KR100638346B1 - 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템을 제공한다. 본 발명의 제어시스템은 차체에 회동중심축을 중심으로 기립가능하게 설치되는 다단의 사다리붐과, 사다리붐을 상부로 기립시키는 붐 실린더와, 사다리붐을 전개시키는 케이블식 구동장치를 포함하는 사다리 소방차에 있어서, 사다리붐의 회동중심축과 화재지점과의 수평거리를 측정하는 수평거리 측정수단과; 사다리붐의 회동중심축에 대한 화재지점의 연직각을 측정하는 연직각 측정수단과; 수평거리 측정수단에서 측정된 수평거리와, 연직각 측정수단에서 측정된 연직각을 처리하여 화재지점에 대한 사다리붐의 기립각도 및 화재지점에 대한 사다리붐의 전개길이를 각각 산출하여 신호를 출력하는 전자제어유닛과; 전자제어유닛의 사다리붐 기립각도 제어신호 및 사다리붐 전개길이 제어신호에 따라 붐 실린더와 케이블식 구동장치를 제어하여 화재지점으로 사다리붐을 기립시킴과 아울러 화재지점으로 전개시키는 유압장치를 구비한다.

Description

사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어장치{AERIAL LADDER BOOM AUTOMATIC CONTROL APPARATUS OF FIRE TRUCK WITH AERIAL LADDER}

도 1은 일반적인 사다리 소방차의 사다리붐을 나타내는 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템의 구성을 나타내는 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템의 구성을 나타내는 사다리 소방차의 측면도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템의 작동을 나타내는 작동도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 차체 3: 선회베이스

5: 사다리붐 5a: 회동중심축

7: 붐 실린더 8: 케이블식 구동수단

8a: 유압모터 10: 수평거리 측정수단

20: 연직각 측정수단 30: 전자제어유닛

40: 유압장치

본 발명은 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화재지점에 대한 사다리붐의 기립각도와 전개길이를 자동으로 제어할 수 있는 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템에 관한 것이다.

사다리 소방차는 고층 건물에서 발생하는 화재를 효율적으로 진압하기 장비로서, 사다리붐 조립체를 구비한다. 사다리붐 조립체는 도 1에 도시된 바와 같이 차체(1)에 회전운동가능하게 설치되는 선회베이스(3)와, 선회베이스(3)에 상,하 회동운동가능하게 설치되는 다단의 사다리붐(5)과, 사다리붐(5)을 상,하로 회동운동시키는 붐 실린더(7)와, 사다리붐(5)을 펼치거나 접는 케이블식 구동수단(8)으로 구성된다.

이러한 사다리붐 조립체는, 화재지점(F)을 향해 상부로 기립한 상태에서 화재지점(F)까지 신속하게 펼쳐지며, 따라서, 사다리붐(5)을 따라 올라온 소방요원을 고층 건물의 화재지점(F)까지 안내한다. 한편, 사다리붐(5)은 붐 실린더(7)에 의해 상부로 기립하면서 화재지점(F)을 향하게 된다. 그리고 케이블식 구동수단(8)에 의해 신속하게 펼쳐지면서 화재지점(F)까지 뻗을 수 있다. 케이블식 구동수단(8)은 유압모터(8a)와, 사다리붐(5)과 연결되는 케이블(도시하지 않음)로 구성된다.

그런데 이러한 종래의 사다리붐 조립체는, 다단의 사다리붐(5)을 화재지점(F)으로 기립시키고 이를 펼쳐서 전개하는 과정에서, 사다리붐(5)의 단부를 화재지 점(F)에 정확히 위치시키는데 많은 어려움을 겪고 있다.

