KR101079058B1 - 파도 발생 원리 학습장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 파도 발생 원리 학습장치(100)는 파도 발생 원리 학습장치에 관한 것으로, 베이스(110); 상기 베이스(110) 상부에 설치되며, 내부 일 측에 지층 부(121)가 위치하고 내부 타 측에 해수 부(123)가 위치하는 윈도우(120); 상기 해수 부(123)에서 상기 지층 부(121)를 향하여 송풍할 수 있도록 상기 윈도우(120) 내부에 수직으로 고정 설치되는 송풍 포스트(130); 상기 송풍 포스트(130) 상부에 고정되며, 전면에 송풍 구(141)가 형성되는 송풍 부(140); 상기 송풍 포스트(130)의 하부에 연결되고, 내부에 공기 저장을 제어하는 콘트롤러(150); 및 상기 콘트롤러(150)와 연결되며 바람을 생성하는 바람생성 펌프(160);를 구비한다.
본 발명은 풍파의 세 가지 요인을 확인하고 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정 및 바람의 세기와 지속성이 파도의 크기에 미치는 영향을 쉽게 이해하고 학습할 수 있다.

Description

파도 발생 원리 학습장치{Apparatus for learning wind wave}
본 발명은 파도 발생 원리 학습장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 풍파(wind wave)의 요인들을 확인하고 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정 및 바람의 세기와 지속성이 파도의 크기에 미치는 영향을 쉽게 이해하고 학습할 수 있는 파도 발생 원리 학습장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍파(wind wave)란 바람 에너지가 바다에 전달되어 생긴 중력파의 하나로, 외해에서 대부분의 풍파 파고는 3m 를 넘지 않으며 파장은 60-150m 이내이다.
풍파의 성장에는 고려되어야할 3가지 요인이 있는데, 첫째 바람의 에너지가 지속적으로 해면으로 전달되기 위해서는 파봉의 이동 속도보다 평균 풍속이 더 빨라야 한다. 풍속, 즉 바람의 세기(wind speed)가 풍랑의 발달에 매우 중요한 요소가 된다.
둘째, 바람이 계속 부는 시간, 즉 지속시간(wind duration)이 중요하다. 강한 바람이라도 지속시간이 짧으면 큰 풍랑을 발생시키지 못한다.
셋째, 바람이 풍향을 변하지 않고 중단없이 부는 영역, 즉 풍역대(취송거리, fetch)이다. 강한 바람에 의해 풍랑이 완전히 다 발달하기 위해서는 거의 3일을 갖는 방향으로 계속 불어야 한다. 이처럼 일정 풍속과 충분한 시간지속 그리고 풍역대에서 이론적으로 발달할 수 있는 최대 풍랑방향을 다 자란 풍랑(fully developed sea)이라고 한다. 다 자란 풍랑 상태에서는 계속 더 바람이 분다고 해도 풍랑은 더 자라지 않는다.
풍파와 파고와 파장과의 관계를 살펴보면, 외양에서 보통 정도의 풍랑에서 파형경사(wave steepness)-파고(wave weight)대 파장(wave length)의 비는 1:7을 넘지 않는다. 즉 파장 7m인 파의 파고는 1m를 넘을 수 없으며, 파장 7m인 파의 파고는 10m를 넘을 수 없다. 파봉에서의 각도 120도를 넘을 수 없다. 파봉이 뽀족한 형태인 것은 계속 바람의 에너지가 들어오고 있는 상태이며, 파고가 점점 커져 파형 경사가 1:7을 넘으며 파는 깨지게 되는 것으로 알려져 있다.
종래에는 바람이 어떻게 파도를 만드는지 어떻게 파도가 형성되는지 그 원리를 실험하고 학습할 수 있는 장치들이 없어 바람과 파도 그리고 운동과 에너지 전달에 대한 학습에 도움을 주는 장치가 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍파의 요인들을 확인하고 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정 및 바람의 세기와 지속성이 파도의 크기에 미치는 영향을 쉽게 이해하고 학습할 수 있는 파도 발생 원리 학습장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파도 발생 원리 학습장치는 베이스; 상기 베이스 상부에 설치되며, 내부 일 측에 지층 부가 위치하고 내부 타 측에 해수 부가 위치하는 윈도우; 상기 해수 부에서 상기 지층 부를 향하여 송풍할 수 있도록 상기 윈도우 내부에 수직으로 고정 설치되는 송풍 포스트; 상기 송풍 포스트 상부에 고정되며, 전면에 송풍 구와 공기 배출 구가 형성되는 송풍 부; 상기 송풍 포스트의 하부에 연결되고, 내부에 공기 저장을 제어하는 콘트롤러; 및 상기 콘트롤러와 연결되며 바람을 생성하는 바람생성 펌프;를 구비한다.
상기 바람생성 펌프에서 생성한 바람은 상기 콘트롤러에 의해서 상기 송풍 포스트를 따라 이동된 후 상기 송풍 부의 상기 송풍 구와 공기 배출 구로 송풍되어 상기 해수 부의 파도를 생성한다.
상기 지층 부는 상기 해수 부를 향하여 경사지고, 상기 해수 부는 실리콘 오일로 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 풍파의 세 가지 요인을 확인하고 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정 및 바람의 세기와 지속성이 파도의 크기에 미치는 영향을 쉽게 이해하고 학습할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 정면도
