 단부와 하부 단부를 포함하며, 템플릿(1)은 파일 안내부 중심선들(4)의 중앙에 위치하는 템플릿 중심을 가지며,
    각 파일 안내부(3)에는 파일 안내 프레임(5)에 고정되고 통로(6) 안으로 돌출하는 스페이서(8)가 제공되며,
    스페이서(8)는 파일을 지면으로 구동하는 동안 파일을 안내하기 위한 파일 접촉 표면부(10)를 구비하며, 파일 접촉 표면부(10)는 파일 안내부 중심선(4)과 일치하는 중심선을 포함하는 가상의 실린더를 둘러싸며,
    템플릿 중심에서 파일 안내부 중심선(4)으로의 방향에서 볼 때, 파일 안내부의 하부 단부에서 상부 단부로의 방향으로 파일 접촉 표면부(10)의 위치가 해당 파일 안내 프레임(5)에 대해서 파일 안내부 중심선(4)을 중심으로 하는 원주 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 템플릿.
  2. 제1항에 있어서,
    파일 접촉 표면부(10)는 파일 안내부 중심선(4)에 대해 수직으로 연장하는 베이스 평면에 대해 각도를 가지는 평면에 평행하게 연장되는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 안내부 중심선(4)을 중심으로 서로 각거리로 이격되어 위치하는 복수의 간격 부품(8)으로 스페이서가 구성되어, 각 간격 부품의 개별 접촉 표면부(10)로 구성되는 불연속 파일 접촉 표면부를 형성하는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  4. 제3항에 있어서,
    파일 안내부(3)의 접촉 표면부(10)는 파일 안내부 중심선(4)과 평행하게 연장되는 길이 방향으로 길게 늘어진 점을 특징으로 하는 템플릿.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    접촉 표면부(10)는 동일한 길이를 갖는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서
    인접한 간격 부품(8)의 접촉 표면부(10)는 파일 안내부 중심선(4)을 따라 서로 겹치는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  7. 제1항 내지 제6 중 어느 한 항에 있어서,
    각 파일 안내 프레임(5)은 원통형 튜브로 구성되는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    파일 안내부(3)의 스페이서는 하부 스페이서(8)를 형성하며, 파일 안내부(3)는 하부 스페이서(8)와 파일 안내 프레임(5)의 상부 단부 사이에 위치하는 상부 스페이서(7)를 포함하여 구성되는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  9. 제8항에 있어서,
    상부 스페이서(7)는 지면으로 파일을 구동하는 동안에 파일을 안내하기 위한 상부 파일 접촉 표면부(9)를 구비하며, 이 표면부는 상기 가상의 실린더를 감싸는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  10. 제8항 또는 제9항, 및 제3항에 있어서,
    하부 스페이서의 간격 부품은 하부 간격 부품(8)을 형성하고, 상부 스페이서는 파일 안내부 중심선(4)을 중심으로 서로 각거리로 이격되어 위치하는 복수의 상부 간격 부품(7)으로 구성되어, 상부 간격 부품에서 개별 접촉 표면부(9)로 구성되는 불연속 상단 파일 접촉 표면부를 형성하는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  11. 제10항에 있어서
    상부 간격 부품(7)은 파일 안내 프레임(5)에 대해서 반경 방향으로 배열될 수 있는 점을 특징으로 하는 템플릿.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 템플릿을 사용하는 방법으로,
    템플릿(1)이 지면에 위치하고,
    파일이 각각의 파일 안내부(3)에 삽입되어 각 파일의 상부 단부가 스페이서(8)의 파일 접촉 표면부(10)에 도달할 때까지 파일이 구동되거나, 또는 적용가능한 경우에는, 상부 스페이서(7)의 상부 파일 접촉 표면부(9)를 지나간 위치에 도달할 때까지 파일이 구동되며,
    그 이후에 지면으로 구동된 파일로부터 템플릿(1)이 들어 올려지는 점을 특징으로 하는 템플릿 사용 방법.
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