KR100916584B1 - 선박의 자동접안 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 자동 접안 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 선박에 장착된 거리감지센서를 이용하여 접안지(接岸地)까지의 실제거리를 측정하고 상기 측정된 실제거리에 따라 선박의 구동장치를 자동으로 제어하여 안전하게 선박을 접안시킬 수 있는 선박의 자동 접안 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템 및 방법은, 상기 접안 중인 선박과 상기 접안지 사이의 실제거리에 따라 상기 선박의 엔진출력 및 클러치 중립을 자동으로 제어하여 상기 선박을 편리하게 접안시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 실제거리를 실시간으로 상기 디스플레이장치에 표시하여 사용자가 쉽게 접안지까지의 거리를 인지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 경고장치를 통해 상기 선박과 상기 접안지의 충돌위험을 즉각적으로 사용자에게 인지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 상기 선박에 장착된 소나를 거리감지센서로 이용하여 추가설비 없이 상기 실제거리를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

선박의 자동접안 시스템{Auto system for coming alongside the pier}

본 발명은 선박의 자동 접안 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 선박에 장착된 거리감지센서를 이용하여 접안지(接岸地)까지의 실제거리를 측정하고 상기 측정된 실제거리에 따라 선박의 구동장치를 자동으로 제어하여 안전하게 선박을 접안시킬 수 있는 선박의 자동 접안 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 '선박(船舶, vessel)'이란 사람이나 재화를 싣고 물 위를 운행하는 수상교통수단을 총칭한다.

이 같은 '선박'은 필요에 따라 다양하게 구분될 수 있지만, 통상의 분류기준인 사용목적에 따라서는 상선, 군함, 어선, 레저선박, 특수목적선 등으로, 크기에 따라서는 대형선(100ft이상), 소형선(30~50ft) 등으로, 속도에 따라서는 초 쾌속선(40knot), 쾌속선, 고속선(25knot이상), 일반선 등으로 나누어 볼 수 있다.

한편, 최근 들어 국민소득증대에 따른 생활의 질적 향상과 주 5일 근무제 실 시 등에 힘입어 레저활동에 대한 관심이 급속도로 높아지고 있는바, 3면이 바다인 우리나라의 경우 해양레저의 비약적인 발전이 전망되고 있어 그에 따른 레저용 선박의 수요가 증대될 것으로 기대된다.

그러나, 상기 레저용 선박의 사용자들은 대부분이 여가를 즐기기 위해 소소하게 선박을 운항하기 때문에 선박의 조종 실력이 미숙한 경우가 많다.

특히, 선박을 접안시킬 경우에는 상기 선박의 엔진 및 클러치 작동레버를 숙달된 감각으로 수회 조작하는 고난위도의 조종 능력을 요구하는바, 조종 실력이 미숙한 사용자가 상기 선박의 엔진 및 클러치 작동레버를 서툴게 다루어 상기 선박을 접안하는 경우 선박의 충돌 등 선체파손의 가능성을 높이고, 나아가 침수에 따른 인명피해를 일으킬 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 상기 접안 중인 선박과 접안지 사이의 실제거리를 실시간으로 측정하고, 상기 실제거리에 따라 상기 선박의 구동장치를 자동으로 제어하여 상기 선박을 안전하고 편리하게 접안할 수 있는 방도를 제시하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박에 설치되고 접안 중인 상기 선박과 접안지 사이의 실제거리(d 단, d > 0)를 실시간으로 측정하는 적어도 하나 이상의 거리감지센서; 상기 선박에 설치되고 상기 선박의 실제속도를 측정하는 GPS; 상기 선박에 장착되어 상기 선박에 구동력을 부여하는 엔진 및 클러치 장치; 및 상기 실제거리(d)와 기(旣) 설정된 제1기준거리(d1) 및 제2기준거리(d2 단, 0 < d2 < d1)를 비교하여, 상기 실제거리(d)가 상기 제1기준거리(d1)와 상기 제2기준거리(d2) 사이인 경우 상기 선박의 진행속도가 소정의 안전속도를 갖도록 상기 선박의 엔진을 제어하고, 상기 실제거리(d)가 상기 제2기준거리(d2) 이하인 경우 상기 선박의 진행이 제동되도록 상기 선박의 클러치 장치를 중립으로 제어하는 제어부를 포함하는 선박의 자동 접안 시스템을 제공한다.

