KR20140052036A

KR20140052036A - 통신 부이 및 전개 방법

Info

Publication number: KR20140052036A
Application number: KR1020147007015A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 포인터; 다릴 퍼넬
Original assignee: 아틀라스 일렉트로닉 유케이 엘티디
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-05-02
Also published as: AU2012296711A1; GB2493912B; JP2014524385A; WO2013024258A1; CA2845265A1; CA2845265C; GB201114233D0; JP5923169B2; EP2744704A1; AU2012296711B2; GB2493912A; EP2744704B1

Abstract

수중 선박 또는 장치(10, 5)와 원거리 무선 통신 장치(40) 사이의 통신을 제공하기 위한 부이(buoy)는 무선 통신 장치를 포함하는 표면 모듈(23), 및 음향 통신 장치를 포함하는 잠수가능한 모듈(21)을 포함한다. 발사시 표면 모듈(23)은 잠수가능한 모듈에 기밀하게 시일링되며, 그래서 부이가 수중 선박 또는 장치로부터 전개될 때 그 부이가 자신의 부력을 받으면서 수면으로 상승하게 된다. 부유 수단이 수면에서 부이로부터 전개된다. 그리고, 표면 모듈이 잠수가능한 모듈로부터 적어도 부분적으로 분리되어, 감수가능한 모듈에 물이 채워져 그 잠수가능한 모듈이 음의 부력을 받게되고, 그리하여, 표면 모듈을 잠수가능한 모듈에 기계적으로 또한 작동가능하게 연결해 주는 탯줄형 통신 케이블에서 미리 정해진 깊이로 하강하게 된다.

Description

통신 부이 및 전개 방법{COMMUNICATION BUOY AND METHOD OF DEPLOYMENT}

본 발명은, 잠수 이동체 또는 장치와의 통신을 제공하는 통신 부이 및 그의 전개 방법에 관한 것이다.

잠수 이동체와의 RF 통신을 제공하기 위한 구속형 또는 견인형 시스템이 알려져 있다. 얕게 잠수하는 이동체로부터의 RF 통신이 또한 알려져 있다. 그러나, 이들 공지된 통신 방법은 그러한 통신에 대한 불편한 지리적 및 깊이 한계를 갖는다.

수동형 또는 능동형 소나 트랜스듀서(sonar transducer)를 바다 표면 아래로 전개시키기 위해 항공기 또는 표면 선박에서 전개되는 소나 부이(sonarbuoy)가 또한 잘 알려져 있다. 예컨대, GB 2339172 에는, 항공기에서 전개될 수 있는 소노부이(sonobuoy)가 개시되어 있다. 이 소노부이는 팽창가능한 부유체, 안테나, 트랜스듀서를 미리 정해진 깊이까지 내려 보내기 위한 깊이 제어 코드, 수직 및 수평 방향으로 항력을 제공하여 해저 흐름 및 조수의 운동에 저항하는 전개가능한 드로그(drogue), 및 캐니스터 내부에 배치되는 소나 유닛을 갖는다. 침지의 검출시, 부유체가 가스 병으로부터 팽창된다. 캐니스터의 하측 부분은 케이블을 풀면서 분리 및 하강되고, 상측 부분은 부유된 상태로 유지된다. 케이블의 유순한 부분이 신장되어 캐니스터로부터 드로그와 소나 유닛을 끌어 당기며, 드로그가 전개되고 캐니스터는 버려진다 케이블의 유순한 부분은 또한 해저 흐름 및 조수의 운동에도 저항한다

US 2009/0067289 에는, 표면 선박 또는 항공기에서 전개될 수 있는 장치, 특히 부이가 개시되어 있는데, 이 부이는 선박, 항공기 또는 위성을 포함하여 표면 위 선박과 통신하는 통신 장비, 및 소나 신호를 사용하여 무인 또는 유인 수중 이동체와 통신하기 위한 소나 트랜스듀서를 갖고 있다. 부이는 유밀란 컨테이너, 안테나 및 트랜스듀서를 포함하며, 공지된 소노부이일 수 있다. 수밀한 컨테이너는 통신 장비 및 부이의 깊이를 조절하기 위한 밸러스트 기구를 포함할 수 있다. 부이는 선박, 항공기 또는 무인 비행기에서 전개될 수 있고 또한 복수의 부이가 사용될 수 있다.

잠수함의 쓰레기 처리부(TDU)(잠수함의 저부에 위치됨)에서 발사되는 음향-무선 주파수(A2RF) 부이도 알려져 있다. 이 부이는 TDU 키트 인클로저 및 방출되는 밸러스트 웨이트와 부이의 어셈블리 안으로 위치된다. 부이가 잠수함에서 떨어져 제거되도록 상기 어셈블리에는 무게가 더해진다. 밸러스트 웨이트는 미리 정해진 시간 또는 깊이에서 버려진다. A2RF 부이는 부력이 있으며 표면으로 상승하게 된다. 그 표면에서 TDU 키트 인클로저는 떨어져 나가고 부유체가 팽창된다. 뷰표가 항공기, 해안 기지국 또는 표면 선박과 통신할 수 있도록, A2RF 는 UHF 또는 이리듐 및 GPS 위성으로 물 위의 안테나와 통신할 수 있다. 잠수함과의 양방향 음향 통신을 위해 수중 청음기와 프로젝터 어레이를 갖는 음향 어셈블리가 부이 아래에서 밑으로 떨어지게 된다. 잠수함은 그의 소나로 부이와 통신할 수 있다. A2RF 부이는 자유롭게 부유하므로 후류(wake)는 없는데, 이 후류는 부이의 검출을 어렵게 한다. 그러나, 모든 잠수함이 부이가 전개될 수 있는 TDU를 갖는 것은 아니다.

