KR102028521B1 - 침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치 - Google Patents

침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치 Download PDF

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Abstract

이 발명은 침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치에 관한 것으로서, 침몰한 선박으로부터 분리되어 수면에 부유하도록 물보다 낮은 비중을 가지고, 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성되는 부표; 선박에 고정되어 설치되고 부표가 탈착 가능하게 결합되는 고정 하우징; 고정 하우징 내에 배치되고 물과 반응하여 가스가 발생하는 발포체; 및 부표와 고정 하우징 사이에 결합되는 와이어를 포함하는 와이어 기구를 포함하여 구성된다.

Description

침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치{A Buoy Device for Probing Location of a Sunken Ship}
이 발명은 침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 침몰한 선박의 위치를 나타내도록 수면에 부유하면서 위치에 관한 신호를 표시하는 장치에 관한 것이다.
사고가 발생하여 선박이 침몰하는 경우, 아직 선원들이 선박에 남아서 대피를 준비하는 경우에는 무전 등으로 구조 요청을 하면서 선박의 위치를 알려줄 수 있으나, 구조 요청이 불가능한 긴급 상황이나 이미 선박이 침몰하여 선실이 수면 아래로 가라앉고 선원 및 탑승자들이 구조 요청을 할 수 없는 상황에서는 선박의 위치를 해경이나 주변 선박에 알릴 수 없다.
선박이 침몰하여 수면 아래로 가라앉은 후에는 구조선이나 구조 헬기 등에서 육안이나 초음파 탐지 등에 의해 선박의 위치를 판별하여 선박에 잔류하는 사람의 구조를 행하지만, 악천후나 강한 물흐름 또는 수면 아래의 수초나 다른 구조물 등의 여러 가지 장애물 등으로 인하여 선박의 위치를 판별할 수 없는 경우가 많이 발생한다.
이러한 문제를 고려하여 침몰한 선박의 위치를 알 수 있도록 침몰한 선박으로부터 배출되어 수면에 표류하면서 선박의 위치를 표시하도록 하는 부표 장치에 대한 여러가지 기술이 제안되었다.
그러한 기술의 하나로서, 대한민국 특허공보 제10-1140163호(문헌 1)에서는 '침몰선박용 위치확인장치'라는 명칭의 발명을 개시하고 있다.
문헌 1의 발명에 따른 위치확인장치는, GPS와 조명을 갖추고 수면에서 부유할 수 있도록 구성된 부표를 갖추고 있다. 부표는 걸림구에 의해 선박에 고정되어 있는 패널에 결합되어 있고, 부표 하부로부터 내부로 물이 유입되면 센서가 물의 수위를 감지하여 CPU에 신호를 보내어 걸림구를 작동시키는 모터를 구동함으로써 걸림구가 해제되어 부표가 패널로부터 이탈되어 수면으로 떠오르게 된다. 선박에 고정되는 패널 내부에는 부표와 연결되는 연결줄이 마련되어 있어서, 부표가 수면으로 떠올라도 선박과 연결되는 상태를 유지하게 되어 있다.
이러한 구성과 작동의 위치확인장치에서는 부표 내부에 물이 유입되는 상황, 즉 선박이 침몰하는 상황이 부표 내부에서 수위를 감지하는 센서에 의해 판별되고 센서로부터의 신호와 모터의 작동에 의해 부표가 선박으로부터 분리되므로 비교적 정확한 작동을 할 수 있을 것으로 보인다.
그러나, 이러한 구성의 위치 확인 장치는 센서와 모터 및 걸림구를 작동시키는 복잡한 기구가 부표 내부에 마련되어야 하므로 장치의 제조 원가가 매우 고가로 되고, 특히 센서와 센서의 신호를 받아 장치를 제어하는 CPU가 항상 작동 중이어야 하므로 지속적으로 배터리가 소모되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 전기전자 장치의 작동 및 복잡한 기계 기구가 작동을 요하므로 이러한 기구의 고장이 발생할 우려가 많다.
따라서, 문헌 1의 발명에 따른 위치확인장치는 매우 높은 신뢰성을 가지고 장기간의 사용을 요하는 부표 장치로서는 적합하지 않고 설치 및 운용에 큰 비용이 소요된다.
부표 장치에 대한 또 다른 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0138948호(문헌 2)에서는 '선박 수색용 비상 위치 부표시스템'이라는 명칭의 발명을 개시하고 있다.
문헌 2의 발명에 따른 부표 시스템은 위치 확인을 위한 정보를 송신하는 송신기가 마련되는 부표 및 부표가 안치되는 크래들로 구성되어 있고, 크래들에는 와이어가 권취되어 있어서 부표와 선박이 연결되게 구성되어 있다. 부표는 크래들에 단지 얹어져 있고 선박이 기울어지면 크래들로부터 중력에 의해 분리되도록 구성되어 있다.
이러한 구성의 문헌 2의 발명에서는 시스템이 매우 간단하고 저렴하게 구성될 수 있다는 장점은 있으나, 단순히 선박이 풍랑 등에 의해 기울어지는 경우에도 부표가 크래들로부터 분리되어 수면으로 낙하하여 버리는 문제가 발생할 수 있어서 부표 작동의 신뢰성을 담보할 수 없다.
대한민국 특허공보 제10-1140163호(문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0138948호(문헌 2)
이 발명은 선박에 부착되어 있다가 선박이 침몰하면 침몰한 선박의 위치를 나타내도록 수면에 부유하여 위치에 관한 신호를 표시하는 부표 장치를 제공하려는 것이다.
구체적으로, 이 발명은 선박이 침몰한 경우에만 선박으로부터 분리되어 수면에 부유하면서 위치에 관한 신호를 송출하는 작동이 신뢰성 높게 이루어질 수 있는 부표 장치를 제공하려는 것이다.
또한, 이 발명은 부표 장치의 작동이 복잡한 기계 기구에 의하지 않고 전기전자적으로 작동하는 기구의 이용을 최소화함으로써 저렴하게 제조되고 고장의 우려가 적으며 유지 보수가 용이한 부표 장치를 제공하려는 것이다.
