KR20170046321A - 무인 구조 비행체 - Google Patents

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KR20170046321A
KR20170046321A KR1020150146480A KR20150146480A KR20170046321A KR 20170046321 A KR20170046321 A KR 20170046321A KR 1020150146480 A KR1020150146480 A KR 1020150146480A KR 20150146480 A KR20150146480 A KR 20150146480A KR 20170046321 A KR20170046321 A KR 20170046321A
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KR1020150146480A
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이재훈
박동희
황정오
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

무인 구조 비행체가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 무인 구조 비행체는 몸체; 몸체를 이동시키는 날개부; 및 몸체 하부에 돌출되게 형성되어 튜브가 끼워지며, 튜브에 연결된 와이어를 내부에 구비한 수용부;를 포함한다.

Description

무인 구조 비행체{UNMANNED SALVAGE FLIGHT VEHICLE}
본 발명은 무인 구조 비행체에 관한 것이다.
해상에서의 각종 재난 및 사고 등으로 인해 조난자가 발생한 경우, 선박에 구비된 튜브를 이용하여 바다에 표류하고 있는 조난자에 대한 구조 활동을 수행할 수 있다.
그러나, 선박과 조난자 간의 거리가 상당히 멀어져 튜브가 미치지 못하거나, 해당 선박이 침몰했거나 인근에 구조선이 없을 경우, 조난자에 대한 구조 활동이 쉽지 않다.
이에 최근에는 무인 구조 비행체를 보내어 튜브를 투하시키는 방법으로 구조 활동을 수행하고 있다. 이와 관련된 기술로서 한국등록특허 제10-1535401호(2015.07.02. 등록)를 참조하기 바란다.
그러나, 바람이나 조류가 강할 경우, 튜브를 조난자에게 정확하게 투하시키거나 투하된 튜브를 조난자가 찾아가 붙잡기가 쉽지 않다.
또, 조난자가 튜브를 붙잡더라도 튜브와 함께 조난자가 조류에 떠밀려갈 수 있고, 조난자를 구조하기 위한 구조선이나 구조 헬리콥터 등이 도착할 때까지 조난자는 해상에 표류된 상태로 있게 된다.
이 경우, 응급조치가 필요한 조난자의 경우 치료 시점을 놓칠 수 있고 또 다른 위험에 노출될 수 있다.
한국등록특허 제10-1535401호(2015.07.02. 등록)
본 발명의 실시 예는 와이어에 연결된 튜브를 신속하게 조난자에게 제공하고, 조난자를 목적지로 이동시킬 수 있는 무인 구조 비행체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체; 상기 몸체를 이동시키는 날개부; 및 상기 몸체 하부에 돌출되게 형성되어 튜브가 끼워지며, 상기 튜브에 연결된 와이어를 내부에 구비한 수용부;를 포함하는 무인 구조 비행체가 제공될 수 있다.
상기 수용부는 상기 튜브의 투하 시 자중에 의해 상기 와이어가 풀려나가도록 하부에 인출홀을 형성하고, 내측에 상기 와이어를 감고 있는 드럼과, 상기 드럼으로부터 풀리거나 감기는 상기 와이어를 지지하는 가이드롤러를 포함할 수 있다.
상기 몸체는 상기 드럼의 회전축과 연결된 제1기어와, 상기 제1기어의 회전방향을 변경하며, 상기 제1기어와 맞물려 모터에 의해 회전하는 제2기어와, 상기 제1기어의 상단으로 연장 형성된 제3기어와, 상기 제3기어와 치합되도록 마련된 제4기어와, 상기 제4기어를 상기 제3기어에 치합시켜 상기 와이어가 풀리지 않도록 하는 고정 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 와이어에 일정 간격으로 부착된 인식표와, 상기 와이어가 상기 드럼으로부터 풀리거나 감겨질 경우, 상기 와이어에 부착된 상기 인식표를 카운터하고, 상기 카운터된 상기 인식표의 개수를 기초로 상기 드럼으로부터 풀려진 상기 와이어의 길이를 산출하는 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 튜브 상단에 형성된 고정홈에 끼워져 상기 몸체의 비행 시 상기 튜브가 상기 수용부에 끼워진 상태로 유지되도록 하는 튜브고정축과, 상기 고정홈으로부터 상기 튜브고정축이 결합 해제되도록 상기 튜브고정축을 회동시켜 상기 튜브를 목표지점에 투하시키는 회동부를 더 포함할 수 있다.
