KR101346278B1 - 잠수정 시스템 - Google Patents

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KR101346278B1
KR101346278B1 KR1020120087568A KR20120087568A KR101346278B1 KR 101346278 B1 KR101346278 B1 KR 101346278B1 KR 1020120087568 A KR1020120087568 A KR 1020120087568A KR 20120087568 A KR20120087568 A KR 20120087568A KR 101346278 B1 KR101346278 B1 KR 101346278B1
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KR
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gate valve
seawater
valve
pump
adsorption
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KR1020120087568A
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이현호
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삼성중공업 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/107—Direction control of propulsive fluid

Abstract

잠수정 시스템이 개시된다. 잠수정 시스템은, 해수를 유입하는 흡착부; 해수를 유입하거나 유입된 해수를 분사하는 로봇 암; 유입된 해수를 배출하는 워터제트 분사 노즐부와 이젝터; 및 해수의 유입 및 배출 제어를 통해 추진, 흡착 및 분사 중 하나 이상의 조작이 수행되도록 제어하는 컨트롤러부를 포함한다.

Description

잠수정 시스템{Remotely operated vehicle system}
본 발명은 잠수정 시스템에 관한 것이다.
지구의 75%를 차지하고 있는 대양은 엄청난 자원의 보고이고, 지구과학의 많은 난제를 해결하기 위한 해답을 얻기 위해 끊임없이 심해로의 도전이 진행되어 왔다. 아울러, 최근 심해저의 망간단괴와 열수광상, 심해생물, 해저 메탄 수화물 등의 존재가 알려지면서 심해 탐사와 개발에 대한 관심이 더욱 고조되고 있다.
현재 많은 나라에서 해저에 대한 관심이 높아지고는 있지만, 수중 작업의 증가에 발맞추어 최근 유전지역이나 해양 플랜트가 설치되는 지역이 차츰 심해화되어 잠수부에 의한 직접 작업의 한계를 초과하는 경우가 많이 발생되고 있다.
일반적으로 제2차 세계대전 이후 미국을 선두로 하여 선진국들이 경쟁적으로 더 깊은 바닷속에 내려가 해저를 관찰하고 조사하고자 했던 60년대 중반까지의 기간에 개발된 유인 잠수정이 제1세대 잠수정이라 칭해지고 있고, 이후 70년대 초부터 현재에 이르기까지 주로 해양 석유 산업의 수요에 의해 발전해 온 유인 잠수정과 유선 무인 잠수정(ROV, Remotely Operated Vehicle)이 제2세대 잠수정이라고 칭해지고 있다.
그러나, 종래에 개발된 제2세대 잠수정의 하나인 유선 무인잠수정(ROV)은 추진 동작, 흡착 동작 및 분사 동작 등을 위한 제어 과정이 복잡한 문제점이 있어, 이를 개선하기 위한 노력이 요구된다.
본 발명은 하나의 흡착부과 워터제트 분사 노즐부를 구비하고 있으며, 흡착력과 워터제트 추진력을 동일한 계통에서 발생시킬 수 있고, 밸브의 조작에 따라 흡입과 배출 방향을 자유롭게 변경할 수 있는 잠수정 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 잠수정 시스템에 있어서, 해수를 유입하는 흡착부; 해수를 유입하거나 유입된 해수를 분사하는 로봇 암; 유입된 해수를 배출하는 워터제트 분사 노즐부와 이젝터; 및 해수의 유입 및 배출 제어를 통해 추진, 흡착 및 분사 중 하나 이상의 조작이 수행되도록 제어하는 컨트롤러부를 포함하는 잠수정 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 흡착부, 상기 로봇 암, 상기 워터제트 분사 노즐부 및 상기 이젝터는 해수관으로 상호 연결되고, 상기 해수관에 연결되는 펌프 및 복수 개의 밸브가 더 포함될 수 있다.
