견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기{TRACTION WIRE TWIST PREVENTION TYPE CORER}
본 고안은 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저 또는 하저의 퇴적물을 채취한 후 시추기를 인양하는 과정에서 외력에 의한 시추기의 비틀림 현상이 금속 와이어에 전달되는 것을 방지하는 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기에 관한 것이다.
일반적으로 연속되어 나타나는 퇴적층에서는 지구의 역사와 환경변화가 기록되어 있다. 층서 연구를 위해서는 연속적으로 나타나는 퇴적층의 퇴적물을 채취하는 것이 필요하다. 이러한 연속된 퇴적층의 시료를 채취할 수 있는 기구는 중력식 시추기(Gravity corer), 진동 시추기(Vibro-corer), 피스톤 시추기(Piston corer), 상자형 시추기(Box corer), 다중코어 시추기(multi-corer) 등으로 나뉜다. 일반적으로 시추기는 선박 크레인의 금속 와이어에 매달아 해수로 강하시키거나 해저(海底) 또는 하저(河底) 퇴적물을 채취하고 인양하는 과정에서 시추기 몸체의 표면이 해류 및 조류 등의 외력에 의해 밀리면서 회전하려는 특성을 보인다. 이러한 현상은 수중에서 시추기를 운용할 경우 주변 물의 흐름이 시추기 표면 또는 트리거 암에 회전력을 가하게 되며 이러한 회전력이 심해질 경우 시추기에 연결된 금속 와이어에도 뒤틀림이 전달된다. 이렇게, 금속 와이어에 발생한 뒤틀림 모멘트가 시추기 강하나 인양시 적절히 해소되지 않을 경우, 시추기에 연결된 와이어의 피로도를 증가시켜 절단 위험을 증가시키거나 운용 중 갑작스럽게 해소되어 현장작업자에게 심각한 작업안전 위해요소로 작용하는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 시추기의 강하 또는 인양시 해류 및 조류 등의 외력에 의해 시추기 몸체에 회전력이 발생할 경우, 시추기 몸체에 연결된 와이어에 회전력에 의한 뒤틀림이 전달되지 않도록 하여 시추기 인양시 작업의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있게 한 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기를 제공함에 있다. 또한, 본 고안의 다른 목적은, 피스톤 및 제2 회전체의 설치 여부에 따라 중력식 및 피스톤식 시추기를 겸용하여 사용할 수 있으므로 구매 비용 및 유지보수 비용이 절감될 수 있게 한 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 선박 크레인의 와이어 도중에 설치된 트리거 암(trigger arm)의 일단에 제동추가 별도의 와이어로 연결되고, 상기 트리거 암의 타단에 일시적으로 지지되어 해저면의 퇴적물을 채취하도록 자유 낙하시키는 시추기에 있어서, 하단에 배럴(Barrel)이 연결되는 시추기 몸체; 및 상기 시추기 몸체의 상단에 설치되어 상기 시추기 강하 또는 인양시 상기 시추기 몸체의 뒤틀림을 방지하도록 자유 회동하는 제1 회전체;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 고안에서의 상기 제1 회전체는, 상기 시추기 몸체의 상단 외주면에 체결 고정되는 고정구; 상기 고정구의 하측에 설치되어 회동하며, 외주면에 상기 와이어의 끝단이 연결될 수 있도록 견인 고리가 상방을 향해 구비되는 회전구; 및 상기 고정구와 회전구의 대향면에 개재되는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 고안에서는 상기 시추기 몸체의 내부를 따라 밀착된 상태로 승강하는 피스톤; 및 상기 피스톤의 상단에 자유 회동 가능하게 체결되어 상기 시추기 인양시 상기 와이어의 뒤틀림을 방지하며, 상부에 상기 와이어의 끝단에 연결되도록 회전되는 견인 고리가 구비되는 제2 회전체;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 고안의 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기는, 시추기의 강하 또는 인양시 해류 및 조류 등의 외력에 의해 시추기 몸체에 회전력이 발생할 경우, 시추기 몸체에 연결된 와이어에 회전력에 의한 뒤틀림이 전달되지 않도록 하여 시추기 인양시 작업의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있고, 피스톤 및 제2 회전체의 설치 여부에 따라 중력식 및 피스톤식 시추기를 겸용하여 사용함으로써 구매 비용 및 유지보수 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기가 트리거 암에 고정된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 상기 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기를 분리한 사시도이다.