상기 튜브에 부착된 거리센서와, 상기 거리센서에 의해 감지된 구조물과 상기 튜브 간의 거리값을 기초로 상기 튜브가 상기 구조물로부터 일정 거리 유지되도록 상기 날개부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무인 구조 비행체는 와이어에 연결된 튜브를 신속하게 조난자에게 제공하고, 조난자를 목적지로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 구조 비행체의 사시도이다.
도 2는 도1의 무인 구조 비행체의 단면도이다.
도 3은 도 2의 무인 구조 비행체의 와이어를 감고 있는 드럼을 회전시키는 기어 구성 및 드럼에 감겨있는 와이어의 풀림 방지를 위한 기어 구성을 사시도로 도시한 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 와이어에 인식표가 부착된 모습을 단면도로 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 무인 구조 비행체의 제어 구성을 블록화시켜 도시한 것이다.
도 6은 도 2에 도시된 튜브의 거리센서를 이용하여 튜브가 구조물로부터 일정 거리 유지되도록 하는 모습을 나타낸 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 와이어를 구비한 무인 구조 비행체를 이용하여 조난자를 구조하는 다른 예를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무인 구조 비행체(100)는 몸체(110)와, 몸체(110)를 이동시키는 날개부(120), 및 몸체(110) 하부에 돌출되게 형성되어 튜브(101)가 끼워지며, 튜브(101)에 연결된 와이어(W)를 내부에 구비한 수용부(130)를 포함한다.
몸체(110)는 예컨대 부유 가능한 물질로 제작될 수 있으며, 상단에 마련된 커버(113)는 몸체(110)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 다른 예로서, 커버(113)는 몸체(110)와 일체형으로 마련될 수도 있다.
날개부(120)는 블레이드(121)와, 블레이드(121)를 구동시키는 동력부(125)를 포함한다. 동력부(125)는 몸체(110) 상단의 커버(113)에 장착된 지지프레임(126)과 연결되고, 블레이드(121)를 구동시키는 로터 등을 포함할 수 있다. 지지프레임(126)은 무인 구조 비행체(100)가 안정적으로 비행할 수 있도록 커버(113)로부터 방사형으로 대칭되게 복수 개 설치될 수 있고, 본 발명의 실시 예에서는 예컨대 4개가 설치된 형태를 도시하였다.
수용부(130)는 예컨대 몸체(110) 하부에 원형으로 돌출되게 형성될 수 있으며, 튜브(101)의 투하 시 자중에 의해 와이어(W)가 풀려나가도록 하부에 인출홀(130a)을 형성한다. 와이어(W)에 의해 튜브(101)와 무인 구조 비행체(100)가 서로 연결되어 있으므로, 무인 구조 비행체(100)를 조종하여 조난자가 튜브(101)를 붙잡을 수 있도록 정확히 전달할 수 있다.
이때, 수용부(130)에 끼워진 튜브(101)의 상단에는 고정홈(101a)이 형성되어 있고, 비행 시 튜브(101)가 수용부(130)에 끼워진 상태로 유지되도록 고정홈(101a)에는 몸체(110) 하부에 회동 가능하게 결합된 튜브고정축(107)이 결합된다.
또, 고정홈(101a)으로부터 튜브고정축(107)을 결합 해제시키기 위해 튜브고정축(107)을 회동시키는 회동부(108)가 마련될 수 있다. 이때, 튜브(101)는 결합 해제되어 목표지점에 투하될 수 있다. 회동부(108)는 원격지 조정 단말기에 의해 동작될 수 있으며, 튜브고정축(107)을 회동시키는 모터 등을 포함할 수 있다.
수용부(130)는 내측에 와이어(W)를 감고 있는 드럼(132)과, 드럼(132)으로부터 풀리거나 감기는 와이어(W)를 지지하는 가이드롤러(134)를 포함한다.
수용부(130) 외측면에는 원격지 조종자가 모니터를 통해 모니터링을 수행할 수 있도록 카메라(137)가 장착될 수 있다.
몸체(110)는 내측에 드럼(132)의 회전축과 연결된 제1기어(141)와, 제1기어(141)의 회전방향을 변경하며, 제1기어(141)와 맞물려 모터(150)에 의해 회전하는 제2기어(142)를 구비할 수 있다.
