KR102646169B1 - 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치 - Google Patents

수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치에 있어서, 침몰상황이 아닌 때에 작동하는 오류 및 침몰상황에서 장치가 신속하게 작동하지 아니하여 로프와 선체가 간섭하고 이에 따라 수면에서 감지되는 신호가 약화되는 문제를 해결한 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치는 선박에 구비되어 상기 선박이 침몰할 때 작동하여 상기 선박의 위치를 식별할 수 있게 기능하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치로서, 상기 선박에 고정되고, 내부에 수용공간이 마련되어 부품이 수납되는 하부케이스 - 상기 하부케이스의 외측면에는 상기 하부케이스의 하단부에서부터 상기 하부케이스의 상단부까지 연결되어 상기 선박의 침몰 시 해수가 유입되는 해수유입홈이 형성됨 -; 일단이 상기 하부케이스에 고정되고 일정 길이로 연장될 수 있도록 감겨져 상기 하부케이스 내부에 수납되는 로프; 한번 이상 접힌 상태로 상기 하부케이스의 수용공간에 수납되고, 그 일단이 상기 로프의 타단에 고정되고, 상기 선박의 침몰 시 내부가 가스로 채워져 팽창하면서 수중에서 부상하는 수중 부유체; 상기 수중 부유체의 상부에 고정되어 상기 선박의 침몰 시 상기 해수유입홈을 통하여 유입된 해수에 의하여 상기 수중 부유체의 내부로 가스를 주입하는 제1 가스분사모듈; 상기 수중 부유체와 함께 상기 로프의 타단에 고정되어 음파를 발신하는 음파발신모듈; 상기 하부케이스의 외측면에 내측면이 접하고, 상기 해수유입홈과 상기 내측면이 형성하는 공간을 통해 해수가 유입되는 상부케이스; 및 상기 음파발신모듈로부터 음파신호를 수신하는 음파수신모듈, 수신한 음파신호를 GPS 신호로 변환하여 전파시키는 신호처리부 및 상기 음파수신모듈과 상기 신호처리부가 수면 위에 부유하도록 하는 수면 부유체를 포함하는 신호변환기; 를 포함한다.

Description

수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치{Location identification apparatus for sunken vessel using underwater and surface floats}
본 발명은 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 선박에 구비되어 선박이 침몰하면 수중 부유체가 자동으로 작동하여 음파발신모듈과 신호변환기로 분리되고, 음파발신모듈은 선박과 연결되어 수중에 부유하면서 음파신호를 발신하며, 신호변환기는 수면 위로 부상하여 음파발신모듈로부터 수신한 음파를 GPS 신호로 변환 및 구조세력에 송신함으로써 음파발신모듈과 신호변환기가 함께 동작하여 침몰선박으로부터 멀리 떨어진 위치에서도 침몰선박의 위치를 식별할 수 있는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치에 관한 것이다.
최근에는 난파선의 위치 탐색에 있어 AI, 클라우드 기반 데이터 처리 시스템 등을 활용한 자율주행 선박이 등장하기도 하였다.
침몰한 선박의 위치를 빠른 시간에 찾을수록 골든타임, 비용 및 안전의 측면에서 유리하다. 따라서 선박에 장착되어 침몰한 선박의 위치를 골든타임 안에 식별가능한 침몰선박 위치식별 기술이 필요하였다.
종래의 식별 장치 중에는 침몰 시 선박으로부터 분리되어 수면 위로 부상하는 신호 발신 장치, 내장된 로프에 의해 일단이 선박에 고정되고 타단이 수면 위로 부상하는 신호 발신 장치 등이 있다. 그러나 종래기술 가운데 선박으로부터 분리되는 장치의 경우 최초 사고 위치만을 파악할 수 있다는 한계가 있었고, 선박과 로프로 연결되어 수면 위로 부상하는 장치의 경우 파고, 기상에 따라 해당 신호의 식별 가능성이 크게 좌우되었다.
또한, 연결로프를 사용하여 수중에 부유하며 신호를 발신하는 장치의 경우 로프가 자체적인 탄성이나 부력이 없으므로 선박의 선체와 간섭하게 되면서 식별 부표를 수면 위까지 부상시키지 못하는 문제와 구조세력이 해당 신호발신장치의 수면 위로 근접해야 해당 신호를 수신할 수 있다는 한계가 있었다.
본 발명자는 이러한 종래 침몰선박 위치식별 기술의 문제점을 해결하기 위하여 오랜기간 연구를 진행하였고, 그 결과 아래 2건의 특허를 선행 등록한 바 있다.
첫번째, 대한민국 등록특허 제10-2255654호(이하, '선행특허 1'라 함)에는 수중부유튜브, 음파발신모듈, 탄성과 부력을 가지는 플로팅로프를 더 구비함으로써 침몰한 선박의 위치를 효과적으로 식별할 수 있게 하는 침몰선박 위치식별 장치가 제시되어 있다. 또한, 해수가 고형체에 접촉하면 고형체가 녹아서 압력밸브의 외부로 나오는 현상을 이용하여 선박이 침몰된 상황에서 자동으로 수중부유튜브에 가스가 주입될 수 있다.
두번째, 대한민국 등록특허 제10-2343922호(이하, '선행특허 2'라 함)에는 선행특허 1가 개량된 제1케이스, 제2케이스 및 분출튜브를 더 포함하는 침몰선박 위치식별 장치가 제시되어 있다. 선행특허 2에는 제1케이스 및 제2케이스에 각각 형성된 제1해수유입공 및 제2해수유입공으로 유입된 해수가 고형체를 녹여 분출튜브와 수중부유튜브에 가스가 주입되는 침몰선박 위치식별 장치가 제시되어 있다.
본 발명자는 이러한 기술력을 바탕으로 침몰상황에서의 침몰선박 위치식별 장치의 정상적인 작동을 보장하고, 침몰선박으로부터 멀리 떨어진 거리에서도 침몰선박의 위치식별 신호를 수신하는 기술을 개발하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-2255654호(2021.05.18 등록) 대한민국 등록특허 제10-2343922호(2021.12.22 등록)
본 발명은 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치에 있어서, 침몰상황이 아닌 때에 작동하거나 침몰상황에서 장치가 신속하게 작동하지 아니하여 로프와 선체가 간섭함에 따라 구조세력이 수신하는 신호가 약화되는 문제와 음파신호와 근접한 곳에서 수색하지 않으면 신호를 수신할 수 없는 문제를 해결한 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치는 선박에 구비되어 상기 선박이 침몰할 때 작동하여 상기 선박의 위치를 식별할 수 있게 기능하는 침몰선박 위치식별 장치로서, 상기 선박에 고정되고, 내부에 수용공간이 마련되어 부품이 수납되는 하부케이스 - 상기 하부케이스의 외측면에는 상기 하부케이스의 하단부에서부터 상기 하부케이스의 상단부까지 연결되어 상기 선박의 침몰 시 해수가 유입되는 해수유입홈이 형성됨 -; 일단이 상기 하부케이스에 고정되고 일정 길이로 연장될 수 있도록 감겨져 상기 하부케이스 내부에 수납되는 로프; 한번 이상 접힌 상태로 상기 하부케이스의 수용공간에 수납되고, 그 일단이 상기 로프의 타단에 고정되고, 상기 선박의 침몰 시 내부가 가스로 채워져 팽창하면서 수중에서 부상하는 수중 부유체; 상기 수중 부유체의 상부에 고정되어 상기 선박의 침몰 시 상기 해수유입홈을 통하여 유입된 해수에 의하여 상기 수중 부유체의 내부로 가스를 주입하는 제1 가스분사모듈; 상기 수중 부유체와 함께 상기 로프의 타단에 고정되어 음파를 발신하는 음파발신모듈; 상기 하부케이스의 외측면에 내측면이 접하고, 상기 해수유입홈과 상기 내측면이 형성하는 공간을 통해 해수가 유입되는 상부케이스; 및 상기 음파발신모듈로부터 음파신호를 수신하는 음파수신모듈, 수신한 음파신호를 GPS 신호로 변환하여 전파시키는 신호처리부 및 상기 음파수신모듈과 상기 신호처리부가 수면 위에 부유하도록 하는 수면 부유체를 포함하는 신호변환기; 를 포함한다.
