KR20100094131A

KR20100094131A - 음파 유속계의 계류 장치

Info

Publication number: KR20100094131A
Application number: KR1020090013411A
Authority: KR
Inventors: 황상철; 전동철; 신창웅
Original assignee: 한국해양연구원
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-08-26
Also published as: KR101019657B1

Abstract

본 발명의 음파 유속계의 계류 장치는, 음파 또는 초음파를 이용하여 일정 수심의 유속을 측정하는 음파 유속계; 상기 일정 수심에 상기 음파 유속계를 계류시키는 것으로, 상기 음파 유속계가 상단부에 장착되는 상부 프레임과, 해저 방향으로 연결되는 하부 프레임과, 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생하는 부력재를 구비하는 부력 프레임; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

음파 유속계의 계류 장치{MOORING DEVICE FOR ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILERS}

본 발명은 계류 장치에 관한 것으로서, 특히 음파 유속계를 수중의 일정 위치에 안정적으로 계류시킬 수 있는 음파 유속계의 계류 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해양에서 사용되는 유속계는 해양 관측선에 유속계를 고정 부착하여 해양 관측선과 함께 이동시키는 이동식과, 해저의 일정 위치에서 계류하면서 해류를 관측하게 하는 계류식으로 나눌 수 있으며, 음파 또는 초음파를 이용하여 유속을 측정함으로써 해류의 상태를 관측한다.

음파 유속계(ADCP : Acoustic Doppler Current Profilers)는 이동식의 경우 해양 관측선의 저면에 고정시키거나 탈거하는 작업이 까다롭기 때문에 해류 관측 작업이 어려운 문제점과, 우리 나라와 같이 연안 해역이 발달하여 수심이 얕거나 섬이 많은 지형에서는 대형의 해양 관측선 저면에 음파 유속계를 설치하기 곤란한 점이 많은 문제점이 있다.

반면에 계류식 음파 유속계의 경우 적당한 수심에 계류시키기 위하여 부력 수단이 필요한데 재질이나 구조의 특성으로 인하여 가격이 고가인 문제점과, 수심에 장기간 계류시 신뢰성의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 적은 비용으로 협소한 지형에서도 사용하기 용이한 구조를 갖고, 음파 유속계를 다양한 깊이에 장시간 계류시킬 수 있으므로 유속 측정이 용이하며, 간단하고 신뢰성 높은 구조를 갖는 부력 프레임을 채용한 음파 유속계의 계류 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치는, 음파 또는 초음파를 이용하여 일정 수심의 유속을 측정하는 음파 유속계; 상기 일정 수심에 상기 음파 유속계를 계류시키는 것으로, 상기 음파 유속계가 상단부에 장착되는 상부 프레임과, 해저 방향으로 연결되는 하부 프레임과, 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생하는 부력재를 구비하는 부력 프레임; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치는, 음파 또는 초음파를 이용하여 일정 수심의 유속을 측정하는 음파 유속계가 설치되는 것으로, 부력을 발 생하여 상기 음파 유속계를 상기 일정 수심에 계류시키는 부력 프레임; 해저에 안착되는 무게 추; 상측은 상기 부력 프레임과 연결되고 하측은 상기 무게 추와 착탈 가능하게 연결되며, 상기 무게 추에 대한 착탈이 음파 신호에 의하여 제어되고, 상기 음파 신호에 추종하여 상기 부력 프레임을 상기 일정 수심에 계류 또는 수면에 부상시키는 음파 자동 이탈기; 상기 무게 추, 상기 음파 자동 이탈기 및 상기 부력 프레임을 일렬로 연결하는 연결 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계류 장치에 따르면, 적은 비용으로 간단한 구조로 된 부력 프레임을 제공함은 물론, 음파 유속계를 다양한 깊이에 장시간 계류시킬 수 있는 신뢰성을 갖고, 다양한 수심에 복수의 음파 유속계를 장착하거나 음파 유속계의 계류 수심을 쉽게 가변할 수 있으므로 각 수심별로 유속 측정이 용이하며, 간단하고 신뢰성 높은 구조를 갖는 부력 프레임으로 인하여 장치의 유지 보수가 간편한 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용 어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치를 도시한 정면도이다. 도 2는 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 상면에서 바라본 사시도이다. 도 3은 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 배면에서 바라본 사시도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 계류 장치의 전체 구성을 한 눈에 파악할 수 있으며, 도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 부력 프레임(100)의 세부 구조 및 음파 유속계(200)와 부력 프레임(100)의 결합 구조를 간단하게 파악할 수 있다. 이하 도 1 내지 도 3을 함께 참조하며 본 발명의 계류 장치의 일 실시예를 상세히 설명한다. 도시된 실시예에 대한 설명은 도시되지 않은 다양한 변용예에 응용할 수 있을 것이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 계류 장치는, 음파 유속계(200)와, 상기 음파 유속계(200)가 상부에 설치되는 것으로 상기 음파 유속계(200)에 부력을 제공하는 부력 프레임(100)과, 자중에 의하여 해저에 안착되는 무게 추(10)와, 부력 프레임(100)을 무게 추(10)에 연결하여 일정 수심에 계류시키는 연결 부재(1)를 포함한다.

