KR101572253B1 - 잠수상태의 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치 - Google Patents

Abstract

잠수상태의 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치가 잠수함의 환기 연결부에 연결될 수 있고, 수면으로 인도되는 공급 도관을 위한 연결부가 구비된다. 압력 감소기가 환기 장치에서 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부로의 도관 경로상에 구비된다.

Description

잠수상태의 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치{VENTILATION DEVICE FOR A SUBMERGED DAMAGED SUBMARINE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 기재된 특징을 가진, 잠수상태의 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치에 관한 것이다.

잠수함은 압력선체에 잠수함의 외부로부터 접근가능한 영역에서 환기 및 배출 연결부를 포함하여 이루어지는 것으로 알려져 있다. 잠수한 상태의 잠수함의 피해에서 이러한 연결부에 공급 및 배출 도관을 연결하고, 잠수함에 공기를 연결하거나 공급 도관을 통하여 수상함(surface vessel)으로부터 그것을 환기시키는 것이 가능하다.

상기한 잠수함의 환기에 문제가 있을 때는 특히 잠수함이 비교적 깊은 심도에서 피해를 입었을 때이다. 환기 연결부에 연결되는 배출 도관은 피해를 입은 잠수함의 위치에서 수상함으로 전형적으로 이루어지고, 따라서 수상함에 보관되어야 한다. 이에 관한 한, 유연한 호스가 공급 도관으로서의 역할을 하고, 공간 절약 방식으로 배에 보관되어 함께 감기거나 접힐 수 있다. 그러나, 이것은 내부에서 최대 1 내지 3기압이 우세한 피해를 입은 잠수함에서 환기시킬 때 그 외경에서 더 큰 수심에서, 배출을 책임지는 이 호스는 비교적 높은 수압에 노출되고 적절하게 압력에 견디는 방식으로 고안되어야 하는데, 약 50cm의 요구되는 명목상 직경을 가진 호스로는 거의 가능하지 않다는 단점이 있다. 이 결과로, 외부로부터 호스에 작용하는 수압보다 더 커야 하는 압력으로 잠수함을 환기시키는 상황이 필요하다. 생존한 승무원이 여전히 잠수함에 승선해 있는 한, 환기 압력은 어떤 상한을 초과하지 않도록 다루어야 하며 그렇지 않으면 잠수함에 있는 사람의 건강이 위험해 질 수 있다. 이러한 이유로, 잠수함을 환기시키기 위해 호스가 사용될 수 없는 경우가 있을 수 있다. 대안으로, 이를 환기시키기 위해 압력에 견디는 파이프 도관을 잠수함의 환기 연결부에 연결하는 것이 가능하다. 호스와 비교하여 더 큰 압력 저항으로 인해 이 파이프 도관으로 더 낮은 압력으로 잠수함을 환기시키는 것이 가능한데 이는 승선한 사람들을 위험하게 하지 않는다. 그러나, 그런 파이프 도관은 공간의 이유로 배에 거의 보관될 수 없고 게다가 예를 들어 파도의 운동으로 인해 수면의 배의 운동을 보상할 수 없다는 단점을 가진다.

이러한 배경에 대하여 호스 도관의 적용으로 잠수함에 승선한 사람들을 위험하게 하지 않고 잠수함의 환기를 위해 유연한 호스 도관의 사용을 허용하는 잠수시 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

이러한 목적은 청구항 제1항에 기재된 특징을 가진 환기 장치에 의해 달성된다. 이러한 환기 장치의 추가적인 유리한 형태는 도면 뿐만 아니라 종속항, 이어지는 설명으로부터 유추된다. 이에 의해 본 발명에 따르면, 그 자체의 종속항 및 설명만이 아니라 조합되어 기재된 특징들이 청구항 제1항에 따른 진보적인 해결책을 형성할 수 있다.

