KR20110065878A - 원격 계류 관제 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 원격 계류 관제 장치는, 선박의 계류 하중을 감지하는 로드셀이 장착되며, 상기 로드셀의 측정값을 무선 전송하는 무선 전송부를 구비하고, 원격 제어부에 의하여 그 동작이 제어되며, 상기 선박을 접안시키는 로프를 감아서 끌어당기고 로프가 풀리지 않도록 로킹시키는 하나 또는 복수의 후크 장치; 상기 선박의 접안 정보를 탐지하는 접안 유도 수단; 상기 선박의 접안시 기상 정보를 감지하는 기상 감지 수단; 을 포함하며, 상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단은 USN(Ubiquitous Sensor Network)으로 연결된다.

Description

원격 계류 관제 장치{REMOTE MOORING MONITORING DEVICE}
본 발명은 선박의 접안시 그 유동을 방지하도록 안정적으로 계류시키는 계류 장치를 원격으로 통제할 수 있는 원격 계류 관제 장치에 관한 것이다.
선박이 터미널에 접근하고 있을때 계류 장치는 선박을 체결시킬 수 있고 그리고 선박의 움직임을 감소시키기 위하여 상당히 짧은 시간내에 임의의 상당한 동적인 힘에 대항하도록 선박에 큰 힘을 부여하고, 이에 따라 정확한 제어하에서 선박이 터미널과 관련한 소정의 위치에 도달하게 한다.
그러나, 종래의 계류 장치가 당면하고 있는 문제점은 선박에 힘을 작용하는 물의 흐름과 바람에 영향을 받는다는 것이다. 또한, 고정물의 강도 또는 계류 라인의 파단 강도에 의하여 계류 장치의 하중 용량을 결정해야 하며 해일이나 지진과 같은 재난시 선박에 피해가 없도록 해야하는 필요성도 대두된다.
로프를 사용하는 종래의 계류 방법에 있어서, 재해의 피해를 피하기 위해서 계류 하중을 모니터하고 제어하기 위한 자동화된 방법도 필요하다.
본 발명은 상술한 필요성을 감안한 것으로서, 선박의 계류 장치의 상태를 원격으로 감시할 수 있고, 안전 사고 발생이나 특히 돌발적인 재난 상태가 닥쳤을 때 신속하게 계류 장치의 동작을 원격으로 통제할 수 있는 원격 계류 관제 장치를 제공하기 위한 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.
본 발명의 원격 계류 관제 장치는, 선박의 계류 하중을 감지하는 로드셀이 장착되며, 상기 로드셀의 측정값을 무선 전송하는 무선 전송부를 구비하고, 원격 제어부에 의하여 그 동작이 제어되며, 상기 선박을 접안시키는 로프를 감아서 끌어당기고 로프가 풀리지 않도록 로킹시키는 하나 또는 복수의 후크 장치; 상기 선박의 접안 정보를 탐지하는 접안 유도 수단; 상기 선박의 접안시 기상 정보를 감지하는 기상 감지 수단; 을 포함하며, 상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단은 USN(Ubiquitous Sensor Network)으로 연결된다.
본 발명에 따르면, 선박의 계류 장치의 상태를 원격으로 감시할 수 있고, 안전 사고 발생이나 특히 돌발적인 재난 상태가 닥쳤을 때 신속하게 계류 장치의 동작을 원격으로 통제할 수 있어 관제실에서 통합적으로 선박의 계류 상태를 감시할 수 있는 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 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 원격 계류 관제 장치의 개요를 도시한 설명도이다. 도 2는 본 발명의 원격 계류 관제 장치에서 신호 흐름을 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 원격 계류 관제 장치에 사용되는 후크 장치를 도시한 측면도이다. 도 4는 도 3의 후크 장치에 채용된 로드셀을 도시한 사시도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하며, 원격 계류 관제 장치의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명의 원격 계류 관제 장치는 선박(20)이 접안하여 있는 동안에 계류 하중(mooring load)을 로드셀로 감지하고, 연안 접안시 바다의 수심을 측정하거나, 풍속과 풍향에 모니터링이 가능하도록 하는 장치이다.
그리고, 위급 상황 발생시 경보음을 발생시키고, 그에 대한 정보를 CDMA 무선 모뎀을 이용하여 지정된 휴대폰에 알림으로써, 선박의 안전을 보장하는 장치이다.
