KR20130000092A - 해상풍 재현 장치 - Google Patents

해상풍 재현 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순간적으로 변화하는 불규칙한 실제 해상풍과 동일한 조건을 갖는 바람을 인위적으로 생성할 수 있는 해상풍 재현 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 해상풍 재현 장치는 바다에서 생성되는 실제 해상풍에 대한 데이터를 생성하는 풍속 프로파일 데이터 생성부; 풍속 프로파일 데이터 생성부에 연결된 중앙 제어부; 중앙 제어부와 전기적으로 연결되며, 중앙 제어부의 제어에 따라 풍속 프로파일 데이터 생성부에 저장된 해상풍 데이터에 맞는 해상풍을 생성하는 해상풍 발생부를 포함한다. 해상풍 발생부의 각 해상풍 발생 유니트는, 상부 프레임 상에 배치된 제 1 하우징; 제 1 하우징에 연결된 상태로 제 1 하우징의 전방에 배치된 제 2 하우징; 제 1 하우징 내에 배치되어 중앙 제어부에 전기적으로 연결된 컨트롤러; 제 1 하우징 내에 배치되어 컨트롤러에 전기적으로 연결된 구동부; 및 제 1 하우징 내에 배치되어 구동부에 기계적으로 연결된 팬을 포함한다. 또한, 해상풍 발생부는 각 해상풍 발생 유니트의 제 2 하우징의 전방에 배치되어 제 2 하우징을 통하여 배출된 바람을 균일하게 분산시키는 상하 풍향 유도 플레이트를 더 포함할 수 있다.

Description

해상풍 재현 장치{Sea wind reproducing apparatus}
본 발명은 실시간으로 불규칙한 다양한 조건(예를 들어, 풍속)의 바람을 발생시켜 해상풍에 의한 선박 및/또는 해양 구조물의 영향을 모의 실험할 수 있는 해상풍 재현 장치에 관한 것이다.
바다에는 해상풍이 존재하며, 이러한 해상풍이 선박 및/또는 해양 구조물에 가해짐으로써 선박 및 해양 구조물의 항해 및 운동에 많은 영향을 미친다. 특히, 바다에서는 해상풍의 방향 및 풍속이 순간적으로 변화되며, 이와 같이 변화하는 해상풍에 의하여 선박 및 해양 구조물에는 해상풍으로 인한 영향이 불규칙하게 작용하게 된다.
위와 같은 특성을 갖는 해상풍에 의해 선박 및 해양 구조물에서 발생하는 다양한 영향을 미리 예측하는 것이 바람직하며, 따라서 소정 비율로 축소한 모형 선박 또는 해양 구조물을 변화하는 다양한 조건의 해상풍(바람)에 노출시켜 해상풍 조건 하에서의 선박 및 해양 구조물에 대한 데이터, 예를 들어 선박 및 해상 구조물의 동요, 자세 변화 및 안정성에 대한 데이터를 얻게 된다.
그러나, 해상풍에 의한 선박 및 해양 구조물의 영향을 측정하기 위한 일반적인 시뮬레이팅 장치는 단일의 조건(풍속)을 갖는 해상풍만을 생성하게 되며, 따라서 조건이 순간적으로 변화하는 실제 해상풍에 대하여 선박 및 해양 구조물의 관련 데이터를 얻을 수 없다.
본 발명은 일반적인 해상풍 재현 장치가 갖고 있는 위와 같은 제약을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 순간적으로 변화하는 불규칙한 실제 해상풍과 동일한 조건을 갖는 바람을 인위적으로 생성할 수 있는 해상풍 재현 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 계류된 모형 선박 및/또는 해양 구조물의 계류 케이블과의 접촉을 방지하고 또한 시뮬레이팅되는 다양한 종류(규격)의 모형 선박 및 해양 구조물에도 적용할 수 있는 구조를 갖는 해상풍 재현 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 해상풍 재현 장치는 바다에서 생성되는 실제 해상풍을 모사하는 풍속 프로파일 데이터 생성부; 풍속 프로파일 데이터 생성부에 연결된 중앙 제어부; 중앙 제어부와 전기적으로 연결되며, 중앙 제어부의 제어에 따라 풍속 프로파일 데이터 생성부에 생성된 해상풍 데이터에 맞는 해상풍을 생성하는 해상풍 발생부를 포함한다.
