KR20240079820A - 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템 - Google Patents

Abstract

클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템은, 해저면에 관입 시공되기 위한 석션파일의 상면에 관통공을 구비하여 마련되는 막음판; 상기 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 내부에 위치하는 밸브체를 포함하는 개폐수단; 상기 석션파일의 관입시에는 석션 작동하고 인발시에는 인발 작동하도록 구성되는 작동펌프와, 상기 작동펌프를 작동시키기 위한 제어모듈과, 상기 작동펌프 및 상기 제어모듈을 감싸 보호하기 위한 보호 프레임을 포함하여 모듈화 되는 석션장치; 하부가 상기 개폐수단과 결합되면서 상기 석션파일의 내부와 연통되는 가압부가 석션공을 구비하여 마련되고, 상부는 상기 작동펌프와 결합되는 작동 지지수단; 상기 작동 지지수단에 마련되고, 상기 가압부가 상기 밸브체를 하향으로 가압하여 상기 석션파일의 내부와 상기 석션공을 연통시킬 때 상기 작동 지지수단을 상기 개폐수단에 결합하여 상기 석션장치가 상기 석션파일에 장착되도록 상기 제어모듈에 의해 작동되는 클램프 장치; 및 상기 제어모듈을 통하여 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템{AUTOMATED DETACHABLE TYPE SUCTION ANCHOR SYSTEM USING CLAMP APPARATURS}

본 발명은 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 클램프 장치를 이용하여 모듈화된 석션장치를 자동으로 석션파일에 연결하거나 분리하도록 구성됨으로써 석션장치를 정확하고 신속하며 견고하게 석션파일에 결합시키거나 분리시킬 수 있고, 석션파일의 관입을 위한 관입펌프와 인발을 위한 펌프가 일체화 됨으로써 석션파일을 관입하고 인발하기 위한 장치가 단순화 되어 모듈화될 수 있고, 따라서 석션파일의 관입 및 인발 시공을 위한 장비의 운용이 용이하고 원활하게 이루질 수 있는 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 석션파일 시공법은 수중 구조물 또는 해상 구조물의 기초가 되는 말뚝(석션파일)을 수중에 설치하는 방법으로, 말뚝(석션파일) 내부의 물을 배출시키면서 발생하는 내부 수압저하에 따른 관입하중의 작용과 배수로 인한 관입저항력의 감소를 이용한 시공방법이다.

석션파일을 천해에서 시공할 경우에는 잠수사가 직접 잠수하여 석션파일을 설치하고 있고, 심해에서 시공할 경우에는 수중로봇이 이를 대신하고 있다. 즉, 천해나 심해에서 석션파일을 시공할 경우에 잠수사나 수중로봇 또는 무인잠수정(ROV)이 석션펌프의 가동과 착탈, 배수관의 개폐 등의 작업을 수행하고 있다. 그리고, 석션펌프는 석션파일을 설치할 때 사용하며, 석션파일의 인발을 위해서는 인발펌프를 사용한다. 또한 석션파일 설치 시공시 설치상황을 모니터링하기 위해 수압계와 경사계 등을 설치하여, 이러한 장비의 회수시에도 잠수사나 수중로봇이 투입된다.

석션파일 설치에 대한 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-0768823호(공고일 : 2007.10.19)에는 석션파일 관입장치가 개시되어 있다. 석션파일 관입장치는, 바지선에 설치되고, 석션파일을 해저지반 내로 이동시키기 위한 윈치가 구비된 프레임과, 윈치와 와이어로 연결되어 해저지반 내에 관입되는 석션파일과, 석션파일의 상단에 설치되고, 상기 석션파일의 내부와 외부의 압력차가 발생하도록 석션파일의 내부공간에 채워지는 해수를 배출하는 펌프와, 윈치와 석션파일 사이에 위치되어 석션파일이 해저지반 내로 관입시 석션파일의 수평상태를 유지시키기 위한 조금구와, 석션파일의 관입 속도를 미세하게 조정할 수 있도록 윈치에 구비되는 제어부재를 포함하여 구성된다.

이와 같은 석션파일 관입장치에 따르면, 해저지반 내로 관입시 석션파일의 관입 속도를 미세하게 조정할 수 있기 때문에 석션파일이 기울어지는 것을 방지할 수 있고, 석션파일의 관입 시간을 단축할 수 있었다. 그러나, 이러한 석션파일 관입장치를 석션파일로부터 분리하기 위해서는 잠수사 또는 수중로봇을 투입해야 함으로써, 많은 시간과 비용이 발생하였다. 특히, 잠수사가 투입될 경우에 잠수사의 안전을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 선행기술로서 대한민국등록특허 제10-1184309호(공고일 : 2012.09.21)에는 석션파일 시공장치가 개시되어 있다. 이러한 석션파일 시공장치는, 석션파일의 상부에 석션 파일 내부의 해수를 외부로 배출하는 석션 펌프에 더하여 해수에 대한 반력을 이용하여 석션파일을 해저 지반 내로 관입시키는 반력 장치를 구비한 것으로, 이러한 반력장치에 의해 해저 지반이 단단하고 견고한 경우에도 석션파일을 용이하게 해저 지반 내로 관입시킬 수 있었다.

그러나, 이 경우에도 석션펌프나 반력장치를 석션파일로부터 분리하여 인양하기 위해서는 수중로봇이나 잠수사가 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

다른 선행기술로서 대한민국공개특허 제10-2022-40156(공개일 : 2022.03.30)호에는 자동 착탈식 석션파일 설치장치가 개시되어 있다. 다른 선행기술로서 자동 착탈식 석션파일 설치장치는, 석션파일의 막음판에 구비된 고정 들고리에 분리 가능하게 결합된 연결수단이 구비된 것이다. 연결수단은, 양쪽의 고정 들고리에 선택적으로 끼움 결합되거나 분리되기 위한 결합단이 양쪽에 수평방향으로 각각 형성되고, 상기 결합단과 평행한 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 프레임의 저면에 결합되는 이동 결합체와, 작동로드의 단부가 상기 막음판에 구비된 반력돌기에 밀착되도록 상기 이동 결합체에 결합되어 작동신호에 따라 작동로드를 전진시켜 상기 이동 결합체가 상기 작동로드의 전진 방향과는 반대방향으로 이동하면서 상기 결합단이 상기 고정 들고리로부터 분리시키기 위한 분리용 엑츄에이터를 포함하여 구성된 것이다.

이러한 연결수단에 의해 석션파일과 설치장치를 자동으로 연결하거나 분리할 수 있음으로써 잠수부나 수중로봇이 불필요하게 되는 잇점이 있었다.

