KR102185654B1 - 유해 환경에 있는 사용자를 위한 가스 공급, 데이타 통신 취득/기록, 보조 전원 및 안전 등을 포함하는 통합 엄빌리컬 시스템 - Google Patents

Abstract

유해 환경에 있는 사용자에게, 다수의 상이하게 혼합된 호흡 가스, 안전용 테더, 다수의 기록용 보조 라인, 다방향 멀티-포맷 데이타 통신의 수집 및 전송, 개별/전체상황 인지 및 도구, 부속장치 또는 장치의 무력화를 위한 보조 전원을 단일의 가요성 보호 커버링 내에 소싱 및 공급하기 위한 엄빌리컬 시스템(umbilical system)

Description

유해 환경에 있는 사용자를 위한 가스 공급, 데이타 통신 취득/기록, 보조 전원 및 안전 등을 포함하는 통합 엄빌리컬 시스템 {Integrated Umbilical Delivery System for Gas, Data, Communications Acquisition / Documentation, Accessory Power and Safety}

관련 상호 참조

본 발명은 다음의 특허 출원들의 이점을 주장한다.

- 미국 특허 가출원번호 61/920,670 (2013년 12월 24일 출원)

- 미국 특허 가출원번호 61/946,854 (2014년 3월 2일 출원)

- 미국 특허 가출원번호 62/093,866 (2014년 12월 18일 출원)

기술 분야

본 발명은 유해 환경에서 일하는 하나 이상의 사용자에 대한, 결합/여분용/보충 가능식 호흡 가스의 공급, 에너지원, 및 다방향 멀티-포맷 통신 및 데이타의 수집 & 기록 시스템, 및 안전용 테더에 관한 것이다.

본 발명은 유해 환경에서 일하는 하나 이상의 사용자에 대한, 결합/여분용/보충 가능식 호흡 가스의 공급, 에너지원, 통신, 및 개별 및 전체상황 진단, 안전용 테더에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명은 극한 환경에서 일하는 사용자("응답자" 또는 "사용자")에 의해 사용될 수 있으며, 통신, 전원(power source), 필수 개별 진단 및 상황 인지 모니터링 시스템 및 호흡 가스 공급 시스템과 함께 안전용 테더 및 보충 가능식 여분용 가스 공급기(호흡 및 보조 장치용)를 원격 위치에 있는 작업자("운용자")가 운용하는 단일의 유연한 엄빌리컬 시스템 내에 결합시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 수중 다이버(SCUBA) 뿐만 아니라 최일선 현장 소방관, 밀폐된 공간 및 위험 물질 전문가와 같은 육상 사용자에 대한 엄빌리컬 공급을 모두 포함할 수 있다.

육상 및 수중 시스템 모두는, 사용자/응답자가 착용하는 안전식 격납 수트와 함께, 이들이 일하는 유해 환경으로부터 이들을 완전히 캡슐화하도록 "완전 보호 마스크(full face Mask, FFM)" 디자인으로 진화해 왔다. 이러한 마스크는 얼굴 전체를 커버하며, 이에 의해 사용자/응답자로 하여금 오염되지 않은 공기를 흡입하는 한편 원격 운용자와 교신할 수 있도록 구성된다.

통신은 양방향 오디오/비디오 통신이 가능한 시스템에 의해 수행된다. 오디오 통신은 완전 보호 마스크("FFM") 내에서 수행되며, 이에 의해 사용자/응답자는 원격 운용자 또는 이어폰을 끼고 있는 또 다른 사용자/응답자와 교신할 수 있도록 구성된다.

비디오 통신은 임의의 적절한 주파수 스펙트럼(즉, 가시광선, 적외선, 소나)에서 작동하는 "카메라/센서"에 의해 수행되며, 이들은 엄빌리컬 시스템을 통해 신호를 운용자에 전달한다. 카메라/센서가 가시 스펙트럼의 외부에서 작동하는 경우에는, 데이타가 가시 스펙트럼으로 변환됨으로써, 통합 디스플레이 장치를 통해 사용자/응답자에 대한 실시간 모니터링, 기록 및 재전송이 가능하도록 구성된다.

에너지 공급원은 사용자/응답자로부터 가깝거나 멀리 떨어진 작업 영역에 조명을 밝히거나 또는 운용자의 파악, 기록 및 복구를 위해 카메라/센서에 전원을 공급할 수 있다. 이들은 또한 사용자/응답자가 추위 등 외부 환경으로부터의 보호, 전력, 테더 및 가스 공급 등을 위해 착용하는 속옷 내의 액세서리 도구 및 발열체 등과 같은 추가의 사용자/응답자용 부속장치에 전원을 공급할 수도 있다(이들은 예로써만 제시됨).

테더 라인(tether line)은 전자 통신 장애가 발생하는 경우 운용자와의 교신을 위해, 안전을 위한, 또는 "수동식 신호 전송(hand signaling)" 장치로,서 안전 영역에 사용자/응답자의 하니스 시스템(harness system)을 직접적으로 부착한다. 하니스 시스템은 또한, 메인 가스 공급 시스템이 고장난 경우 활용 가능한 독립식/백업식/여분용의 호흡 가스 공급장치를 보유할 수도 있다. 백업용 가스 시스템은 사용자/응답자의 요구에 대한 서비스뿐만 아니라, 구조가 필요한 "희생자"("조난자")에 대한 호흡 가스 공급 서비스, 또는 엄빌리컬 시스템에 직접 연결되지 않은 제3의 사용자/응답자에 대한 요구에 대한 서비스도 제공할 수 있다.

상술된 각 개별 시스템은 시장에 나와 있으나, 이들 모두를 하나의, 완전 통합된, 경량의, 용이하게 이송 가능한 시스템 내에 함께 결합한 경우는 아직 없다. 본 발명은 이러한 기능을 제공할 뿐만 아니라 지금까지 고려되지 않았던 긴급 상황 발생시의 선택 옵션 기능도 제공한다.

다양한 디자인 요소

디자인 요소 1: 비상호 연결 라인들(테더, 가스, 통신, 진단, 데이타 및 전력)을 하나의 가요성 실드(flexible shield) 내에서 별도로 그룹화함으로써, 각 라인이 고유의 기능을 제공하도록 구성된다. 극도로 무거운 UW/사용자/응답자(바람직하게는 물로 충전된 노출 수트로 완전 장착됨), 또는 구출된 사람을 가진 육상 응답자를 안전하게 들어 올리는데 필요한 인장 강도는 전적으로 안전용 테더에서 나온다. 이러한 점을 유일한 과제로 둘 경우, 라인은 극강의 선형 강도를 가지면서도 가볍고 유연하게 디자인될 필요가 있다. 따라서 가스, 통신, 데이타 또는 전력 공급 라인은 단일 기능에 대한 요구조건을 최적으로 충족하도록 디자인될 필요가 있다. 본 발명은 다이버 및 배포 릴(deployment reel) 모두에서 각 라인을 개별적으로 종단시킴으로써(테더가 가장 짧음), 이러한 기능들을 독립적으로 수행할 수 있도록 구성된다. 인양 능력(lifting capacity)은 테더에 의해서만 수행된다.

테더와는 별도로, 전력, 통신, 데이타 및 가스 라인은 엄빌리컬 시스템 내에 모든 라인을 함께 묶어 놓은 가요성 보호 시스(sheath) 내에서 상호 자유로이 슬라이딩 가능하도록 구성된다. 이러한 디자인에 의해 최대 유연성을 구현하는 한편, 각 종단 지점의 손상(및 기능 상실)에 대한 가능성을 제거할 수 있다.

마찬가지로, 통신 및 진단 라인은 소구경의 광케이블 또는 고유연도의 연선 중 하나로 제조될 수 있으며, 이들은 온도 변화 및 간섭의 영향을 받지 않는 커버링을 갖도록 구성된다. 유사한 방식으로, 부속장치, 도구 또는 조명용 전력 라인도 특정 요구조건을 충족하도록 제한된다. 마찬가지로, 매우 중요한 디자인 파라메터인 가스 라인은, 춥고 습한 환경에서 최대의 가요성으로 고압력의 가스를 공급하도록 하는 요구조건을 충족하도록 제한된다.