피해를 입은 잠수상태의 잠수함을 위한 본 발명에 따른 환기 장치는 잠수함의 환기 연결부(ventilation connection)에 연결될 수 있고, 수면으로 이어지는 공급 도관(supply conduit)을 위한 연결부가 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부까지 도관 경로에 압력 감소기가 구비된다.

따라서, 본 발명에 따른 환기 장치에서 수상함으로부터 예를 들어 퀵 커플링(quick coupling)에 의해 잠수함의 환기 연결부로 연결되는 환기장치까지 압축 공기를 인도하고 환기 장치에서 압력 감소기로 공기 압력을 잠수함에 승선한 사람들을 위험하게 하지 않는 압력 수준으로 완화시키는 것이 가능하다. 공기가 큰 압력으로 환기 장치에 인도되어 호스 외부에 작용하는 수압에 대해 호스 내에서 지지하는 방식으로 작용하므로, 유연한 배관(flexible tubing)이 수면 구조함으로부터 환기장치까지 공급 도관으로서 사용될 수 있다.

유리하게는 환기 장치는 잠수함의 배출 연결부(bleed connection)로 연결될 수 있고 따라서, 잠수함에서 공기를 배출하기 위해 고안될 수 있다. 이것은 잠수함 측에 환기 연결부로의 연결과는 별도로 환기 장치가 예를 들어 퀵 커플링(quick-coupling)과 같이 잠수함의 배출 연결부에 연결될 수 있는 추가적인 연결부를 포함하여 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 언급된 후자의 연결부를 통해 잠수함의 압력선체에서 바람직하지 않은 발산 가스(exhalation gas) CO₂ 또는 사용된 공기는 잠수함의 배출 연결부에서 잠수함의 압력선체로부터 배출될 수 있고, 이에 의해 잠수함에서 사용된 공기는 환기 연결부를 통해 유입되는 신선한 공기에 의해 미리 대체될 수 있다.

바람직하게는 본 발명에 따른 환기 장치에서, 잠수함의 압력선체로부터 배출되는 공기는 배출 연결부를 통해 환기 장치의 둘러싸는 물에 직접적으로 발산되는 것이 예상된다. 이를 위해 환기 장치는 유용하게는 잠수함의 배출 연결부에 인접하는 도관 경로에 컴프레서(compressor)를 포함하여 이루어질 수 있고, 이 컴프레서에 의해 잠수함의 압력선체로부터 배출되어 나가는 공기가 환기 장치의 환경에서 우세한 수압에 대해 환기 장치로부터 공기가 압력을 받을 수 있을 정도로 압축될 수 있다.

이러한 컴프레서의 구동 형태는 근본적으로 무한하다. 예를 들어, 전기적 구동이 제공될 수 있다. 그러나, 이 경우에 전기공급선이 수상함으로부터 환기 장치에 연결될 필요가 있다. 이에 관한 한, 압축공기 모터가 컴프레서의 구동부를 형성하면 더 유용한데, 여기서는 압축공기 모터의 작동을 위해 요구되는 압축공기가 예를 들어 환기 장치에 연결되는 공급 호스를 통해 압축공기 모터로 인도될 수 있다. 압축공기 모터는 피스톤 모터 또는 회전 피스톤 공기 엔진으로서 고안될 수 있다.

유리하게는 압축공기 모터의 압축공기 공급을 위해 압축공기 모터로 연결되는 도관이 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부까지 도관 경로에 구비될 수 있다. 따라서, 환기 장치에서 수상함으로부터 환기장치로 인도되는 압축공기의 일부는 압축공기 모터로 인도될 수 있다. 이것은 공기가 잠수함의 환기 연결부를 통해 추가적으로 잠수함의 압력선체로 인도되기 전에 공급되는 공기의 압력수준이 그 자체로 환기장치에서 감소되어야 하는 정도로 문제는 아니다.

