KR102532171B1 - 수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법 - Google Patents

수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중함의 상가 시 수중함이 안착되는 세들(saddle) 상에 다수의 센서를 탑재함으로써, 수중함의 정확한 축 상태와 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 측정함으로써 상가 시 세들과의 충돌로 인한 수중함의 손상 등을 미연에 방지할 수 있도록 하는 수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법에 관한 것이다.

Description

수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING THE POSTURE OF A SALVAGED UNDERWATER SHIP}
본 발명은 수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수중함의 상가 시 수중함이 안착되는 세들(saddle) 상에 다수의 센서를 탑재함으로써, 수중함의 정확한 축 상태와 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 측정함으로써 상가 시 세들과의 충돌로 인한 수중함의 손상 등을 미연에 방지할 수 있도록 하는 수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 수중함(잠수함)은 잠항 상태에서 작전을 수행하게 된다.
이러한 수중함을 바지선에 상가시키기 위해선, 수중함의 정확한 축위치(X축, Y축, Z축) 및 자세(롤, 피치, 요)가 모두 정확하여야만 세들(saddle) 상의 300mm*300mm 크기의 사각 플레이트와 수중함 하부의 안착 플레이트(250mm*250mm)가 정확히 맞추어질 수 있다.
이때, 사각 플레이트와 안착 플레이트는 서로 50mm의 오차범위가 발생되는데, 오차범위를 벗어날 경우 수중함에 탑재된 외부 센서 및 기타 의장품(수소통 등)이 파손되어 수중함의 치명적인 손상을 초래할 수 있기에, 수중함의 정확한 축위치 및 자세를 실시간으로 모니터링하는 과정이 필요한 실정이다.
특히, 종래에는 이러한 기술이 도입되지 않아 잠수사가 직접 수중으로 잠수하여 육안으로 확인하였으나, 물이 탁하기 때문에 육안으로 확인이 어렵다는 문제점이 발생되고 있었다.
한국등록실용신안 제20-0445829호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 수중함의 상가 시 수중함이 안착되는 세들(saddle) 상에 다수의 센서를 탑재함으로써, 수중함의 정확한 축 상태와 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 측정함으로써 상가 시 세들과의 충돌로 인한 수중함에 탑재된 외부 센서 및 기타 의장품 등의 손상 등을 미연에 방지할 수 있도록 하는 수중함의 상가자세 모니터링 시스템 및 모니터링 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중함의 상가자세 모니터링 시스템은 수중함의 하측에서 길이 방향으로 배열되는 다수의 세들(saddle) 각각의 사이에 위치되는 센서부 및 상기 센서부로부터 출력되는 센싱 데이터를 토대로, 상기 다수의 세들에 안착된 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 판단부를 포함하며, 상기 판단부는 판단 결과에 따른 결과 데이터를 상기 수중함의 롤 상태, 피치 상태 및 요 상태를 제어하는 자세제어 장치로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선수측에 위치하는 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치하는 제1 및 제2 선수 센서, 상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선미측에 위치하는 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치하는 제1 및 제2 선미 센서, 상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치한 제3 선수 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선수 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선수 센서 및 상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치한 제3 선미 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선미 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선미 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 선수 센서는 상기 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 상기 제1 선수 세들로부터 기 설정된 임계거리 이상 상기 수중함의 선수 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱하고, 상기 제1 및 제2 선미 센서는 상기 안착 플레이트가 상기 제1 선미 세들로부터 기 설정된 임계거리 이상 상기 수중함의 선미 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 내지 제5 선수 센서는 상기 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 상기 제3 선수 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선수 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우친 상태로 안착되었는지 여부를 센싱하고, 상기 제3 내지 제5 선미 센서는 상기 안착플레이트가 상기 제3 선미 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선미 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우진 상태로 안착되었는지 여부를 센싱할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서를 통해, 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선미 센서 간의 간격이 센싱되며, 상기 판단부는 상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터를 토대로, 상기 안착 플레이트의 선수측 및 선미측 수평 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선수 센서 간의 간격이 센싱되고, 상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선미 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선미 센서 간의 간격이 센싱되며, 상기 판단부는 상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차와, 상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차를 토대로 상기 안착 플레이트의 롤(roll) 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는 상기 제3 내지 제5 선수 센서 모두를 통해 상기 안착 플레이트가 센싱되었는지 여부와, 상기 제3 내지 제5 선미 센서 모두를 통해 상기 안측 플레이트가 센싱되었는지 여부를 토대로, 상기 안착 플레이트의 요(yaw) 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들 각각과 각각 인접하게 위치되며, 상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들에 안착된 상기 수중함의 안착 상태를 실시간으로 촬영한 후, 촬영된 영상 데이터를 관리자 단말로 전송하는 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수중함의 상가자세 모니터링 방법은 판단부에서, 수중함의 