KR20170053246A - 수중청소로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중청소로봇에 관한 것으로, 본 실시 예에 따른 수중청소로봇은 몸체부; 몸체부에 설치되고, 선체면에 부착된 해양생물을 제거하는 해양생물 제거판; 및 해양생물 제거판의 상면에 설치되고, 해양생물 제거판을 관통하여 형성된 통공으로 해수를 유입시키는 해수공급부를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면 선체면의 도막 손상을 방지하면서, 해양생물에 효과적으로 충격을 가하여, 선체면에 고착된 해양생물을 제거할 수 있다.

Description

수중청소로봇{UNDERWATER CLEANING ROBOT}
본 발명은 수중청소로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 선체면에 고착된 해양생물을 제거하는 수중청소로봇에 관한 것이다.
선박의 선저부에 따개비와 같은 해양생물(sea growth)이 부착되면 선박의 수중 저항이 증가하게 되고, 이로 인하여 선박의 운항 속도가 저하되며 연료 소모량이 증가하는 문제가 야기될 수 있다. 따라서 선박을 운용함에 있어서 선박의 선체면에 고착된 해양생물을 제거하는 청소작업을 정기적으로 수행할 필요가 있다. 선체면을 따라 주행하면서 선저 청소를 수행하는 장비가 개발되고 있으나, 기존 청소로봇은 주행 도중 주행휠에 의해 따개비를 밟게 될 경우 따개비가 깨어져 선체면의 도막에 손상을 줄 수 있다.
본 발명은 선체면의 도막 손상을 방지하면서 선체면에 고착된 해양생물에 효과적으로 충격을 가하여, 해양생물을 선체면에서 제거할 수 있는 수중청소로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 수중청소로봇은 몸체부; 상기 몸체부에 설치되고, 선체면에 부착된 해양생물을 제거하는 해양생물 제거판; 및 상기 해양생물 제거판의 상면에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 관통하여 형성된 통공으로 해수를 유입시키는 해수공급부를 포함한다.
상기 수중청소로봇은, 상기 몸체부에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 상기 선체면으로 가압하는 가압부를 더 포함할 수 있다.
상기 해양생물 제거판은, 상기 몸체부에 설치된 지지부재의 단부에 회전 가능하게 설치되고, 중심부에 상기 통공을 갖는 판 형상의 끌 부재를 포함할 수 있다.
상기 해수공급부는, 상기 끌 부재의 상면에 설치되고, 상기 통공에 해수를 통과시켜 상기 끌 부재와 상기 선체면 사이로 해수를 분사시키는 쓰러스터를 포함할 수 있다.
상기 수중청소로봇은, 상기 해양생물 제거판에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 상기 선체면과 나란한 방향으로 진동시키는 진동부재를 더 포함할 수 있다.
상기 진동부재는 상기 해양생물 제거판에 설치된 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 편심 고정된 진동추를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면 선체면의 도막 손상을 방지하면서 선체면에 고착된 해양생물에 효과적으로 충격을 가하여, 해양생물을 선체면에서 제거할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇(100)이 선박(10)의 선체면(12)에 부착된 것을 개략적으로 보여주는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇(100)을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 'A'부를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇은 선체면에 부착된 해양생물을 제거하기 위한 해양생물 제거판과, 상기 해양생물 제거판의 중심부에 형성된 통공으로 해수를 유입시키는 해수공급부를 구비한다. 해수공급부에 의해 통공으로 유입된 해수는 해양생물 제거판과 선체면 사이에서 얇은 층을 이루어 해양생물 제거판의 원주 방향으로 분사되며, 이에 따라 해양생물 제거판이 선체면으로부터 약간의 거리를 갖도록 이격되므로 해양생물 제거판에 의해 선체면의 도막에 손상이 가해지는 것을 방지하게 된다.
또한 해양생물 제거판은 가압부에 의해 선체면으로 밀착되는 힘을 받게 되어, 해양생물 제거판이 선체면에 부착된 따개비와 같은 해양생물의 저부에 충격을 가하게 되므로, 해양생물을 선체면에서 용이하게 제거할 수 있으며, 더 나아가 해수공급부에 의해 통공으로 유입된 해수가 해양생물 제거판과 선체면 사이에 워터젯을 형성하여 해양생물에 충격을 가하게 되므로, 해양생물을 용이하게 제거할 수 있다. 또한 진동부재에 의해 해양생물 제거판을 선체면과 나란한 방향으로 진동시켜 해양생물에 진동 및 충격을 가함으로써, 선체면에 부착된 해양생물을 보다 효율적으로 제거할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇(100)이 선박(10)의 선체면(12)에 부착된 것을 개략적으로 보여주는 측면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇(100)을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 'A'부를 보여주는 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 수중청소로봇(100)은 선박(10)의 선체면(12)을 주행하면서, 선체면(12)에 부착된 따개비와 같은 해양생물을 제거한다. 선박(10)은 예를 들어, 화물선, 유람선, 액화천연가스 수송선(LNG Carrier) 등으로 제공될 수 있으나, 그 밖의 다양한 선박으로 제공될 수도 있다.