바람직하게는 잠수함의 배출 연결부의 하류(downstream)로 연결되는 컴프레서의 구동부를 위한 압축공기 모터의 사용으로 환기 장치에서 압축공기 모터의 공기 출구는 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부로의 도관 경로에 전도성으로(conductively) 연결된다. 따라서, 압축공기 모터의 작동을 위해 환기 장치에서 이전에 갈라져 나온 공기는 잠수함 측에서 환기 연결부로의 도관 경로에 다시 인도될 것이 예상된다.

유리하게는 컴프레서에 의해 환기 장치의 주위로 배달되는 나가는 공기의 양은 폐쇄 루프(closed loop)에 의해 조절될 수 있다. 이를 위해 바람직하게는 압력조절장치(pressure regulation device)가 컴프레서를 구동하는 압축공기 모터로의 도관 가지(conduit branching)에 구비될 수 있고, 이 압력조절장치는 컴프레서의 입구측에 마련되는 압력 센서에 신호-연결된다(signal-connected). 따라서, 배출 밸브의 출구측에서 우세한 나가는 공기의 압력은 압력 센서에 의해 측정될 수 있고, 압축공기 모터의 파워(power)와 이에 의해 수반되는 컴프레서의 파워는 압력 센서에 의해 기록되는 압력조절장치의 압력 수치에 따라 조절 루프(controlled loop)로 조절될 수 있다.

본 발명의 환기 장치의 추가적인 유리한 형태에서 압력조절장치는 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부로의 도관 경로상에서, 도관 가지(conduit branching)의 하류에 마련될 수 있다. 이 압력조절장치는 공급 도관을 통해 바람직하게는 높은 압력으로 활용가능하게 되고 잠수함의 환기 연결부의 입구측에 마련되는 컴프레서에 도달하기 전에 더 낮은 압력수준으로 이미 낮아지는 공기를 조절하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 환기 장치에 대해서, 컴프레서의 입구측에 너무 큰 압력이 우세하다면, 컴프레서에 도달하기 전에 공급 도관으로부터 나오는 압축공기의 일부를 환기 장치의 물 주위(water surroundings)로 발산하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 유리하게는 압력 완화 밸브가 공급 도관을 위한 연결부로부터 잠수함의 환기 연결부로의 도관 경로에 구비되고, 최대 허용 압력 수치를 초과할 때 열리고 주위 물에 공기를 발산한다. 전형적으로 이에 의해 컴프레서의 입구측 공기 압력은 수압보다 더 커야 한다.

유용하게는 본 발명에 따른 환기 장치에 대해 잠수함의 압력선체 내 공기의 유해한 성분은 환기 또는 배출시 최대 허용 수치를 초과하지 않도록 한다. 이러한 이유로 유리하게는 공기 분석 장치가 잠수함의 배출 연결부에 연결되는 도관 경로에 구비되어, 이 장치로 잠수함의 배출 밸브로부터 배출되는 공기의 조성이 결정되고, 공기 내 유해한 물질 성분이 너무 높은 경우에 잠수함의 압력선체에서 공기 교환이 가속화되도록 본 발명에 따른 환기 장치는 적절한 조절 수단에 의해 작동될 수 있다.

본 발명에 따른 환기 장치에서 환기 장치에 연결되는 공급 호스와 함께 수상함에 운반될 수 있고, 잠수함이 피해를 입은 경우 다이버 또는 잠수 로봇에 의해 잠수함으로 이동되어 환기 연결부 및 잠수함의 배출 연결부에 연결되는 분리 장치(separate device)가 있을 수 있다. 더 유리하게는 본 발명에 따른 환기 장치는 잠수함의 한 구성요소일 수 있고, 압력선체의 외측에, 바람직하게는 압력선체가 외피에 의해 외부에서 덮이는 영역에서 고정되는 방식으로 설치될 수 있다. 이 경우에 수상 구조함으로부터 나오는 공급 도관을 환기 장치의 각 연결부에 연결하는 것만 단지 필요하다.

본 발명에 의하면 잠수상태의 피해를 입은 잠수함을 위한 환기 장치가 제공된다.

