KR20200049283A - 모형선 발라스팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모형선 발라스팅 장치를 제공할 수 있되, 선박 또는 해양구조물 등의 부유 구조물을 기하학적으로 상사한 모형선의 선체를 이용한 모형 시험을 위하여, 상기 선체의 내부에 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 선체의 무게중심을 변경시키거나 또는 무게추 가감을 통해서 흘수 조건을 변경할 수 있도록, 레일과 무게추이동부를 통해 복수개의 무게추를 이동시키는 중량체가변모듈; 상기 선체의 외부에 구비된 무게추를 상기 중량체가변모듈에 추가하거나, 상기 중량체가변모듈로부터 상기 무게추를 제거 또는 상기 선체의 외부로 회수하는 크레인모듈; 및 상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈 각각의 모듈구동기에 접속되어서 상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈의 움직임을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

모형선 발라스팅 장치{APPARATUS FOR BALLASTING OF MODEL VESSEL}

본 발명은 모형 선박 또는 모형 해양구조물 혹은 모형 부유식구조물의 모형 시험에 사용되는 모형선 발라스팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박, 해양구조물, 부유식구조물 등의 실선의 제작 과정 중에는 실선의 건조 전 설계 단계에서부터 실선의 성능 및 특성 파악 및 추정을 위한 모형 시험이 이루어지고 있다.

모형 시험은 실선에서 발생하는 물리적 현상과 특성을 면밀히 분석하도록, 모형 실험시에 실선과 동일한 물리적 현상과 특성을 재현시킬 수 있어야 한다.

예컨대, 모형 시험을 통해 실선에 작용하는 저항을 정확히 예측하려 하는 경우, 기하학적으로 상사한 모형을 사용면서, 역학적 상사성을 고려할 수 있다.

또한, 시험에 사용하는 모형선은 시험결과를 좌우하는 근본적인 요소이지만, 그 모형선의 배수량, 침수표면적, 특성, 길이 등도 모형 시험 준비 및 해석에 매우 중요한 요인이 될 수 있다.

예컨대, 모형 시험에서 가장 큰 영향을 미치는 요인으로는 배수량, 침수표면적이 될 수 있다.

따라서, 모형선에 대한 흘수조건을 신속하고 정확하게 맞출 수 있는 실험 장비가 요구되고 있다.

종래 기술에 따른 모형선 흘수 자동 조절장치는 모형선의 선수와 선미 그리고 좌현과 우현에 각각 설치되어 모형선의 흘수를 측정하고 측정흘수값을 무선송수신 장치에 전달하는 흘수측정장치와, 그 모형선에 설치되어 무선조절장치와 무선으로 교신하되 상기 흘수측정장치의 측정흘수값을 상기 무선조절장치에 송신하고 상기 무선조절장치로부터 무게중심변경명령을 수신하여 무게중심변경장치에 전달하는 무선송수신장치와, 모형선 외부에 설치되며 상기 흘수측정장치의 측정흘수값이 미리 계산된 설정흘수값과 다를 경우 무게중심변경명령을 생성하는 무선조절장치, 및 모형선에 설치되어 상기 무선조절장치의 무게중심변경명령이 있는 경우 무게추의 직선 왕복 이동을 통하여 모형선의 무게중심 위치를 자동으로 변경하는 무게중심변경장치를 포함하여 구성될 수 있다.

그러나, 종래 기술의 모형선 흘수 자동 조절장치는 모듈화되어 있지 않고, 탈부착 수단이 부재되어 있어서, 대항 모형선 이외에는 장치의 범용적 적용이 불가능한 단점이 있다.

또한, 종래 기술의 모형선 흘수 자동 조절장치는 볼스크류 및 LM가이드를 사용하기 때문에 무게추를 이동시키는 장치의 하중 증가 및 구성이 매우 복잡한 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 무게중심변경장치는 사용자가 무게추를 무게중심변경장치에 수동으로 탑재 또는 분리시켜야 하는 불편함이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 무게중심변경장치는 무게추의 위치만을 모형선 내에서 변경시킬 수 있을 뿐, 복수개의 무게추를 기존의 모형선에 기 설치된 무게추에 가감하듯이 적재할 수 없고, 실험 도중 무게추를 부분적 또는 전체적으로 모형선으로부터 자동 제거할 수 없으므로, 모형선의 흘수선 산정, 배수량, 침수표면적을 신속하고 정확하게 파악하기 매우 어렵고, 모형 시험 시간 증가로 인해 시험 준비 작업 효율이 매우 떨어지는 상황이다.

특히, 모형선도 물에 잠겨 있는 부분, 즉 아랫부분이 물에 잠기는 정도를 알 수 있는 흘수선도 열대담수 만재흘수선(load line mark), 하절기담수 만재흘수선, 열대해수 만재흘수선, 하절기해수 만재흘수선, 동절기해수 만재흘수선 등과 같이 해수와 담수로 구분되거나, 항행하는 해역과 계절 등과 같은 흘수 조건에 따라 달리 적용된다.

따라서, 종래 기술의 모형선 흘수 자동 조절장치는 무게추를 추가 및 적층하여 각종 흘수 조건에 대응한 자동화 모형 시험을 수행할 수 없으므로, 해수, 담수, 해역 또는 계절 환경에 따라 모형선의 흘수선을 정확하게 파악할 수 있는 수단이 시급히 요구되고 있는 상황이다.

