KR20150121604A

KR20150121604A - 구명정의 입수자세 유지장치

Info

Publication number: KR20150121604A
Application number: KR1020140047699A
Authority: KR
Inventors: 이정대; 김용수; 오영태; 전석희; 김정환; 김성종; 김세환; 정광열
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2015-10-29

Abstract

본 발명은 부유체(10) 상에서 구명정(15)의 입수자세를 유지하는 장치에 있어서: 상기 부유체(10) 상에 구명정(15)을 지지하는 데릭(20); 상기 데릭(20)의 후단을 하우징(31) 상에 수용하고, X축운동 및 Y축운동 가능하게 지지하는 지지수단(30); 및 상기 부유체(10)의 자세에 대한 신호를 입력하여 설정된 조건으로 지지수단(30)에 신호를 출력하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 부유체의 변동되는 자세에 따라 구명정의 자세를 설정범위로 보정하여 항상 적절한 입수 각도를 유지하므로 입수 충격의 완화하여 상해 및 손상을 방지하는 효과가 있다.

Description

구명정의 입수자세 유지장치{Apparatus for maintaining water entry posture of life boat}

본 발명은 구명정의 입수자세 유지장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양 구조물의 화재 등 비상시 신속하고 안전한 탈출을 조력하기 위한 구명정의 입수자세 유지장치에 관한 것이다.

통상적으로 대형 선박 및 해양 구조물의 구명정은 해발 수십미터 높이에서 진수되는데 이때 입수되는 각도가 일정하지 않을 경우 내부에 탑승한 승조원의 안전이 크게 위협 받게 된다. 특히 FFL(자유낙하방식의 라이프보트)의 설치 높이가 증가할수록 구명정의 파손 및 인명사고 발생의 위험성도 증가된다. 이에 구명정의 진수장치인 데빗(Davit)을 비롯한 관련 구성품의 성능 개량을 위한 노력이 이어지고 있다.

하지만 부유체인 선박 및 해양 구조물은 주변 환경변화에 따라 계속 움직이거나 각종 해상 사고에 의하여 기울어진 상태로 요동한다. 이 경우 구명정을 지지하는 구조물의 자세가 변경되므로 이 상태에서 입수할 경우 초기에 의도하였던 각도로 입수하지 못하는 문제가 발생할 수 있다

구명정의 자세를 변동하는 기술과 관련하여 참조할 수 있는 선행특허로서, 한국 등록특허공보 제0511942호는 힌지축을 중심으로 회동가능한 리프팅프레임과, 리프팅프레임의 끝단에 결합되며, 모선의 흔들림이 구명보트로 전달되는 것을 감쇠시키기 위하여 복수개의 댐퍼를 가지는 도킹헤드부와, 구명보트를 모선에 견고히 고정시키기 위하여 구명보트의 일부와 탈부착이 가능하도록 결합되는 크레이들유닛을 포함한다.

이에 따라, 해상에서 모선으로부터 구명보트 등을 진수 또는 회수할 때 파도 등으로 인한 모선의 흔들림이 구명보트 등으로 전달되는 양을 줄이는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허는 근본적으로 자유낙하방식 구명정과 거리가 있고 자세 유지보다는 흔들림을 댐핑함을 요지로 하므로 모선의 자세변화에 대응한 구명정의 입수각을 정확하게 유지하기에 미흡하다.

1. 한국 등록특허공보 제0511942호 "데빗시스템" (공개일자 : 2004. 2. 25.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 해양 부유체에서 자유낙하방식의 구명정을 운용함에 있어 부유체의 자세변화에 연동하도록 구명정의 자세를 동기화시켜 입수각을 설정범위로 제어하는 구명정의 입수자세 유지장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 부유체 상에서 구명정의 입수자세를 유지하는 장치에 있어서: 상기 부유체 상에 구명정을 지지하는 데릭; 상기 데릭의 후단을 하우징 상에 수용하고, X축운동 및 Y축운동 가능하게 지지하는 지지수단; 및 상기 부유체의 자세에 대한 신호를 입력하여 설정된 조건으로 지지수단에 신호를 출력하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 지지수단은 데릭의 X축운동을 유발하도록 설치되는 X축구동기, 데릭의 Y축운동을 유발하도록 설치되는 Y축구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 X축구동기와 Y축구동기는 하우징과 힌지를 개재하여 관절운동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 지지수단은 데릭의 후단에서 하우징에 수용되는 회동축, 상기 회동축의 단부에 연결되는 워엄기어, 상기 워엄기어에 구동력을 제공하도록 연결되는 모터, 데릭과 하우징 사이에 설치되는 Y축구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 Y축구동기는 데릭에 고정된 회동판과 회동축에 고정된 회동판 사이에 X축운동을 연동하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기는 부유체에 대한 하우징의 상대적 변위를 감지하는 변위센서, 중력방향에 대한 부유체의 자세변동을 감지하는 자세센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어기는 부유체의 자세에 대응하여 데릭의 자세를 변동하도록 변위센서의 실시간 신호를 연산하여 지지수단에 대한 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 부유체의 변동되는 자세에 따라 구명정의 자세를 설정범위로 보정하여 항상 적절한 입수 각도를 유지하므로 입수 충격의 완화하여 상해 및 손상을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예를 모식적으로 나타내는 구성도
도 2는 도 1을 평면에서 모식적으로 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 제2실시예를 모식적으로 나타내는 구성도
도 4는 도 3의 주요부를 평면과 정면에서 모식적으로 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 부유체(10) 상에서 구명정(15)의 입수자세를 유지하는 장치에 관하여 제안한다. 부유체(10)는 선박은 물론 해양 구조물, 특히 유연식, 부유식. 이동식 해양플랜트 등을 포함하는 의미이다. 구명정(15)의 입수되는 각도가 불균형을 이룰 경우 내부에 탑승한 인원들이 심한 충격을 받을 우려가 커진다.

