KR102188575B1 - 선박 자세 보정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 자세 보정 장치에 관한 것이다. 이러한 선박 자세 보정 장치는, 선박의 좌측에 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련된 제1 밸런싱부; 상기 선박의 우측에 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련되는 제2 밸런싱부; 선박의 좌우 기울림을 센싱하는 모션센서부; 및 상기 모션센서부에 의해 센싱된 좌우기울림에 따라, 상기 선박이 수평을 유지하는 방향으로 복원되도록 상기 제1 밸런싱부 또는 상기 제2 밸런싱부에 물을 주입하거나 배출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 자세 보정 장치{Apparatus for correcting a position of ship}

본 발명은 선박 자세 보정 장치에 관한 것으로, 특히 선박의 좌우 양측에 밸린싱부를 설치하여 선박이 좌우로 기울어질 때 물을 흡입 또는 배출하여 선박의 자세를 다시 수평하게 복원할 수 있도록 한 선박 자세 보정 장치에 관한 것이다.

선박의 복원력은 그 크기에 비교적 비례하기 때문에, 큰 선박일수록 요동은 적어진다. 반대로 크기가 작은 선박은 작은 부력으로 인하여 복원력이 떨어지고 결과적으로 선체의 요동이 커진다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 선박 내에 밸런싱탱크를 이용하여 선체의 요동을 억제하거나, 무게추, 글라이더 등을 이용하여 선박의 자세를 안정화시키는 방법을 채택하였다. 그러나, 이러한 종래 방식은 일정 규모 이상의 중대형 선박에서 이용이 가능하고, 선박 내부에 별도의 공간을 마련해야 한다는 측면에서 단점이 있다.

이에 본 발명은 비교적 소형인 선박이 좌우 방향으로 기울어질 때, 자세를 보정할 수 있는 새로운 방식을 제안하고자 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 요구를 해결하기 위해 안출된 것으로, 선박의 좌우 양측에 밸런싱부를 설치하여 선박이 좌우로 기울어질 때 물을 흡입 또는 배출하여 선박의 자세를 다시 수평하게 복원할 수 있도록 한 선박 자세 보정 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치는, 선박의 좌측에 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련된 제1 밸런싱부; 상기 선박의 우측에 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련되는 제2 밸런싱부; 선박의 좌우 기울림을 센싱하는 모션센서부; 및 상기 모션센서부에 의해 센싱된 좌우기울림에 따라, 상기 선박이 수평을 유지하는 방향으로 복원되도록 상기 제1 밸런싱부 또는 상기 제2 밸런싱부에 물을 주입하거나 배출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 밸런싱부 또는 상기 제2 밸런싱부는, 수면 아래로 일부가 잠기도록 일방향으로 연장되며 하부에 물이 출입하는 관통공이 형성된 막대형의 관부재; 및 상기 관부재의 상부에 결합되는 로드몸체, 상기 로드몸체로부터 출몰 가능하게 결합되어 상기 관부재의 내부에 배치되는 로드부, 및 상기 로드부의 단부에 결합되어 상기 관부재의 내벽과 접촉하는 패킹부를 갖는 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관부재의 수평 방향으로의 단면을 기준으로 할 때, 상기 관부재는 앞쪽에서 중심까지는 폭이 넓어지도록 라운드지고, 상기 중심에서 뒤쪽까지는 폭이 좁아지도록 라운드진 것이 바람직하다.

본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치는, 선박의 좌우 양측에 밸럴싱부를 설치하여 선박이 좌우로 기울어질 때 물을 흡입 또는 배출하여 선박의 자세를 다시 수평하게 복원할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치는, 선체의 좌우 외측에 설치되는 것으로, 선체 내부에 별도의 공간을 마련할 필요 없이 설치 가능하다.

