KR20230089345A

KR20230089345A - 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치

Info

Publication number: KR20230089345A
Application number: KR1020210177892A
Authority: KR
Inventors: 현 강; 권오순; 서정민; 신창주; 황인철
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2041-12-13
Also published as: KR102624773B1

Abstract

교체시기 판단 및 슬립방지 구조를 갖는 콘관입시험장치용 관입 로울러가 개시된다. 본 발명에 따른 교체시기 판단 및 슬립방지 구조를 갖는 콘관입시험장치용 관입 로울러는, 해저면에 안착되는 프레임과, 상기 프레임에 결합되는 관입 지지체과, 상기 관입 지지체에 마련되는 구동부재에 의해 서로 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 관입 지지체의 내부에 마련되고 단부에 콘 프로브가 결합된 로드의 외주면 양쪽을 가압하기 위한 한 쌍의 제1,2 관입 로울러를 포함하며, 상기 제1,2 관입 로울러의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 콘을 해저지반에 관입하거나 회수하도록 된 콘관입시험장치에 있어서, 상기 제1,2 관입 로울러의 외주면에 상기 로드의 외주면과 같은 곡률로 형성되는 오목한 가압면에는, 상기 로드를 가압하여 상향 또는 하향으로 이동시킬 때 상기 로드의 외주면을 찍힘홈들을 형성하면서 파고들어 슬립을 방지하고, 상기 로드의 외주면에 형성되는 상기 찍힘홈의 깊이를 토대로 상기 가압면의 마모 여부를 파악하여 상기 제1,2 관입 로울러의 교체여부를 판단하기 위한 슬립방지돌기들이 연이어 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치{CONE SENSOR SOUND WAVE RECEIVER FOR SEABED TYPE CONE PENETRATION TESTER}

본 발명은 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콘관입시험장치의 관입모듈에 의해 수직 하향으로 이동하여 해저 지반으로 관입된 콘센서로부터 감지(측정)된 다양한 감지신호를 수중에서 음파로 수신하도록 구성되어 상기 관입모듈에 마련되는 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치에 관한 것이다.

해저지반조사는 해저 지반에 시추작업을 수행한 후 결과물을 실험실 내에서 분석하는 방식과 해저지반에서 직접적으로 측정하는 방식으로 나눌 수 있다. 현재의 지반조사는 기본적으로 비교란 시료의 채취가 힘들기 때문에 해양지반조사는 현장시험에 의존하는 경향이 강하며, 해저지반을 평가할 수 있는 대표적인 방법으로는 콘관입시험(Cone Penetration Test;CPT)에 의해 수행되는 방식이 있다.

콘관입시험은, 원추모양의 콘(CONE)을 로드(Rod)의 단부에 결합하여 일정한 속도로 지중 또는 해저지반에 압입하면서 원하는 심도에서 선단저항값과 주면마찰응력 등을 측정하는 시험법이다. 콘관입시험기는 1930년대에 개발된 이후 장비 및 계측장치들의 발달과 더불어 기능이 크게 향상되었고, 자동화된 계측 시스템을 활용하여 원지반의 특성을 연속적으로 조사할 수 있는 장점에 힘입어 대표적인 지반조사방법의 하나로 자리매김 하고 있다. 콘관입시험기의 결과는 심도별로 지반의 토질을 분류하고 공학적인 특성을 구하는 데 사용된다.

콘관입시험을 통해 측정되는 선단저항값과 주면마찰응력은 콘 선단(Cone Tip)과 마찰주면(Friction Sleeve)에 각각 부착된 로드셀(Load Cell)을 이용하여 구한다. 콘관입시험기에는 일반적으로 10㎠의 콘단면적과 150㎠의 마찰주면을 갖는 표준 콘(Standard Cone)이 사용되며, 대심도 조사 등을 위해 15㎠의 콘단면적과 200㎠의 마찰주면을 갖는 대형콘의 사용도 증가하고 있다.