상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 워터제트 분사 노즐부를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제1 게이트 밸브, 상기 펌프와 상기 이젝터를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제2 게이트 밸브, 상기 펌프와 상기 로봇 암을 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제3 게이트 밸브, 상기 펌프와 상기 흡착부를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제4 게이트 밸브와 제5 게이트 밸브, 및 상기 제4 게이트 밸브와 제5 게이트 밸브의 사이, 상기 이젝터 및 상기 로봇 암을 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 트리웨이 밸브를 포함할 수 있다.
추진 및 흡착 중 하나 이상의 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제4 게이트 밸브 및 상기 제5 게이트 밸브를 오픈(open)하되, 상기 제2 게이트 밸브, 상기 제3 게이트 밸브 및 상기 트리웨이 밸브는 클로즈(close)할 수 있다.
추진 및 흡착 중 하나 이상의 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제2 게이트 밸브, 제4 게이트 밸브 및 제5 게이트 밸브를 오픈하고, 상기 제3 게이트 밸브는 클로즈하되, 상기 트리웨이 밸브는 상기 이젝터와 상기 로봇 암을 연결하는 해수관만이 오픈되도록 부분적으로 오픈될 수 있다.
분사 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제3 게이트 밸브, 상기 제4 게이트 밸브 및 상기 제5 게이트 밸브를 오픈하되, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제2 게이트 밸브 및 상기 트리웨이 밸브는 클로즈할 수 있다.
상기 펌프와 상기 제4 게이트 밸브 사이를 연결하는 해수관에 연결되어 외부로부터 해수를 유입하기 위한 해수관에 삽입 배치되는 석션 밸브(suction valve); 및 상기 펌프에 연결되어 해수를 배출하기 위한 해수관에 삽입 배치되는 디스챠지 밸브(discharge valve)를 더 포함할 수도 있다.
상기 워터제트 분사 노즐부는 해수의 배출 방향을 상하 방향으로 조절하기 위한 조인트 및 좌우 방향으로 조절하기 위한 러더를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 흡착부과 워터제트 분사 노즐부를 구비하고 있으며, 흡착력과 워터제트 추진력을 동일한 계통에서 발생시킬 수 있고, 밸브의 조작에 따라 흡입과 배출 방향을 자유롭게 변경할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유선 잠수정 운용 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착부 및 워터제트 분사 노즐부의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 추진 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 방향 제어를 위한 워터제트 분사 노즐의 동작 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 흡착 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 분사 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠수정 시스템의 밸브 연결 구조를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일반적인 유선 잠수정 운용 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 잠수정 운용 시스템은 모선(110), 잠수정 시스템(120) 및 케이블(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
모선(110)은 해상에서 케이블(130)을 통해 연결되는 잠수정 시스템(120)에 전원을 공급하는 전원 공급 수단, 잠수정 시스템(120)의 위치 파악 및 동작에 따라 생성되는 각종 데이터를 수신하는 통신 수단 및 그 동작을 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다.
잠수정 시스템(120)은 모선(110)과 연결되는 케이블(130)을 통해 공급되는 전원으로 동작하며, 모선(110)으로부터 수신되는 제어 신호에 따른 제어 동작이 수행되고, 잠수정 시스템(120)에 의해 획득된 데이터가 케이블(130)을 통해 모선(110)으로 제공된다.
도 1에 별도로 도시되지는 않았으나, 잠수정 시스템(120)은 해저에서의 작업을 용이하게 하고, 작업 상황을 모선(110)으로 제공하기 위한 라이팅(Lighting) 수단 및 카메라 수단을 구비할 수 있다.
케이블(130)은 모선(110)과 잠수정 시스템(120)을 연결하여 제어 신호 등의 임의의 데이터가 상호간에 송수신되도록 하고, 또한 잠수정 시스템(120)으로 전원이 공급되도록 한다. 케이블(130)은 모선(110)에 구비된 케이블 드럼에 의해 감기거나 풀려 잠수정 시스템(120)의 움직임에 제약되지 않도록 한다. 케이블(130)은 예를 들어 잠수정 시스템(120)의 부력에 대한 영향을 최소화하기 위해 중성부력을 가지는 특수 케이블이 사용될 수 있다.
