KR101490809B1 - 자율무인잠수정 회수장치 - Google Patents

자율무인잠수정 회수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작업반경, 작업수심에 제한을 받지 않고 자율무인잠수정을 신속하게 안전하게 어뢰발사관으로 회수할 수 있도록 한 자율무인잠수정 회수장에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치는 어뢰발사관(301)이 설치된 잠수함(300)과, 상기 어뢰발사관(301)으로부터 수중으로 발사되어, 수중의 자율무인잠수정(10)을 구속하여 상기 자율무인잠수정(10)과 함께 상기 어뢰발사관(301)으로 복귀되는 원격무인잠수정(200)과, 상기 잠수함(300)의 어뢰발사관(301)과 상기 원격무인잠수정(200)을 연결하는 방수케이블(400)을 포함한다.

Description

자율무인잠수정 회수장치{Apparatus for recovering autonomous underwater vehicle}
본 발명은 자율무인잠수정 회수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 잠수함의 어뢰발사관으로부터 발사된 자율무인잠수정을 작업반경, 작업수심에 제한을 받지 않고 신속하고 안전하게 견인하여 잠수함의 어뢰발사관으로 회수할 수 있는 자율무인잠수정 회수장치에 관한 것이다.
일반적으로 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)(이하, ‘무인잠수정’이라 함)는 원격조정과 동력전달을 위한 줄이 필요한 ROV(Remotely Operated Vehicle)(이하, ‘원격무인잠수정’이라 함)와 동력원과 스스로 움직이기 위한 제어장치를 갖추고 수중을 항해하는 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)(이하, ‘자율무인잠수정’이라 함) 두 가지로 구분할 수 있다.
이러한 무인잠수정은 해저 생태 연구, 해저 지각 구조의 탐사, 침몰 선박의 발굴, 군사용으로 사람을 대신하여 유용하게 활용되고 있다.
특히, 군사용으로 사용하는 무인잠수정은 잠수함과 함께 운영되어 적 해양지역의 은밀한 정찰과 감시, 기뢰탐지 및 무력화 등의 기뢰대항책 수행, 수중세력에 대한 공격 및 타 전투세력 지원, 해양 환경조사 및 해저 지도 제작지원, 각종 수집정보 전파 등 원격통신기지의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 잠수함과 함께 운영되는 자율무인잠수정은 잠수함의 어뢰발사관으로부터 발사되어 진수, 다시 어뢰발사관으로 회수되도록 구성된다.
그런데, 자율무인잠수정을 어뢰발사관으로 회수하는 데에는 조류, 불규칙한 해양 지형 등에 따른 수중항법 및 운항제어의 정확도가 떨어져 아직 해결하여야 할 기술적 문제점들이 많다.
따라서, 종래에는 자율무인잠수정을 잠수함의 인근으로 유도하고 잠수함에 설치되는 로봇팔을 이용하여 자율무인잠수정을 회수하는 방법과, 잠수부를 동원하여 회수하는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 로봇팔을 사용하는 경우, 작업반경이 제한적이고, 로봇팔의 설치 및 운영이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 잠수부를 동원하는 경우, 작업수심의 제한을 받을 수 있으며 잠수부가 안전사고에 노출되는 위험을 감수해야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점들은 자율무인잠수정을 회수하는 작업의 능률을 저하시키는 문제점으로 연결된다.
본 발명의 목적은 작업반경, 작업수심에 제한을 받지 않고 자율무인잠수정을 신속하게 안전하게 견인하여 어뢰발사관으로 회수할 수 있도록 한 자율무인잠수정 회수장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치는 어뢰발사관이 설치된 잠수함과, 상기 어뢰발사관으로부터 수중으로 발사되고, 수중의 자율무인잠수정을 구속하여 상기 자율무인잠수정과 함께 상기 어뢰발사관으로 복귀되는 원격무인잠수정과, 상기 잠수함의 어뢰발사관과 상기 원격무인잠수정을 연결하는 방수케이블을 포함하고,
상기 원격무인잠수정은 상기 방수케이블에 연결되는 본체부와, 상기 본체부에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 자율무인잠수정의 헤드 형상에 따라 상기 자율무인잠수정을 향한 전방으로 개방된 도킹홈을 구비하는 도킹부와, 상기 자율무인잠수정에 설치된 고리에 체결되는 체결유닛과, 상기 본체부의 전, 후방 영상 및 상기 체결유닛과 상기 고리의 체결작업 영상을 촬영하는 촬영부와, 상기 본체부의 위치제어 및 자세제어를 위해 상기 본체부에 설치되는 원격구동부를 포함한다.
