KR101643959B1 - 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서에 관한 것으로, 해양의 수중에 일부분이 노출된 상태로 3축을 이루면서 수중의 전기장을 감지하고, 3축방향의 감지신호를 각각 신호선으로 전달하는 센싱부; 상기 센싱부의 일부분을 감싼 상태로 중량을 제공하면서 해저면에 고정되는 고정부; 상기 고정부와 상기 센싱부의 경계를 이루면서 상기 센싱부의 신호전달 부위와 상기 고정부를 방수시키는 방수밀폐부; 상기 센싱부의 노출부위를 물의 소통이 가능한 상태로 차폐하면서 보호하는 통수보호부; 및 상기 고정부에 내장되어 상기 센싱부의 3축 신호선에 각각 연결되며, 각각의 신호선에서 인가되는 감지신호를 통해 전기장의 변화를 감지하여 외부로 인가하는 제어부;를 포함하며, 상기 센싱부는, 중공의 관체로 형성되면서 X축, Y축 및 Z축의 3축으로 구성되어 각 축의 양단부가 노출된 상태로 상기 고정부에 의해 감싸지는 3축중공관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서{3-AXIS ELECTRIC FIELD SENSOR FOR UNDERWATER}

본 발명은 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양의 수중에 떠 있는 상태 또는 해저면에 고정된 상태로 전기장의 변화를 탐지하면서 특히 센서부가 X축과 Y축 및 Z축의 3축으로 구성됨으로써 전기장의 변화를 입체적으로 탐지할 수 있는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서에 관한 것이다.

수중의 상태를 탐지하기 위한 장치로는 음향 탐지장치가 대표적이다.

수중 음향 탐지장치는 잘 알려진 바와 같이, 원격지의 수중 음원에서 방출되는 소음(음향)을 수중 음향 센서(하나 또는 다수의 수중 음향 센서)를 통해 감지하고, 이 감지된 수중 음향신호를 분석하여 수상 또는 수중 음원의 성격과 특징 및 수상 또는 수중 음원의 위치를 파악하는데 활용되는 음향 탐지 장비이다.

상기와 같이 음향 신호를 이용하여 수중에 위치한 표적을 탐지하는 방법은 크게 수동 음향 탐지 방식(Passive Acoustic Detection Mode)과 능동 음향 탐지 방식(Active Acoustic Detection Mode)으로 구분할 수 있다. 또한, 잠수함을 탐지하기 위해 소노부이(Sonobuoy), 수상함 및 잠수함 탐지 소나(SONAR), TASS(Towed Array Sonar System), HMS(Hull Mounted Sonar)등), 항만 감시 체계 등 다양한 기술이 사용되지만, 비교적 넓은 수역을 장기간 자동으로 잠수함을 탐지하기는 어려웠다.

또한, 음향 신호를 이용한 방법은 조류가 강하여 소음이 큰 지역이나 온도 및 염도차로 인하여 수층이 혼합되는 지역에서는 음향 신호를 이용한 탐지가 원활하지 못하고, 탐지 대상체에 흡음재가 설치될 경우에는 탐지가 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 수중 이동체를 탐지하기 위한 또 다른 방법으로 자기장을 제공하여 수중 이동체에 의한 자기장의 변화를 통해 이동체를 탐지하는 기술이 있으나, 이러한 기술은 자기장을 상쇄시키는 또 다른 자기장이 인가될 경우에는 탐지가 어려워지는 문제점이 있다.

한편, 본 발명의 발명자는 음향신호나 자기장이 아닌 전기장을 이용하여 수중 이동체를 탐지하기 위한 기술을 대한민국 등록특허공보 제10-1521473호에 개시하였다.

상기와 같은 기술은 수중에서 물과 전기전도도가 다른 이동체가 이동하는 것을 감지하기 위해 2개의 직류전극과 다수의 측정전극으로 구성되며, 직류전극의 전압에 의해 발생하는 전기장에 의한 측정전극의 전압을 측정하여 이동체를 감지하는 기술이다.

위와 같은 기술은 전기장을 감지하기 위한 감지부재의 감도가 중요한 요소이나 기존에는 주로 흑연을 이용하여 전극을 구성하였기 때문에 제작이 어렵고 감도가 저하되는 문제점이 발생하였다.

