KR102023343B1 - 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치 - Google Patents

해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치 Download PDF

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Abstract

해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치가 개시된다. 본 발명에 따른 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치는, 조사선에 의해 견인되는 음파 발생기와, 상기 조사선의 제1 견인장치와 수신기용 견인 케이블들에 의해 견인되는 2줄 이상의 수신기 케이블에 구비되어 상기 음파 발생기로부터 발생되어 해저 지형으로부터 반사되는 탄성파를 수신하기 위한 각각의 수신기를 포함하고, 상기 수신기 케이블의 각 선단부를 설정된 거리를 유지하여 상기 조사선의 진행방향에 대하여 직각 방향으로 연결하기 위한 간격유지용 케이블; 및 상기 간격유지용 케이블의 양쪽 단부와 연결되고, 상기 조사선의 제2 견인장치와 연결된 한 쌍의 간격유지용 견인 케이블과 각각 연결되어 견인되며, 상기 조사선이 운행할 때 각각의 상기 수신기 케이블이 설정된 거리를 유지한 상태로 견인되도록 물의 저항에 의해 서로 반대 방향 또는 같은 방향으로 이동하여 상기 간격유지용 케이블이 펼쳐지도록 하기 위한 한 쌍의 간격유지체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 3D 탄성파 탐사장치에서 조사선으로 수신기를 구비한 수신기 케이블들을 견인할 때 다수의 수신기 케이블들이 간격유지용 케이블과 한쌍의 간격유지체들에 의해 항상 일정한 거리를 유지할 수 있음으로써, 수신기 간의 거리가 일정하게 유지되어 정밀한 데이터를 얻을 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치{DISTANCE PRESERVATION APPARATUS OF STREAMER FOR AUTOMATIC UNDERWATER ROUTE MAINTENANCE DEVICE}
본 발명은 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고해상의 3차원 해저지층을 조사할 때 조사선에 의해 견인되는 양쪽의 스트리머(수신기)가 항상 같은 간격을 유지하도록 함으로써 정밀한 자료의 획득이 가능하도록 하고, 장애물 발견시 회피하도록 하여 장애물에 의한 파손 또는 망실을 방지할 수 있는 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 탄성파 탐사나 지질 탐사 등을 위해 에어건(음파 발생기)과 수신기가 내장된 스트리머를 탐사선의 후단부 수중에 위치시키고 해저로 탄성파를 송신한 후 수신하여 분석함으로써 해저 지하구조를 탐사하고 있다.
전술한 스트리머는 탐사선의 항해 중 수중에서 일정한 수심에서 수평상태를 유지하여야 정확하게 탐사를 할 수 있는 것으로, 이를 위해 수심유지수단이 스트리머에 설치된다. 이러한 스트리머와 수심유지수단은 해양 정보가 매우 취약한 국내에서는 개발된 기술이 없으며, 미국 특허공개번호 제07092315호에서 개진된 바와 같다.
탐사를 위한 스트리머는 케이블 형상으로 탐사 설계에 따른 일정한 길이로 형성되며, 내부에는 수신기가 일정간격으로 설치된다. 그리고 수심유지수단은 이 스트리머의 외측에 설치되는 것으로, 스트리머를 따라 일정 간격으로 다수 개 설치된다. 이러한 수심유지수단은 하나 이상의 날개가 구비되는 것으로, 탐사시 스트리머의 수평상태와 수심을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
이에 에어건으로부터 발생된 파(wave)가 전파되어 지층에서 반사되거나 또는 굴절되고, 스트리머에 내장된 수신기에서 지층으로부터 반사 또는 굴절된 파를 수신하여 데이터를 획득하여 탐사의 목적을 달성할 수 있다.
한편, 탄성파 탐사는 스트리머를 한 줄을 이용하는지 또는 두 줄 이상을 이용하는가에 따라 2차원 탐사 및 3차원 탐사로 구분할 수 있다. 2차원 탐사는 지하구조를 수직으로 자른 단면에 대한 정보를 취득하는 반면, 3차원 탐사는 지하구조를 입체적으로 영상화한 입체큐브를 취득할 수 있다. 실제 지하구조가 3차원이라는 점을 감안하면 3차원 탐사가 2차원 탐사에 비하여 실제 구조를 구현할 수 있는 장점이 있다.
그러나 3차원 탐사의 경우에 스트리머를 두 줄 이상 장착하고 운항하면서 탐사를 수행해야 하므로 석유탐사선 같은 대형선박에 국한되어 3차원 탐사가 수행되어 왔다. 대형선박을 이용한 3차원 탄성파탐사는 두 줄 이상의 긴 스트리머를 진수하고 탐사선을 운항하므로, 스트리머가 조류 등을 만나더라도 스트리머의 장력으로 인하여 스트리머의 일직선 상태와 횡방향 스트리머간의 상호 위치를 몇 개의 GPS를 이용하여 파악할 수 있다.