디자인 요소 2: 호흡 가스의 기본 공급. 엄빌리컬 시스템은 호흡 가스를 공급할 수 있다. 본 시스템이 지상(SCBA)에서 사용되는 경우, 일반적으로 환경적인 압력 변화는 발생하지 않는다. 그러나 수중에서 사용시(SCUBA)에는, 짧은 거리 또는 증가/감소된 수심에서 급격한 압력 변화가 일어난다. 이러한 변화는 역으로 사용자/응답자의 호흡 가스 공급에 영향을 미친다. 사용자가 더 깊이 하강할수록 더 많은 호흡 가스가 요구된다(지상과 비교하여). 예컨대 33피트 수심에서, 사용자/응답자는 각 호흡시마다 두배의 가스를 더 필요로 한다. 99피트 수심에서는 4배가 더 필요하다. 추가의 가스는 사용자 몸 안에 있는 에어 캐비티(air cavity)에 대한 물의 압력 증가를 상쇄하는 데에 사용된다. 따라서, 사용자/응답자의 가스 요구조건을 실시간으로 파악, 조정 및 채택하기 위한 엄빌리컬 시스템 내의 추가 구성요소가 필요하다. 상기 압력 변화는 통신/진단 라인, 전력 라인 또는 테더 라인의 강도에는 영향을 미치지 않는다.

호흡 가스 관련 문제의 해결을 위해서는, 끊임없이 변화하는 고압 가스 공급원을 사용자/응답자에게 필요한 끊임없이 변화하는 저압 가스로 감소시킬 수 있는, 다중 단계의 시스템이 필요하다. 사용자/응답자는 일반적으로 "제1단계"(또는 중간 단계)에서, 공급 탱크 또는 압축기의 고압력 가스를 대략 사용자/응답자가 위치한 대기압 환경(수중) 이상의 공칭 레벨(ISO의 psi)로 감소시킨다. 사용자/응답자는 제2단계에서, (일반적으로 사용자/응답자가 착용하는 완전 보호 마스크 내에서) 가스 압력을 자연 호흡에 적합한 수준으로 추가 감소시키도록 구성된다.

제1단계에 대한 두개의 가능한 위치가 있는데, 하나는 엄빌리컬 시스템으로 가기 전의 공급원이고 다른 하나는 사용자/응답자가 위치한 엄빌리컬 시스템의 단부이다. 제1단계가 공급원에 위치한 시스템의 경우, 가스 라인을 통해 제2단계로 공급되는 가스의 압력은 "저압"으로 구성된다. 이러한 시스템의 장점은 단순하고 기본에 충실하다는 것이다.

반면, 이러한 시스템은 단점은:

- 항상 수심을 모니터링하고 가스 라인을 통해 공급된 압력을 조정하기 위한 적절한 장비 및 전용 육상 작업자(운용자)가 필요하다. 적절한 조정을 위해, 운용자는 UW/사용자/응답자와 교신을 유지함으로써, 그 수심을 파악한 후, 그에 비례하여 공급원의 출력압을 사용자/응답자의 대기압을 초과하도록 조정해야 한다. 원격 조작된 압력이 너무 낮으면, 제2단계(UW/사용자/응답자 측에 위치)는 필요한 가스를 공급하지 못한다. 반면, 압력을 초과할 경우에는, 제2단계가 실행된다(제어가 어려울 정도로 지속적 공기 배출). 원격 조작된 압력이 그의 수심에서 요구되는 압력 이하로 떨어질 경우, UW/사용자/응답자는 호흡에 어려움을 겪을 것이며, UW/사용자/응답자에는 불충분한 공기가 공급된다.

- 호스의 내부 압력이 낮으므로, 다이버에 충분한 가스 유량을 제공하기 위해서는 더 큰 직경의 호스가 필요하다. 큰 직경의 호스는 부피가 크고 무거우며 다루기 어렵고, 설치를 위해서는 역시 이에 맞는 큰 시스템이 요구된다. 상기와 같이 큰 체적은 다양한 가스 라인의 이용(다양한 가스 공급 옵션)에 저애 요인이 될 뿐더러, A/V 통신, 데이타, 안전 및 부속 전원 등의 추가 라인들에 대한 통합 능력도 크게 가로 막는다.

제1단계가 엄빌리컬 시스템의 작동 단부인 UW/사용자/응답자에 위치할 경우, 제2단계로의 가스 공급 조절은 자동적으로 수행된다. 이러한 시스템의 장점은:

- 완전 고압력 범위에 있는 공급원의 가스를 UW/사용자/응답자에 공급 가능하다.

- 고압력에 의해, "저압력" 시스템과 비교하여 80% 더 작은 단면을 갖는(및 이보다 더 큰 비율로 무게면에서 가벼워진) 경량의 가스 라인을 통해, 충분한 가스 흐름이 제공된다.

- 상기에 비례하여, 가스 라인의 설치에 필요한 시스템도 또한 크기, 중량은 물론 설치 난이도가 모두 감소된다. 반면, 이에 비례하여 "사용 편이성"은 증가한다.

- 다방향 통신, 데이타, 부속 전원 및 안전용 테더의 엄빌리컬 시스템 내 통합을 용이하게 한다.

- 사용자/응답자의 수심을 지속적으로 파악하고 사용자를 모니터링 및 조정하기 위한 전용 운용자가 필요하지 않다.
- 다수의 "사용자"(구출자 포함)는, 본원에 기술된 바와 같이, 동일한 고압력 공급원으로부터 숨을 쉴 수 있도록 구성된다.

현재의 "고압력" 디자인은 가스 공급원의 내부 압력의 극심한 변동으로 인해 라인에 부담을 주며, 이러한 변동은 3,700 psi 이상의 범위에 걸쳐 있다. 이러한 변동은 가스 공급원의 개시 압력이 약 4,500 psi(또는 그 이상)인 곳에서 발생하며, 가스가 소비됨에 따라 800 psi 이하로 떨어진다. 이전의 공급원이 고갈될 때 마다 매번 새로운(가득찬) 가스 공급원이 추가되므로, 이러한 극심한 변동은 전체 시스템에 반복적으로 스트레스를 준다. 이러한 시스템 스트레스는 공급원에서 다이버에 위치한 제1단계 조절기까지 존재한다. 이러한 변동은 또한 안전율을 약 3:1(5,000 psi: 15,000 psi)까지 제한한다.

이러한 제한을 극복하기 위해: a) 삼중 안전율(3:1 내지 9:1)의 채택: 및 b) 이와 함께 전체 시스템의 스트레스 레벨을 66% 감소시킴과 동시에, 본 발명은 "입구 압력 조절기(Inlet Pressure Regulator, IPR)"를 채택함으로써 공급원의 내부(IN) 변동 압력을 사용자가 조절 가능한, 안정된 외부(OUT) 압력 수준으로 감소시키도록 구성된다. 이러한 압력은 일반적으로 1,500 psi에서 설정된다. 이러한 압력에서 전체 시스템에 대한 안전 마진(및 감소된 마모)은 실질적으로 3:1에서 9:1로 증가되며, 이러한 압력은 사용자/응답자가 위치한 제1단계 조절기로 공급된다.

디자인 요소 3: 여분용 호흡 가스. 극한 환경에서 일하는 사용자의 최대 안전 보장을 위해서는 모든 시스템에 여분용 장치들이 필요하다. 이에 대해 본 발명에서는 다양한 상황에서 발생할 수 있는 장애를 극복할 수 있도록 하기 위해 이중의 여분용 장치를 포함하는 추가의 안전 시스템을 제공한다. 육상의 가스 공급이 중단될 경우, 통합 다중 포트식 가스 블럭(integrated multiport gas block)에 의해 다수의 대안적인 공급원을 추가 선택할 수 있도록 구성된다. 제1여분용 공급원은 일반적으로 사용자/응답자의 등(back)쪽에 배치된다. 일반적으로 이러한 탱크는 사용자의 부력 제어 장치(Buoyancy Control Device, "BCD"), 및 그들의 노출 수트("드라이 수트[dry suit]")를 가동하는데 필요한 가스를 공급한다. 육상의 공급 장애가 발생할 경우, 가스 블럭은 "백 탱크(back tank)" 공급원을 선택하여 제1여분층을 소진하도록 구성된다. 공급 장애가 발생하거나 또는 소진된 경우, 가스 블럭은 또한 "전면" 탱크(즉, "포니바틀[pony bottle]")를 선택할 수도 있다. 또는 대안적으로, 공급 장애가 발생하거나 또는 소진된 경우(다이버가 위험에 빠진 경우), 백 탱크에서 나온 급속 커넥터를 연결 해제함으로써 "외부"로부터 가스가 공급되도록 할 수 있다. 또는 대안적으로, 가스 블럭이 더 많은 수의 내부(IN) 가스 포트를 지원하는 경우에는, UW/사용자/응답자를 자유롭게 하는데 필요한 만큼 대안적인 공급원을 회전시키도록 선택될 수도 있다.

