KR20150133364A - 파도 계측 장치 - Google Patents

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KR20150133364A
KR20150133364A KR1020140059806A KR20140059806A KR20150133364A KR 20150133364 A KR20150133364 A KR 20150133364A KR 1020140059806 A KR1020140059806 A KR 1020140059806A KR 20140059806 A KR20140059806 A KR 20140059806A KR 20150133364 A KR20150133364 A KR 20150133364A
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정병훈
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 파도 계측 장치에 관한 것으로서, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 경로를 설정하는 경로설정부; 해상에 부유하며 상기 경로를 따라 이동하는 부유체; 상기 부유체에 추력을 제공하는 추진부; 상기 부유체에 구비되어 상기 부유체의 운동을 계측하는 운동계측부; 및 상기 운동계측부에 의해 계측된 운동정보를 바탕으로 파도정보를 도출하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파도 계측 장치는, 기설정된 경로를 따라서 부유체가 자동으로 움직이도록 하고, 부유체에 구비된 운동계측부가 부유체의 6자유도 운동을 계측하며, 분석부가 부유체의 운동을 토대로 파도의 특징을 계산할 수 있도록 해 파도를 효과적으로 계측할 수 있다.

Description

파도 계측 장치{An apparatus for measuring wave}
본 발명은 파도 계측 장치에 관한 것이다.
선박은 화물이나 원유, LNG 또는 승객 등을 싣고 바다를 항해하는 운송수단이다. 선박은 해수를 밀어내는 부피만큼 부력을 받아 해상에서 부유한 상태를 유지하며, 프로펠러 등을 통하여 추진하고, 러더 등을 통해서 조향할 수 있다.
선박은 항해하는 과정에서 조류 또는 파도 등에 의해 영향을 받게 된다. 조류는 일정한 해수의 흐름을 의미하며 거시적으로 일어나지만, 파도는 국부적으로 다양한 원인에 의해 발생하며 미시적으로 일어난다.
조류나 파도가 선박의 항해 방향과 반대 방향으로 발생하게 되면, 선박은 조류 및 파도로 인한 반발력을 이겨낼 수 있을 만큼 많은 연료를 소모하여 엔진을 구동해야 한다. 따라서 조류 또는 파도가 선박의 항해 방향과 정반대가 되지 않도록 선박의 운항을 조절하는 것이 매우 중요하다.
이를 위해서는 조류나 파도를 계측 및 예측하고, 이에 따라 선박의 항해 경로를 효율적으로 선택해야 한다. 그런데 조류의 경우에는 거시적으로 일어나며 일정한 규칙을 갖기 때문에 계측과 예측이 용이한 반면, 파도는 원인을 알기 어렵고 미시적으로 단시간에 일어나며 예측이 쉽지 않다.
따라서 조류뿐만 아니라 파도 또한 정확한 계측이 필요하다는 요구가 증대되고 있다. 이를 위해 최근에는 레이더 등을 이용하여 파고, 주기, 등을 분석하는 각종 장비들이 개발되고 있으나, 여전히 정확도가 좋지 못하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부유하면서 복수의 서로 다른 방향으로 이동하는 부유체를 구비하고, 부유체의 운동을 계측함으로써 파도에 대한 정보를 효율적으로 분석할 수 있는 파도 계측 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 부유체가 일정한 하나의 방향으로만 움직이지 않고, 여러 방향으로 움직이면서 파도로 인해 6자유도 운동이 발생되도록 하여 파도의 계측에 대한 정확도를 향상시킬 수 있는 파도 계측 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 부유체가 특정한 경로를 따라 자동으로 운항하도록 함으로써 파도를 계측하고, 계측된 파도의 정보가 선박 등의 해상구조물을 운항하는데 효과적으로 사용될 수 있도록 하는 파도 계측 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치는, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 경로를 설정하는 경로설정부; 해상에 부유하며 상기 경로를 따라 이동하는 부유체; 상기 부유체에 추력을 제공하는 추진부; 상기 부유체에 구비되어 상기 부유체의 운동을 계측하는 운동계측부; 및 상기 운동계측부에 의해 계측된 운동정보를 바탕으로 파도정보를 도출하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 운동계측부는, 상기 부유체의 가속도를 계측하는 가속도센서; 및 상기 부유체의 각도를 계측하는 각도센서를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 운동계측부는, 상기 부유체의 각속도를 계측하는 자이로센서를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 경로는, 수선면 상에 형성되는 2차원 경로일 수 있다.