도 1에는 설명의 편의상 모선(110)과 잠수정 시스템(120)이 직접 하나의 케이블(130)을 통해 연결되는 것처럼 도시하였으나 케이블(130)을 이용한 모선(110)과 잠수정 시스템(120)간의 연결 방법이 이에 제한되지 않음은 당연하다.
예를 들어, 모선(110)에 연결된 1차 케이블의 끝에 수중 진수 장치가 부착되고, 수중 진수 장치와 잠수정 시스템(120)간에는 2차 케이블에 의해 상호 연결될 수도 있다. 즉, 모선(110)에 연결된 1차 케이블에 의한 제약을 극복하기 위해, 1차 케이블의 끝에 수중 진수 장치를 연결하여 모선(110)의 운동 영향이 흡수되도록 하고, 잠수정 시스템(120)은 중성 부력을 가지는 2차 케이블에 의해 수중 진수 장치에 연결되어 보다 깊은 심해에서의 작업이 가능하도록 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착부 및 워터제트 분사 노즐부의 구성을 나타낸 도면이다.
잠수정 시스템(ROV, Remotely Operated Vehicle)은 선상이나 육상으로부터의 원격 조작에 의하여 수중의 장비(예를 들어, 라이팅 수단, 카메라 수단, 로봇 암(robot arm) 등)를 조작함으로써 수중촬영이나 소정의 작업을 수행할 수 있는 장비이다.
일반적으로, 잠수정 시스템은 연안의 측량, 관측 등에 활용될 뿐 아니라, 측면주사 음향측심기(side scan sonar) 및 음향측심기(echo sounder) 등과 병용하여 침선, 장애물, 해저전선, 해저파이프라인, 어초 등의 물체 확인 및 열수광상, 해저지형, 저질분포, 해저생물 등의 조사에 광범위하게 사용된다.
본 실시예에 따른 잠수정 시스템(120)은 도 2에 예시된 흡착부 및 워터제트 분사 노즐부를 구비하여 이후 도 3 등을 참조하여 구체적으로 설명되는 바와 같이 하나의 계통에서 흡착력과 추진력을 발생시킬 수 있는 구조적 특징을 가진다.
도 2의 (a)는 흡착부(도 3 등의 325)의 외형을 예시하고 있으며, 흡착부(325)는 펌프(도 3 등의 340)나 이젝터(도 3 등의 315) 등으로 진공을 만들어 벽이나 물건을 흡착하도록 하여 물건을 들거나 자세를 유지하도록 하는 구성 요소이다.
도 2의 (b)는 워터제트 분사 노즐부(도 3 등의 320)의 외형을 예시하고 있고, 도 2의 (c)는 잠수정 시스템(120)의 전진 또는 후진을 위한 워터제트 분사 노즐부(320)의 동작 상태를 예시하고 있다. 즉, 워터제트 분사 노즐부(320)는 물을 분사하여 생기는 반발력을 이용하여 추진력을 발생시키는 구성 요소이며, 해수의 분사 방향을 변경함으로써 추진 방향을 변경할 수 있는 구조를 가진다.
도 2의 흡착부 및 워터제트 분사 노즐부의 구성은 일 예시에 불과한 것으로, 그 형상 및 동작구조는 이와 상이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 추진 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 방향 제어를 위한 워터제트 분사 노즐의 동작 상태를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 흡착 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수정 시스템의 분사 동작을 위한 제어 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 잠수정 시스템(120)은 컨트롤러부(310), 이젝터(315), 워터제트 분사 노즐부(320), 흡착부(325) 및 로봇 암(330)을 포함할 수 있다.
잠수정 시스템(120)에 포함된 이젝터(315), 워터제트 분사 노즐부(320), 흡착부(325) 및 로봇 암(330)은 잠수정 시스템(120)이 추진, 흡착 또는/및 분사 동작을 수행할 수 있도록 하기 위해, 해수관 및 밸브를 이용하여 유체 역학적으로 상호 연결되어 있다.