여분용 가스는 또한 "포니바틀"에 의해 제공된다. 이러한 여분층은 작고 제한된 수중 유지 시간을 제공하므로, 이러한 대안 공급원의 경우 항상 가득 채워두는 것이 중요하다. 이를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 디자인은 포니바틀을 "그자리에서"를 "고압"으로 재충진하는 기능을 제공한다. 어떠한 이유로 포니바틀의 압력이 최적 압력인 "3,000 psi" 이하로 떨어지는 경우, 운용자는 육상의 입구 압력 조절기(IPR)를 "개방"함으로써, 하향하고 있는 가스 라인 압력을 3,000 psi로 증가시킬 수 있다. 이러한 기능에 의해 다이버가 수중에 있을 때, 통합된 제1단계 탱크 밸브/조절기의 충전 포트 내의 "체크 밸브"를 극복함으로써, 포니바틀이 고압력의 육상 공급원으로부터 재충진되도록 구성된다. 일단 충진되면, 육상 운용자는 IPR을 일반적인 작업 압력인 1,500 psi로 돌려 놓는데, 이 과정에서, 포니바틀의 HP 가스 IN 체크 밸브가 닫힘으로써 포니바틀이 완전히 충전된 상태로 남아 있도록 구성된다.
본원에 기술된 바와 같이, 여분의 공기를 충전하는 방법은 "백" 탱크뿐만 아니라 육상(SCBA) 응답자가 사용하는 임의의 탱크에도 동일하게 적용 가능하다.

디자인 요소 4: 육상 공급에 대한 제3자 접근. 이러한 동일한 디자인(포니바틀을 그자리에서 재충전)에 의해 또한 원래 연결되어 있지 않은 제3자에게도 가스를 무제한 공급할 수도 있다. 육상 공급에 대한 이러한 접근 방법은 포니바틀에 부착된 제2단계 조절기를 통해 제공된다. 이러한 탱크는 고갈되므로, 육상 공급원으로부터 포니바틀을 반복적으로 보충하도록 구성된다. 이러한 예는 예컨대, 고도의 "기술적" 다이빙 작업을 수행하기 위해 육상 공급 시스템이 추가로 필요한 스쿠버 다이버에 적용될 수 있다. 이러한 기술적 다이빙 작업은 난파선의 침투 등을 포함할 수 있다. 다른 드라이버가 비상 가스 공급을 필요로 하는 경우, 육상에서 가스를 공급받는 드라이버는 전술한 바와 같이, 육상 공급원으로부터 반복적으로 재충전 가능한 제2단계의 "포니바틀" 또는 "백 탱크"의 저압력 OUT 포트뿐만 아니라 임의의 여분용 탱크 등을 통해 "그의 육상 공급원을 나눠 줄" 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 이러한 육상 공급기를 분배하는 방법은 육상(SCBA) 응답자가 사용할 때에도 동일하게 적용 가능하다.

본원에 기술된 바와 같이, 사용자/응답자가 육상 공급원과 접속하는 제1단계 조절기에 다수의 "저압력 포트"들을 추가함으로써, 사용자는 부력 제어 장치(BCD)와 사용자의 "드라이" 노출 수트뿐만 아니라 제3의 구출자에게도 가스를 동시에 공급할 수 있다.
디자인 요소 5: 다중 가스 라인. 본 발명에 따른 디자인의 고압 가스 라인("저압" 시스템과 비교하여 크기가 20~25% 수준)에 의해, 다수의 선택 가능한 라인에 상이한 혼합물의 호흡 가스를 공급할 수 있다. 가스 블럭에 공급되는, 고압력 측의 제1단계 조절기 상에 가스 선택기 매니폴드를 추가함으로써, 사용자는 다수의 가스 라인 중 하나를 선택할 수 있도록 구성된다. 가스 선택기 매니폴드는 운용자 또는 엄빌리컬 시스템의 사용자 단부 중 한 곳에 배치될 수 있다.

삭제

다수의 가스 공급원은 "상업용 다이버"는 물론 "고난이도의 기술적 다이버" 모두에 도움이 된다. 상이한 혼합물의 산소, 질소 및 헴륨 LECT혼합물을 사용함으로써, 다이버의 작업 수심 및 시간을 크게 증가시킬 수 있다. 유사하게, 가스 혼합물의 온도를 상승시킴으로써, "감압"에 필요한 시간을 실질적으로 감소시킬 수 있다.

디자인 요소 6: 다중 포맷 통신. 엄빌리컬 시스템은 일반적으로 문제가 있거나 위험한 환경 조건에서 사용된다. 다수 사용자/응답자 및 육상 운용자 간에 운용되는 오디오 통신은 유해 환경 조건에서 안정하고 효율적으로 일하는데 있어 필수적인 사항이다. 완전 보호 마스크("FFM")을 사용하는 UW/사용자/응답자는 다이버(사용자/응답자)는 물론 육상(사용자/응답자)과도 교신할 수 있도록 구성된다.

디자인 요소 7: 상황 인지 강화("SAE"). 작업 영역에 대한 가시성 및 조명은 UW/사용자/응답자 및 육상 운용자 모두에 필요한 요구조건으로, 이들의 목적은 작업 내용을 육안으로 확인하고 기록하는 것이다. "조명"은 다양한 시스템을 통해 구현 가능하며, 가시광에만 국한되지 않는다. 사물은 가시광 및 비가시광, 청각음 및 난청각음은 물론 자성을 포함하는 다양한 주파수에 의해 조명될 수 있다. 완전한 조명을 위해서는, "후면 분산", 즉 공급원의 후면 조명을 반사하는 물에서(또는 연기에 의해 육상에서) 입자가 떠다니는 현상을 동시에 완화하도록 작동되는 다수의 공급원을 필요로 할 수 있다. 후면 분산은 가시 거리를 손상시킨다. 원격 조작자에게 다수의/대안적인 스펙트럼을 전송할 수 있는 마이크로 크기의 "개별" 송/수신 시스템을 갖는 적외선 및 "음파탐지기(sonar)" 등과 같은 대안적인 조명 공급원이 채택될 수도 있다. 랩탑 컴퓨터 또는 적절한 전용 장치에 의해, 원격 조작자는 "시각" 이미지를 육안으로 확인하는 동시에 기록을 한 다음 다시, "내부 마스크" 디스플레이("야간명시장치[Night Vision Goggles]"가 아닌)를 사용하여, 실시간 확장 적용이 가능하도록 시각적으로 강화된(또는 비시각 데이터에서 시각 이미지로 전환) 사용자/응답자에 재전송한다. UW/사용자/응답자가 가시광을 몇 인치라도 "볼" 수 있다면, 이러한 개별 시스템은 "가시" 범위를 백피트 이상으로 확장시킬 수 있다. 이러한 이점을 용어로 "상황 인지 강화(Situational Awareness Enhancement, SAE)"라고 한다. SAE는 시각 시스템에만 한정되지 않으며, 지리적 위치 파악용 시스템을 포함하여 "상황 인지 강화"에 필요한 임의의 센서 시스템을 포함할 수 있다.

상기 SAE 시스템은 동일한 엄빌리컬 시스템을 통해 동시에 전송 가능한 전력을 필요로 한다. 현 기술에서는 유선 또는 광케이블을 통해 통합 시스템에 저전력 DC 에너지를 공급할 수 있다.

디자인 요소 8: 개별 실시간 진단("PRTD"). 멀티-포맷, 다방향 통신에 의해, 극한 환경에서 일하는 UW/사용자/응답자의 필수 진단 사항을 독립적으로 모니터링할 수 있도록 구성된다. 몸의 중심 온도/사지 온도와 같은 안전에 관련된 사항들은 사용자 속옷에 내재된 센서 또는 사용자 피부에 부착 가능한 "패치"에 의해 용이하게 측정된다. 물리적인 상해 및 저체온증은 다이버의 활동을 급격히 저해하여, 그가 스스로 인식하기 전에 심각한 안전 문제를 유발할 수 있다. 체온이 너무 높을 경우 사용자/응답자는 과열될 수 있다. 육상 운용자는 작업 중 자신의 업무 수행에 방해를 받지 않고 사용자/응답자의 필수 진단 사항을 용이하게 모니터링/진단할 수 있다. 이러한 시스템에서 나온 데이터는 유선 또는 광케이블을 통해 디지털 또는 아날로그 방식으로 엄빌리컬 시스템을 거쳐 다이버에게 전송되거나 다이버로부터 전송받는다.