구체적으로, 상기 경로는, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 다각형의 형상일 수 있다.
구체적으로, 상기 경로는, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 복수의 직선이 연결된 형상일 수 있다.
구체적으로, 상기 분석부는, 육상 또는 선박을 포함하는 해상구조물에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 운동계측부에 의해 계측된 운동정보를 상기 분석부에 송신하는 송신부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 부유체에 구비되어 상기 부유체의 위치 식별을 위한 신호를 발산하는 위치알림부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파도 계측 장치는, 기설정된 경로를 따라서 부유체가 자동으로 움직이도록 하고, 부유체에 구비된 운동계측부가 부유체의 6자유도 운동을 계측하며, 분석부가 부유체의 운동을 토대로 파도의 특징을 계산할 수 있도록 해 파도를 효과적으로 계측할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파도 계측 장치는, 부유체가 적어도 둘 이상의 서로 다른 방향으로 움직이도록 함으로써 한 방향에서 파도를 측정할 경우와 대비할 때 파도의 방향을 정확하게 파악할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 파도 계측 장치는, 특정한 경로를 따라 이동하는 부유체를 이용하여 파도를 계측하고, 계측된 파도의 정보를 선박 등이 활용할 수 있도록 하여 안전한 운항을 가능케 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 경로설정부에 의해 설정되는 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 부유체의 운동을 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치(1)는, 경로설정부(10), 부유체(20), 추진부(30), 운동계측부(40), 분석부(50), 송신부(60), 위치알림부(70)를 포함한다.
경로설정부(10)는, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 경로(P)를 설정한다. 경로설정부(10)는 부유체(20)가 이동할 경로(P)를 설정하는 구성으로, 부유체(20)가 하나의 방향으로만 이동하지 않도록 하여 파도의 방향을 정확하게 파악할 수 있도록 한다.
이하에서는 경로설정부(10)가 설정하는 경로(P)에 대해, 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 경로설정부에 의해 설정되는 경로를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치(1)의 경로설정부(10)는, 수선면 상에 형성되는 2차원 경로(P)를 설정할 수 있다. 부유체(20)는 수선면 상에서 부유한 상태로 추진부(30)를 이용하여 이동할 것이므로, 경로(P)는 3차원이 아닌 2차원 평면에 놓일 수 있다.
이때 경로(P)는, 서로 다른 복수의 방향을 갖는 다각형의 형상일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 경로(P)는 삼각형의 형상일 수 있다. 경로설정부(10)가 경로(P)를 다각형의 형상으로 설정하게 되면, 부유체(20)는 경로(P)를 따라 출발 지점(S)으로부터 도착 지점(E)까지 이동하게 되는데, 다각형의 형상은 폐곡선 형태이므로, 출발 지점(S)과 도착 지점(E)이 동일할 수 있다. 따라서 이 경우에는 부유체(20)를 해상에 설치한 후, 운동 계측이 완료된 이후에 회수가 용이할 수 있다.
반면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 경로(P)는 서로 다른 복수의 방향을 갖는 복수의 직선이 연결된 형상일 수 있다. 이 경우 부유체(20)의 출발 지점(S)과 도착 지점(E)이 상이하게 나타난다.
따라서 해상에 부유체(20)를 설치한 후, 부유체(20)가 충분히 운동정보를 수집하였다고 판단될 때 부유체(20)의 회수를 위해서는, 출발 지점(S)이 아닌, 출발 지점(S)에서 일정 거리 떨어진 도착 지점(E)에서 부유체(20)를 회수하여야 한다.
이 경우 도착 지점(E)이 해상에서 어떠한 위치인지 파악하는 것은 용이하지 않을 수 있고, 또한 어두운 시각에 부유체(20)를 이용하여 운동정보를 수집할 경우에는 부유체(20)의 위치 파악에 어려움을 겪을 수 있다. 따라서 부유체(20)에는 위치알림부(70)가 구비될 수 있으며, 위치알림부(70)는 후술하도록 한다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 부유체(20)는 경로(P)를 따라 움직이면서, 파도의 방향과 동일한 방향으로 움직이거나, 파도의 방향과 수직한 방향 또는 일정 각도 경사진 방향으로 움직이게 된다.
