KR102054667B1 - 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치 - Google Patents

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Abstract

수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치가 개시된다. 본 발명에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치는, 수심센서를 포함하여 신호 케이블의 단부에 연결된 수중조사장비를 수중으로 투입하거나 인양하도록 된 것으로, 상기 신호 케이블을 권취하도록 구성되고, 상기 신호 케이블이 풀릴 때 상기 신호 케이블의 풀리는 길이를 검출하기 위한 케이블 길이 감지부를 구비하여 조사선에 구비되는 윈치장치; 상기 신호 케이블을 안내하고 지지하도록 복수의 지지 로울러들 구비하여 상기 조사선에 구비되는 지지 프레임; 및 타이머를 구비하고, 상기 수심센서와 상기 케이블 길이 감지부가 감지한 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 수중조사장비가 투입되어야 할 수심과, 투입 지속시간, 투입 및 인양 횟수 등이 입력부로부터 입력되면, 상기 윈치장치를 풀림 작동시켜 상기 수중조사장비가 해당 수심으로 투입되어 설정된 시간동안 유지되도록 하고, 설정된 시간이 경과되면 상기 윈치장치를 감김 작동시켜 상기 수중조사장비를 인양하며, 상기 수중조사장비의 투입 및 인양 작동을 입력된 횟수만큼 반복하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 윈치장치가 타이머를 구비하고 수심에 대한 정보와 투입유지시간 및 투입과 인양의 반복 횟수 등을 입력받은 제어부에 의해 작동 제어됨으로써, 수중조사장비를 자동으로 해당 수심까지 정확하게 투입할 수 있고, 설정된 시간동안 투입된 상태를 유지할 수 있으며, 설정된 투입 및 인양 반복 횟수대로 수중조사장비를 투입하고 다시 인양하는 작업이 자동으로 수행될 수 있는 는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치{AUTOMATIC VERTICAL LODING AND LIFTING DEVICE FOR UNDERWATER INVESTIGATION APPARATUS}
본 발명은 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 조사선에서 수중 조사장비를 자동으로 정확하게 설정된 목표 수심으로 투입하거나 인양할 수 있을 뿐만 아니라, 자동으로 투입 및 인양을 반복적으로 수행할 수 있는 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치에 관한 것이다.
일반적으로 연안환경 수층의 물리학적 화학적 특성을 파악하기 위하여 해양관측을 수행한다. 해양관측은 목적에 부합하는 해양관측센서를 해양(수중)에 투입하고 인양하는 작업을 반복적으로 수행하여 목적한 정보를 획득한다.
이와 같은 해양관측은 주로 부표나 부이를 사용한다. 부표는 주로 연안해역을 유동하는 해류를 파악하여 태풍이나 쓰나미와 같은 기상이변 및 해양환경변화를 미리 예측하거나, 수심이나 수온, 염분, 유속 등과 같은 해양 정보를 획득하거나, 선박의 안전한 항로를 안내하거나 해류와 함께 이동하는 어군 등을 파악하여 양식에 의존하는 어민들에게 알려주는 등 그 용도와 이용가치가 점점 증대하고 있다.
해양관측을 위한 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-1121568호(공고일 : 2012.03.06)에는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이가 개시되어 있다. 이러한 해양관측용 부이는, 해양의 물리, 화학량을 관측하는 관측장비가 설치되는 부유식 해양관측장치로서, 상단부가 개방된 중공의 구형 기밀 구조체인 중공구체와, 중공구체의 상단에 결합되어 중공구체를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지와, 중공구체의 내부에 설치되는 관측장비로 구성되고, 상기 폐합플랜지의 저면에는 다수의 팽창낭이 설치되되, 다수의 팽창낭은 중공구체의 중심점을 중심으로 방사상으로 배치되고, 팽창낭에는 압축공기가 주입되어 중공구체에 부력을 제공한 것이다
그러나, 이러한 구조의 해양관측용 부이는, 앵커나 기타 구조물에 의해 특정 해역에 고정 설치되어 있었기 때문에, 특정한 목적에 따른 특정 해역의 해양정보를 획득하기 곤란하였다.
다른 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-0641890호(공고일 : 2006.11.10)에는 해양 조사장비 투입 및 인양장치가 개시되어 있다. 이러한 종래기술에 의한 해양 조사장비 투입 및 인양장치는, 수중 상태를 조사하고 연구하기 위하여 마련된 해양 조사 장비를 조사선으로부터 안전하게 수중으로 투입하여 일정한 기간동안 조사를 진행하고, 조사를 완료한 후에는 해양 조사 장비를 수중으로부터 끌어올려 안전하게 조사선으로 인양할 수 있도록 된 것이다. 이와 같이 조사선에 구비되는 투입 및 인양장치를 이용하여 조사장비를 수중으로 투입하고 인양할 수 있음으로써 특정한 해역의 해양 정보를 필요에 따라 용이하게 획득할 수 있었다.