디자인 요소 9: 무정전 전원 공급 장치("UPS"). 멀티-포맷 통신만이 전원을 필요로 하는 부속 장치는 아니다. 극심하게 추운 환경 또는 상이한 온도 조건에서 일하는 사용자/응답자에게는, 가열 만이 중요한 것이 아니라 최대 안정성 및 효율성을 위해서는, 이러한 환경 요구 조건에 맞게 이를 잘 조절할 수 있는 능력이 필수적이다. 표준 드라이 수트식의 의류는 열로부터 보호받을 수 있는 범위가 고정적이다. 여름과 겨울 사이에서 급격히 변화하는 온도 환경에서 일하는 사용자/응답자는 종종 각 계절에 맞는 다수의 의류를 필요로 할 수 있는데, 문제는 비용이다. 예컨대, 동결된 육상에서 대기하는 백업 사용자/응답자의 경우는 얼음 아래의 수중에서 일하는 사용자와는 상이한 열적 보호 요구조건을 갖는다. 이러한 사용자가 한쪽 환경에서 다른쪽 환경(즉, 육상에서 얼음 아래 수중으로, 및 얼음 아래 수중에서 육상으로)으로 이동하면, 이들에 대한 열적 요구조건은 즉시 극격히 변화할 수 있다. 단일의, 즉시/용이하게 조정 가능한 전기구동식 내의(속옷) 시스템은 비용적으로 효율적인 해결방안이나, 이들을 구동하기 위한 무거운 배터리가 저애 사항이 된다. 본 발명에 따른 엄빌리컬 시스템은, 단일의 "전천후식" 의류에 무정전의 조정 가능식 전원으로 구동 가능한 하나 이상의 회로를 제공하며, 이는 가장 우수하면서도 비용면에서 가장 효율적으로 채택 가능한 해결방안이다. 유사하게 구동되는, 조명을 포함하는 특수 적용분야용 특수 "전원 도구"의 경우도 "배터리 없이" 경량으로 구현 가능하다. 상기 "도구"는 SAE용 센서 장치를 포함한다.

디자인 요소 9: 아날로그, 디지털 또는 광. 데이터, 통신 및 전력용 "전선"은 "구리"로만 전송되도록 제한되지 않는다. 본원에 기술된 모든 신호는 아날로그 또는 디지털을 포함하는 모든 형태를 포함한다. 광섬유에서 전송되는 전원 또는 광전원은 광학적 방식으로 이송되며, 이들은 전자 기기의 전원을 역으로 변환하는 전기 레이저식 다이오드에서 생성된다. 광 선로에서 전송되는 공급원의 에너지는 전선 케이블에서 전송되는 것보다 안정성 면에서 떨어진다는 우려가 있을 수 있다.

엄빌리컬 시스템은, 원격 조정식의 안정된 무정전 공급장치를 필요로 하는 장치 및 적용 분야에 에너지를 공급하는 방법을 제공하며, 이에만 국한되지 않는다.

디자인 요소 10: 모든 통신 및 데이타 스트림의 실시간 모니터링 및 문서화/기록. 데이터 통신의 목표는 안전 체크 사항의 실시간 측정 및 의사 결정에 있으며, 이에만 국한되지 않는다. 비디오, 오디오 및 데이타(SAE 포함)의 동기화, 중복 기록 및 분배(유선 및 무선 모두)는 증거 수집, 사후 임무 브리핑 및 사전 임무 트레이닝에 있어 필수적 요건이다. 본 발명에 따른 시스템 디자인은, (추가의 "플러그 & 플레이" 모듈의 연결을 통해) 수중 및 육상 모두에서 비디오 및 오디오의 중복 기록, 데이타 수집에 대한 기능을 포함하도록 구성되며, 이에만 국한되지 않는다. 육상의 문서화는, 육상의 활동이 특정 진술 또는 다른 "강력한" 증거 등과 같이 수중 활동에 영향을 미칠 수 있는 경우에 진행된다. 기록 시스템(및 상기 분배 시스템)은 PRTD 및 SAE에 필요한 사항들을 포함한다.

디자인 요소 11: 정압식 무정전 가스 공급("CPUGS"). UW/사용자/응답자는 공급원의 높은 변동 압력과는 독립적으로, 상이한 주변 압력에서도 정압식 호흡 가스를 공급할 수 있는 공급원을 필요로 한다. 본 시스템에서는 이러한 기능이, 운용자가 사용자의 수심을 모니터링하고 사용자/응답자에 공급되는 가스 압력의 조정 작업을 할 필요 없이, 자동적으로 수행되도록 구성된다. 이러한 기능은 고압 가스 공급 시스템에 의해서만 구현 가능하며, 제1단계 및 제2단계는 모두 UW/사용자/응답자 측에 위치한다.

디자인 요소 12: 5번 항목에 기술된 호흡 가스의 공급을 위한 정압식 무정전 가스 공급("CPUGS"), 단, 예측 가능한 정압식 가스 라인 압력을 가짐. 이러한 기능은 엄빌리컬 시스템 내의 공급원과 가스 공급 라인(들) 사이에 위치한 입구 압력 조절기("IPR")가 있어야만 구현 가능하다. IPR의 가장 큰 장점: 전체 시스템에서 (조절기로부터 하향하는) 입구 압력이 안정되고 정압으로 유지될뿐만 아니라, 가스 공급원의 송출 압력이 갑작스럽게 대폭 변동되는 경우에도 상관없이(공급 탱크의 스위칭 발생 등), 특정 작업 환경 여건에 맞도록 조절된다. 또 다른 장점으로는, 안전 계수를 상당히 증가시킴으로써 이에 상응하여 시스템의 스트레스와 마모를 감소시킬 수 있다는 점을 들 수 있다.

디자인 요소 12: 상이한 혼합물 중 호흡 가스 라인을 즉시 선택할 수 있는 다중 옵션의 제공.

디자인 요소 13: 임의의 적절한 재료로 만들어진 가요성 고압 가스 라인을 통해 상기 언급된 호흡 가스를 공급.

디자인 요소 14: 마모에 강하고 소구경 굽힘 반경이 가능한 가요성 보호 커버링 내에 가스, 데이터 및 테더로 구성된 전체 시스템을 제공. 각각의 공급 서비스를 위해 다수의 소구경 라인들을 채택하는 한가지 장점은, 각 라인들이 서로에 대해 독립적으로 슬라이딩 및 조정 가능하다는 것이다. 이 때문에 소구경 굽힘 반경의 구현이 필수적이다. 라인들을 같이 유지하기 위한 한가지 옵션은 이들 라인을, 필요한 대로 굽히고 조정할 수 있는, 직조 섬유로 구성된 단일의 가요성 시스(sheath) 내에 하나로 묶는 것이다. 유사하게, 내부 라인들을 "숨을 쉬도록" 구성함으로써, 사용자가 수중 환경을 벗어남에 따라 습기를 발산하도록 할 수 있다. 두번째 옵션은 이들 라인을, 마모 없이 날카로운 물체를 따라 슬라이딩 가능하면서도 유연한 통합 외부 케이스 내에 묶는 것이다.

디자인 요소 15: 배포 시스템으로부터 전체 엄빌리컬 시스템을 구축, 이 때 안전용 테더, 통신, 상황 인지 강화, 데이타, 진단, 전력 및 다수의 가스 라인을 포함하는 모든 구성요소들(이에만 국한되지 않음)은 배포 시스템의 허브 내에 포함된 각 커넥터 및 패스너(fastener)로부터 배치되도록 구성된다. 이들은 스위블(swivel), 슬립 링(slip ring) 또는 기타의 다른 연결 장치를 통해 그들의 각 공급 모듈과 외부에서 차례로 (배포 시스템과) 연결된다.

디자인 요소 16: 통합된 여분용 가스 공급 시스템과 함께 상술된 상기 호흡 가스의 공급, 이 때 상기 시스템은 사용자/응답자에 부착되거나 또는, 또 다른 UW/사용자/응답자 또는 외부("RIT") 바틀과 같은 제3의 공급원에 의해 사용자/응답자에 제공될 수 있다. 상기 여분용 시스템은 다중 포트식 가스 블럭의 사용에 의해 시스템 내에 통합될 수 있으며, 가스 블럭은 사용자/응답자에 가스 공급을 위해 많은 대안적인 가스 공급원 중 하나를 선택할 수 있도록 구성된다.

