KR102621056B1 - Balance system for underwater vehicle - Google Patents

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    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14Control of attitude or depth
    • B63G8/22Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

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Abstract

본 발명은 수중 이동기기가 잠수 또는 부상될 수 있도록 부력을 제어하는 수중 이동기기용 밸런스 장치에 관한 것으로, 내부에 공간을 갖는 밀폐형의 함체로 구성되어 수중을 이동하는 수중 이동기기에 일체로 설치되고, 내부에 파티션이 설치되어 공기나 수중의 물이 충전되는 제1 챔버 및 제2 챔버로 내부가 구획되며, 공기 충전에 의한 에어포켓이 제1 챔버나 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 형성되는 밸러스트탱크; 밸러스트탱크에 공기를 공급하는 공기공급기; 밸러스트탱크로 수중의 물을 안내하여 밸러스트탱크의 내부에 수압을 발생시키는 수압발생기; 및 밸러스트탱크의 제1 챔버 및 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 이동가능하게 설치되어 제1 챔버나 제2 챔버의 내부를 분할하고, 이동을 통해 제1 챔버나 제2 챔버에 형성된 에어포켓의 체적을 가변시키는 플런저; 및 플런저에 연결되어 플런저를 이동시키는 액추에이터;를 포함하여 구성되며, 에어 포켓의 체적 변화로 공기량을 조절하여 부력을 제어할 수 있다.The present invention relates to a balance device for an underwater mobile device that controls the buoyancy of the underwater mobile device so that it can submerge or float. It consists of a sealed enclosure with a space inside and is integrally installed in an underwater mobile device that moves underwater, A ballast tank in which a partition is installed inside and the interior is divided into a first chamber and a second chamber filled with air or water, and an air pocket due to air filling is formed in at least one of the first chamber or the second chamber. ; An air supply device that supplies air to the ballast tank; A water pressure generator that guides water in the water to the ballast tank and generates water pressure inside the ballast tank; and movably installed in at least one of the first chamber and the second chamber of the ballast tank to divide the interior of the first chamber or the second chamber, and the volume of the air pocket formed in the first chamber or the second chamber through movement. A plunger that varies; and an actuator connected to the plunger to move the plunger. The buoyancy can be controlled by adjusting the amount of air by changing the volume of the air pocket.

Figure R1020210185788
Figure R1020210185788

Description

수중 이동기기용 밸런스 장치{BALANCE SYSTEM FOR UNDERWATER VEHICLE}Balance device for underwater mobile devices {BALANCE SYSTEM FOR UNDERWATER VEHICLE}

본 발명은 수중 이동기기용 밸런스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 이동기기가 잠수 또는 부상될 수 있도록 부력을 제어하는 수중 이동기기용 밸런스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a balance device for an underwater mobile device, and more specifically, to a balance device for an underwater mobile device that controls buoyancy so that the underwater mobile device can submerge or float.

일반적으로 수심으로 잠수하여 수중에서 이동되는 수중 이동기기는 중력과 부력이 서로 같아 평형을 이룬 상태인 중성 부력을 바탕으로 기동하는 이동 장치를 말한다. In general, underwater mobile devices that are moved underwater by diving to the depth of the water refer to mobile devices that operate based on neutral buoyancy, which is a state in which gravity and buoyancy are equal and in equilibrium.

이러한 수중 이동기기는 수상에서 전후, 좌우로 구동되는 선박 등의 수상 이동기기들과 달리, 수중으로 잠수하고 수면으로 다시 부상해야 하기 때문에 부력 제어 장치를 필수로 요한다. Unlike water-based mobile devices such as ships that are driven back and forth and left and right on the water, these underwater mobile devices require a buoyancy control device because they must dive underwater and resurface on the surface.

그리고, 수중에서는 추진력에 의한 이동 외에 다양한 변수가 더 생기기 쉬우므로 수중 이동기기의 자세를 제어하는 것이 어려운 문제가 있었다. In addition, in water, various variables other than movement due to propulsion are more likely to occur, making it difficult to control the posture of the underwater mobile device.

이에, 종래의 수중 이동기기는 수중으로 잠수하고 수상으로 부상되기 위한 부력 제어 장치 외에, 부력중심을 제어하여 수중 이동기기의 자세를 제어할 수 있는 자세 제어 장치를 포함하여 구성하도록 하고 있다.Accordingly, the conventional underwater mobile device is configured to include, in addition to a buoyancy control device for diving underwater and surfacing, an attitude control device that can control the attitude of the underwater mobile device by controlling the center of buoyancy.

이러한 종래의 수중 이동기기에 마련된 자세 제어 장치의 경우, 해수 또는 해수 외의 유체에 의해 부력중심을 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 종래의 수중 이동기기는 해수 또는 유체가 저장된 탱크의 내부에서, 가압 방식이나 기울임 등의 방식으로 해수 또는 유체를 이동시켜 부력중심을 제어하도록 하고 있다.The attitude control device provided in such a conventional underwater mobile device is configured to control the center of buoyancy using seawater or a fluid other than seawater. That is, conventional underwater mobile devices control the center of buoyancy by moving seawater or fluid inside a tank where seawater or fluid is stored, using a method such as pressurization or tilting.

그런데, 종래의 수중 이동기기는 부력 제어 장치 외에 자세 제어 장치를 추가로 구비해야 하므로, 제조 비용 증가와 함께 선체의 무게가 증량되는 문제가 있었다.However, since conventional underwater mobile devices must be equipped with an attitude control device in addition to the buoyancy control device, there is a problem of increased manufacturing costs and increased hull weight.

또한, 종래의 자세 제어 장치의 경우 해수 또는 유체의 이동에 의해 부력중심을 제어하고 있으나, 해수 또는 유체가 탱크 내에 완전히 채워지지 않을 경우 내부 유동이 발생되어 세밀한 자세 조작이 어려운 문제가 있고, 완전히 채워진 경우에는 이들 해수 또는 유체의 이동이 구조적으로 어렵다는 문제가 있었다.In addition, in the case of a conventional attitude control device, the center of buoyancy is controlled by the movement of seawater or fluid, but when the seawater or fluid is not completely filled in the tank, internal flow occurs, making detailed attitude manipulation difficult. In this case, there was a problem that movement of these seawater or fluids was structurally difficult.

한편, 종래의 수중 이동기기는 선원이 탑승하여 조작하는 잠수함이나 잠수정, 또는 자율주행이나 원격제어를 통해 무인으로 작동되는 무인잠수정이나 해양탐사정 등으로 이루어진다.Meanwhile, conventional underwater mobile devices consist of submarines or submersibles operated by crew members, or unmanned submarines or ocean exploration vehicles that operate unmanned through autonomous driving or remote control.

이와 같은 종래의 수중 이동기기는 비상 상황 발생시 긴급하게 수면으로 부상될 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 종래의 수중 이동기기는 부력 조절용 중량물(예컨대, 밸러스트 웨이트 또는 밸러스트수)을 분리 가능하게 구비하고, 긴급 부상 요건 충족시, 부력 조절용 중량물을 수중 이동기기로부터 분리 또는 배수하여, 음성부력 상태에 있는 수중 이동기기의 중량을 감소시켜 양성부력 상태로 변환시킴으로써, 수중 이동기기를 수면으로 부상시켜 탈출 또는 회수를 용이하게 하고 있다.Such conventional underwater mobile devices are configured to be able to emerge quickly to the surface in the event of an emergency situation. For example, a conventional underwater mobile device is equipped with a detachable heavy object for buoyancy control (e.g., ballast weight or ballast water), and when emergency flotation requirements are met, the heavy weight for buoyancy control is separated or drained from the underwater mobile device, thereby maintaining negative buoyancy. By reducing the weight of the underwater mobile device and converting it to a positive buoyancy state, the underwater mobile device floats to the surface to facilitate escape or recovery.

그러나, 이러한 긴급 부상 상황은 수중 이동기기의 수평 잠항 또는 수중 하강 시에 발생하는 경우가 많았으며, 수중 이동기기가 잠항 중에 신속하게 부상하여야 하는데, 신속하게 부상하여야 하는 긴급 상황에서 밸러스트수를 배수하기에는 시간적으로 촉박하다는 문제점이 있었다.However, these emergency surfacing situations often occur during horizontal diving or underwater descent of the underwater mobile device, and the underwater mobile device must quickly surface while diving, but it is difficult to drain the ballast water in an emergency situation where the underwater mobile device must surface quickly. There was a problem with time constraints.

또한, 웨이트 분리 방식인 경우 수중 이동기기의 일부 구성인 웨이트를 분리한채로 부상하게 되므로, 재사용이 불가할 뿐더러 웨이트 추가 구비에 따른 비용이 발생되는 문제가 있었다. 그리고, 외부 충격 등에 의해 웨이트 분리장치에 결함이 발생하는 경우 웨이트를 분리하는 것이 제한될 수 있으므로 긴급 부상용으로 사용되기에 부족하다는 단점이 있다.In addition, in the case of the weight separation method, the weight, which is a part of the underwater mobile device, is floated while separated, so not only is it impossible to reuse, but there is a problem that costs are incurred due to additional weights. In addition, if a defect occurs in the weight separation device due to external impact, etc., separation of the weight may be limited, so there is a disadvantage in that it is not suitable for use for emergency injuries.

특히, 종래의 수중 이동기기는 동력 차단이나 외부 충격 등에 의한 요인으로 전파 차단 또는 전원이 완전히 차단되는 경우 이들 긴급 부상용 장치의 사용이 제한될 수 있어 큰 위험에 처할 수 있다는 문제점이 내재되어 있다.In particular, conventional underwater mobile devices have the inherent problem that when radio waves are blocked or power is completely cut off due to factors such as power cut or external shock, the use of these emergency flotation devices may be limited, putting them at great risk.

대한민국 등록특허 제10-1149799호 (2012.05.18. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1149799 (registered on May 18, 2012)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수중 이동기기의 부력 제어와 자세 제어를 단일의 밸런스 시스템으로 수행할 수 있는 수중 이동기기용 밸런스 장치를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a balance device for an underwater mobile device that can perform buoyancy control and posture control of the underwater mobile device with a single balance system.

