KR20190097957A

KR20190097957A - Hils 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190097957A
Application number: KR1020180018024A
Authority: KR
Inventors: 하승현; 김병모
Original assignee: 한국해양대학교 산학협력단
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-21
Also published as: KR102078911B1

Abstract

본 발명의 목적은 HILS 및 필드버스를 기반으로 한 제어기를 이용하여 헬리데크에 전달되는 선박 및 해양구조물의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 헬리데크 플레이트의 보상을 시뮬레이션함으로써 헬리데크가 보다 정확하고 안정적으로 수평상태를 유지할 수 있도록 계측 시스템의 누적 오차를 제거하고 실시간으로 플레이트의 수평을 제어하는 시스템을 고안하여, 가혹한 기상상태에서도 헬리콥터의 이착륙 안전성을 높일 수 있는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에서는, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서, 헬리콥터가 이착륙할 수 있는 플레이트(1)와; 상기 플레이트(1)를 지지하는 트러스(2)와; 필드버스(30)가 적용된 제어기(3)를 구비하는 것으로 상기 제어기(3)와 연결된 장치 및 센서들 간의 입출력 신호를 실시간으로 처리할 수 있도록 구비되고; 모선(900)에 파도감시장치(301)를 하나 이상 구비하여 다가올 해상파도상태를 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고, 상기 모선(900)에 수위계측기(302)를 하나 이상 구비하여 제어기(3)에 데이터를 송출하며; 상기 플레이트(1)에 경사계(303) 및 각속도계(304) 및 각가속도계(305)를 각각 하나 이상 구비하는 것으로 실시간으로 선체동요량을 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고; 상기 플레이트(1)의 세곳 이상의 지점에서 지지하는 트러스(2)의 연결지점에 구비되어 플레이트(1)의 수평을 조절하는 유압식 보상기(4)를 구비하고; 상기 제어기(3)와 연결된 HILS(306. Hardware-in-the-loop Simulator, 이하 HILS라고 한다.)를 구비하여; 상기 제어기(3)로 송출된 데이터를 기반으로, 상기 HILS(306)를 통해 헬리데크에 전달되는 모선(900)의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 플레이트(1)의 보상을 시뮬레이션함으로써 플레이트(1)의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치를 제공한다.
또한, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되며, 파도감시장치(301), 수위계측기(302), 경사계(303), 각속도계(304), 각가속도계(305) 및 유압식 보상기(4) 중 적어도 하나 이상을 구비하는 헬리데크에 있어서, 파도감시장치(301)를 통해 모선(900)으로부터 소정의 거리 이내의 해상 파도 상태를 계측하고, HILS(306) 내에 선체동요에 대한 가상의 파랑환경을 구축하는 파랑계측단계(S110)와; 수위계측기(302)를 통해 모선(900) 주위의 수위정보를 계측하여 평균 흘수선을 계산하고, 모선(900)의 경심고를 계산하는 모선계측단계(S120)와; 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제1동요계측단계(S130)와; 상기 파랑계측단계(S110), 모선계측단계(S120) 및 제1동요계측단계(S130)에서 계측된 데이터를 토대로 선체의 동요 예측량을 HILS(306) 내에 구현하는 시뮬레이션 단계(S200)와; 유압식 보상기(4)의 작동과 플레이트(1)의 움직임을 HILS(306) 내에 구현하는 유압시스템 구현단계(S300)와; 상기 제1동요계측단계(S130) 이후부터 시뮬레이션 단계(S200) 및 유압시스템 구현단계(S300) 동안 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제2동요계측단계(S400)와; 상기 제2동요계측단계(S400)에서 계측된 현재 동요데이터와 시뮬레이션 단계(S200)에서 계측된 선체의 동요 예측량을 통해 예측정확성을 평가하고, 상기 유압시스템 구현단계(S300)에서 구현된 플레이트(1)의 경사각이 헬리콥터 이착륙 가능 범위인지 판단하는 판단단계(S500)와; 상기 판단단계(S500)의 결과에 따라 실물 유압식 보상기(4)를 작동시키며 착륙가능 신호를 전송하는 동작단계(S600);를 포함하는 것으로 헬리데크의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법을 제공한다.