디자인 요소 17: 통합된 여분용 가스 공급 시스템과 함께 상술된 상기 호흡 가스의 공급, 이 때 상기 가스는 직접 연결을 통해 또는 전체 엄빌리컬 시스템 내에 통합된 여분용 시스템 중 하나를 통해 제3자에 공급될 수 있다.

디자인 요소 18: 여분용 가스 공급 시스템과 함께 상술된 상기 호흡 가스의 공급을 위해, 상기 여분용 가스 바틀은 엄빌리컬 가스 라인으로부터 재충전 또는 보충될 수 있다.

디자인 요소 19: 본원에 언급된 모든 공급 요소들을 다수의 사용자에 동시 공급.

본 발명은 육상 및 수중 모두에서 긴급 상황에 처한 사용자/응답자에게 다양하고 중요한 생명 유지 옵션들을 창출 및 제공할 수 있다.

종래기술
발명자가 파악하기로는, 이러한 단일의, 콤팩트하고 용이하게 이송 가능한 "플랫폼" 시스템에 대한 선행 기술은 과거는 물론 현재에도 존재하지 않으며, 상기 육상 공급기와 연결되지 않은 제3자를 사용자/응답자와 제자리에서 연결시키는 기능 역시 존재하지 않는다.

삭제

US4196307 해양 엄빌리컬 케이블: 임의의 수의 호스 및 전기 케이블 등 종래의 부재들 또는 이들의 조합을 운반하는 유닛화된 해양 엄빌리컬 케이블.

US6390640 수중 다이버용 조명 마스크: 마스크의 페이스 플레이트 전면으로 빛을 비추고 마스크에 고정된 단색 블루-그린 LED 광원을 이용하며, 광원의 구동을 위해 마스크에 장착되는 푸시 버튼식 제어부를 구비한 수중 다이버용 조명 마스크.

US5070437 수중용 전기 라이트: 수중 라이트는 폐쇄 단부와 개방 단부를 갖는 일반적으로 원통형 하우징 본체를 포함하고, 본체에는 발광 다이오드 및 다수의 배터리가 제공되며, 개방 단부용 단부캡에 의해 발광 다이오드의 리드를 구부려 배터리와 결합시킴으로써 라이트를 구동하도록 구성된다. 원통형 하우징의 외부에는 클랩 링(clap ring)이 제공되며, 그 아래로 줄을 풀어 라이트를 낚시줄에 스냅식으로 부착할 수 있도록 구성된다.

US6292213 마이크로 비디오 카메라 사용 및 사용 모니터링: 마이크로 비디오 카메라는, 이를 착용하고자 하는(또는 이를 그가 가지고 있는 기본 서포트 구조물에 부착하고자 하는) 운동선수 또는 행락객의 핸즈 프리 사용이 가능한 한편, 실내 또는 실외, 수중 또는 육상에 있든지 여부에 상관없이 그 자신의 활동을 자동 기록할 수 있도록 충분히 휴대 가능하고, 콤팩트하며 내후성 기능을 가진다.

US5508736 데이터 및 비디오 정보를 동시에 디스플레이하도록 복합 신호를 생성하기 위한 비디오 신호 처리장치: 비디오 신호 처리장치는, 고정 프레임에 대해 비디오 카메라의 물리적 상태를 나타내는 데이터 신호를 생성하기 위한 수단(물리적 상태는 위치, 방향, 높이, 고도 또는 속도를 말함), 상기 카메라에서 비디오 신호를 수신하기 위한 수단, 상기 데이타 신호와 비디오 신호를 겹합시키기 위한 수단(이에 의해 비디오 신호 내에 데이터 정보와 비디오 정보가 동시에 디스플레이되는 복합 신호를 창출). 복합 신호를 원격 위치로 전송하기 위한 수단 또는 복합 신호를 기록하기 위한 수단을 포함한다.

US20070039617 다이버에 호흡 가스를 공급하기 위한 시스템 및 방법: 본 발명은 다이버에 호흡 가스를 공급하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 개방 회로 형식으로 구성되며, 압력 용기(1)로 구성된 가스 공급원(다이버로부터 일정 거리를 두고 배치되며, 고압으로 호흡 가스를 공급), 다이버에게 부착되는 호흡 장치(4), 가스 공급원과 호흡 장치를 연결하는 가요성 튜브(3)를 포함한다. 가요성 튜브는 고압에 견딜 수 있게 구성되며, 가스는 가스 공급원으로부터 공급되는 압력과 실질적으로 동일한 압력으로 가요성 튜브를 통해 이송되고, 가스 공급원은 호흡 가스를 약 30 바(bar)를 초과하는 압력으로 공급할 수 있도록 구성된다.

WO 1992005999 개선된 잠수 장치 및 잠수 방법: 다이버의 엄빌리컬 시스템용 수중 배치 및 저장 기구는 예컨대, 이격 플랜지를 갖는 릴(플랜지는 릴의 허브[7a] 주위에 감기는 엄빌리컬 서비스 어셈블리를 포함), 허브가 회전하는 고정 어셈블리를 갖는 허브에 장착된 로터리 유니온(상기 어셈블리는 서비스를 수신하고 허브에 연결된 회전 어셈블리에 이를 공급하며 엄빌리컬 시스템의 일단부에 상기 서비스를 연결함), 릴의 회전을 위한 제1드라이브 장치, 엄빌리컬 시스템이 릴로 풀리거나 감기는 페어리드(fairlead)에 연관된 제2드라이브 장치(상기 드라이브 장치들은 페어리드와 릴 사이에서 연장되는 엄빌리컬 시스템의 구동에 대해 견인력을 발휘 또는 유지하도록 배치됨)를 포함한다.

US20100288801 패스너를 포함하는 용기 홀더: 일실시예의 용기 홀더는 홀더 밴드 아이 브라켓(holder band eye bracket)에 연결되는 커넥터 밴드(connector band)로 구성되며, 스트랩 볼트 헤드(strap bolt head)로 고정된 스트랩 볼트 및 스트랩 볼트 너트에 의해 릴리스 버클(release buckle)을 거쳐 패스너와 연결되는 패스너 스트랩(fastener strap)을 고정하도록 구성된다. 용기는 다양하고 용이하게 구성된 방법을 사용하여 사용자 또는 호스트 장치에 부착될 수 있는데, 예컨대 용도에 따라 통합 스트랩 조절기를 갖는 패스너를 사용하거나 또는 통합 릴리스 버클에 부착 지점을 직접 설정하여 홀더를 벨트, 스트랩 또는 가죽끈에 부착하는 패스너를 사용할 수도 있으며, 이에만 국한되지 않는다. 본 실시예에 의해 다양한 환경 조건 및 상황에서 용기를 용이하게 부착, 사용 및 배치하도록 구성되며, 수중 다이버에 대한 가스 공급으로만 국한하지 않는다.

WO 2013064962 A2 다중 포트식 분재 매니폴드: 장착 가능한 다중 포트식 분배 매니폴드는 중공과 연결된 노브(knob), 매니폴드 내에 장착되는 회전 샤프트로 구성된다. 노브/샤프트의 회전에 의해, 노브/샤프트의 측면 홀이 매니폴드 내의 다중 포트들을 선택적으로 교차시킬 수 있도록 구성된다. 상기 어셈블리는 또한 "오프(off)" 위치를 제공함으로써, 샤프트/매니폴드의 교차에 의해 포트에서 포트로 연결되지 않도록 구성된다.
US 4138178 A에 개시된 다이버용 복합 엄빌리컬은 호흡 가스, 겨열 유체의 공급 및 회수, 전기 전도체 및 강도 부재용 동심 호스, 및 엄빌리컬의 엔드-투-엔드(end to end) 결합을 수행하기 위한 협동형 분리 가능식 커넥터를 포함한다. 커넥터는 협동형 니플 및 동축/아치형 통로를 구비한 리셉터클 부재, 및 협동형 핀 및 소켓 전기 커넥터를 특징으로 한다.
US 3924619에 개시된 수중 호흡 시스템을 수반하는 방법 및 장치는 (1) 지속적으로 유동하는 재조정된 가스가 수중 인클로저로부터 연장되는 유연한 엄빌리컬 수단을 통해 다이버에게 공급되고, (2) 회수 탱크는 엄빌리컬 수단으로부터 가스를 수용하고 공급 탱크는 재조정된 가스를 엄빌리컬 수단에 공급하며, (3) 회수 탱크 및 공급 탱크가 다이버로부터 먼 곳에 위치하고, 및 (4) 표면에 위치한 통기성 가스 공급원이 지속적으로 이용 가능한 것을 특징으로 한다.
JP 3568268 B2에 개시된 다이버에게 공기를 공급하는 방법은 수중 굴착 기계를 작동시키는 한편, 상기 기계에 부력을 공급하는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