본 발명에서는 모형선 내에서 무게추의 왕복 이동이 가능하면서도, 무게추를 모형선의 선체 내에서 복수개로 적층시킨 상태로 이동시키거나, 추가 또는 제거시킬 수 있음에 따라서, 각종 흘수 조건에 대응한 자동화 모형 시험을 신속하고 정확하게 수행할 수 있으며, 다양한 모형선에도 탈부착이 가능하여 장치 이용률을 극대화시킬 수 있는 모형선 발라스팅 장치를 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선박 또는 해양구조물 등의 부유 구조물을 기하학적으로 상사한 모형선의 선체를 이용한 모형 시험을 위하여, 상기 선체의 내부에 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 선체의 무게중심을 변경시키거나 또는 무게추 가감을 통해서 흘수 조건을 변경할 수 있도록, 레일과 무게추이동부를 통해 복수개의 무게추를 이동시키는 중량체가변모듈; 상기 선체의 외부에 구비된 무게추를 상기 중량체가변모듈에 추가하거나, 상기 중량체가변모듈로부터 상기 무게추를 제거 또는 상기 선체의 외부로 회수하는 크레인모듈; 및 상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈 각각의 모듈구동기에 접속되어서 상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하는 모형선 발라스팅 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제어부에 접속되고, 상기 선체의 복수개의 설치위치에 분산 배치되어서, 상기 무게추, 상기 중량체가변모듈 또는 상기 크레인모듈의 위치를 파악하는 인도어지피에스(Indoor GPS)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 중량체가변모듈은, 상기 선체의 내부 또는 데크에 대응하는 지지기반에 배치되는 베이스판; 및 상기 베이스판을 상기 지지기반에 탈부착 가능하게 결합시키는 제 1 클램핑 장치를 포함하고, 상기 레일이 상기 선체의 선수미 방향 또는 선폭 방향을 따라서, 상기 베이스판 위에 배치되고, 상기 무게추이동부가 상기 레일을 따라 이동 가능하게 상기 레일에 결합되고, 상기 무게추를 단수 또는 복수개로 적층시켜 운반시킬 수 있다.

또한, 상기 무게추이동부는, 상기 레일의 형상에 레일 수용부를 갖는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 배치되고, 상기 레일의 상면에 접촉하는 복수개의 볼 캐스터; 상기 케이싱의 내부에 배치되고, 상기 레일의 측면에 접촉하는 바퀴; 상기 바퀴의 회전을 위해서 상기 케이싱의 내부에 설치된 모터; 상기 모터와 상기 바퀴 사이에 연결되어 모터 회전력을 상기 바퀴에 전달하는 동력축계; 상기 제어부에 대한 접속 및 통신을 위하여, 상기 인도어지피에스에 의해 인식 가능한 식별자를 구비하고, 상기 모듈구동기를 전자 회로적으로 구비한 통신모듈; 상기 케이싱의 평면적보다 넓게 형성되고, 상기 케이싱의 상부에 연결된 상판; 상기 상판의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출된 상판돌기부; 및 상기 상판돌기부의 측면에서 홈형상으로 형성된 제 1 걸림턱부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게추는, 상기 선체의 중량 변화를 위하여 단위별 중량을 갖는 몸체부; 상기 몸체부의 저면 중심에 형성된 체결홈부; 상기 체결홈부의 내측면을 기준으로 설치되고, 상기 체결홈부의 내측면에서 표출된 스토퍼볼과, 상기 스토퍼볼을 탄성으로 지지하는 탄성체를 구비한 탄성체결부; 상기 체결홈부를 기준으로 상기 몸체부의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출된 체결돌기부; 상기 체결돌기부의 측면에서 홈형상으로 형성된 제 2 걸림턱부; 및 상기 인도어지피에스에 의해 인식 가능하도록, 상기 몸체부에 마련된 RFID용 또는 비콘용 태그부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 크레인모듈은, 상기 선체에 탈부착 가능하게 설치되거나, 또는 선체를 이동시키는 모형 시험용 전차에 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 선체의 선체벽 상부 또는 상기 모형 시험용 전차의 지지프레임에 클램핑되는 복수개의 제 2 클램핑 장치; 상기 제 2 클램핑 장치의 사이에 연결된 크레인레일; 상기 크레인레일을 따라 모터 구동력으로 이동되는 갠트리장치; 상기 갠트리장치의 붐대를 따라 모터 구동력으로 이동되고, 크레인케이블을 상승 또는 하강시키는 인양장치; 및 상기 크레인케이블의 끝단에 연결되고, 전자석의 자력으로 무게추를 양하역하거나, 상기 무게추와의 접촉을 센서로 인식한 후, 무게추의 제 2 걸림턱부를 향하여 작동핀을 이동시켜서 상기 무게추를 양하역하는 집게장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치에 의하면, 모형선의 선체에 탈부착 가능하게 설치되거나, 또는 선체를 이동시키는 모형 시험용 전차에 탈부착 가능하게 설치되는 크레인모듈로 무게추를 추가 또는 제거할 수 있음으로써, 모형선의 무게중심을 변경시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무게추 추가 및 적재를 통해 흘수 조건을 신속하게 변경시킬 수 있고, 무게추이동부의 상판에 무게추를 얹혀놓거나 제거하는 시간을 절약할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치에 의하면, 크레인모듈뿐만 아니라, 중량체가변모듈도 모형선에 탈부착 가능하게 구성되어서, 다양한 모형선에 범용적으로 적용될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치에 의하면, 인도어지피에스(Indoor GPS)를 이용하여 각 무게추의 위치 파악, 선체 위치별 무게추의 하중 변화 등을 파악할 수 있는 자동화된 계측 체계를 제공할 수 있고, 무게추에 대한 정확한 위치 파악을 통해 시험 오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치에 의하면, 중량체가변모듈은 탈부착 가능한 베이스판 위에 모형선의 선체의 선수미 방향(예: X축 방향)과 선폭 방향(예: Y축 방향)을 따라 배치된 레일을 배치하고, 레일을 따라 독립 구동되는 복수개의 무게추이동부를 구비함으로써, 장치 설치 및 장치 재활용 성능이 매우 뛰어난 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치에 의하면, 무게추끼리 서로 적층 상태를 유지할 수 있는 탄성체결부가 무게추에 각각 구비되어 있어서, 무게추가 적층된 상태로 수조 내에서 선체 운동(예: 6자유도 운동)에 의한 영향을 받고 있더라도, 선체 운동에 의해 무게추이동부의 상판으로부터의 분리 또는 무너짐 발생을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무게추이동부의 확대 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 크레인모듈의 확대 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 무게추이동부의 상판 위에 복수개의 무게추를 적재하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 크레인모듈의 집게장치로 무게추를 부분적 또는 전체적으로 인양하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 응용 예에 따른 모형선 발라스팅 장치와 모형 시험을 위한 전차의 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무게추이동부의 확대 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 크레인모듈의 확대 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 모형선 발라스팅 장치(10)에 대한 설명에 앞서서, 수직 방향은 선체(1)의 높이 방향 혹은 도 1의 Z축 방향을 의미할 수 있고, X축 방향은 선체(1)의 선수미 방향 또는 종방향을 의미할 수 있고, Y축 방향은 선체(1)의 선폭 방향 또는 횡방향을 의미할 수 있다.