하측에서 길이 방향으로 배열되는 다수의 세들(saddle) 각각의 사이에 위치되는 센서부로부터 출력되는 센싱 데이터를 토대로, 상기 다수의 세들에 안착된 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계 및 판단 결과에 따른 결과 데이터를 상기 수중함의 롤 상태, 피치 상태 및 요 상태를 제어하는 자세제어 장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선수측에 위치하는 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치되는 제1 및 제2 선수 센서, 상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선미측에 위치하는 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치되는 제1 및 제2 선미 센서, 상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치한 제3 선수 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선수 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선수 센서 및 상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치한 제3 선미 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선미 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선미 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계는 상기 제3 내지 제5 선수 센서를 통해 상기 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 상기 제3 선수 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선수 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우친 상태로 안착되었는지 여부가 센싱되는 단계 및 상기 제3 내지 제5 선미 센서는 상기 안착플레이트가 상기 제3 선미 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선미 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우진 상태로 안착되었는지 여부가 센싱되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계는 상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서를 통해, 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선미 센서 간의 간격이 센싱되는 단계 및 상기 판단부에서 상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터를 토대로, 상기 안착 플레이트의 선수측 및 선미측 수평 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계는 상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선수 센서 간의 간격이 센싱되는 단계, 상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선미 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선미 센서 간의 간격이 센싱되는 단계 및 상기 판단부에서 상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차와, 상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차를 토대로 상기 안착 플레이트의 롤(roll) 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계는 상기 판단부에서 상기 제3 내지 제5 선수 센서 모두를 통해 상기 안착 플레이트가 센싱되었는지 여부와, 상기 제3 내지 제5 선미 센서 모두를 통해 상기 안측 플레이트가 센싱되었는지 여부를 토대로, 상기 안착 플레이트의 요(yaw) 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 단계는 상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들과 인접하게 위치되는 카메라를 통해, 상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들에 안착된 상기 수중함의 안착 상태를 실시간으로 촬영한 후, 촬영된 영상 데이터를 관리자 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수중함의 상가 시 수중함이 안착되는 세들(saddle) 상에 다수의 센서를 탑재함으로써, 수중함의 정확한 축 상태와 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 측정함으로써 상가 시 세들과의 충돌로 인한 수중함의 손상 등을 미연에 방지할 수 있는 이점을 가진다.
특히, 본 발명의 일 측면에 따르면 수중함의 X축, Y축, Z축, 선수측 및 선미측의 롤 상태, 피치 상태, 요 상태 등을 정확하게 모니터링 하도록 적어도 10개 이상의 센서를 포함함으로써, 상가 시 수중함의 축 상태, 자세 등을 정확히 판단할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면 수중 잠수사가 수중으로 직접 잠수하지 않아도 되기 때문에 안전성 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중함의 상가자세 모니터링 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 수중함의 길이 방향을 따라 배열된 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 수중함의 상측에서 바라본 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)와 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b) 각각을 통해 수중함의 X축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)를 통해 수중함의 선수측 Y축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 제3 및 제5 선수 센서(110c, 110e)를 통해 수중함의 롤(roll) 상태를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 피치 상태를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 통해 수중함의 요(yaw) 자세를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6은 도 2에 도시된 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 Z축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 수중함의 상가자세 모니터링 시스템(100)을 통해 수중함의 상가자세를 모니터링하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중함의 상가자세 모니터링 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 수중함의 길이 방향을 따라 배열된 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 수중함의 상측에서 바라본 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중함의 상가자세 모니터링 시스템(100)은 크게 센서부(110) 및 판단부를 포함할 수 있다.
먼저, 센서부(110)는 수중함의 하측에서 길이 방향으로 배열되는 다수의 세들(saddle, 1) 각각 상측에 위치되어, 좌표평면계 상에 대해 수중함의 X축 위치, Y축 위치, Z축 위치, 롤(ROLL) 상태, 피치(PITCH) 상태 및 요(YAW) 상태 등을 센싱(측정)하는 역할을 할 수 있다.
