KR20190105794A - 볼 형상의 파도 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 형상의 파도 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량체를 수직으로 승강운동시키는 구동부가 구동모터와 회전캠과 연결로드로 구성되어 구성이 간단하고 제어도 용이하며 파도의 세기와 주기 조절이 간편하며 유지보수관리도 쉬운 볼 형상의 파도 발생 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 내부에 설치공간이 구비되는 볼구조체; 상기 볼구체의 내부 상측과 하측에 각각 고정되는 상부브래킷과 하부브래킷; 상기 설치공간에 구비되고 상단과 하단이 상기 상부브래킷과 상기 하부브래킷에 각각 고정되는 수직봉; 상기 수직봉을 따라 승강 가능하게 설치되는 중량체; 상기 수직봉의 외측에서 상기 상부브래킷과 상기 중량체의 사이에 설치되어 상기 중량체를 상기 하부브래킷 측으로 가압하는 탄성체; 및 상기 볼구체의 내부에 구비되어 구동모터의 구동에 따른 회전운동을 수직 왕복운동으로 전환하여 상기 중량체를 승강시키는 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치를 기술적 요지로 한다.

Description

볼 형상의 파도 발생 장치{Wave generating device}

본 발명은 해상 훈련 및 실험이나 물놀이시설 등에 필요한 파도를 인공적으로 발생시키는 볼 형상의 파도 발생 장치에 관한 것이다.

일반적으로 바다에는 바람 등의 영향에 의해 파도(wind wave)가 자연스럽게 발생하고 있다.

이러한 파도는 수영장 내에서 해상 훈련을 실시하거나 실험수조에서 방파제 등을 포함하는 항만구조물의 성능 평가 실험을 실시하거나 석유를 시추하는 특수선박의 특성 내지 기능을 테스트하거나 물놀이를 즐기기 위해 인공파도를 발생할 때 가장 필요한 요소이다.

그리하여 상기한 해상 훈련을 위한 수영장이나 성능 평가와 특성 및 기능을 실험하기 위한 실험수조나 물놀이를 위한 물놀이시설 등에는 파도를 인공적으로 발생시키기 위해 파도 발생 장치를 구비하고 있다.

한편, 초기의 파도 발생 장치는 구동부가 수면 위에서 수면 아래로 반복 운동을 행하면서 수영장이나 실험수조나 물놀이시설(이하 모두 '수조'라 함) 내에 있는 물에 운동에너지를 부여하여 인공적으로 발생시키는 구조이다.

그러나 초기의 파도 발생 장치는 구동부가 외부에 그대로 노출됨에 따라 부주의로 인한 안전사고를 유발시킬 우려가 있을 뿐만 아니라 구동부가 물에 부식되어 내구성이 떨어지고 유지관리도 어려운 문제점이 있다.

이러한 초기의 파도 발생 장치의 문제점을 해소하기 위해 근래의 파도 발생 장치에는 수조의 수면 위에 부상하는 볼구조체의 내부에 구동부를 구비하여 구동부의 구동에 따라 파도를 인공적으로 발생시키는 구조를 적용하고 있다.

즉, 구동부는 실린더로 구성되고 실린더의 로드에 중량체가 연결되며 중량체는 승강 가능하게 구비되어 있다. 따라서 구동부의 구동에 따라 중량체가 승강하면서 볼구조체의 무게중심을 상하로 반복 이동시켜 파도를 발생시킨다.

그러나 상기한 파도 발생 장치는 구동부가 실린더로 구성됨에 따라 유체를 공급하고 회수하기 위한 배관이 별도로 구비되어야 하고, 유체 제어를 위한 솔레노이드밸브도 필요하며 솔레노이드밸브를 제어하기 위한 전기배선이나 제어패널도 설치해야 하므로 전체 구성도 복잡하고 구성 간의 연결도 쉽지 않은 문제점이 있다.

