KR101393578B1

KR101393578B1 - 선저 청소 장치

Info

Publication number: KR101393578B1
Application number: KR1020120058431A
Authority: KR
Inventors: 조기수; 이재용; 정희용; 이동훈; 윤지원; 신영일
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-05-12
Also published as: KR20130134716A

Abstract

선저 청소 장치가 개시되어 있다. 본 발명의 선저 청소 장치는, 물 밖에 설치되는 진수회수부 및 상기 진수회수부에 케이블로 연결되고 청소 대상 선체의 저부에 접근하여 청소하며 청소공구를 장착하는 청소 로봇을 포함하며, 상기 청소 로봇은 진수시 물로 채워지고, 회수시 채워진 물을 배출하는 발라스트 탱크를 포함한다.

Description

선저 청소 장치 {HULL CLEANING DEVICE}

본 발명은 선저 청소 장치에 관한 것이다.

일반적으로 잠수부에 의한 수중 작업은, 잠수 가능 시간 및 수심의 제한을 받는다. 따라서 해저 시추 및 생산과 같은 해저 작업을 수행하기 위하여, 무인원격잠수정(ROV, Remotely Operated vehicle)과 같은 로봇이 사용된다.

무인원격잠수정을 운영하기 위하여, 수중 진수 및 회수 장치가 사용된다. 수중 진수 및 회수 장치는 무인원격잠수정을 모선에서 수중으로 옮기고, 작업 후 무인원격잠수정을 회수한다. 무인원격잠수정은 장착된 수중유영장치를 통하여 선체 벽면으로 이동한다.

예를 들면, 선저 청소 작업 방법에는, 잠수부가 반자동 장비를 운영하여 선체 벽면을 청소하는 방법이 있고, 잠수부가 선체 벽면에 청소 로봇을 부착하여 선상 제어 시스템으로 청소 로봇을 제어하여 선체 벽면을 청소하는 방법이 있으며, 잠수부가 필요 없는 자동 장비인 청소 로봇을 크레인으로 진수하여 수중 유영 기능을 가진 청소 로봇을 선상에서 제어하여 청소하는 방법이 있다.

이 중, 잠수부가 청소 로봇을 선체 벽면에 부착하고 선상 제어 시스템으로 청소 로봇을 제어하는 방법은 청소 로봇의 진수, 회수 및 이동을 위하여 잠수부의 도움을 필요로 하는 단점을 가진다.

따라서 본 발명의 목적은 잠수부의 도움 없이 청소 로봇을 진수 및 회수할 수 있는 선저 청소 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 진수된 상태에서 잠수부의 도움 없이 로봇을 대상 선체로 이동시킬 수 있는 선저 청소 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치는, 물 밖에 설치되는 진수회수부, 및 상기 진수회수부에 케이블(cable)로 연결되고 청소 대상 선체의 저부에 접근하여 청소하며 청소공구를 장착하는 청소 로봇을 포함하며, 상기 청소 로봇은, 진수시 물로 채워지고, 회수시 채워진 물을 배출하는 발라스트 탱크를 포함할 수 있다.

상기 진수회수부는, 베이스, 상기 베이스에 상기 청소 로봇을 수용하는 공간을 형성하도록 상기 베이스에 장착되는 수직부재, 상기 수직부재에 설치되는 수평부재, 상기 수평부재에 설치되어 상기 케이블을 제어하는 윈치, 및 상기 베이스에 설치되어 상기 케이블의 위치 및 방향을 조절하는 크레인을 포함할 수 있다.

상기 청소 로봇은, 진수 상태에서 대상 선체로 진행시키는 1쌍의 쓰러스터를 포함할 수 있다.

상기 청소 로봇은, 상기 발라스트 탱크를 장착하고 양측에 상기 1쌍의 쓰러스터를 구비하는 바디, 및 상기 바디의 저부에 구비되는 휠을 포함할 수 있다.

