KR102143912B1 - 워터분사를 이용한 수중드론 - Google Patents

Abstract

본 발명의 워터분사를 이용한 수중드론은, 내부에 수용공간을 가지는 본체, 상기 본체상에서 상하방향으로 연통 형성되어 외부로부터 물을 흡입하는 흡입부, 상기 본체상에서 흡입된 물을 외부로 배출하는 토출부 및 상기 흡입부상에 구비되어 상부 및 하부방향으로부터 각각 물을 흡입하도록 하는 임펠러를 포함하는 동력유닛 및 상기 본체상에서 상기 동력유닛의 동작을 제어하며 상기 흡입부를 통해 상기 본체의 상부 및 하부에서 유입되는 물의 유입압력을 조절하여 상기 본체의 상하방향 위치를 제어하는 제어유닛을 포함한다.

Description

워터분사를 이용한 수중드론{Underwater drone using water spray}

본 발명은 워터분사를 이용한 수중드론에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물속에서 워터젯(WATER-JET) 방식으로 운행하는 수중드론에 균일한 간격으로 이격 형성되는 토출부를 제어하여 자세제어 및 주행을 조절할 수 있는 워터분사를 이용한 수중드론에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 기술은 수중드론에 회전하는 복수 개의 스러스터를 구비하여 자세제어 및 주행을 할 수 있도록 구성하였다.

구체적으로는 수중드론의 본체상에 복수 개의 쓰러스터가 각기 서로 다른 방향으로 배치되어 선택적으로 회전 함으로써 수중드론을 주행시키거나, 본체 하부에 쓰러스터를 구비하여 쓰러스터를 소정 각도로 회전시키는 형태로 수중드론의 방향을 전환하는 방식으로 제작되었다.

하지만, 이와 같은 방법은 수중드론에 복수 개의 쓰러스터를 구비 함으로써 많은 전력이 사용되고, 진동이 발생하여 주행에 방해가 되는 문제가 발생하였으며, 수중드론의 고질적인 배터리 및 전력공급문제를 해결하기 어려운 문제가 있었다

뿐만 아니라, 기존과 같이 수중드론에 많은 개수의 쓰러스터를 구비하는 경우 수초 내지 쓰레기 등의 부유물로 인한 손상을 발생시키게 되어 유지보수 비용이 매우 높게 발생하게 된다는 문제점을 가지고 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 물을 흡입하여 배출하는 동력유닛과 이를 제어하는 제어유닛을 포함하며, 다수 개의 토출부를 구비하여 독립적으로 개방여부를 조절함으로써 물의 분사량과 방향을 제어하여 추진, 조향 및 자세를 제어할 수 있는 워터분사를 이용한 수중드론을 제공한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 워터분사를 이용한 수중드론은, 내부에 수용공간을 가지는 본체, 상기 본체상에서 상하방향으로 연통 형성되어 외부로부터 물을 흡입하는 흡입부, 상기 본체상에서 흡입된 물을 외부로 배출하는 토출부 및 상기 흡입부상에 구비되어 상부 및 하부방향으로부터 각각 물을 흡입하도록 하는 임펠러를 포함하는 동력유닛 및 상기 본체상에서 상기 동력유닛의 동작을 제어하며 상기 흡입부를 통해 상기 본체의 상부 및 하부에서 유입되는 물의 유입압력을 조절하여 상기 본체의 상하방향 위치를 제어하는 제어유닛을 포함한다.

또한, 상기 동력유닛은 상기 토출부가 복수 개로 구성되어 상기 본체상에서 측방향으로 물을 배출하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 흡입부는 상기 본체상에서 상부로 형성된 제1흡입유로 및 상기 제1흡입유로와 연통되어 하부로 형성된 제2흡입유로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 임펠러는 상기 흡입부에서 동축을 가지며 상하방향으로 복수 개가 배치되어 각각이 독립적으로 구동할 수 있다.

