KR20130043725A - 모형선박의 반류 계측 시스템 - Google Patents

Abstract

모형선박의 반류 계측 시스템 및 그 시스템에 적용되는 반류 계측용 전용전차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템은, 반류 계측 대상의 모형선박이 연결되며, 예인수조 내에서 운행되면서 모형선박을 이동시키는 예인전차; 및 예인전차와는 별개로 마련되고 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈을 구비하며, 예인전차에 선택적으로 연결되어 예인전차를 따라 운행되면서 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차를 포함한다.

Description

모형선박의 반류 계측 시스템 및 그 시스템에 적용되는 반류 계측용 전용전차{Wake measuring system for a model ship and wake measuring wagon therefor}

본 발명은, 모형선박의 반류 계측 시스템 및 그 시스템에 적용되는 반류 계측용 전용전차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 예인수조 내에서 모형선박에 대한 반류 계측을 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있는 모형선박의 반류 계측 시스템 및 그 시스템에 적용되는 반류 계측용 전용전차에 관한 것이다.

선박을 건조함에 있어 선박의 형상, 프로펠러 및 각종 부가물 설계를 효율적으로 하기 위해 모형선박을 제작하여 다양한 시험을 선행한다.

즉 모형선박을 실제 설계하고자 하는 선박과 동일한 비율로 축소하여 제작하고 예인수조 또는 수조 내에서 모형선박의 형상에 따른 물의 저항, 프로펠러의 곡면 형상에 따른 추진력 측정 등 다양한 시험을 선행한다.

다양한 시험 중에는 반류 계측이라는 항목이 있는데, 반류 계측은 모형선박의 추진에 따라 선미에 발생되는 반류(wake)를 계측하여 프로펠러에 유입되는 유체의 유동 분포를 측정하기 위한 것이다.

한편, 반류 계측은 공동수조나 예인수조, 특히 예인수조에서 진행되는 것이 일반적이다. 이는 예인수조에는 수면이 존재하고, 수조벽이 멀어 실제 유동과 더욱 유사하게 구현 가능하기 때문이다.

예인수조에서 모형선박에 대한 반류 계측을 진행하고자 할 때는, 우선 예인수조를 따라 이동되는 예인전차에 모형선박을 연결시킨 다음, 반류 계측을 위한 반류 계측모듈, 예컨대 입자영상유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 시스템과 같은 반류 계측모듈을 모형선박에 인접되게 예인전차에 탑재하고, 예인전차를 예인수조를 따라 이동시키면서 진행한다.

현재 대부분의 선박 회사들은 위와 같은 방법으로 모형선박에 대한 반류 계측을 진행하여 왔는데, 이러한 경우, 다음과 같은 문제점이 발생될 수 있다.

첫째, 입자영상유속계 시스템인 반류 계측모듈을 예인전차의 상부와 하부에 탑재해야 하므로 매우 민감한 예인전차의 구조적 변형 또는 손상을 입힐 가능성이 대두된다. 실제, 예인전차는 예인수조 내에서 모형선박을 정해진 속도와 힘으로 이동시켜야 하므로 리니어 모터, 서보모터, 다양한 부품들, 그리고 이들을 컨트롤하기 위한 컨트롤러 등이 마련된 복잡하고 민감한 구조를 가지고 있는 고가의 장비인데, 이러한 예인전차에 반류 계측모듈을 탑재하는 경우, 예인전차의 구조적 변형 또는 손상을 입힐 가능성이 대두될 수 있다.

둘째, 입자영상유속계 시스템인 반류 계측모듈을 이용한 반류 계측 시마다 예인전차에 반류 계측과 관련된 모든 시스템을 설치해야 하고, 반류 계측이 완료되면 다시 철거해야 하기 때문에 반류 계측모듈의 설치 및 철거에 따른 시간과 노력의 로스(loss)가 매우 크다.

셋째, 예인전차에 입자영상유속계 시스템인 반류 계측모듈을 탑재한 후에는 많은 초기 세팅시간을 필요로 하기 때문에 다른 시험으로 인해 예인수조의 사용 시간이 한정된 경우, 모형선박에 대한 반류 계측이 꺼려지게 되는 현상을 유발시킨다.

넷째, 예인전차에 입자영상유속계 시스템인 반류 계측모듈을 매번 세팅 후 캘리브레이션(영상보정)을 진행해야 하기 때문에 시간이 과다하게 소요되어 예인수조의 효율적 사용이 어렵다.

이와 같이, 입자영상유속계 시스템인 반류 계측모듈을 예인전차에 직접 탑재하여 모형선박에 대한 반류 계측을 진행하는 경우에는 전술한 다양한 문제점 발생이 예상되므로 기존의 방식에서 벗어나 좀 더 효과적으로 효율적으로 모형선박에 대한 반류 계측 시험을 진행할 수 있는 새로운 타입의 모형선박의 반류 계측 시험용 전용전차가 요구된다.