또, 도 3을 참조하면, 몸체(110)는 제1기어(141)의 상단으로 연장 형성된 제3기어(143)와, 제3기어(143)와 치합되도록 마련된 제4기어(144)와, 제4기어(144)를 제3기어(143)에 치합시켜 와이어(W)가 풀리지 않도록 하는 고정 액츄에이터(160)를 구비할 수 있다. 고정 액츄에이터(160)는 제4기어(144)에 결합된 가압축(161)을 제3기어(143) 쪽으로 밀어 제4기어(144)가 제3기어(143)와 치합되도록 함으로써 와이어(W)가 풀리는 방향으로 제1기어(141)가 회전하지 못하도록 할 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하면, 상술한 와이어(W)에는 일정 간격으로 인식표(170)가 부착될 수 있다. 또, 와이어(W)가 드럼(132)으로부터 풀리거나 감겨질 경우, 와이어(W)에 부착된 인식표(170)를 카운터하고, 카운터된 인식표(170)의 개수를 기초로 드럼(132)으로부터 풀려진 와이어(W)의 길이를 산출하는 산출부(180)가 마련될 수 있다.
인식표(170)는 예컨대 자기(Magnet)식, 또는 광학식 반사판 등을 포함할 수 있다.
산출부(180)는 예컨대 상술한 가이드롤러(134) 맞은 편에 설치될 수 있다. 또 다른 예로서 산출부(180)는 수용부(130)의 인출홀(130a) 부위에 설치되어 인식표(170)를 감지할 수 있다. 산출부(180)는 자기장센서, 발광 및 수광센서 등을 포함할 수 있다.
와이어(W)가 드럼(132)으로부터 풀려질 경우, 산출부(180)는 인식표(170)의 개수를 더하고, 카운터된 인식표(170)의 개수를 기초로 드럼(132)으로부터 풀려진 와이어(W)의 길이를 산출할 수 있다. 반대로, 와이어(W)가 드럼(132)에 감겨질 경우, 산출부(180)는 와이어(W)가 드럼(132)으로부터 풀려나갈 때 더해진 인식표(170)의 개수에서 와이어(W)가 드럼(132)에 감겨질 때 감지된 인식표(170)의 개수를 빼어서, 현재 드럼(132)으로부터 풀려진 와이어(W)의 길이를 산출할 수 있다.
제어부(195)는 예컨대 몸체(110)나 커버(113) 등에 설치될 수 있으며, 외부 제어명령 또는 후술할 저장부(198)에 저장된 미리 설정된 값에 따라 무인 구조 비행체(100)의 각 구성요소를 제어한다.
예컨대, 제어부(195)는 상술한 산출부(180)에 의해 산출된 드럼(132)으로부터 풀려진 와이어(W)의 길이를 기초로 몸체(110)와 조난자 간 일정 간격이 유지되도록 할 수 있다. 이때, 제어부(195)는 신속한 조난자 수송을 위해 조난자가 수면 위로 들어 올려진 상태에서 저장부(198)에 저장된 미리 설정된 값에 따라 몸체(110)와 조난자 간 일정 간격이 유지되도록 할 수 있다. 이를 위해 제어부(195)는 상술한 기어(141~144), 모터(150) 및 고정 액츄에이터(160)의 동작을 제어할 수 있다.
또, 도 2와 도 6을 참조하면, 제어부(195)는 튜브(101)에 부착된 거리센서(105)에 의해 감지된 구조물(예컨대 선박)과 튜브(101) 간의 거리값을 기초로 튜브(101)가 구조물로부터 일정 거리 유지되도록 날개부(120)를 제어할 수 있다.
다른 예로서 제어부(195)는 튜브(101)에 부착된 거리센서(105)에 의해 감지된 구조물과 튜브(101) 간의 거리값이 원격지의 조종 단말기에게 전달된 경우, 조종 단말기로부터 수신한 외부 제어명령에 따라 날개부(120)를 제어할 수 있다.
또, 조난자의 구명조끼에 위치추적장치(106)가 장착된 경우, 제어부(195)는 위치추적장치(106)로부터 수신된 위치정보를 기초로 몸체(110)가 조난자가 위치한 곳으로 이동하도록 날개부(120)를 제어할 수 있다.