그러나, 소형선박을 이용한 3차원 탄성파 탐사의 경우, 약 100m 이상의 비교적 긴 스트리머를 이용할 경우에는 장력에 발생되어 각 스트리머 간의 간격이 유지될 수 있었으나, 10m 내외의 짧은 스트리머로 3차원 탐사자료를 취득하고자 할 경우에는 장력이 발생하지 않아서 조류가 있는 경우 스트리머 간의 상호위치를 일정하게 유지하기가 어려운 문제점 있었다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 소형 선박을 위한 3차원 탄성파 탐사장치는 2m 간격으로 8m 길이의 스트리머를 여러개 견인하며 3차원 탄성파 탐사자료를 취득하도록 구성되었다.
그러나, 조류가 발생하는 해안지역에서는 조류에 의한 영향으로 스트리머 간의 간격이 일정하게 유지되지 않아서 정밀한 3차원 탄성파 입체 영상을 얻는데 실패하였다. 또한 대형선박을 이용한 탐사는 일반적으로 약 시속 5노트 정도, 소형선박의 경우에는 3 ~ 4 노트 정도의 속도로 운영되나, 탐사 방향에 따라서 대수속력(water speed)은 2 노트에도 미치지 않는 경우가 발생하므로, 스트리머 간의 균일한 간격 유지가 더 어렵게 됨으로써 정밀한 3차원 탄성파 입체 영상을 얻는 것이 곤란한 문제점이 있었던 것이다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 수단으로 대한민국등록특허 제10-1521857호(공고일 : 2015.05.21)에는 3D 탄성파 탐사장치 및 방법이 개시되었다. 종래기술에 의한 3D 탄성파 탐사장치는 소형 선박의 후미에서 예인되는 음원과, 소형 선박의 선미에 연결되어 음원의 하류 측에서 소형 선박의 진행 방향을 연장하는 선상에 2열로 배치되는 한 쌍의 지지봉과, 소형 선박의 진행 방향으로 배치되도록 한 쌍의 지지봉 사이에 결합되는 다수의 스트리머를 포함하여 구성된 것이다.
이와 같은 구조의 3D 탄성파 탐사장치는, 짧은 길이의 3선 스트리머의 간격을 일정하게 유지할 수 있음으로써, 소형 선박을 이용하여 3차원 해저지하구조 정보를 정확하고 용이하게 획득할 수 있었다.
그러나, 종래기술에 의한 3D 탄성파 탐사장치는, 길이가 비교적 짧은 여러 개의 스트리머 간의 간격(거리)을 일정하게 유지시킬 수는 있었으나, 지지대를 견인할 때 지지대가 해양에 존재하는 생물, 쓰레기, 폐그물, 어망 등에 간섭되는 경우에, 지지대가 파손되거나 분실될 수 있는 문제점이 있었고, 스트리머가 파손되거나 분실되는 경우에 비용적으로 큰 부담이 발생될 뿐만 아니라 탐사활동을 중지해야 하므로 시간적긴 손실도 발생되는 문제점이 있었다.
. 대한민국등록특허 제10-1521857호(공고일 : 2015.05.21)
본 발명의 목적은, 3D 탄성파 탐사장치에서 조사선으로 다수의 스트리머(수신기)를 견인할 때 각 스트리머 간격을 항상 일정하게 유지시킬 수 있고, 특히 장애물이 감지되었을 때 장애물을 회피하고 원위치로 복귀할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 조사선에 의해 견인되는 음파 발생기; 상기 조사선의 제1 견인장치와 수신기용 견인 케이블들에 의해 견인되는 2줄 이상의 수신기 케이블에 구비되어 상기 음파 발생기로부터 발생되어 해저 지형으로부터 반사되는 탄성파를 수신하기 위한 각각의 수신기; 상기 수신기 케이블의 각 선단부가 설정된 거리를 유지하도록 상기 수신기 케이블의 각 선단부를 연결하는 간격유지용 케이블; 및 상기 간격유지용 케이블의 양쪽 단부와 연결되고, 상기 간격유지용 케이블이 펼쳐지도록 상기 조사선의 제2 견인장치에 의해 이동하는 한 쌍의 간격유지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치에 의해 달성된다.
상기 수신기 케이블의 끝단부에는, 상기 수신기 케이블이 상기 조사선에 의해 견인될 때 장력을 발생시켜 상기 수신기 케이블이 일직선으로 펼쳐지도록 하기 위한 장력발생용 부이 또는 중량물이 각각 구비될 수 있다.
상기 수신기용 견인 케이블들과 연결되는 양쪽 상기 수신기 케이블의 각 선단부에는, 상기 수신기 케이블과 상기 수신기용 견인 케이블을 연결하기 위한 연결부재가 각각 마련되고, 각 상기 연결부재의 한쪽에는 상기 간격유지용 케이블의 양단부가 각각 연결될 수 있다.
상기 연결부재에 연결되는 상기 간격유지용 케이블의 단부에서 연장된 연장부가 상기 간격유지체와 연결될 수 있다.
상기 연결부재의 각 다른 쪽에는, 양쪽의 상기 간격유지체와 각 상기 연결부재를 각각 연결하기 위한 연결로프가 각각 연결될 수 있다.
