KR101121568B1 - 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파고, 수온, 염분 및 전기전도도 등 해양의 물리, 화학량 관측이나 해양기상 관측을 수행하는 해양관측장치에 관한 것으로, 상단부가 개방된 중공(中空)의 구형(球形) 기밀(氣密) 구조체인 중공구체(中空球體)(10)와 중공구체(10)를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지(20) 및 중공구체(10) 내부에 설치되는 관측장비(19)로 구성되며, 방사상으로 배치된 다수의 압축공기 팽창낭(膨脹囊)(30)이 내장되어 부유식(浮遊式)으로 운용되는 해양관측용 부이(buoy)이다.
본 발명을 통하여 관측장비(19) 일체를 기밀 중공구체(10)에 내장하여 전체 구성을 간소화하고 관측장비(19)를 선박 또는 표류물(漂流物)의 충돌로부터 보호하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이{BUILT-IN OBSERVATORIES TYPE VOID SPHERE BUOY FOR OCEANOGRAPHIC OBSERVATION}
본 발명은 파고, 수온, 염분 및 전기전도도 등 해양의 물리, 화학량 관측이나 해양기상 관측을 수행하는 해양관측장치에 관한 것으로, 상단부가 개방된 중공(中空)의 구형(球形) 기밀(氣密) 구조체인 중공구체(中空球體)(10)와 중공구체(10)를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지(20) 및 중공구체(10) 내부에 설치되는 관측장비(19)로 구성되며, 방사상으로 배치된 다수의 압축공기 팽창낭(膨脹囊)(30)이 내장되어 부유식(浮遊式)으로 운용되는 해양관측용 부이(buoy)이다.
해양관측장치란 해수의 물리, 화학적 특성은 물론 해류, 파랑(波浪) 등의 해양물리학적 현상, 해저지질, 해양기상 및 해양생물의 관측을 수행하는 시설로서, 시료채집이나 수감부(受感部)에 의한 현장측정 등의 다양한 관측방식과 관측탑이나 계류부표(繫留浮標), 표류부표(漂流浮標) 등의 다양한 설치형태를 가진다.
해양관측장치는 해양이라는 설치위치상의 특성으로 인하여, 유인화(有人化)가 어려울 뿐 아니라, 설치는 물론 관측자료의 수집이나 관측기기의 제어에도 제약이 있을 수 밖에 없으므로, 자체기록장치에 자동으로 관측자료를 수록하고 정기적으로 이를 회수하거나 무선통신에 의하여 관측기기를 제어하고 관측자료를 송수신하는 방식이 일반적으로 적용되고 있다.
따라서 해양관측장치에는 관측을 위한 각종 수감부(受感部)는 물론 이들 수감부를 제어하고, 관측자료를 수록하는 제어-기억장치, 제어신호 및 관측자료를 송, 수신하는 무선 통신장치 및 이들에 전원을 인가하는 배터리 등 다양한 관측장비(19)가 탑재되는데, 전기, 전자기기의 일종인 이들 관측장비(19)는 실내 또는 일반 지상설치 기기에 비하여 작동환경이 열악할 수 밖에 없으므로 각 기기의 보온 및 수밀처리 등에 각별한 주의가 필요하다.
그러나 종래의 해양관측장치는 부력을 제공하는 부체와 관측장비(19)가 구조적으로 분리된 형태가 일반적으로서, 부이(buoy) 또는 폰툰(pontoon) 등의 부체 상부에 관측장비(19)가 탑재되거나, 부체와 결속된 별도의 수밀 하우징(housing)에 관측장비(19)를 내장하는 방식으로 구성되며, 따라서 구조가 복잡할 뿐 아니라 관측장비(19)가 외부로 노출되어 선박 또는 표류물(漂流物) 등의 충돌로 인한 파손위험이 상존하는 문제점이 있었다.
또한, 관측장비(19)와 결속되는 부이 또는 폰툰 등의 부체는 관측장비(19)의 중량을 극복할 수 있는 충분한 부력을 제공할 수 있어야 함에도 불구하고, 발포(發泡)합성수지충전체 등으로 구성되는 종래의 부이 및 폰툰으로는 충분한 부력을 발현할 수 없으므로 부체가 대형화될 수 밖에 없는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 부체의 내부에 관측장비(19)를 설치하여 외부 충격으로부터 관측장비(19)를 보호함과 동시에, 부체를 발포(發泡)합성수지충전체로 구성하지 않고 중공(中空)의 기밀체로 구성함으로써 고도의 부력을 확보할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 것으로, 해양의 물리, 화학량을 관측하는 관측장비(19)가 설치되는 부유식(浮遊式) 해양관측장치에 있어서, 상단부가 개방된 중공(中空)의 구형(球形) 기밀(氣密) 구조체인 중공구체(10)와, 중공구체(10)의 상단에 결합되어 중공구체(10)를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지(20)와, 중공구체(10)의 내부에 설치되는 관측장비(19)로 구성됨을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이이다.