대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-0603017호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 예인수조 내에서 모형선박에 대한 반류 계측을 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있어 종래처럼 예인전차를 단독으로 사용하여 반류 계측을 진행하는 데 따른 다양한 문제점과 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 모형선박의 반류 계측 시스템 및 그 시스템에 적용되는 반류 계측용 전용전차를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 반류 계측 대상의 모형선박이 연결되며, 예인수조 내에서 운행되면서 상기 모형선박을 이동시키는 예인전차; 및 상기 예인전차와는 별개로 마련되고 상기 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈을 구비하며, 상기 예인전차에 선택적으로 연결되어 상기 예인전차를 따라 운행되면서 상기 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템이 제공될 수 있다.

상기 반류 계측용 전용전차는, 상기 반류 계측모듈이 탑재되며, 일측에 상기 예인전차와 연결되는 연결부재가 마련되는 전차 본체; 및 상기 전차 본체의 하단부에 마련되며, 상기 예인수조의 길이 방향을 따라 상기 예인수조에 마련되는 레일 상에서 주행되는 주행유닛을 포함할 수 있다.

상기 주행유닛은 리니어 모터(linear motor) 또는 구름 이동용 휠(wheel)일 수 있다.

상기 반류 계측모듈은, 상기 모형선박의 프로펠러 영역에 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 발생되는 반류(wake)를 계측하는 적어도 하나의 수중용 반류 계측기; 및 상기 수중용 반류 계측기를 지지하는 스트럿을 포함할 수 있다.

상기 수중용 반류 계측기는, 방수 처리되는 계측기 몸체; 상기 계측기 몸체의 내부에 마련되어 상기 프로펠러 영역을 향해 레이저를 조사하는 레이저 조사기; 및 조사된 레이저에 기초하여 상기 프로펠러 영역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다.

상기 수중용 반류 계측기는 다수 개로 형성될 수 있고, 상기 다수의 수중용 반류 계측기는 연결 프레임에 의해 상호 연결될 수 있으며, 상기 다수의 수중용 반류 계측기는 상기 프로펠러를 사이에 두고 상호 이격되게 삼각형 구도로 배치될 수 있다.

상기 반류 계측모듈은, 상기 프로펠러에 대한 상기 수중용 반류 계측기의 상대 위치 조절을 위해 상기 스트럿에 연결되어 상기 스트럿을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 스트럿 이동유닛은, 상기 예인수조의 상하 방향인 Z축 방향을 따라 상기 스트럿을 위치 이동시키는 Z축 이동부를 포함할 수 있다.

상기 Z축 이동부는, 상기 스트럿이 상기 Z축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제1 구동모터; 상기 제1 구동모터의 구동력에 의해 회전되는 제1 볼스크루; 및 상기 제1 볼스크루에 연결되어 상기 제1 볼스크루의 회전 시 상기 제1 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 상기 스트럿에 연결되는 제1 슬라이더를 포함할 수 있다.

상기 Z축 이동부는, 상기 제1 구동모터의 구동력을 상기 제1 볼스크루로 전달하는 구동력 전달부를 부분적으로 지지하는 모터 프레임; 상기 Z축 방향을 따라 상기 모터 프레임의 하부 영역에 배치되는 베이스 프레임; 및 상기 모터 프레임과 상기 베이스 프레임을 연결하는 Z축 연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 구동력 전달부는, 상기 제1 구동모터의 모터축에 연결되는 구동 풀리; 상기 제1 볼스크루의 단부에 연결되는 피동 풀리; 및 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 폐루프 형태로 연결하는 벨트를 포함할 수 있으며, 상기 Z축 연결부는, 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임의 양측에서 상기 모터 프레임과 상기 베이스 프레임에 각각 지지되는 상부 및 하부 날개 프레임을 포함할 수 있다.

상기 스트럿 이동유닛은, 상기 예인수조 내에서 유체가 흐르는 방향에 교차되는 방향인 X축 방향을 따라 상기 스트럿과 상기 Z축 이동부를 함께 위치 이동시키는 X축 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 X축 이동부는, 상기 스트럿이 상기 X축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제2 구동모터; 상기 제2 구동모터의 구동력에 의해 회전되는 제2 볼스크루; 상기 제2 볼스크루에 연결되어 상기 제2 볼스크루의 회전 시 상기 제2 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 상기 Z축 이동부가 결합되어 상기 Z축 이동부와 함께 이동되는 제2 슬라이더; 및 상기 제2 볼스크루에 이웃하게 배치되어 상기 제2 슬라이더의 슬라이딩 이동을 안내하는 안내부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 예인전차와는 별개로 마련되어 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차로서, 상기 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈이 탑재되며, 일측에 상기 예인전차와 연결되는 연결부재가 마련되는 전차 본체; 및 상기 전차 본체의 하단부에 마련되며, 상기 예인수조의 길이 방향을 따라 상기 예인수조에 마련되는 레일 상에서 주행되는 주행유닛을 포함하는 반류 계측용 전용전차가 제공될 수 있다.