또한, 본 발명의 목적은 전기 공급 중단 등과 같은 긴급 상황 발생시 수중에서 부상되어 비상 탈출이 가능하도록 자동으로 부력을 발생시킬 수 있는 수중 이동기기용 밸런스 장치를 제공하는 것이다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a balance device for an underwater mobile device that can automatically generate buoyancy to enable emergency escape by floating underwater in the event of an emergency situation such as an interruption in electricity supply.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는, 내부에 공간을 갖는 밀폐형의 함체로 구성되어 수중을 이동하는 수중 이동기기에 일체로 설치되고, 내부에 파티션이 설치되어 공기나 수중의 물이 충전되는 제1 챔버 및 제2 챔버로 내부가 구획되며, 공기 충전에 의한 에어포켓이 제1 챔버나 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 형성되는 밸러스트탱크; 밸러스트탱크에 공기를 공급하는 공기공급기; 밸러스트탱크로 수중의 물을 안내하여 밸러스트탱크의 내부에 수압을 발생시키는 수압발생기; 및 밸러스트탱크의 제1 챔버 및 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 이동가능하게 설치되어 제1 챔버나 제2 챔버의 내부를 분할하고, 이동을 통해 제1 챔버나 제2 챔버에 형성된 에어포켓의 체적을 가변시키는 플런저; 및 플런저에 연결되어 플런저를 이동시키는 액추에이터;를 포함한다.The balance device for an underwater mobile device of the present invention for achieving the above-described object is composed of a sealed enclosure with a space inside and is integrally installed in an underwater mobile device that moves underwater, and a partition is installed inside to maintain air or water. A ballast tank whose interior is divided into a first chamber and a second chamber filled with water, and where an air pocket due to air filling is formed in at least one of the first chamber and the second chamber; An air supply device that supplies air to the ballast tank; A water pressure generator that guides water in the water to the ballast tank and generates water pressure inside the ballast tank; and movably installed in at least one of the first chamber and the second chamber of the ballast tank to divide the interior of the first chamber or the second chamber, and the volume of the air pocket formed in the first chamber or the second chamber through movement. A plunger that varies; and an actuator connected to the plunger to move the plunger.

또한, 플런저는, 파티션의 양측면과 대면하도록 이격되게 배치되어 제1 챔버 및 제2 챔버의 내부를 각각 구획하는 한 쌍의 플레이트;를 포함한다. 한 쌍의 플레이트 중 어느 하나는 이동 동작에 의해 제1 챔버 또는 제2 챔버의 에어포켓의 체적을 변화시킨다.Additionally, the plunger includes a pair of plates that are spaced apart from each other to face both sides of the partition and partition the insides of the first chamber and the second chamber, respectively. One of the pair of plates changes the volume of the air pocket in the first chamber or the second chamber by a moving motion.

그리고, 액추에이터는, 밸러스트탱크의 내부에 삽입되고 파티션을 관통하여 한 쌍의 플레이트와 각각 연결되어 밸러스트탱크의 내부에서 이동되는 로드; 및 로드에 구동력을 제공하여 로드를 이동시키는 유압실린더;를 포함한다.And, the actuator includes a rod that is inserted into the inside of the ballast tank, penetrates the partition, is respectively connected to a pair of plates, and moves within the ballast tank; and a hydraulic cylinder that moves the rod by providing driving force to the rod.

한편, 본 발명은 유압실린더의 작동을 위해 공급되는 유체와 별개로 비축된 비축 유체를 유압실린더에 강제 주입하여 로드를 강제작동시키고, 강제작동되는 로드를 통해 밸러스트탱크에 형성된 에어포켓의 체적을 확장시키는 방향으로 플레이트들을 이동시켜서, 밸러스트탱크에 비상탈출을 위한 부력을 발생시키는 릴리프 유닛;을 더 포함한다.Meanwhile, the present invention forcibly operates the rod by forcibly injecting a reserve fluid separately from the fluid supplied for the operation of the hydraulic cylinder into the hydraulic cylinder, and expands the volume of the air pocket formed in the ballast tank through the forcibly operated rod. It further includes a relief unit that moves the plates in the desired direction to generate buoyancy in the ballast tank for emergency escape.

그리고, 릴리프 유닛은, 밸러스트탱크에서 배출되는 공기가 충전되는 공기저장부 및 비축 유체가 충전되는 유체저장부를 포함하는 서브탱크; 서브탱크의 내부를 유체저장부 및 공기저장부로 구획하며 이동 가능하게 설치되는 이동판막; 및 서브탱크에 비축 유체를 공급하는 유체탱크에서 분기되고, 유체저장부에 연결되는 비상유체라인에 설치되는 유체제어밸브;를 포함한다. 릴리프 유닛은 전원 차단시 유체제어밸브가 개방되면 비축 유체를 액추에이터의 유압실린더로 강제 공급한다.And, the relief unit includes a sub-tank including an air storage unit filled with air discharged from the ballast tank and a fluid storage unit filled with reserve fluid; A moving valve that divides the interior of the subtank into a fluid storage section and an air storage section and is movably installed; and a fluid control valve branched from the fluid tank that supplies reserve fluid to the subtank and installed in an emergency fluid line connected to the fluid storage unit. The relief unit forcibly supplies reserve fluid to the hydraulic cylinder of the actuator when the fluid control valve is opened when the power is turned off.

여기서, 릴리프 유닛은, 공기저장부 측에 설치되어 이동판막을 탄력적으로 지지하는 스프링;을 더 포함한다. Here, the relief unit further includes a spring installed on the air storage side to elastically support the movable valve.

전술한 바와 같은 본 발명은 밸러스트탱크의 내부에 형성된 에어포켓의 체적 조절을 통한 간단한 작동 방식으로 부력을 제어할 수 있고, 동시에 수중 이동기기의 자세를 제어할 수 있다는 이점을 갖는다.As described above, the present invention has the advantage of being able to control buoyancy through a simple operation method by adjusting the volume of the air pocket formed inside the ballast tank, and at the same time controlling the attitude of the underwater mobile device.

또한, 본 발명에 의하면 밸러스트탱크의 내부를 구획하는 플레이트의 이동 동작만으로 에어포켓의 체적을 변화시켜 밸런스 제어 작업을 용이하게 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, balance control work can be easily performed by changing the volume of the air pocket only by moving the plate that partitions the inside of the ballast tank.

그리고, 본 발명에 의하면 양측의 압력이 균일한 상태로 유지된 양 플레이트를 유압식 작동으로 동시에 이동시키므로, 큰 힘을 발생시키지 않고서도 밸런스 작동이 가능하여 선체의 동력 손실을 최소화할 수 있다.In addition, according to the present invention, both plates, in which the pressure on both sides is maintained in a uniform state, are moved simultaneously through hydraulic operation, so that balance operation is possible without generating a large force, thereby minimizing power loss in the hull.

특히, 본 발명에 의하면 플레이트를 이동시키는 로드의 이동이 가이딩되며 동작될 수 있으므로 안정적인 밸런스 제어가 가능하다.In particular, according to the present invention, since the movement of the rod that moves the plate can be guided and operated, stable balance control is possible.

한편, 본 발명에 의하면 액추에이터에 의한 플런저의 간단한 이동 방식만으로 수중 이동기기의 잠수 또는 부상 작용을 위해 부력상태를 음성부력 또는 양성부력 각각으로 전환시킬 수 있는 이점을 갖는다. 즉, 본 발명에 의하면 전원 공급이 차단되거나 전원선의 단락 등과 같은 비상상황 발생시, 전원 공급 없이도 밸러스트탱크의 에어포켓의 체적을 증가시킬 수 있으므로, 부력을 쉽게 발생시켜 수중 이동기기가 부상되게 함에 따라 수중에서 안전하게 탈출시킬 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, the buoyancy state can be converted to negative buoyancy or positive buoyancy for diving or floating of an underwater mobile device by simply moving the plunger using an actuator. That is, according to the present invention, in the event of an emergency situation such as a power supply cut off or a short circuit in the power line, the volume of the air pocket in the ballast tank can be increased without power supply, so buoyancy can be easily generated to cause the underwater mobile device to float. You can escape safely.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치를 개략적으로 도시한 내부 단면도;
도 2는 도 1의 수중 이동기기용 밸런스 장치의 일 부분을 확대 도시한 확대 단면도;
도 3은 도 1의 수중 이동기기용 밸런스 장치의 다른 부분을 확대 도시한 확대 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 플런저 및 액추에이터의 작동 상태를 도시한 작동 상태도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 플런저 및 액추에이터의 작동 상태를 도시한 작동 상태도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 릴리프 유닛의 작동 상태를 도시한 작동 상태도; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 릴리프 유닛의 작동 상태를 도시한 작동 상태도;이다.
1 is an internal cross-sectional view schematically showing a balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the balance device for an underwater mobile device of Figure 1;
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing another part of the balance device for an underwater mobile device of Figure 1;
Figure 4 is an operating state diagram showing the operating state of the plunger and the actuator of the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is an operating state diagram showing the operating state of the plunger and the actuator of the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is an operating state diagram showing the operating state of the relief unit of the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention; and
Figure 7 is an operating state diagram showing the operating state of the relief unit of the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical features of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are diagrams schematically showing a balance device for an underwater mobile device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 밸러스트탱크(10), 공기공급기(20), 수압발생기(30), 플런저(40) 및 액추에이터(50)를 포함할 수 있다.The balance device for underwater mobile devices of the present invention may include a ballast tank 10, an air supply 20, a water pressure generator 30, a plunger 40, and an actuator 50, as shown in FIGS. 1 and 2. there is.

밸러스트탱크(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 함체형의 하우징으로 형성되어, 잠수정이나 잠수함 등의 수중 탐사선과 같이 수중을 이동하는 통상의 수중 이동기기(1)에 일체로 설치될 수 있다. 예컨대, 밸러스트탱크(10)는 원통형의 배럴 형상으로 구성될 수 있으며, 내부에 저장되는 유체가 외부로 유출되지 않게 완전히 밀폐된 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 밸러스트탱크(10)는 공기나 수중의 물이 충전되는 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)로 내부가 분리되게 구성될 수 있다. 이러한 밸러스트탱크(10)는 내부에 설치되는 파티션(13)에 의해 양측 공간으로 제1 챔버(11)와 제2 챔버(12)가 구획될 수 있다.The ballast tank 10 is formed as a box-shaped housing, as shown in FIGS. 1 and 2, and can be installed integrally in a typical underwater mobile device 1 that moves underwater, such as an underwater exploration vessel such as a submersible or submarine. You can. For example, the ballast tank 10 may be configured in a cylindrical barrel shape and may be formed in a completely sealed structure to prevent fluid stored therein from leaking to the outside. In addition, the ballast tank 10 may be configured to be divided into a first chamber 11 and a second chamber 12 filled with air or water. This ballast tank 10 may be divided into a first chamber 11 and a second chamber 12 on both sides by a partition 13 installed inside.

또한, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12) 중 적어도 어느 하나에는 공기 충전에 의한 에어포켓(11a)이 형성될 수 있다.Additionally, an air pocket 11a may be formed by filling air in at least one of the first chamber 11 and the second chamber 12.