그리고 실린더의 작동에 따라 중량체의 승강 스트로크 및 속도가 결정되는데 이를 제어하기 위한 제어구조도 복잡하고 제어도 쉽지 않은 문제점이 있다. 또한, 구동부를 구동하고 제어하기 위한 구성과 그 제어구조가 복잡함에 따라 유지보수도 어려운 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-1987-0006319호, 1987.07.10.자 공개. 중국 등록실용신안 제2533779호, 2005.02.05.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 구조가 간단하고 제어가 용이하며 내구성을 강화하여 제조단가를 줄이고 유지관리를 편리하게 할 수 있도록 구동모터와 캠을 이용하여 회전운동을 수직 왕복운동으로 전환하여 중량체를 유동시켜 파도를 발생시키는 볼 형상의 파도 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치는 내부에 설치공간이 구비되는 볼구조체; 상기 볼구체의 내부 상측과 하측에 각각 고정되는 상부브래킷과 하부브래킷; 상기 설치공간에 구비되고 상단과 하단이 상기 상부브래킷과 상기 하부브래킷에 각각 고정되는 수직봉; 상기 수직봉을 따라 승강 가능하게 설치되는 중량체; 상기 수직봉의 외측에서 상기 상부브래킷과 상기 중량체의 사이에 설치되어 상기 중량체를 상기 하부브래킷 측으로 가압하는 탄성체; 및 상기 볼구체의 내부에 구비되어 구동모터의 구동에 따른 회전운동을 수직 왕복운동으로 전환하여 상기 중량체를 승강시키는 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동부는 상기 중량체의 상부 일측에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 연결되는 감속기; 상기 감속기의 출력축에 연결되는 회전캠; 및 상기 회전캠의 단부에 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 상부브래킷의 일측에 회전 가능하게 연결되는 연결로드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동부는 상기 중량체의 상부 일측에 설치되고 상기 구동모터와 상기 감속기를 외부에서 감싸 일체화시키고 일측에 상기 감속기의 출력축을 외부로 노출시키는 축공이 형성되는 결속함체;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부브래킷과 상기 하부브래킷의 사이에 수직으로 설치되고 상기 중량체를 상하로 관통하여 상기 중량체의 승강운동을 가이드하는 복수 개의 안내봉;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중량체에는 상기 수직봉과 상기 안내봉이 각각 관통하는 제1관통공과 제2관통공이 구비되고, 상기 제1관통공과 상기 제2관통공의 내측에는 상기 수직봉과 상기 중량체 간의 마찰을 저감시키는 제1마찰저감슬리브와 상기 안내봉과 상기 중량체 간의 마찰을 저감시키는 제2마찰저감슬리브가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 구동부가 구동모터와 회전캠과 연결로드로 구성되어 구조가 간단하여 제조단가를 줄일 수 있다.

그리고 구동모터의 단순 제어를 통해 중량체의 승강 스트로크 및 속도 제어가 용이하여 파도의 세기와 주기를 편리하게 가변 조절할 수 있다.

또한, 구동부를 이루는 구성들 간의 연결 구조가 단순하여 작동성이 보장될 뿐만 아니라 유지보수관리도 간편하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치의 정단면도이다.
도 2는 도 1의 A부의 확대도이다.
도 3은 도 1의 B-B'선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치의 내부 구성들에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치의 내부 구성들에 대한 평면도이다.

본 발명은 해상 구조 훈련을 실시하기 위한 수영장이나 물놀이를 하기 위한 물놀이시설이나 항만구조물의 성능을 평가하거나 석유 시추 선박의 특성을 테스트하기 위한 실험수조(이하 모두 '수조'라 함)에 마련되어 인공적으로 파도를 발생시키는 볼 형상의 파도 발생 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치는 중량체를 수직으로 승강 운동시키는 구동부의 구성이 간단하고 그 구성 간의 연결구조로 단순하며 그 구성의 제어도 용이하여 제조단가를 줄일 수 있고 파도의 세기와 주기를 용이하게 조절할 수 있으며 유지보수관리도 간편하게 할 수 있는 것이 큰 특징이다.

이러한 특징은 구동부에 회전력을 발생시키는 구동모터와, 구동모터의 회전력에 의해 회전운동하는 회전캠과, 회전캠의 회전운동을 수직 왕복 운동으로 전환시키는 연결로드를 포함한 구성에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 볼구조체(100), 상부브래킷(200), 하부브래킷(300), 수직봉(400), 중량체(500), 탄성체(600) 및 구동부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 볼구조체(100)는 수조에 담긴 물의 표면에 부상하여 무게 중심의 변화에 따라 상하로 유동하면서 물에 운동에너지를 전달하여 파도를 발생시키는 구성이다.