이러한 콘관입시험기의 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-1580093호(공고일 : 2016.01.05)에는 착저식 해양지반 콘 관입 시험장치가 개시되어 있다. 이러한 콘 관입 시험장치는, 평탄하지 않은 해양지반에 안정적으로 설치되어 콘로드의 수직을 유지하고, 해수의 유동이 시험결과에 영향을 미치지 않도록 하며, 천해와 심해에서 겸용할 수 있었다.

그러나, 이러한 착저식 해양지반 콘 관입 시험장치는, 콘의 관입시 콘에 마련된 계측센서(콘센서)에서 발생된 전기신호(감지신호)를 RS485로 변환하고 다시 컴퓨터 입력이 용이한 RS232 신호로 변환하는 자료변환기로 전송하기 위한 수단으로 콘의 계측센서와 자료변환기를 유선으로 연결해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 자료변환기와 콘의 계측센서는 시그널 케이블로 연결되고 시그널 케이블은 중공형의 로드의 내부에 설치되기 때문에 로드가 해저 지반으로 관입되거나 회수될 때 시그널 케이블도 인출되거나 권취되도록 하는 복잡한 구성을 구비해야 하는 문제점이 있었다.

최근에는 음파 수신장치를 로드의 상단이나 측면에 자석을 이용하여 부착하는 구조가 개시되었으나, 해저 착저식 콘 관입 시험장비의 특성상 로드가 수직 상향 또는 수직 하향으로 이동할 때 음파 수신장치가 안내 로울러와 관입 로울러에 간섭됨으로써 사용이 불가한 문제점이 있었다.

. 대한민국등록특허 제10-1580093호(공고일 : 2016.01.05)

본 발명의 목적은, 콘관입시험장치의 관입모듈에 의해 수직 하향으로 이동하여 해저 지반으로 관입된 콘 프로브(계측센서 또는 콘센서)로부터 감지(측정)된 다양한 감지신호를 수중에서 음파로 수신하도록 구성된 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 안착되는 프레임과, 상기 프레임에 결합되는 관입 지지체 및 상기 관입 지지체에 마련되는 구동부재에 의해 서로 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 관입 지지체의 내부에 마련되고 단부에 콘센서가 결합된 콘센서 로드를 해저면으로 관입하거나 회수하기 위한 한 쌍의 제1,2 관입 로울러로 이루어진 관입모듈을 포함하는 수중 착저식 콘관입시험장치에 있어서, 상기 관입 지지체에는, 상기 콘센서 로드의 외주면에 접촉되어 상기 콘센서로부터 음파신호를 무선으로 수신하기 위한 수중 음파수신 모듈이 마련되고, 상기 수중 음파수신 모듈은, 상기 관입 지지체에 마련되는 설치부재; 설치공을 구비하여 상기 콘센서 로드와 마주보도록 상기 설치부재에 직립하여 마련되는 센서 고정부재; 및 상기 콘센서 로드와 접촉되도록 상기 센서 고정부재의 일측에 배치되는 음파 수신블럭과, 음파 수신센서가 내장되고 상기 센서 고정부재의 타측에 배치되어 상기 음파 수신블럭과 상기 음파 수신센서가 연결되도록 상기 설치공을 통하여 상기 센서 고정부재에 결합되는 음파센서 케이스로 이루어진 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치에 의해 달성된다.

상기 수중 음파수신 모듈은, 상기 음파 수신블럭을 상기 콘센서 로드에 밀착시켜 항상 상기 콘센서 로드와 접촉되도록 탄력 지지하기 위한 탄력 지지수단을 더 포함하되, 상기 탄력 지지수단은, 상기 음파 수신블럭과 상기 센서 고정부재 사이에 배치되는 적어도 2- 4개의 탄성체; 및 상기 음파 수신블럭과 상기 탄성체 및 상기 센서 고정부재를 관통하여 체결되고, 상기 음파 수신블럭이 상기 탄성체의 탄성에 의해 상기 콘센서 로드 쪽으로 이동하도록 안내하고 밀착강도를 조절하기 위한 각각의 가이드 체결부재를 포함할 수 있다.