이러한 원격 계류 관제 장치는, 고가의 선박으로서 안전 관리가 특히 문제시되는 LNG운반선, 슈퍼 탱크, FPSO, FSO, SPM 등의 화석연료 운반선은 물론 벌크선이나 컨테이너선과 같은 일반 상선에도 적용 가능한 시스템이다.
본 발명의 원격 계류 장치는 후크 장치(300)를 포함한다. 후크 장치는 선박을 고정하는 로프를 감아서 끌어당기고 로프가 풀리지 않도록 로킹시키는 작용을 한다.
후크 장치는, 하나 또는 복수로 배열되어 30~300톤의 하중을 견딜 수 있도록 제작된다. 이때, 후크 장치의 내부에 장착되어 상기 하중을 감지하는 로드셀이 마련되며, 로드셀은 각각의 후크에 걸린 하중을 측정하여 원격지에 무선으로 데이터 송신한다.
후크 장치에 설치되는 로드셀은 30~300톤의 하중을 견딜 수 있도록 제작되며, 지그비(ZigBee) 통신, CDMA 통신, RF 통신, 적외선 통신, 블루투스 중 적어도 하나의 통신 프로토콜에 따라 로드셀의 측정값을 원격지에 무선 전송하는 무선 전송부가 후크 장치에 마련된다. 무선 전송부는 후크 장치의 동작 정보에 국한되지 않고, 부하 감지 수단이나, 접안 유도 수단이나, 알람 수단이나, 기상 감지 수단에서 입수한 데이터로 사용자에게 원격으로 전송할 수 있다.
원격 제어부는 원터치로 각각의 후크 장치의 동작을 제어할 수 있다. 부하 감지 수단은 각각의 후크 장치에 설치된 로드셀로부터 하중값을 입수하여 과부하 상태나 비상 상황 발생 여부를 인식한다. 즉, 부하 감지 수단은 계류 중인 선박의 로프 장력을 측정하고 그 하중에 관한 데이터를 관리한다. 경보 기능을 갖고 있으며, 휴대폰 등과 연결되어 관리자에게 정보를 알린다.
접안 유도 수단은 선박의 접안 속도, 부두에 대한 이격 거리, 부두에 대한 접근각을 탐지하며, 선박이 부두에 접안한 상태에서 하역 작업 중에 조류, 바람 등에 의하여 선박이 부두에서 계류 상태가 흐트러지는 것을 감지한다. 따라서, 작업중 안전 사고를 방지할 수 있다. 이를 위하여 접안 유도 수단은 레이저 센서, 레이더, 등을 구비한다.
기상 감지 수단은 선박 접안시 필요한 풍속, 풍향, 조류, 유속, 파고, 파도의 주기 등에 대한 기상 데이터를 제공한다.
한편, 본 발명의 원격 계류 관제 장치는, 로프를 감거나 로킹하는 후크 장치, 부하 감지 수단, 접안 유도 수단, 기상 감지 수단 등을 하나의 콘솔 내에 통합 관리한다. 따라서, 사용자가 여러 시스템의 정보를 한 눈에 알아 볼 수 있도록 하며, 설비의 중복을 줄이고, 유지 관리가 용이하므로 초기 설치비 및 관리 비용을 절감할 수 있도록 한다.
본 발명의 원격 계류 관제 장치는, 선박의 관제실 또는 항해실 내부에 장착되며, 계류 중인 선박의 계류 하중(mooring load)을 로프의 장력으로 측정할 수 있도록 로드셀이 후크 장치에 마련된다. 즉, 모든 후크 장치의 무어링 로드를 표시하며, 위급시 알람 경보를 발생하고, 휴대폰과 연결하여 원격 계류 관제 장치의 모든 정보를 사용자에게 알리는 기능을 수행한다.
이를 위하여 본 발명의 원격 계류 관제 장치는 후크 장치의 하중 센서로서 장착되는 로드셀, 부하 감지 수단, 접안 유도 수단, 기상 감지 수단에 마련되는 각각의 센서를 통합 관리할 수 있도록 이들 센서를 USN(Ubiquitous Sensor Network)으로 연결한다. 센서들 간의 통신 장애시 USN을 리셋하여 네트워크를 재부팅한다.
따라서, 선박의 접안 속도, 거리, 각도를 탐지하며, 또한, 선박이 부두에 접안한 상태에서 하역 작업 도중에 조류나 바람 등에 의해 선박이 부두에서 이탈되는 것을 감지하여 작업중 사고를 방지할 수 있다. 특히, LNG선, 유람선 등 특수선의 경우 선박이 대형 및 고가이므로 원격 계류 관제 장치가 필수적으로 사용되어야 한다.
