KR20240014471A - 유압식 다운더홀 해머 및 해저 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 다운더홀 해머에 관한 것이다. 해머는 세장형 샤프트 및 중앙 보어가 관통되어 있는 피스톤을 포함하며, 피스톤은 샤프트 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되고, 타격 비트에 충격을 부여하도록 배치되어 있다. 피스톤의 전방 및 후방 구동 체임버는 피스톤과 샤프트 사이에 배치되고, 전방 체임버는 피스톤 보어의 내부에 형성된 환형 숄더에 의해 후방 체임버로부터 분리되어 있다. 해머는 또한 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위한 제어 밸브를 포함하며, 이 제어 밸브는 피스톤의 중앙 보어 내에 배치된다. 해머는 피스톤이 해머의 최외측 부분인 디스포저블 워터 해머일 수 있다.
본 발명은 또한 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 방법 및 시스템, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 방법 및 시스템, 해저 파일 및 해저 앵커에 관한 것이다.

Description

유압식 다운더홀 해머 및 해저 파일

본 발명은 유체 작동되는 유압식 다운더홀(down-the-hole) 해머, 특히, 디스포저블 또는 일회용 유압식 다운더홀 해머에 관한 것이다. 본 발명은 또한 해저 파일, 및 해저에 하중 지지 요소 및 해저 앵커를 설치하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

유압 구동식 다운더홀 해머는 일반적으로 3 개의 주요 부품, 즉 해머의 전방 단부에 위치하는 드릴 비트 또는 공구에 타격 에너지를 부여하기 위한 충격 피스톤; 해머 내의 유압 유체의 흐름을 제어하고, 충격 피스톤의 면에 압력을 가하여 피스톤의 왕복운동을 일으키는 주기적 힘을 생성하는 셔틀 또는 제어 밸브; 및 피스톤의 왕복운동에 의해 생성되는 변화하는 순간적 흐름 요구에 대응하기 위해 가압된 유압 유체를 수용, 저장 및 반송하는 하나 이상의 어큐물레이터를 포함한다.

종래의 유압식 다운더홀 해머(100)가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 종래의 해머에서, 피스톤(101)은 통상적으로 중실체이고, 외부 실린더 내에서 왕복운동하여 해머의 전방 단부에 있는 비트(109)에 충격을 부여한다. 피스톤 구동 체임버(102, 103)는 피스톤과 외부 실린더(104) 사이에 배치되고, 제어 밸브(105) 및 어큐물레이터(106)는 피스톤의 후방 단부(107)에 배치된다. 작동 유체는 압력 라인(P)을 통해 해머에 제공되고, 복귀 라인(T)을 통해 복귀된다. 플러싱 유체(108)의 별개의 흐름이 구멍으로부터의 절삭물을 플러싱하기 위해 제공된다. 제어 밸브의 위치 때문에 제어 밸브와 구동 체임버 사이의 거리(d_valve)는 비교적 크다. 어큐물레이터(106)는 통상적으로 밸브(105)의 상류에 있으므로 어큐물레이터와 구동 체임버 사이의 거리(d_accu)는 더 크다. 피스톤과 밸브와 어큐물레이터 사이의 긴 흐름 채널은 해머 부품에 유해할 수 있는 압력파를 생성할 수 있다. 이 긴 흐름 채널은 또한 압력 손실을 초래한다. 피스톤과 어큐물레이터 사이의 거리로 인해 이들 사이에 연통 지연이 크므로 어큐물레이터는 효율적으로 작동하지 않는다.

통상적인 수력 유압식 해머에서 셋업은 위에서 개설하고 도 1에 도시된 것과 유사하다. 그러나, 도 2에 도시된 수력 해머(200)에는 복귀 라인(T)이 없다. 대신, 플러싱 흐름(208)에 구동 유체가 사용된다. 더욱이, 피스톤(201)은 물에 완전히 잠기며, 이 피스톤의 단면적의 작은 일부만이 피스톤을 구동하는 데 사용된다. 단면적의 나머지는 주위 압력의 물에 노출되므로 아이들링(idling) 상태에 있다. 즉, 피스톤의 비구동 영역이 해머의 작동 중에 대량의 물을 치환해야 한다. 이는 피스톤의 전방 단부(211)와 후방 단부(207)가 서로 유체 연통하도록 피스톤에 중앙 보어(210)를 관통시킴으로써 달성된다. 보어는 해머 성능에 부정적인 영향을 주는 큰 압력 손실을 피하기 위해 충분히 커야한다. 압력 손실은 또한 피스톤의 비구동 영역의 크기를 최소화함으로써 저감될 수 있다. 중앙 보어의 크기를 늘리고 피스톤의 비구동 영역의 크기를 줄이면 단면적이 매우 작은 피스톤이 얻어지며, 이는 효과적인 드릴링을 하기에는 지나치게 경량이 되는 경향이 있다. 이 문제는 충분한 무게를 제공하도록 피스톤의 길이를 늘림으로써 해결한다. 그러나, 이로 인해 해머의 길이가 비실용적이 되고, 밸브가 피스톤의 후방에 위치하므로 문제가 더 악화된다. 또한 기존의 워터 해머는 설계가 복잡하므로 제조 비용이 크다.

기존의 구성에 관련된 결점 중 일부를 해결하는 유압식 다운더홀 해머를 제공하는 것이 바람직하다.

해저 파일은 풍력 터빈 등의 해양 구조물을 해저에 계류하기 위해 사용되는 구조물을 고정하는 데 사용될 수 있다. 해저의 상층은 토양이나 미사(silt)로 구성되어 있는 경우가 많고, 약하거나 불안정할 수 있다. 파일은 이들 상층을 관통하여 보다 안정한 하층의 압축 토양 및 암반까지 연장하는 하중 지지 요소이고, 이것에 의해 하중을 이 고정된 구조물로부터 해저의 이들 하층까지 전달한다.

기존의 육상 파일 설치는 해머를 사용하여 구멍을 천공하고, 구멍이 천공됨에 따라 해머로 케이싱을 구멍 아래로 인하시킨다. 구멍이 목표 깊이에 도달하면, 해머를 구멍으로부터 빼내고 케이싱을 그 자리에 남겨 둔다. 케이싱의 중심에 철근을 낙하시킨 다음 구멍을 그라우트(grout)로 채운다. 케이싱은 그라우트가 경화되기 전에 제거할 수 있고, 이 경우 그라우트는 주변 지형의 재료에 철근을 접착한다.

그러나, 해저 파일 설치는 많은 어려움이 있고, 이는 육상 설치 방법이 부적합하다는 것을 의미한다. 해저 앵커를 해저에 고정하는 일반적 방법 중 하나는 대형의 수중 유압 해머로 파일을 해저에 박아 넣는 구동식 파일을 사용하는 것이다. 대안적으로, 중공 파일을 해저에 낙하시키고 파일의 바닥과 해저 사이에 시일을 생성하는 흡입 파일 설치 방법을 사용할 수도 있다. 이 경우 파일의 중공의 중심으로부터 물을 펌핑해 냄으로써 파일을 해저 내로 더욱 하강시키는 흡입 효과를 생성한다.

위에서 설명한 해저 파일은 해저 앵커를 해저에 고정하는 데 사용할 수 있다. 이러한 해저 앵커는 하나 이상의 파일을 사용하여 해저에 고정되는 프레임 또는 템플릿을 포함할 수 있다. 풍력 터빈 또는 기타 해양 구조물을 해저 앵커에 계류하거나 다른 방식으로 고정할 수 있다.

이러한 해저 파일 앵커의 설치 방법은 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0233079에 개시되어 있다. 이 방법은 해저에 프레임을 설치하고, 프레임에 해저 드릴을 배치하고, 드릴을 사용하여 파일 앵커를 해저에 박아 넣는 것을 포함한다. 다음에 파일 앵커 주위에 그라우트를 펌핑하여 파일을 지반에 접착한다. 여러 개의 파일 앵커에 대해 이 프로세스를 반복함으로써 해저에 프레임을 고정할 수 있다. 그런 다음에 프레임 상의 계류 연결부를 사용하여 해양 구조물을 앵커에 계류할 수 있다.

이 설치 방법에는 다수의 단점이 있다. 구동식 파일 및 흡입 파일의 둘 모두 설치 속도가 상대적으로 느리다. 구동식 파일의 경우, 수중 해머는 크고, 복잡하고, 고가이고, 대형 지지선을 필요로 한다. 흡입 방법은 해저가 연질이고, 모래가 많은 곳에서만 적합하고, 큰 돌이나 장애물이 있는 곳에서는 사용할 수 없다.

예를 들면, 풍력 터빈과 같은 구조물을 고정하기 위해 해저에 파일 또는 하중 지지 요소를 설치하기 위한 기존의 방법과 관련된 단점 중 일부를 극복하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 유압식 다운더홀 해머가 제공되며, 이것은:

세장형 샤프트;

중앙 보어가 관통되어 있는 피스톤 - 피스톤은 샤프트 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되고, 또한 타격 비트에 충격을 가하도록 배치되고, 피스톤의 전방 구동 체임버 및 후방 구동 체임버는 피스톤과 샤프트 사이에 배치되고, 전방 체임버는 피스톤 보어의 내부에 형성된 환형 숄더에 의해 후방 체임버로부터 분리됨 -; 및

피스톤의 왕복운동을 제어하기 위한 제어 밸브를 포함하고, 제어 밸브는 피스톤의 중앙 보어 내에 배치된다.

