KR101646984B1 - 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 해양 탄성파 탐사 수행 시 복수 채널의 스트리머의 위치를 일정한 간격으로 유지시키면서 견인하는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템에 관한 것으로,
상기 디플렉터 시스템은, 예인 와이어와 수진기가 장착된 스트리머가 연결되며 부력을 제공하는 부력체; 상기 부력체의 저면에 장착되는 상부프레임; 및 인접된 디플렉터 시스템과 이격되는 방향으로 유체 저항을 발생시키는 하나 이상의 베인이 결합되어 고정된 후 상기 상부프레임의 저면에 장착되어 인접된 디플렉터 시스템을 이격시키는 베인결합체:를 포함하여 상기 부력체에 스트리머가 연결되도록 구성되어,
상기 소형 선박에 의해 예인되는 두 개 이상의 스트리머들의 간격을 일정하게 유지함으로써 협소해역에서의 3차원 탄성파 탐사를 용이하고 정확하게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템{DEFLECTOR SYSTEM WITH DETACHABLE VANE OF TOWING RECEIVER ONTO THE UNDERWATER FOR THE BASED ON DIVIDED TYPE OF MARINE SEISMIC SURVEY OF 3DIMENSION}

본 발명은 해양 3차원 탄성파탐사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3차원 해양 탄성파 탐사 수행 시 복수 채널의 스트리머의 위치를 일정한 간격으로 유지시키면서 견인하는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 해양탄성파탐사는 탐사선 후미에 탄성파를 발생시키는 음원과 기록수진기가 내장된 스트리머를 순차적으로 인양한 채로 항해하며, 주기적으로 음원에서 탄성파를 발파한다. 그리고 발생한 탄성파가 해저에서 반사되어 수진기에 도달하면 이를 기록 분석하여 해양정보를 얻게 된다.

이러한 해양 탄성파 탐사는 수중이라는 큰 매체 아래에 존재하는 해저면 이하의 지질학적 지층의 층서 및 배태형성 등을 조사하는 영역을 의미한다. 넓은 조사영역을 수행함에 있어, 탐사선은 보통 하나 이상의 탄성파 음원과 함께 다중채널의 스트리머 케이블을 운용하게 된다. 탄성파 음원은 전형적으로 압축공기를 이용한 에어건을 사용하여, 수중에서의 Acoustic pulse를 발생시킨다. 이러한 파장으로 부터의 에너지는 수중에서 구형으로 발산되게 되며, 해저면으로 전파되는 탄성파는 해저면내 각 층서로 전파되어지며, 다른 매질의 층서와의 경계면과의 접촉 시 반사파의 형태로 되돌아오는 특성을 가진다. 이렇게 반사되어 돌아오는 에너지(반사파)는 하이드로폰으로 구성되어진 센서의 결정체인 스트리머를 통해 감응하게 되며, 각각의 에너지를 대변하는 데이터로 기록되고, 자료의 처리과정을 거쳐 해저면 하부에 대한 지질학적 특성의 정보를 제공하게 된다.

상술한 탄성파탐사를 위해서는 대한민국 공개특허 10-2012-0076952호의 OBC(Ocean Bottom Cable type) 스트리머, 대한민국 공개특허 10-2013-0134822호의 날개와 보호케이스와 유실방지수단과 수심유지수단 등을 구비한 스트리머, 대한민국 등록특허 10-1016014호의 다중파 탄성파탐사장치 등의 장비가 사용되며, 대한민국 등록특허 10-1230040호의 수신 탄성파 취득 자료를 ODCE 파일로 변환하는 기술 등이 적용된다.

이러한 탄성파탐사는 사용하는 선박의 크기에 따라 대형선박탐사와 소형선박탐사로 나뉘게 되고, 사용되는 수진기배열인 스트리머가 1줄이면 2차원 탐사이고, 2줄 이상일 경우 3차원 탐사라고 한다.

도 1은 2D 및 3D 탄성파 탐사의 모식도이다.

