KR200205364Y1 - 공기분사 추진식 무인 잠수정 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무인 잠수정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저 탐사용 무인잠수정을 프로펠러 추진식에서 공기분사 추진식으로 새롭게 제작하는 무인 잠수정에 관한 것이다.

본발명은, 몸체와, 상기 몸체 후방에 설치된 추진 날개, 추진부 및 모선과 연결되는 외부 지지대로 구성되는 무인 잠수정에 있어서, 상기 추진 날개의 사이에 설치되어 전,후방 방향으로 무인 잠수정을 구동시키는 전,후진 공기분사 노즐, 상기 몸체의 길이방향의 중간부에 설치되어 무인 잠수정을 상,하방향으로 구동시키는 상,하 공기분사 노즐, 상기 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐의 내측에 설치되고 모선에 연결되는 공압호스와 제어 신호선 및 와이어에 연결되어 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐을 개개 및 전체 조정이 가능하도록 설치되며, 내부에 설치된 차단부의 작동으로 무인 잠수정을 전,후,좌,우로 구동시키는 제어 밸브로 구성한 것을 특징으로 하는 공기분사 추진식 무인 잠수정을 제공한다.

Description

공기분사 추진식 무인 잠수정{Unmanned submarine}

본 고안은 무인 잠수정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해저 탐사용 무인잠수정을 프로펠러 추진식에서 공기분사 추진식으로 새롭게 제작하는 무인 잠수정에 관한 것이다.

무인 잠수정은 모선(mother ship)에 밧줄(tether)이나 도관(umbilical)을 연결하여 수중에서 인간이 탑승하지 않고 작업할 수 있는 수중 로봇을 말한다. 현재의 많은 나라에서는 해저에 대한 새로운 인식이 있는 실정으로 수중 작업의 증가에 발맞추어 최근 유전지역이나 해양 플랜트가 설치되는 지역이 차츰 심해화되어 잠수부가 직접 작업을 할 수 있는 한계를 초과하는 경우가 많이 발생되었다.

또한, 전세계를 하나로 묶는 인터넷의 증가로 인한 해저 광케이블의 공사가 진행되고, 특히 해저 광케이블의 경우는 대륙을 횡단하는 경우가 대부분으로 국내,외 해저 광케이블의 유지보수 작업 등으로 인하여 보유 장비가 풀가동을 하고 있는 실정이라 할 수 있다.

상기 무인 잠수정의 종류를 기능별로 구분한다면 다섯 단계로 나눌 수 있다.

제1단계는 단순한 카메라만을 가지고 있는 탐사를 의미하고, 제2단계는 전기적 시스템만으로 작업 및 탐사를 의미하며, 제3단계는 유압시스템으로 중작업 및 탐사를 의미하고, 제4단계는 모선에 의해서 끌리거나 자체 트랙(track)에 의해서 구동하여 중작업을 전담하도록 하는 것을 의미하며, 마지막으로 제5단계는 원형(prototype), 개량형 ROV(Remotely Operated Vehicle)를 의미한다.

상기 무인 잠수정은 일반적으로 프로펠러 타입이 주로 많이 사용되고 있다.

또한, 상기 무인 잠수정은 크게 수상 시스템(surface system)과 수중 시스템(subsea system)으로 나눌 수 있으며, 상기 수상 시스템은 모선위에 탑재된 장치를 말하는데, 이는 ROV가 실제로 수중에서 작업을 하기 위해서 필요한 제어 및 에너지 공급 등의 모든 지원부분을 말하고, 상기 수중 시스템은 수중에서 실제로 작업을 행하는 잠수정(vehicle)을 말한다.

