KR101152523B1 - 수체 흐름특성을 파악하기 위한 잠수볼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수체 흐름특성을 파악하기 위한 잠수볼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐된 구(球) 형상의 본체의 내부에 중앙제어부, 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro), 적외선 통신센서, 전원공급부를 내장하여 수체의 일정 수심에서 부유하여 흘러가면서 상기 수체의 흐름 특성정보를 3차원으로 정확하게 파악할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 밀폐된 구형의 본체와; 상기 본체에 내장되어 본체의 움직임을 3차원으로 감지가능한 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro)와; 상기 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro)와 연결되어, 본체의 3차원적 흐름특성정보를 수신하고 저장하는 중앙제어부와; 상기 중앙제어부와 연결되어 수득된 3차원 흐름특성정보를 외부 메모리에 적외선으로 송신가능케 하는 적외선 통신센서와; 상기 중앙제어부, 적외선 통신센서에 연결되어 전원을 제공하는 전원공급부와; 상기 본체의 내부에 형성되어 일정 부력을 제공하는 부력부; 로 이루어지는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼을 특징으로 한다.

Description

수체 흐름특성을 파악하기 위한 잠수볼{A submerged ball to grasp the movement of water body}

본 발명은 수체 흐름특성을 파악하기 위한 잠수볼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐된 구(球) 형상의 본체의 내부에 중앙제어부, 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro), 적외선 통신센서, 전원공급부를 내장하여 수체의 일정 수심에서 부유하여 흘러가면서 상기 수체의 흐름 특성정보를 3차원으로 정확하게 파악할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼에 관한 것이다.

강이나 하천 등과 같은 수체의 흐름특성으로는 구간별 유속, 바닥면 상태, 흐름경로 등을 들 수 있는데, 상기와 같은 수체 흐름특성들을 종합적으로 정확하게 파악할 수 있다면, 수중을 직접 살펴보지 아니하고도 수중 상태를 용이하게 비교적 정확하게 추출할 수 있게 되어, 강이나 하천의 유지관리를 하거나, 준설공사를 할 때에 유용하게 이용되고, 홍수가 발생했을 때에는 피해를 방지할 수 있게 된다.

위와 같은 강이나 하천 등의 수체 흐름특성을 파악하기 위한 장치와 관련하여, 유속을 측정하는 데 있어서는, 전자파 표면유속계를 이용하여 측정하였는 바, 상기 전자파 표면유속계는 전자파를 수면에 송신한 다음, 되돌아오는 수신파를 수신하여 유속을 측정하는 유속 측정부와 그 하측의 삼각지지대를 포함하여 이루어져 있다.

상기와 같은 전자파 표면유속계를 이용하여 유속을 측정하게 되면, 구간별로 이동하면서 유속을 측정해야 하는 불편함이 있을 뿐 아니라 상기 전자파 표면유속계는 표면 유속만 측정 가능할 뿐 수중의 수심별 유속은 측정하기가 불가능하다.

한편, 상기와 같은 수체의 흐름특성을 파악하기 위한 또 다른 수단으로, 상단에는 위성항법장치가 내장된 부력구를 형성하고, 수중에 잠기는 하부에는 수체의 저항을 받는 저항부를 형성하여 유속 및 이동경로를 파악할 수 있도록 한 장치가 개발된 바 있다.

그러나, 상기와 같은 구성은, 수위가 변동되는 경우에는 수중의 일정 위치에 대한 유속을 정확하게 파악하기 힘들 뿐 아니라 상단에 형성된 부력구는 수심변동에 상관없이 수면에서 수평으로만 이동하므로 수중 상태에 대해 2차원적으로만 파악가능하다는 한계점이 있다.

또 다른 한편, 축소된 잠수함 형태로 형성되어, 하부에는 초음파 송수신부가 장착되어 있고, 상부에는 위성항법장치 및 정보 송수신부가 장착되어 있으며, 후미부에는 프로펠러가 형성되어 있어 강이나 하천 등의 수중에 부유하여 이동하면서 수체의 흐름특성을 초음파로써 파악가능하도록 한 기술이 개발된 바 있다.

그러나, 상기와 같은 구성은 큰 강이나 호수, 바다와 같이 수심이 깊고 넓은 장소에서만 사용가능할 뿐 아니라 우리 나라와 같이 수심이 비교적 얕으면서 수중 지형이 험한 곳에서는 용이하게 사용하기 어렵다는 문제점이 있으며, 상기 구성은 복잡하고 비용이 많이 든다는 경제적인 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 탁구공과 같은 크기의 구(球)형으로써 방수처리된 본체의 내부 중심에 중앙제어부, 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro), 적외선 통신센서, 전원공급부를 내장하고, 그 둘레부에는 일정 수심에 부유할 수 있는 부력을 가진 부력부를 형성하여 일정 수심에서 이동하면서 수체의 흐름특성정보를 3차원적으로 파악할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼을 제공하고자 하는 데에 본 발명의 첫번째 목적이 있다.