또한, 상기 토출부는 복수 개로 구성되어 상기 본체상에서 상기 흡입부를 중심으로 방사형태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 상기 임펠러의 동작을 제어하여 상기 흡입부를 통해 흡입되는 물의 유량을 조절하는 밸브제어부 및 상기 본체 내부에서 복수 개의 상기 토출부에 각각 구비되며, 선택적으로 개폐를 조절하여 물의 배출량 및 배출방향을 조절하는 개폐조절부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 복수 개의 상기 토출부상에 배치되며, 선택적으로 개폐방향이 조절되어 상기 본체 외부로 물이 배출되는 배출각도를 제어하는 방향조절부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방향조절부는, 상기 토출부의 길이방향에 따른 외측 끝단부에 배치되고, 상기 개폐조절부는, 상기 방향조절부와 상기 흡입부 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개폐조절부는 복수 개가 독립적으로 구동되며, 상기 토출부의 개폐 정도를 조절하여 토출되는 물의 양을 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 상기 토출부 중 적어도 두 개 이상이 연속하여 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛은 상기 본체와 별도로 구비되어 상기 개폐조절부의 동작을 제어하는 별도의 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 본체의 위치정보, 이동방향, 속력 중 적어도 어느 하나를 표시할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 워터분사를 이용한 수중드론은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 워터분사를 이용한 수중드론은 흡입부 및 토출부가 형성된 워터젯 방식을 사용하여 종래에 발생하였던 임펠러(I)의 손상 및 인명피해를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 임펠러의 구동속도 제어를 통해 수중드론의 자세를 손쉽게 제어할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 제어유닛은 별도의 개폐조절부를 포함하여 복수 개의 토출부 중 적어도 일부를 개방 함으로써 수중드론의 횡 방향 이동 및 회전을 조절할 수 있는 이점이 있다

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터분사를 이용한 수중드론의 전체 구성도를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터분사를 이용한 수중드론에서 동력유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 도 2의 동력유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도;
도 4는 도 1의 수중드론에서 제1흡입유로 및 제2흡입유로에서 유입되는 유량에 따라 자세가 제어되는 상태를 나타낸 도면;
도 5는 도 1의 수중드론에서 토출부를 통해 물이 배출되는 방향에 따라 동작하는 상태를 나타낸 도면;
도 6은 도 1의 수중드론에서 방향조절부와 개폐조절부가 배치된 상태를 나타낸 도면;
도 7은 도 6의 수중드론에서 방향조절부의 동작에 따라 수중드론이 조향되는 상태를 나타낸 도면임.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론(W)의 전체적인 구성에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터분사를 이용한 수중드론의 전체 구성도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터분사를 이용한 수중드론에서 동력유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 동력유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 레져용 수중드론으로 구성되어 사용자에 의해 동작하도록 구성되어 있으나, 선박이나 고속정, 수중부유체 등과 같이 해상에서 동력에 의해 주행 가능한 모든 해상이동수단에 적용이 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 수중드론은 크게 본체(100), 동력유닛(200), 제어유닛(300)으로 구성된다.

상기 본체(100)는 수중드론의 외형을 이루는 구성으로 내부에 수용공간을 이루며, 전자기기, 탐사기기, 카메라, 배터리 등 다양한 구성이 수용되며, 외부에서의 전기적 신호를 전달받는 경우 이를 수신하기 위한 별도의 설비도 추가적으로 구비될 수 있다.

본 발명에서 상기 본체(100)는 도시된 바와 같이 일정 부피를 가지는 상자 형태로 형성되며, 내부에 상기 동력유닛(200) 및 상기 제어유닛(300)을 수용한다. 이때, 상기 본체(100)는 적어도 일부가 관통 형성되어 후술하는 상기 동력유닛(200)과 연결될 수 있다.

본 실시예에서 상기 본체(100)는 별도의 케이블이 연결되어 있지 않으나, 실제 적용 시 상기 케이블이 연결되어 외부로부터 전력을 공급 받거나 정보를 전기적 신호로 송수신할 수 있도록 구성될 수도 있다.

