KR102086369B1

KR102086369B1 - 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템

Info

Publication number: KR102086369B1
Application number: KR1020190150448A
Authority: KR
Inventors: 위광재; 조영호; 윤세훈
Original assignee: 주식회사 지오스토리
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-03-09

Abstract

본 발명은 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템에 관한 것으로서, 카메라의 승강, 고정, 회전, 각도조절이 용이하도록 하는 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000)에 탑재된 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 해저의 해저측정데이터를 측정하는 데이터 제작모듈(100)과; 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 획득한 해저측정데이터를 수신하는 데이터 처리모듈과; 상기 데이터 처리모듈을 통해 해저면의 높낮이를 파악하여 해저면의 지형물을 생성하는 모델링 생성모듈과; 상기 데이터 처리모듈의 해저측정데이터와 해저면의 지형물 생성을 통해 상기 지형물의 높이를 계산하는 연산모듈(400)과; 상기 데이터 처리모듈, 모델링 생성모듈 및 연산모듈(400)을 제어하는 제어모듈(500)과, 상기 연산모듈에서 생성되는 해저면의 암초와 기타 지형물의 높이 정보 및 해당 지점의 해저면 높이 정보를 수신받아 저장하는 해도제작 DB(600);를 구비함으로써, 승강, 고정, 회전, 각도조절이 자유로운 구조의 멀티빔 음향측심기를 이용하여 해저면의 지형적, 지리적 변동사항을 정밀하게 측정, 확인하여 정확한 해저 도화 작업을 통한 해도 제작이 가능한 기술에 관한 것이다.

Description

멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템 {Production System of Sea Drawing Map using a Multi-Beam Echo Sounder}

본 발명은 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템에 관한 것으로서, 해저에서도 승강, 고정, 회전, 각도조절이 자유로운 구조의 음향측심기를 이용하여 어떠한 해저면의 지형 이나 기존 대비 변동이 있는 지형이라도 정밀하게 측정하여 정확한 해저 도화 작업을 통한 해도 제작이 가능하게 하도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 멀티빔 음향측심기는 해저의 다양한 형상 및 지형을 3차원적으로 측정하기 위한 장치로서, 해저면에 초음파를 발사시켜 음파가 바닥면에 도착한 후 다시 반사되어 동일한 경로로 되돌아오는 성질을 이용한다.

이때 초음파의 전달 속도는 바닷물의 상태 즉 염분에 의한 밀도 변화, 온도에 의한 밀도 변화, 수압 변화 등에 의해 지속적으로 변화하게 되며, 이러한 물리적인 특성 변화를 이용하여 관측된 값을 보정하는 과정을 거치게 된다.

종래의 멀티빔 음향측심기는 음향의 발사를 통해 90도 내지 120도의 각도에 대하여 지형을 파악할 수 있기 때문에 종래의 수직하부 일지점만 측정가능하던 방식에 비해 그 성능은 월등하지만, 90도 내지 120도 이상의 각도 범위 이상의 방식은 멀티빔 음향측심기를 이용하더라도 해저 지형 측정이 곤란한 문제점이 있었다.

한편, 특허등록 제10-1033111호(등록공고 2011. 05. 13. 자)에서 제시된 "멀티빔 음향측심기 구조물을 장착한 해양지형조사선"에 개시된 것과 같은 종래 기술에서는 조사선 무게중심선 직하부 선체 저면에 음향측심기를 고정적으로만 장착하고 있어서, 음향측심기의 파손 방지에 있어서는 탁월하나, 다종다양한 해저 지형에 대해 입체적으로 측정 데이터를 획득하기는 어려운 구조를 갖고 있었다.

