KR101235248B1 - 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치 - Google Patents

순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치 Download PDF

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Abstract

선박이 예기치 못한 순간적인 충격을 받아 침몰되는 것을 방지할 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 선체에 구비되며, 밀폐된 내부공간으로의 순간적인 가스 충진이 작동되어 침몰 상황의 선박에 추가적인 부력을 제공하는 부력발생부재와, 선체의 침수 수위를 감지하는 제1센서, 선체의 각도 기울기를 감지하는 제2센서 및 선체에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 제3센서를 포함하는 침몰감지수단과, 침몰감지수단으로부터 감지된 신호를 전달받아 선박의 침몰 상황을 판단하는 동시에 부력발생부재의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며, 제1센서는 선체의 길이 방향을 따라 설정된 간격을 두고 복수 개가 데크 하부에 배치되며, 제2센서 및 제3센서는 상기 부력발생부재에 각각 배치되며, 제1센서는 수위센서이고, 제2센서는 틸트센서이며, 제3센서는 가속도센서인 것을 특징으로 하는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치를 제공한다..

Description

순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING SINKING OF THE VESSEL AS ACTIVE RESPONSE TO THE MOMENT OF IMPACT}
본 발명은 선박의 침몰 방지 장치에 관한 것으로서, 특히 선박이 예기치 못한 순간적인 충격(예: 어뢰나 포격 등에 의한 피격 또는 암초나 빙산과 선박간의 충돌)을 받아 침몰하는 것을 방지하도록 선박의 침몰 상황을 신속하게 감지하여 부력 손실을 보상해줄 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치에 관한 것이다.
선박은 물위에서 사람 또는 화물을 싣고 이들을 운반하는데 사용하는 구조물을 총칭하는 개념으로 정의된다. 즉, 물위에 뜬다는 부양성(浮揚性)과 여객 또는 화물을 실을 수 있다는 적재성(積載性) 및 적재된 것을 원하는 장소로 운반할 수 있다는 이동성(移動性)의 3요소를 갖춘 구조물을 말한다. 선박법은 그 적용대상을 특정하기 위하여 선박을 "수상 또는 수중에서 항행용(航行用)으로 사용될 수 있는 배 종류"로 정의하고 있다.
특히, 선박은 물의 부력을 이용해서 자중을 떠받치고 있기 때문에 선박이 수면 아래로 가라앉지 않도록 해주기 위해서는 몇 가지 설계 조건이 갖추어져 있어야 한다. 첫 번째로, 선박의 자중에 비등할 정도의 부력을 항시 잃지 않아야 한다. 두 번째로, 중력과 부력이 만드는 모멘트가 선박이 기울어지는 방향과 반대의 방향으로 작용되어야 한다. 이와 같은 선박은 외력, 즉 물결의 작용을 받아서 여러 가지의 형태의 흔들림을 보여주게 된다. 이 중 대표적인 3가지 예로서, 배가 좌우로 흔들리는 동요를 롤링(rolling)이라 하며, 배가 앞뒤로 흔들리는 동요를 피칭(pitching)이라 하며, 배가 상하로 흔들리는 동요를 히빙(heaving)이라 한다.
한편, 강 또는 바다를 운항하는 선박의 경우, 악천후로 인한 침수는 물론, 암초 지역 또는 선박 간의 충돌 등으로 인한 사고에 침몰될 위험이 항시 존재한다. 이에 따라 선박의 침수 시 침몰되는 문제를 방지하고자 선체 내에는 침수로 인한 부력 손실을 보상해주는 장치들이 몇몇 소개된 바 있다.
일예로, 대한민국실용신안등록 제0262867호에는 선체의 내측 벽면을 통해 부력수단을 마련해 두어 선박의 침몰시 해당 부력수단으로 공기 또는 헬륨 가스를 공급해주는 방식으로 부력을 향상시켜 줌으로써 선박의 침몰을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 또 다른 예로, 대한민국실용신안등록 제0422289호에는 선체의 상하몸체의 결합부재로서 선체 내부에 경량이며 저밀도인 부력수단을 마련해두어 선박의 침몰을 방지하는 선박 구조에 관한 기술 내용이 개시되어 있다.