US 4,794,575 에는, 잠수함에서 고물(aft) 신호 방출기를 통해 발사되는 부이가 개시되어 있는데, 이 부이는 잠수함에 구속된 상태에서 부유가능하게 표면으로 상승하여, 바다 표면 정보를 잠수함에 전달하게 된다. 이 장치는 복수의 챔버가 형성되어 있는 부유성 원통형 금속 쉘을 포함하며, 이 쉘은 감기 수단을 갖는 긴 데이타 하향 링크 및 부유 리프링체를 포함하며, 이 리프팅체는 발사대로부터 데이타 와이어를 멀리 날려 보낸다. 부이는 기존의 신호 방출기 발사 장치의 물리적 크기 조건 및 작동 특성에 맞게 되어 있으며, 예컨대 부이는 심해수의 소리 속도 프로파일을 측정하는데 사용되는 잠수함의 팽창가능한 반심해 수온 기록계와 유사한 크기를 가지며 또한 그 기록계와 동일한 방식으로 발사된다. 부이는 이 부이의 상측 부분에 있는 기밀하게 시일링된 제 1 챔버 및 해수 압력에 의해 깊은 위치에 유지되는 데이타링크 케이블의 스풀에 의해 기밀하게 시일링되는 제 2 챔버를 갖는다. 방출시, 리프팅부는 데이타링크 케이블에 의해 잠수함에 연결된 채로 유지되며, 나머지 부분은 리프팅부와 부유 상승부로부터 테이타링크 케이블을 풀면서 표면으로 상승하게 된다. 표면에서, 해수 압력의 감소로 인해, 스풀이 떨어져 나가고 제 2 챔버에 해수가 차게 되어, 부유 부이 아래에 매달려 있는 웨이트가 전개된다. 기밀하게 시일링된 제 1 챔버에는 분해가능한 플러그가 제공되어 있는데, 이 플러그는 해수에 대략 5 ∼ 10 분 침지된 후에 분해되어 제 1 챔버에 물이 차게 되고 데이타링크가 또한 절단되면 부이가 침몰될 수 있다.

잠수함의 기동성 또는 작동을 방해함이 없이, 잠수 이동체 또는 장치와의 광범위한 양방향 음성 및 데이타 통신을 제공하기 위한 수단으로서, 잠수 이동체 또는 장치, 특히 잠수함으로부터 즉시 신속하게 전개될 수 있는 상기 수단에 대한 요구가 남아 있다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하기 위한 부이(buoy)가 제공되는 바, 이 부이는 무선 통신 장치를 포함하는 표면 모듈; 수면에서 상기 부이로부터 전개되는 부유 수단; 제어 수단; 및 분리 수단을 포함하며, 발사시 상기 표면 모듈은 음향 통신 장치를 포함하는 잠수가능한 모듈에 기밀하게 시일링되며, 결합되는 상기 표면 모둘과 잠수가능한 모듈은, 부이가 수중 선박 또는 장치로부터 발사될 때 그 부이가 자신의 부력을 받으면서 수면으로 상승하도록 배치되고, 상기 표면 모듈을 잠수가능한 모듈에 기계적으로 또한 작동가능하게 연결해 주는 탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈이 미리 정해진 깊이로 하강되도록 상기 잠수가능한 모듈이 음의 부력을 받게 하기 위해 그 잠수가능한 모듈에 물을 채우기 위해 상기 분리 수단은 상기 제어 수단의 제어를 받으면서 적어도 부분적으로 표면 모듈을 상기 잠수가능한 모듈로부터 분리시키도록 되어 있다.

편리하게는, 상기 부이의 상승 중에 그 부이의 질량 중심이 실질적으로 수직으로 부력 중심 아래에 있을 때까지 부이가 발사 후에 스스로 똑 바로 세워지도록 상기 질량 중심이 실질적으로 상기 부력 중심 위쪽에 있는 상태에서 부이가 발사될 수 있다.

편리하게는, 상기 제어 수단은 부이의 발사로부터 미리 정해진 제 1 시간이 지난 후에 상기 부유 수단의 전개를 촉발시키게 된다.

유리하게는, 상기 부유 수단은 적어도 하나의 안테나를 세우도록 되어 있는 부유 백을 포함한다.

유리하게는, 상기 적어도 하나의 안테나는 무선 통신 안테나 및 GPS 안테나를 포함한다.