무게 추(10)의 자중은 연결 부재(1)로 연결된 기타 장치의 총 부력을 합친 것보다 큰 것이 바람직하다. 따라서, 해류나 조류의 작용시 음파 유속계(200)를 포함한 각 측정 수단이 계류 수심의 큰 변화없이 안정적으로 계류될 수 있다.

또한, 연결 부재(1)의 길이를 조절함으로써 수면을 항해하는 선박의 저면에 간섭되지 않고 음파 유속계(200)를 비록한 기타 장치를 안전하게 계류시킬 수 있 다.

무게 추(10) 및 연결 부재(1)로 연결되는 기타 장치로서, 최상단에 위치한 음파 유속계(200)(ADCP : Acoustic Doppler Current Profilers)와 부력 프레임(100) 외에, 음파 자동 이탈기(20)(A/R : Acoustic Release transponder), 배터리를 내장하여 수심 변화를 스스로 기록 저장하는 자기 유속계(30)(自己流速計)(RCM : Recording Current Meter), 수온을 측정하는 수온 측정기(40), 부양 자세의 변화에 따라 수온/염분/수심을 연속으로 측정하는 수온/염분/수심 연속 측정기(50), 상기 부력 프레임(100)의 회수시 수면에 부상되는 회수용 프레임(60), 깊은 수심에도 찌그러지지 않을 정도의 충분한 강성을 갖고 소정의 부력을 제공하는 글래스 부이(6)(glass buoy) 등이 가능하다.

음파 자동 이탈기(20)는 그 상측이 부력 프레임(100)과 연결되고 그 하측이 무게 추(10)와 착탈 가능하게 연결되는 장비이다. 음파 자동 이탈기(20) 및 무게 추(10)의 착탈은 외부에서 전달되는 음파 신호에 의하여 제어된다. 음파 자동 이탈기(20)는 상기 음파 신호에 추종하여 부력 프레임(100)을 일정 수심에 계류시키거나 수면에 부상시키는 역할을 한다.

일 실시예로서, 본 발명의 계류 장치를 수심에서 인양하여 기타 장치에 저장된 측정 데이터를 입수하고자 할 때는, 음파 자동 이탈기(20)에 음파 신호를 보내어 무게 추(10)로부터 분리시킴으로써 연결 부재(1)에 매달린 각 측정 장치가 수면으로 부상되게 한다. 수면에 부상된 계류 장치는 다수의 부표를 장착한 회수용 프레임(60)에 회수용 고리를 걸어 끌어당김으로써 해양 측정 선박으로 용이하게 회수 될 수 있다.

한편, 음파 유속계(200)를 측정 지점에 설치할 때는, 부력 프레임(100), 기타 장치, 음파 자동 이탈기(20)를 무게 추(10)에 연결하여 해저에 방류함으로써 무게 추(10)를 해저에 안착시키고, 기타 장치들이 부력 프레임(100) 및 글래스 부이(6)의 부력에 의하여 수면 방향으로 부상되면서 소정 수심에 자리 잡도록 한다.

본 발명의 계류 장치를 설치하면, 음파 유속계(200)에 의하여 측정되는 유속 뿐만 아니라, 수온, 염분, 수심의 변화를 각 수심 별로 다양하게 측정할 수 있다.

다음으로 도 1 내지 도 3을 함께 참조하며, 음파 유속계(200), 부력 프레임(100) 및 계류 장치에 대하여 상세히 설명한다. 편의상 도 3에는 인공위성 추적 장치(Argos beacon, 140)와 보조 브라켓(105)는 도시되지 않는다.

시시각각 변화하는 해양환경을 파악하기 위하여 여러 가지의 관측방법이 있는데 그 중 하나로 원하는 지점의 수심 층에서 장기간(1년 이상)의 자료를 획득하기 위하여 예를 들어 케블라 로프(Kevlar rope)와 같은 연결 부재(1)에 음파 유속계(200)를 연결하여 계류시키게 된다.