또한, 본 발명자에 의해 출원된 대한민국등록특허 제0791547호에는 선체의 양측 벽면, 내측 벽면, 선수, 선미 또는 이들 모두에 에어백을 마련해 두고, 선박의 침몰 신호가 감지될 때 자동으로 가스가 에어백으로 충진 되게 하여 부력을 향상시켜주는 선박의 침몰방지장치에 대한 구성이 개시되어 있다. 다만, 이 경우 선박의 침몰 신호를 감지하는 수단으로서, 선박의 침수를 판단하는 수위센서와 선박의 기울기를 검출하여 자세 변화에 따라 선박의 침몰 신호를 감지하는 기울기센서만이 포함되어 있다. 수위센서의 경우, 선체 자체의 피로에 따른 결함이나 작은 충격에 의해 선체가 서서히 파손될 경우 선박의 침수 상황에 따라 에어백을 작동시키기까지 설정된 시간(예: 3분)이 소요된다. 이와 마찬가지로, 기울기센서의 경우에도 롤링, 피칭, 히빙 등의 흔들림에 의한 오작동을 방지하기 위하여 선박의 침몰을 판단하기까지 설정된 지연 시간이 요구된다.
이 같은 이유에 따라, 만일 전시에 준하는 긴급 상황에서 적군의 어뢰 또는 포격에 의해 선박이 피격되었을 경우에는 기존에 소개된 선박의 침몰방지장치의 작동이 어려워질 수밖에 없다. 즉, 갑작스럽게 피격을 받은 선박의 경우, 침몰 속도가 빠른 까닭에 앞서 언급된 수위센서나 기울기센서를 통한 침몰 신호가 발생하기 이전에 에어백을 작동시켜주는 주요 설비(예: 중앙제어시스템)가 침수될 가능성이 크기 때문이다.
특히, 2010년 3월 26일 대한민국 백령도 해상에서 침몰된 천안함의 사례를 들어 설명할 수 있다. 서해 북방한계선의 경계 임무를 수행하던 천안함의 경우 적군의 갑작스런 피격을 받은 것으로 추정되며 그 결과 서해 바다에 침몰되었다. 이 같은 사례를 참조할 때, 아무리 성능이 뛰어난 군함이라 할지라도 예기치 못한 충격이 가해질 경우에는 순식간에 침몰될 수밖에 없으며, 결과적으로는 자원 낭비를 초래함은 물론, 무고한 다수의 인명까지 수장되는 국가적 손실을 초래하였다.
따라서 순간적인 충격이 선박에 가해져 침몰 위험에 처한 경우에도 효과적으로 신호를 감지하여 선박의 침몰을 방지할 수 있는 방안이 절실히 요구된다.
본 발명은 선박이 예기치 못한 급작스런 충격을 받아 침몰하는 것을 방지할 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치를 제공한다.
본 발명은 선박의 침몰 신호를 감지하는 센서로서, 수위센서 및 기울기센서에 더불어 선박의 순간적인 충격을 감지할 수 있는 가속도센서를 적용하여 침몰 사고 시 보다 즉각적으로 부력 손실을 보상해 줄 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치를 제공한다.
본 발명은 수위센서, 기울기센서 및 가속도센서가 서로 연동하여 선박의 침몰 신호를 통합적으로 감지해 낼 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체에 구비되며, 밀폐된 내부공간으로의 순간적인 가스 충진이 작동되어 침몰 상황의 선박에 추가적인 부력을 제공하는 부력발생부재; 선체의 침수 수위를 감지하는 제1센서, 선체의 각도 기울기를 감지하는 제2센서 및 선체에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 제3센서를 포함하는 침몰감지수단; 및 상기 침몰감지수단으로부터 감지된 신호를 전달받아 선박의 침몰 상황을 판단하는 동시에 상기 부력발생부재의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제1센서는, 선체의 길이 방향을 따라 설정된 간격을 두고 복수 개가 데크 하부에 배치되며, 상기 제2센서 및 상기 제3센서는 상기 부력발생부재에 각각 배치되며, 상기 제1센서는 수위센서이고, 상기 제2센서는 틸트센서이며, 상기 제3센서는 가속도센서인 것을 특징으로 하는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치를 제공한다.