Description

HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법{HILS-based helideck motion compensating apparatus and method}

본 발명은 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서, 계측 시스템의 누적 오차를 반영하고 실시간으로 플레이트의 수평을 유지할 수 있는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법에 관한 것이다.

헬리데크는 헬리콥터 이착륙을 위해 선박, 해양구조물 등에 탑재되는 시설로, 사람과 물자의 안전한 수송을 위해 중요한 역할을 하며 특히 응급상황 시 거주인력의 마지막 탈출구가 된다. 따라서, 헬리데크는 헬리콥터가 안전하게 이착륙할 수 있도록 설계되어야 하며, 이를 위해서는 헬리데크 상판(플레이트)이 수평상태를 유지하는 것이 이상적이다.

그러나 헬리데크는 선박 및 부유식 해양구조물에 단단히 고정되므로, 그 움직임이 모 구조물의 거동에 종속된다. 즉, 파랑, 바람, 조류 등 해상 및 기상상태로 인해 발생하는 선박과 해양구조물의 동요가 헬리콥터 착륙의 큰 위험요소인 것이다. 특히 황천 등 악천후가 동반되는 응급상황 시 선박 및 부유식 해양구조물과 그에 고정된 헬리데크의 동요가 더욱 심해지며, 이런 상태에서의 헬리콥터 이착륙은 매우 위험하다. 대표적인 예로 거친 해상상태에도 작전 상 위험을 무릅쓰고 군함에 헬리콥터 이착륙을 감행해야만 하는 경우가 있다.

이를 해결하기 위한 기존 기술로 계측, 제어, 유압 및 기계시스템으로 구성된 헬리데크 플레이트의 수평 유지 장치가 발명되었다. 먼저 가속도계로 계측하고 제어기에서 계측된 데이터를 통해 보상되어야 할 변위 및 각변위를 결정한 후 유압 및 기계시스템으로 제어신호를 보내는 과정으로 이루어져 있다.

여기서 예상되는 첫 번째 문제점은 계측 시스템의 누적 오차이다. 가속도계를 통한 변위 및 각변위의 결정은 계측시간이 진행됨에 따라 그 오차가 누적되어 일정 시간이 지나면 그 정확도가 현저히 떨어질 수 있다. 또 다른 문제점은 실시간성(상호동작성)의 문제이다. 가속도 계측 후 제어기를 통해 계산된 만큼을 보상하기까지 시간이 걸리며, 그 사이에 또 다른 환경 변화가 발생할 것이다. 때문에 보상기 작동 시점에서의 헬리데크 플레이트는 계산된 보상량에 의해 수평이 되지 못할 수 있다. 환경변화 폭이 클수록 이 두 문제점에 의한 오차는 더 커지므로, 평온한 해상상태에서는 적용 가능할 수 있으나 본 기술이 반드시 필요한 가혹한 환경조건에서는 오히려 적용성이 나빠지는 문제를 초래할 수 있다.