또한, 선체 운동, 즉 6자유도 운동은 크게 직선 운동(예: 병진)과 회전 운동을 의미할 수 있다.

예컨대, 직선 운동에는 선체(1)의 진행방향(선수미 방향 또는 종방향)의 전후로 움직이는 X축 직선 운동(surge)과, 선체(1)의 횡방향으로 움직이는 Y축 직선 운동(sway)과, 선체(1)의 상하방향으로 움직이는 Z축 직선 운동(heave)이 있다.

회전 운동에는 선체(1)의 종축(예: X축)을 중심으로 회전하는 횡요 운동(ro)과, 선체의 횡축(예: Y축)을 중심으로 회전하는 종요 운동(pi)과, 선체의 수직축(예: Z축)을 중심으로 회전하는 선수 동요(ya)가 있다.

모형선 발라스팅 장치(10)가 적용될 선체(1)는 모형 시험을 위하여, 그 모형 시험에 사용되는 기 설비에 해당하는 수조 설비 규모를 고려하되 제작되어 있을 수 있고, 선박 또는 해양구조물 등의 부유 구조물을 기하학적으로 상사한 모형선의 형상을 가지고 있을 수 있다.

예컨대, 모형선용 선체(1)의 크기는 수조 크기에 대응하게 정해질 수 있다.

여기서, 수조는 모형 시험용 설비 및 장비 또는 모형선용 선체(1)를 이동 또는 견인하는 전차(2)를 구비할 수 있다.

전차(2)는 수조의 측벽 상부를 기반으로 구동하는 구동 장치를 구비한 대차 구조물일 수 있다.

또한, 수조에는 난류 촉진장치(turbulence stimulator) 등과 같이 실제 사용 환경을 조성하는 장치와 계측 제어 체계 등이 구비되어 있을 수 있다.

예컨대, 계측 제어 체계에는 저항동력계, 구속계(clamp system) 및 트림가이드(trim guide) 등이 구비될 수 있고, 이를 제어할 수 있는 전자 제어 시스템도 포함될 수 있다.

본 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치(10)는 크게 중량체가변모듈(100)과, 크레인모듈(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

중량체가변모듈(100)은 선체(1)의 내부에 탈부착 가능하게 설치되고, 선체(1)의 무게중심을 변경시키거나 또는 무게추 가감을 통해서 흘수 조건을 변경할 수 있도록, 복수개의 무게추(3)를 이동시키는 역할을 담당할 수 있다.

중량체가변모듈(100)에 따르면 무게추(3)는 상세히 후술될 무게추이동부(110)에 의해 운반되어서, 선체(1)의 무게중심 위치를 변경 또는 선체(1)의 흘수(예: 만재흘수 또는 경하흘수) 조건을 변경시키는 수단이 될 수 있다.

즉, 무게추(3)는 컨테이너선, 화물선 등과 같이 흘수선 변경 범위가 심한 선박을 상사한 모형선을 위하여, 선체(1)의 내부에 복수개로 적재된 상태로 무게추이동부(110)에 의해 운반될 수 있다.

특히, 무게추이동부(110)도 난류 촉진장치(turbulence stimulator) 등의 영향을 받아 선체 운동에 의한 영향을 받을 수 있다.

이런 경우를 대비하여, 무게추이동부(110)는 그 위에 적재된 복수개의 무게추(3)를 쓰러트리지 않고 유지시킬 수 있는 무게추 고정 수단 등도 구비할 필요가 있다.

무게추(3)는 1개 배치 또는 무게추(3)의 수직 방향을 따라 복수개로 적재 배치된 상태로 중량체가변모듈(100)에 의해서 선체(1)의 선수미 방향으로 왕복 운반될 수 있거나, 선체(1)의 횡방향으로 왕복 운반될 수 있다.