또한, 상기와 같은 종래기술은 해양의 바닥면에만 설치되는 구조이기 때문에 예컨대, 수중에서 부유하는 기뢰와 같은 물체를 탐지하기에는 한계가 있었다.

또, 종래기술은 해양의 바닥면에 일방향(x축방향 또는 y축방향)으로만 설치되기 때문에 수중 내 전기장의 입체적인 변화를 감지할 수 없는 한계점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1281630호 대한민국 등록특허공보 제10-1200831호 대한민국 등록특허공보 제10-1521473호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 음향신호나 자기장이 아닌 전기장의 변화를 탐지하고, 특히 해양의 해저면에 고정된 상태로 X축과 Y축 및 Z축의 3축방향의 전기장 변화를 동시에 입체적으로 탐지할 수 있는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서를 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 카본섬유의 단부로 유실되는 전기장을 최소화시킬 수 있으며, 카본섬유와 단자가 밀착상태로 연결되어 통전됨으로써 감지신호를 오차없이 인가할 수 있는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서를 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 신호선의 연결단자 및 고정구를 견고하게 방수시킬 수 있으며, 수중에 노출된 카본섬유를 소통가능하게 차폐하여 보호할 수 있는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서를 제공하는 것이 다른 목적이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서는, 해양의 수중에 일부분이 노출된 상태로 3축을 이루면서 수중의 전기장을 감지하고, 3축방향의 감지신호를 각각 신호선으로 전달하는 센싱부; 상기 센싱부의 일부분을 감싼 상태로 중량을 제공하면서 해저면에 고정되는 고정부; 상기 고정부와 상기 센싱부의 경계를 이루면서 상기 센싱부의 신호전달 부위와 상기 고정부를 방수시키는 방수밀폐부; 상기 센싱부의 노출부위를 물의 소통이 가능한 상태로 차폐하면서 보호하는 통수보호부; 및 상기 고정부에 내장되어 상기 센싱부의 3축 신호선에 각각 연결되며, 각각의 신호선에서 인가되는 감지신호를 통해 전기장의 변화를 감지하여 외부로 인가하는 제어부;를 포함하며, 상기 센싱부는, 중공의 관체로 형성되면서 X축, Y축 및 Z축의 3축으로 구성되어 각 축의 양단부가 노출된 상태로 상기 고정부에 의해 감싸지는 3축중공관;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 센싱부는, 상기 3축중공관의 노출된 단부에 감긴 상태로 설치되어 수중의 전기장을 감지하는 카본섬유; 및 상기 카본섬유의 단부에 통전가능하게 설치되어 상기 신호선의 연결부위를 제공하고, 상기 방수밀폐부에 의해 수밀상태로 밀폐되는 전도체의 단자링;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

특히, 상기 카본섬유는 양단부가 서로 맞닿은 상태로 접힌 후 상기 중공관에 감기면서 상기 양단부가 상기 단자링의 외주면에 밀착된 상태로 상기 방수밀폐부에 의해 고정될 수 있다.

또한, 상기 카본섬유는, 양단부에 전도체코팅층이 각각 구비되고, 상기 양단부의 전도체코팅층이 서로 맞닿은 상태로 접힌 후 상기 단자링의 외주면에 밀착될 수 있다.