상기 음파 수신블럭은, 상기 콘센서 로드와 마주보는 면에, 상기 콘센서 로드의 외주면의 일부분을 감싸도록 원호형의 밀착부로 형성될 수 있다.

상기 밀착부의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역에는, 제1,2 관입 로울러에 의해 수직 이동하는 콘센서 로드의 외주면에 간섭되지 않도록 경사지거나 만곡진 간섭방지면이 형성될 수 있다.

상기 음파 수신블럭과 상기 음파센서 케이스 사이에는, 상기 음파센서 케이스 내부를 밀폐시켜 수밀이 이루어지도록 하기 위한 방수부재가 마련될 수 있다.

상기 콘센서 로드의 외주면에 밀착되어 상기 콘센서 로드의 외주면에 부착된 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거수단이 마련되고, 상기 이물질 제거수단은, 상기 음파 수신블럭의 상면 및 저면에 탈부착 가능하게 결합되는 브러쉬 지지체; 및 상기 콘센서 로드와 마주보는 영역에 구비되고 상기 콘센서 로드의 외주면에 접촉되어 상기 콘센서 로드의 외주면에 부착된 이물질을 제거하도록 상기 브러쉬 지지체에 마련되는 브러쉬로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 관입모듈의 관입 지지체에 콘센서 로드의 외주면에 항시 접촉되어 콘센서로부터 음파신호를 무선으로 수신하기 위한 수중 음파수신 모듈이 마련됨으로써, 수신기와 콘센서를 유선으로 연결하지 않아도 되는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 음파 수신블럭이 탄력 지지수단에 의해 항상 콘센서 로드에 탄력적으로 밀착 접촉되고, 콘센서 로드의 외주면 일부를 감싸기 위한 원호형의 밀착부가 형성됨으로써 수중 음파 수신율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 음파 수신블럭의 밀착부 상부 가장자리 및 하부 가장자리에 경사지거나 만곡진 간섭방지면이 형성됨으로써 제1,2 관입 로울러에 의해 관입 및 회수시 수직방향으로 이동하는 콘센서 로드의 외주면과의 접촉이 간섭없이 원활하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘센서 음파 수신장치가 적용되는 수중 착저식 콘관입시험장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수중 착저식 콘관입시험장치에 적용되는 관입모듈에 콘센서 음파 수신장치가 결합된 상태를 상태를 도시한 결합상태 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 콘센서 음파 수신장치의 다른 실시예를 도시한 일부확대 단면도이다.

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.

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 본 발명에 따른 콘센서 음파 수신장치가 적용되는 수중 착저식 콘관입시험장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 수중 착저식 콘관입시험장치에 적용되는 관입모듈에 콘센서 음파 수신장치가 결합된 상태를 상태를 도시한 결합상태 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치를 도시한 분해 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B선 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치(R)는, 해저면에 안착되는 프레임(12)과, 프레임(12)에 결합되는 관입 지지체(32) 및 관입 지지체(32)에 마련되는 구동부재(34)에 의해 서로 맞물리는 방향으로 회전하도록 관입 지지체(32)의 내부에 마련되고 단부에 콘센서(42)가 결합된 콘센서 로드(40)를 해저면으로 관입하거나 회수하기 위한 한 쌍의 제1,2 관입 로울러(36,38)로 이루어진 관입모듈(30)을 포함하는 수중 착저식 콘관입시험장치(10)에 적용되는 것으로, 콘센서 로드(40)의 외주면에 항상 접촉되어 콘센서(42)로부터 음파신호를 무선으로 수신하기 위한 수중 음파수신 모듈(52)이 관입 지지체(32)에 마련된 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

수중 착저식 콘관입시험장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이 해저면에 고정 결되는 다수개의 버켓기초(14)와, 각 버켓기초(14)들을 연결하고 버켓기초(14)에 의해 해저면에 안착되는 플레이트형 프레임(12)와, 프레임(12)의 상면에 직립하여 설치되는 서포트 모듈(16)과, 프레임(12)의 상면에 설치되는 관입모듈(30)을 포함한다.