전술한 이 발명의 해결 과제는 침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치에 관한 이 발명에 의해 달성된다.
이 발명의 부표 장치는,
침몰한 선박으로부터 분리되어 수면에 부유하도록 물보다 낮은 비중을 가지고, 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성되는 부표; 선박에 고정되어 설치되고 부표가 탈착 가능하게 결합되는 고정 하우징; 고정 하우징 내에 배치되고 물과 반응하여 가스가 발생하는 발포체; 및 부표와 고정 하우징 사이에 결합되는 와이어를 포함하는 와이어 기구를 포함하고,
부표에는 외부로부터 밀폐되는 내부 공간이 마련되어 물보다 낮은 비중을 갖고, 내부 공간에는 위치에 관한 정보를 나타내는 요소들이 배치되고,
고정 하우징은 상측 단부가 개방되고 하측 단부가 폐쇄되는 내부 공간을 갖는 중공형으로 마련되고, 상측 단부에는 내부 공간을 외부로부터 밀폐하도록 부표의 둘레가 접촉하여 결합되고, 발포체가 내부 공간에 배치되며, 발포체가 배치되는 위치의 하부로는 외부로부터 물이 유입되는 통수구가 형성되고, 통수구에는 외부로부터 유체의 유입은 허용하고 고정 하우징의 내부로부터 외부로의 유체의 유출은 방지하는 체크 밸브가 배치되며,
고정 하우징의 내부 공간에는 와이어가 권취되어 배치되고, 와이어의 일단은 고정 하우징 측에 고정되고 타단은 부표 측에 고정되며,
선박이 침몰하여 통수구가 수면 아래에 위치하면, 통수구로부터 고정 하우징의 내부 공간으로 물이 유입되어 발포체와 접촉하여, 발포체로부터 가스가 발생하여 내부 공간의 압력 상승에 의해 부표가 고정 하우징의 상측 단부로부터 분리되는 것이다.
이러한 구성을 가지는 이 발명의 부표 장치의 작동을 설명한다.
고정 하우징이 선박에 고정되고, 고정 하우징의 내부 공간에는 발포체와 배치되고 와이어 기구에 의해 와이어가 배치된다. 이 상태에서 고정 하우징의 개방된 상측 단부를 덮개로 덮어 밀폐하여, 선박에 이 발명의 부표 장치가 설치된다.
선박이 침몰하면 고정 하우징이 물에 잠기면서 발포체가 배치되는 위치의 하부에 형성한 통수구로부터 물이 유입된다. 유입된 물에 의해 발포체를 이루는 재료가 물과 반응하여 가스가 발생한다.
고정 하우징의 상단은 부표에 의해 폐쇄되어 있고 하측의 통수구로는 체크 밸브에 의해 가스나 물이 빠져나가지 못하므로, 고정 하우징 내에서 발생한 가스에 의해 고정 하우징의 내부 공간의 압력이 외부보다 더 높게 상승한다.
상승한 압력에 의해 부표를 고정 하우징으로부터 분리하는 방향으로 힘이 작용하여 부표가 고정 하우징으로부터 분리된다.
분리된 부표는 물보다 가벼우므로 수면에 부유하게 되지만, 고정 하우징 내부의 와이어 기구로부터 와이어가 풀려나가면서 부표와 고정 하우징이 연결되어 있으므로, 부표는 고정 하우징에 대해 결합된 상태를 유지하여 침몰한 선박이 조류 등에 의해 이동하여도 부표는 선박이 있는 장소의 수면 상으로 이동하게 된다.
부표에는 조명과 위치 송수신 모듈이 마련되어 있어서, 부표로부터 광이 조사되고 부표의 위치에 관한 정보가 송출된다. 구조선이나 구조헬기 등에서는 이러한 부표로부터의 신호에 의해 부표의 위치를 파악하고 침몰한 선박의 위치를 알게 된다.
이 발명의 부표 장치의 구성과 작동에 따르면, 부표는 고정 하우징의 침수에 따라 발포체가 물과 반응하여 생성되는 가스의 압력에 의해 고정 하우징으로부터 분리되므로, 복잡한 센서나 액추에이터 등의 기구를 사용하지 않고 매우 간단한 구조에 의해 선박 침몰 시에 부표가 고정 하우징으로부터 분리되어 선박으로부터 유리되게 해준다. 따라서, 부표 장치의 제조 비용이 매우 저렴하게 되고 설치가 용이하게 된다.
특히, 부표의 분리를 가능하게 해주는 작용은 고정 하우징의 하부가 물에 잠기는 상황에서만 일어나므로 장치의 작동이 매우 신뢰성이 높게 되며, 전자 장치나 기계 기구의 오작동에 의해 침몰 상황이 아닐 때에 부표가 분리되어 버리거나 침몰 상황인데도 불구하고 부표가 분리되지 않는 일은 발생하지 않게 된다.
이 발명의 부표 장치의 부가적 특징으로서,
고정 하우징의 내부 공간에는 통수구가 마련되는 하부와 발포체 및 와이어 기구가 배치되는 상부를 서로 분리하는 격리판이 마련되고,
와이어 기구에는 격리판과 결합되고 고정 하우징의 길이 방향으로 연장되는 봉이 마련되어, 와이어는 봉을 중심으로 권취되며, 발포체는 격리판 상측 표면에 배치되며, 격리판에는 격리판의 상측과 하측으로 물이 유통되는 복수 개의 통수구가 마련되는 것으로 구성할 수 있다.
이와 같이 구성하면 발포체는 격리판에 의해 통수구의 상부에 놓이게 되므로 격리판 하부가 물에 잠긴 상태에서 발포체에 물이 유입되어 가스가 발생하게 되므로 고정 하우징 하부의 통수구가 모두 물에 잠기지 않은 상태에서 발포체에 물이 유입되어 발포체로부터 발생한 가스가 통수구를 통하여 배출되어 버리는 일이 방지된다.