편리하게는, 상기 무선 통신 장치는 GPS 픽스(fix)를 얻기 위해 GPS 장치를 포함한다.

유리하게는, 상기 제어 수단은 상기 GPS 픽스를 얻은 후에는 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈의 분리를 촉발시키게 된다.

대안적으로, 상기 제어 수단은 상기 부유 수단의 전개로부터 미리 정해진 제 2 시간이 지난 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키게 된다.

유리하게는, 상기 부이는, 상기 잠수가능한 모듈로부터, 상기 표면 모듈과 케이블 감쇠 수단 사이에 연결되어 있는 통신 케이블의 제 1 부분; 상기 케이블 감쇠 수단; 및 상기 케이블 감쇠 수단과 상기 잠수가능한 모듈 사이에 연결되어 있는 탯줄형 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키도록 되어 있다.

편리하게는, 상기 케이블 감쇠 수단은, 드로그(drogue) 수단 및 상기 통신 케이블의 제 1 부분을 통신 케이블의 제 2 부분에 기계적으로 연결해주는 유순한 연결 수단을 포함하고, 이 연결 수단은 상기 전개된 잠수가능한 모듈로부터 상기 전개된 표면 모듈의 수평 및 수직 운동 중의 적어도 하나를 실질적으로 분리시킨다.

유리하게는, 상기 통신 케이블의 일 부분이 상기 유순한 연결 수단 주위에 감겨 있다.

편리하게는, 상기 잠수가능한 모듈은 스풀 수단으로부터 상기 통신 케이블의 제 2 부분을 풀어내는 스풀 수단을 포함한다.

유리하게는, 통신 케이블의 상기 제 2 부분이 미리 정해진 깊이로 전개될 때 상기 유순한 연결 수단은 상기 잠수가능한 모듈을 감속시키도록 되어 있다.

편리하게는, 상기 잠수가능한 모듈은 음향 통신을 전달하고 받기 위한 링 트랜스듀서를 포함한다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하는 방법이 제공되는 바, 무선 통신 장치를 포함하는 표면 모듈을 포함하는 부이(buoy)를 수중 선박 또는 장치로부터 발사시키는 단계 - 상기 부이가 자신의 부력을 받으면서 수면으로 상승하도록 상기 표면 모듈은 음향 통신 수단을 포함하는 잠수가능한 모듈에 기밀하게 시일링됨 -; 수면에서 상기 부이로부터 부유 수단을 전개시키는 단계; 상기 무선 통신 장치를 초기화시키는 단계; 상기 표면 모듈을 잠수가능한 모듈에 기계적으로 또한 작동가능하게 연결해 주는 탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈을 미리 정해진 깊이로 하강시키도록 상기 잠수가능한 모듈이 음의 부력을 받게 하기 위해 그 잠수가능한 모듈에 물을 채우기 위해 적어도 부분적으로 표면 모듈을 상기 잠수가능한 모듈로부터 분리시키는 단계; 및 상기 음향 통신 장치를 초기화시키는 단계를 포함한다.

편리하게는, 상기 부이의 상승 중에 그 부이의 질량 중심이 실질적으로 수직으로 부력 중심 아래에 있는 상태에서 부이가 발사 후에 스스로 똑 바로 세워지도록, 상기 질량 중심이 실질적으로 상기 부력 중심 위쪽에 있는 상태에서 부이가 발사된다.

유리하게는, 상기 방법은 상기 부이의 발사로부터 미리 정해진 제 1 시간이 지난 후에 상기 부유 수단을 전개시키는 단계를 포함한다.

편리하게는, 상기 부유 수단을 전개시키는 단계는 적어도 하나의 안테나를 세우게 되는 부유 백 수단을 전개시키는 것을 포함한다.

편리하게는, 적어도 하나의 안테나를 세우는 것은 무선 통신 안테나 및 GPS 안테나를 세우는 것을 포함한다.

유리하게는, 상기 무선 통신 장치를 초기화시키는 단계는 GPS 픽스를 얻는 것을 더 포함한다.

편리하게는, 상기 방법은 상기 GPS 픽스를 얻은 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키는 단계를 포함한다.

대안적으로, 상기 방법은 상기 부유 수단의 전개로부터 미리 정해진 제 2 시간이 지난 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키는 단계를 포함한다.

유리하게는, 탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈을 미리 정해진 깊이로 하강시키는 것은, 상기 잠수가능한 모듈로부터, 상기 표면 모듈과 케이블 감쇠 수단 사이에 연결되어 있는 통신 케이블의 제 1 부분; 상기 케이블 감쇠 수단; 및 상기 케이블 감쇠 수단과 상기 잠수가능한 모듈 사이에 연결되어 있는 탯줄형 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키는 것을 포함한다.

편리하게는, 상기 케이블 감쇠 수단은, 드로그(drogue) 수단 및 상기 통신 케이블의 제 1 부분을 통신 케이블의 제 2 부분에 기계적으로 연결해주는 유순한 연결 수단을 포함하고, 이 연결 수단은 상기 전개된 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈의 수평 및 수직 운동 중의 적어도 하나를 실질적으로 분리시킨다.

