KR20190073982A - 자동 발사형 구명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박(10)에서 자동으로 발사되는 형태의 구명 장치에 있어서: 선박(10)의 장착면에 캡슐(23)을 개재하여 구명모듈(21)과 발사부(25)를 지지하는 구명수단(20); 상기 캡슐(23)의 일방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 틸팅수단(30); 상기 캡슐(23)의 타방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 스윙수단(40); 및 상기 구명수단(20), 틸팅수단(30), 스윙수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선원 스스로 탑승하거나 바다에 던지거나 하지 않아도 스스로 발사되어 구명에 필요한 물품을 제공하므로 많은 인명의 구조가 가능하여 선박의 안전 활동 범위를 확대시키는 효과가 있다.

Description

자동 발사형 구명 장치 {Life saving apparatus with automatic shooting structure}

본 발명은 자동 발사형 구명 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 긴급한 침몰 등으로 인하여 라이프 보트 탑승에 실패하거나 구명텐트 등의 장치를 바다로 투하하는 등의 적극적인 행위를 하지 못하였을 경우를 대비하는 자동 발사형 구명 장치에 관한 것이다.

각종 선박과 해양구조물에는 긴급 상황시 인명을 대피 또는 구조하기 위한 구명조끼, 구명튜브, 구명정 등이 구비된다. 대피 인원이 많은 경우에는 구명정을 진수하는 방식을 적용하지만 구명정 탑승과 수동 투하에 이르는 시간 소요의 축소가 중요하다. 특히 구명정을 승선할 시간적 여유가 없는 긴급한 상황을 고려하면 구명과 관련된 자동화 설계의 도입이 절실한 실정이다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌의 일예로서 한국 등록특허공보 제1636045호(선행문헌 1)가 알려져 있다.

선행문헌 1은 측정부, 결합부, 구동부, 충전부, 구동부, 제어부로 구성되고, 제어부는 측정각이 제1기준각에 도달하면 충전부를 제어하여 작동모듈을 충전하고, 측정각이 제2기준각에 도달하면 구동부를 구동하여 구명정을 분리시킨다. 이에, 구명정이 투하된 후에 오작동되지 않도록 자동으로 관리되고 조치되어 많은 인명을 구명하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌 1에 의하면 구명정의 자동 투하를 요체로 하므로 긴박한 상황에 대처하여 많은 인명을 대피시켜 구조하기 미흡하다.

또 다른 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1538888호(선행문헌 1)가 알려져 있다.

선행문헌 2에 의하면, 튜브 탄환부, 튜브 탄환부에 추진력을 제공하는 추진 수단, 사용자의 조작에 의해 추진 수단을 동작시키기 위한 격발 수단 및 튜브 탄환부를 목표 지점에 도달시키기 위한 발사 안내 정보를 사용자에게 제공하는 발사 안내 정보 제공부를 포함한다. 이에, 최적 발사 각도를 연산하여 튜브를 제공하므로 인명 구조의 효율성 향상을 기대한다.

다만, 상기한 선행문헌 2는 튜브 발사와 함께 안내 정보를 제공하기는 하지만 튜브에 대한 사용자의 접근성이 고려되지 않아 개선의 여지가 있다.