그리고, 상기 센싱부는, 상기 카본섬유의 양단부 외주면에 감긴 상태로 설치되고, 전도체로 이루어져 상기 단자링과 함께 상기 카본섬유의 양단부를 상기 신호선에 연결시키는 추가 단자링;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 방수밀폐부는, 상기 3축중공관에 끼워지면서 상기 카본섬유를 상기 단자링과 함께 상기 3축중공관에 고정시키는 중공형 고정캡; 상기 3축중공관에 끼워져 상기 고정캡의 외주면과 상기 고정부의 연결부위에 덮어 씌워지는 방수튜브; 및 상기 단자링에 인접상태로 설치되어 상기 방수튜브에 의해 덮어 씌워지고, 상기 카본섬유를 통해 상기 단자링으로 물이 침투하는 것을 방지하는 에폭시 방수부재;를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 에폭시 방수부재는, 상기 카본섬유의 외주면에 이격상태로 끼워지는 한 쌍의 O링; 관체형으로 형성되어 상기 O링들을 각각 양단부의 내주면에 수용한 상태로 끼워지면서 상기 O링들의 사이에 방수공간을 제공하고, 상기 방수공간에 연통하는 연통공이 형성된 방수관; 및 상기 방수관의 연통공을 통해 주입되어 상기 방수공간에 채워져 경화되면서 상기 방수튜브의 반대편을 방수하는 방수수지;를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 고정캡은, 상기 3축중공관의 양단부에 각각 끼워지면서 상기 카본섬유를 내주면에 각각 수용하고, 외주면에 나사부가 형성되면서 길이방향을 따라 절개홈이 형성되어 내경이 가변하는 콜릿관; 및 상기 콜릿관에 나사결합되어 정회전에 의해 상기 콜릿관의 내경을 축소시키면서 상기 카본섬유를 가압하여 고정하는 가압링;을 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 통수보호부는, 관체형으로 이루어져 상기 3축중공관의 외주면에 끼워지면서 상기 3축중공관과 함께 상기 카본섬유를 수용하고, 외주면을 따라 복수의 소통공이 형성되어 상기 카본섬유로 물을 소통시키는 메쉬관;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 통수보호부는, 상기 메쉬관의 외주면에 감겨서 상기 메쉬관의 소통공을 소통가능하게 차폐하는 부직포; 및 상기 부직포를 상기 메쉬관에 고정시키는 부직포 패스너;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또, 상기 부직포 패스너는, 상기 메쉬관의 양단부에 각각 플랜지형태로 돌출 형성되면서 원주방향을 따라 상기 부직포의 양단부가 끼워지는 끼움홈을 제공하고, 일부분에 절개부가 형성되어 상기 절개부를 통해 상기 부직포를 출입시키는 권취슬롯;을 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 고정부는, 내부에 중공을 갖는 구체로 형성되어 상기 3축중공관을 수용하면서 상기 3축중공관의 단부들을 외부로 노출시키는 고정구; 및 상기 고정구에 상기 3축중공관이 관통하는 부위에 관체형으로 돌출되어 상기 3축중공관의 외주면에 밀착되고, 상기 방수밀폐부에 의해 감싸져 밀폐되는 관통슬리브;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서에 의하면, 중공관에 권취된 카본섬유를 통해 전기장의 변화를 감지하므로 흑연전극에 비해 제작이 편리함은 물론 감도가 향상될 수 있고, 특히 중공관이 X축과 Y축 및 Z축의 3축방향으로 형성되어 각각의 단부에 카본섬유가 구비되므로 수중의 전기장 변화를 입체적으로 탐지할 수 있다.

또한, 3축중공관에 권취된 카본섬유의 양단부가 맞닿은 상태로 접혀 단자링에 감기면서 밀착되므로 감지되는 전기장의 유실이 최소화되어 신호선에 제공될 수 있다.

더욱이, 카본섬유의 양단부에 전도체코팅층이 코팅되어 서로 맞닿은 상태로 단자링에 밀착되므로 카본섬유로 감지된 전기장이 원활하게 신호선으로 전송될 수 있으며, 추가 단자링이 카본섬유의 외주면에 설치될 경우에는 더욱 원활한 감지신호의 전송이 이루어질 수 있다.

또한, 방수밀폐부를 구성하는 방수튜브가 단자링과 고정캡을 고정구의 관통슬리브를 차폐하므로 신호선의 연결단자 및 고정구를 견고하게 방수시킬 수 있다.

또한, 에폭시 방수부재를 구성하는 O링 및 방수관의 방수공간에 방수수지가 주입되어 경화되므로 단자링이 완전히 방수될 수 있다.

그리고, 통수보호부를 구성하는 메쉬관이나 부직포가 구비될 경우에는 수중의 이물질이나 외부의 충격에 의한 카본섬유의 파손이 방지되므로 내구성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 센싱부를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 고정부를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 방수밀폐부를 나타내는 분해사시도.
도 5는 본 발명의 통수보호부를 나타내는 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서를 나타내는 종단면도.
도 7은 본 발명의 센싱부의 구성을 나타내는 확대단면도.
도 8은 본 발명의 센싱부가 설치 과정을 나타내는 설명도.
도 9는 본 발명의 방수밀폐부가 설치되는 과정을 나타내는 설명도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 센싱부(100), 고정부(200) 및 방수밀폐부(300)와, 도 5에 도시된 바와 같이 통수보호부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

센싱부(100)는 후술되는 고정부(200)에 의해 해양의 해저면에 설치되어 3축을 이루면서 수중으로의 노출부위를 통해 전기장을 감지하여 감지신호를 제공하는 구성요소이다.