편리하게는, 상기 통신 케이블의 일 부분이 상기 유순한 연결 수단 주위에 감겨 있다.

편리하게는, 상기 잠수가능한 모듈은 스풀 수단을 포함하고, 상기 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키는 것은 상기 스풀 수단으로부터 상기 제 2 부분을 풀어내는 것을 포함한다.

유리하게는, 통신 케이블의 상기 제 2 부분이 미리 정해진 깊이로 전개될 때 상기 유순한 연결 수단은 상기 잠수가능한 모듈을 감속시키게 된다.

편리하게는, 상기 방법은 상기 잠수가능한 모듈의 링 음향 트랜스듀서를 사용하여 음향 통신을 전달하고 받는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 더 자세히 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 부이를 사용하는 통신 시스템의 개략도이다.
도 2 는 전개 전에 있는 본 발명의 부이의 외부 사시도이다.
도 3 은 전개될 때의 도 2 의 부이의 개략도이다.
도 4 는 도 3 의 부이의 분해 사시도로, RF 통신부, 중앙 스풀부 및 음향 통신부가 나타나 있다.
도 5 는 도 4 의 중앙 스풀부의 부분 절개 사시도이다.
도 6 은 칸막이 벽 및 도 4 의 RF 통신부와 중앙 스풀부 사이에 위치된 관련 구성품의 분해 사시도이다.
도 7 은 도 6 의 결합된 칸막이 벽의 사시도이다.
도 8 은 도 6 의 칸막이 벽의 수직 단면도이다.
도 9 는 도 4 의 부이의 부유 백 및 표면 RF 통신부의 부분 절개 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 부이를 전개하는 방법에 관한 흐름도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 통신 부이(20)는 부이의 잠수형 음향 통신 모듈(21)과 잠수함(10)과 같은 잠수형 이동체 또는 장치 사이의 수중 통신을 제공한다. 잠수형 음향 모듈(21)은 탯줄형 통신 케이블(24)에 의해 부이(20)의 부유 표면 모듈(23)에 연결되며, 이 부유 표면 모듈은 예컨대 통신 위성(30)을 통해 기지국(40)과의 RF 통신을 제공한다. 편리하게는, 상기 잠수형 음향 모듈(21)은 잠수형 이동체(10) 또는 장치와 음향적으로 통신하기 위한 음향 트랜스듀서(211)를 포함한다. 링 트랜스듀서가 적합한 것으로 밝혀졌지만, 다른 형태의 트랜스듀서도 대안적으로 사용될 수 있다.

부이(20)가 전개 전의 상태로 도시되어 있는 도 2 및 분해도를 나타내는 도 4 를 참조하면, 그 부이는 원통형이고, 공통의 길이 방향 축선 상에서 전개되기 전에 배열되는 3개의 동일 반경 원통형부를 포함한다. 해수에서 음의 부력을 받고 사용시 수면 아래에서 잠수되는 제 1 원통형 음향부(21)는 예컨대 음향 트랜스듀서(211) 및 모뎀을 포함하며, 이 모뎀은 부이와 잠수형 이동체 또는 장치(유사하게, 상호작용 음향 트랜스듀서 또는 모뎀을 갖추고 있음) 사이의 통신을 위한 것이다.

도 4 및 5 를 참조하면, 제 2 원통형 스풀부(22)는, 전개 전에 상기 탯줄형 통신 케이블(24)을 수용하기 위한 스풀 어셈블리(221) 및 원통형 관(223) 내부에 들어 있는 케이블 댐퍼(222)를 포함한다. 원통형 스풀은 칸막이 벽(231)에 의해 RF부(23)에 결합된다. 도 6 을 참조하면, 칸막이 벽(231)은 전단(shear) 핀 인서트(233) 내부에 수용되는 적어도 하나의 반경 방향 전단 핀(232)에 의해 원통형 관(223)에 결합된다. 상기 칸막이 벽의 일 면에는, 칸막이 벽(231)을 통과하는 통신 케이블용 통로에 들어갈 수 있도록 통신 케이블 앵커(224), 통신 케이블 글랜드(225) 및 글랜드 덮개(226)가 더 제공되어 있다.

스풀부(22)는 칸막이 벽(231)에 위치되는 해제 기구(30)를 또한 포함하는데, 이 기구는 칸막이 벽(231)으로부터 원통형 관(223)을 풀어 RF부(23)로부터 스풀부(22)를 분리시키기 위한 것이다. 해제 기구(30)는 압축 가스 실린더(31), 및 이 압축 가스 실린더(31)와 가스 매니폴드(33)를 서로 연결시키기 위한 프로트랙터(32; protractor)를 포함한다. 압축 가스 실린더를 연결할 때, 칸막이 벽에 작용하는 스풀부내의 압력은, 적어도 하나의 전단 핀(232)이 전단되어 RF 통신부(23)에서 스풀부(22)가 분리되기에 충분하게 증가된다.