여기서, 유체 역학적으로 상호 연결되었다 함은, 일측에서 해수를 유입하고 타측을 통해 유입된 해수를 배출할 수 있으며, 그 과정에서 일측과 타측 사이에 게재된 밸브를 통해 유입과 배출의 여부 및/또는 그 정도를 조절할 수 있는 연결 관계 및/또는 구조를 의미한다.
컨트롤러부(310)는 선상이나 육상에 위치한 제어기(도시되지 않음)로부터 추진, 흡착, 분사 등 중 하나 이상에 대한 제어 신호를 수신하여 후술될 밸브(350 내지 375)의 온(오픈)/오프(클로즈) 조작을 통해 유로가 개폐되도록 제어한다.
또한, 컨트롤러부(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 워터제트 분사 노즐부(320)에 구비된 조인트(410)를 조작하여 상하 방향으로 해수 분사 방향이 조절되도록 제어하고, 러더(rudder)(420)를 좌우 방향으로 조작하여 해수 분사 방향이 조절되도록 제어할 수 있다. 이를 통해 잠수정 시스템(120)은 컨트롤러부(310)에 의해 워터제트 분사 노즐부(320)가 조작된 방향에 상응하는 방향으로 추진력을 가지게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 이젝터(315)는 로봇 암(330)과 흡착부(325)로부터 각각 유입된 해수를 배출하여 로봇 암(330)의 흡착 동작이 가능하도록 한다.
워터제트 분사 노즐부(320)는 흡착부(325)로부터 유입된 해수를 배출하여 추진력을 발생시키거나 흡착부(325)에 의한 흡착 동작이 가능하도록 한다.
잠수정 시스템(120)은 추진 동작을 수행하기 위해 흡착부(325)로부터 유입된 해수를 워터제트 분사 노즐부(320)를 통해 배출하여 발생되는 추진력을 이용할 수 있을 뿐 아니라, 로봇 암(330) 등으로부터 유입된 해수를 이젝터(315)를 통해 배출하여 발생되는 추진력을 더 이용할 수도 있다. 다만, 당업자, 즉 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이젝터(315)를 이용하여 발생시키는 추진력보다 워터제트 분사 노즐부(320)를 이용하여 발생시키는 추진력이 상대적으로 클 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
흡착부(325)는 해수를 유입하고, 유입된 해수를 워터제트 분사 노즐부(320) 및/또는 이젝터(315)를 통해 배출함으로써 흡착력을 발생시킨다.
로봇 암(330)은 해수를 유입하고 유입한 해수를 이젝터(315)를 통해 배출함으로써 흡착력을 발생시키거나, 흡착부(325)를 통해 유입된 해수를 로봇 암(330)에 형성된 배출구를 통해 배출시키는 분사 동작 등을 수행할 수 있다.
이하, 유체 역학적으로 상호 연결되는 잠수정 시스템(120) 내의 이젝터(315), 워터제트 분사 노즐부(320), 흡착부(325) 및 로봇 암(330)의 연결 관계에 대해 간략히 설명한다.
이젝터(315), 워터제트 분사 노즐부(320), 흡착부(325) 및 로봇 암(330)이 유체 역학적의 상호 연결되도록 하기 위해 잠수정 시스템은 펌프(340), 복수의 게이트 밸브(Gate Valve)(350 내지 370)와 하나의 트리웨이 밸브(three way valve, 삼방밸브)(375)를 포함한다.
제1 게이트 밸브(350)는 펌프(340)의 해수 배출구와 워터제트 분사 노즐부(320)를 연결하는 해수관에 삽입 배치되고, 제2 게이트 밸브(355)는 펌프(340)의 해수 배출구와 이젝터(315)의 제1 해수 유입구를 연결하는 해수관에 삽입 배치된다.
