KR102253235B1 - Buoyancy control system controlling center of buoyancy - Google Patents

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Abstract

부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템 및 이의 구동 방법이 개시된다. 본 발명의 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템은, 수중에서 무인잠수정의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위한 것으로, 무인잠수정에 구비되고, 밀폐된 내부공간 부피의 증감을 통해 상기 무인잠수정의 부력을 각각 조절하도록 이루어지는 적어도 3개 이상의 부력조절부; 상기 무인잠수정의 수심 및 기울기를 측정하기 위한 센서부; 및 상기 센서부에서 측정된 값을 토대로 다수개의 상기 부력조절부의 부력을 각각 제어하는 제어부를 포함하고, 각각의 상기 내부공간의 부피변화를 통해 부력중심이 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 적어도 3개 이상의 부력조절부들이 가상의 면을 만들고 그 면의 꼭짓점 부위에 부력조절부들이 위치하여 각각 부력을 조절함으로써, 무인잠수정의 전후동요(Surge), 좌우동요(Sway), 상하동요(Heave), 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 및 선수동요(yaw)의 움직임에 대응하는 효과를 제공할 수 있게 된다. Disclosed are a buoyancy control system for controlling a buoyancy center and a driving method thereof. The buoyancy control system for controlling the buoyancy center of the present invention is for maintaining a specific posture or finely adjusting the behavior of the unmanned submersible underwater, and is provided in the unmanned submersible, and the unmanned submarine is provided with an increase or decrease in the volume of the enclosed internal space. At least three or more buoyancy control units made to adjust the buoyancy of each; A sensor unit for measuring the depth and slope of the unmanned submersible; And a control unit for respectively controlling the buoyancy of the plurality of buoyancy control units based on a value measured by the sensor unit, and a center of buoyancy is adjusted through volume change of each of the inner spaces. According to the present invention, at least three or more buoyancy control units create a virtual surface, and the buoyancy control units are located at the vertices of the surface to adjust the buoyancy, respectively, so that the back and forth (Surge), left and right swing (Sway) of the unmanned submarine , It is possible to provide an effect corresponding to the movement of the vertical shake (Heave), the horizontal shake (Roll), the vertical shake (Pitch), and the bow shake (yaw).

Description

부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템{BUOYANCY CONTROL SYSTEM CONTROLLING CENTER OF BUOYANCY}Buoyancy control system that controls the buoyancy center {BUOYANCY CONTROL SYSTEM CONTROLLING CENTER OF BUOYANCY}

본 발명은 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수중에서 무인잠수정의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위해 적어도 3개 이상의 부력조절부를 구비하여 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a buoyancy control system for controlling the buoyancy center, and more particularly, to control the buoyancy center by providing at least three buoyancy control units to maintain a specific posture or finely control the behavior of an unmanned submarine in water. It relates to a buoyancy control system.

일반적으로, 무인잠수정은 중력과 부력이 서로 같아서 평형을 이룬 상태인 중성 부력을 바탕으로 기동하는 것으로, 제어 방식에 따라 전원과 제어 명령을 전달하는 원격제어무인수정(ROV, Remotely Operated Vehicle)과 자율적인 항해와 작업능력이 있는 자율무인잠수정(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)로 나뉜다. In general, an unmanned submarine is operated based on neutral buoyancy, which is in a balanced state due to the same gravity and buoyancy, and is autonomously operated with a remotely operated vehicle (ROV) that transmits power and control commands according to the control method. It is divided into an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) with human navigation and work capability.

이들은 특히 지상에서 전후, 좌우로 구동되는 여타의 수단에 비해 상하로도 움직일 수 있으므로, 각각의 축 방향에 평행한 세 가지의 직선 운동과 각각의 축을 중심으로 회전하는 세 가지의 회전 운동, 즉, 6가지 각각의 독립적인 운동이 일어날 수 있다.They can move up and down, especially compared to other means driven back and forth, left and right on the ground, so there are three linear motions parallel to each axis direction and three rotational motions rotating around each axis, i.e. Each of the six independent movements can take place.

즉, 수중에서는 추진력에 의한 이동 외 다양한 변수(연직방향 외란 등)가 더 생기기 쉬워 무인잠수정의 자세를 제어하는데 있어 어려움이 많았다. In other words, it was difficult to control the posture of the unmanned submarine because various variables (vertical disturbances, etc.) other than movement due to propulsion force were more likely to occur underwater.

종래, 첨부된 도면 중, 도 1에 도시된 바와 같이, 수중에서 수직 스러스터(11)를 사용할 시, 부유물이 발생하여 (촬영 시) 시야확보에 어려움이 있었으며, 또한 과도한 수직 스러스터(11)의 운용에 따라 해저 생태계 교란문제가 야기되는 문제가 있었다. Conventionally, in the accompanying drawings, as shown in FIG. 1, when using the vertical thruster 11 underwater, there was a difficulty in securing the field of view (when shooting) due to the occurrence of floating objects, and also excessive vertical thruster 11 There was a problem that a problem of disturbing the submarine ecosystem was caused by the operation of the system.

따라서, 무인잠수정의 수직 스러스터와 같은 부력을 조절하는 수단을 대체하여 무인잠수정의 양성 부력 및 음성 부력의 조절이 용이함은 물론, 무인잠수정의 어느 한 부분이 기울거나 할 때에도 중성 부력을 유지하여 강한 조류에서도 안정적인 호버링(hovering)을 하거나 특정자세를 유지할 수 있는 기술이 요구된다. Therefore, it is easy to control the positive and negative buoyancy of the unmanned submarine by replacing the means for controlling the buoyancy such as the vertical thruster of the unmanned submarine, as well as maintaining the neutral buoyancy even when any part of the unmanned submarine is inclined. A technology capable of stable hovering or maintaining a specific posture is required even in birds.

이와 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0109956호(공개일: 2012.10.09.)에는 수중로봇의 인공부레 시스템 및 구동 방법이 개시되어 있다. 이는, 수중로봇이 원하는 깊이에서 자율 운행을 하기 위해 인공부력 조절부를 수중로봇의 내부 전방과 후방에 장착하여 물의 유입과 배출에 따른 수중로봇의 부력과 기울기를 동시에 제어할 수 있는 수중로봇의 인공부레 시스템 및 구동 방법에 관한 것이다. In this regard, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0109956 (published date: 2012.10.09.) discloses an artificial float system and a driving method of an underwater robot. This is the artificial float of the underwater robot that can simultaneously control the buoyancy and inclination of the underwater robot according to the inflow and discharge of water by attaching the artificial buoyancy control unit to the inside front and rear of the underwater robot in order to autonomously operate at the desired depth of the underwater robot. It relates to a system and a driving method.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0015518호(공개일: 2016.02.15.)에는 이중 부력 시스템 및 이를 구비한 조절 방법이 개시되어 있다. 이는, 이중 부력 시스템은 부유체, 부유체에 설치되어 부유체를 수중에서 상하 방향으로 이동할 수 있도록 하는 제1 부력부 및 제2 부력부를 포함하되, 제1 부력부는 부유체에 설치되는 제1 탱크, 제1 탱크에 해수를 유출입시키는 제1 펌프를 포함하고, 제2 부력부는 부유체에 설치되는 제2 탱크, 제2 탱크 외부에 설치되어 유체가 유출입되면 부피가 변하는 제1 유체 저장부, 제1 유체 저장부에 있는 유체를 상기 제2 탱크에 유출입시키는 제2 펌프를 포함하는 것에 관한 것이다. In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2016-0015518 (published date: 2016.02.15.) discloses a dual buoyancy system and a control method having the same. This, the dual buoyancy system includes a floating body, a first buoyancy unit and a second buoyancy unit installed in the floating body to move the floating body up and down in the water, the first buoyancy unit is a first tank installed on the floating body , A first pump for flowing seawater into and out of the first tank, and the second buoyancy unit includes a second tank installed on the floating body, a first fluid storage unit installed outside the second tank to change the volume when the fluid flows out, and the second buoyancy unit It relates to including a second pump for flowing the fluid in the first fluid storage unit into the second tank.