그러나, 이러한 해양 조사장비 투입 및 인양 장치는 조사장비(센서)를 정확한 위치의 수심으로 투하할 수 있는 구성이 결여되어 있었기 때문에 정확한 수심으로의 투하가 어려운 문제점이 있었다. 더욱이 해양 조사장비를 해양에 투입하고 인양하는 작업을 반복적으로 수행해야 하는 경우에 해양 조사장비를 작업자가 직접 윈치 등을 작동시켜 해양에 투입하고 일정시간이 경과된 후에 다시 인양해야 하는 불편함이 있었다.
. 대한민국등록특허 제10-1121568호(공고일 : 2012.03.06) . 대한민국등록특허 제10-0641890호(공고일 : 2006.11.10)
본 발명의 목적은, 조사선에서 수중조사장비를 자동으로 정확하게 설정된 목표 수심으로 투입하거나 인양할 수 있을 뿐만 아니라, 자동으로 투입 및 인양을 반복적으로 자동 수행할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조류가 발생하더라도 조류에 간섭되지 않고 중조사장비를 목표 수심으로 투입할 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, 수심센서를 포함하여 신호 케이블의 단부에 연결된 수중조사장비를 수중으로 투입하거나 인양하도록 된 것으로, 상기 신호 케이블을 권취하도록 구성되고, 상기 신호 케이블이 풀릴 때 상기 신호 케이블의 풀리는 길이를 검출하기 위한 케이블 길이 감지부를 구비하여 조사선에 구비되는 윈치장치; 상기 신호 케이블을 안내하고 지지하도록 복수의 지지 로울러들 구비하여 상기 조사선에 구비되는 지지 프레임; 및 타이머를 구비하고, 상기 수심센서와 상기 케이블 길이 감지부가 감지한 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 수중조사장비가 투입되어야 할 수심과, 투입 지속시간, 투입 및 인양 횟수 등이 입력부로부터 입력되면, 상기 윈치장치를 풀림 작동시켜 상기 수중조사장비가 해당 수심으로 투입되어 설정된 시간동안 유지되도록 하고, 설정된 시간이 경과되면 상기 윈치장치를 감김 작동시켜 상기 수중조사장비를 인양하며, 상기 수중조사장비의 투입 및 인양 작동을 입력된 횟수만큼 반복하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치에 의해 달성된다.
상기 지지 프레임에는, 상기 지지 로울러를 탄력 지지하기 위한 탄력지지수단이 마련되고, 상기 탄력지지수단은, 상기 지지 프레임에 고정되는 고정 지지체; 일단이 상기 고정 지지체와 겹쳐지게 결합되고 타단은 상기 지지 로울러가 축으로 결합되는 유동 지지체; 및 상기 고정 지지체와 유동 지지체 사이에 설치되어 상기 유동 지지체를 탄력 지지하기 위한 탄성부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고정 지지체에는, 상기 신호 케이블에 작용하는 하중을 감지하도록 상기 신호 케이블에 의해 상기 유동 지지체에 하중이 작용하여 상기 유동 지지체가 상기 탄성부재의 탄성을 극복하면서 상기 고정 지지체 쪽에서 인출되거나 삽입될 때 상기 유동 지지체에 작용하는 하중을 감지하여 상기 제어부에 입력하기 위한 하중감지센서가 설치될 수 있다.