이러한 센싱부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 3축중공관(110), 단자링(130) 및 카본섬유(120)를 포함하여 구성될 수 있으며, 감지신호를 도 6에 도시된 바와 같이 신호선(100a)을 통해 제어부(500)에게 제공한다.

3축중공관(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 중공형의 관체로 형성되면서 비전도체로 이루어져 본 발명의 몸체를 이루는 것으로 X축과 Y축 및 Z축의 3축으로 구성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 후술되는 고정구(210)에 의해 감싸지면서 각 축의 단부가 노출된다.

즉, 3축중공관(110)은 6개의 단부가 고정구(210)의 외주면에 노출된 상태를 이룬다.

한편, 3축중공관(110)은 예컨대 텔레스코픽관과 같이 각각의 단부의 길이가 신축가능하게 구성되어 필요에 따라 고정구(210)의 내부로 매입될 수도 있다.

단자링(130)은 신호선(100a)의 접지부위를 이루는 부재로서, 도 2에 도시된 바와 같이 금속재와 같은 전도체의 링으로 제작되어 3축중공관(110)의 각 단부 외주면에 끼워져 고정되면서 신호선(100a)에 연결된다.

즉, 단자링(130)은 3축중공관(110)의 단부 6곳에 각각 설치되며, 신호선(100a)은 각각의 단자링(130)에 연결된 상태로 고정구(210)의 내부로 연장된다.

여기서, 단자링(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 3축중공관(110)의 각 단부에 단일체로 설치된다. 이는 후술되는 카본섬유(120)의 양단부가 포개진 상태로 연결되기 때문이다.

카본섬유(120)는 수중에서 전기장을 감지하여 감지된 전기장을 단자링(130)을 통해 신호선(100a)에 제공하는 부재이다.

카본섬유(carbon fiber)는 알려진 바와 같이 내열성과 내충격성이 뛰어나고 화학약품에 강하며, 금속보다 가벼우면서 탄성과 강도가 뛰어나고 전도성 또한 뛰어나다.

여기서, 카본섬유(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 양단부가 맞닿은 상태로 포개져 접힌 후 3축중공관(110)에 감기고, 양단부가 단자링(130)의 외주면에 밀착된 상태로 후술되는 고정캡(310)에 의해 고정된다.

즉, 카본섬유(120)는 도 8에 도시된 바와 같이 접힌 상태로 3축중공관(110)의 각 단부에 감김에 따라 3축중공관(110)의 일측에 양단부가 포개진 상태로 배치되어 단자링(130)에 밀착된다.

따라서, 전기장은 카본섬유(120)의 양단부로 이동하면서 유실됨이 없이 단자링(130)에 전송될 수 있다.

한편, 카본섬유(120)의 양단부에는 도 8에 도시된 바와 같이 전도체코팅층(121)이 각각 코팅되는 것이 바람직하다.

따라서, 카본섬유(120)는 양단부의 전도체코팅층(121)이 서로 포개진 상태로 단자링(130)의 외주면에 감겨 밀착됨에 따라 전기장을 좀 더 원활하게 단자링(130)을 통해 신호선(100a)에 전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 센싱부(100)는 도 2, 7, 8에 도시된 바와 같이 추가 단자링(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

추가 단자링(140)은 금속재와 같은 전도체로 형성되어 카본섬유(120)의 전도체코팅층(121)의 외주면에 밀착된 상태로 고정된다.

즉, 카본섬유(120)는 전도체코팅층(121)을 통해 단자링(130)의 외주면에 밀착되는 동시에 추가 단자링(140)의 내주면에 밀착되어 전기장을 유실 없이 신호선(100a)에 전송한다.

고정부(200)는 센싱부(100)를 서로 직교상태의 3축을 이루도록 고정하면서 중량체로 이루어져 해저면에 고정되는 구성요소이다.

이러한 고정부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정구(210) 및 관통슬리브(220)로 구성될 수 있다.

고정구(210)는 내부에 중공을 갖는 구체로 형성되어 3축중공관(110)을 감싼 상태로 수용하며, 중량을 제공하면서 3축중공관(110)과 함께 해저면에 고정된다.