상기 간격유지체는, 상기 수신기의 위치를 파악하기 위한 지피에스 모듈을 구비하여 부유하도록 된 한 쌍의 간격유지용 부이; 및 각 상기 간격유지용 부이의 아래 방향에 위치하도록 지지 케이블에 의해 상기 간격유지용 부이와 각각 연결되고, 상기 조사선의 운행시 물의 저항에 의해 상기 조사선의 진행방향을 기준으로 좌측이나 우측 또는 서로 반대방향으로 이동하도록 하기 위한 수직날개들을 구비하거나, 상기 수직날개들과 상,하 방향으로 이동하도록 하기 위한 수평날개들을 구비한 한 쌍의 이동체를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 간격유지용 부이에는, 야간에 식별이 가능하도록 하기 위한 표시등이 각각 구비되고, 전방의 장애물을 탐지하기 위한 장애물 감지센서가 각각 마련될 수 있다.
상기 간격유지용 부이에는, 터빈을 구비한 발전기가 마련되고, 내부에는 상기 발전기로부터 발생된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리가 구비될 수 있다.
상기 이동체에는, 상기 수직날개들 또는 수직날개들과 수평날개들의 각도를 조절하여 상기 이동체의 이동방향을 제어하기 위한 날개 각도 조절용 엑츄에이터가 마련될 수 있다.
상기 조사선에는, 유선 또는 무선으로 각 상기 날개 각도 조절용 엑츄에이터를 제어하여 상기 조사선이 운행할 때 항상 상기 간격유지용 케이블에 장력을 발생시켜 펼쳐진 상태를 유지하도록 양쪽의 상기 이동체에 구비된 상기 수직날개들 또는 상기 수직날개들과 수평날개들의 각도를 조절하기 위한 제어부가 마련될 수 있다.
상기 제어부는, 양쪽의 상기 이동체가 서로 반대방향으로 이동되도록 각 상기 수직날개들의 각도를 서로 반대방향으로 조절하거나, 양쪽의 상기 장애물 감지센서로부터 감지신호를 수신하여 장애물 감지신호가 수신되면 장애물 감지신호를 토대로 양쪽의 상기 이동체가 동시에 상기 조사선의 진행방향을 기준으로 좌측 또는 우측으로 이동하도록 한 후 다시 원위치로 복귀하도록 각 상기 수직날개들의 각도를 서로 같은 방향으로 조절하거나, 양쪽의 상기 이동체가 동시에 상승하거나 하강하도록 상기 수평날개들의 각도를 상향 또는 하향으로 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수직날개들이 좌측 또는 우측으로 각도 조절될 때 상기 수평날개들을 상향 또는 하향으로 각도 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 양쪽의 상기 이동체가 동시에 좌측 또는 우측으로 이동할 때 상기 간격유지용 케이블의 장력이 유지되도록 좌측에 위치한 이동체의 수직날개 각도와 우측에 위치한 이동체의 수직날개 각도를 다르게 조절하되, 상기 조사선의 진행방향을 기준으로, 이동하는 방향에 위치한 상기 이동체의 수직날개들의 각도가 반대방향에 위치한 상기 이동체의 수직날개들의 각도보다 더 큰 각도로 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 3D 탄성파 탐사장치에서 조사선으로 수신기를 구비한 수신기 케이블들을 견인할 때 다수의 수신기 케이블들이 간격유지용 케이블과 한쌍의 간격유지체들에 의해 항상 일정한 거리를 유지할 수 있음으로써, 수신기 간의 거리가 일정하게 유지되어 정밀한 데이터를 얻을 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
특히 소형선박을 이용한 3D 탄성파 탐사시 길이가 비교적 짧은 수신기 케이블들의 간격을 항상 일정하게 유지시켜 정밀한 데이터를 얻을 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 양쪽의 간격유지체에 장애물 감지센서가 구비되고, 각 이동체에는 엑츄에이터에 의해 각도가 조절되는 날개들이 구비됨으로써, 조사선의 운항시 각 장애물 감지센서가 전방의 장애물을 감지하면 이를 토대로 양쪽의 간격유지체를 구성하는 각 이동체의 날개들의 각도가 제어되어 수신기 케이블들의 거리가 유지된 상태로 동시에 장애물을 회피한 후 원위치로 복귀할 수 있게 된다. 따라서 장애물에 의한 수신기를 포함한 기타 장비들의 파손을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 3D 탄성파 탐사장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 2에 도시된 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치의 작용을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치를 제어하기 위한 제어부를 설명하기 위한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치는, 수신기 케이블(200)의 각 선단부를 간격유지용 케이블(300)로 연결한 후 간격유지용 케이블(300)의 양단에 간격유지체(400)를 각각 구비시킴으로써, 조사선(100)으로 2줄 이상의 수신기 케이블(200)들을 견인할 때 간격유지용 케이블(300)이 펼져짐에 따라 각 수신기 케이블(200)들이 항상 일정한 간격을 유지하도록 하기 위한 것이다. 