상기 반류 계측모듈은, 상기 모형선박의 프로펠러 영역에 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 발생되는 반류(wake)를 계측하는 적어도 하나의 수중용 반류 계측기; 상기 수중용 반류 계측기를 지지하는 스트럿; 및 상기 프로펠러에 대한 상기 수중용 반류 계측기의 상대 위치 조절을 위해 상기 스트럿에 연결되어 상기 스트럿을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 예인수조 내에서 모형선박에 대한 반류 계측을 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있어 종래처럼 예인전차를 단독으로 사용하여 반류 계측을 진행하는 데 따른 다양한 문제점과 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1에서 반류 계측용 전용전차가 예인전차에 연결된 상태의 도면이다.
도 3은 도 2의 A 영역에 대한 확대도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도이다.
도 5는 도 3의 개략적인 평면 구조도이다.
도 6은 수중용 반류 계측기의 개략적인 내부 구조도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템에서 반류 계측모듈 영역의 개략적인 평면 구조도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1에서 반류 계측용 전용전차가 예인전차에 연결된 상태의 도면이며, 도 3은 도 2의 A 영역에 대한 확대도이고, 도 4는 도 3의 요부 확대도이며, 도 5는 도 3의 개략적인 평면 구조도이다.

이들 도면을 참조하되 주로 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템은, 반류 계측 대상의 모형선박이 연결되며, 예인수조(1) 내에서 운행되면서 모형선박을 이동시키는 예인전차(5)와, 예인전차(5)와는 별개로 마련되고 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈(110)을 구비하며, 예인전차(5)에 선택적으로 연결되어 예인전차(5)를 따라 운행되면서 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차(100)를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 경우에는 종래처럼 예인전차(5)를 단독으로 사용하여 모형선박의 반류 계측을 진행하는 것이 아니라 반류 계측을 위한 별도의 전용 장비인 반류 계측용 전용전차(100)를 새롭게 적용하여 모형선박의 반류 계측을 진행하고 있다. 따라서 예인전차(5)를 단독으로 사용하여 반류 계측을 진행하여 왔던 종래기술의 다양한 문제점과 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다.

예인수조(1)에 대해 먼저 설명한다. 예인수조(1)는 저수지와 같은 수조로서 본 실시예와 같은 반류 계측을 비롯하여 모형선박에 대한 다양한 시험이 진행되는 장소이다. 예인수조(1)의 상부에는 예인수조(1)의 길이 방향을 따라 길게 레일(2)이 마련된다.

예인전차(5)는 예인수조(1)의 레일(2)에 결합되어 예인수조(1)를 따라 운행되는 이동수단이다.

앞서도 기술한 바와 같이, 예인전차(5)는 예인수조(1) 내에서 모형선박을 정해진 속도와 힘으로 이동시켜야 하므로 리니어 모터, 서보모터, 다양한 부품들, 그리고 이들을 컨트롤하기 위한 컨트롤러 등이 마련된 복잡하고 민감한 구조를 가지고 있는 고가의 장비이다. 예인전차(5)에는 모형선박이 결합되기 위해 예인전차(5)에는 모형선박을 지지하는 다수의 지지부(7)가 마련된다.

예인전차(5)에 달리는 모형선박은 실제 선박을 건조함에 있어 실제 선박의 형상, 프로펠러(P) 및 각종 부가물 설계를 효율적으로 하기 위해 시험용으로 미리 제작되는 선박이다. 이처럼 모형선박은 실제 선박에 준하게 만들어지기 때문에 모형선박 역시 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 부유식 해상 구조물 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있다.

한편, 반류 계측용 전용전차(100)는 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈(110)을 구비하며, 예인전차(5)에 선택적으로 연결되어 예인전차(5)를 따라 운행되면서 모형선박의 반류 계측을 진행한다. 반복해서 설명하는 것처럼 본 실시예에 적용되고 있는 반류 계측용 전용전차(100)는 예인전차(5)와는 별개로 마련되는 장치이다.

이처럼 반류 계측용 전용전차(100)를 적용하게 되면, 예인전차(5)에 반류 계측모듈(110)을 탑재함으로써 고가의 장비인 예인전차(5)의 구조적 변형 또는 손상을 입힐 가능성을 배제시킬 수 있다. 그리고 반류 계측모듈(110)이 반류 계측용 전용전차(100)에 늘 장착되어 있기 때문에 반류 계측모듈(110)을 설치 및 철거하는 작업이 필요치 않다. 즉 도 1에서 도 2처럼 반류 계측용 전용전차(100)를 예인전차(5)에 연결하여 예인전차(5)를 운행시킴으로써 지체 없이 반류 계측을 진행할 수 있다. 뿐만 아니라 반류 계측모듈(110)을 반류 계측용 전용전차(100)에 장착한 후에 초기 세팅만 진행하면 되기 때문에 종래처럼 세팅 시간이 지연되거나 반복적인 세팅 시간을 들여야 하는 로스를 없앨 수 있다.