관입모듈(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 된 관입 지지체(32)의 한쪽에 마련되는 구동부재(34)에 의해 서로 맞물리는 방향으로 회전하도록 관입 지지체(32)의 내부에 마련되고 단부에 콘센서(42)가 결합된 콘센서 로드(40)를 해저면으로 관입하거나 회수하기 위한 한 쌍의 제1,2 관입 로울러(36,38)로 이루어진다. 제1,2 관입 로울러(36,38)는 서로 맞물리는 방향으로 회전하면서 콘센서 로드(40)를 양쪽에서 가압하여 해저면으로 가압하거나 회수하기 위한 것으로, 각 제1,2 관입 로울러(36,38)의 외주면에는 오목한 가압홈이 형성되고, 이 가압홈에는 콘센서 로드(40)의 외주면을 파고들어 슬립을 방지하기 위한 돌기들이 연이어 형성된 구조를 갖는다.

관입 지지체(32)에 구비되는 콘센서 음파 수신장치(R)의 수중 음파수신 모듈(50)은, 관입 지지체(32)에 마련되는 설치부재(52)와, 설치공(54A)을 구비하여 콘센서 로드(40)와 마주보도록 설치부재(52)에 직립하여 마련되는 센서 고정부재(54)와, 콘센서 로드(40)와 접촉되도록 센서 고정부재(54)의 일측에 배치되는 음파 수신블럭(56A)과 음파 수신센서(56B)가 내장되고 센서 고정부재(54)의 타측에 배치되어 음파 수신블럭(56A)과 음파 수신센서(56B)가 연결되도록 설치공(54A)을 통하여 센서 고정부재(54)에 결합되는 음파센서 케이스(56C)으로 이루어진 센서부(56)를 포함하여 구성된다.

센서부(56)의 음파센서 케이스(56C)는, 설치공(54A)을 통하여 음파 수신블럭(56A)과 결합될 때 수밀이 이루어지도록 하기 위한 방수부재(59)를 더 구비한다. 즉, 방수부재(59)는, 음파 수신블럭(56A)과 음파센서 케이스(56C) 사이에 마련되어 음파센서 케이스(56C) 내부로 물이 유입되지 않도록 하기 위한 것이다. 방수부재(59)의 중앙영역에는 기밀유지용 패킹이 더 구비되고, 방수부재(59)는 음파센서 케이스(56C)의 단부에 형성되는 안착홈에 삽입되어 안착된다.

음파센서 케이스(56C)는, 다수개의 볼트들이 일단부와 방수부재(59)를 관통하여 음파 수신블럭(56A)에 체결됨에 따라 방수부재(59)와 패킹에 의해 밀폐가 유지된 상태로 음파 수신블럭(56A)과 결합될 수 있다. 그리고, 음파 수신블럭(56A)은 다수개의 가이드 체결부재(64)들 의해 센서 고정부재(54)에 결합된다.

수중 음파수신 모듈(50)은, 음파 수신블럭(56A)을 항상 콘센서 로드(40)에 밀착시켜 항상 콘센서 로드(40)와 접촉되도록 탄력 지지하기 위한 탄력 지지수단(60)을 더 포함한다.

탄력 지지수단(60)은, 압축 코일 스프링 등으로 이루어져 음파 수신블럭(56A)과 센서 고정부재(54) 사이에 배치되는 적어도 2- 4개의 탄성체(62)와, 음파 수신블럭(56A)과 탄성체(62) 및 센서 고정부재(54)를 관통하여 체결되고, 음파 수신블럭(56A)이 탄성체(62)에 의해 콘센서 로드(40) 쪽으로 이동하도록 안내하고 밀착강도를 조절하기 위한 각각의 가이드 체결부재(64)를 포함하여 구성된다.

탄성체(62)들은 설치공(54A) 주변에 형성되는 다수개의 체결공(54B)에 설치된다. 각 체결공(54B)의 내부에는 탄성체(62)가 안착되어 지지되기 위한 단차부(54B-1)가 각각 형성된다.