도 3은 상기 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기의 측단면도이다.
도 4는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기가 트리거 암에 고정된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 상기 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기의 측단면도이다.
이하, 본 고안의 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기를 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다. 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 시추기 몸체(110) 및 제1 회전체(120)를 포함하며, 본 실시 예의 시추기(100)는 자중에 의하여 해저 또는 하저 퇴적물 내로 침투하여 퇴적물을 채취하는 중력식에 대한 것이다. 한편, 시추기(100)는 금속재인 선박 크레인의 견인 와이어(W 1 )에 고정 설치된 트리거 암(trigger arm: 10)에 일시적으로 지지된다. 즉, 상기 트리거 암(10)의 타단에 시추기(100)의 강하시 상기 시추기(100)가 일시적으로 지지되는 조정간이 설치되는 것이다. 그리고 상기 트리거 암(10)의 일단에 제동추(12)가 별도의 금속재 와이어(W 2 )로 연결된다. 여기서, 조정간은 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 트리거 암(10)에서 이탈되지 못하도록 유동 공간을 막고 있다가 퇴적물 채취를 위해 제동추(12)가 해저면에 충돌할 경우, 트리거 암(10)의 일단이 상방을 향해 경사지면서 유동 공간을 개방시켜 시추기 몸체(110)의 상단에 구비되는 견인 고리(124a)가 트리거 암(10)에서 분리되게 한다. 더욱이, 조정간은 일 예로 자중에 의해 회전되는 레버(lever) 형태 등으로 설치되어 유동 공간의 입구를 트리거 암(10)의 각도에 따라 개폐하게 된다. 시추기 몸체(110)는 배럴(Barrel: 112a), 상부 연장부(112b) 및 납추인 연결 부위(112c)를 포함하되, 하단에 배럴(112a)이 해수면과 해저면의 높이에 따라 대응되도록 나선 체결에 의해 연장시켜 연결되고, 상단에 상부 연장부(112b)가 나선 체결에 의해 위치되며, 배럴(112a)과 상부 연장부(112b)를 상호 나선 체결에 의해 연결하는 연결 부위(112c)가 위치된다. 이때, 상기 배럴(112a)과 상부 연장부(112b)는 알루미늄 파이프 등을 적용할 수 있다. 여기서, 배럴(112a)의 최하단을 헤드(Head)라 칭하며, 상부 연장부(112b)의 내주면 상단에 돌기에 의한 단차가 형성되고, 연결 부위(112c)에는 상기 배럴(112a)과 상부 연장부(112b)가 나선 체결하게 된다. 그리고 배럴(112a)과 상부 연장부(112b)의 내부에는 실질적으로 해저퇴적물이 채취되는 파이프(P)가 고정 설치되며, 상기 파이프(P)는 폴리염화비닐(PVC) 또는 폴리에틸렌(PE) 등을 포함하는 합성수지재 등으로 성형된다. 제1 회전체(120)는 시추기 몸체(110)의 상단에 설치되어 시추기(100)의 강하 또는 인양시 상기 시추기 몸체(110)의 뒤틀림을 방지하도록 자유 회동하며, 고정구(122), 회전구(124) 및 베어링(126)을 포함한다. 즉, 제1 회전체(120)는 견인 고리(124a)가 트리거 암(10)의 조정간 내에 위치되어 있다가 시추기(100)의 강하 또는 인양시 해류나 조류에 의해 밀려 시추기 몸체(110)에 뒤틀림이 발생하여도 와이어(W 1 )에 전달되는 것을 방지하도록 자유 회동한다. 고정구(122)는 상부 연장부(112b)의 상단 외주면에 나선에 의해 체결 고정되도록 내주면에 나사선이 형성되는 원통 형상으로 형성된다. 회전구(124)는 고정구(122)의 하측에 설치되어 회동하며, 외주면에 상기 와이어(W 1 )의 끝단이 연결될 수 있도록 견인 고리(124a)가 상방을 향해 구비되는 원통 형상으로 형성된다. 베어링(126)은 고정구(122)와 회전구(124)의 대향면에 개재되어 상기 회전구(124)의 회전시 마찰력을 감소시키며, 일 예로 스러스트 볼 베어링(thrust ball bearing)이 접목된다. 이때, 베어링(126)은 해수에 의한 부식 방지를 위해 실링이 요구된다. 한편, 상기 베어링(126)은 고정구(122)와 회전구(124)의 대향면에 개재되는 것으로 예시하였으나, 회전구(124)의 하부인 배럴(112a)의 상단에 플랜지(도면에 미도시)가 형성되고 상기 고정구(122)와 플랜지의 사이에 회전구(124)가 개재되되 상기 고정구(122)의 저면과 상기 회전구(124)의 상면, 그리고 상기 회전구(124)의 저면과 상기 플랜지의 상면에 모두 구비되어 내구성을 향상시킬 수 있다.