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본 발명에 있어서, 상기 촬영부는 상기 도킹부의 전방에 설치되어 상기 원격무인잠수정의 전방 영상을 촬영하는 제1 카메라와, 상기 본체부의 후방에 설치되어 상기 원격무인잠수정의 후방 영상을 촬영하는 제2 카메라와, 상기 도킹부의 중앙에 설치되어 상기 체결유닛과 상기 고리의 체결작업 영상을 촬영하는 제3 카메라를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 원격구동부는 상기 본체부에 상하방향으로 설치되는 복수의 제1 액츄에이터와, 상기 본체부에 횡방향으로 설치되는 복수의 제2 액츄에이터를 포함하며, 상기 액츄에이터들은 회전모터와 회전모터의 출력단에 설치되는 팬을 각각 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 본체부는 내부에 공간을 형성하고, 외관을 이루는 프레임과, 상기 프레임의 내부에 설치되는 부력부재를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 방수케이블은 상기 어뢰발사관을 통해 상기 프레임에 연결되는 강철 와이어로프와, 상기 어뢰발사관을 통해 상기 체결유닛, 상기 원격구동부 및 상기 촬영부에 연결되는 전원케이블과, 상기 어뢰발사관을 통해 상기 체결유닛, 상기 원격구동부 및 상기 촬영부에 연결되는 데이터케이블을 포함한다.
상기 잠수함은 상기 전원케이블에 연결되어, 상기 체결유닛, 상기 원격구동부 및 상기 촬영부에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 데이터케이블에 연결되어, 상기 잠수함에 탑승한 사용자가 상기 체결유닛, 상기 원격구동부 및 상기 촬영부를 조작할 수 있도록 하는 조작부, 상기 데이터케이블에 연결되어, 사용자가 상기 촬영부에 의해 촬영되는 영상을 관찰할 수 있도록 하는 디스플레이부를 포함한다.
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본 발명에 의하면, 원격무인잠수정을 이용하여 자율무인잠수정을 회수할 수 있으므로, 작업반경, 작업수심에 제한받지 않고 자율무인잠수정의 회수작업을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원격무인잠수정과 자율무인잠수정의 체결작업을 안전하고 신속하게 행할 수 있으므로, 작업 능률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 종단면도.
도 5는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 횡단면도.
도 6은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수 과정을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치(100)는 수중의 자율무인잠수정(10)을 잠수함(300)의 어뢰발사관(301)으로 견인하여 회수하는 데 사용되는 것으로, 원격무인잠수정(200)과, 방수케이블(400)에 의해 원격무인잠수정(200)과 연결되는 잠수함(300)을 포함한다.
원격무인잠수정(200)에는, 체결유닛(210), 촬영부(220) 및 원격구동부(230)가 설치된다.
체결유닛(210)은 자율무인잠수정(10)의 헤드에 설치되는 고리(11)(도 3 참조)에 체결함으로써 자율무인잠수정(10)이 원격무인잠수정(200)에 구속되도록 하기 위한 것다. 체결유닛(210)은 도 3에 도시한 바와 같이, 걸쇠(211) 및 걸쇠(211)를 회동시키는 엑츄에이터(213)로 구성된다.
촬영부(220)는 원격무인잠수정(200)의 전, 후방과, 체결유닛(210)과 고리(11)의 체결작업을 촬영한다. 원격구동부(230)는 원격무인잠수정(200)의 위치제어 및 자세제어가 가능하도록 한다.
잠수함(300)에는, 디스플레이부(310), 조작부(320) 및 전원공급부(330)가 설치되어 있다.
디스플레이부(310)는 촬영부(220)에 연결되어 촬영부(220)에 의해 취득되는 원격무인잠수정(200)의 전, 후방 영상 및 체결유닛(210)과 고리(11)의 체결작업 영상을 사용자에게 디스플레이한다.