원격 계류 관제 장치의 주요 기능을 요약하면 다음과 같다. 우선, 후크 장치 에 내장된 방수형 로드셀에 의하여 실시간으로 로프의 장력에 관한 데이터를 수집한다. 기상 감지 수단은 조수의 방향, 바람의 방향 및 풍속을 측정한다.
선박의 요동치는 정도는 로프의 장력으로 판단되고 감시된다. 로프에 주어지는 장력의 리플 성분으로 파악되는 선박의 요동치는 정보는 관제실로 전달된다. 부두와 선박 사이에는 유선보다 지그비 통신 등의 무선 통신 방법이 더욱 효과적이다.
USN으로 망라되는 신호 인터페이스, 고속 A/D 변환기와 정보처리 소프트웨어가 마련되어 관제실에 원격 계류 관제 장치의 모든 정보가 디스플레이된다.
사용자(승무원 또는 관리자)는 관제실 내에서 그래픽 처리된 정보를 보고 선 박의 무어링에 관련된 모든 정보를 수집할 수 있다. 만약 정격 부하 이상의 하중 정보가 입수되면, 시각적 경보와 청각적 경보가 발생하게 되며, 이 알람 정보는 ㅇ예를 들어 CDMA 무선 모뎀을 구비한 알람 수단을 통하여 주요 관리자에게 실시간으로 전송되므로 선박의 안전에 관한 신속한 조치를 취할 수 있다.
감시자는 기상 변화시 단순한 직감으로 판단하는 것이 아니라 기상 감지 수단 등을 활용하여 객관적인 데이터를 입수하여 정확한 대응을 할 수 있다.
기록매체를 구비한 기록 수단이 마련되며, 각 후크 장치의 로프 장력 데이터나 기타 센서에서 입수되는 데이터를 기록 저장한다. 따라서, 시간대별 또는 설치 위치별 데이터를 데이터베이스화해서 보관할 수 있다.
한편, 본 발명의 후크 장치(300)를 상세하게 설명한다. 이는 프레임(101), 아암(200), 힌지 블록(270), 후크(250), 로커(240), 로드셀(210)을 포함한다.
후크 장치(300)는 부두의 지반에 고정되거나 선박의 갑판에 고정 설치되므로, 프레임(101) 또한, 부두의 지반 또는 선박의 갑판에 고정된다. 후크 장치(300)는 로프(10)를 감아서 로프(10)에 장력을 부가하거나 선박을 부두에 접근시키는 한편, 로프(10) 단부의 아이(eye) 고리에 후크(250)를 걸어서 선박을 정위치에 계류시키는 장치이다.
아암(200)은 프레임(101)에 회동 가능하게 연결되며, 로프(10)의 장력에 의하여 프레임(101)에 대하여 인장력을 작용한다.
힌지 블록(270)은 아암(200) 및 프레임(101)을 연결하는 것이다. 힌지 블 록(270)의 일측은 프레임(101)에 칼라 핀(110)으로 피봇(pivot) 결합된다. 힌지 블록(270)의 타측은 아암(200)에 로드셀 핀(120)으로 피봇 결합된다.
후크(250)는 아암(200)의 단부에 회동 가능하게 조립된다. 후크(250)는 삽입 구멍과, 로프 홈(251)과, 체결부(255), 스토퍼 접촉부(256)를 구비한다.
로프 홈(251)은 선박의 계류 상태를 유지하는 로프(10)를 걸어주도록 삽입 구멍의 일측에 위치하는 고리 모양의 연장 부분이다. 로프 홈(251)에 로프(10) 단부의 아이 고리가 걸리고, 후크(250)의 회동이 로킹됨으로써 선박의 계류 상태를 유지한다.
체결부(255)는 삽입 구멍의 타측에 위치하는 부분으로서, 로커(240)에 형성된 로커 홈(245)에 삽입되어 후크(250)의 회동을 로킹시키는 작용을 한다.
로커(240)는 체결부(255)에 접촉됨으로써 후크(250)의 회동을 로킹하는 로킹 위치 및 체결부(255)와 접촉을 해제함으로써 후크(250)의 회동을 허용하여 로프(10)를 풀어주는 로킹 해제 위치로 회동된다. 아암(200)의 측면에 로커 홀(204)이 마련되며 로커(240)가 로커 힌지(243)에 의하여 로커 홀(204)에 피봇 결합됨으로써 로커(240)는 회동 가능하게 아암(200)에 결합된다.