"전방"이라는 용어는 본 명세서에서 타격 비트를 향하는 해머의 단부, 즉 해머의 천공 단부를 표시하기 위해 사용된다. "후방"이라는 용어는 본 명세서에서 타격 비트로부터 이격된 해머의 단부, 즉 천공 중에 최상부에 있는 해머의 단부를 표시하기 위해 사용된다.

이러한 배치 관련한 여러 가지 이점이 있다. 밸브가 피스톤 내에 배치되므로, 밸브와 구동 체임버 사이에서 유체가 이동하는 거리는 최소화되고, 이로 인해 유해한 압력파가 제거된다. 압력 손실도 매우 낮아진다. 구동 체임버가 피스톤과 외부 슬리브 사이에 있지 않고 피스톤 내부에 있으므로 종래의 해머에 비해 실링 직경이 저감된다. 이는 작동 유체의 점도가 낮기 때문에 수력 해머의 경우에 특히 중요한 누출을 저감시킨다. 이 해머는 설계가 단순하므로 제조 비용이 저렴하다.

바람직하게는, 제어 밸브는 샤프트의 내부에 배치된다.

바람직한 실시형태에서, 피스톤은 모노리스 구조 또는 단일 구조를 가지며, 즉 단품으로 형성된다. 전방 체임버와 후방 체임버를 분할하는 피스톤 상의 환형 숄더가 피스톤 보어 내측에 제공되어 있으므로, 피스톤을 해머 내에 일체로 제조 및 조립할 수 있다.

이상적으로, 피스톤은 타격 비트 또는 드릴 비트의 후방 단부에 있는 환형 숄더에 충격을 가하도록 배치된다. 환형 숄더는 드릴 비트의 스커트 상에 제공될 수 있다. 이러한 구성의 장점은 충격력이 천공을 위해 최고의 충격 에너지가 필요한 지점에 있는 드릴 비트의 게이지에 직접 전달되는 것이다.

특정의 실시형태에서, 해머는 피스톤의 후방 단부에 배치된 적어도 하나의 어큐물레이터를 포함할 수 있다. 밸브가 피스톤 내에 배치되어 있으므로 어큐물레이터 또는 어큐물레이터들은 종래의 구성에서보다 피스톤에 훨씬 더 가깝게 위치할 수 있고, 이로 인해 d_accu를 줄일 수 있고, 그 결과 효율을 향상시킬 수 있다.

해머의 일 실시형태에서, 작동 유체는 물이다. 이 실시형태에서, 후방 체임버는 압력 유체 채널에 접속될 수 있고, 제어 밸브는, 피스톤이 후방 방향으로 이동하고 있는 동안에, 전방 체임버를 후방 체임버에 접속하도록 배치될 수 있고, 피스톤이 전방 방향으로 이동하고 있을 때, 샤프트 및 타격 비트를 통해 전방 체임버를 플러싱 유체 채널에 접속하도록 배치된다. 후방 체임버는 피스톤 사이클을 통해 압력 유체 채널에 접속되므로, 후방 체임버 내에서는 일정한 압력이 존재하고, 전방 체임버 내에는 교호 압력이 존재한다.

일부의 실시형태에서, 피스톤이 마모 슬리브 내에 수용되도록 해머는 외부 마모 슬리브를 더 포함할 수 있다. 종래의 해머에서와 같이, 외부 마모 슬리브는 천공 중에 마모로부터 피스톤을 보호한다. 타격 비트는 마모 슬리브의 전방 단부에 배치될 수 있다. 일 실시형태에서, 해머는 폐쇄 루프 해머이고 플러싱 유체 채널은 피스톤과 마모 슬리브 사이 및 타격 비트를 통해 제공될 수 있다. 피스톤의 외면 전체가 플러싱 흐름에 노출될 수 있고, 그 결과 피스톤에 매우 효율적인 냉각을 제공할 수 있다.

다른 실시형태에서, 해머의 작동 유체는 물이고, 피스톤의 전방 단부와 후방 단부 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 피스톤과 외부 마모 슬리브 사이에 흐름 환상부가 제공된다. 플러싱 유체 채널이 샤프트와 타격 비트를 통해 제공된다. 해머의 구동 체임버는 피스톤 보어의 내부에 제공되므로, 피스톤의 전방 단부와 후방 단부 사이의 흐름 연통은 종래의 워터 해머에서와 같이 피스톤 보어를 통해서 제공되는 것이 아니라 피스톤의 외측의 흐름 환상부에 의해 제공될 수 있다. 이러한 흐름 환상부는 피스톤과 마모 슬리브 사이의 반경방향의 간극이 작은 경우에도 본질적으로 큰 흐름 면적을 갖는다. 즉 피스톤의 단면적은 종래의 워터 해머에 비해 증가될 수 있고, 그 결과 짧은 피스톤으로 충분한 피스톤 중량을 실현할 수 있다. 피스톤 내부에 밸브를 배치하면 해머의 길이가 더 줄어든다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 피스톤은 해머의 최외측 부품이다. 즉, 해머는 피스톤을 수용하기 위한 외부 마모 슬리브를 포함하지 않는다. 해머로부터 종래의 외부 마모 슬리브를 생략함으로써 해머의 비용이 줄어들고, 그 결과 일회용, 희생용 또는 디스포저블 해머로서 사용될 수 있다. 피스톤은 해머의 최외측 부품이므로 절삭물로부터의 마모에 노출된다. 그러나, 해머는 디스포저블이므로, 피스톤은 하나의 구멍을 천공할 수 있을 만큼만 지속되면 된다. 예를 들면, 해머는 구멍이 천공되었을 구멍 내에 잔류시킬 수 있다.

샤프트 내에 샤프트의 중앙 보어로부터 피스톤의 전방 단부에 있는 샤프트의 외면까지 연장하는 플러싱 포트가 제공될 수 있다. 이로 인해 플러싱 물의 일부가 피스톤의 타격면과 타격 비트 사이로 배출될 수 있으므로 절삭물을 타격면으로부터 플러싱함으로써 타격면의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 해머의 다양한 실시형태에서, 샤프트는 그 전방 단부에 커플링 요소를 포함할 수 있고, 이 커플링 요소는 타격 비트를 해머에 결합하여 해머에 회전 구동을 전달한다.

커플링 요소에는 비트의 내부에 형성된 상보적 맞물림 수단과 맞물림가능한 맞물림 수단이 형성되고, 이로 인해 샤프트로부터의 회전 구동이 비트로 전달될 수 있다. 일 실시형태에서, 커플링 요소는 중앙 보어로 형성되고, 커플링 요소에는 그 중앙 보어로부터 피스톤의 전방 단부에 있는 커플링 요소의 외면까지 연장하는 플러싱 포트가 제공된다. 맞물림 수단은 커플링 요소의 외부에 형성된 복수의 축방향으로 연장하는 스플라인을 포함할 수 있고, 상보적 맞물림 수단은 비트의 내부에 형성된 대응하는 복수의 축방향으로 연장하는 스플라인을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 맞물림 수단은 육각형 또는 정사각형 단면을 갖는 커플링 요소의 일부를 포함할 수 있고, 상보적 맞물림 수단은 대응하는 형상의 내벽으로 형성된 비트의 내부 부분을 포함할 수 있다.

해머는 비트를 해머에 고정하기 위해 비트 상의 상보적 고정 수단과 맞물리도록 구성된 커플링 요소 상의 비트 고정 수단을 더 포함할 수 있다. 비트 고정 수단은 커플링 요소의 전방 단부에서 커플링 요소의 외부에 형성된 제1나사산을 포함할 수 있고, 상보적 맞물림 수단은 비트의 내부에 형성된 제2나사산을 포함할 수 있다. 해머 비트는 제1나사산이 제2나사산의 전방에 위치하도록 커플링 요소 상에 비트를 나사결합함으로써 해머에 조립될 수 있다. 이러한 배치는 해머에 비트를 고정하여 비트의 제한된 길이방향 이동을 가능하게 한다.

다른 실시형태에서, 비트 고정 수단은 복수의 부분 환형 섹터를 포함하는 비트 고정 링을 포함하며, 상보적 맞물림 수단은 비트의 내부에 형성된 숄더를 포함한다. 이 실시형태에서, 커플링 요소는 척을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 해저에 해중 파일 등의 하중 지지 요소를 설치하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은:

유압식 다운더홀 해머를 사용하여 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하는 것 - 해머는 해머에 작동 유체를 공급함으로써 작동됨 -;

해머가 구멍 내에 배치되는 동안에 해머에 작동 유체의 공급을 정지하는 것;

해머에 그라우트를 공급하여 해머 및 해머가 배치된 구멍을 그라우트로 충전하는 것; 및

해머와 그라우트가 해저에서 하중 지지 요소를 형성하도록 그라우트를 경화시키는 것을 포함한다.

해머 및/또는 구멍을 충전하는 것은 해머가 구멍이 형성된 해저 재료에 접합하도록 그라우트로 해머 및/또는 구멍을 부분적으로 충전하는 것을 포함할 수 있다. 특정의 실시형태에서, 해머 및/또는 구멍은 그라우트로 완전히 충전될 수 있다. 그라우트는 이 그라우트가 해저 표면과 실질적으로 수평이 될 때까지 공급될 수 있다.

이 방법은 해저 파일의 설치를 위한 기존의 방법에 비해 다수의 장점을 갖는다. 특히, 본 명세서에 개시된 방법은 보다 신속하게 설치를 실행하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 다운더홀 해머를 사용함으로써 작은 모래 또는 토양을 가진 지형 및 암반 또는 큰 돌이 존재하는 장소에서도 다양한 해저 유형에 파일을 설치할 수 있다. 그러나, 해머 자체가 하중 지지 요소의 일부를 형성하므로 일회용이어야 하며, 따라서 해저에 파일을 박아 넣는 데 사용되는 통상적인 해머에 비해 더 저렴하게 제조될 수 있다.

