KR20150130512A - 수상 운송수단 - Google Patents

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KR20150130512A
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로저 지. 하인
데렉 엘. 하인
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리퀴드 로보틱스, 아이엔씨.
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Abstract

파력 운송기구와 무인 항공 운송기구(UAV들 또는 드론들)의 용도를 조합한 장치 및 방법들이 개시된다. UAV는 파력 운송기구로부터 발사될 수 있으며, 다른 선박을 관찰하며, 그의 관찰 결과들을 파력 운송기구에 보고하며, 파력 운송기구는 관찰의 결과들을 원격 위치에 보고할 수 있다. UAV는 수중에 착륙할 수 있으며 그 후에 파력 운송기구에 의해 복원될 수 있다.

Description

수상 운송수단 {WATER VEHICLES}
본 출원은 다음의 미국 특허 출원들 및 국제 특허 출원들에 관한 것이다.
- 2006년 5월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 11/436,447, 현재 미국 특허 제 7,371,136 호,
- 미국 특허 출원 번호 12/082,513 호, 현재 미국 특허 제 7,641,524 호,
- 2007년 1월 18일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 07/01139 호, 2007년 8월 2일자로 WO 2007/087197로서 공개됨,
- 2008년 2월 29일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 2008/002703 호, 2008년 9월 12일자로 WO 2008/109002로서 공개됨,
- 2012년 3월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/424,156 호,
- 2012년 3월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/424,170 호,
- 2012년 3월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/424,312 호,
- 2012년 1월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/536,935 호,
- 2012년 9월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/612,803 호,
- 2012년 3월 19일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 2012/029696 호,
- 2012년 3월 19일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 2012/029718 호,
- 2012년 6월 28일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 2012/044729 호,
- 2012년 9월 17일자로 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US 2012/055797 호,
- 2006년 1월 20일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 60/760,893 호,
- 2007년 3월 2일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 60/904,647 호,
- 2006년 9월 1일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 60/841,834 호,
- 2007년 3월 2일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 60/904,647 호,
- 2011년 3월 17일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/453,871 호,
- 2011년 3월 17일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/453,862 호,
- 2011년 6월 28자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/502,279 호,
- 2011년 9월 15일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/535,116 호,
- 2011년 9월 12일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/573,755 호,
- 2012년 1월 10일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/585,229 호, 및
- 2012년 2월 17일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/600,556 호.
이들 특허들, 출원들 및 공개공보들 각각의 전체 개시는 모든 목적들을 위해서 인용에 의해 본 발명에 포함된다.
본 발명은 자율적인 수상 운송수단들에 관한 것이다.
파도가 물 표면을 따라 이동하기 때문에, 파도는 물의 수직 운동을 생성하지만, 순수한 수평 운동은 생성하지 않는다. 수직 운동의 진폭은 깊이를 감소시키며, 파도 길이의 약 절반의 깊이에는 작은 수직 운동만이 있다. 바람에 의해 유도되는 해류들의 속도는 또한 깊이에 따라 급격하게 감소한다. 유용한 결과들을 제공하도록 파력을 이용하기 위한 다수의 제안들이 이루어져 있다. 예를 들어, 위에서 인용에 의해 포함된 특허들 및 출원들, 그리고 미국 특허 제 986,627; 1,315,267; 2,520,804; 3,312,186; 3,453,981; 3,508,516; 3,845,733; 3,872,819; 3,928,967; 4,332,571; 4,371,347; 4,389,843; 4,598,547; 4,684,350; 4,842,560; 4,968,273; 5,084,630; 5,577,942; 6.099.368; 및 6,561,856, 미국 공개 번호 2003/0220027 및 2004/0102107, WO 94/10029 및 WO 87/04401 호에 대한 참조가 이루어졌다. 이들 특허들, 출원들 및 공개공보들 각각의 전체 개시는 모든 목적들을 위해서 인용에 의해 본 발명에 포함된다.
Liquid Robotics, Inc.는 자율적이며(즉, 사람을 운송하지 않는), 그리고 리셉션 위치와 통신하고/하거나 기록할 수 있는 유용한 정보를 모으면서 제어 위치로부터 운송수단으로 송신되는 신호들의 지시 하에서 오랜 기간의 시간 동안 대양들을 횡단할 수 있는, 예를 들어 미국 특허 제 7,641,524 및 8,043,133 호에 설명된 바와 같은 특히 유용한 수상 운송수단들("Wave Gliders®")을 발전시켜왔다.