그러나, 상술한 종래 기술들은, 고정된 부력 조절 수단 2개가 각각 전후 또는 상하로 마련되어 특정한 방향으로만 자세 제어가 가능할 뿐, 좌우로 흔들리거나 좌우로 기우는 등의 자세 제어에는 어려움이 있었다. However, in the above-described conventional techniques, two fixed buoyancy control means are provided in front and rear or up and down, respectively, so that posture control is only possible in a specific direction, and posture control such as shaking left and right or tilting left and right has difficulty.

따라서, 부력의 변화량을 용이하게 변경 및 조절하여 무게중심과 부력중심의 상대적인 위치를 교정하여 효율적으로 무인잠수정의 자세를 제어 할 수 있는 기술이 요구된다. Therefore, there is a need for a technology capable of effectively controlling the posture of an unmanned submarine by easily changing and adjusting the amount of change in buoyancy to correct the relative positions of the center of gravity and the center of buoyancy.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0109956호(공개일: 2012.10.09.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0109956 (published date: 2012.10.09.) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0015518호(공개일: 2016.02.15.)Korean Patent Application Publication No. 10-2016-0015518 (published on February 15, 2016)

본 발명의 목적은, 무인잠수정이 수중에서 이동 및 작업할 때, 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하고, 장애물 충돌에 의한 관성력이나 추진력에 의한 관성력의 크기를 상쇄하기 위한 수단을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a means for maintaining a specific posture or finely adjusting the behavior when an unmanned submarine moves and works underwater, and offsets the magnitude of the inertial force caused by the inertia force or the propulsive force caused by an obstacle collision. .

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.In addition, the problem to be solved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 수중에서 무인잠수정의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위한 것으로, 무인잠수정에 구비되고, 밀폐된 내부공간 부피의 증감을 통해 상기 무인잠수정의 부력을 각각 조절하도록 이루어지는 적어도 3개 이상의 부력조절부; 상기 무인잠수정의 수심 및 기울기를 측정하기 위한 센서부; 및 상기 센서부에서 측정된 값을 토대로 다수개의 상기 부력조절부의 부력을 각각 제어하는 제어부를 포함하고, 각각의 상기 내부공간의 부피변화를 통해 부력중심이 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에 의하여 달성된다. The above object is, according to the present invention, to maintain a specific posture or finely control the behavior of the unmanned submersible underwater, provided in the unmanned submersible, and by increasing or decreasing the volume of the sealed internal space, respectively, the buoyancy of the unmanned submersible At least three or more buoyancy control units made to adjust; A sensor unit for measuring the depth and slope of the unmanned submersible; And a control unit for respectively controlling the buoyancy of the plurality of buoyancy control units based on the values measured by the sensor unit, and the buoyancy center is adjusted through volume change of each of the inner spaces. This is achieved by a controlling buoyancy control system.

수중에서 무인잠수정의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위한 것으로, 무인잠수정에 구비되고, 밀폐된 내부공간 부피의 증감을 통해 상기 무인잠수정의 부력을 각각 조절하도록 이루어지는 적어도 3개 이상의 부력조절부; 상기 무인잠수정의 수심 및 기울기를 측정하기 위한 센서부; 상기 무인잠수정에 구비되되 다수개의 상기 부력조절부와 각각 결합되어, 각각의 상기 부력조절부의 위치를 가변시키도록 구동부가 구비되는 이동수단; 및 상기 센서부에서 측정된 값을 토대로, 상기 이동수단의 작동제어를 통해 다수개의 상기 부력조절부를 각각 목표위치로 이동시켜 부력을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 각각의 상기 내부공간의 부피변화를 통해 부력중심이 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에 의하여 달성된다. At least three or more buoyancy adjustments provided in the unmanned submarine to maintain a specific posture or finely control the behavior of the unmanned submarine underwater, provided in the unmanned submarine, and configured to respectively adjust the buoyancy of the unmanned submarine through an increase or decrease in the volume of the enclosed internal space. part; A sensor unit for measuring the depth and slope of the unmanned submersible; A moving means provided in the unmanned submersible and coupled with a plurality of the buoyancy control units, respectively, and including a driving unit to change the position of each of the buoyancy control units; And a control unit for controlling the buoyancy by moving the plurality of buoyancy control units to target positions, respectively, through operation control of the moving means, based on the value measured by the sensor unit, and a change in volume of each of the internal spaces. It is achieved by a buoyancy control system that controls the buoyancy center, characterized in that the buoyancy center is adjusted through.

상기 부력조절부는, 각각의 상기 내부공간을 갖도록, 일측이 개구되어 상기 무인잠수정 어느 한 면의 가장자리에 각각 인접하게 설치되는 실린더부재와, 상기 실린더부재 내측면에 선형운동 가능하게 결합되는 피스톤부재를 포함하고, 상기 실린더부재 내부에는 상기 제어부에 의해 작동되는 회전구동부가 마련되고, 상기 회전구동부에는 상기 회전구동부의 작동에 따라 정/역회전을 하는 긴 스크류부재가 개구된 방향으로 직결되며, 상기 피스톤부재의 내부에는 상기 스크류부재에 대응하는 형상으로 체결부가 형성된 가이드부가 상기 실린더부재 방향으로 형성되어, 상기 스크류부재가 상기 체결부에 체결된 상태에서, 상기 스크류부재의 회전에 따라 상기 피스톤부재와 상기 실린더부재 사이의 거리가 조절되어 상기 내부공간의 부피를 변화시키도록 이루어질 수 있다. The buoyancy control unit includes a cylinder member having one side open so as to have each of the inner spaces and installed adjacent to an edge of one side of the unmanned submersible, and a piston member coupled to the inner side of the cylinder member so as to be linearly movable. Including, the cylinder member is provided with a rotation drive unit operated by the control unit, the rotation drive unit, a long screw member that rotates forward/reverse according to the operation of the rotation drive unit is directly connected in the opened direction, and the piston In the inside of the member, a guide portion having a fastening portion formed in a shape corresponding to the screw member is formed in the direction of the cylinder member, so that the piston member and the piston member and the piston member are rotated according to the rotation of the screw member while the screw member is fastened to the fastening portion. The distance between the cylinder members may be adjusted to change the volume of the inner space.

