KR20030090599A - 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징 및 습기 차고 먼지가 쌓인 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 임의의 부유하는 입자들의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지하는 것에 의해 수중 시스템의 변환기와 전자장치의 수명을 향상시키고; 신규한 장치의 사용에 의해 압력 하우징의 개폐의 편리성을 향상시켜 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 통상적으로 채용되는 걸리적거리게 돌출하고 부식되기 쉬운 고정장치의 사용을 회피시키고; 변환기의 압력 포트로의 수압의 신뢰성 있는 전달을 실행하는 동시에 동압 효과로부터 발생하는 오차를 최소화하여, 염수에 의한 화학적 부식을 방지하고 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 억제하는 방법에 관한 것이다.

Description

수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징{PRESSURE HOUSING FOR IN-WATER PRESSURE BASED SYSTEMS}

지금까지 알려진 수압을 기초로 하는 시스템[V. B. Peshwe, S.G. Diwan, A. Joseph, and E. Desa, "Wave and Tide Gauge",Indian Journal of Marine Sciences, Vol.9, pp.73-76 (1980)]은 수중 전자장치와 압력 센서가 황동 실린더내에 끼워진 원형 황동 플레이트상에 배치되어 고정되어 있는 파도 및 조수 게이지를 개시하고 있다. O-링이 수중장치를 밀봉하기 위해 사용되고 있으며, 이 O-링은 강재 베이스상에 장착되어 있다. 모든 강재 구성요소는 니켈 플레이트로 되어 있으며, 황동재 구성요소들은 페인트로 피막되어 있다. 압력 변환기의 감압(pressure sensitive) 금속 다이아프램은 제거가능한 단부 플레이트의 평면상에 위치된 스테인레스 스틸에 부착되고 압력 포트에 유압식으로 접속된 오일이 충전된 네오프렌 니플의 사용으로 화학적 부식에 대해 보호되고 있다. 단부 플레이트는 반대방향식으로 배치되는 4개의 볼트, 와셔 및 너트의 사용에 의해 원통형 하우징의 플랜지에 고정된다. 물고기가 물게 됨으로써 발생하는 네오프렌 고무 니플에의 우발적인 손상으로 인해 화학적 부식에 대하여 변환기의 압력 포트를 보호하는 오일의 손실을 초래하게 되는 것이 이 장치의 결점이다. 또다른 결점은 하우징의 미적이지 못한 외관을 주게되는 볼트와 너트의 돌출이다.

또다른 시스템[A. Joseph and E.S. Desa, " A Microprocessor-Based Tide Measuring System",Journal of Physics, E. Scientific Instruments, Vol.17, pp.1135-1138 (1984)]은 패러사이언티픽 콰츠 압력 변환기(Paroscientific quartz pressure transducer)를 포함하고 있는, 황동으로 만들어진 원통형 수압 하우징으로 이루어진 조수 측정 시스템을 개시하고 있다. 상기 압력 변환기는 하우징의 원형 황동 베이스 플레이트상에 배치되어 있고, 압력 유입구는 베이스 플레이트상의 O-링에 의해 보호되는 오리피스를 통해 해수에 노출되어 있다. 전체 하우징은 원통형 하우징과 그것의 베이스 플레이트 사이에 배치된 또다른 더 큰 O-링으로 밀봉된다. 상기 베이스 플레이트는 6 단위의 스테인레스 볼트, 와셔 및 너트를 사용하여 원통형 하우징의 원형 플랜지에 장착되어 있다. 압력 하우징을 밀봉하는 이 방법의 결점은 직경방향으로 대향된 볼트들을 동시에 체결하는 데 특별한 주의를 기울여야 한다는 것이며, 이에 실패할 경우 O-링은 그것의 탄성한계를 넘어 불균일하게 변형되게 되어, 압력 하우징의 누출과 변환기의 손상의 가능성을 초래한다. 관찰된 또다른 결점은 외부 판독장치로의 데이터의 전송을 위해 사용되는 수중 커넥터가 해수중에서 장기간에 걸친 침수 후에 화학적 부식을 당하도록 사용된다는 점이다. 패러사이언티픽 콰츠 압력 변환기가 편입된 유압 커플링 장치는 변환기의 압력 포트에 부착된 하나의 단부와 변환기 하우징의 단부 캡에 접속된 나머지 단부를 가진 내경이 ∼1mm이고 길이가 ∼200mm인 실리콘-오일이 충전된 가요성 플라스틱 모세관으로 이루어져 있다. 관련 분야의 연구에서 이 유압 커플링 장치에서 관찰된 결점은 장시간에 걸친 오일의 느린 누출이다.

또다른 시스템[A. Joseph and E. Desa, "An Evaluation of Free- and Fixed- Vane Flow Meters with Curved- and Flat-Bladed Savonius Rotors",Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, American Meteorological Society, Vol.11, No.2, pp.525-533 (1994)]은 센서 및 전자부품 인쇄회로기판을 위치시키기 위해 수중 압력 하우징내에 사용하는 2가지 형태의 유속계 부착 수심 표시기를 개시하고 있다. 이들 장비내에서 압력 하우징은 해류 센서용 보조기구의 일부분을 형성하는 단부 플레이트 어셈블리로 폐쇄된다. 수심의 추정에 사용되는 압력 센서는 압력 하우징의 수평 단차부상에 배치되어 있다. 상기 압력 하우징은 4개의 등각견된 볼트를 사용하여 단부 플레이트 어셈블리에 부착되어 있다. 이 장치에서 발견된 2가지 결점은 (1) 고정 볼트의 돌출과 (2) ["Evaluation and performance enhancement of a pressure transducer under flows, waves, and a combination of flows and waves,Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, American Meteorological Society, Vol.17, No.3, pp.357-365 (2000)]에서 A. Joseph, J.A. E. Desa, P. Foden, K. Taylor, J. McKeown, 및 E. Desa에 의해 논의된 바와 같은 유동, 파도 또는 유동과 파도의 조합의 악영향으로부터 초래되는 압력 측정 정밀도의 저하에 취약한 압력 유입구의 돌출이다.

