KR20140067548A - 공기 부양식 양광 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
공기 부양식 양광 시스템을 개시한다.
공기 부양식 양광 시스템은 운영선 하부에서 해저면 까지 연장 설치되며, 내부에 공기가 주입되는 공기 주입 관; 상기 공기 주입 관을 따라 상하로 이동하며, 상기 공기 주입 관의 공기를 채우기 위하여 내부에 공기 저장소가 형성되는 양광 포켓; 상기 공기 저장소에 공기를 주입하기 위하여 상기 공기 주입 관의 하부에 설치되는 포켓 연결관; 및 상기 양광 포켓의 하부에 설치되어 광물을 담는 광물 포켓;을 구비한다.
공기 부양식 양광 시스템은 운영선 하부에서 해저면 까지 연장 설치되며, 내부에 공기가 주입되는 공기 주입 관; 상기 공기 주입 관을 따라 상하로 이동하며, 상기 공기 주입 관의 공기를 채우기 위하여 내부에 공기 저장소가 형성되는 양광 포켓; 상기 공기 저장소에 공기를 주입하기 위하여 상기 공기 주입 관의 하부에 설치되는 포켓 연결관; 및 상기 양광 포켓의 하부에 설치되어 광물을 담는 광물 포켓;을 구비한다.
Description
본 발명은 공기 부양식 양광 시스템 및 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 양광 포켓의 공기 저장소에 공기를 주입하고 그때 발생하는 부력을 이용하므로 광물 자원을 수면으로 올려 보내기 위한 에너지가 추가로 발생하지 않으며, 공기 저장소가 과도하게 팽창하지 않고 안전하게 관리되며, 각 양광 포켓의 위치를 확인하여 여러 개의 양광 포켓이 일정한 간격을 두고 이송될 수 있는 공기 부양식 양광 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 심해저에는 망간 단괴와 같은 유용한 광물이 다량 분포되어 있어 심해저의 광물을 채광하기 위한 용도의 채광선박이 개발된 바 있다. 채광선박은 집광(集) 장치와, 양광(揚) 장치를 포함한다.
집광장치는 심해저의 뻘밭을 주행하면서 해저 지표 층의 광물, 특히 망간 단괴를 채집하도록 구성된다.
양광 장치는 채집된 광물을 선박 위로 올려 보내도록 구성된다.
집광장치는 수중 로봇을 포함하며, 이 수중 로봇이 해저 면을 주행하면서 광물을 흡입 방식으로 채취한다.
수중 로봇은 선박으로부터 동력을 공급받아 원격 제어된다.
양광 장치는 집광 장치에 의해 채집되어 범퍼(또는, 중간 저장소)에 임시 저장된 광물을 양광 관과 고 양정 슬러리 펌프를 이용하여 선박의 화물창으로 이송한다.
종래 양광 장치는 해저 광물을 잘게 분쇄하여 연속 이송용 바구니에 담아 올리거나 작은 알갱이 상태의 광물을 라이저(Riser)를 이용하여 물과 함께 강하게 빨아올려 생산하는 구조이나 심해 운송을 연속 이송용 바구니로 구성하는 데에는 기구의 구조 강도의 문제가 있으며, 라이저로 빨아올리는 경우 라이저가 마모되는 문제가 있다.
도 1은 채광선박을 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 채광선박(10)은 선박 모체(1), 집광 장치(2), 양광 장치(4)를 포함한다.
집광 장치(2)는 해저 지표면의 광물을 채집하는 것으로, 지표면의 광물, 특히, 망간 단괴를 채집기(21)를 이용해 채집하여 양광 장치(4)에 구비된 중간 저장소(42)로 내보내도록 구성될 수 있다. 채집기(21)는 펌프를 이용한 흡입기 형태로 구성된다.
상기 양광 장치(4)는 중간 저장소(또는 범퍼; 42)와, 양광 관(44)과, 고양정의 슬러리 펌프(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 중간 저장소(42)는 집광 장치(2)에 의해 채집되어 이송된 광물, 특히, 망간 단괴를 임시로 저장한다.
상기 양광 장치(4)는 상기 중간 저장소(42)로 들어온 광물을 유연성 양광 관(44)을 통해 선박 모체(1)에 있는 화물창(9)으로 뿜어 올린다.