한편, 동력유닛(200)은 본체(100)의 하부에 구비되어 물을 흡입하는 흡입부(210)와 본체(100)의 둘레상에 적어도 하나로 구비되어, 흡입부(210)에서 흡입한 물을 본체(100)의 둘레인 측면으로 토출하여 수중드론에 추진력을 제공하는 토출부(230) 및 상기 흡입부(210)상에 구비되어 상부 및 하부방향으로부터 각각 물을 흡입하도록 하는 임펠러(220)를 포함한다.

본 실시예에서 상기 동력유닛(200)은 상기 본체(100)상에 구비되어 워터젯(Water-Jet)방식의 동력원 역할을 수행하며 속도 및 방향 전환을 제어할 수 있다.

구체적으로, 동력유닛(200)은 수중에서 주행하거나 작업을 수행하는 수중드론의 주행이나 조향, 회전 및 자세제어 등이 가능하도록 하는 구성으로, 크게 흡입부(210), 토출부(230) 및 임펠러(220)를 포함한다.

상기 흡입부(210)는 상기 본체(100) 내부로 물을 흡입하는 구성으로 후술하는 상기 임펠러(220)에 의해 유입되며, 상기 본체(100)의 상 하부에 각각 형성되며, 적어도 하나 이상으로 구성된다.

구체적으로 상기 흡입부(210)는 상기 본체(100)에서 상하방향으로 관통 형성되며, 상기 본체(100)에서 상부로 연장되어 개방 형성된 제1흡입유로(212) 및 상기 제1흡입유로(212)와 연통되며 하부방향으로 형성된 제2흡입유로(214)를 포함한다.

도시된 도면을 살펴보면, 상기 흡입부(210)는 각각의 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214)를 가지며 상하방향으로 동축상에 배치되어 상기 본체(100)에서 관통 형성된다.

상기 토출부(230)는 상기 본체(100)상에서 적어도 하나 이상으로 구성되어 상기 흡입부(210)를 통해 흡입된 물을 외부로 토출하는 구성으로, 상기 본체(100)상에서 토출되는 물의 압력을 통해 추진력을 발생시킨다.

구체적으로 상기 토출부(230)는 복수 개로 구성되어 상기 흡입부(210)에서 흡입된 물을 토출하며, 본 발명에서 상기 토출부(230)는 상기 본체(100)상에서 측 방향으로 물을 토출하도록 구성된다. 이에 따라 상기 토출부(230)에서 물을 토출함으로써 상기 본체(100)에 횡 방향에 따른 기동력을 제공할 수 있다.

본 실시예에서 상기 토출부(230)는 복수 개로 구성되어 상기 흡입부(210)를 중심으로 방사형태로 배치되며, 적어도 어느 하나를 통해 흡입된 물을 외부로 토출한다. 이때, 복수 개 중 물이 토출되는 상기 토출부(230)의 위치에 따라 상기 본체(100)의 움직임을 조절할 수 있다.

이와 같이 상기 토출부(230)는 상기 흡입부(210)와 연통되며 복수 개중 적어도 하나 이상을 통해 흡입된 물을 토출함으로써 상기 본체(100)의 자세를 제어하거나, 주행이나 조향 등을 조절할 수 있다.

한편, 상기 임펠러(220)는 상기 흡입부(210)상에 구비되어 상부 및 하부방향으로부터 물을 각각 흡입하도록 하는 구성으로, 본 발명에서는 상기 제제1흡입유로(212) 및 상기 제2흡입유로(214)상에 각각 배치된다.

구체적으로, 상기 임펠러(220)는 복수 개로 구성되어 상기 흡입부(210)상에서 동일한 회전축(L)을 가지며 상하방향으로 배치된다. 이때, 각각의 상기 임펠러(220)는 독립적으로 구동 가능하며, 회전속도 역시 상이하게 조절 가능하도록 구성된다.