연결 부재(1)에는 원하는 수심 층마다 많은 수의 음파 유속계(200)를 부착할 수가 있고, 특히 최상층부에 장착된 음파 유속계(200)(ADCP: Acoustic Doppler Current Profilers)는 소정 수심으로부터 해표면인 표층까지의 해류 유속을 측정한다. 이러한 방법에 의하면 항행하는 선박에 연결 부재(1)가 걸려 절단되지 않게 한다. 여기서 음파 유속계(200)를 일정 수심에 유지할 수 있도록 하는 부력 수단이 필요하다. 그러나, 해수에 의한 부식과 다양한 깊이에 복수의 음파 유속계(200)를 설치해야 하는 점을 고려하면, 간단한 구조로 된 부력 수단을 저렴한 비용으로 설치할 수 있어야 하고 부력 수단의 내부식성이 확보되어야 한다.

음파 또는 초음파를 이용하여 유속을 측정하는 장비인 음파 유속계(200)에 부력을 제공하여 일정 수심에 계류시키는 부력 수단으로서 본 발명은 적은 비용으로 간단하게 설치할 수 있고 강한 내부식성을 갖는 부력 프레임(100)을 제안한다.

일 실시예로서, 부력 수단은 분해 결합이 용이하게 제작된 하부 프레임(120)에 부력재(130) 4개를 끼우고, 음파 유속계(200)가 상단부에 장착된 상부 프레임(110)을 상기 부력재(130)에 덮은 다음 4 부분에 고정 너트(150)를 체결하는 구조가 바람직하다.

부력 프레임(100) 양측에는 인공위성 추적 장치(140)(Argos beacon) 또는 비상시 검색이 용이하도록 점멸되는 점멸등(미도시)(Beacon light)을 부착할 수 있는 보조 브라켓(105)이 마련된다. 따라서, 연결 부재(1)가 절단되거나 음파 자동 이탈기(20)의 동작에 의하여 부력 프레임(100)이 부상되면 인공위성 추적 장치(140) 및 점멸등의 신호에 의하여 쉽게 찾을 수 있도록 되어 있다.

부력재(130)와 부력 프레임(100)이 조립되는 부위에는 고무 패킹(160)이 마련되어 부력재(130)의 충격 손상 및 피로 파괴에 대응할 수 있다. 이와 같이 간단한 구조의 부력재(130)는 쉽게 제작할 수 있음은 물론 바닷물에 쉽게 부식되지 않는 합성 수지 재질로 되어 있다. 또한, 부력 프레임(100)도 부식에 강한 금속 봉(170)(예를 들어 스텐레스 스틸 316L)으로 되어 있어 반영구적으로 사용할 수 있다.

부력 프레임(100)은 상부 프레임(110)과, 하부 프레임(120)과, 부력재(130)를 구비한다. 이때, 보조 브라켓(105)과, 고정대(125), 고무 패킹(160), 연결 부재(1)와 연결되는 연결용 후크(180)를 더 구비할 수 있다.

상부 프레임(110)은 음파 유속계(200)가 상부에 장착되는 판 형상이다. 하부 프레임(120)은 해저 방향으로 연결 부재(1) 및 연결용 후크(180)에 의하여 연결되며 각 모서리가 금속 봉(170)으로 이루어진 다각 뿔 형상인 것이 소정의 강성 및 무게 감소에 유리하다. 상부 프레임(110) 및 하부 프레임(120)은 염분 및 해류의 작용시 쉽게 파손되지 않는 내구성이 강한 재질로 마련된다.

부력재(130)는 상부 프레임(110) 및 하부 프레임(120) 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생한다. 부력재(130)는 합성 수지 재질로 마련되는 것이 염분의 부식에 강하며, 중공부(139)를 갖는 쉘(shell) 구조의 구 형상으로 되어 부력을 발생한다. 부력 프레임(100)의 설치 수심에 따라 수압에 찌그러지지 않을 정도의 강성을 갖도록 부력재(130)의 재질 및 쉘의 두께가 정해진다.

부력재(130)의 고정은 고정대(125) 및 고정 너트(150)에 의한다. 고정대(125)는 하부 프레임(120)의 상측으로 돌출되어 부력재(130) 및 상부 프레임(110)이 끼워진다. 부력재(130)에는 고정대(125)가 끼워지는 고정대 구멍(135)이 중앙부에 형성되는 것이 바람직하다. 고정대(125)의 단부에는 고정 너트(150)의 체결을 위한 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 부력 프레임(100) 및 부력재(130)의 체결에 따른 국부 하중을 최대한 분산시킬 수 있도록 부력재(130) 및 부력 프레임(100)의 체결 부분에 고무 패 킹(160)이 개재되어 충격 및 하중을 완화시키는 것이 바람직하다. 또한, 인공위성 추적 장치(140)(Argos beacon) 또는 점멸등(Beacon light)을 고정하도록 상부 프레임(110) 또는 하부 프레임(120)에 보조 브라켓(105)이 더 마련될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 음파 유속계의 계류 장치를 도시한 정면도이다.