종래 채광선박은 해저 광물을 잘게 분쇄하여 연속 이송용 바구니에 담아 올리거나 작은 알갱이 상태의 광물을 라이저(Riser)를 이용하여 물과 함께 강하게 빨아올려 생산하는 방식이 있었으나, 심해 운송을 연속 이송용 바구니로 구성하는 데에는 기구의 구조 강도의 문제가 있으며, 라이저로 빨아올리는 경우 라이저가 마모되는 문제가 있다.
또한, 특허(등록번호 제100208392호, 등록일: 1999.04.15)의 경우에는 해저 광물 자원을 연속된 바구니를 수면 위로 아래로 순환시켜 해저 광물 자원을 생산하는 시스템으로 바구니를 수면 위아래로 올리고 내리는데에 많은 동력원이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양광 포켓의 공기 저장소에 공기를 주입하고 그때 발생하는 부력을 이용하므로 광물 자원을 수면으로 올려 보내기 위한 에너지가 추가로 발생하지 않으며, 공기 저장소가 과도하게 팽창하지 않고 안전하게 관리되며, 각 양광 포켓의 위치를 확인하여 여러개의 양광 포켓이 일정한 간격을 두고 이송될 수 있는 공기 부양식 양광 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공기 부양식 양광 시스템은 운영선에 연결되며, 내부에 공기가 주입되는 공기 주입 관; 상기 공기 주입 관을 따라 상하로 이동하며, 상기 공기 주입 관의 공기를 채우기 위하여 내부에 공기 저장소가 형성되는 양광 포켓; 상기 공기 저장소에 공기를 주입하기 위하여 상기 공기 주입 관의 하부에 설치되는 포켓 연결관; 및 상기 양광 포켓의 하부에 설치되어 광물을 담는 광물 포켓;을 구비한다.
상기 양광 포켓에는 상기 양광 포켓을 상기 공기 주입 관으로부터 이탈되지 않도록 하는 이탈방지 부가 설치된다.
상기 양광 포켓의 상부에는 부양시 상기 공기 저장소의 공기를 자동으로 배출시키기고, 상기 양광 포켓의 위치를 상기 운영선에 송신하기 위한 포켓 통제 장치가 설치된다.
상기 포켓 통제 장치는 음파 송신 장치와 상기 공기 저장소의 부피 크기를 감지하는 센서를 포함한다.
상기 포켓 통제 장치는 상기 양광 포켓이 정상적인 작동을 할 수 있는 전원 공급장치를 구비하여 자신의 운영 동력을 제공할 수 있다.
상기 공기 저장소는 신축성 재질로 구성되며, 상기 운영선에서 상기 공기 저장소의 내부 공기를 모두 제거한 후에, 상기 공기 주입 관을 따라 상기 공기 저장소의 자중에 의하여 하방으로 내려보낼 수 있도록 구성된다.
상기 운영선에서는 복수개의 상기 공기 주입 관이 설치되며, 어느 하나의 공기 주입 관은 상기 광물 포켓에 광물이 채워진 상기 양광 포켓을 상승시키는 데에 사용되고, 다른 공기 주입 관은 상기 광물 포켓에 광물이 비워진 상기 양광 포켓을 아래로 내려보내는 데에 사용되도록 구성될 수 있다.
상기 포켓 통제 장치는 상기 양광 포켓이 상기 공기 주입 관을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하며, 여러 개의 상기 양광 포켓이 동시에 상기 공기 주입 관을 따라 상승하면서 서로 얽히거나 너무 간격이 가까운지를 상시 감시할 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 공기 부양식 양광 방법은 광물을 담은 광물 포켓의 상부에 양광 포켓을 설치하고, 집광 장치가 해저 지표면의 광물을 채집하여 상기 광물 포켓 안에 담는 단계; 공기 주입 관의 포켓 연결관을 공기 저장소에 연결하고, 상기 공기 저장소 안에 공기를 주입하는 단계; 상기 공기 저장소 안에 주입한 공기에 의한 부력을 이용하여 상기 양광 포켓을 수면으로 양광하는 단계; 및 포켓 통제 장치가 양광 포켓의 정확한 위치 및 작동 상황을 확인하고 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 공기 저장소 안에 공기를 주입하는 단계에서는, 상기 공기 주입 관의 하부에 설치된 포켓 연결관을 이용하여 상기 공기 저장소에 공기를 주입한다.