용어 파력 운송수단(종종 WPV로 약칭됨)은
(1) 물의 표면에서 또는 그 근처에서 떠있을 수 있는 플로트(float),
(2) 스위머(swimmer),
(3) 플로트와 스위머를 연결하는 가요성 또는 경질의 밧줄(tether),
(4) 컴퓨터 시스템,
(5) 플로트 상의 위성-기준 위치 센서(satellite-referenced position sensor),
(6) 수평 평면의 위치를 감지하는 수평 센서,
(7) 조향 장치,
(8) 태양 에너지 및/또는 풍력 및/또는 파력을 전력으로 변환하기 위한 수단,
(9) 태양 에너지 및/또는 풍력 및/또는 파력을 전력으로 변환하기 위한 수단에 의해 충전될 수 있는 배터리들,
(10) 원거리 위치, 예를 들어 육지 또는 다른 수상 운송수단 상의 위치로부터 신호들을 송수신하기 위한 통신 장비,
를 포함하는 자율적인 수상 운송수단을 지칭하기 위해서 본 명세서에 사용되며,
상기 컴퓨터 시스템은 (ⅰ) 위치 센서, 수평 센서 및 조향 장치에 링크되며, (ⅱ) 위치 센서 및 수평 센서로부터 수신되는 신호들에 응답하여 또는 추가의 센서(즉, 위치 센서 또는 수평 센서가 아닌 센서)로부터 수신되는 신호들에 응답하여 조향 장치를 제어하기 위한 명령들 포함하거나 명령들을 포함하도록 프로그램될 수 있으며,
상기 플로트, 스위머 및 밧줄은
(A) 운송수단이 여전히 물에 있으며 플로트가 물의 표면 상에 또는 그 근처에 있을 때, 스위머가 플로트 아래로 잠수되며, 밧줄은 팽팽한 상태 하에 있으며,
(B) 운송수단이 파도를 품은 수중에(in wave-bearing water) 있으며 플로트가 물의 표면 상에 또는 그 근처에 있을 때, 스위머는 수평 성분을 갖는 방향으로(이후에 "수평 방향으로" 또는 "수평으로"로서 간단히 지칭됨) 플로트를 이동시키는 힘들을 발생시키도록 물과 상호작용하는 그러한 것이다.
WPV는 지정된 각각의 구성요소(1) 내지 (10)들 중의 단지 하나, 또는 지정된 하나 또는 그 초과의 구성요소들 중의 두 개 또는 그 초과의 구성요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 거기에는 두 개 또는 그 초과의 플로트들(쌍동선의 경우처럼) 및/또는 두 개 또는 그 초과의 밧줄들이 있을 수 있다. 태양 에너지 및/또는 풍력 및/또는 파력을 전력으로 변환하기 위한 수단은 예를 들어, (a) 태양 패널들(태양 전지들), (b) 풍차, 및 (c) 발전기에 연결된 수차를 회전시키기 위한 운송수단의 전방 운동의 이용 중에 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
용어 UAV는 무인 항공 운송수단을 지칭하기 위해서 본 명세서에 사용된다(UAV들은 드론으로서 종종 지칭됨).
아래에서 상세히 설명되는 바와 같은 다양한 방식들로, 본 발명은 파력 운송수단 및 무인 항공 운송수단(UAV 또는 드론)들의 이용을 조합한 장비 및 방법들을 이용한다. UAV는 파력 운송수단으로부터 발사되며, 다른 선박을 관찰하며, 그의 관찰 결과들을 파력 운송수단에 보고하며, 파력 운송수단은 관찰 결과들을 원격 위치에 보고할 수 있다. UAV는 수중에 착륙할 수 있으며 그 후에 파력 운송기구에 의해 복원될 수 있다.
발명의 상이한 양태들의 요약
본 발명은 다음의 양태들에 관한 것이다.
제 1 양태에서, UAV 발사를 위한 수단을 포함하는 플로트에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 양태의 플로트들 중의 일부는 위에서 기재한 구성요소 (4) 내지 (10)의 일부 또는 모두를 갖추고 있다. 다른 것들은 단지, 플로트들을 WPV에의 사용에 적합하게 만드는 장비를 이들이 갖춘 이후에만 WPV들에의 사용에 적합하다. 다른 것들은 WPV 뒤에 견인되도록 설계된다.
제 2 양태에서, 본 발명의 제 1 양태에 따른 플로트를 포함하는 WPV에 관한 것이다.
제 3 양태에서, 수중에 떠있는 UAV를 복원하기 위한 수단을 포함하는 WPV에 관한 것이다.
제 4 양태에서, 수중에 떠있는 UAV를 복원하기 위한 수단을 포함하는 플로트에 관한 것이다. 본 발명의 제 4 양태의 플로트들의 일부는 위에서 기재된 구성요소 (4) 내지 (10)의 일부 또는 모두를 갖추고 있다. 다른 것들은 단지, 플로트들을 WPV에의 사용에 적합하게 만드는 장비를 이들이 갖춘 이후에만 WPV들에의 사용에 적합하다.
제 5 양태에서, 본 발명은 수중에 떠있는 선박들을 모니터링하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 WPV의 통신 장비에 관한 UAV로부터의 통신들을 수신하는 단계, 및 대응 통신들을 원격 위치에 있는 수신소, 예를 들어 지상 또는 (다른 WPV를 포함한)다른 선박 상의 수신소에 전달하는 단계를 포함한다.
제 6 양태에서, 본 발명은 수중에 떠있는 선박을 모니터링하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 선박의 위치를 식별하기 위해서 복수의 WPV들에 의해 수신된 신호들을 서로 관련시키는 단계, 및 본 발명의 제 1 양태에 따른 WPV로부터 선박의 위치로 UAV를 발사시키는 단계를 포함한다.