상기 구동 휠은, 자성을 가지며, 외주에 구비되는 완충부를 더 포함할 수 있다.

상기 발라스트 탱크는, 일측에 개구를 형성하고 내장되는 피스톤의 왕복을 지지하는 실린더, 상기 실린더의 일측에 결합되어 물 저장 공간을 형성하고 상기 피스톤에 연결되는 로드를 수용하는 바디, 상기 바디에 내장되어 상기 로드를 승강시키는 모터, 및 상기 바디의 일측에 결합되어, 상기 모터 및 상기 로드의 수용 공간을 형성하는 커버를 포함할 수 있다.

상기 실린더와 상기 피스톤은, 상기 피스톤의 승강 방향으로 형성되는 돌기와 홈으로 결합될 수 있다.

상기 로드는, 상기 바디의 설치 구멍에 결합되어 승강 안내되며, 상기 발라스트 탱크는, 상기 로드의 스큐류에 장착되는 피동 기어, 및 상기 모터에 연결되는 상기 피동 기어에 결합되는 피니언 기어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 진수회수부에 케이블로 연결되는 청소 로봇에 발라스트 탱크를 구비하여, 진수시 물을 채우고 회수시 채워진 물을 배출함으로써 잠수부의 도움 없이 청소 로봇을 진수 및 회수할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 1쌍의 쓰러스터를 구비함으로써 진수된 상태에서 잠수부의 도움 없이 청소 로봇을 선체 벽면으로 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치를 이용한 선저 청소 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치의 진수회수부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치의 청소 로봇의 사시도이다.
도 4는 청소 로봇의 측면도이다.
도 5는 청소 로봇의 주요 구성을 도시한 평면도이다.
도 6은 청소 로봇에 적용되는 구동 휠의 사시도이다.
도 7은 청소 로봇에 적용되는 발라스트 탱크의 단면도이다.
도 8은 청소 로봇을 진수할 때, 발라스트 탱크의 작동 상태의 부분 단면도이다.
도 9는 청소 로봇을 회수할 때, 발라스트 탱크의 작동 상태의 부분 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치를 이용한 선저 청소 상태도이다. 일 실시예의 선저 청소 장치는 선박에 설치되거나, 항구 또는 해안에서 자동차에 탑재되어, 대상 선체의 저부 청소에 사용될 수 있다. 편의상, 도 1은 모선(100)에 선저 청소 장치(200)를 설치하여, 대상 선체(300)의 저부를 청소하는 상태를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 일 실시예의 선저 청소 장치(200)는 물 밖에 설치되는 진수회수부(10), 및 진수회수부(10)에 케이블(cable)(20)로 연결되어 대상 선체(300)에 접근하여 저부를 청소하는 청소 로봇(30)을 포함한다.

진수회수부(10)는 모선(100)에 설치되며, 청소 로봇(30)을 보관 및 이동 가능하게 하고, 또한 청소 로봇(30)의 진수 및 회수를 가능하게 한다. 또한 진수회수부(10)는 자동차에 탑재되어 이동될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치(200)의 진수회수부(10)의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 진수회수부(10)는 베이스(11), 수직부재(12), 수평부재(13), 윈치(14) 및 크레인(15)을 포함할 수 있다. 베이스(11)는 진수회수부(10)를 모선(100) 또는 차량에 설치할 수 있게 한다. 예를 들면, 베이스(11)는 판상으로 형성되고, 스터드 볼트(미도시)가 관통되는 설치 구멍(111)을 형성할 수 있다.

수직부재(12)는 베이스(11) 상에 수직으로 설치되어 청소 로봇(30)의 수용 공간의 측면을 형성한다. 예를 들면, 수직부재(12)는 판상으로 형성되어, 청소 로봇(30)이 출입하는 일방의 측면을 개방하고 다른 삼방의 측면을 폐쇄한다.