이러한 센서부(110)는 다수의 세들 중에서 수중함의 길이 방향을 따라 선수측에 위치하는 제1 및 제2 선수 세들(1a, 1b) 각각에 마련되는 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)와, 다수의 세들 중에서, 수중함의 길이 방향을 따라 선미측에 위치하는 제1 및 제2 선미 세들(2a, 2b) 각각에 마련되는 제1 및 제2 선수 센서(120a, 120b)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 센서부(110)는 다수의 세들 중에서 제1 및 제2 선수 세들(1a, 1b)과 인접하게 위치하는 제3 선수 세들(1c)의 길이 방향을 따라 배열되는 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와, 다수의 세들 중에서 제1 및 제2 선미 세들(2a, 2b)과 인접하게 위치하는 제3 선미 세들(2c)의 길이 방향을 따라 배열되는 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)는 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 제1 선수 세들(1a)로부터 기 설정된 임계거리(예컨데, 20mm 이상) 이상 선수 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱함으로써 수중함의 X축 위치를 측정하는 역할을 할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b)는 수중함의 안착 플레이트가 제1 선미 세들(2a)로부터 기 설정된 임계거리(예컨데, 20mm 이상) 이상 선미 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱함으로써 수중함의 X축 위치를 측정하는 역할을 할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)와 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b)를 통해 좌표평면계 상의 수중함의 X축 위치가 측정될 수 있다.
여기에서, 수중함의 안착 플레이트는 수중함의 하측면에서 수중함의 길이 방향을 따라 마련되는 평평한 안착공간을 의미할 수 있다.
제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)는 수중함의 안착 플레이트가 제3 선수 세들(1c)에 안착된 상태에서 제3 선수 세들(1c)의 양측 말단부 중 어느 한 말단부(예컨데, 좌측 말단부 혹은 우측 말단부 등)와 인접하도록 치우친 상태로 안착되었는지 여부를 센싱하는 역할을 할 수 있다. 여기에서, 치우진 상태라 함은 수중함이 일부 롤(ROLL) 된 상태를 의미할 수 있다.
또한, 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)는 수중함의 안착 플레이트가 제3 선미 세들(2c)에 안착된 상태에서 제3 선미 세들(2c)의 양측 말단부 중 어느 한 말단부(예컨데, 좌측 말단부 혹은 우측 말단부 등)와 인접하도록 치우친 상태로 안착되었는지 여부를 센싱하는 역할을 할 수 있다. 여기에서, 치우진 상태라 함은 수중함이 일부 롤(ROLL) 된 상태를 의미할 수 있다.
즉, 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)를 통해 좌표평면계 상의 수중함의 Y축 위치 및 롤(ROLL)여부가 측정될 수 있다. 이러한 측정 결과는 후술되는 판단부로 모두 제공될 수 있다.
한편, 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)는 각각 안착 플레이트의 폭 방향에 대해 정 중앙에 위치할 수 있기 때문에, 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 좌표평면계 상의 Z축 위치가 측정될 수 있다.
예컨데, 제4 선수 센서(110d)를 통해 안착 플레이트의 선수측 높이(수중함과 바지선 과의 간격)을 측정하고, 제4 선미 센서(120d)를 통해 안착 플레이트의 선미측 높이(수중함과 바지선 과의 간격)가 측정될 수 있다. 이러한 측정 결과는 후술되는 판단부로 모두 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 센서부(110)는 제1 내지 제3 선수 세들(1a, 1b, 1c)과 제1 내지 제3 선미 세들(2a, 2b, 2c) 각각에 마련되는 카메라(미도시)를 더 포함할 수 있는데, 카메라는 제1 내지 제3 선수 세들(1a, 1b, 1c)과 제1 내지 제3 선미 세들(2a, 2b, 2c)에 안착된 안착 플레이트의 안착 상태를 실시간으로 촬영한 후, 촬영된 영상 데이터를 관리자 단말로 전송하는 역할을 할 수 있다. 이를 통해 잠수사가 직접 물속으로 잠수하지 않고도 안착 플레이트의 안착 상태를 원격지에서 실시간 확인할 수 있게 된다.