2차원탐사는 음원과 1조의 수신기(스트리머)를 예인하여 탐사를 실시하여 도 1 (a)처럼 음원과 스트리머를 포함하는 가상의 평면을 목적으로 2차원 단면에 대한 정보를 얻는다. 즉 음원에서 발생한 인공적인 탄성파가 지하매질을 통과한 후 해수층을 거쳐 수진기에 기록된다. 이러한 2차원 탄성파 탐사는 지하 지질구조 규명은 물론 석유나 천연가스 유망구조 도출 등에 널리 활용되어 왔다. 2차원 탄성파 탐사장비는 수중예인 장비인 음원 및 수진기로 구성되며, 기록장비로는 항측, 탄성파 신호기록 및 품질관리 분야로 구성된다.

반면, 3차원 탐사는 2조 이상의 수진기를 이용하여 수행되며, 자료취득 시부터 그림 1 (b)처럼 3차원적인 정보를 얻게 되어 일정 면적에 대한 입체적인 지질구조 해석이 가능하다. 3차원 탐사로부터 취득된 자료는 다양한 유형의 해석을 통하여 정밀한 지하 지질구조나 석유부존 특성관련 정보를 도출하게 된다.

이러한 3차원(3D) 해양 탄성파 탐사의 격자는 종적, 횡적 및 심도의 정보를 포함한 해저면 층서의 지구물리적인 정보를 생성하기 위해 필요로 하는 데이터를 수집한다. 그러므로 3차원 탐사는 2차원탐사보다 훨씬 더 복잡한 구조도 영상화할 수 있으나, 많은 장비들을 인양해야하고 각 장비의 위치정보를 정확하게 얻기 위해서 대형선박으로 주로 수행되어 왔다. 최근의 3차원 탄성파 탐사는 대규모 탐사선과 전용 탐사장비, 전문탐사인력이 갖추어져 있는 상태에서 진행된다. 해외의 일반적인 탐사선은 선박길이 80∼95 m , 선폭 16∼18m, 톤수 4,000 ton급, 정원 45∼55인이며, 2∼20개의 스트리머를 진수하여 3차원 탐사를 수행한다. 음원으로는 2개의 대규모 배열을 사용하며, 각 음원 배열 내에 2∼6개의 소규모 배열을 사용한다. 경제성을 고려하여 4∼8개 정도의 스트리머가 사용되나, 점차 많은 스트리머를 사용하는 추세이다.

또한, 4 차원 탄성파 탐사는 2개 혹은 그 이상의 3차원 탐사법을 활용하여, 시간의 변화에 따라 발생되는 지층서의 변화도를 관찰하는 탐사법이다.

그러나 대형선박을 이용하는 탐사는 수심이 얕거나, 어망과 어구 그리고 선박의 출입이 잦은 곳에서는 때로는 정상적인 탐사가 불가능할 수도 있다. 그러므로 소형선박탐사로 3차원 영상을 얻는다는 것은 기술적으로도 가치가 있다고 할 수 있다.

이러한 시도가 해외에서 시도된 적이 있는데, 도 2는 VHR marine 3차원 seismics for shallow water investigations: Some practical guidelines(Springer 2005. Tine Missiaen)에 개시된 종래기술의 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파탐사장치의 구현 예를 나타낸다. 소형 선박을 위한 3차원 탄성파탐사장치는 도 2(a)와 같이, 2m 간격으로 8m의 스트리머를 여러 개 인양하며 3차원 탄성파탐사자료를 취득하도록 구성되었다.

도 2 (b)는 상술한 바와 같이 구성된 소형 선박을 위한 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 탐사과정을 나타낸다. 도 2 (b)의 상부는 하천에서 탐사를 수행한 사진이고, 하부는 해안에서 탐사를 수행하는 사진이다. 도 2 (b)의 두 개의 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 조류가 발생하는 해안지역에서는 스트리머 간의 간격이 화살표로 표시된 바와 같이 일정하지 않아서 정밀한 3차원 탄성파 입체 영상을 얻는데 실패하였다.

상기의 탐사를 시도한 Misseian 등은 이는 해안지역의 조류로 인하여 수진기 간의 간격을 일정하게 유지하는데 실패하였다고 이유를 설명하였다. 이는 타당하다고 할 수 있는데 대형선박탐사는 소형선박에 비하여 운행속도도 시속 5노트 정도(소형선박은 일반적으로 2-3노트)로 빠른 면도 있지만, 대형 선박은 수백-수km의 스트리머를 강력하게 끌 수 있어서 자체의 스트리머 장력으로도 어느 정도 수진기간의 위치가 고정될 수 있는 반면 소형선박에서 인양할 수 있는 짧은 스트리머로는 이러한 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.