도1은 본 발명에 따른 연결된 환기 장치를 가진 잠수함의 기본 구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면에 제시된 한 실시예에 의해 본 발명은 더 상세하게 설명된다. 연결된 환기 장치를 가진 잠수함의 기본 구조는 도면에 제시된다.

잠수함(2)은 수면(4) 아래에 피해를 입은 상태이다. 환기 연결부(6) 및 배출 연결부(8)가 잠수함의 외곽선으로서 단순화되어 도면에 도시된 잠수함(2)의 압력선체의 외부에 마련된다.

환기 장치(10)는 피해를 입은 잠수함을 환기시키고(ventilation) 공기 배출(빼내기, bleeding)을 위해 구비된다. 환기 장치(10)는 호스(12)의 형태로 공급 도관(12)이 연결되는 연결부(12)를 포함하여 이루어진다. 호스(12)는 수면까지, 도면에 도시되지 않은 거기에 떠 있는 수상함까지 이른다. 압축공기는 호스(12)를 통해 환기 장치(10)까지, 수상함에 위치하는 컴프레서 및/또는 압축 가스 용기들(compressed gas bottles)을 통해 인도된다. 환기 장치(10)에서 압축공기는 잠수함측에 환기 연결부(6)에 연결될 수 있는 연결부(16)에 도관(14)을 통해 인도된다.

호스(12)의 외부에 작용하는 최대 수압에 적어도 상응하는 공기 압력이 호스(12)에 성립되어야 한다. 공기가 이 압력에서 잠수함(2)으로 인도되면, 이것은 어떤 조건하에서 잠수함의 승무원에게 해가 될 수 있다. 이러한 이유로, 압력 감소기(18)가 연결부(16)의 입구측에 직접적으로 도관(14)에 마련되고, 이 압력 감소기(18)로 공기 압력이 허용할 수 있는 수준으로 감소된다. 압력 감소기(18)는 바람직하게는 압축공기 모터(28)의 나가는 공기가 공급된다. 이 폐기(waste) 공기양이 충분하지 않으면, 그것은 압력조절부(20)를 통해 공급 도관(12)으로부터 직접적으로 공급된다. 압력조절부(20)는 공급 도관(12)으로부터 입구 압력을 압축공기 모터(28)로부터 나가는 공기의 압력 수준까지 폐쇄 루프를 가지고 조절한다. 압력 감소기(18)에 도달하기 전에, 환기 장치(10)의 공기 압력은 압력 감소기(18)의 입구측에 도관(14)에 마련된 압력조절장치(20)에 의해 중간 수치까지 이미 감소된다.

환기 장치(10)는 또한 잠수함으로부터 소비된 공기를 배출시키는 것이 예상된다. 이를 위해, 환기 장치(10)는 잠수함(2)의 배출구(8)에 연결되는 연결부(22)를 포함하여 이루어진다. 도관(24)은 환기 장치(10) 내에 연결부(22)에 연결되고, 환기 장치(10)의 물 환경(water environment)에서 뻗어 나온다. 잠수함(2)으로부터 나가는 공기는 이 도관(24)을 통해 물 주변(water surroundings)으로 인도된다. 이를 위해 나가는 공기는 환기 장치(10)의 주변 수압보다 더 큰 압력을 가져야 하므로, 컴프레서(26)가 연결부(22)의 하류(downstream)인 도관(24)에 마련된다.

컴프레서(26)는 압축공기 모터(28)에 의해 구동된다. 압축공기 모터(28)의 압축공기 공급을 위해, 호스(12)를 통해 공급되는 압축공기의 일부가 환기 장치(10)에서 갈라져 나온다. 이를 위해, 도관 가지(conduit branching)가 압력조절장치(20)의 입구측에 도관(14)에 구비되고, 이로부터 갈라지는 도관(30)이 압축공기 모터(28)에 연결된다. 압축공기 모터(28)의 출구측에서 압축공기 모터(28)에 공급되는 압축공기는 다시 도관(14)에 연결되고 잠수함(2)을 환기시키는 역할을 한다. 이를 위해 도관(32)은 압축공기 모터(28)에 연결되고, 압력조절장치(20)와 압력 감소기(18) 사이 영역에서 도관(14)상에 뻗어 나온다.