본 실시예에서 상기 임펠러(220)는 한 쌍으로 구성되어 각각 별도의 모터(미도시)에 연결되며, 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214)에 각각 배치된다. 그리고 상기 임펠러(220)가 각각 구동 함으로써 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214)를 통해 물이 상기 본체(100) 내부로 유입된다.

이때, 상기 모터는 원심펌프(미도시)로 구비될 수 있으며, 상기 원심펌프와 임펠러(220)를 이용한 물을 흡입하는 것은 본 발명의 일 실시예일뿐, 물을 흡입할 수 있는 모터 또는 펌프(Pump)에 의해 팬(Fan) 또는 임펠러(220)가 회전하는 방법은 당업자에 의해 용이하게 변경이 가능하다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 동력유닛(200)은 상술한 바와 같이 상기 흡입부(210), 상기 토출부(230) 및 상기 임펠러(220)를 포함하며, 상기 임펠러(220)의 구동력에 의해 흡입된 물이 상기 토출부(230)를 통해 토출 됨으로써 상기 본체(100)에 추진력을 제공한다.

한편, 상기 제어유닛(300)은 상기 본체(100)상에서 상기 동작유닛의 동작을 제어하며, 상기 흡입부(210)를 통해 상기 본체(100)의 상부 및 하부에서 유입되는 물의 유입압력을 조절하여 상기 본체(100)의 상하방향 위치를 제어한다.

구체적으로 상기 제어유닛(300)은 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214) 각각에 구비된 상기 임펠러(220)를 독립적으로 조절하며, 각각에서 유입되는 물의 양을 조절하고, 이를 통해 상기 본체(100)의 상 하부 압력차이를 발생시켜 상기 본체(100)의 승강 및 하강을 조절하거나 유지시킬 수 있다.

추가적으로 상기 제어유닛(300)은 상기 임펠러(220)의 회전뿐만 아니라 상술한 상기 토출부(230)의 개폐여부를 조절하여 흡입된 물의 토출방향을 조절한다.

본 발명에 따른 상기 제어유닛(300)은 크게 밸브제어부, 개폐조절부(320) 및 방향조절부(330)를 포함하며, 상기 밸브제어부는 상술한 바와 같이 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214)에 배치된 각각의 상기 임펠러(220)의 동작을 제어하며 흡입되는 유량을 조절한다. 상기 밸브제어부의 구체적인 동작 형태에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.

한편, 상기 개폐조절부(320)는 상기 본체(100) 내부에서 복수 개의 상기 토출부(230) 각각에 구비되며, 선택적으로 개폐를 조절하여 물의 토출량 및 토출방향을 조절한다.

구체적으로, 상기 개폐조절부(320)는 일반적인 유량조절밸브(나비밸브) 형태로 형성되며, 복수 개의 상기 토출부(230)상에 적어도 하나 이상이 구비되며 각각 독립적으로 구동하여 해당 위치의 상기 토출부(230)를 선택적으로 개폐한다.

본 발명에서 상기 개폐조절부(320)는 각각의 상기 토출부(230)상에 하나가 구비되며 물의 토출량 및 토출방향을 조절한다. 이때, 상기 개폐조절부(320)는 복수 개가 독립적으로 구동되며, 상기 토출부(230)의 개폐정도를 조절하여 토출되는 물의 양을 조절 가능하도록 구성될 수 있다.

본 실시예에서 도시된 바와 같이 상기 개폐조절부(320)는 복수 개의 상기 토출부(230) 중 적어도 두 개 이상이 연속하여 개방되도록 제어가 가능하며, 이에 따라 상기 본체(100)를 주행시킬 수 있다. 물론 복수 개의 상기 토출부(230) 중 연속하지 않은 일부를 동시에 개방하여 상기 본체(100)의 호버링 및 자세제어가 가능하도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 개폐조절부(320)는 상기 토출부(230)에서 적어도 하나 이상이 구비되어 개폐여부 및 토출유량을 조절 함으로써 상기 본체(100)의 주행이나 조향 및 자세제어가 가능하도록 한다.