이 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 이 방법을 수행하는 데 사용되는 해머는 전술한 해머와 같이 작동 유체가 물인 디스포저블, 일회용 또는 희생용 해머일 수 있다. 일 실시형태에서, 디스포저블 또는 희생용 해머는 외부 마모 슬리브를 포함하지 않는다. 오히려, 피스톤이 해머의 최외측 부품이다.

일 실시형태에서, 드릴 리그가 해머에 접속되고, 이 해머 및 드릴 리그는 구멍을 천공하기 전에 해저까지 하강된다. 드릴 리그는 구멍을 천공하는 동안에 해머에 회전력 및 송급력을 제공하도록 작동될 수 있다. 구멍이 그라우트로 충전된 후, 드릴 리그는 해머로부터 분리되어 해수면으로 이동될 수 있다. 일부의 실시형태에서, 드릴 리그와 해머 사이에 드릴 파이프가 제공될 수 있고, 드릴 파이프는 해머와 함께 천공된 구멍 내로 그라우팅(grouting)되어 해머, 드릴 파이프 및 그라우트가 함께 하중 지지 요소 또는 해저 파일을 형성하게 된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은:

유압식 다운더홀 해머;

작동 유체 공급부 - 해머는 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하기 위해 작동 유체의 공급부에 접속가능함 -; 및

그라우트 공급부를 포함하고, 해머는 구멍 내에 배치되어 있는 동안에 해머와 구멍을 그라우트로 충전할 수 있도록 그라우트 공급부에 접속가능하다.

이 시스템은 구멍을 천공하는 동안에 해머에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성된 드릴 리그를 포함할 수 있고, 드릴 리그는 해머에 접속되고, 구멍을 천공하기 전에 해머와 함께 해저로 하강된다.

이 시스템은 드릴 리그와 해머 사이에 접속된 적어도 하나의 드릴 로드 또는 파이프를 더 포함할 수 있다. 드릴 파이프는 희생용일 수 있고, 해머와 함께 구멍 내로 그라우팅되어 해머, 드릴 파이프 및 그라우트가 함께 하중 지지 요소 또는 해저 파일을 형성하게 될 수 있다.

작동 유체 공급부 및 그라우트 공급부는 해저 위의 해수면 레벨에 제공될 수 있고, 이 시스템은 엄빌리컬을 더 포함할 수 있고, 해머는 이 엄빌리컬을 통해 작동 유체 공급부 및 그라우트 공급부에 접속가능하다. 일 실시형태에서, 작동 유체 펌프가 해머에 작동 유체를 공급하도록 구성되며, 그라우트 펌프가 해머에 그라우트를 공급하도록 구성된다. 이들 펌프는 해수면이나 그 부근에 배치된 선박이나 리그 상에 제공될 수 있다. 엄빌리컬은 해머 및/또는 드릴 리그를 작동 유체 펌프 및 그라우트 펌프 등의 해수면 시설과 접속하도록 배치된 하나 이상의 케이블 또는 호스를 포함할 수 있다. 엄빌리컬은 작동 유체 공급부 및 그라우트 공급부에 선택적으로 접속가능한 단일 채널을 포함할 수 있다. 대안적으로, 엄빌리컬은 해머에 작동 유체를 공급하기 위한 작동 유체 공급부에 접속가능한 제1채널 및 해머에 그라우트를 공급하기 위한 그라우트 공급부에 접속가능한 제2채널을 포함할 수 있다.

해머는 중앙 보어를 가질 수 있으며, 이것을 통해 해머 및 구멍에 그라우트가 공급된다. 드릴 파이프도 중앙 보어를 가질 수 있으며, 이것을 통해 해머에 작동 유체 및 그라우트가 각각 공급된다. 해머의 작동 유체는 물일 수 있다. 해머의 피스톤은 해머의 최외측 부품일 수 있다. 이 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 바람직하게는, 해머는 전술한 바와 같이 디스포저블 또는 희생용 워터 해머이다.

일 실시형태에서, 타격 비트는 피스톤보다 큰 직경을 가지며, 이로 인해 천공된 구멍의 직경이 피스톤의 직경보다 크고, 피스톤과 천공된 구멍의 벽 사이에 환형 공동이 존재한다.

일 실시형태에서, 타격 비트의 직경은 300 mm 이하일 수 있다. 얻어진 하중 지지 요소는 마이크로 파일(micro-pile)이라고 부를 수 있으며, 이것은 보다 작고, 가볍고, 저렴하고, 설치가 쉽고, 소음 및 진동 발생이 적으므로 보다 큰 파일에 비해 선호될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 해저 파일이 제공되며, 이것은:

해저 내의 구멍에 배치된 유압식 다운더홀 해머; 및

해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 해머의 내부 및 해머와 구멍의 벽 사이에 배치된 경화된 그라우트를 포함한다.

이 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 예를 들면, 해저 파일의 해머는 작동 유체가 물인 디스포저블, 일회용 또는 희생용 해머일 수 있다. 일 실시형태에서, 디스포저블 또는 희생용 해머는 외부 마모 슬리브를 포함하지 않는다. 오히려, 이 피스톤은 해머의 최외측 부품일 수 있다.

해저 파일은 해머에 접속되고 그리고 해저의 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 드릴 로드 또는 파이프를 더 포함할 수 있고, 경화된 그라우트는 드릴 로드 또는 파이프 내에 그리고 드릴 로드 또는 파이프와 구멍의 벽 사이에 더 배치되므로 드릴 로드 또는 파이프도 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착된다.

일 실시형태에서, 해저 파일은 300 mm 이하의 직경을 갖는 해저 마이크로 파일일 수 있다.

이 해저 파일은 유압식 다운더홀 해머 및 선택적으로는 드릴 파이프가 매립되는 그라우트의 컬럼을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은:

드릴 리그 및 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머를 앵커 프레임에 연결하는 것 - 드릴 리그는 하나 이상의 해머의 각각에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성됨 -;

앵커 프레임을 해저까지 하강시키는 것;

상기 또는 각각의 해머에 작동 유체를 공급하여 상기 또는 각각의 해머가 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하도록 하는 것;

상기 또는 각각의 해머가 각각의 구멍 내에 위치하는 동안에 상기 또는 각각의 해머로의 작동 유체의 공급을 정지하고, 상기 또는 각각의 해머에 그라우트를 공급하여 해머 및 해머가 배치된 구멍을 그라우트로 적어도 부분적으로 충전하는 것;

상기 또는 각각의 해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 그라우트를 경화시키는 것; 및

앵커 프레임으로부터 드릴 리그를 분리시키는 것을 포함한다.

상기 또는 각각의 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 예를 들면, 이 방법을 수행하는 데 사용되는 상기 또는 각각의 해머는 작동 유체가 물인 디스포저블, 일회용 또는 희생용 해머일 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 또는 각각의 디스포저블 또는 희생용 해머는 외부 마모 슬리브를 포함하지 않는다. 오히려, 이 피스톤은 해머의 최외측 부품일 수 있다.

이 방법은 해저 앵커를 설치하기 위한 기존의 방법에 비해 많은 장점이 있다. 특히, 앵커를 해저에 고정하는 파일이 구멍 내에 그라우팅되는 디스포저블 또는 희생용 다운더홀 해머를 사용하여 형성되므로 천공을 수행하기 위한 별개의 유압식 해머가 불필요하다. 이들 일회용 해머는 해저에 파일을 박아 넣는 데 사용되는 전형적인 해머보다 값싸게 제조될 수 있다.

바람직하게는, 드릴 리그는 상기 또는 각각의 해머에 별개의 회전력 및 송급력을 제공한다. 이로 인해 해저의 각각의 구멍이 동시에 천공될 수 있다.

풍력 터빈 등의 해양 구조물을 해전에 계류하기 위해 계류 라인(mooring line)이 앵커 프레임에 결합될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은:

앵커 프레임;

드릴 리그, 및 앵커 프레임에 연결가능한 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머 - 드릴 리그는 하나 이상의 해머의 각각에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성됨 -;

작동 유체 공급부 - 상기 또는 각각의 해머는 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하기 위해 작동 유체 공급부에 접속가능함 -; 및

그라우트 공급부를 포함하며, 상기 또는 각각의 해머는 각각의 구멍 내에 배치되어 있는 동안에 해머와 구멍을 그라우트로 적어도 부분적으로 충전할 수 있도록 그라우트 공급부에 접속가능하다.

바람직하게는, 드릴 리그는 하나 이상의 해머의 각각에 대해 별개의 송급 및 회전 시스템을 포함한다.

작동 유체 공급부 및 그라우트 공급부는 해저 위의 해수면 레벨에 제공될 수 있고, 이 시스템은:

엄빌리컬을 더 포함하고, 상기 또는 각각의 해머는 엄빌리컬을 통해 작동 유체의 공급부 및 그라우트 공급부에 접속가능하다.

상기 또는 각각의 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 상기 또는 각각의 해머의 작동 유체는 물일 수 있다. 상기 또는 각각의 해머는 전술한 바와 같이 디스포저블 또는 희생용 해머일 수 있다. 상기 또는 각각의 해머의 피스톤은 해머의 최외측 부품일 수 있다. 상기 또는 각각의 해머의 타격 비트는 피스톤보다 큰 직경을 가지며, 이로 인해 상기 또는 각각의 천공된 구멍의 직경이 대응하는 피스톤의 직경보다 크고, 상기 또는 각각의 피스톤과 대응하는 천공된 구멍의 벽 사이에는 환형 공동이 존재한다.