결론

결론적으로 발명자가 알고 있는 한, 이전에 개발된 어떠한 장치나 시스템도 유해한 환경에서 일하는 사용자/응답자(SCUBA 및 SCBA 모두)에 단순하고 우아하며 신뢰성을 갖춘 다중 안전 관련 필요성을 충족하는 디자인 해결방안을 갖고 있지 않는 반면, 본 발명에서는 무정전, 다중 공급원, 여분용 시스템, 호흡 가스 공급 장치, 안정 테더, 다방향 멀티-포맷 데이터의 모니터링, 기록, 분배 및 통신 등의 기본 기능을 갖는 한편, 개별 진단, 상황 인지 및 독립 전원 공급 등의 상위 기능을 보유함은 물론, 육상 공급 호흡 가스를 바로 보충하고 비상시 제3자에 가스를 공급할 수 있는 통합 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 목적은, 가스 공급원의 압력에 관계 없이 장시간 동안/시간 제한 없이 및 중단 없이 사용 가능하며, 비용면에서 효율적인, 안전, 통신, 개별/전체상황 인지, 전력 공급 및 호흡 가스에 대한 엄빌리컬 공급 시스템에 대한 개선된 디자인을 제공하는 것이다.

본 발명은 도 1에 도시된 "유해한 환경에서 일하는 사용자를 위한 가스, 데이터, 통신 취득/기록, 부속 전원 및 안전 장치가 통합된 엄빌리컬 공급 시스템"에 의해 구현된다.

본 발명에 따라, 유해한 환경에서 일하는 사용자/응답자(SCUBA 및 SCBA 모두)에 대한 다양한 안전 관련 요구를 충족할 수 있는 단순하고, 콤팩트하며, 우아하고, 신뢰성을 가지며, 완벽하게 통합되고 용이하게 이송 가능한 디자인 해법이 제공된다.

도 1은 "유해한 환경에서 일하는 사용자를 위한 가스, 데이터, 통신 취득/기록, 부속 전원 및 안전 장치가 통합된 엄빌리컬 공급 시스템"에 대한 시스템 다이어그램이다.

도 1에 도시된 "유해한 환경에서 일하는 사용자를 위한 가스, 데이터, 통신 취득/기록, 부속 전원 및 안전 장치가 통합된 엄빌리컬 공급 시스템"은 아래와 같은 다수의 시스템 구성요소들을 포함한다.

시스템 그룹 #1:

호흡 가스 공급원은 단일의 "가스 혼합물(mix)"(산소 및 다른 가스로 구성) 또는 대안적인 다중 가스 혼합물을 포함할 수 있으며, 이들은 각각 독립적인 공급원을 필요로 한다. "가스 공급원(Source Gas)"은 하나 이상의 탱크 또는 압축기를 포함할 수 있으며, 이들은 가스를 입구 압력 조절기(IPR)로 중단 없이 공급할 수 있다. IPR에 의해, 운용자는 각 가스 공급원마다 전체 시스템에서 하향 공급되는 "고"압력 레벨로 운용할지의 여부에 대해 선택적으로 결정할 수 있다.

시스템 그룹 #2:

다중 공급원으로부터 다중 가스 혼합물이 나오는 경우, 고압의 다중 가스 선택기 매니폴드는 사용자/응답자의 단부에 위치한 제1 및 제2단계 조절기를 충분한 압력으로 유지할 수 있도록 적절한 가스를 선택하여 운용할 필요가 있다. 이러한 선택 장치가 시스템의 사용자/응답자 단부(시스템 그룹 #7 참조)에 위치할 경우, 본 시스템 그룹은 제거될 수 있다.

시스템 그룹 #3:

본 그룹은 상이한 세트의 데이터 및 통신을 공급, 수집, 모니터링, 분배 및 기록하기 위한 다수의 모듈로 구성된다(시스템 그룹 #13도 참조). 아래에 제시된 모듈들은 단지 예로서 제공되며, 본 시스템 그룹에 포함될 수 있는 유형에 대해서는 어떠한 제한을 갖지 않는다:

- 오디오 통신: 운용자는 사용자/응답자와 음성에 의해 교신한다. 운용자 및 사용자/응답자가 다수인 경우에도 이들 모두가 서로 교신 가능하도록 구성된다. 모든 통신들은 비디오 통신과 동기화 되든지 되지 않던지 간에 상관 없이 분배 및 기록된다. 제안된 모든 시스템은 운용자 및/또는 사용자 레벨의 상하에서, 고려될 수 있는 모든 가능한 사항을 포함한다.

- 상황 인지; "비디오 통신": "비디오"라는 용어는 총칭적으로 사용된다. 비디오는 사용자/응답자의 상황을 관찰, 분석, 전송하고 기록하기 위한 임의의 시스템의 사용을 포함한다. 비디오는 그들 각각의 데이터를 영상 매체로 변환하는 임의의 비시각적 센서들(독성, 온도, 환경 전류, 정전기, 전자기, 지리적 위치 등을 포함하며 이에 한정되지 않음)을 포함한다. 사용자 탑재 시스템(시스템 그룹 #12 참조)은 조명 기능을 포함하는 전통적인 비디오 카메라를 포함할 수 있고, 적외선 센서들을 포함할 수도 있으며, 보조 도구의 도움이 없을 때 제로 가시성을 갖는 환경에서 수백 피트까지 식별 가능한 고해상도의 다중 주파수 음파탐지기 시스템을 포함할 수도 있다. 사용자 탑재 시스템은 그들 각각의 데이터를 엄빌리컬 시스템의 각 개별 장치들로 "상향" 전송하여 모니터링, 분석, 기록 및 필요시 가시 광선 주파수로 변환하도록 구성된다. 그런 다음 변환된 신호는 사용자의 적용을 위해 엄빌리컬 시스템의 "내부 마스크" 스크린으로 다시 "하향" 전송될 수 있다. 사용자의 적용을 위한 공급원 재료는 사용자 탑재 시스템에 의해 생성된 것으로만 한정되지 않는다. 비디오는 또한 운용자 레벨에서 생성된 오디오/비디오/데이터(라이브 또는 녹음)를 포함할 수도 있다. 제안된 모든 시스템은 운용자 및/또는 사용자 레벨의 상하에서, 고려될 수 있는 모든 가능한 사항을 포함한다.

- 상황 인지; "개별 진단": 본 용어는 총칭적으로 사용되며, 사용자/응답자의 물리적 상태에 관련된 모든 형태의 데이터 수집 및 전송을 포함한다. 이러한 데이타의 예로는, 몸의 중심 온도, 사지 온도, 심장 박동, 호흡 속도, 가스 소비 속도, 또는 임의의 또 다른 "필수 진단요소"를 포함하며, 이에 의해 사용자/응답자의 건강 상태 분석은 물론, 장애를 갖게 된 사용자가 겪을 수 있는 임의의 비상 사태에 대한 예측/회피가 가능하도록 구성된다. 상기 데이타는 엄빌리컬 라인의 "상향으로" 전송되어 작업 담당자가 모니터링 및 기록을 수행하도록 구성된다. 제안된 모든 시스템은 운용자 및/또는 사용자 레벨의 상하에서, 고려될 수 있는 모든 가능한 사항을 포함한다.

시스템 그룹 #4:

본 그룹의 모듈은 전기, 공압 및 유압(이에만 한정되지 않음)을 비롯한 모든 종류의 전력 회로를 포함할 수 있다(시스템 그룹 #6 참조).