상기 부력발생부재는, 선체의 외측 벽면, 내측 벽면, 데크 상부, 데크 하부, 선수, 선미 중 하나 이상의 구역에 설치된 복수 개의 에어백(air bag)으로 구성되며, 상기 제어부로부터 출력된 작동 신호를 유무선 방식으로 전달받아 에어백 전부가 동시에 작동되거나 또는 특정 구역에 설치된 에어백만이 개별 작동될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 침몰감지수단으로부터 감지된 신호를 유무선 방식으로 입력받아 연산 가능한 신호 형태로 변환 처리하는 데이터처리부; 상기 데이터처리부에서 처리된 신호를 설정된 기준값과 비교하여 선박의 침몰을 판단하는 데이터연산부; 및 상기 데이터연산부의 판단 결과에 따라 상기 부력발생부재 전부 또는 일부에 유무선 방식으로 작동 신호를 인가하는 작동신호출력부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치는 선박의 노후 조건, 악천후와 같은 기상 조건, 선박 간의 충돌, 암초와 같은 지형 충돌에 따라 선체가 침몰하는 사고는 물론, 예기치 못한 순간 충격(예: 어뢰나 포격에 따른 피격)으로 인해 선박이 순식간에 침몰되는 사고가 발생할 경우에도 능동적 대응이 가능하여 신속하게 선박의 침몰을 방지할 수 있다.
특히, 선박의 침몰 신호를 감지하는 센서로서 다양한 종류의 센서를 구비한다. 즉 선박의 침수 수위를 감지하는 수위센서, 선박의 침수 시 기울기 변화를 감지하는 기울기센서, 선박에 가해진 순간 충격을 감지하는 가속도센서가 이에 해당된다. 그 결과 갑작스런 선박의 침몰 사고 시에도 이를 신속하고 정확하게 감지할 수 있다.
나아가, 이들 수위센서, 기울기센서 및 가속도센서로부터 감지된 복수의 신호를 유무선 방식으로 송/수신함으로써 신호 처리에 신속성을 기할 수 있으며, 다양한 형태로 감지된 신호를 이용하여 침몰 상황의 판단에 대한 신뢰성이 향상될 수 있다. 결과적으로 불필요한 상황에서 에어백유닛이 작동되는 폐해를 방지하여, 유지비용을 절감할 수 있음은 물론, 선박의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치를 간략히 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 작동 구조를 설명하기 위해 도시한 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치가 적용된 선박의 평상시 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치가 적용된 선박의 침몰 상황 시 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 일부 구성인 제어부의 세부 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 신호 전달 방식을 설명하기 위해 도시한 신호 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치(이하 간략히 '선박의 침몰 방지 장치'라 함)에 관하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치를 간략히 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 선박의 침몰 방지 장치(1)는 침몰 상황의 선박에 부력을 제공하는 부력발생부재(100)와 선박의 침몰을 감지하는 복수의 센서를 포함하는 침몰감지수단(200)과 제어부(300)를 포함한다.
부력발생부재(100)는 선박의 침몰 상황을 감지하여 작동되며 침몰 중인 선박에서의 손실된 부력을 보상해주는 설비 구성에 해당한다.
도1에 도시된 부력발생부재(100)는 선체(10)의 외측 벽면을 따라 복수 개가 나란히 배치된 것으로 나타나 있으나, 본 발명은 이러한 배치 형상 및 개수에 한정될 필요가 없으며 선체(10)의 곳곳에 더 많은 수와 이와 다른 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해서, 선체의 외측 벽면(12), 선체의 내측 벽면(14), 데크 상부(16) 및 데크 하부(18)를 비롯하여 선수(船首)(11), 선미(船尾)(19)를 포함하는 선체(10)의 어느 구역에나 부력발생부재(100)는 필요에 따라 배치될 수 있다.
그리고 상기 부력발생부재(100)의 기능적 특성을 고려할 때, 작동 신호(C)를 인가 받아 침몰 상황의 선체(10)에서 손실된 부력을 보상해주어 파손 또는 난파된 선체(10)를 수면 위로 부상시킬 수 있는 형태라면 어떠한 것이라도 이용 가능하다.