따라서 부유체(20)가 경로(P)를 따라 움직일 때 파도의 방향과 부유체(20)의 진행 방향이 이루는 각도는 다양하게 변화될 수 있으므로, 부유체(20)의 운동은 다양하게 나타날 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 부유체(20)가 적어도 둘 이상의 방향으로 움직일 수 있도록 경로설정부(10)가 경로(P)를 설정함에 따라, 파도의 방향과 부유체(20)의 진행 방향이 이루는 각도를 가변함으로써, 운동정보를 분석할 때 파도의 방향에 대한 추정이 가능하다. 따라서 파도의 정보를 더욱 효과적으로 분석할 수 있다.
경로설정부(10)는 경로(P)가 설정될 수 있는 범위를 설정하고, 범위 내에서 최대한 다양한 방향으로 부유체(20)가 이동하도록 할 수 있다. 이때 경로설정부(10)는 운동계측부(40)에 의해 계측되는 운동정보에 따라 경로(P)를 실시간으로 추가 또는 갱신할 수 있다.
운동계측부(40)에 의해 측정된 운동정보의 양이 충분하지 않을 경우, 분석에 있어서 오차가 발생될 수 있다. 따라서 경로설정부(10)는 운동계측부(40)를 통해서 충분한 양의 운동정보가 수집됨에 따라 계산의 정확도를 높이고 오차를 줄일 수 있도록, 경로(P)의 길이를 기설정길이 이상으로 설정하거나 또는 경로(P)의 총 길이가 기설정길이 이상이 되도록 경로(P)를 연장할 수 있다.
부유체(20)는, 해상에 부유하며 경로(P)를 따라 이동한다. 부유체(20)는 직육면체 형상이거나 또는 일반적인 선박과 유사한 형태를 가질 수 있다. 부유체(20)는 복원성을 갖는 형상으로 구성하는 것이 바람직한데, 이는 부유체(20)를 구 형태 또는 반구 형태 등으로 제작할 경우 파도에 의해 발생되는 부유체(20)의 움직임이 과도하게 생성되어 분석에 어려움을 겪을 수 있고, 복원력을 갖지 못하여 전복됨에 따라 부유체(20)에 구비된 운동계측부(40) 등이 손상될 우려가 있기 때문이다.
또한 본 실시예는 부유체(20)를 이용하여 파도정보를 도출하고, 도출된 파도정보를 이용하여 선박 등을 포함하는 해상구조물의 운항 제어에 활용하고자 하는 것이므로, 부유체(20)는 운항 제어가 필요한 해상구조물의 형상에 대응되도록 제작되는 것이 바람직하다.
부유체(20)는 부력을 확보하기 위하여 FRP 또는 발포 스티렌 수지(스티로폼) 등으로 제작될 수 있으며, 물론 금속 등의 재질로도 제작 가능하다. 즉 본 실시예는 부유체(20)의 재질을 한정하지 않는다.
다만 부유체(20)는 공기저항으로 인해 크게 움직이지 않도록 하는 무거운 재질을 가질 수 있다. 부유체(20)가 공기저항으로 인하여 움직이게 되면, 운동계측부(40)가 계측하는 운동정보에 파도에 의한 영향뿐만 아니라 바람 등에 의한 영향까지 포함될 수 있기 때문이다.
그러나 본 실시예는 부유체(20)를 공기저항으로 인해서도 움직일 수 있는 재질로 제작하여, 파도와 바람을 한꺼번에 외력으로 포괄하여 분석을 진행할 수도 있다.
부유체(20)는 내부가 비어있는 형상일 수 있다. 이는 부유체(20)의 내부에 운동계측부(40)를 설치함으로써 운동계측부(40)를 해수로부터 보호하고, 운동계측부(40)가 부유체(20)의 운동을 정확하게 계측하도록 하기 위함이다.
