KR20120056315A - 부양장치, 이를 구비한 부양시스템과 수중운동체 및 수중운동체의 회수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 부양장치는 공기가 일정 기압이상의 압축상태로 저장되는 고압용기와, 상기 고압용기의 일단과 결합하고, 상기 고압용기 내의 공기가 유입 또는 배출되도록 형성되는 관로와 상기 관로를 지나는 공기의 흐름을 조절하는 조절부를 포함하는 매니폴드와, 상기 매니폴드내의 관로의 일단과 연결되는 공기공급관 및 상기 공기공급관과 연결되고, 상기 공기공급관으로부터 공기를 공급받아 수중운동체를 부양하도록 형성되는 부양기낭을 포함함으로써, 간단한 내부구조와 메카니즘에 의하여 신뢰성 있게 작동하여 수중운동체에 부력을 제공할 수 있다.

Description

부양장치, 이를 구비한 부양시스템과 수중운동체 및 수중운동체의 회수방법{FLOATING APPARATUS, FLOATING SYSTEM HAVING THE SAME AND RECOVERING METHOD OF UNDERWATER MOVING OBJECT}

본 발명의 실시예들은 해상시험 중인 수중운동체를 회수하기 위한 부양장치, 이를 구비한 부양시스템과 수중운동체 및 수중운동체를 해수면으로 회수할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수중에서 작동하는 수중운동체, 특히 어뢰와 같은 것은 현대의 전쟁에서 적군의 잠수정이나 군함 등을 격침시키는 데 유용한 수단이다.

이러한 수중운동체는 제작 후 원하는 설계 목표를 만족하는지에 대한 시험이 필요하고, 그 운용에 있어서도 수중운동체가 워낙 고가의 장비이므로, 군사 훈련에 있어서 발사 후 이를 회수하는 것이 필요하다.

수중운동체의 회수를 위해서는 발사 후 목적을 달성하고 난 뒤 회수를 위한 부양장치가 부착되며, 부양장치의 정상 작동을 위해서는 수중운동체에 양성부력을 인가하는 장치가 필요하다. 특히 최근의 경어뢰는 성능향상에 따른 내부 구성이 고밀도화 됨에 따라 큰 음성부력을 가지게 되었다. 이에 따라 해상시험을 목적으로 이용되는 훈련용 경어뢰의 회수를 용이하게 하기 위해서는 주행종료 후, 큰 양성부력을 제공할 수 있는 부양장치를 필요로 하게 되었다.

따라서, 수중운동체의 특성상 공간 및 중량의 제약으로 소형화 설계를 할 수 있으며, 전자회로를 간단하게 구현하여, 원하는 기능을 수행할 수 있으며, 비정상적인 작동에도, 신뢰성있게 수중운동체를 부양시킬 수 있는 장치가 고려될 수 있다.