바람직한 하나의 예로서, 관용적으로 알려진 에어백(air bag)의 기술 구성을 그대로 이용할 수 있다. 여기서의 에어백은 평상시 선체(10)의 일측에 배치되어 부피가 압축된 밀폐 부재의 모습을 띠며, 특정 상황(예: 선박의 침몰 상황 감지된 경우 등) 시에 작동 신호(C)를 인가 받아 밀폐된 내부공간으로 압축된 가스(예: 이산화탄소 또는 공기)가 급속 충진 되는 구성이다. 만일 에어백이 작동되면, 에어백 내부에서 충진 되어 팽창된 가스에 의해 에어백 자체에 부력이 생성된다. 그리고 이때 생성된 부력은 침몰 중인 선박을 수면 위로 끌어올려주는 부력으로 작용된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 부력발생부재(100)에 작동 신호(C)를 인가하는 구성으로서 제어부(300)가 마련되어 있다. 구체적인 제어부(300)에 관한 설명은 해당 구성의 설명 시 상술하기로 한다.
이러한 부력발생부재(100)는 제어부(300)로부터 인가된 작동 신호(C)를 유무선 통신 방식으로 전송 받는 것이 바람직하다. 부력발생부재(100)는 선체(10)의 다수 구역에 복수 개가 구비될 수 있는데, 제어부(300)와 부력발생부재(100) 사이에서의 동작 신호(C) 전달을 신속하게 수행함은 물론 이들 사이에 연결되는 복잡한 전선 케이블을 생략하기 위해선 무선 통신 방식을 이용하는 것이 좋으나 본 발명은 이에 제한될 필요가 없다. 즉, 유선 통신 방식을 이용하여도 무방하다.
또한, 선체(10) 상에 구비된 복수 개의 부력발생부재(100)는 제어부(300)의 지령에 의해 전부가 동시에 작동되도록 구현될 수도 있으며, 제어부(300)에서 특정 구역만을 침수 부위로 판단한 경우, 해당 구역에 설치된 부력발생부재(100)만이 개별적으로 작동되도록 구현될 수도 있다. 아울러, 제어부(300)에서 인가된 작동 신호(C)에 따라 복수 개의 부력발생부재(100)는 설정된 순서에 따라 순차적으로 개별 작동되도록 구현될 수도 있다.
침몰감지수단(200)은 선박의 침몰 상황을 판단하기 위하여 선체의 침수 부위를 감지하는 제1센서(210)와 선체의 각도 기울기를 감지하는 제2센서(220)와 선체에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 제3센서(230)를 포함하는 여러 센서들로 조합된 구성에 해당된다.
여기서, 제1센서(210)는 선체의 침수 부위를 감지하는 수위센서(Lever Sensor)를 이용한다. 그리고 제2센서(220)는 선체의 각도 기울기를 감지하는 틸트센서(Tilt Sensor)를 이용하며, 제3센서(230)는 선체에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 가속도센서(Accelerometer Sensor)를 이용한다.
여기서의 수위센서는 선체 내로 침수된 물과 접촉하여 침수 부위를 감지하는 접촉 방식 센서와, 선체 내로 침수된 물과 접촉하지 않은 상태에서 침수 부위를 감지하는 비접촉 방식 센서가 모두 적용 가능하다. 그리고 이러한 수위센서, 틸트센서, 가속도센서의 경우 동종 업계에서 널리 이용되고 있는 제품이라면 어떤 형태든 이용 가능하며, 세부 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
특히, 제1센서(210)는 선체의 길이 방향을 따라 설정된 간격을 두고 복수 개가 데크 하부(18)에 배치될 수 있는데, 배치된 각각의 구역에서 선박의 침수 상황을 감지하고 감지된 신호(S1)를 제어부(300)로 전달한다.
이와 달리, 제2센서(220) 및 제3센서(230)는 부력발생부재(100)에 부속되어 배치되므로, 선박의 침수 또는 침몰 시에도 작동에 불량이 발생되지 않도록 가능한 한 방수 기능을 갖춘 것을 이용하는 것이 좋다.