그러나, 선행기술에 의한 자동 착탈식 석션파일 설치장치는, 이동 결합체를 작동로드로 전진시키고 후진시켜 고정 들고리에 결합하거나 분리되도록 구성되었기 때문에 이동 결합체와 작동로드가 수평 이동할 수 있는 공간이 반드시 필요한 문제점이 있었고, 자동 착탈을 위한 구성요소의 작동 공간을 형성해야 함으로써 설치장치의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

. 대한민국등록특허 제10-1877456호(공고일 : 2018.08.09) . 대한민국등록특허 제10-1184309호(공고일 : 2012.09.21) . 대한민국공개특허 제10-2022-40156(공개일 : 2022.03.30)

본 발명의 목적은, 클램프 장치를 이용하여 모듈화된 석션장치를 자동으로 석션파일에 연결하거나 분리하도록 구성됨으로써 석션장치를 정확하고 신속하며 견고하게 석션파일에 결합시키거나 분리시킬 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 석션장치의 운용, 운반 및 보관이 용이하도록, 석션파일을 관입시키고 인발시키기 위한 작동펌프와 클램프 장치를 작동시키기 위한 제어모듈 및 클램프 장치가 프레임에 의해 일체화되어 모듈화시킬 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 석션장치와 개폐장치를 장착하거나 탈거하는 클램프 장치가 프레임 내부에서 작동하도록 하여 모듈화된 석션장치의 부피를 현저하게 줄일 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 해저면에 관입 시공되기 위한 석션파일의 상면에 관통공을 구비하여 마련되는 막음판; 상기 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 내부에 위치하는 밸브체를 포함하는 개폐수단; 상기 석션파일의 관입시에는 석션 작동하고 인발시에는 인발 작동하도록 구성되는 작동펌프와, 상기 작동펌프를 작동시키기 위한 제어모듈과, 상기 작동펌프 및 상기 제어모듈을 감싸 보호하기 위한 보호 프레임을 포함하여 모듈화 되는 석션장치; 하부가 상기 개폐수단과 결합되면서 상기 석션파일의 내부와 연통되는 가압부가 석션공을 구비하여 마련되고, 상부는 상기 작동펌프와 결합되는 작동 지지수단; 상기 작동 지지수단에 마련되고, 상기 가압부가 상기 밸브체를 하향으로 가압하여 상기 석션파일의 내부와 상기 석션공을 연통시킬 때 상기 작동 지지수단을 상기 개폐수단에 결합하여 상기 석션장치가 상기 석션파일에 장착되도록 상기 제어모듈에 의해 작동되는 클램프 장치; 및 상기 제어모듈을 통하여 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템에 의해 달성된다.

상기 개폐수단은, 중앙에 삽입공이 형성되고 상,하단에 상,하부 플랜지가 형성되며 상기 삽입공과 상기 관통공이 연통되도록 상기 하부 플랜지가 상기 막음판에 결합되는 중공의 고정관체; 및 상기 석션파일의 내부에 위치하도록 상기 하부 플랜지의 저면에 결합되어 선택적으로 상기 삽입공을 개폐하기 위한 상기 밸브체를 포함할 수 있다.

상기 밸브체는, 상기 석션파일의 내부 쪽에서 상기 삽입공을 개폐하도록 상기 하부 플랜지의 저부에 배치되는 개폐판; 상기 개폐판을 가장자리를 관통하여 상기 하부 플랜지의 저면에 결합되는 다수개의 지지볼트; 및 상기 지지볼트의 머리부와 상기 개폐판의 저면에 사이에 마련되어 상기 개폐판을 상기 삽입공의 주변에 밀착시키기 위한 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 작동 지지수단은, 상단에 상기 작동펌프와 결합되는 연결 플랜지가 형성되고, 중앙에 상기 석션공이 형성되며, 외주면에 상기 상부 플랜지와 대응되는 결합 플랜지가 환형으로 형성되고, 하단에는 상기 삽입공으로 삽입되어 상기 밸브체를 하향으로 가압하여 상기 삽입공을 개방하여 상기 석션공과 상기 삽입공을 연통시키기 위한 가압부가 형성된 연결관체; 및 상기 연결관체를 지지하고 상기 클램프 장치가 설치되도록 상기 연결관체의 외측면에 방사형으로 구비되는 적어도 2개 이상의 지지부재를 포함하는 포함할 수 있다.

상기 지지부재는, 2개가 거리를 유지하여 그 사이에 설치공간을 형성하고, 상기 설치공간의 하부에는 상기 클램프 장치가 설치되기 위한 지지판이 마련되며, 각 일단이 상기 연결관체에 일체로 결합될 수 있다.

상기 가압부는, 상기 결합 플랜지의 저면에서 직하방으로 연장되는 직선부와, 경사 안내면을 구비하여 상기 직선부의 하단에 마련되는 역원뿔형 삽입부로 이루어지고, 상기 경사 안내면에는 다수개의 출입공이 형성될 수 있다.

상기 삽입부에는, 일단이 해수 분사펌프와 연결된 중공의 연결부; 및 상기 삽입부의 단부에 고정되고 상기 연결부와 연통되는 다수개의 노즐공이 방사형으로 형성된 결합단으로 이루어진 해수 분사부재가 마련되고, 상기 노즐공을 통하여 해수를 분사하여 상기 출입공을 막는 이물질을 제거하도록 구성될 수 있다.

상기 클램프 장치는, 상기 상부 플랜지과 상기 결합 플랜지가 서로 밀착된 상태에서 전진 작동하여 상기 상부 플랜지를 상기 결합 플랜지에 가압하거나, 후진 작동하여 상기 상부 플랜지에 가해지는 가압력을 소멸시키는 위한 각각의 가압블럭; 및 상기 가압블럭을 전진 및 후진시키도록 구성되어 각 상기 지지부재에 설치되는 각각의 엑츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 가압블럭의 단부에는, 상기 엑츄에이터에 의해 전진 작동할 때 상기 고정관체의 외주면에 간섭되지 않도록 상기 고정관체의 외주면과 같은 곡률의 회피곡면이 형성될 수 있다.

상기 상부 플랜지의 저면에는, 끝단에서 상기 삽입공의 중심 방향으로 하향 경사진 제1 경사 가압면이 형성되고, 상기 가압블럭의 상면은, 상기 제1 경사 가압면과 대응되는 제2 경사 가압면이 하향 경사지게 형성될 수 있다.

상기 프레임은, 반원판형의 제1 상부판과, 상기 제1 상부판 저면 가장자리에 마련되는 제1 프레임들로 이루어지고, 상기 석션장치의 한 쪽에 결합되는 제1 보호커버; 및 상기 제1 보호커버와 대칭으로 형성되어 상기 석션장치의 반대쪽에 결합되고 상기 제1 보호커버와 결합되는 제2 보호커버를 포함할 수 있다.

상기 제어장치는, 유압 또는 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동시키도록 구성되어 상기 석션장치와 연결되도록 상기 프레임의 내측에 설치되는 상기 제어모듈; 해상에 배치되어 상기 제어모듈과 연결되고 상기 제어모듈을 통하여 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있다.

상기 제어모듈이 수압으로 작동되는 경우에, 상기 제어모듈은, 상기 유압 발생부에서 발생된 유압을 수압으로 변환하기 위한 수압 변환기; 및 상기 수압 변환기에 의해 변환된 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동시키기 위한 수압작동용 밸브팩을 포함할 수 있다.