한국 등록특허공보 제1636045호 "구명정 자동 투하장치" (공개일자 : 2016.05.13.) 한국 등록특허공보 제1538888호 "구명 튜브 발사 장치" (공개일자 : 2015.07.22.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 중앙 통제실의 부적절한 통제로 인하여 또는 긴급한 사고로 인하여 구명정 탑승에 실패하거나 구명장치를 적절하게 이용하지 못하였을 경우 대비하기 위한 자동 발사형 구명 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박에서 자동으로 발사되는 형태의 구명 장치에 있어서: 선박의 장착면에 캡슐을 개재하여 구명모듈과 발사부를 지지하는 구명수단; 상기 캡슐의 일방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 틸팅수단; 상기 캡슐의 타방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 스윙수단; 및 상기 구명수단, 틸팅수단, 스윙수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 틸팅수단은 틸팅모터에 연결된 로드와 힌지를 이용하여 장착면과 직교하는 방향으로 캡슐을 회동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 스윙수단은 스윙모터에 연결된 힌지와 링크를 이용하여 장착면과 평행한 방향으로 캡슐을 회동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 선박의 위치 좌표를 검출하는 GPS센서, 선박의 자세 변동을 검출하는 IMU센서, 조난 인명의 위치 좌표를 검출하는 인명검출기의 신호를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 인명검출기는 조난 인명이 착용한 디지털시계의 신호를 검출하고, 부가적으로 초음파센서 또는 적외선센서를 더 사용하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선원 스스로 탑승하거나 바다에 던지거나 하지 않아도 스스로 발사되어 구명에 필요한 물품을 제공하므로 많은 인명의 구조가 가능하여 선박의 안전 활동 범위를 확대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 설치된 상태로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 확대 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 주요부 작동을 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 제어수단을 나타내는 블록도
도 5는 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 모식도

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

본 발명은 선박(10)에서 자동으로 발사되는 형태의 구명 장치에 관하여 제안한다. 선박(10)의 화재, 좌초 등과 같은 긴급 상황시 인명을 대피 또는 구조하는 장치를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 구명수단(20)이 선박(10)의 장착면에 캡슐(23)을 개재하여 구명모듈(21)과 발사부(25)를 지지하는 구조이다. 구명모듈(21)은 구명정, 구명텐트, 구명튜브, 구명조끼 등을 포함하는 것으로서, 조난 인명의 생존에 필요한 물, 음식, 기타 물품을 탑재할 수 있다. 캡슐(23)은 구명모듈(21)을 안전하게 수용하는 동시에 선박(10)의 장착면에 다수의 힌지를 개재하여 자세의 변동이 가능하게 장착된다. 장착면은 도 1(a)의 좌현, 도 1(b)의 우현, 도 1(c)의 선미에서 평편한 부분을 택하는 것이 좋다. 발사부(25)는 고압공기, 고압가스, 화약, 탄성체 등을 선택적으로 사용할 수 있다. 발사부(25)에 의하여 목표 위치로 발사된 구명모듈(21)은 해수면에 접촉과 동시에 팽창되어 탑승 가능한 상태로 된다.

또, 본 발명에 따르면 틸팅수단(30)이 상기 캡슐(23)의 일방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 구조이다. 틸팅수단(30)은 선박(10)과 구명수단(20) 사이에 개재되어 구명모듈(21)의 발사 자세(각도)의 변동을 유발한다. 틸팅수단(30)이 후술하는 스윙수단(40)과 연계되면 구명모듈(21)의 전방위 도달이 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 틸팅수단(30)은 틸팅모터(35)에 연결된 로드(33)와 힌지(31)를 이용하여 장착면과 직교하는 방향으로 캡슐(23)을 회동시키는 것을 특징으로 한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 틸팅모터(35)는 리니어모터를 사용하는 것이 간편하지만 서보모터와 직선운동 기구를 적용할 수도 있다. 로드(33)는 틸팅모터(35) 측에 회전 가능하게 연결되는 동시에 힌지(31)를 개재하여 캡슐(23)의 외면에 연결된다. 로드(33)의 회전 가능한 구조는 후술하는 스윙수단(40)에 의한 캡슐(23)의 스윙운동(장착면과 평행한 방향)을 허용한다.

