KR102403638B1 - 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상에 계류되어 수상시설물이 설치되거나 수상활동을 위한 공간을 제공하는 부유체로서, 부력을 이용하여 수상에서 부유하는 부유체 본체; 상기 부유체 본체의 일부분에 구비되어 상기 부유체 본체에 작용하는 운동량을 자력을 이용하여 댐핑시키는 운동량흡수부재; 및 상기 부유체 본체의 일부분에 설치되어 상기 부유체 본체를 수상에서 계류하여 고정시키는 계류선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체{Floating Body That Attenuates Momentum Using Magnetic Force}

본 발명은 가해지는 운동량을 감쇠하는 부유체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유체의 일부분에 가해지는 운동량을 감쇠시키는 기능이 구비된 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체에 관한 것이다.

수상 부유체는 수상에 부유하면서 정해진 면적의 공간을 제공하는 수단으로, 수상 부유체는 해상놀이터, 낚시와 같은 레저를 위한 장소 제공, 일반 선박을 보조하여 사람이나 사물을 운반하는 이송수단, 군사 훈련 가설 교량 등의 역할을 수행한다. 특히, 해상이나 호수에서 많이 사용하는 부유체는 부잔교와 바지선이 대표적이다.

부잔교는 부두에 설치한 도교와 바지선을 연결한 해상 접안 시설로서 해수면 높낮이에 의한 상, 하 이동과 파고에 의한 좌, 우 움직임에도 각종 선박의 안전한 정박은 물론 선박에서 하선한 사람들이 부잔교를 이용하여 육지로의 안전한 이동 또는 육지에서 부잔교를 이용하여 선박으로의 안전한 승선을 위한 시설로 이용된다.

부잔교는 해상 작업장 및 수상레저용 시설로도 많이 사용되고 있다.

바지선은 운하, 하천, 항내에서 사용하는 화물 운반선을 말하는데, 대부분 이동 속도가 느리거나 자체 동력이 없는 경우가 많다.

부유체는 부잔교와 바지선을 포함하는 개념이며, 부유체가 육지와 연결되어 사용되는 경우 부잔교가 되고, 육지와 연결되지 않고 사용되는 경우에는 바지선이 된다.

종래의 부유체는 통상 갑판 상면의 중앙에 화물이 적재되는데, 이 경우 갑판 중앙부에 집중적으로 하중이 가해지기 때문에 부유체의 중앙부가 휘는 현상이 발생되어 부유체의 구조적 변형이 발생되거나 부유체가 파손되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2107297호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 부유체에 가해지는 파도나 해류의 충격량을 감쇠하는 구비된 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 수상에 계류되어 수상시설물이 설치되거나 수상활동을 위한 공간을 제공하는 부유체로서, 부력을 이용하여 수상에서 부유하는 부유체 본체; 상기 부유체 본체의 일부분에 구비되어 상기 부유체 본체에 작용하는 운동량을 자력을 이용하여 댐핑시키는 운동량흡수부재; 및 상기 부유체 본체의 일부분에 설치되어 상기 부유체 본체를 수상에서 계류하여 고정시키는 계류선;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 운동량흡수부재는, 상기 부유체 본체의 일부분에 설치되어 자력에 의해 제어되면서 유동하여 상기 부유체 본체에 가해지는 진동이나 충격을 댐핑시키는 MR Elastomer; 및 상기 MR Elastomer에 연결되며, 상기 MR Elastomer에 자력을 제공하는 전자석을 구비하여 상기 MR Elastomer의 작동을 제어하는 MR Elastomer 구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 운동량흡수부재는 상기 부유체 본체의 하단의 일부분에 설치될 수 있다.

또한, 상기 전자석은 컨트롤러의 제어에 의해 자성이 부여되거나 자극이 조정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 부유체 본체의 일부분에 구비되는 운동량흡수부재를 이용하여 부유체에 가해지는 파도나 해류에 의한 충격량을 감쇠시킬 수 있다.

따라서, MRE를 이용한 운동량흡수부재를 통해서 자력으로 운동량흡수재의 경화성을 제어하면서 댐핑 작용을 이용하여 부유체 본체에 작용하는 운동량을 감쇠시킬 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 평면 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 단면 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 MRE 개면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 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. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 평면 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 단면 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체의 MRE 개면도이다.