압축공기 모터(28)로 공급되는 공기의 양과 이에 수반되어 컴프레서(26)의 파워 뿐만 아니라 압축공기 모터(28)의 파워는 도관(30)에서 압축공기 모터(28)의 입구측에 구비되는 압력조절장치(34)를 통해 폐쇄 루프(closed loop)로 조절될 수 있다. 이 폐쇄 루프 조절은 컴프레서(26)의 입구측에서 도관(24)에서 우세한 압력에 근거하여 이루어진다. 이 압력은 신호 리드선(signal lead, 38)을 통해 압력조절장치(34)에 신호 연결되는 압력 센서(36)에 의해 기록된다.

압축공기 모터(28)의 나가는 공기의 양이 압력 감소기(18)를 통해 흐르는 공급 공기의 양을 초과하면, 초과 공기는 압력 완화 밸브(40)를 통해 환기 장치(10)의 물 주변(water surroundings)으로 발산된다. 압력 완화 밸브(40)는 압력조절장치(20)와 압력 감소기(18) 사이에서 도관(14)에서 갈라져 나온 도관(42)의 단부에 마련된다.

2 : 잠수함 4 : 수면
6 : 환기 연결부 8 : 배출 연결부
10 : 환기 장치 12 : 공급 도관, 호스
14 : 도관 16 : 연결부
18 : 압력 감소기 20 : 압력조절장치
22 : 연결부 24 : 도관
26 : 컴프레서 28 : 압축공기 모터
30 : 도관 32 : 도관
34 : 압력조절장치 36 : 압력 센서
38 : 신호 리드선 40 : 압력 완화 밸브
42 : 도관

Claims (11)

1. 잠수함(2)의 환기 연결부(6)에 연결되고, 수면으로 이어지는 공급 도관(12)을 위한 연결부가 구비되며, 공급 도관(12)을 위한 연결부로부터 잠수함(2)의 환기 연결부(6)로의 도관 경로에 압력 감소기(18)가 구비되고,
   상기 환기 장치는 잠수함(2)의 배출 연결부(8)에 연결되어 잠수함(2)의 공기를 배출시키기 위해 고안되며,
   상기 환기 장치는 잠수함(2)의 배출 연결부(8)에 인접하여 도관 경로에 컴프레서(26)를 포함하여 이루어지고,
   압축공기 모터(28)가 컴프레서(26)의 구동부를 형성하며,
   상기 압축공기 모터(28)의 공기 출구는 공급 도관(12)을 위한 연결부로부터 잠수함(2)의 환기 연결부(6)로의 도관 경로에 전도성으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 잠수상태의 피해를 입은 잠수함(2)을 위한 환기 장치(10).
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   공급 도관(12)을 위한 연결부로부터 잠수함(2)의 환기 연결부(6)로의 도관 경로상에 압축공기 모터(28)로의 도관 가지(conduit branching)가 구비되는 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   압력조절장치(34)가 도관 가지에 구비되어, 컴프레서(26)의 입구측에 마련되는 압력센서(36)에 신호 연결되는 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).
8. 제5항에 있어서,
   공급 도관(12)을 위한 연결부로부터 잠수함(2)의 환기 연결부(6)로의 도관 경로에, 도관 가지의 하류(downstream)에 압력조절장치(20)가 구비되는 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).
9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   공급 도관(12)을 위한 연결부로부터 잠수함(2)의 환기 연결부(6)로의 도관 경로에 압력 완화 밸브(40)가 구비되는 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).
10. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    잠수함(2)의 배출 연결부(8)에 연결되는 도관 경로에 공기 분석 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).
11. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 환기 장치는 잠수함(2)의 한 구성요소인 것을 특징으로 하는 환기 장치(10).

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