본 발명의 일실시예들은 수중운동체의 주행 종료 후 또는 비정상적인 작동으로 인하여 수중운동체의 작동정지 후, 수중운동체를 회수하기 위한 부양장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 부양장치는 공기가 일정 기압이상의 압축상태로 저장되는 고압용기와, 상기 고압용기의 일단과 결합하고, 상기 고압용기 내의 공기가 유입 또는 배출되도록 형성되는 관로와 상기 관로를 지나는 공기의 흐름을 조절하는 조절부를 포함하는 매니폴드와, 상기 매니폴드내의 관로의 일단과 연결되는 공기공급관 및 상기 공기공급관과 연결되고, 상기 공기공급관으로부터 공기를 공급받아 수중운동체를 부양하도록 형성되는 부양기낭을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 조절부는 상기 관로를 닫도록 형성되는 파열링과 상기 관로를 열 수 있도록, 화약의 기폭에 의해 상기 파열링에 구멍을 내도록 형성되는 화약 결합체를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 매니폴드는 상기 고압용기에 공기를 충전하거나 공기를 제거할 수 있도록 형성되는 충전밸브를 더 포함한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 수중에서 일정 압력이상을 견딜 수 있도록 형성되며, 외주면에 부양기낭이 부착되는 하우징과, 상기 하우징의 부양기낭을 덮으며, 상기 부양기낭이 팽창하면 상기 하우징으로부터 분리되고, 유체의 저항을 줄일 수 있도록 유선형으로 이루어지는 덮개부와, 상기 하우징의 내부에 장착되는 상기한 부양장치 및 수중운동체의 주 제어장치의 명령을 받아 상기 부양장치를 작동시키도록 형성되는 부양제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부양시스템을 개시한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 고압 용기에서 누기가 발생하는 경우, 상기 부양시스템을 보호하기 위하여, 상기 하우징의 외부로 공기를 배출할 수 있도록 형성되는 안전밸브를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 수압을 센싱하여, 설정압력 이상이나 이하에서 부양제어장치에 전기적 신호를 전달하도록 형성되는 압력스위치를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 압력스위치는 각각 일정 압력 이상에서 작동하는 상한심도스위치 또는 일정 압력 이하에서 작동하는 하한심도스위치를 복수로 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 부양장치가 공기 중에서 작동하는 것을 방지하기 위하여, 일정 염도이상에서만 작동하도록, 염도를 측정하여 부양제어장치에 신호를 전달하도록 형성되는 염도센서를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 공기공급관과 상기 부양기낭과 결합하는 부분에 배치되어, 상기 하우징의 외주면에 복수의 부양기낭이 부착되는 경우, 상기 부양기낭들으로의 공기 공급이 분배되도록 형성되는 공기분사기를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 부양기낭의 일면에, 상기 부양기낭의 팽창시 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면, 부양기낭을 보호하기 위하여, 외부로 공기를 방출하도록 형성되는 차압밸브를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 화약결합체는 각각의 기폭회로를 구비하는 복수의 전조선을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 화약결합체는 복수로 구비되어, 화약결합체들은 각각 내부 또는 외부의 제어장치와 결합하여 독립적으로 기폭명령을 수행한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진부, 상기 엔진부와 결합하여 본체에 추진력을 전달하는 동력전달부, 목표를 향하여 이동가능하도록 형성되는 방향전환장치와 방향수정장치를 포함하는 유도조정장치부 및 현재의 위치와 목표의 위치를 비교하여 상기 엔진부 및 상기 방향전환장치에 명령을 내리도록 형성되는 주 제어장치를 포함하는 본체 및 공기를 공급받으면 팽창하여 상기 본체를 수면으로 부양시키도록 형성되는 상기한 부양시스템을 포함하는 수중운동체를 개시한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 수중운동체의 주행이 정지되는 단계와, 화약결합체의 기폭장치가 작동하여, 램이 파열링에 구멍을 내는 단계와, 상기 구멍을 통하여 고압용기 내의 공기가 부양기낭으로 공급되는 단계와, 상기 부양기낭이 팽창하면서 하우징으로부터 덮개부가 분리되는 단계 및 상기 부양기낭이 계속 팽창하면서, 발생한 부력에 의하여 수중운동체가 수면으로 상승하는 단계를 포함하는 수중운동체의 회수방법을 개시한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 부양장치는 간단한 내부구조와 메카니즘에 의하여 신뢰성 있게 작동하여 수중운동체에 부력을 제공할 수 있다.

또한, 제조원가가 높은 수중장비를 회수하여 재사용할 수 있으므로, 장비의 운용에 있어서 상당한 예산절감을 이룰 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양시스템의 평면도.
도 2는 도 1의 부양시스템을 측면에서 바라본 개념도.
도 3은 도 1의 평면도에서 매니폴드를 확대한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 고압용기의 측면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 매니폴드의 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 파열링의 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 화약결합체의 평면도.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따르는 수중운동체의 평면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따르는 수중운동체의 회수방법을 순서대로 도시한 개념도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치, 이를 구비한 부양시스템과 수중운동체 및 수중운동체의 회수방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 및 부양시스템(100)의 전체적인 형상 및 각 부품의 모양 및 결합관계를 도시한 도면으로서, 각각 도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치의 평면도, 도 2는 도 1의 부양시스템(100)을 측면에서 바라본 개념도, 도 3은 도 1의 평면도에서 매니폴드(20)를 확대한 개념도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 고압용기(10)의 측면도이고, 도 5와 도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 매니폴드(20)와 파열링(21)의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 부양장치 중 화약결합체(22)의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 부양장치는 고압용기(10), 매니폴드(20), 공기공급관(30) 및 부양기낭(40)을 포함한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 고압용기(10)는 구의 형상으로 제작되며, 일단에는 매니폴드(20)와 결합하는 결합부를 구비한다. 고압용기(10)는 금속재질 또는 합성수지로 내압 및 외압에도 형상이 변형되지 않도록 견고하게 제작된다. 고압용기(10)에는 공기를 일정기압 이상의 압축상태로 저장한다. 일 예로 330 bar 이상의 고압으로 저장한다.