상기 지지 프레임의 끝단부에 구비되는 상기 지지 로울러의 축에는, 상기 지지 로울러에 지지되고 안내되는 상기 신호 케이블의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정수단이 마련되고, 기울기 측정수단은, 일단이 상기 축에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 상기 신호 케이블이 관통하도록 중공형으로 형성되는 회전체; 및 상기 신호 케이블이 기울어지면서 상기 회전체를 회전시킬 때 상기 회전체의 기울기를 측정하도록 상기 회전체의 외측에 부착되는 기울기 감지센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 프레임에는, 상기 수중조사장비가 직하방으로만 투입되도록 상기 신호 케이블을 직하방으로 안내하기 위한 수직안내수단이 마련되고, 상기 수직안내수단은, 상단 일측이 상기 프레임에 축으로 결합되고 상기 신호 케이블이 통과되도록 중공형으로 형성되며 하단 내부에 걸림턱을 구비한 외부관체와, 중공형으로 형성되고 차례대로 작은 사이즈로 형성되고 상단 외주면에는 걸림단이 형성되고 하단 내주면에는 하단 걸림턱이 각각 형성되어 상기 외부관체와 겹쳐지게 결합되는 다수개의 중간관체들과, 상기 중간관체들 중에서 가장 내측에 위치한 중간관체의 내부에 겹쳐지게 결합되고 하단에는 상기 신호 케이블이 고정되는 하부관체를 포함하여, 상기 신호 케이블이 인양될 때 상기 중간관체들과 하부관체가 서로 겹쳐져 상기 외부관체에 수납되고, 상기 신호 케이블이 투입될 때 상기 중간관체들과 하부관체가 펼쳐져 상기 수중조사장비를 수직 직하방으로 안내하기 위한 겹침형 수직안내부재; 및 중간부가 상기 지지 프레임에 축 결합되고, 작동로드의 단부가 상기 외부관체에 축 결합되며, 상기 작동로드의 인출 작동으로 상기 겹침형 수직안내부재가 수직 직하방을 향한 상태를 유지하고, 인입 작동으로 상기 겹침형 수직안내부재를 상기 조사선 방향으로 회동시켜 상기 수중조사장비의 회수를 돕도록 된 엑츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 수중조사장비가 결합된 영역의 상기 신호 케이블에는, 상기 수중조사장비의 인양으로 상기 신호 케이블이 상승할 때 상기 하부관체의 하단부에 걸려 상기 하부관체와 중간관체들을 상향으로 이동시켜 서로 겹쳐지면서 상기 외부관체에 수납되도록 하기 위한 스톱퍼가 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 윈치장치가 타이머를 구비하고 수심에 대한 정보와 투입유지시간 및 투입과 인양의 반복 횟수 등을 입력받은 제어부에 의해 작동 제어됨으로써, 수중조사장비를 자동으로 해당 수심까지 정확하게 투입할 수 있고, 설정된 시간동안 투입된 상태를 유지할 수 있으며, 설정된 투입 및 인양 반복 횟수대로 수중조사장비를 투입하고 다시 인양하는 작업이 자동으로 수행될 수 있음으로써, 수중조사장비를 이용한 수중 환경 조사가 정확하고 편리하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 수중조사장비를 투입할 때 조류 등에 의해 신호 케이블이 직하방을 향하지 않고 수직선에 대하여 소정의 각도로 기울어질 때 이를 감지하여 수중조사장비가 해당 수심에 도달할 수 있도록 윈치장치를 제어함으로써 수중조사장비가 해당 수심으로 정확하게 투입될 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 신호 케이블이 안테나 방식의 겹칩구조를 갖는 수직안내수단에 의해 직하방으로 안내됨으로써, 조류나 해류의 간섭없이 수중조사장비를 해당 수심까지 직하방으로 투하할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 신호 케이블의 기울기를 측정하기 위한 케이블 기울기 감지센서의 설치구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 제어하기 위한 제어부를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
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 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 제어하기 위한 제어부를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치(10)는, 수심센서(52)를 포함하여 신호 케이블(22)의 단부에 연결된 수중조사장비(30)를 수중으로 투입하거나 인양하도록 된 것이다. 이러한 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치(10)는 신호 케이블(22)을 권취하도록 구성되고, 신호 케이블(22)이 풀릴 때 신호 케이블(22)의 풀리는 길이를 검출하기 위한 케이블 길이 감지부(54)를 구비하여 조사선(S)에 구비되는 윈치장치(20)와, 신호 케이블(22)을 안내하고 지지하도록 된 복수의 지지 로울러(42)들 구비하여 조사선(S)에 구비되는 지지 프레임(40)과, 윈치장치(20)를 자동으로 제어하기 위한 제어부(50)를 포함하여 구성된다.
이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
윈치장치(20)는, 신호 케이블(22)을 권취휠에 권취하도록 구성된 것이다. 이러한 윈치장치(20)에는 신호 케이블(22)이 풀릴 때 풀리는 신호 케이블(22)의 길이를 검출하기 위한 케이블 길이 감지부(54)가 구비된다. 여기서 권취휠에 권취된 신호 케이블(22)의 풀리는 길이를 검출하는 케이블 길이 감지부(54)는 권취휠의 회전속도와 회전수 및 신호 케이블(22)이 감긴 직경 등을 검출하는 검출수단들로부터 권취휠로부터 풀리는 신호 케이블(22)의 길이를 측정하여 제어부(50)에 입력하도록 구성된다.
신호 케이블(22)은, 전력 공급을 위한 케이블과 감지신호 및 제어신호를 송수신하기 위한 케이블 및 수중조사장비(30)를 지지하기 위한 케이블 등으로 이루어질 수 있다.
신호 케이블(22)의 단부에 연결되는 수중조사장비(30)는, 수심을 측정하기 위한 수심센서(52)와 수중에서 수온, 염도 등을 포함한 다양한 정보를 획득하기 위한 수단들이 내장되며, 필요에 따라서는 특정 수심에서 시료를 채취할 수 있는 채취기가 구비될 수도 있다. 이러한 수중 조사장비(30)의 하부에는 중량물이 결합될 수도 있으나, 수중조사장비(30) 자체가 중량물일 경우에는 삭제될 수도 있다.