본 발명에 따르면 상기 부유체(10) 상에 구명정(15)을 지지하는 데릭(20)이 설치된다. 데릭(20)은 부유체(10)의 일변에 돌출된 상태로 설치되고 구명정(15)을 분리 가능한 구조로 지지한다. 데릭(20) 상에는 구명정(15)의 진수와 회수를 위한 기중기 기능을 구비할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 지지수단(30)이 상기 데릭(20)의 후단을 하우징(31) 상에 수용하고, X축운동 및 Y축운동 가능하게 지지하는 구조이다. 하우징(31)은 부유체(10)에 상대운동 가능한 구조(제1실시예) 또는 일체로 고정되는 구조(제2실시예)로 설치된다. 어느 경우에나 데릭(20)은 후단에서 하우징(31)에 수용된 상태로 수평축을 기준으로 하는 X축운동 및 Y축운동을 수행한다. 구명정(15)을 기준으로 하면 X축운동은 롤링으로 Y축운동은 피칭으로 정의된다.

본 발명의 제1실시예로서, 상기 지지수단(30)은 데릭(20)의 X축운동을 유발하도록 설치되는 X축구동기(32), 데릭(20)의 Y축운동을 유발하도록 설치되는 Y축구동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 한다. X축구동기(32)와 Y축구동기(33)는 큰 구동력을 발생하는 유압실린더가 적절하지만 구성의 간편성을 위해 볼스크류-너트, 솔레노이드 등으로 대체 가능하다. 유압실린더는 단동형ㆍ복동형 및 단로드형ㆍ양로드형에 구애되지 않는다. X축구동기(32)는 데릭(20)과 하우징(31)의 사이에 설치되고, 데릭(20)을 양측으로 지지한 상태에서 롤링을 유발한다. Y축구동기(33)는 부유체(10)와 하우징(31)의 사이에 설치되고, 하우징(31)을 양측으로 지지한 상태에서 피칭을 유발한다. 도 2에서 Y축구동기(33)를 4개로 도시하지만 2개만 설치하고 나머지 2개는 단순한 링크로 대체하는 것도 무방하다.

이때, 상기 X축구동기(32)와 Y축구동기(33)는 하우징(31)과 힌지(39)를 개재하여 관절운동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다. 도 1 및 도 2에 의하면, X축구동기(32)는 유압실린더의 몸체에 힌지(39)를 설치하고, Y축구동기(33)는 유압실린더의 로드 상단에 힌지(39)를 설치한다. 이에 따라, X축구동기(32)가 작동되면 데릭(20)의 X축방향 경사가 유발되고, Y축구동기(33)가 작동되면 데릭(20)의 Y축방향 경사가 유발된다.

본 발명의 제2실시예로서, 상기 지지수단(30)은 데릭(20)의 후단에서 하우징(31)에 수용되는 회동축(25), 상기 회동축(25)의 단부에 연결되는 워엄기어(36), 상기 워엄기어(36)에 구동력을 제공하도록 연결되는 모터(38), 데릭(20)과 하우징(31) 사이에 설치되는 Y축구동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 3 및 도 4에서 회동축(25), 워엄기어(36), 모터(38)는 전술한 제1실시예의 X축구동기(32)에 해당한다. 회동축(25)은 데릭(20)의 후단에서 연장되어 하우징(31) 내에 회전가능하게 수용된다. 모터(38)는 하우징(31) 내에서 회동축(25)에 인접한 위치에 설치된다. 워엄기어(36)는 회동축(25)의 단부와 모터(38)를 연결하여 감속기능과 역전방지기능을 수행한다. 데릭(20)의 후단과 회동축(25)은 또 다른 회동축을 개재하여 연결된다. Y축구동기(33)는 하우징(31)과 데릭(20)의 후단 사이에 연결되어 데릭(20)의 Y축방향 운동을 유발한다.