또한, 상기 수중 부유체는 팽창한 상태에서 막대형상일 수 있다.
또한, 상기 하부케이스의 측면에는 상기 하부케이스의 수용공간과 외부를 관통하는 결착공이 형성되고, 상기 수중 부유체가 접혀있을 때는 상기 결착공에 양단이 삽입되어 있고, 상기 수중 부유체가 팽창하면서 미는 힘에 의하여 중앙이 상부로 밀려 휘어지며 일정 기준 이상 휘어지면 상기 잠금부재의 양단이 상기 결착공으로부터 이탈하면서 상기 상부케이스를 충격하는 잠금부재; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 잠금부재는 탄성체인 밴드부와 상기 결착공에 삽입되는 측면 끼움부를 포함하고, 상기 측면 끼움부가 연결되는 상기 밴드부의 두께는 상기 결착공의 간격보다 두꺼울 수 있다.
또한, 상기 잠금부재는 탄성체인 밴드부와 상기 결착공에 삽입되는 측면 끼움부를 포함하고,상기 밴드부와 상기 측면 끼움부의 사이에 저면으로 돌출된 받침턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 잠금부재는 중공 및 상기 중공을 둘러싼 테두리에 저면 돌출부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 잠금부재는 상기 하부케이스의 측면에 서로 마주보게 형성된 두 결착공에 형성된 2개의 결착공에 일자 형태로 고정될 수 있다.
또한, 상기 상부케이스의 내측면에 돌출되어 상기 상부케이스의 내측면이 상기 하부케이스의 외측면과 접할 때 상기 해수유입홈에 삽입되는 돌출 가이드부가 구비되고, 상기 돌출 가이드부에는 상기 잠금부재의 양단이 삽입되는 결착홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수유입홈에 복수개의 해수유입공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부케이스의 측면의 하부에 복수개의 해수유입공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부케이스의 수용공간의 하부를 중앙의 제1 수용공간과 테두리의 제2 수용공간으로 이분하는 격벽이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 가스분사모듈은 제1 가스유로, 해수와 접촉하면 자동으로 상기 제1 가스유로를 개방하는 제1 가압밸브를 포함하고, 상기 제1 가압밸브는 상기 제1 가압밸브의 내부에 설치되어 상기 제1 가스유로를 폐쇄하는 제1 디스크, 상기 제1 가압밸브의 내부와 외부를 연통하는 제1 통수공, 상기 제1 가압밸브의 내부에 설치되어 상기 제1 통수공을 통하여 유입되는 해수에 용해되는 제1 고형체, 상기 제1 고형체에 의한 가압력으로 상기 제1 디스크를 가압하는 제1 탄성부재, 상기 제1 탄성부재의 가압력보다 상대적으로 작은 가압력을 발휘하고 상기 제1 탄성부재의 가압력과 반대 방향으로 상기 제1 디스크를 강압하여 상기 제1 가스유로를 개방할 수 있다.
또한, 상기 수중 부유체의 하부에 고정되고, 상기 수중 부유체가 수중에 부유하는 동안 빛을 발생시킬 수 있는 발광모듈; 을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치는 오작동, 로프의 간섭문제 등을 해결하여 정상적으로 작동을 신뢰할 수 있고, 2개의 부유체 사이의 수중통신을 이용하여 멀리 떨어진 구조세력에게 정확한 선박의 위치 정보를 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치가 선수에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 (a) 상부케이스, (b) 상부케이스의 내측면을 도시한다.
도 4는 (a) 하부케이스, (b) 하부케이스에 부품이 수납된 상태 및 (c) 결착공에 잠금부재가 삽입되어 결착공을 관통하는 상태를 도시한다.
도 5는 해수유입공이 각각 (a) 하부케이스의 측면과 (b) 해수유입홈에 형성된 상태를 도시한다.
도 6은 (a) 잠금부재의 사시도 및 (b) 잠금부재가 휘어진 상태를 도시한다.
도 7은 제1 가압밸브가 폐쇄된 제1 가스분사모듈의 단면도이다.
도 8은 제1 가압밸브가 개방된 제1 가스분사모듈의 단면도이다.
도 9는 (a) 튜브방식의 수면 부유체에 가스가 주입되기 이전과, (b) 가스가 주입된 이후의 신호변환기의 상태를 도시한다.
도 10은 하부케이스에 부품이 수납된 상태에서 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 단면을 도시한다.
도 11은 수중 부유체에 가스가 주입되기 시작할 때 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 단면을 도시한다.
도 12는 수중 부유체의 최대분출력에 도달했을 때 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 단면을 도시한다.
도 13은 수중에서 상부케이스가 하부케이스와 분리된 상태를 도시한다.
도 14는 수중 부유체가 수중에 부유하는 상태를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치가 선박에 설치된 상태를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치가 작동한 상태를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있고 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
본 발명은 침몰선박의 위치를 용이하게 식별하게 하여 인명구조의 골든타임을 지키고 수색비용을 줄이는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)가 선수에 설치된 상태를 도시한 도면이다. 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 선수나 선미 등 선체에 설치될 수 있다. 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 그 설치된 위치에 일정 높이까지 해수가 차오르면 기능하도록 설계되므로 평상시에는 해수에 잠기지 않고 침몰 시에는 빠르게 기능할 수 있는 위치, 즉 선수루 갑판, 선미루 갑판 또는 상갑판 등에 설치하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)의 분해 사시도이다. 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 구성부품들이 수납되고, 갑판을 덮치는 해수나 비로부터 제1 가스분사모듈(30) 등을 보호하는 수용공간을 이루며, 침몰 상황에서 본 장치가 자동으로 작동되기 위한 해수유입로가 형성되는 상부케이스(10)와 하부케이스(90), 수중에 부유하며 침몰선박의 위치 정보 담은 음파신호를 발신하는 음파발신모듈(40), 음파발신모듈(40)의 근처 수면이나 수면 가까이에 부유하며 음파신호를 수신하고 GPS 신호를 출력하는 신호변환기(100), 음파발신모듈(40)이 침몰선박의 정확한 위치정보를 발신하도록 음파발신모듈(40)과 침몰선박을 연결하는 로프(70), 한번 이상 접힌상태로 수납되고, 침몰 상황에서 팽창하며 상부케이스(10)를 개방하며, 음파발신모듈(40)이 수심으로 가라앉지 않고 수중에 부유하게 하는 수중 부유체(50) 및 선박침몰 시 해수유입로를 통하여 유입된 해수로 인하여 자동으로 수중 부유체(50)에 가스를 주입하는 제1 가스분사모듈(30)을 포함한다.