이와 같은 윈치장치(20)는 제어부(50)에 의해 작동 제어된다.
지지 프레임(40)은, 신호 케이블(22)을 안내하고 지지하도록 복수의 지지 로울러(42)들 구비하여 조사선(S)에 구비되는 것이다. 지지 로울러(42)들은 윈치장치(20)에 권취되는 신호 케이블(22)을 수직 직하방으로 지지하고 안내한다. 이러한 지지 로울러(42)들은 1개 또는 다수개로 이루어질 수 있으며, 지지 프레임(40)의 구조 및 안내하는 방향에 따라 그 수는 달라질 수 있다.
한편, 지지 프레임(40)에는, 지지 로울러(42)를 탄력 지지하기 위한 탄력지지수단이 마련된다. 탄력지지수단은, 지지 프레임(40)에 고정되는 고정 지지체(44)와, 고정 지지체(44)와 겹쳐지게 결합되고 타단은 지지 로울러(42)가 축으로 결합되는 유동 지지체(46)와, 고정 지지체(44)와 유동 지지체(46) 사이에 설치되어 유동 지지체(46)를 탄력 지지하기 위한 탄성부재(48)를 포함하여 구성된다. 이때, 탄성부재(48)는 인장스프링으로 이루어질 수 있고, 상단부는 고정 지지체(44)에 고정되고 하단부는 유동 지지체(46)에 고정될 수 있다. 이와 같이 지지 로울러(42)가 탄성부재(48)에 의해 탄력 지지됨으로써 신호 케이블(22)에 하중이 작용할 때 완충력 발생하게 되므로 하중 작용에 의한 충격이 완화될 수 있고, 따라서 갑작스럽게 가해지는 하중에 의한 신호 케이블(22) 및 지지 로울러(42)의 손상이 최소화될 수 있다.
그리고, 전술한 고정 지지체(44)에는, 신호 케이블(22)에 작용하는 하중을 감지하도록 신호 케이블(22)에 의해 유동 지지체(46)에 하중이 작용하여 유동 지지체(46)가 탄성부재(48)의 탄성을 극복하면서 고정 지지체(44) 쪽에서 인출될 때 유동 지지체(46)에 작용하는 하중을 감지하여 제어부(50)에 입력하기 위한 하중감지센서(45)가 설치된다. 이 하중감지센서(45)는 로드셀 또는 변위감지센서로 이루어져, 유동 지지체(46)의 움직임에 따른 압력이나 위치 변화를 감지하여 이를 제어부(50)로 전달하고, 제어부(50)는 하중감지센서(45)가 감지한 압력값이나 위치 변화값을 신호 케이블(22)에 작용하는 하중값으로 산출한다. 하중감지센서(45)로부터 획득된 신호 케이블(22)에 작용하는 하중값은, 제어부(50)가 윈치장치(20)를 제어하는 하나의 제어요소로 사용할 수 있다. 예를 들면, 수중조사장비(30)가 수중으로 투입되었을 때 신호 케이블(22)에 걸리는 하중값이 설정치 이상으로 감지되면 제어부(50)는 윈치장치(20)를 풀림 작동시켜 신호 케이블(22)이 추가로 풀어지도록 함으로써 신호 케이블(22)의 긴장을 완화시킬 수 있을 것이다.
만약, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 로울러(42)가 지지 프레임(40)의 상면에 설치되는 경우에, 신호 케이블(22)에 하중이 작용하게 되면 유동 지지체(46)는 탄성부재(48)의 탄성을 극복하면서 고정 지지체(44) 쪽에서 삽입된다. 이때 하중감지센서(45)는 유동 지지체(46)의 움직임에 따른 압력 또는 위치 변화를 토대로 신호 케이블(22)에 작용하는 하중을 감지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(40)의 끝단부에 구비되는 지지 로울러(42)의 축에는, 지지 프레임(40)의 단부에 설치된 지지 로울러(42)에 안내되는 신호 케이블(22)의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정수단(60)이 마련된다. 기울기 측정수단은, 일단이 지지 로울러(42)의 축에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 신호 케이블(22)이 관통하도록 중공형으로 형성되는 회전체(62)와, 신호 케이블(22)이 기울어지면서 회전체(62)를 회전시킬 때 회전체(62)의 기울기를 측정하도록 회전체(62)의 외측에 부착되는 기울기 감지센서(64)로 구성된다. 이때, 회전체(62)는 일단이 축에 회전 가능하게 결합되고, 신호 케이블(22)이 하단부를 관통하기 때문에 신호 케이블(22)이 축을 기준으로 어느 한쪽으로 기울어지면서 회전체(62)를 회전시키게 된다.