상기 이동수단은, 상기 무인잠수정에 마련되는 안내부재; 상기 부력조절부와 결합되고 상기 안내부재에 의해 안내되어 이동 가능한 이동체; 상기 안내부재에 구비되는 랙기어; 상기 이동체에 구비되고, 상기 구동부에 의해 상기 랙기어에 맞물린 상태로 구동되는 피니언기어를 포함하여 이루어질 수 있다. The moving means may include a guide member provided in the unmanned submersible; A moving body coupled with the buoyancy control unit and guided by the guide member and movable; A rack gear provided on the guide member; It may include a pinion gear provided on the moving body and driven in a state engaged with the rack gear by the driving unit.

상기 이동수단은, 상기 무인잠수정에 마련되는 안내부재; 상기 부력조절부와 결합되고 상기 안내부재에 의해 안내되어 이동 가능한 이동체; 상기 안내부재에 구비되고, 상기 구동부에 의해 구동되는 나사봉; 상기 이동체에 구비되고, 상기 나사봉에 체결된 상태로 상기 나사봉의 구동에 의해 왕복 이동되는 너트부재를 포함하여 이루어질 수 있다. The moving means may include a guide member provided in the unmanned submersible; A moving body coupled with the buoyancy control unit and guided by the guide member and movable; A screw rod provided on the guide member and driven by the driving unit; A nut member provided on the moving body and reciprocated by driving the screw rod while being fastened to the screw rod may be included.

본 발명에 의하면, 적어도 3개 이상 설치되는 부력조절부들이 가상의 면을 만들고 그 면의 꼭짓점 부위에 부력조절부들이 위치하여 각각 부력을 조절함으로써, 무인잠수정의 전후동요(Surge), 좌우동요(Sway), 상하동요(Heave), 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 및 선수동요(yaw)의 움직임에 대응하여 중성 부력을 유지하는 효과를 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, the buoyancy control units installed at least three or more make a virtual surface, and the buoyancy control units are located at the vertices of the surface to adjust the buoyancy, respectively, so that the back and forth of the unmanned submarine (Surge), the left and right sway ( It is possible to provide an effect of maintaining neutral buoyancy in response to movements of Sway, Heave, Roll, Pitch, and Yaw.

특히, 무인잠수정이 특정 자세로 작업할 시, 반복되는 힘이 작용(횡동요)하여 무인잠수정의 각종 장비에 손상을 입히기도 하는데, 다수개의 부력조절부를 선택적으로 조절하여 작용하는 힘과 반대가 되는 부력을 발생시켜 횡동요를 감소시키는 효과를 제공할 수 있게 된다. In particular, when the unmanned submarine works in a specific posture, repetitive force acts (transverse fluctuation) and damages various equipment of the unmanned submarine, which is opposite to the force acting by selectively adjusting a number of buoyancy control units. By generating buoyancy, it is possible to provide an effect of reducing the sway.

또한, 무인잠수정이 호버링(hovering)을 할 때, 부력을 조절하기 위해 꾸준한 동력원을 제공하지 않아도 돼 무인잠수정을 운항하는 데 필요한 전력을 최소화하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, when an unmanned submarine is hovering, it is not necessary to provide a steady power source to control its buoyancy, thereby providing the effect of minimizing the power required to operate the unmanned submarine.

또한, 무인잠수정에 제1, 2 안내부재를 구비함으로써, 4방, 즉, p, -p, q, 및 -q 방향으로 부력조절부의 위치를 변경하여 무게중심 및 부력중심을 조절하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, by providing the first and second guide members in the unmanned submarine, it provides the effect of adjusting the center of gravity and the center of buoyancy by changing the position of the buoyancy control unit in four directions, i.e., p, -p, q, and -q directions. You can do it.

특히, 부력조절부에 제1, 2 미세안내부재를 구비함으로써, 추가로 4방, 합해서 8방, x, -x, y, -y, p, -p, q, 및 -q 방향으로 부력조절부의 위치를 변경하여 무게중심 및 부력중심을 보다 미세하게 조절하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In particular, by providing the first and second microguide members in the buoyancy control unit, an additional 4 chambers, total 8 chambers, x, -x, y, -y, p, -p, q, and -q direction of buoyancy control By changing the position of the negative, it is possible to provide the effect of more finely adjusting the center of gravity and the center of buoyancy.

한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the claims.

도 1은 종래 기술을 나타내는 사진이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에서 무인잠수정이 하강할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이고, (b)는 무인잠수정의 자세를 조정할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이며, (c)는 무인잠수정이 상승할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이다.
도 3의 (a)는 도 2에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에서 부력조절부의 기본 상태를 나태내는 단면도이고, (b)는 부력조절부의 내부공간의 부피가 팽창한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 이동수단의 일례를 나타낸 측면도이다.
도 6은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 부력조절부가 부력중심을 제어하기 위해 위치할 수 있는 다양한 형태의 예를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 미세이동부에 의해 부력조절부가 미세이동을 한 상태를 나타내는 부분평면도이다.
도 9는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템을 제어하는 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 이동수단들이 위치할 수 있는 다양한 형태의 예를 선으로 나타낸 개략도이다. 1 is a photograph showing the prior art.
Figure 2 (a) is a diagram schematically showing the state of the buoyancy control unit when the unmanned submarine descends in the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to the first embodiment of the present invention, and (b) is a posture of the unmanned submersible It is a diagram schematically representing the state of the buoyancy control unit when adjusting, (c) is a diagram schematically representing the state of the buoyancy control unit when the unmanned submarine rises.
Figure 3 (a) is a cross-sectional view showing the basic state of the buoyancy control unit in the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to Fig. 2, (b) is a cross-sectional view showing a state in which the volume of the internal space of the buoyancy control unit is expanded. .
4 is a perspective view schematically showing a buoyancy control system for controlling a buoyancy center according to a second embodiment of the present invention.
5A and 5B are side views showing an example of the moving means of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4.
6 is a block diagram showing the configuration of a buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4.
7A to 7C are plan views showing examples of various forms in which the buoyancy control unit of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4 may be positioned to control the buoyancy center.
8 is a partial plan view showing a state in which the buoyancy control unit finely moves by the micromovement unit of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to Fig. 4.
9 is a block diagram showing a control unit for controlling the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4.
FIG. 10 is a schematic diagram showing examples of various types in which moving means of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4 may be located.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of functions or configurations that are already known will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle. On the other hand, when it is mentioned that a component is "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 발명에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 부력의 변화량을 용이하게 변경 및 조절하여 무인잠수정(10)의 무게중심과 부력중심의 상대적인 위치를 교정하여, 무인잠수정(10)의 특정 자세를 유지하거나 거동의 미세한 조절이 용이하게 하기 위해 안출된 발명이다. 즉, 무인잠수정(10)은 중력과 부력이 서로 같아서 평형을 이룬 상태인 중성 부력을 바탕으로 기동하는 것이므로 외부요인에 의해 무게중심과 부력중심 달라졌을 때, 이를 교정하기 위한 것이다. The buoyancy control system (1) for controlling the buoyancy center according to the present invention easily changes and adjusts the amount of change in buoyancy to correct the relative position of the center of gravity and the center of buoyancy of the unmanned submarine (10), and the unmanned submarine (10) It is an invention devised to maintain a specific posture or to facilitate fine control of the behavior. That is, the unmanned submarine 10 is to maneuver based on neutral buoyancy, which is in a state in which gravity and buoyancy are the same, so that when the center of gravity and the buoyancy center are changed by external factors, this is to correct this.