이때 볼구조체(100)는 수면에 부상할 수 있고 무게중심의 변화에 의해 수면에서 상하로 유동하여 물에 운동에너지를 전달할 때 그 형태가 변화되지 않는 소정두께를 가진 합성수지재질로 이루어질 수 있다.

그리고 볼구조체(100)는 원형으로 형성되고 내부에 상부브래킷(200), 하부브래킷(300), 수직봉(400), 중량체(500), 탄성체(600) 및 구동부(700)를 설치하기 위한 설치공간(160)이 마련되는 형태를 가질 수 있다.

또한, 볼구조체(100)는 상부브래킷(200), 하부브래킷(300), 수직봉(400), 중량체(500), 탄성체(600) 및 구동부(700)의 설치가 용이하도록 상하로 분리 구성되거나 좌우로 분리 구성되어 상호 분리 가능하게 결합되는 형태를 가질 수 있다.

즉, 볼구조체(100)는 실시예에 따른 도 1 및 4와 같이 상부반구체(110)와 하부반구체(120)로 상하 분리 구성되고, 상부반구체(110)의 하단 내주연부와 하부반구체(120)의 상단 외주연부에 각각 상호 대응되는 수나사(111)와 암나사(121)가 각각 형성되어 나사식으로 상호 결합될 수 있다.

여기서 상부반구체(110)와 하부반구체(120)의 사이에는 수조의 물이 내부로 유입되지 않도록 수밀을 위해 하나 이상의 실링(130)이 더 설치되어 수밀을 유지할 수 있다.

다음으로, 상기 상부브래킷(200)은 볼구조체(100)의 내부 상측에 고정 설치되어 수직봉(400)이 수직으로 기립될 수 있도록 수직봉(400)의 상단을 지지하는 구성이다.

이때 상부브래킷(200)과 볼구조체(100)는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 상부연결브래킷(210)에 의해 상호 체결될 수 있다.

즉, 상부연결브래킷(210)의 일단은 제1상부체결수단(211)에 의해 상부브래킷(200)과 연결되고, 상부연결브래킷(210)의 타단은 제2상부체결수단(212)에 의해 볼구조체(100)의 내부 상측에 그 중심을 향하여 수평방향으로 일체로 돌출된 상부돌출턱(140)에 고정될 수 있다.

다음으로, 상기 하부브래킷(300)은 볼구조체(100)의 내부 하측에 고정 설치되어 수직봉(400)이 수직으로 기립될 수 있도록 수직봉(400)의 하단을 지지하는 구성이다.

이때도 하부브래킷(300)과 볼구조체(100)는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 하부연결브래킷(310)에 의해 상호 체결될 수 있다.

즉, 하부연결브래킷(310)의 일단은 제1하부체결수단(311)에 의해 하부브래킷(300)과 연결되고 하부연결브래킷(310)의 타단은 제2하부체결수단(312)에 의해 볼구조체(100)의 내부 하측에 그 중심을 향하여 수평방향으로 일체로 돌출된 하부돌출턱(150)에 고정될 수 있다.

여기서 상부브래킷(200), 하부브래킷(300), 수직봉(400), 중량체(500), 탄성체(600) 및 구동부(700)를 볼구조체(100)의 내부에 용이하게 설치하기 위해서는 볼구조체(100)의 외부에서 제2상부체결수단(212)으로 볼구조체(100)와 상부연결브래킷(210)을 체결 가능해야 한다.

이를 위해 볼구조체(100)의 상측에는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 제2상부체결수단(212)이 관통시켜 상부연결브래킷(210)을 볼구조체(100)에 체결할 수 있도록 체결공(160)이 수직으로 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 수직봉(400)은 볼구조체(100)의 내부에 마련된 설치공간(160)에 수직으로 기립 설치되어 중량체(500)의 수직 승강운동을 안내하는 구성이다.

이때 수직봉(400)은 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 상단이 상부브래킷(200)에 고정 설치되고 하단이 하부브래킷(300)에 고정되어 수직으로 기립될 수 있다.

다음으로, 상기 중량체(500)는 수직봉(400) 상에 설치되어 수직봉(400)을 따라 수직으로 승강운동 가능하게 설치되어 승강운동에 따라 볼구조체(100)의 무게중심을 수직방향을 따라 상하로 이동시키는 구성이다.

