KR101373680B1 - 타각조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선 구동하는 구동부; 타축을 따라 이동가능하게 형성되되 상기 타축의 회전방향으로는 구속되게 상기 타축에 결합하는 가변슬라이드부; 및 상기 구동부에 연결되고 상기 타축의 축 중심에서 이격되도록 상기 가변슬라이드부에 연결되어 상기 구동부의 직선 구동을 상기 타축의 회전 구동으로 변환하는 링크부를 포함하는 타각조정장치를 제공하여, 수중운동체의 주행 속도에 대응하여 타각 변위를 조절할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

타각조정장치{Control apparatus of rudder angle}

본 발명은 타각조정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 무인잠수정과 같은 수중운동체의 주행 방향을 결정하는 타(rudder)의 타각을 조절하는 장치에 관한 것이다.

통상적으로 수중운동체의 경우. 조향을 위한 타가 후미에 마련된다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0004981호(2011.01.17. 공개, 이하, 본 문헌이라 한다.)에서는 무인잠수정을 기재하고 있다.

본 문헌에 기재되어 있는 무인잠수정은 동체 후미에 타가 설치되어 있다. 그리고 타의 각도를 변화시켜 무인잠수정의 추진방향을 조절하는 조향수단이 구성된다. 이 조향수단은 사출모터와 타 링크를 포함한다.

그러나 이러한 타는 주행 속도가 가변하는 수중운동체에 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 소형 무인잠수정은 목표 활동을 위해 주행 속도의 변화가 잦고 그 폭이 클 수 있다. 이때, 타에 가해지는 토크도 크게 변화한다. 즉, 타에 가해지는 최대 토크와 최소 토크 간의 차이가 커지게 된다. 수중운동체의 저속 주행 시에는 타에 가해지는 토크가 작기 때문에, 수중운동체의 안정적인 자세 유지를 위해서는 타각 변위가 상당히 커져야 한다.

그러나 본 문헌에 기재된 바와 같은 타는 타각 변위가 고정되어 있기 때문에 수중운동체의 주행 속도에 대응하여 최대 타각 변위 및 최소 타각 변위를 가변 할 수 없는 문제점이 있다.

특히, 타를 구동시키는 액츄에이터는 타의 최대 타각 변위 및 최소 타각 변위를 고려하여 설계되는 것을 고려할 때, 액츄에이터에 대한 필요 이상의 마진 설계가 이루어질 수 있는 위험이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수중운동체의 주행속도에 대응하여 타각 변위를 조절할 수 있는 타각조정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직선 구동하는 구동부와, 타축을 따라 이동가능하게 형성되되 상기 타축의 회전방향으로는 구속되게 상기 타축에 결합하는 가변슬라이드부 및 상기 구동부에 연결되고 상기 타축의 축 중심에서 이격되도록 상기 가변슬라이드부에 연결되어 상기 구동부의 직선 구동을 상기 타축의 회전 구동으로 변환하는 링크부를 포함하는 타각조정장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동부는 상기 타축의 축방향과 수직한 방향으로 직선 구동할 수 있다.

바람직하게는, 상기 타축에는 축방향으로 레일이 형성되고, 상기 가변슬라이드부는 상기 레일에 결합되는 슬라이더를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 타축에는 축방향으로 랙부가 형성되고, 상기 가변슬라이드부는, 상기 슬라이더에 결합하는 모터와 상기 모터에 연결되는 피니언을 포함하는 슬라이더구동부와, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 링크부는, 리니어구동부와 제1 링크로 연결되는 핀조인트와, 상기 핀조인트와 제2 링크로 연결되는 볼조인트와, 상기 볼조인트와 상기 슬라이더를 연결하는 암(arm)을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 주행속도가 상대적으로 큰 제1 조건과, 주행속도가 상대적으로 작은 제2 조건 중, 상기 제1 조건보다 상기 제2 조건에서 상기 볼조인트와 상기 타축의 수직 거리가 더 짧도록 상기 모터를 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동부는 리니어액츄에이터일 수 있다.

본 발명에 따른 타각조정장치에 따르면, 타축을 따라 이동하는 가변슬라이드부를 구비하여, 수중운동체의 주행 속도에 대응하여 타각 변위를 조절할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 타각조정장치에 따르면, 불필요한 마진 설계를 줄여 리니어액츄에이터와 같은 구동부를 소형화할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 수중운동체의 타각 변위를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치를 도시한 도면,
도 3은 타축의 축 중심과 암(arm)을 도시한 도면,
도 4는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부를 도시한 도면,
도 5는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부의 구성을 상세하게 도시한 도면,
도 6은 고속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면,
도 7은 저속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 도 1을 참조하여 타각 변위를 설명한다.

도 1에서 도시한 바와 같이. 타각 변위(R1, R2)는 타(10)가 타토크(T)에 의해 움직일 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 수중운동체의 주행 방향을 조절하는 범위와 대응된다. 여기서, 수중운동체란. 무인 잠수정일 수 있다.