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는, 음파 송신 장치를 이용하여 상기 양광 포켓이 상기 공기 주입 관을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하고, 그 결과를 운영선에 전달한다.
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는, 상기 포켓 통제 장치는 양광 포켓의 양광 시, 센서로 상기 공기 저장소의 부피를 감지하고, 기 설정 이상으로 부피가 커지는 경우에 상기 공기 저장소 내부의 공기를 자동으로 배출시켜서 폭발을 방지한다.
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는, 음파 송신 장치를 이용하여 복수개의 상기 양광 포켓이 서로 일정 간격을 유지하는 지를 감지하고 제어한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기의 부력을 이용하여 해저 광물을 수면으로 올려보낼 때 별도의 에너지가 소모되지 않으며 양광 포켓의 공기 저장소의 팽창을 감시하는 센서 및 자기 위치를 알려주는 음파 시스템을 장착하여 공기 저장소가 과도하게 팽창하지 않으며, 양광 포켓의 위치를 확인하여 여러 양광 포켓이 일정한 간격을 두고 이송될 수 있도록 통제할 수 있다.
또한, 본 발명은 공기의 부력을 이용하므로 해저 광물을 이송하기 위한 별도의 에너지가 크게 소요되지 않으며, 장비가 마모되는 등의 문제가 전혀 없다.
도 1은 채광선박을 보인 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 도면
도 3은 본 발명의 양광 포켓을 보인 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 방법을 설명하는 블록도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 도면
도 3은 본 발명의 양광 포켓을 보인 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 방법을 설명하는 블록도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 양광 포켓을 보인 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템은 운영선(10)에 연결되며 내부에 공기가 주입되는 공기 주입 관(110), 상기 공기 주입 관(110)을 따라 상하로 이동하며 상기 공기 주입 관(110)의 공기를 채우기 위하여 내부에 공기 저장소(121)가 형성되는 양광 포켓(120), 상기 공기 저장소(121)에 공기를 주입하기 위하여 상기 공기 주입 관(110)의 하부에 설치되는 포켓 연결관(130), 및 상기 양광 포켓(120)의 하부에 설치되어 광물을 담는 광물 포켓(140)을 포함한다.
상기 공기 저장소(121)에는 공기 주입구(121a)가 형성되고, 포켓 연결관(130)의 끝단을 공기 주입구(121a)에 연결하여 공기를 주입하도록 구성된다.
상기 양광 포켓(120)에는 상기 양광 포켓(120)을 상기 공기 주입 관(110)으로부터 이탈되지 않도록 하는 이탈방지 부(150)가 설치된다.
상기 이탈방지 부(150)는 링 형상으로 상기 공기 주입 관(110)을 따라 상하로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성된다.
상기 양광 포켓(140)의 상부에는 포켓 통제 장치(160)가 설치된다.
상기 포켓 통제 장치(160)는 음파 송신 장치(161)와, 상기 공기 저장소(121)의 부피 크기를 감지하는 센서(162)와, 상기 양광 포켓(120)이 정상적인 작동을 할 수 있도록 운영 동력을 제공하는 전원 공급장치(163)를 포함한다.
상기 포켓 통제 장치(160)는 음파 송신 장치(161)를 이용하여 상기 양광 포켓(120)이 상기 공기 주입 관(110)을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하며, 여러 개의 상기 양광 포켓(120)이 동시에 상기 공기 주입 관(110)을 따라 상승하면서 서로 얽히거나 너무 간격이 가까운지를 상시 감시하고 운영선(10)에 전달할 수 있도록 구성된다.
양광 포켓(120)이 수면으로 상승할 때에 공기 저장소(121)가 기 설정크기보다 더 커질 경우 폭발위험이 있으므로, 상기 포켓 통제 장치(160)는 센서(162)를 이용하여 상기 공기 저장소(121)의 공기를 자동으로 배출시키도록 구성된다.