또한, 상기 본체의 내부에 상기 중앙제어부, 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro), 적외선 통신센서, 전원공급부가 담기는 부분과 별도로 구획되어 덮개가 달린 개방공간부를 형성하되, 상기 개방공간부에는 부력주머니와 상기 부력주머니에 연결된 압축가스탱크를 내장하여, 일정 시간이 경과한 후에는 상기 부력주머니가 부풀어서 덮개를 열고 나와 상기 본체를 수면에 떠오르도록 하여 수거가 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼을 제공하고자 하는 데에 본 발명의 두번째 목적이 있다.

이하에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단을 제시하고자 한다.

본 발명은, 밀폐된 구형의 본체와; 상기 본체에 내장되어 본체의 움직임을 3차원으로 감지가능한 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro)와; 상기 엠이엠에스 자이로(MEMS Gyro)와 연결되어, 본체의 3차원적 흐름특성정보를 수신하고 저장하는 중앙제어부와; 상기 중앙제어부와 연결되어 수득된 3차원 흐름특성정보를 외부 메모리에 적외선으로 송신가능케 하는 적외선 통신센서와; 상기 중앙제어부, 적외선 통신센서에 연결되어 전원을 제공하는 전원공급부와; 상기 본체의 내부에 형성되어 일정 부력을 제공하는 부력부; 로 이루어지는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼을 특징으로 한다.

여기서, 상기 본체의 일측에는 개폐가능한 덮개가 달린 개방공간부가 더 포함되어 이루어지되, 상기 개방공간부에는 압축가스탱크와, 상기 압축가스탱크의 일측에 연결되는 부력주머니가 구비됨을 특징으로 한다.

이 때, 상기 본체의 내부 일측에는 무게조절용 추가 구비되는 추 수납부가 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 외면 일측에는 적외선 통신센서의 적외선이 외측으로 발산되도록 하는 투명한 적외선 통신창이 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 내측부에 형성되는 부력부는 공기가 충전된 주머니 형태로 형성되거나 혹은 일정 부력으로 형성되는 발포재로 형성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 이하와 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 간소한 구성으로 일정 수심에서 부유하도록 하면서 수체의 흐름특성을 3차원으로 감지가능하도록 구성하여 종래에 비해 수중 상태정보를 정확하게 추출 및 파악할 수 있도록 함으로써, 동력이 전혀 필요하지 아니하여 소요비용 대비 정보수득효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 구간 및 수심별 유속, 수중 바닥면 상태, 흐름경로 등을 3차원으로 파악할 수 있게 됨에 따라 종래 2차원으로만 수득가능하였던 정보에 비해 보다 구체적인 정보의 수득이 가능하여 보다 상세하고 구체적인 수중 상태를 파악할 수 있게 되고 이를 바탕으로 강이나 하천 등의 유지 및 관리가 더욱 용이하게 이루어지도록 하며, 나아가 수해관련 재해를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 1의 사시도
도 2는 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 1의 내부구조도
도 3은 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 1의 실시예시도
도 4는 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 2의 사시도
도 5는 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 2의 내부구조도
도 6은 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 2의 실시예시도
도 7은 본 발명에 의한 잠수볼의 적외선 통신 예시도

상기와 같은 효과를 제공하는 본 발명의 구체적인 예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 잠수볼의 실시예 1의 사시도로서, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 의한 잠수볼은, 밀폐된 구형의 본체(10)와; 상기 본체(10)에 내장되어 본체(10)의 움직임을 3차원으로 감지가능한 엠이엠에스 자이로(20)와; 상기 엠이엠에스 자이로(20)와 연결되어, 본체(10)의 3차원적 흐름특성정보를 수신하고 저장하는 중앙제어부(30)와; 상기 중앙제어부(30)와 연결되어 수득된 3차원 흐름특성정보를 외부 메모리에 적외선으로 송신가능케 하는 적외선 통신센서(40)와; 상기 중앙제어부(30), 적외선 통신센서(40)에 연결되어 전원을 제공하는 전원공급부(50)와; 상기 본체(10)의 내부에 형성되어 일정 부력을 제공하는 부력부(60); 로 이루어진다.