이를 위해 부유체(20)는 내부가 비어있으면서 상부를 통해 해수 등이 내부로 유입되지 않도록, 내부를 밀폐하는 구조를 가질 수 있다. 즉 부유체(20)는 별도의 커버(도시하지 않음)를 이용하여 상부의 개폐가 가능하도록 할 수 있으며, 부유체(20)의 상부를 개방시킬 경우 운동계측부(40) 등의 분리가 가능할 수 있다.
부유체(20)는 파도에 의해 6자유도 운동으로 움직일 수 있는데, 이는 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치의 부유체의 운동을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파도 계측 장치(1)의 부유체(20)는 파도 등의 외력을 받아 움직이며, 선박과 마찬가지로 6자유도 운동을 할 수 있다. 즉 부유체(20)는 3가지의 병진 운동과 3가지의 회전 운동을 할 수 있다.
구체적으로 부유체(20)는, 길이 방향(x축)으로의 병진 운동(써징: surging), 좌우 방향(y축)으로의 병진 운동(스웨잉: swaying), 높이 방향(z축)으로의 병진 운동(히빙: heaving)을 할 수 있다.
이와 같이 부유체(20)가 운동하는 병진 운동 중에서, 길이 방향으로의 병진 운동인 써징과, 좌우 방향으로의 병진 운동인 스웨잉은, 복원력이 없거나 매우 약하기 때문에 부유체(20)는 경로(P)를 이탈할 수 있다. 다만 높이 방향으로의 병진 운동인 히빙의 경우에는 부력이 복원력으로 작용하며 경로(P)를 이탈하는 운동은 아니다.
본 실시예는 부유체(20)가 경로(P)를 따라 정확하게 이동하도록 하는 것이 목적이 아니며, 부유체(20)가 파도의 방향을 기준으로 서로 다른 각도를 갖는 방향으로 이동함에 따라 발생되는 운동정보를 통해 파도정보를 분석하고자 하는 것을 목적으로 하므로, 부유체(20)의 경로(P) 이탈은 크게 문제되지 않는다.
다만 부유체(20)가 경로(P)를 이탈함에 따라, 경로(P)가 폐곡선 형태일 경우 부유체(20)가 출발 지점(S)으로 돌아오지 못하게 될 수 있는데, 이때 부유체(20)는 위치알림부(70)를 통해 회수될 수 있다.
부유체(20)는, 길이 방향 축(x축)을 기준으로 하는 회전 운동(롤링: rolling), 좌우 방향 축(y축)을 기준으로 하는 회전 운동(피칭: pitching), 높이 방향 축(z축)을 기준으로 하는 회전 운동(요잉: yawing)을 할 수 있다.
이때 높이 방향 축을 기준으로 하는 회전 운동인 요잉의 경우에는 써징 및 스웨잉과 마찬가지로 복원력이 매우 약하거나 없기 때문에 부유체(20)의 경로(P) 이탈이 일어날 수 있다.
특히 요잉의 경우 부유체(20)의 진행 방향을 바꾸게 되는 운동인데, 본 실시예는 부유체(20)가 강제적으로 둘 이상의 방향으로 진행하도록 하는 것이어서, 요잉으로 인해 진행 방향이 변경되더라도 파도정보 분석에는 문제가 발생되지 않는다. 오히려 요잉 발생 시 파도의 방향을 기준으로 진행 방향의 각도가 다양하게 형성될 수 있는바, 분석에 도움이 될 수 있다.
부유체(20)는 이와 같이 파도에 의해 자연스럽게 6자유도 운동을 하게 되며, 6자유도 운동은 각각 나타날 수 있고, 또는 조합되어 나타날 수 있다. 이때 후술할 운동계측부(40)는 부유체(20)의 6자유도 운동을 계측하여 파도정보의 분석에 활용하도록 할 수 있다.
추진부(30)는, 부유체(20)에 추력을 제공한다. 부유체(20)가 단순히 부유해 있다면 둘 이상의 방향을 갖는 경로(P)를 따라 이동시킬 수 없고, 조류에 따라 떠내려갈 수 있다. 따라서 추진부(30)는 부유체(20)가 경로(P)를 따라 이동할 수 있도록, 추진력을 생성할 수 있다.
부유체(20)는 크기가 약 1m 내외일 수 있으므로, 추진부(30)는 배터리(도시하지 않음) 등을 구비하고 전기모터(도시하지 않음)를 이용하여 프로펠러(도시하지 않음)를 회전시키는 방식으로 추력을 부유체(20)에 제공할 수 있다.