상기 수압 변환기는, 유압을 발생시키기 위한 유압펌프와 상기 유압펌프에 의해 발생된 유압의 방향을 제어하기 위한 방향제어 밸브로 이루어진 유압 발생부; 상기 유압 발생부와 연결되어 유압에 의해 작동되는 유압실린더와 피스톤 및 플런저로 이루어져 공급되는 물에 압력을 가하여 수압을 발생시키기 위한 증압기; 상기 플런저로 물을 공급하기 위한 물공급부; 상기 증압기의 작동으로 발생된 수압을 일방향으로만 공급하도록 상기 플런저와 연결되는 체크밸브; 및 상기 체크밸브를 통과한 수압을 일정한 압력으로 제어하여 상기 수압작동용 밸브팩으로 공급하기 위한 감쇠기를 포함할 수 있다.

상기 물공급부로부터 공급되는 물의 일부는, 상기 체크밸브와 상기 감쇠기 사이로 바이패스 되도록 구성될 수 있다.

상기 수압작동용 밸브팩은, 상기 감쇠기와 연결되어 상기 감쇠기로부터 공급되는 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치의 각 작동실린더를 작동시키기 위한 각각의 수압 제어밸브들을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 모듈화된 석션장치의 작동펌프과 결합된 연결관체와 석션파일에 구비되는 개폐수단의 고정관체를 다수개의 클램프를 이용하여 연결하여 결합하거나 분리하도록 함으로써 석션장치와 석션파일의 결합 및 분리가 정확하고 견고하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 다수개의 클램프가 석션장치와 일체화된 결합 플랜지와 석션파일과 일체화된 고정관체의 상부 플랜지를 결합함으로써 관통공과 삽입공이 별도의 구성이나 작용없이 연통되거나 차단될 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 다수개의 클램프가 석션장치와 일체화된 결합 플랜지와 석션파일과 일체화된 고정관체의 상부 플랜지를 직접 결합함으로써 석션장치와 석션파일을 별도로 결합하기 위한 수단이 불필요 하게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 클램프 장치와 작동펌프 및 제어모듈이 프레임 내부에서 일체화 되어 모듈화됨으로써 석션장치의 운용, 운반 및 보관이 용이하게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 석션장치와 개폐장치를 장착하거나 탈거하는 클램프 장치가 프레임 내부에서 작동하도록 구성됨으로써 모듈화된 석션장치의 부피를 현저하게 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템을 도시한 분해 사시도이다
도 2는 도 1에 도시된 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템을 도시한 결합상태 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 클램프가 각각 결합된 작동 지지수단을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선 단면도이다.
도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 4은 도 1에 도시된 클램프장치의 작동을 설명하기 위한 작동 상태 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 작동펌프에 적용되는 밸브의 한 예를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 1에 도시된 석션장치를 작동시키기 위한 수압변환기를 도시한 개략적 구성도이다.
도 11 내지 도 13은 도 1에 도시된 작동펌프의 작동을 설명하기 위한 개략적 회도로이다.
도 14는 도 1에 도시된 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 명세서에서, 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다.

본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 클램프를 이용한 석션파일용 자동 착탈장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 클램프를 이용한 석션파일용 자동 착탈장치르 도시한 결합상태 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 클램프가 각각 결합된 작동 지지수단을 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 A-A'선 단면도이고, 도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이며, 도 14는 도 1에 도시된 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.

도 1 내지 도 5, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템은, 수중에서 석션파일(10)의 상단에 모듈화된 석션장치(20)를 자동으로 연결하여 석션 작동 및 인발 작동을 하도록 장착하거나 분리하여 탈거하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 자동 착탈식 석션앵커 시스템은, 해저면에 관입 시공되기 위한 석션파일(10)의 상면에 관통공(12A)을 구비하여 마련되는 막음판(12)과, 석션파일(10)의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 석션파일(10)의 내부에 위치하는 밸브체(44)를 포함하는 개폐수단(40)을 포함한다. 또한, 석션파일(10)의 관입시에는 석션 작동하고 인발시에는 인발 작동하도록 구성되어 작동 지지수단(50)과 결합되어 일체화되고 제어모듈(28A)에 의해 작동되는 작동펌프(22)와, 제어모듈(28A)과 작동펌프(22)를 감싸 보호하기 위한 보호 프레임(26)을 포함하여 모듈화 되는 석션장치(20)를 포함한다. 또한, 개폐수단(40)과 결합되면서 석션파일(10)의 내부와 연통되는 가압부(54)가 석션공(52B)을 구비하여 마련되는 작동 지지수단(50)을 포함한다. 또한, 작동 지지수단(50)에 마련되고 가압부(54)가 밸브체(44)를 하향으로 가압하여 석션파일(10)의 내부와 석션공(52B)을 연통시킬 때 작동 지지수단(50)을 개폐수단(40)에 결합하여 모듈화된 석션장치(20)가 석션파일(10)에 장착되도록 작동되는 클램프 장치(60)를 포함한다. 또한, 제어모듈(28A)을 통하여 작동펌프(22)와 클램프 장치(60)를 작동 제어하기 위한 제어장치(28)를 포함한다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

해저면에 관입되는 석션파일(10)은, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 중공형으로 형성되고 두부는 막음판(12)에 의해 닫힌 구조를 갖는다. 막음판(12)의 중앙에는 관통공(12A)이 관통 형성된다. 막음판(12)의 관통공(12A)에는 관통공(12A)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐수단(40)이 마련된다.

개폐수단(40)은, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙에 삽입공(42A)이 형성되고 상,하단에 상,하부 플랜지(42B,42C)가 각각 형성되며 삽입공(42A)과 관통공(12A)이 연통되도록 하부 플랜지(42C)가 막음판(12)의 상면에 결합되는 중공의 고정관체(42)와, 석션파일(10)의 내부에 위치하도록 하부 플랜지(42C)의 저면에 결합되어 선택적으로 삽입공(42A)을 개폐하기 위한 밸브체(44)를 포함하여 구성된다.

고정관체(42)는, 전술한 바와 같이 중공체로 형성되고 하부에는 막음판(12)에 결합되기 위한 환형의 하부 플랜지(42C)가 형성되고, 상부에는 결합 플렌지(52A)과 결합되기 위한 환형의 상부 플랜지(42B)가 형성된다. 특히 상부 플랜지(42B)의 저면에는, 끝단(가장자리 쪽)에서 삽입공(42A)의 중심 방향으로 하향 경사진 제1 경사 가압면(42D)이 형성된다. 이 제1 경사 가압면(42D)은, 클램프(60)의 가압블럭(62)에 형성되는 제2 경사 가압면(62A)과 대응되는 것으로, 가압블럭(62)이 상부 플랜지(42B)를 결합 플랜지(52A)의 저면에 가압할 때 제2 경사 가압면(62A)이 제1 경사 가압면(42D)에 밀착되면서 결합력이 높아지도록 하기 위한 것이다. 즉, 제2 경사 가압면(62A)이 제1 경사 가압면(42D)을 삽입공(42A)의 중심 방향 및 상향으로 동시에 가압하게 되므로 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)의 밀착 결합력이 더욱 높아질 수 있다.

이때, 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A) 사이에 기밀유지부재가 설치될 수도 있고, 도 8의 확대도에 도시된 바와 같이, 상부 플랜지(42B)의 상면과 결합 플랜지(52A)의 저면에는, 밀착면적을 확장시켜 기밀력과 결합력을 높이기 위한 요철(70)이 삼각형 또는 원호형으로 형성될 수 있다.