또한, 도 2와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 하부케이스(90)의 측면에 고정되어 하부케이스(90)의 수용공간에 수납된 부품들이 이동하지 않도록 하고, 수중 부유체(50)가 팽창하며 미는 힘에 의하여 하부케이스(90)의 측면으로부터 이탈되어 상부케이스(10)를 개방하는 잠금부재(20)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 2와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 수중 부유체에 고정되어 빛을 발생시키는 발광모듈(60)을 더 포함할 수 있다.
상부케이스(10)와 하부케이스(90)은 부품이 수납되는 하우징을 형성하고, 갑판을 덮친 해수나 비로부터 주요부품을 보호한다. 상기 하우징은 하부케이스(90)의 외측면과 상부케이스(10)의 내측면이 밀착되도록 하부케이스(90)가 상부케이스(10) 안에 삽입됨으로써 형성된다.
하부케이스(90)의 외측면에는 해수유입홈이 형성되고, 하부케이스(90)가 상부케이스(10) 안에 삽입됨으로써 하부케이스(90)의 해수유입홈에 따라 해수유입로가 형성된다. 침몰상황에서 상부케이스(10)와 하부케이스(90)가 형성하는 해수유입로를 통하여 해수가 유입되고, 그 결과 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)가 작동된다.
신호변환기(100)는 하부케이스(90)와 상부케이스(10)가 이루는 하우징에 함께 구비된다. 신호변환기(100)는 다른 부품들과는 연결되어 있지 않으며, 상부케이스(10)가 하부케이스(90)로부터 분리된 이후 수면 위를 부유한다. 신호변환기(100)는 수중에서 음파발신모듈(40)이 발신한 음파신호를 수신한 후 최종적으로 GPS 신호를 출력하여 구조세력에게 전파한다.
잠금부재(20)는 하부케이스(90)의 측면에 고정되고, 하부케이스(90)의 수용공간에 수납된 수중 부유체(50), 음파발신모듈(40), 제1 가스분사모듈(30)과 상부케이스(10)의 천장의 사이에 위치한다. 잠금부재(20)는 침몰상황에서 수중 부유체(50)의 순간 분출력을 강화시키고, 동시에 상부케이스(10)를 충격하여 하부케이스(90)로부터 상부케이스(10)와 음파발생모듈(40) 등을 분리시킨다.
제1 가스분사모듈(30)은 수중 부유체(50)에 가스를 주입하여 수중 부유체(50)가 수중으로 부유하도록 한다. 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)에서 제1 가스분사모듈(30)은 수중 부유체(50)에 연결된 채 수납되고 침몰 상황에서 자동으로 수중 부유체(50)로 가스를 주입한다.
음파발신모듈(40)은 수중 부유체(50)에 연결되고 수중 부유체(50)가 수중에 부유함에 따라 수중에서 부유하며 수중으로 음파신호를 발신한다. 수중 부유체(50)는 로프(70)로 선박과 연결되므로 음파발신모듈(40)이 수중에 부유하며 발신하는 음파신호는 침몰선박의 위치식별 정보를 담게 된다.
수중 부유체(50)는 제1 가스분사모듈(30)과 연결되어 있고 접혀서 다른 부품들과 함께 수납된다. 또한, 도 2에서와 같이 수중 부유체(50) 위에는 제1 가스분사모듈(30)이 수납된다. 제1 가스분사모듈(30)로부터 수중 부유체(50)로 가스가 주입되면 접혀 있던 수중 부유체(50)의 윗부분부터 가스가 주입되므로 윗부분부터 팽창한다. 계속하여 수중 부유체(50)에 가스가 주입되어 수중 부유체(50)가 최대로 팽창하는 과정에서 수중 부유체(50)가 상부케이스(10)를 밀어낸다.
발광모듈(60)은 수중 부유체(50)의 일단에 구비되어 음파발신모듈(40)과 함께 침몰선박의 위치를 식별하게 할 수 있다. 발광모듈(60)은 가시광을 발광하여 수면 또는 수중에서 용이하게 식별되도록 한다.
로프(70)는 침몰선박과 수중 부유체(50) 및 음파발신모듈(40)을 연결하여 음파발신모듈(40)이 발신하는 위치식별 신호가 침몰선박의 위치를 비교적 정확하게 나타낼 수 있도록 한다. 로프(70)의 일단은 고정수단(80)으로 하부케이스(90)에 고정된다. 로프(70)의 타단이 외력으로 견인되면 직선으로 펼쳐진 형태로 부유할 수 있도록 자체적으로 탄성과 부력을 가질 수도 있다. 로프(70)는 하부케이스(90)의 수용공간에 수납되고, 특히 다른 부품들과의 간섭을 방지하기 위하여 하부케이스(90) 내부에 로프(70)가 수납되는 별도의 공간이 구획될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 (a) 상부케이스(10), (b) 상부케이스(10)의 내측면(12)을 도시한다. 도 4는 (a) 하부케이스(90), (b) 하부케이스(90)에 부품이 수납된 상태 및 (c) 결착공(94)에 잠금부재(20)가 삽입되어 결착공(94)을 관통하는 상태를 도시한다. 하부케이스(90)가 상부케이스(10)의 수용공간에 삽입되는 방식으로 하부케이스(90)에 상부케이스(10)가 결합되고, 상부케이스(10)의 내측면(12)과 하부케이스(90)의 외측면(92)이 접하여 밀착된다. 하부케이스(90)에 상부케이스(10)가 결합되어 형성된 하우징에 다른 부품들이 수납되고 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치를 덮치는 파도나 비로부터 보호된다.
하부케이스(90)의 외측면(92)에는 적어도 하나의 해수유입홈(93)이 형성된다. 이 해수유입홈(93)은 하부케이스(90)의 외측면(92)의 하단부에서부터 상단부까지 연장된다. 도 4에서는 하부케이스(90)의 외측면(92)에 2개의 해수유입홈(93)이 형성되었다.
하부케이스(90)에 상부케이스(10)가 결합되면 상부케이스(10)의 내측면(12)과 하부케이스(90)의 외측면(92)이 접하여 밀착되므로 하부케이스(90)의 해수유입홈(93)과 상부케이스(10)의 내측면(12)으로 이루어지는 공간(이하, '해수유입로'라 함)가 형성된다. 즉, 해수유입로는 그 측면이 해수유입홈(93)과 상부케이스(10)의 내측면(12)으로 둘러싸여 형성되고 상부와 하부는 일부 개방된 공간이다.