따라서, 복수의 멀티빔 음향측심기를 선박에 장착하지 않더라도 음향의 발사 각도에 제한없이 어떠한 해저 지형에 대해서도 정밀한 해저 지형물의 높낮이 및 해저 등심선을 획득하여 이를 해도제작 DB에 저장하고 작업자가 실시간으로 확인할 수 있도록 함으로써 정확하고 신뢰성있는 해도 제작을 구현할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 멀티빔 음향측심기를 이용한 측정에 의해 해저면의 지형적, 지리적 사항을 정밀하게 측정, 확인함으로써 해저 도화 작업 시 실제 해저면의 형상과 같이 정밀한 도화가 가능하여 정확한 각종 해저 지형물의 높낮이 및 해저 등심선을 구비하는 해도 제작이 가능한 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 멀티빔 음향측심기의 승강, 고정, 회전, 각도조절이 자유로운 구조를 채택하여 음향의 발사각도에 구애받지 아니하고, 다종다양한 해저 지형에 대한 정밀한 해저측정데이터를 획득함으로써 정확도가 높은 해도제작에 기여할 수 있는 해도 제작 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 멀티빔 음향측심기를 통해 획득되는 해저측정데이터를 이용해 해저 지형의 높낮이 및 형상을 모델링하고 DB에 저장하여 작업자가 사용자 단말기 상에서 기존 해저 지형의 지형 변화 정보 또는 신규 해저 지형의 정보를 실시간으로 전송받아 해도 제작 작업을 용이하게 수행할 수 있는 해도 제작 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 해저에서 측정이 가능한 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 해저지형물에 대한 해저측정데이터를 획득하는 데이터 제작모듈(100); 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 획득한 해저측정데이터를 수신하는 데이터 처리모듈(200); 상기 데이터 처리모듈(200)을 통해 전송된 해저측정데이터를 판독하여 해저면의 높낮이를 계산하여 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 생성하는 모델링 생성모듈(300); 상기 데이터 처리모듈의 해저측정데이터와 상기 모델링 생성모듈에서 생성된 해저지형물의3차원 모델링 이미지를 각각 좌표값으로 변환시켜 상기 해저지형물의 높이를 각각 계산하는 연산모듈(400); 상기 데이터 처리모듈, 모델링 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈(500): 상기 모델링 생성모듈에서 생성되는 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 상기 연산모듈에서 생성되는 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값을 수신받아 저장하는 해도제작 DB(600); 상기 해도 제작 DB에 저장된 정보를 수신받되, 디스플레이 화면 상에 현시되는 전자해도의 소정 지점 선택 시 상기 지점에 대응하는 위치의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 해당 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값이 자동적으로 연동되어 현시되는 사용자 단말(700); 및 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 승강, 고정, 회전, 각도조절하는 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000); 를 포함하되, 상기 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000)는 선박의 저면에 고정되는 원판형상의 고정판부(1110)와, 상기 고정판부(1110)의 중심에서 돌출된 고정부재(1120)와, 상기 고정부재(1120)에 조립되는 승강부재(1130)와, 상기 승강부재(1130)의 하단에 조립되는 회전부재(1140)와, 상기 회전부재(1140)에 결합되어 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 탑재하는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)을 구비하고, 상기 고정부재(1120)과 승강부재(1130) 사이에 승강부재(1130)의 무게를 지지하는 복수의 스프링(580)을 구비하며, 상기 고정부재(1120)는 상하단이 개방된 원통형상으로 형성되고, 상단부가 보스(1112)에 나사결합되며, 상기 고정부재(1120)의 내부에는 승강모터(1200)가 고정판부(1110)에 부착되되, 승강모터(1200)의 구동으로 승강로드(520)를 상하운동시켜 상기 승강부재(1130)의 상승 및 하강이 가능하도록 하고, 상기 승강로드(520)는 4.3 ~ 8.7 중량%의 알루미늄(Al), 1.0 ~ 4.2 중량%의 구리(Cu), 0.1 ~0.2 중량%의 마그네슘(Mg), 0.2 ~ 0.3 중량%의 티타늄(Ti), 0.15 ~ 1.7 중량%의 규소(Si), 0.18 ~ 1.9 중량%의 니켈(Ni), 0.17 ~ 2.1 중량%의 지르코늄(Zr), 0.01 ~ 0.05 중량%의 탄소(C), 0.01 ~ 0.04 중량%의 인(P) 및 잔부의 아연(Zn)을 포함하는 고강도 아연-알루미늄 합금으로 형성되며, 상기 승강로드(520)는 그 측면에 단면이 삼각뿔 또는 삼각형인 복수의 스토퍼(560)를 구비하여 고정부재(1120)의 내측면에 형성되는 걸림턱(LITM)에 상기 스토퍼(560)가 걸리면, 승강로드(520)의 추가 하강을 방지하고, 상기 승강로드(520)는 그 측면에 완충부(540) 및 흔들림방지부(550)를 각각 구비하여, 승강모터(1200)의 구동 정지 시 승강로드(520)를 고정부재(120)의 내측면에 밀착 고정하되 그 흔들림을 최소화하며,
상기 승강부재(1130)의 내부에는 회전모터(1134)가 내장되고, 상기 회전모터(1134)에는 구동기어(1133)가 형성되며, 상기 구동기어(1133)에 맞물리는 종동기어(1141)와, 상기 종동기어(1141)에 결합되는 회전축(1142)이 형성되되, 상기 회전축(1142)은 승강부재(1130)의 외부로 연장되고, 상기 승강부재(1130)의 하부에는 베어링(1134)을 매개로 회전 가능하도록 회전부재(1140)가 형성되되, 상기 회전부재(1140)와 승강부재(1130)는 회전축(1142)으로 연결되고, 상기 회전부재(1140)의 하부에는 상하 방향으로 회전되는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)가 형성되되, 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)는 회전 힌지(1151)로 연결되며, 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 사이에는 회동모터(1170)가 형성되며, 상기 회동모터(1170)에는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 일면에 접촉된 상태로 회전되는 회전캠(1171)이 형성되고, 상기 멀티빔 음향측심기(110)의 하우징은 양 측면에 측면 패널(114)을 구비하고 이를 이어주는 수평 패널(113)을 구비하되, 그 전면에서 보면 'H'자 형상으로 구성되며, 상기 H자 형상의 상부영역에는 음향발신부(111)가 배치되되, H자 형상의 하부영역에는 기저완충 패널(112)가 삽입되어 결합되며, 상기 측면 패널(114) 및 수평 패널(113)은 전체 합금 중량 기준 중량 백분률로, 18.0 내지 30.0의 Ni, 16.0 내지 22.0의 Cr, 2.0 내지 6.0의 Mo, 1.0 내지 2.4의 Cu, 0.4 내지 2.7의 W, 2.0 내지 6.0의 Mn, 2.0 내지 4.0의 Al, 0.01 내지 0.03의 C, 0.1 내지 0.5의 Ru, 0.4 내지 0.6의 Zr, 0.2 내지 0.4의 Ti, 0.1 내지 0.2의 V, 0.01 내지 0.04의 P, 0.01 내지 0.04의 S, 및 8.0 내지 12.0의 Fe를 포함하는 합금으로 형성되고, 상기 기저 완충 패널(112)은 에틸렌 100 중량부에 대하여 초산 비닐 모노머 20 내지 30 중량부를 중합하여 형성된 중합물을 기준으로, 그 중합물 100 중량부에 대하여, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머(TPEE) 10 내지 15 중량부, 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide) 8 내지 10 중량부 및 글리옥살(glyoxal) 4 내지 5 중량부를 포함하는 물질로 형성되며, 상기 고정판부(1110)의 하단면에 소정 주파수가 순차적으로 반복되어 출력되는 초음파발생기(570)가 장착되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템을 제공한다.

본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템에 의하면, 멀티빔 음향측심기를 이용한 측정에 의해 해저면의 지형적, 지리적 사항을 정밀하게 측정, 확인함으로써 해저 도화 작업시 실제 해저면의 형상과 같이 정밀한 도화가 가능하여 정확한 각종 해저 지형물의 높낮이 및 해저 등심선을 구비하는 해도 제작이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 선박 저면에 부착되는 멀티빔 음향측심기의 승강, 고정, 회전, 각도조절이 자유로운 구조를 채택하여 음향의 발사각도에 구애받지 아니하고, 다종다양한 해저 지형에 대한 정밀한 해저측정데이터를 획득함으로써 정확도가 높은 해도제작이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 해도 제작 작업자가 사용자 단말기 상에서 해도 제작 DB를 통해 전달되는 특정 지점의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지, 높이 정보 및 좌표값을 신속하게 확인한 후 해도 제작 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템을 도시하는 구조도.
도 2는 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템의 멀티빔 음향측심기와 제어수단을 도시하는 예시도.
도 3a는 종래기술에 의해 복수의 멀티빔 음향측심기를 장착한 선박이 해저 지형을 측정하는 모습을 나타낸 예시도.
도 3b는 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기를 통해 해저지형을 측정하는 모습을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재 내 흔들림 방지부의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재 내 완충부의 단면도.
도 8 내지 도 10는 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치의 동작 상태를 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템은 도 1, 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 해저에서 측정이 가능한 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 해저지형물에 대한 해저측정데이터를 획득하는 데이터 제작모듈(100)과, 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 획득한 해저측정데이터를 수신하는 데이터 처리모듈(200)과, 상기 데이터 처리모듈(200)을 통해 전송된 해저측정데이터를 판독하여 해저면의 높낮이를 계산하여 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 생성하는 모델링 생성모듈(300)과, 상기 데이터 처리모듈의 해저측정데이터와 상기 모델링 생성모듈에서 생성된 해저지형물의3차원 모델링 이미지를 각각 좌표값으로 변환시켜 상기 해저지형물의 높이를 각각 계산하는 연산모듈(400)과, 상기 데이터 처리모듈, 모델링 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈(500)과, 상기 모델링 생성모듈에서 생성되는 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 상기 연산모듈에서 생성되는 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값을 수신받아 저장하는 해도제작 DB(600)와, 상기 해도 제작 DB에 저장된 정보를 수신받되, 디스플레이 화면 상에 현시되는 전자해도의 소정 지점 선택 시 상기 지점에 대응하는 위치의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 해당 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값이 사용자에 현시되는 사용자 단말(700)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템을 도시하는 구조도이고, 도 2는 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템의 멀티빔 음향측심기와 제어수단을 도시하는 예시도이고, 도 3b는 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기를 통해 해저지형을 측정하는 모습을 나타낸 예시도이다.

이하 본 발명의 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템에 대한 각 구성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 데이터 제작모듈(100), 데이터 처리모듈(200), 모델링 생성모듈(300), 연산모듈(400), 제어모듈(500), 해도제작 DB(600) 및 사용자 단말(700)을 포함하여 구성될 수 있고, 바다의 해저 깊이뿐만 아니라 해저면에 형성된 암초와 기타 지형물의 높이와 면적, 형상을 정확히 파악함으로써, 정밀한 해도 제작에 기여할 수 있게 하기 위한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 제작모듈(100)은 해저에서 측정이 가능한 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 각종 해저지형물에 대한 해저측정데이터를 획득하는 기능을 수행한다. 상기 해저측정데이터는 해수면으로부터 해저지형물까지의 거리(해저지형물이 높이), 각 해저지형물의 좌표값을 포함할 수 있다.