이런 중량체가변모듈(100)은 탈부착 설치가 매우 용이하고, 평면 방향(예: 선체(1)의 수직 방향)으로 조립이 가능하게 제작된 모듈화된 장치로서, 다양한 크기의 모형선용 선체(1)에 적용될 수 있도록 제작되어 있을 수 있다.

크레인모듈(200)은 선체(1)의 외부에 구비된 무게추(3)를 중량체가변모듈(100)에 공급하여 추가하거나, 중량체가변모듈(100)로부터 무게추(3)를 제거 또는 선체(1)의 외부로 회수하는 역할을 담당할 수 있다.

여기서, 선체(1)의 외부는 모형선용 선체(1)와 동시에 이동 가능한 장치 구조물이거나 또는 모형 시험용 전차(2)에 마련된 무게추 보관부(400)일 수 있다.

물론, 기본적인 적재 하중이 허용하는 범위 내에서 무게추(3)는 선체(1)의 내부 공간의 데크 또는 바닥면 등에도 마련될 수 있고, 이 경우도 크레인모듈(200)에 의해서 중량체가변모듈(100) 쪽으로 제공 또는 회수될 수도 있다.

제어부(300)는 유선 또는 무선 통신망을 통해서 중량체가변모듈(100) 및 크레인모듈(200) 각각의 모듈구동기(미 도시)에 접속되어서 중량체가변모듈(100) 및 크레인모듈(200)의 움직임을 제어하거나, 통신을 담당하거나, 무게추 위치 변경을 제어하거나, 미 도시된 흘수선측정기의 측정 신호를 처리하는 등과 같은 역할을 담당할 수 있다.

특히, 제어부(300)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 제어부(300)에 접속된 복수개의 인도어지피에스(500)(Indoor GPS)를 포함할 수 있다.

인도어지피에스(500)는 선체(1)를 포함한 공간 또는 선체(1) 내부 공간을 대상으로 계측물(예: 무게추이동부, 인양장치, 무게추 등)의 위치를 파악하는 실내 측위 장치로서, 각각의 계측물이 목표 위치까지 이동 및 정지될 수 있게 가이드하는 역할을 담당하도록 구성되어 있다.

즉, 인도어지피에스(500)는 무게추(3), 중량체가변모듈(100) 크레인모듈(200)의 위치를 파악하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 인도어지피에스(500)는 선체(1)의 복수개의 설치위치에 분산 배치되어 있을 수 있다.

예컨대, 인도어지피에스(500)는 와이파이 AP(access point) 및 통신단말을 이용한 실내 측위 시스템이거나, RFID(Radio-Frequency Identification)과 비콘(beacon)과 같은 사물인터넷장비와 측위 엔진을 탑재한 서버에 의한 실내 측위 시스템, 혹은 초음파 통신 단말기를 이용한 장치일 수 있다.

인도어지피에스(500)는 실내 공간에서 계측물(예: 무게추이동부, 인양장치, 무게추 등)의 위치를 파악하거나, 목표에 대한 위치 정보를 제공할 수 있는 장치인 경우 본 실시 예에 적용 가능함으로써, 특정 실내 측위 장비로 한정되지 않을 수 있다.

이러한 중량체가변모듈(100)은 베이스판(101), 제 1 클램핑 장치(102), 레일(103), 무게추이동부(110)를 포함할 수 있다.

베이스판(101)은 모듈화된 규격에 대응하게 단수 또는 복수로 마련될 수 있다.

베이스판(101)은 단수일 경우, 선체의 내부에 설치될 수 있는 면적을 가질 수 있고, 복수일 경우, 단위 규격의 면적의 평판의 테두리에 요부 또는 철부를 설치하여 서로 결합 또는 분리됨에 따라서 선체의 내부 평면적에 대응하게 확장될 수 있는 집합체 평판일 수 있다.

이런 베이스판(101)은 선체(1)의 내부 또는 데크에 대응하는 지지기반(4)에 배치될 수 있다.

제 1 클램핑 장치(102)는 볼트, 클램퍼, 압착 그립 등의 수단을 의미하는 것으로서, 베이스판(101)을 상기 지지기반(4)에 탈부착 가능하게 결합시키는 역할을 담당할 수 있다.

레일(103)은 선체(1)의 선수미 방향 또는 선폭 방향을 따라서, 베이스판(101) 위에 배치 또는 결합될 수 있다.

레일(103)은 통상적인 결합 방식(예: 볼트 조임 등)에 의해 분해 가능하게 베이스판(101)에 결합되거나, 고정 방식(예: 용접, 리벳 등)에 의해 베이스판(101)에 설치될 수 있다.

레일(103)은 선체(1)의 선수미 방향에 대응하게 긴 길이를 갖거나, 선폭 방향에 대응하게 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다.

레일(103)은 레일 진행 방향이 교차하는 지점이나 코너 지점에서 서로 이격되어 있을 수 있다.

이에 따라 후술되는 무게추이동부(110)는 레일(103)을 기반으로 선체(1)의 선수미 방향 끝에서 반대쪽 끝까지 혹은 선폭 방향 양측 끝까지 이동 가능할 수 있다.

레일(103)에는 단수 또는 복수개의 무게추이동부(110)가 이동 가능하게 배치되어 있을 수 있다.

무게추이동부(110)는 레일(103)을 따라 이동 가능하게 레일(103)에 결합되고, 무게추(3)를 단수 또는 복수개로 적층시켜 운반시키는 역할을 담당할 수 있다.

