KR20220100687A - 준설 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

준설 장치(200)를 운송 수단(360)에 매다는 단계를 포함하는 준설 방법에 관한 것이다. 섀시(210)를 포함하고 섀시에 장착되는 퇴적물 교반 장치는 추출기, 퇴적물 교반 장치 및 각각의 펌프(220, 230)이다. 준설 장치(200)는 상부에 배치되지만, 상기 퇴적물(350)의 준설될 워터베드(340)와 접촉하지 않는다. 퇴적물(350)은 교반된 후 추출기로 추출된다. 준설 장치(200)가 물 주위를 이동하면서 추출된 퇴적물(400)이 수중 및 준설 장치(200)의 상부에 퇴적됨으로써, 퇴적물(400)은 물의 자연적 이동에 의해 준설되는 영역으로부터 멀리 운반되어 퇴적된다. 장치 및 장치의 사용에 대해서도 설명된다.

Description

준설 방법 및 장치

본 발명은 준설 방법, 준설 장치, 및 준설 장치의 용도에 관한 것이다.

준설(dredging)은 일반적으로 수중에서 퇴적물을 제거하고 한 장소에서 다른 장소로 퇴적물을 운반하는 것으로 정의된다. 준설은 워터베드(waterbed)의 표면에서 퇴적물을 끌어올리는 단계와 선택적으로 준설되는 지역에서 퇴적물을 운반하는 단계를 포함할 수 있는 공정이며, 그런 다음 최종적으로 퇴적물을 처리한다. 선택적으로, 퇴적물은 제 1 경우에 느슨해질 수 있다.

준설은, 다양한 이유, 예를 들어, 잠재적으로 선적에 장애가 될 수 있는 퇴적물이 쌓인 항구나 수로를 청소하기 위하여 수행될 수 있다. 항구는 일반적으로 주변 수역보다 깊기 때문에, 퇴적물이 쌓일 수 있으며 물의 자연적 흐름에 의해, 예를 들어 조수나 강의 흐름에 의해 씻겨 나가지 않을 수 있다.

준설의 선행 기술 방법의 예로는 양동이로 퇴적물을 물리적으로 들어 올리는 데 사용될 수 있는 표면 장착 그래브(grab) 또는 백호(backhoe)를 포함하며, 이에 의해 퇴적물은 후속 처리를 위해 호퍼에 배치된다. 추가의 선행 기술 방법은 후행 항력 헤드에 연결된 선박을 포함하는 후행 흡입 호퍼 준설선을 활용하며, 여기서 퇴적물은 항력 헤드를 통해 워터베드로부터 선박의 호퍼로 펌핑된다.

준설의 다른 선행 기술 방법은 물을 퇴적물에 주입하여 퇴적물을 느슨하게 하고 퇴적물의 밀도를 감소시켜 소위 "밀도 구름(density cloud)"으로 워터베드 위에 부유하게 하는 물 주입기의 사용을 포함한다. 이어서 부유 퇴적물은 중력 작용에 의해 씻겨 나간다. 이 방법은 퇴적물의 밀도 구름이 중력에 의해 더 깊은 지역으로 흐를 수 있는 강과 조수 지역에서 특히 유용하다.

준설의 또 다른 방법은 커터 헤드가 흡입 파이프의 축선을 따라 회전하는 흡입 헤드 앞에 장착된 회전 커터 헤드를 포함하는 커터 흡입 준설선을 사용한다. 절단된 퇴적물은 흡입 펌프에 의해 흡입된다. 이러한 커터 흡입 준설선은 고정 위치에서 사용하도록 의도된다-선박에 장착된 경우에도, 선박은 사용 중 스퍼드 레그(spud reg) 또는 앵커(anchor)로 계류될 것이다.

선적 수로 또는 항구의 퇴적물 문제를 처리하기 위해 사용되는 또 다른 선행 기술 방법은 해저 평탄화로, 운송 수단(vehicle) 뒤에 쟁기가 예인되어 실제로 워터베드로부터 퇴적물을 제거하지 않고 퇴적물의 융기된 영역을 평평하게 한다.

또한 워터베드의 바닥에서 작동하고 절단기 또는 고압 유체 제트로 퇴적물을 교란시키는 준설선을 제공하려는 다양한 시도가 이루어졌다. 이러한 운송 수단은 자율 운송 수단(GB 2543764 A호에 설명된 것과 같은)이거나 US2014/0238924 A1호에 설명된 것과 같은 운송 수단에 의해 워터베드를 따라 끌릴 수 있다. 워터베드에서 작동하는 운송 수단은 준설선의 밑면과 워터베드 사이에 밀봉부를 생성하여 음압을 사용하여 퇴적물을 끌어들이고 배출한다.

대안적인 선행 기술 준설선은 워터베드 위에서 작동한다. 예를 들어, US 4,127,950호는 액체 교반 퇴적물을 수직으로 배치된 하우징으로 끌어들이는 흡입 헤드를 기술하고 있으며, 그 후 별도의 가스 제트가 퇴적물을 하우징 밖으로 밀어낸다. 이러한 준설선은 반드시 견고하고 폐쇄된 하우징으로 인해 많은 항력을 발생시키기 때문에 번거롭고 느리게 움직인다. 이러한 준설선은 또한 수상정(surface vessel)에서 펌핑되는 가스 및 액체 주입기를 위한 압축 유체가 필요하다.