현재 우리나라에서는 해저 탐사용 무인 잠수정을 외국에서 도입하고 있는 실정으로, 상기 해저 탐사용 무인 잠수정은 대부분 전기/유압에 의한 프로펠러 추진식을 사용하고 있고, 그로인해 해저를 탐사하는 도중에 그물과 같은 장애물에 의해 걸림현상이 빈번하게 발생되어 무인 잠수정을 분실하는 경우가 발생되며, 또한 전기/유압 모터를 사용하는 관계로 고장률이 높아 무인 잠수정을 수리하는 비용이 별도로 책정되어야 하는 문제점을 가졌다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 무인 잠수정을 사용하여 해저를 탐사하는 경우 그물과 같은 장애물에 대한 걸림현상을 방지시키고 고장률을 현격하게 감소시키도록 하는 공기분사 추진식 무인 잠수정을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은, 몸체와, 상기 몸체 후방에 설치된 추진 날개, 추진부 및 모선과 연결되는 외부 지지대로 구성되는 무인 잠수정에 있어서, 상기 추진 날개의 사이에 설치되어 전,후방 방향으로 무인 잠수정을 구동시키는 전,후진 공기분사 노즐, 상기 몸체의 길이방향의 중간부에 설치되어 무인 잠수정을 상,하방향으로 구동시키는 상,하 공기분사 노즐, 상기 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐의 내측에 설치되고 모선에 연결되는 공압호스와 제어 신호선 및 와이어에 연결되어 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐을 개개 및 전체 조정이 가능하도록 설치되며, 내부에 설치된 차단부의 작동으로 무인 잠수정을 전,후,좌,우로 구동시키는 제어 밸브로 구성한 것을 특징으로 하는 공기분사 추진식 무인 잠수정을 제공한다.

도 1은 본 고안의 무인 잠수정에 대한 일측면의 상태를 나타내는 도면.

도 2는 본 고안의 무인 잠수정에 대한 후방에서 본 상태를 나타내는 도면.

도 3은 공기분사 추진기의 개략적인 설명을 나타내는 도면.

도 4a는 본 고안의 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐의 내부에 설치되는 제어 밸브를 나타내는 도면, 도 4b는 제어 밸브의 작동상태를 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

30 : 무인 잠수정 32 : 공압호스

34 : 제어신호선 및 와이어 36 : 외부 지지대

38 : 중간 가로대 40 : 고정 U볼트

42 : 공기탱크 44 : 조명등

46 : 몸체 48 : 투명덮개

50 : 카메라 52 : 추진날개

54 : 상부 고정밴드 56 : 하부 고정밴드

58 : 몸체 지지대 60 : 전,후진 공기분사 노즐

62 : 상,하 공기분사 노즐 64 : 충격방지용 고무

66 : 음향통신기 68 : 온도계

70 : 속도계 72 : 공압 파이프

74 : 보강재 76 : 공기펌프

78 : 제어 밸브 80 : 차단부

U : 수상 시스템 B : 수중 시스템

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 구성과 작용을 설명한다.

도 1은 본 고안의 무인 잠수정에 대한 일측면의 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 고안의 무인 잠수정에 대한 후방에서 본 상태를 나타내는 도면이다.

무인 잠수정(30)에는 모선(도면상 미도시)과 연결된 공압호스(32)와 제어 신호선 및 와이어(34)를 통하여 무인 잠수정(30)에 공압을 공급하게 되며, 무인 잠수정에 대한 제어는 모두 모선에서 조정하게 된다.

상기 무인 잠수정(30)은 크게, 공압호스(32)와 제어 신호선 및 와이어(34), 외부 지지대(36), 공기 탱크(42), 조명등(44), 몸체(46), 카메라(50), 및 전,후진 공기분사 노즐(60)과 상,하 공기분사 노즐(62) 등으로 구성된다.