또, 조난자가 튜브(101)에 자신의 몸을 밀착시킨 후, 제어부(195)는 구조선(12)의 착지대(210) 쪽으로 외부 제어명령에 따라 몸체(110)를 이동시켜, 조난자가 착지대(210)에 착지할 수 있도록 할 수 있다.
저장부(198)는 무인 구조 비행체(100)를 구성하는 각 구성요소들을 제어하기 위한 각종 설정값, 제어 및 통신 관련 프로그램 등을 저장할 수 있다. 저장부(198)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
송수신부(199)는 무인 구조 비행체(100)에 장착된 통신장비 및 외부 장치와의 데이터 송수신을 수행한다. 예컨대, 송수신부(199)는 원격지 조정 단말기로부터 제어명령을 수신하여 제어부(195)로 전달할 수 있다. 또, 송수신부(199)는 무인 구조 비행체(100)에 장착된 카메라(137, 도 2 참조)로부터 수신된 영상 데이터를 원격지 조정 단말기로 전달할 수 있다.
도 5에서 도시된 각각의 구성요소는 일종의 '모듈'로 구성될 수 있다. 상기 '모듈'은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 무인 구조 비행체(100)가 조난자를 수송하기 어려운 소형으로 이루어진 경우, 무인 구조 비행체(100)에 장착된 튜브(101)를 조난자에게 투하시키고, 인접한 구조선(12)에 무인 구조 비행체(100)를 착륙시킨다.
다음으로, 무인 구조 비행체(100)와 튜브(101)를 연결하는 와이어(W)를 구조선(12)에 구비된 인양장비(220)에 연결시킨다.
그리고, 인양장비(220)를 이용하여 와이어(W)를 감아 올려 조난자를 구조할 수 있다. 인양장비(220)는 윈치 등을 포함하며, 이를 통해 보다 효과적으로 조난자를 구조할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
105: 거리센서 110: 몸체
120: 날개부 130: 수용부
132: 드럼 134: 가이드롤러
141: 제1기어 142: 제2기어
143: 제3기어 144: 제4기어
150: 모터 160: 고정 액츄에이터
170: 인식표 180: 산출부
195: 제어부

Claims (6)

  1. 몸체;
    상기 몸체를 이동시키는 날개부; 및
    상기 몸체 하부에 돌출되게 형성되어 튜브가 끼워지며, 상기 튜브에 연결된 와이어를 내부에 구비한 수용부;를 포함하는 무인 구조 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 튜브의 투하 시 자중에 의해 상기 와이어가 풀려나가도록 하부에 인출홀을 형성하고,
    내측에 상기 와이어를 감고 있는 드럼과,
    상기 드럼으로부터 풀리거나 감기는 상기 와이어를 지지하는 가이드롤러를 포함하는 무인 구조 비행체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 드럼의 회전축과 연결된 제1기어와,
    상기 제1기어의 회전방향을 변경하며, 상기 제1기어와 맞물려 모터에 의해 회전하는 제2기어와,
    상기 제1기어의 상단으로 연장 형성된 제3기어와,
    상기 제3기어와 치합되도록 마련된 제4기어와,
    상기 제4기어를 상기 제3기어에 치합시켜 상기 와이어가 풀리지 않도록 하는 고정 액츄에이터를 더 포함하는 무인 구조 비행체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 와이어에 일정 간격으로 부착된 인식표와,
    상기 와이어가 상기 드럼으로부터 풀리거나 감겨질 경우, 상기 와이어에 부착된 상기 인식표를 카운터하고, 상기 카운터된 상기 인식표의 개수를 기초로 상기 드럼으로부터 풀려진 상기 와이어의 길이를 산출하는 산출부를 더 포함하는 무인 구조 비행체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 상단에 형성된 고정홈에 끼워져 상기 몸체의 비행 시 상기 튜브가 상기 수용부에 끼워진 상태로 유지되도록 하는 튜브고정축과,
    상기 고정홈으로부터 상기 튜브고정축이 결합 해제되도록 상기 튜브고정축을 회동시켜 상기 튜브를 목표지점에 투하시키는 회동부를 더 포함하는 무인 구조 비행체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 튜브에 부착된 거리센서와,
    상기 거리센서에 의해 감지된 구조물과 상기 튜브 간의 거리값을 기초로 상기 튜브가 상기 구조물로부터 일정 거리 유지되도록 상기 날개부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 무인 구조 비행체.
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