이때, 상기 거리감지센서는 소나(Sonar)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 실제거리의 표시정보를 실시간으로 생성하고, 상 기 선박의 자동 접안 시스템은 상기 표시정보를 전달받아 표시하는 디스플레이장치를 더 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 실제거리가 기(旣) 설정된 충돌위험 거리인 제3기준거리 (d3 단, 0 < d3 < d2) 내인 경우 경고정보를 생성하고, 상기 선박의 자동 접안 시스템은 상기 경고정보를 전달받아 알리는 경고장치를 더 포함한다.

한편, 본 발명은 접안 중인 선박과 접안지 사이의 실제거리(d 단, d > 0)가 실시간으로 측정되는 A) 단계; 및 상기 실제거리(d)와 기(旣) 설정된 제1기준거리(d1) 및 제2기준거리(d2 단, 0 < d2 < d1)를 비교하여, 상기 실제거리(d)가 상기 제1기준거리(d1)와 상기 제2기준거리(d2) 사이인 경우 상기 선박이 소정의 안전속도를 갖도록 하고, 상기 실제거리(d)가 상기 제2기준거리(d2) 이하인 경우 상기 선박이 제동되는 B) 단계를 포함하는 선박의 자동 접안 방법을 제공한다.

또한, 상기 선박의 자동 접안 방법은 상기 A) 단계 이후, 상기 실제거리(d)를 실시간으로 사용자가 인지하도록 표시하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 선박의 자동 접안 방법 중 상기 B) 단계는, 상기 실제거리(d)가 제3기준거리(d3 단, 0 < d3 < d2) 내인 경우 충돌 위험을 사용자에게 알리는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템 및 방법은, 상기 접안 중인 선박과 상기 접안지 사이의 실제거리에 따라 상기 선박의 엔진출력 및 클러치 중립을 자동 으로 제어하여 상기 선박을 편리하게 접안시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 실제거리를 실시간으로 상기 디스플레이장치에 표시하여 사용자가 쉽게 접안지까지의 거리를 인지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 경고장치를 통해 상기 선박과 상기 접안지의 충돌위험을 즉각적으로 사용자에게 인지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 상기 선박에 장착된 소나를 거리감지센서로 이용하여 추가설비 없이 상기 실제거리를 측정할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 상세히 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템 구성도이고, 도 2는 선박에 거리감지센서를 장착한 평면도이고, 도 3은 선박의 자동 접안 상태도이다.

본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템은 거리감지센서(110), GPS(120), 제어부(130) 및 이와 연동 되는 선박의 엔진(140) 및 클러치장치(150)를 갖는다.

상기 거리감지센서(110)는 상기 선박(100)의 측면에 적어도 하나 이상이 설치된다. 바람직하게 상기 거리감지센서(110)는 소나(Sonar)이다.

상기 소나는 (sound navigation and ranging 으로부터 유래) 기존의 선박에 장착되어 수심을 측정하고 어군을 탐지하는데 사용되고 있다.

상기 소나는 바다 속에서 가시광선 등의 전자파와 레이더파는 전달되지 않기 때문에 초음파을 사용한다. 상기 초음파의 빠르기는 약 1,500 m/s 이고, 물체에 닿으면 반사되는 성질이 있다.

이러한, 상기 소나는 음파를 발신하는 액티브 소나와 외부 음파를 감지하는 패시브 소나가 있다. 상기 액티브 소나는 짧은 단속음(斷續音)으로서 초음파를 발사하고 상기 초음파가 물체에 반사되어 되돌아오는 시간을 이용하여 물체까지의 거리를 측정한다.

따라서, 상기 소나를 통해 후술하는 바와 같이 접안 중인 선박과 접안지 사이의 실제거리(d)를 실시간으로 측정한다.