이 기울기 감지센서(64)는 수중조사장비(30)를 수중으로 투입하였을 때 수중조사장비(30)가 조류에 간섭되어 직하방으로 투입되지 않고 경사지게 사선으로 투입되는 경우에, 수중조사장비(30)는 설정된 수심에 도달하지 못한다. 따라서, 기울기 감지센서(64)가 감지한 기울기값을 수신한 제어부(50)는, 입력된 수심값과 전술한 기술기 감지센서(64)가 획득한 기울기값을 근거로 수중조사장비(30)가 목표 수심에 도달할 수 있는 거리를 산출하여 수중조사장비(30)가 목포 수심에 도달하도록 윈치장치(20)를 풀림 작동시킨다.
그리고, 기울기 감지센서(64)가 감지한 기울기값이 설정된 기울기값 보다 더 클 경우에 제어부(50)는 수중조사장비(30)를 회수할 수 있도록 윈치장치(20)를 감김 작동시킨다. 이는 기울기값이 설정된 값보다 더 클 경우에 강한 조류가 발생한 것을 의미하므로, 이 경우에 수중조사장비(30)를 회수하여 다른 장소로 이동하기 위한 것이다.
제어부(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 입력되는 다양한 정보를 토대로 윈치장치(20)를 자동으로 작동 제어하기 위한 것이다. 이러한 제어부(50)는, 입력부(55)와 타이머(56)를 구비한다. 필요에 따라 작동제어를 육안으로 확인하기 위한 출력부(51), 즉 디스플레이부를 구비한다. 제어부(50)는, 수심센서(52)와 케이블 길이 감지부(54)가 감지한 신호를 실시간으로 수신하도록 구성된다. 또한 입력부(55)로부터 수중조사장비(30)가 투입되어야 할 수심과, 투입 지속시간, 투입 및 인양 횟수을 입력받는다. 필요에 따라 조석정보, 조류 및 해류정보 등을 실시간으로 입력받아 데이터 베이스에 저장한다.
이러한 제어부(50)는, 하중 감지센서(45), 수심센서(52), 기울기 감지센서(64), 케이블 길이 감지부(54)로부터 획득된 정보가 입력되고, 입력부(55)로부터 제어 요청정보가 입력되면, 데이터 베이스에 저장된 정보와 타이머(56)의 시간 정보 및 입력된 정보 등을 토대로 윈치장치(20)를 작동 제어하여, 수중조사장비(30)가 해당 수심으로 투입되어 설정된 시간동안 유지되도록 하고, 설정된 시간이 경과되면 수중조사장비(30)를 인양하도록 한다. 그리고, 수중조사장비(30)를 수중으로 투입하고 인양을 작업을 입력된 횟수만큼 반복하도록 윈치장치(20)를 작동 제어한다.
이와 같이 구성된 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치(10)의 작용을 설명하기로 한다.
수중조사장비(30)를 수중으로 투입하기에 앞서 입력부(55)를 통하여 수중조사장비(30)가 위치해야 할 수심값과, 해당 수심에 수중조사장비(30)가 머물러야 할 시간, 수중조사장비(30)의 투입과 인양 횟수 등을 입력받는다.
제어부(50)는 입력부(55)를 통하여 입력된 정보를 토대로, 윈치장치(20)를 풀림 작동시킨다. 윈치장치(20)의 풀림 작동으로 수중조사장비(30)는 설정된 수심까지 하강하여 수중으로 투입된다. 이때, 케이블 길이 감지부(54)에 의해 신호 케이블(22)의 풀리는 길이로 수중조사장비(30)가 해당 수심에 도달했음을 판단할 수 있다. 즉, 일반적으로 사용되는 낚시용 전동릴 장치와 같이, 신호 케이블(22)의 풀리는 길이값을 토대로 수중조사장비(30)가 해당 수심에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 수중조사장비(30)에 구비된 수심센서(52)로부터 수신되는 수심감지값을 토대로 수중조사장비(30)가 목표 수심에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
전술한 과정으로 수중조사장비(30)가 해당 수심에 도달하면, 제어부(50)는 타이머(56)를 토대로 수중조사장비(30)가 해당 수심에 머물러야 하는 시간을 계산한 후 설정된 시간이 경과하면 윈치장치(20)를 감김 작동시켜 수중조사장비(30)를 인양한다.
이러한 작동은 작업자가 입력부(55)를 통하여 입력한 정보에 따라 제어부(50)가 윈치장치(20)를 제어함에 따라 자동으로 이루어질 수 있다. 따라서 작업자에게 편의성이 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 수중조사장비(30)를 정확한 수심에 위치시킬 수 있게 된다.