도 1내지 도 3에 도시된 바와 같이, 수상에 계류되어 수상시설물이 설치되거나 수상활동을 위한 공간을 제공하는 부유체로서, 본 발명은 부유체 본체(100), 운동량흡수부재(200) 및 계류선(300)을 포함할 수 있다.

부유체 본체(100)는 부력을 이용하여 수상에서 부유할 수 있다.

운동량흡수부재(200)는 부유체 본체(100)의 일부분에 구비되어 부유체 본체(100)에 작용하는 운동량을 자력을 이용하여 댐핑시킬 수 있다. 구체적으로, 운동량흡수부재는 사각 형상을 이루는 부유체 본체의 네 모서리의 하부 일부분에 각각 설치되어 자력을 이용하여 연화되거나 경화되면서 부유체 본체의 가해지는 파도나 해류에 의한 운동량을 감쇠할 수 있다.

운동량흡수부재(200)는 MR Elastomer(210) 및 MR Elastomer 구동기(220)를 포함할 수 있다.

MR Elastomer(210)는 부유체 본체(100)의 일부분에 설치되어 자력에 의해 제어되면서 유동하여 부유체 본체(100)에 가해지는 진동이나 충격을 댐핑시킬 수 있다.

구체적으로, 댐핑(damping)은 탐촉자에서 댐퍼에 의해 불필요한 진동이 흡수되는 현상으로, 전기적 또는 기계적으로 연속하는 사이클 진폭을 감소시켜 펄스 압력을 받는 탐촉자로부터 신호의 지속을 제한하는 것으로, 본 발명은 이를 이용하여 MR Elastomer(210)는 부유체 본체(100)에 충격이 전달되어 운동량이 작용할시에 자력을 이용하여 운동량흡수부재(200)를 경직시켜서 경화하여 일정 부분의 충격량의 감쇠시키는 댐핑 작용이 가능하다.

본 발명의 MR Elastomer(MRE, Magneto-Rheological Elastomer)(210)는 자성유체와 탄성중합체가 혼합된 재료로 볼 수 있으며, 여기서, 자성유체(magnetic fluid)란, 오일 등의 용매에 자성입자가 분산되어 있는 일종의 서스펜션 액체로, 외부 자기장이 없으면 액체의 역할을 하고, 외부 자기장이 가해지면 자성입자가 일렬로 배열해서 고체의 성질을 가지는 물질이다. 점도의 관점에서 보면 자기장이 강해짐에 따라 점도가 증가하는 경향을 보이고, 항복강도의 관점에서 보면 외부 자기장이 없을 때에는 0에 불과하던 항복강도가 외부 자기장이 가해짐에 따라 항복강도가 발생한다.

탄성중합체(elastomer)는 외력(外力)을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 화합물이다. 대표적인 예로는 탄성고무라고 하는 가황(加黃)고무가 있다. 이외에도 화학적 결합이 없는 탄성중합체인 탄성섬유(스판덱스)가 있다. 탄성중합체의 대표적인 것에 탄성고무라고 하는 가황(加黃)고무가 있다.

이 경우 힘을 가하면 늘어나는 것은, 긴 선상(線狀) 고분자 사이가 미끄러져서 전체적으로 길어지기 때문이다. 그러나 거기에는 다리(가황고무에서는 예를 들면 -S-S-라는 황이다)가 걸쳐져 있기 때문에, 가하던 힘을 멈추면 변형되었던 다리의 관계가 분자운동에 의해서 원래의 안정된 상태로 돌아오게 된다.

MR Elastomer 구동기(220)는 MR Elastomer(210)에 연결되며, MR Elastomer(210)에 자력을 제공하는 전자석을 구비하여 MR Elastomer(210)의 작동을 제어할 수 있다.

MR Elastomer 구동기(220)는 MR Elastomer(210)에 연결되며, MR Elastomer(210)에 자력을 제공하는 전자석을 구비하여 MR Elastomer(210)의 작동을 제어할 수 있다.