특히, 레일(103)은 점선 원으로 확대 도시한 바와 같이, 베이스판(101)에 고정 또는 결합되는 수직부(105)와, 그 수직부(105)의 끝단에서 양측으로 돌출되고, 레일(103) 방향으로 연장된 수평부(104)를 포함할 수 있다.

레일(103)의 수직부(105)와 수평부(104)는 무게추이동부(110)의 이동을 가이드하는 역할 또는 무게추이동부(110)의 이동을 위한 지지 기반이 될 수 있다.

이런 레일(103)은 수직부(105) 및 수평부(104)에 의해 영문 T자 단면 형상을 가질 수 있고, 이러한 형상 및 구조적 특징을 통해서, 선박 운동으로부터 무게추이동부(110)의 이탈을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 2를 참조하면, 무게추이동부(110)는 케이싱(111), 볼 캐스터(112), 바퀴(113), 모터(114), 동력축계(115), 통신모듈(116), 상판(117), 상판돌기부(118) 및 제 1 걸림턱부(119)를 포함할 수 있다.

케이싱(111)은 레일(103)의 형상(예: 영문 T자 단면 형상)에 대응한 레일 수용부를 가질 수 있다.

케이싱(111)에서 T자 단면 형상의 레일 수용부는 무게추이동부(110)의 이동 방향을 따라 케이싱(111)의 전후면을 관통하게 형성되어 있을 수 있다.

볼 캐스터(112)는 케이싱(111)의 내부에 배치되고, 레일(103)의 수평부(104)의 상면에 접촉하여 무게추이동부(110)의 구름 작동을 지지 및 가이드하는 역할을 담당할 수 있도록 복수개로 이루어져 있을 수 있다.

이를 위해서, 각 볼 캐스터(112)의 볼 부위는 T자 단면 형상의 레일 수용부의 천장 부위에서 하향으로 표출되어서 레일(103)의 상면, 더욱 상세하게 레일(103)의 수평부(104)의 상면에 접촉할 수 있다.

바퀴(113)는 복수개의 리딩 바퀴(예: 동력을 받는 구동 바퀴) 및 복수개의 트레일링 바퀴(예: 동력을 받지 않고 자유 회전하는 바퀴)로 이루어져 있을 수 있다.

이런 바퀴(113)는 케이싱(111)의 내부에 회전 가능하게 결합 또는 배치될 수 있다.

바퀴(113)의 일부분 또는 마찰력을 발생시키는 부분은 T자 단면 형상의 레일 수용부의 바퀴 표출 구멍을 통해서 레일(103)의 측면, 더욱 상세하게 레일(103)의 수직부(105)의 측면에 접촉하여서, 마찰에 의하여 레일(103)을 기반으로 무게추이동부(110)의 이동에 필요한 이동력을 발생시킬 수 있다.

즉, 동력을 이용한 바퀴(113)는 무게추이동부(110)의 독립 구동을 가능케 하여, 무게추이동부(110)가 어느 한 레일(103)을 따라 복수개로 배치되더라도, 각각 서로의 간격, 거리, 속도를 개별적으로 유지하면서 무게추이동부(110)가 무게추(3)를 운반할 수 있고, 이에 따라 더욱 정밀한 선체(1)의 무게 중심 변경이 가능할 수 있는 장점이 있다.

모터(114)는 바퀴(113)의 회전을 위해서 케이싱(111)의 내부에 설치될 수 있다.

모터(114)의 제어는 전자 회로적으로 구성되고 통신 제어가 가능한 모듈구동기(미 도시)에 이루어질 수 있다.

동력축계(115)는 모터(114)와 바퀴(113) 사이에 연결되어 모터 회전력을 상기 바퀴(113)에 전달하는 역할을 담당할 수 있다.

동력축계(115)는 기어, 풀리, 벨트, 샤프트, 베어링 등의 일반적인 동력 전달 구성 요소로 설계되어 있을 수 있다.

통신모듈(116)는 제어부(300)에 대한 접속 및 통신을 위하여, 인도어지피에스(500)에 의해 인식 가능한 식별자(미 도시)를 구비하고, 앞서 언급한 각 모듈구동기를 전자 회로적으로 구비하고 있을 수 있다.

상판(117)은 무게추(3)를 안정적으로 단수 또는 복수개로 지지할 수 있도록, 케이싱(111)의 평면적보다 넓게 형성되고, 케이싱(111)의 상부에 연결되어 있을 수 있다.

상판(117)은 케이싱(111)에 대하여 분해 조립 가능하게 구성되어서, 앞서 설명한 볼 캐스터(112), 바퀴(113), 모터(114), 동력축계(115), 통신모듈(116) 등의 조립 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

상판돌기부(118)는 상판(117)의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출되게 형성되어 있다.

상판돌기부(118)의 상측 첨단 부위는 경사면 또는 경사진 곡면 형상을 형성하여, 무게추(3)에 대한 적치 또는 결합을 용이하게 수행할 수 있도록 형성되어 있다.

제 1 걸림턱부(119)는 상판돌기부(118)의 측면에서 홈형상으로 형성될 수 있고, 2개 이상으로 형성될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 크레인모듈의 확대 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 무게추이동부의 상판 위에 복수개의 무게추를 적재하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3을 참조하면, 크레인모듈(200)은 선체(1)에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 응용 예에 따른 모형선 발라스팅 장치와 모형 시험을 위한 전차의 사시도이다.