여기서 상기 본체(10)는 탁구공 정도의 크기로 형성되는 구(球)형으로서, 험한 수중 지형에도 부서지지 않으면서 밀폐가 가능한 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 금속 혹은 플라스틱 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 재질로 형성되는 본체(10)의 내부는 비어 있으며, 내측부에는 부력부(60)가 형성되어 있고, 상기 본체(10)의 중앙에는 중앙제어부(30)와, 엠이엠에스 자이로(20)(MEMS Gyro)와, 전원공급부(50)와, 적외선 통신센서(40)와, 상기 구성들에 전원을 제공하는 전원공급부(50)가 내장되어 있다.

여기서, 상기 중앙제어부(30)의 일측은 엠이엠에스 자이로(20)와 연결되어 있고, 타측은 적외선 통신센서(40)와 연결되어 있으며, 상기 전원공급부(50)는 중앙제어부(30)와 적외선 통신센서(40)에 전원을 제공하도록 연결되는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 잠수볼을 대량으로 물 속에 투척하게 되면, 다수개의 잠수볼은 강 혹은 하천의 일정 수심에서 흐름을 따라 이동하게 되고, 이동을 하는 과정에서 수체의 흐름특성은 엠이엠에스 자이로(20)에 3차원적으로 감지되어 중앙제어부(30)에 저장되며, 일정 구간을 이동한 후에는 상기 잠수볼을 건져낸 후, 적외선 통신센서(40)를 통해 중앙제어부(30)에 저장된 3차원적인 수체 흐름특성정보를 수득할 수 있게 되는 것이다.

상기 적외선 통신센서(40)를 통해 3차원적인 수체 흐름특성정보를 수득할 때에는 상기 적외선 통신센서(40)에서 발산되는 적외선에 별도의 적외선 인식장치를 접촉시켜 수득할 수 있도록 함으로서, 상기 잠수볼을 해체하지 아니하고도 수체 흐름특성정보를 용이하게 수득할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 적외선 통신센서(40)를 통한 정보의 수득과 관련하여, 상기 본체(10)가 투명재질로 형성되지 아니하는 경우에는 상기 본체(10)의 외면 일측에 상기 적외선 통신센서(40)로부터 발산되는 적외선이 본체(10) 외측으로 발산가능하도록 투명한 적외선 통신창(41)을 형성하여, 상기 수체 흐름특성정보를 용이하게 수득할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

이 때, 상기 잠수볼의 적외선 통신창(41)을 통해 수체 흐름특성정보를 수득할 때에 적외선통신 리더기(100)를 이용하게 되면, 상기 수체 흐름특성정보를 외부 메모리에 용이하게 이송할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 수중 지형이 험하고, 흐름속도가 빠른 곳에서는 더욱 용이하게 사용가능할 뿐 아니라 3차원적으로 수체 흐름특성정보를 수득하므로, 수중 상태에 대해 더욱 구체적이고 상세하게 추출할 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 실시예 1에 대해 탐지시간이 완료되어 일정 수심으로부터 수면으로 떠오르도록 하는 장치를 포함하여 구성한 실시예 2에 대해서 설명하고자 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 실시예 1의 잠수볼은 부력부(60)를 통해 일정 수심에서 부유하면서 이동이 가능하나, 탐지시간이 완료되고, 건져내어야 할 시점에도 일정 수심에 그대로 부유하고 있어 이를 건져내기 어렵다.

이에 대해서, 상기 본체(10)의 내부 일측에 덮개가 달린 개방공간부(70)를 별도로 구획형성하여, 그 내부에는 압축가스탱크(80)와 상기 압축가스탱크(80)에 연결되는 부력주머니(90)를 구비함으로써 설정된 탐지시간이 완료되면, 압축가스탱크(80)에서 압축된 가스가 부력주머니(90)로 이동하여 상기 부력주머니(90)가 덮개를 열면서 부풀게 되어 상기 본체(10)를 수면으로 떠오르게 하는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 구형으로 형성되는 본체(10)의 내부는 밀폐부와 개방공간부(70)로 나뉘게 되는데, 상기 밀폐부에는 중앙제어부(30), 엠이엠에스 자이로(20), 적외선 통신센서(40), 전원공급부(50)가 내장되고, 상기 개방공간부(70)에는 압축가스탱크(80)와 부력주머니(90)가 구비되는 구조로 되어 있으며, 상기 개방공간부(70)를 덮는 덮개의 일측은 힌지부(73)로 체결되어 있고, 타측은 체결부(72)로 체결되어 있으며, 상기 체결부(72)는 잠수볼이 일상적으로 수중에서 이동되는 경우에는 체결해제 되지 아니하나, 상기 압축가스가 가득 차는 부력주머니(90)에 의해서는 해제되는 구조로 되어 있다.