제3 게이트 밸브(360)는 펌프(340)의 해수 배출구와 로봇 암(330)의 내측 해수 유입구를 연결하는 해수관에 삽입 배치되고, 제4 게이트 밸브(365)와 제5 게이트 밸브(370)는 펌프(340)의 해수 유입구와 흡착부(325)를 연결하는 해수관에 각각 삽입 배치된다.
하나의 트리웨이 밸브(375)는 제4 게이트 밸브(365)와 제5 게이트 밸브(370)의 사이에 형성된 분기부(390), 이젝터(315)의 제2 해수 유입구 및 로봇 암(330)의 내측 해수 배출구를 각각 연결하도록 해수관에 삽입 배치된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 잠수정 시스템(120)의 추진 동작을 설명한다.
잠수정 시스템(120)의 추진 동작을 수행하기 위해 컨트롤러부(310)는 제1 게이트 밸브(350), 제4 게이트 밸브(365) 및 제5 게이트 밸브(370)를 오픈(open)하여 흡착부(325)를 통해 유입된 해수가 상응하는 해수관을 통해 흐르도록 하되, 제2 게이트 밸브(355), 제3 게이트 밸브(360) 및 트리웨이 밸브(375)를 클로즈(close)하여 상응하는 해수관을 통해서는 해수가 흐르지 않도록 한다. 이때, 흡착부(325)를 통한 해수의 유입과 워터제트 분사 노즐부(320)를 통한 해수의 배출이 이루어지도록 하기 위해 펌프(340)를 구동시킨다.
따라서, 흡착부(325)를 통해 유입된 해수는 제5 게이트 밸브(370), 제4 게이트 밸브(365), 펌프(340) 및 제1 게이트 밸브(350)로 규정되는 경로(도 3의 굵은 선으로 표시된 경로)를 따라 흐른 후 워터제트 분사 노즐부(320)을 통해 배출된다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러부(310)는 조인트(410) 및 러더(420)의 조작에 의해 잠수정 시스템(120)이 추진되는 방향을 제어할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 잠수정 시스템(120)의 추진력은 이젝터(315)에 의해 부가적으로 발생될 수 있으며, 이 경우에는 이젝터(315)로 배출될 해수가 공급될 수 있도록 하기 위해 제2 게이트 밸브(355)가 오픈되고, 트리웨이 밸브(375)도 이젝터 측으로 해수가 유입되도록 하기 위해 부분적으로 오픈(도 5 참조)될 수 있다.
도 5에는 잠수정 시스템(120)의 흡착 동작을 위한 제어 상태가 도시되어 있다. 참고로, 흡착 동작은 로봇 암(330)을 이용하여 임의의 물건을 들거나 잠수정 시스템(120)의 자세를 유지하기 위한 동작일 수 있다.
잠수정 시스템(120)의 흡착 동작을 수행하기 위해 컨트롤러부(310)는 제1 게이트 밸브(350), 제2 게이트 밸브(355), 제4 게이트 밸브(365) 및 제5 게이트 밸브(370)를 오픈(open)하여 흡착부(325)를 통해 유입된 해수가 상응하는 해수관을 통해 흘러 워터제트 분사 노즐부(320) 및 이젝터(315)에 공급되도록 하고, 또한 로봇 암(330)의 외측 해수 유입구로부터 유입된 해수가 이젝터(315)에 공급되도록 하기 위해 트리웨이 밸브(375)를 부분적으로 오픈한다. 이때, 제3 게이트 밸브(360)는 클로즈(close)하여 상응하는 해수관을 통해서는 해수가 흐르지 않도록 한다. 이 경우에도, 흡착부(325) 및 로봇 암(330)을 통한 해수의 유입과 워터제트 분사 노즐부(320)와 이젝터(315)를 통한 해수의 배출이 이루어지도록 하기 위해 펌프(340)를 구동시킨다.
이 경우, 흡착부(325)의 흡착력은 펌프(340)에 의해 생성되고, 로봇 암(330)의 흡착력은 이젝터(315)에 의해 생성되는 것으로 이해될 수 있다.