한편, 상기 방향조절부(330)는 상기 개폐조절부(320)와 별도로 상기 토출부(230)상에 배치되며 선택적으로 개폐 방향이 조절되어 상기 본체(100) 외부로 물이 토출되는 토출각도를 제어한다,

구체적으로 상기 방향조절부(330)는 상술한 상기 개폐조절부(320)와 별도로 구성되며, 회전하는 형태의 밸브로 구성되어 상기 토출부(230)에서 물의 토출 수 토출되는 방향의 조절이 가능하도록 구성된다.

도시된 도면을 살펴보면 상기 방향조절부(330)는 상술한 상기 개폐조절부(320)와 마찬가지로 상기 토출부(230)에 각각 구비되며 독립적으로 동작 가능하도록 구성되어 적어도 일부가 동작하며 상기 토출부(230)를 통해 토출되는 물의 토출방향을 조절한다. 본 실시예에서 상기 방향조절부(330)는 상기 토출부(230)의 외측 끝단부에 배치되며 상하방향으로 배치된 회전축을 중심으로 회전 함으로써 물의 토출방향을 조절할 수 있다.

이때, 본 발명에서 도시된 바와 같이 상기 방향조절부(330)는 상기 토출부(230)의 길이방향에 따른 외측 끝단부에 배치되어 회전 방향에 따라 물이 토출되는 방향의 조절이 가능하도록 구성되고, 상기 개폐조절부(320)는 상기 방향조절부(330)와 상기 흡입부(210) 사이에 배치되어 선택적으로 개폐여부 및 개폐량이 조절된다.

여기서, 본 발명에 따른 상기 방향조절부(330)가 상하방향으로 회전축을 가지며 회전하도록 구성되어 있으나 복수 개의 토출부(230) 중 일부에는 상기 방향조절부(330)가 상하방향의 회전축을 가지며 회전 가능하도록 구성되고, 나머지에서는 수평방향 회전축을 가지며 상기 방향조절부(330)가 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 방향조절부(330)의 회전축 배치방향은 상기 본체의 둘레를 따라 서로 다르게 반복하여 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 제어유닛(300)은 상기 흡입조절부, 상기 방향조절부(330) 및 상기 개폐조절부(320)를 포함하며, 상기 방향조절부(330)와 상기 개폐조절부(320) 각각이 상기 토출부(230)상에 구비되어 독립적으로 동작함으로써 상기 흡입부(210)를 통해 흡입된 물이 토출되는 방향, 토출되는 양 및 토출되는 각도를 조절할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 제어유닛(300)은 상기 본체(100)의 주행 및 조향을 조절할 뿐만 아니라, 승하강 및 호버링 등의 자세제어가 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 상기 제어유닛(300)은 상기 동력유닛(200)을 제어함으로써 상기 본체(100)를 조정하는 별도의 컨트롤러(미도시)를 더 포함한다. 상기 컨트롤러는 일반적인 조정기로써 상기 본체(100)의 자세를 제어함과 동시에 이동시키도록 구성된다.

이때, 상기 컨트롤러에는 상기 본체(100)의 위치정보, 이동방향 및 속력 중 적어도 어느 하나를 표시하여 상기 본체(100)의 상태를 나타낼 수 있으며, 상기 본체(100)와 별도로 분리되어 상기 밸브제어부, 상기 개폐조절부(320) 및 상기 방향조절부(330)를 각각 제어할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 수중드론은 상기 본체(100), 상기 동력유닛(200) 및 상기 제어유닛(300)을 포함하며, 상기 본체(100)로 물을 흡입하여 측방향으로 토출 함으로써 상기 본체(100)의 주행, 조향 및 자세를 제어할 수 있다. 여기서, 기존과 달리 복수 개의 스러스터를 구비하지 않고 두 개의 임펠러(220)만을 포함 하여 물의 토출방향을 조절함으로써 간단한 구조로 상기 본체(100)의 자세를 제어할 수 있다.

