KR20230119997A - 공중 헬기의 안전 착륙 시스템 - Google Patents

공중 헬기의 안전 착륙 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공중 헬기의 안전한 착륙을 유도하는 시스템에 있어서: 지지대(11) 상에 환형기어(13)를 갖춘 고정플랫폼(10); 상기 고정플랫폼(10) 상에 이동 가능하게 지지되고, 승강과 회전의 2축 모션을 유발하는 가동플랫폼(20); 상기 가동플랫폼(20)의 상에 다수의 클램핑바(33)를 구비하고, 헬기 하단의 클램핑을 홀딩모션기(35)로 단속하는 홀딩부재(30); 상기 헬기의 접근과 착륙 상태를 검출하는 검출부재(40); 및 상기 가동플랫폼(20), 홀딩부재(30), 검출부재(40)에 연결되고, 설정된 알고리즘으로 헬기의 착륙을 유도하는 제어부재(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 해양 공사에 소요되는 헬리콥터를 헬리데크 상으로 착륙시킴에 있어 해상의 기상조건이 다양하게 변동하는 상황에도 작동 신뢰성을 유지하므로 안전성이 향상되고 경박단소 설계에 유리한 효과가 있다.

Description

공중 헬기의 안전 착륙 시스템 {Airborne Helicopter Safe Capturing System}
본 발명은 헬리콥터의 착륙에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양 공사에 소요되는 헬리콥터를 데크에 안전하게 착륙시키기 위한 공중 헬기의 안전 착륙 시스템에 관한 것이다.
해양 공사의 경우 헬리콥터 랜딩(helicopter landing)이 거의 대부분 필요한 실정이다. 이러한 경우 헬기 기종별 관련 규정에 따른 헬리데크가 요구되며, 예를 들어 알루미늄 또는 스틸 재질의 대형 헬리데크가 설치된다. 헬리데크 및 이와 관련되는 설비를 위해 대략 35미터 이상의 공간이 확보되어야 하고, 하부구조물과 소화 장비 등을 고려할 경우 크게는 300ton 이상 중량 증가도 반영된다. 이외에 헬리데크 주변에서 모든 구조물이 이보다 낮게 배치되어야 한다.
이와 같은 조건에도 불구하고 헬기 착륙시 많은 충돌로 인해 항공유 누출과 관련 화재도 빈번하게 발생한다. 헬리데크 제작 후 야드 운송에도 어려움이 있고 야드 설치시도 많은 공수가 요구된다.
이와 관련되어 한국 공개특허공보 제2012-0005092호, 한국 등록특허공보 제1563974호 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.
전자는 헬리데크에 설치되어 회전이 모터로 조종되는 턴테이블부, 턴테이블부에 설치되어 상하 높이가 제1 또는 제2 액추에이터로 조절되는 승하강부, 승하강부의 끝단에 설치되어 헬리콥터와 탈부착되는 도킹부를 포함한다. 이에, 안전하게 헬리콥터를 착륙시키는 효과를 기대한다.
후자는 헬리데크에 배치되는 다수의 타이다운; 헬리콥터로부터 헬리데크로 투하되며, 다수의 갈고리가 구비된 그물망; 및 헬리콥터에 설치되고, 착륙 과정에 지속적으로 그물망을 인양하는 그물망 인양 모듈;을 포함한다. 이에, 안정적으로 헬리콥터의 착륙을 유도하는 효과를 기대한다.
다만, 선행기술문헌에 의한 도킹 방식과 그물망 방식은 해상의 다양한 기상조건에서 실효성을 기대하기 어려워 개선의 여지를 보이고 있다.
한국 공개특허공보 제2012-0005092호 "자석을 이용한 헬리콥터 착륙 유도장치" (공개일자 : 2012.01.16.) 한국 등록특허공보 제1563974호 "헬리콥터 착륙 유도 시스템" (공개일자 : 2015.04.02.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 해양 공사에 소요되는 헬리콥터를 헬리데크 상으로 착륙시킴에 있어 해상의 기상조건이 다양하게 변동하는 상황에도 작동 신뢰성을 유지하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공중 헬기의 안전한 착륙을 유도하는 시스템에 있어서: 지지대 상에 환형기어를 갖춘 고정플랫폼; 상기 고정플랫폼 상에 이동 가능하게 지지되고, 승강과 회전의 2축 모션을 유발하는 가동플랫폼; 상기 가동플랫폼의 상에 다수의 클램핑바를 구비하고, 헬기 하단의 클램핑을 홀딩모션기로 단속하는 홀딩부재; 상기 헬기의 접근과 착륙 상태를 검출하는 검출부재; 및 상기 가동플랫폼, 홀딩부재, 검출부재에 연결되고, 설정된 알고리즘으로 헬기의 착륙을 유도하는 제어부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 가동플랫폼은 가위링크체에 연결되는 수직모션기, 환형기어에 연결되는 회전모션기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 가동플랫폼은 수평운동을 위한 LM가이드와 