또한, 규모가 작은 소형 선박에서 용이하게 설치할 수 있으며, 요동이 심한 소형 선박의 평형 복원력을 향상시켜 소형 선박에서 각종 작업을 수행할 때 안정감을 현저히 증대하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 해양에서 수로 측량 등과 같은 관측에 사용되는 소형의 무인 선박에 적용될 경우, 상기 무인 선박의 자세를 안정화시켜서 측량값의 신뢰성을 향상시키는데 기여할 수 있다.

또한, 밸렁싱부의 단면은 유선형으로 형성되어, 선박 운행시 선속의 영향을 최소화할 수 있다.

도1은 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치를 도시한 도면,
도2는 도1의 측면도,
도3는 도1의 평면도,
도4는 도1의 요부에 대한 분리 사시도,
도5는 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치의 블럭도,
도6은 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치의 작동 흐름도,
도7 내지 도9는 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치가 작동되는 과정을 보여주는 도면,
도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치의 작동 흐름도이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치를 도시한 도면이다. 도2는 도1의 측면도이고, 도3는 도1의 평면도이며, 도4는 도1의 요부에 대한 분리 사시도이다. 도5 내지 도9는 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치가 작동되는 과정을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 선박 자세 보정장치는, 제1 밸런싱부(10), 제2 밸런싱부(20), 모션센서부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸런싱부(10)는 선박(60)의 좌측에 마련되어 물을 주입하거나 배출하도록 하기 위해서 마련된다. 상기 제2 밸런싱부(20)는, 상기 제1 밸런싱부(10)와 마찬가지로 상기 선박(60)의 우측에 마련되어 물을 주입하거나 배출하기 위해서 마련된다. 상기 제1 밸런싱부(10)와 상기 제2 밸런싱부(20)는, 상기 선박(60)의 좌측 또는 우측에서의 증감하는 물의 무게의 의해 토크를 발생시켜서 상기 선박(60)의 평형을 유지하기 위해서 마련된 것이다.

구체적으로, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 밸런싱부(10)는 관부재(11) 및 구동부(12)를 포함한다.

상기 관부재(11)는, 수면 아래로 일부가 잠기도록 일방향으로 연장된다. 상기 관부재(11)의 하부에는 물이 출입하는 관통공(111)이 형성된다. 본 실시예에 따르면, 상기 관부재(11)는, 수평 방향으로의 단면을 기준으로 할 때, 앞쪽에서는 중심까지는 폭이 넓어지도록 라운드지고, 상기 중심에서 뒤쪽까지는 폭이 좁아지도록 라운드지게 형성된다. 이와 같이, 상기 관부재(11)는 유선형으로 형성된다.

상기 구동부(12)는, 상기 관부재(11)를 통해서 물이 유입되거나 유출되도록 하기 위해 구비된 것으로, 로드몸체(121), 로드부(122), 및 패킹부(123)를 포함한다.

상기 로드몸체(121)는, 상기 관부재(11)의 상부에 결합되고, 상기 로드부(122)는 상기 로드몸체(121)로부터 출몰 가능하게 결합되어 상기 관부재(11)의 내부에 배치된다. 상기 패킹부(123)는 상기 로드부(122)의 단부에 결합되어 상기 관부재(11)의 내벽과 접촉한다. 이와 같이 상기 구동부(12)는 일종의 피스톤과 같이 형성되어서, 상기 관부재(11)의 내부로 물을 유입시키거나 배출시킨다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 밸런싱부(10)는 상기 관부재(11)와 상기 구동부(12)가 일방향으로 연장되는 일직선 상에 마련되므로, 상기 선박(60)에 설치될 때 설치를 위한 공간을 최대한 감소시킬 수 있다.

상기 제2 밸런싱부(20)는, 상기 제1 밸런싱부(10)와 마찬가지로 관부재(11) 및 구동부(12)를 포함한다. 상기 제2 밸런싱부(20)의 구성은 실질적으로 상기 제1 밸런싱부(10)와 동일하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)는, 제1 고정부(51) 및 제2 고정부(52)에 의해 상기 선박(60)에 결합된다. 즉, 상기 제1 밸런싱부(10)는 상기 제1 고정부(51) 및 상기 제2 고정부(52)에 의해 상기 선박(60)의 좌측에 결합되고, 상기 제2 밸런싱부(20)는 상기 제1 고정부(51) 및 상기 제2 고정부(52)에 의해 상기 선박(60)의 우측에 결합된다.