이러한 고정구(210)는 예컨대 삼발이와 같은 별개의 설치부재가 추가적으로 마련되어 해저면에 고정될 수 있다. 물론, 고정구(210)는 설치부재 없이 해저면에 놓인 상태로 설치될 수도 있다.

여기서, 고정구(210)는 해저의 수압에 견딜 수 있는 강도를 가지면서 내식성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 고정구(210)는 중공체로 형성됨에 따라 중공에 의한 부력 제어를 통해 수중에 떠 있는 상태로 설치될 수도 있다.

관통슬리브(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정구(210)의 외주면에 관체형으로 돌출형성되어 3축중공관(110)의 각 단부를 고정구(210)의 외부로 관통시키면서 3축중공관(110)의 외주면에 밀착된다.

이러한 관통슬리브(220)는 3축중공관(110)의 외주면에 밀착된 상태로 후술되는 방수밀폐부(300)의 방수튜브(320)에 의해 감싸진다.

즉, 고정구(210)는 관통슬리브(220)에 감싸지는 방수튜브(320)에 의해 수밀되어 부력을 제공한다.

방수밀폐부(300)는 전술한 바와 같이 고정부(200)를 방수시키면서 센싱부(100)의 신호전달부위인 단자링(130)을 방수시키는 구성요소이다.

이러한 방수밀폐부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 고정캡(310), 방수튜브(320) 및 에폭시 방수부재(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

고정캡(310)은 카본섬유(120)를 단자링(130)과 함께 3축중공관(110)의 외주면에 고정시키는 구성요소이다.

이러한 고정캡(310)은 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 콜릿관(311) 및 가압링(312)을 포함하여 구성될 수 있다.

콜릿관(311)은 길이방향을 따라 복수의 절개홈(311a)이 형성됨에 따라 가압에 의해 내경이 축소되는 부재이다.

콜릿관(311)은 한 쌍을 이루면서 3축중공관(110)의 단부에 각각 끼워지면서 내측에 카본섬유(120)의 양측 일부분을 수용하며, 외주면에 나사부가 형성된다.

여기서, 하나의 콜릿관(311)은 도 7에 도시된 바와 같이 3축중공관(110)의 중간부분에 끼워진 상태로 카본섬유(120)와 함께 단자링(130)을 수용하며, 다른 하나의 콜릿관(311)은 3축중공관(110)의 끝부분에 끼워진 상태로 카본섬유(120)를 수용한다.

가압링(312)은 각각의 콜릿관(311)에 나사결합된 상태로 회전하면서 콜릿관(311)의 내경을 축소시킴으로써 카본섬유(120)를 가압하여 3축중공관(110)에 고정시킨다.

즉, 카본섬유(120)는 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 고정캡(310)에 의해 3축중공관(110)에 고정되면서 단자링(130)의 외주면에 밀칙된다.

방수튜브(320)는 각각의 고정캡(310)에 덮어 씌어지면서 3축중공관(110)을 방수시키는 동시에 고정구(210)의 관통슬리브(220)를 방수시키는 부재이다.

즉, 방수튜브(320)는 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성되어 하나가 3축중공관(110)의 끝부분에 위치하는 고정캡(310)의 외주면에 끼워지면서 3축중공관(110)을 방수시키고, 다른 하나가 단자링(130) 부위에 위치하는 고정캡(310)의 외주면에 끼워지면서 관통슬리브(220)에 덮어씌워짐으로써 단자링(130)과 고정구(210)를 동시에 방수시킨다.

이러한 방수튜브(320)는 신축성 및 고탄성력 가지면서 내식성을 갖는 고무소재로 형성되되는 것이 바람직하다.

에폭시 방수부재(330)는 단자링(130)을 중심으로 고정구(210)의 반대편에서 카본섬유(120)의 외주면을 방수시킴으로써 수중의 물이 카본섬유(120)의 노출부위를 통해 단자링(130)으로 침투하는 것을 방지하는 구성요소이다.

이러한 에폭시 방수부재(330)는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 O링(331), 방수관(332) 및 방수수지(333)를 포함하여 구성될 수 있다.

O링(331)은 한 쌍을 이루면서 이격상태로 카본섬유(120)의 외주면에 끼워진다.