도시한 바와 같이 공기공급관(30)의 일단은 매니폴드(20)의 관로(23)와 연결되고, 타단은 부양기낭(40)과 연결되어 고압용기(10)로부터 공기를 공급받아 부양기낭(40)으로 전달할 수 있도록 형성된다.

부양기낭(40)은 후술하는 부양시스템(100)의 하우징(50)의 외주면에 접힌 상태로 있다가, 공기가 공급되면 부피가 팽창하면서 수중운동체(1)에 부력을 제공한다. 부양기낭(40)은 방수원단과 우레탄을 포함하여 제작되며, 일정 압력 이상에도 내구성을 유지하여야 한다. 부양기낭(40)의 일면에, 부양기낭(40)의 팽창시 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면, 부양기낭(40)을 보호하기 위하여, 외부로 공기를 방출하도록 차압밸브(51)가 형성된다.

공기공급관(30)과 부양기낭(40)과 결합하는 부분에는, 후술하는 하우징(50)의 외주면에 복수의 부양기낭(40)이 부착되는 경우, 각각의 부양기낭(40)들으로의 공기 공급이 잘 분배되도록 공기분사기(31)가 형성된다.

공기 분사기는 하나의 입구와 복수의 출구를 구비한 관으로 형성될 수 있으며, 입구는 공기공급관(30)과 출구는 각각의 부양기낭(40)과 연결된다.

도 3 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 매니폴드(20)는 고압용기(10)의 결합부로부터 후술하는 부양기낭(40)으로 공기가 공급되도록 관로(23)를 포함하고, 공기의 공급을 개폐하도록 하는 조절부를 포함한다. 조절부는 파열링(21)과 파열링(21)에 구멍을 내도록 형성되는 화약결합체(22)를 포함할 수 있다. 매니폴드(20)의 일면에는 고압용기(10)에 공기를 충전하거나 공기를 제거할 수 있도록 형성되는 충전밸브(53)를 더 포함한다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 파열링(21)은 관로(23)를 밀폐하고 있다가, 제어장치의 신호에 의하여 화약결합체(22)가 기폭하면, 화약결합체(22)의 램(22a)이 파열링(21)의 일면을 관통하게 되고, 관통면을 통해 부양기낭(40)으로 공기가 공급된다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 화약 결합체는 몸체에 각각의 기폭회로를 구비하는 복수의 전조선을 포함하고 있으며, 일단에는 램(22a)이 결합되어 기폭시 램(22a)이 돌출되어 파열링(21)에 구멍을 낼 수 있도록 형성된다.

일 예로 부양시스템(100)에 복수의 화약 결합체가 구비되는 경우, 각각의 화약결합체(22)가 별도의 제어장치와 결합하여 독립적으로 기폭명령을 수행할 수 있으며, 이로 인하여 비정상적인 수중운동체(1)의 작동에도 안정적으로 수중운동체(1)를 회수할 수 있다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 부양시스템(100)은 부양장치, 부양제어장치(60), 덮개부(70) 및 하우징(50)을 포함한다.

하우징(50)은 내부에 중공을 구비하고, 외주면에는 부양기낭(40)이 부착되도록 형성된다. 또한 수중운동체(1)의 골격을 이루므로, 일정한 수압을 견딜 수 있도록 설계되어야 하며, 부양시스템(100)의 각종 장치들이 견고하게 부착될 수 있도록 형성된다.