유속, 수위 및 많은 다른 해양학적 변수들의 측정을 위한 수압 장치의 또다른 형태에 있어서, Aanderaa Instruments(노르웨이)는 한 단부에 제거가능한 단부 캡을, 그리고 다른 단부에 고정된 단부 캡을 가지고 있고, 제거가능한 단부 캡이 단부 캡과 원통형 하우징의 외주상의 직경방향 반대 위치들상에 절삭가공된 슬롯들내에 훅 연결되는 2개의 금속 클램프를 사용하여 고정되도록 되어 있는 원통형 금속 하우징을 사용하고 있다. 이 장치에 있어서, 압력 변환기의 압력 유입구는 바깥으로 돌출하고 있으므로, 그것의 주변에서의 다양한 해수의 운동에 의해 유발되는 압력 측정 오차를 가지게 된다.

금속으로 건조되고 그것의 금속 단부 캡이 금속 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 장치를 사용하여 고정되는 모든 종래의 수중 압력 하우징과 관련하는 원리상의 결점은 해수에 장기간에 걸쳐 노출된 후에 화학적 부식을 겪게 되어 단부 플레이트의 개방을 일반적으로 어렵게 만든다는 것이다. 또한, 이러한 돌출한 장치들의 존재는 압력 하우징의 미적인 외관을 저하시킨다.

본 발명은 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 (1) 습기 차고 먼지가 쌓인 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 임의의 부유하는 입자들의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지하는 것에 의해 수중 시스템의 변환기와 전자장치의 수명을 향상시키는 방법; (2) 신규한 장치의 사용에 의해 압력 하우징의 개폐의 편리성을 향상시켜 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 통상적으로 채용되는 걸리적거리게 돌출하고 부식되기 쉬운 고정장치의 사용을 회피하는 방법; 및 (3) 변환기의 압력 포트로의 수압의 신뢰성 있는 전달을 실행하는 동시에 동압 효과로부터 발생하는 오차를 최소화하여, 염수에 의한 화학적 부식을 방지하고 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 억제하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 수압을 기초로 하는 시스템내에 사용되는 종래기술의 통상적인 방법을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징의 단면도,

도 3은 본 발명의 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징내에 사용되는 장착장치의 단면도,

도 4는 본 발명의 압력 하우징에 편입되는 압력 변환기 부착 전자장치에 의해 측정된 시계열 해수위 기록을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 압력 하우징내에 편입된 온도 변환기 부착 전자장치에 의해 측정된 시계열 수온 기록을 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 압력 하우징내에 편입된 데이터 기록기에 의해 기록된 시계열 배터리 전압 기록을 도시한 도면.

본 발명의 주 목적은 습기 차고 먼지가 쌓인 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 임의의 부유하는 입자들의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지하는 것에 의해 수중 시스템의 변환기와 전자장치의 수명을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 신규한 장치의 사용에 의해 압력 하우징의 개폐의 편리성을 향상시켜 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 통상적으로 채용되는 걸리적거리게 돌출하고 부식되기 쉬운 고정장치의 사용을 회피하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 변환기의 압력 포트로의 수압의 신뢰성 있는 전달을 실행하는 동시에 동압 효과로부터 발생하는 오차를 최소화하여, 염수에 의한 화학적 부식을 방지하고 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 억제하는 것이다.

본 발명의 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징은 다음의 사항을 제공한다.

(1) 습기 차고 먼지가 쌓인 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 임의의 부유하는 입자들의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지하는 것에 의해 수중 시스템의 변환기와 전자장치의 수명을 향상시킨다. 본 발명의 시스템은 2개의 독립적인 격실, 즉 변환기와 전자장치를 봉입하도록 되어 있는 변환기 부착전자장치 격실(침해되지 않음)과 배터리와 컴퓨터 인터페이스 커넥터를 봉입하도록 되어 있는 배터리 부착 커넥터 격실을 제공하여, 대개 먼지가 많고 습기찬 해안 환경의 원격 필드 스테이션에서 실시되는 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 부유하는 임의의 입자의 진입을 회피시킴으로써 청결하고 습기가 없는 환경에서 주변환경에 민감한 변환기 및 전자장치를 봉입하는 방법을 제공한다. 또한, 2개의 격실은 미려함, 경량화, 및 해양환경에서의 부식방지를 위해 단일의 고체 비금속 재료로부터 절삭가공된다.