따라서, 흡착부(325)를 통해 유입된 해수는 제5 게이트 밸브(370), 제4 게이트 밸브(365), 펌프(340) 및 제1 게이트 밸브(350)로 규정되는 경로를 따라 흐른 후 워터제트 분사 노즐부(320)을 통해 배출된다. 또한, 흡착부(325)를 통해 유입된 해수 중 일부는 제2 게이트 밸브(355)로 규정되는 경로를 통해 이젝터(315)로 공급되고, 로봇 암(330)을 통해 유입된 해수는 부분적으로 오픈된 트리웨이 밸브(375)를 통해 이젝터(315)로 공급되어 배출된다(도 5의 굵은 선으로 표시된 경로 참조).
도 5에는 로봇 암(330)과 흡착부(325)에 모두 흡착력을 발생시키는 경우가 예시되었으나, 만일 흡착부(325)만의 흡착력이 요구되는 경우라면 앞서 도 3을 설명한 추진 동작의 경우와 마찬가지로 제2 게이트 밸브(355) 및 트리웨이 밸브(375)를 클로즈할 수도 있을 것이다.
이 경우, 흡착부(325)를 통해 해수를 유입하고 워터제트 분사 노즐부(320)를 통해 해수를 배출하는 동작이 추진 동작인지 흡착 동작인지는 컨트롤러부(310)에 따른 펌프(340)의 동작 속도 제어에 의해 결정될 수 있을 것이며, 컨트롤러부(310)는 워터제트 분사 노즐부(320)의 해수 분사 방향을 조절하거나 이젝터(315)로 유입되는 해수의 양을 조절함으로써 추진 및/또는 흡착 동작의 효율을 높이거나 잠수정 시스템(120)의 자세 제어를 수행할 수 있다.
또한 만일 로봇 암(330)만의 흡착력이 요구되는 경우라면 로봇 암(330)의 외부 해수 유입구를 통해 유입된 해수가 펌프(340) 측으로 흐르도록 트리웨이 밸브(375)를 부분적으로 오픈하고, 제4 게이트 밸브(365) 및 제1 게이트 밸브(350)를 오픈하여 펌프(340)로 유입된 해수가 워터제트 분사 노즐부(320)를 통해 배출되도록 할 수도 있을 것이다.
도 6에는 잠수정 시스템(120)의 분사 동작을 위한 제어 상태가 도시되어 있다. 분사 동작은 예를 들어 대상물의 오염 물질 제거 등을 위해 대상물 측으로 해수를 분사하는 동작일 수 있다.
잠수정 시스템(120)의 분사 동작을 수행하기 위해 컨트롤러부(310)는 제3 게이트 밸브(360), 제4 게이트 밸브(365) 및 제5 게이트 밸브(370)를 오픈(open)하여 흡착부(325)를 통해 유입된 해수가 상응하는 해수관을 통해 흘러 로봇 암(330)에 공급되도록 한다. 이때, 제1 게이트 밸브(350), 제2 게이트 밸브(355) 및 트리웨이 밸브(375)는 클로즈(close)하여 상응하는 해수관을 통해서는 해수가 흐르지 않도록 한다. 이 경우에도, 흡착부(325)를 통한 해수의 유입과 로봇 암(330)을 통한 해수의 배출이 이루어지도록 하기 위해 펌프(340)를 구동시킨다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠수정 시스템(120)의 밸브 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 잠수정 시스템(120)은 제4 게이트 밸브(365)와 펌프(340)의 해수 유입구 사이의 해수관에 분기부(730)가 형성되고, 분기부(730)에 연결되어 외부로부터 독립적으로 해수를 유입하는 해수관에 석션 밸브(710)가 삽입 배치될 수 있다.
또한, 펌프(340)의 해수 배출구를 통해 배출되는 해수를 외부로 배출하기 위한 별도의 해수관에 디스챠지 밸브(720)가 삽입 배치될 수 있다.
이러한 구조를 가지는 경우, 흡착부(325)를 통해 유입된 해수가 제5 게이트 밸브(370), 제4 게이트 밸브(365), 펌프(340) 및 디스챠지 밸브(720)로 형성되는 경로를 통해 유입된 해수를 외부 배출함으로써 흡착 동작이 가능해질 수 있다.