물론 추진부(30)는 경로(P)를 따라 부유체(20)가 이동할 수 있도록 조향을 위해 러더(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 다만 추진부(30)는 부유체(20)가 경로(P)를 이탈하였을 때 경로(P)로 복귀되도록 추력을 제공하는 것이 아니라, 기설정된 경로(P)를 따라 부유체(20)가 움직이도록 하되, 파도 등에 의해 부유체(20)가 경로(P)를 이탈하더라도 별도의 복원력을 생성하지 않을 수 있다. 이는 경로(P)를 이탈하는 것도 운동정보로서 분석되어야 할 데이터일 수 있기 때문이다.
추진부(30)는 부유체(20)의 후방에 설치될 수 있으며, 추진부(30)에 저장되는 전력은 경로(P)에 따라 달라질 수 있다. 즉 추진부(30)는 부유체(20)가 외력을 받는 상황에서 경로(P)를 따라 출발 지점(S)으로부터 도착 지점(E)까지 이동할 수 있도록, 충분한 전력을 저장해둘 수 있다.
운동계측부(40)는, 부유체(20)에 구비되어 부유체(20)의 운동을 계측한다. 운동계측부(40)는 가속도센서(41), 각도센서(42), 자이로센서(43)를 포함할 수 있다.
가속도센서(41)는, 부유체(20)의 가속도를 계측한다. 가속도센서(41)는 일반적으로 판매되고 있는 제품을 사용할 수 있으며, 부유체(20)의 내부에 구비되어 해수로부터 보호되는 상태에서 부유체(20)의 가속도를 측정할 수 있다.
가속도센서(41)는 가속 방향 및 가속 정도를 모두 측정할 수 있으며, 가속도센서(41)는 부유체(20)의 6자유도 운동 중 병진 운동을 측정하는데 주로 사용될 수 있다. 즉 병진 운동의 경우 전후 방향, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 직진 운동하는 것이므로, 가속도센서(41)를 통해 명확하게 측정될 수 있다.
다만 병진 운동이 조합되어 나타날 수 있으므로, 가속도센서(41)에 의해 측정되는 가속 방향은 x축, y축 및 z축과는 다른 방향으로 나타날 수 있다.
각도센서(42)는, 부유체(20)의 각도를 계측한다. 가속도센서(41)는 병진 운동의 측정에 주로 사용되지만, 회전 운동에서도 가속도는 나타날 수 있다. 다만 회전 운동의 경우 일정한 축을 기준으로 회전하는 것이어서 가속도센서(41)만으로는 회전 운동의 파악이 어려운바, 본 실시예는 각도센서(42)를 가속도센서(41)와 조합하여 사용함으로써 회전 운동을 계측할 수 있다.
또한 각도센서(42)는, 부유체(20)가 정해진 경로(P)를 따라 이동하고 있는지 여부를 확인하고, 경로(P) 상에서 각도를 변경해야 할 경우 추진부(30)가 정확하게 각도를 변경하였는지 여부를 확인할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 부유체(20)가 외력에 의해 경로(P)를 이탈하는 것은 분석에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 경로(P)에 설정된 각도만큼 조향이 이루어지지 않을 경우에는 분석에 오차를 발생시킬 수 있다. 따라서 각도센서(42)는 부유체(20)가 외력이 아닌 추진부(30)에 의해 경로(P)를 이탈하는 것은 아닌지 확인하기 위해 사용될 수 있다. 이때 각도센서(42)는, 나침반과 같은 원리로 각도를 측정하는 구성일 수 있다.
자이로센서(43)는, 부유체(20)의 각속도를 계측한다. 가속도센서(41)는 병진 운동의 가속도를 측정하는데 우선 사용되며, 자이로센서(43)는 회전 운동의 각속도를 측정하는데 우선 사용될 수 있다.
물론 부유체(20)의 6자유도 운동은 조합되어 나타날 가능성이 높으므로, 자이로센서(43)는 둘 이상의 병진 운동이 한꺼번에 나타날 때 발생하는 각속도를 측정할 수도 있다.
