수조실험을 통한 해저지반 굴삭용 워터젯 장비의 성능평가에 관한 연구 = Study on Performance Evaluation of Subsea Waterjet Trenching Machine Using Water Tank

국문 초록 (Abstract)

최근 해양에너지 수요 증가와 더불어 국가 간 정보 전달의 목적으로 매년 수천 km의 파이프라인 및 케이블이 해저면에 설치되고 있으며, 이는 시공시 육지보다 열악한 해양 환경에 놓이게 된다. 그러므로 다양한 해양외력 환경에 노출되어 있는 해저케이블 및 해저파이프라인의 안정성을 유지하기위해 해저지반을 굴삭하여 구조물을 매설하는 방식이 선호된다. 이때 해저지반 상태와 해상조건 등은 작업효율에 영향을 미치게 되며, 작업해역 또한 대수심으로 이동함에 따라 단시간에 효율적인 시공은 필수적이다.
본 연구는 해저지반 굴삭을 위해 ROV 트렌쳐에 장착되는 워터젯 굴삭기의 시공성능 추정에 관한 연구이다. 먼저 전산유체해석을 통해 노즐간의 거리와 노즐 분사각도를 고려하여 굴삭효율을 극대화할 수 있는 최적 노즐수량을 선정하여, 실제 운용중인 워터젯 굴삭장비에 적용시켜 1/6으로 축소 제작하였다. 실험은 다양한 파라미터를 적용하여 형태가 다른 워터젯 굴삭기와 최대 굴삭심도 및 최대 굴삭속도를 파악함으로써 효율적인 시공성능을갖는 워터젯 굴삭기를 도출하였다. 실험결과를 바탕으로 실제 ROV 트렌쳐에 장착되어 운용중인 워터젯 굴삭장비와 비교·분석함으로써 워터젯 장비의 효율성을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• CHAPTER 1 INTRODUCTION
• 1.1 Background 1
• 1.2 Advanced researches 6
• 1.3 Objective of the dissertation 9
• CHAPTER 2 CLASSIFICATION & DESCRIPTION OF TRENCHING METHODS
• 2.1 Classification of trenching methods 10
• 2.1.1 Waterjet trenching method 11
• 2.1.2 Mechanical trenching method 12
• 2.1.3 Ploughing trenching method 13
• 2.2 Trenching depth corresponding to the seabed state 14
• 2.3 Description and principle of the ROV waterjet trencher 16
• 2.4 Configuration of waterjet injection pipe 17
• 2.5 Development trend of waterjet trenching machines 18
• CHAPTER 3 EXPERIMENTAL METHODS & MODELS
• 3.1 Experimental equipments 20
• 3.1.1 Water pump 20
• 3.1.2 Towing carriage 21
• 3.1.3 Two-dimensional water tank 22
• 3.2 Simulation condition 23
• 3.3 Experimental models 25
• 3.4 Experimental methods and conditions 28
• 3.4.1 Experimental methods 28
• 3.4.2 Experimental conditions 30
• CHAPTER 4 RESULTS & DISCUSSION
• 4.1 Simulation results 32
• 4.2 Experimental results 37
• 4.2.1 Construction performance of TypeⅠ 37
• 4.2.2 Construction performance of TypeⅡ 41
• 4.3 Construction performance comparison 43
• CHAPTER 5 CONCLUSION 47
• References 49