도 9를 참조하면, 크레인모듈(200)은 선체(1)를 이동시키는 모형 시험용 전차(2)에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

이러한 탈부착을 위하여, 도 3 또는 도 9에 표시된 바와 같이, 크레인모듈(200)은 복수개의 제 2 클램핑 장치(210) 및 크레인레일(220)을 포함할 수 있다.

크레인레일(220)은 선수미 방향의 전방과 후방에 각각 배치된 제 2 클램핑 장치(210) 사이에 연결되어 있을 수 있다.

도 3에 보이듯이, 제 2 클램핑 장치(210)는 선체(1)의 선체벽 상부에 대하여 레버 회전에 따라 2개의 대향 배치된 압축바가 서로 가까워지는 방향으로 이동되어 선체벽 상부에 고정될 수 있도록 구성될 수 있다.

이에 따라서, 제 2 클램핑 장치(210)를 양측 단부에 구비한 크레인레일(220)도 선체(1)의 선체벽 상면에 배치될 수 있다.

반면 위와 같은 고정 방식을 응용할 경우, 제 2 클램핑 장치(210)는 도 9에서 보이듯이, 모형 시험용 전차(2)의 지지프레임(5)에 매달리듯이 클램핑될 수 있다.

즉, 도 3 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 크레인레일(220)은 제 2 클램핑 장치(210)를 통해서 선체벽 상부의 상면 또는 전차(2)의 지지프레임(5)의 저면에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

이런 경우, 크레인모듈(200)은 지지프레임(5)의 저면의 크레일레일(220)을 따라 매달리듯이 이동 가능하게 될 수 있다.

한편, 도 3을 재 참조하면, 크레인모듈(200)은 크레인레일(220)을 따라 모터 구동력으로 이동되는 갠트리장치(230)를 포함할 수 있다.

여기서, 갠트리장치(230)는 그의 저부에 앞서 설명한 무게추이동부(110)와 동일 또는 유사한 구성의 케이싱, 볼 캐스터, 바퀴, 모터, 동력축계 및 통신모듈을 갖는 복수개의 이동부(231)를 구비하여서, 크레인레일(220)을 따라 왕복 이동될 수 있도록 구성되어 있다.

크레인모듈(200)은 갠트리장치(230)의 상부의 붐대를 따라 모터 구동력으로 이동되고, 크레인케이블을 상승 또는 하강시키는 인양장치(240)를 포함할 수 있다.

또한, 크레인모듈(200)은 인양장치(240)의 크레인케이블의 끝단에 연결된 집게장치(250)를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 무게추(3)는 서로 다른 중량을 갖거나 단위별로 체적을 달리하는 복수개의 무게추(3a, 3b)일 수 있다.

각 무게추(3, 3a, 3b)는 선체의 중량 변화를 위하여 단위별 중량을 갖는 몸체부(301)와, 무게추이동부(110)의 상판돌기부(118)의 단면 형상에 대응하여 상호 형합될 수 있는 형상을 갖도록, 몸체부(301)의 저면 중심에 형성된 체결홈부(302)를 포함할 수 있다.

각 무게추(3, 3a, 3b)는 탄성체결부(303), 체결돌기부(304), 제 2 걸림턱부(305) 및 태그부(306)를 포함할 수 있다.

탄성체결부(303)는 체결홈부(302)의 내측면을 기준으로 단수개 또는 복수개로 설치되어 있을 수 있다.

각 탄성체결부(303)는 체결홈부(302)의 내측면에서 표출된 스토퍼볼과, 그 스토퍼볼을 탄성으로 지지하는 탄성체를 구비할 수 있다.

여기서, 스토퍼볼을 탄성 지지하는 탄성체의 탄성력은 무게추(3)의 각각의 중량에 의한 발생된 중력 보다 상대적으로 작을 수 있다.

따라서, 무게추(3)를 1개를 들어올리는 힘의 작용만으로도, 탄성체결부(303)의 체결력 해제가 이루어질 수 있으므로, 무게추(3)의 상호 분리는 이루어질 수 있다.

체결돌기부(304)는 앞서 언급한 체결홈부(302)를 기준으로 하되, 몸체부(301)의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출되어 있을 수 있다.

이런 체결돌기부(304)는 앞서 언급한 무게추이동부(110)의 상판돌기부(118)에 대응하거나 동일한 단면 형상을 갖을 수 있다.

또한, 체결돌기부(304) 및 상판돌기부(118) 각각은 각 무게추(3a, 3b)의 체결홈부(302)에 끼움 방식으로 형합될 수 있다.

제 2 걸림턱부(305)는 체결돌기부(304)의 측면에서 홈형상으로 형성되어 있을 수 있다.

이때, 제 2 걸림턱부(305)는 제 1 걸림턱부(119)에 대응하거나 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.

예컨대, 제 2 걸림턱부(305) 및 제 1 걸림턱부(119)는 체결돌기부(304)의 표면을 따라서 수평하게 연장된 장공형 홈부이거나, 제 2 걸림턱부(305) 및 제 1 걸림턱부(119) 각각의 외측면별로 개별적인 홈 형태를 갖는 안착부일 수 있다.

설계 및 제작 과정에서, 각 제 2 걸림턱부(305) 및 제 1 걸림턱부(119)의 위치는 체결돌기부(304)의 스토퍼볼의 위치와 일치될 수 있게 정해져 있을 수 있다.

즉, 무게추(3b)가 무게추이동부(110)의 상판(117) 위에 적층되거나, 무게추(3b) 위에 다른 무게추(3a)가 더 적층될 때, 탄성체결부(303)의 스토퍼볼은 제 1 걸림턱부(119) 또는 제 2 걸림턱부(305)에 체결될 수 있다.