자이로센서(43)는 각속도를 계측하는 동시에 각가속도를 함께 측정할 수 있으며, 또는 자이로센서(43)는 각속도를 통해 각가속도를 계산하여 출력할 수도 있다. 즉 자이로센서(43)는 부유체(20)의 회전 운동을 명확하게 파악하기 위해 사용되는 것으로, 회전 운동 시 주로 변화되는 변수들을 측정할 수 있다.
운동계측부(40)는 앞서 설명한 가속도센서(41)와 각도센서(42) 및 자이로센서(43) 등을 모두 활용하여 부유체(20)의 운동을 계측할 수 있다. 6자유도 운동은 실제로 복합적이며 복잡하게 나타나기 때문에 운동계측부(40)는 상기 3개의 센서를 모두 활용하여 운동을 정확하게 계측할 수 있다.
다만 운동계측부(40)는 가속도센서(41)와 자이로센서(43)를 주로 이용하여 부유체(20)의 6자유도 운동을 분석할 수 있고, 각도센서(42)를 이용하여 부유체(20)의 경로(P)를 모니터링할 수 있다.
분석부(50)는, 운동계측부(40)에 의해 계측된 운동정보를 바탕으로 파도정보를 도출한다. 분석부(50)에 의해 도출되는 파도정보는 파도의 파고, 주기, 파항, 너울 등 파도와 관련되는 모든 정보를 의미할 수 있다.
분석부(50)는 운동계측부(40)의 가속도센서(41), 각도센서(42), 자이로센서(43) 등을 통해서 계측된 데이터를 수집하고 정리한 뒤 계산하여 부유체(20)가 실제로 어떻게 움직였는지를 파악할 수 있다. 또한 분석부(50)는 파도의 방향을 파악할 수 있다.
파도의 파고가 높으면 6자유도 운동의 크기가 커지고, 가속도 및 각속도의 값이 커지게 된다. 또한 파도의 주기가 길면 6자유도 운동의 주기가 길어지고, 가속도 및 각속도의 감소폭이나 증가폭이 작게 나타날 수 있다.
분석부(50)는 이와 같이 운동 응답 분야에서 널리 알려져 있는 원리나 방정식 등을 활용하여, 부유체(20)의 운동정보를 통해 파도정보를 도출할 수 있으며, 자세한 계산 내용은 종래에 활용되고 있는 방식을 사용할 수 있는바 설명을 생략한다.
분석부(50)는, 육상 또는 해상구조물에 설치될 수 있다. 이때 해상구조물은 부유체(20)와 별도로 마련되는 선박 등을 의미한다. 분석부(50)는 운동정보를 토대로 파도정보를 분석해야 하므로, 분석을 구현하기 위한 컴퓨터 등을 포함하여야 한다. 따라서 분석부(50)는 부유체(20)에 설치되는 것보다 육상 등의 별도의 공간에 구비되는 것이 바람직하다.
분석부(50)가 육상이나 해상구조물에 설치된다는 것은, 운동계측부(40)와 떨어져서 구비된다는 것을 의미한다. 이 경우 분석부(50)가 운동계측부(40)로부터의 운동정보를 수신하기 위해, 본 실시예는 송신부(60)를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
송신부(60)는, 운동계측부(40)에 의해 계측된 운동정보를 분석부(50)에 송신한다. 송신부(60)는 부유체(20)에 구비되어 운동계측부(40)와 분석부(50) 사이의 통신 연결을 구현할 수 있고, 이때 통신은 유무선으로 연결될 수 있으며 유선보다는 무선 연결이 바람직하다.
송신부(60)가 구현하는 통신은, 다양한 네트워크 기술에 의해 구현될 수 있다. 일례로 파장분할(WDM) 기술, SONET/SDH 파이버링크, 패시브옵티컬 네트워크(PON), 기가비트 이더넷(GbE), 전력선통신(PLC) 등의 유선 네트워크 기술과, IEEE 802.15 기반의 ZigBee 기술, IEEE 802.11 기반의 WiFi 기술, IEEE 802.16 기반의 와이브로 기술, 3GPP/3GPP2 기반의 CDMA, GPRS, 3G/4G 등의 무선이동통신 기술 등이 사용될 수 있다.