방수관(332)은 관체형으로 형성되어 O링(331)들을 내주면의 양단부에 수용한 상태로 끼워지면서 내주면과 O링(331)들의 사이에 방수수지(333)가 채워지는 방수공간을 제공한다. 이러한 방수관(332)은 방수공간에 연통하는 연통공(332a)이 형성되어 방수수지(333)의 주입을 허용한다.

방수수지(333)는 방수관(332)의 방수공간에 채워져 경화되면서 방수튜브(320)의 반대편을 방수하는 부재이다.

이러한 방수수지(333)는 예컨대 에폭시수지나 우레탄수지로 구성될 수 있으며, 방수관(332)의 연통공(332a)을 통해 방수공간에 주입된 후 경화되어 물이 단자링(130)측으로 침투하는 것을 방수시킨다.

여기서, 상기와 같은 에폭시 방수부재(330)는 단자링(130)이 설치되지 않은 3축중공관(110)의 끝부분측 카본섬유(120)의 외주면에도 설치되어 또 다른 방수튜브(320)와 함께 방수기능을 제공할 수도 있다.

통수보호부(400)는 수중에 노출된 카본섬유(120)의 외주면을 소통가능하게 차폐함으로써 수중의 이물질이나 외부의 충격으로부터 카본섬유(120)를 보호하는 구성요소이다.

이러한 통수보호부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 메쉬관(410)을 포함하여 구성될 수 있다.

메쉬관(410)은 외주면에 복수에 소통공(411)을 갖는 관체형으로 형성되어 3축중공관(110)의 외주면에 끼워지면서 카본섬유(120)를 차폐한다.

즉, 카본섬유(120)는 메쉬관(410)에 의해 차폐된 상태로 소통공(411)을 통해 물이 소통함에 따라 전기장을 감지한다.

또한, 통수보호부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 부직포(420) 및 부직포 패스너(430)를 포함하여 구성될 수 있다.

부직포(420)는 메쉬관(410)의 외주면에 감긴 상태로 고정되어 메쉬관(410)을 소통가능하게 차폐함으로써 메쉬관(410)과 함께 카본섬유(120)를 보호한다.

부직포 패스너(430)는 부직포(420)의 양단부를 메쉬관(410)에 고정하는 구성요소로서, 도 5에 도시된 바와 같이 메쉬관(410)의 양단부에 돌출형성된 권취슬롯(431)으로 구성될 수 있다.

권취슬롯(431)은 부직포(420)의 양단부가 끼워진 상태로 감기는 것으로, 도시된 바와 같이 메쉬관(410)의 양단부에 각각 플랜지형태로 돌출되면서 원주방향을 따라 끼움홈을 형성하여 부직포(420)의 끼움부위를 형성하며, 일부분에 절개부(431a)가 형성됨에 따라 절개부(431a)를 통해 부직포(420)를 출입시킨다.

즉, 부직포(420)는 양단부가 절개부(431a)를 통해 권취슬롯(431)에 끼워져 감기면서 메쉬관(410)에 고정되어 카본섬유(120)를 보호한다.

제어부(500)는 도 6에 도시된 바와 같이 고정구(210)의 내부에 설치된 상태로 각 센서부(100)에서 인출되는 신호선(100a)에 각각 연결되어 감지신호를 인가받으며, 인가된 각각의 감지신호를 통해 전기장의 변화를 감지하여 외부로 인가한다.

한편, 본 발명에 따른 수중용 3축탐지센서는 도 6에 도시된 바와 같이 고정구(210)의 내부에 소나측정기(550) 또는 자기장측정기(560)가 설치될 수도 있다.

즉, 본 발명은 센서부(100)를 통한 전기장의 감지 이외에도 소나측정기(550)를 통한 음향신호 감지나, 자기장측정기(560)를 통한 수중의 자기장 감지가 가능하여 좀 더 정확한 수중탐지를 할 수 있다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 수중용 3축탐지센서의 제작과정을 도 8 및 도 9을 참조하여 설명한다.

사용자는 3축중공관(110)을 고정구(210)에 수용시켜 각 단부들을 관통슬리브(220)로 노출시킨 상태에서 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 단자링(130)을 3축중공관(110)에 끼운 후, 하나의 신호선(100a)을 단자링(130)에 연결하여 고정구(210)의 내부로 연장시키고, 양단부에 전도체코팅층(121)이 코팅된 카본섬유(120)를 접어서 전도체코팅층(121)을 맞닿은 상태로 포갠다.