- 전기: 일반적으로 12V DC에서 작동되는, 적절한 구동식 전기 도구, 장비 및 부속장치를 말한다. 이러한 도구, 장비 및 부속장치("장치")는 특별히 디자인된 "정전류", 저전압, GFS 보호 DC 회로에 의해서도 구동될 수 있다. 상기 장치들은 구동 드릴, 드라이버 및 절삭 공구(단지 예로서 제시됨)를 포함할 수 있다. 이들은 또한 무결성용 시스템, 환경, 위치 및 구조의 분석을 위한 아웃보드(outboard) 전기 장치를 포함할 수도 있다. 이들은 또한 전기로 가열되는 속옷에 전류를 공급할 수 있는 회로를 포함함으로써, 사용자의 안락 및 편의 증대를 도모할 수도 있다.

- 공압: 다중의 독립적인 고압 가스 라인에 대한 옵션으로, 공압 도구에 전력을 공급하는 옵션이 제공된다. 육상에서 공급된 고압("HP") 가스는 (도구와 HP 라인 사이에 배치되는 소규모 하향 단계식 조절기의 삽입에 의해) 고압 및 저압("LP") 공압 도구를 모두 무력화시킬 수도 있다.

- 유압: 다중의 독립적인 고압 가스 라인에 대한 옵션으로, 유압에 의해 도구 및 부속장치에 전력을 공급하기 위한 옵션이 제공된다.

시스템 그룹 #5:

배포 시스템: 본 시스템은 전체 엄빌리컬 시스템 내에서 다중 라인(가스, 유압, 통신, 데이타)과 이들의 부속 라인을 연결시키기 위한 임의의 적절한 시스템으로서, 이들은 전체 엄빌리컬 라인이 어떻게, 얼마나 배치되는 지의 여부에 상관 없이 전부 연결하여 작동 가능하도록 구성하는 역할을 한다. 배포 시스템이 회전하는 경우, 이들 구성 요소들(가스, 유압, 통신, 데이타)은 스위블(swivel) 및 슬립 링(slip ring)을 필요한 만큼 포함할 수 있다.

시스템 그룹 #6:

본 그룹은 시스템 그룹 #4에 기술된 공급원에 의해 구동되는 장치(도구, 장비 및 부속장치)를 포함한다. 상기 장치는 전기 전류 또는 공압, 유압 또는 기타의 적절한 전원에 의해 구동될 수 있다.

시스템 그룹 #7:

다중 공급원으로부터 다중 가스 혼합물이 나오는 경우, 고압의 다중 가스 선택기 매니폴드는 사용자/응답자의 단부에 위치한 제1 및 제2단계 조절기를 충분한 압력으로 유지할 수 있도록 적절한 가스를 선택하여 운용할 필요가 있다. 이러한 선택기가 시스템의 사용자/응답자 단부에 위치할 경우, 시스템 그룹 #2는 제거될 수 있다(또는 제거될 필요가 없을수 도 있다).

시스템 그룹 #8:

노출 수트 및 부력 제어: 수중에서 작업하는 사용자/응답자는 외부 환경으로부터의 그들을 보호하고 수심을 제어할 수 있는 능력을 필요로 한다. 외부 환경으로부터의 보호는 일반적으로 "드라이 수트"의 형태로 제공되며, 이에 의해 저온 및 독성 등의 외부 환경으로부터 사용자를 감싸고 보호할 수 있도록 구성된다. 부력 제어는 팽창식 블래더(bladder)의 사용에 의해 구현되며, 이에 의해 임의의 수심에서 "중성 부력(neutral buoyancy)"을 생성 및 조정할 수 있다. 종래 방법에서 상기 가스 공급 포트는 또한 구출자/제3의사용자/응답자에 비상 호흡 가스를 공급할 수도 있도록 구성되어 있다. 각 종래의 적용 방법에서는 사용자의 수심 증가시 추가 공기를 삽입하고 수심 감소시 공기를 배출할 필요가 있도록 구성되어 있다. 종래 방법에서 이러한 장치의 서비스는 사용자 등에 있는 탱크에서 비롯된다. 본 발명에 따른 엄빌리컬 시스템에서는 금번에 테스트 된 방법을 변화시킬 필요가 없이, 제1단계 조절기를 통해 엄빌리컬 시스템으로부터 HP 호흡 가스를 수용한 후 이를 사용자/응답자에 직접 공급하는 대안적인 방법을 제공한다. "사전 가스 블럭"의 제1단계 조절기(시스템 그룹 #10 참조)가 추가의 LP 가스(OUT) 포트를 포함하는 경우, 이들은 노출 수트, BCD 및 제3의사용자/응답자와 직접 연결된다. 이러한 배치에 의해 여분용 탱크(#1 및 #3)가 그들 고유의 메인 기능을 수행할 수 있도록 구성된다(시스템 그룹 #11 참조).

시스템 그룹 #9:

다중 포트식 저압 가스 블럭: 임의의 형태로 구성된 대안적인 가스 공급원에서 사용자에 가스를 선택적으로 공급하기 위해서는 선택 장치 또는 매니폴드가 필요하다. 본 발명에서는 공급원의 선택 기능을 제공한다. 그중 하나는 시스템 그룹 #1에서 시스템 그룹 #5를 거쳐(시스템 그룹 #2 & #7을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있음) 공급되는 "메인" 공급원이다. 시스템 그룹 #1이 중단된 경우, 사용자는 제1("백") 여분용 탱크 또는 제2("전면") 여분용 탱크 중 하나에서 선택하거나(시스템 그룹 #11 참조) 또는, 다른 사용자 또는 공급 방법에 의해 제공될 수 있는 대안적인 "외부" 공급원, 즉 다른 사용자와 연결되어 있는 회전 가능식 탱크 또는 "버디 호스(buddy hose)"를 선택할 수도 있다(시스템 그룹 #12 참조).

시스템 그룹 #10:

다중 포트식 가스 블럭에 연결된 각 가스 공급원은 "저압"으로 설정되어야 한다. 이는 엄빌리컬 시스템 또는 대안적인 가스 공급원 내의 HP 가스 압력이 가스 블럭으로 들어가기 전에 제2단계 조절기에 의해 필요한 만큼 감소된다는 것을 의미한다. 이러한 사항은 제2단계 조절기에 의해 수행되며, 이에 의해 가스 블럭은 가요성 저압 호스를 통해 직접 공급이 가능하도록 구성된다. 전통적으로 이러한 제2단계 조절기는 사용자의 완전 보호 마스크 내에 배치된다. 대안적으로, 사용자/응답자에 대한 완전 캡슐화가 운용상 필요하지 않은 경우, 이들은 사용자의 마스크로부터 별도로 독립적으로 구성될 수 있다.

시스템 그룹 #11:

엄빌리컬 시스템은 가스 공급이 중단되는 경우를 대비하여 백업식 여분용 장치를 필요로 한다. 제1여분용 장치는 사용자/응답자가 전통적으로 착용하는 "백 탱크"에 제공된다. 제1여분용 장치가 고장나거나 또는 고갈된 경우, 가스 블럭(시스템 그룹 #9)은 "전면 탱크"를 선택하여 여분용 가스가 공급되도록 할 수 있다.

본원에서 "전면 탱크" 및 "백 탱크"는 총칭적으로 사용되며, 사용자/응답자의 몸에 부착되는 임의의 크기로 구성된 두개의 탱크(공급원이 포함)를 구별하기 위한 것이다.

시스템 그룹 #12:

외부 가스 공급원. 이는 임의의/모든 가능한 가스 공급원을 포함하며, 회전 가능하게 연결된 추가의 탱크에서 공급될 수도 있고, 또는 다른 사용자/응답자로부터 호스에 의해 연결 및 공급되는 가스 공급원을 포함하는 "버디" 시스템(그들의 호흡 가스 공급원을 자체 보유하든 또는 가스가 육상에서 공급되든지 관계없이)에서 공급될 수도 있으며, 또는 통합 제1단계 조절기가 포함된 추가의 육상 가스 공급기(저압 요구 조건에 따라 가스 블럭에 직접 연결 가능)에서 공급될 수도 있다.

시스템 그룹 #13:

시스템 그룹 #1, 3, 4 & 6의 반대 단부에서, 사용자는 사용자 단부에 위치한 관련 장치로부터 이미지, 개별/전체 상황 및 센서 데이터 등을 생성한다. 사용자는 제2단계 조절기, 생명 유지 및 안전을 위한 테더를 통해 호흡 가스를 수용한다. 사용자는 사용자의 임무에 따라 필요시, 모든 장치, 도구 및 부속장치를 무력화시킬 수 있는 전원 공급 회로(전기, 공압, 유압)를 수용한다.