선행기술의 준설 방법에는 여러 가지 문제점이 있다. 예를 들어, 물 주입 준설은 부유 퇴적물을 제거하기 위해 중력에 의해 물이 흘러야하므로, 기울기가 없는 연안 항구에서는 거의 사용되지 않는다. 해저 평탄화는 퇴적물을 제거하지 않고 단지 평평하게 할 뿐이며 퇴적물은 시간이 지남에 따라 계속 쌓일 수 있다. 후행 흡입 호퍼 준설선은 종종 퇴적물을 제거하는 데 효과적이지만 대형 호퍼가 있는 맞춤형 선박을 포함하여 목적에 맞게 제작된 고가의 장비가 필요하다. 그러한 장비는 구입하는 데 비용이 많이 들 뿐만 아니라 작동하는 데에도 비용이 많이 든다. 그랩 암 및/또는 백호를 사용한 준설은 준설된 퇴적물을 제거하기 위해 호퍼가 있는 특별히 개조된 선박을 사용해야 하기 때문에 비용이 많이 든다.

워터베드에 배치되는 준설선은 예를 들어 항구의 해저가 거의 평평하지 않고 고형 잔해물이 많이 포함되어 있어 준설선이 비실용적이고 쉽게 손상된다는 문제가 있다. 항구의 워터베드에서 흔히 마주치는 잔해물에는 컨테이너가 적재 및 하역될 때 컨테이너에서 떨어지는 긴 금속 막대를 포함하는 컨테이너 래싱(container lashing)이 포함된다. 컨테이너 래싱은 준설선에 상당한 손상을 줄 수 있으며 준설선을 재사용하기 전에 수리하는 데 상당한 시간이 소요되며 이는 상당한 비용 영향을 미친다.

본 발명은 다양한 워터베드의 범위로부터 퇴적물을 제거하는 데 효율적일 뿐만 아니라 작동 비용도 비교적 저렴한 장치 및 방법을 제공함으로써 선행 기술과 관련된 문제를 해결한다.

본 발명에 따라, 준설 방법이 제공되고, 상기 방법은 준설 장치를 운송 수단에 매다는 단계로서, 상기 준설 장치는: 섀시; 워터베드 상의 퇴적물 층 위에 처리하기 위한 퇴적물 교반 장치로서, 유체 주입기 및 상기 유체 주입기를 통해 유체를 주입하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 퇴적물 교반 장치 및 펌프가 상기 섀시에 장착되는 퇴적물 교반 장치; 교반된 퇴적물을 워터베드로부터 멀리 그리고 준설 장치 위로 이동시키도록 배열된 추출기로서, 상기 도관을 통해 교반된 퇴적물을 펌핑하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 추출기 및 펌프는 상기 섀시에 장착되는, 추출기; 및 상기 퇴적물 준설 장치를 상기 운송 수단에 연결하기 위한 커넥터를 포함하는, 단계; 상기 준설 장치를 퇴적물의 준설될 워터베드 위에 배치하지만 상기 워터베드와 접촉하지 않도록 배치하는, 단계; 상기 퇴적물 교반 장치로 상기 퇴적물을 교반하는 단계; 상기 추출기로 퇴적물을 추출하는 단계; 상기 추출된 퇴적물을 수중 및 상기 퇴적물 교반 장치 위에 퇴적시키는 단계; 및 상기 준설 장치를 물 주위로 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 퇴적물은 물의 자연적 움직임에 의해 준설되는 영역으로부터 멀리 운반되고 퇴적된다.

본 발명에 따른 방법은 교반된 퇴적물을 더 높은 워터칼럼(water column) 내로 올려 물의 자연적인 움직임이 부유 퇴적물을 씻어낼 수 있도록 하여 작동한다. 항구에서, 이는 퇴적물을 항구 바깥 해저보다 높은 수위로 올려 조수가 퇴적물을 제거하는 것을 의미할 수 있다.

준설 장치가 워터베드의 높이 위에서 작동하도록 함으로써, 준설선은 많은 잔해물을 피하고 고르지 않은 워터베드를 횡단할 수 있어 많은 선행 기술 장치와 관련된 문제를 완화할 수 있다.

추출되는 퇴적물은 가볍고 느슨할 수 있으며, 이 경우 퇴적물 교반 장치를 사용하지 않고도 추출기의 작용만으로 퇴적물을 준설 장치로 충분히 끌어 당길 수 있어 퇴적물을 추출할 수 있다. 그러나, 퇴적물이 무겁거나 압축되거나 교반되지 않는 경우, 퇴적물 교반 장치를 사용할 수 있다.

퇴적물 준설 장치는 유체 주입기 외에도 다양한 퇴적물 교반 수단의 범위를 사용할 수 있다. 유체 주입기는 펌프를 더 포함하고, 여기서 펌프는 유체 주입기를 통해 유체를 퇴적물로 주입하여 추출 전에 퇴적물을 느슨하게 한다. 유체 주입기 및 펌프는 섀시에 장착된다. 유체 주입기는 퇴적물 교반 장치의 밑면에 제공될 수 있다. 특히, 주입기는 사용 중에 유체를 워터베드에 배치된 퇴적물로 추출하도록 위치된 출구를 포함할 수 있다. 하나 초과의 유체 주입기가 제공될 수 있으며 유체 주입기 어레이가 제공될 수 있다. 유체 주입기는 하나 이상의 도관을 포함할 수 있으며, 도관은 복수의 출구 또는 노즐을 지닌다(bearing). 출구는 도관을 따라 균일하게 이격될 수 있다. 복수의 도관은 섀시의 폭을 따라 평행한 배열로 제공될 수 있다. 하나 이상의 도관은 섀시의 전체 폭에 걸쳐 있을 수 있다. 유체 주입기당 하나의 펌프 제공자 또는 복수의 유체 주입기가 복수의 펌프에 제공될 수 있다. 주입되는 유체는 물, 공기 또는 이들의 조합일 수 있다. 유체가 물인 경우, 바람직하게는 유체 주입기가 입구를 더 포함하고 사용 시 물은 준설 장치를 둘러싸고 있는 물에서 끌어올 것이다. 대안적으로, 유체는 표면에서 또는 운송 수단에서 준설 장치로 제공될 수 있다.