따라서 이러한 문제들이 해결되어야 소형 선박을 이용한 3차원 탐성파탐사가 가능하게 된다.

대한민국 공개특허 10-2012-0076952호 대한민국 공개특허 10-2013-0134822호 대한민국 등록특허 10-1016014호 대한민국 등록특허 10-1230040호

VHR marine 3차원 seismics for shallow water investigations: Some practical guidelines(Springer 2005. Tine Missiaen)

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형선박을 이용한 3차원 탄성파 탐사를 수행하기 위해 견인하는 소형 선박에 비해 스트리머의 간격을 비교적 넓은 폭으로 안정성 있게 유지하며 탐사를 수행할 수 있도록 하는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템은, 예인 와이어와 수진기가 장착된 스트리머가 연결되며 부력을 제공하는 부력체; 상기 부력체의 저면에 장착되는 상부프레임; 및 인접된 디플렉터 시스템과 이격되는 방향으로 유체 저항을 발생시키는 하나 이상의 베인이 결합되어 고정된 후 상기 상부프레임의 저면에 장착되어 인접된 디플렉터 시스템을 이격시키는 베인결합체:를 포함하여 상기 부력체에 스트리머가 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베인결합체는, 상기 베인; 상기 베인의 상단부 및 저단부가 탈부착되는 베인결합홈이 형성된 상부 및 하부 베인거치프레임; 상기 상부 및 하부 베인거치프레임에 결합되어 돌출되는 상기 베인의 상단부와 하단부가 결합되어 고정되는 상부 및 하부 베인탈착방지커버; 및 상기 상부 및 하부 베인 거치프레임의 상부면 및 저면을 각각 차폐하는 상부 및 하부 베인 거치프레임커버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베인은, 상기 상부 및 하부 베인거치프레임에 결합되도록 상단부와 하단부에서 돌출 형성되는 결합돌출부를 구비한 결합베인; 및 상기 결합베인의 양측으로 전후 세로 방향의 절곡선에 의해 교차 절곡되는 하나 이상의 절곡베인;을 포함하여 구성되어, 전체 형상이 사다리꼴 형태의 입면체를 형성하는 것에 의해 조류 저항에 대한 반발력을 발생시키고 베인의 휨을 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 베인은 조류 또는 항해 속도에 따라 장착 개수가 선택적으로 조절될 수 있다.

상기 베인은 조류 또는 항해 속도에 따라 인접 베인과의 사이의 간격이 조절되도록 장착될 수 있다.

상기 베인은, 조류 또는 선박 진행 방향에 대한 저항과 반력을 크게 하도록 상기 베인결합체의 횡방향에 대하여 일정 경사를 가지고 배치될 수 있다.

상기 부력체와 상기 상부프레임에는 GPS스테이션 홀이 형성되고, 상기 베인프레임의 상부에는 상기 GPS스테이션 홀에 삽입되어 상기 부력체의 상부로 노출되는 GPS스테이션이 형성될 수 있다.