그러므로 본 고안에 의한 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기(100)는 중력식 시추기로, 채취 과정은 우선, 선박 크레인에 연결된 와이어(W 1 )를 풀면서 트리거 암(10)에 별도의 와이어(W 2 )로 고정된 제동추(12)와 함께 해수로 강하시킨다. 이때, 시추기(100)는 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 트리거 암(10)의 유동 공간 내에 위치된 상태이므로 와이어(W 1 )에는 뒤틀림이 발생하지 않지만, 시추기 몸체(110)는 해류 및 조류에 의해 밀려 뒤틀림이 발생하게 된다. 그러나 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 자유 회동하므로 시추기 몸체(110)만 해류 및 조류에 의한 뒤틀림에 상응하여 회동되는 것이다. 그 후, 상기 제동추(12)가 해저 또는 하저면에 충돌하면 트리거 암(10)의 경사지면서 조정간에 의해 유동 공간이 개방되고 이에 상기 시추기(100)가 트리거 암(10)에서 분리된다. 여기서, 트리거 암(10)과 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)에 고정된 와이어(W 1 )는 해저 또는 하저면의 깊이를 고려하여 느슨한 상태이다. 그리고 자유 낙하하는 시추기(100)는 배럴(112a)의 헤드가 해저 또는 하저면에 박히면서 파이프(P) 내부로 해저 또는 하저 퇴적물이 위치되면 인양시킨다. 이때, 시추기(100) 인양 시에도 시추기 몸체(110)에는 뒤틀림이 발생하지만 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 자유 회동하므로 와이어(W 1 )에 해류 및 조류에 의한 뒤틀림 현상이 전달되지 않고 시추기 몸체(110)만 뒤틀림에 상응하여 회동되는 것이다.
본 고안의 다른 실시 예에 따른 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 시추기 몸체(110), 제1 회전체(120), 피스톤(130) 및 제2 회전체(140)를 포함하며, 본 실시 예의 시추기(100)는 내부에 있는 피스톤(130)의 정수압을 이용하여 해저 또는 하저 퇴적물 내로 침투한 후 퇴적물을 채취하는 피스톤식에 대한 것이다. 이때, 상기 시추기 몸체(110) 및 제1 회전체(120)는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다. 이때, 선박 크레인의 와이어(W 1 )는 제2 회전체(140)의 견인 고리(144a)에 고정된다. 피스톤(130)은 시추기 몸체(110)의 내부에 위치된 파이프(P) 내주면을 따라 실링된 상태로 승강하도록 외주면에 오링(O-ring)이 다수 설치된다. 더욱이, 상기 피스톤(130)은 배럴(112a)의 최하단인 헤드(Head)가 해저면에 충돌하면 해저면에 의해 정지되고 시추기 몸체(110)가 더 하강하여 파이프(P) 내부로 해저퇴적물을 유입할 때 해저퇴적물이 잘 빨려 올라오도록 파이프(P) 내부를 진공 상태로 만들게 된다. 더욱이, 상기 피스톤(130)은 그 상면에 제2 회전체(140)가 결합되며, 요철(凹凸) 형태로 결합되는 결합 부위에 볼트 또는 핀 등을 삽입 고정시켜 상호 고정한다. 제2 회전체(140)는 상기 피스톤(130)의 상면에 결합되되, 시추기(100)의 인양시 선박 크레인의 와이어(W 1 )에 뒤틀림이 발생하는 것을 방지하도록 자유 회동하며, 시추기(100)의 강하시에는 상기 제1 회전체(120)에 의해 시추기 몸체(110)의 뒤틀림을 방지한다. 이때, 상기 제2 회전체(140)는 연결구(142), 회전구(144) 및 체결구(146)를 포함한다. 