또한, 석션 밸브(710)가 삽입 배치된 해수관을 통해 유입된 해수가 펌프(340), 제1 게이트 밸브(350) 및 워터제트 분사 노즐부(320)로 형성되는 경로를 통해 유입된 해수를 외부 배출함으로써 추진 동작도 가능해질 수 있다.
상술한 잠수정 시스템의 제어 방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 모선 120 : 잠수정 시스템
130 : 케이블 310 : 컨트롤러부
315 : 이젝터 320 : 워터제트 분사 노즐부
325 : 흡착부 330 : 로봇 암
340 : 펌프 350 : 제1 게이트 밸브
355 : 제2 게이트 밸브 360 : 제3 게이트 밸브
365 : 제4 게이트 밸브 370 : 제5 게이트 밸브
375 : 트리웨이 밸브

Claims (7)

  1. 잠수정 시스템에 있어서,
    해수를 유입하는 흡착부;
    해수를 유입하거나 유입된 해수를 분사하는 로봇 암;
    유입된 해수를 배출하는 워터제트 분사 노즐부와 이젝터; 및
    해수의 유입 및 배출 제어를 통해 흡착, 흡착과 추진, 흡착과 분사 중 하나 이상의 조작이 수행되도록 제어하는 컨트롤러부를 포함하되,
    상기 흡착부, 상기 로봇 암, 상기 워터제트 분사 노즐부 및 상기 이젝터는 해수관으로 상호 연결되고, 상기 해수관에 연결되는 펌프 및 복수 개의 밸브를 더 포함하는 잠수정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 펌프와 상기 워터제트 분사 노즐부를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제1 게이트 밸브,
    상기 펌프와 상기 이젝터를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제2 게이트 밸브,
    상기 펌프와 상기 로봇 암을 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제3 게이트 밸브,
    상기 펌프와 상기 흡착부를 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 제4 게이트 밸브와 제5 게이트 밸브, 및
    상기 제4 게이트 밸브와 제5 게이트 밸브의 사이, 상기 이젝터 및 상기 로봇 암을 연결하는 해수관에 삽입 배치되는 트리웨이 밸브를 포함하는 잠수정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    추진 및 흡착 중 하나 이상의 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제4 게이트 밸브 및 상기 제5 게이트 밸브를 오픈(open)하되, 상기 제2 게이트 밸브, 상기 제3 게이트 밸브 및 상기 트리웨이 밸브는 클로즈(close)하는 잠수정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    추진 및 흡착 중 하나 이상의 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제2 게이트 밸브, 제4 게이트 밸브 및 제5 게이트 밸브를 오픈하고, 상기 제3 게이트 밸브는 클로즈하되, 상기 트리웨이 밸브는 상기 이젝터와 상기 로봇 암을 연결하는 해수관만이 오픈되도록 부분적으로 오픈되는 잠수정 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    분사 조작을 수행하기 위해, 상기 컨트롤러부는 상기 펌프를 구동시키고, 상기 제3 게이트 밸브, 상기 제4 게이트 밸브 및 상기 제5 게이트 밸브를 오픈하되, 상기 제1 게이트 밸브, 상기 제2 게이트 밸브 및 상기 트리웨이 밸브는 클로즈하는 잠수정 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 펌프와 상기 제4 게이트 밸브 사이를 연결하는 해수관에 연결되어 외부로부터 해수를 유입하기 위한 해수관에 삽입 배치되는 석션 밸브(suction valve); 및
    상기 펌프에 연결되어 해수를 배출하기 위한 해수관에 삽입 배치되는 디스챠지 밸브(discharge valve)를 더 포함하는 잠수정 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워터제트 분사 노즐부는 해수의 배출 방향을 상하 방향으로 조절하기 위한 조인트 및 좌우 방향으로 조절하기 위한 러더를 포함하는 잠수정 시스템.
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