상기 데이터 제작모듈(100)의 멀티빔 음향측심기(110)는 전후면과 하면이 개방된 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)에 내장되어 각종 해저지형물에 대한 해저측정데이터의 획득이 가능하며, 획득된 해저측정데이터는 내부 또는 외부에 별도로 구비된 데이터베이스를 통해 저장될 수 있다.

한편, 도 2에 현시된 바와 같이, 상기 멀티빔 음향측심기(110)는 제어수단(120)과 전기적으로 연결되어 운용된다.

본 발명의 멀티빔 음향측심기(110)는 음파의 넓은 주사폭을 이용하여 해저면의 횡단면 전체를 일시에 측정 가능하며, 항해와 동시에 다중 음향 신호를 방출하여 수심과 해저 지형을 동시에 관측하고 기록하는 방식의 멀티빔 음향측심기를 채택할 수 있다.

후술하겠지만, 상기 멀티빔 음향측심기(110)는 기존의 음향측심기와 달리 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)에 부착되어 자유로이 승강, 고정, 회전, 각도 조절이 가능하므로, 종래의 90도 내지 120도 범위의 음향 측정 가능 영역에 구애받지 않고, 최소 180도의 범위에서 광역 해저면의 지형지물에 대해 관측할 수 있는 장점이 있다. 특히 선박의 직하방을 향해서도 음향 발사가 가능하다.

상기 제어수단(120)은 멀티빔 음향측심기(110)와 전원공급 및 신호 전송용 케이블을 통해 연결되며, 인터페이스부(121), 제어부(122), 표시부(123), 키입력부(124) 및 GPS수신부(125)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 인터페이스부(121)는 상기 멀티빔 음향측심기(110)로부터 해저면을 반사하여 수집되는 음향 또는 음파 신호를 포함하여 형성되는 해저측정데이터를 전송받을 수 있다, 그리고 제어수단(120)의 제어부(122)는 상기 해저측정데이터를 데이터 제작모듈(100)로 전송하도록 컨트롤 할 수 있다.

상기 제어부(122)는 수심센서(1181)를 통해 검출된 수심 위치신호를 신호 처리하여 데이터 제작모듈(100)로 입력할 수 있으며, 후술하겠지만, 고정부재(1120) 내 승강로드(520)의 승강 또는 하강, 회전부재(1140)의 하부에 형성되는 회동모터(1170)의 상하좌우 회동을 제어할 수 있다. 물론, 상기 제어부(122)에 의해 멀티빔 음향측심기(110)의 음향 발생, 조사 등을 제어할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 제어부(122)는 상기 멀티빔 음향측심기(110)로부터 입력되는 해저측정데이터 및 각종 해저지형물에 관한 정보가 표시부(123)를 통해 출력되도록 제어하고, GPS를 통해 현재 장비의 위치값과, 상기 수심센서(1181)로부터 제공되는 수심정보를 입력받아 현재 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 측정된 장소의 위치와 수심을 정확하게 저장 또는 표시하도록 할 수 있다.

상기 표시부(123)는 상기 제어부(122)의 출력제어에 따라 멀티빔 음향측심기(110)로부터 제공된 해저측정데이터를 디스플레이 분할화면 전체를 통해 현시하거나 또는 사용자의 선택에 의해 디스플레이의 분할화면 중 한 화면만을 크게 디스플레이할 수 도 있다.

상기 키입력부(124)는 상기 제어부(122)로 멀티빔 음향측심기(110)의 구동제어에 필요한 여러 가지 다양한 기능키 입력을 수행한다. 상기 GPS수신부(125)는 GPS로부터 수신된 정보를 분석하여 현재의 위치를 제어부(122)가 인식할 수 있도록 제공한다.

상기 제어수단(120)은 PC 또는 노트북 등의 이동단말로도 구성할 수 있으며, 필요에 따라 외부와 온라인 네트워크가 가능하도록 구성하여 원격에서 현지의 측정정보를 확인할 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 데이터 처리모듈(200)은 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 획득한 해저측정데이터 및 해저지형물에 대한 각종 정보를 수신하여, 모델링 생성모듈(300)로 전송하는 기능을 수행한다.

상기 모델링 생성모듈(300)은 데이터 처리모듈(200)을 통해 전송된 해저측정데이터 및해저지형물에 대한 각종 정보를 판독하여 해저면의 높낮이를 파악하여 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 생성하는 기능을 수행한다. 상기 모델링 생성모듈(300)의 3차원 모델링 툴(tool)은 공지, 공용의 3차원 모델링 툴을 이용할 수 있을 것이다.

상기 연산모듈(400)은 데이터 처리모듈(200)의 해저측정데이터, 각종 해저지형물에 대한 정보와, 상기 모델링 생성모듈(300)의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 입력받아 해저면의 각종 해저지형물의 높이를 연산하는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 연산모듈(400)의 해저지형물 높이 계산은 해저측정데이터와 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 각각의 좌표값으로 변환시켜 해당 지점의 해수면과의 비교를 통해 해수면으로부터 해저지형물까지의 정확한 높이(거리)를 연산함으로써, 추후 해도 제작에 있어, 도화 작업이 가능하게 된다.

상기 모델링 생성모듈(300)에서 생성되는 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 상기 연산모듈(400)에서 생성되는 해저지형물의 높이 정보 및 해당 좌표값은 해도제작 DB(600)로 전송되어 저장되게 된다.

한편, 해도를 제작하는 사용자는 사용자 단말(700)에서 상기 해도 제작 DB(600)에 저장된 해저지형물의 3차원 모델링 이미지, 해저지형물의 높이 정보 및 해당 좌표값을 수신받되, 사용자 단말(700)의 디스플레이 화면 상에 현시되는 전자해도의 소정 지점 선택 시 상기 지점에 대응하는 위치의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 해당 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값이 자동적으로 연동되어 현시되게 된다.

따라서, 사용자는 사용자 단말(700) 상에서 해당 지점의 해저지형물의 높이, 형상, 면적 등을 신속하고 용이하게 확인할 수 있으며, 새로운 해도 제작 또는 기존 해도의 갱신에 있어 도화 작업이 한결 용이하고 수월할 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 멀티빔 음향측심기(110)를 이용한 측정을 통해 해저지형물의 높이, 형상, 면적, 좌표값에 관한 정확한 정보를 입력받아 새로운 해도 제작이 용이할 뿐 아니라, 해저면의 지형적, 지리적 변동사항을 정밀하게 확인하여 기존 해도의 갱신 작업도 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 제어모듈(500)은 상기 데이터 제작모듈(100), 데이터 처리모듈(200), 모델링 생성모듈(300) 및 연산모듈(400)을 제어하는 기능을 수행하며, 발명의 필요에 따라 상기 제어모듈(500)은 해도 제작 DB(600)로부터 기존에 저장되어 있는 정보를 불러와서, 상기 연산모듈(400)을 통해 신규 정보 및 기존 정보를 비교하여 해저지형물의 변동사항을 확인하여 양자의 비교 정보를 다시 해도 제작 DB(600)에 저장하도록 제어할 수도 있을 것이다.