그리고, 작업자가 수중조사장비(30)를 수중에 투입하고 일정시간이 경과된 후 다시 인양하는 과정을 반복해야 하는 횟수를 입력한 경우에, 제어부(50)는 윈치장치(20)를 제어하여 전술한 투입 및 인양 과정이 설정된 횟수만큼 반복적으로 수행하도록 한다.
한편, 수중조사장비(30)를 수중에 투입할 때 조류에 의해 수중조사장비(30)가 목표하는 수심 위치에 도달하지 못하고 목표 수심 위치로부터 떨어진 곳으로 이동하는 경우에, 신호 케이블(22)은 가상의 수직선에 대하여 수중조사장비(30)가 이동하는 방향으로 경사지게 기울어진다. 이에 따라 회전체(62)가 축을 중심으로 기울어지게 되고 기울기 감지센서(64)가 이를 감지하여 기울기값을 제어부(50)에 전송한다. 제어부(50)는, 기 입력된 목표 수심값(수표면으로부터의 수심, 수표면으로부터 축과의 거리를 합한 값)과, 기울기값을 토대로 신호 케이블(22)이 풀려야 하는 길이를 산출한다. 예를 들면, 축을 기준으로, 수표면으로부터의 수심과 수표면으로부터 축과의 거리를 합한 거리를 수직변이라 하고, 기울기 값을 경사각이라 할 때, 경사각에 의한 가상의 빗변 길이는 수직변에서 수평으로 그은 가상의 밑변 길이에 의해 결정된다. 따라서, 제어부(50)는 이러한 산출근거를 토대로 신호 케이블(22)의 기울어짐 정도에 따라 신호 케이블(22)의 풀림량(풀리는 길이)을 제어할 수 있다. 이 제어 과정으로 수중조사장비(30)가 조류에 의해 목표 수심 위치에서 다른 위치로 흘러 가더라도 목표한 수심에 투입시킬 수 있다.
한편, 수중조사장비(30)를 수중으로 투입하거나 인양하는 과정에서, 신호 케이블(22)에 하중이 작용하게 되면, 지지 프레임(40)에 구비된 하중감지센서(45)가 이를 감지하여 제어부(50)에 전송한다. 제어부(50)는 하중감지센서(45)가 감지한 하중값이 설정된 값보다 클 경우에 윈치장치(20)를 제어하여 신호 케이블(22)을 풀어 신호 케이블(22)의 긴장을 완화시켜 신호 케이블(22)의 파손을 방지한다.
이상에서와 같이, 신호 케이블(22)의 풀리는 길이, 시간, 수심 등을 토대로 수중조사장비(30)를 정확한 목표 수심으로 투입시킬 수 있고, 투입 및 인양 작동을 입력된 정보를 토대로 자동으로 수행할 수 있게 되므로 연안환경 수층의 물리학적 화학적 특성을 파악하기 위한 해양관측을 편리하고 용이하며 정확하게 수행할 수 있게 된다.
첨부된 도면 중에서, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치를 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치(10)는, 프레임(40)에, 수중조사장비(30)가 수직방향, 즉 직하방으로만 투입되도록 신호 케이블(22)을 직하방으로 안내하기 위한 수직안내수단(70)이 마련된 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.
수직안내수단(70)은, 상단 일측이 프레임(40)의 단부에 축으로 결합되고 신호 케이블(22)이 통과되도록 중공형으로 형성되며 하단 내부에 걸림턱(72A)을 구비한 외부관체(72)와, 중공형으로 형성되고 차례대로 작은 사이즈로 형성되고 상단 외주면에는 걸림단(74A)이 형성되고 하단 내주면에는 하단 걸림턱(74B)이 각각 형성되어 상기 외부관체와 겹쳐지게 결합되는 다수개의 중간관체(74)들과, 중간관체(74)들 중에서 가장 내측에 위치한 중간관체(74)의 내부에 겹쳐지게 결합되고 하단에는 신호 케이블(22)이 고정되는 하부관체(76)로 이루어진 겹침형 수직안내부재(71)을 포함한다. 또한, 중간부가 지지 프레임(40)에 축 결합되고, 작동로드(78A)의 단부가 외부관체(72)에 축 결합되며, 작동로드(78A)의 인출 작동으로 겹침형 수직안내부재(71)가 수직 직하방을 향한 상태를 유지하고, 인입 작동으로 겹침형 수직안내부재(71)를 조사선(S) 방향으로 회동시켜 수중조사장비(30)의 회수를 돕도록 된 엑츄에이터(78)를 포함한다.