제 7 양태에서, 본 발명은 UAV가 수중에 착륙할 때, 물의 표면 위에 유지되는 복원 수단을 제외하고 물의 표면 아래에 가라앉는 UAV를 제공한다.
제 8 양태에서, 본 발명은 (1) 튜브 내에 집어넣을 수 있는 접힘 형태와 (2) UAV로서 작동할 수 있고 튜브로부터 해제될 때 UAV가 자동으로 자세를 취하는 펼침 위치 사이에서 변환될 수 있는 UAV를 제공한다.
본 발명은 단지 예로서만 포함되고 도시적이고 실척이 아닌 첨부 도면들에 예시된다.
도면들에서,
도 1은 수중에 떠있는 UAV를 복원하기 위해서 스위머로부터 연장하는 복원 케이블을 갖는 WPV의 사시도이며,
도 2는 튜브 내에 집어넣어지는 접힘 형태로의 UAV와 튜브의 측면도로서, 도 2에서 정상적으로는 투명하지 않은 튜브가 명료함의 관점에서 투명한 것으로 도시되어 있으며,
도 3a는 튜브로부터 발사된 이후에 펼쳐진 UAV의 측면도이며, 도 3b는 정면도이며, 도 3c는 평면도이며, 그리고 도 3d는 사시도이며,
도 4는 UAV를 복원하기 위해 플로트로부터 연장하는 연장하는 복원 케이블을 갖는 WPV의 도면이며,
도 5는 WPV로부터 연장하는 복원 케이블과 결합할 수 있는 후크를 제외하고 UAV가 어떻게 물의 표면 아래에 있으며 바다에 착륙되는지를 예시하며,
도 6은 UAV를 발사시키기 위한 수단을 포함하며 WPV의 일부일 수 있는 플로트를 예시하며,
도 7은 WPV의 일부일 수 있으며 UAV를 발사하기 위한 수단을 포함하며 그리고 WPV에 연결되고 그 뒤로 당겨지는 플로트를 예시한다.
위의 발명의 요약에서, 아래의 발명의 상세한 설명에서, 그리고 첨부 도면들에서, 본 발명의 (예를 들어, 구성요소들, 성분들, 요소들, 기기들, 장치들, 시스템들, 그룹들, 범위들, 방법 단계들, 테스트 결과들 등)특별한 특징들에 대해 참조가 이루어졌다. 본 명세서의 발명의 개시는 그와 같은 특별한 특징들의 모든 가능한 조합들을 포함한다고 이해해야 한다. 예를 들어, 특별한 특징이 특별한 양태 또는 특별한 실시예의 맥락에서 개시된 경우에, 그 특징은 또한 다른 특별한 양태들 및 실시예들과 조합되어 사용될 수 있으며, 본 발명의 내용이 그러한 가능성을 배제하는 것을 제외하고는 본 발명에서 일반적으로 사용될 수 있다. 본 발명에서 개시된 발명은 본 발명에서 특별하게 설명되지 않은 실시예들을 포함하며 예를 들어 본 발명에서 특별하게 설명되지 않았으나 본 발명에서 특별하게 개시된 특징과 동일하가나 균등하거나 유사한 기능을 제공하는 특징들을 사용할 수 있다.
용어 "포함한다" 및 그와 문법적으로 균등한 것은 구체적으로 확인된 특징들 이외에도, 다른 특징들이 선택적으로 존재한다는 것을 의미하도록 본 발명에서 사용된다. 예를 들어, 구성요소 A, B, 및 C를 "포함하는"(또는 포함한) 조성물 또는 기기는 단지 구성요소 A, B, 및 C만을 포함할 수 있거나, 구성요소 A, B, 및 C뿐만 아니라 하나 또는 그 초과의 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 용어 "본질적으로 구성되는" 및 그와 문법적으로 균등한 것은 구체적으로 확인된 특징들 이외에도, 청구된 발명을 실질적으로 변경하지 않는 다른 특징들이 존재할 수 있다는 것을 의미하도록 본 발명에 사용된다. 용어 숫자 다음에 따라오는 "이상"은 (한정될 변수에 따라 상한을 갖거나 상한이 없는 범위일 수 있는)그 숫자로 시작하는 범위의 출발점을 나타내기 위해서 본 발명에서 사용된다. 예를 들어, "1 이상"은 1 또는 1 초과를 의미하며, "80% 이상"은 80% 또는 80% 초과를 의미한다. 용어 숫자가 다음에 따오는 "최대"는 (한정될 변수에 따라 그의 하한으로서 1 또는 0을 갖는 범위, 또는 하한을 갖지 않는 범위일 수 있는)그 숫자로 끝나는 범위의 끝점을 나타내기 위해서 본 발명에서 사용된다. 예를 들어, "최대 4"는 4 또는 4 초과를 의미하며, "최대 40%"는 40% 또는 40% 미만을 의미한다. 범위가 "제 1 숫자" 내지 "제 2 숫자" 또는 "제 1 숫자" - "제 2 숫자"로서 주어질 때, 이는 그의 하한이 제 1 숫자이며 그의 상한이 제 2 숫자임을 의미한다. 용어들 "복수의", "다중의", "대다수" 및 "다수"는 둘 또는 둘 초과의 특징들을 나타내기 위해서 본 발명에서 사용된다.