이 때, 상기 제어모듈은 상기 신규 정보와 기존 정보의 차이점이 발견되면, 사용자 단말(700)로 변동 사항이 발견되었다는 신호를 송신하여 작업자가 실시간으로 해도 제작 DB(600)를 통해 사용자 단말(700)상에서 그 차이점을 확인한 후 해도 제작 또는 해도 갱신 작업에 이용할 수도 있을 것이다.

상기 데이터 제작모듈(100)은 해저에서 측정이 가능한 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 각종 해저지형물에 대한 해저측정데이터를 획득을 수행하게 되며, 측정된 해저측정데이터는 그 내부에 별도로 구비된 데이터베이스를 통해 저장되는데, 상기 데이터 제작모듈(100)에서 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 획득한 해저측정데이터를 수신하여 전송하게 되는 데이터 처리모듈(200)이 기능하게 된다.

한편, 도 3a는 종래기술에 의해 복수의 멀티빔 음향측심기를 장착한 선박이 해저 지형을 측정하는 모습을 나타낸 예시도이다.

일반적인 멀티빔 음향측심기는 유효한 음향 발사각이 90도 내지 120도의 범위에 한정되어, 선박 저면에 1개의 멀티빔 음향측심기를 장착하고 측정할 경우에는 광범위한 해저 지역을 커버하지 못하여, 해저지형물의 높이 정보의 신뢰성에 다소 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해, 도 3a에서 도시하는 바와 같이 복수의 멀티빔 음향측심기를 선박의 저면에 배치하는 경우에는 광범위한 해저 지역을 커버할 수 있는 장점은 있으나, 고가의 음향측심기를 구매하여야 하는 비용적 문제와, 선박 저면의 다수곳에 고정형 배치 하우징을 마련해야 하는 등 선박 구조 및 항해에 좋지 않는 영향을 가져오는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해, 도 3b에서 볼 수 있듯이, 본 발명에서는 선박의 저면에 1개의 멀티빔 음향측심기(110)를 구동할 수 있는 멀티빔 음향측심기 구동기(1100)를 설치하되, 멀티빔 음향측심기(110)를 고정형이 아닌 승강, 회전, 각도 조절이 자유로운 구조를 채택함으로써, 1개의 멀티빔 음향측심기로도 광범위한 해저 지역을 커버할 수 있는 효율적인 구조를 채택하였다.

도 4는 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치의 사시도이다.

본 발명에서는 선박의 해저 측정시 멀티빔 음향측심기(110)의 승강, 고정, 회전, 각도 조절을 용이하게 수행할 수 있는 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000)를 구비한다.

이러한 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000)는 선박의 하면에 고정되는 원판 형태의 고정판부(1110)와, 상기 고정판부(1110)의 중심에 고정되는 고정부재(1120)과, 상기 고정부재(1120)에 조립되는 승강부재(1130)과, 상기 승강부재(1130)의 하단에 조립되는 회전부재(1140)과, 상기 회전부재(1140)에 결합된 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)와, 상기 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)에 내장되어 상하좌우 방향으로 각도조절가능하게 설치되는 멀티빔 음향측심기(110)를 구비하게 된다.

그리고, 상기 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 일측면에는 수심센서(1181)가 장착되어 멀티빔 음향측심기(110)가 수중으로 내려간 위치를 감지하여 그 신호를 제어수단(120)으로 전송하게 된다.

상기 수심센서(1181)는 발명의 필요에 따라 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 들어오는 반사 음향을 이용하여 현재 위치에서 해저지형물까지의 거리를 개략적으로 센싱하여 상기 데이터 제작모듈(100)에 전송할 수도 있을 것이다. 상기 수심센서(1181)를 통해 측정되는 해저지형물의 높이는 상기 연산모듈(400)에 의해 산출되는 해저지형물의 높이의 정확성을 검증하는 비교자료로 이용될 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재의 단면도이다.

상기 고정판부(1110)는 하면 중앙에 원통형상의 보스(1112)가 돌출되며, 상기 고정부재(1120)은 상하단이 개방된 원통형상으로 형성되고, 하단부가 상기 보스(1112)에 나사결합된다.

상기 고정부재(1120)의 내부에는 승강모터(1200)가 고정판부(1110)의 하면에 부착되어 구비되되, 승강모터(1200)의 구동으로 승강로드(520)를 상하운동시켜 승강부재(1130)의 상승 및 하강하도록 하되, 상기 승강로드(520)는 그 측면 하부 영역에 단면이 삼각뿔 또는 삼각형인 복수의 스토퍼(560)를 구비하여 고정부재(1120)의 내측면에 형성되는 걸림턱(LITM)에 상기 스토퍼(560)가 걸리면, 승강로드(520)의 추가 하강을 방지하도록 기능할 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(1120)의 외표면에는 유선 또는 무선 통신 가능한 제1컨트롤러(103)가 구비되며, 제어수단(120)에서 상기 제1컨트롤러(103)를 통해 상기 승강모터(1200)의 구동을 유무선으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1컨트롤러(103)를 통해 상기 승강모터(1200)를 제어함으로써 상기 승강부재(1130)을 상기 고정부재(1120)에 대해 승하강시키면서 종국적으로 멀티빔 음향측심기(110)의 해수면 이하 높이 조절이 가능하게 된다.

즉, 본 발명에서는 멀티빔 음향측심기(110)를 해수면 아래로 승강시키면서 해저지형물에 대한 측정을 수행하도록 함으로써, 선박의 저면에 형성되는 조류, 파고, 선박 자체의 진동으로부터 영향을 최소화함으로써 보다 더 정확한 해저측정데이터의 취득이 가능하도록 한다.

상기 승강로드(520)는 4.3 ~ 8.7 중량%의 알루미늄(Al), 1.0 ~ 4.2 중량%의 구리(Cu), 0.1 ~0.2 중량%의 마그네슘(Mg), 0.2 ~ 0.3 중량%의 티타늄(Ti), 0.15 ~ 1.7 중량%의 규소(Si), 0.18 ~ 1.9 중량%의 니켈(Ni), 0.17 ~ 2.1 중량%의 지르코늄(Zr), 0.01 ~ 0.05 중량%의 탄소(C), 0.01 ~ 0.04 중량%의 인(P) 및 잔부의 아연(Zn)을 포함하는 고강도 아연-알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.

위와 같은 고강도 아연-알루미늄 합금으로 승강로드(520)를 형성하면, 712~728Mpa의 범위에서 높은 압축강도를 구비하게 되므로, 자체의 강직성 및 승강부재(1130)과의 결합력을 강화하여 승강부재(1130), 회전부재(1140), 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 유실을 방지할 수 있다. 또한, 고정부재(1120) 내부의 오염물질에 대한 내부식성도 강화되어 장수명화에 도움을 줄 수 있다.

상기 고정부재(1120)과 승강부재(1130) 사이에 승강부재(1130)의 무게를 지지하는 복수의 스프링(580)을 구비하여, 승강부재(1130)의 미세한 승하강에 조력하고, 선박의 고속 항해 시, 강한 수압에 의한 승강부재(1130), 회전부재(1140) 및 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 유실을 방지할 수 있다. 상기 스프링(580)은 탄성력 대비 강성이 우수한 재질로 형성함으로써, 승강부재(1130)의 급격한 승하강을 방지하고, 고정부재(1120) 및 승강부재(1130)의 결합력을 증대할 수 있을 것이다.