이때, 상기 Y축구동기(33)는 데릭(20)에 고정된 회동판(35)과 회동축(25)에 고정된 회동판(35) 사이에 X축운동을 연동하도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 일측의 회동판(35)은 데릭(20)의 후단에 설치되고, 타측의 회동판(35)은 회동축(25) 상에 설치된다. 이에 Y축구동기(33)는 양측 회동판(35) 사이에 힌지로 연결되어 데릭(20)의 Y축운동을 수행하는 동시에 전술한 모터(38)에 의한 X축방향의 운동을 구속하지 않고 연동된다.

또, 본 발명에 따르면 제어기(40)가 상기 부유체(10)의 자세에 대한 신호를 입력하여 설정된 조건으로 지지수단(30)에 신호를 출력하는 구조이다. 제어기(40)는 마이크로 프로세서, 메모리, 입출력 인터페이스를 탑재한 마이컴 회로로 구성된다. 메모리는 설정된 조건의 알고리즘 외에 외부의 입출력 신호를 일시 저장하고 갱신한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(40)는 부유체(10)에 대한 하우징(31)의 상대적 변위를 감지하는 변위센서(41)(42), 중력방향에 대한 부유체(10)의 자세변동을 감지하는 자세센서(45)를 포함하는 것을 특징으로 한다. X축변위센서(41)는 롤링의 자세를 검출하고 Y축변위센서(42)는 피칭의 자세를 검출한다. 다만 변위센서(41)(42)의 종류에 따라서는 반드시 롤링 검출용과 피칭 검출용을 구분하지 않고 통합적으로 운용할 수도 있다. 자세센서(45)는 중력방향에 연계되는 자이로센서가 적합하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

이때, 상기 제어기(40)는 부유체(10)의 자세에 대응하여 데릭(20)의 자세를 변동하도록 변위센서(41)(42)의 실시간 신호를 연산하여 지지수단(30)에 대한 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. 제어기(40)는 마이크로프로세서를 이용하여 변위센서(41)(42)의 신호와 자세센서(45)의 신호가 동기화되도록 한다. 즉, 부유체(10)가 X축방향 또는 Y축방향으로 기울어지는 타이밍에 동기화되어 데릭(20)이 그 반대쪽으로 기울어지도록 한다. 이에 따라, 부유체(10)의 요동에 무관하게 구명정(15)을 수평에 근접한 상태로 유지하여 안정적인 입수 각도를 확보한다.

한편, 제어기(40)는 동기화의 실제값과 추정값의 평균자승을 최소화시키는 알고리즘인 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 자세의 오차를 추정할 수도 있다. 이에 마이크로 프로세서는 추정된 오차를 상기 지지수단(30)에 다시 전달하여 데릭(20)의 자세를 보정한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 부유체 15: 구명정
20: 데릭 25: 회동축
30: 지지수단 31: 하우징
32: X축구동기 33: Y축구동기
35: 회동판 36: 워엄기어
38: 모터 39: 힌지
40: 제어기 41, 42: 변위센서
45: 자세센서

Claims

부유체(10) 상에서 구명정(15)의 입수자세를 유지하는 장치에 있어서:
상기 부유체(10) 상에 구명정(15)을 지지하는 데릭(20);
상기 데릭(20)의 후단을 하우징(31) 상에 수용하고, X축운동 및 Y축운동 가능하게 지지하는 지지수단(30); 및
상기 부유체(10)의 자세에 대한 신호를 입력하여 설정된 조건으로 지지수단(30)에 신호를 출력하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지지수단(30)은 데릭(20)의 X축운동을 유발하도록 설치되는 X축구동기(32), 데릭(20)의 Y축운동을 유발하도록 설치되는 Y축구동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.
청구항 2에 있어서,
상기 X축구동기(32)와 Y축구동기(33)는 하우징(31)과 힌지(39)를 개재하여 관절운동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.
상기 지지수단(30)은 데릭(20)의 후단에서 하우징(31)에 수용되는 회동축(25), 상기 회동축(25)의 단부에 연결되는 워엄기어(36), 상기 워엄기어(36)에 구동력을 제공하도록 연결되는 모터(38), 데릭(20)과 하우징(31) 사이에 설치되는 Y축구동기(33)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치
청구항 4에 있어서,
상기 Y축구동기(33)는 데릭(20)에 고정된 회동판(35)과 회동축(25)에 고정된 회동판(35) 사이에 X축운동을 연동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(40)는 부유체(10)에 대한 하우징(31)의 상대적 변위를 감지하는 변위센서(41)(42), 중력방향에 대한 부유체(10)의 자세변동을 감지하는 자세센서(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제어기(40)는 부유체(10)의 자세에 대응하여 데릭(20)의 자세를 변동하도록 변위센서(41)(42)의 실시간 신호를 연산하여 지지수단(30)에 대한 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 구명정의 입수자세 유지장치.