로드셀(210)은 로프(10)의 장력을 자동 감지한다. 로프(10)에 의하여 아암(200)이 인장력을 받고, 상기 인장력에 따라 로드셀 핀(120)에 전단력이 작용한다. 여기서, 로드셀(210)은 로드셀 핀(120)의 단부에 연결되며, 로드셀(210)은 로드셀 핀(120)에 작용하는 전단력을 측정함으로써 로프(10)의 장력을 자동 감지한다. 로드셀(210)의 측정값을 원격 제어부에서 계속 모니터링하고, 로드셀(210)의 측정값으로 인식되는 로프(10)의 장력이 허용치를 벗어나면 원격 제어부는 비상 상황을 인식하고 사용자에게 이를 알려 선박의 안전한 계류를 위하여 필요한 조치를 취할 수 있게 한다.
후크(250)의 회동 범위(회동각)를 제한하는 스토퍼(260)가 스토퍼 홀(206)을 회동 중심으로 하여 아암(200)에 설치된다.
한편, 프레임(101)에는 윈치 드럼(112), 감속 기어(104), 모터(102)가 장착된다. 따라서, 선박의 계류를 위하여 로프(10)를 잡아당길 때 작업자의 수작업 또는 별도의 인양 장치를 사용할 필요없이 원격 제어부의 제어 명령이 떨어지는 즉시, 모터(102)의 회전이 개시되며, 윈치 드럼(112)을 회전시킬 수 있다.
윈치 드럼(112)은 외주에 로프(10)가 감겨지며, 프레임(101)에 설치되어 회전됨으로써 로프(10)를 당겨주는 것이다. 윈치 드럼(112)의 회전에 의하여 로프(10)가 원하는 만큼 당겨지면 로프(10)의 단부에 형성된 아이 고리를 후크(250)의 로프 홈(251)에 걸어서 로프(10)를 로킹시킬 수 있다.
모터(102)는 원치 드럼을 회전시키는 것으로, 모터(102)의 동작 부하를 줄일 수 있도록 감속 기어(104)가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 유압 실린더(220)는 원격 제어부에 의하여 그 신축이 제어되며 로커(240)의 회동력을 제공하여, 후크(250)의 로킹 및 로킹 해제 상태를 제어한다.
링크(230)의 일측은 유압 실린더(220)에 실린더 연결부(237)에 의하여 연결되고, 링크(230)의 타측은 로커(240)에 연결된다.
링크(230)의 회동 중심은 링크 홀(203)이 되며, 링크 홀(203)에 핀을 삽입하 여 링크(230)를 고정시킨다. 유압 실린더(220)의 신축시 링크 힌지(233)를 중심으로 링크(230)가 회동됨으로써, 로커(240)가 동작된다.
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 원격 계류 관제 장치의 개요를 도시한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 원격 계류 관제 장치에서 신호 흐름을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 원격 계류 관제 장치에 사용되는 후크 장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 후크 장치에 채용된 로드셀을 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...로프 20...선박
300...후크 장치

Claims (5)

  1. 선박의 계류 하중을 감지하는 로드셀이 장착되며, 상기 로드셀의 측정값을 무선 전송하는 무선 전송부를 구비하고, 원격 제어부에 의하여 그 동작이 제어되며, 상기 선박을 접안시키는 로프를 감아서 끌어당기고 로프가 풀리지 않도록 로킹시키는 하나 또는 복수의 후크 장치;
    상기 선박의 접안 정보를 탐지하는 접안 유도 수단;
    상기 선박의 접안시 기상 정보를 감지하는 기상 감지 수단; 을 포함하며,
    상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단은 USN(Ubiquitous Sensor Network)으로 연결되는 원격 계류 관제 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단으로 입수한 정보를 지그비(ZigBee) 통신, CDMA 통신, RF 통신, 적외선 통신, 블루투스 중 적어도 하나의 통신 프로토콜에 따라 사용자에게 송신하는 무선 전송부; 를 포함하는 원격 계류 관제 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    원터치로 상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 원격 제어부; 를 포함하는 원격 계류 관제 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단에서 입수한 정보를 사용자에게 알리는 알람 수단; 을 포함하는 원격 계류 관제 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후크 장치, 상기 접안 유도 수단, 상기 기상 감지 수단에서 입수한 정보를 기록 저장하는 기록 수단; 을 포함하는 원격 계류 관제 장치.
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