이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용 어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치를 도시한 정면도이다. 도 2는 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 상면에서 바라본 사시도이다. 도 3은 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 배면에서 바라본 사시도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 계류 장치의 전체 구성을 한 눈에 파악할 수 있으며, 도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 부력 프레임(100)의 세부 구조 및 음파 유속계(200)와 부력 프레임(100)의 결합 구조를 간단하게 파악할 수 있다. 이하 도 1 내지 도 3을 함께 참조하며 본 발명의 계류 장치의 일 실시예를 상세히 설명한다. 도시된 실시예에 대한 설명은 도시되지 않은 다양한 변용예에 응용할 수 있을 것이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 계류 장치는, 음파 유속계(200)와, 상기 음파 유속계(200)가 상부에 설치되는 것으로 상기 음파 유속계(200)에 부력을 제공하는 부력 프레임(100)과, 자중에 의하여 해저에 안착되는 무게 추(10)와, 부력 프레임(100)을 무게 추(10)에 연결하여 일정 수심에 계류시키는 연결 부재(1)를 포함한다.
무게 추(10)의 자중은 연결 부재(1)로 연결된 기타 장치의 총 부력을 합친 것보다 큰 것이 바람직하다. 따라서, 해류나 조류의 작용시 음파 유속계(200)를 포함한 각 측정 수단이 계류 수심의 큰 변화없이 안정적으로 계류될 수 있다.
또한, 연결 부재(1)의 길이를 조절함으로써 수면을 항해하는 선박의 저면에 간섭되지 않고 음파 유속계(200)를 비록한 기타 장치를 안전하게 계류시킬 수 있 다.
무게 추(10) 및 연결 부재(1)로 연결되는 기타 장치로서, 최상단에 위치한 음파 유속계(200)(ADCP : Acoustic Doppler Current Profilers)와 부력 프레임(100) 외에, 음파 자동 이탈기(20)(A/R : Acoustic Release transponder), 배터리를 내장하여 수심 변화를 스스로 기록 저장하는 자기 유속계(30)(自己 流速計)(RCM : Recording Current Meter), 수온을 측정하는 수온 측정기(40), 부양 자세의 변화에 따라 수온/염분/수심을 연속으로 측정하는 수온/염분/수심 연속 측정기(50), 상기 부력 프레임(100)의 회수시 수면에 부상되는 회수용 프레임(60), 깊은 수심에도 찌그러지지 않을 정도의 충분한 강성을 갖고 소정의 부력을 제공하는 글래스 부이(6)(glass buoy) 등이 가능하다.
음파 자동 이탈기(20)는 그 상측이 부력 프레임(100)과 연결되고 그 하측이 무게 추(10)와 착탈 가능하게 연결되는 장비이다. 음파 자동 이탈기(20) 및 무게 추(10)의 착탈은 외부에서 전달되는 음파 신호에 의하여 제어된다. 음파 자동 이탈기(20)는 상기 음파 신호에 추종하여 부력 프레임(100)을 일정 수심에 계류시키거나 수면에 부상시키는 역할을 한다.
일 실시예로서, 본 발명의 계류 장치를 수심에서 인양하여 기타 장치에 저장된 측정 데이터를 입수하고자 할 때는, 음파 자동 이탈기(20)에 음파 신호를 보내어 무게 추(10)로부터 분리시킴으로써 연결 부재(1)에 매달린 각 측정 장치가 수면으로 부상되게 한다. 수면에 부상된 계류 장치는 다수의 부표를 장착한 회수용 프레임(60)에 회수용 고리를 걸어 끌어당김으로써 해양 측정 선박으로 용이하게 회수 될 수 있다.
한편, 음파 유속계(200)를 측정 지점에 설치할 때는, 부력 프레임(100), 기타 장치, 음파 자동 이탈기(20)를 무게 추(10)에 연결하여 해저에 방류함으로써 무게 추(10)를 해저에 안착시키고, 기타 장치들이 부력 프레임(100) 및 글래스 부이(6)의 부력에 의하여 수면 방향으로 부상되면서 소정 수심에 자리 잡도록 한다.
본 발명의 계류 장치를 설치하면, 음파 유속계(200)에 의하여 측정되는 유속 뿐만 아니라, 수온, 염분, 수심의 변화를 각 수심 별로 다양하게 측정할 수 있다.
다음으로 도 1 내지 도 3을 함께 참조하며, 음파 유속계(200), 부력 프레임(100) 및 계류 장치에 대하여 상세히 설명한다. 편의상 도 3에는 인공위성 추적 장치(Argos beacon, 140)와 보조 브라켓(105)는 도시되지 않는다.
시시각각 변화하는 해양환경을 파악하기 위하여 여러 가지의 관측방법이 있는데 그 중 하나로 원하는 지점의 수심 층에서 장기간(1년 이상)의 자료를 획득하기 위하여 예를 들어 케블라 로프(Kevlar rope)와 같은 연결 부재(1)에 음파 유속계(200)를 연결하여 계류시키게 된다.