공기공급기(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스트탱크(10)의 상부에 연결되어 내부에 공기를 공급하기 위한 것으로, 에어포켓(11a)과 연통하도록 밸러스트탱크(10)의 외면에 형성될 수 있다. 공기공급기(20)는 밸러스트탱크(10)의 내부에 형성된 에어포켓(11a)과 연결되어 에어포켓(11a)의 내부에 공기를 공급할 수 있다. 공기공급기(20)는 에어포켓(11a)의 공기 순환을 위해 수중 이동기기(1)에 설치된 에어탱크(54)와 연결될 수 있으며, 에어포켓(11a)과 에어탱크(54)에 대해 공기를 양방향으로 소통시킬 수 있다.As shown in Figures 1 and 2, the air supplier 20 is connected to the upper part of the ballast tank 10 to supply air to the inside, and is connected to the ballast tank 10 so as to communicate with the air pocket 11a. It can be formed on the outside. The air supplier 20 is connected to the air pocket 11a formed inside the ballast tank 10 and can supply air to the inside of the air pocket 11a. The air supplier 20 can be connected to the air tank 54 installed on the underwater mobile device (1) for air circulation in the air pocket (11a), and supplies air to the air pocket (11a) and the air tank (54) in both directions. It can be communicated through.

여기서, 밸러스트탱크(10)는 에어포켓(11a)을 제외한 나머지 내부 공간에 수중의 물이 충전될 수 있다.Here, the remaining internal space of the ballast tank 10, excluding the air pocket 11a, may be filled with water.

수압발생기(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스트탱크(10)의 하부에 설치되어 내부에 수중의 물을 공급하도록 구성될 수 있다. 수압발생기(30)는 제1 챔버(11) 또는 제2 챔버(12)에 각각 연결될 수 있으며, 수중의 물을 각 챔버의 내부로 안내하여 밸러스트탱크(10)의 내부에 수압을 발생시킬 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the water pressure generator 30 may be installed at the bottom of the ballast tank 10 and configured to supply water in the water therein. The water pressure generator 30 may be connected to the first chamber 11 or the second chamber 12, and can generate water pressure inside the ballast tank 10 by guiding the water in the water into the interior of each chamber. .

플런저(40)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스트탱크(10)의 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12) 중 적어도 어느 하나에 이동 가능하게 설치되어 제1 챔버(11) 또는 제2 챔버(12)의 내부를 분할할 수 있다. 그리고, 플런저(40)는 이동 동작에 의해 제1 챔버(11) 또는 제2 챔버(12)에 형성된 에어포켓(11a)의 체적을 가변시키도록 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the plunger 40 is movably installed in at least one of the first chamber 11 and the second chamber 12 of the ballast tank 10 to move the first chamber 11 ) Alternatively, the interior of the second chamber 12 may be divided. In addition, the plunger 40 may be configured to vary the volume of the air pocket 11a formed in the first chamber 11 or the second chamber 12 through a moving operation.

액추에이터(50)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플런저(40)에 연결되어 플런저(40)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 즉, 액추에이터(50)는 플런저(40)와 함께 밸런스 제어부로 형성되며, 플런저(40)를 이동시킴에 따라 에어포켓(11a)의 체적을 가변시킬 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 50 may be connected to the plunger 40 and configured to move the plunger 40. That is, the actuator 50 is formed as a balance control unit together with the plunger 40, and the volume of the air pocket 11a can be varied by moving the plunger 40.

여기서, 본 발명의 밸러스트탱크(10)는 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의해 에어포켓(11a)의 체적이 변화되고, 체적 변화로 인한 에어포켓(11a)에 수용된 공기량 변화가 발생된다. 이에, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 에어포켓(11a)의 공기량에 따라 수중 이동기기(1)에 음성부력 또는 양성부력을 제공하게 된다.Here, in the ballast tank 10 of the present invention, the volume of the air pocket (11a) is changed by the plunger 40 and the actuator 50, and the amount of air contained in the air pocket (11a) changes due to the volume change. Accordingly, the balance device for an underwater mobile device of the present invention provides negative or positive buoyancy to the underwater mobile device (1) depending on the amount of air in the air pocket (11a).

이처럼, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의한 단순한 이동 동작만으로 밸러스트탱크(10)에 구비된 에어포켓(11a)의 체적을 제어할 수 있으며, 에어포켓(11a)의 체적 변화에 따른 에어포켓(11a)의 공기량이 조절되면서 중성부력으로 유지되던 수중 이동기기(1)의 부력상태가 음성부력 또는 양성부력으로 바뀌면서 잠수 또는 부상 가능하게 작용할 수 있다. In this way, the balance device for underwater mobile devices of the present invention can control the volume of the air pocket (11a) provided in the ballast tank (10) with a simple movement by the plunger (40) and the actuator (50), and the air pocket ( As the amount of air in the air pocket 11a is adjusted according to the change in volume of 11a), the buoyancy state of the underwater mobile device 1, which was maintained as neutral buoyancy, changes to negative buoyancy or positive buoyancy, allowing it to dive or float.

즉, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치에 의해 작동되는 수중 이동기기(1)가 수면으로 잠수하지도 않고, 부상하지도 않는 상태로서 부력과 중력의 힘이 동일한 중성부력인 상태에서, 공기량 변화에 따라 음성부력이면 수중 이동기기(1) 본체가 물의 비중보다 높아져 잠수하게 되고, 양성부력이면 수중 이동기기(1) 본체가 물의 비중보다 낮아져 부상하게 될 수 있다.That is, in a state where the underwater mobile device (1) operated by the balance device for underwater mobile devices of the present invention does not dive to the surface or float, and the buoyancy force and the force of gravity are the same as neutral buoyancy, the voice sound changes according to the change in the amount of air. If buoyancy is present, the main body of the underwater mobile device (1) becomes higher than the specific gravity of water and submerges, and if positive buoyancy, the main body of the underwater mobile device (1) becomes lower than the specific gravity of water and may float.

그리고, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 체적 변화에 따른 공기량이 조절되면서 수중 이동기기의 자세를 제어할 수 있게 된다.In addition, the balance device for an underwater mobile device of the present invention can control the posture of an underwater mobile device by adjusting the amount of air according to volume changes.

따라서, 본 발명에 의하면 에어포켓(11a)의 체적 가변을 위한 간단한 작동 방식으로 부력을 제어할 수 있고, 동시에 수중 이동기기의 자세를 제어할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, buoyancy can be controlled by a simple operation method for changing the volume of the air pocket (11a), and at the same time, the attitude of the underwater mobile device can be controlled.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 구성을 살펴보도록 한다.Specifically, let's look at the configuration of a balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention.

밸러스트탱크(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 파티션(13)에 의해 구획되는 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)로 이루어진다. 여기서, 밸러스트탱크(10)의 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12) 각각은 밸러스트탱크(10)의 길이 방향에 대해 전방측 또는 후방측으로 위치하게 되는데, 본 실시예에서는 설명의 편의상 액추에이터(50)와 먼 위치의 챔버를 제1 챔버(11), 가까운 위치의 챔버를 제2 챔버(12)인 것으로 가정하고 설명하도록 한다. 그리고, 본 실시예에서는 일 예시로서 제1 챔버(11)에 에어포켓(11a)이 형성되는 것으로 설명한다. 이와 다르게, 도면에는 나타내지 않았지만, 액추에이터(50)와 가까운 위치의 챔버가 제1 챔버(11), 먼 위치의 챔버가 제2 챔버(12)로 구성될 수도 있으며, 이때에는 제2 챔버(12)에 에어포켓(11a)이 형성될 수 있다.The ballast tank 10 consists of a first chamber 11 and a second chamber 12 divided by a partition 13, as shown in FIGS. 1 and 2. Here, each of the first chamber 11 and the second chamber 12 of the ballast tank 10 is located on the front or rear side with respect to the longitudinal direction of the ballast tank 10. In this embodiment, for convenience of explanation, the actuator The description will be made assuming that the chamber located far from (50) is the first chamber 11, and the chamber located close to (50) is the second chamber 12. And, in this embodiment, as an example, it is explained that an air pocket 11a is formed in the first chamber 11. Alternatively, although not shown in the drawings, the chamber located close to the actuator 50 may be configured as the first chamber 11, and the chamber located far from the actuator 50 may be configured as the second chamber 12. In this case, the second chamber 12 An air pocket (11a) may be formed.

이러한 밸러스트탱크(10)의 내부에 설치되는 파티션(13)은 밸러스트탱크(10)의 내부 직경과 대응하는 크기의 소정 두께를 갖는 원형 판재로 구성되어 밸러스트탱크(10)의 내부에 고정될 수 있으며, 밸러스트탱크(10)의 내부를 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)로 구획하게 된다. 이때, 파티션(13)은 밸러스트탱크(10)의 중앙부에 배치되어 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)를 대략 같은 크기의 공간으로 분리하게 되며, 제1 챔버(11)와 제2 챔버(12)가 서로 연통되지 않도록 밀폐 상태를 유지하며 공간을 구획할 수 있다.The partition 13 installed inside the ballast tank 10 is made of a circular plate with a predetermined thickness corresponding to the inner diameter of the ballast tank 10 and can be fixed to the inside of the ballast tank 10. , the interior of the ballast tank 10 is divided into a first chamber 11 and a second chamber 12. At this time, the partition 13 is placed in the center of the ballast tank 10 to separate the first chamber 11 and the second chamber 12 into a space of approximately the same size, and the first chamber 11 and the second chamber 12 The space can be divided while maintaining a sealed state so that the chambers 12 do not communicate with each other.

즉, 밸러스트탱크(10)는 파티션(13)에 의해 구획된 제1 챔버(11)에 에어포켓(11a)이 형성될 수 있으며, 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의해 에어포켓(11a)의 체적이 제어된다.That is, the ballast tank 10 may have an air pocket 11a formed in the first chamber 11 partitioned by the partition 13, and the air pocket 11a is formed by the plunger 40 and the actuator 50. The volume of is controlled.

한편, 밸러스트탱크(10)는 후술되는 플런저(40)의 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)에 의해 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)의 내부가 각각 구획될 수 있다. 제1 챔버(11)는 제1 플레이트(41)에 의해 두 개의 공간으로 분리되며, 이 중 하나는 에어포켓(11a)으로 형성되고 다른 하나에는 수중의 물이 출입되는 제1 워터포켓(11b)으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 챔버(12)는 제2 플레이트(42)에 의해 두 개의 공간으로 분리되며, 양 공간 모두 수중의 물이 출입되는 제2 워터포켓(12a) 및 제3 워터포켓(12b)으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the interior of the ballast tank 10 may be divided into the first chamber 11 and the second chamber 12 by the first plate 41 and the second plate 42 of the plunger 40, which will be described later. there is. The first chamber 11 is divided into two spaces by the first plate 41, one of which is formed as an air pocket (11a) and the other is a first water pocket (11b) through which water enters and exits. can be formed. In addition, the second chamber 12 is divided into two spaces by the second plate 42, and both spaces are formed with a second water pocket (12a) and a third water pocket (12b) through which water enters and exits. It can be.