이러한 수신기 거리 유지장치는, 조사선(100)에 의해 견인되는 음파 발생기(110)와, 조사선(100)의 제1 견인장치(220)와 수신기용 견인 케이블(230)들에 의해 견인되는 2줄 이상의 수신기 케이블(200)에 구비되어 음파 발생기(110)로부터 발생되어 해저 지형으로부터 반사되는 탄성파를 수신하기 위한 각각의 수신기(210)와, 수신기 케이블(200)의 각 선단부가 설정된 거리를 유지하도록 수신기 케이블(200)의 각 선단부를 연결하는 간격유지용 케이블(300)과, 간격유지용 케이블(300)의 양쪽 단부와 연결되고, 조사선(100)이 운항할 때 간격유지용 케이블(300)이 일직선으로 펼쳐지도록 조사선(100)의 제2 견인장치(320)에 의해 이동하는 한 쌍의 간격유지체(400)를 포함하여 구성된다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
조사선(100)에는, 음파 발생기(110)를 견인하기 위한 음파 발생기용 견인장치(112)와, 수신기 케이블(200)들을 견인하기 위한 다수개의 제1 견인장치(220)들과, 한쌍의 간격유지용 견인 케이블(310)을 견인하기 위한 한쌍의 제2 견인장치(320)가 설치된다. 또한, 한 쌍의 간격유지용 부이(410)에 구비되는 지피에스 모듈(412)로부터 수신기(210)들의 위치정보를 획득하고, 장애물 감지센서(414)로부터 장애물 감지신호를 수신하며, 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)를 제어하기 위한 제어부(500)가 구비된다. 이러한 제어부(500)는 수신기(210)가 획득한 정보를 수집하여 저장하고 처리하기 위한 장치를 더 구비한다.
전술한 간격유지체(400)에서 필요한 전원은 발전기(418)에 의해 발생된 전원으로 공급할 수도 있고, 조사선(100)으로부터 공급받을 수도 있다.
제어부(500)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유선 또는 무선으로 각 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)를 제어하여 조사선(100)이 운행할 때 항상 간격유지용 케이블(300)에 장력을 발생시켜 펼쳐진 상태를 유지하도록 양쪽의 이동체(420)에 구비된 수직날개(422)들 또는 수직날개(422)들과 수평날개(424)들의 각도를 조절하도록 구성된다.
또한, 양쪽의 이동체(420)가 서로 반대방향으로 이동되도록 각 수직날개(422)들의 각도를 서로 반대방향으로 조절하거나, 양쪽의 장애물 감지센서(414)로부터 감지신호를 수신하여 장애물 감지신호가 수신되면 장애물 감지신호를 토대로 양쪽의 이동체(420)가 동시에 조사선(100)의 진행방향을 기준으로 좌측 또는 우측으로 이동하도록 한 후 다시 원위치로 복귀하도록 각 수직날개(422)들의 각도를 서로 같은 방향으로 조절하도록 구성된다. 그리고, 양쪽의 이동체(420)가 동시에 상승하거나 하강하도록 수평날개(424)들의 각도를 상향 또는 하향으로 조절하도록 구성된다. 또한, 수직날개(422)가 좌측 또는 우측으로 조절될 때 수평날개(424)도 상향 또는 하향으로 조절되도록 구성될 수 있으며, 이 경우에 양쪽의 이동체(420)가 동시에 좌측 상향 또는 하향, 우측 상향 또는 하향으로 경사지게 이동할 수 있게 된다. 물론, 수평날개(424)들을 단독으로 상향 또는 하향으로 각도 조절될 수도 있다.
그리고, 제어부(500)는, 양쪽의 이동체(420)가 동시에 좌측 또는 우측으로 이동할 때 간격유지용 케이블(300)의 장력이 유지되도록 좌측에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422) 각도와 우측에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422) 각도를 다르게 조절하되, 조사선(100)의 진행방향을 기준으로, 이동하는 방향에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422)들의 각도가 반대방향에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422)들의 각도보다 더 큰 각도로 조절하도록 구성된다.
이러한 제어부(500)의 구성은, 이동하는 방향에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422)들의 각도를 반대방향에 위치한 이동체(420)의 수직날개(422)들의 각도보다 더 크게 기울임으로써 이동하는 방향에 위치한 이동체(420)가 반대 방향에 있는 이동체(420)보다 더 빠른 속도로 더 많이 이동하도록 할 수 있고, 따라서 양쪽의 이동체(420) 사이에 위치한 간격유지용 케이블(300)에 장력이 발생되어 일직선으로 펼쳐질 수 있게 된다.
조사선(100)에는 음파를 발생하기 위한 음파 발생기(110)가 구비된다. 이 음파 발생기(110)는 수중에 위치한 상태에서 음파 발생기용 견인장치(112)에 의해 견인된다. 이러하 음파 발생기(110)는 에어건으로 이루어질 수 있다.