한편, 상기 승강로드(520)는 그 측면에 완충부(540) 및 흔들림방지부(550)를 각각 구비하여, 승강모터(1200)의 구동 정지 시 승강로드(520)를 고정부재(120)의 내측면에 밀착 고정하되 그 흔들림을 최소화하여 정밀한 해저측정데이터의 획득이 가능하도록 조력하는데, 이에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재 내 흔들림 방지부의 단면도이다.

본 발명의 흔들림방지부(540)는 흔들림방지케이스(541), 흔들림방지로드(542), 이탈방지부(543), 접촉부(544), 마찰부(545) 및 흔들림방지스프링(546)을 포함하여 이루어진다.

상기 흔들림방지케이스(541)는 승강로드(520)의 측부에 결합되며 내부가 비어있는 원통형으로 형성되며, 2개 이상의 개수로 장착될 수 있다.

상기 흔들림방지로드(542)는 흔들림방지케이스(541)의 일측면에 형성된 관통홀을 관통하여 좌우로 이동 가능하도록 결합된다. 상기 흔들림방지로드(542)의 일측 단부에는 흔들림방지로드(542)가 흔들림방지케이스(541)로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부(543)가 결합되고, 흔들림방지로드(542)의 타측 단부에는 고정부재(1120)의 내측면에 접촉될 수 있는 접촉부(544)가 결합된다.

상기 이탈방지부(543)와 접촉부(544)는 흔들림방지로드(542)에 직교하도록 배치되고, 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 상기 흔들림방지로드(542), 이탈방지부(543) 및 접촉부(544)는 전체적으로 'H' 형태로 배치되게 된다.

상기 접촉부(544)의 일면에는 마찰부(545)가 결합되어 고정부재(1120)의 내측면과의 마찰력을 증대시킨다. 특히, 상기 마찰부(545)는 다수의 반구형 돌기가 서로 연합된 형태로 형성되어 마찰력을 더욱 증대시키는 효과를 달성할 수 있다. 바꾸어 말하자면, 일반적인 일자형 마찰부는 케이스 내측의 형태 등에 따라 접촉이 불량하여 충분한 마찰력을 얻을 수 없는데 비해, 본 발명에 따른 다수의 반구형 마찰부(545)는 모든 상황에서도 어느 한 부분은 접촉될 수 있으므로 충분한 마찰력을 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

보다 더 구체적으로 상기 마찰부(545)는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 아라미드 섬유 5 내지 7 중량부, 폴리이미드 섬유 4 내지 5 중량부, 소석회 20 내지 30 중량부가 혼합된 혼합물과 산화알루미늄 연마제 20 내지 30 중량부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 마찰부(545)는 고정부재(1120)의 내측면과 접촉되어 승강로드(520)가 지정된 위치에서 움직이는 것을 방지하는 효과를 달성할 수 있으며, 접촉부(544)의 내마모성을 더불어 구비할 수 있다.

여기에서 마찰부(545)를 구성하는 에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기 2개 이상을 갖는 수지상 물질 및 에폭시기의 중합에 의해서 생긴 열경화성 수지를 의미하며, 기계적 성질이 우수하고 경화할 때 재료면에서 큰 접착력을 가지는 특성이 있다.

상기 아리미드 섬유와 폴리이미드 섬유는 에폭시 수지의 보강재 역할을 하며, 마찰부(545)의 표면에 비규칙적인 돌기부 등을 형성하여 마찰력을 증대시키는 역할을 한다. 상기 아라미드 섬유가 5 중량부 미만, 폴리이미드 섬유가 4 중량부 미만이면 보강재 기능과 마찰력 증대 기능이 미미하고, 아라미드 섬유가 7 중량부 초과, 폴리이미드 섬유가 5 중량부 초과이면 기능에 크게 영향을 미치지 않으면서 가격경쟁력을 악화시키는 원인이 된다.

상기 소석회는 충전재 역할을 하며, 마찰부(545)의 전체적인 쿠션 효과를 결정하는 구성이다. 소석회가 20 중량부 미만이면 마찰부가 지나치게 경화되어 표면에 밀착하기 어렵고, 소석회가 30 중량부 초과이면 마찰부가 지나치게 부드러워 쉽게 떨어질 수 있다.

상기 산화알루미늄 연마제는 마찰부(545)에 거칠기를 추가로 부여하기 위한 구성으로서, 산화알루미늄 연마제가 20 중량부 미만이면 거칠기 부여 효과가 미미하고, 산화알루미늄 연마제가 30 중량부 초과이면 마찰부가 지나치게 거칠어져 다른 부품에 손상을 가할 수 있다.

상기 흔들림방지스프링(546)은 이탈방지부(543)와 흔들림방지케이스(541)의 내측면 사이에 배치되어 흔들림방지로드(542)에 탄성복원력을 제공한다. 즉, 기본적으로 별다른 외력이 없을 때 이탈방지부(543)는 흔들림방지스프링(546)에 의해 흔들림방지케이스(541)의 내측으로 이동하려는 힘이 작용한다.

한편, 상기 흔들림방지케이스(541)의 내측면에는 전류가 흐르면 자기화되는 전자석부(547)가 결합되며, 흔들림방지케이스(541)의 내측면과 마주보는 이탈방지부(543)의 일측면에는 자성체로 이루어지는 접속판(548)이 결합된다.

상기 전자석부(547)는 선박 내부의 배터리와 전기적으로 연결되도록 구성되어, 상기 전자석부(547)에 전류가 흐르면 전자석부(547)와 접속판(548)은 접촉되고, 전자석부(547)에 전류가 흐르지 않으면 전자석부(547)와 접속판(548)은 이격되도록 구성된다.

다시 말하면, 전자석부(547)에 전류가 흐르지 않을 때에는 흔들림방지스프링(546)이 당기고 있는 상태이므로 접촉부(544) 및 마찰부(545)가 최대한 인입된 상태를 유지하므로, 흔들림방지부(340) 전체는 고정부재(1120)의 내측면으로부터 떨어져 있으므로, 승강로드(520)의 상하 운동에 영향을 주지 않게 된다.

이에 비해, 전자석부(547)에 전류가 흐를 때에는 전자석부(547)와 접속판(548)에 의해 흔들림방지스프링(546)의 탄성복원력을 극복하고 접촉부(544) 및 마찰부(545)가 고정부재(1120)의 내측면에 접촉되므로 승강로드(520)가 움직이지 않고 강하게 고정될 수 있다.

즉, 본 발명에서는 승강로드(520)의 상하 운동시에는 상기 흔들림방지부(540)의 전자석부(547)에 전류가 흐르지 않도록 조작하고, 승강로드(520)의 움직임이 멈추었을 경우에 상기 흔들림방지부(540)의 전자석부(547)에 전류가 흐르도록 하여 흔들림방지부의 마찰부(545)가 고정부재(1120)의 내측면에 밀착 고정함으로써, 선박으로부터 전달되는 진동을 감쇄할 뿐만 아니라, 고정부재(1120)과 연결된 승강부재(1130)의 자세 고정에도 조력할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치 중 고정부재 내 완충부의 단면도이다.

본 발명에서 상기 완충부(550)는 중앙에 형성된 승강홀을 통해 승강로드(520)가 관통할 수 있도록 결합되는 완충로드부(551), 완충고무부를 둘러쌀 수 있도록 배치되며 고정부재(1120)의 내측면에 고정 결합되는 완충케이스(552) 및 완충로드부와 완충케이스 사이에 배치되며 완충로드부의 일측에 장착된 주입구(554)를 통해 내부로 공기가 주입될 수 있는 내부가 비어있는 링 형태의 완충고무부(553)를 포함한다.