여기서, 밸러스트탱크(10)에 구비된 수압발생기(30)는 제1 소통구(31), 제2 소통구(32) 및 제3 소통구(33)를 포함할 수 있다. 제1 소통구(31)는 제1 챔버(11)의 제1 워터포켓(11b)과 연통되도록 밸러스트탱크(10)의 하부에 형성될 수 있으며, 제1 워터포켓(11b)으로 수중의 물이 출입되도록 한다. 제2 소통구(32)는 제2 챔버(12)의 제2 워터포켓(12a)과 연통되도록 밸러스트탱크(10)의 하부에 형성될 수 있으며, 제2 워터포켓(12a)으로 수중의 물이 출입되도록 한다. 제3 소통구(33)는 제2 챔버(12)의 제3 워터포켓(12b)과 연통되도록 밸러스트탱크(10)의 하부에 형성될 수 있으며, 제3 워터포켓(12b)으로 수중의 물이 출입되도록 한다.Here, the water pressure generator 30 provided in the ballast tank 10 may include a first communication port 31, a second communication port 32, and a third communication port 33. The first communication port 31 may be formed in the lower part of the ballast tank 10 to communicate with the first water pocket 11b of the first chamber 11, and allows water in the water to flow into the first water pocket 11b. Allow access. The second communication port 32 may be formed in the lower part of the ballast tank 10 to communicate with the second water pocket 12a of the second chamber 12, and allows water in the water to flow into the second water pocket 12a. Allow access. The third communication port 33 may be formed in the lower part of the ballast tank 10 to communicate with the third water pocket 12b of the second chamber 12, and allows water in the water to flow into the third water pocket 12b. Allow access.

이들 수압발생기(30)는 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의해 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)의 체적, 즉 에어포켓(11a)의 체적 변화에 따른 제1 내지 제3 워터포켓(11b, 12a, 12b)의 체적 변화에 대응하여 수중의 물이 출입되는 것을 유도할 수 있다. 이에, 밸러스트탱크(10)는 에어포켓(11a)과 분리된 나머지 공간에 수중의 물이 채워지면서, 공기와 함께 수중의 물이 내부에 채워진 상태로 유지될 수 있다.These water pressure generators 30 are operated by the plunger 40 and the actuator 50 to change the volume of the first chamber 11 and the second chamber 12, that is, the first to third pressure generators according to the volume change of the air pocket 11a. It is possible to induce water in and out of the water in response to changes in the volume of the water pockets 11b, 12a, and 12b. Accordingly, the ballast tank 10 can be maintained in a state where the remaining space separated from the air pocket 11a is filled with underwater water, and the interior of the ballast tank 10 is filled with air and water.

플런저(40)는 액추에이터(50)에 의해 이동되어 밸러스트탱크(10)에 형성된 에어포켓(11a)의 체적을 제어할 수 있다. 플런저(40)는 파티션(13)과 이격되게 구비된 판막을 이동시켜 에어포켓(11a)의 체적을 변화시키도록 구성될 수 있다. 이때, 본 실시예에서 플런저(40)는 제1 챔버(11)에 배치된 에어포켓(11a)의 체적을 제어하도록 구성되지만, 이와 다르게 제2 챔버(12)에 에어포켓(11a)이 형성될 경우, 제2 챔버(12)에 형성된 에어포켓(11a)의 체적을 제어하도록 구성될 수 있다.The plunger 40 can be moved by the actuator 50 to control the volume of the air pocket 11a formed in the ballast tank 10. The plunger 40 may be configured to change the volume of the air pocket (11a) by moving the valve provided to be spaced apart from the partition 13. At this time, in this embodiment, the plunger 40 is configured to control the volume of the air pocket 11a disposed in the first chamber 11, but differently, the air pocket 11a may be formed in the second chamber 12. In this case, it may be configured to control the volume of the air pocket (11a) formed in the second chamber (12).

이를 위해, 플런저(40)는 한 쌍의 플레이트(41, 42)를 포함할 수 있다.For this purpose, the plunger 40 may include a pair of plates 41 and 42.

한 쌍의 플레이트(41, 42)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 파티션(13)의 일측면과 타측면에 각각 대면하도록 배치된다. 한 쌍의 플레이트(41, 42) 각각은 파티션(13)과 대응하는 크기 즉, 밸러스트탱크(10)의 내측 직경과 동일한 크기로 형성될 수 있으며, 소정의 두께를 가진 원형 판재로 구성되어 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)의 내부에 각각 배치될 수 있다. 이때, 각 플레이트는 파티션(13)과 유사하게 제1 챔버(11)와 제2 챔버(12)의 내부를 각각 구획하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 한 쌍의 플레이트(41, 42)는 파티션(13)의 일측면에서 이격되어 제1 챔버(11)에 위치되는 제1 플레이트(41)와, 파티션(13)의 타측면에서 이격되어 제2 챔버(12)에 위치되는 제2 플레이트(42)로 구성될 수 있으며, 제1 플레이트(41)에 의해 제1 챔버(11)를 두 개의 공간으로 구획하고, 제2 플레이트(42)에 의해 제2 챔버(12)를 두 개의 공간으로 각각 구획할 수 있다.A pair of plates 41 and 42 are arranged to face one side and the other side of the partition 13, respectively, as shown in FIGS. 1 and 2. Each of the pair of plates 41 and 42 may be formed to have a size corresponding to the partition 13, that is, the same size as the inner diameter of the ballast tank 10, and is made of a circular plate with a predetermined thickness to form a first It may be disposed inside the chamber 11 and the second chamber 12, respectively. At this time, each plate may be configured to partition the interior of the first chamber 11 and the second chamber 12, respectively, similar to the partition 13. For example, a pair of plates 41 and 42 are spaced apart from one side of the partition 13 and the first plate 41 is located in the first chamber 11, and the first plate 41 is spaced apart from the other side of the partition 13 and is positioned in the first chamber 11. It may be composed of a second plate 42 located in the second chamber 12, dividing the first chamber 11 into two spaces by the first plate 41, and dividing the first chamber 11 into two spaces by the second plate 42. The second chamber 12 can be divided into two spaces.

이들 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)는 액추에이터(50)에 각각 연결될 수 있으며, 액추에이터(50)에 의해 밸러스트탱크(10)의 내부에서 이동될 수 있다. 여기서, 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42) 각각은 파티션(13)에 대해 각각 이격되어 상호 이격된 상태로 배치되지만, 액추에이터(50)에 각각 연결됨에 따라 액추에이터(50)에 의한 이동 동작에 의해 동시에 이동될 수 있다. These first plate 41 and second plate 42 may be respectively connected to the actuator 50 and may be moved within the ballast tank 10 by the actuator 50. Here, the first plate 41 and the second plate 42 are each spaced apart from each other with respect to the partition 13, but as they are each connected to the actuator 50, they are moved by the actuator 50. They can be moved simultaneously by motion.

이에, 본 발명의 플런저(40)는 제1 챔버(11)에 위치된 제1 플레이트(41)가 이동되면서 제1 챔버(11)의 내부에 형성된 에어포켓(11a)의 체적을 변화시킬 수 있다.Accordingly, the plunger 40 of the present invention can change the volume of the air pocket 11a formed inside the first chamber 11 as the first plate 41 located in the first chamber 11 moves. .

이처럼, 본 발명의 플런저(40)는 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 이동 동작만으로 에어포켓(11a)의 체적을 변화시킬 수 있게 된다.In this way, the plunger 40 of the present invention can change the volume of the air pocket (11a) only by moving the first plate 41 and the second plate 42.

이때, 액추에이터(50)에 의해 이동되는 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 사이 공간에는 공기 또는 물이 채워지고, 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 외측 공간에는 물이 채워지게 된다. 이들 유체에 의해 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42) 각각에 균일한 압력이 가해짐에 따라, 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 이동 동작이 수월하게 수행될 수 있다.At this time, the space between the first plate 41 and the second plate 42 moved by the actuator 50 is filled with air or water, and the space outside the first plate 41 and the second plate 42 is filled with water. As uniform pressure is applied to each of the first plate 41 and the second plate 42 by these fluids, the movement of the first plate 41 and the second plate 42 can be easily performed. there is.

부연하자면, 파티션(13)을 사이에 두고 서로 마주하는 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)는 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)를 구획하는 구조로 형성됨에 따라, 밸러스트탱크(10)의 각 챔버 내에는 에어포켓(11a)과 함께, 제1 워터포켓(11b), 제2 워터포켓(12a) 및 제3 워터포켓(12b)이 각각 형성된다. 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 사이 공간에는 에어포켓(11a)과 제2 워터포켓(12a)이 위치되고, 외측 공간에는 제1 워터포켓(11b)과 제3 워터포켓(12b)이 위치된다.To elaborate, the first plate 41 and the second plate 42 facing each other with the partition 13 in between are formed in a structure that partitions the first chamber 11 and the second chamber 12, In each chamber of the ballast tank 10, a first water pocket (11b), a second water pocket (12a), and a third water pocket (12b) are formed along with the air pocket (11a). An air pocket (11a) and a second water pocket (12a) are located in the space between the first plate 41 and the second plate 42, and a first water pocket (11b) and a third water pocket are located in the outer space ( 12b) is located.

여기서, 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)의 외측 공간으로 마련되는 제1 워터포켓(11b) 및 제3 워터포켓(12b)에는 물이 채워져 있으므로, 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42) 각각에 대해 균일한 압력이 가해질 수 있게 된다.Here, since the first water pocket (11b) and the third water pocket (12b) provided in the outer space of the first plate 41 and the second plate 42 are filled with water, the first plate 41 and the third water pocket (12b) are filled with water. Uniform pressure can be applied to each of the two plates 42.

예를 들면, 해저 500미터의 수압이 100바(bar)일 경우, 물이 충전된 공간은 물의 양과 관계 없이 양측 모두 동일하게 100바의 수압이 작용하게 된다. 즉, 플런저(40)가 이동하면서 에어포켓(11a)의 공간이 가변되어 이들 워터포켓의 체적이 변화되어 물의 양이 달라지더라도 수압은 동일하게 양측에서 작용될 수 있다. For example, if the water pressure at 500 meters under the sea is 100 bar, the water pressure of 100 bar will be the same on both sides of the water-filled space, regardless of the amount of water. That is, as the plunger 40 moves, the space of the air pocket 11a changes and the volume of these water pockets changes, so even if the amount of water changes, the water pressure can be applied equally on both sides.

이에, 양측 공간에 작용하는 수압에 의한 압력이 동일하기 때문에, 상호 부하가 상쇄되고 약간의 힘만 가해져도 부하 없이 이동될 수 있게 된다.Accordingly, since the pressure due to the water pressure acting on both spaces is the same, the mutual loads are canceled out and it is possible to move without load even if only a small force is applied.