즉, 다단의 사다리붐(5)들을 화재지점(F)까지 정확히 펼치기 위해서는, 사다리붐(5)을 화재지점(F)을 향해 정확한 각도로 기립시킨 다음, 사다리붐(5)을 정확한 길이로 펼쳐서 전개해야 한다. 그런데, 대부분의 운전자는 사다리붐(5)을 기립시키고 이를 전개하는 과정에서, 육안과 육감에만 의존하여 작업하고 있는 실정이다. 따라서, 여러 번의 시행착오를 거쳐야만 비로소 사다리붐(5)을 화재지점(F)으로 정확한 각도로 기립시키고, 정확한 길이로 전개할 수 있으며, 이에 따라 사다리붐(5)을 빠른 시간내에 정확한 각도로 기립시킬 수 없고, 정확한 길이로 펼쳐서 전개시킬 수 없으며, 그 결과, 사다리붐(5)을 화재지점(F)에 신속하게 위치시킬 수 없는 문제점을 발생시킨다.

한편, 이같은 문제점은, 사다리붐(5)을 화재지점(F)에 신속하게 위치시킬 수 없으므로, 방화수를 화재지점(F)에 신속하게 분사할 수 없고, 소방요원을 화재지점(F)에 신속하게 투입할 수 없는 결과를 초래한다. 따라서, 화재를 초기에 진화하는데 실패하는 원인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 사다리붐을 시행착오 없이 화재지점을 향해 정확한 각도로 기립시킴과 아울러 화재지점까지 정확한 길이로 펼칠 수 있는 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차체에 회동중심축을 중심으로 기립가능하게 설치되는 다단의 사다리붐과, 상기 사다리붐을 상부로 기립시키는 붐 실린더와, 상기 사다리붐을 전개시키는 케이블식 구동장치를 포함하는 사다리 소방차에 있어서, 상기 사다리붐의 회동중심축과 화재지점과의 수평거리를 측정하는 수평거리 측정수단과; 상기 사다리붐의 회동중심축에 대한 상기 화재지점의 연직각을 측정하는 연직각 측정수단과; 상기 수평거리 측정수단에서 측정된 수평거리와, 상기 연직각 측정수단에서 측정된 연직각을 처리하여 상기 화재지점에 대한 상기 사다리붐의 기립각도 및 상기 화재지점에 대한 상기 사다리붐의 전개길이를 각각 산출하여 신호를 출력하는 전자제어유닛과; 상기 전자제어유닛의 사다리붐 기립각도 제어신호 및 사다리붐 전개길이 제어신호에 따라 상기 붐 실린더와 상기 케이블식 구동장치를 제어하여 상기 화재지점으로 상기 사다리붐을 기립시킴과 아울러 상기 화재지점으로 전개시키는 유압장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다.).

도 2는 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템의 구성을 나타내는 사다리 소방차의 측면도이다.

먼저, 본 발명의 사다리붐 자동 제어시스템을 살펴보기에 앞서 사다리붐 조립체에 대해 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 사다리붐 조립체는 도 3에 도시된 바와 같이 차체(1)에 회전운동가능하게 설치되는 선회베이스(3)를 구비한다. 선회베 이스(3)에는 도시하지 않은 선회모터에 의해 회전운동한다.

그리고 선회베이스(3)에는 사다리붐(5)이 회동중심축(5a)을 중심으로 상,하 회동운동가능하게 설치된다. 사다리붐(5)은 다단으로 겹쳐진 붐 세그먼트(5b)들로 구성되는 것으로, 이들 붐 세그먼트(5b)들이 서로에 대해 펼쳐지거나 접혀짐에 따라 전체적인 길이가 늘어나거나 줄어든다. 이러한 사다리붐(5)은 붐 실린더(7)에 의해 상,하 회동운동한다. 그리고 케이블식 구동수단(8)에 의해 펼치거나 접혀진다.

이와 같은 사다리붐 조립체에 의하면, 붐 실린더(7)로써 사다리붐(5)들을 화재지점까지 기립운동시킨다. 그리고 케이블식 구동수단(8)으로써 붐 세그먼트(5b)들을 펼치면서 화재지점까지 전개시킨다. 따라서, 소방요원을 고층 건물의 화재지점까지 안내한다.