제2센서(220)에서는 운항 중인 선박의 각도 기울기를 검출하여 설정된 허용 각도 이상으로 선박이 기울어질 경우를 감지하고 감지된 신호(S2)를 제어부(300)로 전달한다.
그리고 제3센서(230)에서는 선박에 갑작스런 충격(예: 어뢰 또는 포격에 의한 피격 등)이 가해질 경우 이에 따른 충격 또는 진동을 순간적으로 감지하고 감지된 신호(S3)를 제어부(300)로 전달한다.
특히 제2센서(220)는 악천후(즉, 황천)의 경우 선박이 심하게 흔들릴 경우 선박의 각도 기울기가 일시적으로 크게 발생될 때에 선박이 침몰 상황이라 잘못 판단할 수 있는 여지가 있다. 이는 결과적으로 부력발생부재(100)의 오작동을 유발할 수 있다. 따라서 제2센서(220)에서 감지된 신호(S2)는 제3센서(230)에서 감지된 신호(S3)와 함께 선박의 침몰 상황을 판단하는데 유기적으로 이용되어야 한다.
제어부(300)는 상기 침몰감지수단(200)으로부터 감지된 신호(즉, S1, S2, S3)를 근거로 하여 선박의 침몰 상황을 판단하는 동시에 침몰 상황이라 판단된 경우 부력발생부재(100)에 작동 신호(C)를 인가하여 제어하는 구성이다.
이를 위해, 상기 제어부(300)는 데이터처리부(310)와 데이터연산부(320) 및 작동신호출력부(330)의 세부 구성을 포함한다.
데이터처리부(310)는 상기 침몰감지수단(200) 즉, 제1센서(210), 제2센서(220) 및 제3센서(230) 각각으로부터 감지된 신호(S1, S2, S3)를 유무선 방식으로 입력받아 연산 가능한 형태로 신호를 변환 처리한다.
데이터연산부(320)는 상기 데이터처리부(310)에서 처리된 신호를 설정된 기준값과 비교하여 선박의 침몰을 판단하는 중앙처리장치에 해당된다.
그리고 작동신호출력부(330)는 상기 데이터연산부(320)의 판단 결과에 따라 상기 부력발생부재(100)에 동시적으로 작동 신호(C)를 유무선 전송하거나 또는 부력발생부재(100)의 일부에만 개별적으로 작동 신호(C)를 유무선 전송한다. 이에 따라 작동 신호(C)를 인가 받은 부력발생부재(100)는 선박의 침몰 상황 시 신속하게 작동되어 손실된 부력을 보상해 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치에는 상기 제어부(300)와 함께 또는 별도로 스위치(400)가 더 마련될 수 있다. 이러한 스위치(400)를 이용하여 사용자는 직접 부력발생부재(100)의 전부 또는 일부에 대한 작동 신호(C)를 조작 버튼(410)을 눌러 입력할 수 있다. 아울러 이러한 스위치(400)에는 침몰감지수단(200)으로부터 감지된 신호(S1, S2, S3)를 시각적으로 확인할 수 있는 디스플레이 창(420)이 더 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 작동 구조를 설명하기 위해 도시한 부분 단면도이다. 특히, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 도면을 각각 참조하면 부력발생부재(100)의 작동 전, 후의 모습을 비교하여 확인할 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 선체(10)는 평상시의 운전 상태(즉, 침몰 상황이 발생되기 이전의 운항 상태)를 보여준다. 이 경우 침몰감지수단(200)으로부터 감지된 신호가 없으므로 제어부(300)로 인한 작동 신호(C) 역시 부력발생부재(100)에 전달되지 않는다. 도시된 부력발생부재(100)와 선체(10) 사이에는 작동 신호를 수신하는 별도의 유무선수신부(110)가 더 구비될 수 있다. 이 유무선수신부(110)는 작동 신호를 수신 받아 부력발생부재(100)가 선체(10)의 외측으로 팽창될 수 있게 작동되는 수단을 구비한다.
이와 달리, 도 2의 (b)를 참조하면, 선박의 침몰 상황이 발생된 경우라고 볼 수 있다.
침수 부위가 감지되거나 또는 선박의 각도 기울기에 변화가 발생된 경우 또는 선박에 순간적으로 가해진 충격이 감지된 경우에는 침몰감지수단(200)으로부터 감지된 신호가 제어부(300)로 유무선 송신된다.