수중청소로봇(100)은 몸체부(110), 주행부(120), 해양생물 제거판(130), 해수공급부(140), 가압부(150) 및 진동부재(160)를 포함한다. 몸체부(110)는 주행부(120)에 의해 선체면(12)에서 이동하도록 제공된다. 주행부(120)는 자석으로 이루어진 주행휠에 의해 수중청소로봇(100)을 선체면(12)에 부착시킬 수 있으며, 주행휠을 구동모터에 의해 회전시켜 수중청소로봇(100)을 선체면(12)에서 이동시킬 수 있다.
해양생물 제거판(130)은 몸체부(110)에 설치되어 선체면(12)에 부착된 해양생물을 제거한다. 도시된 실시 예에서, 주행부(120)의 주행휠이 해양생물을 밟게 되어 선체면(12)의 도막이 손상되는 것을 방지하도록, 해양생물 제거판(130)은 주행휠의 앞 부분, 즉 수중청소로봇(100)의 전방 측에 설치되어 있으나, 해양생물 제거판(130)의 설치 위치는 이에 제한되지 않다. 선체면(12) 상에서 보다 넓은 영역의 해양생물을 동시에 제거하기 위하여, 복수개의 해양생물 제거판(130)이 몸체부(110)에 설치될 수도 있다.
해양생물 제거판(130)은 선체면(12)에 부착된 해양생물을 제거하기 위한 끌 부재(134)로 이루어질 수 있다. 끌 부재(134)는 대략 원판 형상으로 이루어지고, 해양생물을 용이하게 선체면(12)으로부터 제거시키기 위해, 해양생물의 저부에 충격을 가하도록 외주연 부분이 얇은 두께를 갖도록 제작될 수 있다. 끌 부재(134)는 몸체부(110)에 설치된 지지부재(132)의 단부에 설치될 수 있다. 끌 부재(134)는 로테이션 조인트(rotation joint) 등으로 지지부재(132)의 단부에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
선체면(12)에 고착된 따개비를 제거할 때, 끌 부재(134)가 직접적으로 선체 면(12)에 닿게 되면, 선체면(12)의 도막이 벗겨지는 문제가 발생할 수 있다. 이와 반대로, 끌 부재(134)와 선체면(12) 사이에 간격이 너무 크면, 따개비에 효과적으로 충격량이 전달되지 않는다. 이는 따개비 제거를 위해서는 따개비와 선체면(12) 사이 접합면에 전단력이 작용해야 되지만, 끌 부재(134)의 높이가 높아질수록 접합면에 전달되는 전단력이 감소하여 따개비와 선체면(12) 사이에 충격량이 적게 전달되기 때문이다. 또한 끌 부재(134)과 선체면(12) 사이 간격이 커지면 높이가 낮은 따개비는 제거가 되지 않는 상황도 발생한다.
이하에서 선체면(12)의 도장이 손상되지 않도록 끌 부재(134)가 선체면(12)에 직접 접촉되지 않게 하는 동시에, 끌 부재(134)가 선체면(12)과 근접한 거리를 유지할 수 있도록 하는 실시 예에 대해 설명한다. 끌 부재(134)는 중심부를 관통하여 통공(134a)이 형성된다. 통공(134a)은 해수공급부(140)에 의해 하부 측으로 흐르는 해수를 끌 부재(134)의 저면으로 흐르도록 하기 위해 형성된다.
해수공급부(140)는 끌 부재(134)의 상면에 설치되고, 통공(134a)으로 해수를 유입시킨다. 해수공급부(140)는 끌 부재(134)의 상면에 통공(134a)을 둘러싸도록 형성된 원통상의 지지부(142)와, 지지부(142)에 의해 설치되는 쓰러스터(144)를 포함할 수 있다. 쓰러스터(144)는 통공(134a)의 상부 측에 위치하여, 상부에서 하부를 향하는 방향으로 해수의 흐름을 형성하여, 통공(134a)으로 해수를 통과시킨다. 쓰러스터(144)에 의해 통공(134a)으로 유입된 해수는 끌 부재(134)와 선체면(12) 사이로 분사된다.