퇴적물을 교반하기 위해 유체를 펌핑하는 선행 기술 준설선은 일반적으로 고압 제트를 사용한다. 당업계에서 고압은 800-1000kPa(8-10bar)로 정의된다. 반대로, 본 출원에 따른 준설선에 의해 주입되는 유체는 저압(150-200kPa/1.5-2bar) 또는 중압(400-500kPa/4-5bar)에서 주입된다. 낮은 압력에서 중간 압력은 펌프 압력 및 전력 사용 측면에서 더 적은 자원을 필요로 하고 충분한 양의 퇴적물을 교반하는 데 효과적이기 때문에 고압 제트보다 유리한 것으로 밝혀졌다.

준설 장치는 퇴적물 교반 장치 및 추출기를 지지하는 섀시를 포함한다. 현재 사용 중인 준설 장치는 워터베드 위 및 워터베드로부터 이격되어 작동하지만, 섀시는 워터베드와의 접촉을 견딜 수 있도록 적절하게 견고할 수 있다. 이것은 준설 장치가 제자리로 내려갈 때, 워터베드가 고르지 않거나 운송 수단이 보트이고 보트가 떠 있는 물이 물결 모양을 이룰 때 발생할 수 있다.

섀시는 준설 장치가 사용 중에 접할 수 있는 워터베드 및/또는 잔해와 충돌하는 경우 준설 장치를 보호하기 위해 충격 흡수 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섀시에는 섀시의 밑면에 버퍼가 장착되어 있거나 대안적으로 섀시 밑면을 보호하기 위해 견고한 러너가 포함될 수 있다.

섀시는 일반적으로 평면의 견고한 베이스를 가질 수 있거나 대안적으로 개방형 프레임, 바람직하게는 개방형 베이스가 있는 형태일 수 있다. 프레임은 금속 또는 플라스틱 튜브 등으로 형성될 수 있다. 섀시는 추출기 및 퇴적물 교반 장치와 같은 물품이 제공되는 상부 표면, 측벽을 포함할 수 있다. 프레임의 전면과 후면은 준설 장치를 손상시킬 수 있는 무거운 물질과 잔해물이 준설 장치를 통과할 수 있도록 "개방"될 수 있다. 또한, 개방형 프레임을 사용하면 섀시가 물을 통과할 때 섀시의 항력이 줄어들어 준설 작업이 선행 기술 준설선에서 가능한 것보다 더 빠른 속도로 진행될 수 있다.

섀시는 대향하는 측면 패널, 및 측면 패널 사이에 평행하게 배치되고 하나 이상의 크로스 부재(cross member)에 의해 결합되는 하나 이상의 몸체 패널을 포함한다.

하나 이상의 크로스 부재는 퇴적물 교반 장치를 포함할 수 있고, 퇴적물 교반 장치는 유체를 주입하기 위한 하나 이상의 출구를 포함하는 하나 이상의 도관을 포함하고, 퇴적물 교반 장치는 하나 또는 그 초고의 펌프와 연통하고, 펌프는 입구와 연통하고, 유체는 입구를 통해 주변 영역으로부터 유입된다.

추가로 또는 대안적으로, 하나 이상의 크로스 부재는 추출기를 포함할 수 있고, 여기서 추출기는 교반된 퇴적물이 배출되도록 끌어당기는 입구를 포함하는 하나 이상의 도관을 포함하고, 여기서 추출기는 하나 이상의 펌프와 연통되고 상기 펌프는 준설 장치 위에 올려진 도관과 연통하여 사용 중인 준설 장치 위로 교반된 퇴적물을 배출한다.

하나 이상의 크로스 부재는 또한 강성 지지 바를 포함할 수 있다. 강성 지지 바는 테이퍼진 선행 에지를 포함할 수 있으므로 사용 중에 마주치는 퇴적물을 통해 절단된다.

섀시는 몸체 및/또는 측면 패널의 밑면에 연결된 러너를 포함할 수 있다. 몸체와 측면 패널의 선행 에지는 잔해물을 빗나가게 하기 위해 라운드질 수 있다.

준설 장치의 선행 단부 또는 전면에는 워터베드에서 마주치는 파편을 편향시키는 파일럿(pilot)이 제공될 수 있다. 파일럿은 준설 장치의 위 또는 아래 및/또는 측면으로 잔해물을 편향시키는 견고한 국자일 수 있다. 파일럿은 그릴이 너무 많은 항력을 생성하지 않지만 잔해물의 침입을 방지하기 위해 물이 통과할 수 있도록 하는 바를 포함하는 각진 그릴의 형태일 수 있다. 그릴은 컨테이너 래싱과 같은 잔해물이 심지어 고물을 정면으로 향하여(even end-on) 그러나 물 내에서 너무 많은 항력을 유발하지 않고, 준설 장치에 들어갈 수 없도록 적절한 크기를 지정할 수 있다. 준설 장치 전면에 제공되지 않더라도 준설 장치의 상부면에 파일럿을 배치하여 준설 장치의 상부를 보호할 수 있다. 파일럿은 각진 솔리드 플레이트를 포함할 수 있다. 각진 솔리드 플레이트는 주입기 펌프 앞에 배치될 수 있다.

섀시가 개방되어 있는 경우, 섀시의 뒤쪽 끝에 고무, 플라스틱 등으로 만든 변형 가능한 매트일 수 있는 편향된 플랩이 제공되어 배출될 섀시 내부 또는 아래에 교반된 퇴적물을 유지할 수 있지만, 방향을 바꾸면 단단한 물체나 압력 임계값 아래에서 마주치게 된다.

상기 준설 장치는 운송 수단에 배치되는 팽창 보상기(swell compensator)를 더 포함할 수 있으며, 상기 팽창 보상기는 준설 장치를 워터베드 위의 동일한 높이로 유지한다.