아래에서 설명하는 바와 같이, 상기 케이블 댐퍼(222)는 통신 케이블의 유순한 부분 및 드로그(243; drogue)를 포함한다. 중앙의 제 2 스풀부(22)는 분리되지 않은 부이에서 해수에서 양의 부력을 받는다. 중앙 스풀부 안에 있는 연통 공동부는 공기와 같은 가스로 채워져, 필요한 부력을 제공하게 되는데, 하지만 상기 공동부를 적어도 부분적으로 배기하는 것도 대안적으로 생각할 수 있다. 상기 부이의 잠수가능한 모듈은 제 1 원통형부 및 제 2 원통형부를 포함한다.

도 4 및 9 를 참조하면, 사용시 수면에서 표면 모듈로서 부유하게 되는 제 3 RF부(23)는, RF 모뎀과 송수신기를 수용하는 기밀하게 시일링된 챔버, 부이에 전력을 공급하기 위한 배터리 팩, GPS 유닛 및 전개되지 않은 부유 시스템(231)을 수용하는 챔버를 포함한다.

부이의 원통형부는 편리하게는 Acetol 칸막이 벽을 갖는 알루미늄 관 내에 수용되며 O-링을 사용하여 함께 시일링된다. 그 별도의 원통형부로 인해, 제 2 원통형 스풀부에 영향을 줌이 없이 통신 시스템이 특정 용도에 맞게 되도록 부이를 재구성할 수 있다.

도시된 실시 형태에서, 부이는 잠수함에 있는 100 mm 내경의 잠수형 신호 방출기에서 발사될 수 있으며, 그 신호 방출기는 비상용으로 일반적으로 잠수함에 구비된다. 이 실시 형태에서, 본 발명의 부이(20)는 바람직하게는 실질적으로 100 mm 의 외경 및 1000 mm 이하의 축방향 길이를 가져, 상기 신호 방출기에 슬라이딩 끼워맞춤된다. 부이는 다른 내경을 갖는 방출기와 슬라이딩 끼워맞춤되도록 다른 외경을 가질 수 있음을 이해할 것이다.

사용시, 잠수함(10)은 부이(20)를 발사하고 나서 그 부이의 음향 통신 범위에 남아 통신을 보내거나 받게 된다.

또한 도 7 의 흐름도를 참조하면, 부이가 거꾸로 된 상태에서, 즉 음향 모듈(21)이 가장 위쪽에 있는 상태에서, 그 부이가 잠수함의 상측 표면, 예컨대 잠수형 신호 방출기에서 방출된다(단계 71). 부이의 가장 무거운 부분이 가장 앞쪽에 있게 한 상태에서 부이를 발사하면, 발사 직후에 그 부이가 옆으로 회전되는 것이 최소화된다. 적어도 중앙 스풀 모듈(22)의 양의 부력 및 음향 모듈(21)의 음의 부력은 회전 모멘트를 발생시켜, 분리되지 않은 부이(20)를 똑 바로 세우게 된다(단계 72). 즉, 부이는 질량 중심이 부력 중심 위쪽에 있는 상태에서 방출되고 발사 후에 스스로 똑 바로 세워지게 되며, 그래서, 부이가 수면으로 상승하는 중에 그 부이는 실질적으로 수직으로 질량 중심과 회전 평형 상태에 있게 된다.

분리되지 않은 완전한 부이는, 수면을 지나치게 교란시키지 않도록 충분히 느리게 전개시 수면으로 상승하기에만(단계 73) 충분한 양의 부력을 받게 된다. 설명한 실시 형태에서는 분리되지 않은 부이는 해수에서 스스로 부력을 갖기 때문에, 어떤 깊이에서 부력 보조물을 팽창시키고 다음에 상승 중에 또는 그 후에 부력 가스를 빼내는 일을 할 필요가 없는 이점이 얻어지는데, 그렇지 않으면 이는 부이의 존재를 폭로할 수 있다. 부이에 있는 RF 및 음향 통신 장비는 부이가 상승할 때 전력을 받을 수 있다.

발사 후의 모든 전개 사건들은 RF 모듈(23)에 탑재된 마이크로 제어기에 의해 촉발되는데, 그 제어기는 센서의 필요성을 없애기 위해 정기적으로 촉발되는 사건들을 제공한다. 이들 정기적인 사건들의 타이밍은 부이가 발사되는 깊이에 따라 발사 전으로 설정될 수 있다. 그러나, 대안적으로 센서를 사용할 수도 있음을 이해할 것이다.

미리 설정된 시간 후에, 수면에 도달하면 또는 도달한 후에, RF 모듈은 이 RF 모듈로부터 부유 시스템 및 표면 GPS 및 통신 안테나를 전개한다(단계 74). 예컨대, 원통형 에어백(231)이 전개되어 안테나를 에워싸, 분리된 부이에 부력을 제공하고 또한 안테나를 지지 및 보호하는 이중의 기능을 하게 된다. 프로트랙터 장치에 의해 천공되는 이산화탄소 캐니스터(232)로부터 부풀려지는 원통형 폴리우레탄 백이 적절한 것으로 밝혀졌다. 부풀려지는 에어백은 작은 표면 단면을 갖는 스파스타일 부이와 유사하다. 타이머를 사용하는 대신에, 하나 이상의 센서를 사용하여 부이가 언제 표면에 있었는지를 판단할 수 있다.