본 발명에서 해상풍 발생부는 하부 프레임, 하부 프레임 상에 설치된 상부 프레임 그리고 상부 프레임 상에 배치된 다수의 해상풍 발생 유니트를 포함할 수 있다.
특히, 하부 프레임은 양측 수직 단위 프레임 및 수직 측면 단위 프레임의 상단에 고정된 수평 상부 단위 프레임으로 이루어지며, 특히 수직 단위 프레임과 수평 단위 프레임에는 서로 반대 방향으로 배치된 경사 연결 프레임의 양 종단부가 각각 고정되어 하부 프레임의 강도가 보강되고 수직 단위 프레임 사이의 공간이 유지될 수 있다.
한편, 해상풍 발생부의 각 해상풍 발생 유니트는, 상부 프레임 상에 배치된 제 1 하우징; 제 1 하우징에 연결된 상태로 제 1 하우징의 전방에 배치된 제 2 하우징; 제 1 하우징 내에 배치되어 중앙 제어부에 전기적으로 연결된 컨트롤러; 제 1 하우징 내에 배치되어 컨트롤러에 전기적으로 연결된 구동부; 및 제 1 하우징 내에 배치되어 구동부에 기계적으로 연결된 팬을 포함한다.
또한, 해상풍 발생부는 각 해상풍 발생 유니트의 제 2 하우징의 전방에 배치되어 제 2 하우징을 통하여 배출된 바람을 균일하게 분산시키는 상하 풍향 유도 플레이트를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따른 해상풍 재현 장치는 순간적으로 변화하는 불규칙한 실제 해상풍과 동일한 조건을 갖는 바람을 인위적으로 생성할 수 있어 모형 선박 및 해양 구조물을 통하여 해상풍에 의한 실세 선박 및 해양 구조물에서의 영향을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 해상풍 재현 장치는 계류된 모형 선박 및/또는 모형 해양 구조물의 계류 케이블과 구성 부재의 접촉을 방지하고 또한 시뮬레이팅되는 다양한 종류(규격)의 모형 선박 및 해양 구조물에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치 중 해상풍 발생 부의 사시도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치 중 해상풍 발생부의 측면도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치와 모형 선박의 관계를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치의 구성을 도시한 블록도로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치는 풍속 프로파일 데이터 생성부(100), 중앙 제어부(200) 및 해상풍 발생부(300)를 포함한다.
풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에는 바다에서 생성되는, 순간적으로 변화하는 실제 해상풍에 대한 각종 데이터(예를 들어, 풍속 등)를 생성하기 위한 알고리즘이 저장되어 있다.
중앙 제어부(200)는 풍속 프로파일 데이터 생성부(100) 그리고 해상풍 발생부(300)와 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 중앙 제어부(200)는 풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에 생성된 해상풍 데이터에 맞는 해상풍이 생성되도록 해상풍 발생부(300)의 작동을 제어한다.
해상풍 발생부(300)는 하부 프레임(301), 하부 프레임(301) 상에 설치된 상부 프레임(302) 그리고 상부 프레임(302) 상에 배치된 다수의 해상풍 발생 유니트를 포함한다.
하부 프레임(301)은 수직 단위 프레임(301-1) 및 수직 측면 단위 프레임(301-1)의 상단에 고정된 수평 상부 단위 프레임(301-2)으로 이루어진다. 여기서, 수직 단위 프레임(301-1) 사이에는 소정의 공간이 형성된다.
한편, 수직 단위 프레임(301-1)과 수평 단위 프레임(301-2)에는 서로 반대 방향으로 배치된 경사 연결 프레임(301-3)의 양 종단부가 각각 고정된다. 이 경사 연결 프레임(301-3)에 의하여 하부 프레임(301)의 강도가 보강됨과 동시에 수직 단위 프레임(301-1) 사이의 공간이 유지된다.
하부 프레임(301) 상에는 상부 프레임(302)이 고정되며, 이 상부 프레임(302)은, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 다수의 수직 및 수평 단위 프레임으로 이루어질 수 있거나, 또는 도면에는 도시되지 않지만 다수의 블록이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 프레임(302)이 다수의 블록으로 이루어진 구조에서는 블록의 수를 조절함으로써 해풍 발생부(302)의 전체 높이가 조절될 수 있음은 물론이다.