둘 또는 둘 초과의 정의된 단계들을 포함하는 방법에 대한 언급이 본 발명에서 이루어지는 경우에, 그 정의된 단계들은 (그 문맥이 그 가능성을 배제하는 경우를 제외하고)임의의 순서 또는 동시에 수행될 수 있으며, 그 방법은 그 문맥이 그 가능성을 배제하는 경우를 제외하고는, 임의의 정의된 단계들 이전에, 두 개의 정의된 단계들 사이에, 또는 모든 정의된 단계들 이후에 수행되는 하나 또는 그 초과의 다른 단계들을 선택적으로 포함할 수 있다. "제 1 " 및 "제 2 "에 대한 언급이 이루어진 경우에, 이는 일반적으로 동일한 목적을 위해 행해지며, 문맥에서 다른 것을 요구하지 않는 한, 제 1 및 제 2 특징은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1 특징에 대한 언급은 제 2 특징이 (제 2 특징이 존재할 수 있더라도)반드시 존재한다는 것을 의미하지 않는다. 단수 형태("a" 또는 "an")에 대한 언급이 본 발명에서 이루어진 경우에, 이는 (문맥에서 그 가능성을 배제하는 경우를 제외하고는)둘 또는 그 초과의 그와 같은 특징들이 있을 가능성을 포함한다. 둘 또는 둘 초과의 특징들에 대한 언급이 본 발명에서 이루진 경우에, 이는 그 문맥에서 그 가능성을 배제한 경우를 제외하고는, 둘 또는 둘 초과의 특징들이 동일한 기능을 제공하는 더 작은 수 또는 더 큰 수의 특징들에 의해 대체될 가능성을 포함한다. 본 발명에서 주어진 숫자들은 그들의 문맥 및 표현에 적합한 범위로 해석되어야 하며, 예를 들어 각각의 숫자는 당업자에 의해 종래에 사용된 방법들에 의해 측정될 수 있는 정확도에 따라 변동될 수 있다.
본 명세서의 특허청구범위에 있는 임의의 요소가 35 USC 112의 규정 하에서, 이를 지원하는 구조, 재료 또는 거동들의 상세한 설명 없이 특별한 기능을 수행하기 위한 수단 또는 단계로서 표현된, 조합을 위한 특허청구범위의 요소로 간주되며, 따라서 상세한 설명에 설명된 대응하는 구조, 재료, 또는 거동들 및 그의 균등물을 커버하도록 해석된다면, 대응하는 해당 구조, 재료, 또는 거동들은 본 발명에서 인용에 의해 포함된 US 특허 문헌들에 설명되는 그와 같은 구조, 재료, 또는 거동들과 그와 같은 구조, 재료, 또는 거동들의 균등물들을 포함한다.
플로트의 평면도, 측면도, 또는 단부도, 또는 횡단면도에 대한, 또는 수평 또는 수직으로 각을 이루는 플로트의 구성요소들에 대한 언급이 이루어질 때, 그 플로트는 플로트가 여전히 물(즉, 파도들이 없는 물)에 떠있을 때 그의 정상적인 수평 위치에서 본 것이다.
본 명세서는 이에 한정되지 않지만, 본 명세서에 대한 공적 검사를 위해 개방된 그와 같은 문서들을 포함한, 본 발명에서 언급된 모든 문서들 및 본 명세서와 동시에 출원되거나 본 출원과 관련하여 이전에 출원된 모든 문서들을 인용에 의해 포함한다.
(A) 본 발명의 제 1 양태
본 발명의 제 1 양태는 UAV를 발사시키기 위한 수단을 포함하는 플로트이다. UAV를 발사시키기 위한 수단은 바람직하게, 본 발명의 제 8 양태에 따른 접혀진 UAV를 포함하는 발사 튜브를 포함하며, 발사 튜브 내측으로 본 발명의 제 8 양태에 따른 접혀진 UAV가 장전될 수 있다. 그 튜브는 튜브로부터 접혀진 UAV를 방출할 기구를 포함한다. 그 기구는 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 예비-장전된 스프링, 번지 탄성체(bungee elastic), 압축 공기, 또는 폭발장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, UAV를 발사시키기 위한 수단은 밧줄에 의해 스위머에 연결될 수 있으며 위에 기재된 구성요소(4) 내지 (10)의 일부 또는 모두를 선택적으로 갖춘 플로트의 일부이다. 다른 실시예에서, UAV를 발사시키기 위한 수단은 WPV의 일부인 플로트에 연결되고 그 뒤로 당겨지도록 설계되는 보조 플로트의 일부이다. 사용시, 보조 플로트는 케이블에 의해 플로트에 연결된다. 바람직하게, 케이블은 구성요소들을 포함하며 그 구성요소들을 통해서 튜브로부터 접혀진 UAV를 발사시키도록 보조 선박의 튜브(들)로 신호가 송신될 수 있다. 이와는 달리, 튜브는 UAV를 발사시키기 위해 WPV로부터 신호를 수신할 수 있는 구성요소들을 갖추고 있다.