수평부재(13)는 삼방 측면을 형성하는 수직부재(12) 상에 설치되어 수용 공간의 상방을 덮어서 윈치(14)의 설치 공간을 제공한다. 본 실시예에서 베이스(11), 수직부재(12) 및 수평부재(13)를 판상으로 예시하고 있으나, 다각형 또는 봉상의 부재들(미도시)로 구성될 수 있다.

윈치(14)는 수평부재(13) 상에 설치되어 청소 로봇(30)을 연결하는 케이블(20)을 제어할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 윈치(14)는 구동 모터(131)에 벨트(132)로 연결될 수 있다. 윈치(14)는 구동 모터(131)의 정회전 또는 역회전 구동에 따라 케이블(20)을 풀어서 청소 로봇(30)을 진수하거나 감아서 청소 로봇(30)을 회수할 수 있다.

또한, 윈치(14)는 케이블(20)과 함께 청소 로봇(30)을 제어하는 전력 케이블을 동시에 제어할 수 있다. 이 경우, 전력 케이블은 케이블(20)의 일측에서 함께 진행되거나, 별도의 윈치(미도시)에 의하여 제어될 수도 있다.

크레인(15)은 베이스(11) 상에 설치되고 그 선단에 도르래(151)를 구비하며, 도르래(151)를 이용하여 케이블(20)을 구름 지지하여 케이블(20)의 진행을 유연하게 한다. 또한 크레인(15)은 베이스(11) 상에서 선회되고, 길이의 신축 및 각도의 조절로 인하여, 진수 및 회수되는 청소 로봇(30)의 위치나 방향을 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선저 청소 장치(200)의 청소 로봇(30)의 사시도이고, 도 4는 청소 로봇(30)의 측면도이며, 도 5는 청소 로봇(30)의 주요 구성을 도시한 평면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 청소 로봇(30)은 잠수부의 도움 없이 진수 및 회수될 수 있도록 형성되며, 이를 위하여, 발라스트 탱크(40)를 포함한다. 발라스트 탱크(40)는 청소 로봇(30)의 진수시 물로 채워져 청소 로봇(30)의 무게를 증가시키고, 회수시 채워진 물을 배출하여 청소 로봇(30)의 부력을 증가시킨다.

또한, 청소 로봇(30)은 잠수부의 도움 없이 진수 상태에서 청소할 대상 선체(300)의 저부에 접근할 수 있도록 형성되며, 이를 위하여, 1쌍의 쓰러스터(50)를 포함한다. 1쌍의 쓰러스터(50)는 청소 로봇(30)을 대상 선체(300)의 저부에 밀착시킨다. 또한 청소 로봇(30)은 대상 선체(300)를 청소하는 청소공구, 예를 들면 모터로 구동되는 브러시(B)를 장착하고 있다.

예를 들면, 청소 로봇(30)은 발라스트 탱크(40) 및 1쌍의 쓰러스터(50)를 장착하는 바디(31), 및 바디(31)의 저부에 구비되는 휠(32)을 포함한다. 휠(32)은 청소 로봇(30)에 구동력을 제공하는 구동 휠(331)과 바디(31)를 지지하는 아이들 휠(332)을 포함한다. 구동 휠(331)은 1쌍의 모터(333)에 각각 연결되는 1쌍으로 형성되어, 바디(31)의 저부 양측에 장착된다.

1쌍 모터(333)의 구동 방향에 따라 1쌍 구동 휠(331)의 구동 방향이 선택된다. 따라서 1쌍 구동 휠(331)의 구동 방향의 조합에 의하여 청소 로봇(30)은 전진, 후진, 좌회전 및 우회전할 수 있다. 이를 위하여, 구동 휠(331) 및 아이들 휠(332)은 대상 선체(300)의 저부에 부착되어 구동될 필요성을 가진다.

도 6은 청소 로봇(30)에 적용되는 구동 휠(331)의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 1쌍의 구동 휠(331) 및 아이들 휠(332)은 자성을 가지며, 외주에 완충부(334)를 구비할 수 있다.