이 발명의 부표 장치의 추가의 특징으로서,
부표에는 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성으로서 상측으로 광을 조사하는 조명과 GPS 신호를 수신하여 좌표를 산출하고 산출된 좌표 정보를 외부로 송출하는 위치 송수신 모듈, 및 조명과 위치 송수신 모듈에 전력을 공급하는 배터리와 배터리에 전력을 공급하는 태양광 패널이 배치되는 것으로 구성할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 이 발명의 부표 장치가 선박에 설치되어 태양광이 태양광 패널에 입사되어 전력이 생성되고, 이 전력에 배터리에 저장되어 조명과 위치 송수신 모듈에 제공되므로, 부표 장치를 설치한 후에 배터리를 교체하거나 별도의 충전 작업을 하지 않아도 된다.
또한, 이러한 구성에서,
고정 하우징의 상측 단부에는 자석이 고정되고, 부표의 내부 공간에는 상기 자석의 위치와 마주하는 위치에 자석으로부터의 자력을 감지하고 자력이 감지되지 않으면 조명과 위치 표시 모듈을 작동시키는 신호를 생성하는 자력 감지 센서가 마련되는 것으로 구성하는 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 부표가 고정 하우징으로부터 분리되면, 자력 감지 센서가 부표의 분리를 감지하여 조명과 위치 송수신 모듈을 작동시킨다.
이 발명의 추가의 특징으로서,
발포체는,
탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산칼슘 또는 과탄산나트륨 중의 어느 하나 이상의 성분으로 이루어지는 제1 분말; 구연산, 붕산, 타타르산, 말릭산, 아디프산 또는 푸마르산 중의 어느 하나 이상의 성분으로 이루어지는 제2 분말을 혼합한 것이고, 물과의 접촉 시에 제1 분말과 제2 분말이 물에 용해되면서 물과 제1 분말 사이의 반응 및 제1 분말과 제2 분말의 반응에 의해 기포를 생성하는 것으로 구성할 수 있다.
발포체는 물에 의해 산과 염기가 화학 반응하여 가스를 생성하므로, 선박이 침몰하여 부표 장치가 물에 잠기면 발포체로부터 가스가 발생하여 부표가 고정 하우징으로부터 분리될 수 있다.
따라서, 고장이나 오작동의 가능성이 있는 전자 장치나 복잡한 기구에 의하지 않고 선박의 침몰 시에 부표의 분리가 이루어지므로 장치 작동의 신뢰성이 높고 간단하게 제조될 수 있다.
이러한 발포체를 갖는 부표 장치의 구체적인 실시 양태의 하나로서,
발포체는 제1 분말과 제2 분말을 바인더와 혼합하고 가압하여 고정 하우징의 내부 공간에 배치되는 형태의 고형체로 형성되는 것이고, 발포체는 격리판의 상측 표면과 접촉하는 하면으로부터 상면까지 연장되는 복수 개의 통기구가 마련되고, 각각의 통기구는 격리판의 통수구의 위치에 형성되는 것으로 구성할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 물이 격리판의 하부로 유입되어 격리판의 통수구를 통하여 발포체의 통기구로 유입되고 발포체의 통기구에서 가스가 생성되므로, 물과 반응하여 가스를 생성하는 발포체의 작동이 확실하게 이루어지고 가스의 생성과 유통이 원할하게 된다.
발포체의 다른 실시 양태로서, 발포체는 제1 분말과 제2 분말을 혼합하고 부직포 또는 물에 용해되는 필름으로 이루어지는 수용백에 수용하여 마련되는 것일 수 있다.
이러한 구성에서는 발포체를 간단하고 저렴하게 제조할 수 있으며, 발포체는 특별한 형태를 가지지 않아도 쉽게 물과 접촉하여 분말들이 용해되고 화학 반응이 일어날 수 있다.
이 발명의 추가의 특징으로서,
고정 하우징의 상측 단부는 원형의 내부 둘레를 가지고, 부표의 하부는 고정 하우징의 상측 단부에 삽입되어 밀착되는 표면으로 형성되고, 고정 하우징의 상측 단부의 내부 둘레 또는 부표 하부의 표면에는 고정 하우징의 상측 단부를 밀봉하면서 고정 하우징과 부표 사이에 마찰을 인가하는 밀봉 부재가 배치되는 것으로 구성할 수 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 부표는 고정 하우징의 상단에 마찰식으로 끼워져 결합되어 있으므로, 상호 결합이 매우 간단하고 발포체의 가스 발생에 의한 압력 상승으로 부표가 분리되는 작동이 확실하게 이루어진다.
도 1은 이 발명의 실시예에 따른 부표 장치가 장착된 선박을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 이 발명의 제1 실시예에 따른 부표 장치의 종단면도이다.
도 3은 이 발명의 제1 실시예에 따른 부표 장치에 이용되는 발포체의 사시도이다.
도 4는 이 발명의 제1 실시예에 따른 부표 장치에서 부표가 분리되어 수면에 부유하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 이 발명의 제2 실시예에 따른 부표 장치의 종단면도이다.
도 6은 이 발명의 제3 실시예에 따른 부표 장치의 종단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 이 발명의 실시예들에 따른 부표 장치의 구성과 작용을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 이 발명의 실시예들에 따른 부표 장치가 선박에 장착되어 선박으로 분리되는 구성을 설명한다.
도 1의 (a)을 참조하여 설명하면, 선박(1)이 수면에 떠있고 선체(2)의 상측에 배치되는 선실(3)의 상부면에는 부표(40)가 하우징(10)에 결합된 상태의 부표 장치가 부착되어 있다.
도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 선박(1)이 침몰하여 선실(3)이 수면 아래로 가라앉으면 부표 장치(10, 40)도 수면 아래로 가라앉아서 부표 장치에 물이 유입된다.