그리고, RF 통신 장치가 초기화된다(단계 75).

도 6 ∼ 8 을 참조하면, 부유 시스템의 전개 후에는, 상기 압축 가스 실린더(31)를 천공하여, 스풀부의 관(223)을 칸막이 벽(231)에 유지시키는 적어도 하나의 전단 핀(232)을 전단시켜 스풀부(22)가 해수로 가득 차게 하고 음의 부력을 받도록 하고 이에 따라 상기 잠수가능한 스풀부(22) 및 음향부(21)(잠수가능한 모듈을 형성함)가 RF 표면 모듈(23)로부터 함께 가라 앉음으로써, 그 RF 표면 모듈(23)이 상기 잠수가능한 모듈(21, 22)로부터 분리된다(단계 76c). 이러한 분리는 표면 모듈이 GPS 신호를 검출(단계 76a)할 때까지 지연될 수 있다. 이는 어떠한 GPS 신호도 검출되지 않을 때 부이가 회수가능한 경우에 특히 유리하다. 스풀부(22) 및 음향부(21)가 함께 하강될 때, 제 1 단부에서 RF 모듈(23)에 작동가능하게 기계적으로 연결되어 있는 탯줄형 통신 케이블(24)의 제 1 부분(241)이 스풀부(22)로부터 전개되고, 이어서 드로그(243)가 그 스풀부로부터 자유롭게 될 때 전개된다. 탯줄형 통신 케이블(24)의 나머지 부분(242)(제 1 부분(241) 보다 길지만, 부이가 발사되는 잠수함의 깊이에 따른 유효 길이를 가짐)이 스풀 모듈(22)에서 풀리게 된다. 탯줄형 통신 케이블(24)의 제 1 부분(241)의 길이는 예컨대 2.5 m 이고 탯줄형 통신 케이블(100)의 제 2 부분(242)의 길이는 100 m 이다.

탯줄형 통신 케이블의 제 1 부분(241)은 유순한 부분(미도시)을 갖고 있는데, 전개 후에 그 유순한 부분은 잠수된 음향 및 스풀 모듈(21, 22)로부터 RF 모듈(23)의 해수면 운동을 분리시키고 또한 하강 종료시에는 경량의 탯줄형 통신 케이블(24)에 손상을 줌이 없이 상기 잠수된 음향 및 스풀 모듈을 감속시키게 된다. 상기 유순한 부분은 탄성적으로 확장가능한 링크를 포함할 수 있는데, 탯줄형 통신 케이블(24)의 일 부분이 그 링크 둘레에 감겨 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 유순한 부분 및 드로그(243)는 함께 케이블 댐퍼(222)를 형성한다.

그런 다음, 음향 통신 장치가 초기화된다(단계 79).

탯줄형 통신 케이블(24)은 단일 코어 케이블이고, 쌍 코어 케이블과 비교하여, 수용될 때 공간이 절감되고 중량도 절감되며, 또한 RF 모듈(23)을 제 2 및 3 모듈(22, 21)에 구속 연결하는데 충분히 강하다. 염수 중에서 전개될 때, 복귀 신호 경로가 주변의 전기 전도성 염수를 통해 제공된다.

음향 모듈(21)에서의 장착을 간단하게 하기 위해, 결합된 트랜스듀서 및 모뎀 전력 증폭기 어셈블리가 사용된다. 칸막이 벽을 사용하여, 음향 트랜스듀서를 부이의 몸체에 부착하고 음향 모뎀 전력 증폭기의 열관리를 제공한다.

수면 위의 통신을 위해 저 지구 궤도 위성 통신, 예컨대 이리듐 위성 시스템을 사용하면, 지구 전체를 커버할 수 있다.

전술한 게이트웨이 부이는, 움직이는 잠수함 또는 다른 바닷속 이동체로부터 전개될 수 있고 또한 바닷속 이동체의 기동성을 방해하거나 그의 작동 깊이를 부당하게 제한하지 않는다는 이점을 갖는다.

잠수함의 잠수형 신호 방출기로부터 전개되는데 적절한 부이의 일 실시 형태를 설명했지만, 대신에, 필요하다면 적절한 리패키징으로 그 부이는 전개 시기가 적절히 설정된 상태에서 표면 선박 또는 공중 이동체 또는 플랫폼으로부터 전개될 수 있다.

부이를 발사하는 이동체 또는 장치와의 통신을 제공하는 것과 관련하여 설명했지만, 부이는 대신에 또는 또한 그 부이를 발사한 이동체 또는 장치로부터 다른 수중 이동체 또는 장치와의 통신을 제공할 수 있음을 이해할 것이다. 이는, 발사된 부이를 발사 이동체에 연결하는 테더(tether)를 통해서만 통신이 전달되는 구속형 부이에 대한 이점인 것이다.