또한, 하우징(50)에는 고압 용기에서 공기가 새어나오는 경우, 부양시스템(100)내에 내압이 상승하여 부양시스템(100) 및 수중운동체(1)의 정상적인 작동이 방해될 수 있으므로, 하우징(50)의 외부로 공기를 배출할 수 있도록 안전밸브(52)가 형성된다.

하우징(50)의 내부에는 수압을 센싱하여, 설정압력 이상이나 이하에서 부양제어장치(60)에 전기적 신호를 전달하도록 압력스위치(61, 62)가 형성된다. 압력스위치(61, 62)는 각각 상한심도스위치(61) 및 하한심도스위치(62)로 나누어 지는데, 상한심도스위치(61)는 설정압력이상에서 작동하여 전기적 신호를 제어장치에 전달하고, 하한심도스위치(62)는 설정압력이하에서 작동하여 전기적 신호를 제어장치에 전달한다.

또한, 하우징(50)의 내부에는 부양장치가 공기 중에서 작동하는 것을 방지하기 위하여, 일정 염도이상에서만 작동하도록, 염도를 측정하여 부양제어장치(60)에 신호를 전달하도록 염도센서(63)가 형성된다.

덮개부(70)는 하우징(50)의 외주면에 부착되는 부양기낭(40)을 덮으며, 부양기낭(40)이 팽창하면 하우징(50)으로부터 분리되도록 형성된다. 또한 덮개부(70)는 본체(200)와 함께 수중운동체(1)의 외형을 형성하므로, 유체의 저항을 줄일 수 있도록 유선형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

부양제어장치(60)는 주 제어장치 및 각종 센서로부터 신호를 전달받아, 부양장치로 작동신호를 전달하여 부양시스템(100)을 작동시킬 수 있도록 형성된다.

도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 다른 일실시예에 따르는 수중운동체(1)를 도시한 것으로서, 도 8a는 부양시스템(100)에 덮개부(70)가 조립되기 전의 상태를 도시한 것이고, 도 8b는 부양시스템(100)에 덮개부(70)가 조립된 후의 상태를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 도면을 참조하면, 수중운동체(1)는 본체(200)와 부양시스템(100)을 포함한다.

본체(200)는 엔진부, 동력전달부, 목표를 향하여 이동가능하도록 방향수정장치와 방향전환장치를 구비하는 유도조정장치부 및 주 제어장치를 포함한다.

주 제어장치는 수중운동체(1)의 주행과정 상의 압력, 속도 등을 미리 설정한 기록제어기를 포함할 수 있다. 수중운동체(1)가 수중에서 정상적으로 작동하는 지 여부를 부양제어장치(60)가 수중운동체(1) 내의 각종 센서로부터 신호를 입력받아 주 제어장치와 정보를 교환하고, 기록제어기상의 설정값과 비교하게 된다. 정상적인 수중 주행의 경우에는 주행 종류 후, 주 제어장치로부터 명령을 받아 부양제어장치(60)가 부양기낭(40)을 작동시키게 된다. 수중운동체(1)가 비정상적인 주행을 하는 경우에는 압력스위치(61, 62)로부터 신호를 전달받아 기록제어기상의 설정값과 비교하고, 설정값을 벗어나는 경우 강제적으로 수중운동체(1)의 주행을 정지시킨 다음, 부양장치를 작동시킨다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 부양시스템(100)을 구비한 수중운동체(1)의 회수방법을 도 9를 참조하여, 상세히 설명한다.

먼저 정상적으로 수중운동체(1)의 주행이 종료되거나, 비정상적으로 주행하여 부양제어장치(60)에 의하여 주행이 종료되는 경우에 수중운동체(1)의 주행은 정지된다. 이후, 화약결합체(22)의 기폭장치가 작동하고, 램(22a)이 파열링(21)에 구멍을 낸다. 구멍을 통해서 고압용기(10) 내의 공기가 관로(23) 및 공기공급관(30)을 통하여 부양기낭(40)으로 공급된다. 부양기낭(40)이 팽창하기 시작하면서, 하우징(50)으로부터 덮개부(70)가 분리되고, 부양기낭(40)의 부력에 의하여 수중운동체(1)가 도시한 바와 같이 수면으로 떠오르게 된다.