도 2는 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 측면도
도 3은 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 평면도
도 4는 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치 내부 구성을 보인 측면도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 측면도, 도 3은 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치를 보인 평면도, 및 도 4는 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치 내부 구성을 보인 측면도이다.
도 1 내지 도 4에 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치(100)는 베이스(110); 상기 베이스(120) 상부에 설치되며, 내부 일 측에 지층 부(121)가 위치하고 내부 타 측에 해수 부(123)가 위치하는 윈도우(120); 상기 해수 부(123)에서 상기 지층 부(121)를 향하여 송풍할 수 있도록 상기 윈도우(120) 내부에 수직으로 고정 설치되는 송풍 포스트(130); 상기 송풍 포스트(130) 상부에 고정되며, 전면에 송풍 구(141)가 형성되는 송풍 부(140); 상기 송풍 포스트(130)의 하부에 연결되고, 내부에 공기 저장을 제어하는 콘트롤러(150); 및 상기 콘트롤러(150)와 연결되며 바람을 생성하는 바람생성 펌프(160);를 구비한다.
본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치(100)의 구성을 좀더 구체적으로 살펴보면, 우선 상기 베이스(110)는 지면에 지지되는 부분으로, 사각박스 형태로 구성된다.
상기 윈도우(120)는 상기 베이스(120) 상부에 고정 설치되며, 측면들과 상면이 모두 막힌 박스형태로 구성된다. 상기 윈도우(120)의 측면에는 공기배출구(120a)가 형성된다.
상기 윈도우(120)의 내부 일 측에는 지층 부(121)가 위치하고 내부 타 측에는 해수 부(123)가 위치한다.
상기 지층 부(121)는 상기 해수 부(123)를 향하여 경사지고, 상기 해수 부(123)는 실리콘 오일로 구성되어 풍파를 좀더 명확하게 확인할 수 있다.
상기 송풍 포스트(130)는 상기 해수 부(123)에서 상기 지층 부(121)를 향하여 송풍할 수 있도록 상기 윈도우(120) 내부에 수직으로 고정 설치된다.
상기 송풍 부(140)는 상기 송풍 포스트(130) 상부에 고정되는 구름형상의 물체를 말하며, 그 전면에 바람이 나오는 송풍 구(141)가 형성된다.
상기 콘트롤러(150)는 상기 송풍 포스트(130)의 하부에 연결되고, 내부에 공기 저장을 제어하는 역할을 한다.
상기 바람생성 펌프(160)는 배관(P)을 통해서 및 상기 콘트롤러(150)와 연결되어 바람을 생성하며, 상기 콘트롤러(150)는 상기 바람생성 펌프(160)에 의해서 생성된 바람을 상기 송풍 포스트(130) 상부 쪽으로 송풍 되도록 제어한다.
상기 바람생성 펌프(160)에서 생성한 바람은 상기 콘트롤러(150)에 의해서 상기 송풍 포스트(130)를 따라 이동된 후 상기 송풍 부(140)의 상기 송풍 구(141)로 송풍되어 상기 해수 부(123)의 파도를 생성하도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 파도 발생 원리 학습장치(100)의 작용효과를 살펴본다.
바람생성 펌프(160)에서 생성한 바람은 상기 콘트롤러(150)에 의해서 상기 송풍 포스트(130)를 따라 이동된 후 상기 송풍 부(140)의 상기 송풍 구(141)로 송풍되어 상기 해수 부(123)의 풍파를 생성한다.
전술한 바와 같이, 풍파의 성장에는 고려되어야할 3가지 요인이 있는데, 첫째 바람의 에너지가 지속적으로 해면으로 전달되기 위해서는 파봉의 이동 속도보다 평균 풍속이 더 빨라야 한다. 풍속, 즉 바람의 세기(wind speed)가 풍랑의 발달에 매우 중요한 요소가 된다.
둘째, 바람이 계속 부는 시간, 즉 지속시간(wind duration)이 중요하다. 강한 바람이라도 지속시간이 짧으면 큰 풍랑을 발생시키지 못한다.
셋째, 바람이 풍향을 변하지 않고 중단없이 부는 영역, 즉 풍역대(취송거리, fetch)이다.
상기 송풍 구(141)로 송풍된 바람에 의해 풍파가 형성되고, 이러한 풍파는 상기 세 가지 요인에 의해서 성장하게 되는 데, 사용자는 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정을 쉽게 이해하고 학습할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 풍파의 세 가지 요인을 확인하고 풍파의 발생과 성장을 지켜보면서 바람에 의한 파도 발생과정과 에너지 전달과정 및 바람의 세기와 지속성이 파도의 크기에 미치는 영향을 쉽게 이해하고 학습할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명의 권리는 상기 설명된 실시 예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 파도 발생 원리 학습장치
110: 베이스
120: 윈도우
120a: 공기 배출 구
121: 지층 부
123: 해수 부
130: 송풍 포스트
140: 송풍 부
141: 송풍 구
150: 콘트롤러
160: 바람생성 펌프