앵커 프레임은 하나 이상의 해머에 접속하기 위한 접속 수단을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 접속 수단은 하나 이상의 커넥터를 포함할 수 있고, 커넥터는 상기 또는 각각의 해머에 접속하도록 제공된다. 각각의 커넥터는 장착 슬리브 또는 보스를 포함할 수 있다.

이 시스템은 드릴 리그와 상기 또는 각각의 해머 사이에 접속되는 적어도 하나의 드릴 로드 또는 파이프를 더 포함할 수 있다. 드릴 파이프도 희생용일 수 있고, 또한 대응하는 해머와 함께 상기 또는 각각의 구멍 내로 그라우팅될 수 있으므로 각각의 해머, 드릴 파이프 및 그라우트는 함께 앵커 프레임을 해저에 고정하기 위해 앵커 프레임에 접속되는 하중 지지 요소 또는 해저 파일을 형성한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 해저 앵커가 제공되며, 이것은:

해저에 배치된 앵커 프레임; 및

앵커 프레임에 접속된 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머 - 상기 또는 각각의 해머는 해저의 각각의 구멍 내에 배치됨 -; 및

상기 또는 각각의 해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 상기 또는 각각의 해머 내에 그리고 해머와 각각의 구멍의 벽 사이에 배치된 경화된 그라우트를 포함한다.

상기 또는 각각의 해머는 전술한 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 해머일 수 있다. 예를 들면, 해저 앵커의 상기 또는 각각의 해머는 작동 유체가 물인 디스포저블, 일회용 또는 희생용 해머일 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 또는 각각의 디스포저블 또는 희생용 해머는 외부 마모 슬리브를 포함하지 않는다. 오히려, 이 피스톤은 해머의 최외측 부품일 수 있다.

해저 앵커는 상기 또는 각각의 해머에 접속되고 해저의 대응하는 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 드릴 로드 또는 파이프를 더 포함할 수 있고, 경화된 그라우트는 상기 또는 각각의 드릴 로드 또는 파이프 내에 그리고 상기 또는 각각의 드릴 로드 또는 파이프와 대응하는 구멍의 벽 사이에 배치됨으로써 드릴 로드 또는 파이프도 그라우트에 의해 해전의 재료에 접착된다.

도 1은 종래의 유압식 다운더홀 해머의 개략도이고;
도 2는 종래의 다운더홀 워터 해머의 개략도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유압식 다운더홀 해머의 개략도이고;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 워터 해머의 개략도이고;
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스포저블 워터 해머의 개략도이고;
도 6a는 본 발명에 따른 해머의 커플링 요소 및 비트의 사시도이고;
도 6b는 커플링 요소가 해머의 피스톤 및 샤프트에 조립되어 있는 도 6a의 커플링 요소 및 비트의 단면도이고;
도 6c는 비트가 커플링 요소에 결합되어 있는 도 6b의 어셈블리의 단면도이고;
도 7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스포저블 워터 해머의 단면도이고;
도 7b는 도 7a의 해머의 일부의 상세도이고;
도 8a 내지 도 8d는 도 7a 및 도 7b의 해머의 해머 사이클의 다양한 단계들을 도시하고;
도 9는 해저 파일을 설치하기 위한 시스템에서 사용하기에 적합한 드릴 리그 및 드릴 파이프에 접속되는 디스포저블 워터 해머를 포함하는 어셈블리의 단면도이고;
도 10은 해저에 구멍을 천공하는 동안에 도 9의 어셈블리를 포함하는 해저 파일을 설치하기 위한 시스템의 단면도이고;
도 11은 해저에 구멍을 천공한 후에 도 10의 시스템의 단면도이고;
도 12는 도 9의 해머 및 드릴 파이프를 포함하는 해저 파일의 단면도이고;
도 13은 본 발명의 일 양태에 따른 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템에서 사용하기 위한 어셈블리의 사시도이고;
도 14는 해머의 전개 후의 도 13의 어셈블리의 사시도이고;
도 15는 도 14에 도시된 바와 같은 어셈블리의 측면 입면도이고;
도 16은 해저에 설치된 해저 앵커의 사시도이고;
도 17은 도 16의 해저 앵커의 측면 입면도이고;
도 18a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스포저블 워터 해머의 단면도이고;
도 18b는 도 18a의 해머의 일부의 상세도이고;
도 19a 내지 도 19d는 도 18a 및 도 18b의 해머의 해머 사이클의 다양한 단계들을 도시하고;
도 20a는 본 발명에 따른 해머의 커플링 요소, 척 및 비트의 사시도이고;
도 20b는 척이 해머의 커플링 요소에 조립되어 있는 도 20a의 커플링 요소, 척 및 비트의 단면도이고;
도 20c는 비트가 척에 결합되어 있는 도 20b의 어셈블리의 단면도이다.

도 3에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유압식 다운더홀 해머(300)가 예시되어 있다. 해머는 중앙 보어(314)가 형성된 세장형 샤프트(312)를 포함한다. 피스톤(301)은 또한 이것을 관통하는 중앙 보어(310)를 갖는다. 샤프트는, 피스톤이 샤프트(312) 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되도록 그리고 타격 비트(309)의 후방 단부(316)에서 환형 숄더(315)에 충격을 가하도록 배치되도록 피스톤 보어 내에 수용된다. 피스톤(301)은 외부 마모 슬리브(317) 내에 수용되고, 타격 비트(309)는 마모 슬리브의 전방 단부(318)에 배치된다.

피스톤용 전방 구동 체임버(302) 및 후방 구동 체임버(303)는 피스톤(301)과 샤프트(312) 사이에 배치되어 있다. 피스톤 보어(310)의 내부에 형성된 피스톤 상의 환형 숄더(313)는 전방 체임버(302)를 후방 체임버(303)로부터 분리하고 있다. 숄더(313)의 후방의 피스톤(301)의 내경은 숄더의 피스톤 전방의 내경보다 크므로 후방 체임버는 전방 체임버보다 큰 구동 면적을 갖는다. 해머는 또한 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위해 샤프트의 중앙 보어(314) 내에 배치된 제어 밸브(305)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 밸브(305)는 피스톤의 중앙 보어(314) 내에서 피스톤과 샤프트 사이에 배치될 수 있다.

해머(300)는 작동 유체가 압력 라인(P)을 통해 해머에 제공되고 또한 복귀 라인(T)을 통해 복귀되는 폐쇄 루프 해머이다. 피스톤(301)과 마모 슬리브(317) 사이 및 타격 비트(309)를 통해 플러싱 유체 채널(308)이 제공되므로 플러싱 유체는 비트 면(319)에서 채널을 나간다.

해머(300)는 피스톤의 후방 단부(307)에 배치되는 압력 및 복귀 유체 어큐물레이터(306)를 더 포함한다. 이 어큐물레이터는 피스톤의 후방 구동 체임버(303)로부터 일정 거리(d_accu)에 배치된다.

도 4에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 유압식 다운더홀 해머(400)가 예시되어 있다. 도 3의 유압식 다운더홀 해머(400)에서와 같이, 해머는 중앙 보어(414)가 형성된 세장형 샤프트(412)를 포함한다. 피스톤(401)은 또한 이것을 관통하는 중앙 보어(410)를 갖는다. 샤프트는, 피스톤이 샤프트(412) 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되도록 그리고 타격 비트(409)의 후방 단부(416)에서 환형 숄더(415)에 충격을 가하도록 배치되도록 피스톤 보어 내에 수용된다. 피스톤(401)은 외부 마모 슬리브(417) 내에 수용되고, 타격 비트(409)는 마모 슬리브의 전방 단부(418)에 배치된다.

피스톤용 전방 구동 체임버(402) 및 후방 구동 체임버(403)는 피스톤(401)과 샤프트(412) 사이에 배치되어 있다. 피스톤 보어(410)의 내부에 형성된 피스톤 상의 환형 숄더(413)는 전방 체임버(402)를 후방 체임버(403)로부터 분리하고 있다. 숄더(413)의 후방의 피스톤(401)의 내경은 숄더의 피스톤 전방의 내경보다 크므로 후방 체임버는 전방 체임버보다 큰 구동 면적을 갖는다. 해머는 또한 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위해 샤프트의 중앙 보어(414) 내에 배치된 제어 밸브(405)를 포함한다.

도 4에 도시된 해머(400)는 물과 같은 작동 유체가 압력 라인(P)을 통해 해머에 제공되는 개방 루프 해머이다. 그러나, 도 3의 해머와 달리, 이 해머(400)에는 복귀 라인이 없다. 대신, 구동 유체는 샤프트 및 타격 비트(409)의 중앙 보어(414)를 통해 비트 면(419)에서 배출되는 플러싱 흐름(408)용으로 사용된다. 선행 기술의 해머와 달리, 피스톤의 외면은 실링 면이 아니므로 피스톤의 전방 단부와 후방 단부 사이의 유체 연통을 가능하게 하는 흐름 환상부(420)가, 도 2에 도시된 종래의 워터 해머에서 피스톤 보어를 통해 제공되는 것과 달리, 피스톤과 마모 슬리브 사이에 제공된다. 이로 인해 피스톤의 단면적이 이러한 종래의 워터 해머에 비해 증대될 수 있으므로 짧은 피스톤으로 충분한 피스톤 중량을 실현할 수 있다. 피스톤 내부에 밸브(405)를 설치함으로써 거리(d_accu)를 줄일 수 있고, 더 나아가 해머의 길이를 줄일 수 있다.