이와 같이 다양한 장점을 제공할 수 있는 반류 계측용 전용전차(100)는, 전술한 반류 계측모듈(110)이 탑재되며, 일측에 예인전차(5)의 고리부(6, 도 1 및 도 2 참조)에 연결되는 연결부재(102)가 마련되는 전차 본체(101)와, 전차 본체(101)의 하단부에 마련되며, 예인수조(1)의 레일(2) 상에서 주행되는 주행유닛(103)을 포함할 수 있다.

전차 본체(101)는 반류 계측모듈(110)이 탑재되는 장소이다. 도 1 및 도 2에 보면 전차 본체(101)가 극히 개략적으로 도시되어 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 전차 본체(101)의 형상이 도면에 제한될 수 없다.

주행유닛(103)은 예인수조(1)의 레일(2) 상에서 주행되는 부분인데, 이러한 주행유닛(103)은 리니어 모터(linear motor) 또는 구름 이동용 휠(wheel)로 적용될 수 있다. 도면에는 주행유닛(103)이 리니어 모터로 적용된 것을 개략적으로 도시하였다.

한편, 반류 계측모듈(110)은, 모형선박의 프로펠러(P) 영역에 배치되어 프로펠러(P)의 회전 시 발생되는 반류(wake)를 계측하는 다수의 수중용 반류 계측기(120)와, 다수의 수중용 반류 계측기(120)를 지지하는 스트럿(130)과, 프로펠러(P)에 대한 수중용 반류 계측기(120)들의 상대 위치 조절을 위해 스트럿(130)에 연결되어 스트럿(130)을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛(140, 도 3 참조)을 포함할 수 있다.

수중용 반류 계측기(120)는 프로펠러(P)의 회전 시 발생되는 반류를 계측, 다시 말해 촬영하는 역할을 한다.

본 실시예의 경우, 수중용 반류 계측기(120)가 3개 마련되며, 3개의 수중용 반류 계측기(120)는 프로펠러(P)를 사이에 두고 상호 이격되게 삼각형 구도로 배치되고 있다.

이러한 경우, 프로펠러(P)의 전방을 비롯하여 양측방에서 형성되는 반류를 계측하기에 유리하다. 3개의 수중용 반류 계측기(120)들은 연결 프레임(115, 도 3 참조)에 의해 상호 연결되어 있다.

도 6은 수중용 반류 계측기의 개략적인 내부 구조도로서, 이 도면을 참조하여 수중용 반류 계측기(120)에 대해 간략하게 알아보면 다음과 같다.

수중용 반류 계측기(120)는, 어뢰 형상을 가지며 방수 처리되는 계측기 몸체(121)와, 계측기 몸체(121)의 내부에 마련되어 프로펠러(P) 영역을 향해 레이저를 조사하는 레이저 조사기(122)와, 조사된 레이저에 기초하여 프로펠러(P) 영역을 촬영하는 카메라(123)를 포함할 수 있다.

도 6의 경우, 계측기 몸체(121)에 하나의 레이저 조사기(122)와 그 양쪽으로 두 개의 카메라(123)가 배치된 구조를 개시하고 있다. 이때, 레이저 조사기(122)와 카메라(123)들의 주변에는 거울(M1~M3)이 각각 배치될 수 있는데, 레이저 조사기(122)에서 조사되는 레이저는 제1 거울(M1)을 통해 반사되어 프로펠러(P) 영역을 향하게 되고, 프로펠러(P) 영역 쪽에서 유체 혹은 유체를 떠다니는 미립자에 의해 반사된 빛은 제2 및 제3 거울(M2,M3)을 통해 2개의 카메라(123)로 입사되어 카메라(123)에 의한 해당 영역의 촬영이 가능해진다. 카메라(123)에 의한 촬영은 실시간으로 계속해서 진행되며, 추후 컨트롤러가 이를 취합하여 반류의 곡선이나 영상을 생성할 수 있다.

참고로, 도 6에는 하나의 레이저 조사기(122)와 그 양쪽으로 두 개의 카메라(123)가 배치된 구조의 수중용 반류 계측기(120)를 개시하였지만 수중용 반류 계측기(120) 내에 레이저 조사기(122)와 카메라(123)가 하나씩 마련될 수도 있으며, 또한 이들이 거울(M1~M3) 없이 사용될 수도 있을 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스트럿(130)은 수중용 반류 계측기(120)를 지지하는 역할을 하며, 일측이 스트럿 이동유닛(140)의 일 구성인 제1 슬라이더(153)의 브래킷(153a)에 연결된다. 브래킷(153a)은 다수 개 형성될 수 있다. 이러한 스트럿(130)은 예인수조(1) 내의 유체의 유동에 의해 다양한 하중 조건에 노출된다.