해상풍 발생부(300)는 상부 프레임(302) 상에 장착된 다수의 해상풍 발생 유니트, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 상하 2단으로 적층된 8개의 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)를 포함한다. 그러나, 해상풍 발생 유니트의 수는 이에 제한되지는 않는다 (도 1에서는 편의상 상부에 배치된 4개의 해상풍 발생 유니트에 대해서만 도면 부호 "310", "320", "330" 및 "340"를 부여하였다).
다수의 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 구성을 어느 한 해상풍 발생 유니트(310)를 예를 들어 설명한다.
해상풍 발생 유니트(310)는 상부 프레임(302) 상에 배치된 제 1 하우징(311) 및 제 1 하우징(311)에 연결된 상태로 제 1 하우징(311)의 전방에 배치된 제 2 하우징(312)을 포함한다.
제 1 하우징(311) 내에는 중앙 제어부(200)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(도시되지 않음), 컨트롤러에 전기적으로 연결된 구동부(311-1; 도 2에는 도시되지 않음) 및 구동부(311-1)의 구동축에 기계적으로 연결된 팬(311-2; 도 2에는 도시되지 않음)이 배치되어 있다. 제 1 하우징(311) 내에 장착된 팬(311-2)에 의하여 생성된 바람(해상풍)은 제 2 하우징(312)을 통하여 전방으로 배출(도 2의 화살표 방향)된다.
한편, 해상풍 발생부(300)는 다수의 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 제 2 하우징(312, 322, 332 및 342)의 전방(즉, 해상풍이 배출되는 출구)에 배치된 분산 플레이트(303)를 더 포함할 수 있다. 이 분산 플레이트(303)에 의하여 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 제 2 하우징(312, 322, 332 및 342)을 통하여 배출된 해상풍은 균일하게 분산되어 유동한다.
여기서, 다수의 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하의 2단 열로 배치될 수 있으나, 단일 열 또는 피라미드 구조 등 필요한 구조로 배치될 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해상풍 재현 장치는 해상풍 발생부(300)의 전방(바람 흐름 방향 기준)에 배치된 풍속 감지 수단(400; 예를 들어, 풍속 감지 센서)을 더 포함할 수 있다. 이 풍속 감지 수단(400)은 중앙 제어부(200)에 전기적으로 연결된다.
이상과 같은 구조를 갖는 해상풍 재현 장치의 기능을 각 도면을 통하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 해상풍 재현 장치와 모형 선박의 관계를 개략적으로 도시한 도면으로서, 해상풍 발생부(300)의 전방(해상풍 흐름 방향 기준)에 배치된 모형 선박(S)을 도시하고 있다.
중앙 제어부(200)는 풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에 생성된 해상풍의 데이터에 맞추어 해상풍 발생부(300)를 구동한다. 즉, 관리자가 입력한 파라미터(parameter)에 따라 풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에서는 시간 경과에 따라 변화되어야 할 풍속에 대한 데이터가 생성되어 저장되며, 풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에 저장된 이러한 데이터는 중앙 제어부(200)로 전송된다.
중앙 제어부(200)는 전송된 풍속에 대한 데이터를 기초로 해상 발생부(300)의 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)를 각각 제어한다. 즉, 중앙 제어부(200)는 변화되어야 풍속의 데이터에 따라 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340) 내에 장착된 연결된 컨트롤러에 관련 신호를 전달하며, 각 컨트롤러는 전달된 신호에 따라 구동부(311-1, 321-1, 331-1, 341-1)를 작동시킨다.
구동부(311-1, 321-1, 331-1, 341-1)의 작동에 따라 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 팬(311-2, 321-2, 331-2, 341-2)이 작동하여 바람(해상풍)이 생성되며, 이 바람은 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 제 2 하우징(312, 322, 332 및 342)의 전방에 배치된 상하 풍향 유도 플레이트(303)를 통하여 배출된다.
따라서, 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 전방(바람 진행 방향 기준)에 위치한 선박(S)에 균일한 속도 및 세기의 바람이 작용한다. 관찰자는 선박(S)에 장착된 다수의 센서(도시되지 않음)를 통하여 바람에 의한 선박(S)의 자세 변화 및 흔들림 등과 같은 각종 자료를 수집할 수 있다.