헬리데크 플레이트의 수평 유지 장치는 현재 다양한 형태와 종류로 개발되어 있으나, 그 중 가장 보편적인 헬리데크 플레이트 수평 유지 장치는 미국공개특허공보 US 2010/0224118에서 개시한 형태 및 국내등록특허공보 10-0827396에서 개시한 형태이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 헬리데크 플레이트 수평 유지 장치의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 HILS 및 필드버스를 기반으로 한 제어기를 이용하여 헬리데크에 전달되는 선박 및 해양구조물의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 헬리데크 플레이트의 보상을 시뮬레이션함으로써 헬리데크가 보다 정확하고 안정적으로 수평상태를 유지할 수 있는 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서, 헬리콥터가 이착륙할 수 있는 플레이트(1)와; 상기 플레이트(1)를 지지하는 트러스(2)와; 필드버스(30)가 적용된 제어기(3)를 구비하는 것으로 상기 제어기(3)와 연결된 장치 및 센서들 간의 입출력 신호를 실시간으로 처리할 수 있도록 구비되고; 모선(900)에 파도감시장치(301)를 하나 이상 구비하여 다가올 해상파도상태를 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고, 상기 모선(900)에 수위계측기(302)를 하나 이상 구비하여 제어기(3)에 데이터를 송출하며; 상기 플레이트(1)에 경사계(303) 및 각속도계(304) 및 각가속도계(305)를 각각 하나 이상 구비하는 것으로 실시간으로 선체동요량을 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고; 상기 플레이트(1)의 세곳 이상의 지점에서 지지하는 트러스(2)의 연결지점에 구비되어 플레이트(1)의 수평을 조절하는 유압식 보상기(4)를 구비하고; 상기 제어기(3)와 연결된 HILS(306. Hardware-in-the-loop Simulator, 이하 HILS라고 한다.)를 구비하여; 상기 제어기(3)로 송출된 데이터를 기반으로, 상기 HILS(306)를 통해 헬리데크에 전달되는 모선(900)의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 플레이트(1)의 보상을 시뮬레이션함으로써 플레이트(1)의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치를 제공한다.

또한, 상기 유압식 보상기(4)는 릴리프밸브(41), 유압펌프(42), 유압유 저장소(43), 유압펌프용 모터(44)를 구비하여; 상기 제어기(3)로부터 출력된 제어신호를 통해 릴리프밸브(41)와 유압펌프용 모터(44)를 작동시켜 상기 플레이트의 수평상태를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 유압펌프용 모터(44)는 회전수 측정기(440)를 구비하고, 상기 유압식 보상기(4)와 릴리프밸브(41) 사이의 유압관 내부에 압력센서(410)를 구비하는 것으로, 계측된 모터 회전수와 유압관 내부 압력 데이터를 상기 제어기(3)와 HILS(306)로 송출하여, HILS(306) 내에 구현된 유압식 보상기(4)를 작동시킬 수 있다.

한편, 상기 제어기(3)는 HILS(306)에서 예측된 결과와 계측된 현재 상태를 비교하여 유압식 보상기(4)를 구동시키고, 헬리콥터에 착륙신호를 전송할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되며, 파도감시장치(301), 수위계측기(302), 경사계(303), 각속도계(304), 각가속도계(305) 및 유압식 보상기(4) 중 적어도 하나 이상을 구비하는 헬리데크에 있어서, 파도감시장치(301)를 통해 모선(900)으로부터 소정의 거리 이내의 해상 파도 상태를 계측하고, HILS(306) 내에 선체동요에 대한 가상의 파랑환경을 구축하는 파랑계측단계(S110)와; 수위계측기(302)를 통해 모선(900) 주위의 수위정보를 계측하여 평균 흘수선을 계산하고, 모선(900)의 경심고를 계산하는 모선계측단계(S120)와; 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제1동요계측단계(S130)와; 상기 파랑계측단계(S110), 모선계측단계(S120) 및 제1동요계측단계(S130)에서 계측된 데이터를 토대로 선체의 동요 예측량을 HILS(306) 내에 구현하는 시뮬레이션 단계(S200)와; 유압식 보상기(4)의 작동과 플레이트(1)의 움직임을 HILS(306) 내에 구현하는 유압시스템 구현단계(S300)와; 상기 제1동요계측단계(S130) 이후부터 시뮬레이션 단계(S200) 및 유압시스템 구현단계(S300) 동안 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제2동요계측단계(S400)와; 상기 제2동요계측단계(S400)에서 계측된 현재 동요데이터와 시뮬레이션 단계(S200)에서 계측된 선체의 동요 예측량을 통해 예측정확성을 평가하고, 상기 유압시스템 구현단계(S300)에서 구현된 플레이트(1)의 경사각이 헬리콥터 이착륙 가능 범위인지 판단하는 판단단계(S500)와; 상기 판단단계(S500)의 결과에 따라 실물 유압식 보상기(4)를 작동시키며 착륙가능 신호를 전송하는 동작단계(S600);를 포함하는 것으로 헬리데크의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법을 제공한다.