추출기는 도관과 도관을 통해 교반된 퇴적물을 펌핑하도록 배열된 펌프를 포함한다. 도관은 퇴적물 준설 장치의 밑면에 노출된 제 1 개구, 및 사용 중에 배치될 때 퇴적물 준설 장치의 가장 높은 지점에 배치된 제 2 개구를 가질 수 있다. 이 배열은 제 1 개구가 교반된 퇴적물을 향하도록 하고 제 2 개구가 특정 수준으로 올라가도록 하여 분출된 퇴적물이 사용 중 물의 자연적인 움직임에 의해 씻겨 나갈 수 있도록 한다. 따라서 도관의 크기와 모양은 의도한 용도에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 주변 해저보다 훨씬 더 깊은 상대적으로 깊은 항구에서 사용하도록 의도된 준설 장치에 더 긴 도관이 제공될 수 있으며, 여기서 조수가 부유 퇴적물을 씻어낼 수 있도록 퇴적물을 상대적으로 더 높은 수준에 퇴적해야 한다. 반면, 장치가 운하나 강 기반 항구와 같은 얕은 물에서 사용되는 경우, 도관은 상대적으로 더 짧아야 한다.

도관의 상대적 높이도 조정할 수 있다. 도관은 다른 길이의 도관으로 교체할 수 있거나 도관 길이를 조정할 수 있다. 도관은 단축할 수 있거나 제거 가능하게 부착할 수 있는 모듈식 확장부를 가질 수 있다. 준설 장치에 대한 도관의 각도는 또한 준설 장치 위의 도관의 상대적 높이가 조정되도록 조정될 수 있다.

도관의 모양은 예를 들어 더 넓은 제 2 개구가 더 좁은 제 2 개구보다 추출된 퇴적물을 더 넓게 분포시킬 수 있도록 다양할 수도 있다. 따라서 도관은 절두원추형일 수 있으며, 여기서 제 2 개구는 제 1 개구보다 넓거나 제 2 개구는 홈이 있을 수 있다. 제 2 개구는 2개의 개구로 분기될 수 있다.

펌프에는 전원 공급 장치가 제공될 수 있다. 상기 전원 공급 장치는 섀시에 제공되거나 수상 운송 수단(above-surface vehicle)에 제공될 수 있다. 파워 팩은 준설 장치와 함께 제공될 수 있으며, 이 장치는 기존 운송 수단에 개조될 수 있거나, 운송 수단은 펌프 또는 펌프들에 전력을 공급하기 위해 보조 동력 장치를 포함하도록 개조될 수 있다. 표면에서 케이블을 통해 펌프에 전력을 제공할 수 있다. 전력은 전기 또는 수압의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 보트와 같은 운송 수단에 의해 워터베드를 가로질러 예인될 수 있다. 그러나, 특정 상황에서 운송 수단은 예를 들어 준설되는 물이 운하인 경우 지상 기반 운송 수단이 될 수도 있다. 따라서, 퇴적물 준설 장치에는 퇴적물 준설 장치를 운송 수단에 연결하기 위한 커넥터가 제공된다. 준설 장치는 또한 수중에서 준설 장치를 올리거나 내리기 위해 운송 수단에 개장할 수 있는 윈치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 준설 장치에는 자체 추진 수단이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 준설될 워터베드 위에 퇴적물을 처리하지만 상기 워터베드와 접촉하지 않는 준설 장치를 제공하며, 상기 장치는 섀시(chassis); 워터베드의 퇴적층 위에 처리하기 위한 퇴적물 교반 장치로서, 유체 주입기 및 유체 주입기를 통해 유체를 주입하도록 배열된 펌프를 포함하고, 퇴적물 교반 장치 및 펌프가 섀시에 장착되는, 퇴적물 교반 장치; 교반된 퇴적물을 워터베드로부터 멀리 그리고 준설 장치 위로 이동시키도록 배열되고, 도관을 통해 교반된 퇴적물을 펌핑하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 추출기 및 펌프는 섀시에 장착되는, 추출기; 및 퇴적물 준설 장치를 운송 수단에 연결하기 위한 커넥터를 포함한다.

상기 준설 장치는 본 발명의 방법과 관련하여 설명된 바와 같을 수 있다.

본 발명은 또한 본 명세서에 기재된 준설 장치의 용도를 제공하는데, 상기 용도는 상기 준설 장치를 매달지만 준설할 워터베드와 접촉하지 않고, 교반된 퇴적물을 추출기로 추출하고, 추출된 퇴적물을 수중 및 준설 장치 위에 퇴적시키는 것을 포함한다.

더 잘 이해될 수 있도록, 본 발명은 이제 하기 도면을 참조하여 단지 예로서 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 준설 장치의 개략도를 보여주고,
도 2a는 다른 준설 장치의 개략적인 단부 단면도를 보여주고,
도 2b는 도 2a의 준설 장치의 개략적인 측단면도를 보여주고,
도 2c는 도 2a 및 도 2b의 준설 장치의 개략적인 평면도를 보여주고,
도 3은 사용 중인 준설 장치의 실시예와 항구의 개략도를 보여주고,
도 4는 본 발명에 따른 대안적인 준설 장치의 정면, 상부 사시도를 보여주고,
도 5는 도 4의 준설 장치의 후방, 상부 사시도를 보여주고,
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 준설 장치의 저면 사시도를 보여주고,
도 7은 도 4 내지 도 6에 따른 준설 장치의 측면도를 보여주고,
도 8은 도 4 내지 도 7에 따른 준설 장치의 정면도를 보여주고,
도 9는 도 4 내지 도 8에 따른 준설 장치의 평면도를 보여주고,
도 10은 본 발명에 따른 준설 장치의 또 다른 예의 정면도를 보여주고,
도 11은 도 10의 준설 장치의 단면도를 보여주고,
도 12는 도 10 및 도 11의 준설 장치의 정면, 상부 사시도를 보여준다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법에서 사용하기 위해, 일반적으로 100으로 표시된 준설 장치의 개략도가 도시되어 있다. 준설 장치(100)는 일반적으로 110으로 표시된 섀시, 및 일반적으로 120으로 표시된 도관과 펌프(130)를 포함하는 추출기, 일반적으로 140으로 표시된 퇴적물 교반 장치 및 펌프(150), 및 준설 장치(100)를 운송 장치에 연결하기 위한 커넥터(160)를 포함한다. 준설 장치는 제거해야 하는 퇴적물이 있는 워터베드 위에 처리하기 위한 것이며, 상기 워터베드와 접촉하지 않는다. 그런 다음 퇴적물은 준설 장치(100) 위의 추출기에 의해 그리고 더 높은 워터칼럼으로 제거된다. 추출기에 의해 추출되면, 교반된 퇴적물은 조수 또는 강의 흐름과 같은 물의 자연스러운 움직임에 의해 씻겨진다.