물의 유입에 따라 부표 장치를 이루는 요소들이 작동하여 하우징(10)으로부터 부표(40)가 분리되고, 물보다 비중이 낮은 부표(40)는 수면(4)에 부유하게 된다. 부표(40)와 하우징(10) 사이에는 와이어(24)가 연결되어 있어서, 선박(1)이 수면 아래로 가라앉거나 해류 등에 의해 다른 위치로 이동하면 부표(10)도 선박(1)의 이동에 따라 수면(4) 위에서 이동하게 된다.
후술하겠지만, 부표(40)에는 GPS 신호를 수신하여 부표(40)의 위치를 판별하고 판별된 위치 정보를 송출하는 구성이 마련되어 있고 상측으로 광을 발산하는 조명이 마련되어 있어서, 구조선이나 구조 헬기 등에서 부표의 위치를 파악하여 수면 아래의 선박의 위치를 판별할 수 있게 된다.
이어서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 이 발명의 제1 실시예에 따른 부표 장치의 구성을 설명한다.
먼저 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 부표 장치의 전체적인 구성을 설명한다.
제1 실시예의 부표 장치는, 대별하여, 침몰한 선박으로부터 분리되어 수면에 부유하도록 물보다 낮은 비중을 가지고, 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성되는 부표(40), 선박에 고정되어 설치되고 부표가 탈착 가능하게 결합되는 고정 하우징(10), 고정 하우징 내에 배치되고 물과 반응하여 가스가 발생하는 발포체(30) 및 부표(40)와 고정 하우징(40) 사이에 결합되는 와이어(24)를 포함하는 와이어 기구(20)로 구성되어 있다.
부표(40)는 2단의 직경을 갖는 2개의 제1 및 제2 부분(42, 43)으로 이루어지는 원통형의 본체(41)와 본체의 개방된 상면을 덮는 커버(47) 및 커버 하우징(46)으로 각종 요소들이 장착되는 내부 공간을 둘러싸고 있다.
본체(41)의 상측이 제1 부분(42)과 제1 부분보다 직경이 작은 제2 부분(43)으로 이루어져 있고, 제2 부분(43)의 하단은 폐쇄되어 있으며, 제2 부분의 하단 외측면에는 와이어(24)의 일단이 결합되는 고리(431)이 마련되어 있다.
본체의 제1 부분(42)의 상단의 내측 표면에는 암나사(44)가 형성되어 있고, 여기에 원형의 커버 하우징(46)의 외측 표면에 마련되는 숫나사(461)이 결합되어 커버 하우징(46)이 본체(41)에 결합되어 있다. 커버 하우징(46)과 본체(41) 사이에는 오링(48)이 둘레에 걸쳐 배치되어 부표의 내부 공간을 밀봉한다. 커버 하우징(46)의 내측은 투명 아크릴로 제조되는 원형의 커버(47)가 결합되어 있다.
커버(47)의 내측 표면에는 외부로 광을 조사하는 조명(53) 및 위치 송수신 모듈(55)이 배치되어 있고, 조명(53) 및 위치 송수신 모듈(55)이 배치된 위치를 벗어난 위치에 태양광 패널(51)이 배치되어 있다.
본체(41)의 내부 공간에는 배터리와 제어부를 포함하는 기판(57)이 마련되어 있고, 기판에는 태양광 패널(51)로부터 전력선(52)을 통하여 전력이 공급되고, 기판(57)은 전력선(54)과 전력 및 신호선(56)을 통하여 위치 송수신 모듈(55)에 전력을 공급하고 신호를 송수신한다.
위치 송수신 모듈(55)은 기판(57)에 의한 제어에 따라 커버(47)를 통하여 입사되는 GPS 신호를 수신하여 부표(40)의 위치에 대한 좌표를 취득하여 다시 취득한 좌표의 정보를 선박의 정보 및 구조 신호와 함께 송출한다.
본체(41)의 하단 내표면에는 자력 감지 센서(58)가 배치되어 있다. 자력 감지 센서는 후술하는 고정 하우징(10)에 배치된 자석(19)으로부터의 자력을 감지하고, 자력이 상실되면, 즉 부표(40)가 고정 하우징(10)과 분리되어 고정 하우징의 자석(19)으로부터의 자력이 자력 감지 센서(58)에 미치지 않는 것을 감지하고, 감지 신호를 신호선(59)을 통하여 기판(57)에 송신한다.
기판(57)은 자력 감지 센서(58)로부터 신호가 입력되면, 조명(53)과 위치 송수신 모듈(55)을 작동시켜 부표(40)로부터 외부로 광이 조사되고 위치를 판별하여 좌표 정보 등을 송출하게 한다.
다음으로, 고정 하우징(10)의 구성에 대해 설명한다.
고정 하우징(10)은 전체적으로 상하단이 개방된 형태의 원통형으로 형성되어 있다. 하단면에는 받침판(13)이 부착되어 있고, 받침판(13)에는 고정홀(14)이 형성되어 볼트(131)에 의해 선실의 상단면이나 갑판 등에 부표 장치를 고정하게 된다.
고정 하우징(10)의 상단의 내표면의 직경은 부표의 본체의 제2 부분(43)의 외경과 동일하게 형성되어 있어서, 부표(40)는 제2 부분(43)이 고정 하우징의 상단에 끼워져 결합되어 있다.
부표 본체(41)의 제2 부분(43)의 둘레에는 분리 방지 및 밀폐용의 오링(45)이 삽입되어 있어서, 부표(40)를 고정 하우징(10)에 삽입하면 오링(45)이 수축되면서 양자 사이에 밀봉이 이루어지고, 오링(45)의 복원력에 의한 마찰로 부표(40)가 고정 하우징(10)의 기울어짐이나 바람 등의 약한 외력에 의해 분리되지 않는다.
고정 하우징(10)의 상단 측의 내표면에는 부표(10)의 자력 감지 센서(58)에 근접하는 위치에 자석(19)이 고정되어 있어서, 부표(10)가 삽입된 상태에서 자력 감지 센서(58)에 의해 자석(19)의 자력이 항상 미치게 되어 있다.