다음으로, 판단부는 상술한 센서부(110)로부터 출력되는 센싱 데이터들을 토대로, 수중함의 안착 플레이트의 롤(ROLL) 상태, 피치(PITCH) 상태, 요(YAW) 상태는 물론, X축 위치, Y축 위치, Z축 위치 등을 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 판단부는 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)와 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b)로부터 전송되는 결과 데이터를 토대로, 수중함의 실시간 X축 위치를 판단할 수 있다. 따라서 판단부는 이러한 판단 결과를 통해, 관리자로 하여금 현재 수중함이 선수측 혹은 선미측 방향으로 돌출되어 상가되지는 않았는지 여부를 판가름 할 수 있도록 한다.
또한, 판단부는 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)로부터 전송되는 결과 데이터를 토대로, 수중함의 실시간 Y축 위치, 실시간 Z축 위치는 물론 롤 상태, 요 상태 등을 모두 판단할 수 있다. 따라서 판단부는 이러한 판단 결과를 통해, 관리자로 하여금 현재 수중함의 수평 상태(피치)가 맞는지, Y축 상태가 정확한지, 수중함이 롤 되지 않았는지, 요 상태가 정확한지 등을 판가름 할 수 있도록 한다.
한편, 이러한 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)와 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 통해 수중함의 X축 위치, Y축 위치, Z축 위치, 롤 자세, 피치 자세 및 요 자세를 판단하는 과정을 도 3 내지 도 7을 통해 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)와 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b) 각각을 통해 수중함의 X축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 살펴보면, 안착 플레이트의 길이 방향을 따라, 안착 플레이트의 선수측에는 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)가 위치되고 안착 플레이트의 선미측에는 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b)가 위치된다.
이때, 도 3(a)와 같이 제1 선수 센서(110a) 및 제1 선미 센서(120a)는 각각 제2 선수 센서(110b) 및 제2 선미 센서(120b)와 일정한 거리 간격(예컨데, 20mm)를 유지하고 있다.
안착 플레이트가 제2 선수 센서(110b) 및 제2 선미 센서(120b)에 걸치는 경우, 제2 선수 센서(110b) 및 제2 선미 센서(120b)는 안착 플레이트를 센싱하게 되고, 안착 플레이트의 말단부가 제1 선수 센서(110a) 및 제1 선미 센서(120a) 사이에 위치하기 때문에 제1 선수 센서(110a) 및 제1 선미 센서(120a)를 통해서는 안착 플레이트가 센싱되지 않는다.
따라서, 도 3(a)와 같은 상태에서 판단부는 수중함의 X축 위치가 정확하게 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
도 3(b)는 안착 플레이트가 제1 및 제2 선수 센서(110a, 110b)에 걸쳐 센싱되고 있고, 제1 및 제2 선미 센서(120a, 120b)는 안착 플레이트가 센싱되지 않고 있다.
따라서, 도 3(b)와 같은 상태에서 판단부는 수중함의 X축 위치가 수중함의 선수측 방향으로 20mm 이상 돌출된 상태로 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)를 통해 수중함의 선수측 Y축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 도 4에 도시된 안착 플레이트는 안착 플레이트의 길이 방향이 아닌 선수측 폭 방향을 도시한 것이다.
이때 안착 플레이트의 선수측 하측에는 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)가 위치된다.
이때, 도 4(a)와 같이 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)는 서로 일정한 간격을 유지하고 있으며, 특히 제4 선수 센서(110d)는 안착 플레이트의 정 중앙에 위치될 수 있다.
안착 플레이트가 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)에 모두 걸치는 경우, 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d), 110e)는 모두 안착 플레이트를 센싱하게 된다.
따라서, 도 4(a)와 같은 상태에서 판단부는 수중함의 Y축 위치가 정확하게 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
이때, 판단부는 제3 선수 센서(110c)와 제5 선수 센서(110e)의 차에 대한 절대값을 안착 플레이트의 폭 길이(예컨데, 1000mm)로 나뉜 값을 아크사인 취하여 얻어지는 값을 근거로 안착 플레이트의 폭 방향에 대한 롤(ROLL) 상태를 판단할 수 있다.