또, 본 발명에 따르면 스윙수단(40)이 상기 캡슐(23)의 타방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 구조이다. 스윙수단(40)은 선박(10)과 구명수단(20) 사이에 개재되어 구명모듈(21)의 발사 자세(각도)의 변동을 유발한다. 스윙수단(40)이 전술한 틸팅수단(30)과 연계되면 구명모듈(21)의 전방위 도달이 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 스윙수단(40)은 스윙모터(45)에 연결된 힌지(41)와 링크(43)를 이용하여 장착면과 평행한 방향으로 캡슐(23)을 회동시키는 것을 특징으로 한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 스윙모터(45)는 리니어모터를 사용하는 것이 간편하지만 서보모터와 직선운동 기구를 적용할 수도 있다. 힌지(41)는 스윙모터(45) 측에 안내레일(47)을 개재하여 좌우(수평)운동 가능하게 연결되는 동시에 링크(43)의 내단을 회동 가능하게 지지한다. 힌지(41)에 의한 링크(43)의 회전은 전술한 틸팅수단(30)에 의한 캡슐(23)의 틸팅운동(장착면과 직교하는 방향)을 허용한다. 링크(43)의 외단은 캡슐(23)에 회전 및 상하 슬라이딩 가능하게 연결된다. 링크(43)의 부호 43a는 캡슐(23)에 회전 및 상하 슬라이딩 가능 맞물리는 부분으로서 캡슐(23)의 스윙운동을 허용한다. 캡슐(23)에는 링크(43)의 외단을 슬라이딩 가능하게 지지하는 장공(23a)이 형성된다.

도 3(a)(b)는 캡슐(23)이 장착면과 직교하는 방향으로 틸팅운동을 구현하는 상태를 예시하고, 도 3(c)(d)는 캡슐(23)이 장착면과 평행한 방향으로 스윙운동을 구현하는 상태를 예시한다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 구명수단(20), 틸팅수단(30), 스윙수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조이다. 제어수단(50)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 마이컴 회로로 구성된다. 구명수단(20), 틸팅수단(30), 스윙수단(40)은 제어기(52)의 출력인터페이스에 연결된다. 제어수단(50)은 제어기(52) 외에 각 장비의 노드간 정보를 송수신하는 통신부, 충전 가능한 방식의 전원(58) 등을 구비한다.

한편, 전원(58)은 선박의 진동을 통한 자동 충전 시스템(에너지 하베스팅 장비)을 적용하는 것이 좋다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 선박(10)의 위치 좌표를 검출하는 GPS센서(54), 선박(10)의 자세 변동을 검출하는 IMU센서(55), 조난 인명의 위치 좌표를 검출하는 인명검출기(56)의 신호를 사용하는 것을 특징으로 한다. GPS센서(54), IMU센서(55), 인명검출기(56)는 제어기(52)의 입력인터페이스에 연결된다. GPS센서(54)는 선박(10)이 해상으로 이동하는 경로를 추적하여 사고 지점의 위치를 검출한다. IMU센서(55)는 가속도, 자이로, 지자기를 하나로 통합한 구조로서 좌초 등으로 기울어진 선박(10)의 자세를 검출한다. 인명검출기(56)는 선박(10)에서 해상으로 뛰어든 조난 인명의 위치를 검출한다.

이외에 제어수단(50)은 풍향계, 풍속계, 조류검출기 등을 추가적으로 연계하여 조류와 해류의 흐름을 지역해경 등 구조 단체와 공유하여 시간이 흐른 뒤에도 조난 위치 예상이 가능하도록 보조할 수 있다.

이때, 상기 인명검출기(56)는 조난 인명이 착용한 디지털시계(15)의 신호를 검출하고, 부가적으로 초음파센서 또는 적외선센서를 더 사용하는 것을 특징으로 한다. 디지털시계(15)는 스마트워치로서 통신 기능을 바탕으로 생체신호검출기, 고도검출기, 블랙박스 등의 기능이 부가된다. 해적, 선박내 폭행, 실족사, 기타 화재 및 폭발 등의 사고가 발생 상황에서 디지털시계(15)로 선원의 위치 등을 인식하여 선원이 위급한 상황에 처에 있다고 판단될 경우 제어기(52)가 구명수단(20)의 캡슐(23)을 해당 방향으로 조준되고 구명모듈(21)을 자동으로 발사할 수 있다.