고정 하우징(10)의 하측에는 고정 하우징(10)의 내부 공간을 상하로 분리하는 격리판(16)이 고정 부착되어 있다. 격리판(16)에는 격리판을 중심으로 상측 공간과 하측 공간 사이에 물이 유통될 수 있는 관통하는 복수 개의 통수구(17)가 마련되어 있다. 후술하겠지만, 통수구(17)는 발포체(30)에 마련되는 통기구(31)의 위치에 맞추어 형성되어 있다.
격리판(16)의 하측으로 고정 하우징(10)의 둘레에는 하우징을 관통하는 복수 개의 구멍이 둘레를 따라 상하의 2단으로 형성되어 있고, 이 구멍에는 판막으로 구성되는 체크 밸브(12)가 삽입되어 있다. 이 체크 밸브(12)는 외부로부터 물이나 공기 등의 유체의 유입은 허용하고 고정 하우징(10)의 내부 공간으로부터 외부로의 유체의 유출은 방지하는 판막을 갖는 밸브이다.
이 체크 밸브(12)를 통하여 외부로부터 고정 하우징(10)의 내부 공간으로 물이 유입되고, 격리판(16)에 마련되는 통수구(17)를 통하여 격리판의 상부로도 물이 유입된다.
격리판(16)의 중앙에는 와이어 기구(20)를 이루는 봉(21)이 결합되어 있다. 봉(21)은 하단(211)이 격리판(16)에 삽입되어 고정되어 있고, 봉(21)은 하단(231)으로부터 상측으로 수직으로 연장되어 있으며, 하단(231)으로부터 격리판(16)의 상측으로 이격된 위치에 받침(22)이 놓여 있다. 받침(22)은 봉(21)을 둘러싸면서 격리판(16)에 받쳐지는 코어(222)와 코어의 상단으로부터 원판형으로 연장되어 와이어를 받치는 받침부(221)로 이루어져 있다.
와이어(24)의 일단은 봉(21)에 결합되어 있고 봉(21)을 중심으로부터 권취되어 저면이 받침(22)에 받쳐지는 상태로 상측으로 연장되어 권취되어 타단이 부표(40)의 저면의 고리(431)에 결합되어 있다. 부표(40)가 고정 하우징(10)으로부터 분리되어 이격됨에 따라 와이어(23)는 봉(21)에 권취된 상태로부터 풀려나간다.
와이어 기구(20)의 받침대(22)의 받침부(221)와 격리판(16) 사이의 공간에는 발포체(30)가 격리판(16) 위에 놓여 배치되어 있다.
발포체(30)는 물이 가해지면 산과 염기의 반응에 의해 가스가 발생하는 것이다.
발포체(30)의 재료로서, 탄산수소나트륨(Sodium Bicarbonate)의 분말, 구연산(Citric Acid)의 분말, 염화칼슘(Calcium Chloride) 분말 및 바인더로서 폴리에틸렌 글리콜을 준비하였다.
탄산수소나트륨은 화학식 NaHCO3로 표시되며, 비중이 2.16인 무색의 결정성 분말로서 주로 산도조절제나 팽창제 등의 식품첨가제로서 시판되는 것을 이용하였다. 탄산수소나트륨은 물에 용해될 때 중탄산이온(HCO3)이 생성되며, 구연산 등의 산과 반응하여 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)를 발생시킨다.
구연산(Citric acid)은 백색 또는 무색투명의 결정성 분말로서 화학식 C6H8O7으로 표시되고, 시판되는 1.67의 비중을 갖는 무수화물을 이용하였다.
염화칼슘은 화학식 CaCl2로 표시되며 비중이 2.15이고, 시중에서 제습제로 시판되는 순도가 높은 것을 준비하였다. 염화칼슘은 탄산수소나트륨이 공기 중의 수분과 반응하지 않도록 공기 중의 수분을 흡수하거나 구연산과 접촉하여 반응함으로써 생성되는 수분을 흡수하여 추가의 반응이 일어나지 않도록 하는 것이다.
폴리에틸렌 글리콜은 바인더로서 마련되는 것이며 비중이 1.2이고, 분말들을 서로 결합하여 분말들이 잉곳을 형성하게 해주는 것이다. 본 실시예에서는 바인더로서 폴리에틸렌 글리콜을 이용하지만, 이 밖에도 여러 가지 수용성 바인더가 사용될 수 있다.
또한, 구연산을 대신하여 붕산, 타타르산, 말릭산, 아디프산 또는 푸마르산이나 이들의 혼합물도 이용될 수 있다. 탄산수소나트륨을 대신하여 탄산수소칼륨, 탄산칼슘 또는 과탄산나트륨이나 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
이렇게 준비한 재료를 다음의 비율로 혼합하였다.
탄산수소나트륨 분말: 45.0 중량부
구연산 분말 : 35.0 중량부
염화칼슘 분말 : 4.0 중량부
폴리에틸렌 글리콜 : 16.0 중량부
준비된 재료 중에서 탄산수소나트륨 분말과 구연산 분말을 진공 상태에서 교반하면서 가열 건조하고, 여기에 염화칼슘 분말과 폴리에틸렌 글리콜을 투입하여 진공 상태에서 교반하였다. 교반에 의해 분말들이 혼합되고 바인더에 의해 응집되었다.
응집된 재료들을 냉각한 후에 원통형의 틀에 투입하고 분말들 사이에 공극이 감소하도록 프레스로 가압하여 원통형의 잉곳(Ingot)을 형성하였다. 원통형의 잉곳의 직경은 고정 하우징(10)의 내부 공간의 둘레에 잉곳의 외측 둘레가 맞닿을 수 있는 크기로 하였고, 두께는 격리판(16)과 와이어 기구(20)의 받침대(22) 사이에 놓일 수 있는 크기로 하였다.
이렇게 형성한 원통형 잉곳에 중심에 상하로 관통하는 하나의 중공(32)을 형성하고, 중공의 둘레로는 상하로 관통하는 복수 개의 통기구(31)를 형성하였다.