가이드 체결부재(64)는, 음파 수신블럭(56A)과 탄성체(62) 및 센서 고정부재(54)의 체결공(54B)을 관통하여 너트로 체결되므로, 조임 정도에 따라 음파 수신블럭(56A)의 밀착부(56A-1)가 콘센서 로드(40)에 밀착되는 강도를 조절할 수 있다. 즉, 가이드 체결부재(64)를 조이면 조일수록 탄성체(62)가 압축되므로 음파 수신블럭(56A)은 콘센서 로드(40)의 외주면으로부터 이격되거나 밀착 강도가 약하게 되고, 가이드 체결부재(64)를 풀면 탄성체(62)가 탄성력으로 음파 수신블럭(56A)을 콘센서 로드(40) 쪽으로 가압하게 되므로 음파 수신블럭(56A)은 강하게 콘센서 로드(40)에 밀착될 수 있다. 이와 같이 가이드 체결부재(64)의 조임을 조절하여 음파 수신블럭(56A)의 밀착부(56A-1)가 콘센서 로드(40)의 외주면에 밀착되는 접촉강도를 조절할 수 있다.

전술한 바와 같은 구조 및 작용에 의해 음파 수신블럭(56A)은, 탄성체(62)에 의해 탄력 지지되므로 밀착부(56A-1)가 콘센서 로드(40)의 외주면에 항상 안정적으로 밀착 접촉된다.

음파 수신블럭(56A)은, 콘센서 로드(40)와 마주보는 면에, 콘센서 로드(40)의 외주면의 일부분을 감싸도록 원호형의 밀착부(56A-1)가 형성된다. 이 밀착부(56A-1)는 평단면이 원형인 콘센서 로드(40)의 외주면 일부를 감싸면서 밀착되기 위한 것이다.

그리고, 밀착부(56A-1)의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역에는, 제1,2 관입 로울러(36,38)에 의해 수직 이동하는 콘센서 로드(40)의 외주면에 간섭되지 않도록 경사지거나 만곡진 간섭방지면(56A-2)이 각각 형성된다. 간섭방지면(56A-2)은, 콘센서 로드(40)의 외주면에 부착된 이물질이 밀착부(56A-1)의 상,하부 엣지에 간섭되지 않도록 상,하부 엣지 부분, 즉 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역에 경사지거나 모깍이로 만곡지게 형성되는 것이다.

한편, 도 6은 도 2에 도시된 콘센서 음파 수신장치의 다른 실시예를 도시한 일부확대 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 음파 수신블럭(56A)의 상면 및 저면에는, 콘센서 로드(40)의 외주면에 밀착되어 콘센서 로드(40)의 외주면에 부착된 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거수단(70)이 마련된다.

이물질 제거수단(70)은, 음파 수신블럭(56A)의 상면 및 저면에 탈부착 가능하게 볼트 등으로 결합되는 브러쉬 지지체(72A,72B)와, 콘센서 로드(40)와 마주보는 영역에 구비되고 콘센서 로드(40)의 외주면에 접촉되어 콘센서 로드(40)의 외주면에 부착된 이물질을 제거하도록 브러쉬 지지체(72A,72B)에 마련되는 와이어 또는 플라스틱으로 된 브러쉬(74A,74B)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 이물질 제거수단(70)은 콘센서 로드(40)가 해저면에 관입되거나 회수될 때 그 외주면에 부착된 이물질로 인하여 음파 수신블럭(56A)의 밀착부(56A-1)와 콘센서 로드(40)의 외주면 사이에 밀착력이 떨어져 감지신호의 수신율이 저하되지 않도록 하기 위한 것이다. 즉, 각각의 브러쉬(74A,74B)가 콘센서 로드(40)의 외주면에 부착된 이물질을 미리 제거하여 밀착부(56A-1)가 콘센서 로드(40)의 외주면에 접촉될 때 간섭되지 않도록 한다.