(2) 신규한 장치의 사용에 의해 압력 하우징의 개폐의 편리성을 향상시켜 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 통상적으로 채용되는 걸리적거리게 돌출하고 부식되기 쉬운 고정장치의 사용을 회피시킨다. 본 발명의 시스템은 나사산을 가진 비금속 배치 링을 제공하여, 변환기 부착 전자장치 격실의 시일 플레이트를 그것의 정해진 위치에 배치시킨다. 본 발명의 시스템은 또한 배터리 부착 커넥터 격실의 비금속 시일 플레이트의 정상 중앙부상에 절삭가공되는 나사산을 가진 원통형 부분을 제공하고, 이 나사산을 가진 원통형 부분은 상기 시일 플레이트의 자유로운 개방을 편리하게 하는 간단한 기구로서 기능한다. 나사산을 가진 중앙 수형(male) 부분을 가진 상기 시일 플레이트는 단순히 제위치로 밀어넣어져 원통형 압력 하우징의 내면에 절삭가공된 원형 단차부상에 안착된다. 상기 시일 플레이트 위에 위치된 나사산을 가진 비금속 단부 캡(개방시에 사용하기 위한 암형 부분을 구비하고 있음)이 제위치에 배치된다. 나사산을 가진 비금속 배치 링은 시일 플레이트와 단부 캡을 정해진 위치에 유지시킨다. 또한, 본 발명의 시스템은 일차적으로 상기 배치링을 나사풀림시키고, 단부 캡을 개방하고, 단부 캡의 암형(female) 부분을 시일 플레이트의 수형 부분과 커플링시킨 다음 그것을 손쉽고 편안하게 당겨 냄으로써 배터리 부착 커넥터 격실의 손쉬운 개방을 가능하게 해준다.

(3) 컴팩트하고 비부식성이며 생물오염에 저항성이 있는 유압 커플링 장치를 사용하여, 변환기의 압력 포트로의 수압의 신뢰성 있는 전달을 실행하는 동시에 동압 효과로부터 발생하는 오차를 최소화하여, 염수에 의한 화학적 부식을 방지하고 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 억제시킨다. 따라서, 본 발명의 시스템은 수형 구성요소와 암형 구성요소를 기본적으로 포함하는 유압 커플링 장치(hydraulic coupling device; HCD)를 제공한다. 접시머리 나사의 형태로 가공된 구리 원통형 로드와 내부 나사산과 외부 나사산을 가진 제2 구리 원통형 로드가 HCD의 암형 구성요소와 수형 구성요소를 각각 구성한다. 이 커플링 장치는 압력 변환기의 필수 부분과 함께 압력 하우징의 변환기 부착 전자장치의 단부 캡을 형성한다. 이들 구성요소는 압력 변환기의 전방 단부와 상기 접시머리 나사 사이의 공간내에 적층된 점성 오일과 함께 본 발명의 시스템의 HCD를 형성한다. HCD의 암형 구성요소와 수형 구성요소의 나사산들 사이의 좁은 틈은 오일 매질을 통한 변환기의 압력 포트로의 해수압의 전달을 위한 필요 경로를 제공하여, 주변의 염수 매질에 압력 변환기를 유압식으로 연결한다. HCD의 구리 재료는, ["The advantages and limitations of using copper material in marine aquaculture",Proc. IEEE Oceans '75, pp.444-453 (1975)]에서 J.E. Huguenin과 F.J. Ansuini에 의해 보고된 바와 같이 해양생성물부착에 저항하는 그것의 능력 때문에, 수광층(受光層)의 해수 매질에 장기간 노출되는 동안의 생물오염에 의한 압력 유입구의 폐쇄의 가능성을 제거한다. HCD내에 존재하는 점성 오일은 감압 요소의 해수와의 물리적인 접촉을 방지하는 동시에, 해수압을 변환기로 전달한다(즉, 유압식으로 연결한다). 본 발명의 시스템내에 제공된 HCD는 그것의 수형 구성요소를 그것의 슬롯으로부터 나사풀림시켜 오일을 압력 포트내로 부어 넣은 다음 그것을 다시 나사감음하는 것에 의해 오일의 손쉬운 교체를 가능하게 해주어, 오일 저장조내에 공기방울이나 다른 폐공간이 갇히는 것을 방지한다. 본 발명의 시스템내에 제공된 HCD는 압력 하우징의 단부 캡에 일체화하기에 적합하다. 나선형 오일 경로의 시정수가 1차적으로 바람에 의해 유발되는 중력파와 2차적으로 선박과 보트의 운동에 의해 야기되는 압력 측정치에 존재하는 고주파수의 진동의 일정 수준의 기계적인 여과를 제공한다. 본 발명의 시스템내에 제공된 HCD의 컴팩트하면서 편평한 면이 압력 하우징의 편평한 단부 플레이트와 동일 높이로 유지되기 때문에, 유동, 파도 또는 유동과 파도의 조합으로 발생하는 동역학적으로 유발되는 측정치의 부정밀성이 ["Evaluation and performance enhancement of a pressure transducer under flows, waves, and a combination of flows and waves",Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, American Meteorological Society, Vol.17, No.3, pp.357-365 (2000)]에서 A. Joseph, J.A.E. Desa, P. Foden, K. Taylor, J. McKeown, 및 E. Desa에 의해 보고된 바와 같이 최소화된다. 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징의 본 발명에 편입된 HCD의 보다 간단한 디자인은 지금까지 알려지지 않은 보다 쉽고 보다 경제적으로 실현할 수 있는 구조를 가능하게 해준다. 따라서, 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징의 본 발명에 편입된 유압 커플링 장치는 ["Deep sea tide gauge with optical readout of Bourdon tube rotations",Nature, Vol.226, pp.935-937 (1970)]에서 J.H. Filloux에 의해 개시된 것; [Measurement of water level variations", General Oceanography; An Introduction, pp.128-131 (1980)]에서 G. Dietrich, K. Kalle, W. Kraus, 및 G. Siedler에 의해 개시된 것; ["An improved hydraulic coupling device for use with in-water pressure based systems" 계류중인 인도 특허출원 No. 487/DEL/99]에서 E. Desa, A. Joseph, D. Rodrigues, V.N. Chodankar, 및 S. Tengali에 의해 개시된 것을 포함하는 지금까지 알려진 유압 커플링 장치보다 더 우수하다.