상세한 설명 : 도1
상술되고 및 다음에 기술되는 정보 및 다이어그램은 "유해한 환경에서 일하는 사용자를 위한 가스, 데이터, 통신의 취득/기록, 부속 전원 및 안전 장치가 통합된 엄빌리컬 공급 시스템"에 대한 일반적인 디자인 특성을 나타낸다.

이러한 내용들에는 최종 생산 제품에 대한 세부 제조 내용을 포함하고 있지 않으며, 구성 요소들의 형상, 크기 및 기타 사항은 다양한 요구 조건, 기술 및 재료의 상황에 따라 변화된다.

상기 엄빌리컬 서포트 시스템은 입구 압력 평형 조절기에서 공급되는 하나 이상의 고압 가스 공급원(운용자가 선택 가능하도록 구성)을 포함하며, 이에 의해 운용자는 각 가스 공급원의 변동 압력과 별도로, 정압식 고압 가스를 선택적으로 공급한다.

상기 선택 가능식 고압 가스 공급원은 배포 시스템과 연결되며, 이에 따라 사용자의 선택에 의해, 다중 가스 혼합물을 고압 가스 라인을 거쳐, 가요성 커버링 내에 포함되고 상기 배포 시스템으로부터 용이하게 배포된 다른 공급원들, 즉 통신, 개별 진단, 상황 인지 강화, 부속장치용 전원 공급 및 안전용 테더에 동시 공급하도록 구성된다. 상기 비-가스 관련 공급 시스템은 아날로그, 디지털, 전기 배선, 광케이블을 포함하는 다수의 방법에 의해 구동될 수 있다.

사용자 단부에서, 상기 시스템은 상기 엄빌리컬 라인을 사용자/응답자에 배포하며, 라인들은 하나의 가요성 보호용 커버링 내에 독립적으로 그룹핑된다. 상기 시스템과 사용자/응답자가 교신시, 커버링 내의 각 내부 라인은 각각의 기능에 필요한만큼 각 구성요소별 커넥터와 독립적으로 교신한다. 상기 테더는 사용자/응답자의 하니스와 연결된 패스너(fastener)에서 종료된다. 상기 전력 공급 라인은 전원을 필요로 하는 각 부속 장치와 교신한다. 상기 다방향 멀티-포맷 통신 라인은 사용자/응답자에 부착된 관련 장치로부터 나온 라인과 상호 교신한다. 상기 진단 라인은 사용자/응답자의 센서 라인과 상호 교신한다.

운용자 단부에서, 상기 배포 시스템 내에 들어 있는 각 가스, 데이터 및 통신 라인은 각 기능별 지시에 따라 각 개별 구성요소용 커넥터와 독립적으로 교신한다. 상기 테더는 배포 시스템에서 종료된다. 상기 전력 공급 라인은 각 전력 공급원(전기, 공압 또는 유압에 상관없이)과 교신한다. 상기 다방향 멀티-포맷 통신 및 데이터 라인은 각 공급원의 기능 및 이들이 연결된 장치 및/또는 기구별 지시에 따라 각 개별 구성요소용 커넥터와 교신한다.

사용자 단부에서, 상기 정압식 고압 가스 라인(들)은 제1단계 조절기(다중 포트식 가스 매니폴드와 교신 가능)와 바로 교신하며, 이 때 사용자/응답자는 또한 다수의 대안적인 사후 제1단계/여분용 가스 공급원으로부터 선택 가능하도록 구성되는데, 이들 공급원은 사용자/응답자에 의해 이송되거나 또는 RIT 바틀이나 "다이브 버디(dive buddy)" 또는 대안적인 육상 공급원과 같이 제3의 외부 공급원에서 공급된다. 상기 가스 블럭은 사용자/응답자의 제2단계 조절기와 교신한다. 상기 여분용 탱크는 또한 사용자/응답자의 노출 수트 및 BCD 및/또는 제3의사용자/응답자와 교신할 수 있다. 상기 HP 엄빌리컬 가스 라인은 또한 상기 여분용 탱크와 교신하여, 탱크를 "그자리에서" 보충하도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 의해, 고압 가스를 제1여분용 "백" 탱크 또는 제2여분용 "전면" 탱크 내에 "그자리에서" 보충하도록 할 수 있다. 이는 운용자가 육상 공급원의 내부 압력을 여분용 탱크의 내부 압력보다 높은 임의의 압력(psi)으로 상승시킴으로써 가능하다. 본 시스템에 통합될 경우, 각 탱크의 통합 탱크 밸브/제1단계 조절기 내에 배치된 가스(IN) 체브 밸브를 자동적으로 개방시킴으로써, 상기 여분용 탱크를 보충시키도록 구성된다.

사용자 단부에서, 상기 전력 라인은 사용자/응답자에 적용을 위해 그들 각각의 장치, 도구 및 부속장치와 교신할 수 있다.

본 발명은 내부 가스 압력을 충분히 견딜수 있는 임의의 적절한 재료(천연 또는 합성)로 구성됨으로써, 이러한 시스템 및 장치에 의해 일반적으로 자연스럽게 발생할 수 있는 마멸, 부식 및 임의의 다른 "마모" 요인에 영향받지 않도록 구성된다.

Claims (15)

1. 단일의 통합 엄빌리컬(single integrated umbilical), 공급원 단부 서비스 섹션(source-end service section), 통합 배포 섹션(integrated deployment section) 및 사용자 단부 서비스 섹션(user-end service section)을 포함하는 생명 유지 시스템(life-support system)에 있어서,
   공급원 단부 서비스 섹션은 다음의 구성 요소, 즉:
   - 고압 호스를 통해 고압 가스를 통합 배포 섹션에 제공하는 적어도 하나의 고압 가스 공급원; 및
   - 소정의 라인을 통해 데이타 통신을 통합 배포 섹션에 제공하는 적어도 하나의 양방향 데이타 통신 공급원;을 포함하고,
   통합 배포 섹션은 단일의 가요성 통합 엄빌리컬 내에서 공급원 단부 서비스와 결합하여 공급원 단부 서비스를 배포하는 한편 다음의 구성 요소, 즉:
   - 독립식 테더;
   - 적어도 하나의 독립식 전력 라인;
   - 적어도 하나의 독립식 고압 가스 호스;
   - 양방향 데이터 통신을 위한 적어도 하나의 독립식 양방향 데이터 통신 라인; 및
   - 가요성 보호 커버링;을 포함하고
   통합 엄빌리컬은 사용자 단부 서비스 섹션과 연통하는 한편 다음의 구성 요소, 즉:
   - 적어도 하나의 사용자 단부 저압 장치와 연통하는 고압 1단계 감압 조절기;
   - 적어도 하나의 양방향 데이터 통신 장치; 및
   - 적어도 하나의 2단계 감압 조절기;를 포함하며,
   사용자 단부 서비스 섹션은 독립식 테더와 연통하는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   공급원 단부 서비스 섹션의 고압 가스 공급원은 적어도 하나의 고압 입구 압력 조절기와 연통하고, 고압 호스를 통해 고압 가스를 통합 배포 섹션에 제공하는 한편, 사용자 단부 서비스 섹션과 연통하는 하는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   공급원 단부 서비스 섹션은, 통합 배포 섹션과 연통하고 엄빌리컬 내에서 적어도 하나의 독립식 전력 라인과 연통하는 한편 적어도 하나의 사용자 단부 전력 장치와 연통하도록 구성된 적어도 하나의 전력 공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   사용자 단부 서비스 섹션은 사용자 단부 서비스 섹션의 고압 가스 호스와 연통하는 고압 가스 선택기를 포함하고, 이때 고압 가스 호스는 사용자 단부 저압 장치와 연통하는 적어도 하나의 고압 1단계 감압 조절기와 연통하는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   통합 배포 섹션의 고압 가스 호스는 고압 가스 공급원 이상의 내부 압력을 유지할 수 있는 소정 직경의 가요성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   독립식 테더는 사용자 단부 서비스 섹션을 통합 배포 섹션과 독립적으로 연통시키는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
7. 제 1항에 있어서,
   적어도 하나의 통합 배포 섹션의 고압 가스 호스, 통합 배포 섹션의 적어도 하나의 독립식 양방향 데이터 통신 라인, 적어도 하나의 독립식 전력 라인 및 독립식 테더는 배포 및 저장을 위한 단일의 종방향 그룹으로 통합되는 것을 특징으로 하는 생명 유지 시스템.
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