제어부(300)는 전달 받은 감지 신호를 근거로 하여 해당 선박이 침몰 상황이라 판단함과 동시에 부력발생부재(100)에 작동 신호(C)를 유무선 송신한다.
작동 신호(C)를 전달 받은 부력발생부재(100)는 밀폐된 내부공간으로 압축 기체를 충진시켜 부피를 팽창시킨다. 이에 따라 침몰 중인 선박에 손실된 부력을 보상해 줌으로써 선박의 침몰을 방지한다. 이와 같은 설명은 이어서 설명될 도 3 및 도 4를 참조하면 더욱 구체적으로 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치가 적용된 선박의 평상시 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치가 적용된 선박의 침몰 상황 시 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 선박이 해상에서 평상시의 운전 상태(즉, 침몰 상황이 발생되기 이전의 운항 상태)를 보여준다. 이 경우 침몰감지수단(200) 즉, 제1센서(210)인 수위센서, 제2센서(220)인 틸트센서 및 제3센서(230)인 가속도센서로부터 어떠한 감지 신호(S1, S2, S3)도 출력되지 않는다. 따라서 제어부(200)로부터 인가되는 작동 신호(C) 역시 없으므로 부력발생부재(100)는 최초 선박에 설치된 경우와 동일한 상태로 선체의 일측에 구비된다.
하지만, 선박의 노후로 인한 피로 파괴, 악천후와 같은 기상 조건, 선박 간의 충돌, 암초와 같은 지형 충돌에 따라 선체가 침몰하는 사고는 물론, 예기치 못한 순간 충격(예: 어뢰나 포격에 따른 피격)으로 인해 선박이 침몰되는 원인이 발생될 경우가 있다.
특히 예기치 못한 순간적인 충격(F)이 선체의 외측 하단에 가해졌다고 가정하면, 선체는 한쪽으로 기울어져 침몰되기 시작한다. 이때 침몰감지수단(200) 중 제1센서(210)인 수위센서에서는 침수를 감지한 신호(S1)가 발생되고, 제2센서(220)인 틸트센서에서는 선박의 각도 기울기 변화를 감지한 신호(S2)가 발생되며, 제3센서(230)인 가속도센서에서는 순간적인 충격(F)을 감지한 신호(S3)가 발생된다. 이들 감지된 신호(S1, S2, S3)는 유무선 통신 방식으로 제어부(300)까지 신속하게 전송된다. 제어부(300)는 이들 감지된 신호(S1, S2, S3)를 종합적으로 고려하여 실제 선박이 침몰 중인지 혹은 단순히 파랑에 의해 선박이 심하게 흔들린 것인지를 판단한다. 이러한 판단 결과를 토대로 제어부(300)는 부력발생부재(100)에 작동 신호(C)를 인가하며, 부력발생부재(100)는 제어부(300)의 지령에 따라 동시 또는 개별적으로 작동된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 일부 구성인 제어부의 세부 구성을 간략히 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 침몰감지수단으로부터 감지된 신호(S1, S2, S3)가 제어부(300)로 전달된다. 이때의 신호 전달 방식은 유무선 통신 방식을 이용한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(300)는 데이터처리부(310)와 데이터연산부(320) 및 작동신호출력부(330)를 포함한다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예에서의 제어부(300)는 데이터처리부(310)에 포함되는 세부 구성을 더 포함할 수 있다.
데이터처리부(310)는 제1센서인 수위센서로부터 감지된 신호(S1)와, 제2센서인 틸트센서로부터 감지된 신호(S2)와, 제3센서인 가속도센서로부터 감지된 신호(S3)를 각각 유무선 방식으로 입력받으며, 데이터연산부(320)에서 연산 가능한 형태의 신호로 변환하거나 처리하는 기능을 담당한다. 이를 위해, 데이터처리부(310)는 세부 구성으로서, 시그널 컨디셔너(Signal Conditioner(312)와, 멀티플렉서(314)와, AD컨버터(316)를 더 포함할 수 있다.