한편, 풍속 프로파일 데이터 생성부(100)에 저장된 바람의 변화 조건에 따라 중앙 제어부(320)는 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 컨트롤러에 변화 조건에 대한 신호를 전달하며, 따라서 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 팬에서 생성되는 바람은 그 세기(풍속)가 실시간으로 변화되며, 따라서 관찰자는 바람의 변화에 따라 변화되는 선박(S)에 대한 자료를 실시간으로 수집할 수 있다.
여기서, 선박(S)과 해상풍 발생부(300) 사이에 설치된 풍속 감지 수단(400)은 해상풍 발생부(300)에서 발생되어 선박에 작용하는 해상풍의 풍속을 감지하며, 그 신호를 중앙 제어부(320)로 전송한다. 중앙 제어부(200)는 풍속 감지 수단(400)에서 전송된 바람의 풍속과 풍속 프로파일 데이터 생성부(100) 내의 설정된 풍속을 비교하며, 비교된 결과에 따라 각 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)의 컨트롤러를 제어한다. 따라서, 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)에서는 풍속 프로파일 데이터 생성부(100) 내의 설정된 풍속과 동일한 풍속의 해상풍이 생성된다.
본 발명에서, 해상풍 발생 유니트(310, 320, 330 및 340)는 중앙 제어부(200)에 의하여 각각 독립적으로 제어되어 서로 다른 풍속의 바람이 생성될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 4에서는 선박(S)에 연결된 계류 와이어(S1)가 해상풍 발생부(300)의 하부 프레임(301)의 경사 연결 프레임(301-3) 사이를 통과하여 수조의 바닥면(실제 해상에 선박(S)에 계류인 상태에서는, 해저 바닥)에 고정된 상태가 도시되어 있다. 이러한 구조에서 선박(S)은 계류 와이어(S1)가 해상풍 발생부(300)에 영향을 미치지 않은 상태로 해상풍 발생부(300)와 일직선 상태로 배치될 수 있으며, 따라서 정확한 시뮬레이팅 결과를 얻을 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예들 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.

Claims (10)

  1. 바다에서 생성되는 실제 해상풍에 대한 데이터를 생성하는 알고리즘이 저장된 풍속 프로파일 데이터 생성부;
    풍속 프로파일 데이터 생성부에 연결된 중앙 제어부;
    중앙 제어부와 전기적으로 연결되며, 중앙 제어부의 제어에 따라 풍속 프로파일 데이터 생성부에 생성된 해상풍 데이터에 맞는 해상풍을 생성하는 해상풍 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 해상풍 발생부는 하부 프레임, 하부 프레임 상에 설치된 상부 프레임 그리고 상부 프레임 상에 배치된 다수의 해상풍 발생 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 하부 프레임은 양측 수직 단위 프레임 및 수직 측면 단위 프레임의 상단에 고정된 수평 상부 단위 프레임으로 이루어지며, 양측 수직 단위 프레임 사이에는 소정의 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 수직 단위 프레임과 수평 단위 프레임에는 서로 반대 방향으로 배치된 경사 연결 프레임의 양 종단부가 각각 고정되어 하부 프레임의 강도가 보강되고 수직 단위 프레임 사이의 공간이 유지되는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상부 프레임은 다수의 수직 및 수평 단위 프레임으로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상부 프레임은 다수의 블록이 적층된 구조로 이루어져 해풍 발생부의 전체 높이가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 해상풍 발생부의 각 해상풍 발생 유니트는,
    상부 프레임 상에 배치된 제 1 하우징;
    제 1 하우징에 연결된 상태로 제 1 하우징의 전방에 배치된 제 2 하우징;
    제 1 하우징 내에 배치되어 중앙 제어부에 전기적으로 연결된 컨트롤러;
    제 1 하우징 내에 배치되어 컨트롤러에 전기적으로 연결된 구동부; 및
    제 1 하우징 내에 배치되어 구동부에 기계적으로 연결된 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 해상풍 발생부는 각 해상풍 발생 유니트의 제 2 하우징의 전방에 배치되어 제 2 하우징을 통하여 배출된 바람을 균일하게 분산시키는 상하 풍향 유도 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 다수의 해상풍 발생 유니트는 단일 열 또는 다수의 열로 배치된 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 해상풍 발생부의 전방에 배치되어 해상풍 발생부로부터 발생된 바람의 풍속을 감지하고 감지된 정보를 중앙 제어부로 전달하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 재현 장치.
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