따라서 본 발명은 2개의 격실(13, 14)을 가진 하우징(12)으로서, 2개의 격실이 원형 디스크(15)에 의해 서로로부터 분리되어 있고, 상기 격실들 중 하나(13)는 변환기와 전자장치를 장착하도록 제공되고, 나머지 격실(14)은 배터리 팩과 전기장치의 초기화와 데이터 오프로딩을 가능하게 해주는 컴퓨터 또는 임의의 다른 장치로 연결시키는 전기 커넥터를 배치시키도록 제공되는, 하우징(12); O-링(17)을 구비하고 2개의 격실(13, 14)을 전기적으로 연결하도록 원형 디스크(15)의 중심에 축선방향으로 배치된 전기 커넥터(16); 변환기 부착 전자장치 격실(13)을 방수시키기 위해 한쌍의 측면 O-링(19, 20)을 구비한 시일 플레이트(18); 시일 플레이트(18)를 그것의 소정의 위치에 고정하기 위한 리테이너 링(24); 배터리 팩 부착 커넥터 격실(14)을 방수시키기 위해 한쌍의 측면 O-링(22, 23)을 구비한 또다른 시일 플레이트(21); 시일 플레이트(21)를 그것의 소정의 위치에 위치시키기 위한 리테이너링(25); 리테이너 링(25)을 고정시키기 위한 고정 링(26); 암형 구성요소(28)와 접시머리 나사(29) 형태로 가공된 수형 구성요소를 필수로 하여 이루어지는 유압 커플링 장치로서, 상기 암형 구성요소와 수형 구성요소가 압력 변환기(30)의 필수 부분과 함께 압력 하우징(12)의 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 단부 캡(18)을 형성하고, 상기 2개의 구성요소들과, 압력 변환기의 전방 단부와 상기 접시머리 나사 사이에 제공된 공간내에 적층된 점성 오일과, 유압 커플링 장치의 상기 수형 구성요소와 암형 구성요소의 나사산들 사이의 좁은 틈이 변환기의 압력 포트로의 해수압의 전달을 위한 필요 경로를 제공하여, 주위의 염수 매질에 압력 변환기를 유압식으로 연결하도록 되어 있는, 유압 커플링 장치; 압력 변환기(30)에 기계적 안정성을 제공하기 위해 시일 플레이트(18)상의 축선방향 오목부의 내면상에 나사체결된 중공의 원통형 변환기 리테이너(31); 4개의 유사한 나사(35)를 사용하여 인쇄회로기판(pcb; 34)을 장착하기 위한 수단으로 기능하는 2개의 클램프(33)를 장착시키기 위해 시일 플레이트(18)상의 단차부의 외면상에 나사체결된 또다른 중공의 실린더(32); 수온의 측정을 위한 온도 센서(38)를 배치시키기 위해 O-링(37)을 사용하여 방수되는 금속 볼트(36)로부터 절삭가공된 중공의 공간; 전원을 회로와 센서에 공급하기 위한 배터리 팩(39); 및 초기화와 데이터 오프로딩을 위한 컴퓨터 인터페이스 수단(40);을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징을 제공한다.

본 발명의 하나의 실시예에 있어서는, 압력 하우징(12)의 몸체, 시일 플레이트(18, 21), 및 고정 링(24, 25, 26)은 모두 해수중에서의 장기간의 침수중의 화학적으로 유발되는 부식 또는 오염된 수중 몸체를 방지하기 위해 비금속 재료로부터 제작된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 시일 플레이트(21)를 그것의 소정의 위치에 위치시키기 위한 리테이너 링(25)과, 압력 하우징을 고정하기 위한 고정 링(26)은 통상적으로 사용되었던 볼트, 너트, 또는 클램프의 사용의 필수성을 회피시킨다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 유압 커플링 장치는 암형 구성요소(28)와 수형 구성요소(29)를 구비하고 있고, 암형 구성요소(28)와 수형 구성요소(29)는 모두 압력 유입구의 근처에서의 생물오염을 방지할 수 있는 구리, 구리합금 및 유사한 대체 재료로 이루어지는 군으로부터 선정된 재료로부터 만들어진다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 유압 커플링 장치는 유동, 파도 또는 유동과 파도의 조합의 영향으로부터 발생하는 동역학적으로 유발되는 압력측정 부정밀도를 감소시키도록 압력 하우징의 편평한 시일 플레이트상에 그것과 동일한 높이로 배치되는 편평한 종단부를 구비하고 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 장착장치의 원통형 칼라(43)는 금속 칼라와 비금속 압력 하우징의 표면상에 절삭가공된 2개의 그루브의 만곡면 사이에 개재된 2개의 완충 비금속 칼라(44)를 구비하고 있어, 압력 하우징상에서 있을 수 있는 금속 칼라에 의한 물림작용을 방지한다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커가 사용되어 해양생성물부착에 대해 비금속 압력 하우징의 매끄러운 표면 영역을, 점부식 작용에 대해 금속 장착장치를 보호하여, 압력 하우징과 장착장치의 내구성을 향상시키고, 장기간의 침수후에 해수로부터 회수한 후에 아무런 문제없이 소제하는 것을 가능하게 해준다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커의 사용은 압력 하우징과 그것의 장착장치의 원래의 색과 조직을 유지시키고, 압력 하우징상에 스탬핑가공된 텍스트를 유지시키기 위한 부가적인 수단을 제공한다.