도 5에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 저비용 디스포저블 또는 일회용 유압식 다운더홀 해머(500)가 예시되어 있다. 도 4의 유압식 다운더홀 해머(400)에서와 같이, 해머는 중앙 보어(514)가 형성된 세장형 샤프트(512)를 포함한다. 피스톤(501)은 또한 이것을 관통하는 중앙 보어(510)를 갖는다. 샤프트는, 피스톤이 샤프트(512) 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되도록 그리고 타격 비트(509)의 후방 단부(516)에서 환형 숄더(515)에 충격을 가하도록 배치되도록 피스톤 보어 내에 수용된다. 피스톤용 전방 구동 체임버(502) 및 후방 구동 체임버(503)는 피스톤(501)과 샤프트(512) 사이에 배치되어 있다. 피스톤 보어(510)의 내부에 형성된 피스톤 상의 환형 숄더(513)는 전방 체임버(502)를 후방 체임버(503)로부터 분리하고 있다. 이 실시형태에서, 숄더(513)의 후방의 피스톤(501)의 내경은 숄더의 피스톤 전방의 내경보다 작으므로 전방 체임버는 후방 체임버보다 큰 구동 면적을 갖는다. 해머는 또한 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위해 샤프트의 중앙 보어(514) 내에 배치된 제어 밸브(505)를 포함한다.

도 4의 해머와 같이, 도 5에 도시된 해머(500)는 물과 같은 작동 유체가 압력 라인(P)을 통해 해머에 제공되는 개방 루프 해머이다. 그러나, 도 4의 해머와 달리, 이 해머(500)는 외부 슬리브를 포함하지 않으므로 피스톤(501)이 해머의 최외측 부품이다. 이로 인해 해머의 비용이 줄어드므로, 이것은 하나의 구멍만을 천공하기 위해 사용되는 디스포저블 또는 희생용 해머로서 사용될 수 있다.

이 실시형태에서, 후방 체임버(503)는 압력 유체 채널(P)에 접속되므로 후방 체임버 내에는 일정한 압력이 존재하게 된다. 제어 밸브(505)는, 피스톤이 후방 방향으로 이동하고 있는 동안에는 전방 체임버(502)를 후방 체임버(503)에 접속하도록, 그리고 피스톤이 전방 방향으로 이동하고 있을 때는 전방 체임버(502)를 샤프트 및 타격 비트를 통해 플러싱 유체 채널(508)에 접속하도록 배치됨으로써 전방 체임버(502) 내에는 교호 압력이 존재한다.

해머(500)는 외부 마모 슬리브 또는 실린더를 포함하지 않으므로, 피스톤 자체가 노출되어 드릴 절삭물로부터 마모된다. 그러나, 해머는 디스포저블이므로, 피스톤은 하나의 구멍을 천공할 수 있을 만큼만 지속되면 된다. 또한, 반경방향 플러싱 포트(521)가 샤프트의 중앙 보어(514)로부터 샤프트의 외면까지 연장하므로 배기 유체의 일부가 피스톤(501)의 전방 단부(522)와 비트의 타격면(515)사이로 배출될 수 있다. 이로 인해 드릴 절삭물이 비트 및 피스톤의 타격면으로부터 멀어지므로 타격면의 조기 손상을 방지한다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명에 따른 해머에 타격 비트를 결합하기 위한 커플링 구성을 예시한다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 해머(600)는 도 5에 도시된 디스포저블 해머(500)에 대해 여러 가지 관점에서 유사하지만 도시된 커플링 구성은 도 3 및 도 4에 도시된 해머(300, 400) 뿐만 아니라 본 발명에 따른 다른 해머에도 적용될 수 있다.

해머(600)의 샤프트(612)는 그 전방 단부(623)에 커플링 요소(622)를 포함한다. 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 커플링 요소의 외경은 샤프트의 본체(638)의 외경보다 크므로 전방 체임버는 커플링 요소 및 피스톤에 의해 실링된다. 커플링 요소의 일부(6224)는 정사각형 단면으로 형성되고, 비트(609)의 대응하는 내부(625)는 정사각형 내벽으로 형성되므로, 비트가 샤프트의 커플링 요소에 조립될 때, 커플링 요소의 일부(624)는 비트의 일부(625) 내에 수용되어 회전 구동을 샤프트로부터 비트까지 전달할 수 있다. 다른 실시형태에서, 커플링 요소의 일부(624)는 육각형 또는 팔각형 단면으로 형성될 수 있고, 비트의 내부는 이것에 대응한 형상일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 축방향으로 연장하는 스플라인이 회전 구동의 전달을 위해 비트의 내부에 제공된 대응하는 스플라인과 맞물림가능한 커플링 요소의 외부에 제공될 수 있다.

커플링 요소(622)는 비트를 해머에 길이방향으로 결합하기 위해 비트(609) 상의 상보적 비트 고정 수단과 맞물림가능한 비트 고정 수단을 더 포함한다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 실시형태에서, 비트 고정 수단은 커플링 요소의 전방 단부(627)에서 커플링 요소(622)의 외부에 형성된 제1나사산(626)을 포함한다. 상보적 맞물림 수단은 비트의 내부에 형성된 제2나사산(628)을 포함한다.

비트는, 제1나사산이 제2나사산의 전방에 있도록, 제2나사산(628) 비트를 제1나사산(626)를 통해 나사체결함으로써 해머에 결합된다. 이로 인해 비트는 길이 방향으로 커플링 요소에 결합되어 비트를 해머에 고정하고, 한편으로 비트의 길이방향 이동을 제한할 수 있다. 다음에, 비트를 회전시켜 비트의 일부(625)를 커플링 요소의 정사각형 부분(624)과 일렬로 정렬시키고, 이로 인해 커플링 요소의 부분(624)은 비트의 일부(625) 내에 수용되어 회전 커플링과 맞물리게 된다. 커플링 요소(622)는 나사 결합에 의해 샤프트의 본체(638)에 결합된다.

도 7a 및 도 7b에는 본 발명에 따른 해머(700)에서 사용하기에 적합한 제어 밸브(705)가 예시되어 있다. 이 밸브는 도 5에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 디스포저블 해머용으로 특히 적합하다. 밸브(705)는 상부 또는 후방 입구 포트(728) 및 상부 또는 후방 출구 포트(729)를 포함한다. 밸브는 저부 또는 전방 입구 포트(730) 및 저부 또는 전방 출구 포트(731)를 더 포함한다. 또한 도 7a에는 밸브 체임버(732), 파일럿 체임버(733), 파일럿 포트(734), 전방 제어 에지(735), 후방 제어 에지(736) 및 제어 밸브 캡(737)이 도시되어 있다.

도 8a 내지 도 8d에는 도 7a 및 도 7b의 밸브를 포함하는 디스포저블 해머용의 해머 사이클의 일례가 예시되어 있다. 도 8a에서, 피스톤(801)은 상방 또는 후방 방향(도면에서 좌측)으로 이동하고 있다. 후방 체임버(803)는 해머 사이클을 통해 압력 유체에 접속된다. 전방 체임버(802)는, 화살표로 도시된 바와 같이, 밸브 체임버(832) 및 후방 체임버(803)를 통해 고압 유체에 접속된다. 피스톤(801)의 내경이 증가되었으므로 전방 체임버는 후방 체임버보다 큰 압력 영역을 가지므로 피스톤은 후방 방향으로 이동한다. 밸브 파일럿 체임버(833)는 파일럿 체임버를 후방 체임버(803)에 접속한 전방 제어 에지(835)를 통해 가압된다. 파일럿 체임버는 밸브 체임버보다 더 큰 압력 영역을 갖는다. 전방 체임버(802)와 샤프트 보어(814) 사이의 흐름 접속은 폐쇄되어 있고, 전방 체임버와 밸브 체임버(832) 사이의 흐름 접속은 개방되어 있다. 밸브 체임버는 후방 출구 포트(829)를 통해 후방 체임버(803)에 연속적으로 접속되어 있다.

도 8b에서, 피스톤(801)은 파일럿 체임버(833)로부터 후방 제어 에지(836)를 통해 주위 압력으로의 흐름 접속이 개방된 지점에 도달해 있다. 파일럿 체임버 내의 압력은 저하하고, 알짜(net) 유압력이 발생하여 밸브(805)가 전환된다.

도 8c에서, 밸브(805)는 전환되어 있다. 밸브는 전방 입구 포트(830)를 폐쇄하였고, 전방 출구 포트(831)를 개방하였으므로 배출수는 화살표로 도시된 바와 같이 샤프트 보어(814) 내로 유입된다. 유압력은 피스톤(801)의 방향을 반전시켜 드릴 비트(809)를 향하게 구동한다. 배출수의 주요 부분은, 화살표로 도시한 바와 같이, 샤프트 보어 및 비트를 통해 유동하여 비트면(819)에서 배출되어 이 비트면으로부터 절삭물을 플러싱한다. 배출수의 적은 부분은, 화살표로 도시된 바와 같이, 비트 타격면(815)에 근접하여 위치하는 반경방향 구멍 또는 포트(821)를 통해 유출하여 비트 및 피스톤의 타격면으로부터 절삭물을 플러싱한다.

도 8d에서, 피스톤(801)은 비트(809)(도면에서 우측)를 향해 이동하고 있다. 충격 직전에 피스톤(801)은 파일럿 체임버(833)를 전방 제어 에지(835)를 통해 후방 체임버(303)에 연결한다. 이로 인해 밸브는 피스톤이 드릴 비트에 충격을 가한 직후에 전환된다. 이 사이클은 도 8a에 도시된 바와 같이 재개된다.