조작부(320)는 잠수함에 탑승한 사용자가 체결유닛(210), 촬영부(220) 및 원격구동부(230)를 조작할 수 있도록 하는 것이다. 도시되지 않았지만, 조작부(320)는 조이스틱 및 터치스크린 등으로 구성될 수 있다.
전원공급부(330)는 촬영부(220) 및 원격구동부(230)에 전원을 공급한다.
한편, 방수케이블(400)은 내염화성, 내부식성이 뛰어난 재료로 이루어지는 외피(미도시)에 내설되는 강철 와이어로프(410), 데이터케이블(420) 및 전원케이블(430)로 구성된다. 이러한 방수케이블(400)은 잠수함(300)의 어뢰발사관(310)을 통해 원격무인잠수정(200)에 연결된다.
강철 와이어로프(410)는 원격무인잠수정(200)의 견인을 위해 마련된다.
데이터케이블(420)은 조작부(320)로부터 분기되어 체결유닛(210), 촬영부(220) 및 원격구동부(230)에 연결된다. 또한, 데이터케이블(420)은 디스플레이부(310)와 촬영부(220)에 연결된다.
전원케이블(430)은 전원공급부(330)로부터 인출되어 촬영부(220) 및 원격구동부(230)에 연결된다.
도 3은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 종단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치의 원격무인잠수정을 나타낸 횡단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 원격무인잠수정(200)은 자율무인잠수정(10)을 향한 전방에 배치되는 도킹부(240)와 도킹부(240)의 후방에 배치되는 본체부(250)를 포함한다.
도킹부(240)는 자율무인잠수정(10)의 헤드가 안착되는 것으로, 전방을 향해 개방되는 도킹홈(241)을 구비하고 있다. 도킹홈(241)은 도면에서는 단면상 반구형으로 형성되어 있지만, 자율무인잠수정(10)의 헤드의 형상에 따라 형성된다. 이러한 도킹부(240)는 자율무인잠수정(10)의 헤드의 형상에 따라 도킹부(240)를 교체할 수 있도록 본체부(250)에 탈착 가능하게 결합된다.
본체부(250)는 방수케이블(400)에 의해 잠수함(300)에 연결되는 것으로, 내부에 공간을 형성하는 프레임(251) 및 프레임(251)의 내부에 설치되어 본체부(250)에 부력을 발생시키는 부력부재(252)를 포함한다.
한편, 촬영부(220)는 제1 카메라(221), 제2 카메라(222) 및 제3 카메라(223)를 포함한다. 도시되지 않았지만, 촬영부(220)는 각 카메라(221, 222, 223)가 촬영하고자 하는 방향으로 광을 조사하는 조명들을 포함할 수 있으며, 각 카메라가 촬영하고자 하는 방향의 프레임(251)에는 윈도우가 설치될 수 있다.
제1 카메라(221)는 도킹부(240)의 전방에 설치되어 원격무인잠수정(200)의 전방을 촬영한다. 제2 카메라(222)는 본체부(250)의 후방에 설치되어 원격무인잠수정(200)의 후방을 촬영한다. 제3 카메라(223)는 도킹부(240)의 중앙에 설치되어 고리(11)와 체결유닛(210)의 체결작업을 촬영한다.
그리고 원격구동부(230)는 복수의 제1 액츄에이터(231) 및 복수의 제2 액츄에이터(232)를 포함한다. 복수의 제1 액츄에이터(231) 및 복수의 제2 액츄에이터(232)는 각각 회전모터(230b) 및 회전모터(230b)의 출력단에 결합되어 회전모터(230b)에 의해 회전되는 팬(230a)을 포함한다.
복수의 제1 액츄에이터(231)는 본체부(250)에 상하방향으로 설치된다. 이러한 복수의 제1 액츄에이터(231)는 원격무인잠수정(200)의 심도를 제어할 수 있도록 한다. 즉, 복수의 제1 액츄에이터(231)는 본체부(250)의 전, 후 2개소에 배치되어 원격무인잠수정(200) 전방의 심도, 원격무인잠수정(200) 후방의 심도, 원격무인잠수정(200) 전체의 심도를 각각 조절할 수 있도록 한다.