상기 제1 고정부(51)는 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)의 상단부와 상기 선박(60)을 연결하여 고정한다. 상기 제1 고정부(51)는 지지바(511)와 지지플레이트(512)를 포함한다. 상기 지지바(511)는 일단부가 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)에 결합되고 타단부가 상기 지지플레이트(512)가 연결된다. 상기 지지플레이트(512)는 상기 선박(60)에 고정된다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 고정부(51)는 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)를 결합시키기 위해서 한 쌍이 마련된다. 상기 제1 고정부(51)의 지지바(511)는 소정의 각도를 가지면서 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)로부터 연장된다.

상기 제2 고정부(52)는, 상기 제1 고정부(51)의 하측에 마련되어, 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)의 흔들림을 최소화하기 위해서 마련된다. 상기 제2 고정부(52)는 지지브라켓(521) 및 고정플레이트(522)를 포함한다.

상기 지지브라켓(521)은, 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)의 곡면에 대응하는 형상으로 형성되어서 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)의 측면에 면접촉한다. 상기 지지브라켓(521)의 타측에는 상기 고정플레이트(522)가 연결된다. 상기 고정플레이트(522)는 상기 선박(60)에 고정된다.

상기 모션센서부(30)는, 상기 선박(60)의 좌우 기울림을 센싱하기 위해 마련된다. 상기 좌우 기울림이라하면, 상기 선박(60)이 진행하는 방향을 회전축으로 하고, 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 선박(60)이 좌측 또는 우측으로 기울어지는 정도를 센싱함을 의미한다. 일반적으로, 선박(60)에는 롤링, 피칭, 요잉을 감지하기 하기 위한 센서가 마련되는데, 상기 모션센서부(30)는 상기 롤링, 피칭, 요잉을 감지하는 센서로부터 상기 롤링에 대한 정보를 추출하여 사용할 수 있다.

상기 제어부(40)는, 상기 모션센서부(30)에 의해 센싱된 선박(60)의 좌우 기울림에 따라, 상기 선박(60)이 수평을 유지하는 방향으로 복원되도록 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)에 물을 주입하거나 배출한다. 상기 제어부(40)는 상기 선박(60)이 좌측 또는 우측으로 기울어지는 정도에 기초하여, 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)의 로드부(122)를 밀거나 당겨서 물의 주입량을 조절한다.

좀 더 구체적으로, 선박의 좌우 기울림 정도에 따라 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸런싱부(20)에 물을 주입하거나 배출하는 정도는 미리 캘리브레이션되어 데이터화되어 있으며, 상기 제어부(40)는 선박의 좌우 기울림이 감지되면 상기 데이터에 근거하여 상기 제1 밸런싱부(10) 또는 상기 제2 밸린싱부(20)의 로드부(122)를 밀거나 당겨서 물의 주입량을 조절한다. 상기 캘리브레이션 과정은 기울림값에 따라서 선박의 수평 복원 과정을 반복적으로 수행할 때 제1,2 밸런싱부(10,20)에 의한 흡입 배출력을 데이터화하는 과정이다. 캘리브레이션 과정에 의해 도출된 값은 선형 또는 비선형 회귀분석을 통해 데이터화되어, 추후 선박의 기울어진 각도에 따라 제1,2 밸런싱부(10,20)의 흡입 배출력을 산출하는데 활용된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 모션센서부(30)에 의해 계측된 선박의 기울림이 소정의 값 이상이 되었을 때, 제1,2 밸런싱부(10,20)를 동작하도록 설정될 수 있다. 예컨대, 선박의 좌측 또는 우측으로 1°정도 기울어진 정도에서 제1 밸런싱부(10) 또는 제2 밸런싱부(20)를 동작시키는 것은 효과적이지 않을 수 있다. 기울림 1°를 보정하기 위해서 제1 밸런싱부(10) 또는 제2 밸런싱부(20)를 동작할 때, 선박은 기울어진 1°의 반대 방향으로 더 기울어질 수 있으므로, 소정의 기울기 이상에서 상기 제어부가 선박의 복원을 시도하도록 설정될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치의 작용 내지 효과를 구체적으로 설명한다.