시그널 컨디셔너(312)는, 침몰감지수단으로부터 감지된 각각의 신호(S1, S2, S3)를 입력 받아 조정하는 구성에 해당된다. 그리고 멀티플렉서(314)는 상기 시그널 컨디셔너(312)에서 조정된 각각의 신호, 즉 다중 신호 중에서 필요한 신호만을 선택하여 출력하는 구성에 해당된다. 그리고 상기 멀티플렉서(314)에서 출력된 신호는 AD컨버터(316)를 거치며 데이터연산부(320)에서 연산 가능한 형태인 디지털 신호로 변환된다. 이 같은 신호 처리 과정을 거친 후 데이터연산부(320)로 입력되고, 데이터연산부(320)에서는 설정된 기준값(즉, 선박의 침몰 상황인지 아닌지를 판단하는 신호 기준)과 입력된 신호를 비교하여 선박의 침몰을 판단해 내게 된다. 그 결과 작동신호출력부(330)에서는 상기 데이터연산부(320)의 판단에 근거하여 부력발생부재(100)로 작동 신호(C)를 인가한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰 방지 장치의 신호 전달 방식을 설명하기 위해 도시한 신호 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 선박의 침몰 방지 장치의 바람직한 일예가 도시되어 있다. 선체(10)를 통해 선수(11)와 선미(19) 사이의 횡 방향 단면을 통해 우현(즉, starboard side) 쪽으로 복수의 부력발생부재(100a, 100b, 100c)가 배치되며, 좌현(즉, port side) 쪽으로 복수의 부력발생부재(100a′, 100b′, 100c′)가 배치된다. 그리고 침몰감지수단(200)은 수위센서를 이용한 제1센서(210)와, 틸트센서를 이용한 제2센서(220)와, 가속도센서를 이용한 제3센서(230)를 포함한다.
제1센서(210)는 선수(11)와 선미(19) 사이 즉, 선체의 길이 방향으로 서로 간격을 두고 복수 개가 배치되어 해당 구역에 대한 선체의 수위를 감지하고, 복수의 신호(S1a, S1b, S1c)를 출력한다.
그리고 제2센서(220) 및 제3센서(230)는 상기 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)마다 각각 부속 배치된다.
제2센서(220)는 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)마다 하나씩 배치되어, 해당 구역에 대한 선체의 각도 기울기를 감지하고, 복수의 신호(S2a, S2b, S2c, S2a′, S2b′, S2c′)를 출력한다. 이와 마찬가지로, 제3센서(230) 역시 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)마다 하나씩 배치되어, 해당 구역에 대한 선체의 순간적인 충격을 감지하고, 복수의 신호(S3a, S3b, S3c, S3a′, S3b′, S3c′)를 출력한다.
한편, 제1센서, 제2센서, 제3센서를 포함한 침몰방지수단으로부터 출력된 신호(S1a, S1b, S1c, S2a, S2b, S2c, S2a′, S2b′, S2c′, S3a, S3b, S3c, S3a′, S3b′, S3c′)는 제어부(300)로 유무선 전송된다. 이들 신호를 유무선 전송 받은 제어부(300)는 각각의 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)에 대한 작동 신호(C1, C2, C3, C1′, C2′, C3′)를 동시 또는 개별적으로 출력한다. 이에 따라 각각의 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)의 작동은 동시 또는 개별적으로 실행될 수 있다.
한편, 별도 구비된 스위치(400)를 이용하여 사용자가 직접 해당 부력발생부재(100a, 100b, 100c, 100a′, 100b′, 100c′)에 대한 작동 신호(C1, C2, C3, C1′, C2′, C3′)의 지령을 내릴 수 있다. 이에 따라, 임의의 구역에서부터 선박의 침수가 심각하게 발생할 경우에는 해당 구역에 설치된 부력발생부재를 개별적으로 작동시킬 수 있으며, 전체적으로 선박의 침수가 급속하게 이루어질 경우에는 부력발생부재 전부를 동시에 작동시켜 선박의 침몰 사고를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치는 선박의 노후 조건, 악천후와 같은 기상 조건, 선박 간의 충돌, 암초와 같은 지형 충돌에 따라 선체가 침몰하는 사고는 물론, 예기치 못한 순간 충격(예: 어뢰나 포격에 따른 피격)으로 인해 선박이 순식간에 침몰되는 사고가 발생할 경우에도 능동적 대응이 가능하여 신속하게 선박의 침몰을 방지할 수 있다.