상기 외부 지지대(36)는 개략적으로 'ㄷ'자 형상으로 구성되는데, 상기 'ㄷ'자 형상으로 형성된 외부 지지대(36)에는 대략 상부측에 가로 방향으로 중간 가로대(38)를 형성하고 상기 중간 가로대(38)와 외부 지지대(36)의 사이에는 고정 U볼트(40)를 사용하여 무인 잠수정(30)의 몸체에 공기를 공급시키는 공기탱크(42)를 설치하게 된다. 상기 공기탱크(42)에는 공압호스(32)의 일측이 연결되고 공압호스(32)의 타측은 모선에 연결되며, 특히 상기 공기탱크(42)는 외부 지지대(36)와 마찬가지로 길이방향으로 길게 양측으로 2개가 설치된다.

상기 중간 가로대(38)에는 양측으로 무인 잠수정이 심해에서 움직이는 경우 방향을 설정할 수 있도록 빛을 조사하는 2개의 조명등(44)이 설치된다.

상기 몸체(46)는 대략 원통형으로 형성되는데, 상기 몸체(46)에는 길이방향의 전방으로 투명덮개(48)를 형성하고 상기 투명덮개(48)의 내측에는 카메라(50)를 적재하여 설치하며, 또한 상기 몸체(46)에는 길이방향의 후방으로 몸체(46)의 외주면에 밀착 설치되는 추진날개(52)를 설치한다. 상기 원형 형상으로 형성된 몸체(52)에는 양측에 몸체 지지대(58)를 설치하여 외부 지지대(36)에 고정시킴으로 무인 잠수정의 구동중 몸체(46)의 떨림 현상을 방지하도록 형성한다. 상기 몸체(46)에는 상부 고정밴드(54)와 하부 고정밴드(56)가 설치되고, 특히 상기 몸체(46)와 몸체 지지대(58)가 접하는 곳에는 하부 고정밴드(56)가 설치되며 상기 상부 고정밴드(54)와 하부 고정밴드(56)가 접하는 내측에는 충격방지용 고무(64)가 설치된다. 상기 충격방지용 고무(64)는 무인 잠수정(30)이 구동중 외부 지지대(36)가 수중의 다른 물체와 충돌이 일어나는 경우 외부 지지대(36)를 통해 전해지는 충격력을 몸체(46)에 직접 전하지 않도록 하기위해 설치되는 것이다. 또한, 상기 몸체(46)의 외주연으로 설치되는 하부 고정밴드(56)에 결합되는 몸체 지지대(58)와 외부 지지대(36)가 접하는 곳에는 보강재(74)를 결합하여 볼팅하는 구조이다.

상기 추진 날개(52)를 설치한 사이에는 전,후방 방향으로 무인 잠수정(30)을 구동시키는 전,후진 공기분사 노즐(60)을 다수개 설치한다.

또한, 상기 무인 잠수정(30)의 몸체(46)에는 대략 길이방향의 중간부에 상,하방향으로 무인 잠수정을 구동시키는 상,하 공기분사 노즐(62)이 2개 설치된다.

또한, 상기 무인 잠수정(30)의 원형으로 형성되는 몸체(46)에는 상부측에 음향 통신기(66), 온도계(68) 및 속도계(70)가 설치되고, 상기 무인 잠수정(30)의 원형으로 형성되는 몸체(46)에는 대략 상부측에 모선과 연결되어 있는 제어 신호선 및 와이어(34)와 공기 탱크(42)와 연결되는 공압 파이프(72)가 결합된다. 상기 몸체(46)에는 상부로 형성되는 공기 탱크(42)에 연결된 공압 파이프(72)가 몸체(46)의 길이방향의 전,후방으로 양측에서 4군데가 연결된다.

도 3은 공기분사 추진기의 개략적인 설명을 나타내는 도면으로서, 도 3에서 알 수 있듯이, 수상 시스템(U)의 공기 펌프(76)에서 발생된 공압은 공압 호스(32)를 통하여 수중 시스템(B)인 무인 잠수정(30)에 설치되어 있는 공기탱크(42)에 집적되며, 상기 공기탱크(42)의 공압은 제어밸브를 통하여 전,후진 공기분사 노즐(60)과 상,하 공기분사 노즐(62)에 공기를 분배하여 공급하므로서 무인 잠수정(30)의 운동을 전,후방이나 상,하방향으로 제어하게 된다.