도7에 도시된 바와 같이, 선박(60)의 좌우 측에는 각각 제1 밸런싱부(10)와 제2 밸런싱부(20)가 설치된다. 도7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)의 관부재(11)는 경사지게 결합된다. 물론, 상기 관부재(11)가 수직하게 연장되어 일부가 수면에 잠기도록 설치될 수 있다. 도7은 선박(60)이 수평한 상태인 경우의 모습을 도시한 것으로, 상기 관부재(11)의 하측에는 일정 정도의 물이 채워진 상태에 있다.

도8은 상기 선박(60)이 오른쪽(도8을 기준으로 함)으로 기울어진 상태를 도시한 것이다. 상기 선박(60)이 오른쪽으로 기울어지면 상기 모션센서부(30)는 상기 선박(60)이 오른쪽으로 기울어졌으며, 그 기울어진 정도가 얼마나 되는지 센싱한다.

도9는 상기 선박(60)이 다시 원래대로 복원되는 과정을 도시한 것이다. 도9에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)는 상기 모션센서부(30)가 센싱한 기울림 정보를 이용하여, 선박(60)의 복원을 시도한다. 구체적으로, 상기 제어부(40)는 선박의 기울림에 따라서 제1,2 밸런싱부(10,20)의 로드부(122)의 동작 정도가 데이터화되어 있으며, 상기 제어부(40)는 상기 모션센서부(30)가 센싱한 기울림 정보를 상기 데이터와 비교하여 제1 밸런싱부(10) 또는 제2 밸런싱부(20)를 동작시켜서 선박(60)이 다시 수평이 되도록 한다.

예컨대, 도9와 같이 선박(60)의 좌측에 배치된 제1 밸런싱부(10)에는 물을 흡입하고, 선박(60)의 우측에 배치된 제2 밸런싱부(20)로부터 물을 배출하도록 제어한다. 상기 흡입 또는 배출되는 물의 양은 미리 정량화되어 있는 데이터에 근거한다. 상기 제어부(40)는 상기 제1 밸런싱부(10)의 로드부(122)는 당겨서 상기 관부재(11)의 내부로 물이 주입되도록 하고, 상기 제2 밸런싱부(20)의 로드부(122)는 밀어서 상기 관부재(11)로부터 물이 배출되도록 한다.

이러한 과정에서 상기 선박(60)은 수평한 상태로 자세가 보정되고, 상기 모센센서부에 의해 센싱되는 기울림 값이 줄어들어 선박(60)이 수평한 상태가 된 것으로 센싱되면, 상기 제어부(40)는 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)를 통한 물의 주입 및 배출 과정을 중지한다.

만약, 선박(60)이 다시 좌측으로 기울어지는 경우 상기와 같은 방법으로 선박(60)의 수평 자세를 복원하고, 선박(60)이 우측으로 기울어지는 경우는 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)는 좌측으로 기울어질 때와 반대로 동작하여 선박(60)의 수평 자세를 복원한다.

이처럼, 본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치는, 선박(60)의 좌측 및 우측에 각각 제1 밸런싱부(10) 및 제2 밸런싱부(20)를 설치하여 선박(60)이 기울어질 때, 선박(60)의 자세를 수평 상태로 신속하게 복원하는 효과를 제공한다.