RF 통신을 사용하여 실시 형태를 설명했지만, 다른 주파수, 예컨대 광학 주파수에서의 무선 통신도 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

양방향 통신에 추가하여, 부이는 또한 잠수함에 GPS 및 상태 데이타를 제공하여, 승무원이 시스템을 작동상 효과적으로 사용할 수 있게 해준다. 다른 용도로는, 예컨대 비상 통신 및 표시 부이, 환경 평가, 감시 및 잠수함 찾기가 있다.

사용 후에는, 부이를 침몰시켜 해저로 가라앉게 만들고 그의 휘발성 메모리를 삭제할 수 있다. 부이는 그의 배터리의 고갈시 또는 명령을 받아 침몰될 수 있다. 대안적으로, 부이는 회수가능하고 또한 재사용가능할 수 있다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐, "포함한다", "수용한다" 및 그의 변형어는 "포함하지만 그에 한정되지 않는다"는 것을 의미하며, 다른 부분, 첨가물, 요소, 완전체 또는 단계들을 배제하려는 것은 아니다(또한 배제하지 않는다). 본 명세서의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 단수 표현은 다른 언급이 없으면 복수의 표현도 포함하는 것이다. 특히, 부정 관사가 사용될 때, 다른 언급이 없으면, 명세서는 복수 및 단수 모두를 고려하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 특정 양태, 실시 형태 또는 실시예와 관련하여 설명한 특징, 완전체, 특성, 화합물, 화학적 부분 또는 그룹은, 여기서 설명한 다른 양태, 실시 형태 또는 실시예와 적합하다면 그들에게도 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 본 명세서(첨부된 청구 범위, 요약서 및 도면도 포함하여)에 개시된 모든 특징 및/또는 그렇게 개시된 방법 또는 공정의 모든 단계는, 그러한 특징 및/도는 단계들 중의 적어도 일부가 서로 배타적인 조합을 제외하고는 어떤 조합으로도 결합될 수 있다. 본 발명은 전술한 실시 형태의 상세 사항에 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서(첨부된 청구 범위, 요약서 및 도면도 포함하여)에 개시된 특징들 중의 어떤 신규한 특징 또는 어떤 신규한 조합으로도 확장되거나 또는 그렇게 개시된 방법 또는 공정의 단계들 중의 어떤 신규한 단계 또는 어떤 신규한 조합으로도 확장된다.

본 출원과 관련하여 이 출원과 동시에 또는 그 전에 출원되었고 또한 본 출원에 대한 공공의 검사를 위해 공개되어 있는 모든 논문 및 문헌에 독자들의 주의가 모아지며, 그러한 모든 논문 및 문헌의 내용은 본원에 참조로 관련되어 있다.