전술한 겹침형 수직안내부재(71)를 이루는 외부관체(72)와 각 중간관체(74)들 및 하부관체(76)는 사이즈가 차례대로 작게 형성되어 서로 내부로 겹쳐지게 삽입되어 결합되는 구조를 갖으며, 도 4에 도시된 바와 같이 서로 펼쳐졌을 때 결합상태가 해제되지 않도록 하단 내주면에는 걸림턱(72A)과 하단 걸림턱(74B)들이 각각 형성되고, 상단 외주면에는 걸림단(74A)들이 각각 형성된다. 이때, 걸림단(74A)들은 소정의 길이로 형성되는데, 이는 각 중간관체(74)들 및 하부관체(76)가 펼쳐졌을 때 각 중간관체(74)의 내주면에 지지되어 좌우 흔들림이 최소화되도록 하기 위한 것이다.
그리고, 수중조사장비(30)가 결합된 영역의 신호 케이블(22)에는, 스톱퍼(75)가 결합된다. 이 스톱퍼(75)는 수중조사장비(30)의 인양으로 신호 케이블(22)이 상승할 때 하부관체(76)의 하단부에 걸려 하부관체(76)와 중간관체(74)들을 상향으로 이동시켜 서로 겹쳐지면서 외부관체(72)에 수납되도록 하기 위한 것이다.
그리고, 중간관체(74)들과 하부관체(76)는 수중조사장비(30)의 투하시 자중에 의해 펼쳐질 수도 있고, 스톱퍼(75) 또는 별도의 고정수단에 의해 신호 케이블(22)이 하부관체(76)에 결합됨으로써, 수중조사장비(30)의 투하(하강) 및 인양(상승)시에 신호 케이블(22)과 같이 상승하면서 겹쳐지거나 하강하면서 펼쳐지도록 구성될 수 있다.
엑츄에이터(78)는 제어부(50)에 의해 작동되는 것으로, 인출 작동으로 겹침형 수직안내부재(71)가 직하방을 향하도록 하고, 인입 작동으로 겹침형 수직안내부재(71)를 조사선(S) 방향으로 회동시켜 작업자가 인양된 수중조사장비(30)를 용이하게 회수하거나, 수중조사장비(30)를 용이하게 신호 케이블(22)에 연결할 수 있겠 된다.
물론, 엑츄에이터(78)는 겹침형 수직안내부재(71)의 각도를 다양하게 가변시킬 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성된 수직안내수단(70)은, 엑츄에이터(78)가 인출 작동되어 겹침형 수직안내부재(71)가 수직 직하방을 향한 상태에서, 윈치장치(20)가 풀림 작동을 하게 되면, 신호 케이블(22)이 풀리면서 하강하게 되므로 겹침형 수직안내부재(71)의 중간관체(74)들 및 하부관체(76)은 직하방으로 펼쳐지면서 신호 케이블(22)을 지지하고 직하방으로 안내한다. 따라서, 수중조사장비(30)의 투입시 조류가 발생되더라도 수중조사장비(30)를 목표하는 수심까지 정확하게 위치시킬 수 있게 된다. 물론, 겹침형 수직안내부재(71)의 길이에 한계가 있을 것이나, 겹침형 수직안내부재(71)의 길이가 허용하는 소정의 수심까지는 신호 케이블(22)을 수직 직하방으로 지지하고 안내하게 되므로 수중조사장비(30)가 목표하는 수심에 근접하게 위치할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 신호 케이블(22)의 풀리는 길이, 시간, 수심 등을 토대로 수중조사장비(30)를 정확한 목표 수심으로 투입시킬 수 있고, 수직안내수단(70)에 의해 조류가 발생되는 해양에서도 수중조사장비(30)를 정확한 목표 수심으로 투입시킬 수 있다. 또한, 투입 및 인양 작동을 입력된 정보를 토대로 자동으로 수행할 수 있게 되므로 연안환경 수층의 물리학적 화학적 특성을 파악하기 위한 해양관측을 편리하고 용이하며 정확하게 수행할 수 있게 된다.
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.