또한, 상기 폐합플랜지(20)의 저면에는 다수의 팽창낭(30)이 설치되되, 다수의 팽창낭(30)은 중공구체(10)의 중심점을 중심으로 방사상(放射狀)으로 배치되고, 팽창낭(30)에는 압축공기가 주입되어 중공구체(10)에 부력을 제공함을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이이며, 상기 폐합플랜지(20)의 내부에는 주입공(21)을 통하여 폐합플랜지(20) 외부와 연결되는 공기실(22)이 형성되고, 상기 공기실(22)과 팽창낭(30)은 체크밸브(40)를 통하여 연결되어, 주입공(21)을 통하여 주입된 압축공기가 공기실(22) 및 체크밸브(40)를 경유하여 팽창낭(30)으로 유입됨을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이이다.
본 발명을 통하여 관측장비(19) 일체를 기밀 중공구체(10)에 내장하여 전체 구성을 간소화하고 관측장비(19)를 선박 또는 표류물(漂流物)의 충돌로부터 보호하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 부력을 제공하는 부체를 중공의 기밀체인 중공구체(10)로 구성함으로써 고도의 부력을 확보할 수 있으며, 중공구체(10) 내부에 다수의 팽창낭(30)을 설치하고 압축공기를 주입하여, 외부 충격에 의한 중공구체(10)의 천공시에도 부력을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사용상태 사시도
도 2는 본 발명의 분해사시도
도 3은 본 발명의 대표단면도
도 4는 팽창낭이 적용된 본 발명의 일 실시예 분해사시도
도 5는 도 4 실시예의 대표단면도
도 6은 본 발명의 폐합플랜지 및 팽창낭 발췌 부분절단 분해사시도
도 7은 본 발명의 팽창낭 부분절단 사시도
도 8은 본 발명 팽창낭의 체크밸브 작동방식 설명도
도 9는 본 발명의 중공구체 천공시 팽창낭 거동상태 설명도
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1은 본 발명의 사용상태를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 중공구체(中空球體)(10) 및 중공구체(10) 상단에 결합되는 폐합플랜지(20) 등으로 구성되며, 계류식(繫留式) 또는 표류식(繫留式)으로 운용된다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 분해사시도 및 대표단면도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상단부가 개방된 중공(中空)의 구형(球形) 기밀(氣密) 구조체인 중공구체(10)와, 중공구체(10)의 상단에 결합되어 중공구체(10)를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지(20)와, 중공구체(10)의 내부에 설치되는 관측장비(19) 등으로 구성되며, 기밀체인 중공구체(10)의 부력으로 해수면에 부유된다.
중공구체(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있는 구조물로서 상단에 폐합플랜지(20)가 결합되어 밀폐되며, 종래의 발포(發泡)합성수지충전식 부체에 비하여 월등한 부력을 발휘하게 된다.
중공구체(10)에 내장되는 관측장비(19)는 도 3에서와 같이, 중공구체(10)의 중심축 즉, 폐합플랜지(20)의 중심점과 중공구체(10)의 중심점을 연결하는 선분과 동축(同軸)으로 설치하여 관측장비(19)의 중량이 편중되지 않도록 하며, 특히 상대적으로 중량이 큰 배터리 등의 부품은 중공구체(10) 하부에 설치하여 안정적인 부유가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
중공구체(10)는 금속 또는 합성수지 등 내충격성이 크고 저온에서도 취성파괴 가능성이 낮은 소재로 구성하는 것이 바람직하다.
이렇듯, 기밀 중공구체(10)를 부체로 적용함으로써, 종래의 발포(發泡)합성수지충전식 부체에 비하여 월등한 부력을 확보할 수 있으나, 선박 또는 표류물의 충돌로 인하여 중공구체(10)가 천공되는 경우 해수의 유입으로 부력이 일시에 소실되는 문제점이 있을 수 있다.
이에 본 발명에서는 도 4 내지 도 9에서와 같이, 중공구체(10) 내부에 압축공기가 주입되는 다수의 팽창낭(膨脹囊)(30)을 설치하여 중공구체(10)의 천공시에도 부력을 유지할 수 있도록 하였다.
이러한 본 발명의 팽창낭(30)은 고무제 또는 합성수지제 탄성막체로 구성되며, 도 4 및 도 5에서와 같이, 폐합플랜지(20)의 저면에 다수가 설치되되, 중공구체(10)의 중심점을 중심으로 방사상(放射狀)으로 배치되어, 중공구체(10) 내부에 일종의 격실(隔室)을 형성하게 된다.
도 4에서와 같이, 수축상태의 팽창낭(30)이 저면에 설치된 폐합플랜지(20)를 중공구체(10)에 결합한 후, 팽창낭(30)에 압축공기를 주입하면, 도 5에서와 같이, 팽창낭(30)이 팽만하여 팽창낭(30)의 표면과 중공구체(10)의 내부면이 밀착된다.