하부케이스(90)에 상부케이스(10)가 결합된 상태에서 선박이 침몰하여 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치가 수중에 가라앉으면 해수유입로의 개방된 하부를 통해 해수가 유입되고 해수유입로를 따라 해수가 위로 이동한다. 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치가 더 가라앉아 해수유입홈(93)의 끝까지 해수가 차오르면 해수는 해수유입로의 개방된 상부를 넘어 하부케이스의 수용공간(91)으로 이동한다. 상부케이스(10)의 내측면(12)과 하부케이스(90)의 외측면(92)이 해수유입홈(93)을 제외하고는 서로 밀착되어 있으므로 개방된 하부를 통해 해수유입로로 유입되는 해수의 대부분은 해수유입로를 따라 개방된 상부까지 도달한다.
하부케이스(90)의 외측면(92)에 구비되는 해수유입홈(93)의 수가 많을수록, 각 해수유입홈(93)이 하부케이스(90)의 외측면(92)의 다양한 위치에 구비될수록 침몰 시 해수의 수용공간(91)에 도달하는 시간이 짧아진다. 또한, 해수유입홈(93)의 존재는 상부케이스(10)의 내측면과 하부케이스(90)의 외측면(92) 사이의 마찰력을 줄이므로 해수유입홈(93)의 총면적이 넓을수록 침몰 시 상부케이스(10)를 개방하는데 필요한 힘이 작아진다. 다만, 해수유입홈(93)의 총면적이 넓어지면 침몰상황이 아닌 바람 등에도 상부케이스(10)의 개방이 용이하여 오작동할 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 해수유입홈(93)의 총면적은 상부케이스(10)의 개방이 바람 등에 의해서는 용이하지 않을 정도로 설계함이 바람직하다.
또한, 하부케이스(90)의 측면(92)에는 하부케이스(90)의 수용공간(91)과 외부를 관통하는 복수개의 결착공(94)이 형성되고, 결착공(94)에는 잠금부재의 양단이 삽입된다. 도 4와 같이 결착공(94)은 해수유입홈(93)의 상단부에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 상부케이스(10)의 내측면(12)에는 상부케이스(10)와 하부케이스(90)가 결합된 상태에서 하부케이스(90)의 결착공(94)을 관통한 잠금부재(20)의 양단이 삽입되는 결착홈(121)이 형성될 수 있다. 상부케이스(10)와 하부케이스(90)가 결합된 상태에서 이러한 방법으로 잠금부재(20)가 삽입되면 외력에 의해서는 상부케이스(10)가 분리되지 않으므로 상부케이스(10)와 하부케이스(90)가 결합된 상태가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 상부케이스(10)의 내측면(12)에는 상부케이스(10)와 하부케이스(90)가 결합될 때 해수유입홈(93)에 삽입되어 상부케이스(10)와 하부케이스(90)의 결합을 가이드하는 돌출 가이드부(122)가 구비될 수 있다. 이 경우 해수유입로의 상부가 돌출 가이드부(122)로 인해 좁아지게 되고, 해수유입로의 개방된 하부로 유입된 해수는 돌출 가이드부(122)와 해수유입홈(93)으로 둘러싸여 형성되는 공간을 따라 하부케이스(90)의 수용공간(91)으로 이동한다.
도 3(b)는 결착홈(121)이 돌출 가이드부(122)에 형성된 상부케이스(10)를 도시한 것이다. 이러한 상부케이스(10)의 구조에 따라 하부케이스(90)는 도 4 및 도 5와 같이 돌출 가이드부(122)를 삽입하는 해수유입홈(93)에 결착공(94)이 형성된다. 이 경우에는 측면 끼움부의 너비나 두께가 결착공(94)의 간격보다 좁은 잠금부재(20)나 여기에 받침턱을 더 포함하는 잠금부재(20)를 사용함으로써 돌출 가이드부(122)와 잠금부재(20)가 해수유입로를 가로막는 것을 방지함이 바람직하다.
또한, 하부케이스(90)의 측면에는 하부케이스(90)의 수용공간(91)과 외부를 관통하여 외부의 해수가 하부케이스(90)의 수용공간으로 유입될 수 있는 복수개의 해수유입공(95)이 형성될 수 있다. 도 5는 해수유입공(95)이 각각 (a) 하부케이스(90)의 측면(92)과, (b) 해수유입홈(93)에 형성된 상태를 도시한다. 해수유입공(95)은 도 5(a)와 같이 하부케이스(90)의 측면(92)의 하부에 형성될 수 있다. 하부케이스(90)의 하부에 형성된 해수유입공(95)을 통해서는 침몰상황이 아닌 평상시에도 해수가 유입될 가능성이 있으나, 이 경우 유입된 해수는 수용공간(91)의 제1 가스분사모듈(30)에 접촉하기 전에 다른 해수유입공(95)을 통하여 하부케이스(90) 외부로 배출된다. 또한, 침몰상황에서는 모든 해수유입공(95)을 통하여 해수가 유입되므로 제1 가스분사모듈(30)이 작동된다.
해수유입공(95)은 도 5(b)와 같이 해수유입홈(93)에 형성될 수도 있다. 이 경우 해수유입로를 따라 차오른 해수가 해수유입공(95)을 통해 빠르게 하부케이스(90)의 수용공간(91)으로 유입되므로, 침몰 시 장치가 작동하는데 걸리는 시간을 단축시킨다.
또한, 하부케이스(90)의 수용공간(91)에는 내벽이 구비되어 복수개의 공간으로 구획될 수 있는데, 특히 도 4와 같이 하부케이스(90)의 수용공간(91)을 중앙의 제1 수용공간(911)과 테두리의 제2 수용공간(912)으로 구획하는 것은 여러가지 장점이 있다.
먼저, 제2 수용공간(912)에 로프(70)만을 수납함으로써 종래의 침몰선박 위치식별 장치에서 로프(70)가 다른 부품들과 간섭하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 하부케이스(90)의 하부에 제2 수용공간(912)과 외부를 관통하는 해수유입공(95)이 형성된 경우 침몰상황이 아닌 평상시에 해수유입공(95)을 통해 유입된 해수는 제1 수용공간(911) 내부의 부품에 접촉하지 않고 해수유입공(95)을 통해 외부로 배출되므로 침몰선박 위치식별 장치의 정확한 작동을 신뢰할 수 있다.
도 6은 (a) 잠금부재(20)의 사시도 및 (b) 잠금부재(20)가 휘어진 상태다. 잠금부재(20)는 상부케이스와 하부케이스가 안정적으로 결합되도록 하고, 본 장치의 작동 시 상부케이스가 하부케이스로부터 정확하게 분리되도록 하며, 또한 제1 가스분사모듈 등의 부품이 다른 부품과 간섭하지 않도록 부품의 위치를 고정하기도 한다.