즉, 제2 회전체(140)는 시추기(100)의 인양시 시추기 몸체(110)가 해류 및 조류에 의해 밀려 와이어(W 1 )에 뒤틀림이 발생하는 것을 방지하도록 자유 회동하는 스위벨(Swivel)이다. 연결구(142)는 원통 형상으로 피스톤(130)의 상면에 형성된 돌기에 대응되어 상기 돌기가 삽입될 수 있도록 홈이 형성되고, 상기 홈을 통해 돌기가 볼트 또는 핀 등에 의해 상호 결합될 수 있도록 관통되는 홀이 형성되며, 상기 홀 일부에 볼트가 나사 체결될 수 있도록 나사선이 형성된다. 그리고 상기 연결구(142)의 상면 중심부에는 회전구(144)가 체결구(146)에 의해 체결되도록 나선홈이 형성된다. 회전구(144)는 상기 연결구(142)가 상면에 회전 가능하게 지지되며, 상부에 상기 와이어(W 1 )의 끝단에 연결되도록 견인 고리(144a)가 상방을 향해 구비되는 원판 형상으로 형성된다. 체결구(146)는 연결구(142)에 회전구(144)를 회전 가능하게 고정시키며, 볼트 등이 이에 접목된다. 한편, 제2 회전체(140)는 상술한 바와 같이 연결구(142), 회전구(144) 및 체결구(146)를 포함하는 것으로 예시하였으나, 다르게는 제1 회전체(120)의 구조와 동일하게 고정구(122), 회전구(124) 및 베어링(126)을 포함하여 구성할 수도 있다.
그러므로 본 고안에 의한 견인 와이어 뒤틀림 방지용 시추기(100)는 피스톤식 시추기로, 채취 과정은 우선, 선박 크레인에 연결된 와이어(W 1 )를 풀면서 트리거 암(10)에 별도의 와이어(W 2 )로 고정된 제동추(12)와 함께 해수로 강하시킨다. 이때, 시추기(100)는 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 트리거 암(10)의 유동 공간 내에 위치된 상태이므로 와이어(W 1 )에는 뒤틀림이 발생하지 않지만, 시추기 몸체(110)는 해류 및 조류에 의해 밀려 뒤틀림이 발생하게 된다. 그러나 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)가 자유 회동하므로 시추기 몸체(110)만 해류 및 조류에 의한 뒤틀림에 상응하여 회동되는 것이다. 그 후, 상기 제동추(12)가 해저면에 충돌하면 트리거 암(10)의 경사지면서 조정간에 의해 유동 공간이 개방되고 이에 상기 시추기(100)가 트리거 암(10)에서 분리된다. 여기서, 트리거 암(10)과 제1 회전체(120)의 견인 고리(124a)에 고정된 와이어(W 1 )는 해저 또는 하저면의 깊이를 고려하여 느슨한 상태이다. 그리고 자유 낙하하는 시추기(100)는 배럴(112a)의 헤드가 해저 또는 하저면에 박히면서 파이프(P) 내부로 해저퇴적물이 위치되면 인양시킨다. 이때, 배럴(112a)의 최하단인 헤드(Head)가 해저면에 충돌하면 해저 또는 하저면에 의해 정지되고 시추기 몸체(110)가 더 하강하여 파이프(P) 내부로 해저 또는 하저 퇴적물을 유입할 때 해저 또는 하저 퇴적물이 잘 빨려 올라오도록 피스톤(130)이 파이프(P) 내부를 진공 상태로 만들게 된다. 그 후, 시추기(100) 인양시에도 시추기 몸체(110)에는 뒤틀림이 발생하지만 제2 회전체(140)의 견인 고리(144a)가 자유 회동하므로 와이어(W 1 )에 해류 및 조류에 의한 뒤틀림 현상이 전달되지 않고 시추기 몸체(110)만 뒤틀림에 상응하여 회동되는 것이다.
이상에서 설명한 본 고안의 상세한 설명에서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 고안의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 시추기 110: 시추기 몸체
112a: 배럴 112b: 상부 연장부
112c: 연결 부위 120: 제1 회전체
122: 고정구 124: 회전구
126: 베어링 130: 피스톤
140: 제2 회전체 142: 연결구
144: 회전구 146: 체결구 |