도 18a 및 도 18b에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 유압식 다운더홀 해머(1800)가 예시되어 있다. 도시된 해머는 저가의 디스포저블 또는 일회용 해머이다. 그러나, 이 실시형태의 다양한 양태는 다중 사용 해머에도 적용될 수 있다. 전술한 실시형태에서와 같이, 해머는 중앙 보어(1814)가 형성된 세장형 샤프트(1812)를 포함한다. 피스톤(1801)은 또한 이것을 관통하는 중앙 보어(1810)를 갖는다. 샤프트는, 피스톤이 샤프트(1812) 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되도록 그리고 타격 비트(1809)의 후방 단부(1816)에서 환형 숄더(1815)에 충격을 가하도록 배치되도록 피스톤 보어 내에 수용된다. 피스톤용 전방 구동 체임버(1802) 및 후방 구동 체임버(1803)는 피스톤(1801)과 샤프트(1812) 사이에 배치되어 있다. 피스톤 보어(1810)의 내부에 형성된 피스톤 상의 환형 숄더(1813)는 전방 체임버(1802)를 후방 체임버(1803)로부터 분리하고 있다. 이 실시형태에서, 숄더(1813)의 후방의 피스톤(1801)의 내경은 숄더의 피스톤 전방의 내경보다 작으므로 전방 체임버는 후방 체임버보다 큰 구동 면적을 갖는다. 해머는 또한 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위해 샤프트의 중앙 보어(1814) 내에 배치된 제어 밸브(1805)를 포함한다.

제어 밸브(1805) 도 18b에 더 상세히 예시되어 있다. 밸브(1805)는 상부 또는 후방 입구 포트(1828) 및 상부 또는 후방 출구 포트(1829)를 포함한다. 밸브는 저부 또는 전방 입구 포트(1830) 및 저부 또는 전방 출구 포트(1831)를 더 포함한다. 도 18b에는 또한 밸브 언더컷(1832), 파일럿 체임버(1833), 파일럿 포트(1834), 밸브 숄더(1839) 및 밸브 고압 체임버(1840)가 도시되어 있다.

도 19a 내지 도 19d에는 도 18a 및 도 18b의 밸브를 포함하는 디스포저블 해머용의 해머 사이클의 일례가 예시되어 있다. 도 19a에서, 피스톤(1901)은 상방 또는 후방 방향(도면에서 좌측)으로 이동하고 있다. 후방 체임버(1903)는 해머 사이클을 통해 압력 유체에 접속된다. 전방 체임버(1902)는, 화살표로 도시된 바와 같이, 후방 출구 포트(1929), 파일럿 체임버(1933), 밸브 언더컷(1932) 및 전방 입구 포트(1930)를 통해 고압 유체에 접속된다. 피스톤(1901)의 내경이 증가되었으므로 전방 체임버는 후방 체임버보다 큰 압력 영역을 가지므로 피스톤은 후방 방향으로 이동한다. 밸브 파일럿 체임버(1933)는 파일럿 포트(1934) 및/또는 후방 출구 포트(1929)를 통해 가압된다. 파일럿 체임버(1933)는 고압 유체에 연속적으로 접속된 밸브 고압 체임버(1940)보다 큰 압력 영역을 갖는다. 전방 체임버(1902)와 샤프트 보어(1914) 사이의 흐름 접속은 폐쇄되어 있다.

도 19b에서, 피스톤(1901)은 피스톤이 후방 출구 포트(1929)를 후방 체임버(1903)로부터 분리시키는 지점에 도달해 있다. 전방 체임버(1902)는 후방 체임버로부터 압력 유체를 받아들이지 않고, 피스톤은 관성에 의해 상방으로 계속 이동한다. 전방 체임버 및 파일럿 체임버(1933) 내의 압력은 붕괴되고, 알짜 유압력이 발생하여 밸브(1905)가 전환된다.

도 19c에서, 밸브(1905)는 전환되어 있다. 밸브는 후방 체임버(1903)와 전방 체임버(1902) 사이의 흐름 연결을 폐쇄하고 전방 출구 포트(1931)를 개방함으로써 배출수는, 화살표로 도시된 바와 같이, 샤프트 보어(1914) 내로 유입된다. 유압력은 피스톤(1901)의 방향을 반전시켜 드릴 비트(1909)를 향하게 구동한다. 배출수는, 화살표로 도시한 바와 같이, 샤프트 보어 및 비트를 통해 유동하여 비트면(1919)에서 배출되어 이 비트면으로부터 절삭물을 플러싱한다. 도시되어 있지 않으나, 반경방향 플러싱 포트가 샤프트의 중앙 보어로부터 샤프트의 외면까지 연장할 수 있으므로, 전술한 바와 같이, 배출 유체의 일부가 피스톤의 전방 단부와 비트의 타격면 사이로 배출될 수 있다.

도 19d에서, 피스톤(1901)은 비트(1909)(도면에서 우측)를 향해 이동하고 있다. 충격 직전에 피스톤(1901)은 파일럿 체임버(1933)를 파일럿 포트(1934)를 통해 후방 체임버(1903)에 접속한다. 이로 인해 밸브는 피스톤이 드릴 비트에 충격을 가한 직후에 전환된다. 이 사이클은 도 19a에 도시된 바와 같이 재개된다.

도 20a, 도 20b 및 도 20c는 본 발명에 따른 해머에 타격 비트를 결합하기 위한 커플링 구성을 예시한다. 도 20a, 도 20b 및 도 20c에 도시된 해머(2000)는 도 18a 및 도 18b에 도시된 디스포저블 해머(1800)에 대해 여러 가지 관점에서 유사하지만 도시된 커플링 구성은 본 발명에 따른 다른 해머에도 적용될 수 있다.

해머(2000)의 샤프트(2012)는 그 전방 단부(2023)에 커플링 어셈블리(2050)를 포함한다. 커플링 어셈블리는 시일 플랜지(2022) 및 척(2041) 형태의 커플링 요소를 포함한다. 도 20b 및 도 20c에 도시된 바와 같이, 시일 플랜지의 외경은 샤프트 본체(2038)의 외경보다 크므로 전방 체임버는 시일 플랜지 및 피스톤(2001)에 의해 실링된다. 시일 플랜지(2022)에는 그 전방 단부에 내부 나사산(2043)을 포함하는 접속 수단이 형성되어 있다. 외부 나사산(2044)을 포함하는 상보적 접속 수단이 척의 후방 부분에 제공되어 있다. 척의 외부에 제공된 축방향으로 연장하는 스플라인(2045) 형태의 맞물림 수단은 비트(2009)의 내부에 제공된 대응하는 스플라인(2046) 형태의 상보적 맞물림 수단과 맞물림가능하므로 샤프트로부터의 회전 구동이 비트로 전달될 수 있다. 다른 실시형태에서, 척은 정사각형, 육각형 또는 팔각형 단면으로 형성될 수 있고, 비트의 내부는 전술한 바와 같이 이것에 대응한 형상일 수 있다.

해머(2000)는 비트를 해머에 길이방향으로 결합하기 위해 비트(2009) 상의 상보적 고정 수단과 맞물림가능한 척 상의 비트 고정 수단을 더 포함한다. 도 20a, 도 20b 및 도 20c에 도시된 실시형태에서, 비트 고정 수단은 복수의 부분 환형 섹터를 포함하는 비트 고정 링(2042)을 포함하며, 상보적 비트 고정 수단은 그 후방 단부에서 비트의 내부에 형성된 숄더(2049)를 포함한다.

비트는 척 상의 나사산(2044)을 시일 플랜지(2022) 상의 나사상(2043) 내로 나사체결함으로써 해머에 결합된다. 시일 플랜지는 또한 나사 결합에 의해 샤프트(2012)의 본체(2038)에 연결된다. 시일 플랜지의 전방 단부(2043)와 척 상의 환형 숄더(2048) 사이에는 충분한 공간이 남으므로 그 사이에 비트 고정링(2042)의 섹터를 삽입할 수 있다. 그런 다음 드릴 비트를 척 상에 가압하여 척 상의 스플라인(2045)은 드릴 비트 상의 상보적 스플라인(2046)과 맞물린다. 그런 다음 드릴 비트(2009)를 회전시켜 척과 시일 플랜지 사이에 나사 연결부를 조여준다. 연결부가 조여짐에 따라, 척 상의 환형 숄더(2048)는 시일 플랜지의 전방 단부(2047)를 향해 가압됨으로써 비트 고정 링(2042)의 섹터를 도 20c에 도시된 바와 같이 외방으로 가압한다. 드릴 비트는 숄더(2049)와 비트 고정 링(2042) 사이의 맞물림에 의해 해머 내에 유지된다.

도 9에는 해저에 해저 파일 등의 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템에서 사용하기 위한 어셈블리(950)가 예시되어 있다. 이 어셈블리는 디스포저블 또는 희생용 유압식 다운더홀 해머(900)를 포함한다. 해머(900)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 해머(700)와 유사한 워터 해머이고, 비트(909)를 타격하도록 배치된 피스톤(901)을 포함한다. 피스톤(901)은 해머의 최외측 부품이고, 타격 비트(909)는 피스톤의 직경보다 큰 직경(D)을 갖는다. 이 어셈블리는 드릴 리그(958)와 해머 사이에 접속된 드릴 파이프(951)를 더 포함하며, 이 드릴 파이프에는 중앙 보어(955)가 관통되어 있다.

드릴 리그(958)는 구멍의 천공 중에 해머에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성된다. 드릴 리그는 드릴 파이프(951) 및 해머(900)에 접속되고, 천공 전에 해머와 함께 해저(954)로 하강된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이 시스템은 또한 엄빌리컬(952)를 포함하며, 해머는 드릴 파이프를 통해 가압수 공급원에, 그리고 엄빌리컬을 통해 그라우트 공급부에 접속가능하다. 물 공급부와 그라우트 공급부는 해수면 레벨(953)에 제공된다. 선박(959)의 워터 펌프 및 그라우트 펌프는 각각 물 및 그라우트를 공급한다.