도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에서 무인잠수정이 하강할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이고, (b)는 무인잠수정의 자세를 조정할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이며, (c)는 무인잠수정이 상승할 때 부력조절부의 상태를 개략적으로 표현한 도이다. 도 3의 (a)는 도 2에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템에서 부력조절부의 기본 상태를 나태내는 단면도이고, (b)는 부력조절부의 내부공간의 부피가 팽창한 상태를 나타내는 단면도이다. Figure 2 (a) is a diagram schematically showing the state of the buoyancy control unit when the unmanned submarine descends in the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to the first embodiment of the present invention, and (b) is a posture of the unmanned submersible It is a diagram schematically representing the state of the buoyancy control unit when adjusting, (c) is a diagram schematically representing the state of the buoyancy control unit when the unmanned submarine rises. Figure 3 (a) is a cross-sectional view showing the basic state of the buoyancy control unit in the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to Fig. 2, (b) is a cross-sectional view showing a state in which the volume of the internal space of the buoyancy control unit is expanded .

도면에 나타낸 x, y, z축은, 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것으로, x축이 전(앞, 화살표 쪽), 후(뒤)방향을 지시하고, y축은 좌, 우방향(화살표 쪽)을 지시하며, z축은 상(위, 화살표 쪽), 하(아래)방향을 지시하는 것으로 정의하고, 본 발명에서는, 원점을 기준으로 x축과 y축의 사이 p축을 가리키는 대각선 방향을 제1 방향, p축과 직교(또는 직교와 비슷한 정도의)하는 q축을 제2 방향, x축을 제3 방향, y축을 제4 방향으로, 혼용하여 사용하기로 한다. The x, y, and z axes shown in the drawings are arbitrarily determined for convenience of explanation, not for the purpose of limitation of rights, and the x axis indicates the front (front, arrow side) and rear (backward) directions, and the y axis is left, The right direction (arrow side) is indicated, and the z-axis is defined as indicating an up (upward, arrow side), and down (downward) direction, and in the present invention, a diagonal line indicating the p-axis between the x-axis and the y-axis based on the origin The direction is the first direction, the q-axis orthogonal to (or orthogonal to) the second direction, the x-axis as the third direction, and the y-axis as the fourth direction.

또한, 무인잠수정(10)의 진행방향을 x축으로, 수심방향을 -z축으로 설정하여 사용하기로 한다. 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.In addition, the direction of travel of the unmanned submarine 10 is set to the x-axis, and the depth direction is set to the -z-axis. Each direction described below is based on this, except for a case otherwise specifically limited.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 구분하기 위하여 개략적인 라인으로 나타내거나 확대하여 나타내었다. In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, so the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings, and is shown by schematic lines to clearly distinguish various parts and regions. Or enlarged.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도면 부호는 숫자 뒤에 'a' 내지 'd'로 표기하여 구분하였다. And, in the following detailed description, the names of the configurations are divided into first, second, etc. to distinguish them because the configurations are the same, and unless specifically limited, in the following description, the order must be limited. It does not become. As shown in FIG. 2, reference numerals are separated by denoting'a' to'd' after the number.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 수중에서 무인잠수정(10)의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위한 것으로, 무인잠수정(10)에 구비되고, 밀폐된 내부공간(S) 부피의 증감을 통해 상기 무인잠수정(10)의 부력을 각각 조절하도록 이루어지는 적어도 3개 이상의 부력조절부(100), 무인잠수정(10)의 수심 및 기울기를 측정하기 위한 센서부, 및 센서부에서 측정된 값을 토대로 다수개의 부력조절부(100)의 부력을 각각 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. As shown in Figures 2 and 3, the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the first embodiment of the present invention maintains a specific posture of the unmanned submersible 10 in the water or finely adjusts its behavior. At least three or more buoyancy control units 100 provided in the unmanned submersible 10 and configured to respectively adjust the buoyancy of the unmanned submersible 10 through an increase or decrease in the volume of the sealed internal space (S), It is configured to include a sensor unit for measuring the depth and slope of the unmanned submarine 10, and a control unit for respectively controlling the buoyancy of the plurality of buoyancy control units 100 based on the values measured by the sensor unit.

본 발명에서는, 설명의 편의를 위하여 무인잠수정(10)을 직육면체로 표현하였고, 후술할 부력조절부(100)의 크기는 다양한 크기로 이루어지는 무인잠수정(10)의 크기에 비례되도록 이루어질 수 있다. 또한, 3개 이상의 부력조절부(100)가 구비되는 것이 바람직하여 단면이 사각형인 각 모서리에 인접하게 4개의 부력조절부(100)가 구비된 것으로 표현하였다. In the present invention, for convenience of explanation, the unmanned submarine 10 is represented by a rectangular parallelepiped, and the size of the buoyancy control unit 100 to be described later may be made to be proportional to the size of the unmanned submarine 10 having various sizes. In addition, it is preferred that three or more buoyancy control units 100 are provided, and thus, four buoyancy control units 100 are provided adjacent to each corner having a rectangular cross section.

센서부는, 무인잠수정(10)의 수심 및 기울기를 측정하고 외부 장애물을 감지하기 위한 것으로, 무인잠수정(10)에 마련되고, 수심 센서, 기울기 센서, 가속도 센서, 자이로스코프 센서, 공간 센서, 감지 센서 등으로 이루어질 수 있다. 이는 무인잠수정(10)의 구동 목적에 따라 다양한 형태로 구성 가능하다. The sensor unit is for measuring the depth and inclination of the unmanned submersible 10 and detecting external obstacles, and is provided in the unmanned submersible 10 and includes a depth sensor, a tilt sensor, an acceleration sensor, a gyroscope sensor, a space sensor, and a detection sensor. And the like. This can be configured in various forms according to the driving purpose of the unmanned submarine 10.

이러한 센서부에서 측정된 센싱 정보들을 제어부로 전달하면, 제어부는, 무인잠수정(10)의 '목표위치'로 이동하거나 유지하기 위한 필요한 값을 산출해내고 부력조절부(100)의 부력을 각각 조절함으로써 무인잠수정(10)의 자세를 조절하게 된다. When the sensing information measured by the sensor unit is transmitted to the control unit, the control unit calculates a required value for moving or maintaining the'target position' of the unmanned submarine 10 and adjusts the buoyancy of the buoyancy control unit 100, respectively. By doing so, the posture of the unmanned submarine 10 is adjusted.

제어부와 센서부는 작동 상태를 설명할 때 다시 설명하기로 한다. The control unit and the sensor unit will be described again when describing the operating state.

부력조절부(100)는, 내부공간(S)의 부피를 조절하여 부력을 조절하는 것으로, 내부공간(S)을 갖도록 일측이 개구되어 무인잠수정(10) 어느 한 면의 가장자리에 인접하게 설치되는 실린더부재(110)와, 실린더부재(110) 내측면에 선형 왕복 운동 가능하게 결합되는 피스톤부재(120)를 포함하여 구성된다. The buoyancy control unit 100 is to adjust the buoyancy by adjusting the volume of the inner space (S), one side is opened to have the inner space (S), which is installed adjacent to the edge of either side of the unmanned submersible (10) It is configured to include a cylinder member 110 and a piston member 120 coupled to the inner surface of the cylinder member 110 to enable linear reciprocating motion.