수신기(210)는 음파 발생기(110)로부터 발생되어 해저 지형으로부터 반사되는 탄성파를 수신하기 위한 것으로, 각각의 수신기 케이블(200)의 내부에 다수개가 간격을 유지하여 구비된다. 이러한 수신기(210)의 구성이나 작용 등은 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
전술한 수신기(210)가 내설되는 수신기 케이블(200)은 2줄 이상이 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 2줄이 적용된 것을 기준으로 설명한다.
조사선(100)에는 수신기 케이블(200)들을 견인하기 위한 한 쌍의 제1 견인장치(220)와, 각 제1 견인장치(220)와 각 수신기 케이블(200)을 연결하기 위한 각각의 수신기용 견인 케이블(230)들이 구비된다.
전술한 음파 발생기용 견인장치(112), 제1 견인장치(220) 및 제2 견인장치(320)는 제어부(500)에 의해 자동으로 작동 제어되거나 수동 작동 제어장치를 갖는 윈치(winch)로 이루어질 수 있다.
수신기 케이블(200)들은 내부에 수신기(210)가 구비되며 소정의 길이로 형성되다. 만약, 조사선(100)이 소형 선박인 경우에는 100m 미만의 짧은 길이로 형성하고, 대형 선박인 경우에는 100m 이상으로 긴 길이로 형성할 수도 있다.
그리고, 각 수신기 케이블(200) 간의 거리(간격) 및 개수도 조사선(100)의 규모에 따라 좁거나 넓게 형성한다. 즉, 조사선(100)이 대형 선박인 경우에는 여러 개의 수신기 케이블(200)를 등간격으로 배치하고, 소형 선박인 경우에는 2-3줄의 수신기 케이블(200)을 등간격으로 배치한다. 본 실시예에서는 조사선(100)이 소형 선박으로 이루어진 것을 기준으로 하므로, 수신기 케이블(200)은 2줄로 이루어진 것을 토대로 설명한다.
각 수신기 케이블(200)과 수신기용 견인 케이블(230)들은 샤클 등을 포함하는 연결수단 등에 의해 서로 분리 가능하게 연결될 수도 있으나, 본 실시예에서와 같이, 연결부재(240)에 의해 각각 서로 연결된다. 이 연결부재(240)의 선단부에는 수신기용 견인 케이블(230)이 결합되고, 후단부에는 수신기 케이블(200)이 결합되는 것으로, 이러한 연결부재(240)는 수신기용 견인 케이블(230)로부터 전달되는 견인 충격 등을 완충할 수 있도록 고무재나 합성수지재로 이루어질 수 있다.
각 수신기 케이블(200)의 끝단부에는 수신기 케이블(200)이 조사선(100)에 의해 견인될 때 장력을 발생시켜 수신기 케이블(200)이 일직선으로 펼쳐지도록 하기 위한 장력발생용 부이(250) 또는 중량물이 각각 구비된다. 즉 수신기 케이블(200)이 수신기용 견인 케이블(230)에 의해 견인될 때 끝단부에서 견인 저항을 발생시켜 수신기 케이블(200)에 장력이 발생되도록 함으로써 수신기 케이블(200)이 장력에 의해 일직선으로 펼쳐진 상태를 유지하도록 하는 것이다.
간격유지용 케이블(300)은 수신기 케이블(200)의 각 선단부(수신기용 견인 케이블과 연결되는 영역)를 설정된 거리를 유지하면서 연결하기 위한 것이다. 간격유지용 케이블(300)은 수신기 케이블(200)의 각 선단부를 조사선(100)의 진행방향과 교차하는 방향으로 연결할 수 있다. 실시 예에서, 간격유지용 케이블(300)은 수신기 케이블(200)의 각 선단부를 조사선(100)의 진행방향에 대하여 직각 방향으로 연결할 수 있다. 이러한 간격유지용 케이블(300)은 플렉시블한 케이블(길이방향으로 늘어나지는 않고 굽힘이 자유로운 와이어 케이블), 로프 또는 체인 등으로 이루어질 수 있는 것으로, 간격유지용 케이블(300)이 플렉시블한 요소로 구성됨으로써 취급이 이용하게 된다. 이러한 간격유지용 케이블(300)은 일직선으로 펼쳐졌을 때 각각의 수신기 케이블(200)들의 거리를 일정하게 유지시키는 것으로 본 실시예에서는 2줄의 수신기 케이블(200) 간의 거리를 일정하게 유지시키는 역할을 하게 된다.
이러한 간격유지용 케이블(300)의 일단은 한쪽의 연결부재(240)에 샤클이나 비너와 같은 연결수단에 의해 연결되고, 타단은 반대쪽 연결부재(240)에 샤클이나 비너와 같은 연결수단에 의해 연결된다. 이러한 연결구조는 간격유지용 케이블(300)과 수신기 케이블(200)을 연결하고 분리하는 작업이 용이하도록 하고, 설치 및 운반 보관 등이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 연결부재(240)에 연결되는 간격유지용 케이블(300)의 양 단부에서 연장된 연장부가 간격유지체(400)와 연결될 수도 있다. 이 경우에 별도의 연결로프가 불필요하게 된다.