상술한 구성의 본 발명의 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템은 탄성파 탐사장치 수신기인 다중채널 스트리머 간의 상호간의 간격을 유지시키는 장비로, 종래의 2차원탄성파 탐사장치에는 요구되지 않는 장비임에 따라 새로운 설계입안에 의해 발명된 장치로서, 탐사선박에 예인되어 항해를 수행하는 동안 베인의 각도를 조절함으로서 스트리머 예인체의 위치 및 힘의 평형을 유지하여, 상호 스트리머 예인체인 디플렉터 시스템 사이의 위치를 조절하게 되고 소형선박의 후미에 배치되는 수신기들이 장착된 스트리머(streamer)의 이격 간격을 자동적으로 유지시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은, 수신기 예인체의 본 목적 외에도 Vane의 각도를 임의적으로 변경 가능함에 따라, 유향 및 유속과 조사선의 향해 속도에 의해 변동이 큰 연안해역의 국부적인 조건에 적합하게 유선향의 반력을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 1개의 날을 가진 베인 자체를 통해 상호 수신기 예인체의 위치 평형을 유지시킴에 따라, 대형화가 요구되지 않음으로 소형 선박에 적합한 크기를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 3차원 탄성파 탐사에서 가장 중요한 관찰 요소 중의 하나인 스트리머의 포지셔닝(positioning)을 위해 보드형(Board type)의 부력체를 채택함으로서 수신기 예인체 시스템이 해수면에서의 위치 유지가 가능하며, 부력체의 일 실시예인 보드(Board) 상부로 통신지역국을 설치할 수 있음에 따라 GPS신호 및 기타 통신 신호의 송수신의 효율을 선점할 수 있는 중요한 기술적 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 3차원 해양 탄성파 탐사 수행의 기술적 제약 사항이었던 다중채널 스트리머 간의 위치 및 간격에 요구되는 소형의 수신기 예인체를 발명함으로서, 10ton 이하의 소형선박에서 3차원 해양 탄성파 탐사 수행이 가능하게 되었으며, 연안해역의 국부적인 해양환경에 적합한 3차원 해양 탄성파 탐사를 수행하고, 안정성 있는 데이터 송수신을 통해 정확하고 정밀한 연안해역의 3차원 탐사를 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1은 2차원 및 3차원 탄성파 탐사의 모식도.
도 2는 종래기술의 소형 선박용 접이형 탄성파탐사장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템(100)의 사용 상태도.
도 4는 도 3의 디플렉터 시스템(100)의 개략적인 구성도.
도 5는 디플렉터 시스템(100)의 분해사시도.
도 6은 베인(130)의 사시도.
도 7은 베인 프레임(150)에 베인(130)을 장착하는 예를 나타내는 도면.
도 8은 3차원 탄성파 탐사시 디플렉터 시스템(100)에 의해 스트리머(30)들이 일정 간격을 유지하는 것을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

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 출원서에 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.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템(100)의 사용 상태도이다.

본 발명은 3차원 해양 탄성파 탐사를 수행하는 시스템으로 2조 이상의 스트리머가 요구되어 짐에 따라, 2조의 수신기 예인체인 디플렉터 시스템이 좌, 우로 선 대칭 형태로 배치되어 하나의 시스템으로 구성되어 지며, 각 수신기 예인체는 위치 상 전방으로는 운영 동체인 탐사선과 로프 및 기타 체결기구를 통해 결색되어 견인되며, 후방으로는 스트리머와 직접 연결되어, 각 스트리머를 견인하는 중간 견인체로서의 역할을 가진다.

구체적으로, 상기 디플렉터 시스템(100)은, 도 3과 같이, 연안 등의 협소 해역에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하이드로폰으로 구성되는 수진기들이 장착된 스트리머(30)가 연결된 후 탄성파발생부(20)를 예인하는 소형선박(1)의 후미에 두 개 이상이 장착되어 소형 선박의 진행에 따라 인접된 디플렉터 시스템(100)들이 서로 이격되는 방향으로 저항을 받아 소형 선박의 운항 속도에 대응하는 일정 간격을 유지함으로써 스트리머들의 간격을 일정하게 유지하도록 함으로써 협소 해역에서 소형 선박(1)과 두 개 이상의 스트리머(30)를 이용하여 해저 지형에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 한다.

도 4는 도 3의 디플렉터 시스템(100)의 개략적인 구성도이고, 도 5는 디플렉터 시스템(100)의 분해사시도이다.

상술한 바와 같이, 소형선박(1)용 분리형 3차원 탄성파 탐사용 수신기 예인체로서의 디플렉터 시스템(100)은 최소 1개조로 구성된다. 기능적인 부분에 입각하여 설명하면, 부력체의 일 실시예인 보드(110)의 전면 및 후면에 형성된 고리에 로프 또는 예인 와이어(3) 등의 이음체를 통해 선박(1)에 연결되고 스트리머(30)가 연결된 후 예인되면서, 인접된 디플렉터 시스템(100)과 소형 선박(1)의 운항 속도에 따라 일정 간격으로 이격되기 위하여, 상기 디플렉터 시스템(100)은 도 4 및 도 5와 같이, 보드(110), 상부프레임(120), 베인 결합체(130a), GPS스테이션(200)을 포함하여 구성된다.