이어서, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 제어유닛(300)에 의해 상기 본체(100)의 움직임이 조절되는 상태에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 도 1의 수중드론에서 제1흡입유로(212) 및 제2흡입유로(214)에서 유입되는 유량에 따라 자세가 제어되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1의 수중드론에서 토출부(230)를 통해 물이 토출되는 방향에 따라 동작하는 상태를 나타낸 도면이다.

그리고 도 6은 도 1의 수중드론에서 방향조절부(330)와 개폐조절부(320)가 배치된 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6의 수중드론에서 방향조절부(330)의 동작에 따라 수중드론이 조향되는 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 4를 살펴보면, 상기 밸브제어부에 의해 상기 제1흡입유로(212) 및 상기 제2흡입유로(214)를 통해 유입되는 물의 양을 조절하여 상기 본체(100)의 승하강을 조절하는 상태를 나타낸다.

도 4의 (a)의 경우 상기 제2흡입유로(214)에 위치한 하부임펠러(224)의 회전속도가 상기 제1흡입유로(212)에 위치한 상부임펠러(222)의 회전속도보다 상대적으로 빠르게 동작 함으로써, 상기 제1흡입유로(212)를 통해 유입되는 물의 압력P1보다 상기 제2흡입유로(214)를 통해 유입되는 물의 압력P2가 높아지게 되며, 이에 따라 P1과 P2의 차이에 의해 상기 본체(100)가 하부로 하강하게 된다.

여기서, 상기 제1흡입유로(212)를 통해 유입되는 물의 압력과 상기 제2흡입유로(214)를 통해 유입되는 물의 압력이 상이한 경우 물의 압력이 높은 쪽에서 상대적으로 많은 물이 유입되며, 이에 따라 해당 방향으로 상기 본체(100)가 이동하게 된다.

본 실시예와 같이 도 4의 (a)의 경우 상기 본체(100)의 하부방향인 제2흡입유로(214)를 통해 유입되는 물의 압력 P2가 P1보다 상대적으로 크므로 상기 본체(100)가 하부방향으로 이동한다. 이와 달리 도 4의 (b)를 살펴보면 반대로 상기 제1흡입유로(212)를 통해 유입되는 물의 압력 P1이 P2보다 상대적으로 큰 경우 상기 본체(100)는 상부방향으로 이동한다.

이와 같이 상기 상부임펠러(222)와 하부임펠러(224)의 회전 속도 차이를 통해 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214)로 유입되는 물의 압력을 상이하게 조절 함으로써 상기 본체(100)의 승하강을 조절할 수 있다.

물론, 상기 제1흡입유로(212)와 상기 제2흡입유로(214) 각각을 통해 유입되는 물의 압력을 동일하게 조절하는 경우 상기 본체(100)는 승하강 없이 자세를 유지할 수 있다.

이어서, 도 5를 살펴보면 상기 개폐조절부(320)의 개방 여부에 따라 상기 본체(100)가 전방 또는 후방으로 이동하는 상태를 나타낸 것으로써, 도 5의 (a)를 살펴보면 상기 본체(100)는 전방(도면의 왼쪽)으로 이동하며, 복수 개 중 후방(우측)에 위치한 토출부(230)의 상기 개폐조절부(320)가 개방된 상태이다.

구체적으로, 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 토출부(230) 중 상기 본체(100)의 후방에 위치한 상기 토출부(230)만 개방되도록 상기 개폐조절부(320)가 동작하며, 이에 따라 상기 흡입부(210)를 통해 유입된 물이 상기 본체(100)의 후방으로 토출된다.

이에 따라 상기 본체(100)가 전방으로 이동할 수 있으며, 상기 개폐조절부(320)의 개방 정도 및 개방된 상기 토출부(230)의 개수에 따라 상기 본체(100)의 이동 속도가 조절될 수 있다.

이때, 도시된 바와 같이 상기 개폐조절부(320)가 개방되어 상기 토출부(230)를 통해 물이 토출되는 경우 상기 방향조절부(330)도 함께 개방되어 토출되는 물의 간섭을 방지한다.