이와 같이 구성된 수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치(R)의 작용을 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 수중 착저식 콘관입시험장치(10)의 프레임(12)에 관입모듈(30)이 설치되고, 관입모듈(30)에 콘센서 로드(40)가 제1,2 관입 로울러(36,38) 사이에 맞물린 상태에서, 관입모듈(30)의 관입 지지체(32) 상면에 수중 음파수신 모듈(50)이 설치된다.

이어서, 수중 음파수신 모듈(50)과 콘센서 로드(40)가 설치된 수중 착저식 콘관입시험장치(10)를 해저면에 안착시키고 고정한다. 수중 착저식 콘관입시험장치(10)를 해저면에 안착시키고 고정하는 과정은 공개된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

수중 착저식 콘관입시험장치(10)이 해저면에 안정적으로 안착된 상태에서, 구동부재(34)가 작동하면 한 쌍의 제1,2 관입 로울러(36,38)가 서로 맞물리는 방향으로 구동되어 콘센서 로드(40)를 수직 하향으로 이동시켜 해저면으로 관입시킨다.

콘센서 로드(40)가 해저면에 관입될 때 수중 음파수신 모듈(50)의 음파 수신블럭(56A)에 형성된 밀착부(56A-1)가 콘센서 로드(40)의 외주면에 밀착 접촉된 상태를 유지한다. 즉, 탄력 지지수단(60)이 음파 수신블럭(56A)을 콘센서 로드(40)의 외주면에 탄력적으로 가압하여 밀착시키기 때문에 밀착부(56A-1)는 콘센서 로드(40)의 외주면에 항상 안정적으로 접촉된 상태를 유지할 수 있다.

전술한 과정으로 음파 수신블럭(56A)을 콘센서 로드(40)의 외주면에 접촉된 상태에서 콘센서 로드(40)가 수직 하향으로 이동하면서 해저면에 관입될 때, 콘센서(42)는 선단저항값과 주면마찰응력 등을 포함한 다양한 측정을 통하여 감지신호를 발생시킨다.

콘센서(42)에서 감지된 감지신호들은 음파 송신기(트랜스미터)수신기를 통하여 송신된다.

콘센서(42)에 구비된 음파 송신기로부터 송신되는 감지신호는 콘센서 로드(40)의 외주면에 접촉된 음파 수신블럭(56A)과 음파 수신센서(56B)을 통하여 수신된다. 음파 수신블럭(56A)가 수신한 감지신호는 음파 수신센서(56B)에 의해 케이블을 통하여 조사선 등의 장비로 전송된다.

이와 같이, 수중에서 콘센서(42)의 송신기로부터 발신되는 음파를 음파 수신블럭(56A)이 콘센서 로드(40)을 통하여 수신하도록 구성됨으로써 수중에서 콘센서(42)가 감지한 감지신호를 토대로 해저의 지반상태를 실시간으로 모니터링하며 콘 관입시험을 수행할 수 있게 된다.

특히, 수중 음파수신 모듈(50)에 탄력 지지수단(60)이 구비됨으로써 콘센서 로드(40)가 수직 하강 및 상승할 때 음파 수신블럭(56A)의 밀착부(56A-1)가 항상 콘센서 로드(40)의 외주면에 접촉된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 음파 수신블럭(56A)의 상면과 저면에 이물질 제거수단(70)이 마련됨으로써 콘센서 로드(40)의 수직 하강 시 외주면에 부착되는 이물질을 미리 제거할 수 있음으로써 밀착부(56A-1)와 외주면의 밀착 접촉이 간섭되지 않게 되어 음파의 수신율이 항상 일정하게 유지될 수 있게 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 : 수중 착저식 콘관입시험장치 12 : 프레임
14 : 버켓기초 16 : 서포트 모듈
30 : 관입모듈 32 : 관입 지지체
34 : 구동부재 36,38 : 제1,2 관입 로울러
40 : 콘센서 로드 42 : 콘센서
50 :수중 음파수신 모듈 52 : 설치부재
54 : 센서 고정부재 54A : 설치공
54B : 체결공 54B-1 : 단차부
56 : 센서부 56A : 음파 수신블럭
56A-1 : 밀착부 56A-2 : 간섭방지면
56B : 음파 수신센서 60 : 탄력 지지수단
62 : 탄성체 64 : 가이드 체결부재
70 : 이물질 제거수단 72 : 브러쉬 지지체
74 : 브러쉬
R : 콘센서 음파 수신장치