이렇게, 본 발명의 플런저(40)는 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)에 대해 액추에이터(50)에 의한 일 방향으로의 구동력이 발생될 경우 약한 힘으로도 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)를 이동시킬 수 있다.In this way, the plunger 40 of the present invention moves the first plate 41 with a weak force when a driving force in one direction is generated by the actuator 50 with respect to the first plate 41 and the second plate 42. And the second plate 42 can be moved.

한편, 액추에이터(50)는 유압구동식 실린더로 구성될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 로드(51) 및 유압실린더(52)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the actuator 50 may be composed of a hydraulically driven cylinder and may include a rod 51 and a hydraulic cylinder 52 as shown in FIG. 2.

로드(51)는 밸러스트탱크(10)의 내부에 삽입되어 출입 가능하게 이동될 수 있다. 이러한 로드(51)는 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)와 각각 연결될 수 있다. 이때, 로드(51)는 파티션(13)을 관통하여 제1 플레이트(41)에 일단부가 연결되고, 제2 플레이트(42)에 대략 중간부가 연결될 수 있으며, 로드(51)의 타단부는 유압실린더(52)에 연결될 수 있다.The rod 51 can be inserted into the interior of the ballast tank 10 and moved in and out. This rod 51 may be connected to the first plate 41 and the second plate 42, respectively. At this time, the rod 51 may penetrate the partition 13 and have one end connected to the first plate 41 and an approximately middle portion connected to the second plate 42, and the other end of the rod 51 may be connected to a hydraulic cylinder. It can be connected to (52).

유압실린더(52)는 작동 유체가 양단에 공급되어 작동되는 복동 실린더로 구성될 수 있다. 유압실린더(52)는 로드(51)에 구동력을 제공하여 로드(51)를 이동시킬 수 있다. 유압실린더(52)는 실린더배럴(미도시됨)에 로드(51)가 삽입되고 로드(51)의 타단부와 연결되는 피스톤(미도시됨)을 유압으로 작동시킴에 따라 로드(51)를 이동시키게 된다. The hydraulic cylinder 52 may be configured as a double-acting cylinder that operates by supplying working fluid to both ends. The hydraulic cylinder 52 can move the rod 51 by providing driving force to the rod 51. The hydraulic cylinder 52 moves the rod 51 by inserting the rod 51 into the cylinder barrel (not shown) and hydraulically operating the piston (not shown) connected to the other end of the rod 51. It will be done.

이처럼, 액추에이터(50)는 로드(51)를 이동시킴에 따라 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)를 동시에 이동시킬 수 있다.In this way, the actuator 50 can move the first plate 41 and the second plate 42 simultaneously by moving the rod 51.

따라서, 본 발명에 의하면 양측의 압력이 균일한 상태로 유지된 플런저(40)의 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)를 액추에이터(50)에 의한 유압식 작동으로 로드(51)에 의해 동시에 이동시키므로 큰 힘을 발생시키지 않고서도 작동이 가능하여 동력 손실을 최소화할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the first plate 41 and the second plate 42 of the plunger 40, in which the pressure on both sides is maintained in a uniform state, are hydraulically operated by the actuator 50 by the rod 51. Because they move simultaneously, they can operate without generating a lot of force, minimizing power loss.

또한, 본 발명에 의하면 파티션(13)에 관통 결합된 로드(51)의 결합 구조로 인해, 로드(51)의 이동시 파티션(13)에 의해 이동 동작이 안정적으로 가이딩될 수 있으며, 로드(51)에 연결된 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)가 밸러스트탱크(10)의 내면에 접한 상태에서 이동되므로 가이딩 동작이 추가로 수행될 수 있어 액추에이터(50)의 안정적인 구동이 가능하다.In addition, according to the present invention, due to the coupling structure of the rod 51 coupled through the partition 13, the movement of the rod 51 can be stably guided by the partition 13 when moving, and the rod 51 Since the first plate 41 and the second plate 42 connected to ) are moved while in contact with the inner surface of the ballast tank 10, a guiding operation can be additionally performed, enabling stable operation of the actuator 50. .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수중 이동기기용 밸런스 장치의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.Figure 3 is an enlarged view showing a portion of a balance device for an underwater mobile device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 액추에이터(50)는 유압실린더(52)에 연결되는 유체탱크(53)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the actuator 50 may include a fluid tank 53 connected to the hydraulic cylinder 52.

유체탱크(53)는 유체가 수용되는 원통형의 배럴로 형성될 수 있으며, 유압실린더(52)와 연결되어 유압 구동을 위한 작동 유체로서 예컨대 유압 오일을 제공할 수 있다. 이러한 유체탱크(53)는 유압실린더(52)의 양단부측에 형성되어 내부와 연결되는 급유포트(미도시됨)에 한 쌍의 유압라인(53a, 53b)이 연결될 수 있으며, 외부에 구비된 모터(M) 및 펌프(P)에 의해 유압 오일을 유압실린더(52) 측으로 전달하거나, 유압실린더(52)에 수용된 유압 오일을 회수할 수 있다. 유체탱크(53)에 연결되는 유압라인(53a, 53b)은 두 개의 관으로 분기되어 유압실린더(52)의 양측 단부에 각각 연결되며, 유압실린더(52)의 복동 방식의 유압 구동을 위한 작동 유체를 제공할 수 있다. 그리고, 유체탱크(53)에는 유압라인(53a, 53b)에 연결되는 메인밸브(V)가 설치되어 작동 유체의 공급 또는 회수를 조절할 수 있다. The fluid tank 53 may be formed as a cylindrical barrel that accommodates fluid, and may be connected to the hydraulic cylinder 52 to provide, for example, hydraulic oil as a working fluid for hydraulic driving. This fluid tank 53 is formed at both ends of the hydraulic cylinder 52 and has a pair of hydraulic lines 53a and 53b connected to an oil supply port (not shown) connected to the inside, and a motor provided externally. Hydraulic oil can be delivered to the hydraulic cylinder 52 by (M) and the pump (P), or the hydraulic oil contained in the hydraulic cylinder 52 can be recovered. The hydraulic lines (53a, 53b) connected to the fluid tank (53) are branched into two pipes and connected to both ends of the hydraulic cylinder (52), respectively, and serve as a working fluid for the double-acting hydraulic drive of the hydraulic cylinder (52). can be provided. Additionally, a main valve (V) connected to the hydraulic lines (53a, 53b) is installed in the fluid tank (53) to control the supply or recovery of the working fluid.

그리고, 도 3에 도시된 에어탱크(54)는, 공기공급기(20)와 연결될 수 있다. 즉, 에어탱크(54)는 공기공급기(20)를 통해 밸러스트탱크(10)의 에어포켓(11a)에 연결될 수 있다. 에어탱크(54)는 압축공기가 내부에 수용되는 튜브 또는 벌룬 등의 형태로 구성될 수 있으며, 공기연결관(54a)에 의해 공기공급기(20)와 연결되어 에어포켓(11a)과 연통됨에 따라 공기를 양방향 소통시킬 수 있다. 여기서, 공기공급기(20)는 플런저(40)에 의해 에어포켓(11a)의 체적이 감소할 경우 에어포켓(11a)에서 배출되는 공기를 흡기하고, 에어포켓(11a)의 체적이 증가할 경우 에어포켓(11a)의 내부에 공기를 주입하게 된다.And, the air tank 54 shown in FIG. 3 can be connected to the air supply device 20. That is, the air tank 54 may be connected to the air pocket 11a of the ballast tank 10 through the air supplier 20. The air tank 54 may be configured in the form of a tube or balloon that accommodates compressed air therein, and is connected to the air supply 20 through an air connector 54a and communicates with the air pocket 11a. Air can be communicated in both directions. Here, the air supplier 20 intakes air discharged from the air pocket (11a) when the volume of the air pocket (11a) decreases by the plunger 40, and air when the volume of the air pocket (11a) increases. Air is injected into the inside of the pocket (11a).

도 3을 다시 참고하면, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 릴리프 유닛(60)을 더 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the balance device for an underwater mobile device of the present invention may further include a relief unit 60.

릴리프 유닛(60)은 유체탱크(53) 또는 에어탱크(54)에 연결될 수 있으며, 에어포켓(11a)의 체적을 증가시키도록 작동되어 부력을 발생시키는 비상 시스템으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 릴리프 유닛(60)은 유압실린더(52)의 작동을 위해 공급되는 작동 유체와 별개로 비축된 비축 유체를 유압실린더(52)에 강제 주입하여 로드(51)를 강제작동시키고, 강제작동되는 로드(51)를 통해 밸러스트탱크(10)에 형성된 에어포켓(11a)의 체적을 확장시키는 방향으로 한 쌍의 플레이트(41, 42)를 이동시켜서, 밸러스트탱크910)에 비상 탈출을 위한 부력을 발생시키도록 구성될 수 있다.The relief unit 60 may be connected to the fluid tank 53 or the air tank 54 and may be configured as an emergency system that operates to increase the volume of the air pocket (11a) to generate buoyancy. For example, the relief unit 60 forces the rod 51 to operate by forcibly injecting the stored reserve fluid into the hydraulic cylinder 52 separately from the working fluid supplied for the operation of the hydraulic cylinder 52. By moving a pair of plates (41, 42) in the direction of expanding the volume of the air pocket (11a) formed in the ballast tank (10) through the operated rod (51), buoyancy for emergency escape is provided to the ballast tank (910). It can be configured to generate.

이를 위해, 릴리프 유닛(60)은 도 3에 도시된 바와 같이, 서브탱크(61), 이동판막(62) 및 유체제어밸브(63)를 포함할 수 있다.To this end, the relief unit 60 may include a subtank 61, a moving valve 62, and a fluid control valve 63, as shown in FIG. 3.

서브탱크(61)는 원통형의 배럴로 구성될 수 있으며, 내부가 이동판막(62)에 의해 두 개의 공간으로 구획될 수 있다. 이에, 서브탱크(61)는 비축 유체가 저장되는 유체저장부(61a) 및 압축공기가 저장되는 공기저장부(61b)로 구획 형성될 수 있다. 여기서, 후술하겠지만 유체저장부(61a)에 저장되는 비축 유체의 양은 에어포켓(11a)의 체적을 증가시키는 방향으로 플레이트(41, 42)를 이동시키기 위한 동작에 필요한 작동 유체를 유압실린더(52)에 공급하기에 충분한 양으로 형성될 수 있다.The subtank 61 may be composed of a cylindrical barrel, and its interior may be divided into two spaces by a moving valve 62. Accordingly, the sub tank 61 may be divided into a fluid storage portion 61a in which reserve fluid is stored and an air storage portion 61b in which compressed air is stored. Here, as will be described later, the amount of reserve fluid stored in the fluid storage unit 61a is determined by using the hydraulic cylinder 52 as the working fluid required for the operation to move the plates 41 and 42 in the direction of increasing the volume of the air pocket 11a. It can be formed in an amount sufficient to supply.