이와 반대로 도 5의 (b)를 살펴보면 상기 본체(100)가 후방(도면의 오른쪽)으로 이동하는 상태를 나타낸 것으로, 상술한 바와 달리 상기 본체(100)의 전방에 위치한 상기 토출부(230)가 개방된 상태이다. 이와 같은 경우 상기 흡입부(210)를 통해 유입된 물이 전방에 위치한 상기 토출부(230)를 통해 토출되므로 상기 본체(100)는 후방으로 이동할 수 있다.

이와 같이 상기 개폐조절부(320)가 복수 개의 상기 토출부(230) 중 일부를 개방하며, 개방된 위치에 따라 상기 본체(100)의 이동방향이 조절될 수 있다.

물론, 도시된 바와 달리 전방 및 후방이 아닌 측방이나 사선방향으로 이동하는 경우 상기 토출부(230)의 개방 위치를 변경 함으로써 제어가 가능하다.

한편, 도 6및 도 7을 살펴보면 상기 방향조절부(330)의 동작 및 동작에 따른 상기 본체(100)의 움직임을 나타낸 것으로, 상기 방향조절부(330)는 도시된 바와 같이 상기 토출부(230)의 끝단부에 배치된다. 이때, 상기 방향조절부(330)는 상하방향으로 배치되는 회전축을 가지며 회전하는 형태로 형성되어 상기 토출부(230)를 통해 토출되는 물의 토출 방향을 조절한다.

도 6을 살펴보면, 도 6의 (a)와 같이 초기 상태에서는 상기 개폐조절부(320)와 함께 상기 토출부(230)를 차단하고 있으나, 도 6의 (b)와 같이 상기 토출부(230)의 개방 시 상기 방향조절부(330)가 회전하여 토출되는 물의 토출방향을 조절한다.

본 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기 방향조절부(330)가 시계방향으로 일정 각도 회전한 상태이며, 이와 같은 경우 상기 토출부(230)를 통해 토출되는 물은 상부방향으로 각도를 가지며 배치된다. 물론 이와 달리 도시되지는 않았지만 상기 방향조절부(330)가 반시계방향으로 일정각도 회전하는 경우 동일한 토출부(230)가 개방된다 하더라도 하부방향으로 일정각도를 가지고 물이 토출될 수 있다.

또한, 상기 방향조절부(330)가 회전 시 90도 회전하는 경우 상기 토출부(230)를 통해 물이 토출되는 방향과 간섭이 발생하지 않으므로 물의 토출각도를 조절하지 않고 그대로 토출할 수도 있다.

이와 같이 상기 방향조절부(330)가 물의 토출 수 상기 토출부(230)에서 토출되는 방향을 조절 함으로써, 물의 단순 토출만으로도 상기 본체(100)를 회전시킬 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 상기 토출부(230)는 길이방향에 따른 일부의 직경이 변화하도록 구성되며, 끝단부를 갈수록 직경이 증가하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 토출부(230)의 직경이 끝단부로 갈수록 증가하며 만곡진 형태로 형성 됨으로써 상기 방향조절부(330)에 의해 물의 토출방향이 조절되는 경우 상기 본체(100)와의 간섭을 최소화시켜 물이 토출되는 힘이 감소하는 것을 억제할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 방향조절부(330)가 상기 토출부(230)를 통해 토출되는 물의 토출방향을 조절함으로써 상기 본체(100)의 회전을 조절할 수 있다.