특히, 수중용 반류 계측기(120)는 스트럿 이동유닛(140)에 의해 상하좌우로 이동하면서 유동을 계측하기 때문에 수중용 반류 계측기(120)를 안정적으로 고정 또는 지지시켜주는 스트럿(130)의 구조는 외력에 의해 진동이 발생하면 계측된 데이터의 값을 신뢰하기 어려워지므로 매우 중요한 부품일 수 있다. 따라서 모형선박을 제작하기 이전에 정적 및 동적 안정성 해석이 수행될 필요도 있다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 스트럿 이동유닛(140)은, 프로펠러(P)에 대한 수중용 반류 계측기(120)의 상대 위치 조절을 위해 스트럿(130)에 연결되어 스트럿(130)을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 역할을 한다.

스트럿 이동유닛(140)은 전차 본체(101)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 이처럼 스트럿 이동유닛(140)이 전차 본체(101)의 상부 영역에 배치되면, 전차 본체(101)의 상부에서 스트럿 이동유닛(140)을 조립하거나 유지보수하면 되기 때문에 작업의 편의성이 증대될 수 있다.

특히, 본 실시예처럼 스트럿 이동유닛(140)을 통해 수중용 반류 계측기(120)가 결합된 스트럿(130)의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써, 프로펠러(P)를 다른 것으로 교체함에 따라 반류의 계측 위치가 달라지더라도 그에 대응되게 스트럿(130)의 위치를 이동시켜 요구되는 위치에 수중용 반류 계측기(120)를 배치시킬 수 있기 때문에 반류 계측의 효율이 높아진다.

이러한 스트럿 이동유닛(140)은, 예인수조(1)의 상하 방향인 Z축 방향을 따라 스트럿(130)을 위치 이동시키는 Z축 이동부(150, 도 4 참조)와, 예인수조(1) 내에서 유체가 흐르는 방향에 교차되는 방향인 X축 방향을 따라 스트럿(130)과 Z축 이동부(150)를 함께 위치 이동시키는 X축 이동부(160, 도 5 참조)를 포함한다.

Z축 이동부(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스트럿(130)이 Z축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제1 구동모터(151)와, 제1 구동모터(151)의 구동력에 의해 회전되는 제1 볼스크루(152)와, 제1 볼스크루(152)에 연결되어 제1 볼스크루(152)의 회전 시 제1 볼스크루(152)의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 스트럿(130)에 연결되는 제1 슬라이더(153)와, 제1 구동모터(151)의 구동력을 제1 볼스크루(152)로 전달하는 구동력 전달부(154)를 포함할 수 있다.

구동력 전달부(154)는, 제1 구동모터(151)의 모터축에 연결되는 구동 풀리(154a)와, 제1 볼스크루(152)의 단부에 연결되는 피동 풀리(154b)와, 구동 풀리(154a)와 피동 풀리(154b)를 폐루프 형태로 연결하는 벨트(154c)를 포함한다.

이러한 구동력 전달부(154)는 스트럿 이동유닛(140)의 상부를 형성하는 모터 프레임(158)에 위치별로 지지될 수 있다. 모터 프레임(158)은 평면 투영 시 도 5처럼 직사각 형상을 가질 수 있다.

Z축 이동부(150)는 상부의 모터 프레임(158)과 하부의 베이스 프레임(159)을 Z축 방향을 따라 연결하는 Z축 연결부(157)를 더 포함한다. Z축 연결부(157)로 인해 스트럿(130)을 비롯한 제1 볼스크루(152)가 안정적으로 지지되면서 동작될 수 있다.

이러한 Z축 연결부(157)는 연결 프레임(157a)과, 연결 프레임(157a)의 양측에서 모터 프레임(158)과 베이스 프레임(159)에 각각 지지되는 상부 날개 프레임(157b) 및 하부 날개 프레임(157c)을 구비한다. 베이스 프레임(159)은 후술할 X축 이동부(160)의 제2 슬라이더(163)의 상면에 고정된다.

이에, 제1 구동모터(151)가 동작되면 제1 구동모터(151)로부터의 구동력이 구동 풀리(154a), 벨트(154c) 및 피동 풀리(154b)로 전달되어 제1 볼스크루(152)가 회전하게 되고, 이에 따라 제1 슬라이더(153)가 제1 볼스크루(152)의 길이 방향을 따라 이동되면서 스트럿(130)을 +Z 방향 혹은 -Z 방향으로 이동시킨다. 따라서 스트럿(130)의 단부에 연결된 수중용 반류 계측기(120)가 프로펠러(P)에 대하여 Z축 방향으로의 상대 위치가 조절될 수 있다.