또한, 서브탱크(61)는 유체탱크(53) 또는 에어탱크(54)와 연결될 수 있다. 즉, 서브탱크(61)의 유체저장부(61a)에는 유체탱크(53)로부터 분기된 비상유체라인(53c)이 연결되고, 공기저장부(61b)에는 에어탱크(54)로부터 분기된 분기에어관(54b)이 연결될 수 있다. 서브탱크(61)는 내부에 저장되는 유체가 외부로 유출되지 않게 완전히 밀폐된 구조로 형성될 수 있다. Additionally, the sub tank 61 may be connected to the fluid tank 53 or the air tank 54. That is, the emergency fluid line 53c branched from the fluid tank 53 is connected to the fluid storage part 61a of the sub tank 61, and the branch air branched from the air tank 54 is connected to the air storage part 61b. The pipe 54b may be connected. The sub tank 61 may be formed in a completely sealed structure so that the fluid stored therein does not leak to the outside.

이동판막(62)은 서브탱크(61)의 내경과 대응되는 크기의 원형 판재로 형성될 수 있으며, 서브탱크(61)의 내부에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 이동판막(62)은 서브탱크(61)의 내부를 유체저장부(61a) 및 공기저장부(61b)로 구획할 수 있다. The movable valve 62 may be formed of a circular plate with a size corresponding to the inner diameter of the sub tank 61, and may be movably installed inside the sub tank 61. This moving valve 62 can divide the interior of the sub tank 61 into a fluid storage portion 61a and an air storage portion 61b.

유체제어밸브(63)는 유체탱크(53)의 상부에 설치될 수 있다. 이러한 유체제어밸브(63)는 유체탱크(53)에서 분기되어 서브탱크(61)의 유체저장부(61a)로 연결되는 비상유체라인(53c)에 설치될 수 있다. 유체제어밸브(63)는 솔레노이드밸브로 구성될 수 있으며, 전원 차단시 자동으로 밸브가 개방되게 작동될 수 있다. 즉, 유체제어밸브(63)는 서브탱크(61)의 유체저장부(61a)에 연결된 분기관에 설치됨에 따라, 서브탱크(61)로의 유출입을 제어하도록 작동된다.The fluid control valve 63 may be installed at the top of the fluid tank 53. This fluid control valve 63 may be installed in the emergency fluid line 53c that branches off from the fluid tank 53 and connects to the fluid storage portion 61a of the sub tank 61. The fluid control valve 63 may be configured as a solenoid valve, and may be operated to automatically open the valve when power is turned off. That is, the fluid control valve 63 is installed in the branch pipe connected to the fluid storage portion 61a of the sub tank 61 and is operated to control the inflow and outflow into the sub tank 61.

여기서, 이동판막(62)은 유체저장부(61a)에 저장된 비축 유체와 공기저장부(61b)에 저장된 압축 공기에 의해 양측면에 가압 작용이 발생되지만, 유체제어밸브(63)에 의해 비축 유체의 양이 계속 유지됨에 따라 이동되지 않고 서브탱크(61)의 내부에서 양측 유체에 의해 지지될 수 있다.Here, the moving valve 62 is pressurized on both sides by the reserve fluid stored in the fluid storage unit 61a and the compressed air stored in the air storage unit 61b, but the reserve fluid is controlled by the fluid control valve 63. As the volume continues to be maintained, it can be supported by fluid on both sides inside the subtank 61 without moving.

이처럼, 릴리프 유닛(60)은 전원 차단시 자동으로 작동되는 유체제어밸브(63)에 의해 공급라인이 개방되는 경우, 서브탱크(61)에 마련된 유체저장부(61a)의 비축 유체를 유압실린더(52)에 강제 주입함에 따라 로드(51)의 작동으로 제1 플레이트(41)를 강제로 이동시키게 되고, 에어포켓(11a)의 체적을 증가시켜 양성 부력 상태로 전환되게 할 수 있다.In this way, when the supply line is opened by the fluid control valve 63, which is automatically operated when the power is turned off, the relief unit 60 transfers the reserve fluid of the fluid storage unit 61a provided in the sub tank 61 to the hydraulic cylinder ( As the force is injected into 52), the first plate 41 is forcibly moved by the operation of the rod 51, and the volume of the air pocket 11a can be increased to switch to a positive buoyancy state.

결국, 본 발명의 릴리프 유닛(60)은 전원 공급 차단 등의 비상상황 발생 시, 서브탱크(61)에 보유된 비축 유체에 의해 액추에이터(50)에 대한 강제적인 작동 유체 공급 기능을 수행함에 따라 액추에이터(50)에 의한 플런저(40)의 동작으로 제1 플레이트(41)를 강제로 이동시키도록 작동되어 부력을 발생시킴에 따라, 전원 차단 등의 비상 상황이 발생되더라도, 안전하게 수중에서 탈출하도록 작동할 수 있는 것이다.Ultimately, the relief unit 60 of the present invention performs the function of forcibly supplying operating fluid to the actuator 50 using the reserve fluid held in the sub tank 61 when an emergency situation such as a power supply cutoff occurs. The operation of the plunger 40 by (50) is operated to forcibly move the first plate 41 and generate buoyancy, so that even if an emergency situation such as a power cut occurs, it can operate to safely escape from the water. It is possible.

이렇게, 본 발명에 의하면 전원 공급이 차단되거나 전원선의 단락 등과 같은 비상상황 발생시, 전원 공급 없이도 밸러스트탱크(10)의 에어포켓(11a)의 체적을 제어하여 부력을 발생시키므로, 수중 이동기기가 부상되게 하여 수중에서 안전하게 탈출시킬 수 있도록 한다.In this way, according to the present invention, in the event of an emergency situation such as a power supply cut off or a short circuit in the power line, buoyancy is generated by controlling the volume of the air pocket (11a) of the ballast tank (10) even without power supply, so that the underwater mobile device can float. This ensures safe escape from the water.

여기서, 릴리프 유닛(60)은 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링(64)을 더 포함하여 구성될 수 있다.Here, the relief unit 60 may be configured to further include a spring 64, as shown in FIG. 3.

스프링(64)은 압축 스프링으로 구성될 수 있으며, 서브탱크(61)에 형성된 공기저장부(61b) 측에 설치되어 이동판막(62)을 탄력적으로 지지할 수 있다. 이때, 스프링(64)은 비축 유체가 내부에 채워진 유체저장부(61a)에 대해서 공기저장부(61b)에 수용된 공기와 함께 압축 탄성력을 제공하여 이동판막(62)을 지지하게 된다. 이에, 이동판막(62)이 유체저장부(61a) 측으로 지지됨에 따라 내부의 비축 유체에 대한 가압 작용이 이루어진다. 스프링(64)은 유체제어밸브(63)가 개방될 경우에만 이동판막(62)을 지지하던 탄성력이 해제될 수 있다.The spring 64 may be composed of a compression spring, and may be installed on the side of the air storage part 61b formed in the sub tank 61 to elastically support the moving valve 62. At this time, the spring 64 supports the moving valve 62 by providing a compressive elastic force together with the air contained in the air storage portion 61b to the fluid storage portion 61a filled with reserve fluid. Accordingly, as the movable valve 62 is supported toward the fluid storage portion 61a, a pressurizing action is performed on the internal reserve fluid. The elastic force of the spring 64 supporting the moving valve 62 can be released only when the fluid control valve 63 is opened.

이처럼, 스프링(64)은 공기저장부(61b)의 공기와 함께, 탄성력에 의한 압축 작용으로 이동판막(62)을 지지함으로써, 유체저장부(61a)의 유압에 의해서 이동판막(62)이 이동되는 것을 방지할 수 있다.In this way, the spring 64 supports the movable valve 62 through compression by elastic force together with the air in the air storage unit 61b, so that the movable valve 62 moves by the hydraulic pressure of the fluid storage unit 61a. You can prevent it from happening.

결국, 본 발명의 릴리프 유닛(60)은 공기저장부(61b)에 저장된 공기에 의한 공압과, 스프링(64)에 의한 탄성력으로 이동판막(62)을 지지하여 이동판막(62)이 이동되는 것을 방지함에 따라, 비상 상황에서만 밸브 개방을 통해 비축 유체가 강제주입되게 작동되고 평상시에는 강제 작동이 발생되지 않도록 유지될 수 있다.Ultimately, the relief unit 60 of the present invention supports the movable valve 62 with pneumatic pressure from the air stored in the air storage unit 61b and the elastic force from the spring 64, preventing the movable valve 62 from moving. By preventing this, the reserve fluid is operated to be forcibly injected through valve opening only in emergency situations, and forced operation can be maintained so as not to occur in normal times.

또한, 스프링(64)은 에어포켓(11a) 및 에어탱크(54)에 의한 압축공기의 순환에 의해 공기저장부(61b)의 공기가 빠져나가는 경우에도, 이동판막(62)에 대한 단독적인 지지가 가능하여 비축 유체에 의한 압력으로 공기저장부(61b)의 체적이 쉽게 변화되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the spring 64 independently supports the moving valve 62 even when the air in the air storage unit 61b escapes due to the circulation of compressed air through the air pocket 11a and the air tank 54. It is possible to prevent the volume of the air storage unit (61b) from easily changing due to the pressure caused by the reserve fluid.

이상과 같이 구성된 본 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 작동을 설명하도록 한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 플런저 및 액추에이터의 작동 상태를 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치의 릴리프 유닛의 작동 상태를 도시한 도면이다.The operation of the balance device for underwater mobile devices according to this embodiment configured as described above will be described. Figures 4 and 5 are diagrams showing the operating state of the plunger and actuator of the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention, and Figures 6 and 7 are diagrams showing the balance for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the operating state of the relief unit of the device.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는, 액추에이터(50)에 의해 밸러스트탱크(10)의 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(12)에 각각 배치된 제1 플레이트(41) 및 제2 플레이트(42)를 이동시키면, 파티션(13)에 대해 제1 플레이트(41)가 이격되는 방향 또는 근접하는 방향으로 각각 이동되면서 에어포켓(11a)의 체적을 조절하게 된다.Referring to these drawings, the balance device for underwater mobile devices of the present invention includes a first plate 41 disposed in the first chamber 11 and the second chamber 12 of the ballast tank 10 by the actuator 50. ) and the second plate 42 are moved to adjust the volume of the air pocket (11a) by moving the first plate 41 in a direction away from or close to the partition 13, respectively.