Claims

해저면에 안착되는 프레임과, 상기 프레임에 결합되는 관입 지지체 및 상기 관입 지지체에 마련되는 구동부재에 의해 서로 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 관입 지지체의 내부에 마련되고 단부에 콘센서가 결합된 콘센서 로드를 해저면으로 관입하거나 회수하기 위한 한 쌍의 제1,2 관입 로울러로 이루어진 관입모듈을 포함하는 수중 착저식 콘관입시험장치에 있어서,
상기 관입 지지체에는,
상기 콘센서 로드의 외주면에 접촉되어 상기 콘센서로부터 음파신호를 무선으로 수신하기 위한 수중 음파수신 모듈이 마련되고,
상기 수중 음파수신 모듈은,
상기 관입 지지체에 마련되는 설치부재;
설치공을 구비하여 상기 콘센서 로드와 마주보도록 상기 지지체에 직립하여 마련되는 센서 고정부재; 및
상기 콘센서 로드와 접촉되도록 상기 센서 고정부재의 일측에 배치되는 음파 수신블럭과, 음파 수신센서가 내장되고 상기 센서 고정부재의 타측에 배치되어 상기 음파 수신블럭과 상기 음파 수신센서가 연결되도록 상기 설치공을 통하여 상기 센서 고정부재에 결합되는 음파센서 케이스로 이루어진 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.
제1항에 있어서,
상기 수중 음파수신 모듈은,
상기 음파 수신블럭을 상기 콘센서 로드에 밀착시켜 항상 상기 콘센서 로드와 접촉되도록 탄력 지지하기 위한 탄력 지지수단을 더 포함하되,
상기 탄력 지지수단은,
상기 음파 수신블럭과 상기 센서 고정부재 사이에 배치되는 적어도 2- 4개의 탄성체; 및
상기 음파 수신블럭과 상기 탄성체 및 상기 센서 고정부재를 관통하여 체결되고, 상기 음파 수신블럭이 상기 탄성체의 탄성에 의해 상기 콘센서 로드 쪽으로 이동하도록 안내하고 밀착강도를 조절하기 위한 각각의 가이드 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.
제2항에 있어서,
상기 음파 수신블럭은,
상기 콘센서 로드와 마주보는 면에, 상기 콘센서 로드의 외주면의 일부분을 감싸도록 원호형의 밀착부로 형성되는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.
제3항에 있어서,
상기 밀착부의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역에는,
상기 제1,2 관입 로울러에 의해 수직 이동하는 상기 콘센서 로드의 외주면에 간섭되지 않도록 경사지거나 만곡진 간섭방지면이 형성되는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.
제1항에 있어서,
상기 음파 수신블럭과 상기 음파센서 케이스 사이에는,
상기 음파센서 케이스 내부를 밀폐시켜 수밀이 이루어지도록 하기 위한 방수부재가 마련되는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.
제3항에 있어서,
상기 음파 수신블럭의 상면 및 저면에는,
상기 콘센서 로드의 외주면에 밀착되어 상기 콘센서 로드의 외주면에 부착된 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거수단이 마련되고,
상기 이물질 제거수단은,
상기 음파 수신블럭의 상면 및 저면에 탈부착 가능하게 결합되는 브러쉬 지지체; 및
상기 콘센서 로드와 마주보는 영역에 구비되고 상기 콘센서 로드의 외주면에 접촉되어 상기 콘센서 로드의 외주면에 부착된 이물질을 제거하도록 상기 브러쉬 지지체에 마련되는 브러쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
수중 착저식 콘관입시험장치용 콘센서 음파 수신장치.