도 5 및 도 6에서와 같이, 팽창낭(30)의 상단부에는 팽창낭(30) 내부와 외부를 연통하는 체크밸브(40)가 설치되어, 팽창낭(30) 내부로의 공기 유입은 허용하고 팽창낭(30) 외부로의 공기 유출은 차단하게 되며, 도 6에서와 같이, 폐합플랜지(20)의 내부에는 주입공(21)을 통하여 폐합플랜지(20) 외부와 연결되는 공기실(22)이 형성되고, 상기 공기실(22)과 팽창낭(30)은 체크밸브(40)를 통하여 연결되어, 주입공(21)을 통하여 주입된 압축공기가 공기실(22) 및 체크밸브(40)를 경유하여 팽창낭(30)으로 유입되는 방식으로 다수의 팽창낭(30)에 동일한 압력의 압축공기가 동시에 인가된다.
한편 도 7 및 도 8은 본 발명의 팽창낭(30)에 적용되는 체크밸브(40)의 구조 및 작동원리를 상세히 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명의 팽창낭(30) 체크밸브(40)는 외주면에 팽창낭(30) 상단부가 견고하게 부착 고정되는 관체(管體)로서, 하단부에 결합되는 탄성외피(43)의 변형 및 복원에 따라 단속되는 구조를 가진다.
즉, 도 7 및 도 8에서와 같이, 본 발명 팽창낭(30)의 체크밸브(40)는 외주면에 팽창낭(30) 상단부가 부착 고정되고, 중심축을 따라 통기로(41)가 관통 형성되되 통기로(41)의 하단은 폐쇄되며, 하부에 통기로(41)와 연통되는 배기공(42)이 천공되고, 배기공(42) 주위의 체크밸브(40) 관체 외주면에 밀착 결합되는 원통형 탄성외피(43)가 구성되어, 통기로(41)로 압축공기가 주입되면 배기공(42) 주변의 탄성외피(43)가 확장 변형되면서 탄성외피(43) 내주면과 체크밸브(40) 관체 하단부 외주면이 이격되어 압축공기가 배출되고, 통기로(41)를 통한 압축공기 주입이 중지되면 탄성외피(43)가 복원되면서 배기공(42)을 폐쇄하는 방식으로 작동한다.
일단 팽창낭(30)이 충분히 팽만하여 팽창낭(30) 내부의 압력이 높아지면 탄성외피(43)가 팽창낭(30) 내부의 공기 압력에 의하여 체크밸브(40) 관체에 더욱 밀착되므로, 배기공(42)의 견고한 폐쇄상태를 유지하게 되고, 따라서 팽창낭(30) 내부의 공기가 유출되지 않게 된다.
한편, 도 9는 다수의 팽창낭(30)이 적용된 본 발명의 사용상태 평단면도로서, 전술한 바와 같이, 폐합플랜지(20)의 주입공(21)을 통하여 주입된 압축공기는 공기실(22)을 통하여 다수의 팽창낭(30)에 고르게 분배되므로, 도 9의 좌측 도면에서와 같이, 중공구체(10)의 중심을 축으로 대칭을 이루면서 팽창낭(30)이 팽만하여 동일한 체적 및 압력을 가지는 격실을 형성하게 되는데, 도 9의 우측 도면에서와 같이, 외부 충격에 의하여 중공구체(10)에 천공이 발생되고 팽창낭(30) 중 일부가 파열되면 나머지 팽창낭(30)이 자체 공기 압력에 의하여 추가 팽창하면서 부력을 유지하게 된다.
10 : 중공구체
19 : 관측장비
20 : 폐합플랜지
21 : 주입공
22 : 공기실
30 : 팽창낭
40 : 체크밸브
41 : 통기로
42 : 배기공
43 : 탄성외피

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 해양의 물리, 화학량을 관측하는 관측장비(19)가 설치되는 부유식(浮遊式) 해양관측장치로서, 상단부가 개방된 중공(中空)의 구형(球形) 기밀(氣密) 구조체인 중공구체(10)와, 중공구체(10)의 상단에 결합되어 중공구체(10)를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지(20)와, 중공구체(10)의 내부에 설치되는 관측장비(19)로 구성됨을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이에 있어서,
    상기 폐합플랜지(20)의 저면에는 다수의 팽창낭(30)이 설치되되, 다수의 팽창낭(30)은 중공구체(10)의 중심점을 중심으로 방사상(放射狀)으로 배치되고;
    팽창낭(30)에는 압축공기가 주입되어 중공구체(10)에 부력을 제공함을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이.
  3. 청구항 2에 있어서, 폐합플랜지(20)의 내부에는 주입공(21)을 통하여 폐합플랜지(20) 외부와 연결되는 공기실(22)이 형성되고;
    상기 공기실(22)과 팽창낭(30)은 체크밸브(40)를 통하여 연결되어, 주입공(21)을 통하여 주입된 압축공기가 공기실(22) 및 체크밸브(40)를 경유하여 팽창낭(30)으로 유입됨을 특징으로 하는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이.
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