이러한 중공(32)와 통기구(31)는 응집된 재료를 가압하는 원통형 틀에 돌출부를 두어 형성할 수도 있지만, 원통형 잉곳을 형성한 후에 드릴이나 기타 천공 기구를 이용하여 형성할 수도 있다.
도 3의 사시도는 이렇게 하여 형성한 발포체(30)의 사시도이다.
중공(32)은 와이어 장치(20)를 이루는 받침대(22)의 코어(222)가 관통하여 배치될 수 있도록 코어(222)보다 큰 직경으로 형성하였다. 통기구(31)는 중심으로부터 직경 방향으로 일정 거리에 원호 방향으로 서로 간격을 두어 복수 개를 형성하고, 직경 방향으로 3개의 열을 이루도록 형성하였다. 통기구(31)의 위치는 격리판(16)에 형성한 통수구(17)의 위치에 맞추어지는 것이다.
이상과 같이 형성된 요소들을 서로 조립하는 절차에 대해 설명한다.
고정 하우징(10)은 하단의 받침대(13)를 선박의 선실(도 1의 3)의 외측 표면에 볼트(131)로 고정하여 배치한다. 고정 하우징은 수직으로 배치하는 것이 바람직하지만, 경사져서 배치되어도 무방하다.
고정 하우징(10)의 내부 공간에는 봉(21)이 고정된 격리판(16)이 고정되어 있다. 여기에 봉(21)이 발포체의 중공(31)을 관통하도록 하여 발포체(30)를 삽입하여 격리판(16) 위에 적재한다. 발포체(30)의 외측면이 고정 하우징(10)의 내측 표면과 맞닿아 끼워져 고정된다.
이어서 와이어 장치의 받침대(22)의 코어(222)가 봉(21)에 끼워지도록 하여 삽입하고, 봉(21)에 와이어(23)를 권취한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 와이어(23)는 미리 얇은 원통형의 튜브(미도시)에 권취된 상태로 마련되어서, 권취된 상태로 튜브를 봉(21)에 끼워서 삽입된다. 와이어(23)의 단부를 부표(40) 저면의 고리(431)에 묶어서 고정한다.
부표(40)의 하부인 제2 부분(43)이 고정 하우징(10)의 상단에 끼워지도록 하면 부표(40)가 고정 하우징(10)에 결합되어 조립이 완료된다.
도 4를 참조하여 부표 장치의 작동을 설명한다.
도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 선박이 침몰하여 부표 장치가 설치된 선실(3)이 수면 아래로 가라앉으면, 부표 장치의 고정 하우징(10) 하부의 통수구(12)를 통하여 고정 하우징(10)의 내부 공간으로 물이 유입된다.
물이 격리판(16) 하부의 공간을 채우면서 격리판의 통수구(17)을 통하여 고정 하우징(10)의 상부 공간으로 유입되면 발포체(30)가 물과 접촉하게 된다.
물은 발포체(30)의 통기구(31)의 표면의 재료들과 접촉하고, 발포체(30)를 이루는 재료들이 물에 용해되면서 다음의 화학 반응이 일어난다.
C6H8O7 + 3NaHCO3 → Na3C6H5O7 + 3CO2 + 3H2O
이러한 반응에 의해 발포체(30)로부터 이산화탄소 가스가 발생한다.
고정 하우징(10)의 내부 공간은 체크 밸브(12)를 제외하고는 외부로부터 밀봉되어 있어서, 발포체(30)에서 이산화탄소가 발생하여도 체크 밸브(12)를 통하여 빠져 나가지 않으므로, 고정 하우징(10) 내의 압력이 상승한다.
고정 하우징(10)의 상단을 폐쇄하고 있는 부표(10)가 수면 아래에 가라앉지 않은 상태에서는 부표(40)에는 대기압만이 작용하므로 대기압보다 더 높은 고정 하우징(10)의 내부 공간의 상승한 압력으로 인하여 부표(40)는 고정 하우징(10)으로부터 분리되는 방향으로 힘을 받아서 고정 하우징(10)과 부표의 제2 부분(43)의 둘레 사이의 마찰력 및 오링(45)의 복원력에 의한 마찰에도 불구하고, 부표(40)는 고정 하우징(10)으로부터 분리된다.
부표(10)가 수면 아래로 가라앉은 상태에서는 부표(10)가 위치한 수심에 따른 수압이 부표(10)에 작용하지만, 그러한 수압은 고정 하우징(10)의 상단에 고정되는 부표(40)와 하부 측의 체크 밸브(12)에 동일하게 작용하고, 고정 하우징(10)의 내부 공간에는 이산화탄소의 발생에 의해 수압보다 더 높은 압력으로 된다. 이에 따라 부표(40)는 고정 하우징(10)으로부터 분리되게 하는 힘을 받는다.
부표(40)는 밀폐된 내부 공간으로 인하여 전체적으로 물보다 높은 비중을 가지므로, 부표(10)가 고정 하우징(10)으로부터 분리되면 수면으로 떨어지거나 수면으로 상승하여 수면에 부유하게 된다.
도 4에는 선박이 수면 아래로 가라앉아서 고정 하우징(10)도 수면 아래에 있는 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서 분리되는 부표(40)는 낮은 비중으로 인하여 수면(4)으로 떠올라 부유한다. 부표(40)가 수면(4)으로 떠오르면서 와이어(24)는 와이어 기구(20)로부터 풀려나간다.
부표(40)가 고정 하우징(10)으로부터 분리되면, 부표의 자력 감지 센서(58)에는 고정 하우징(10)에 부착된 자석(19)의 자력이 미치지 못하여 자력 감지 센서(58)가 기판(57)에 신호를 송신한다.
기판(57)은 조명(53)과 위치 송수신 모듈(56)을 작동시켜서, 조명(53)으로부터 광이 조사되고 위치 송수신 모듈(56)은 GPS 신호를 수신하여 현재 위치의 좌표를 산출하고 산출된 좌표의 정보를 해당 선박의 정보 및 구조 신호와 함께 송출한다.