X축 이동부(160)는, 스트럿(130)이 상기 X축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제2 구동모터(161)와, 제2 구동모터(161)의 구동력에 의해 회전되는 제2 볼스크루(162)와, 제2 볼스크루(162)에 연결되어 제2 볼스크루(162)의 회전 시 제2 볼스크루(162)의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 Z축 이동부(150)의 베이스 프레임(159)에 연결되는 제2 슬라이더(163)와, 제2 볼스크루(162)에 이웃하게 배치되어 제2 슬라이더(163)의 슬라이딩 이동을 안내하는 안내부(164)를 포함할 수 있다.

Z축 이동부(150)의 베이스 프레임(159)이 X축 이동부(160)의 제2 슬라이더(163)에 연결되기 때문에 제2 슬라이더(163)가 X축 방향으로 이동될 때 Z축 이동부(150) 역시 전체가 X축 방향으로 함께 이동될 수 있다.

안내부(164)는 예인수조(1)의 상면에 지지되는 지지플레이트(165)에 마련되는 안내레일(164a)과, 일단부는 제2 슬라이더(163)에 결합되고 타단부는 안내레일(164a)에 레일 맞물림되는 안내레일블록(165b)을 포함할 수 있다.

이에, 제2 구동모터(161)가 동작되면 제2 구동모터(161)로부터의 구동력이 제2 볼스크루(162)로 전달되어 제2 볼스크루(162)가 회전하게 되고, 이에 따라 제2 슬라이더(163)가 제2 볼스크루(162)의 길이 방향을 따라 이동되면서 스트럿(130)과 Z축 이동부(150)를 +X축 방향 또는 -X축 방향으로 이동시킨다. 따라서 스트럿(130)의 단부에 연결된 수중용 반류 계측기(120)가 프로펠러(P)에 대하여 X축 방향으로의 상대 위치가 조절될 수 있다.

한편, 본 실시예의 반류 계측장치는 수중용 반류 계측기(120)에 의한 측정값을 취합하여 분석하는 한편 스트럿 이동유닛(140)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 모형선박의 반류 계측 시스템의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1처럼 모형선박을 예인전차(5)에 매달고, 모형선박에 프로펠러(P) 등을 조립한다.

다음, 도 2처럼 반류 계측모듈(110)이 이미 탑재되어 있는 반류 계측용 전용전차(100)를 예인전차(5) 쪽으로 이동시켜 예인전차(5)와 연결한다. 그런 다음, 예인전차(5)를 예인수조(1) 내에서 이동시키면서 프로펠러(P)를 회전시킨다.

이처럼 프로펠러(P)를 회전시키게 되면, 프로펠러(P)의 회전 시 발생되는 반류(wake)가 수중용 반류 계측기(120)에 의해 촬영되고, 정보가 컴퓨터 등을 통해 모니터링될 수 있으며, 이를 반류 계측 검토 시 사용할 수 있다.

만약, 프로펠러(P)에 대한 수중용 반류 계측기(120)의 상대 위치를 가변시키고자 한다면 스트럿 이동유닛(140)을 동작시키면 된다. 스트럿 이동유닛(140)의 동작은 검사자의 수작업에 의해 진행될 수도 있고, 미리 설정된 값으로 자동 진행될 수도 있다.

예컨대, 프로펠러(P)에 대한 수중용 반류 계측기(120)의 상대 위치를 Z축 방향으로 가변시키면서 반류를 측정하고자 한다면 Z축 이동부(150)의 제1 구동모터(151)를 동작시킨다.

제1 구동모터(151)가 동작되면 제1 구동모터(151)로부터의 구동력이 구동 풀리(154a), 벨트(154c) 및 피동 풀리(154b)로 전달되어 제1 볼스크루(152)가 회전하게 되고, 이에 따라 제1 슬라이더(153)가 제1 볼스크루(152)의 길이 방향을 따라 이동되면서 스트럿(130)을 +Z 방향 혹은 -Z 방향으로 이동시킨다.

따라서 스트럿(130)의 단부에 연결된 수중용 반류 계측기(120)가 프로펠러(P)에 대하여 Z축 방향으로의 상대 위치가 조절될 수 있으며, 이러한 상황을 통해 반류의 계측이 진행될 수 있다.

만약, 프로펠러(P)에 대한 수중용 반류 계측기(120)의 상대 위치를 X축 방향으로 가변시키면서 반류를 측정하고자 한다면 X축 이동부(160)의 제2 구동모터(161)를 동작시키면 된다.

제2 구동모터(161)가 동작되면 제2 구동모터(161)로부터의 구동력이 제2 볼스크루(162)로 전달되어 제2 볼스크루(162)가 회전하게 되고, 이에 따라 제2 슬라이더(163)가 제2 볼스크루(162)의 길이 방향을 따라 이동되면서 스트럿(130)과 Z축 이동부(150)를 함께 +X축 방향 또는 -X축 방향으로 이동시킨다.