Claims (3)

  1. 베이스(110);
    상기 베이스(110) 상부에 설치되며, 내부 일 측에 지층 부(121)가 위치하고 내부 타 측에 해수 부(123)가 위치하는 윈도우(120);
    상기 해수 부(123)에서 상기 지층 부(121)를 향하여 송풍할 수 있도록 상기 윈도우(120) 내부에 수직으로 고정 설치되는 송풍 포스트(130);
    상기 송풍 포스트(130) 상부에 고정되며, 전면에 송풍 구(141)가 형성되는 송풍 부(140);
    상기 송풍 포스트(130)의 하부에 연결되고, 내부에 공기 저장을 제어하는 콘트롤러(150); 및
    상기 콘트롤러(150)와 연결되며 바람을 생성하는 바람생성 펌프(160);를 포함하는 파도 발생 원리 학습장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지층 부(121)는 상기 해수 부(123)를 향하여 경사지고, 상기 해수 부(123)는 실리콘 오일로 구성되는 것을 특징으로 하는 파도 발생 원리 학습장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바람생성 펌프(160)에서 생성한 바람은 상기 콘트롤러(150)에 의해서 상기 송풍 포스트(130)를 따라 이동된 후 상기 송풍 부(140)의 상기 송풍 구(141)와 공기 배출 구(142)로 송풍되어 상기 해수 부(123)의 파도를 생성하는 것을 특징으로 하는 파도 발생 원리 학습장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336122A (en) 1992-10-26 1994-08-09 Lewis James C Educational apparatus with pump for use in bathtub

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