상기 완충로드부(551) 및 완충케이스(552)는 모두 내부가 비어있는 원통형으로 형성되고, 그 사이가 완충고무부(553)에 의해 서로 연결되어 있다. 즉, 완충고무부(553)는 완충로드부(551)를 둘러싸고 있는 내부가 비어있는 도넛 형태로 배치되게 된다.

상기 주입구(554)를 통해 완충고무부(553) 내부에 충진되는 공기의 양을 조절함으로써, 완충고무부(553)의 강성이 조절될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명은 승강로드 및 고정부재(1120)의 크기나 재질, 외부의 환경 등을 고려하여 다양하게 강성을 조절하여 승강로드(520)의 상하운동에는 영향이 없으면서도 효과적으로 진동이 전달되는 것을 방지하므로, 승강부재(1130)의 흔들림 방지에도 조력하게 된다.

상기 완충로드부(551)의 상단과 하단에는 각각 걸림단부(551b)가 완충로드부(551)의 둘레를 따라 돌출 형성될 수 있다. 상기 걸림단부(551b)는 완충로드부(551)의 외측으로 연장된 후, 다시 완충로드부(551)의 길이방향으로 직교 연장되는 형태로 이루어진다. 상기 완충고무부(553)의 상단과 하단 양 끝단에는 각각 이러한 걸림단부(551b)의 형태에 대응되는 결합단부(553a)가 형성되어 완충고무부(553)가 완충로드부(551)에 결합될 수 있도록 한다.

상기 걸림단부(551b) 및 결합단부(553a)는 완충고무부(553) 내부의 공기 압력이 줄어들었을 때 완충고무부(553)가 완충로드부(551)로부터 빠지는 것을 방지하고, 동시에 완충고무부(553) 내부의 공기 압력이 지나치게 높아졌을 때 완충고무부(553)가 완충로드부(551)로부터 튕겨나가는 것을 방지한다.

상기 완충고무부(553)의 양 끝단에 배치된 결합단부(553a)의 내부에는 완충로드부(551)의 둘레를 따라 링 형태로 감쌀 수 있도록 원형의 로프(555)가 삽입되는 것이 바람직하다. 상기 로프(555)는 완충고무부(553) 양 끝단의 결합단부(553a)를 완충로드부(551)에 강하게 압착하여 완충고무부(553) 내부에 주입된 공기의 밀폐력을 높이는 기능을 수행한다.

아울러, 상기 완충케이스(552)와 접촉되는 완충고무부(553)의 내부에는 그 길이방향을 따라 보강층(556)이 삽입되는 것이 바람직하다. 상기 보강층(556)은 완충고무부(553)의 경도보다 상대적으로 높은 경도의 소재로 이루어져 완충고무부(553)가 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 보강층(556)은 아세테이트, 아크릴, 비닐론 및 금은사 중 어느 하나와 철선을 직물에 층층이 보강하고, 그 위에 얇은 탄성층을 부가하여 결합하는 방식으로 이루어질 수 있다.

위와 같이 본 발명은 승강로드(520)의 양 측면에 완충부(550)를 구비함으로써, 승강로드(520)의 상하운동에는 영향을 미치지 아니하면서도, 승강로드(520)의 이동 정지 시, 선박으로부터 전달되는 진동을 최소화하고, 승강부재(1130)의 미세 흔들림 방지에도 조력하게 된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기 구동장치의 동작 상태를 나타낸 예시도이다.

한편, 상기 승강부재(1130)의 내부에는 회전모터(1134)가 내장되고, 상기 회전모터(1134)에는 구동기어(1133)가 설치되어 있다. 그리고 상기 승강부재(1130)의 하부에는 회전부재(1140)가 설치되어 있되, 상기 승강부재(1130)와 회전부재(1140)는 회전축(1142)으로 연결되도록 설치되어 있고, 상기 회전축(1142)의 단부에는 종동기어(1141)가 설치되어 있으며, 상기 종동기어(1141)는 구동기어(1133)와 맞물리도록 형성되되 상기 구동기어(1133)는 승강로드(520)와 결합 또는 기어 결합되어 있다.

참고로, 고정부재(1120)와 승강부재(1130) 사이에는 방수막(1190)이 형성되고, 상기 방수막(1190) 안에 승강로드(520) 및 스프링(580)이 배치되게 된다.

상기 회전축(1142)은 승강부재(1130)의 일면에 설치된 베어링(1134)을 매개로 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 상기 회전모터(1134)의 회전을 제어함으로써 상기 회전부재(1140)의 회전각을 조절할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 회전모터(1134)의 제어는 상기 제어수단(120)의 명령에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 회전모터(1134)가 회전되면 구동기어(1133)가 회전되고, 상기 구동기어(1133)에 기어 결합된 종동기어(1141)가 함께 회전되어 회전축(1142)을 통하여 회전력을 전달받은 회전부재(1140)가 회전되는 것이다.

그리고, 상기 회전부재(1140)의 하단에는 음향측심기 설치홈(1152)이 구비된 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)가 회전 힌지(1151)를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 또한, 상기 회전부재(340)과 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 사이에는 회동모터(1170)가 설치되고, 상기 회동모터(1170)에는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 일면에 접촉된 상태로 회전되는 회전캠(1171)이 설치되어 있다. 따라서, 회동모터(1170)가 구동되면 회전캠(1171)이 회전되는 것이고, 상기 회전캠(1171)은 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)에 접촉된 상태로 회전되므로 상기 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150) 및 멀티빔 음향측심기(110)를 상하방향으로 회동시키게 되는 것이다.

상기 회동모터(1170)는 제어수단(120)에 의해 입력되는 명령을 수행하는 제2 컨트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있고, 상기 제2 컨트롤러는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 하면 또는 측면에 장착될 수 있을 것이다.

상기 승강부재(1130)와 회전부재(1140), 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150) 사이에는 각각 방수막(1190)이 형성되어 바닷물의 유입을 방지하고 내부 부품을 보호하게 된다.

이 때, 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150) 사이에 형성되는 방수막(1190)은 탄성력 있는 소재로 주름지도록 형성되어 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 상하 운동에도 바닷물이 유입되지 않으면서도 회전 힌지(1151) 및 회전캠(1170)을 보호하여 그 작동을 보증할 수 있다.

그리고, 상기 음향측심기 설치홈(1152)에는 180도 범위내에서 자유롭게 회전되게 각도조절가능한 멀티빔 음향측심기(110)가 설치되고, 상기 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 일측에는 수심센서(1181)가 설치될 수 있다. 상기 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)는 초기에는 전면, 후면 및 하면이 개방되어 음향측심기 설치홈(1152)을 이루다가 멀티빔 음향측심기(110)를 설치하여 곧바로 운용할 수도 있고, 발명의 필요에 따라 음향측심기 설치홈(1152)에 멀티빔 음향측심기(110)를 설치한 후, 그 전면, 후면, 하면을 투명한 재질의 창(미도시)으로 밀봉하여 운용할 수도 있을 것이다.