연결 부재(1)에는 원하는 수심 층마다 많은 수의 음파 유속계(200)를 부착할 수가 있고, 특히 최상층부에 장착된 음파 유속계(200)(ADCP: Acoustic Doppler Current Profilers)는 소정 수심으로부터 해표면인 표층까지의 해류 유속을 측정한다. 이러한 방법에 의하면 항행하는 선박에 연결 부재(1)가 걸려 절단되지 않게 한다. 여기서 음파 유속계(200)를 일정 수심에 유지할 수 있도록 하는 부력 수단이 필요하다. 그러나, 해수에 의한 부식과 다양한 깊이에 복수의 음파 유속계(200)를 설치해야 하는 점을 고려하면, 간단한 구조로 된 부력 수단을 저렴한 비용으로 설치할 수 있어야 하고 부력 수단의 내부식성이 확보되어야 한다.
음파 또는 초음파를 이용하여 유속을 측정하는 장비인 음파 유속계(200)에 부력을 제공하여 일정 수심에 계류시키는 부력 수단으로서 본 발명은 적은 비용으로 간단하게 설치할 수 있고 강한 내부식성을 갖는 부력 프레임(100)을 제안한다.
일 실시예로서, 부력 수단은 분해 결합이 용이하게 제작된 하부 프레임(120)에 부력재(130) 4개를 끼우고, 음파 유속계(200)가 상단부에 장착된 상부 프레임(110)을 상기 부력재(130)에 덮은 다음 4 부분에 고정 너트(150)를 체결하는 구조가 바람직하다.
부력 프레임(100) 양측에는 인공위성 추적 장치(140)(Argos beacon) 또는 비상시 검색이 용이하도록 점멸되는 점멸등(미도시)(Beacon light)을 부착할 수 있는 보조 브라켓(105)이 마련된다. 따라서, 연결 부재(1)가 절단되거나 음파 자동 이탈기(20)의 동작에 의하여 부력 프레임(100)이 부상되면 인공위성 추적 장치(140) 및 점멸등의 신호에 의하여 쉽게 찾을 수 있도록 되어 있다.
부력재(130)와 부력 프레임(100)이 조립되는 부위에는 고무 패킹(160)이 마련되어 부력재(130)의 충격 손상 및 피로 파괴에 대응할 수 있다. 이와 같이 간단한 구조의 부력재(130)는 쉽게 제작할 수 있음은 물론 바닷물에 쉽게 부식되지 않는 합성 수지 재질로 되어 있다. 또한, 부력 프레임(100)도 부식에 강한 금속 봉(170)(예를 들어 스텐레스 스틸 316L)으로 되어 있어 반영구적으로 사용할 수 있다.
부력 프레임(100)은 상부 프레임(110)과, 하부 프레임(120)과, 부력재(130)를 구비한다. 이때, 보조 브라켓(105)과, 고정대(125), 고무 패킹(160), 연결 부재(1)와 연결되는 연결용 후크(180)를 더 구비할 수 있다.
상부 프레임(110)은 음파 유속계(200)가 상부에 장착되는 판 형상이다. 하부 프레임(120)은 해저 방향으로 연결 부재(1) 및 연결용 후크(180)에 의하여 연결되며 각 모서리가 금속 봉(170)으로 이루어진 다각 뿔 형상인 것이 소정의 강성 및 무게 감소에 유리하다. 상부 프레임(110) 및 하부 프레임(120)은 염분 및 해류의 작용시 쉽게 파손되지 않는 내구성이 강한 재질로 마련된다.
부력재(130)는 상부 프레임(110) 및 하부 프레임(120) 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생한다. 부력재(130)는 합성 수지 재질로 마련되는 것이 염분의 부식에 강하며, 중공부(139)를 갖는 쉘(shell) 구조의 구 형상으로 되어 부력을 발생한다. 부력 프레임(100)의 설치 수심에 따라 수압에 찌그러지지 않을 정도의 강성을 갖도록 부력재(130)의 재질 및 쉘의 두께가 정해진다.
부력재(130)의 고정은 고정대(125) 및 고정 너트(150)에 의한다. 고정대(125)는 하부 프레임(120)의 상측으로 돌출되어 부력재(130) 및 상부 프레임(110)이 끼워진다. 부력재(130)에는 고정대(125)가 끼워지는 고정대 구멍(135)이 중앙부에 형성되는 것이 바람직하다. 고정대(125)의 단부에는 고정 너트(150)의 체결을 위한 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 부력 프레임(100) 및 부력재(130)의 체결에 따른 국부 하중을 최대한 분산시킬 수 있도록 부력재(130) 및 부력 프레임(100)의 체결 부분에 고무 패 킹(160)이 개재되어 충격 및 하중을 완화시키는 것이 바람직하다. 또한, 인공위성 추적 장치(140)(Argos beacon) 또는 점멸등(Beacon light)을 고정하도록 상부 프레임(110) 또는 하부 프레임(120)에 보조 브라켓(105)이 더 마련될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 상면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 배면에서 바라본 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...연결 부재 6...글래스 부이(glass buoy)
10...무게 추
20...음파 자동 이탈기(A/R : Acoustic Release transponder)
30...자기 유속계(自己 流速計)(RCM : Recording Current Meter)
40...수온 측정기 50...수온/염분/수심 연속 측정기
60...회수용 프레임 100...부력 프레임
105...보조 브라켓 110...상부 프레임
120...하부 프레임 125...고정대
130...부력재(浮力材) 135...고정대 구멍
139...중공부 140...인공위성 추적 장치(Argos beacon)
150...고정 너트 160...고무 패킹
170...금속 봉 180...연결용 후크(connecting hook)
200...음파 유속계(ADCP : Acoustic Doppler Current Profilers)