간격유지용 케이블(300)을 사이에 두고 양쪽에 배치되는 한 쌍의 간격유지체(400)는 간격유지용 케이블(300)의 양쪽 단부와 연결되고, 조사선(100)의 제2 견인장치(320)와 연결된 한 쌍의 간격유지용 견인 케이블(310)들과 각각 연결되어 견인되는 것으로, 조사선(100)이 운행할 때 각각의 수신기 케이블(200)이 설정된 거리를 유지한 상태로 견인되도록 물의 저항에 의해 서로 반대 방향 또는 같은 방향으로 이동하여 간격유지용 케이블(300)이 일직선으로 펼쳐지도록 한다.
즉, 조사선(100)이 운행할 때, 물의 저항에 의해 각각 서로 반대 방향으로 이동하여 간격유지용 케이블(300)을 일직선으로 펼침으로써, 간격유지용 케이블(300)에 연결된 2줄의 수신기 케이블(200)이 서로 일정한 거리를 유지하게 되는 것이다.
이와 같은 간격유지체(400)는, 수신기(210)의 위치를 파악하기 위한 지피에스 모듈(412)을 구비하여 해상으로 부유하도록 된 한 쌍의 간격유지용 부이(410)와, 각 간격유지용 부이(410)의 아래 방향에 위치하도록 지지 케이블(413)에 의해 간격유지용 부이(410)와 각각 연결되고 조사선(100)의 운행시 물의 저항에 의해 조사선(100)의 진행방향을 기준으로 좌측이나 우측 또는 서로 반대방향으로 이동하도록 하기 위한 수직날개(422)들을 구비하거나, 수직날개(422)들과 상,하 방향으로 이동하도록 하기 위한 수평날개(424)들을 구비한 한 쌍의 이동체(420)를 포함하여 구성된다.
간격유지용 부이(410)에는 야간에 식별이 가능하도록 하기 위한 표시등(416)이 각각 구비되고, 전방의 장애물을 탐지하기 위한 장애물 감지센서(414)가 각각 마련된다. 그리고 간격유지용 부이(410)에는, 터빈을 구비한 발전기(418)가 마련되고, 내부에는 발전기(418)로부터 발생된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리(415)가 구비된다.
이동체(420)에는 수직날개(422)들 또는 수직날개(422)들과 수평날개(424)들의 각도를 조절하여 이동체(420)의 이동방향을 제어하기 위한 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)가 각각 마련된다.
그리고, 이동체(420)는 도 2에 도시된 바와 같이 몸체의 좌,우측면에 수평날개(424)들이 각각 구비되고, 상,하면에 수직날개(422)들이 각각 구비될 수 있다.
이와 같은 이동체(420)는 도 2에 도시된 구조의 이동체(420)에 한정되지 않으며, 날개의 각도 조절에 따라 조사선(100)의 운행시 물의 저항을 의해 좌측 또는 우측, 상향 또는 하향으로 이동하도록 된 구조이면 모두 적용될 수 있다.
전술한 양쪽의 각 이동체(420)와 양쪽의 연결부재(240)는 별도의 연결로프(490)에 의해 연결된다. 이러한 연결로프(490)는 샤클이나 비너 등에 의해 일단은 이동체(420)에 연결되고, 타단은 연결부재(240)에 각각 연결된다. 이와 같이 각 이동체(420)와 양쪽의 연결부재(240)는 별도의 연결로프(490)에 의해 분리 가능하게 연결됨으로써, 각 구성품을 분리하여 운반하거나 보관하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있고, 파손시에 적은 비용으로 교체가 가능하게 되므로 유지보수가 용이하고 비용이 절감될 수 있다.
날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)는, 축설된 수직날개(422) 또는 수평날개(424)를 밀거나 당기도록 구성되어 수직날개(422) 또는 수평날개(424)의 각도를 조절하도록 구성된다. 이때, 수직날개(422) 또는 수평날개(424)는 조사선(10)의 진행방향에 대하여 좌측 또는 우측으로 기울어지도록 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)에 의해 각도 조절되는 것으로, 기울기의 크기에 따라 좌측 또는 우측으로 이동하려는 힘이 강하게 발생된다.
이와 같이 구성된 해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치의 작용을 간단하게 설명한다.
조사선(100)의 수신기용 견인 케이블(230)에 수신기 케이블(200)이 각각 연결되고 수신기 케이블(200)의 각 선단부에 간격유지용 케이블(300)이 연결되며, 양쪽의 간격유지체(400)와 간격유지용 견인 케이블(310)이 각각 연결된 상태에서, 조사선(100)이 운행을 하게 되면, 각 수신기 케이블(200)과 양쪽의 간격유지체(400)는 견인된다.
이와 같이 각 수신기 케이블(200)과 양쪽의 간격유지체(400)는 견인될 때, 제어부(500)는 양쪽 이동체(420A,420B)의 수직날개(422A,422B)들을 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 서로 반대방향으로 기울어지도록 각도 조절한다. 따라서 양쪽의 이동체(420A,420B)들의 수직날개(422A,422B)들은 물의 저항에 의해 기울어진 방향, 즉 서로 반대방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 양쪽의 이동체(420A,420B)가 서로 반대방향으로 이동하면서 간격유지용 케이블(300)을 양쪽으로 당기게 되므로 간격유지용 케이블(300)에는 장력이 발생되어 일직선으로 펼쳐지게 된다.