복수의 제2 액츄에이터(232)는 본체부(250)에 횡방향으로 설치된다. 이러한 복수의 제2 액츄에이터(232)는 원격무인잠수정(200)의 위치를 제어할 수 있도록 한다. 즉, 복수의 제2 액츄에이터(232)는 일 실시예로 전, 후, 좌, 우측 4개소에 각각 배치되어 원격무인잠수정(200)의 전진, 후진, 좌회전, 우회전이 가능하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수 과정에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 사용자는 자율무인잠수정(10) 헤드의 형상에 따른 도킹부(240)를 원격무인잠수정(200)의 본체부(250)에 체결한 후에, 원격무인잠수정(200)을 잠수함(300)의 어뢰발사관(301)에 탑재한다. 이와 같이 원격무인잠수정(200)이 준비되면(S11), 사용자는 자율무인잠수정(10)을 잠수함(300)으로 이동시키며, 원격무인잠수정(200)을 잠수함(300)의 어뢰발사관(301)으로부터 발사하여 자율무인잠수정(10)으로 접근시킨다(S12).
이때, 사용자는 디스플레이부(310)를 통해 제1 카메라(221)에 의해 촬영되는 원격무인잠수정(200)의 전방 영상을 관찰하면서, 자율무인잠수정(10)을 향해 이동되는 원격무인잠수정(200)의 전방에 장애물의 유무를 판단하며, 조작부(320)를 조작하여 복수의 제1 액츄에이터(231) 및 복수의 제2 액츄에이터(232)를 제어한다. 이에 따라, 원격무인잠수정(200)은 심도 및 위치가 제어되어 장애물과의 충돌을 피하고 안전하게 자율무인잠수정(10)에 접근시킬 수 있다.
이어서, 사용자는 자율무인잠수정(10)의 헤드가 도킹홈(241)에 안착되도록 원격무인잠수정(200)을 조작하여 자율무인잠수정(10)을 향해 전진시킨다(S13). 이때, 사용자는 디스플레이부(310)를 통해 제3 카메라(223)에 의해 촬영되는 영상을 관찰하면서, 자율무인잠수정(10)의 헤드가 도킹홈(241)에 안착되도록 원격무인잠수정(200)이 전진하고 있는지 판단하며, 조작부(320)를 조작하여 복수의 제1 액츄에이터(231) 및 복수의 제2 액츄에이터(232)를 제어한다. 이에 따라 도킹홈(241)에는 자율무인잠수정(10)의 헤드가 안착될 수 있다.
이어서, 사용자는 디스플레이부(310)를 통해 제3 카메라(223)에 의해 촬영되는 영상을 관찰하면서, 조작부(320)를 조작하여 체결유닛(210)을 고리(11)에 체결시킨다(S14). 이와 같이 체결유닛(210)이 고리(11)에 체결되면, 자율무인잠수정(10)은 원격무인잠수정(200)에 구속된다. 이와 같이 원격무인잠수정(200)에 자율무인잠수정(10)이 견인되는 것을 디스플레이부(310)를 통해 확인한 사용자는 방수케이블(400)을 감아 원격무인잠수정(200)을 잠수함(300)의 어뢰발사관(301)으로 견인한다(S15).
이때, 사용자는 디스플레이부(310)를 통해 제2 카메라(222)에 의해 촬영되는 원격무인잠수정(200)의 후방영상을 관찰한다. 사용자는 잠수함(300)을 향해 이동되는 원격무인잠수정(200)의 후방에 장애물의 유무를 판단하며, 조작부(320)를 조작하여 복수의 제1 액츄에이터(231) 및 복수의 제2 액츄에이터(232)를 제어한다. 이에 따라, 원격무인잠수정(200)은 심도 및 위치가 제어되어 장애물과의 충돌을 피하고 안전하게 잠수함(300)으로 회수될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자율무인잠수정 회수장치(100)는 원격무인잠수정(200)을 이용하여 자율무인잠수정(10)을 회수하므로, 작업반경, 작업수심에 제약을 받지 않고 자율무인잠수정(10)을 회수할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 사용자가 디스플레이부(310)를 통해 카메라들(221, 222, 223)에 의해 취득되는 영상을 실시간으로 관찰하면서, 조작부(320)를 통해 원격무인잠수정(200)을 정밀하게 조작하여 자율무인잠수정(10)을 회수할 수 있다.