본 발명의 목적은 HILS 및 필드버스를 기반으로 한 제어기를 이용하여 헬리데크에 전달되는 선박 및 해양구조물의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 헬리데크 플레이트의 보상을 시뮬레이션함으로써 헬리데크가 보다 정확하고 안정적으로 수평상태를 유지할 수 있도록 계측 시스템의 누적 오차를 제거하고 실시간으로 플레이트의 수평을 제어하는 시스템을 고안하여, 가혹한 기상상태에서도 헬리콥터의 이착륙 안전성을 높일 수 있는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치에서 헬리데크를 나타낸 평면도 및 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 유압시스템을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 계측제어시스템을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

종래의 헬리데크 플레이트의 수평 유지 장치의 제어방법은, 가속도계로 계측하고 제어기에서 계측된 데이터를 통해 보상되어야 할 변위 및 각변위를 결정한 후 유압 및 기계시스템으로 제어신호를 보내는 과정으로 이루어져 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서, 헬리콥터가 이착륙할 수 있는 플레이트(1)와; 상기 플레이트(1)를 지지하는 트러스(2)와; 필드버스(30)가 적용된 제어기(3)를 구비하는 것으로 상기 제어기(3)와 연결된 장치 및 센서들 간의 입출력 신호를 실시간으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 한다.

필드버스(30)가 적용된 제어기(3)를 사용하는 것으로, 종래 기술의 상호동작성에 관한 문제점을 해결할 수 있을 것이다. 가혹한 상황에서는 바람 및 파도 등의 환경적 요소로 인한 외력이 비교적 크기 때문에, 종래 기술에서는 가속도 계측 후 제어기를 통해 계산된 만큼을 보상하는 시간 동안에 또 다른 환경 변화(각도, 각속도, 각가속도의 변화 등)가 발생한다. 반면, 본 발명에서 제안하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치 및 방법에서는 계측장치 및 구동장치를 동시에 실시간으로 처리하기 때문에 가혹한 환경조건에서도 정확한 응답이 가능하다. HILS 또한 필드버스를 통해 제어기와 연결된다.

또한, 모선(900)에 파도감시장치(301)를 하나 이상 구비하여 다가올 해상파도상태를 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고, 상기 모선(900)에 수위계측기(302)를 하나 이상 구비하여 제어기(3)에 데이터를 송출할 수 있다.

상기 파도감시장치(301)는 초단파(Microwave)를 이용하여 주변 수 km 범위 이내의 해상 파도 상태를 계측하며, 더 상세하게는 모선(900)으로 다가올 파도의 파향, 파고, 파장, 파경사, 파주기, 조우주기를 계측한다. 해당 정보는 필드버스(30)를 통해 제어기(3) 및 HILS(306)에 각각 전달된다. 전달된 정보를 통해 선체동요에 대한 가상의 파랑환경을 HILS(306) 내에 구현한다. 또한, 모선(900)의 전후좌우 등 모선(900)의 소정의 위치에 최소 1개 이상의 수위계측기(302)를 설치하여 계측된 수위정보를 제어기(3)로 송출할 수 있다. 제어기(3)에서는 전달된 수위정보를 바탕으로 평균 흘수선을 계산하고, 이와 선체정보를 바탕으로 모선(900)의 경심고(메타센터 높이)를 계산한다.