상기 공기 저장소(121)는 신축성 재질로 구성되며, 상기 운영선(10)에서 상기 공기 저장소(121)의 내부 공기를 모두 제거한 후에, 상기 공기 주입 관(110)을 따라 상기 공기 저장소(121)의 자중(自重)에 의하여 하방으로 내려보낼 수 있도록 구성된다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 시스템을 보인 것이다.
도 4를 참조하면, 운영선(10)에서는 복수개, 예를 들어 2개의 공기 주입 관(110)(110')이 설치되며, 어느 하나의 공기 주입 관(110)은 광물 포켓(140)에 광물이 채워진 양광 포켓(120)을 상승시키는 데에 사용되고, 다른 공기 주입 관(110')은 광물 포켓(140)에 광물이 비워진 양광 포켓(140)을 아래로 내려보내는 데에 사용되도록 구성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 방법을 설명하는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 부양식 양광 방법은 광물을 담은 광물 포켓(140)의 상부에 양광 포켓(120)을 설치하고, 집광 장치(2)가 해저 지표면의 광물을 채집하여 광물 포켓(140) 안에 담는다(S 10).
그 다음, 공기 주입 관(110)의 포켓 연결관(130)을 공기 저장소(121)에 연결하고, 공기 저장소(121) 안에 공기를 주입한다(S 20).
상기 양광 포켓(120) 내부의 공기 저장소(121) 안에 주입한 공기에 의한 부력을 이용하여 양광 포켓(120)을 수면으로 양광한다(S 30).
상기 포켓 통제 장치(160)는 음파 송신 장치(161)를 이용하여 상기 양광 포켓(120)이 상기 공기 주입 관(110)을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하며, 여러 개의 상기 양광 포켓(120)이 동시에 상기 공기 주입 관(110)을 따라 상승하면서 서로 얽히거나 너무 간격이 가까운지를 상시 감시하고 그 결과를 운영선(10)에 전달한다. 운영선(10)의 운전자는 양광 포켓(120)의 정확한 위치 및 작동 상황을 확인하고 제어한다(S 40).
또한, 상기 포켓 통제 장치(160)는 센서(162)를 이용하여 양광 포켓(120)이 수면으로 상승할 때에 공기 저장소(121)가 기 설정크기보다 더 커질 경우 폭발위험이 있으므로, 상기 공기 저장소(121)의 공기를 자동으로 배출한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기의 부력을 이용하여 해저 광물을 수면으로 올려보낼 때 별도의 에너지가 소모되지 않으며 양광 포켓의 공기 저장소의 팽창을 감시하는 센서 및 자기 위치를 알려주는 음파 시스템을 장착하여 공기 저장소가 과도하게 팽창하지 않으며, 양광 포켓의 위치를 확인하여 여러 양광 포켓이 일정한 간격을 두고 이송될 수 있도록 통제할 수 있다.
또한, 본 발명은 공기의 부력을 이용하므로 해저 광물을 이송하기 위한 별도의 에너지가 크게 소요되지 않으며, 장비가 마모되는 등의 문제가 없다.