이 때, 상기 압축가스탱크(80)는 중앙제어부(30)와 연결되어 중앙제어부(30)에 설정된 일정 탐지시간이 완료되면 상기 압축가스탱크(80)로 하여금 자동으로 부력주머니(90)에 가스를 공급하도록 하는 구조로 되어 있으며, 상기 압축가스탱크(80)에 충진되는 가스는 재충전이 가능한 구조로 되어 있다.

상기 압축가스 탱크의 일측에 연결되는 부력주머니(90)는 개방공간부(70)의 내부에 구비될 때에는 압축된 상태로 구비되어 있다가, 상기 압축가스탱크(80)로부터 가스를 제공받게 되면, 크게 부풀어 오르는 구조로 되어 있으며, 상기 압축가스탱크(80)에 충전되는 가스는 이산화탄소 가스로 충전하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예 2는 강이나 하천의 일정 수심에서 물과 함께 유동을 하다가 설정된 탐지시간이 완료되면, 압축가스탱크(80)로 하여금 부력주머니(90)에 가스를 충전시키게 하고, 가스가 충전되어 부풀어오르는 부력주머니(90)는 개방공간부(70)의 덮개를 열어 상기 잠수볼을 수면으로 떠오르도록 한다.

또한, 수거된 잠수볼의 부력주머니(90)는 떼어내었다가 내부 공기를 제거하고 재활용하거나, 새로운 부력주머니(90)를 압축가스탱크(80)에 연결하여 사용하는 것도 가능하며, 상기 압축가스탱크(80)에도 새로운 가스를 충전시켜 재사용하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여, 상기 부력주머니(90)에 가스가 공급되는 시간의 초기 시점은 상기 압력가스탱크(80)에 가스가 일정 이상의 압력으로 충전할 때로 설정하게 되면, 중앙제어부(30)에서 일정 이상의 가스압을 감지하여 일정 시간동안 카운트다운하도록 하여 상기 일정 시간이 완료되면 압축가스탱크(80)로 하여금 부력주머니(90)에 가스를 충전하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 구형으로 형성되는 본체(10)의 내측부에 형성되는 부력부(60)는 밀폐된 주머니 형상으로 형성되거나, 일정 부력을 가진 발포재질로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 부력부(60)는 부력이 고정되어 있으므로, 잠수볼의 부력을 조절하기 위해서는 상기 부력부(60)의 크기를 조절하는 것으로 부력을 조절할 수 있다.

상기 잠수볼의 부력을 조절하는 것과 관련하여 또 다른 방안으로, 상기 본체(10)의 내부 일측에 부력조절용 추를 담을 수 있는 추 수납부를 형성함으로써, 잠수볼의 부력을 조절할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 구체적인 예에 한하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서는 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

10 : 본체 20 : 엠이엠에스 자이로
30 : 중앙제어부 40 : 적외선 통신센서
41 : 적외선 통신창 50 : 전원공급부
60 : 부력부 70 : 개방공간부
71 : 덮개 72 : 체결부
73 : 힌지부 80 : 압축가스탱크
90 : 부력주머니 100 : 적외선통신 리더기

Claims (6)

1. 밀폐된 구형의 본체(10)와; 상기 본체(10)에 내장되어 본체(10)의 움직임을 3차원으로 감지가능하는 엠이엠에스 자이로(20)(MEMS Gyro)(20)와; 상기 엠이엠에스 자이로(20)(MEMS Gyro)(20)와 연결되어, 본체(10)의 3차원적 흐름특성정보를 수신하고 저장하는 중앙제어부(30)와; 상기 중앙제어부(30)와 연결되어 수득된 3차원 흐름특성정보를 외부 메모리에 적외선으로 송신가능케 하는 적외선 통신센서(40)와; 상기 중앙제어부(30), 적외선 통신센서(40)에 연결되어 전원을 제공하는 전원공급부(50)와; 상기 본체(10)의 내부에 형성되어 일정 부력을 제공하는 부력부(60); 로 이루어지고,
   상기 본체(10)의 일측에는 개폐가능한 덮개(71)가 달린 개방공간부(70)가 더 포함되어 이루어지되, 상기 개방공간부(70)에는 압축가스탱크(80)와, 상기 압축가스탱크(80)의 일측에 연결된 부력주머니(90)가 구비됨을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체(10)의 내부 일측에는 무게조절용 추가 구비되는 추 수납부가 형성됨을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체(10)의 외면 일측에는 적외선 통신센서(40)의 적외선이 외측으로 발산되도록 하는 투명한 적외선 통신창(41)이 형성됨을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체(10)의 내측부에 형성되는 부력부(60)는 공기가 충전된 주머니형태로 형성됨을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체(10)의 내측부에 형성되는 부력부(60)는 일정 부력으로 형성되는 발포재로 형성됨을 특징으로 하는 수체 흐름특성을 모니터링하기 위한 잠수볼.
   

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