튜브는 수평에 대해 각도, 예를 들어 30 내지 60도, 예컨대 약 45도를 이루도록 설정되어서, UAV가 물이 없는 튜브로부터 방출된다. 튜브가 WPV 자체에 장착될 때, 튜브는 바람직하게 플로트에 장착됨으로써, UAV가 발사될 때 UAV는 임의의 안테나 또는 플로트 상부 표면 위의 다른 구성요소와 충돌하지 않는다. 튜브가 보조 플로트에 장착될 때, 튜브는 발사된 UAV가 WPV의 임의의 부분, 예를 들어 WPV로부터 직접적으로 떨이진 지점과 충돌하지 않는 것을 보장하는 보조 플로트 상의 어느 지점에나 장착될 수 있다. 튜브는 수평으로부터 떨어진 WPV 또는 보조 플로트의 운동을 순수하게 기계적으로 또는 기계 및 소프트웨어 구성요소들의 조합을 통해서 보상하는 구성요소들을 포함할 수 있다.
그와 같은 튜브들, 예를 들어 4 내지 8 개의 튜브들이 있을 수 있다. 예를 들어, 6 개의 튜브들은 2 폭 × 3 깊이로 배열될 수 있으며, 모두는 WPV의 구조물로부터 약 45도 떨어지게 각도를 이루어서, 드론의 발사 경로는 플로트의 안테나들이 없는 곳에 머무를 수 있다.
발사 튜브는 바람직하게 원통형이며 드론을 건조한 상태로 유지할 수 있는 밀봉가능한 단부 캡들을 가진다.
(B) 본 발명의 제 2 양태
본 발명의 제 2 양태는 본 발명의 제 1 양태에 따른 플로트를 포함하는 WPV를 제공한다. 위에서 주목한 바와 같이, 플로트는 그 플로트 뒤에 넣어질 수 있는 스위머 또는 보조 플로트에 밧줄에 의해 연결되는 플로트일 수 있다.
(C) 본 발명의 제 3 양태
본 발명의 제 3 양태는 UAV, 특히 물에 떠있는 UAV를 복원하기 위한 수단을 포함하는 WPV이다. 바람직하게, WPV는 (플로트 또는 스위머로부터)해제될 수 있고 물의 표면에 떠있을 터미널 부분을 포함하는 복원 케이블을 갖추고 있다. 터미널 부분은 예를 들어, 10 내지 100 미터의 길이를 가진다. 복원 케이블이 해제된 이후에, WPV는 물에 떠있는 UAV 주위의 부분 원 또는 완전한 원(또는 다른 일반적으로 폐쇄된 모양) 내로 이동하도록 지시된다. 복원 케이블의 터미널 부분은 대응하지만 작은 루트로 이동하며, 따라서 떠있는 UAV와 접촉한다. UAV 위로 지나가는 그의 복원 케이블에 의해 UAV를 선회비행시키면, WPV는 그의 이전 헤딩(heading)을 계속하며 복원 케이블에 연결되는 힘 감지 센서는 성공적인 후크 결합을 검출할 수 있고 윈치를 시작한다. 다른 센서가 위치를 정지시키도록 WPV에서 UAV의 도착을 검출할 수 있다.
터미널 부분과 UAV 중 어느 하나 또는 모두는 터미널 부분 및 UAV가 서로 연결될 수 있게 하는 구성요소들을 포함한다. 복원 케이블은 그 후에 감기게 됨으로써 UAV는 WPV에 고정될 수 있다. UAV로부터 WPV(또는 다른 수신소)로 전달될 수 있는 정보의 양은 UAV 자체에 저장될 수 있는 정보의 양보다 적다. 그러므로, UAV를 복원하고, (그것이 가능하다면)UAV를 재사용할 뿐만 아니라 그 내부에 저장되는 정보를 복원할 수 있는 것이 유용하다. 따라서, 데이터는 라디오 링크들을 통해서 효과적으로 전달될 수 있는 훨씬 더 높은 비율로 UAV의 플래시 드라이브에 또는 카메라에 의해 또는 다른 센서들에 의해 수집될 수 있다. 예를 들어, UAV는 매우 높은 해상도의 비디오로 촬영할 수 있으며 이를 많은 GB 용량을 갖는 마이크로 SD 카드들에 저장할 수 있다. 이러한 데이터는 수집하는데 매우 유용할 수 있지만, WPV에 무선으로 전달하는 것은 매우 어려운데, 이는 와이파이를 통해서 전달하는데 오랜 시간이 걸리고 많은 전력을 소모하기 때문이다.