Claims

수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하기 위한 부이(buoy)로서, 이 부이는,
무선 통신 장치를 포함하는 표면 모듈;
수면에서 상기 부이로부터 전개되는 부유(floation) 수단;
제어 수단; 및
분리 수단을 포함하며,
발사시 상기 표면 모듈은 음향 통신 장치를 포함하는 잠수가능한 모듈에 기밀하게 시일링되며, 결합되는 상기 표면 모둘과 잠수가능한 모듈은, 부이가 수중 선박 또는 장치로부터 발사될 때 그 부이가 자신의 부력을 받으면서 수면으로 상승하도록 배치되고,
상기 표면 모듈을 잠수가능한 모듈에 기계적으로 또한 작동가능하게 연결해 주는 탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈이 미리 정해진 깊이로 하강되도록 상기 잠수가능한 모듈이 음의 부력을 받게 하기 위해 그 잠수가능한 모듈에 물을 채우기 위해 상기 분리 수단은 상기 제어 수단의 제어를 받으면서 적어도 부분적으로 표면 모듈을 상기 잠수가능한 모듈로부터 분리시키도록 되어 있는, 수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하기 위한 부이.
제 1 항에 있어서,
상기 부이의 상승 중에 그 부이의 질량 중심이 실질적으로 수직으로 부력 중심 아래에 있을 때까지 부이가 발사 후에 스스로 똑 바로 세워지도록 상기 질량 중심이 실질적으로 상기 부력 중심 위쪽에 있는 상태에서 부이가 발사될 수 있는 부이.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제어 수단은 부이의 발사로부터 미리 정해진 제 1 시간이 지난 후에 상기 부유 수단의 전개를 촉발시키게 되는 부이.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부유 수단은 적어도 하나의 안테나를 세우도록 되어 있는 부유 백을 포함하는 부이.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나는 무선 통신 안테나 및 GPS 안테나를 포함하는 부이.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무선 통신 장치는 GPS 픽스(fix)를 얻기 위해 GPS 장치를 포함하는 부이.
제 6 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 GPS 픽스를 얻은 후에는 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈의 분리를 촉발시키게 되는 부이.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 부유 수단의 전개로부터 미리 정해진 제 2 시간이 지난 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키게 되는 부이.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잠수가능한 모듈로부터,
상기 표면 모듈과 케이블 감쇠 수단 사이에 연결되어 있는 통신 케이블의 제 1 부분;
상기 케이블 감쇠 수단; 및
상기 케이블 감쇠 수단과 상기 잠수가능한 모듈 사이에 연결되어 있는 탯줄형 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키는 부이.
제 9 항에 있어서,
상기 케이블 감쇠 수단은, 드로그(drogue) 수단 및 상기 통신 케이블의 제 1 부분을 통신 케이블의 제 2 부분에 기계적으로 연결해주는 유순한 연결 수단을 포함하고, 이 연결 수단은 상기 전개된 잠수가능한 모듈로부터 상기 전개된 표면 모듈의 수평 및 수직 운동 중의 적어도 하나를 실질적으로 분리시키는 부이.
제 10 항에 있어서,
상기 통신 케이블의 일 부분이 상기 유순한 연결 수단 주위에 감겨 있는 부이.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 잠수가능한 모듈은 스풀 수단으로부터 상기 통신 케이블의 제 2 부분을 풀어내는 스풀 수단을 포함하는 부이.
제 10 항에 있어서,
통신 케이블의 상기 제 2 부분이 미리 정해진 깊이로 전개될 때 상기 유순한 연결 수단은 상기 잠수가능한 모듈을 감속시키게 되는 부이.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잠수가능한 모듈은 음향 통신을 전달하고 받기 위한 링 트랜스듀서를 포함하는 부이.
수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하는 방법으로서,
무선 통신 장치를 포함하는 표면 모듈을 포함하는 부이(buoy)를 수중 선박 또는 장치로부터 발사시키는 단계 - 상기 부이가 자신의 부력을 받으면서 수면으로 상승하도록 상기 표면 모듈은 음향 통신 수단을 포함하는 잠수가능한 모듈에 기밀하게 시일링됨 -;
수면에서 상기 부이로부터 부유 수단을 전개시키는 단계;
상기 무선 통신 장치를 초기화시키는 단계;
상기 표면 모듈을 상기 잠수가능한 모듈에 기계적으로 또한 작동가능하게 연결해 주는 탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈을 미리 정해진 깊이로 하강시키도록 상기 잠수가능한 모듈이 음의 부력을 받게 하기 위해 그 잠수가능한 모듈에 물을 채우기 위해 적어도 부분적으로 표면 모듈을 상기 잠수가능한 모듈로부터 분리시키는 단계; 및
상기 음향 통신 장치를 초기화시키는 단계를 포함하는, 수중 선박 또는 장치와 원거리 무선 통신 장치 사이의 통신을 제공하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 부이의 상승 중에 그 부이의 질량 중심이 실질적으로 수직으로 부력 중심 아래에 있는 상태에서 부이가 발사 후에 스스로 똑 바로 세워지도록, 상기 질량 중심이 실질적으로 상기 부력 중심 위쪽에 있는 상태에서 부이가 발사되는 방법.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 부이의 발사로부터 미리 정해진 제 1 시간이 지난 후에 상기 부유 수단을 전개시키는 단계를 포함하는 방법.
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부유 수단을 전개시키는 단계는 적어도 하나의 안테나를 세우게 되는 부유 백 수단을 전개시키는 것을 포함하는 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나를 세우는 것은 무선 통신 안테나 및 GPS 안테나를 세우는 것을 포함하는 방법.
제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무선 통신 장치를 초기화시키는 단계는 GPS 픽스를 얻는 것을 더 포함하는 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 GPS 픽스를 얻은 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키는 단계를 포함하는 방법.
제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부유 수단의 전개로부터 미리 정해진 제 2 시간이 지난 후에 상기 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈을 분리시키는 단계를 포함하는 방법.
제 15 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
탯줄형 통신 케이블에서 상기 잠수가능한 모듈을 미리 정해진 깊이로 하강시키는 것은, 상기 잠수가능한 모듈로부터,
상기 표면 모듈과 케이블 감쇠 수단 사이에 연결되어 있는 통신 케이블의 제 1 부분;
상기 케이블 감쇠 수단; 및
상기 케이블 감쇠 수단과 상기 잠수가능한 모듈 사이에 연결되어 있는 탯줄형 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키는 것을 포함하는 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 케이블 감쇠 수단은, 드로그(drogue) 수단 및 상기 통신 케이블의 제 1 부분을 통신 케이블의 제 2 부분에 기계적으로 연결해주는 유순한 연결 수단을 포함하고, 이 연결 수단은 상기 전개된 잠수가능한 모듈로부터 상기 표면 모듈의 수평 및 수직 운동 중의 적어도 하나를 실질적으로 분리시키는 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 통신 케이블의 일 부분이 상기 유순한 연결 수단 주위에 감겨 있는 방법.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
상기 잠수가능한 모듈은 스풀 수단을 포함하고, 상기 통신 케이블의 제 2 부분을 전개시키는 것은 상기 스풀 수단으로부터 상기 제 2 부분을 풀어내는 것을 포함하는 방법.
제 24 항에 있어서,
통신 케이블의 상기 제 2 부분이 미리 정해진 깊이로 전개될 때 상기 유순한 연결 수단은 상기 잠수가능한 모듈을 감속시키게 되는 방법.
제 15 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잠수가능한 모듈의 링 음향 트랜스듀서를 사용하여 음향 통신을 전달하고 받는 단계를 포함하는 방법.