상기와 같이 설명된 부양장치, 이를 구비한 부양시스템과 수중운동체 및 수중운동체의 회수방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (13)

1. 공기가 일정 기압이상의 압축상태로 저장되는 고압용기;
   상기 고압용기의 일단과 결합하고, 상기 고압용기 내의 공기가 유입 또는 배출되도록 형성되는 관로와 상기 관로를 지나는 공기의 흐름을 조절하는 조절부를 포함하는 매니폴드;
   상기 매니폴드내의 관로의 일단과 연결되는 공기공급관; 및
   상기 공기공급관과 연결되고, 상기 공기공급관으로부터 공기를 공급받아 수중운동체를 부양하도록 형성되는 부양기낭을 포함하는 것을 특징으로 하는 부양장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조절부는 상기 관로를 닫도록 형성되는 파열링과 상기 관로를 열 수 있도록, 화약의 기폭에 의해 상기 파열링에 구멍을 내도록 형성되는 화약 결합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부양장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 매니폴드는 상기 고압용기에 공기를 충전하거나 공기를 제거할 수 있도록 형성되는 충전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양장치.
4. 수중에서 일정 압력이상을 견딜 수 있도록 형성되며, 외주면에 부양기낭이 부착되는 하우징;
   상기 하우징의 부양기낭을 덮으며, 상기 부양기낭이 팽창하면 상기 하우징으로부터 분리되고, 유체의 저항을 줄일 수 있도록 유선형으로 이루어지는 덮개부;
   상기 하우징의 내부에 장착되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항을 따르는 부양장치; 및
   수중운동체의 주 제어장치의 명령을 받아 상기 부양장치를 작동시키도록 형성되는 부양제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고압 용기에서 누기가 발생하는 경우, 상기 부양시스템을 보호하기 위하여, 상기 하우징의 외부로 공기를 배출할 수 있도록 형성되는 안전밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
6. 제4항에 있어서,
   수압을 센싱하여, 설정압력 이상이나 이하에서 부양제어장치에 전기적 신호를 전달하도록 형성되는 압력스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 압력스위치는 각각 일정 압력 이상에서 작동하는 상한심도스위치 또는 일정 압력 이하에서 작동하는 하한심도스위치를 복수로 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
8. 제4항에 있어서,
   상기 부양장치가 공기 중에서 작동하는 것을 방지하기 위하여, 일정 염도이상에서만 작동하도록, 염도를 측정하여 부양제어장치에 신호를 전달하도록 형성되는 염도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
9. 제4항에 있어서,
   상기 공기공급관과 상기 부양기낭과 결합하는 부분에 배치되어, 상기 하우징의 외주면에 복수의 부양기낭이 부착되는 경우, 상기 부양기낭들으로의 공기 공급이 분배되도록 형성되는 공기분사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
10. 제4항에 있어서,
    상기 부양기낭의 일면에,
    상기 부양기낭의 팽창시 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면, 부양기낭을 보호하기 위하여, 외부로 공기를 방출하도록 형성되는 차압밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
11. 제4항에 있어서,
    상기 화약결합체는 각각의 기폭회로를 구비하는 복수의 전조선을 포함하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
12. 제4항에 있어서,
    상기 화약결합체는 복수로 구비되어, 화약결합체들은 각각 내부 또는 외부의 제어장치와 결합하여 독립적으로 기폭명령을 수행하는 것을 특징으로 하는 부양시스템.
13. 수중운동체의 주행이 정지되는 단계;
    화약결합체의 기폭장치가 작동하여, 램이 파열링에 구멍을 내는 단계;
    상기 구멍을 통하여 고압용기 내의 공기가 부양기낭으로 공급되는 단계;
    상기 부양기낭이 팽창하면서 하우징으로부터 덮개부가 분리되는 단계; 및
    상기 부양기낭이 계속 팽창하면서, 발생한 부력에 의하여 수중운동체가 수면으로 상승하는 단계를 포함하는 수중운동체의 회수방법.

Images