막대 형상의 탄성체의 양단을 잡고 굽히는 힘을 가하면 탄성체가 휘어지고, 굽히는 힘을 중단하면 휘었던 탄성체가 원래 형상대로 탄성 복원된다. 또한 탄성체에 굽히는 힘을 가하는 중에 탄성체를 손에서 놓으면 휘었던 탄성체가 원래 형상으로 탄성 복원되는 과정에서 탄성체가 변위운동하게 된다. 해당 원리를 이용한 잠금부재(20)는 굽히는 힘을 가하면 휘어지고 힘을 중단하면 휘어진 상태에서 원래의 상태로 돌아오는 탄성체인 밴드부(21) 및 밴드부(21)의 끝에 형성되고 결착공(94)을 관통하는 측면 끼움부(22)를 포함한다. 도 4에서 하부케이스(90)의 측면(92)에 결착공(94)이 2개 형성되는데, 잠금부재(20)의 양단의 측면 끼움부(22)가 각 결착공(94)을 관통하도록 배치된다.
잠금부재(20)의 측면 끼움부(22)가 결착공을 관통한 채로 수중 부유체(50)가 팽창하면 잠금부재(20)를 밀어내는 분출력에 의해 잠금부재(20)가 휘어지고, 잠금부재(20)의 측면 끼움부(22)가 결착공(94)으로부터 이탈하며 잠금부재(20)의 탄성 복원력에 의하여 상부케이스(10)를 강하게 충격하게 된다. 따라서 잠금부재(20)의 충격력과 수중 부유체(50)의 분출력의 합력으로 더욱 신속하고 강력하게 상부케이스(10)와 하부케이스(90)를 분리할 수 있다. 한편, 잠금부재(20)는 일자 형상에 한정되지 않고 두쌍의 측면 끼움부(22)를 포함하는 십자 형상일 수 있고, 이 경우 하부케이스(90)의 측면(92)에는 4개의 결착공(94)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 잠금부재(20)는 중앙에 중공부(25)가 형성될 수 있다. 도 6에서는 중공부(25)를 둘러싼 림부(24)와 저면 돌출부(26)가 형성된 상태가 도시된다.
도 4(b)와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치는 하부케이스(90)에 수중 부유체(50)를 포함한 부품들이 수납되고, 하부케이스(90)의 상단부에 형성된 결착공(94)에 잠금부재(20)의 측면 끼움부(22)가 삽입됨으로써 잠금부재(20)가 하부케이스(90)에 고정되며, 잠금부재(20)와 간섭하지 않는 공간에 수면 부유체(100)가 수납된다. 수중 부유체(50)의 내부로 가스가 주입되면서 수중 부유체(50)가 팽창하고 이때 수중 부유체(50)가 잠금부재(20)를 밀어낸다.
이때, 잠금부재(20)에 형성된 중공부(25)는 밴드부(21)가 더 잘 휘어지도록 하는 동시에 중공부(25)에는 잠금부재(20)의 아래에 위치하는 부품(예를 들어, 제1 가스분사모듈)의 돌출된 부분이 끼워질 수 있다. 중공부(25)에 다른 부품을 끼우면 부품들이 하부케이스(90) 내부에서 부품이 어지럽게 돌아다니고 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 잠금부재(20)는 저면 돌출부(24)를 포함하여, 도 4(b)와 같이 잠금부재(20)의 아래에 위치하는 제1 가스분사모듈(30)을 가이드할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 잠금부재(20)는 밴드부(21)에 측면 끼움부(22)가 연결되는 부분의 두께가 결착공(94)의 간격보다 두껍도록 두께의 차이가 형성되어, 측면 끼움부(22)가 결착공(94)에 삽입될 때 밴드부(21)까지 삽입되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어 도 6(a)와 같이 잠금부재(20)는 측면 끼움부(22)와 밴드부(21) 사이에 받침턱(23)이 형성되어, 측면 끼움부(22)가 결착공(94)에 삽입될 때 밴드부(21)까지 삽입되지 않게 되고 이것은 잠금부재(20)가 결합, 분리, 고정의 기능을 보다 정확하게 수행하도록 한다. 즉, 받침턱(23)은 침몰상황이 아닌 평상시에 잠금부재(20)가 결착공(94)에 삽입된 상태를 유지시킨다. 한편, 받침턱(23)은 잠금장치(20)의 구부림이 방해되지 않도록 잠금장치(20)의 저면에 형성되는 것이 바람직하다.
도 7은 제1 가압밸브(31)가 폐쇄된 제1 가스분사모듈(30)의 단면도이다. 제1 가스분사모듈은 해수와의 반응한 결과 자동으로 가스가 분사되도록 조절하는 제1 가압밸브(31), 가스를 저장하는 제1 가스탱크(32), 제1 가스탱크(32)의 하부에 설치되어 제1 가스탱크(32)에 저장된 가스를 제1 가스유로(34)에 고속으로 분사하는 가스분사관(33), 수중 부유체(50)의 가스주입구(52)에 연결되어 수중 부유체(50) 내부로 가스를 주입하는 가스주입관(35) 및 가스분사관(33)과 가스주입관(35)을 연결하는 제1 가스유로(34)를 포함한다.
제1 가압밸브(31)는 제1 가압밸브 내에 설치되는 제1 탄성부재(311), 제1 가압밸브 내에 설치되어 제1 탄성부재(311)를 가압함으로써 제1 탄성부재(311)의 가압력을 유지하는 제1 고형체(312), 제1 탄성부재(311)와 제1 고형체(312)에 의한 가압력에 의해 제1 가스유로(34)를 폐쇄하는 제1 디스크(314), 제1 가압밸브(31)의 내부로 해수가 유입되는 통로인 제1 통수공(313) 및 제1 탄성부재(311)의 가압력보다 상대적으로 작은 가압력을 발휘하고 제1 탄성부재(311)의 가압력과 반대 방향으로 제1 디스크(314)를 가압하는 제1 리턴부재(315)를 포함한다.
도 8은 제1 가압밸브(31)가 개방된 제1 가스분사모듈(30)의 단면도이다. 하부케이스(90)와 상부케이스(10)로 이루어지는 해수유입로를 통하여 해수가 하부케이스(90)의 수용공간(91)으로 유입되면 도 6에서 제1 통수공(313)을 통해 해수가 제1 가압밸브(31) 내부로 유입될 수 있다. 제1 통수공(313)을 통해 제1 가압밸브(31) 내부로 유입된 해수는 제1 고형체(312)를 녹이고 그 용액은 다시 제1 통수공(313)을 통해 제1 가압밸브(31) 외부로 배출된다. 제1 고형체(312)의 용액이 배출되면 도 7과 같이 제1 탄성부재(311)가 제1 고형체(312)가 차지하고 있던 공간으로 후퇴하면, 제1 고형체(312)가 제1 탄성부재(311)를 통하여 제1 디스크(314)에 가하는 압력보다 제1 리턴부재(315)가 제1 디스크(314)에 반대방향으로 가하는 압력이 상대적으로 커지므로 제1 가스유로(34)를 폐쇄하고 있던 제1 디스크(314)도 후퇴하게 되고 제1 가스유로(34)가 개방된다. 제1 가스탱크(32)와 가스분사관(33)에 압축 저장되어 있던 가스는 개방된 제1 가스유로(34)를 통해 빠른 속도로 가스주입관(35) 및 수중 부유체(50)에 확산된다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치는 침몰 상황에서 자동으로 제1 가스분사모듈(30)이 작동하도록 설계된다. 한편, 제1 가스분사모듈(30)은 해수의 유입과 상관없이 사용자가 제1 가스분사모듈(30)을 작동시킬 수 있도록 수동방식의 가스유로 개방 유닛을 더 포함할 수 있다.