다음으로, 본 발명에 따른 사다리붐 자동 제어시스템을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 제어시스템은, 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과 화재지점(F) 사이의 수평거리(b)를 측정하는 수평거리 측정수단(10)을 구비한다.

수평거리 측정수단(10)은, 예를 들면 적외선 거리 측정 기구로 구성된다. 적외선 거리 측정 기구는, 측정하고자 하는 곳에 적외선을 조사하고, 이로부터 반사된 적외선을 수광하여 거리를 측정하는 장치로서, 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)에 설치된다. 여기서, 적외선 거리 측정 기구(10)는 항상 수평상태를 유지해야 함은 물론이다.

이러한 수평거리 측정수단(10)에 의하면, 화재지점(F)의 건물외벽에 적외선을 수평하게 조사하고, 이로부터 반사된 적외선을 수광하여 처리함으로써 화재지점(F)과 사다리붐(5)의 회동중심축(5a) 사이의 수평거리(b)를 측정하게 된다. 적외선 거리 측정 기구(10)는 잘 알려진 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 적외선 거리 측정 기구(10)는 차체(1)로부터 분리할 수도 있다. 특히, 차체(1)로부터 분리하여 휴대할 수 있게 한다. 이같이 적외선 거리 측정 기구(10)를 차체(1)로부터 분리가능하게 구성한 이유는, 사다리 소방차가 화재발생장소에 도착하기 전에, 적외선 거리 측정 기구(10)를 휴대한 소방요원이 미리 화재발생장소에 도착하여 수평거리를 측정하기 위함이며, 수평거리를 미리 측정함으로써 그 측정치에 따라 사다리 소방차의 작업장소를 미리 설정해놓기 위함이다. 여기서, 적외선 거리 측정 기구(10)에 의해 측정된 수평거리 값은 무선 통신 또는 유선으로 후술하는 전자제어유닛(30)에 입력된다.

다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 제어시스템은, 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)에 대한 화재지점(F)의 연직각(A)을 측정하는 연직각 측정수단(20)을 구비한다.

연직각 측정수단(20)은, 예를 들면 레이저 연직각 측정 기구로 구성된다. 레이저 연직각 측정기구(20)는, 측정하고자 하는 곳에 레이저를 조사하여 연직각(A)을 측정하는 장치로서, 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)에 회전가능하게 설치된다.

이러한 연직각 측정수단(20)은 화재지점(F)에 레이저를 조사함으로써 사다리 붐(5)의 회동중심축(5a)에 대한 화재지점(F)의 연직각(A)을 측정하게 된다. 여기서, 연직각 측정기구(20)는 운전자에 의해 수동으로 회전하면서 화재지점(F)에 레이저를 조사하도록 구성된다. 물론, 이와는 달리 별도의 액츄에이터를 이용하여 자동으로 조작하는 것도 가능하다.

한편, 연직각 측정 수단(20)은 차체(1)로부터 분리할 수도 있다. 특히, 차체(1)로부터 분리하여 휴대할 수 있게 한다. 이같이 연직각 측정 수단(20)을 차체(1)로부터 분리가능하게 구성한 이유는, 사다리 소방차가 화재발생장소에 도착하기 전에, 연직각 측정 수단(20)을 휴대한 소방요원이 미리 화재발생장소에 도착하여 연직각을 측정하기 위함이며, 연직각을 미리 측정함으로써 그 측정치에 따라 사다리 소방차의 작업장소를 미리 설정해놓기 위함이다. 여기서, 연직각 측정 수단(20)에 의해 측정된 연직각은 무선 통신 또는 유선으로 후술하는 전자제어유닛(30)에 입력된다.

다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 제어시스템은, 수평거리 측정수단(10)으로부터 입력된 수평거리(b)와, 연직각 측정수단(20)으로부터 입력된 연직각(A)을 연산 처리하여 사다리붐(5)의 기립각도 제어신호 및, 사다리붐(5)의 전개길이 제어신호를 출력하는 전자제어유닛(30)을 구비한다.