이어서 사용자는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 카본섬유(120)를 3축중공관(110)에 감으면서 포개진 전도체코팅층(121)을 단자링(130)의 외주면에 밀착시키고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 전도체코팅층(121)의 외주면에 추가 단자링(140)을 끼운다.

그리고, 사용자는 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이 추가 단자링(140)의 측방에 O링(331)들을 이격상태로 끼운 후, 도 9의 (e)에 도시된 바와 같이 O링(331)의 바깥쪽에 방수링(720)을 끼우고, 방수링(720)의 연통공(332a)에 방수수지를 주입하여 경화시킨다.

그리고, 사용자는 도 9의 (f)에 도시된 바와 같이 카본섬유(120)의 양측에 고정캡(310)을 각각 결합하여 카본섬유(120)를 3축중공관(110)에 고정하고, 도 9의 (g)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 방수튜브(320) 중 하나를 3축중공관(110)의 끝부분에 위치하는 고정캡(310)의 외주면에 끼워서 3축중공관(110)을 방수시킨 후, 나머지 하나의 방수튜브(320)를 단자링(130)이 위치하는 고정캡(310)의 외주면과 고정구(210)의 관통슬리브(220) 외주면에 끼우면서 단자링(130)과 고정구(210)를 방수시킨다.

본 발명의 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서(1)는 경우에 따라 통수보호부(400)가 생략된 상태로 센싱부(100)와 고정부(200) 및 방수밀폐부(300) 만으로 구성되어 사용될 수도 있다.

통수보호부(400)의 결합시, 사용자는 메쉬관(410)을 카본섬유(120) 및 방수튜브(320)의 외주면에 끼운 후, 메쉬관(410)의 권취슬롯(431)에 부직포(420)를 끼워감아서 제작을 완료한다.

상기와 같이 제작된 본 발명의 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서는 해양의 해저면에 고정된 상태로 설치되어 수중의 전기장 변화를 통해 예컨대 잠수함이나 기뢰과 같은 수중의 이상체를 탐지한다.

이러한 본 발명의 수중용 3축탐지센서는 고정구(210)의 내부에 폭발물이 설치되어 제어부(500)의 감지신호에 따라 수중에서 폭발을 일으킬 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서는, 중공관(110)에 권취된 카본섬유(120)를 통해 전기장의 변화를 감지하므로 흑연전극에 비해 제작이 편리함은 물론 감도가 향상될 수 있고, 특히 중공관(110)이 X축과 Y축 및 Z축의 3축방향으로 형성되어 각각의 단부에 카본섬유(120)가 구비되므로 수중의 전기장 변화를 입체적으로 탐지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100 : 센싱부 100a : 신호선
110 : 3축중공관 120 : 카본섬유
121 : 전도체코팅층 130 : 단자링
140 : 추가 단자링
200 : 고정부 210 : 고정구
220 : 관통슬리브
300 : 방수밀폐부 310 : 고정캡
311 : 콜릿관 311a : 절개홈
312 : 가압링 320 : 방수튜브
330 : 에폭시 방수부재 331 : O링
332 : 방수관 332a : 연통공
333 : 방수수지
400 : 통수보호부 410 : 메쉬관
411 : 소통공 420 : 부직포
430 : 부직포 패스너 431 : 권취슬롯
431a : 절개부

Claims (13)