도 9는 (a) 튜브방식의 수면 부유체(110)에 가스가 주입되기 이전, (b) 가스가 주입된 이후의 신호변환기(100)의 상태를 도시한다. 신호변환기(100)는 수중에서 발생하는 음파를 수신하여 GPS 신호로 변환 후 송신한다. 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)는 침몰선박과 로프(70)로 연결되어 수중에서 음파신호를 발신하고, 침몰 발생 지점의 수면 위를 부유하며 수신한 음파신호를 GPS 신호로 출력함으로써 정확한 위치정보를 전송한다. 따라서 침몰상황에서 침몰선박과 연결되어 수중에서 음파를 발신하는 음파발신모듈(40)과 침몰선박과 분리되어 수면에서 GPS신호를 출력하는 신호변환기(100)가 함께 작업을 수행한다.
신호변환기(100)는 신호변환기(100)가 해수면 위를 부유하게 하는 수면 부유체(110), 음파발신모듈(40)의 음파신호를 수신하는 음파수신모듈(140), 수신한 음파신호를 처리하여 GPS 신호로 출력하는 신호처리부(120) 및 신호처리부(120)에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다.
도 9의 신호변환기(100)의 수면 부유체(110)는 도넛 형상의 입체(torus, 즉, 일반적인 튜브의 형상)로 표현된다. 신호변환기(100)는 침몰선박의 부근에서 음파발신모듈과 수중으로 음파신호를 통신하기 때문에, 얕은 해류나 바람에 의하여 이동하면 안 된다. 따라서 신호변환기(100)의 외형은 해류나 바람의 저항을 최소화하는 곡면인 것이 바람직하다.
신호변환기(100)는 모든 면이 곡면으로 이루어진 수면 부유체(110)가 나머지 구성부품을 둘러싸도록 배치함으로써 곡면으로 이루어진 외형을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 신호변환기(100)는 모든 면이 곡면으로 이루어진 수면 부유체(110)의 중공에 신호처리부(120), 제2 가스분사모듈(130) 및 음파수신모듈(140) 등 나머지 구성부품이 모두 배치됨으로써 곡면으로 이루어진 외형을 가질 수 있다. 또한, 수면 부유체(110) 내부의 폐쇄된 공간에 제2 가스분사모듈(130)을 제외한 나머지 구성부품이 선택적으로 배치될 수도 있다. 나머지 구성부품이 수면 부유체(110)로 둘러싸이도록 배치하는 방법은 둘러싸인 구성부품을 보호하는 효과도 있다.
따라서, 수면에 부유하는 수면 부유체(110)의 외형은 모든 면이 곡면으로 이루어진다. 수면 부유체는 도 9와 같이 튜브의 내부에 가스가 주입되거나 가벼운 재료로 이루어져 수면 위를 부유한다.
도 9와 같이 튜브의 내부에 가스가 주입되는 방식의 신호변환기(100)는 수면 부유체(110)의 중공에 제2 가스분사모듈(130)이 구비되고, 제2 가스분사모듈(130)은 해수와 접촉하면 수면 부유체(110)에 가스를 주입한다.
제2 가스분사모듈(130)은 수면 부유체(110)의 내부로 분사할 가스를 저장하는 제2 가스탱크, 수면 부유체(110)와 제2 가스탱크를 연결하여 가스가 이동하는 제2 가스유로, 평상시에는 제2 가스유로를 폐쇄하고 해수와 접촉하면 제2 가스유로를 개방하는 제2 가압밸브를 포함한다.
제2 가압밸브는 제2 탄성부재, 제2 탄성부재를 가압함으로써 제2 탄성부재의 가압력을 유지하는 제2 고형체, 제2 탄성부재와 제2 고형체에 의한 가압력에 의해 제2 가스유로를 폐쇄하는 제2 디스크, 제2 가압밸브의 내부로 해수가 유입되는 통로인 제2 통수공, 제2 탄성부재의 가압력보다 상대적으로 작은 가압력을 발휘하고 제2 탄성부재의 가압력과 반대 방향으로 제2 디스크를 가압하는 제2 리턴부재를 포함한다.
신호처리부(120)는 음파수신모듈(140)이 수신한 음파신호를 분석 및 필터링하고 GPS 신호로 변환하는 소프트웨어와 GPS 신호를 출력하는 GPS수신기를 포함한다. 또한, 신호처리부(120)는 GPS수신기 GPS 위성의 신호를 수신하는 안테나를 더 포함하고 침몰선박의 위치를 그래픽 컨텐츠로 변환할 수 있다.
전원공급부는 음파수신모듈(140)과 신호처리부(120)에 전원을 공급한다. 전원공급부는 배터리 장착방식이거나 장비의 크기가 과도하게 커지지 않는다면 태양열, 풍력, 조류 자가발전 방식일 수 있다.
신호변환기(100)는 음파수신모듈(140)이 수신한 음파신호에 대한 정보를 출력하는 디스플레이를 더 포함할 수 있고 이 경우 신호처리부(120)는 음파신호를 그래픽 컨텐츠로 변환하여 디스플레이에 표시한다. 또한, GPS수신기는 GPS 위성의 신호를 수신하는 안테나를 더 포함할 수 있다.
도 10은 하부케이스에 부품이 수납된 상태에서 단면을 도시한다. 도 10은 도 4(b)의 A-A' 단면도에 해당한다. 도 4 및 도 10에서 수중 부유체(50)는 한번 이상 접힌 상태로 수납되고 수중 부유체(50) 위에 제1 가스분사모듈(30)과 음파발신모듈(40)이 수납된다. 이때, 음파발신모듈(40)이 고정되는 로프고정용 구멍과 가스주입구(52)가 있는 부분을 수중 부유체의 상부(53)라 하고 그 반대쪽 부분을 수중 부유체(50)의 하부(54)라 정의한다. 수중 부유체(50)가 접힌 상태로 수납될 때 수중 부유체(50)의 하부(54)가 아래로 가고, 수중 부유체의 상부(53)가 위로 오게 된다. 수중 부유체의 상부(53)에 가스주입구(52)가 있기 때문에 가스가 주입되기 시작할 때 수중 부유체(50)의 상부(53)부터 팽창하게 되고, 이 때문에 접힌 상태의 수중 부유체(50)를 완전히 펴서 큰 분출력을 가지게 된다. 도 4 및 도 10에서는 수중 부유체(50)의 상부(53)에 제1 가스분사모듈(30)과 음파발신모듈(40)이 모두 누워있는 형태로 수납되는데 케이스 및 부품의 형상에 따라 수중 부유체(50)의 상부(53)에 제1 가스분사모듈(30)과 음파발신모듈(40)을 모두 세워서 수납될 수 있다.