밸브체(44)는, 석션파일(10)의 내부 쪽에서 삽입공(42A)을 개폐하도록 하부 플랜지(42C)의 저면에 선택적으로 밀착되도록 배치되는 개폐판(44A)과, 개폐판(44A)의 가장자리를 관통하여 하부 플랜지(42C)의 저면에 결합되는 다수개의 지지볼트(44B)와, 지지볼트(44B)의 머리부와 개폐판(44A)의 저면에 사이에 마련되어 개폐판(44A)을 하향으로 가압하는 외력이 소실될 때 개폐판(44A)을 탄력적으로 지지하여 삽입공(42A)의 주변에 밀착시키기 위한 탄성체(44C)를 포함한다. 이러한 구조에 의해 가압부(54)가 삽입공(42A)으로 삽입되어 개폐판(44A)을 하향으로 가압하면 삽입공(42A)이 개방되고, 가압부(54)가 상승하여 가압하는 힘이 소실되면 개폐판(44A)이 탄성체(44C)의 탄성력에 의해 상승하여 하부 플랜지(42C)의 저면에 밀착되므로 삽입공(42A)은 폐쇄된다. 즉, 석션장치(20)가 결합되어 일체화된 작동 지지수단(50)이 하강하여 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)가 결합됨과 동시에 가압부(54)가 개폐판(44A)을 하향으로 가압하므로 삽입공(42A)은 석션파일(10)의 내부와 연통되고, 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)가 분리되어 가압부(54)가 상승하면 개폐판(44A)이 탄성체(44C)에 의해 상승하면서 하부 플랜지(42C)의 저면에 밀착되므로 삽입공(42A)은 폐쇄된다.

석션장치(20)는, 석션파일(10)을 해저면에 관입시키기 위하여 관통공(12A)을 통하여 석션파일(10) 내부의 공기와 해수를 외부로 배출하거나, 석션파일(10)을 인발하기 위하여 외부의 공기나 해수를 석션파일(10) 내부로 주입하기 위한 작동펌프(22)와, 작동펌프(22) 및 클램프 장치(60)를 작동시키기 위한 제어모듈(28A)과, 작동펌프(22) 및 제어모듈(28A)을 감싸 보호하기 위한 보호 프레임(26)을 포함한다.

작동펌프(22)는, 인발작동과 석션작동 및 개방작동 등 수행할 수 있는 3웨이 펌프로 구성될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 석션용 펌프(22A)와 인발용 펌프(22B)로 구성될 수 있다.

석션용 펌프(22A)와 인발용 펌프(22B)는, 내부에 석션용 펌프(22A)와 연통되는 석션통로 및 인발용 펌프(22B)와 연통되는 인발통로가 형성되며, 해수가 입출입하기 위한 출입구를 구비한 연결블럭(22C)에 각각 결합된다.

각 석션용 펌프(22A)와 인발용 펌프(22B)에는 밸브(22D)가 각각 구비될 수 있다. 밸브(22D)는, 각 석션용 펌프(22A) 및 인발용 펌프(22B)와 연결블럭(22C) 사이에 구비될 수도 있고, 연결블럭(22C) 내부에 각각 구비될 수도 있다. 각각의 밸브(22D)는 제어모듈(28A)에 의해 작동 제어된다.

전술한 연결블럭(22C)의 하단부는 작동 지지수단(50)의 연결 플랜지(59)와 결합되어 작동 지지수단(50)과 일체화되며, 상단에는 인양용 와이어와 연결되기 위한 연결고리(27)가 보호 프레임(26)의 상향으로 돌출된다.

작동펌프(22)에 구비되는 각각의 밸브(22D)들의 한 예로서 도 9에 도시된 바와 같이, 밸브 몸체(22D-1)의 통과공(22D-2) 중앙에 회전축으로 설치되는 원판형의 회전판(22D-3)과, 회전축을 정,역회전 작동시키기 위한 밸브 작동실린더(22D-4)를 포함하여 이루어질 수 있다. 밸브 작동실린더(22D-4)는 전기, 유압 또는 수압에 의해 작동하여 회전축를 회전 작동시키도록 구성된다.

제어장치(28)는, 작동펌프(22)를 인발작동 및 석션 작동하도록 작동시키는 제어모듈(28A)와, 해상에서 제어모듈(28A)을 조작하기 위한 제어기(28B)를 포함한다. 제어장치(28)는, 전술한 바와 같이 유압을 이용하여 작동펌프(22)를 작동 제어할 수 있으나, 본 실시예에서는 수압을 이용하여 작동펌프(22)를 작동 제어하도록 구성된 것을 기준으로 설명한다.

제어장치(28)는, 유압 또는 수압으로 작동펌프(22)와 클램프 장치(60)를 작동시키도록 구성되어 보호 프레임(26)의 내측에 설치되는 제어모듈(28A)과, 바지선 등에 의해 해상에 배치되어 제어모듈(28A)과 연결되고 제어모듈(28A)을 통하여 작동펌프(22)와 클램프 장치(60)를 작동 제어하기 위한 제어기(28B)를 포함여 구성된다.

그리고, 제어장치(28)는, 제어모듈(28A)이 수압으로 작동되는 경우에, 유압 발생부(154)에서 발생된 유압을 수압으로 변환하기 위한 수압 변환기(156) 및 수압 변환기(156)에 의해 변환된 수압으로 작동펌프(22)를 작동 제어하기 위한 수압작동용 밸브팩(158)을 포함한다

수압 변환기(156)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 유압을 발생시키기 위한 유압펌프(154A)와, 유압펌프(154A)에 의해 발생된 유압의 방향을 제어하기 위한 방향제어 밸브(154B)로 이루어진 유압 발생부(154)를 포함한다. 유압 발생부(154)와 연결되어 유압에 의해 작동되는 유압실린더(156A-1)와 피스톤(156A-2) 및 플런저(PLUNGER - 156A-3)로 이루어져 공급되는 물에 압력을 가하여 수압을 발생시키기 위한 증압기(156A) 및 플런저(156A-3)로 물을 공급하기 위한 물공급부(156B)를 포함한다. 증압기(156A)의 작동으로 발생된 수압을 일방향으로만 공급하도록 플런저(156A-3)와 연결되는 체크밸브(156C) 및 체크밸브(156C)를 통과한 수압을 일정한 압력으로 제어하여 수압작동용 밸브팩(158)으로 공급하기 위한 감쇠기(156E)를 포함한다.

이때, 물공급부(156B)로부터 공급되는 물의 일부는 체크밸브(156C)와 감쇠기(156E) 사이의 라인(호스나 파이프 등) 바이패스 될 수 있다.

전술한 제어기(28B)와 유압 발생부(154), 증압기(156A), 물 공급부(156B), 체크밸브(156C) 및 감쇠기(156E), 작동제어 패널 등은 해상의 바지선에 설치될 수 있다. 물론, 작동제어 패널을 제외한 구성요소가 보호 프레임(26) 내측에 설치될 수도 있다. 수압작동용 밸브팩(158)은 수중에 위치하는 보호 프레임(26)의 내측에 위치하는 제어모듈(28A)을 구성한다.

한편, 감쇠기(156F)와 수압작동용 밸브팩(158)은 수압라인(호스 또는 파이프 등)으로 연결된다.