구체적으로, MR Elastomer 구동기(220)의 전자석(electromagnet)은 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 자석으로서, 전류의 공급과 상관없이 항상 자기를 유지하는 영구자석과 구분된다. 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에 동심원 모양의 자기장이 형성된다. 이러한 원리를 이용하여 영구자석으로는 얻을 수 없는 매우 강력한 자기장을 얻을 수 있다. 전자석의 철심은 어느 정도 자기화가 진행되면 전류를 더 높여도 더 이상 자기화가 진행되지 않는다. 이를 자기포화 상태라고 한다.

전자석은 전류를 인위적으로 조정하여 비교적 쉽게 자기장의 세기를 바꿀 수 있다. 그래서 통신기의 계전기부터 1t(톤) 이상의 무거운 재료를 끌어올리는 전자기식 기중기까지 널리 이용된다. 즉, MR Elastomer 구동기(220)는 패드 본체(100)에 가해지는 충격이나 진동 그리고 이로 인해 발생되는 소음의 방지를 효과적으로 하기 위하여 상기와 같은 충격이나 진동이 가해지는 곳에 대응하여 자력의 세기나 크기를 조절하면서 MR Elastomer(210)의 유동을 조절하여 보다 효율적이면서 효과적인 대응이 가능하다.

운동량흡수부재(200)는 부유체 본체(100)에서 착탈이 가능하도록 제작되어 반복적인 사용으로 MR Elastomer(210)의 유동성이나 MR Elastomer 구동기(220)에 구비된 전자석의 자력이 떨어지거나 전자석에 전원을 제공하는 배터리 등의 교체 사용이 가능하고, 보다 다양한 형태로 배치하여 지속적이면서 효과적인 충격의 흡수가 가능하도록 할 수 있다. 또한, 상기와 같이 운동량흡수부재(200)를 부유체 본체(100)에 착탈식으로 제작되고, 운동량흡수부재(200)의 소재를 우레탄 등의 합성고무나 스프링 등이 내부에 포함된 상태로 구성하여 부유체 본체(100)에 결합시켜서 사용할 수도 있다.

전자석은 컨트롤러(30, 미도시)의 제어에 의해 자성이 부여되거나 자극이 조정될 수 있다.

계류선(300)은 부유체 본체(100)의 일부분에 설치되어 부유체 본체(100)를 수상에서 계류하여 고정시킬 수 있다.

컨트롤러(30, 미도시)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 알아볼 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 부유체 본체(100)의 일부분에 구비되는 운동량흡수부재(200)를 이용하여 부유체(10)에 가해지는 파도나 해류에 의한 충격량을 감쇠시킬 수 있다.

따라서, MRE를 이용한 운동량흡수부재(200)를 통해서 자력으로 운동량흡수재의 경화성을 제어하면서 댐핑 작용을 이용하여 부유체 본체(200)에 작용하는 운동량을 감쇠시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 부유체
30 : 컨트롤러
100 : 부유체 본체
200 : 운동량흡수부재
210 : MR Elastomer
220 : MR Elastomer 구동기
300 : 계류선

Claims (4)

1. 수상에 계류되어 수상시설물이 설치되거나 수상활동을 위한 공간을 제공하는 부유체로서,
   부력을 이용하여 수상에서 부유하는 부유체 본체;
   상기 부유체 본체의 일부분에 구비되어 상기 부유체 본체에 작용하는 운동량을 자력을 이용하여 댐핑시키는 운동량흡수부재; 및
   상기 부유체 본체의 일부분에 설치되어 상기 부유체 본체를 수상에서 계류하여 고정시키는 계류선;을 포함하고,
   상기 운동량흡수부재는,
   상기 부유체 본체의 일부분에 설치되어 자력에 의해 제어되면서 유동하여 상기 부유체 본체에 가해지는 진동이나 충격을 댐핑시키는 MR Elastomer; 및
   상기 MR Elastomer에 연결되며, 상기 MR Elastomer에 자력을 제공하는 전자석을 구비하여 상기 MR Elastomer의 작동을 제어하는 MR Elastomer 구동기;를 포함하며,
   상기 운동량흡수부재는 상기 부유체 본체의 하단의 일부분에 착탈 가능하게 설치되고,
   상기 전자석은 컨트롤러의 제어에 의해 자성이 부여되거나 자극이 조정되며,
   상기 컨트롤러는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기와 연동되어 외부에서도 작동의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 자력을 이용하여 운동량을 감쇠하는 부유체.
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