상기 보드(110)는 상부프레임(120) 및 베인결합체(130a)의 무게를 지탱하여 수면에서 부유할 수 있는 판상의 타원형의 부유체로 구성되어 보드(110)의 중앙 및 보드(110)의 꼬리에 원형 고리(미도시)를 부착하여 견인동체인 소형선박(1) 및 스트리머(30)를 각기 로프 등으로 체결하여 효율적으로 견인할 수 있도록 구성된다. 상기 보드(110)는 부력을 제공하기 위한 것으로 전면과 후면에 예인와이어(3)와 스트리머(30)의 연결을 위한 원형 고리 등의 고리(미 도시)가 형성된다. 또한 중심부에는 GPS스테이션(200)이 관통하여 상부로 돌출되는 보드GPS스테이션홀(111)이 형성되어, 파고 및 해류의 영향 없이 대기 중에서 GPS의 정확도 높은 신호를 송신할 수 있도록 설계된다.

상기 상부프레임(120)은 베인결합체(130a)를 보드(110)의 저면에 고정하기 위한 강철판 또는 강화 플라스틱 등의 강재 판으로 구성되며, 중심부에는 GPS 스테이션(200)이 관통하는 GPS스테이션홀(미도시)이 형성된다. 상기 구성의 상부 프레임(120)은 보드(110)의 저면에 나사 또는 볼트와 너트 등으로 결합된 후, 베인결합체(130a)를 보드의 저면에 결합시킬 수 있도록 한다. 상부프레임(120)의 경우, 보드(110)와 베인결합체(130a)를 연결하는 연결체의 역할을 수행하게 되며, 각 요소를 고정할 수 있는 구조체의 역할을 수행하게 된다. 베인 결합체(130a)의 경우 다시 베인(130)들과 베인(130)들을 고정하는 베인프레임(150)들로 분류 구성된다.

상기 베인결합체(130a)는 베인(130)과 베인(130)을 탐사 진행 방향에 대하여 일정 경사를 가지도록 지지하는 베인프레임(150)을 포함하여 구성된다.

상기 베인프레임(150)은 베인(130)들의 상단을 고정하는 상부 베인 거치 프레임 커버(151)와 다수의 베인결합홈(154)이 형성된 상부베인거치프레임(153), 상부 베인 탈착 방지 커버(155), 한 쌍의 파쇄커버(157), 하부 베인 거치 프레임 커버(161), 하부베인거치프레임(163) 및 하부베인탈착방지커버(165)를 포함하여 구성된다.

상기 상부 베인 거치 프레임 커버(151)는 베인결합체(130a)의 베인(130)들이 결합된 베인 거치 프레임(153)의 상부에 나사, 볼트와 너트 등에 의해 결합된 후 보드(110)의 저면에 결합된 상부 프레임(120)에 나사, 볼트와 너트 등에 의해 결합되어 베인 결합체(130)를 보드(110)에 고정시키는 판상으로 구성된다.

상기 하부 베인 거치 프레임 커버(161)는 베인(130)의 저면에 결합된 하부 베인 거치 프레임(163)의 저면에 나사, 볼트와 너트 등에 의해 결합되어 저면을 차폐한다.

상기 상부 및 하부 베인 탈착 방지 커버(155, 165)들은 상부 및 하부 베인 거치 프레임(153, 163)에 형성되는 경사진 베인 결합홈(154)을 통해 돌출되는 베인(130)의 상부 및 하부 결합돌출부(131a, 도 6 참조)에 결합되어 고정된다.

상기 베인 거치 프레임(153)은 가로 방향에 대해 일정 경사를 가지고 절개 형성되는 다수의 베인 결합홈(154)이 형성된 단면이 '??'형 관으로 형성되어, 상기 베인 결합홈(154)들을 통해 베인(130)들이 결합되도록 구성된다.