이와 같이 수압작동용 밸브팩(158)이 수압 변환기(156)에 의해 발생된 수압으로 작동되도록 구성됨으로써 누수가 발생되더라도 환경 오염이 발생하지 않게 된다.

한편, 수압작동용 밸브팩(158)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 구성될 수 있다. 도 11에 도시된 수압작동용 밸브팩(158)은 석션작동, 인발작동 및 중립작동을 하도록 된 3방향 펌프에 적용된 것이다.

감쇠기(156E)와 수압 공급용 호스 또는 파이프로 연결되어 감쇠기(156E)로부터 공급되는 수압으로 각 제1,2,3,4 개폐밸브(144A,144B,146B,148B)의 각 밸브 작동실린더(144A-1,144B-1,146B-1,148B-1)를 작동시키기 위한 각각의 수압 제어밸브(158A,158B,158C,158D)들을 포함하여 구성된다.

예를 들면, 하나의 밸브 작동실린더(144A-1)을 작동시키기 위한 수압 제어밸브(158A)는 제1,2,3,4 수압 제어밸브(158A-1,158A-2,158A-3,158A-4)들로 각각 구성된다. 좀더 구체적으로 살펴보면, 하나의 밸브 작동실린더(144A-1)가 제1 개폐밸브(144A)를 열림 작동시키도록 하기 위해서 밸브 작동실린더(144A-1)의 일단쪽에 수압을 공급하면서 타단쪽의 수압을 배출하도록 제1,4 수압 제어밸브(158A-1,158A-4)가 개방 작동하고, 제1 개폐밸브(144A)를 닫힘 작동시키도록 하기 위해서 밸브 작동실린더(144A-1)의 타단쪽에 수압을 공급하면서 일단쪽의 수압을 배출하도록 제2,3 수압 제어밸브(158A-2,158A-3)가 개방 작동하는 것이다. 따라서, 하나의 밸브 작동실린더(144A-1)를 구동시키기 위해서는 4개의 개폐밸브(158A-1,158A-2,158A-32,158A-4)들이 각각 필요한 것이다.

한편, 클램프 장치(60)를 구성하는 각각의 엑츄에이터(64)(실린더)도 도 11에 도시된 바와 같이 4개의 밸브(64A-1,64A-2,64A-3,64A-4)에 의해 전진 작동과 후진 작동을 할 수 있다. 작동과정은 전술한 밸브 작동실린더(144A-1)을 작동시키기 위한 수압 제어밸브(158A)들의 작동 과정과 동일하다.

전술한 제어모듈(28A)은 작동펌프(22) 및 보호 프레임(26)에 결합되어 일체화되므로, 제어모듈(28A)과 작동펌프(22)는 서로 일체화되어 석션장치(20)를 이루며, 보호 프레임(26)의 내부에서 모듈화된다.

보호 프레임(26)은, 모듈화된 석션장치(20)를 감싸 보호하기 위한 것이다. 즉, 서로 결합되어 모듈화된 석션장치(20)를 감싸 보호하기 위한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 반원판형의 제1 상부판(26A-1)과, 제1 상부판(26A-1) 저면 가장자리에 마련되는 제1 프레임(26A-2)들로 이루어지고, 석션장치(20)의 작동펌프(22)와 제어모듈(28A)에 간격을 유지하여 결합되는 제1 보호커버(26A)와, 제1 보호커버(26A)와 대칭으로 형성되어 제2 상부판(26B-1)과 제2 프레임(26B-2)을 구비하고 작동펌프(22)의 반대쪽, 즉 작동펌프(22)와 제어모듈(28A)의 반대쪽에 결합되고 제1 보호커버(26A)의 양쪽 가장자리와 결합되는 제2 보호커버(26B)를 포함하여 구성된다. 제1,2 프레임(26A-1,26B-1)과 이에 대응되는 작동펌프(22)와 제어모듈(28A)에는 서로 결합되기 위한 결합 브라켓들이 각각 돌출 형성된다.

작동 지지수단(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 중공형으로 된 연결관체(52)와, 연결관체(52)의 외주면에 방사형으로 배치되어 지지하는 지지부재(56)들을 포함한다.

연결관체(52)는, 상단에는 연결 플랜지(59)가 석션장치(20)를 구성하는 작동펌프(22)의 연결블럭(22C)과 결합되는 연결 플랜지(59)와, 중앙에 석션공(52B)이 직하방으로 형성되며 하단에는 고정관체(42)의 삽입공(42A)으로 삽입되어 밸브체(44)를 개방하기 위한 가압부(54)와, 가압부(54)의 상단 영역, 즉 연결관체(52)의 중간 외주면에 상부 플랜지(42B)와 대응되도록 환형으로 형성되는 결합 플랜지(52A)를 포함한다.

지지부재(56)는, 연결관체(52)의 외주면에 방사형으로 구비되어 연결관체(52)와 클램프(60)를 지지하도록 구성된다.

연결관체(52)는, 작동펌프(22)를 밸브체(44)와 연통시키기 위한 것으로, 상부의 상단 플랜지(59)는 연결블럭(22C)과 견고하게 결합되고, 하단의 결합 플랜지(52A)는 클램프 장치(60)에 의해 고정관체(42)의 상부 플랜지(42B)와 선택적으로 결합된다. 결합 플랜지(52A)는 가압부(54)의 직선부(54A) 상단 영역에 마련된다. 이는 가압부(54)가 삽입공(42A)에 삽입되어 개폐판(44A)을 하향을 가압하여 삽입공(42A)의 하부를 개방했을 때 결합 플랜지(52A)과 상부 플랜지(42B)가 밀착되도록 하기 위한 것이다.

가압부(54)는, 도 3 내지 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 석션장치(20)과 결합된 작동 지지수단(50)이 하강하여 작동 지지수단(50)과 석션파일(10)이 결합될 때 석션파일(10)의 내부에서 삽입공(42A)을 폐쇄하고 있는 개폐판(44A)을 하향으로 가압하여 삽입공(42A)을 개방하기 위한 것이다. 개폐판(44A)이 삽입공(42A)을 개방함에 따라 석션공(52B)은 삽입공(42A)을 통하여 석션파일(10)의 내부와 연통된다. 가압부(54)는, 결합 플랜지(52A)의 저면에서 직하방으로 연장되는 직선부(54A)와, 경사 안내면(54B-2)을 구비하여 직선부(54A)의 하단에 마련되는 역원뿔형 삽입부(54B)로 이루어진다. 경사 안내면(54B-2)에는 다수개의 출입공(54B-1)이 형성된다.

가압부(54)는 삽입부(54B)와 직선부(54A)가 삽입공(42A)으로 삽입되어 개폐판(44A)을 하향으로 가압하여 삽입공(42A)의 하부를 개방하고, 작동 지지수단(50)과 함께 상승하여 개폐판(44A)을 가압하는 외력이 소실되도록 한다. 이 과정으로 개폐판(44A)은 다시 삽입공(42A)의 하부를 폐쇄한다.