도 4(b)는 제3 선수 센서(110c)에서 안착 플레이트가 센싱되지 않고 제4 및 제5 선수 센서(110d, 110e)에서만 안착 플레이트가 센싱되기 때문에, 판단부는 수중함의 Y축 위치가 수중함을 선수측에서 바라보는 방향을 기준으로 좌측으로 치우쳐 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
도 4(c)는 도 4(b)와는 반대로, 제5 선수 센서(110e)에서 안착 플레이트가 센싱되지 않고 제3 및 제4 선수 센서(110c, 110d)에서만 안착 플레이트가 센싱되기 때문에, 판단부는 수중함의 Y축 위치가 수중함을 선수측에서 바라보는 방향을 기준으로 우측으로 치우쳐 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 제3 및 제5 선수 센서(110c, 110e)를 통해 수중함의 롤(roll) 상태를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 5를 살펴보면, 본원발명에서는 제3 선수 센서(110c)를 통해 측정되는 안착 플레이트와 제3 선수 센서(110c) 간의 거리 측정값(mm)와, 제5 선수 센서(110e)를 통해 측정되는 안측 플레이트와 제5 선수 센서(110e) 간의 거리 측정 값(mm)을 토대로 안착 플레이트가 얼마만큼 기울어져 있는지에 대한 각도(θ)를 산출할 수 있게 된다.
도 6은 도 2에 도시된 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 피치 상태를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 살펴보면, 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)는 각각 안착 플레이트의 정중앙에 위치될 수 있다.
따라서, 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d) 각각을 통해 수중함과 바지선 과의 간격(혹은 높이)를 측정하게 되고, 판단부에서는 각 측정값을 차를 토대로 현재 안착 플레이트가 길이 방향으로 수평한 상태를 유지하고 있는지(피치 상태가 수평일 이루는지)를 판단할 수 있다.
또한, 판단부는 제4 선수 센서(110d)와 제4 선미 센서(120d)의 차에 대한 절대값을 안착 플레이트의 길이(예컨데, 80m)로 나뉜 값을 아크사인 취하여 얻어지는 값을 근거로 안착 플레이트의 길이 방향에 대한 피치 상태를 판단할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 통해 수중함의 요(yaw) 자세를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7을 살펴보면, 도 7은 수중함을 수직 방향에서 바라본 것으로서, 수중함의 선수측에 취하는 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)는 모두 수중함의 하측에 위치함을 유의한다.
도 7(a)를 살펴보면, 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e) 모두 안착 플레이트의 선수측 및 선미축을 센싱하고 있기 때문에, 판단부에서는 현재 안착 플레이트의 선수측 및 선미측이 어느 한쪽으로 치우친 것이 아닌 정확한 요(YAW) 위치에 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
도 7(b)를 살펴보면, 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)는 모두 안착 플레이트의 선수측을 센싱하고 있지만, 제3 선미 센서(120c)는 현재 안착 플레이트를 센싱하지 않고 있기 때문에, 판단부에서는 현재 안착 플레이트의 선미측이 일부 좌측으로 치우친 것으로 판단할 수 있다.
도 7(c)를 살펴보면, 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)는 모두 안착 플레이트의 선미측을 센싱하고 있지만, 제3 선수 센서(110c)는 현재 안착 플레이트를 센싱하지 않고 있기 때문에, 판단부에서는 현재 안착 플레이트의 선수측이 일부 좌측으로 치우친 것으로 판단할 수 있다.
다음으로는, 선박의 선수측 및 선미측 각각의 하측에 위치된 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 Z축 위치를 판단하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 8은 도 6은 도 2에 도시된 제4 선수 센서(110d) 및 제4 선미 센서(120d)를 통해 수중함의 Z축 위치를 판단하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8을 살펴보면, 선박의 하측에는 각각 제3 내지 제5 선수 센서(110c, 110d, 110e)와 제3 내지 제5 선미 센서(120c, 120d, 120e)가 위치된다.
이때, 정중앙에 위치되는 제4 선수 센서(110d)를 통해 측정되는 안착 플레이트와 제4 선수 센서(110d) 간의 높이 측정값과, 제4 선미 센서(120d)를 통해 측정되는 안착 플레이트와 제4 선미 센서(120d) 간의 높이 측정값이 서로 일치하는지 여부를 토대로 선박이의 현재 Z축 정렬이 제대로 이루어졌는지 판단하게 된다.
다음으로는, 도 9를 통해 수중함의 상가자세를 모니터랑하는 과정을 순서대로 살펴보기로 한다.
도 9는 도 1에 도시된 수중함의 상가자세 모니터링 시스템(100)을 통해 수중함의 상가자세를 모니터링하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
도 9를 살펴보면, 먼저 바지선을 통해 수중함이 세들의 상측 방향을 향해 상가된 후(S901), 다수의 세들 상에 위치된 제1 내지 제5 선수 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 및 제1 내지 제5 선미 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)가 각각 안착 플레이트를 센싱하게 된다(S902).