한편, 상부케이스(10)가 개방되면 수면으로 부상되어야 하는 신호변환기(100)는 도 10과 같이 로프(70), 수중 부유체(50), 제1 가스분사모듈(30) 및 음파발신모듈(40) 등이 모두 수납되고 남은 상부케이스(10)의 수용공간(11)에 수납될 수 있다.
도 11은 수중 부유체(50)에 가스가 주입되기 시작할 때의 단면을 도시한다. 가스 주입 초기(수중 부유체의 팽창 초기)에는 잠금부재(20)의 양단이 하부케이스(90)의 결착공에 삽입되어 움직이지 않기 때문에 수중 부유체(50)가 잠금부재(20)의 중앙을 상부로 밀어 굽힘 변형을 유도한다. 도 12는 수중 부유체(50)의 최대분출력에 도달했을 때 본 발명의 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)의 단면을 도시한다. 수중 부유체(50)의 최대분출력이란 수중 부유체(50)가 계속 팽창하여 잠금부재(20)가 그 양단이 결착공(94)으로부터 이탈되기 직전까지 최대로 휘었을 때 수중 부유체(50)가 잠금부재(20)를 밀어내는 힘의 크기를 말한다.
도 6 및 도 12와 같이 잠금부재(20)가 휘어지면 하부케이스(90)의 결착공(94)에 삽입된 잠금부재(20)의 가로, 세로의 길이가 점점 짧아지게 되고 양단이 결착공(94)으로부터 이탈될 수 있다. 잠금부재(20)가 결착공(94)으로부터 이탈되기 직전에 수중 부유체(50)로부터 받는 힘을 최대분출력이라고 할 수 있다. 따라서 수중 부유체(50)가 계속 팽창하다가 최대분출력을 초과하는 힘으로 잠금부재(20)를 밀어내면 잠금부재(20)는 상부케이스(10) 방향으로 강하게 튕겨져 나가고, 상부케이스(10)가 잠금부재(20)의 충격력과 수중 부유체(50)의 분출력을 받으면서 결국 하부케이스(90)와 분리된다.
도 13은 수중에서 상부케이스(10)가 하부케이스(90)와 분리된 상태를 도시한다. 도 13에서 잠금부재(20)가 최대분출력을 초과하는 힘을 받아 튕겨져 나가고, 상부케이스(10)도 튕겨지면서 하부케이스(90)로부터 분리된 상태를 볼 수 있다.
제1 가스분사모듈(30)이 제대로 작동하는 한, 수중 부유체(50)가 잠금부재(20)를 밀어내고 결국 상부케이스(10)까지 밀어내는 과정은 짧은 시간에 완료되는데, 이때 잠금부재(20)는 수중 부유체(50)가 상부케이스(10)를 밀어내기 전에 수중 부유체(50)의 팽창을 저지하면서 수중 부유체(50)가 더 큰 분출력을 만들 수 있도록 해준다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치의 상부케이스(10)는 잠금부재(20)가 최대분출력을 받기 이전에는 상부케이스(10)의 수용공간(11)에서 휘어진 잠금부재(20)가 상부케이스(10)의 천장에 닿지 않도록 천장의 높이가 높게 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치(1)의 수중 부유체(50)는 도 13과 같이 수중 부유체(50) 내부에 가스가 가득 채워져 수중 부유체(50)가 팽창했을 때 긴 막대형상을 할 수 있다. 수중 부유체(50)가 막대형상으로 팽창하는 경우의 수중 부유체(50)는 수납될 때 도 11 및 도 12와 같이 두번 이상 접힌 상채로 수납되어있다가 팽창하게 되므로 일반적인 형상일 경우보다 더 큰 분출력으로 상부케이스(10)를 밀어낼 수 있다.
상부케이스(10)가 하부케이스(90)와 분리되면 신호변환기(100)가 해수와 접촉하고 신호변환기(100)는 수면으로 부상한다. 도 13의 가스주입방식의 신호변환기(100)는 상부케이스(10)가 하부케이스(90)와 분리되면 해수가 제2 가스분사모듈(130)에 유입되므로 수면 부유체(110)가 팽창하면서 수면으로 부상한다. 한편, 가스주입방식의 신호변환기(100)의 경우 상부케이스(10)가 하부케이스(90)와 분리되기 이전이라도 상부케이스(10)의 수용공간(11)으로 유입된 해수와 접촉하면 수면 부유체(110)가 팽창할 수 있다.
도 14는 수중 부유체(50)가 수중에 부유하는 상태를 도시한다. 도 13과 같이 상부케이스(10)가 개방될 때에는 수중 부유체의 상부(53)가 잠금부재(20)와 상부케이스(10)를 강하게 밀어내며 하부케이스(90) 밖으로 튀어오르므로, 개방 직후에는 수중 부유체의 상부(53)가 수중 부유체의 하부(54)보다 높은 위치에 있다. 그러나 개방 이후 시간이 지나면 수중 부유체(50)가 수중에 부유하는 경우에는 도 14와 같이 수중 부유체의 상부(53)로 정의된 부분이 수중 부유체의 하부(54)로 정의된 부분에 대하여 상대적으로 낮은 위치에 오게 된다. 이는 수중 부유체의 상부(53)에는 각각 가스주입구(52)와 로프고정용 구멍(51)에 중량물인 제1 가스분사모듈(30)과 음파발신모듈(40)이 고정되어 수중 부유체(50)의 무게중심이 수중 부유체의 상부(53)에 위치하므로, 수중 부유체(50)가 팽창되는 과정에서 자연스럽게 상하부의 위치가 바뀌게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 침몰선박 위치식별 장치는 수중 부유체의 하부(54)에 고정되고 수중 부유체(50)가 수중에 부유하는 동안 빛을 발생시키는 발광모듈(60)을 더 포함할 수 있다. 가시광은 수면에 가까울수록 발견되기 용이하므로 수중 부유체(50)의 팽창이 완료된 후 발광모듈(60)이 수중 부유체(50)의 위쪽에 위치하기 위해서는 처음에는 수중 부유체(50)의 하부(54)에 설치되는 것이 바람직하다. 도 14와 같이 수중 부유체의 하부(54)에는 발광모듈(60)이, 상부(53)에는 음파발신모듈(40), 제1 가스분사모듈(30), 로프(70)가 고정된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 침몰선박 위치식별 장치(1)가 선박(S)에 설치된 상태를 도시하고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 침몰선박 위치식별 장치(1)가 작동한 상태를 도시한다. 도 15에서 보듯이 선박(S)이 침몰하지 않은 상황에서는 높은 파도나 비가 갑판을 덮치더라도 본 발명의 침몰선박 위치식별 장치(1)의 상부케이스(10)와 하부케이스(90)는 분리되지 않는다.