이때 중량체(500)는 볼구조체(100)의 무게중심을 상하로 변화시킬 수 있는 무게와 형태를 가질 수 있다. 즉, 중량체(500)는 상하로 소정두께를 가진 원판 형태이고 금속 재질로 이루어지며 볼구조체(100)의 무게중심 변화를 가능하게 하는 무게를 가질 있다.

그리고 중량체(500)는 수직봉(400)을 따라 수직으로 승강운동 가능하도록 제1관통공이 상하로 관통될 수 있다. 단, 제1관통공의 내측에는 도 5에 도시된 바와 같이 중량체(500)가 승강운동할 때 수직봉(400)과의 마찰을 저감시키기 위한 제1마찰저감슬리브(510)가 더 설치될 수 있다.

상기 제1마찰저감슬리브(510)의 내측에는 마찰 저감을 위해 구름운동을 유도하는 복수 개의 마찰저감볼(미도시)이 설치될 수도 있고, 제1마찰저감슬리브(510)의 내주면에는 마찰 저감을 위해 마찰면적을 줄이는 마찰저감홈(미도시)이 일정간격으로 함몰 형성될 수 있다.

여기서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 형상의 파도 발생 장치는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 상부브래킷(200)과 하부브래킷(300)의 사이에 복수 개가 일정간격을 두고 수직으로 설치되어 중량체(500)의 승강운동을 안내하는 안내봉(800)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때 안내봉(800)은 상단이 상부브래킷(200)에 고정 설치되고 하단이 하부브래킷(300)에 고정 설치될 수 있다. 그리고 안내봉(800)에는 중량체(500)가 상하로 관통하는 제2관통공이 형성될 수 있다.

단, 제2관통공의 내측에는 도 5에 도시된 바와 같이 중량체(500)가 승강운동할 때 안내봉(800)과의 마찰을 저감시키기 위한 제2마찰저감슬리브(520)가 더 설치될 수 있다.

상기 제2마찰저감슬리브(520)의 내측에는 마찰 저감을 위해 구름운동을 유도하는 복수 개의 마찰저감볼(미도시)이 설치될 수도 있고, 제2마찰저감슬리브(520)의 내주면에는 마찰 저감을 위해 마찰면적을 줄이는 마찰저감홈(미도시)이 일정간격으로 함몰 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 탄성체(600)는 상부브래킷(200)과 중량체(500)의 사이에서 수직봉(400)의 외측에 설치되어 중량체(500)를 하부브래킷(300) 측으로 가압하여 중량체(500)가 자중에 의해 탄력있게 하강하도록 하는 구성이다.

이때 탄성체(600)는 도시된 바와 같이 코일스프링일 수도 있고, 도시되지 않았지만 상부브래킷(200)과 중량체(500)를 탄력있게 연결하는 복수 개의 탄력밴드일 수도 있다.

다음으로, 상기 구동부(700)는 본 발명의 가장 핵심적인 구성으로서, 볼구조체(100)의 무게중심을 변화시키는 중량체(500)를 수직봉(400)과 안내봉(800)을 따라 수직으로 승강운동시키는 구성이다.

이때 구동부(700)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 구동모터(710), 감속기(720), 회전캠(730) 및 연결로드(740)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동모터(710)는 중량체(500)의 상부 일측에 고정 설치되어 회전력을 발생시키는 구성이다. 이때 구동모터(710)의 전원은 외부전원으로부터 공급될 수도 있고, 볼구조체(100)의 내부에 별도로 내장된 배터리(미도시)로부터 공급될 수도 있다.

단, 구동모터(710)에 외부전원이 공급되는 경우에는 구동모터(710)와 외부전원을 연결하는 유선케이블이 볼구조체(100)를 관통하도록 배선될 수 있다.

그리고 구동모터(710)에 배터리의 전원이 공급되는 경우에는 볼구조체(100)의 일측에 배터리를 충전하기 위한 충전단자(미도시)가 별도로 구비되거나, 볼구조체(100)의 외면에 태양에너지를 전기에너지를 변환하는 태양전지셀(미도시)이 별도로 부착되어 구동모터(710)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 감속기(720)는 구동모터(710)의 일측에 설치되고 입력축이 구동모터(710)의 구동축에 연결되어 구동모터(710)에서 발생하는 회전력의 회전속도를 감속시켜 출력축으로 출력하는 구성이다.

상기 회전캠(730)은 감속기(720)의 출력축에 회전 가능하게 연결되어 회전운동하는 구성이다.