본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 운영선
110: 공기 주입 관
120: 양광 포켓
121: 공기 저장소
121a: 공기 주입구
130: 포켓 연결관
140: 광물 포켓
150: 이탈방지 부
160: 포켓 통제 장치
161: 음파 송신 장치
162: 센서
163: 전원 공급장치
110: 공기 주입 관
120: 양광 포켓
121: 공기 저장소
121a: 공기 주입구
130: 포켓 연결관
140: 광물 포켓
150: 이탈방지 부
160: 포켓 통제 장치
161: 음파 송신 장치
162: 센서
163: 전원 공급장치
Claims (13)
- 운영선에 연결되며, 내부에 공기가 주입되는 공기 주입 관;
상기 공기 주입 관을 따라 상하로 이동하며, 상기 공기 주입 관의 공기를 채우기 위하여 내부에 공기 저장소가 형성되는 양광 포켓;
상기 공기 저장소에 공기를 주입하기 위하여 상기 공기 주입 관의 하부에 설치되는 포켓 연결관; 및
상기 양광 포켓의 하부에 설치되어 광물을 담는 광물 포켓;을 포함하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 양광 포켓에는 상기 양광 포켓을 상기 공기 주입 관으로부터 이탈되지 않도록 하는 이탈방지 부가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 양광 포켓의 상부에는 부양시 상기 공기 저장소의 공기를 자동으로 배출시키기고, 상기 양광 포켓의 위치를 상기 운영선에 송신하기 위한 포켓 통제 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치는 음파 송신 장치와 상기 공기 저장소의 부피 크기를 감지하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치는 상기 양광 포켓이 정상적인 작동을 할 수 있는 전원 공급장치를 구비하여 자신의 운영 동력을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기 저장소는 신축성 재질로 구성되며, 상기 운영선에서 상기 공기 저장소의 내부 공기를 모두 제거한 후에, 상기 공기 주입 관을 따라 상기 공기 저장소의 자중에 의하여 하방으로 내려보낼 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 운영선에서는 복수개의 상기 공기 주입 관이 설치되며, 어느 하나의 공기 주입 관은 상기 광물 포켓에 광물이 채워진 상기 양광 포켓을 상승시키는 데에 사용되고, 다른 공기 주입 관은 상기 광물 포켓에 광물이 비워진 상기 양광 포켓을 아래로 내려보내는 데에 사용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치는 상기 양광 포켓이 상기 공기 주입 관을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하며, 여러 개의 상기 양광 포켓이 동시에 상기 공기 주입 관을 따라 상승하면서 서로 얽히거나 너무 간격이 가까운지를 상시 감시할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 시스템. - 광물을 담은 광물 포켓의 상부에 양광 포켓을 설치하고, 집광 장치가 해저 지표면의 광물을 채집하여 상기 광물 포켓 안에 담는 단계;
공기 주입 관의 포켓 연결관을 공기 저장소에 연결하고, 상기 공기 저장소 안에 공기를 주입하는 단계;
상기 공기 저장소 안에 주입한 공기에 의한 부력을 이용하여 상기 양광 포켓을 수면으로 양광하는 단계; 및
포켓 통제 장치가 양광 포켓의 정확한 위치 및 작동 상황을 확인하고 제어하는 단계;를 포함하는 공기 부양식 양광 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 공기 저장소 안에 공기를 주입하는 단계에서는,
상기 공기 주입 관의 하부에 설치된 포켓 연결관을 이용하여 상기 공기 저장소에 공기를 주입하는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는,
음파 송신 장치를 이용하여 상기 양광 포켓이 상기 공기 주입 관을 따라 정상적으로 상승하는지를 감지하고, 그 결과를 운영선에 전달하는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는,
상기 포켓 통제 장치는 양광 포켓의 양광 시, 센서로 상기 공기 저장소의 부피를 감지하고, 기 설정 이상으로 부피가 커지는 경우에 상기 공기 저장소 내부의 공기를 자동으로 배출시켜서 폭발을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 포켓 통제 장치가 제어하는 단계에서는,
음파 송신 장치를 이용하여 복수개의 상기 양광 포켓이 서로 일정 간격을 유지하는 지를 감지하고 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 부양식 양광 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120134928A KR101977948B1 (ko) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | 공기 부양식 양광 시스템 및 방법 |
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Publications (2)
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| KR20140067548A true KR20140067548A (ko) | 2014-06-05 |
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| KR (1) | KR101977948B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0826740B1 (ko) * | 1990-01-17 | 1996-03-21 | Kenjiro Jinbo | |
| JP2000511250A (ja) * | 1997-01-28 | 2000-08-29 | ビルト・マシーネン−ウント・ボールゲレーテ−ファブリーク・ゲーエムベーハー | 特に探査ボーリング及び採収ボーリング用に穿孔を掘り下げるための方法及び装置 |
| JP2001303881A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Cf Wire Rope:Kk | マンガン団塊の揚鉱方法、マンガン団塊の揚鉱用索状体、マンガン団塊の揚鉱装置 |
| KR20040028828A (ko) * | 2004-01-17 | 2004-04-03 | 윤길수 | 망간단괴의 집광, 인양방법 및 회수장치 |
-
2012
- 2012-11-27 KR KR1020120134928A patent/KR101977948B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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