이제 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 준설 장치의 대안적인 실시예가 일반적으로 200으로 표시되어 있다. 준설 장치(200)는 일반적으로 210으로 표시된 섀시를 포함한다. 섀시(210)는 도 2c에 도시된 바와 같이 일반적으로 직사각형 풋프린트(footprint)를 가지고 있다. 섀시(210)는 긴 선행 면(211), 긴 후행 면(212), 측면(213, 214), 상부 표면(215) 및 밑면(216)을 포함한다. 도 2a에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 긴 선행 에지(211) 및 밑면(216)의 코너 접합부의 모서리를 깎아서 밑면(216) 위로 선행 에지(211)를 올리기 위해 각진 면(217)을 생성한다.

상부 표면(215)에 주입기 펌프(220)가 장착되어 있다. 주입기 펌프(220)는 일반적으로 218로 표시되는 유체 주입기 어레이와 유체 연통하며, 밑면(216) 아래에 유체를 주입하도록 배열된다. 유체 주입기는 측면(213, 214) 사이의 섀시(210)의 길이를 따라 배열되고 사용중인 퇴적물에 유체를 주입하여 교반하도록 제공된다. 유체 주입기(218)는 각진 면(217)에 인접하여 일렬로 배열될 수 있다. 섀시(210)는 실질적으로 중공이고 주입기 펌프(220)로부터 유체 주입기(218)로의 도관(219)을 포함한다. 주입기 펌프(220)는 유체 주입기(218)를 통해 펌핑되기 전에 사용하는 동안 주변 영역으로부터 물을 끌어들이기 위한 입구(221)를 더 포함한다. 이 경우, 유체는 물이지만 대안적인 실시예에서는 공기 또는 공기와 물의 혼합물일 수 있다. 유체는 특히 공기를 포함하는 경우 표면에서 펌핑될 수 있다.

섀시(210)에 장착된 것은 일반적으로 230으로 표시된 추출기 펌프이다. 추출기 펌프(230)는 사용 동안 주변 영역으로부터 물 및 교반된 퇴적물을 끌어들이기 위한 입구(231)을 포함하고 여기서 물 및 교반된 퇴적물은 이어서 일반적으로 240으로 표시된 도관을 포함하는 출구를 통해 외부로 펌핑된다. 도관(240)은 일반적으로 절두원추형 굴뚝을 포함하지만, 대안적으로는 실질적으로 원통형이거나 더 넓게 퇴적물을 분포시키기 위해 홈이 나거나 분기된 원위 단부를 가질 수 있다. 추출기 펌프(230)의 입구(231)를 통해 유입된 유체는 도관(240)에 의해 배출된다. 도시되지는 않았지만, 주입기 펌프(220) 및 추출기 펌프(230)에는 장치(200)에 장착되는 전원 장치로부터의 전력이 제공되거나 표면에서 케이블을 통해 제공될 수 있다.

주입기 펌프(220) 및 추출기 펌프(230)는 섀시(210)에 분리 가능하게 부착될 수 있다. 펌프는 사용 중 컨테이너 래싱과 같은 수중 잔해물에 의해 손상될 가능성이 매우 높으므로 분리 가능하게 부착될 수 있는 경우 준설 작업 중 수리할 수 없을 정도로 손상된 경우 교체될 수 있다. 따라서 정지 시간이 완화될 수 있다.

러너(250)는 섀시(210)의 밑면(216)의 측면 에지를 따라 평행하게 배치된다. 러너(250)는 완충기(도시안됨)를 포함하는 지지대(251)로 섀시(210)의 밑면(216)에 부착된다. 러너(250)와 충격 흡수 장치는 섀시(210)가 사용 중에 부주의하게 워터베드와 접촉하는 경우 섀시(210)를 보호한다. 대안적으로, 지지대는 견고할 수 있고 완충 장치를 포함하지 않을 수 있다.

파일럿(260)은 사용 중에 물을 통해 예인될 때 준설 장치에 의해 직면할 수 있는 잔해물을 편향시키기 위해 긴 선행 면(211)에 부착된다.

준설 장치(200)를 운송 수단에 연결하기 위해 커넥터(270)가 섀시(210)의 선행 에지를 향하여 구비된다.

이제 도 3을 참조하면 일반적으로 310으로 표시된 육지와 일반적으로 330으로 표시된 해수를 수용하는 일반적으로 320으로 표시된 항구 벽을 포함하는 일반적으로 300으로 표시된 항구의 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 항구 바닥(340)은 준설될 쌓여진 퇴적물 층(350) 위에 배치된다. 항구 벽(320)의 다른 쪽은 외해이고 도 3에 도시된 바와 같이 해저(390)는 항구(340)의 바닥보다 상대적으로 높다. 항구 바닥(340)과 해저(390)의 상대적인 높이 차이로 인해 항구 바닥(340)의 하부의 퇴적물 층(350)은 아무리 교반하여도 씻겨 나갈 수 없다.