10 : 자동 수직 투입 및 인양장치 20 : 윈치장치
22 : 신호 케이블 30 : 수중조사장비
40 : 지지 프레임 42 : 지지 로울러
45 : 하중 감지센서 50 : 제어부
52 : 수심센서 54 : 케이블 길이 감지부
55 : 입력부 56 : 타이머
60 : 기울기 측정수단 62 : 기울기 감지센서
64 : 회전체 70 : 수직안내수단
72 : 외부관체 72A : 걸림턱
74 : 중간관체 74A : 걸림단
74B : 하단 걸림턱 75 : 스톱퍼
76 : 하부관체 78 : 엑츄에이터
78A : 작동로드

Claims (6)

  1. 수심센서를 포함하여 신호 케이블의 단부에 연결된 수중조사장비를 수중으로 투입하거나 인양하도록 된 것으로,
    상기 신호 케이블을 권취하도록 구성되고, 상기 신호 케이블이 풀릴 때 상기 신호 케이블의 풀리는 길이를 검출하기 위한 케이블 길이 감지부를 구비하여 조사선에 구비되는 윈치장치;
    상기 신호 케이블을 안내하고 지지하도록 복수의 지지 로울러들 구비하여 상기 조사선에 구비되는 지지 프레임; 및
    타이머를 구비하고, 상기 수심센서와 상기 케이블 길이 감지부가 감지한 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 수중조사장비가 투입되어야 할 수심과, 투입 지속시간, 투입 및 인양 횟수 등이 입력부로부터 입력되면, 상기 윈치장치를 풀림 작동시켜 상기 수중조사장비가 해당 수심으로 투입되어 설정된 시간동안 유지되도록 하고, 설정된 시간이 경과되면 상기 윈치장치를 감김 작동시켜 상기 수중조사장비를 인양하며, 상기 수중조사장비의 투입 및 인양 작동을 입력된 횟수만큼 반복하도록 상기 윈치장치를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 지지 프레임에는,
    상기 지지 로울러를 탄력 지지하기 위한 탄력지지수단이 마련되고, 상기 탄력지지수단은, 상기 지지 프레임에 고정되는 고정 지지체; 일단이 상기 고정 지지체와 겹쳐지게 결합되고 타단은 상기 지지 로울러가 축으로 결합되는 유동 지지체; 및 상기 고정 지지체와 유동 지지체 사이에 설치되어 상기 유동 지지체를 탄력 지지하기 위한 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 지지체에는,
    상기 신호 케이블에 작용하는 하중을 감지하도록 상기 신호 케이블에 의해 상기 유동 지지체에 하중이 작용하여 상기 유동 지지체가 상기 탄성부재의 탄성을 극복하면서 상기 고정 지지체 쪽에서 인출되거나 삽입될 때 상기 유동 지지체에 작용하는 하중을 감지하여 상기 제어부에 입력하기 위한 하중감지센서가 설치되는 것을 특징으로 하는,
    수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임의 끝단부에 구비되는 상기 지지 로울러의 축에는,
    상기 신호 케이블의 기울기를 측정하기 위한 기울기 측정수단이 마련되고, 기울기 측정수단은,
    일단이 상기 축에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 상기 신호 케이블이 관통하도록 중공형으로 형성되는 회전체; 및
    상기 신호 케이블이 기울어지면서 상기 회전체를 회전시킬 때 상기 회전체의 기울기를 측정하도록 상기 회전체의 외측에 부착되는 기울기 감지센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임에는,
    상기 수중조사장비가 직하방으로만 투입되도록 상기 신호 케이블을 직하방으로 안내하기 위한 수직안내수단이 마련되고, 상기 수직안내수단은,
    상단 일측이 상기 프레임에 축으로 결합되고 상기 신호 케이블이 통과되도록 중공형으로 형성되며 하단 내부에 걸림턱을 구비한 외부관체와, 중공형으로 형성되고 차례대로 작은 사이즈로 형성되며 상단 외주면에는 걸림단이 형성되고 하단 내주면에는 하단 걸림턱이 각각 형성되어 상기 외부관체와 겹쳐지게 결합되는 다수개의 중간관체들과, 상기 중간관체들 중에서 가장 내측에 위치한 중간관체의 내부에 겹쳐지게 결합되고 하단에는 상기 신호 케이블이 고정되는 하부관체를 포함하여, 상기 신호 케이블이 인양될 때 상기 중간관체들과 하부관체가 서로 겹쳐져 상기 외부관체에 수납되고, 상기 신호 케이블이 투입될 때 상기 중간관체들과 하부관체가 펼쳐져 상기 수중조사장비를 수직 직하방으로 안내하기 위한 겹침형 수직안내부재; 및
    중간부가 상기 지지 프레임에 축 결합되고, 작동로드의 단부가 상기 외부관체에 축 결합되며, 상기 작동로드의 인출 작동으로 상기 겹침형 수직안내부재가 수직 직하방을 향한 상태를 유지하고, 인입 작동으로 상기 겹침형 수직안내부재를 상기 조사선 방향으로 회동시켜 상기 수중조사장비의 회수를 돕도록 된 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수중조사장비가 결합된 영역의 상기 신호 케이블에는,
    상기 수중조사장비의 인양으로 상기 신호 케이블이 상승할 때 상기 하부관체의 하단부에 걸려 상기 하부관체와 중간관체들을 상향으로 이동시켜 서로 겹쳐지면서 상기 외부관체에 수납되도록 하기 위한 스톱퍼가 결합되는 것을 특징으로 하는,
    수중 조사장비용 자동 수직 투입 및 인양장치.









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