본 발명이 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 고정된 단부 캡(2)과, 나사(4)로 하우징의 벽상에 고정되는 제거가능한 단부 캡(3)을 가지고 있는 해양용 재료로 이루어진 단일의 원통형 하우징(1)을 기본적으로 포함하고 있는 수압을 기초로 하는 시스템내에 사용되는 종래기술의 통상적인 방법을 보여주는 전형적인 설계예를 도시하고 있다. 압력 변환기(5)는 단부 캡에 끼워맞춤되고, 유압 커플링 장치(6)는 단부 캡상에 고정되어 있다. 전자장치 인쇄회로기판(electronics printed circuit board; pcb)(7)의 군이 하우징내에 봉입된 한 세트의 수직 장착 필러(8)상에 고정장착되어 있다. 단부 캡(10)으로 밀봉된 2개의 원통형 튜브(9)가 전자장치와 센서에 전원을 제공하는 배터리를 고정하고 있다. 전체 어셈블리는 방수를 보장하는 O-링을 구비한 단일의 제거가능한 단부 캡(3)상에 설치되어 지지되고 있다.

도 2는 본 발명의 수압을 기초로 하는 시스템용 신규한 압력 하우징의 단면도이며, 수압을 기초로 하는 시스템은 단일의 고체 재료로부터 절삭가공된 2개의 격실(13, 14)을 가지고 있는 원통형 하우징(12)을 기본적으로 포함하고 있다. 그에따라 형성된 원형 디스크(15)는 2개의 격실을 서로로부터 분리하고 있다. 변환기 부착 전자장치 격실(13)은 변환기와 전자장치를 장착하고 필드 스테이션에서 개방되지 않도록 제공된다. 배터리 팩 부착 커넥터 격실(14)은 배터리 팩과, 전자장치의 초기화와 데이터 오프로딩을 가능하게 해주는 컴퓨터 또는 어떤 다른 장치로연결하는 전기 커넥터를 배치시키도록 제공된다. 이것은 주변환경에 민감한 전자 구성요소와 변환기가 필드 스테이션에서 실시되는 우발적인 데이터 오프로딩, 장비의 초기화 또는 배터리 교체 시에 존재할 수 있는 공기중에 부유하는 입자, 먼지, 습기 등과 같은 오염인자의 악영향으로부터 자유롭게 되는 것을 가능하게 해준다. O-링(17)이 구비되고 원형 디스크(15)의 중심에 축선방향으로 배치된 전기 커넥터(16)는 2개의 격실(13, 14)을 전기적으로 연결시키는 것을 목적으로 기능한다. 한쌍의 측면 O-링(19, 20)을 구비한 시일 플레이트(18)는 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 방수를 가능하게 해준다. 리테이너 링(24)은 시일 플레이트(18)를 그것의 소정의 위치에 고정시킨다. 한쌍의 측면 O-링(22, 23)을 구비한 또다른 시일 플레이트(21)는 배터리 팩 부착 커넥터 격실(14)의 방수를 가능하게 해준다. 리테이너 링(25)은 시일 플레이트(21)를 그것의 소정의 위치에 위치시키고, 고정 링(26)은 리테이너 링(25)을 고정시켜, 나사, 볼트, 너트 또는 클램프의 사용 없이 미려한 고정장치를 제공한다. 본 발명의 신규한 압력 하우징에 사용되는 고정장치는 모두 비금속으로 제작되어, 수중에서의 장기간의 침수 동안에 그것들의 화학적 부식의 가능성을 제거한다. 본 발명의 시스템은 암형 구성요소(28)와 접시머리 나사(29)의 형태로 가공된 수형 구성요소를 기본적으로 포함하는 유압 커플링 장치( HCD)를 제공하고, 상기 구성요소들은 압력 변환기(30)의 필수 부분과 함께 압력 하우징(12)의 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 단부 캡(18)을 형성한다. 이들 구성요소와, 압력 변환기(30)의 전방 단부와 상기 접시머리 나사(29) 사이에 제공된 공간내에 적층된 점성 오일과, 상기 수형 구성요소와 암형 구성요소의 나사산들 사이의 좁은 틈은 변환기의 압력 포트로의 수압의 전달을 위한 필요 경로를 제공하여, 주변의 염수 매질에 압력 변환기를 유압식으로 연결한다. 본 발명의 시스템내에 제공되는 HCD는 그것의 수형 구성요소를 그것의 슬롯으로부터 단순히 나사풀림시켜 오일을 압력 포트내로 부어 넣은 다음 수형 구성요소를 다시 나사감음하는 것으로 오일 저장조내에 공기방울 또는 다른 중공의 폐공간이 갇히는 것을 방지하는 것에 의해 오일의 손쉬운 교체를 가능하게 해준다. 시일 플레이트(18)상의 축선방향 오목부의 내면상에 나사체결되는 중공의 원통형 변환기 리테이너(31)는 압력 변환기(30)에 기계적인 안정성을 제공하는 것을 목적으로 기능한다. 시일 플레이트(18)상의 단차부의 외면상에 나사체결되는 또다른 중공의 실린더(32)는 4개의 유사한 나사(35)를 사용하여 인쇄회로기판(pcb; 34)을 장착하기 위한 또다른 수단으로서 기능하는 2개의 클램프(33)를 장착하기 위한 수단으로서 기능한다. O-링을 사용하여 방수되는 금속 볼트(36)로부터 절삭가공된 원통형 중공 공간은 수온의 측정을 위한 온도 센서(38)를 배치시키는 수단으로서 기능한다. 배터리 팩(39)은 회로, 센서, 및 초기화와 데이터 오프로딩을 위한 컴퓨터 인터페이스 수단(40)에 전원을 공급하는 수단으로서 기능한다.