도 2a 내지 도 2c와 관련하여 설명된 바와 같이, 준설 장치(200)는 퇴적물 층(350) 위에 제공되지만 접촉하지 않는다. 퇴적물 준설 장치(200)는 물의 표면 상의 보트(360)에 의해 항구 바닥(340) 및 퇴적물 층(350) 위에 예인된다. 보트는 윈치와 케이블(370)을 포함하며, 이 케이블은 준설 장치(200)를 물밖으로 승강시키고 퇴적물 층(350)을 따라 준설 장치(20)를 예인하기 위해 준설 장치(200)의 커넥터(270)에 부착된다. 이러한 실시예에서, 장치(200)에 배치된 펌프(220, 230)에 전력을 제공하기 위해 보트(360)의 표면에 파워 팩(380)이 제공되지만, 대안적인 실시예에서, 보트에는 펌프(220, 230)에 직접 전력을 공급할 수 있는 보조 전력 장치가 제공될 수 있다.

퇴적물 준설 장치(200)는 사용시 윈치(370)를 통해 항구 바닥(340) 상부에 배치된 퇴적물 층(350) 위로 보트에서 하강된다. 주입기 펌프(220)는 제어장치(미도시)와 전원 장치(380)를 통해 작동되어 입구(221)를 통해 항구(300)에서 섀시(210)의 도관(219)으로 그리고 퇴적물 층(350)을 교반하도록 섀시(220)의 밑면(216) 내의 유체 주입기(218)을 통하여 밖으로 물(330)을 펌핑한다. 퇴적물 층(350) 내로의 물의 주입은 퇴적물의 밀도 감소를 야기할 뿐만 아니라 정착된 퇴적물 층(350)으로부터 느슨해지도록 한다. 추출기 펌프(230)는 이어서 입구(231)를 통해 느슨해진 퇴적물(340)을 끌어들여 구름(400)으로 도시된 바와 같이 퇴적물을 배출한다. 교반된 퇴적물(400)이 해저(390)보다 높은 워터칼럼 내에 있기 때문에 항구(300)로 들어오고 나가는 조수(330)는 그 다음 퇴적물(400)의 분출된 층을 추출하고 항구에서 멀리 떨어뜨린다.

이제 도 4 내지 9를 참조하면, 일반적으로 500으로 표시된 준설 장치의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 이 준설 장치(500)는 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 준설 장치(500)는 일반적으로 510으로 표시된 프레임을 포함하는 섀시를 포함한다. 프레임(510)은 크로스 부재에 의해 지지되는 평행 배열로 제공되는 일련의 몸체 구성요소를 포함한다. 유리하게는, 프레임은 견고하고 워터베드 및 수중 잔해물과의 접촉을 견딜 수 있다. 또한 프레임의 "개방형" 특성은 물의 저항을 줄여준다.

프레임(510)의 몸체 구성요소는 대향 측벽(520) 및 몸체 패널(530)을 포함한다. 몸체 패널(530)은 대향 측벽(520) 사이에 등거리로 배치되고 대향 측벽(520)과 실질적으로 동일한 형상이다. 측벽(520) 및 몸체 패널(530)은 측벽(520) 및 몸체 패널(530)의 전방을 향하여 아래에 배치된 크로스 부재(540), 및 측벽(520) 및 몸체 패널(530)의 후방 및 아래에 배치된 추가 크로스 부재(550)에 의해 결합된다. 몸체 패널(530)의 밑면과 대향하는 측벽(520)은 일반적으로 560으로 표시된 러너를 포함한다. 러너(560)는 프레임(510)이 사용 중에 워터베드와 만나는 경우 프레임(510)을 보호하기 위해 제공된다.

준설 장치(500)는 워터베드 상의 퇴적물을 교반 및/또는 희석시키기 위해 워터베드 상의 퇴적물에 유체를 주입하는 유체 주입기를 구비한다. 주입기는 프레임(510)의 양쪽에 동일한 위치에 배치된 일반적으로 570으로 표시된 한 쌍의 주입기 펌프를 포함하고, 주입기 펌프(570)는 주변 영역으로부터 물을 끌어내어 퇴적물에 주입하도록 주입기 펌프(570)로부터 연장되고 프레임(510)의 레벨 위로 상승된 도관의 형태로 일반적으로 580으로 표시된 입구를 포함한다. 입구(580)는 준설 장치(500)에 의해 분출된 퇴적물을 끌어들이지 않도록 프레임(510) 위로 상승된다. 주입기는 일반적으로 590으로 표시된 한 쌍의 유체 출구를 더 포함한다. 유체 출구(590)는, 대향 측벽(520)의 상부 전방 코너와 대향 측벽(520)의 상부 에지 중간 사이로 연장하는, 한 쌍의 평행 파이프(600, 610)를 포함한다. 몸체 패널(530)은 또한 평행 파이프(600 및 610)에 결합된다. 각각의 파이프(600, 610)는 유체가 사용 중에 퇴적물에 주입되는 일련의 하향 노즐(620)을 포함한다. 2개의 노즐(620)이 각각의 측벽(520) 및/또는 몸체 패널(530) 사이에 제공되지만, 이 개수는 그에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 평행 파이프(600, 610) 각각은 일반적으로 630으로 표시된 도관을 통해 주입기 펌프(570)와 유체 연통한다.