일 실시예에서, 복원 케이블은 UAV가 방출되었던 튜브로부터 방출되며 복원된 UAV가 튜브 내에 재설치된다.
다른 대체예에서, UAV의 날개들은 그들의 전방 에지들에 후크들을 가진다. UAV는 WPV의 플로트로부터 돌출하는 마스트(mast) 또는 라인으로 신중하게 유동된다. 후크들은 마스트 또는 라인과 결합하며 UAV는 UAV가 플로트에 착륙할 때까지 마스트 또는 라인 주위를 돈다.
UAV가 수중에 불시착한 이후에 UAV를 복원하는 능력은 UAV가 그의 임무에 그의 배터리 전력의 거의 모두를 사용할 수 있다른 것(다수의 착륙 시도들을 하기 위한 비축을 필요로 하지 않음)을 의미한다. 기후 및 해양 조건들이 나쁠 수 있지만, WPV가 동력을 떨어트리지 않기 때문에 UAV를 복원시키기 위해서 (매우 오랜 시간-심지어 몇 달이 걸릴 수 있는)여러 번의 시도들을 행할 수 있다.
(D) 본 발명의 제 4 양태
본 발명의 제 4 양태는 수중에 떠있는 UAV를 복원하기 위한 수단을 포함하는 플로트이다. 상기 수단은 바람직하게, 본 발명의 제 3 양태의 논의에서 개시된 바와 같은 복원 케이블이다. 본 발명의 제 4 양태의 플로트들의 일부는 위에서 기재된 구성요소들(4) 내지 (10)의 일부 또는 모두를 갖추고 있다. 다른 것들은 이들이 플로트를 WPV의 사용에 적합하게 만드는 장비를 갖춘 이후에만 WPV들의 사용에 적합하다.
(E) 본 발명의 제 5 양태
본 발명의 제 5 양태는 수중에 떠있는 선박들을 모니터링하는 방법이며, 상기 방법은 WPV의 통신 장비의 UAV로부터 통신을 수용하는 단계, 및 WPV로부터 원격 위치에 있는 수신소, 예를 들어 (다른 WPV를 포함한)육상 또는 다른 선박 상의 수신소로 대응 통신들을 전달하는 단계를 포함한다. 물론, 장거리에 걸쳐 나르게 되도록 UAV를 만들고 먼 위치들로부터 그리고 먼 위치로 정보를 전달하게 하는 것이 가능하다. 그러나, 그와 같은 UAV는 고가이다. 본 발명은 UAV가 관찰할 목표에 비교적 가까워질 때까지 UAV가 해제되지 않기 때문에 비교적 저렴한 UAV들을 사용하는 것을 가능하게 하며, WPV로 정보를 공급할 수 있는 비교적 저렴한 통신 장비를 사용할 수 있게 하며 이로부터 UAV가 해제된다. 아주 효율적인 UAV는 정교함과 능력을 신속하게 얻을 수 있는 저가의 카메라들 및 RC 취미 타입의 구성요소들을 포함할 수 있다. 더욱 튼튼한 통신 장비를 갖춘 WPV는 그 후에 정보를 먼 위치까지 전달할 수 있다.
(F) 본 발명의 제 6 양태
본 발명의 제 6 양태는 수중에 떠있는 선박을 모니터링하는 방법이며, 상기 방법은 선박의 위치를 식별하기 위해서 복수의 WPV들에 의해 수신된 신호들을 서로 관련시키는 단계, 및 선박을 관찰하기 위해서 본 발명의 제 1 양태에 따라 UAV를 WPV로부터 발사시키는 단계를 포함한다. 본 방법에서, 둘 또는 그 초과의 WPV들이 선박의 존재를 나타내는 신호들을 수신하며, WPV들의 장비는 선박의 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다. WPV들에 의해 수신된 신호들에 따라서 선박에 대해 WPV들의 하나 또는 모두로부터 예를 들어, 3 내지 40 마일, 예컨대 10 내지 25 마일일 수 있다.
따라서, WPV는 수 마일 - 아마도 20 마일 떨어져 일 수 있는 (불법 어선 또는 가능한 밀수선과 같은)목표의 존재 및 거동을 검출하는 음향 센서를 탑재할 수 있다. 다중 웨이브 글라이더(wave glider)들은 함께 작업할 수 있으며 두 개의 베어링 라인(bearing line)들의 교차점으로 목표의 위치를 결정한다. 심지어 악천후 및 야음, 구름 및 우중을 틈타서, 그와 같은 WPV들은 선박, 비행기 또는 위성에 의해 순찰하지 않는다면 어려운 구역에 있는 적대적이거나 불법적인 목표의 존재 및 위치를 암시하는 음향 데이터를 수집할 수 있다. 유사하게, 웨이브 글라이더들은 예를 들어, 선박의 레이더로부터 라디오 신호들을 수집할 수 있으며 다수 마일들 떨어진 심지어 수평선 건너에 있는 선박의 거동을 결정할 수 있다. 그러나, 그와 같은 음향 및 RF 정보만으로는 실체 또는 목적을 결정하는 것이 종종 불가능할 것이다. 본 발명은 목표를 관찰하고 WPV로 다시 송신할 수 있는 추가의 정보를 얻을 수 있도록 비교적 저렴한 UAV를 보내는 것을 가능하게 한다. 이는 유인 수상 운송기구들 및/또는 해안에서 발사된 장거리 UAV들에 의한 조사보다 훨씬 덜 비싸고 훨씬 덜 시간 소모적이다.