1. 해양의 수중에 일부분이 노출된 상태로 3축을 이루면서 수중의 전기장을 감지하고, 3축방향의 감지신호를 각각 신호선으로 전달하는 센싱부;
   상기 센싱부의 일부분을 감싼 상태로 중량을 제공하면서 해저면에 고정되는 고정부;
   상기 고정부와 상기 센싱부의 경계를 이루면서 상기 센싱부의 신호전달 부위와 상기 고정부를 방수시키는 방수밀폐부;
   상기 센싱부의 노출부위를 물의 소통이 가능한 상태로 차폐하면서 보호하는 통수보호부; 및
   상기 고정부에 내장되어 상기 센싱부의 3축 신호선에 각각 연결되며, 각각의 신호선에서 인가되는 감지신호를 통해 전기장의 변화를 감지하는 제어부;를 포함하며,
   상기 센싱부는,
   중공의 관체로 형성되면서 X축, Y축 및 Z축의 3축으로 구성되어 각 축의 양단부가 노출된 상태로 상기 고정부에 의해 감싸지는 3축중공관;
   상기 3축중공관의 노출된 단부에 감긴 상태로 설치되어 수중의 전기장을 감지하는 카본섬유; 및
   상기 카본섬유의 단부에 통전가능하게 설치되어 상기 신호선의 연결부위를 제공하고, 상기 방수밀폐부에 의해 수밀상태로 밀폐되는 전도체의 단자링;을 포함하고,
   상기 카본섬유는 양단부가 서로 맞닿은 상태로 접힌 후 상기 중공관에 감기면서 상기 양단부가 상기 단자링의 외주면에 밀착된 상태로 상기 방수밀폐부에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 카본섬유는,
   양단부에 전도체코팅층이 각각 구비되고, 상기 양단부의 전도체코팅층이 서로 맞닿은 상태로 접힌 후 상기 단자링의 외주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱부는,
   상기 카본섬유의 양단부 외주면에 감긴 상태로 설치되고, 전도체로 이루어져 상기 단자링과 함께 상기 카본섬유의 양단부를 상기 신호선에 연결시키는 추가 단자링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 방수밀폐부는,
   상기 3축중공관에 끼워지면서 상기 카본섬유를 상기 단자링과 함께 상기 3축중공관에 고정시키는 중공형 고정캡;
   상기 3축중공관에 끼워져 상기 고정캡의 외주면과 상기 고정부의 연결부위에 덮어 씌워지는 방수튜브; 및
   상기 단자링에 인접상태로 설치되어 상기 방수튜브에 의해 덮어 씌워지고, 상기 카본섬유를 통해 상기 단자링으로 물이 침투하는 것을 방지하는 에폭시 방수부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 에폭시 방수부재는,
   상기 카본섬유의 외주면에 이격상태로 끼워지는 한 쌍의 O링;
   관체형으로 형성되어 상기 O링들을 각각 양단부의 내주면에 수용한 상태로 끼워지면서 상기 O링들의 사이에 방수공간을 제공하고, 상기 방수공간에 연통하는 연통공이 형성된 방수관; 및
   상기 방수관의 연통공을 통해 주입되어 상기 방수공간에 채워져 경화되면서 상기 방수튜브의 반대편을 방수하는 방수수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 고정캡은,
   상기 3축중공관의 양단부에 각각 끼워지면서 상기 카본섬유를 내주면에 각각 수용하고, 외주면에 나사부가 형성되면서 길이방향을 따라 절개홈이 형성되어 내경이 가변하는 콜릿관; 및
   상기 콜릿관에 나사결합되어 정회전에 의해 상기 콜릿관의 내경을 축소시키면서 상기 카본섬유를 가압하여 고정하는 가압링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 통수보호부는,
    관체형으로 이루어져 상기 3축중공관의 외주면에 끼워지면서 상기 3축중공관과 함께 상기 카본섬유를 수용하고, 외주면을 따라 복수의 소통공이 형성되어 상기 카본섬유로 물을 소통시키는 메쉬관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 통수보호부는,
    상기 메쉬관의 외주면에 감겨서 상기 메쉬관의 소통공을 소통가능하게 차폐하는 부직포; 및
    상기 부직포를 상기 메쉬관에 고정시키는 부직포 패스너;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 부직포 패스너는,
    상기 메쉬관의 양단부에 각각 플랜지형태로 돌출 형성되면서 원주방향을 따라 상기 부직포의 양단부가 끼워지는 끼움홈을 제공하고, 일부분에 절개부가 형성되어 상기 절개부를 통해 상기 부직포를 출입시키는 권취슬롯;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부는,
    내부에 중공을 갖는 구체로 형성되어 상기 3축중공관을 수용하면서 상기 3축중공관의 단부들을 수중으로 노출시키는 고정구; 및
    상기 고정구에 상기 3축중공관이 관통하는 부위에 관체형으로 돌출되어 상기 3축중공관의 외주면에 밀착되고, 상기 방수밀폐부에 의해 감싸져 밀폐되는 관통슬리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 수중용 3축탐지센서.
    

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