삽입부(54B)에는, 삽입부(54B)와 직선부(54A)가 삽입공(42A)으로 삽입되어 개폐판(44A)을 하향으로 가압하여 삽입공(42A)의 하부를 개방함에 따라 작동펌프(22)의 석션 작동으로 해수가 흡입할 때 해수에 포함된 이물질이 출입공(54B-1)을 막는 것을 방지하기 위한 해수 분사부재(58)가 결합될 수 있다. 즉, 해수를 출입공(54B-1) 주변으로 분사하여 이물질을 제거하기 위한 해수 분사부재(58)가 삽입부(54B)에 구비될 수 있다.

해수 분사부재(58)는, 일단이 해수 분사펌프(58C)와 연결된 중공의 연결부(58A)와, 삽입부(54B)의 하단부 중앙을 관통하여 결합되고 연결부(58A)와 연통되는 다수개의 노즐공(58B-1)이 방사형으로 형성된 결합단(58B)으로 이루어진다. 해수 분사펌프(58C)는 간헐적 또는 필요에 따라 작동되어 연결관체(52)를 관통하여 설치된 공급 파이프(58C-1)에 의해 연결부(58A)와 연통되어 해수를 노즐공(58B-1)으로 분사한다.

작동 지지수단(50)의 일부를 구성하는 전술한 지지부재(56)는, 소정의 두께를 갖는 2개의 판재가 한 쌍을 이루어 거리를 유지한 상태로 일부분이 연결관체(52)의 외주면에 각각 용접 되어 연결관체(52)와 일체화 된다. 그리고, 한 쌍의 지지부재(56) 사이에 형성되는 설치공간의 하부에는 클램프 장치(60)의 엑츄에이터(64)가 설치되기 위한 지지판(56A)이 마련된다. 지지부재(56)는 밑변이 넓은 삼각형 또는 사다리꼴 형상을 이룬다. 이는 하부의 지지판(56A)에 클램프(60)가 설치되었을 때 충분한 하중을 지지할 수 있도록 하기 위한 것이다. 그리고 지지부재(56)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 3쌍으로 이루어져 120°각도로 각각 배치된다. 본 실시예에서는 3쌍으로 이루어진 것을 기준으로 설명하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고, 2-6개로 이루어질 수 있다.

각 지지 브라켓(56)들 사이에는, 이웃하는 지지부재(56)를 지지하고 보강하기 위한 지지브라켓(56E)이 각각 마련되고, 각 지지부재(56)와 연결관체(52)에는 보강용 브라켓들이 추가로 구비될 수 있다.

클램프 장치(60)는, 석션장치(20)와 일체화된 작동 지지수단(50)이 하강하여 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)가 접촉되었을 때 상부 플랜지(42B)를 결합 플랜지(52A)의 저면에 가압하여 결합하도록 구성된 것이다. 클램프(60)는, 각 지지부재(56)에 마련되는 각각의 가압블럭(62)과, 가압블럭(62)을 전진 및 후진시키기 위한 각각의 엑츄에이터(64)를 포함하여 구성된다.

엑츄에이터(64)는 지지판(56A)에 고정 설치되어 설치공간에 위치하며, 가압블럭(62)은 엑츄에이터(64)의 작동으로 가압부(54)의 중심 방향으로 전진하거나 반대 방향으로 후진 작동한다.

엑츄에이터(64)는, 제어모듈(28A)에 의해 작동되는 것으로, 가압블럭(62)과 결합된 작동로드를 전,후진 작동시키는 것이다. 엑츄에이터(64)를 작동 제어하는 제어모듈(28A)은 전기적으로 엑츄에이터(64)를 작동시키도록 구성될 수 있고, 유압 또는 수압으로 작동시키도록 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 수압으로 작동되는 것을 기준으로 설명한다. 엑츄에이터(64)가 수압으로 작동되는 경우에, 도 11에 도시된 바와 같이, 작동로드를 구비한 실린더(64A)를 각각의 제1,2,3,4 밸브(64A-1,64A-2,64A-3,64A-4)들이 작동시킬 수 있다.

예를 들면, 가압블럭(62)이 전진하도록 작동로드가 전진시키기 위해서는 제1,4 밸브(64A-1,64A-4)를 개방 작동시켜 수압이 제1 밸브(64A-1)로 공급되고 제4 밸브(64A-4)로 배출되도록 하고, 후진 작동시키기 위해서는 제2,3 밸브(64A-2,64A-3)를 개방 작동시켜 제3 밸브(64A-3)으로 수압이 공급되고 제2 밸브(64A-2)로는 수압이 배출되도록 한다.

이 과정으로 엑츄에이터(64)는 전진 작동 및 후진 작동을 할 수 있다.

가압블럭(62)은 도 1 및 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, "┛"형상으로 형성되며, 상면에는 제2 경사 가압면(62A)이 끝단 방향으로 하향 경사지게 형성된다. 가압블럭(62)의 단부에는 엑츄에이터(64)에 의해 전진 작동할 때 고정관체(42)의 외주면에 간섭되지 않도록 고정관체(42)의 외주면과 같은 곡률의 회피곡면(62B)이 형성된다. 가압블럭(62)에 회피곡면(62B)이 형성됨으로써 가압블럭(62)이 전진 작동할 때 고정관체(42)의 외주면에 보다 근접될 수 있고, 따라서 제2 경사 가압면(62A)이 제1 경사 가압면(42D)의 보다 넓은 면적을 안정적으로 가압하여 결합력을 높일 수 있다.

전술한 제2 경사 가압면(62A)은 상부 플랜지(42B)의 제1 경사 가압면(42D)과 대응되는 경사도를 갖는다. 가압블럭(62)이 전진할 때 제2 경사 가압면(62A)이 제1 경사 가압면(42D)을 중심 방향으로 가압함과 동시에 상향으로 가압하게 되므로 상부 플랜지(42B)는 보다 강하게 결합 플랜지(52A)에 밀착되어 결합된다. 또한, 제2 경사 가압면(62A)과 제1 경사 가압면(42D)이 서로 대응되는 쇄기구조를 갖음으로써 가압블럭(62)의 후진 작동이 간섭없이 원활하게 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템의 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템을 이용한 석션파일(10)의 관입 시공은, 석션파일(10)과 석션장치(20)를 클램프 장치(60)로 결합시킨 상태로 수중으로 입수시켜 관입 시공할 수 있고, 석션파일(10)을 해저면에 임시로 관입시킨 후 개폐수단(40)에 석션장치(20)를 클램프 장치(60)로 결합시킨 후 관입 시공할 수 있다. 또한, 인발 시공은, 이미 해저에 관입된 석션파일(10)의 개폐수단(40)에 석션장치(20)를 결합시켜 인발 시공을 할 수 있다.

본 발명에 따른 클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템은 전술한 관입 시공 및 인발 시공에 모두 적용될 수 있다.

먼저, 관입 시공을 설명한다.

관입 시공을 하기 위해서는 석션장치(20)와 일체화된 작동 지지수단(50)을 석션파일(10)에 일체화된 개폐수단(40)에 결합시키되, 도 6에 도시된 바와 같이, 작동펌프(22)를 구비한 석션장치(20) 모듈을 하강시킨다.

작동 지지수단(50)이 하부에 결합된 석션장치(20) 모듈을 하강시키면, 도 7에 도시된 바와 같이 가압부(54)가 개폐수단(40)의 고정관체(42)에 형성된 삽입공(42A)에 삽입되면서 삽입부(54B)가 개폐판(44A)을 하향으로 가압한다.