사용 시, 드릴 리그는 드릴 파이프(951)를 통해 해머에 결합되고, 어셈블리는 해저(954)까지 하강된다. 해머(900)는 이 해머에 엄빌리컬(952)를 통해 물을 공급함으로써 작동되어 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 해저에 구멍(956)을 천공한다. 회전력 및 송급력이 드릴 리그에 의해 제공된다. 해머의 작동은 도 8을 참조하여 위에서 설명한 바와 같다. 도 11에 도시된 바와 같이 구멍이 원하는 깊이에 도달했을 때, 회전력 및 송급력은 정지되고, 해머로의 물 공급은, 예를 들면, 엄빌리컬을 워터 펌프로부터 분리시킴으로써 정지된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 천공된 구멍(956)의 직경은 피스톤(901)의 직경보다 크므로 피스톤과 천공된 구멍의 벽 사이에는 환형 공동(957)이 존재한다.

그런 다음에 그라우트(960)가 엄빌리컬을 통해, 예를 들면, 엄빌리컬을 그라우트 펌프에 접속함으로써 해머에 공급된다. 그라우트는 드릴 파이프의 중앙 보어(955) 및 해머(900)를 통해 흐르고, 비트(909)를 통해 구멍(956) 내로 유입된다. 그라우트는 구멍이, 도 12에 도시된 바와 같이, 구멍이 적어도 부분적으로 충전될 때까지 구멍 내로 펌핑된다. 드릴 리그는 해머로부터 분리되고, 수면으로 복귀된다. 그라우트가 경화되면, 해머 및 드릴 파이프는 해저의 재료에 접합되므로 해머, 드릴 파이프 및 그라우트는, 도 12에 도시된 바와 같이, 해저 파일을 형성한다.

도 13 내지 도 15에는 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템에서 사용하기 위한 어셈블리(1300)가 예시되어 있다. 이 어셈블리는 앵커 프레임 또는 템플릿(1301)을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 앵커 프레임은 일반적으로 삼각형 형상이고, 구조적 완전성을 향상시키기 위해 복수의 리브(1308)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 앵커는 직사각형 또는 임의의 다른 적절한 형상일 수 있다. 앵커 프레임 상에 계류 연결부(1310)가 제공되어 풍력 터빈 등의 해양 구조물의 계류를 위해 계류 라인이 연결될 수 있게 한다.

어셈블리는 드릴 리그(1302) 및 3 개의 희생용 유압식 다운더홀 해머(1303) 및 대응하는 드릴 로드 또는 파이프(1304)를 더 포함하고, 이들 각각은 프레임(1301)의 외부 에지에 제공되는 장착 슬리브 또는 보스 형태로 커넥터(1307)를 통해 앵커 프레임(1301)에 연결된다. 각각의 해머(1303)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 해머(700)와 유사한 워터 해머이다. 드릴 리그(1302)는 3 개의 동일한 송급력 및 회전 시스템(1305)을 포함하므로 드릴 리그는 각각의 해머(1303)에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 이 시스템은 더 많거나 더 적은 해머를 포함할 수 있고, 드릴 리그는 대응하는 수의 송급력 및 회전 시스템을 포함할 수 있다. 도 13에 예시된 바와 같이, 드릴 리그(1302)는 각각의 해머 및 드릴 파이프 쌍이 해저(1306)에 대해 예각으로 배치되도록 구성된다.

각각의 해머(1303) 및 대응하는 드릴 파이프(1304)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 해저(1306)에 원하는 깊이의 구멍(1311)을 천공하기 위해 작동 유체 공급부에 접속가능하다. 도시된 실시형태에서, 구멍은 앵커에 미치는 굽힘력 또는 전단력을 최소화하도록 수직에 대해 일정 각도로 천공된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 구멍은 해저 내로 수직으로 또는 해저에 대해 20 내지 90도의 각도로 천공될 수 있다. 작동 유체는, 도 10에 도시된 바와 같이 해수면 레벨에 있는 리그 또는 선박으로부터 공급될 수 있다. 드릴 리그(1302)는 3 개의 별개의 송급력 및 회전 시스템(1305)을 포함하고, 구멍(1311)들은 동시에 천공될 수 있다. 대안적으로, 구멍들은 순차적으로 천공될 수 있다. 해머(1303)가 작동됨에 따라, 각각의 해머(1303) 및 드릴 파이프(1304)는 대응하는 커넥터(1307)를 통과한다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 구멍이 천공되면, 각각의 드릴 파이프(1304)의 상부 부분은 대응하는 커넥터(1307) 내에 유지되어 앵커를 드릴 파이프에 연결한다. 구멍이 천공되었으면, 각각의 해머는 각각의 구멍 내에 위치한 상태에서 그라우트 공급부에 접속되어 해머와 구멍이 적어도 부분적으로 그라우트로 충전될 수 있게 한다. 그라우트는, 도 10에 도시된 바와 같이, 엄빌리컬을 통해 공급될 수 있다.

구멍(1311)이 그라우트로 충전된 후, 드릴 리그(1302)는 해머(1303)로부터 분리되어 수면으로 복귀되고, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 해저에는 해저 앵커가 남는다. 그라우트 가 경화되면, 앵커 프레임(1301)을 포함하는 해저 앵커는 해머(1303), 및 커넥터(1307)를 통해 앵커 프레임에 연결된 대응하는 드릴 파이프(1304)에 의해 해저에 고정된다. 너트나 기타 패스너가 각각의 드릴 파이프의 상단부(1309)에 연결되어 앵커 프레임을 해머 및 드릴 파이프 쌍에 의해 형성된 해저 파일에 고정할 수 있다. 각각의 해머 및 드릴 파이프 쌍은 해저의 대응하는 구멍 내의 정위치에 그라우팅되므로 각각의 해머 및 드릴 파이프는 해저(1306)의 재료에 접착되고, 이로 인해 앵커를 정위치에 고정한다.

본 발명에 관련되어 본 명세서에서 사용되는 경우, 용어 "포함하다/포함하는" 및 용어 "갖는/포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계 또는 컴포넌트의 존재를 특정하기 위해 사용되지만, 그것의 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 컴포넌트 또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

명확화를 위해 별개의 실시형태의 맥락으로 기재된 본 발명의 특정의 특징들은 단일의 실시형태로 조합되어 제공될 수도 있다. 반대로, 간략화를 위해 단일의 실시형태의 맥락으로 기재된 본 발명의 다양한 특징은 별개로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다.

Claims (41)