도 3은 2개의 칼라(43)와, 압력 하우징(12)과 칼라(43) 사이에 개재되어 몇개의 유사한 나사(45)의 사용으로 함께 결합될 수 있는 2개의 완충 비금속 칼라(44)를 구비한 장착장치(41)의 단면도이다. 이 장치는 압력 하우징(12)을 바다에 배치된 적당한 장치에 장착하기 위한 손쉬운 수단으로서 기능한다.

도 4는 본 발명의 압력 하우징내에 편입된 압력 변환기 부착 전자장치에 의해 측정된 시계열 해수위 기록을 도시하고 있다.

도 5는 본 발명의 압력 하우징내에 편입된 온도 변환기 부착 전자장치에 의해 측정된 시계열 수온 기록을 도시하고 있다.

도 6은 본 발명의 압력 하우징내에 편입된 데이터 기록계에 의해 기록된 시계열 배터리 전압 기록을 도시하고 있다.

본 발명은 2개의 격실(13, 14)을 구비한 원통형 하우징(12)을 포함하고 있는 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 신규한 압력 하우징을 제공한다. 2개의 격실은 2개의 격실을 서로로부터 분리하도록 형성된 원형 디스크(15)에 의해 분리되어 있다. 상기 격실들 중 하나(13)는 변환기와 전자장치를 장착하도록 제공되고, 나머지 격실(14)은 배터리 팩과 전자장치의 초기화와 데이터 오프로딩을 가능하게 해주는 컴퓨터 또는 임의의 다른 장치에 연결하는 전기 커넥터를 배치시키도록 제공되고, O-링(17)을 구비하고 원형 디스크(15)의 중심에 축선방향으로 배치되는 전기 커넥터(16)는 2개의 격실(13, 14)을 전기적으로 연결하는 목적으로 기능하고, 한쌍의 측면 O-링(19, 20)을 구비한 시일 플레이트(18)는 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 방수를 가능하게 해주고, 리테이너 링(24)이 시일 플레이트(18)를 그것의 소정의 위치에 고정하고, 한쌍의 측면 O-링(22, 23)을 구비한 또다른 시일 플레이트(21)는 배터리 팩 부착 커넥터 격실(14)의 방수를 가능하게 해주고, 고정 링(26)이 리테이너 링(25)을 고정하는 것으로, 나사, 볼트, 너트 또는 클램프의 사용 없이 미려한 고정장치를 제공하고, 암형 구성요소(28)와 접시머리 나사(29)의 형태로 가공된 수형 구성요소를 기본적으로 포함하고 있는 유압 커플링 장치가 제공되고, 여기에서 상기 구성요소들은 압력 변환기(30)의 필수 부분과 함께 압력 하우징(12)의 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 단부 캡(18)을 형성하고, 상기 2개의 구성요소들과, 압력 변환기의 전방 단부와 상기 접시머리 나사 사이에 제공된 공간내에 적층된 점성 오일과, 유압 커플링 장치의 상기 수형 구성요소와 암형 구성요소의 나사산들 사이의 좁은 틈은 변환기의 압력 포트로의 해수압의 전달을 위한 필요 경로를 제공하여 주위의 염수 매질에 압력 변환기를 유압식으로 연결하고, 시일 플레이트(18)상의 축선방향 오목부의 내면상에 나사체결된 중공의 원통형 변환기 리테이너(31)가 압력 변환기(30)에 기계적 안정성을 제공하고, 시일 플레이트(18)상의 단차부의 외면상에 나사체결된 또다른 중공의 실린더(32)는 4개의 유사한 나사(35)를 사용하여 인쇄회로기판(pcb; 34)을 장착하기 위한 수단으로 기능하는 2개의 클램프(33)를 장착시키고, O-링(37)을 사용하여 방수되는 금속 볼트(36)로부터 절삭가공된 중공의 공간은 수온의 측정을 위한 온도 센서(38)를 배치시키고, 배터리 팩(39)은 전원을 회로와 센서에 공급하고, 컴퓨터 인터페이스 수단(40)은 초기화와 데이터 오프로딩을 위해 제공된다.

압력 하우징은 별개의 변환기 부착 전자장치 격실을 구비하고 있어, 필드 스테이션에서 실시되는 우발적인 데이터 오프로딩, 장비의 초기화 또는 배터리 교체 시에 습기, 먼지 또는 공기중에 부유하는 임의의 입자 등과 같은 오염인자의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지시키는 것에 의해 변환기와 전자장치 구성요소들의 수명을 향상시킨다. 압력 하우징은 별개의 배터리 팩 부착 커넥터 격실을 구비하고 있어, 압력 하우징내에 배치된 측정장비의 필수 부분을 형성하는 변환기와 전자장치 주위의 청결한 주변환경을 오염시킴이 없이 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩, 장비의 초기화 또는 배터리 교체를 가능하게 해준다.

압력 하우징의 이 2개의 분리된 격실은 견고함과 미려함을 제공하기 위해 단일의 고체 재료로부터 절삭가공된다. 압력 하우징의 몸체, 그것의 시일 플레이트, 및 고정 링은 모두 비금속 재료로부터 제작되어 해수중에서의 장기간의 침수 동안의 화학적으로 유발되는 부식이나 수중 몸체의 오염을 방지한다. 시일 플레이트(21)를 그것의 소정의 위치에 유지시키기 위한 리테이너 링(25)과 압력 하우징을 고정하기 위한 잠금 링(26)을 사용하는 방법은 통상적으로 사용되었던 돌출하는 볼트, 너트 또는 클램프의 이용을 회피시킨다.