삽입부(54B)가 삽입공(42A)의 저면에 밀착되어 삽입공(42A)을 폐쇄하고 있던 개폐판(44A)을 하향으로 가압함에 따라 개폐판(44A)이 하향으로 이동하면서 삽입공(42A)의 하부를 개방한다.

그리고, 결합 플랜지(52A)의 저면은 상부 플랜지(42B)의 상면에 접촉된다.

이어서, 제어기(28B)를 조작하여 제어모듈(28A)로 하여금 클램프 장치(60)의 각 엑츄에이터(64)들을 전진 작동시킨다.

각각의 엑츄에이터(64)가 전진 작동함에 따라 각 가압블럭(62)이 고정관체(42)의 중심 방향으로 전진한다.

각각의 가압블럭(62)이 전진 작동하면, 도 8에 도시된 바와 같이 각 가압블럭(62)의 제2 가압 경사면(62A)이 상부 플랜지(42B)의 제1 가압 경사면(42D)을 상향으로 가압한다.

각 가압블럭(62)이 상부 플랜지(42B)를 결합 플랜지(52A)의 저면으로 가압함에 따라 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)는 기밀을 유지하도록 밀착되면서 결합된다.

이때, 가압블럭(62)의 제2 가압 경사면(62A)이 쐐기의 경사면과 같이 형성되므로 가압블럭(62)은 보다 큰 힘으로 상부 플랜지(42B)를 결합 플랜지(52A)의 저면으로 가압할 수 있다.

이 과정으로 석션파일(10)과 결합된 고정관체(42)와 석션장치(20)와 결합된 작동 지지수단(50)의 연결관체(52)는 결합됨과 동시에 석션공(52B)과 삽입공(42A)이 연통될 수 있다. 즉, 석션파일(10)와 석션장치(20)가 클램프 장치(60)에 의해 결합되면서 석션공(52B)과 삽입공(42A)은 연통된다.

석션파일(10)와 석션장치(20)가 결합되어 석션공(52B)과 삽입공(42A)은 연통되면 제어모듈(28)은 작동펌프(22) 중에서 관입용 작동펌프(22A)를 작동시킨다.

관입용 작동펌프(22A)를 작동되면, 석션파일(10) 내부의 해수와 공기는 작동펌프(22A)에 의해 삽입공(42A)과 석션공(52B)을 통과하여 배출되는 석션작동이 이루어진다.

이 과정으로 석션파일(10)은 해저에 관입될 수 있다.

한편, 석션작동이 완료된 후 석션파일(10)로부터 석션장치(20)를 분리할 경우에는, 각 엑츄에이터(64)를 후진 작동시켜 각 가압블럭(62)을 고정관체(42)의 상부 플랜지(42B)로부터 이격시킨다.

엑츄에이터(64)의 후진 작동으로 가압블럭(62)이 후진하면서 제2 가압 경사면(62A)이 제1 가압 경사면(42D)으로부터 벗어나므로 상부 플랜지(42B)의 가압이 해제된다.

상부 플랜지(42B)의 가압이 해제되면 석션장치(20)를 상향으로 들어 올려 석션파일(10)로부터 분리한다.

한편, 인발 시공은 다음와 같다.

이미 해저에 관입된 석션파일(10)을 인발하기 위해서는, 크레인을 이용하여 석션장치(20)를 수중으로 입수시킨다. 이때 개폐수단(40)의 개폐판(44A)은 삽입공(42A)의 저면에 밀착되어 삽입공(42A)을 폐쇄한 상태이다.

전술한 과정으로 석션장치(20)가 이미 관입된 석션파일(10)의 상부에 위치한 상태에서 가압부(54)가 삽입공(42A)으로 삽입되도록 석션장치(20)를 더욱 하강시킨다.

석션장치(20)를 더욱 하강시키면, 가압부(54)가 개폐판(44A)을 하향으로 가압하면서 삽입공(42A)을 개방시킨다. 이 과정으로 삽입공(42A)과 석션공(52B)은 연통된다.

그리고, 각각의 가압블럭(62)을 전진 작동시킨다. 가압블럭(62)들이 전진 가동하면, 도 8에 도시된 바와 같이 각 가압블럭(62)의 제2 가압 경사면(62A)이 상부 플랜지(42B)의 제1 가압 경사면(42D)을 상향으로 가압하므로, 상부 플랜지(42B)와 결합 플랜지(52A)는 기밀을 유지하도록 밀착되면서 결합된다.

따라서 석션장치(20)는 개폐수단(40)에 결합되고, 삽입공(42A)과 석션공(52B)은 연통된다.

이어서, 인발용 작동펌프(22B)가 작동하면 해수가 석션공(52B)과 삽입공(42A)을 통하여 석션파일(10) 내부로 주입된다.

이 과정으로 석션파일(10)의 인발 시공이 이루어질 수 있다.

이상에서와 같이 석션장치(20)와 석션파일(10)을 클램프 장치(60)로 일체화시킴과 동시에 석션공(52A)과 삽입공(42A)을 연통시키고, 클램프 장치(60)에 의해 일체화된 석션장치(20)와 석션파일(10)을 분리시킴과 동시에 삽입공(42A)을 폐쇄시킬 수 있음으로써 석션장치(20)와 석션파일(10)을 자동으로 탈장착하기 위한 장치가 단순화될 수 있다.

또한, 각각의 클램프 장치(60)로 결합 플랜지(52A)에 상부 플랜지(42B)를 가압하는 것만으로 석션장치(20)와 석션파일(10)의 결합이 완료되고, 가압을 해제하는 것만으로 석션장치(20)와 석션파일(10)이 분리되므로 석션장치(20)와 석션파일(10)을 결합하거나 분리하는 작동이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다.

또한, 석션장치(20)와 석션파일(10)을 결합하는 작동만으로 석션공(52A)과 삽입공(42A)을 연통시킬 수 있음으로써 석션공(52A)과 삽입공(42A)을 연통시키기 위한 별도의 작동 및 구성요소가 불필요하다.

또한, 삽입부(54B)에 해수 분사부재(58)가 구비됨으로써 작동펌프(22)의 작동으로 석션이 이루어질 때 흡입되는 해수에 포함된 이물질이 출입공(54B-1)을 막는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 제어모듈(28A)이 수압을 이용하여 작동펌프(22)와 클램프 장치(60)를 작동시키므로 누유가 발생하더라도 환경을 오염시키지 않게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 석션파일 12 : 막음판
12A : 관통공 20 : 석션모듈
22 : 작동펌프 26 : 프레임
28 : 제어장치 28A : 제어모듈
28B : 제어기
30 : 자동 탈착장치 40 : 개폐수단
42 : 고정관체 44 : 밸브체
50 : 작동 지지수단 52 : 연결관체
52A : 결합 플랜지 54 : 가압부
60 : 클램프 62 : 가압블럭
64 : 엑츄에이터 70 : 요철
154 : 유압 발생부 156 : 수압 변환기
158 : 수압작동용 밸브팩

Claims (16)