(특히 해양 보호 구역 실시와 같은)민간 분야들을 위해서, 휴대용 또는 1회용 UAV가 충분한 성능을 가질 수 있다.
본 발명의 제 7 양태
본 발명의 제 7 양태는 수중에 착륙할 때 물의 표면 위에 유지되는 복원 수단을 제외한 물의 표면 아래로 가라앉는 UAV이다. 복원 수단은 후크 또는 다른 결합 기구일 수 있다. 후크는 예를 들어, UAV가 비행 중일 때 UAV의 몸체의 전방 또는 후방에 부착될 수 있거나 UAV가 물과 접촉한 이후에 해제될 수 있다. 일 실시예에서, 물과 접촉한 이후에 UAV는 물의 표면에 유지되고 그의 위치를 식별하는 신호들을 전달할 수 있는 부표에서 종료되는 구명밧줄을 방출한다. 바람직하게, 플로트는 플로트와 접촉하는 라인을 결합하기 위한 수단을 포함한다. 라인이 UAV에 의해 스칠 때, 후크 또는 다른 결합 수단은 라인을 탁 덮고 파지한다. UAV 자체, 또는 그로부터 방출되는 부표는 신호(RF, 음향 또는 광 신호)를 가질 수 있거나 WPV가 UAV 상으로 곧장 나가도록 그의 위치에 대한 GPS(또는 유사한) 메세지를 보낼 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 복구 후크는 선체 내에, 각각의 윙 루트의 고물 코너에, 날개들을 정확한 비행 위치에 있게 유지하는 오버-센터 링크들의 중간에 부착된다. 결과적으로, 후크가 UAV의 복원 중에 전방으로 당겨질 때, 날개들은 후방으로 함께 접혀져서 UAV의 횡단면을 최소화한다. 유사하게, 프로펠라가 엔진이 정지하는 순간에 접혀진다.
복원 라인을 견인하는 대신에, WPV는 UAV를 포획하도록 부속물을 한쪽 또는 다른쪽으로 연장할 수 있다.
본 발명의 제 8 양태
본 발명의 제 8 양태는 (1) 튜브 내에 넣어질 수 있는 접힘 형태와 (2) UAV로서 작동할 수 있고 튜브로부터 해제될 때 UAV가 자동으로 자세를 취하는 펼침 형태 사이에서 변환될 수 있는 UAV이다. UAV는 일반적이지만 반드시 그런 것은 아닌 실질적으로 원형 횡단면을 가지는 튜브 내측에 바람직하게 끼워 맞춰진다. UAV의 날개들은 그 후에 접히고 튜브의 중심선 근처에서 적층되어서 날개의 시위 길이가 튜브의 주어진 직경에 대해 최대화될 수 있다. UAV가 튜브로부터 방출될 때, (일회용 스프링일 수 있는)스프링은 UAV를 펼쳐서 오버-센터 링크들에 의해 유지되는 그들의 비행 형상으로 그의 날개들을 펼친다. 이들 오버-센터 링크들은 UAV의 복원 중에 처분될 수 있어서 날개들은 복구 중에 접혀질 수 있다. 프로펠러는 날개들이 펼쳐진 이후가 시동 적기인 모터에 의해 회전될 때 추력을 제공하도록 자동으로 펼쳐진다. UAV는 그 후 그의 제 1 헤딩 및 고도 쪽으로 항행한다.
일 실시예에서, UAV는 동일 중심선의 수직 축선 힌지에서 후방으로 수평으로 피봇하는 오버-래핑 날개들을 포함한다. 이러한 설계의 장점은 이용가능한 날개 면적을 최대화하면서 접혀진 패키지(튜브)의 직경을 감소시키는 것이다. 날개들이 한 날개의 루트 두께만큼 수직으로 변위된다는 사실은 본 발명에 바람직하게 사용되는 UAV들의 낮은 대기속도들에서는 중요한 결과는 아니다. 동체 형상으로 날개의 주의깊은 페어링(fairing)은 바람직하게 이러한 교차점에서 기생 항력을 최소화는데 사용된다.
몇몇 실시예들에서, 날개 선단들에는 하향 경사 핀들이 있으며, 이들 각각은 날개 루트 작동기들로부터 제어 케이블들을 통해서 이동될 수 있는 제어가능한 엘리베이터/러더를 가진다. 그와 같은 하향 경사 핀들은 복구 중에 토우 라인(tow line) 및 그의 후크들과의 간섭을 최소화하며 복구 후크를 포획할 때까지 UAV 위를 미끄럼하도록 토우 라인의 안내를 도울 것이다.