준설 장치(500)는 사용 중에 프레임(510)의 밑면에서 교반된 퇴적물을 끌어들이고 준설 장치(500) 의 프레임 위의 워터칼럼 내에 퇴적시키는 추출 펌프(650)를 포함하는 일반적으로 640으로 표시된 추출기를 더 포함한다. 추출기(640)는 상부 후방 코너에서 측벽(520) 사이에 배치된 추출기 파이프(660)를 더 포함하여 프레임(510)에 대한 추가 지지를 제공하고 추출기 파이프(660)는 또한 등거리 이격된 몸체 패널(530)에 연결된다. 추출기 파이프(660)는 사용 중에 교반된 퇴적물이 끌어 당겨지는 일련의 하향 개구(670)를 포함한다. 추출기 펌프(650)로부터 연장되는 것은 주입기의 입구(580)보다 높게 연장되는 추출 도관(680)이다. 추출기 펌프(650)와 도관(680)은 프레임(510)에 단단히 부착된다. 사용 중에 교반된 퇴적물은 추출기 파이프(660)에 배치된 개구(670)로 펌핑되어 추출 펌프(650)로 끌어 당겨진 다음 추출 도관(680)을 통해 배출된다.

프레임(510) 및 주입기 펌프(570)는 프레임(510)의 상부 후면에 힌지 방식으로 장착되고 프레임(510) 위의 물에서 직면한 잔해물의 방향을 바꾸도록 쐐기형으로 제공되는 그릴(690) 형태의 파일럿에 의해 수중 잔해물로부터 보호된다. 대향하는 측벽(520)과 몸체 패널(530)의 전면 에지는 또한 프레임(510) 위 또는 아래에서 전해물의 방향을 바꾸도록 라운드질 수 있다. 그릴(690)은 주입기 펌프 및 배관이 힌지 방식으로 장착 서비스를 받을 수 있다.

프레임(510)의 후방에서 연장되는 것은 각각의 몸체 패널(530)과 측벽(520) 사이에는 고무, 플라스틱 등으로 만들어질 수 있는 탄성 변형 가능한 매트(700)이다. 매트(700)는 프레임과 연결되는 프레임(510)의 상부에서 프레임(510)의 하부까지 아래로 연장되어 프레임(510)의 개방된 후면을 감싸게 된다. 매트(700)는 추출기의 개구(670)에 의해 추출되도록 프레임(510)의 내부 내의 교반된 퇴적물을 유지하도록 마련된다. 그러나, 너무 많은 퇴적물이 프레임(510) 내에 포함되어 프레임 내부의 특정 지점까지 압력이 형성되거나 컨테이너 래싱 또는 기타 무거운 잔해물과 같은 물체가 프레임(510)에 들어가면 프레임(510)으로부터 매트(700)를 변형시키기에 충분하여 과도한 퇴적물 또는 잔해물이 프레임(510)의 후면 밖으로 배출될 수 있도록 한다.

준설 장치(500)는 일련의 케이블로 운송 수단에 부착된다. 일반적으로 710으로 표시된 4개의 케이블은 추출기 펌프 주위의 프레임(510) 상의 커넥터에 연결되고 운송 수단(또한, 도시안됨)의 후방의 윈치에 연결된 단일 케이블(도시안됨)에 합체된다. 이 케이블(710)은 사용 중 준설 장치의 승강 및 수심 설정에 사용된다. 추가 케이블(720)은 준설 장치(500)의 전면에 제공되고 대향하는 측벽(520)의 전면에 연결된다. 케이블(720)은 운송 수단 아래로 연장되고 운송 수단의 전면에 부착된다. 이러한 케이블은 사용 중 프레임(510)의 안정성을 유지하고 올바른 깊이로 유지하기 위해 제공된다. 전면에 케이블(720)이 제공되지 않으면, 준설 장치(500)가 퇴적물에 닿으면 수면에서 떠오를 수 있다.

케이블(710)은 운송 수단에 배치된 팽창 보상장치에도 연결될 수 있으며, 팽창 보상장치는 사용 중 준설 장치를 워터베드 위의 동일한 높이로 유지한다.

추출기 및 주입기 펌프(650, 570)는 이 실시예에서 운송 수단의 전원을 향해 연장되는 일련의 와이어를 포함하는 일반적으로 730으로 표시되는 공급선을 통해 제공되는 운송 수단으로부터 공급되는 전기에 의해 전력이 공급된다. 주입기 및 추출기 펌프(570, 650)는 일반적으로 전기적으로 구동된다. 그러나 일부 실시예에서 주입기 및 추출기 펌프는 유압식일 수 있으며, 이 경우 탯줄(730)은 또한 운송 수단으로 이어지는 유압 파이프 또는 파이프들을 포함할 것이다.

이제 도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따라 일반적으로 800으로 표시된 준설 장치의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 준설 장치(800)는 준설 장치(500)의 변형이며 따라서 적절한 경우 유사한 참조 번호가 사용된다. 준설 장치(500)에는 펌프를 잔해물로부터 보호하기 위해 그릴(690) 형태의 파일럿이 제공된 반면, 준설 장치(800)에는 섀시(820)에 장착된 각진 플레이트(810)가 대신 제공된다. 플레이트(810)는 금속 또는 기타 단단한 재료로 형성될 수 있으며, 준설 장치(800)의 상부 위로 잔해물을 편향시키도록 각을 이루고 있다. 특히, 사용 중에 준설 장치(800)는 단단한 금속 기둥인 컨테이너 래싱과 마주칠 수 있다. 플레이트(810)는 래싱이 플레이트(810)를 정면으로 치더라도 래싱을 편향시킬 수 있다.

준설 장치(800)의 섀시(820)에는 상부 패널(830)이 더 제공되며, 상부 패널(830) 아래에 접근을 허용하도록 덮인 구멍(840)이 제공된다.

준설 장치(500)와 또 다른 차이점은 추출 도관(850)의 원위 단부가 분기되어 추출된 퇴적물이 더 넓은 면적으로 수중으로 배출된다는 점이다. 추출 도관(850)은 프레임(860)에 의해 지지된다.