따라서 스트럿(130)의 단부에 연결된 수중용 반류 계측기(120)가 프로펠러(P)에 대하여 X축 방향으로의 상대 위치가 조절될 수 있으며, 이러한 상황을 통해 반류의 계측이 진행될 수 있다.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 예인수조(1) 내에서 모형선박에 대한 반류 계측을 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있어 종래처럼 예인전차(5)를 단독으로 사용하여 반류 계측을 진행하는 데 따른 다양한 문제점과 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있게 된다.

즉 본 실시예처럼 반류 계측용 전용전차(100)를 적용하게 되면, 예인전차(5)에 반류 계측모듈(110)을 탑재함으로써 고가의 장비인 예인전차(5)의 구조적 변형 또는 손상을 입힐 가능성을 배제시킬 수 있다.

그리고 반류 계측모듈(110)이 반류 계측용 전용전차(100)에 늘 장착되어 있기 때문에 반류 계측모듈(110)을 설치 및 철거하는 작업이 필요치 않다. 즉 도 1에서 도 2처럼 반류 계측용 전용전차(100)를 예인전차(5)에 연결하여 예인전차(5)를 운행시킴으로써 지체 없이 반류 계측을 진행할 수 있다.

뿐만 아니라 반류 계측모듈(110)을 반류 계측용 전용전차(100)에 장착한 후에 초기 세팅만 진행하면 되기 때문에 종래처럼 세팅 시간이 지연되거나 반복적인 세팅 시간을 들여야 하는 로스를 없앨 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모형선박의 반류 계측 시스템에서 반류 계측모듈 영역의 개략적인 평면 구조도이다.

전술한 실시예의 경우, 3개의 수중용 반류 계측기(120)는 프로펠러(P)를 사이에 두고 상호 이격되게 삼각형 구도로 배치되었으나 도 7처럼 2개의 수중용 반류 계측기(120)가 적용되어 프로펠러(P)의 양측에 하나씩 배치될 수도 있으며, 이러한 구조가 적용되더라도 반류 계측에의 신뢰성은 상당히 높을 수 있다.

이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.

또한 전술한 실시예에서는 스트럿 이동유닛(140)이 Z축 이동부(150)와 X축 이동부(160)를 포함하는 것으로 설명하였지만 스트럿 이동유닛(140)은 X축에 교차되는 Y축 방향을 따라 수중용 반류 계측기(120)를 이동시키는 Y축 이동부를 더 포함할 수도 있다.

이때의 Y축 이동부는 스트럿(130) 상에서 수중용 반류 계측기(120)만을 단독으로 이동시키는 구조가 될 수도 있고, 아니면 Z축 이동부(150)가 X축 이동부(160)에 결합되는 형태로 Z축 이동부(150) 또는 X축 이동부(160) 중 어느 하나에 결합되어 이들과 상호 작용함으로써 수중용 반류 계측기(120)를 Y축 방향으로 이동시키는 구조가 될 수도 있을 것이다.

한편, 전술한 실시예에서는 수중용 반류 계측기(120)를 도 6의 장치로 적용하였지만 수중용 반류 계측기(120)는 피토 튜브가 될 수도 있다. 피토 튜브는 동압과 정압을 측정할 수 있는 구멍이 끝단에 뚫어져 있으며 동압과 정압의 압력차를 이용하여 베르누이 원리에 의해 유체의 유량이나 유속을 측정할 수 있는 기구이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 예인수조 5 : 예인전차
100 : 반류 계측용 전용전차 101 : 전차 본체
103 : 주행유닛 110 : 반류 계측 모듈
120 : 수중용 반류 계측기 121 : 계측기 몸체
122 : 레이저 조사기 123 : 카메라
130 : 스트럿 140 : 스트럿 이동유닛
150 : Z축 이동부 151 : 제1 구동모터
152 : 제1 볼스크루 153 : 제1 슬라이더
154 : 구동력 전달부 160 : X축 이동부
161 : 제2 구동모터 162 : 제2 볼스크루
163 : 제2 슬라이더 164 : 안내부

Claims (15)