즉, 도 4에서와 같이 로드(51)를 좌측 방향으로 작동시켜 제1 플레이트(41)를 파티션(13)에 대해 이격되는 방향으로 이동시키게 되면, 에어포켓(11a)의 체적이 증가하게 되고, 포트(11a)를 통해 에어탱크(54)의 공기가 에어포켓(11a)의 내부로 유입될 수 있게 된다. 이때, 제1 워터포켓(11b)은 제1 플레이트(41)가 이동됨에 따라 에어포켓(11a)의 체적이 증가하는 것과 반대로 체적이 감소하게 된다. 즉, 제1 워터포켓(11b)의 체적 감축으로, 물의 양이 감소하게 된다. 이와 동시에, 제2 챔버(12)에 배치된 제2 플레이트(42)가 제1 플레이트(41)와 함께 이동되므로, 제2 워터포켓(12a) 및 제3 워터포켓(12b)의 체적이 각각 변화된다. 다만, 제2 워터포켓(12a) 및 제3 워터포켓(12b)은 각각의 제2 소통구(32)와 제3 소통구(33)에 의해 수중의 물이 출입되면서 제2 챔버(12)에 수용된 물의 체적은 동일하게 유지되는 것이다.That is, as shown in FIG. 4, when the rod 51 is operated in the left direction to move the first plate 41 in a direction away from the partition 13, the volume of the air pocket 11a increases, Air from the air tank 54 can be introduced into the air pocket (11a) through the port (11a). At this time, as the first plate 41 moves, the volume of the first water pocket (11b) decreases, contrary to the increase in volume of the air pocket (11a). That is, as the volume of the first water pocket 11b is reduced, the amount of water is reduced. At the same time, since the second plate 42 disposed in the second chamber 12 moves together with the first plate 41, the volumes of the second water pocket (12a) and the third water pocket (12b) change respectively. do. However, the second water pocket (12a) and the third water pocket (12b) allow water to enter and exit the second chamber (12) through the second communication port (32) and the third communication port (33), respectively. The volume of water received remains the same.

이에 따라, 밸러스트탱크(10)는 내부, 특히 제1 챔버(11)에 수용된 공기의 양이 증가하고 물의 양이 감소함에 따라, 중성부력 상태에서 양성부력 상태로 전환되고, 수중 이동기기 본체가 물의 비중보다 낮아져 부상할 수 있도록 작용한다. Accordingly, as the amount of air contained inside, especially the first chamber 11, increases and the amount of water decreases, the ballast tank 10 is converted from a neutral buoyancy state to a positive buoyancy state, and the main body of the underwater mobile device is immersed in water. It acts to lower the specific gravity and allow it to float.

이와 달리, 도 5에서와 같이, 로드(51)를 우측 방향으로 작동시켜 제1 플레이트(41)를 파티션(13)에 대해 근접하는 방향으로 이동시키게 되면, 에어포켓(11a)의 체적이 감소하게 된다. 이에, 포트(11a)를 통해 에어포켓(11a)의 공기가 에어탱크(54)로 유입될 수 있게 되며, 제1 워터포켓(11b)은 제1 플레이트(41)의 이동에 의해 에어포켓(11a)의 체적이 감소하는 것과 반대로 체적이 증가하게 된다. 즉, 제1 워터포켓(11b)의 체적 증대로, 물의 양이 증가하게 된다. 이와 동시에, 제2 챔버(12)에 배치된 제2 플레이트(42)가 제1 플레이트(41)와 함께 이동되므로, 제2 워터포켓(12a) 및 제3 워터포켓(12b)의 체적이 각각 변화되나 제2 챔버(12)에 수용된 물의 양은 동일하게 유지된다.On the other hand, as shown in FIG. 5, when the rod 51 is operated to the right to move the first plate 41 in a direction closer to the partition 13, the volume of the air pocket 11a decreases. do. Accordingly, the air of the air pocket (11a) can be introduced into the air tank 54 through the port (11a), and the first water pocket (11b) is formed by moving the first plate (41) into the air pocket (11a). ), while the volume decreases, the volume increases. That is, as the volume of the first water pocket 11b increases, the amount of water increases. At the same time, since the second plate 42 disposed in the second chamber 12 moves together with the first plate 41, the volumes of the second water pocket (12a) and the third water pocket (12b) change respectively. However, the amount of water contained in the second chamber 12 remains the same.

이에 따라, 밸러스트탱크(10)는 내부, 특히 제1 챔버(11)에 수용된 공기의 양이 감소하고 물의 양이 증가함에 따라, 중성부력 상태에서 음성부력 상태로 전환되고, 수중 이동기기 본체가 물의 비중보다 높아져 잠수할 수 있도록 작용한다.Accordingly, as the amount of air contained inside, especially the first chamber 11, decreases and the amount of water increases, the ballast tank 10 is converted from a neutral buoyancy state to a negative buoyancy state, and the main body of the underwater mobile device is immersed in water. It becomes higher than the specific gravity and acts to enable diving.

여기서, 본 발명에 의하면 파티션(13)에 대해 상호 이격된 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)의 사이 공간에는 공기 또는 물이 채워져 있고, 이들 외측 공간에도 물이 채워진 상태이므로, 유체에 의해 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각에는 균일한 압력이 가해지게 되고, 양측 공간에 걸리는 압력이 동일하므로 상호 부하 작용이 상쇄되면서 약간의 힘으로도 부하없이 플레이트(41, 42)가 이동될 수 있게 된다.Here, according to the present invention, the space between the first plate 41 and the second plate 42, which are spaced apart from each other with respect to the partition 13, is filled with air or water, and these outer spaces are also filled with water, so the fluid Uniform pressure is applied to each of the first plate 41 and the second plate 42, and since the pressure on both spaces is the same, the mutual load action is canceled out and the plates 41, 42) can be moved.

결국, 본 발명은 액추에이터(50)에 의한 플런저(40)의 양 플레이트(41, 42)의 이동을 위한 유압 작동 시, 약한 구동력 만으로도 쉽게 이동시키는 힘이 작용하게 되므로 구동에 필요한 힘을 최소화하는 동시에 이동 동작을 수월하게 수행할 수 있다. Ultimately, in the present invention, when hydraulic operation is performed to move both plates 41 and 42 of the plunger 40 by the actuator 50, a force for easy movement is applied only with a weak driving force, thereby minimizing the force required for driving at the same time. Movement movements can be performed easily.

특히, 본 발명에 의하면 플런저(40) 및 액추에이터(50)의 간단한 작동 방식만으로 수중 이동기기의 잠수 또는 부상 작용을 위해 부력상태를 음성부력 또는 양성부력 각각으로 전환시킬 수 있는 이점을 갖는다.In particular, according to the present invention, the buoyancy state can be converted to negative buoyancy or positive buoyancy for diving or floating of an underwater mobile device only by a simple operation method of the plunger 40 and the actuator 50.

더욱이, 본 발명은 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의하여 공기량과 물량의 변화에 따라 부력 제어 뿐만 아니라, 수중 이동기기의 자세까지 제어할 수 있다는 이점을 갖는다.Moreover, the present invention has the advantage of being able to control not only buoyancy but also the attitude of the underwater mobile device according to changes in air and water amounts by using the plunger 40 and the actuator 50.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치는 전원 공급 차단이나 전원선 단락 등의 비상 상황 발생시, 비상 시스템으로 가동되는 릴리프 유닛(60)을 구비하고 있다. Meanwhile, the balance device for underwater mobile devices according to an embodiment of the present invention is equipped with a relief unit 60 that operates as an emergency system when an emergency situation such as power supply cutoff or power line short circuit occurs.

도 6 및 도 7을 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는 전원 공급이 차단될 경우, 솔레노이드 방식으로 작동되는 메인밸브(V)가 전원의 공급이 중단되면 빠르게 닫히게 되므로 유체탱크(53)에 의해 액추에이터(50)로 공급되어야 하는 유압라인(53a, 53b)의 기능이 중단된다.Referring to Figures 6 and 7 together with Figures 3 and 4, in the balance device for underwater mobile devices of the present invention, when the power supply is cut off, the main valve (V), which operates in a solenoid manner, quickly operates when the power supply is cut off. Because it is closed, the function of the hydraulic lines 53a and 53b that must be supplied to the actuator 50 by the fluid tank 53 is stopped.

이와 동시에, 유체제어밸브(63)도 메인밸브(V)와 마찬가지로 전원 공급의 중단으로 밸브가 빠르게 개방되므로, 릴리프 유닛(60)의 작동이 이루어지게 된다.At the same time, like the main valve (V), the fluid control valve 63 is quickly opened due to interruption of power supply, so that the relief unit 60 is operated.

즉, 릴리프 유닛(60)은 밸브에 의해 유체저장부(61a)에 수용된 비축 유체를 액추에이터(50)에 강제 공급하게 되고, 강제 공급에 의한 작동으로 에어포켓(11a)의 체적을 증가시키게 된다.That is, the relief unit 60 forcibly supplies the reserve fluid contained in the fluid storage unit 61a to the actuator 50 by means of a valve, and increases the volume of the air pocket 11a through operation by forced supply.

다시 말해, 도 6에서와 같이 스프링(64) 및 공기저장부(61b)의 공기에 의해 이동판막(62)을 지탱하고 있는 상태에서, 전원 공급 차단으로 유체제어밸브(63)가 개방이 되면, 도 7에서와 같이 압축 공기와 스프링(64)의 압축력을 통해 이동판막(62)이 이동되고, 유체저장부(61a)의 체적을 감소시키면서 유체저장부(61a)에 수용된 비축 유체를 비상유체라인(53c)을 통해 유압실린더(52)에 강제적으로 공급하게 된다.In other words, as shown in FIG. 6, when the movable valve 62 is supported by the spring 64 and the air of the air storage unit 61b, and the fluid control valve 63 is opened by cutting off the power supply, As shown in FIG. 7, the movable valve 62 is moved through the compressive force of the compressed air and the spring 64, and while reducing the volume of the fluid storage portion 61a, the reserve fluid contained in the fluid storage portion 61a is transferred to the emergency fluid line. It is forcibly supplied to the hydraulic cylinder (52) through (53c).

이에 따라, 도 4에서와 같이, 유압실린더(52)에 강제 공급된 비축 유체에 의해 로드(51)를 작동시켜 플런저(40)의 제1 플레이트(41)를 파티션(13)과 이격되는 방향으로 이동시키므로, 에어포켓(11a)의 체적을 증가시키게 되고, 밸러스트탱크(10)는 내부, 특히 제1 챔버(11)에 수용된 공기의 양이 증가하면서 물의 양이 감소함에 따라, 중성부력 상태에서 양성부력 상태로 전환되고, 수중 이동기기 본체가 물의 비중보다 낮아져 부상할 수 있도록 작용한다.Accordingly, as shown in FIG. 4, the rod 51 is operated by the reserve fluid forcefully supplied to the hydraulic cylinder 52 to move the first plate 41 of the plunger 40 in a direction away from the partition 13. By moving it, the volume of the air pocket (11a) increases, and the ballast tank (10) becomes positive in a neutral buoyancy state as the amount of air contained inside, especially the first chamber (11) increases and the amount of water decreases. It switches to a buoyant state, and the main body of the underwater mobile device becomes lower than the specific gravity of water, allowing it to float.