수중운동체의 저속 주행 시에는 타토크가 작기 때문에 수중운동체의 안정적인 자세를 유지하기 위해서는 타각 변위가 커지는 것이 좋다. 반대로, 수중운동체의 고속 주행 시에는 타토크가 크기 때문에 타각 변위가 작아지는 것이 좋다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치를 도시한 도이다. 이러한, 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치는 구동부(120)와, 가변슬라이드부(130)와, 링크부(140)를 포함할 수 있다.

구동부(120)는 직선 구동하는 리니어액츄에이터일 수 있다. 그리고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 타축(110)의 축방향을 z축 방향이라 할 때, 구동부(120)는 타축(110)의 축방향과 수직인 x축 방향으로 직선 구동할 수 있다.

가변슬라이드부(130)는 타축(110)에 결합한다. 그리고, 가변슬라이드부(130)와 구동부(120)는 링크부(140)에 의해 연결된다. 링크부(140)는 구동부(120)의 직선 운동을 타축(110)의 회전 운동으로 변환시킨다.

이러한 링크부(140)는 구동부(120)와 제1 링크(141)로 연결되는 핀조인트(142)와, 핀조인트(142)와 제2 링크(143)로 연결되는 볼조인트(144)와, 볼조인트(144)와 슬라이더(131)를 연결하는 암(145)을 포함할 수 있다.

도 3은 타축의 축 중심과 암(arm)을 도시한 도면이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 암(145)이 타축(110)의 축 중심(O)에서 떨어진 상태로 타축(110)에 연결되어 있기 때문에 구동부(120)가 직선 구동하면, 링크부(140)에 의해 암(145)이 움직이고 타축(110)이 회전하게 된다.

도 4는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부의 구성을 상세하게 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 병행 참조하면, 가변슬라이드부(130)는 타축(110)을 따라 이동가능하게 형성된다. 이를 위해, 타축(110)에는 축방향으로 레일(111)이 형성될 수 있다. 그리고, 가변슬라이드부(130)는 레일(111)에 결합하는 슬라이더(131)와 슬라이더(131)를 움직이는 슬라이더구동부(132)와, 제어부(133)를 포함할 수 있다.

이때, 슬라이더구동부(132)는 슬라이더(131)에 결합하는 모터(132a)와, 모터(132a)에 연결되는 피니언(132b)을 포함할 수 있다. 제어부(133)는 모터(132a)에 연결되어 모터(132a)의 구동을 제어한다.

한편, 타축(110)에는 축방향으로 랙부(112)가 형성될 수 있다. 랙부(112)는 피니언(132b)과 맞물리게 된다.

모터(132a)에 의해 피니언(132b)이 회전하면, 슬라이더(131)는 레일(111)을 따라 이동하게 된다. 제어부(133)는 모터(132a)의 구동을 제어함으로써, 가변슬라이드부(130)의 위치를 조절할 수 있게 된다.

도 6은 고속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면이고, 도 7은 저속 주행 시, 가변슬라이브부의 위치를 도시한 도면이다.

제어부(133)는 수중운동체가 고속 주행할 때에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 볼조인트(144)와 타축(110)의 수직 거리(D1)(도면의 y축 방향 기준)가 저속 주행할 때 보다 상대적으로 길어지도록 모터(132a)의 구동을 제어할 수 있다.

반면에, 제어부(133)는 수중운동체가 저속 주행할 때에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 볼조인트(144)와 타축(110)의 수직 거리(D2)(도면의 y축 방향 기준)가 고속 주행할 때 보다 상대적으로 짧아지도록 모터(132a)의 구동을 제어할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 타
110: 타축
111: 레일
112: 랙부
120: 구동부
130: 가변슬라이드부
131: 슬라이더
132: 슬라이더구동부
132a: 모터
132b: 피니언
133: 제어부
140: 링크부
141: 제1 링크
142: 핀조인트
143: 제2 링크
144: 볼조인트
145: 암

Claims (7)

1. 직선 구동하는 구동부;
   타축을 따라 이동가능하게 형성되되 상기 타축의 회전방향으로는 구속되게 상기 타축에 결합하는 가변슬라이드부; 및
   상기 구동부에 연결되고 상기 타축의 축 중심에서 이격되도록 상기 가변슬라이드부에 연결되어 상기 구동부의 직선 구동을 상기 타축의 회전 구동으로 변환하는 링크부
   를 포함하는 타각조정장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 타축의 축방향과 수직한 방향으로 직선 구동하는 타각조정장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 타축에는 축방향으로 레일이 형성되고,
   상기 가변슬라이드부는 상기 레일에 결합되는 슬라이더를 포함하는 타각조정장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 타축에는 축방향으로 랙부가 형성되고,
   상기 가변슬라이드부는,
   상기 슬라이더에 결합하는 모터와 상기 모터에 연결되는 피니언을 포함하는 슬라이더구동부와, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 타각조정장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 링크부는,
   리니어구동부와 제1 링크로 연결되는 핀조인트와, 상기 핀조인트와 제2 링크로 연결되는 볼조인트와, 상기 볼조인트와 상기 슬라이더를 연결하는 암(arm)을 포함하는 타각조정장치.
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부는 리니어액츄에이터인 타각조정장치.

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