이렇게 탄성체결부(303)가 제 1 걸림턱부(119) 또는 제 2 걸림턱부(305)에 체결되는 경우, 선체에 가해질 선박 운동 정도의 힘만으로는 무게추(3a, 3b) 끼리 쉽게 분리시키지 못할 수 있다.

또한, 탄성체결부(303)와 제 1 걸림턱부(119) 또는 제 2 걸림턱부(305)간 체결은 무게추이동부(110)의 상판(117)과 무게추(3b)간의 분리도 억제함으로써, 결과적으로 모형선 시험 도중 안정되게 무게추(3a, 3b)가 적층상태로 운반될 수 있는 효과가 발휘될 수 있다.

한편, 태그부(306)는 앞서 도 1을 통해 언급한 인도어지피에스(500)에 의해 인식 가능하도록, 무게추(3a, 3b) 각각의 몸체부(301)에 마련된 RFID용 또는 비콘용 인식 수단일 수 있다.

도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 크레인모듈의 집게장치로 무게추를 부분적 또는 전체적으로 인양하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

크레인모듈용 집게장치(250)는 도 5 및 도 6과 같이, 개별적으로 무게추(3)를 잡고 운반할 수 있도록 구성되어 있거나, 도 8과 같이, 복수개의 무게추(3a, 3b, 3c, 3d)를 동시에 잡고 운반할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

예컨대, 도 5 및 도 6에 보이듯이, 집게장치(250)는 단수 또는 복수개의 무게추(3)를 양하역하기 위하여, 무게추(3)의 체결홈부(302)와 동일한 형상 또는 홈 형상의 인입부(252)를 집게장치(250)의 본체(251)의 저면에 형성하고 있다.

여기서, 본체(251)의 저면의 인입부(252)의 내표면에는 무게추(3)를 인식할 수 있는 센서(253)를 구비하고 있다.

또한, 인입부(252)에는 작동핀을 각각 왕복 이동시킬 수 있는 복수개의 액추에이터(254)가 설치되어 있다.

무게추(3)의 체결돌기부(304)는 집게장치(250)의 인입부(252)에 삽입되고, 그 결과 집게장치(250)의 본체(251)의 저면과 무게추(3)의 상면이 상호 밀착될 수 있다.

예컨대, 이런 집게장치(250)는 앞서 언급한 갠트리장치(230) 및 인양장치(240)로 무게추(3)까지 이동된 후, 무게추(3)와의 접촉 또는 상호 밀착 상태를 센서(253)로 인식할 수 있다.

이렇게 센서(253)의 인식이 이루어질 경우, 무게추(3)의 제 2 걸림턱부(305)를 향하여 액추에이터(254)의 작동핀이 돌출 이동되고, 그 작동핀의 끝단이 제 2 걸림턱부(305)에 걸리게 된다.

그 결과, 무게추(3)는 개별적으로 집게장치(250)에 의해 인양 또는 양역 혹은 운반될 수 있는 상태가 될 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, 크레인모듈용 집게장치(250)는 복수개의 무게추(3a, 3b, 3c, 3d)들을 인양할 수 있는 크기의 자력(F)을 발생시키거나, 자력(F) 크기를 조절할 수 있도록 제작된 전자석(255)을 그의 본체(251)에 구비하고 있다.

전자석(255)은 앞서 언급한 제어부(300)에 의해 자력(F)을 조절 제어 가능하도록 전기 회로적으로 제어부(300)에 접속되어 있을 수 있다.

따라서, 집게장치(250)는 전자석(255)의 자력(F) 조절을 통해서 복수개의 무게추(3a, 3b, 3c, 3d)들을 본체(251)에 부착시킨 상태로 운반할 수 있다.

도 9를 참조하면, 전차(2)는 모형 시험용 무게추 보관부(410)를 포함할 수 있다.

무게추 보관부(410)의 위치 및 높이는 크레인모듈(200)의 인양 위치, 방향 등을 고려하여 전차(2)와 모형선용 선체(1)의 사이에 배치되어 있을 수 있다.

무게추(3)는 선체(1)의 외부 위치 중에서 모형 시험용 전차(2)의 무게추 보관부(410)에 다수로 적치되어 있을 수 있다.

복수개의 무게추(3)는 크레인모듈(200)에 의해서 무게추 보관부(410)로부터 중량체가변모듈(100)의 무게추이동부(110)까지 각각 운반될 수 있다.

이후, 무게추이동부(110)가 해당 레일(103)을 따라 선체(1)의 선수미 방향 또는 선폭 방향으로 이동함으로써, 그 결과 선체(1)의 무게중심 위치 및 흘수선이 변경될 수 있다.