특히, 선박의 침몰 신호를 감지하는 센서로서 다양한 종류의 센서를 구비한다. 즉 선박의 침수 수위를 감지하는 수위센서, 선박의 침수 시 기울기 변화를 감지하는 기울기센서, 선박에 가해진 순간 충격을 감지하는 가속도센서가 이에 해당된다. 그 결과 갑작스런 선박의 침몰 사고 시에도 이를 신속하고 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치는 수위센서, 기울기센서 및 가속도센서로부터 감지된 복수의 신호를 통합적으로 관리 운영할 수 있어 불필요한 에어백유닛의 오작동을 방지할 수 있으며, 침몰 방지에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S1, S2, S3: 감지 신호
C: 작동 신호
1: 선박의 침몰 방지 장치
10: 선체
11: 선수 12: 선체의 외측 벽면
14: 선체의 내측 벽면 16: 데크 상부
18: 데크 하부 19: 선미
100: 부력발생부재
200: 침몰감지수단
210: 제1센서 220: 제2센서
230: 제3센서
300: 제어부
310: 데이터처리부 312: 시그널 컨디셔너
314: 멀티플렉서 316: AD컨버터
320: 데이터연산부 330: 작동신호출력부
400: 스위치
410: 조작 버트 420: 디스플레이 창

Claims (3)

  1. 선박이 예기치 못한 급작스런 충격을 받아 침몰하는 것을 방지할 수 있는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 장치에 있어서,
    선체에 구비되며, 밀폐된 내부공간으로의 순간적인 가스 충진이 작동되어 침몰 상황의 선박에 추가적인 부력을 제공하는 부력발생부재; 선체의 침수 수위를 감지하는 제1센서, 선체의 각도 기울기를 감지하는 제2센서 및 선체에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 제3센서를 포함하는 침몰감지수단; 및 상기 침몰감지수단으로부터 감지된 신호를 전달받아 선박의 침몰 상황을 판단하는 동시에 상기 부력발생부재의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제1센서는 선체의 길이 방향을 따라 설정된 간격을 두고 복수 개가 데크 하부에 배치되며, 상기 제2센서 및 상기 제3센서는 상기 부력발생부재에 각각 부속되어 배치되며, 상기 제1센서는 선박의 침수 수위를 감지하는 수위센서이고, 상기 제2센서는 선박의 침수 시 기울기 변화를 감지하는 틸트센서이며, 상기 제3센서는 선박에 가해진 순간적인 충격을 감지하는 가속도센서이며, 상기 제2센서에 의해 감지된 신호는 상기 제3센서에서 감지된 신호와 함께 선박의 침몰 상황을 판단하는데 유기적으로 이용되어, 악천후로 인해 선박이 심하게 흔들릴 경우, 선박이 침몰 상황이라 잘못 판단하여 상기 부력발생부재가 오작동되는 것을 방지하며,
    상기 부력발생부재는, 선체의 외측 벽면, 내측 벽면, 데크 상부, 데크 하부, 선수, 선미 중 하나 이상의 구역에 설치된 복수 개의 에어백(air bag)으로 구성되며, 상기 제어부로부터 출력된 작동 신호를 유무선 방식으로 전달받아 상기 에어백 전부가 동시에 작동되거나 또는 특정 구역에 설치된 에어백만이 개별적으로 작동되되,
    상기 제어부는, 상기 침몰감지수단으로부터 감지된 신호를 유무선 방식으로 입력받아 연산 가능한 신호 형태로 변환 처리하는 데이터처리부; 상기 데이터처리부에서 처리된 신호를 설정된 기준값과 비교하여 선박의 침몰을 판단하는 데이터연산부; 및 상기 데이터연산부의 판단 결과에 따라 상기 부력발생부재 전부 또는 일부에 유무선 방식으로 작동 신호를 인가하는 작동신호출력부;를 포함하는 순간 충격에 능동 대응이 가능한 선박의 침몰 방지 장치.
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