도 4a는 본 고안의 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐의 내부에 설치되는 제어 밸브를 나타내는 도면이고, 도 4b는 제어 밸브의 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.

상기 전,후진 공기분사 노즐(60)과 상,하 공기분사 노즐(62)에는 각각 제어 밸브(78)가 설치되는데, 상기 제어 밸브(78)는 솔레노이드 밸브 타입이 사용된다. 상기 제어 밸브(78)는 내부에 차단부(80)가 형성되고 상기 차단부(80)가 좌,우로 작동함으로 공압호스(32)와 연결된 공기탱크(42)의 공압이 전달되게 된다.

상기 제어 밸브(78)는 모선에서 개개 및 전체 작동을 조정할 수 있어 필요에 따라 좌,우회전이 가능하다.

도 4b에서는 전,후진 공기분사 노즐(60)이 작동하여 무인 잠수정(30)이 전방으로 이동하는 상태를 설명하고 있는데, 이때 제어 밸브(78)의 내부에 설치된 차단부(80)가 후방추진 방향을 막고 있는 관계로 공기는 전방추진 방향으로 빠져나가게 되면서 무인 잠수정(30)의 추진력은 전방으로 전해지는 상태를 설명하고 있다. 상기 제어 밸브(78)의 차단부(80)는 제어 신호선과 결합되어 있다.

상기 설명에서 알 수 있듯이, 무인 잠수정(30)은 모선과 연결되어 있는 공기탱크(42)와 연결된 공압호스(32)와 제어 신호선 및 와이어(34)에 의해서 조정이 가능하며, 특히 무인 잠수정(30)은 수중 작업시 조명등(44)이 빛을 조사하게 되면 몸체(46)의 전방에 설치된 카메라(50)를 통하여 수중의 상태를 파악하면서 수중 작업을 진행할 수 있게 되는 것이다.

상술한 본 고안의 구성과 작용에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 공기분사 추진식의 무인 잠수정은 에너지 공급원을 모선에 연결된 공압호스를 통해 각각의 전,후진 공기분사 노즐과 상,하 공기분사 노즐에 연결시켜 공압을 사용하는 관계로 수중에서 작업을 진행하는 경우 그물 등과 같은 장애물에 무인 잠수정이 걸릴 염려가 없으며, 특히 프로펠러 회전식의 무인 잠수정에 비하여 수중에서 유체의 압력에 대항하여 공압을 사용하는 관계로 수중 작업에 탁월한 효과를 가진다.

또한, 본 고안의 무인 잠수정은 프로펠러식이 아니라 공압식을 사용하므로 고장률이 현격하게 감소되고 수중 작업을 마친 후 발생되던 수리비를 대폭적으로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 몸체와, 상기 몸체 후방에 설치된 추진 날개, 추진부 및 모선과 연결되는 외부 지지대로 구성되는 무인 잠수정에 있어서, 상기 추진 날개(52)의 사이에 설치되어 전,후방 방향으로 무인 잠수정(30)을 구동시키는 전,후진 공기분사 노즐(60), 상기 몸체(46)의 길이방향의 중간부에 설치되어 무인 잠수정(30)을 상,하방향으로 구동시키는 상,하 공기분사 노즐(62), 상기 전,후진 공기분사 노즐(60)과 상,하 공기분사 노즐(62)의 내측에 설치되고 모선에 연결되는 공압호스(32)와 제어 신호선 및 와이어(34)에 연결되어 전,후진 공기분사 노즐(60)과 상,하 공기분사 노즐(62)을 개개 및 전체 조정이 가능하도록 설치되며, 내부에 설치된 차단부(80)의 작동으로 무인 잠수정(30)을 전,후,좌,우로 구동시키는 제어 밸브(78)로 구성한 것을 특징으로 하는 공기분사 추진식 무인 잠수정.