1. 반류 계측 대상의 모형선박이 연결되며, 예인수조 내에서 운행되면서 상기 모형선박을 이동시키는 예인전차; 및
   상기 예인전차와는 별개로 마련되고 상기 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈을 구비하며, 상기 예인전차에 선택적으로 연결되어 상기 예인전차를 따라 운행되면서 상기 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반류 계측용 전용전차는,
   상기 반류 계측모듈이 탑재되며, 일측에 상기 예인전차와 연결되는 연결부재가 마련되는 전차 본체; 및
   상기 전차 본체의 하단부에 마련되며, 상기 예인수조의 길이 방향을 따라 상기 예인수조에 마련되는 레일 상에서 주행되는 주행유닛을 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 주행유닛은 리니어 모터(linear motor) 또는 구름 이동용 휠(wheel)인 모형선박의 반류 계측 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 반류 계측모듈은,
   상기 모형선박의 프로펠러 영역에 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 발생되는 반류(wake)를 계측하는 적어도 하나의 수중용 반류 계측기; 및
   상기 수중용 반류 계측기를 지지하는 스트럿을 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수중용 반류 계측기는,
   방수 처리되는 계측기 몸체;
   상기 계측기 몸체의 내부에 마련되어 상기 프로펠러 영역을 향해 레이저를 조사하는 레이저 조사기; 및
   조사된 레이저에 기초하여 상기 프로펠러 영역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
6. 제4항에 있어서,
   상기 수중용 반류 계측기는 다수 개로 형성되고,
   기 다수의 수중용 반류 계측기는 연결 프레임에 의해 상호 연결되며,
   상기 다수의 수중용 반류 계측기는 상기 프로펠러를 사이에 두고 상호 이격되게 삼각형 구도로 배치되는 모형선박의 반류 계측 시스템.
7. 제4항에 있어서,
   상기 반류 계측모듈은, 상기 프로펠러에 대한 상기 수중용 반류 계측기의 상대 위치 조절을 위해 상기 스트럿에 연결되어 상기 스트럿을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛을 더 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 스트럿 이동유닛은, 상기 예인수조의 상하 방향인 Z축 방향을 따라 상기 스트럿을 위치 이동시키는 Z축 이동부를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 Z축 이동부는,
   상기 스트럿이 상기 Z축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제1 구동모터;
   상기 제1 구동모터의 구동력에 의해 회전되는 제1 볼스크루; 및
   상기 제1 볼스크루에 연결되어 상기 제1 볼스크루의 회전 시 상기 제1 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 상기 스트럿에 연결되는 제1 슬라이더를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 Z축 이동부는,
    상기 제1 구동모터의 구동력을 상기 제1 볼스크루로 전달하는 구동력 전달부를 부분적으로 지지하는 모터 프레임;
    상기 Z축 방향을 따라 상기 모터 프레임의 하부 영역에 배치되는 베이스 프레임; 및
    상기 모터 프레임과 상기 베이스 프레임을 연결하는 Z축 연결부를 더 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 제1 구동모터의 모터축에 연결되는 구동 풀리;
    상기 제1 볼스크루의 단부에 연결되는 피동 풀리; 및
    상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 폐루프 형태로 연결하는 벨트를 포함하며,
    상기 Z축 연결부는,
    연결 프레임; 및
    상기 연결 프레임의 양측에서 상기 모터 프레임과 상기 베이스 프레임에 각각 지지되는 상부 및 하부 날개 프레임을 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
12. 제8항에 있어서,
    상기 스트럿 이동유닛은, 상기 예인수조 내에서 유체가 흐르는 방향에 교차되는 방향인 X축 방향을 따라 상기 스트럿과 상기 Z축 이동부를 함께 위치 이동시키는 X축 이동부를 더 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 X축 이동부는,
    상기 스트럿이 상기 X축으로 이동되기 위한 동력을 발생시키는 제2 구동모터;
    상기 제2 구동모터의 구동력에 의해 회전되는 제2 볼스크루;
    상기 제2 볼스크루에 연결되어 상기 제2 볼스크루의 회전 시 상기 제2 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되며, 일측에서 상기 Z축 이동부가 결합되어 상기 Z축 이동부와 함께 이동되는 제2 슬라이더; 및
    상기 제2 볼스크루에 이웃하게 배치되어 상기 제2 슬라이더의 슬라이딩 이동을 안내하는 안내부를 포함하는 모형선박의 반류 계측 시스템.
14. 예인전차와는 별개로 마련되어 모형선박의 반류 계측을 진행하는 반류 계측용 전용전차로서,
    상기 모형선박의 반류 계측을 위한 반류 계측모듈이 탑재되며, 일측에 상기 예인전차와 연결되는 연결부재가 마련되는 전차 본체; 및
    상기 전차 본체의 하단부에 마련되며, 상기 예인수조의 길이 방향을 따라 상기 예인수조에 마련되는 레일 상에서 주행되는 주행유닛을 포함하는 반류 계측용 전용전차.
15. 제14항에 있어서,
    상기 반류 계측모듈은,
    상기 모형선박의 프로펠러 영역에 배치되어 상기 프로펠러의 회전 시 발생되는 반류(wake)를 계측하는 적어도 하나의 수중용 반류 계측기;
    상기 수중용 반류 계측기를 지지하는 스트럿; 및
    상기 프로펠러에 대한 상기 수중용 반류 계측기의 상대 위치 조절을 위해 상기 스트럿에 연결되어 상기 스트럿을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛을 포함하는 반류 계측용 전용전차.

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