구체적으로 도 7을 살펴보면 복수 개의 상기 토출부(230)가 동시에 개방된 상태이며, 상기 방향조절부(330)가 모두 반시계 방향으로 회전한 상태이다. 이와 같은 경우 상기 본체(100)를 중심으로 상기 토출부(230)를 통해 토출되는 물이 시계 방향으로 토출되며, 이에 따라 상기 본체(100)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

물론, 상기 방향조절부(330)의 회전 방향을 반대로 조절하는 경우 상기 본체(100) 역시 도시된 바와 달리 시계방향으로 회전할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 수중드론은 상기 흡입조절부, 상기 개폐조절부(320) 및 상기 방향조절부(330)를 각각 독립적으로 조절함으로써, 상기 본체(100)의 주행, 조향 및 회전을 조절할 뿐만 아니라 수중에서의 조류에 대응하여 자세를 유지하는 호버링이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 본체
200: 동력유닛
210: 흡입부
220: 임펠러
230: 토출부
300: 제어유닛
310: 밸브제어부
320: 개폐조절부
330: 방향조절부

Claims (12)

1. 내부에 수용공간을 가지는 본체;
   상기 본체상에서 상하방향으로 연통 형성되어 외부로부터 물을 흡입하는 흡입부, 상기 본체상에서 흡입된 물을 외부로 배출하는 토출부 및 상기 흡입부상에 구비되어 상부 및 하부방향으로부터 각각 물을 흡입하도록 하는 임펠러를 포함하는 동력유닛; 및
   상기 본체상에서 상기 동력유닛의 동작을 제어하며 상기 흡입부를 통해 상기 본체의 상부 및 하부에서 유입되는 물의 유입압력을 조절하여 상기 본체의 상하방향 위치를 제어하는 제어유닛;을 포함하며,
   상기 제어유닛은 상기 임펠러의 동작을 제어하여 상기 흡입부를 통해 흡입되는 물의 유량을 조절하는 밸브제어부, 상기 본체 내부에서 복수 개의 상기 토출부에 각각 구비되며 선택적으로 개폐를 조절하여 물의 배출량과 배출방향을 조절하는 개폐조절부 및 복수 개의 상기 토출부의 길이방향에 따른 외측 끝단부에 배치되며 선택적으로 개폐방향이 조절되어 상기 본체 외부로 물이 배출되는 배출각도를 제어하는 방향조절부를 포함하고,
   상기 방향조절부는 복수 개의 상기 토출부 중 일부에 상하방향의 회전축을 가지도록 구성되고 나머지에 수평방향의 회전축을 가지도록 구성되며, 상기 회전축을 중심으로 회전하여 상기 토출부의 개방방향을 조절해 상기 본체의 회전여부 또는 회전방향을 제어하는 워터분사를 이용한 수중드론.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동력유닛은,
   상기 토출부가 복수 개로 구성되어 상기 본체상에서 측방향으로 물을 배출하도록 형성되는 워터분사를 이용한 수중드론.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡입부는,
   상기 본체상에서 상부로 형성된 제1흡입유로 및 상기 제1흡입유로와 연통되어 하부로 형성된 제2흡입유로를 포함하는 워터분사를 이용한 수중드론.
4. 제2항에 있어서,
   상기 임펠러는,
   상기 흡입부에서 동축을 가지며 상하방향으로 복수 개가 배치되어 각각이 독립적으로 구동하는 워터분사를 이용한 수중드론.
5. 제2항에 있어서,
   상기 토출부는,
   복수 개로 구성되어 상기 본체상에서 상기 흡입부를 중심으로 방사형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 워터분사를 이용한 수중드론.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 개폐조절부는, 상기 방향조절부와 상기 흡입부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 워터분사를 이용한 수중드론.
9. 제1항에 있어서,
   상기 개폐조절부는,
   복수 개가 독립적으로 구동되며, 상기 토출부의 개폐 정도를 조절하여 토출되는 물의 양을 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 워터분사를 이용한 수중드론.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 토출부 중 적어도 두 개 이상이 연속하여 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 워터분사를 이용한 수중드론.
11. 제1항에 있어서
    상기 제어유닛은,
    상기 본체와 별도로 구비되어 상기 개폐조절부의 동작을 제어하는 별도의 컨트롤러를 더 포함하는 워터분사를 이용한 수중드론.
12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 본체의 위치정보, 이동방향, 속력 중 적어도 어느 하나를 표시하는 워터분사를 이용한 수중드론.

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