유압 커플링 장치는 암형 구성요소와 수형 구성요소를 구비하고 있고, 암형 및 수형 구성요소 양자 모두는 구리 또는 구리 합금으로부터 선정되어 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 방지한다. 유압 커플링 장치는 압력 하우징의 편평한 시일 플레이트의 중심에서 편평한 시일 플레이트와 같은 높이로 유지되는 편평한 종단부를 구비하고 있어, 유동, 파도 도는 유동과 파도의 조합의 영향으로부터 발생하는 동역학적으로 유발되는 압력측정의 부정밀도를 감소시킨다.

유압 커플링 장치의 기법은 단순히 그것의 수형 구성요소를 그것의 슬롯으로부터 나사풀림시켜 압력 포트내로 오일을 부어넣은 다음 수형 구성요소를 다시 나사감음하여 공기방울 또는 다른 중공의 폐공간이 오일 저장조내에 갇히는 것을 방지하는 것에 의해 오일의 손쉬운 교체를 가능하게 해준다. 유압 커플링 장치의 이보다 간단한 디자인은 지금까지 알려지지 않은 보다 쉽고 보다 경제적으로 실현가능한 구조를 가능하게 해줌과 동시에 이와 같은 장치에 기대되는 모든 기본적인 요건들을 제공한다.

압력 하우징은 2개의 원통형 칼라를 가진 스테인레스 스틸 장착장치를 구비하고 있어, 바다에서의 그것의 배치시에 그것을 임의의 적당한 장치에 장착하기 위한 손쉬운 수단을 제공한다. 장착장치의 상기 원통형 칼라는 2개의 완충 비금속 칼라를 구비하고 있고, 2개의 완충 비금속 칼라는 금속 칼라와 비금속 압력 하우징의 표면상에 절삭가공된 2개의 홈의 만곡 표면 사이에 개재되어 있어, 압력 하우징상에서 있을 수 있는 금속 칼라에 의한 물림작용을 방지한다.

자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커가 사용되어 해양생성물부착에 대해 비금속 압력 하우징의 매끄러운 표면 영역을, 점부식 작용에 대해 금속 장착장치를 보호하여, 압력 하우징과 장착장치의 내구성을 향상시키고, 장기간의 침수후에 해수로부터 회수한 후에 아무런 문제없이 소제하는 것을 가능하게 해준다.

본 발명의 장치는 3개월의 기간에 걸쳐 Goa, Zuari estuary에서 시계열 해수위와 수온 데이터(시계열의 기록기 배터리 전압과 함께)를 기록하도록 실행되었다. 본 발명의 장치가 효율적으로 아무런 문제없이 작동하는 것이 관찰되었다. 유압 커플링 장치의 성능이 점성 오일을 유지시키는 것과 같은 면에서 시각 표시기로 보아 우수하며 해양생성물부착을 방지한다는 것이 발견되었다. 확인을 목적으로 한 바, 장치의 일부분에 부착된 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커는 스티커에 의해 보호되지 않은 영역에 비해 연체동물의 부착을 현격하게 감소시켜 그것의 미려함을 유지하였다. 또한, 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커에 의해 보호된 영역을 소제하는 것은 보호되지 않는 영역을 소제하는 것에 비해 훨씬 더 간단하였다.

본 발명의 주요한 장점은 다음과 같다.

1. 습기 차고 먼지가 쌓인 필드 스테이션에서의 우발적인 데이터 오프로딩과 배터리 교체시에 공기중의 습기, 먼지 또는 임의의 부유하는 입자들의 진입을 회피시킴으로써 주변에 습기가 없도록 유지하고 청결한 주변환경을 유지하는 것에 의해 수중 시스템의 변환기와 전자장치의 수명을 향상시켜준다.

2. 신규한 장치의 사용에 의해 압력 하우징의 문제없는 개폐를 가능하게 해주어, 나사, 볼트 또는 클램프와 같은 통상적으로 채용되었던 걸리적거리는 돌출하고 부식되기 쉬운 고정장치의 사용을 회피시켜 준다.

3. 변환기의 압력 포트로의 수압의 신뢰성 있는 전달을 가능하게 해주는 동시에, 동압효과로부터 발생하는 오차를 최소화하고, 염수에 의한 화학적 부식을 방지하고, 컴팩트하고 비부식성이며 생물오염에 저항성이 있는 유압 커플링 장치의 사용으로 압력 유입구 근처에서의 생물오염을 억제시킨다.

4. 해양 환경에서의 사용을 위한 수압을 기초로 하는 시스템에 미려함, 경량화, 비부식성을 제공한다.

5. 점부식 작용을 방지하는 수단을 제공하여, 압력 하우징과 장착장치의 내구성을 향상시키고, 장기간의 침수 후 해수로부터 회수한 후에 아무런 문제 없이 소제하는 것을 가능하게 해준다.

6. 보다 간단한 디자인의 유압 커플링 장치를 제공하여, 보다 쉽고 보다 경제적으로 실현할 수 있는 구조를 가능하게 해주는 동시에, 그와 같은 장치에 기대되는 모든 기본적인 요건들을 제공한다.

7. 유압 커플링 장치상에 편입된 나선형 오일 경로의 시정수가 1차적으로 바람에 의해 유발되는 중력파와 2차적으로 선박과 보트의 운동에 의해 야기되는 압력 측정치에 존재하는 고주파수의 진동의 일정 수준의 기계적인 여과를 제공한다.