전자제어유닛(30)은 마이컴으로서, 코사인 값과, 삼각비 정의가 내장되어 있다. 특히, 삼각비 정의 중, 다음과 같은 코사인 정의가 내장되어 있다.

cos A = b / c → c = b / cos A

c: 빗변, b: 밑변, ∠A: 빗변 c와 밑변 b의 사잇각

여기서, 빗변 c는 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과 화재지점(F)까지의 직선거리이고, 밑변 b는 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과 화재지점(F)까지의 수평거리(b)이며, 사잇각 ∠A는 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)에 대한 화재지점(F)의 연직각(A)이다.

이렇게, 코사인 값과 수학식이 내장된 전자제어유닛(30)은, 연직각 측정수단(20)으로부터 입력된 연직각(A)을 연산 처리하여 연직각(A)에 대한 코사인 값을 구하고, 상기 코사인 값과 수평거리 측정수단(10)으로부터 입력된 수평거리(b), 즉 밑변(b)을 상기 삼각비 정의로 연산 처리하여 빗변(c), 즉 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과 화재지점(F)까지의 직선거리(c)를 구한다.

결과적으로, 전자제어유닛(30)은 연직각 측정수단(20)으로부터 입력된 연직각(A)을 연산 처리함으로써, 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 최적의 기립각도를 산출하고, 그 제어신호를 출력한다. 그리고 입력된 연직각(A)과 수평거리(b)를 내장된 코사인 정의로 연산 처리함으로써, 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과 화재지점(F)까지의 직선거리(c)를 산출하며, 따라서 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 전개 길이를 제어할 수 있는 신호를 출력한다.

다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 제어시스템은, 전자제어유닛(30)으로부터 출력된 신호에 따라 붐 실린더(7)와 케이블 구동수단(8)을 직접 제어하는 유압장치(40)를 구비한다.

유압장치(40)는 통상의 유압펌프와 솔레노이드 제어식 유압제어밸브로 구성 되며, 붐 실린더(7)와 케이블 구동수단(8)의 유압모터(8a)로 도입되는 작동유를 제어하도록 구성된다. 특히, 붐 실린더(7)로 도입되는 작동유의 유량을 제어함으로써 붐 실린더(7)의 신장 및 수축 길이를 제어하며, 따라서 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 기립각도를 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 그리고 케이블 구동수단(8)의 유압모터(8a)로 도입되는 작동유의 유량을 제어함으로써 유압모터(8a)의 정,역 회전량을 제어하며, 따라서 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 전개 길이를 정밀하게 제어할 수 있게 한다.

한편, 전자제어유닛(30)에는 붐 실린더(7)의 신장 길이에 대한 사다리붐(5)의 기립각도 데이터가 미리 내장되어 있다. 따라서 그 데이터를 기준으로 하여 사다리붐(5)의 기립각도 제어신호를 출력함은 물론이다.

또한, 전자제어유닛(30)에는 유압모터(8a)의 회전수에 대한 사다리붐(5)의 전개길이 데이터가 미리 내장되어 있다. 따라서 그 데이터를 기준으로 하여 사다리붐(5)의 전개길이 제어신호를 출력함은 물론이다.

다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 2 내지 도 5를 참고로하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 화재발생시, 화재발생지점까지 차체(1)를 신속히 이동시킨다. 그런 다음, 선회베이스(3)를 회전시켜 화재지점(F)과 사다리붐(5)을 정렬시킨다.

그리고 사다리붐(5)의 정렬이 완료되면, 레이저 연직각 측정기구(20)가 화재지점(F)과 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)과의 연직각(A)을 측정한다. 이때, 연직각 측정은 운전자가 레이저 연직각 측정기구(20)를 직접 회전시켜 측정하기도 하지만, 별도의 액츄에이터가 있을 경우에는 자동으로 측정한다.

그리고 연직각 측정이 완료되면, 적외선 거리 측정 기구(10)가 화재지점(F)의 건물외벽에 적외선을 수평하게 조사하고, 이로부터 반사된 적외선을 수광 및 처리하여 화재지점(F)과 사다리붐(5)의 회동중심축(5a)까지의 수평거리(b)를 측정한다.