1. 해저면에 관입 시공되기 위한 석션파일의 상면에 관통공을 구비하여 마련되는 막음판;
   상기 석션파일의 내부와 외부를 선택적으로 연통시키도록 구성되어 상기 석션파일의 내부에 위치하는 밸브체를 포함하는 개폐수단;
   상기 석션파일의 관입시에는 석션 작동하고 인발시에는 인발 작동하도록 구성되는 작동펌프와, 상기 작동펌프를 작동시키기 위한 제어모듈과, 상기 작동펌프 및 상기 제어모듈을 감싸 보호하기 위한 보호 프레임을 포함하여 모듈화 되는 석션장치;
   하부가 상기 개폐수단과 결합되면서 상기 석션파일의 내부와 연통되는 가압부가 석션공을 구비하여 마련되고, 상부는 상기 작동펌프와 결합되는 작동 지지수단;
   상기 작동 지지수단에 마련되고, 상기 가압부가 상기 밸브체를 하향으로 가압하여 상기 석션파일의 내부와 상기 석션공을 연통시킬 때 상기 작동 지지수단을 상기 개폐수단에 결합하여 상기 석션장치가 상기 석션파일에 장착되도록 상기 제어모듈에 의해 작동되는 클램프 장치; 및
   상기 제어모듈을 통하여 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 제어하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 개폐수단은,
   중앙에 삽입공이 형성되고 상,하단에 상,하부 플랜지가 형성되며 상기 삽입공과 상기 관통공이 연통되도록 상기 하부 플랜지가 상기 막음판에 결합되는 중공의 고정관체; 및
   상기 석션파일의 내부에 위치하도록 상기 하부 플랜지의 저면에 결합되어 선택적으로 상기 삽입공을 개폐하기 위한 상기 밸브체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 밸브체는,
   상기 석션파일의 내부 쪽에서 상기 삽입공을 개폐하도록 상기 하부 플랜지의 저부에 배치되는 개폐판;
   상기 개폐판을 가장자리를 관통하여 상기 하부 플랜지의 저면에 결합되는 다수개의 지지볼트; 및
   상기 지지볼트의 머리부와 상기 개폐판의 저면에 사이에 마련되어 상기 개폐판을 상기 삽입공의 주변에 밀착시키기 위한 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 작동 지지수단은,
   상단에 상기 작동펌프와 결합되는 연결 플랜지가 형성되고, 중앙에 상기 석션공이 형성되며, 외주면에 상기 상부 플랜지와 대응되는 결합 플랜지가 환형으로 형성되고, 하단에는 상기 삽입공으로 삽입되어 상기 밸브체를 하향으로 가압하여 상기 삽입공을 개방하여 상기 석션공과 상기 삽입공을 연통시키기 위한 가압부가 형성된 연결관체; 및
   상기 연결관체를 지지하고 상기 클램프 장치가 설치되도록 상기 연결관체의 외측면에 방사형으로 구비되는 적어도 2개 이상의 지지부재를 포함하는 포함하는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지부재는,
   2개가 거리를 유지하여 그 사이에 설치공간을 형성하고, 상기 설치공간의 하부에는 상기 클램프 장치가 설치되기 위한 지지판이 마련되며, 각 일단이 상기 연결관체에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
6. 제4항에 있어서,
   상기 가압부는,
   상기 결합 플랜지의 저면에서 직하방으로 연장되는 직선부와, 경사 안내면을 구비하여 상기 직선부의 하단에 마련되는 역원뿔형 삽입부로 이루어지고, 상기 경사 안내면에는 다수개의 출입공이 형성되는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 삽입부에는,
   일단이 해수 분사펌프와 연결된 중공의 연결부; 및
   상기 삽입부의 단부에 고정되고 상기 연결부와 연통되는 다수개의 노즐공이 방사형으로 형성된 결합단으로 이루어진 해수 분사부재가 마련되고,
   상기 노즐공을 통하여 해수를 분사하여 상기 출입공을 막는 이물질을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
8. 제4항에 있어서,
   상기 클램프 장치는,
   상기 상부 플랜지과 상기 결합 플랜지가 서로 밀착된 상태에서 전진 작동하여 상기 상부 플랜지를 상기 결합 플랜지에 가압하거나, 후진 작동하여 상기 상부 플랜지에 가해지는 가압력을 소멸시키는 위한 각각의 가압블럭; 및
   상기 가압블럭을 전진 및 후진시키도록 구성되어 각 상기 지지부재에 설치되는 각각의 엑츄에이터를 포함하는 것 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 가압블럭의 단부에는,
   상기 엑츄에이터에 의해 전진 작동할 때 상기 고정관체의 외주면에 간섭되지 않도록 상기 고정관체의 외주면과 같은 곡률의 회피곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는,
   클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 상부 플랜지의 저면에는,
    끝단에서 상기 삽입공의 중심 방향으로 하향 경사진 제1 경사 가압면이 형성되고,
    상기 가압블럭의 상면은,
    상기 제1 경사 가압면과 대응되는 제2 경사 가압면이 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은,
    반원판형의 제1 상부판과, 상기 제1 상부판 저면 가장자리에 마련되는 제1 프레임들로 이루어지고, 상기 석션장치의 한 쪽에 결합되는 제1 보호커버; 및
    상기 제1 보호커버와 대칭으로 형성되어 상기 석션장치의 반대쪽에 결합되고 상기 제1 보호커버와 결합되는 제2 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    유압 또는 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동시키도록 구성되어 상기 석션장치와 연결되도록 상기 프레임의 내측에 설치되는 상기 제어모듈;
    해상에 배치되어 상기 제어모듈과 연결되고 상기 제어모듈을 통하여 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제어모듈이 수압으로 작동되는 경우에,
    상기 제어모듈은,
    상기 유압 발생부에서 발생된 유압을 수압으로 변환하기 위한 수압 변환기; 및
    상기 수압 변환기에 의해 변환된 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치를 작동시키기 위한 수압작동용 밸브팩을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 수압 변환기는,
    유압을 발생시키기 위한 유압펌프와 상기 유압펌프에 의해 발생된 유압의 방향을 제어하기 위한 방향제어 밸브로 이루어진 유압 발생부;
    상기 유압 발생부와 연결되어 유압에 의해 작동되는 유압실린더와 피스톤 및 플런저로 이루어져 공급되는 물에 압력을 가하여 수압을 발생시키기 위한 증압기;
    상기 플런저로 물을 공급하기 위한 물공급부;
    상기 증압기의 작동으로 발생된 수압을 일방향으로만 공급하도록 상기 플런저와 연결되는 체크밸브; 및
    상기 체크밸브를 통과한 수압을 일정한 압력으로 제어하여 상기 수압작동용 밸브팩으로 공급하기 위한 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 물공급부로부터 공급되는 물의 일부는,
    상기 체크밸브와 상기 감쇠기 사이로 바이패스 되는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
16. 제14항에 있어서,
    상기 수압작동용 밸브팩은,
    상기 감쇠기와 연결되어 상기 감쇠기로부터 공급되는 수압으로 상기 작동펌프와 상기 클램프 장치의 각 작동실린더를 작동시키기 위한 각각의 수압 제어밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    클램프 장치를 이용한 자동 착탈식 석션앵커 시스템.
    
    
    
    
    
    
    
    

Images