도 2는 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 상면에서 바라본 사시도이다.

도 3은 본 발명의 음파 유속계 및 부력 프레임을 배면에서 바라본 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...연결 부재 6...글래스 부이(glass buoy)

10...무게 추

20...음파 자동 이탈기(A/R : Acoustic Release transponder)

30...자기 유속계(自己流速計)(RCM : Recording Current Meter)

40...수온 측정기 50...수온/염분/수심 연속 측정기

60...회수용 프레임 100...부력 프레임

105...보조 브라켓 110...상부 프레임

120...하부 프레임 125...고정대

130...부력재(浮力材) 135...고정대 구멍

139...중공부 140...인공위성 추적 장치(Argos beacon)

150...고정 너트 160...고무 패킹

170...금속 봉 180...연결용 후크(connecting hook)

200...음파 유속계(ADCP : Acoustic Doppler Current Profilers)

Claims

음파 또는 초음파를 이용하여 일정 수심의 유속을 측정하는 음파 유속계;

상기 일정 수심에 상기 음파 유속계를 계류시키는 것으로, 상기 음파 유속계가 상단부에 장착되는 상부 프레임과, 해저 방향으로 연결되는 하부 프레임과, 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생하는 부력재를 구비하는 부력 프레임; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제1항에 있어서,

상기 부력재는 합성 수지 재질의 쉘(shell) 구조로서 중공의 구 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제2항에 있어서,

상기 부력 프레임은,

상기 하부 프레임의 상측으로 돌출되어 상기 부력재 및 상기 상부 프레임이 끼워지는 고정대와, 상기 상부 프레임을 상기 고정대에 체결하는 고정 너트와, 상기 부력재 및 상기 부력 프레임의 연결 부위에 개재되는 고무 패킹을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제3항에 있어서,

상기 부력 프레임은,

인공위성 추적 장치(Argos beacon) 또는 점멸등(Beacon light)을 고정하도록 상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임에 보조 브라켓을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 프레임은 판 형상이고,

상기 하부 프레임은 각 모서리가 금속 봉으로 이루어진 다각 뿔 형상인 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
음파 또는 초음파를 이용하여 일정 수심의 유속을 측정하는 음파 유속계가 설치되는 것으로, 부력을 발생하여 상기 음파 유속계를 상기 일정 수심에 계류시키는 부력 프레임;

해저에 안착되는 무게 추;

상측은 상기 부력 프레임과 연결되고 하측은 상기 무게 추와 착탈 가능하게 연결되며, 상기 무게 추에 대한 착탈이 음파 신호에 의하여 제어되고, 상기 음파 신호에 추종하여 상기 부력 프레임을 상기 일정 수심에 계류 또는 수면에 부상시키는 음파 자동 이탈기;

상기 무게 추, 상기 음파 자동 이탈기 및 상기 부력 프레임을 일렬로 연결하는 연결 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제6항에 있어서,

배터리를 내장하여 수심 변화를 스스로 기록 저장하는 자기 유속계, 수온을 측정하는 수온 측정기, 부양 자세의 변화에 따라 수온/염분/수심을 연속으로 측정하는 수온/염분/수심 연속 측정기, 상기 부력 프레임의 회수시 수면에 부상되는 회수용 프레임 중 적어도 하나가 상기 부력 프레임 및 상기 음파 자동 이탈기 사이에 더 연결되는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 부력 프레임은,

상기 음파 유속계가 상단부에 장착되는 상부 프레임과,

상기 연결 부재에 상기 해저 방향으로 연결되는 하부 프레임과,

합성 수지 재질의 쉘(shell) 구조로 된 중공의 구 형상으로서 상기 상부 프레임 및 상기 하부 프레임 사이에 복수로 배열되어 부력을 발생하는 부력재를 구비하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제8항에 있어서,

상기 부력 프레임은,

상기 하부 프레임의 상측으로 돌출되어 상기 부력재 및 상기 상부 프레임이 끼워지는 고정대와,

상기 상부 프레임을 상기 고정대에 체결하는 고정 너트와,

상기 부력재 및 상기 부력 프레임의 연결 부위에 개재되는 고무 패킹과,

인공위성 추적 장치(Argos beacon) 또는 점멸등(Beacon light)을 고정하도록 상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임에 마련되는 보조 브라켓을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.
제8항에 있어서,

상기 상부 프레임은 판 형상이고,

상기 하부 프레임은 각 모서리가 금속 봉으로 이루어진 다각 뿔 형상인 것을 특징으로 하는 음파 유속계의 계류 장치.