도면들을 참조하면, 도 1은 플로트(11), 스위머(12) 및 플로트와 스위머를 연결하는 밧줄(13)을 포함하는 WPV(1)를 도시한다. 플로트는 플로트로부터 상방으로 연장하는 위성-기준 위치 센서(15), 플로트로부터 상방으로 연장하는 안테나(119), 그리고 태양 전지 아래에 있고 도면에서 보이지 않는 컴퓨터 시스템(14), 수평 평면(16)에서 방향을 감지하는 수평 센서, 태양 전지에 의해 충전될 수 있는 배터리(19)들 및 통신 장비(110)를 포함한다. 스위머는 물의 표면에 떠있게 될 터미널 부분(12)을 가지는 복구 케이블(120)을 포함한다.
도 2는 그 내부에 접힌 UAV(2)를 갖는 튜브(3)를 도시한다.
도 3a는 튜브로부터 발사된 이후에 펼쳐진 UAV의 측면도이며, 도 3b는 정면도이며, 도 3c는 평면도이며, 그리고 도 3d는 사시도이다. UAV는 이들이 서로의 위로 정렬되는 도 2에 도시된 접힌 형상으로부터 펼쳐지는 날개(21)들을 포함한다. UAV는 또한 도 2에 도시된 UAV의 접힌 형상으로부터 펼쳐진 프로펠러(22)를 포함한다.
도 4는 물의 표면 위에 떠있을 터미널 부분(121)을 갖는 복구 케이블(120)을 포함하는 플로트(1)를 도시한다.
도 5는 바다에 착륙(예를 들어, 배터리들이 거의 소진된 이후의 불시착)한 이에 물의 표면 위로 연장하는 후크(23)를 제외하면 물의 표면 아래로 가라앉도록 접힌 형상으로 복귀되는 UAV를 도시한다. UAV는 UAV가 WPV에 의해 위치될 수 있게 하는 몇몇 통신 수단(예를 들어, 복구 신호 또는 와이파이 및 GPS)를 갖추고 있다. 복구 케이블(12)과의 접촉이 검출될 때, 후크는 닫힌다. 도 6에서, 후크는 UAV가 WPV에 의해 복구될 수 있도록 WPV로부터 연장하는 복구 케이블에 인접하고 그와 결합 준비되어 된 상태로 도시되어 있다.
도 6은 WPV의 일부일 수 있고 플로트로부터 접힌 UAV를 발사시키기 위해 튜브(55)를 갖는 배터리(50)를 포함하는 플로트를 도시한다.
도 7은 WPV의 일부일 수 있는 플로트, 및 케이블(61)에 의해서 WPV에 연결되고 보조 플로트로부터 접힌 UAV를 발사시키기 위해 튜브(55)를 갖는 배터리(50)를 포함하는 보조 플로트(60)를 도시한다.

Claims (10)

  1. 무인 항공 운송기구(UAV)를 발사하기 위한 수단을 포함하는,
    플로트.
  2. 제 1 항에 따른 플로트를 포함하는 이후에 정의되는 바와 같은,
    파력 운송기구(WPV).
  3. 수중에 떠있는 무인 항공 운송기구(UAV)를 복원하기 위한 수단을 포함하는,
    파력 운송기구(WPV).
  4. 수중에 떠있는 무인 항공 운송기구(UAV)를 복원시키는 수단을 포함하는,
    플로트.
  5. 통신 장비를 갖는 파력 운송기구(WPV)에 의해 수행되는, 수중에 떠있는 선박들을 모니터링하는 방법으로서,
    WPV의 통신 장비 상의 무인 항공 운송수단(UAV)으로부터 통신들을 수신하는 단계, 및
    대응 통신들을 원격 위치에 있는 수신소로 전달하는 단계를 포함하는,
    방법.
  6. 수중에 떠있는 선박들을 모니터링하는 방법으로서,
    선박의 위치를 식별하기 위해서 복수의 WPV들에 의해 수신되는 신호들을 서로 관련시키는 단계, 및
    제 2 항에 따른 WPV로부터 UAV를 발사하는 단계를 포함하는,
    방법.
  7. 수중에 착륙할 때 물의 표면 위에 유지되는 복원 수단을 제외하고 물의 표면 아래로 가라앉는,
    무인 항공 운송기구(UAV).
  8. (1) 튜브 내에 넣어질 수 있는 접힌 형태와, (2) UAV로서 작동할 수 있고 튜브로부터 해제될 때 UAV가 자동으로 자세를 취하는 펼침 위치 사이에서 변환될 수 있는,
    무인 항공 운송기구(UAV).
  9. 선체,
    UAV가 접힌 형태로 있을 때 제 8 항에 따른 UAV를 저장하도록 선체에 장착되는 발사 튜브, 및
    발사 튜브로부터 접힌 UAV를 방출하는 수단을 포함하며,
    방출될 때 UAV가 그의 펼침 형태로 자세를 취하는,
    플로트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 플로트가 파력 운송기구(WPV)의 구성요소이도록 플로트에 파력 추진력을 제공하기 위한 요소들을 더 포함하는,
    플로트.
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