한편, 보통의 선박에서는 실족 사고가 발생된 경우 어떠한 경우로 실족사가 발생되었는지 알 수 없는 경우가 많다. 따라서 선원에게 지급된 디지털시계(15)에 필요시 녹음 및 녹화 기능을 부여하면 선박 자체의 중앙서버(도시 생략)에 저장되어 관리자의 허락 없이는 삭제나 열람을 할 수 없도록 하여 실족사뿐만 아니라 다양한 상황에서의 증거자료 등으로 활용될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 제어기(52)의 알고리즘에 의한 작동의 일예를 설명한다. 제어기(52)는 입력인터페이스에 연결된 각종 센서(검출기)의 신호를 입력하여 선박의 기울어짐, 수면으로부터 장치의 고도, 물과의 접촉 정도를 인식하여 선박이 긴급한 상태에 있다고 판단될 경우 서브루틴 프로그램을 실행한다. 서브루틴 프로그램은 선박(10)의 자세 정보, 조난 인명의 위치 정보 등으로부터 틸팅수단(30)과 스윙수단(40)의 자세를 연산하고 구명수단(20)의 발사부(25)에 전원을 인가하여 구명모듈(21)을 투척한다.

이때, 구명모듈(21)은 해당 조난 인원의 인접한 영역에서 자동으로 발사가 되어 펴짐으로써, 선원이 아무런 준비 없이 바다에 뛰어 들었다 하더라도 구명의 마지막 기회를 제공한다.

한편, 제어수단(50)은 제어기(52)와 서버를 연계하기 때문에 장비간에 주기적인 통신을 수행하면서 대상 해역의 환경 조건을 고려하며, 좌현, 우현, 선미 중의 어느 구명모듈(21)이 발사된 경우 이를 기준으로 다른 구명모듈(21)의 발사를 결정하기 용이하다. 물론, 구명수단(20)의 적어도 일부는 제어기(52)와 무관하게 수동적인 발사도 가능하게 구성한다.

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

10: 선박 15: 디지털시계
20: 구명수단 21: 구명모듈
23: 캡슐 25: 발사부
30: 틸팅수단 31: 힌지
33: 로드 35: 틸팅모터
40: 스윙수단 41: 힌지
43: 링크 45: 스윙모터
47: 안내레일 50: 제어수단
52: 제어기 54: GPS센서
55: IMU센서 56: 인명검출기
58: 전원

Claims (5)

1. 선박(10)에서 자동으로 발사되는 형태의 구명 장치에 있어서:
   선박(10)의 장착면에 캡슐(23)을 개재하여 구명모듈(21)과 발사부(25)를 지지하는 구명수단(20);
   상기 캡슐(23)의 일방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 틸팅수단(30);
   상기 캡슐(23)의 타방향 자세변동을 유발하도록 설치되는 스윙수단(40); 및
   상기 구명수단(20), 틸팅수단(30), 스윙수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 발사형 구명 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 틸팅수단(30)은 틸팅모터(35)에 연결된 로드(33)와 힌지(31)를 이용하여 장착면과 직교하는 방향으로 캡슐(23)을 회동시키는 것을 특징으로 하는 자동 발사형 구명 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스윙수단(40)은 스윙모터(45)에 연결된 힌지(41)와 링크(43)를 이용하여 장착면과 평행한 방향으로 캡슐(23)을 회동시키는 것을 특징으로 하는 자동 발사형 구명 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수단(50)은 선박(10)의 위치 좌표를 검출하는 GPS센서(54), 선박(10)의 자세 변동을 검출하는 IMU센서(55), 조난 인명의 위치 좌표를 검출하는 인명검출기(56)의 신호를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동 발사형 구명 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 인명검출기(56)는 조난 인명이 착용한 디지털시계(15)의 신호를 검출하고, 부가적으로 초음파센서 또는 적외선센서를 더 사용하는 것을 특징으로 하는 자동 발사형 구명 장치.

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