그리고, 상기 플레이트(1)에 경사계(303) 및 각속도계(304) 및 각가속도계(305)를 각각 하나 이상 구비하는 것으로 실시간으로 선체동요량을 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 계측제어시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시 예에서는, 헬리데크 플레이트(1)의 중앙 하부를 포함하여 최소 1곳 이상에 2축 경사계(303)를, 헬리데크 플레이트(1) 하부의 전후방 중 최소 한 곳과 좌우측 중 최소 한 곳에 각속도계(304)와 각가속도계(305)를 설치하고 있으나, 통상의 기술자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 상기 계측기기의 위치와 수량, 종류를 변경할 수 있을 것이다. 상기 계측기기로부터 계측된 ‘현재 동요데이터(경사각, 각속도 및 각가속도)’를 제어기(3)로 송출할 수 있다. 제어기(3)에서는 파도감시장치(301)에서 전달받은 ‘다가올 파랑’에 대한 정보, 평균 흘수선과 선체정보를 바탕으로 계산된 모선(900)의 경심고, 상기 계측기기에서 전송된 ‘현재 동요데이터’를 토대로 다가올 파랑에 대한 짧은 시간 범위 내의 선체동요를 예측하여, 제어기(3)에서 예측된 선체동요를 필드버스(30)를 통해 HILS(306)로 전달하고, HILS(306)에서는 전달받은 선체의 동요 예측량을 가상의 파랑환경 상에 구현한다.

또한, 상기 플레이트(1)의 세곳 이상의 지점에서 지지하는 트러스(2)의 연결지점에 구비되어 플레이트(1)의 수평을 조절하는 유압식 보상기(4)를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제어기(3)와 연결된 HILS(306)를 구비하여; 상기 제어기(3)로 송출된 데이터를 기반으로, 상기 HILS(306)를 통해 헬리데크에 전달되는 모선(900)의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 플레이트(1)의 보상을 시뮬레이션함으로써 플레이트(1)의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치를 제공한다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 구성도이다. 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치에서 헬리데크를 나타낸 평면도 및 정면도이다.

도 1 에서 모선의 측면도(900') 및 평면도(900'')를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 구성요소들을 도시하고 있다. 또한, HILS(306) 내에서 시뮬레이션 되는 가상의 모선(900''')를 HILS(306) 내에 도시하였다.

또한, 상기 유압식 보상기(4)는 릴리프밸브(41), 유압펌프(42), 유압유 저장소(43), 유압펌프용 모터(44)를 구비하여; 상기 제어기(3)로부터 출력된 제어신호를 통해 릴리프밸브(41)와 유압펌프용 모터(44)를 작동시켜 상기 플레이트의 수평상태를 유지시킬 수 있다.

도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치의 유압시스템을 나타낸 도면이다.

설명된 헬리데크와 유압식 보상기(4)에 대해 해당 시스템의 계측제어 입출력 신호에서부터 구동단계까지의 메카니즘을 HILS(4)에서 가상으로 구현한다. 또한, 제어기(3)에서는 ‘현재의 동요정보(동요각, 동요각속도, 동요각가속도)’와 ‘다가올 파랑’에 대해 예측된 동요정보를 비교하여 예상되는 필요 보상범위를 계산한 후, 그만큼 유압식 보상기(4)를 작동시키기 위해 요구되는 릴리프밸브(41) 및 펌프모터(44) 구동량을 결정하고 제어신호를 출력한다. 출력된 신호가 필드버스(30)를 통해 HILS(306)로 전송되면, HILS(306)에서는 시뮬레이터 내에 구현된 유압식 보상기(4)를 작동시켜 플레이트(1)의 보상동작을 시뮬레이션한다. HILS(306)의 시뮬레이션에 의한 동요 보상 결과(헬리데크 플레이트(1) 경사각)를 제어기(3)로 송출한다.

더욱 상세하게는, 상기 제어기(3)에서는 예측된 선체동요량과 시뮬레이션동안 계측된 선체동요량(S400)을 비교하여 예측정확성을 평가하고, 유압 시스템 구현단계(S300)에서 전달받은 시뮬레이션 경사각이 헬리콥터 이착륙 가능 범위인지 판단한다.