가압부(150)는 몸체부(110)에 설치되고, 해양생물 제거판(130)를 선체면(120)으로 가압한다. 즉 가압부(150)는 지지부재(132)를 탄성적으로 지지하여 끌 부재(134)를 선체면(12)에 밀착시키는 힘을 작용하며, 끌 부재(134)가 해양생물의 저부를 타격할 수 있도록 함으로써, 해양생물이 보다 효과적으로 제거되도록 한다. 일 실시 예로, 가압부(150)는 토션 스프링(tortion spring)으로 제공될 수 있으나, 끌 부재(134)를 선체면(12)에 가압할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
진동부재(160)는 끌 부재(134)에 설치되고, 해양생물 제거판(130)를 선체면(12)과 나란한 방향으로 진동시킨다. 진동부재(160)는 끌 부재(134)의 상면에 고정된 구동모터(162)와, 평면 상에서 운동하도록 구동모터(162)의 구동축에 편심 고정된 진동추(164)로 제공될 수 있다. 구동모터(162)의 구동시 편심 고정된 진동추(164)의 관성력에 의하여 끌 부재(134)를 진동시키게 된다. 끌 부재(134)가 진동부재(160)에 의해 평면 상에서 병진 운동함에 따라, 해양생물에 가해지는 순간 충격량을 더 크게 작용할 수 있으며, 짧은 시간동안 지속적으로 충격을 가함으로써 보다 효과적으로 해양생물을 제거할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중청소로봇의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 수중청소로봇에 의해 해양생물 제거 작업시, 가압부(150)에 의해 끌 부재(134)가 선체면(12) 측으로 가압되므로, 해양생물 제거판(130)에 의하여, 선체면(12)에 고착된 해양생물(20)의 저부를 타격할 수 있게 되고, 이에 따라 용이하게 해양생물(20)을 선체면(12)으로부터 제거할 수 있게 된다.
이때, 해수공급부(140)에 의해 통공(134a)으로 유입된 해수는 끌 부재(134)와 선체면(12) 사이에서 방사상으로 흐르게 되어 끌 부재(134)의 외주연에서 분사되므로, 해양생물 제거판(130)에 의해 선체면(12)에 형성된 도막이 손상되는 것을 방지하면서 해양생물(20)을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 끌 부재(134)가 선체면(12)으로 가압되는 동시에, 지지부재(132)에 대해 끌 부재(134)의 각도가 조절되므로, 끌 부재(134)가 선체면(12)과 평형을 유지하며 운동하게 함으로서, 끌 부재(134) 전면에 걸쳐 선체면(12)과의 간격을 균일하게 유지한 채로 해양생물 제거 작업을 수행할 수 있다.
또한 해수공급부(140)에 의해 통공(134a)으로 유입된 해수는 해양생물 제거판(130)와 선체면(12) 사이에 워터젯을 형성하여 선체면(12)에 부착된 해양생물(20)에 충격을 가하게 되므로, 해양생물(20)을 용이하게 제거할 수 있게 된다. 또한 진동부재(160)에 의해 끌 부재(134)를 선체면(12)과 나란한 방향으로 진동시켜 해양생물(20)에 가해지는 진동 및 충격을 가일층 향상시킴으로써, 선체면(12)에 부착된 해양생물(20)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 해양생물(20)을 선체면(12)에서 제거함으로써, 수중청소로봇(100)의 주행휠에 의하여 따개비와 같은 해양생물(20)의 파편에 의해 선체면(12)의 도막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 수중청소로봇은 쓰러스터를 이용하여 해수를 끌 부재(134)의 바닥으로 흘려 보내어, 자연스럽게 끌 부재(134)가 선체면(12)에서 띄어지는 구조를 구현한다. 이와 같이 끌 부재(134)와 선체면(12)이 서로 닿지 않으면서 최대한 간격을 가깝게 함으로써, 해양생물의 제거를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한 끌 부재(134) 바닥으로 흘려 보내어진 해수는 바닥면에서 속도가 빨라져서, 끌 부재(134) 주변에서 워터젯 효과가 만들어지므로, 해양생물을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 선박 12: 선체면
20: 해양생물 100: 수중청소로봇
110: 몸체부 120: 주행부
130: 해양생물 제거판 132: 지지부재
134: 끌 부재 134a: 통공
140: 해수공급부 142: 지지부
144: 쓰러스터 150: 가압부
160: 진동부재 162: 구동모터
164: 진동추

Claims (6)

  1. 몸체부;
    상기 몸체부에 설치되고, 선체면에 부착된 해양생물을 제거하는 해양생물 제거판; 및
    상기 해양생물 제거판에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 관통하여 형성된 통공으로 해수를 유입시키는 해수공급부를 포함하는 수중청소로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체부에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 상기 선체면으로 가압하는 가압부를 더 포함하는 수중청소로봇.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 해양생물 제거판은, 상기 몸체부에 설치된 지지부재의 단부에 회전 가능하게 설치되고, 중심부에 상기 통공을 갖는 판 형상의 끌 부재를 포함하는 수중청소로봇.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 해수공급부는,
    상기 끌 부재의 상면에 설치되고, 상기 통공에 해수를 통과시켜 상기 끌 부재와 상기 선체면 사이로 해수를 분사시키는 쓰러스터를 포함하는 수중청소로봇.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해양생물 제거판에 설치되고, 상기 해양생물 제거판을 상기 선체면과 나란한 방향으로 진동시키는 진동부재를 더 포함하는 수중청소로봇.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 진동부재는 상기 해양생물 제거판에 설치된 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 편심 고정된 진동추를 포함하는 수중청소로봇.
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