따라서 1쌍의 쓰러스터(50)의 작동으로 청소 로봇(30)이 대상 선체(300)에 접근하게 되면, 구동 휠(331)과 아이들 휠(332)이 자력에 의하여 대상 선체(300)에 부착된다. 완충부(334)는 구동 휠(331) 및 아이들 휠(332)과 대상 선체(300) 사이에서 주행 충격을 흡수할 수 있다.

한편, 구동 휠(331)의 자력이 청소 로봇(30)을 충분히 부착하는 경우, 아이들 휠(332)은 자성을 가지지 않을 수도 있다. 이 경우, 구동 휠(331)의 구동을 위하여 요구되는 모터(333)의 구동력이 낮아질 수 있다.

다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 1쌍의 구동 휠(331)은 1쌍의 쓰러스터(50)에 대응하여 배치된다. 1쌍의 쓰러스터(50)의 작동에 따라 청소 로봇(30)이 대상 선체(300)에 접근하거나 대상 선체(300)로부터 멀어질 수 있다.

쓰러스터(50)가 구동 휠(331)에 대응하여 배치됨에 따라, 쓰러스터(50)의 추진력에 의하여 구동 휠(331)의 축을 중심으로 청소 로봇(30)이 회전하려는 힘을 받지 않는다. 즉 청소 로봇(30)은 대상 선체(300)의 저부에 안정된 상태로 접근하거나 멀어질 수 있다.

청소 로봇(30)은 바디(31)의 전방과 후방에서 각각의 폭 방향 중심에 구비되는 연결 부재(34)를 더 포함한다. 따라서 1쌍의 연결 부재(34) 사이에 설정되는 중심선(C1)은 청소 로봇(30)의 무게 중심을 지나게 된다. 연결 부재(34)는 케이블(20)에 연결되므로 케이블(20)에 연결된 윈치(14)에 의하여 제어될 수 있다.

1쌍의 구동 휠(331)은 중심선(C1)을 기준으로 중심선(C1)에 직교하는 방향의 양측에 대칭 구조로 하나씩 배치된다. 1쌍의 쓰러스터(50)는 중심선(C1)을 기준으로 중심선(C1)에 직교하는 방향의 양측에 대칭 구조로 하나씩 배치된다.

따라서 쓰러스터(50)는 구동 휠(331)에 대응하여 청소 로봇(30)에 추진력을 제공할 수 있다. 즉 청소 로봇(30)은 진수된 상태에서 잠수부의 도움 없이 대상 선체(300)로 이동될 수 있다.

또한, 1쌍의 쓰러스터(50)에서 발생되는 추진력의 크기 차이에 의하여, 케이블(20)에 매달린 상태(도 2 참조)에서, 청소 로봇(30)은 정회전 또는 역회전으로 방향 전환되어 이동될 수 있다.

도 7은 청소 로봇(30)에 적용되는 발라스트 탱크(40)의 단면도이고, 도 8은 청소 로봇(30)을 진수할 때, 발라스트 탱크(40)의 작동 상태의 부분 단면도이며, 도 9는 청소 로봇(30)을 회수할 때, 발라스트 탱크(40)의 작동 상태의 부분 단면도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 발라스트 탱크(40)는 실린더(41), 피스톤(42)에 연결되는 로드(43)를 수용하는 바디(44), 로드(43)를 승강시키는 모터(45) 및 모터(45)와 로드(43)의 수용 공간을 형성하는 커버(46)를 포함한다.

실린더(41)는 일측에 형성되는 개구(411)를 형성하고, 내장되는 피스톤(42)을 왕복 가능하게 지지한다. 피스톤(42)의 작동에 따라 개구(411)를 통하여 실린더(41) 내부로 물이 유입되거나 실린더(41)에서 물이 배출된다. 실린더(41) 내부 공간으로 물이 유입되거나 배출됨에 따라 청소 로봇(30)의 무게 및 부력이 조절된다.