실린더부재(110)의 내부에는 제어부에 의해 작동되는 회전구동부(130)가 각각 마련되고, 회전구동부(130)에는 회전구동부(130)의 작동에 따라 정/역회전 하는 긴 스크류부재(140)가 개구된 방향으로 직결된다. The inside of the cylinder member 110 is provided with a rotation drive unit 130 operated by a control unit, respectively, and the rotation drive unit 130 includes a long screw member 140 that rotates forward/reverse according to the operation of the rotation drive unit 130 Directly connected in the opened direction.

피스톤부재(120)의 내부에는, 스크류부재(140)에 대응하는 형상으로 체결부(122)가 형성된 가이드부(121)가 실리더부재 방향으로 형성된다. Inside the piston member 120, a guide portion 121 in which the fastening portion 122 is formed in a shape corresponding to the screw member 140 is formed in the direction of the cylinder member.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 스크류부재(140)가 체결부(122)에 체결된 상태에서, 스크류부재(140)의 회전에 따라 피스톤부재(120)와 실린더부재(110) 사이의 거리가 조절되어 부력조절부(100)의 내부공간(S↔S')의 부피가 변화하게 된다. As shown in (a) and (b) of FIG. 3, in a state where the screw member 140 is fastened to the fastening part 122, the piston member 120 and the cylinder member are rotated according to the rotation of the screw member 140. The distance between (110) is adjusted so that the volume of the internal space (S↔S') of the buoyancy control unit 100 changes.

부력조절부(100)의 내부공간(S)이 완전한 진공 상태가 아니기 때문에, 내부공간(S)에 있는 기체들에 의해 어려움 없이 부피의 증감이 이루어진다. Since the internal space (S) of the buoyancy control unit 100 is not in a complete vacuum state, the volume is increased or decreased without difficulty by the gases in the internal space (S).

이러한 부력조절부(100)가 '적어도 3개 이상' 구비되어야 하는 이유는, 부력조절부(100)들이 위치한 점을 잇는 가상의 2차원 평면에 의해서, 부력조절부(100) 각각이 부피를 조절함으로써 무인잠수정(10)의 전후 및 좌우의 움직임을 제어할 수 있게 된다. 특히, 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 및 선수동요(yaw)의 회전 움직임을 제어할 수 있게 된다. 만약 부력조절부(100)가 2개로만 이루어진다면 전후 또는 좌우의 움직임 중 설치되는 위치에 따라 어느 하나만 제어할 수 있게 되며, 회전에 의한 움직임에는 제어가 어려운 문제가 있다. 즉, 부력을 조절하는 수단의 각 설치 위치가 가상의 면을 이루느냐, 선을 이루느냐에 따라 회전 움직임을 포함한 미세한 조절 가능여부가 결정된다. The reason that the buoyancy control unit 100 must be provided with'at least three or more' is that each buoyancy control unit 100 controls the volume by a virtual two-dimensional plane connecting the points where the buoyancy control unit 100 is located. By doing so, it is possible to control the front and rear and left and right movements of the unmanned submarine 10. In particular, it is possible to control the rotational movement of roll, pitch, and yaw. If only two buoyancy control units 100 are formed, only one can be controlled depending on the installed position among the front and rear or left and right movements, and there is a problem that it is difficult to control the movement by rotation. That is, whether each installation position of the buoyancy control means forms a virtual surface or a line, determines whether or not minute adjustment including rotational movement is possible.

따라서, 무인잠수정(10)의 어느 한 부분의 움직임까지 부력을 조절하여 제어하기 위해서는 무인잠수정(10)의 대략적인 단면 형상의 모서리 개수만큼 부력조절부(100)를 마련하고, 가장자리에 인접하게, 최대한 모서리쪽에 인접하게 설치하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to control and control the buoyancy up to the movement of any part of the unmanned submarine 10, the buoyancy control unit 100 is provided as many as the number of corners of the rough cross-sectional shape of the unmanned submarine 10, and adjacent to the edge, It is desirable to install it as close to the corner as possible.

상술한 부력조절부(100)의 모든 구성은 수압에 견디기 위한 내부식성의 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.All configurations of the above-described buoyancy control unit 100 are preferably made of a corrosion-resistant metal material to withstand hydraulic pressure.

한편, 피스톤부재(120)가 실린더부재(110) 내측에 접하여 선형 왕복 운동할 때, 내부공간(S)이 밀폐되도록 피스톤부재(120)와 실린더부재(110) 사이에 구비된 다중의 실링부(123)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, when the piston member 120 contacts the inside of the cylinder member 110 and performs a linear reciprocating motion, a plurality of sealing portions provided between the piston member 120 and the cylinder member 110 so that the inner space S is sealed ( 123) may be further included.

실링부(123)는, 피스톤부재(120)의 외주연을 따라 원을 그리는 실리콘재질로 이중 형성될 수도 있으며, 실린더부재(110) 내 피스톤부재(120)가 왕복 운동 가능하되 내부공간(S)에 해수의 침입을 방지할 수 있다면 구조는 다양하게 변형 가능하다.The sealing part 123 may be double formed of a silicon material that draws a circle along the outer periphery of the piston member 120, and the piston member 120 in the cylinder member 110 is capable of reciprocating movement, but the inner space (S) The structure can be modified in various ways if it can prevent the invasion of seawater.

이로써, 수중에서 무인잠수정(10)이 작업할 때, 무인잠수정(10)의 무게중심과 부력중심이 일직선 상에 있도록 하여 중성 부력이 유지되게끔 하되 외부요인에 의해 무인잠수정(10)의 어느 한 부분이 기울거나 할 때, 다수개의 부력조절부(100) 부력을 각각 조절하여 무게중심과 부력중심의 상대적인 위치를 교정하여 효율적으로 무인잠수정(10)의 자세를 제어 할 수 있게 된다. Thus, when the unmanned submarine 10 works underwater, the center of gravity and the buoyancy center of the unmanned submarine 10 are in a straight line so that neutral buoyancy is maintained. When the part is inclined, it is possible to efficiently control the posture of the unmanned submersible 10 by adjusting the relative positions of the center of gravity and the center of buoyancy by adjusting the buoyancy of the plurality of buoyancy control units 100, respectively.

다시말하면, 무인잠수정(10)의 무게중심과 부력중심의 위치가 다를 시, 다수개의 부력조절부(100) 중 어느 부력조절부(100)의 내부공간(S) 부피를 가변함에 따라 부력중심의 위치를 변화시켜 중성 부력을 유지하도록 할 수 있게 된다. In other words, when the position of the center of gravity and the center of buoyancy of the unmanned submarine 10 is different, the volume of the inner space (S) of the buoyancy control unit 100 among the plurality of buoyancy control units 100 is changed. By changing the position, it is possible to maintain neutral buoyancy.

본 발명의 제1 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)의 작동상태를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operating state of the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 as follows.