도 11은 도 10에 도시된 선 X-X를 통한 단면도를 도시한다. 이 도면은 개구(670)를 갖는 추출기 파이프(660), 및 노즐(620)과 연통하는 유체 출구(590) 상의 평행 파이프(600, 610)를 단면으로 도시한다. 도 11은 또한 가로 부재(540, 550)를 보여주고 있는데, 가로 부재(540, 550)는 사용 중에 마주칠 수 있는 퇴적물을 절단하고 편향시키기 위해 수평으로부터 각을 이루고 테이퍼진 선행 에지를 갖는다.

Claims (16)

1. 준설(dredging) 방법으로서,
   준설 장치를 운송 수단(vehicle)에 매다는 단계로서, 상기 준설 장치는:
   섀시(chassis);
   워터베드(waterbed) 상의 퇴적물 층 위에 처리하기 위한 퇴적물 교반 장치로서, 유체 주입기 및 상기 유체 주입기를 통해 유체를 주입하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 퇴적물 교반 장치 및 펌프가 상기 섀시에 장착되는 퇴적물 교반 장치;
   교반된 퇴적물을 워터베드로부터 멀리 그리고 준설 장치 위로 이동시키도록 배열된 추출기로서, 도관 및 상기 도관을 통해 교반된 퇴적물을 펌핑하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 추출기 및 펌프는 상기 섀시에 장착되는, 추출기; 및
   상기 퇴적물 준설 장치를 상기 운송 수단에 연결하기 위한 커넥터(connector)를 포함하는, 단계;
   상기 준설 장치를 퇴적물의 준설될 워터베드 위에 배치하지만 상기 워터베드와 접촉하지 않도록 배치하는, 단계;
   상기 퇴적물 교반 장치로 상기 퇴적물을 교반하는 단계;
   상기 추출기로 퇴적물을 추출하는 단계;
   상기 추출된 퇴적물을 수중 및 상기 퇴적물 교반 장치 위에 퇴적시키는 단계; 및
   상기 준설 장치를 물 주위로 이동시키는 단계를 포함하고,
   상기 퇴적물은 물의 자연적 움직임에 의해 준설되는 영역으로부터 멀리 운반되고 퇴적되는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 주입기는 상기 퇴적물 교반 장치의 밑면에 제공되는, 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 추출기의 도관은 상기 퇴적물 준설 장치의 밑면을 향하여 배치된 제 1 개구(opening)와, 상기 퇴적물 준설 장치의 최고 지점에 배치된 제 2 개구를 갖는, 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 도관은 절두원추형(frustoconical)이고, 상기 제 2 개구는 상기 제 1 개구보다 더 넓은, 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펌프는 상기 운송 수단에 제공된 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되는, 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펌프는 상기 준설 장치에 제공된 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되는, 방법.
7. 제 1항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 준설 장치 및/또는 상기 운송 수단은 워터베드에서 마주치는 잔해물(debris)을 편향시키는 파일럿(pilot)을 더 포함하는, 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 운송 수단은 팽창 보상기(swell compensator)를 더 포함하고, 상기 팽창 보상기는 상기 준설 장치를 워터베드 위의 동일한 수준으로 유지하는, 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섀시는 충격 흡수 수단을 포함하는, 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 충격 흡수 수단은 상기 섀시의 밑면에 장착된 러너(runner)를 포함하는, 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섀시는 개방 프레임을 포함하는, 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섀시는 대향하는 측면 패널, 및 상기 측면 패널 사이에 평행하게 배치된 하나 이상의 몸체 패널을 포함하고,
    상기 몸체 패널과 측면 패널은 하나 이상의 크로스 부재(cross member)에 의해 결합되는, 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 크로스 부재는 상기 퇴적물 교반 장치를 포함하고,
    상기 퇴적물 교반 장치는 유체를 주입하기 위한 하나 이상의 출구를 포함하는 하나 이상의 도관을 포함하고,
    상기 퇴적물 교반 장치는 하나 이상의 펌프와 연통하고, 상기 펌프는 입구와 연통하고, 그리고 유체는 주변 영역으로부터 끌어당겨지는, 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 크로스 부재는 추출기를 포함하고,
    상기 추출기는 교반된 퇴적물이 배출되도록 끌어당기는 입구를 포함하는 하나 이상의 도관을 포함하고,
    상기 추출기는 하나 이상의 펌프와 연통하고, 상기 펌프는 상기 준설 장치 위로 올려진 도관과 연통하여, 사용 중인 상기 준설 장치 위로 교반된 퇴적물을 배출하는, 방법.
15. 준설될 워터베드 위에 퇴적물을 처리하지만 상기 워터베드와 접촉하지 않는 준설 장치로서,
    섀시;
    워터베드 상의 퇴적물 층 위에 처리하기 위한 퇴적물 교반 장치로서, 유체 주입기 및 상기 유체 주입기를 통해 유체를 주입하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 퇴적물 교반 장치 및 펌프가 상기 섀시에 장착되는, 퇴적물 교반 장치;
    교반된 퇴적물을 워터베드로부터 멀리 그리고 상기 준설 장치 위로 이동시키도록 배열된 추출기로서, 도관 및 상기 도관을 통해 교반된 퇴적물을 펌핑하도록 배열된 펌프를 포함하고, 상기 추출기 및 펌프는 상기 섀시에 장착되는, 추출기; 및
    상기 퇴적물 준설 장치를 상기 운송 수단에 연결하기 위한 커넥터를 포함하는, 준설 장치.
16. 제 15 항에서 청구된 준설 장치의 용도로서,
    상기 커넥터로 상기 준설 장치를 운송 수단에 연결하고,
    상기 준설 장치를 준설될 워커베드 위에 부유시키지만 상기 워터베드와 접촉하지 않게 하고,
    상기 교반된 퇴적물을 추출기로 추출하고 추출된 퇴적물을 수중 및 추출기 위에 퇴적시키는 것을 포함하는, 용도.

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