실린더(41)는 내면에 피스톤(42)의 승강 방향으로 돌기(412)를 형성하고, 피스톤(42)은 외면에 돌기(412)에 결합되는 홈(421)을 형성한다. 따라서 피스톤(42)은 실린더(41)의 내부에서 돌기(412)와 홈(421)을 서로 결합하고, 돌기(412)와 홈(421)의 길이 방향으로 왕복 작동된다.

바디(44)는 실린더(41)의 일측에 결합되어 실린더(41)와 함께 물 저장 공간을 형성하고, 로드(43)의 수용 공간을 형성한다. 로드(43)는 피스톤(42)에 인접하는 측에 스플라인(431)을 형성하고 반대 측에 스크류(432)를 형성한다. 따라서 로드(43)는 바디(44)의 설치 구멍(441)에 스플라인 결합되어, 승강되어 피스톤(42)을 작동시킨다.

모터(45)는 바디(44)에 내장되어 로드(43)를 승강시킬 수 있도록 설치된다. 모터(45)는 피동 기어(47)와 피니언 기어(48)를 개재하여 로드(43)에 동력을 전달할 수 있다. 피동 기어(47)는 로드(43)의 스크류(432)에 나사 결합 구조로 장착되고, 피니언 기어(48)는 모터(45)의 회전축에 장착되어 피동 기어(47)에 기어 결합된다.

따라서 모터(45)의 구동으로 피니언 기어(48)가 회전하고, 피니언 기어(48)에 결합된 피동 기어(47)가 로드(43)의 스크류(432) 상에서 회전한다. 이 피동 기어(47)의 회전으로 스크류(432) 및 로드(43)가 승강한다. 따라서 로드(43) 및 스플라인(431)이 설치 구멍(441)을 따라 승강하면서 피스톤(42)를 승강시킬 수 있다.

커버(46)는 바디(44)의 일측, 즉 실린더(41) 반대측에 결합되어 수용 공간을 형성한다. 바디(44)와 실린더(41)로 설정되는 공간은 유입 및 유출되는 물에 노출되고, 바디(44)와 커버(46)로 설정되는 수용 공간은 물의 침투가 방지된 기밀 구조를 형성한다.

따라서 피스톤(42)의 상승시, 실린더(41)에서 피스톤(42)의 하측 공간은 부압이 형성될 수 있으며, 이 부압이 피스톤(42)의 상승을 방해하는 경우, 피스톤(42)의 하측 실린더(41)에 호스(미도시)를 연결하여 대기압을 적용시킬 수 있다. 이 호스는 케이블(20)을 따라 진수회수장치(10)에 연결될 수 있다(미도시).

도 8은 청소 로봇(30)을 진수할 때, 발라스트 탱크(40)의 작동 상태의 부분 단면도이다. 도 8을 참조하면, 청소 로봇(30) 진수시, 피스톤(42)이 하강한다.

따라서 개구(411)를 통하여 물이 실린더(41) 내부로 유입되어, 발라스트 탱크(40)의 부력이 낮아지고, 청소 로봇(30)의 무게가 증대된다. 따라서 청소 로봇(30)을 진수하고, 청소 로봇(30)을 대상 선체(300)에 부착하는 작업이 용이해진다.

청소 로봇(30)이 대상 선체(300)에 부착된 상태에서, 모터로 브러시(B)를 구동함으로써, 대상 선체(300)에 선저를 효과적으로 청소할 수 있다.

도 9는 청소 로봇을 회수할 때, 발라스트 탱크(40)의 작동 상태의 부분 단면도이다. 도 9를 참조하면, 청소 로봇(30) 회수시, 피스톤(42)이 상승한다.