또는 위성을 이용한 네트워크 기술도 사용될 수 있다. 이때 운동계측부(40)와 분석부(50)를 연결하는 네트워크는 하나의 네트워크로 통일될 필요는 없으며, 상이한 통신망 간의 연계를 위해 다양한 장치들이 사용될 수 있다.
위치알림부(70)는, 부유체(20)에 구비되어 부유체(20)의 위치 식별을 위한 신호를 발산한다. 이때 신호라 함은 빛, 소리, 연기, 깃발 등을 의미할 수 있다. 식별을 위한 신호로 빛을 사용할 경우 위치알림부(70)는 조명(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 식별을 위한 신호로 소리를 사용할 경우 위치알림부(70)는 소음발생부(도시하지 않음)를 포함할 수 있으며, 식별을 위한 신호로 연기를 사용할 경우 위치알림부(70)는 연기를 발생시키는 가스생성부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
다만 위치알림부(70)가 식별을 위한 신호로 깃발(도시하지 않음)을 사용할 경우에는, 위치알림부(70)는 깃발이 접혀 있다가 펴질 수 있도록 하는 구조를 가질 수 있으며, 또는 깃발이 항상 펼쳐져 있도록 하는 구조를 가질 수 있다.
그러나 깃발이 펴져 있다면 식별에는 용이하지만 공기 저항을 받을 우려가 있다. 따라서 위치알림부(70)는 깃발보다 빛이나 소리 등과 같은 신호를 부유체(20)의 위치 식별용으로 사용하는 것이 바람직하다.
위치알림부(70)가 식별을 위한 신호를 발산하는 것은, 부유체(20)가 경로(P)를 따라 이동하다가 도착 지점(E)에 도달하였을 경우와, 부유체(20)가 경로(P)를 따라 일정 시간 이상 이동하였을 경우, 그리고 송신부(60)의 송신이 단절된 경우, 추진부(30)의 전력이 모두 소진되거나 일정량 이하로 잔류한 경우 등에 이루어질 수 있고, 위치알림부(70)는 각 상황에 따라서 서로 다른 종류의 신호를 발산할 수 있다.
따라서 본 실시예를 사용하여 파도를 계측하는 사용자는 위치알림부(70)를 통해 부유체(20)의 위치를 용이하게 식별할 수 있으므로, 운동 계측이 완료된 부유체(20)를 간편하게 회수할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 적어도 둘 이상의 방향을 따라 이동하는 부유체(20)를 통해서 파도에 의해 발생되는 부유체(20)의 운동을 계측하고, 이를 분석하여 파도정보를 도출할 수 있으므로, 파도정보를 정확하게 산출할 수 있어 선박 등과 같은 해상구조물의 운항의 안전성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 파도 계측 장치 P: 경로
S: 출발 지점 E: 도착 지점
10: 경로설정부 20: 부유체
30: 추진부 40: 운동계측부
41: 가속도센서 42: 각도센서
43: 자이로센서 50: 분석부
60: 송신부 70: 위치알림부

Claims (9)

  1. 서로 다른 복수의 방향을 갖는 경로를 설정하는 경로설정부;
    해상에 부유하며 상기 경로를 따라 이동하는 부유체;
    상기 부유체에 추력을 제공하는 추진부;
    상기 부유체에 구비되어 상기 부유체의 운동을 계측하는 운동계측부; 및
    상기 운동계측부에 의해 계측된 운동정보를 바탕으로 파도정보를 도출하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 운동계측부는,
    상기 부유체의 가속도를 계측하는 가속도센서; 및
    상기 부유체의 각도를 계측하는 각도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 운동계측부는,
    상기 부유체의 각속도를 계측하는 자이로센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 경로는,
    수선면 상에 형성되는 2차원 경로인 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 경로는,
    서로 다른 복수의 방향을 갖는 다각형의 형상인 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 경로는,
    서로 다른 복수의 방향을 갖는 복수의 직선이 연결된 형상인 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 분석부는,
    육상 또는 선박을 포함하는 해상구조물에 설치되는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 운동계측부에 의해 계측된 운동정보를 상기 분석부에 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유체에 구비되어 상기 부유체의 위치 식별을 위한 신호를 발산하는 위치알림부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파도 계측 장치.
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