상기 GPS(120)는 통상의 것을 이용하고, 상기 선박(100)의 실제속도를 측정한다.

상기 실제속도는 상기 선박(100)의 실제 진행속도이고, 상기 선박(100)의 제원에 따라 발생하는 접안력, 바람의 영향에 따른 풍압력, 해수의 흐름에 따른 유체력이 모두 감안된 것이다.

상기 접안력, 풍압력 및 유체력에 관하여 관련된 식을 살펴본다.

상기 접안력은 선박의 운동역학적 방법에 의해서 계산되며 다음 식 1)에 의해 산출된다. 이때 하기 식 중에 대입되는 선박의 접안속도는 선박의 선형, 재하상태, 계류시설의 위치 및 구조, 기상 및 해상상황 등을 고려한 접안속도 실측치에 근거하여 정해진다.

식 1)

상기 풍압력은 선체의 정면방향(x), 선체의 측면방향(y)의 풍항력계수와 선박 중심축 회전의 풍압모멘트계수를 써서 다음 식 2)에 의해 산출된다.

식 2)

상기 유체력은 실시간 측정되는 선박의 속도와 GPS 위치에 따른 선체 이동 변화량으로 조류의 유체력을 측정하고, 상기 조류에 의한 유체력은 마찰저항과 입력저항으로 나누어진다. 이때, 선수 방향에서 흐름에 대한 저항은 대부분이 마찰저항이다. 선체 측면의 흐름에 대해서는 대부분이 압력저항이다. 이에 따른 상기 유체력은 다음 식 3)에 의해 산출된다.

식 3)

상기 제어부(130)는 상기 거리감지센서(110)로 측정된 실제거리(d)가 기(旣) 정해진 기준거리 내의 값인 경우 상기 선박(100)의 엔진(140) 또는 클러치장치(150)를 자동으로 제어한다.

상기 기준거리는 제1기준거리(d1), 제2기준거리(d2), 제3기준거리(d3)로 나뉜다.

우선, 상기 제1,2,3기준거리의 멀고 가까움의 정도는 제1기준거리(d1) > 제2기준거리(d2) > 제3기준거리(d3) > 0 의 순이다.

상기 제1기준거리(d1)는 상기 선박(100)이 접안지(300)로 안전하게 접안하기 위해 상기 선박의 진행속도를 소정의 안전속도로 감속하는 시점이고, 그 거리는 상기 접안지(300)로부터 20 ~ 30 m 떨어진 곳이 바람직하다.

상기 안전속도는 20 ~ 30 m/s 인 것이 바람직하고, 상기 선박(100)의 제원에 따라 그 값은 변동된다.

따라서, 상기 실제거리(d)가 상기 제1기준거리(d1)이거나 상기 제1기준거리(d1)와 상기 제2기준거리(d2) 사이인 경우 상기 제어부(130)는 상기 엔진(140)의 출력을 제어하여 상기 선박(100)이 상기 안전속도를 갖게 한다.

상기 제2기준거리(d2)는 상기 선박(100)이 상기 접안지(300)에 근접하여 멈추기 위한 제동 시점이고, 그 거리는 상기 접안지(300)로부터 2 ~ 3 m 떨어진 곳이 바람직하다. 단, 상기 선박(100)의 제원에 따라 상기 제2기준거리(d2)는 변동된다.

따라서, 상기 실제거리(d)가 상기 제2기준거리(d2) 이하인 경우 상기 제어부(130)는 상기 클러치장치(150)가 중립을 이루도록 전자제어하여 상기 선박(100)을 제동시킨다.

또한, 상기 제3기준거리(d3)는 상기 선박(100)이 상기 접안지(300)에 충돌위험 거리로 근접함을 알리는 시점이고, 그 거리는 상기 접안지(300)로부터 1 ~ 1.5 m 떨어진 곳이 바람직하다.