먼저, 도시되지는 않았지만, 무인잠수정(10)에 연결된 수중커넥터는, 전원공급장치를 통해 전기적으로 연결된 상태에서 각 구성에 전원을 인가하여 그 작동을 구동케할 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위해 추진장치에 의한 추진력은 생략하기로 한다. First, although not shown, the underwater connector connected to the unmanned submersible 10 may be operated by applying power to each component while electrically connected through a power supply device. In addition, for convenience of explanation, the propulsion force by the propulsion device will be omitted.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 무인잠수정(10)이 수중에서 평형을 이룬 상태로 하강하는 경우에는, 부력중심(B)과 무게중심(G)은 일직선상에 있되, 무게중심(G)의 크기가 부력중심(B)의 크기보다 크다. As shown in (a) of Figure 2, when the unmanned submarine 10 descends in a state in equilibrium underwater, the center of buoyancy (B) and the center of gravity (G) are in a straight line, but the center of gravity ( The size of G) is larger than the size of the buoyancy center (B).

이때 각각의 부력조절부(100: 100a, 100b, 100c, 100d)는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 내부공간(S)을 최소화하여 부력을 최소화시킨다. At this time, each of the buoyancy control units 100 (100a, 100b, 100c, 100d) minimizes the buoyancy by minimizing the internal space (S), as shown in Fig. 3 (a).

도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 무인잠수정(10)이 점선으로 표시된 위치에서 어느 한 부위가 기울어졌을 때, 무게중심(G)과 부력중심(B)이 같은 선상에 있지 않아 중성 부력을 유지할 수 없게 된다. As shown in (b) of FIG. 2, when one part of the unmanned submarine 10 is inclined at the position indicated by the dotted line, the center of gravity (G) and the center of buoyancy (B) are not on the same line, so the neutral buoyancy Will not be able to maintain.

이때, 이러한 움직임이 외란에 의한 것이든, '목표위치', 즉, 목표로 한 곳으로 이동, 또는 한 자세의 유지에서 벗어나게 되는 것이든, 센서부에서 감지하게 된다. At this time, whether such a movement is caused by disturbance, a'target position', that is, a movement to a target position, or deviating from the maintenance of a posture, is detected by the sensor unit.

센서부의 수심 센서는 수중에 대한 압력을 감지하여 현재 깊이를 인식 및 획득하고, 기울기 센서는 무인잠수정(10)이 수평면에 대한 기울어짐의 정도를 수치화 하여 획득하고, 감지 센서는 수중의 장애물이나 공간을 인식 및 획득할 수 있다. The depth sensor of the sensor unit recognizes and acquires the current depth by sensing pressure in the water, the tilt sensor is obtained by quantifying the degree of inclination of the unmanned submarine 10 with respect to the horizontal plane, and the detection sensor is the underwater obstacle or space. Can be recognized and acquired.

제어부는, 이렇게 전달된 센싱 정보들을 통해, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전구동부(130)에 명령을 내리게 된다. 그러면 회전구동부(130)에 직결된 스크류부재(140)가 회전을 하면서 체결부(122)에 체결되는 정도를 조절하여 내부공간(S↔S')의 부피를 조절한다. The control unit issues a command to the rotation drive unit 130, as shown in (b) of FIG. 3, through the sensing information transmitted in this way. Then, the volume of the internal space S↔S' is adjusted by adjusting the degree of fastening to the fastening part 122 while the screw member 140 directly connected to the rotation driving part 130 rotates.

이러한 센서부와 제어부의 작동 관계는, 당업자 수준에서 손쉽게 이루어질 수 있는바, 이에 대한 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다. (도 9 참조)The operation relationship between the sensor unit and the control unit can be easily achieved at the level of a person skilled in the art, and a more detailed description thereof will be omitted. (See Fig. 9)

무인잠수정(10)이 다시 점선으로 표시된 위치로 돌아가기 위해 부력조절부(100a)는 부피를 증가시켜서 부력을 얻고, 무인잠수정(10)은 다시 중성 부력을 확보할 수 있게 된다. In order for the unmanned submersible 10 to return to the position indicated by the dotted line again, the buoyancy control unit 100a gains buoyancy by increasing the volume, and the unmanned submersible 10 can secure neutral buoyancy again.

도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 무인잠수정(10)이 수중에서 평형한 상태로 상승하는 경우에는, 부력중심(B)과 무게중심(G)은 일직선상에 있되, 무게중심(G)의 크기가 부력중심(B)의 크기보다 작게 된다. As shown in (c) of FIG. 2, when the unmanned submarine 10 rises in a balanced state underwater, the center of buoyancy (B) and the center of gravity (G) are in a straight line, but the center of gravity (G The size of) becomes smaller than the size of the buoyancy center (B).

이때 부력을 최대치로 끌어올리기 위해, 모든 부력조절부(100)는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부공간(S')을 최대화하고, 무인잠수정(10)은 z방향으로 상승하게된다. At this time, in order to raise the buoyancy to the maximum value, all the buoyancy control units 100, as shown in Fig. 3 (b), maximize the internal space (S'), and the unmanned submersible 10 rises in the z direction Will do.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 적어도 3개 이상 설치되는 부력조절부(100)들이 가상의 면을 만들고 그 면의 꼭짓점 부위에 부력조절부(100)들이 위치하여 각각 부력을 조절함으로써, 무인잠수정(10)이 강한 조류에서도 안정적인 호버링(hovering)을 할 수 있게 되고, 작업자가 원하는 자세를 수중에서 자유자재로 취하거나 취한 상태를 유지할 수 있게 한다. As described above, in the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the first embodiment of the present invention, at least three buoyancy control units 100 are installed to create a virtual surface and the vertex of the surface The buoyancy control unit 100 is located in the position to adjust the buoyancy, so that the unmanned submarine 10 can perform stable hovering even in strong tide, and the operator can freely take or take the desired posture underwater. To be able to maintain.

첨부된 도면 중에, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5의 (a) 및 (b)는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 이동수단의 일례를 나타낸 측면도이며, 도 6은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 7의 (a) 내지 (c)는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 부력조절부가 부력중심을 제어하기 위해 위치할 수 있는 다양한 형태의 예를 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 미세이동수단에 의해 부력조절부가 미세이동을 한 상태를 나타내는 부분평면도이며, 도 9는 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템을 제어하는 제어부를 나타내는 블록도이다. 도 10은 도 4에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템의 이동수단들이 위치할 수 있는 다양한 형태의 예를 나타낸 개략도이다. In the accompanying drawings, FIG. 4 is a perspective view schematically showing a buoyancy control system for controlling a buoyancy center according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B illustrate the buoyancy center according to FIG. 4. It is a side view showing an example of the moving means of the buoyancy control system to be controlled, Figure 6 is a block diagram showing the configuration of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. In addition, Figures 7 (a) to (c) are plan views showing examples of various forms in which the buoyancy control unit of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to Fig. 4 can be positioned to control the buoyancy center, and Fig. 8 Is a partial plan view showing a state in which the buoyancy control unit has micro-moved by the micro-movement means of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4, and FIG. 9 is a control of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. It is a block diagram showing the control unit. 10 is a schematic diagram showing examples of various types in which moving means of the buoyancy control system for controlling the buoyancy center according to FIG. 4 may be located.

도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 각각의 부력조절부(200)가 이동할 수 있도록 이동수단(240)이 구비되는 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 같다. As shown in Figs. 4 to 10, the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the second embodiment of the present invention includes a moving means 240 so that each buoyancy control unit 200 can move. It is the same as the first embodiment described above, except that it is provided.