한편, 연직각(A)의 측정과 수평거리(b)의 측정이 완료되면, 측정된 각각의 값은 전자제어유닛(30)으로 입력되며, 입력된 연직각(A)과 수평거리(b)는 내장된 프로그램에 의해 연산 처리된다. 이때, 전자제어유닛(30)은 입력된 연직각(A)과 수평거리(b)를 연산 처리하여 사다리붐(5)의 기립각도 및 사다리붐(5)의 전개길이를 제어할 수 있는 신호를 출력한다. 특히, 연직각(A)을 연산 처리함으로써 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 기립각도 제어신호를 출력하며, 연직각(A)과 수평거리(b)를 코사인 정의로 연산 처리함으로써 화재지점(F)에 대한 사다리붐(5)의 전개 길이 제어신호를 출력한다.

그리고 전자제어유닛(30)에서 사다리붐(5) 기립각도 제어신호와, 사다리붐(5) 전개길이 제어신호가 출력되면, 출력된 각각의 신호는 유압장치(40)로 입력된다. 그리고 유압장치(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 붐 실린더(7)를 제어하여 사다리붐(5)을 상부로 기립시키되, 입력된 제어값에 따라 제어하며, 따라서 사다리붐(5)의 기립각도(A)를 화재지점(F)에 정확하게 정렬시킨다.

그리고 사다리붐(5)의 기립이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 유압장치(40)는 케이블 구동수단(8)의 유압모터(8a)를 제어하여 사다리붐(5)을 펼쳐서 전개 시킨다. 이때, 입력된 제어값에 따라 제어하며, 따라서 사다리붐(5)의 전개 길이(c)를 정확하게 조절하여 화재지점(F)까지 정밀하게 전개한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사다리 소방차의 사다리붐 자동 제어시스템은, 사다리붐의 회동중심축과 화재지점까지의 수평거리 및 사다리붐의 회동중심축과 화재지점 사이의 연직각을 측정한 후, 이를 연산 처리함으로써 화재지점에 대한 사다리붐의 기립각도와 전개길이를 정확하게 제어할 수 있으며, 따라서 사다리붐을 화재지점에 신속 정확하게 위치시킬 수 있다. 특히, 사다리붐을 화재지점에 신속 정확하게 위치시킬 수 있음에 따라 소방요원 및 방화수를 화재지점에 신속 정확하게 투입 및 분사할 수 있으며, 그 결과, 화재의 조기진화가 가능하다. 또한, 사다리붐이 자동적으로 화재지점까지 정확히 전개되므로 사용하기 매우 간편하다.

Claims (4)

1. 차체에 회동중심축을 중심으로 기립가능하게 설치되는 다단의 사다리붐과, 상기 사다리붐을 상부로 기립시키는 붐 실린더와, 상기 사다리붐을 전개시키는 케이블식 구동장치를 포함하는 사다리 소방차에 있어서,

   상기 사다리붐의 회동중심축과 화재지점과의 수평거리를 측정하는 적외선 거리 측정기구와,

   상기 사다리붐의 회동중심축에 대한 상기 화재지점의 연직각을 측정하는 레이저 연직각 측정기구와,

   상기 적외선 거리 측정기구로부터 입력된 수평거리와, 상기 레이저 연직각 측정기구로부터 입력된 연직각을 삼각비 정의로 연산처리하여, 상기 사다리붐의 기립각도 및 상기 화재지점에 대한 상기 사다리붐의 최적의 전개길이를 각각 산출하여 신호를 출력하는 전자제어유닛과,

   상기 전자제어유닛의 사다리붐 기립각도 제어신호 및 사다리붐 전개길이 제어신호에 따라 상기 붐 실린더와 상기 케이블 구동장치를 제어하여 상기 화재지점으로 상기 사다리붐을 기립시킴과 아울러, 상기 화재지점으로 전개시키는 유압장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 사다리 소방차의 사다리붐 자동제어장치.
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