이때, 센싱된 센싱 데이터는 판단부로 제공되며(S903), 판단부에서는 센싱 데이터를 토대로 수중함의 X축 정렬 상태, Y축 정렬 상태, Z축 정렬 상태, 롤 상태, 피치 상태 및 요 상태 등을 판단하게 된다(S904).
그 후, 판단 결과에 따른 결과 데이터는 수중함의 롤 상태, 피치 상태 및 요 상태를 제어하는 별도의 자세제어 장치(미도시)로 전송될 수 있다(S905).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1, 2: 세들
1a, 1b, 1c: 제1 내지 제3 선수 세들
2a, 2b, 2c: 제1 내지 제3 선미 세들
100: 수중함의 상가자세 모니터링 시스템
110: 센서부
110a, 110b, 110c, 110d, 110e: 제1 내지 제5 선수 센서
120a, 120b, 120c, 120d, 120e: 제1 내지 제5 선미 센서

Claims (8)

  1. 수중함의 하측에서 길이 방향으로 배열되는 다수의 세들(saddle) 각각의 사이에 위치되는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 출력되는 센싱 데이터를 토대로, 상기 다수의 세들에 안착된 상기 수중함의 롤(roll) 상태, 피치(pitch) 상태 및 요(yaw) 상태를 판단하는 판단부;를 포함하며,
    상기 센서부는,
    상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선수측에 위치하는 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치되는 제1 및 제2 선수 센서; 및
    상기 다수의 세들 중에서, 상기 수중함의 길이 방향을 따라 선미측에 위치하는 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치되는 제1 및 제2 선미 센서;를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 선수 센서는,
    상기 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 상기 제1 선수 세들로부터 기 설정된 임계거리 이상 상기 수중함의 선수 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱하고,
    상기 제1 및 제2 선미 센서는,
    상기 안착 플레이트가 상기 제1 선미 세들로부터 기 설정된 임계거리 이상 상기 수중함의 선미 방향으로 돌출되었는지 여부를 센싱하며,
    상기 판단부는 판단 결과에 따른 결과 데이터를 상기 수중함의 롤 상태, 피치 상태 및 요 상태를 제어하는 자세제어 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선수 세들과 인접하게 위치한 제3 선수 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선수 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선수 센서; 및
    상기 다수의 세들 중에서 상기 제1 및 제2 선미 세들과 인접하게 위치한 제3 선미 세들과 인접하게 위치되되, 상기 제3 선미 세들의 길이 방향을 따라 일자로 배열되는 제3 내지 제5 선미 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 내지 제5 선수 센서는,
    상기 수중함의 하측면에서 길이 방향으로 마련된 안착 플레이트가 상기 제3 선수 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선수 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우친 상태로 안착되었는지 여부를 센싱하고,
    상기 제3 내지 제5 선미 센서는,
    상기 안착플레이트가 상기 제3 선미 세들에 안착된 상태에서 상기 제3 선미 세들의 양측 말단부 중 어느 한 말단부와 인접하도록 치우진 상태로 안착되었는지 여부를 센싱하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서를 통해, 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제4 선미 센서 간의 간격이 센싱되며,
    상기 판단부는 상기 제4 선수 센서 및 상기 제4 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터를 토대로, 상기 안착 플레이트의 선수측 및 선미측 수평 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선수 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선수 센서 간의 간격이 센싱되고,
    상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해, 상기 안착 플레이트 상기 제3 선미 센서 간의 간격 및 상기 안착 플레이트와 상기 제5 선미 센서 간의 간격이 센싱되며,
    상기 판단부는 상기 제3 및 제5 선수 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차와, 상기 제3 및 제5 선미 센서 각각을 통해 출력되는 간격 데이터의 차를 토대로 상기 안착 플레이트의 롤(roll) 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 제3 내지 제5 선수 센서 모두를 통해 상기 안착 플레이트가 센싱되었는지 여부와, 상기 제3 내지 제5 선미 센서 모두를 통해 상기 안착 플레이트가 센싱되었는지 여부를 토대로, 상기 안착 플레이트의 요(yaw) 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들과 각각 인접하게 위치되며,
    상기 제1 내지 제3 선수 세들과 상기 제1 내지 제3 선미 세들에 안착된 상기 수중함의 안착 상태를 실시간으로 촬영한 후, 촬영된 영상 데이터를 관리자 단말로 전송하는 카메라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수중함의 상가자세 모니터링 시스템.
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