따라서 실린더(41) 내부의 물이 개구(411)를 통하여 배출되어, 발라스트 탱크(40)의 부력이 높아지고, 청소 로봇(30)의 무게가 감소된다. 따라서 대상 선체(300)에서 청소 로봇(30)을 분리하고, 회수하는 작업이 용이해진다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 진수회수부 11 : 베이스
12 : 수직부재 13 : 수평부재
14 : 윈치 15 : 크레인
20 : 케이블(cable) 30 : 청소 로봇
31 : 바디 32 : 휠
34 : 연결 부재 40 : 발라스트 탱크
41 : 실린더 42 : 피스톤
43 : 로드 44 : 바디
46 : 커버 47 : 피동 기어
48 : 피니언 기어 50 : 쓰러스터
100 : 모선 111 : 설치 구멍
131 : 구동 모터 132 : 벨트
151 : 도르래 200 : 선저 청소 장치
300 : 대상 선체 331 : 구동 휠
332 : 아이들 휠 333, 45 : 모터
334 : 완충부 411 : 개구
412 : 돌기 421 : 홈
431 : 스플라인 432 : 스크류
B : 브러시 C1 : 중심선

Claims

물 밖에 설치되는 진수회수부; 및
상기 진수회수부에 케이블로 연결되고 청소 대상 선체의 저부에 접근하여 청소하며 청소공구를 장착하는 청소 로봇을 포함하며,
상기 청소 로봇은,
진수시 물로 채워지고, 회수시 채워진 물을 배출하는 발라스트 탱크
를 포함하며,
상기 진수회수부는,
베이스,
상기 베이스에 상기 청소 로봇을 수용하는 공간을 형성하도록 상기 베이스에 장착되는 수직부재,
상기 수직부재에 설치되는 수평부재,
상기 수평부재에 설치되어 상기 케이블을 제어하는 윈치, 및
상기 베이스에 설치되어 상기 케이블의 위치 및 방향을 조절하는 크레인을 포함하는 선저 청소 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 청소 로봇은,
진수 상태에서 대상 선체로 진행시키는 1쌍의 쓰러스터를 포함하는 선저 청소 장치.
제3항에 있어서,
상기 청소 로봇은,
상기 발라스트 탱크를 장착하고 양측에 상기 1쌍의 쓰러스터를 구비하는 바디, 및
상기 바디의 저부에 구비되는 휠을 포함하는 선저 청소 장치.
제4항에 있어서,
상기 휠은,
자성을 가지며,
외주에 구비되는 완충부를 더 포함하는 선저 청소 장치.
물 밖에 설치되는 진수회수부; 및
상기 진수회수부에 케이블로 연결되고 청소 대상 선체의 저부에 접근하여 청소하며 청소공구를 장착하는 청소 로봇을 포함하며,
상기 청소 로봇은,
진수시 물로 채워지고, 회수시 채워진 물을 배출하는 발라스트 탱크
를 포함하며,
상기 발라스트 탱크는,
일측에 개구를 형성하고 내장되는 피스톤의 왕복을 지지하는 실린더,
상기 실린더의 일측에 결합되어 물 저장 공간을 형성하고 상기 피스톤에 연결되는 로드를 수용하는 바디,
상기 바디에 내장되어 상기 로드를 승강시키는 모터, 및
상기 바디의 일측에 결합되어, 상기 모터 및 상기 로드의 수용 공간을 형성하는 커버를 포함하는 선저 청소 장치.
제6항에 있어서,
상기 실린더와 상기 피스톤은,
상기 피스톤의 승강 방향으로 형성되는 돌기와 홈으로 결합되는 선저 청소 장치.
제6항에 있어서,
상기 로드는,
상기 바디의 설치 구멍에 결합되어 승강 안내되며,
상기 발라스트 탱크는,
상기 로드의 스크류에 장착되는 피동 기어, 및
상기 모터에 연결되는 상기 피동 기어에 결합되는 피니언 기어를 더 포함하는 선저 청소 장치.