이러한 과정으로 간격유지용 케이블(300)이 일직선으로 펼쳐짐에 따라 양쪽의 수신기 케이블(200)은 조사선(100)이 운행하는 동안 항상 서로 일정한 거리를 유지하게 된다.
전술한 바와 같이 조사선(100)이 수신기 케이블(200)들을 견인하면서 운항할 때 간격유지용 부이(410)에 구비된 발전기(418)에서는 풍력 또는 물의 저항에 의해 터빈이 구동되므로 전기가 발생되고, 발전기(418)에서 발생된 전기는 배터리(415)에 저장되어 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)이나 표시등(416) 및 장애물 감지센서(414), 지피에스 모듈((412)에 공급될 수도 있다.
한편, 조사선(100)의 운항 중에, 장애물 감지센서(414)로부터 장애물이 감지되면, 제어부(500)는 무선 또는 유선으로 날개 각도 조절용 엑츄에이터(428)를 제어하여 양쪽의 간격유지체(400) 및 각 수신기 케이블(200)이 장애물과 간섭되지 않도록 양쪽의 간격유지체(400) 및 각 수신기 케이블(200)을 회피시킨 후 원 위치로복귀시키게 된다. 그 과정은 다음과 같다.
예를 들어, 좌측에 있는 간격유지용 부이(410)에 구비된 장애물 감지센서(414)로부터 장애물이 감지되면, 장애물 감지신호를 수신한 제어부(500)는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 양쪽의 각 이동체(420A,420B)의 수직날개(422A,422B)들을 동시에 좌측으로 기울어지도록 각도 조절하여 양쪽의 각 이동체(420A,420B)가 동시에 좌측으로 이동하도록 한다. 즉, 양쪽의 각 이동체(420A,420B)가 동시에 같은 속도로 좌측으로 이동할 경우에 양쪽 이동체(420A,420B) 사이의 간격유지용 케이블(300)의 장력이 소실될 수 있다. 따라서, 좌측에 위치한 이동체(422A)가 우측에 위치한 이동체(422B)보다 더 빠른 속도로 좌측으로 이동하도록 하여 간격유지용 케이블(300)의 장력이 유지되도록, 좌측에 위치한 이동체(422A)의 수직날개(422A) 각도를 더 크게 좌측으로 기울어지게 한다. 이와 같이 좌측에 위치한 이동체(422A)의 수직날개(422A) 각도가 우측에 위치한 수직날개(422B)보다 더 크게 좌측으로 기울어지게 되면, 좌측에 위치한 이동체(422A)는 우측에 위치한 이동체(422B) 보다 더 빠르게 좌측으로 이동하게 되므로 좌측에 위치한 이동체(422A)가 우측에 위치한 이동체(422B)를 당기게 되어 간격유지용 케이블(300)의 장력은 소실없이 유지될 수 있는 것이다.
한편, 양쪽의 이동체(420A,420B)가 좌측 또는 우측으로 동시에 이동할 때, 수평날개(424)들을 동시에 상향 또는 하향으로 각도 조절함으로써 양쪽의 이동체(420A,420B)가 동시에 좌측 상향 또는 하향으로 경사지게 이동하거나 우측 상향 또는 하향으로 경사지게 이동하면서 장애물을 회피할 수 있게 된다.
전술한 과정으로 장애물의 회피가 완료되었음이 장애물 감지센서(414)에 의해 감지되면, 제어부(500)는 양쪽 이동체(420A,420B)의 각 수직날개(422A,422B)들을 각도 조절하여 양쪽의 이동체(420A,420B)들을 원위치로 복귀시킨다.