이러한 구성을 갖는 멀티빔 음향측심기 구동장치(1100)는 선박이 항해하는 동안 멀티빔 음향측심기(110)가 하강 및 고정된 후, 회전과 각도 조절 등의 동작을 거쳐 해저지형물을 측정하게 되는데, 이 때, 해저지형물의 굴곡, 면적, 높낮이 등을 감안하여 자유로이 멀티빔 음향측심기(110)의 음향 발사각을 조절할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 의한 멀티빔 음향측심기 구동장치(1100)는 승강로드(520) 및 복수개의 모터에 의해서 멀티빔 음향측심기(110)의 음향 발사 방향을 X,Y.Z 방향으로 미세한 조절이 가능하고, 또한 멀티빔 음향측심기(110)의 승하강시 중심축 역할을 수행하는 고정부재(1120) 내 승강로드(520)의 흔들림을 방지하여 해저용 멀티빔 음향측심기(110)의 미세 진동을 최소화하면서 해저측정데이터를 정밀하게 획득할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템이 구비하는 멀티빔 음향측심기의 사시도이다.

본 발명에 멀티빔 음향측심기(110)는 선박(800)의 저면에서 하강하여 해저지형물의 측정데이터를 획득하게 되므로, 예상하지 못한 암초 등에 걸릴 수 있는 위험이 존재하므로, 본 발명에서는 멀티빔 음향측심기(110)의 하우징에 강성과 탄성력을 동시에 부여하는 구조를 채택하였다.

즉, 멀티빔 음향측심기(110)의 하우징은 양 측면에 측면 패널(114)을 구비하고 이를 이어주는 수평 패널(113)을 구비하되, 멀티빔 음향측심기(110)의 전면에서 보면 'H'자 형상으로 하우징의 뼈대를 구성하면서 'H'자의 상부영역에 음향발신부(111)가 배치되도록 한다. 참고로, 상기 음향발신부(111)는 발명의 필요에 따라 음향수신부의 역할을 수행할 수도 있을 것이다.

상기 측면 패널(114) 및 수평 패널(113)은 전체 합금 중량 기준 중량 백분률로, 18.0 내지 30.0의 Ni, 16.0 내지 22.0의 Cr, 2.0 내지 6.0의 Mo, 1.0 내지 2.4의 Cu, 0.4 내지 2.7의 W, 2.0 내지 6.0의 Mn, 2.0 내지 4.0의 Al, 0.01 내지 0.03의 C, 0.1 내지 0.5의 Ru, 0.4 내지 0.6의 Zr, 0.2 내지 0.4의 Ti, 0.1 내지 0.2의 V, 0.01 내지 0.04의 P, 0.01 내지 0.04의 S, 및 8.0 내지 12.0의 Fe를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

위와 같은 합금으로 측면 패널(114) 및 수평 패널(113)을 형성하면, 합금의 변형률 경화 후, 합금은 123 ksi 내지 228 ksi 범위의 최대 인장, 136 ksi 내지 208 ksi 범위의 항복 강도를 구비하게 되므로, 멀티빔 음향측심기의 음향발신부(111)를 안전하게 보호하면서 강직성을 가져오므로, 외부의 수압 등에 의한 압력을 버틸 수 있는 구조를 제공할 수 있다.

한편, 상기 측면 패널(114) 및 수평 패널(113)이 형성하는 'H'자 형상의 하부 영역에는 기저 완충 패널(112)가 삽입되어 결합되게 된다. 상기 기저 완충 패널(112)은 외부로부터 전달될 수 있는 충격 또는 압력을 흡수하여 멀티빔 음향측심기의 음향발신부(111)를 보호하기 위해 형성된다.

상기 기저 완충 패널(112)은 에틸렌 100 중량부에 대하여 초산 비닐 모노머 20 내지 30 중량부를 중합하여 형성된 중합물을 기준으로, 그 중합물 100 중량부에 대하여, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머(TPEE) 10 내지 15 중량부, 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide) 8 내지 10 중량부 및 글리옥살(glyoxal) 4 내지 5 중량부를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.

상기 중합물을 구성하는 초산 비닐 모노머가 20 중량부 미만이면 결정화도가 지나치게 높아져 기저 완충 패널(112)의 경도가 지나치게 높아지고, 초산 비닐 모노머가 30 중량부 초과이면 유연성이 지나치게 높아져 기저 완충 패널(112)가 제자리에 있지 못하고 미끌려 접히는 경우가 발생될 수 있다.

또한, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머(TPEE)는 기저 완충 패널(112)에 경도를 부가하는 것으로서, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머가 10 중량부 미만이면 경도를 보강하는 효과가 미미하고, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머가 15 중량부 초과이면 용융지수가 떨어져 가공성이 저하되는 문제가 있다.

상기 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide)는 기저 완충 패널(112)에 탄성력을 추가로 부여하는 것으로서, 아조다이카본아마이드가 8 중량부 미만이면 탄성력 부가 효과가 미미하고, 아조다이카본아마이드가 10 중량부 초과이면 탄성력에 추가적인 영향은 미치지 못하면서 가격 경쟁력을 악화시키게 된다.

상기 글리옥살(glyoxal)은 아조다이카본아마이드가 일정 온도 이상에서 발생한 가스를 포집하고 탄성부에 고온점탄성을 부여하는 것으로서, 글리옥살이 4 중량부 미만이면 기저 완충 패널(112)의 기계적 물성이 부족해질 수 있고, 글리옥살이 5 중량부 초과이면 발포압이 지나치게 커져 기저 완충 패널(112)가 흐물어지는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 고유한 특징으로 상기 고정판부(1110)의 하단면에 소정 주파수가 순차적으로 반복되어 출력되는 초음파발생기(570)가 장착될 수 있는데, 이는 다수 어군의 출현으로 정밀한 해저측정데이터를 획득할 수 없게 되는 경우, 이를 방지하기 위함이다. 즉, 선박에 있는 사용자는 다수 어군이 측정 경로에 출현하는 경우 잠시 해저측정을 멈추게 제어를 함으로써 시간이 지연되더라도 정확한 해저측정데이터를 확보하도록 운용할 수 있다. 물론, 상기 초음파 발생기(570)는 멀티빔 음향측심기(110)의 음파, 음향에 영향이 없도록 초음파 발생각을 운용하여야 할 것이다.

또한, 발명의 필요에 따라 상기 초음파발생기(570)는 어군 접근 회피용으로도 이용될 수 있는데, 30Khz ~ 50Khz의 주파수, 40Khz ~ 60Khz의 주파수, 50Khz ~ 80Khz의 주파수 및 100Khz ~ 200Khz의 주파수가 30초 단위로 순차적으로 반복되어 출력될 수 있으며, 해저의 온도, 조수간만의 차, 염분의 밀도 등 인자에 따라 상기의 주파수를 10초 내지 60초의 범위에서 랜덤하게 반복하여 출력할 수도 있을 것이다.