Claims (8)

1. 2개의 격실(13, 14)을 가진 하우징(12)으로서, 2개의 격실이 원형 디스크(15)에 의해 서로로부터 분리되어 있고, 상기 격실들 중 하나(13)는 변환기와 전자장치를 장착하도록 제공되고, 나머지 격실(14)은 배터리 팩과 전기장치의 초기화와 데이터 오프로딩을 가능하게 해주는 초기화 장치로 연결시키는 전기 커넥터를 배치시키도록 제공되는, 하우징(12); O-링(17)을 구비하고 2개의 격실(13, 14)을 전기적으로 연결하도록 원형 디스크(15)의 중심에 축선방향으로 배치된 전기 커넥터(16); 변환기 부착 전자장치 격실(13)을 방수시키기 위해 한쌍의 측면 O-링(19, 20)을 구비한 시일 플레이트(18); 시일 플레이트(18)를 그것의 소정의 위치에 고정하기 위한 리테이너 링(24); 배터리 팩 부착 커넥터 격실(14)을 방수시키기 위해 한쌍의 측면 O-링(22, 23)을 구비한 또다른 시일 플레이트(21); 시일 플레이트(21)를 그것의 소정의 위치에 위치시키기 위한 리테이너 링(25); 리테이너 링(25)을 고정시키기 위한 고정 링(26); 암형 구성요소(28)와 접시머리 나사(29) 형태로 가공된 수형 구성요소를 필수로 하여 이루어지는 유압 커플링 장치로서, 상기 암형 구성요소와 수형 구성요소가 압력 변환기(30)의 필수 부분과 함께 압력 하우징(12)의 변환기 부착 전자장치 격실(13)의 단부 캡(18)을 형성하고, 상기 2개의 구성요소들과, 압력 변환기의 전방 단부와 상기 접시머리 나사 사이에 제공된 공간내에 적층된 점성 오일과, 유압 커플링 장치의 상기 수형 구성요소와 암형 구성요소의 나사산들 사이의 좁은 틈이 변환기의 압력 포트로의 해수압의 전달을 위한 필요 경로를 제공하여, 주위의 염수 매질에 압력 변환기를 유압식으로 연결하도록 되어 있는, 유압 커플링 장치; 압력 변환기(30)에 기계적 안정성을 제공하기 위해 시일 플레이트(18)상의 축선방향 오목부의 내면상에 나사체결된 중공의 원통형 변환기 리테이너(31); 4개의 유사한 나사(35)를 사용하여 인쇄회로기판(pcb; 34)을 장착하기 위한 수단으로 기능하는 2개의 클램프(33)를 장착시키기 위해 시일 플레이트(18)상의 단차부의 외면상에 나사체결된 또다른 중공의 실린더(32); 수온의 측정을 위한 온도 센서(38)를 배치시키기 위해 O-링(37)을 사용하여 방수되는 금속 볼트(36)로부터 절삭가공된 중공의 공간; 전원을 회로와 센서에 공급하기 위한 배터리 팩(39); 및 초기화와 데이터 오프로딩을 위한 컴퓨터 인터페이스 수단(40);을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수압을 기초로 하는 시스템을 위한 압력 하우징.
2. 제 1 항에 있어서, 압력 하우징(12)의 몸체, 시일 플레이트(18, 21), 및 고정 링(24, 25, 26)은 모두 해수중에서의 장기간의 침수중의 화학적으로 유발되는 부식 또는 오염된 수중 몸체를 방지하기 위해 비금속 재료로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.
3. 제 1 항에 있어서, 시일 플레이트(21)는 리테이너 링(25)과, 압력 하우징을 고정하기 위한 고정 링(26)에 의해 그것의 소정의 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 압력 하우징
4. 제 1 항에 있어서, 암형 구성요소(28)와 수형 구성요소(29)는 모두 압력 유입구의 근처에서의 생물오염을 방지할 수 있는 구리, 구리합금 및 유사한 대체 재료로 이루어지는 군으로부터 선정된 재료로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.
5. 제 1 항에 있어서, 유압 커플링 장치는 압력 하우징의 편평한 시일 플레이트상에 그것과 동일한 높이로 배치되는 편평한 종단부를 구비하고 있어, 유동, 파도 또는 유동과 파도의 조합의 영향으로부터 발생하는 동역학적으로 유발되는 압력측정 부정밀도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.
6. 제 1 항에 있어서, 장착장치의 원통형 칼라(43)는 금속 칼라와 비금속 압력 하우징의 표면상에 절삭가공된 2개의 그루브의 만곡면 사이에 개재된 2개의 완충 비금속 칼라(44)를 구비하고 있어, 압력 하우징상에서 있을 수 있는 금속 칼라에 의한 물림작용을 방지하는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.
7. 제 1 항에 있어서, 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커가 사용되어 해양생성물부착에 대해 비금속 압력 하우징의 매끄러운 표면 영역을, 점부식 작용에 대해 금속 장착장치를 보호하여, 압력 하우징과 장착장치의 내구성을 향상시키고, 장기간의 침수후에 해수로부터 회수한 후에 아무런 문제없이 소제하는 것을가능하게 해주는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.
8. 제 7 항에 있어서, 자체접착성의 투명한 폴리에스테르 박막 스티커의 사용은 압력 하우징과 그것의 장착장치의 원래의 색과 조직을 유지시키고, 압력 하우징상에 스탬핑가공된 텍스트를 유지시키기 위한 부가적인 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 압력 하우징.