따라서, 조류 또는 장애물 등에 의해 자율무인잠수정(10), 또는 원격무인잠수정(200)이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 안전하고 신속하게 체결유닛(210)와 고리(11)의 체결작업을 수행할 수 있으므로, 작업의 능률을 높일 수 있다.
10 : 자율무인잠수정
100 : 자율무인잠수정 회수장치
200 : 원격무인잠수정
210 : 체결유닛
220 : 촬영부
230 : 원격구동부
240 : 도킹부
250 : 본체부
300 : 잠수함
301 : 어뢰발사관
400 : 방수케이블

Claims (9)

  1. 어뢰발사관(301)이 설치된 잠수함(300)과, 상기 어뢰발사관(301)으로부터 수중으로 발사되어, 수중의 자율무인잠수정(10)을 구속하여 상기 자율무인잠수정(10)과 함께 상기 어뢰발사관(301)으로 복귀되는 원격무인잠수정(200)과, 상기 잠수함의 어뢰발사관(300)과 상기 원격무인잠수정(200)을 연결하는 방수케이블(400)을 포함하고,
    상기 원격무인잠수정(200)은
    상기 방수케이블(400)에 연결되는 본체부(250)와,
    상기 본체부(250)에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 자율무인잠수정(10)의 헤드 형상에 따라 상기 자율무인잠수정(10)을 향한 전방으로 개방된 도킹홈(241)을 구비하는 도킹부(240)와,
    상기 자율무인잠수정(10)의 헤드에 설치된 고리(11)에 체결되는 체결유닛(210)과,
    상기 본체부(250)의 전, 후방 영상 및 상기 체결유닛(210)과 상기 고리(11)의 체결작업 영상을 촬영하는 촬영부(220)와,
    상기 본체부(250)의 위치제어 및 자세제어를 위해 상기 본체부(250)에 설치되는 원격구동부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부(220)는
    상기 도킹부(240)의 전방에 설치되어 상기 원격무인잠수정(200)의 전방 영상을 촬영하는 제1 카메라(221)와,
    상기 본체부(250)의 후방에 설치되어 상기 원격무인잠수정(200)의 후방 영상을 촬영하는 제2 카메라(222)와,
    상기 도킹부(240)의 중앙에 설치되어 상기 체결유닛(210)과 상기 고리(11)의 체결작업 영상을 촬영하는 제3 카메라(223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원격구동부(230)는
    상기 본체부(250)에 상하방향으로 설치되는 복수의 제1 액츄에이터(231)와,
    상기 본체부(250)에 횡방향으로 설치되는 복수의 제2 액츄에이터(232)를 포함하며,
    상기 액츄에이터(231, 232)들은 회전모터(230b)와 회전모터(230b)의 출력단에 설치되는 팬(231a)을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체부(250)는
    내부에 공간을 형성하고, 외관을 이루는 프레임(251)과,
    상기 프레임(251)의 내부에 설치되는 부력부재(252)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방수케이블(400)은
    상기 어뢰발사관(301)을 통해 프레임(251)에 연결되는 강철 와이어 로프와,
    상기 어뢰발사관(301)을 통해 상기 체결유닛(210), 상기 원격구동부(230) 및 상기 촬영부(220)에 연결되는 전원케이블과,
    상기 어뢰발사관(301)을 통해 상기 체결유닛(210), 상기 원격구동부(230) 및 상기 촬영부(220)에 연결되는 데이터케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 잠수함(300)은
    상기 전원케이블에 연결되어 상기 체결유닛(210), 상기 원격구동부(230) 및 상기 촬영부(220)에 전원을 공급하는 전원공급부(330)와,
    상기 데이터케이블에 연결되어 상기 잠수함(300)에 탑승한 사용자가 상기 체결유닛(210), 상기 원격구동부(230) 및 상기 촬영부(220)를 조작할 수 있도록 하는 조작부(320)와,
    상기 데이터케이블에 연결되어 사용자가 상기 촬영부(220)에 의해 촬영되는 영상을 관찰할 수 있도록 하는 디스플레이부(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율무인잠수정 회수장치.
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