상기 한 쌍의 파쇄커버(157)들은 베인 결합체(130a)의 전 후면에 장착되어 결합베인(131, 도 6 참조)으로 조류의 압력이 직접 가해지는 것에 의해 베인(130)이 베인 결합체(130a)로부터 분리되는 것을 방지한다.

상술한 구성에서 상부 베인 거치프레임 커버(151)와 상기 베인 거치 프레임(153) 결합체는 GPS스테이션(200)을 설치할 수 있는 지지봉의 역할을 수행하게 되며, 하부로는 다수의 베인(130)들을 고정하는 역할을 수행하는 평행 사변형의 단면을 가진 육면체 형상 유사하게 설계될 수 있다. 이러한 형상에 의해, 자체로의 1차적 베인(Vane)으로서의 역할을 수행할 수 있다. 베인(Vane)(130)의 경우 프레임 정면을 기준으로 일정한 각으로 절개된 면으로 삽입하여 설치 및 고정되게 되며, 선박의 운용 목표 속도에 따라 베인(1130)을 추가로 삽입하거나 탈착시켜 예인체 간의 간격을 크게 할 수 있도록 한다. 베인(130) 날의 경우, 면 크기로 휨 처리함으로서, 탐사 수행 시 날이 해류의 힘으로부터 받게 되는 면 방향에 대한 평면 압력으로부터 평면체의 휨강도를 대폭 증대시키는 기능을 수행하도록 설계될 수 있다.

도 6은 베인(130)의 사시도이다.

도 6과 같이, 상기 베인(130)은 중심부에 상단 및 하단부에 결합돌출부(131a)가 형성된 결합베인(131)과, 결합베인(131)의 양측으로 전체적으로 일정한 측방향 기울기를 형성하도록 절곡선(132)에 의해 전 후 교대로 절곡되는 절곡베인(133)들을 포함하여 구성된다. 도 6의 경우 베인(131)들이 면방향의 휨강도를 증대시키기 위해, 4개의 절곡선(132)에 의한 굽힘을 통해, 조류에 대한 저항력과 휨 방지에 대한 설계를 고려하였다.

상술한 구성의 상기 베인(130)은 베인 결합체(130a)의 정면을 기준으로 일정한 각으로 절개된 면으로 삽입하여 설치 및 고정되게 되며, 지역적인 조류나 해양환경에 따라 날을 추가로 삽입하여 디플렉터 시스템(예인체)들 사이의 이격 각을 크게 할 수 있도록 설계된다. 상술한 구성의 베인(130)은 상부 및 하부 결합돌출부(131a)들이 상부 및 하부 베인 거치 프레임(153, 163)들의 베인 결합홈(154)들에 삽입된 후 상부 및 베인 탈착 방지 커버(155, 165)에 의해 고정되는 것에 의해 베인 결합체(130a)이 결합된다.

또한, 상술한 베인(130)들은 보드(110), 상부프레임(120) 및 복수의 날개를 가진 콤플렉스(complex)형의 베인(130) 및 베인 프레임(150)으로 구성하여, 각기 구성이 현장에서 손쉽게 조립이 가능할 수 있도록 설계된다. 또한, 본 발명은 3차원 탄성파 탐사 수행 시, 2개조를 한 쌍으로 운용함을 원칙으로 함에 따라, 상호 각 예인체간 무게중심 및 균형을 대칭화하기 위해 각기 예인체의 상, 하 Vane 거치대의 모서리(4개소)에 로프 및 이음체의 한 끝단을 연결하고, Vane 날면의 수직선상이 되는 음의의 한 위치에 나머지 이음체의 끝단을 모두 결색하여, 하나의 무게중심점을 설정한 뒤, 목표하고자 하는 스트리머의 이격 거리의 길이에 해당하는 별도의 이음체를 통해 각 예인체 간의 무게 중심점들을 2차적으로 연결하여 각 예인체의 대칭적인 균형을 유지하도록 설계하였다.

도 7은 베인 프레임(150)에 베인(130)을 장착하는 예를 나타내는 도면이다.

도 7과 같이, 상기 베인(130)들은 인접된 디플렉터 시스템(100)들이 서로 이격되는 방향으로 정항을 받도록 서로 인접된 디플렉터 시스템(100)에서 경사 방향이 서로 반대가 되도록 장착된다. 또한, 조류나 운항 속도 그리고 탐사 목적에 따라 디플렉터 시스템(100)들 사이의 이격 거리를 조절할 수 있도록 장착되는 개수 또는 베인(130)들의 사이의 간격이 가변된다.