이동수단(240)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수개의 부력조절부(200: 200a, 200b, 200c, 200d)와 각각 결합되어 부력조절부(200)들을 제1 방향(도면상 p축)으로 형성된 제1 안내부재(241)와, 또는 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면상 q축)으로 형성된 제2 안내부재(242)를 포함하여 이루어질 수 있다. Moving means 240, as shown in Figure 4, is coupled with a plurality of buoyancy control units (200: 200a, 200b, 200c, 200d), respectively, to move the buoyancy control unit 200 in the first direction (p-axis in the drawing) ) And a second guide member 242 formed in a second direction crossing the first direction (q-axis in the drawing).

또한, 일단은 부력조절부(200)와 연결된 각각의 구동부에 결합되고, 타단은 제1, 2 안내부재(241, 242)에 의해 안내되어 이동 가능한 이동체(미도시)들을 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, one end may be coupled to each driving unit connected to the buoyancy control unit 200, and the other end may further include moving bodies (not shown) guided by the first and second guide members 241 and 242 and movable. .

도 5는 도 4의 'B'부분의 측면도로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 안내부재(242)에 구비되는 랙기어(245)와, 이동체(244)에 구비되고 구동부(230)에 의해 랙기어(245)에 맞물린 상태로 구동되는 피니언기어(246)를 포함하여 이루어질 수 있다. 5 is a side view of a portion'B' of FIG. 4, as shown in (a) of FIG. 5, a rack gear 245 provided in the second guide member 242, and provided in the moving body 244, It may include a pinion gear 246 driven in a state engaged with the rack gear 245 by the driving unit 230.

이때, 도시되지는 않았지만, 제1, 2 안내부재(241, 242)가 서로 교차하여 구비된다면, 다수개의 피니언기어(246)들이 선형 운동 할 수 있도록 서로 교차하는 영역의 랙기어(245)들은 각각의 피니언기어(246)의 이동에 따라 간섭되지 않는, 이동에 문제없도록 대응되는 홈들로 형성되어 이루어질 수 있다. At this time, although not shown, if the first and second guide members 241 and 242 are provided to cross each other, the rack gears 245 in the crossing regions so that a plurality of pinion gears 246 can linearly move are respectively It may be formed of corresponding grooves so as not to interfere with the movement of the pinion gear 246 of, and to avoid problems with movement.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 안내부재(242)에 구비되고 구동부(230)에 의해 구동되는 나사봉(245')과, 이동체(244)에 구비되고 나사봉(245')에 체결된 상태로 구동부(230)에 의해 왕복 이동되는 너트부재(246')를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in (b) of FIG. 5, a screw rod 245' provided in the second guide member 242 and driven by the driving part 230, and a screw rod 245' provided in the moving body 244 ) May include a nut member 246 ′ that is reciprocally moved by the driving unit 230 in a state fastened to it.

이때, 도시되지는 않았지만, 제1, 2 안내부재(241, 242)가 서로 교차하여 구비된다면, 서로 교차하는 영역이 간섭되지 않도록 서로 설치되는 높이를 달리하여 나사봉(245')을 마련할 수 있고, 서로 교차하는 영역을 비워놓고 4방향으로 각각 4개의 나사봉(245')이 마련될 수도 있다. At this time, although not shown, if the first and second guide members 241 and 242 are provided to cross each other, the threaded rods 245 ′ may be provided at different heights so that the crossing regions do not interfere with each other. In addition, four threaded rods 245 ′ may be provided in each of the four directions leaving the regions intersecting each other empty.

또한, 제1, 2 안내부재(241, 242)는 레일로 이루어질 수 있고, 다수개의 이동체(244)들은 레일 홈에 대응되는 돌기를 갖는 슬라이더에 의해 왕복 이동가능할 수도 있다. 상술한 구조는 일예일뿐이므로 제1, 2 안내부재(241, 242)와 이동체(244)들 간의 슬라이드 작동 구조는 다양하게 변형 가능하다. In addition, the first and second guide members 241 and 242 may be formed of rails, and the plurality of moving bodies 244 may be reciprocated by a slider having a protrusion corresponding to the rail groove. Since the above-described structure is only an example, the slide operation structure between the first and second guide members 241 and 242 and the moving body 244 can be variously modified.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 이동수단(240: 241, 242)을 더 구비함으로써, 도 7의 (a) 내지 (c)에 구비된 바와 같이, 금속재질로 이루어진 부력조절부(200)의 위치를 가변시킴으로써, 부력중심은 물론 무인잠수정(10)의 무게중심의 위치까지 조정할 수 있게 된다. 즉, 1차적으로 부력조절부(200)의 위치를 가변시키므로 무게중심을 조절할 수 있고, 2차적으로 부력조절부(200)의 부력을 가변시키므로 부력중심을 조절할 수 있게 된다. As described above, the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the second embodiment of the present invention further includes moving means 240: 241, 242, and thus FIGS. 7A to 7C ), by varying the position of the buoyancy control unit 200 made of a metal material, it is possible to adjust the position of the center of gravity of the unmanned submersible 10 as well as the buoyancy center. That is, since the position of the buoyancy control unit 200 is primarily changed, the center of gravity can be adjusted, and since the buoyancy of the buoyancy control unit 200 is secondarily changed, the buoyancy center can be adjusted.

한편, 이동수단(240)은, 도 4의 확대된 도에 도시된 바와 같이, 부력조절부(200) 자체가 제1, 2 방향과 교차하는 제3, 4방향으로 미세한 이동을 할 수 있도록 미세이동수단(250b)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, the moving means 240, as shown in the enlarged view of Fig. 4, the buoyancy control unit 200 itself is fine so that it can make a fine movement in the third and fourth directions intersecting the first and second directions. It may be made by further including a moving means (250b).

이러한 미세이동수단(250b)은, 이동수단(240)과 똑같이 이루어지되, 어디에 설치되어 무엇을 움직이느냐에 따라 다르다. These fine moving means (250b) is made in the same manner as the moving means (240), but is different depending on what is installed where and what to move.

즉, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 미세이동수단(250)은 부력조절부(200)의 바닥면에 제3, 4 방향으로 형성된 제1, 2 미세안내부재(251, 252, 도면상 점선으로 표시)를 구비하고, 일단은 각각의 구동부에 결합되고, 타단은 제1 미세안내부재(251) 또는 제2 미세안내부재(252)에 의해 안내되어 이동 가능한 미세이동체(미도시)를 왕복 운동 시킬 수 있다. 이러한 미세이동체(미도시)는 구동부에 연결되어 이루어질 수 있다. That is, as shown in Figs. 6 and 8, the micro-moving means 250 is the first and second micro-guide members 251 and 252 formed in the third and fourth directions on the bottom surface of the buoyancy control unit 200, (Indicated by a dotted line), and one end is coupled to each driving unit, and the other end is guided by the first microguide member 251 or the second microguide member 252 to provide a movable micro-moving body (not shown). You can reciprocate. Such a micro-moving body (not shown) may be connected to a driving unit.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 또한, 무인잠수정(10)에 이동수단(240)을 구비함으로써, 4방, 즉, p, -p, q, 및 -q 방향으로 부력조절부(200)의 위치를 변경하여 무게중심 및 부력중심을 조절하는 효과를 제공할 수 있게 된다. As described above, the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the second embodiment of the present invention is further provided with the moving means 240 in the unmanned submersible 10, so that four rooms, that is, p By changing the position of the buoyancy control unit 200 in the -p, q, and -q directions, it is possible to provide an effect of adjusting the center of gravity and the center of buoyancy.