제어기(3)의 예측정확도와 HILS(306)의 시뮬레이션 경사각이 모두 적합한 상태이면, 제어기(3)로부터 HILS(306)로 전송되는 제어신호를 필드버스(30)를 통해 실물 유압식 보상기(4)로 동시 출력하여 실물 유압식 보상기(4)와 HILS(306) 내의 유압식 보상기를 함께 구동시키며, 구동의 실시간성이 확인되면 착륙신호를 전송한다.

본 발명의 실시 예에 따른 헬리데크 플레이트의 수평 유지 방법으로써, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되며, 파도감시장치(301), 수위계측기(302), 경사계(303), 각속도계(304), 각가속도계(305) 및 유압식 보상기(4) 중 적어도 하나 이상을 구비하는 헬리데크에 있어서, 파도감시장치(301)를 통해 모선(900)으로부터 소정의 거리 이내의 해상 파도 상태를 계측하고, HILS(306) 내에 선체동요에 대한 가상의 파랑환경을 구축하는 파랑계측단계(S110)와; 수위계측기(302)를 통해 모선(900) 주위의 수위정보를 계측하여 평균 흘수선을 계산하고, 모선(900)의 경심고를 계산하는 모선계측단계(S120)와; 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제1동요계측단계(S130)와; 상기 파랑계측단계(S110), 모선계측단계(S120) 및 제1동요계측단계(S130)에서 계측된 데이터를 토대로 선체의 동요 예측량을 HILS(306) 내에 구현하는 시뮬레이션 단계(S200)와; 유압식 보상기(4)의 작동과 플레이트(1)의 움직임을 HILS(306) 내에 구현하는 유압시스템 구현단계(S300)와; 상기 제1동요계측단계(S130) 이후부터 시뮬레이션 단계(S200) 및 유압시스템 구현단계(S300) 동안 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제2동요계측단계(S400)와; 상기 제2동요계측단계(S400)에서 계측된 현재 동요데이터와 시뮬레이션 단계(S200)에서 계측된 선체의 동요 예측량을 통해 예측정확성을 평가하고, 상기 유압시스템 구현단계(S300)에서 구현된 플레이트(1)의 경사각이 헬리콥터 이착륙 가능 범위인지 판단하는 판단단계(S500)와; 상기 판단단계(S500)의 결과에 따라 실물 유압식 보상기(4)를 작동시키며 착륙가능 신호를 전송하는 동작단계(S600);를 포함하는 것으로 헬리데크의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법을 제안한다.

도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법을 나타낸 순서도이다.

도시된 바와 같이, HILS(306)를 통한 시뮬레이션 및 유압식 보상기(4)의 동작을 반복하며 지속적으로 플레이트(1)의 수평을 유지할 수 있을 것이다.

1 : 플레이트 4 : 유압식 보상기
2 : 트러스 41 : 릴리프밸브
3 : 제어기 410 : 압력센서
30 : 필드버스 42 : 유압펌프
301 : 파도감시장치 43 : 유압유 저장소
302 : 수위계측기 44 : 유압펌프용 모터
303 : 경사계 440 : 회전수 측정기
304 : 각속도계 900, 900', 900'' : 모선
305 : 각가속도계 900''' : HILS 시뮬레이션 내의 모선
306 : HILS(Hardware-in-the-loop Simulator)