상술한 베인 조립체(130a)에서 상부 베인 거치 프레임(153)은 GPS 스테이션(200)을 설치할 수 있는 지지봉의 역할을 수행하여 상부에 GPS스테이션(200)이 설치된다. 상기 상부 베인 거치 프레임(153)의 하부로는 다수의 베인(131)이 고정되는 것으로, 평행 사변형의 단면을 가진 육면체의 형상에 유사하게 설계됨에 따라, 자체로의 1차적 베인으로서의 역할을 수행할 수 있도록 구성된다.

상술한 구성의 디플렉터 시스템(100)은 도 3과 같이, 스트리머(30)가 연결된 후 탄성파 발생부(20)가 후미에 연결된 소형 선박(1)에 예인와이어(3)를 통해 연결된다. 이때, 서로 인접되는 디플렉터 시스템(100)의 베인의 경사 방향은 조류에 의한 압력에 의해 디플렉터 시스템(100)들이 서로 이격되는 서로 선 대칭을 이루는 형태를 가지도록 구성된다.

도 8은 3차원 탄성파 탐사 시 디플렉터 시스템(100)에 의해 스트리머(30)들이 일정 간격을 유지하는 것을 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이 소형 선박(1)에 결합된 한 쌍의 디플렉터 시스템(100)은 소형 선박(1)의 운항에 따라 소형 선박(1)의 진행 방향(F)의 반대 방향으로 발생하는 디플렉터 시스템(100) 사이의 조류에 의해 베인(130)들이 반력을 받게 되어 M 방향으로 디플렉터 시스템(100)들이 이동하게 되고, 이 후 힘의 균형 상태에서 일정한 거리를 유지하며 예인되어 스트리머(30)들 사이의 거리를 일정하게 유지하게 된다.

전체 탐사 시스템 중 하나의 예인체를 구성하는 각 구조에 대한 설명이라 하면, 본 도 4에서는 전체적인 시스템의 측면에서의 운용을 중심으로 기술하고자 한다. 전체적인 탐사운항에 있어 선박의 좌, 우 후미에서 견인되는 스트리머를 예인하기 위해서는 2개의 예인체를 좌, 우 배치를 통해 전체의 예인체 시스템이 구성이 필요하다. 이 때 각 예인체는 좌, 우의 대칭적인 균형을 위해 각 예인체의 Vain 거치 프레임의 4방향에서의 모아진 결속점을 다시 상호간의 결속점의 연결을 2차적으로 수행하여 좌, 우의 면적인 대칭으로 균형을 잡으며 운용되어진다. 탐사 이전의 예인체는 Vane의 반력이 크게 작용하지 않음에 따라 대칭적인 균형을 이루지 못하지만, 탐사가 수행되고 선박의 측선에 따른 운항이 수행될 시 좌, 우 예인체는 탐사 운항의 방향에 따른 상대적인 물의 흐림에 따라 날 면에 작용하는 반력으로 인해 예인체가 후퇴하며 좌, 우 방향으로 계속적인 벌어짐이 발생하게 된다. 각 예인체간에 벌어지는 간격의 유지는 결속점간 연결한 연결체(로프)의 한계 길이에 다다를 경우, 장력이 극대화되어 이격거리를 구속시키며, 좌우 대칭을 유지하게 한다. 이 후 계속적인 운항을 통해 상대적인 물의 흐름이 계속적으로 발생됨에 따라, 운행 동안 견인력에 대한 반력과 결속체의 구속력에 대한 평형 상태를 유지하게 되는 시스템의 원리이다.