그러나, 도 16에서 보듯이 선박(S)이 침몰한 상황에서 제1 가스분사모듈(30)이 작동한 후 잠금부재와 상부케이스(10)가 하부케이스(90)로부터 분리됨에 따라 수중 부유체(50)가 수중에 부상하고, 로프(70)에 의해 수중 부유체(50)와 선박(S)이 연결되므로 수중 부유체(50)의 부상 이후에 선박(S)이 수중에서 이동하더라도 수중 부유체(50)에 고정된 음파발신모듈(40)가 선박(S)의 정확한 위치 정보를 발신한다. 또한 상부케이스(10)가 하부케이스(90)로부터 분리됨에 따라 해수에 노출된 신호변환기(100)가 수면으로 부상하고, 음파발신모듈(40)이 발신하는 선박(S)의 정확한 위치 정보를 GPS 신호로 변환하여 구조세력에게 전송함으로써, 선박(S)의 위치를 식별하도록 한다.
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.
따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 침몰선박 위치식별 장치
10: 상부케이스
11: 상부케이스의 수용공간
12: 상부케이스의 내측면
121: 결착홈
122: 돌출 가이드부
20: 잠금부재
21: 밴드부
22: 측면 끼움부
23: 받침턱
24: 림부
25: 중공부
26: 저면 돌출부
30: 제1 가스분사모듈
31: 제1 가압밸브
311: 제1 탄성부재
312: 제1 고형체
313: 제1 통수공
314: 제1 디스크
315: 제1 리턴부재
32: 제1 가스탱크
33: 가스분사관
34: 제1 가스유로
35: 가스주입관
40: 음파발신모듈
50: 수중 부유체
51: 로프고정용 구멍
52: 가스주입구
53: 수중 부유체의 상부
54: 수중 부유체의 하부
60: 발광모듈
70: 로프
80: 고정수단
90: 하부케이스
91: 수용공간
911: 제1 수용공간
912: 제2 수용공간
92: 외측면
93: 해수유입홈
94: 결착공
95: 해수유입공
96: 내벽
100: 신호변환기
110: 수면 부유체
120: 신호처리부
130: 제2 가스분사모듈
140: 음파수신모듈

Claims (13)

  1. 선박에 구비되어 상기 선박이 침몰할 때 작동하여 상기 선박의 위치를 식별할 수 있게 기능하는 침몰선박 위치식별 장치로서,
    상기 선박에 고정되고, 내부에 수용공간이 마련되어 부품이 수납되는 하부케이스 - 상기 하부케이스의 외측면에는 상기 하부케이스의 하단부에서부터 상기 하부케이스의 상단부까지 연결되어 상기 선박의 침몰 시 해수가 유입되는 해수유입홈이 형성됨 -;
    일단이 상기 하부케이스에 고정되고 일정 길이로 연장될 수 있도록 감겨져 상기 하부케이스 내부에 수납되는 로프;
    한번 이상 접힌 상태로 상기 하부케이스의 수용공간에 수납되고, 그 일단이 상기 로프의 타단에 고정되고, 상기 선박의 침몰 시 내부가 가스로 채워져 팽창하면서 수중에서 부상하는 수중 부유체;
    상기 수중 부유체의 상부에 고정되어 상기 선박의 침몰 시 상기 해수유입홈을 통하여 유입된 해수에 의하여 상기 수중 부유체의 내부로 가스를 주입하는 제1 가스분사모듈;
    상기 수중 부유체와 함께 상기 로프의 타단에 고정되어 음파를 발신하는 음파발신모듈;
    상기 하부케이스의 외측면에 내측면이 접하고, 상기 해수유입홈과 상기 내측면이 형성하는 공간을 통해 해수가 유입되는 상부케이스; 및
    상기 음파발신모듈로부터 음파신호를 수신하는 음파수신모듈, 수신한 음파신호를 GPS 신호로 변환하여 전파시키는 신호처리부 및 상기 음파수신모듈과 상기 신호처리부가 수면 위에 부유하도록 하는 수면 부유체를 포함하는 신호변환기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수중 부유체는 팽창한 상태에서 막대형상인 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하부케이스의 측면에는 상기 하부케이스의 수용공간과 외부를 관통하는 결착공이 형성되고,
    상기 수중 부유체가 접혀있을 때는 상기 결착공에 양단이 삽입되어 있고, 상기 수중 부유체가 팽창하면서 미는 힘에 의하여 중앙이 상부로 밀려 휘어지며 일정 기준 이상 휘어지면 상기 양단이 상기 결착공으로부터 이탈하면서 상기 상부케이스를 충격하는 잠금부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 잠금부재는 탄성체인 밴드부와 상기 결착공에 삽입되는 측면 끼움부를 포함하고, 상기 측면 끼움부가 연결되는 상기 밴드부의 두께는 상기 결착공의 간격보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 잠금부재는 탄성체인 밴드부와 상기 결착공에 삽입되는 측면 끼움부를 포함하고,
    상기 밴드부와 상기 측면 끼움부의 사이에 저면으로 돌출된 받침턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 잠금부재는 중공 및 상기 중공을 둘러싼 테두리에 저면 돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 잠금부재는 상기 하부케이스의 측면에 서로 마주보게 형성된 두 결착공에 형성된 2개의 결착공에 일자 형태로 고정되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 상부케이스의 내측면에 돌출되어 상기 상부케이스의 내측면이 상기 하부케이스의 외측면과 접할 때 상기 해수유입홈에 삽입되는 돌출 가이드부가 구비되고,
    상기 돌출 가이드부에는 상기 잠금부재의 양단이 삽입되는 결착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 해수유입홈에 복수개의 해수유입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하부케이스의 측면의 하부에 복수개의 해수유입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 하부케이스의 수용공간의 하부를 중앙의 제1 수용공간과 테두리의 제2 수용공간으로 이분하는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가스분사모듈은 제1 가스유로, 해수와 접촉하면 자동으로 상기 제1 가스유로를 개방하는 제1 가압밸브를 포함하고,
    상기 제1 가압밸브는 상기 제1 가압밸브의 내부에 설치되어 상기 제1 가스유로를 폐쇄하는 제1 디스크, 상기 제1 가압밸브의 내부와 외부를 연통하는 제1 통수공, 상기 제1 가압밸브의 내부에 설치되어 상기 제1 통수공을 통하여 유입되는 해수에 용해되는 제1 고형체, 상기 제1 고형체에 의한 가압력으로 상기 제1 디스크를 가압하는 제1 탄성부재, 상기 제1 탄성부재의 가압력보다 상대적으로 작은 가압력을 발휘하고 상기 제1 탄성부재의 가압력과 반대 방향으로 상기 제1 디스크를 강압하여 상기 제1 가스유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 수중 부유체의 하부에 고정되고, 상기 수중 부유체가 수중에 부유하는 동안 빛을 발생시킬 수 있는 발광모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 및 수면 부유체를 이용한 침몰선박 위치식별 장치.
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