Claims

선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서,
헬리콥터가 이착륙할 수 있는 플레이트(1)와;
상기 플레이트(1)를 지지하는 트러스(2)와;
필드버스(30)가 적용된 제어기(3)를 구비하는 것으로 상기 제어기(3)와 연결된 장치 및 센서들 간의 입출력 신호를 실시간으로 처리할 수 있도록 구비되고;
모선(900)에 파도감시장치(301)를 하나 이상 구비하여 다가올 해상파도상태를 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고, 상기 모선(900)에 수위계측기(302)를 하나 이상 구비하여 제어기(3)에 데이터를 송출하며;
상기 플레이트(1)에 경사계(303) 및 각속도계(304) 및 각가속도계(305)를 각각 하나 이상 구비하는 것으로 실시간으로 선체동요량을 계측하여 제어기(3)에 데이터를 송출하고;
상기 플레이트(1)의 세곳 이상의 지점에서 지지하는 트러스(2)의 연결지점에 구비되어 플레이트(1)의 수평을 조절하는 유압식 보상기(4)를 구비하고;
상기 제어기(3)와 연결된 HILS(306. Hardware-in-the-loop Simulator, 이하 HILS라고 한다.)를 구비하여;
상기 제어기(3)로 송출된 데이터를 기반으로, 상기 HILS(306)를 통해 헬리데크에 전달되는 모선(900)의 종방향 및 횡방향 동요를 예측하고 플레이트(1)의 보상을 시뮬레이션함으로써 플레이트(1)의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유압식 보상기(4)는 릴리프밸브(41), 유압펌프(42), 유압유 저장소(43), 유압펌프용 모터(44)를 구비하여;
상기 제어기(3)로부터 출력된 제어신호를 통해 릴리프밸브(41)와 유압펌프용 모터(44)를 작동시켜 상기 플레이트의 수평상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 유압펌프용 모터(44)는 회전수 측정기(440)를 구비하고, 상기 유압식 보상기(4)와 릴리프밸브(41) 사이의 유압관 내부에 압력센서(410)를 구비하는 것으로, 계측된 모터 회전수와 유압관 내부 압력 데이터를 상기 제어기(3)와 HILS(306)로 송출하여, HILS(306) 내에 구현된 유압식 보상기(4)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어기(3)는 HILS(306)에서 예측된 결과와 계측된 현재 상태를 비교하여 유압식 보상기(4)를 구동시키고, 헬리콥터에 착륙신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치.
제 4 항에 기재된 HILS 기반 헬리데크 동요저감 장치가 구비된, 선박 및 해양 구조물(이하 모선(900)이라고 한다.)에 사용되는 헬리데크에 있어서,
파도감시장치(301)를 통해 모선(900)으로부터 소정의 거리 이내의 해상 파도 상태를 계측하고, HILS(306) 내에 선체동요에 대한 가상의 파랑환경을 구축하는 파랑계측단계(S110)와;
수위계측기(302)를 통해 모선(900) 주위의 수위정보를 계측하여 평균 흘수선을 계산하고, 모선(900)의 경심고를 계산하는 모선계측단계(S120)와;
경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제1동요계측단계(S130)와;
상기 파랑계측단계(S110), 모선계측단계(S120) 및 제1동요계측단계(S130)에서 계측된 데이터를 토대로 선체의 동요 예측량을 HILS(306) 내에 구현하는 시뮬레이션 단계(S200)와;
유압식 보상기(4)의 작동과 플레이트(1)의 움직임을 HILS(306) 내에 구현하는 유압시스템 구현단계(S300)와;
상기 제1동요계측단계(S130) 이후부터 시뮬레이션 단계(S200) 및 유압시스템 구현단계(S300) 동안 경사계(303), 각속도계(304) 및 각가속도계(305) 중 적어도 하나 이상의 센서를 통해 현재 동요데이터를 계측하는 제2동요계측단계(S400)와;
상기 제2동요계측단계(S400)에서 계측된 현재 동요데이터와 시뮬레이션 단계(S200)에서 계측된 선체의 동요 예측량을 통해 예측정확성을 평가하고, 상기 유압시스템 구현단계(S300)에서 구현된 플레이트(1)의 경사각이 헬리콥터 이착륙 가능 범위인지 판단하는 판단단계(S500)와;
상기 판단단계(S500)의 결과에 따라 실물 유압식 보상기(4)를 작동시키며 착륙가능 신호를 전송하는 동작단계(S600);를 포함하는 것으로 헬리데크의 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 HILS 기반 헬리데크 동요저감 방법.