상기 연결로드(740)는 도 2 및 3과 같이 일단이 회전캠(730)의 단부에 연결부재에 의해 회전 가능하게 연결되고 타단이 연결부재에 의해 상부브래킷(200)의 일측에 회전 가능하게 연결되어 회전캠(730)의 회전운동을 수직 왕복운동으로 전환하는 구성이다.

즉, 연결로드(740)는 수직 왕복운동하면서 중량체(500)를 상부브래킷(200) 측으로 견인한 후 다시 본래 위치로 복귀시키는 기능을 반복하게 된다. 따라서 볼구조체(100)의 내부에서 중량체(500)가 수직으로 왕복운동하면서 볼구조체(100)의 무게중심을 수직방향을 따라 상하로 이동시켜 볼구조체(100)를 통한 파도 발생이 가능하게 된다.

이때 구동모터(710)의 회전력을 이용함에 따라 구동모터(710)를 정역모터 또는 서보모터로 채택하고 이에 공급되는 전류량을 제어하면 중량체(500)의 승강 스트로크 및 속도 제어가 가능함에 따라 파도의 세기와 주기를 용이하게 가변 조절할 수 있다.

여기서 중량체(500)의 상부 일측에는 구동모터(710)와 감속기(720)를 외부에서 감싸 상호 견고하게 연결하여 긴밀하고 정확한 회전력 출력 및 전달이 가능하도록 하는 결속함체(미도시)가 더 설치될 수 있다.

단, 결속함체의 일측에는 감속기(720)의 출력축이 외부로 노출되어 회전캠(730)과 연결될 수 있도록 축공이 형성될 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

100: 볼구조체
110: 상부반구체
111: 수나사
120: 하부반구체
121: 암나사
130: 실링
140: 상부돌출턱
150: 하부돌출턱
160: 설치공간
200: 상부브래킷
210: 상부연결브래킷
211: 제1상부체결수단
212: 제2상부체결수단
300: 하부브래킷
310: 하부연결브래킷
311: 제1하부체결수단
312: 제2하부체결수단
400: 수직봉
500: 중량체
510: 제1마찰저감슬리브
520: 제2마찰저감슬리브
600: 탄성체
700: 구동부
710: 구동모터
720: 감속기
730: 회전캠
740: 연결로드
800: 안내봉

Claims (5)

1. 내부에 설치공간이 구비되는 볼구조체;
   상기 볼구체의 내부 상측과 하측에 각각 고정되는 상부브래킷과 하부브래킷;
   상기 설치공간에 구비되고 상단과 하단이 상기 상부브래킷과 상기 하부브래킷에 각각 고정되는 수직봉;
   상기 수직봉을 따라 승강 가능하게 설치되는 중량체;
   상기 수직봉의 외측에서 상기 상부브래킷과 상기 중량체의 사이에 설치되어 상기 중량체를 상기 하부브래킷 측으로 가압하는 탄성체; 및
   상기 볼구체의 내부에 구비되어 구동모터의 구동에 따른 회전운동을 수직 왕복운동으로 전환하여 상기 중량체를 승강시키는 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는
   상기 중량체의 상부 일측에 설치되는 구동모터;
   상기 구동모터의 구동축에 연결되는 감속기;
   상기 감속기의 출력축에 연결되는 회전캠; 및
   상기 회전캠의 단부에 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 상부브래킷의 일측에 회전 가능하게 연결되는 연결로드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동부는
   상기 중량체의 상부 일측에 설치되고 상기 구동모터와 상기 감속기를 외부에서 감싸 일체화시키고 일측에 상기 감속기의 출력축을 외부로 노출시키는 축공이 형성되는 결속함체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부브래킷과 상기 하부브래킷의 사이에 수직으로 설치되고 상기 중량체를 상하로 관통하여 상기 중량체의 승강운동을 가이드하는 복수 개의 안내봉;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 중량체에는
   상기 수직봉과 상기 안내봉이 각각 관통하는 제1관통공과 제2관통공이 구비되고,
   상기 제1관통공과 상기 제2관통공의 내측에는
   상기 수직봉과 상기 중량체 간의 마찰을 저감시키는 제1마찰저감슬리브와 상기 안내봉과 상기 중량체 간의 마찰을 저감시키는 제2마찰저감슬리브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 볼 형상의 파도 발생 장치.
   

Images