이상에서와 같이, 제어부(500)가 각 이동체(420)들의 각 수직날개(422)들을 제어하여 수신기 케이블(200)이 항상 일정한 거리를 유지하도록 함으로써 해저지형 3D 탄성파 탐사시 수신기(210) 간의 거리가 일정하게 유지되어 정밀한 데이터를 얻을 수 있다. 특히 소형선박을 이용한 3D 탄성파 탐사시 길이가 비교적 짧은 수신기 케이블(200)들의 간격을 항상 일정하게 유지시켜 정밀한 데이터를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 장애물 회피가 가능함으로써 장애물에 의한 장비의 손상 및 망실을 최소화시킬 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 조사선 200 : 수신기 케이블
210 : 수신기 300 : 간격유지용 케이블
400 : 간격유지체 410 : 간격유지용 부이
420 : 이동체 422 : 수직날개
424 : 수평날개 500 : 제어부

Claims (13)

  1. 조사선에 의해 견인되는 음파 발생기; 상기 조사선의 제1 견인장치와 수신기용 견인 케이블들에 의해 견인되는 2줄 이상의 수신기 케이블에 구비되어 상기 음파 발생기로부터 발생되어 해저 지형으로부터 반사되는 탄성파를 수신하기 위한 각각의 수신기; 상기 수신기 케이블의 각 선단부가 설정된 거리를 유지하도록 상기 수신기 케이블의 각 선단부를 연결하는 간격유지용 케이블; 및 상기 간격유지용 케이블의 양쪽 단부와 연결되고, 상기 간격유지용 케이블이 펼쳐지도록 상기 조사선의 제2 견인장치에 의해 이동하는 한 쌍의 간격유지체를 포함하고,
    상기 간격유지체는,
    상기 수신기의 위치를 파악하기 위한 지피에스모듈을 구비하여 부유하도록 된 한 쌍의 간격유지용 부이; 및 각 상기 간격유지용 부이의 아래 방향에 위치하도록 지지 케이블에 의해 상기 간격유지용 부이와 각각 연결되고, 상기 조사선의 운행시 물의 저항에 의해 상기 조사선의 진행방향을 기준으로 좌측이나 우측 또는 서로 반대방향으로 이동하도록 하기 위한 수직날개들과 상,하 방향으로 이동하도록 하기 위한 수평날개들을 구비한 한 쌍의 이동체를 포함하여 구성되며,
    상기 수신기용 견인 케이블들과 연결되는 양쪽 상기 수신기 케이블의 각 선단부에는, 샤클 또는 비너를 구비하여 상기 수신기 케이블과 상기 수신기용 견인 케이블을 연결하고 샤클 또는 비너를 구비하여 양쪽이 상기 간격유지용 케이블 및 상기 이동체와 연결되며 상기 수신기용 견인 케이블로부터 전달되는 견인 충격을 완충하도록 고무재 또는 합성수지재로 이루어진 연결부재가 각각 마련되고,
    상기 간격유지용 부이에는,
    야간에 식별이 가능하도록 하기 위한 표시등이 각각 구비되고, 전방의 장애물을 탐지하기 위한 장애물 감지센서가 각각 마련되며,
    상기 이동체에는,
    상기 수직날개들 또는 수직날개들과 수평날개들의 각도를 조절하여 상기 이동체의 이동방향을 제어하기 위한 날개 각도 조절용 엑츄에이터가 마련되고,
    상기 조사선에는,
    유선 또는 무선으로 각 상기 날개 각도 조절용 엑츄에이터를 제어하여 상기 조사선이 운행할 때 항상 상기 간격유지용 케이블에 장력을 발생시켜 펼쳐진 상태를 유지하도록 양쪽의 상기 이동체에 구비된 상기 수직날개들 또는 상기 수직날개들과 수평날개들의 각도를 조절하고, 상기 장애물 감지센서가 감지한 장애물 감지신호를 토대로 장애물을 회피하도록 상기 수직날개들 또는 상기 수직날개들과 수평날개들의 각도를 조절하기 위한 제어부가 마련되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신기 케이블의 끝단부에는,
    상기 수신기 케이블이 상기 조사선에 의해 견인될 때 장력을 발생시켜 상기 수신기 케이블이 일직선으로 펼쳐지도록 하기 위한 장력발생용 부이 또는 중량물이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재의 각 한쪽에는,
    상기 간격유지용 케이블의 양단부가 각각 연결되고,
    상기 연결부재의 각 다른 쪽에는,
    양쪽의 상기 간격유지체와 각 상기 연결부재를 각각 연결하기 위한 연결로프가 각각 연결되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 간격유지용 부이에는,
    터빈을 구비한 발전기가 마련되고, 내부에는 상기 발전기로부터 발생된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리가 구비되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    양쪽의 상기 이동체가 서로 반대방향으로 이동되도록 각 상기 수직날개들의 각도를 서로 반대방향으로 조절하거나, 양쪽의 상기 장애물 감지센서로부터 감지신호를 수신하여 장애물 감지신호가 수신되면 장애물 감지신호를 토대로 양쪽의 상기 이동체가 동시에 상기 조사선의 진행방향을 기준으로 좌측 또는 우측으로 이동하도록 한 후 다시 원위치로 복귀하도록 각 상기 수직날개들의 각도를 서로 같은 방향으로 조절하거나, 양쪽의 상기 이동체가 동시에 상승하거나 하강하도록 상기 수평날개들의 각도를 상향 또는 하향으로 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수직날개들이 좌측 또는 우측으로 각도 조절될 때 상기 수평날개들을 상향 또는 하향으로 각도 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    양쪽의 상기 이동체가 동시에 좌측 또는 우측으로 이동할 때 상기 간격유지용 케이블의 장력이 유지되도록 좌측에 위치한 이동체의 수직날개 각도와 우측에 위치한 이동체의 수직날개 각도를 다르게 조절하되,
    상기 조사선의 진행방향을 기준으로, 이동하는 방향에 위치한 상기 이동체의 수직날개들의 각도가 반대방향에 위치한 상기 이동체의 수직날개들의 각도보다 더 큰 각도로 조절하는 것을 특징으로 하는,
    해상 탄성파 탐사장치를 위한 수신기 거리 유지장치.






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