선박이 해저면 또는 강의 바닥으로 가라앉으면 와이어(24)가 더 풀려나가서 부표(40)는 선박과 연결된 상태를 유지하고, 해류나 강물 흐름에 의해 선박이 수면 아래에서 이동하는 경우에도 부표(40)는 선박과 함께 수면에서 부유하면서 이동하게 된다.
구조선이나 구조헬기에서는 부표(40)의 위치 송수신 모듈(55)이 송출하는 신호를 수신하여 부표(40)의 좌표 및 선박에 관한 정보를 파악하고 선박 인양이나 구조를 위하여 선박의 침몰 위치에 접근할 수 있다.
또한, 부표(40)가 송출하는 신호를 수신하는 장비가 없는 경우에도 부표의 조명(53)으로부터의 광에 의해 부표(40)의 위치를 식별할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 이 발명의 제2 실시예의 부표 장치의 구성을 설명한다. 도 5에서는 제1 실시예의 부표 장치와 같은 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 붙이고, 이하의 설명에서는 제2 실시예의 부표 장치가 제1 실시예의 부표 장치와 다른 구성에 대해서만 설명한다.
제2 실시예의 부표 장치는 와이어 기구의 구성에서만 제1 실시예의 구성과 다르다.
제2 실시예의 부표 장치는 와이어 기구(20')는 고정 하우징(10)의 내부 공간에서 회전하는 로울러(28)에 와이어(24)가 권취되어 있다.
고정 하우징(10)의 내측 표면에는 고정 브라켓(26)이 고정되어 원통의 중심을 향하여 연장되어 있고, 고정 브라켓(26)의 선단에는 회전핀(27)이 수평으로 마련되어 있으며, 회전핀(27)에는 로울러(28)가 회전 가능하게 결합되어 있다.
로울러(28)에는 서로 간격을 둔 2개의 옆판(29)이 부착되어 있어서, 옆판(29) 사이에 와이어(24)가 권취되어 와이어 로울(25')을 형성하고 있다.
와이어 로울(25')은 고정 브라켓(26)으로부터 회전핀(27)을 분리한 후에 회전핀(27)을 와이어 로울(25')에 관통시킨 후에 와이어 로울(25')과 함께 고정 브라켓(26)에 장착하고, 와이어(24)의 일단을 부표의 고리(431)에 묶어서 고정한다.
부표(40)가 고정 하우징(10)으로부터 분리되면 와이어 로울(25')이 회전핀(27)에 대하여 회전하면서 와이어(24)가 풀려나가게 된다.
제2 실시예의 부표 장치에서는 제1 실시예의 와이어 기구(20)의 봉(21)이 마련되지 않으므로, 격리판(16')에는 봉이 고정되어 있지 않다는 점에서 제1 실시에의 격리판(16)과 상이하다.
한편, 제2 실시예의 부표 장치에 사용하는 발포체(30)에는 중공(32)이 필요하지 않게 되지만, 제1 실시예의 부표 장치에서도 사용되는 호환성을 가지기 위해 중공(32)이 형성되어 있을 뿐이고, 발포체는 중공(32)의 위치를 발포체를 이루는 재료로 채우고 통기구(31)를 마련하는 것으로 마련될 수도 있다.
다음으로, 도 6를 참조하여 이 발명의 제3 실시예의 부표 장치의 구성을 설명한다. 도 6에서는 제1 실시예의 부표 장치와 같은 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 붙이고, 이하의 설명에서는 제3 실시예의 부표 장치가 제1 실시예의 부표 장치와 다른 구성에 대해서만 설명한다.
제3 실시예의 부표 장치는 조명(53')과 위치 송수신 모듈(51'), 와이어 기구(20"), 및 발포체(30')의 구성에서 제1 실시예의 구성과 다르다.
제3 실시예의 와이어 기구(20")의 봉(21')은 고정 하우징(10)의 하단까지 연장되고 하단에 나사(211)가 형성되어 받침대(13)에 나사 결합되어 고정되어 있다. 격리판(16)은 봉(21')에 일체로 결합되어 봉(21')과 함께 고정 하우징(10)에 결합된다.
와이어 기구(20')에는 봉(21')을 감싸는 형태의 튜브(221), 튜브의 상단에 형성되어 있는 상판(222)과 하단과 상단 사이에 형성되어 있는 하판(223)으로 구성되는 로울(22')이 마련되고, 로울(22')에 와이어(24)가 감기어 있다. 격리판(12)의 상면에는 고정 고리(161)가 마련되어 있어서, 와이어(24)의 타단이 고정 고리(161)에 고정된다.
와이어(24)가 로울(22')로부터 풀려나감에 따라 로울(22')은 봉(21')을 중심으로 자유 회전하여 와이어(24)가 풀려나가는 것을 허용한다.
발포체(30')는 제1 실시예의 발포체(30)를 이루는 소재 중에서 바인더를 제외한 분말 형태의 소재들(33)이 부직포 또는 물에 용해되는 필름으로 이루어지는 수용백(34)에 수용되어 마련된 것이다. 발포체(30')는 봉(21')과 고정 고리(161)가 관통하여 돌출될 수 있는 형태로 형성되어 격리판(16)에 놓여 있다.
이러한 구성에 따르면, 선박이 침몰하여 부표 장치가 물에 잠기면 체크 밸브(12)를 통하여 고정 하우징(10)의 내부로 물이 유입되어 발포체(30')로부터 이산화탄소 가스가 발생하여 압력이 상승함으로써, 부표(40)가 분리된다.
부표(40)가 고정 하우징(10)으로부터 분리되면 와이어(24)가 로울(22')로부터 풀려나가고 로울(22')은 봉(21')에 대해 자유 회전하면서 와이어(24)의 풀림을 허용하게 된다.
한편, 부표(40)에서 커버(47)는 투명 재질이 아닌, 부표의 본체(41)와 동일한 재질로 구성되어 있고, 태양광 패널(51')은 커버(47)의 외측에 배치되어 있다.