한편, 도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부의 동작을 도시한다. 도10에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(40)는 상기 모션센서부(30)가 선박의 기울림을 센싱하면 상기 제1 밸런싱부(10) 및/또는 제2 밸런싱부(20)를 동작시켜 선박의 복원을 시도한다. 이러한 과정은 선박의 수평이 복원될 때까지 수행된다. 이러한 과정은 제어부가 제1,2 밸런싱부(10,20)에 의해 선박을 복원하는 정도가 정량화된 데이터에 근거한 것과 대비된다. 본 실시예는, 선박(60)의 자세를 수평으로 신속하게 복원한다는 측면에서 도6의 실시예와 유사한 효과를 제공한다.

본 발명 실시예에 따른 선박 자세 보정 장치는, 기존 선박의 내부 구조를 변경하지 않고 외측에 비교적 간편하게 설치할 수 있으므로, 설치 비용이 비교적 저렴하고, 특히 소형 선박에 용이하게 설치되어 요동이 심한 소형 선박의 평형 복원력을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 10톤 이하의 소형 선박에 간편하게 설치되어 평형 복원을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명이 해양에서 해저면의 지형, 수로 등을 관측하는 무인 소형 선박, 예컨대 USV(Unmanned surface vehicle)라 불리우는 무인수상정 등에 적용될 경우, 간편하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라 상기 무인 선박의 자세를 안정화시켜서 측량값의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 밸런싱부(10) 및 상기 제2 밸런싱부(20)의 관부재(11)는 그 단면이 유선형으로 형성되므로, 선박의 운행시 물의 저항을 최소화하는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 제1 밸런싱부 11... 관부재
111... 관통공 12... 구동부
121... 로드몸체 122... 로드부
123... 패킹부 20... 제2 밸런싱부
30... 모션센서부 40... 제어부
51... 제1 고정부 511... 지지바
512... 지지플레이트 52... 제2 고정부
521... 지지브라켓 522... 고정플레이트
60... 선박

Claims (3)

10톤 이하의 선박의 좌측에 노출되어 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련된 제1 밸런싱부;
상기 선박의 우측에 노출되어 마련되며, 물을 주입하거나 배출하도록 마련되는 제2 밸런싱부;
상기 선박의 좌우 기울림을 센싱하는 모션센서부; 및
상기 모션센서부에 의해 센싱된 좌우기울림에 따라, 상기 선박이 수평을 유지하는 방향으로 복원되도록 상기 제1 밸런싱부 또는 상기 제2 밸런싱부에 물을 주입하거나 배출하는 제어부;를 포함하고,
상기 제1 밸런싱부 및 상기 제2 밸런싱부는,
수면 아래로 일부가 잠기도록 일방향으로 연장되며 하부에 물이 출입하는 관통공이 형성된 막대형의 관부재; 및
상기 관부재의 상부에 결합되는 로드몸체, 상기 로드몸체로부터 출몰 가능하게 결합되어 상기 관부재의 내부에 배치되는 로드부, 및 상기 로드부의 단부에 결합되어 상기 관부재의 내벽과 접촉하는 패킹부를 갖는 구동부;를 각각 포함하며,
상기 관부재 및 상기 구동부는 일방향으로 연장되는 일직선 상에 마련되고,
상기 관부재의 수평 방향으로의 단면을 기준으로 할 때,
상기 관부재는 앞쪽에서 중심까지는 폭이 넓어지도록 라운드지고, 상기 중심에서 뒤쪽까지는 폭이 좁아지도록 라운드지며,
상기 제어부는, 상기 선박의 좌우 기울림 정도에 따라 상기 제1 밸런싱부 또는 상기 제2 밸런싱부에 주입하거나 배출되는 물의 양을 미리 정량화한 데이터에 근거하여, 상기 선박의 좌우 기울림이 소정의 값 이상의 되었을 때, 상기 제1,2 밸런싱부를 동작하여 상기 선박의 수평을 복원하도록 한 것을 특징으로 하는 선박 자세 보정 장치.

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