이처럼, 본 실시 예에 따른 모형선 발라스팅 장치는 모형선의 선체에 탈부착 가능하게 설치되어서 재사용, 또는 서로 다른 규격의 선체에 재설치되어 사용될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시 예 또는 응용 예에 따른 모형선 발라스팅 장치는 모형선의 무게중심을 변경시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무게추 추가 및 적재를 통해 흘수 조건을 신속하게 변경시킬 수 있고, 무게추이동부의 상판에 무게추를 얹혀놓거나 제거하는 시간을 절약할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 실시 예 또는 응용 예에 따른 모형선 발라스팅 장치는 인도어지피에스(Indoor GPS)를 이용하여 각 무게추의 위치 파악, 선체 위치별 무게추의 하중 변화 등을 파악할 수 있는 자동화된 계측 체계를 제공할 수 있고, 무게추에 대한 정확한 위치 파악을 통해 시험 오차를 줄일 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 실시 예 또는 응용 예에 따른 모형선 발라스팅 장치는 무게추끼리 서로 적층 상태를 유지할 수 있는 탄성체결부를 제공함으로써, 무게추가 적층된 상태로 수조 내에서 선체 운동(예: 6자유도 운동)에 의한 영향을 받고 있더라도, 선체 운동에 의해 무게추이동부의 상판으로부터의 분리 또는 무너짐 발생을 최소화시킬 수 있는 장점을 가진다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 모형선 발라스팅 장치 100 : 중량체가변모듈
110 : 무게추이동부 200 : 크레인모듈
250 : 집게장치 300 : 제어부
400, 410 : 무게추 보관부 500 : 인도어지피에스

Claims (6)

1. 선박 또는 해양구조물 등의 부유 구조물을 기하학적으로 상사한 모형선의 선체를 이용한 모형 시험을 위하여, 상기 선체의 내부에 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 선체의 무게중심을 변경시키거나 또는 무게추 가감을 통해서 흘수 조건을 변경할 수 있도록, 레일과 무게추이동부를 통해 복수개의 무게추를 이동시키는 중량체가변모듈;
   상기 선체의 외부에 구비된 무게추를 상기 중량체가변모듈에 추가하거나, 상기 중량체가변모듈로부터 상기 무게추를 제거 또는 상기 선체의 외부로 회수하는 크레인모듈; 및
   상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈 각각의 모듈구동기에 접속되어서 상기 중량체가변모듈 및 상기 크레인모듈의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하는 모형선 발라스팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제어부에 접속되고, 상기 선체의 복수개의 설치위치에 분산 배치되어서, 상기 무게추, 상기 중량체가변모듈 또는 상기 크레인모듈의 위치를 파악하는 인도어지피에스(Indoor GPS)를 포함하는 모형선 발라스팅 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 중량체가변모듈은,
   상기 선체의 내부 또는 데크에 대응하는 지지기반에 배치되는 베이스판; 및
   상기 베이스판을 상기 지지기반에 탈부착 가능하게 결합시키는 제 1 클램핑 장치를 포함하고,
   상기 레일이 상기 선체의 선수미 방향 또는 선폭 방향을 따라서, 상기 베이스판 위에 배치되고,
   상기 무게추이동부가 상기 레일을 따라 이동 가능하게 상기 레일에 결합되고, 상기 무게추를 단수 또는 복수개로 적층시켜 운반시키는 모형선 발라스팅 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 무게추이동부는,
   상기 레일의 형상에 레일 수용부를 갖는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 배치되고, 상기 레일의 상면에 접촉하는 복수개의 볼 캐스터;
   상기 케이싱의 내부에 배치되고, 상기 레일의 측면에 접촉하는 바퀴;
   상기 바퀴의 회전을 위해서 상기 케이싱의 내부에 설치된 모터;
   상기 모터와 상기 바퀴 사이에 연결되어 모터 회전력을 상기 바퀴에 전달하는 동력축계;
   상기 제어부에 대한 접속 및 통신을 위하여, 상기 인도어지피에스에 의해 인식 가능한 식별자를 구비하고, 상기 모듈구동기를 전자 회로적으로 구비한 통신모듈;
   상기 케이싱의 평면적보다 넓게 형성되고, 상기 케이싱의 상부에 연결된 상판;
   상기 상판의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출된 상판돌기부; 및
   상기 상판돌기부의 측면에서 홈형상으로 형성된 제 1 걸림턱부를 포함하는 모형선 발라스팅 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 무게추는,
   상기 선체의 중량 변화를 위하여 단위별 중량을 갖는 몸체부;
   상기 몸체부의 저면 중심에 형성된 체결홈부;
   상기 체결홈부의 내측면을 기준으로 설치되고, 상기 체결홈부의 내측면에서 표출된 스토퍼볼과, 상기 스토퍼볼을 탄성으로 지지하는 탄성체를 구비한 탄성체결부;
   상기 체결홈부를 기준으로 상기 몸체부의 상면 중심에서 수직한 방향으로 돌출된 체결돌기부;
   상기 체결돌기부의 측면에서 홈형상으로 형성된 제 2 걸림턱부; 및
   상기 인도어지피에스에 의해 인식 가능하도록, 상기 몸체부에 마련된 RFID용 또는 비콘용 태그부를 포함하는 모형선 발라스팅 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 크레인모듈은,
   상기 선체에 탈부착 가능하게 설치되거나, 또는 선체를 이동시키는 모형 시험용 전차에 탈부착 가능하게 설치되고,
   상기 선체의 선체벽 상부 또는 상기 모형 시험용 전차의 지지프레임에 클램핑되는 복수개의 제 2 클램핑 장치;
   상기 제 2 클램핑 장치의 사이에 연결된 크레인레일;
   상기 크레인레일을 따라 모터 구동력으로 이동되는 갠트리장치;
   상기 갠트리장치의 붐대를 따라 모터 구동력으로 이동되고, 크레인케이블을 상승 또는 하강시키는 인양장치; 및
   상기 크레인케이블의 끝단에 연결되고, 전자석의 자력으로 무게추를 양하역하거나, 상기 무게추와의 접촉을 센서로 인식한 후, 무게추의 제 2 걸림턱부를 향하여 작동핀을 이동시켜서 상기 무게추를 양하역하는 집게장치를 포함하는 모형선 발라스팅 장치.

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