1. 유압식 다운더홀 해머(down-the-hole hammer)로서,
   세장형 샤프트;
   중앙 보어가 관통되어 있는 피스톤 - 상기 피스톤은 상기 샤프트 상에서 왕복운동하도록 슬라이딩가능하게 장착되고, 또한 타격 비트에 충격을 가하도록 배치되고, 상기 피스톤의 전방 구동 체임버 및 후방 구동 체임버는 상기 피스톤과 상기 샤프트 사이에 배치되고, 상기 전방 체임버는 상기 피스톤 보어의 내부에 형성된 환형 숄더에 의해 후방 체임버로부터 분리됨 -; 및
   상기 피스톤의 왕복운동을 제어하기 위한 제어 밸브를 포함하고, 상기 제어 밸브는 상기 피스톤의 중앙 보어 내에 배치되는, 유압식 다운더홀 해머.
2. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트는 중앙 보어를 포함하고, 상기 제어 밸브는 상기 샤프트의 내부에 배치되는, 유압식 다운더홀 해머.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 피스톤은 모노리스 구조를 갖는, 유압식 다운더홀 해머.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 타격 비트의 후방 단부에 있는 환형 숄더에 충격을 가하도록 배치되는, 유압식 다운더홀 해머.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤의 후방 단부에 배치된 적어도 하나의 어큐물레이터를 더 포함하는, 유압식 다운더홀 해머.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 해머의 작동 유체는 물이고;
   상기 후방 체임버는 압력 유체 채널에 접속되고;
   상기 제어 밸브는, 상기 피스톤이 후방 방향으로 이동하고 있는 동안에, 전방 체임버를 상기 후방 체임버에 접속하도록 배치되고, 상기 피스톤이 전방 방향으로 이동하고 있을 때, 상기 샤프트 및 타격 비트의 중앙 보어를 통해 상기 전방 체임버를 플러싱 유체 채널에 접속하도록 배치되는, 유압식 다운더홀 해머.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   외부 마모 슬리브를 더 포함하고, 상기 피스톤은 상기 외부 마모 슬리브 내에 수용되고, 상기 타격 비트는 상기 외부 마모 슬리브의 전방 단부에 배치되는, 유압식 다운더홀 해머.
8. 제7항에 있어서,
   상기 해머는 폐쇄 루프 해머이고, 상기 피스톤과 상기 외부 마모 슬리브 사이 및 상기 타격 비트를 통해 플러싱 유체 채널이 제공되는, 유압식 다운더홀 해머.
9. 제7항에 있어서,
   상기 해머의 작동 유체는 물이고, 상기 피스톤과 상기 외부 마모 슬리브 사이에 흐름 환상부(flow annulus)가 제공되고, 상기 샤프트와 상기 타격 비트를 통해 플러싱 유체 채널이 제공되는, 유압식 다운더홀 해머.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 해머의 최외측 부품인, 유압식 다운더홀 해머.
11. 제10항에 있어서,
    상기 샤프트의 중앙 보어로부터 상기 피스톤의 전방 단부에 있는 상기 샤프트의 외면까지 연장하는 상기 샤프트 내의 플러싱 포트(flushing port)를 더 포함하는, 유압식 다운더홀 해머.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트는 그 전방 단부에 커플링 요소를 포함하고, 상기 커플링 요소는 상기 타격 비트를 상기 해머에 결합하여 상기 해머에 회전 구동을 전달하는, 유압식 다운더홀 해머.
13. 제12항에 있어서,
    상기 커플링 요소 상에 형성되어 상기 비트의 내부에 형성된 상보적 맞물림 수단과 맞물림가능한 맞물림 수단을 더 포함하고, 이로 인해 샤프트로부터의 회전 구동이 상기 비트로 전달될 수 있는, 유압식 다운더홀 해머.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 비트를 상기 해머에 고정하기 위해 상기 비트 상의 상보적 고정 수단과 맞물리도록 구성된 상기 커플링 요소 상의 비트 고정 수단을 더 포함하는, 유압식 다운더홀 해머.
15. 제14항에 있어서,
    상기 비트 고정 수단은 그 전방 단부에서 상기 커플링 요소의 외부에 형성된 제1나사산을 포함하고, 상기 상보적 맞물림 수단은 상기 비트의 내부에 형성된 제2나사산을 포함하는, 유압식 다운더홀 해머.
16. 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 방법으로서,
    유압식 다운더홀 해머를 사용하여 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하는 것 - 상기 해머는 상기 해머에 작동 유체를 공급함으로써 작동됨 -;
    상기 해머가 상기 구멍 내에 배치되는 동안에 상기 해머에 작동 유체의 공급을 정지하는 것;
    상기 해머에 그라우트를 공급하여 상기 해머 및 상기 해머가 배치된 구멍을 그라우트로 충전하는 것; 및
    상기 해머와 상기 그라우트가 해저에서 하중 지지 요소를 형성하도록 상기 그라우트를 경화시키는 것을 포함하는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하는 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 구멍을 천공하기 전, 상기 해머에 드릴 리그를 연결하고, 상기 해머와 상기 드릴 리그를 해저까지 하강시키는 것; 및
    상기 구멍을 천공하는 동안에 상기 해머에 회전력 및 송급력을 제공하기 위해 상기 드릴 리그를 작동시키는 것을 포함하는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하는 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 구멍이 그라우트로 적어도 부분적으로 충전된 후, 상기 드릴 리그를 상기 해머로부터 분리시키는 것을 포함하는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하는 방법.
19. 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템으로서,
    유압식 다운더홀 해머;
    작동 유체 공급부 - 상기 해머는 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하기 위해 상기 작동 유체의 공급부에 접속가능함 -; 및
    그라우트 공급부를 포함하고, 상기 해머는 상기 구멍 내에 배치되어 있는 동안에 상기 해머와 상기 구멍을 그라우트로 적어도 부분적으로 충전할 수 있도록 그라우트 공급부에 접속가능한, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 작동 유체 공급부 및 상기 그라우트 공급부는 해저 위의 해수면 레벨에 제공되고, 상기 시스템은:
    엄빌리컬(umbilical)을 더 포함하고, 상기 해머는 상기 엄빌리컬을 통해 상기 작동 유체의 공급부 및 상기 그라우트 공급부에 접속가능한, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 작동 유체는 물인, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해머에 작동 유체를 공급하도록 구성된 작동 유체 펌프; 및
    상기 해머에 그라우트를 공급하도록 구성된 그라우트 펌프를 포함하는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,상기 구멍을 천공하는 동안에 상기 해머에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성된 드릴 리그를 더 포함하고, 상기 드릴 리그는 상기 해머에 접속되고, 상기 구멍을 천공하기 전에 상기 해머와 함께 해저까지 하강되는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해머는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 해머인, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
25. 제24항에 있어서,
    상기 해머는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 해머이고, 상기 타격 비트는 상기 피스톤보다 큰 직경을 가지므로 상기 천공된 구멍의 직경이 상기 피스톤의 직경보다 크고, 또한 상기 피스톤과 상기 천공된 구멍의 벽 사이에 환형 공동이 존재하는, 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
26. 해저 파일로서,
    해저 내의 구멍에 배치된 유압식 다운더홀 해머; 및
    상기 해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 상기 해머의 내부 및 상기 해머와 상기 구멍의 벽 사이에 배치된 경화된 그라우트를 포함하는, 해저 파일.
27. 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 방법으로서,
    드릴 리그 및 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머를 앵커 프레임에 연결하는 것 - 상기 드릴 리그는 상기 하나 이상의 해머의 각각에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성됨 -;
    상기 앵커 프레임을 해저까지 하강시키는 것;
    상기 또는 각각의 해머에 작동 유체를 공급하여 상기 또는 각각의 해머가 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하도록 하는 것;
    상기 또는 각각의 해머가 각각의 구멍 내에 위치하는 동안에 상기 또는 각각의 해머로의 작동 유체의 공급을 정지하고, 상기 또는 각각의 해머에 그라우트를 공급하여 상기 해머 및 상기 해머가 배치된 구멍을 그라우트로 적어도 부분적으로 충전하는 것;
    상기 또는 각각의 해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 상기 그라우트를 경화시키는 것; 및
    상기 앵커 프레임으로부터 상기 드릴 리그를 분리시키는 것을 포함하는, 해저에 해저 앵커를 설치하는 방법.
28. 제27항에 있어서,
    상기 드릴 리그는 상기 또는 각각의 해머에 별개의 회전력 및 송급력을 제공하는, 해저에 해저 앵커를 설치하는 방법.
29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    복수의 해머를 포함하고, 각각의 해머는 동시에 해저에 각각의 구멍을 천공하는, 해저에 해저 앵커를 설치하는 방법.
30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    계류 라인(mooring line)을 상기 앵커 프레임에 결합하는 것을 더 포함하는, 해저에 해저 앵커를 설치하는 방법.
31. 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템으로서,
    앵커 프레임;
    드릴 리그, 및 상기 앵커 프레임에 연결가능한 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머 - 상기 드릴 리그는 상기 하나 이상의 해머의 각각에 회전력 및 송급력을 제공하도록 구성됨 -;
    작동 유체 공급부 - 상기 또는 각각의 해머는 해저에 원하는 깊이의 구멍을 천공하기 위해 상기 작동 유체 공급부에 접속가능함 -; 및
    그라우트 공급부를 포함하며, 상기 또는 각각의 해머는 각각의 구멍 내에 배치되어 있는 동안에 상기 해머와 상기 구멍을 그라우트로 적어도 부분적으로 충전할 수 있도록 그라우트 공급부에 접속가능한, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
32. 제31항에 있어서,
    상기 드릴 리그는 상기 하나 이상의 해머의 각각에 대해 별개의 송급 및 회전 시스템을 포함하는, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 작동 유체 공급부 및 상기 그라우트 공급부는 해저 위의 해수면 레벨에 제공되고, 상기 시스템은:
    엄빌리컬을 더 포함하고, 상기 또는 각각의 해머는 상기 엄빌리컬을 통해 상기 작동 유체의 공급부 및 상기 그라우트 공급부에 접속가능한, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
34. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 또는 각각의 해머는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 해머인, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
35. 제34항에 있어서,
    상기 또는 각각의 해머는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 해머이고, 상기 또는 각각의 해머의 타격 비트는 상기 피스톤보다 큰 직경을 가지므로 상기 또는 각각의 천공된 구멍의 직경이 각각의 피스톤의 직경보다 크고, 또한 상기 또는 각각의 피스톤과 각각의 천공된 구멍의 벽 사이에 환형 공동이 존재하는, 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
36. 해저 앵커로서,
    해저에 배치된 앵커 프레임; 및
    상기 앵커 프레임에 접속된 하나 이상의 유압식 다운더홀 해머 - 상기 또는 각각의 해머는 해저의 각각의 구멍 내에 배치됨 -; 및
    상기 또는 각각의 해머가 그라우트에 의해 해저의 재료에 접착되도록 상기 또는 각각의 해머 내에 그리고 상기 해머와 각각의 구멍의 벽 사이에 배치된 경화된 그라우트를 포함하는, 해저 앵커.
37. 실질적으로 이상에서 첨부한 도면 중 도 1 내지 도 8 중 어느 하나의 도면을 참조하여 설명한 바와 같은 및/또는 첨부한 도면 중 도 1 내지 도 8 중 어느 하나의 도면에 예시된 바와 같은 유압식 다운더홀 해머.
38. 실질적으로 이상에서 첨부한 도면 중 도 9 내지 도 12 중 어느 하나의 도면을 참조하여 설명한 바와 같은 및/또는 첨부한 도면 중 도 9 내지 도 12 중 어느 하나의 도면에 예시된 바와 같은 해저에 하중 지지 요소를 설치하기 위한 시스템.
39. 실질적으로 이상에서 첨부한 도면 중 도 12를 참조하여 설명한 바와 같은 및/또는 첨부한 도면 중 도 12에 예시된 바와 같은 해저 파일.
40. 실질적으로 이상에서 첨부한 도면 중 도 13 내지 도 17 중 어느 하나의 도면을 참조하여 설명한 바와 같은 및/또는 첨부한 도면 중 도 13 내지 도 17 중 어느 하나의 도면에 예시된 바와 같은 해저에 해저 앵커를 설치하기 위한 시스템.
41. 실질적으로 이상에서 첨부한 도면 중 도 16 또는 도 17을 참조하여 설명한 바와 같은 및/또는 첨부한 도면 중 도 16 또는 도 17에 예시된 바와 같은 해저 앵커.