위치 송수신 모듈(55')에는 별도로 안테나(552)가 마련되어 커버(47)의 외측에 나사(552)로 결합되어 있다. 조명(53')은 발광체(531)가 별도로 마련되어 커버(47)의 외측에 나사(532)로 결합되어 있다.
이러한 구성에 의해 태양광 패널(51)은 태양광을 좀 더 높은 효율로 수광하게 되고, 위치 송수신 모듈(55')은 위치 신호의 송수신이 원활하게 되며, 조명(53')은 광을 넓은 범위로 발광할 수 있게 된다.
이상으로 이 발명의 실시예들에 따른 부표 장치의 구성과 작용을 설명하였는바, 이 발명은 이러한 실시예들의 구성에 한정되지 않고 청구범위에 기재한 범위에서 다양한 변형과 요소의 부가가 가능하다.
10: 고정 하우징 20: 와이어 기구
30: 발포체 40: 부표

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 침몰 선박의 위치 확인용 부표 장치로서,
    침몰한 선박으로부터 분리되어 수면에 부유하도록 물보다 낮은 비중을 가지고, 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성되는 부표; 선박에 고정되어 설치되고 부표가 탈착 가능하게 결합되는 고정 하우징; 고정 하우징 내에 배치되고 물과 반응하여 가스가 발생하는 발포체; 및 부표와 고정 하우징 사이에 결합되는 와이어를 포함하는 와이어 기구를 포함하고,
    부표에는 외부로부터 밀폐되는 내부 공간이 마련되어 물보다 낮은 비중을 갖고, 내부 공간에는 위치에 관한 정보를 나타내는 요소들이 배치되고,
    고정 하우징은 상측 단부가 개방되고 하측 단부가 폐쇄되는 내부 공간을 갖는 중공형으로 마련되고, 상측 단부에는 내부 공간을 외부로부터 밀폐하도록 부표의 둘레가 접촉하여 결합되고, 발포체가 내부 공간에 배치되며, 발포체가 배치되는 위치의 하부로는 외부로부터 물이 유입되는 통수구가 형성되고, 통수구에는 외부로부터 유체의 유입은 허용하고 고정 하우징의 내부로부터 외부로의 유체의 유출은 방지하는 체크 밸브가 배치되며,
    고정 하우징의 내부 공간에는 와이어가 권취되어 배치되고, 와이어의 일단은 고정 하우징 측에 고정되고 타단은 부표 측에 고정되고,
    선박이 침몰하여 통수구가 수면 아래에 위치하면, 통수구로부터 고정 하우징의 내부 공간으로 물이 유입되어 발포체와 접촉하여, 발포체로부터 가스가 발생하여 내부 공간의 압력 상승에 의해 부표가 고정 하우징의 상측 단부로부터 분리되며,
    고정 하우징의 내부 공간에는 통수구가 마련되는 하부와 발포체 및 와이어 기구가 배치되는 상부를 서로 분리하는 격리판이 마련되며, 와이어 기구에는 격리판과 결합되고 고정 하우징의 길이 방향으로 연장되는 봉이 마련되어, 와이어는 봉을 중심으로 권취되고, 발포체는 격리판 상측 표면에 배치되며, 격리판에는 격리판의 상측과 하측으로 물이 유통되는 복수 개의 통수구가 마련되는 것인, 부표 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    와이어 기구에는, 고정 하우징에 회전 가능하게 부착되는 로울러가 포함되고, 로울러에는 와이어가 권취되는 것인, 부표 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    부표에는 외부로 위치에 관한 정보를 나타내도록 구성으로서 상측으로 광을 조사하는 조명과 GPS 신호를 수신하여 좌표를 산출하고 산출된 좌표 정보를 외부로 송출하는 위치 송수신 모듈, 및 조명과 위치 송수신 모듈에 전력을 공급하는 배터리와 배터리에 전력을 공급하는 태양광 패널이 배치되는 것인, 부표 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    고정 하우징의 상측 단부에는 자석이 고정되고, 부표의 내부 공간에는 상기 자석의 위치와 마주하는 위치에 자석으로부터의 자력을 감지하고 자력이 감지되지 않으면 조명과 위치 표시 모듈을 작동시키는 신호를 생성하는 자력 감지 센서가 마련되는 것인, 부표 장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    발포체는, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산칼슘 또는 과탄산나트륨 중의 어느 하나 이상의 성분으로 이루어지는 제1 분말; 구연산, 붕산, 타타르산, 말릭산, 아디프산 또는 푸마르산 중의 어느 하나 이상의 성분으로 이루어지는 제2 분말을 혼합한 것이고,
    물과의 접촉 시에 제1 분말과 제2 분말이 물에 용해되면서 물과 제1 분말 사이의 반응 및 제1 분말과 제2 분말의 반응에 의해 기포를 생성하는 것인, 부표 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    발포체는 제1 분말과 제2 분말을 바인더와 혼합하고 가압하여 고정 하우징의 내부 공간에 배치되는 형태의 고형체로 형성되는 것이고,
    발포체는 격리판의 상측 표면과 접촉하는 하면으로부터 상면까지 연장되는 복수 개의 통기구가 마련되고, 각각의 통기구는 격리판의 통수구의 위치에 형성되는 것인, 부표 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    발포체는 제1 분말과 제2 분말을 혼합하고 부직포 또는 물에 용해되는 필름으로 이루어지는 수용백에 수용하여 마련되는 것인, 부표 장치.
  9. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    고정 하우징의 상측 단부는 원형의 내부 둘레를 가지고, 부표의 하부는 고정 하우징의 상측 단부에 삽입되어 밀착되는 표면으로 형성되고,
    고정 하우징의 상측 단부의 내부 둘레 또는 부표 하부의 표면에는 고정 하우징의 상측 단부를 밀봉하면서 고정 하우징과 부표 사이에 마찰을 인가하는 밀봉 부재가 배치되는 것인, 부표 장치.
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