상기 선박(100)의 엔진(140)은 통상적으로 속도레버(미도시)를 조작하여 상기 엔진 출력을 조정하고, 상기 클러치장치(150)는 상기 엔진으로부터 동력을 전달받아 상기 선박을 전지, 중립, 후진시키는 통상적인 장치인 것으로 그 상세한 구성 및 작동에 관한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템에는 접안모드설정 인터페이 스(미도시), 디스플레이장치(160) 및 경고장치(170)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기 접안모드설정 인터페이스(미도시)는 사용자가 임의로 조작하여 운항하던 선박을 접안코자 할 때 상기 선박(100)에 접안모드를 설정해 상기 거리감지센서(110)를 온(ON)으로 작동시킨다.

상기 디스플레이장치(160)는 상기 거리감지센서(110)로부터 측정되고 상기 제어부(130)로부터 전달된 상기 실제거리(d)에 관한 표시정보를 화면에 나타낸다.

상기 경고장치(170)는 상기 실제거리(d)가 상기 제3기준거리(d3) 이하인 경우 상기 제어부(130)로부터 전달된 경고정보를 경고음 울림 또는 경고등 점멸로 사용자에게 알린다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 방법에 관하여 살펴본다.

도 4는 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 방법을 나타낸 순서도이다.

우선, 상기 선박(100)은 운항 중에 있다(St210).

다음으로, 상기 선박(100)을 접안하기 위해 사용자가 상기 접안지(300)로부터 적정거리로 떨어진 지점에서 임의로 접안모드를 설정한다(St220).

상기 적정거리로 떨어진 지점은 상기 선박(100)의 제원, 상기 접안지 주변의 환경 등에 따라 변동될 수 있고, 바람직하게는 상기 접안지(300)로부터 30 ~ 40 m 떨어진 곳이 바람직하다.

이때, 상기 접안모드가 설정된 상기 선박(100)은 진행하던 실속도를 유지하 며 접안지를 향해 진행한다.

다음으로, 상기 거리감지센서(110)가 작동되어 상기 접안 중인 선박(100)과 상기 접안지(300) 사이의 실제거리(d)를 실시간으로 측정한다(St230).

상기 거리감지센서(110)는 적어도 하나 이상인 것으로, 상기 접안지(300) 측의 센서들이 작동되고 각각의 상기 거리감지센서(110)에서 측정되는 값 중 최단(最短) 거리가 측정되는 센서의 거리값을 상기 실제거리(d)로 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 실제거리(d)의 값은 상기 선박(100)이 상기 접안지(300)를 향해 진행함에 따라 점차 줄어드는 값임을 참고하여 다음 단계를 순차적으로 설명한다.

다음으로, 상기 제어부(130)가 상기 실제거리(d)와 상기 제1기준거리(d1)를 반복적으로 비교한다(St240).

이때, 상기 실제거리(d)가 상기 제1기준거리(d1)에 미치지 못한 경우에는 상기 St230 단계를 유지하고 상기 선박(100)은 실속도로 진행한다.

이와 달리, 상기 실제거리(d)가 상기 제1기준거리(d1)에 미치거나 상기 제1기준거리(d1)와 상기 제2기준거리(d2)의 사이(즉, 상기 제2기준거리(d2) < 상기 실제거리(d) ≤ 상기 제1기준거리(d1))인 경우에는 후술하는 St250 단계로 진행한다.

다음으로, 상기 제어부(130)는 상기 선박(100)이 상기 안전속도를 갖도록 상기 선박(100)의 속도를 제어한다(St250).

상기 선박(100)의 속도는 상기 선박(100)에 장착된 상기 엔진(140)의 출력이 전자제어되어 상기 안전속도를 유지하도록 조정된다. 필요시 상기 엔진(140)에 연결된 스크류(미도시)를 역회전시키거나 상기 선박(100)을 측면으로 이동시키는 덕 트(미도시)를 가동하여 상기 선박(100)의 속도를 감속시킨다.

이와 같이, 상기 선박(100)은 상기 제1기준거리(d1)의 지점을 통과한 후 상기 제2기준거리(d2)의 지점에 다다르기까지 상기 안전속도를 유지하며 진행한다.

이 과정 중에, 상기 제어부(130)는 상기 실제거리(d)와 상기 제2기준거리(d2)를 반복적으로 비교한다(St260).