특히, 부력조절부(200)에 미세이동수단(250)을 구비함으로써, 추가로 4방, 합해서 8방, x, -x, y, -y, p, -p, q, 및 -q 방향으로 부력조절부(200)의 위치를 변경하여 무게중심 및 부력중심을 보다 미세하게 조절하는 효과를 제공할 수 있게 된다. In particular, by providing the micro-moving means 250 in the buoyancy control unit 200, an additional four, a total of eight, x, -x, y, -y, p, -p, q, and -q directions By changing the position of the buoyancy control unit 200, it is possible to provide an effect of more finely adjusting the center of gravity and the center of buoyancy.

한편, 본 발명에 따른 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템(1)은, 본 발명에서 설명되는 기술적 특징을 갖는 것으로서, 형상, 모양, 규격 등이 다양하게 이루어질 수 있음은 물론이고(도 10 참조), 상술한 실시예 구성들의 혼합으로 이루어질 수도 있다. On the other hand, the buoyancy control system 1 for controlling the buoyancy center according to the present invention, as having the technical features described in the present invention, can be made in a variety of shapes, shapes, standards, and of course (see Fig. 10). , May be made of a mixture of the above-described embodiment configurations.

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.In the above, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have. Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and the modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.

1 : 부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템
10 : 무인잠수정
11 : 수직 스러스터
제1 실시예
100 : 부력조절부
110 : 실린더부재
120 : 피스톤부재
121 : 가이드부
122 : 체결부
123 : 실링부
130 : 회전구동부
140 : 스크류부재
S : 내부공간
제2 실시예
200 : 부력조절부
230 : 구동부
240 : 이동수단
241 : 제1 안내부재
242 : 제2 안내부재
244 : 이동체
245 : 랙기어
245' : 나사봉
246 : 피니언기어
246' : 너트부재
248 : 가이드홈
250 : 미세이동수단
251 : 제1 미세안내부재
252 : 제2 미세안내부재1: Buoyancy control system that controls the center of buoyancy
10: Unmanned submarine
11: vertical thruster
Embodiment 1
100: buoyancy control unit
110: cylinder member
120: piston member
121: guide part
122: fastening part
123: sealing part
130: rotation drive unit
140: screw member
S: internal space
Embodiment 2
200: buoyancy control unit
230: drive unit
240: means of transportation
241: first guide member
242: second guide member
244: moving object
245: rack gear
245': threaded rod
246: pinion gear
246': nut member
248: Guide groove
250: fine movement means
251: first fine guide member
252: second fine guide member

Claims (5)

삭제delete 수중에서 무인잠수정의 특정 자세를 유지하거나 거동을 미세하게 조절하기 위한 것으로,
무인잠수정에 구비되고, 밀폐된 내부공간 부피의 증감을 통해 상기 무인잠수정의 부력을 각각 조절하도록 이루어지는 적어도 3개 이상의 부력조절부;
상기 무인잠수정의 수심 및 기울기를 측정하기 위한 센서부;
상기 무인잠수정에 구비되되 다수개의 상기 부력조절부와 각각 결합되어, 각각의 상기 부력조절부의 위치를 가변시키도록 구동부가 구비되는 이동수단; 및
상기 센서부에서 측정된 값을 토대로, 상기 이동수단의 작동제어를 통해 다수개의 상기 부력조절부를 각각 목표위치로 이동시켜 부력을 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
상기 부력조절부는,
각각의 상기 내부공간을 갖도록, 일측이 개구되어 상기 무인잠수정 어느 한 면의 가장자리에 각각 인접하게 설치되는 실린더부재와, 상기 실린더부재 내측면에 선형운동 가능하게 결합되는 피스톤부재를 포함하고,
상기 실린더부재 내부에는 상기 제어부에 의해 작동되는 회전구동부가 마련되고, 상기 회전구동부에는 상기 회전구동부의 작동에 따라 정/역회전을 하는 긴 스크류부재가 개구된 방향으로 직결되며,
상기 피스톤부재의 내부에는 상기 스크류부재에 대응하는 형상으로 체결부가 형성된 가이드부가 상기 실린더부재 방향으로 형성되어,
상기 스크류부재가 상기 체결부에 체결된 상태에서, 상기 스크류부재의 회전에 따라 상기 피스톤부재와 상기 실린더부재 사이의 거리가 조절되어 상기 내부공간의 부피를 변화시켜 부력중심이 조절되도록 이루어지고,
상기 이동수단은,
상기 무인잠수정에 제1 방향으로 형성된 제1 안내부재;
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성된 제2 안내부재;
상기 부력조절부와 결합되고 상기 제1, 2 안내부재에 의해 안내되어 이동 가능한 다수개의 이동체;
상기 제1, 2 안내부재에 구비되는 랙기어;
상기 이동체에 구비되고, 상기 구동부에 의해 상기 랙기어에 맞물린 상태로 구동되는 피니언기어를 포함하되, 서로 교차하는 영역의 상기 랙기어들은 각각의 상기 피니언기어의 이동에 따라 간섭되지 않도록 대응되는 홈들로 형성되어, 상기 부력조절부의 위치를 가변시켜 무게중심이 조정되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는,
부력중심을 제어하는 부력 조절 시스템.To maintain a specific posture or finely control the behavior of the unmanned submarine underwater,
At least three or more buoyancy control units provided in the unmanned submersible and configured to respectively adjust the buoyancy of the unmanned submersible through an increase or decrease in the volume of the enclosed internal space;
A sensor unit for measuring the depth and slope of the unmanned submersible;
A moving means provided in the unmanned submersible and coupled to a plurality of the buoyancy control units, respectively, and including a driving unit to change the position of each of the buoyancy control units; And
Based on the value measured by the sensor unit, and a control unit for controlling the buoyancy by moving a plurality of the buoyancy control unit to each target position through the operation control of the moving means,
The buoyancy control unit,
And a cylinder member having one side open so as to have each of the inner spaces and installed adjacent to an edge of either side of the unmanned submersible, and a piston member coupled to the inner side of the cylinder member so as to be linearly movable,
A rotation drive unit operated by the control unit is provided inside the cylinder member, and a long screw member that rotates forward/reverse according to the operation of the rotation drive unit is directly connected in the opened direction in the rotation drive unit,
Inside the piston member, a guide portion having a fastening portion formed in a shape corresponding to the screw member is formed in the direction of the cylinder member,
In a state in which the screw member is fastened to the fastening part, the distance between the piston member and the cylinder member is adjusted according to the rotation of the screw member to change the volume of the inner space to adjust the center of buoyancy,
The moving means,
A first guide member formed in a first direction in the unmanned submersible;
A second guide member formed in a second direction crossing the first direction;
A plurality of moving bodies coupled to the buoyancy control unit and guided by the first and second guide members to move;
Rack gears provided on the first and second guide members;
A pinion gear provided in the moving body and driven in a state engaged with the rack gear by the driving unit, wherein the rack gears in an area intersecting each other are formed into corresponding grooves so as not to interfere with the movement of the pinion gear. Is formed, characterized in that made so that the center of gravity is adjusted by varying the position of the buoyancy control unit,
Buoyancy control system that controls the center of buoyancy. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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