따라서, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는, 전원이 차단되는 비상 상황에 비상전력 공급 없이도 부력을 발생시켜 수중에서 부상될 수 있으므로, 안전성을 확보할 수 있다.Therefore, the balance device for underwater mobile devices of the present invention can generate buoyancy and float underwater without supplying emergency power in an emergency situation where power is cut off, thereby ensuring safety.

한편, 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는, 단일의 밸러스트탱크(10), 공기공급기(20), 수압발생기(30), 플런저(40) 및 액추에이터(50)에 의해 수중 이동기기(1)의 부력을 제어하도록 구성될 수 있지만, 적어도 둘 이상으로 구성되어 수중 이동기기의 양단부 측에 각각 설치되는 구조로 제공될 수도 있다. On the other hand, the balance device for an underwater mobile device of the present invention is a single ballast tank (10), an air supplier (20), a water pressure generator (30), a plunger (40), and an actuator (50) of the underwater mobile device (1). It may be configured to control buoyancy, but may also be provided as a structure composed of at least two or more units, each installed on both ends of the underwater mobile device.

즉, 도 1에서와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 수중 이동기기용 밸런스 장치는 추가의 밸러스트탱크(10'), 공기공급기(20'), 수압발생기(30'), 플런저(40') 및 액추에이터(50')를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 추가의 구성요소들은 전술한 실시예에 의한 구성요소와 구성 및 작동이 동일하게 이루어질 수 있다. 따라서, 이들 구성 및 작동에 관련된 상세한 설명은 생략하도록 한다.That is, as shown in Figure 1, the balance device for underwater mobile devices according to another embodiment of the present invention includes an additional ballast tank (10'), an air supply (20'), a water pressure generator (30'), a plunger (40'), and It may be configured to include an actuator 50'. At this time, the additional components may have the same configuration and operation as the components according to the above-described embodiment. Therefore, detailed descriptions related to these configurations and operations will be omitted.

이러한 본 발명의 수중 이동기기용 밸런스 장치는, 수중 이동기기의 전방 및 후방측 각각에서 부력을 조절할 수 있으므로, 수중 이동기기의 특정 자세로 제어할 수 있게 된다.The balance device for an underwater mobile device of the present invention can control buoyancy at each of the front and rear sides of the underwater mobile device, making it possible to control the underwater mobile device to a specific posture.

특히, 단순히 전후방에 하나씩만 설치되는 것이 아니라, 전방 측에 한 쌍, 후방 측에 한 쌍 각각이 구비될 경우와 같이 복수개로 구성되면, 별도의 추력수단 없이도 롤링(rolling), 피칭(pitching), 히빙(heaving) 등의 자유도 운동을 수행할 수 있게 되는 이점을 갖는다.In particular, if it is not simply installed one at the front and rear, but is composed of multiple pieces, such as one pair at the front and one pair at the rear, rolling, pitching, and It has the advantage of being able to perform degree-of-freedom movements such as heaving.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are for illustrative purposes rather than limiting the technical idea of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

10 : 밸러스트탱크 11 : 제1 챔버
11a : 에어포켓 11b : 제1 워터포켓
12 : 제2 챔버 12a : 제2 워터포켓
12b : 제3 워터포켓 13 : 파티션
20 : 공기공급기 30 : 수압발생기
40 : 플런저 41 : 제1 플레이트
42 : 제2 플레이트 50 : 액추에이터
51 : 로드 52 : 유압실린더
53 : 유체탱크 54 : 에어탱크
60 : 릴리프 유닛 61 : 서브탱크
62 : 이동판막 63 : 유체제어밸브
64 : 스프링
10: Ballast tank 11: First chamber
11a: air pocket 11b: first water pocket
12: second chamber 12a: second water pocket
12b: Third water pocket 13: Partition
20: air supplier 30: water pressure generator
40: Plunger 41: First plate
42: second plate 50: actuator
51: Rod 52: Hydraulic cylinder
53: fluid tank 54: air tank
60: Relief unit 61: Sub tank
62: moving valve 63: fluid control valve
64: spring

Claims (5)

내부에 공간을 갖는 밀폐형의 함체로 구성되어 수중을 이동하는 수중 이동기기에 일체로 설치되고, 내부에 파티션이 설치되어 공기나 수중의 물이 충전되는 제1 챔버 및 제2 챔버로 내부가 구획되며, 공기 충전에 의한 에어포켓이 상기 제1 챔버나 상기 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 형성되는 밸러스트탱크;
상기 밸러스트탱크에 공기를 공급하는 공기공급기;
상기 밸러스트탱크로 수중의 물을 안내하여 상기 밸러스트탱크의 내부에 수압을 발생시키는 수압발생기; 및
상기 밸러스트탱크의 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중 적어도 어느 하나에 이동가능하게 설치되어 상기 제1 챔버나 상기 제2 챔버의 내부를 분할하고, 이동을 통해 상기 제1 챔버나 상기 제2 챔버에 형성된 상기 에어포켓의 체적을 가변시키는 플런저; 및
상기 플런저에 연결되어 상기 플런저를 이동시키는 액추에이터;를 포함하고,
상기 플런저는,
상기 파티션의 양측면과 대면하도록 이격되게 배치되어 상기 파티션과 함께 일렬을 이루도록 구성되고 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버의 내부를 각각 구획하는 한 쌍의 플레이트;를 포함하며,
상기 액추에이터는,
상기 밸러스트탱크의 내부에 삽입되고 상기 파티션을 관통하여 상기 한 쌍의 플레이트와 각각 연결되어 상기 파티션에 의해 가이딩되며 이동되고, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 각각의 내부에서 상기 한쌍의 플레이트를 동시에 이동시키는 로드; 및
상기 로드에 구동력을 제공하여 상기 로드를 이동시키는 유압실린더;를 포함하고,
상기 유압실린더의 작동을 위해 공급되는 유체와 별개로 비축된 비축 유체를 상기 유압실린더에 강제 주입하여 상기 로드를 강제작동시키고, 강제작동되는 상기 로드를 통해 상기 밸러스트탱크에 형성된 에어포켓의 체적을 확장시키는 방향으로 상기 플레이트들을 이동시켜서, 상기 밸러스트탱크에 비상탈출을 위한 부력을 발생시키는 릴리프 유닛;을 더 포함하며,
상기 릴리프 유닛은,
상기 밸러스트탱크에서 배출되는 공기가 충전되는 공기저장부 및 상기 비축 유체가 충전되는 유체저장부를 포함하는 서브탱크;
상기 서브탱크의 내부를 상기 유체저장부 및 상기 공기저장부로 구획하며 이동 가능하게 설치되는 이동판막; 및
상기 서브탱크에 상기 비축 유체를 공급하는 유체탱크에서 분기되고, 상기 유체저장부에 연결되는 비상유체라인에 설치되는 유체제어밸브;를 포함하는 수중 이동기기용 밸런스 장치.
It consists of a sealed enclosure with a space inside, and is installed integrally in an underwater mobile device that moves underwater. A partition is installed inside to divide the interior into a first chamber and a second chamber, which are filled with air or underwater water. , a ballast tank in which an air pocket by filling air is formed in at least one of the first chamber and the second chamber;
An air supplier supplying air to the ballast tank;
A water pressure generator that guides water into the ballast tank to generate water pressure inside the ballast tank; and
It is movably installed in at least one of the first chamber and the second chamber of the ballast tank, divides the interior of the first chamber or the second chamber, and moves the first chamber or the second chamber. A plunger that varies the volume of the air pocket formed in; and
Includes an actuator connected to the plunger to move the plunger,
The plunger,
It includes a pair of plates that are spaced apart from each other to face both sides of the partition and are configured to line up with the partition and partition the insides of the first chamber and the second chamber, respectively,
The actuator is,
It is inserted into the inside of the ballast tank, penetrates the partition, is respectively connected to the pair of plates, is guided and moved by the partition, and moves the pair of plates inside each of the first chamber and the second chamber. simultaneously moving loads; and
It includes a hydraulic cylinder that provides driving force to the rod to move the rod,
The rod is forcibly operated by forcibly injecting a reserve fluid separately from the fluid supplied for operation of the hydraulic cylinder into the hydraulic cylinder, and the volume of the air pocket formed in the ballast tank is expanded through the forcibly operated rod. It further includes a relief unit that moves the plates in a desired direction to generate buoyancy for emergency escape in the ballast tank,
The relief unit is,
A sub-tank including an air storage unit filled with air discharged from the ballast tank and a fluid storage unit filled with the reserve fluid;
A moving valve that divides the interior of the sub-tank into the fluid storage unit and the air storage unit and is movably installed; and
A fluid control valve branched from a fluid tank that supplies the reserve fluid to the sub tank and installed in an emergency fluid line connected to the fluid storage unit. Balance device for an underwater mobile device comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 수압발생기는,
상기 제1 챔버의 하부에 설치되어 수중의 물을 상기 제1 챔버의 내부로 출입시키는 제1 소통구와, 상기 제2 챔버의 하부에 이격되게 설치되어 수중의 물을 상기 제2 챔버의 내부로 각각 출입시키는 제2 소통구 및 제3 소통구를 포함하는 수중 이동기기용 밸런스 장치.
The method of claim 1, wherein the water pressure generator,
A first communication port installed at the bottom of the first chamber to allow water in the water to enter and exit the inside of the first chamber, and a first communication port installed at a distance from the bottom of the second chamber to allow water in the water to enter the inside of the second chamber, respectively. A balance device for an underwater mobile device including a second and third communication port for entry and exit.
제 2 항에 있어서, 상기 수압발생기는,
상기 에어포켓의 체적 변화에 따라 상기 제1 소통구를 통해 수중의 물을 출입시켜 상기 제1 챔버에 수용된 물의 체적을 가변시키고, 상기 제2 소통구와 상기 제3 소통구를 통해 수중의 물을 출입시켜 상기 제2 챔버에 수용된 물의 체적을 동일하게 유지시키는 수중 이동기기용 밸런스 장치.
The method of claim 2, wherein the water pressure generator,
According to the change in the volume of the air pocket, the volume of water contained in the first chamber is varied by allowing water in the water to enter and exit through the first communication port, and the water in the water is allowed to enter and exit through the second communication port and the third communication port. A balance device for an underwater mobile device that maintains the same volume of water contained in the second chamber.
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