이때, 상기 실제거리(d)가 상기 제2기준거리(d2)에 미치지 못한 경우에는 상기 St250 단계를 유지하고 상기 선박(100)은 상기 안전속도로 진행한다.

이와 달리, 상기 실제거리(d)가 상기 제2기준거리(d2)에 미치거나 상기 제2기준거리(d2)의 이하인 경우에는 후술하는 St270 단계로 진행한다.

다음으로, 상기 제어부(130)는 상기 선박(100)을 제동시킨다(St270).

상기 선박(100)의 제동은 상기 선박(100)에 장착된 상기 클러치장치(150)를 전자제어하여 중립으로 조작시켜 상기 엔진(140)으로부터 전달되는 동력을 차단하는 것으로 이루어진다.

다음으로, 상기 제동된 선박(100)을 접안 완료시킨다(St280).

상기 접안은 상기 접안지(300)의 접안시설(미도시)에 상기 선박(100)으로부터 던져진 로프 등을 결박시키고 잡아 당겨 안전하게 접안시킨다.

한편, 바람직하게 상기 St230 단계 이후로는 상기 실제거리(d)의 실시간 표시정보를 상기 디스플레이장치(160)에 출력하여 사용자에게 상기 접안지(300)까지의 남은 거리를 인지시킨다.

또한, 바람직하게 상기 선박(100)이 상기 St280 단계가 아닌 상태에서 상기 실제거리(d)가 제3기준거리(d3) 내로 진입한 경우에는 충돌 위험을 사용자에게 알린다.

이때, 상기 충돌 위험은 상기 경고장치(170)를 통해 경고음 내지 경고램프를 점멸하는 것으로 상기 사용자에게 인지시킨다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 시스템 구성도.

도 2는 선박에 거리감지센서를 장착한 평면도.

도 3은 선박의 자동 접안 상태도.

도 4는 본 발명에 따른 선박의 자동 접안 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간략한 설명>

100: 선박 110: 거리감지센서

120: GPS 130: 제어부

140: 엔진 150: 클러치장치

160: 디스플레이장치 170: 경고장치

Claims (7)

1. 엔진과 클러치 장치가 장착된 선박에 설치되고, 수중으로 초음파를 발신하여 상기 선박과 접안지 간 수중의 실제거리(d, 단 d>O)를 실시간으로 측정하는 적어도 하나의 소나;

   상기 선박에 설치되고, 접안력, 풍압력, 유체력이 반영된 상기 선박의 실제속도를 실시간으로 측정하는 GPS; 및

   상기 실제거리(d)에 따라 상기 엔진과 클러치 장치를 전자 제어하여 상기 실제속도를 조절하되, 상기 실제거리(d)와 기(旣) 설정된 제 1 및 제 2 기준거리(d1,d2 단, 0<d2<d1)를 비교하여 상기 실제거리(d)가 상기 제 1 기준거리(d1)와 상기 제 2 기준거리(d2) 사이인 경우(즉, d2<d<d1)에 상기 엔진을 제어하여 상기 선박의 실제속도를 기(旣) 설정된 안전속도로 변속하고, 상기 실제거리(d)가 상기 제 2 기준거리(d2) 이하인 경우(즉, d≤d2)에 상기 클러치 장치를 중립으로 제어하는 제어부를 포함하는 선박의 자동접안 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 기준거리(d1)는 20~30m 이고, 상기 안전속도는 20~30m/s이며, 상기 제 2 기준거리(d2)는 2~3m인 선박의 자동접안 시스템.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 실제거리를 표시하는 디스플레이장치; 및

   경보음 또는 경고등을 발하는 경고장치를 더 포함하여, 상기 제어부는 상기 실제거리(d)가 기(旣) 설정된 제 3 기준거리(d3, 단 0<d3<d2) 이하인 경우(즉, d≤d3)에 상기 경고장치를 통해 상기 경고음 또는 경고등이 발하게 하는 선박의 자동접안 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제 3 기준거리(d3)는 1~1.5m인 선박의 자동접안 시스템.
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