상기 30Khz ~ 50Khz의 주파수 및 40Khz ~ 60Khz의 주파수는 작은 몸집의 어류의 접근을 방지하며, 상기 50Khz ~ 80Khz의 주파수 및 100Khz ~ 200Khz의 주파수는 큰 몸집의 어류의 접근을 방지하므로, 멀티빔 음향측심기(110)는 다수 어군의 접근을 막아 보다 더 정밀한 해저측정데이터를 확보할 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100 : 데이터 제작모듈 101 : 카메라
110 : 멀티빔 음향측심기 111: 음향 발신부
112: 기저 완충 패널 113: 수평 패널
114: 측면 패널 120 : 제어수단
121 : 인터페이스부 122 : 제어부
123 : 표시부 124 : 키입력부
125 : GPS수신부 200 : 데이터 처리모듈
300 : 모델링 생성모듈 400 : 연산모듈
500 : 제어모듈 600: 해도제작 DB
700: 사용자 단말기 800: 선박
520: 승강로드 540: 흔들림방지부
550: 완충부 560: 스토퍼
570: 초음파 발생기 580: 스프링
1000: 멀티빔 음향측심기 구동장치 1110: 고정판부
1120: 고정부재 1130: 승강부재
1140: 회전부재 1150: 멀티빔 음향측심기 고정박스
1181: 수심센서 1190: 방수막
1200: 승강모터

Claims

해저에서 측정이 가능한 멀티빔 음향측심기(110)를 통해 해저지형물에 대한 해저측정데이터를 획득하는 데이터 제작모듈(100);
상기 멀티빔 음향측심기(110)를 이용하여 획득한 해저측정데이터를 수신하는 데이터 처리모듈(200);
상기 데이터 처리모듈(200)을 통해 전송된 해저측정데이터를 판독하여 해저면의 높낮이를 계산하여 해저지형물의 3차원 모델링 이미지를 생성하는 모델링 생성모듈(300);
상기 데이터 처리모듈의 해저측정데이터와 상기 모델링 생성모듈에서 생성된 해저지형물의3차원 모델링 이미지를 각각 좌표값으로 변환시켜 상기 해저지형물의 높이를 각각 계산하는 연산모듈(400);
상기 데이터 처리모듈, 모델링 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈(500):
상기 모델링 생성모듈에서 생성되는 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 상기 연산모듈에서 생성되는 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값을 수신받아 저장하는 해도제작 DB(600);
상기 해도 제작 DB에 저장된 정보를 수신받되, 디스플레이 화면 상에 현시되는 전자해도의 소정 지점 선택 시 상기 지점에 대응하는 위치의 해저지형물의 3차원 모델링 이미지와, 해당 해저지형물의 높이 정보 및 좌표값이 자동적으로 연동되어 현시되는 사용자 단말(700); 및
상기 멀티빔 음향측심기(110)를 승강, 고정, 회전, 각도조절하는 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000); 를 포함하되,
상기 멀티빔 음향측심기 구동장치(1000)는 선박의 저면에 고정되는 원판형상의 고정판부(1110)와, 상기 고정판부(1110)의 중심에서 돌출된 고정부재(1120)와, 상기 고정부재(1120)에 조립되는 승강부재(1130)와, 상기 승강부재(1130)의 하단에 조립되는 회전부재(1140)와, 상기 회전부재(1140)에 결합되어 상기 멀티빔 음향측심기(110)를 탑재하는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)을 구비하고,
상기 고정부재(1120)과 승강부재(1130) 사이에 승강부재(1130)의 무게를 지지하는 복수의 스프링(580)을 구비하며,
상기 고정부재(1120)는 상하단이 개방된 원통형상으로 형성되고, 상단부가 보스(1112)에 나사결합되며, 상기 고정부재(1120)의 내부에는 승강모터(1200)가 고정판부(1110)에 부착되되, 승강모터(1200)의 구동으로 승강로드(520)를 상하운동시켜 상기 승강부재(1130)의 상승 및 하강이 가능하도록 하고,
상기 승강로드(520)는 4.3 ~ 8.7 중량%의 알루미늄(Al), 1.0 ~ 4.2 중량%의 구리(Cu), 0.1 ~0.2 중량%의 마그네슘(Mg), 0.2 ~ 0.3 중량%의 티타늄(Ti), 0.15 ~ 1.7 중량%의 규소(Si), 0.18 ~ 1.9 중량%의 니켈(Ni), 0.17 ~ 2.1 중량%의 지르코늄(Zr), 0.01 ~ 0.05 중량%의 탄소(C), 0.01 ~ 0.04 중량%의 인(P) 및 잔부의 아연(Zn)을 포함하는 고강도 아연-알루미늄 합금으로 형성되며,
상기 승강로드(520)는 그 측면에 단면이 삼각뿔 또는 삼각형인 복수의 스토퍼(560)를 구비하여 고정부재(1120)의 내측면에 형성되는 걸림턱(LITM)에 상기 스토퍼(560)가 걸리면, 승강로드(520)의 추가 하강을 방지하고,
상기 승강로드(520)는 그 측면에 완충부(540) 및 흔들림방지부(550)를 각각 구비하여, 승강모터(1200)의 구동 정지 시 승강로드(520)를 고정부재(120)의 내측면에 밀착 고정하되 그 흔들림을 최소화하며,
상기 승강부재(1130)의 내부에는 회전모터(1134)가 내장되고, 상기 회전모터(1134)에는 구동기어(1133)가 형성되며, 상기 구동기어(1133)에 맞물리는 종동기어(1141)와, 상기 종동기어(1141)에 결합되는 회전축(1142)이 형성되되, 상기 회전축(1142)은 승강부재(1130)의 외부로 연장되고, 상기 승강부재(1130)의 하부에는 베어링(1134)을 매개로 회전 가능하도록 회전부재(1140)가 형성되되, 상기 회전부재(1140)와 승강부재(1130)는 회전축(1142)으로 연결되고, 상기 회전부재(1140)의 하부에는 상하 방향으로 회전되는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)가 형성되되, 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)는 회전 힌지(1151)로 연결되며, 상기 회전부재(1140)와 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 사이에는 회동모터(1170)가 형성되며, 상기 회동모터(1170)에는 멀티빔 음향측심기 고정박스(1150)의 일면에 접촉된 상태로 회전되는 회전캠(1171)이 형성되고,
상기 멀티빔 음향측심기(110)의 하우징은 양 측면에 측면 패널(114)을 구비하고 이를 이어주는 수평 패널(113)을 구비하되, 그 전면에서 보면 'H'자 형상으로 구성되며, 상기 H자 형상의 상부영역에는 음향발신부(111)가 배치되되, H자 형상의 하부영역에는 기저완충 패널(112)가 삽입되어 결합되며,
상기 측면 패널(114) 및 수평 패널(113)은 전체 합금 중량 기준 중량 백분률로, 18.0 내지 30.0의 Ni, 16.0 내지 22.0의 Cr, 2.0 내지 6.0의 Mo, 1.0 내지 2.4의 Cu, 0.4 내지 2.7의 W, 2.0 내지 6.0의 Mn, 2.0 내지 4.0의 Al, 0.01 내지 0.03의 C, 0.1 내지 0.5의 Ru, 0.4 내지 0.6의 Zr, 0.2 내지 0.4의 Ti, 0.1 내지 0.2의 V, 0.01 내지 0.04의 P, 0.01 내지 0.04의 S, 및 8.0 내지 12.0의 Fe를 포함하는 합금으로 형성되고,
상기 기저 완충 패널(112)은 에틸렌 100 중량부에 대하여 초산 비닐 모노머 20 내지 30 중량부를 중합하여 형성된 중합물을 기준으로, 그 중합물 100 중량부에 대하여, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머(TPEE) 10 내지 15 중량부, 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide) 8 내지 10 중량부 및 글리옥살(glyoxal) 4 내지 5 중량부를 포함하는 물질로 형성되며,
상기 고정판부(1110)의 하단면에 소정 주파수가 순차적으로 반복되어 출력되는 초음파발생기(570)가 장착되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 음향측심기를 이용한 해도 제작 시스템.