도 5는 본 발명의 소형선박용 분리형 3차원 탄성파 탐사용 수신기 예인체의 Vane 탈부착의 적용 예시들을 도시하고 있다. 본 발명의 예인체는 탈착되는 Vane 날의 개수 및 날의 간격에 따라 상호 예인체간의 거리 조정 및 해류 흐름의 마찰 저항을 조절할 수 있다. 일반적으로 해역에서 발생하는 조류의 경우, 선박의 운용 방향에 따라 선박의 운동에 상대적인 방향으로 발생되는 물의 흐름에 비교해 영향이 적고, 예인체의 거동에 지배적인 영향을 미치지 못한다. 다시 말해 선박의 운항속도가 클수록 상대적인 물의 이동에 따라 예인체에 작용하는 반력도 커짐을 의미하며, 주변 조류의 영향이 축소화 되는 원리이다. 이에 따라 조절이 가능한 탐사의 환경을 수행하기 위해서는 예인체의 반력에 영향을 가장 크게 미치는 변수인 선박운동에 따른 물의 흐름에 기준을 맞추어 Vane의 날의 갯수의 조절이 필요하며, 목표로 하는 조류에 대한 선박의 상대 속도가 1 knot 이하의 경우 4∼5개, 2 knot ∼ 3 knot의 경우 2∼3개, 4 ∼ 5 knot의 경우 0 ∼ 1의 날의 개수로 설정하여 목표 선박 속도에 비례한 예인체 날의 갯수의 조절을 통해 탐사 시험을 수행할 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 실예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1: 소형 선박 3: 예인 와이어
20: 탄성파발생부 30: 스트리머
100: 디플렉터 시스템 110: 보드
120: 상부프레임 130a: 베인결합체
130: 베인 131: 결합베인
131a: 결합돌출부 132: 절곡선
133: 절곡베인 150: 베인프레임
151: 사부 베인 거치 프레임 커버 153: 상부 베인 거치 프레임
154: 베인 결합 홈 155: 상부 베인 탈착 방지 커버
157: 조류파쇄커버 161: 하부 베인 거치 프레임 커버
163: 베인 거치 프레임 165: 베인 탈착 방지 커버
200: GPS스테이션

Claims (8)

1. 예인 와이어와 수진기가 장착된 스트리머가 연결되며 부력을 제공하는 부력체;
   상기 부력체의 저면에 장착되는 상부프레임; 및
   인접된 디플렉터 시스템과 이격되는 방향으로 유체 저항을 발생시키며, 조류 또는 선박 진행 방향에 대한 저항과 반력을 크게 하도록 서로 인접되는 디플렉터 시스템에서 선대칭 횡방향 경사를 가지도록 배치되는 하나 이상의 베인이 결합되어 고정된 후 상기 상부프레임의 저면에 장착되어 인접된 디플렉터 시스템을 이격시키는 베인결합체:를 포함하여 상기 부력체에 스트리머가 연결되도록 구성되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베인결합체는,
   상기 베인;
   상기 베인의 상단부 및 저단부가 탈부착되는 베인결합홈이 형성된 상부 및 하부 베인거치프레임;
   상기 상부 및 하부 베인거치프레임에 결합되어 돌출되는 상기 베인의 상단부와 하단부가 결합되어 고정되는 상부 및 하부 베인탈착방지커버; 및
   상기 상부 및 하부 베인 거치프레임의 상부면 및 저면을 각각 차폐하는 상부 및 하부 베인 거치프레임커버;를 포함하여 구성되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 베인은,
   상기 상부 및 하부 베인거치프레임에 결합되도록 상단부와 하단부에서 돌출 형성되는 결합돌출부를 구비한 결합베인; 및
   상기 결합베인의 양측으로 전후 세로 방향의 절곡선에 의해 교차 절곡되는 하나 이상의 절곡베인;을 포함하여 구성되어, 전체 형상이 사다리꼴 형태의 입면체를 형성하는 것에 의해 조류 저항에 대한 반발력을 발생시키고 베인의 휨을 방지하도록 구성되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 베인은 조류 또는 항해 속도에 따라 장착 개수가 선택적으로 조절되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 베인은 조류 또는 항해 속도에 따라 인접 베인과의 사이의 간격이 조절되도록 장착되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항1 에 있어서,
   상기 부력체와 상기 상부프레임에는 GPS스테이션 홀이 형성되고,
   상기 베인결합체의 상부에는 상기 GPS스테이션 홀에 삽입되어 상기 부력체의 상부로 노출되는 GPS스테이션이 형성되는 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템.

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