수평모션기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 홀딩부재는 가동플랫폼의 중앙에 자력의 단속을 유발하는 자력발생기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출부재는 가동플랫폼에서 헬기의 접근을 검출하는 접근검출기, 가동플랫폼에서 헬기의 착륙을 검출하는 하중검출기, 가동플랫폼과 홀딩부재의 작동 상태를 검출하는 모션검출기, 착륙에 영향을 주는 기상 상태를 검출하는 기상검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 해양 공사에 소요되는 헬리콥터를 헬리데크 상으로 착륙시킴에 있어 해상의 기상조건이 다양하게 변동하는 상황에도 작동 신뢰성을 유지하므로 안전성이 향상되고 경박단소 설계에 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 모식도
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 주요부의 하부를 정면과 평면에서 나타내는 모식도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 주요부의 상부를 정면과 평면에서 나타내는 모식도
도 6은 본 발명에 따른 시스템의 제어 회로를 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 공중의 헬리콥터의 안전한 착륙을 유도하는 시스템에 관하여 제안한다. 해양 공사에 소요되는 헬기를 데크에 안전하게 착륙시키는 시스템을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 하단에 착륙용 스키드를 갖춘 헬기에 적용되지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면 고정플랫폼(10)이 지지대(11) 상에 환형기어(13)를 갖춘 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 고정플랫폼(10)을 구성하는 지지대(11), 환형기어(13), 사다리(17) 등이 나타난다. 고정플랫폼(10)은 헬기와 인원의 출입이 용이하도록 거주구의 상측에 설치되는 것이 좋다. 지지대(11)는 선재나 봉재를 기반으로 하지만 판재를 부가하여 구성할 수 있다. 환형기어(13)는 링 구조의 외면에 치형을 갖추며 지지대(11) 상에 긴밀하게 고정된다. 환형기어(13)는 후술하는 가동플랫폼(20)의 모션에 연계된다. 이외에 고정플랫폼(10)에는 인원의 출입을 위한 다수의 사다리(17)를 구비한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 고정플랫폼(10) 상에 이동 가능하게 지지되는 가동플랫폼(20)이 승강과 회전의 2축 모션을 유발하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가동플랫폼(20)이 고정플랫폼(10)의 중앙에 위치한 상태를 나타낸다. 가동플랫폼(20)은 해상에서 풍력 등의 영향을 적게 받도록 고강도의 판형으로 형성한다. 가동플랫폼(20)은 대략 원형으로 형성되는 것이 좋으나 이에 한정되지 않는다. 가동플랫폼(20)의 2축 모션은 헬기의 안전한 착륙을 유도하기 위한 승강운동과 회전운동을 포함한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 가동플랫폼(20)은 가위링크체(21)에 연결되는 수직모션기(22), 환형기어(13)에 연결되는 회전모션기(23)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 가동플랫폼(20)을 구성하는 가위링크체(21), 수직모션기(22), 회전모션기(23) 등이 나타난다. 가위링크체(21)는 시저스리프트의 링크 구성을 적용하며 가동플랫폼(20)을 설정된 높이로 유지하도록 전개 가능하다. 수직모션기(22)는 가위링크체(21)에 설치되는 유압실린더로서 가동플랫폼(20)의 상승과 하강을 유발한다. 회전모션기(23)는 고정플랫폼(10)의 환형기어(13)에 맞물리는 피니언 기어와 구동모터로 구성된다. 회전모션기(23)의 가동에 의하여 가동플랫폼(20) 상에서 헬기의 착륙 위치를 조절할 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 가동플랫폼(20)은 수평운동을 위한 LM가이드(26)와 수평모션기(27)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 가동플랫폼(20)에 구성되는 LM가이드(26)와 수평모션기(27)가 나타난다. 가동플랫폼(20)은 가위링크체(21)의 하단을 지지하는 베이스(25)를 포함하여 구성된다. 베이스(25)의 하측으로 고정플랫폼(10) 상에는 가이드레일(15)이 설치되는 것이 좋다. 가이드레일(15)과 베이스(25) 사이에는 LM가이드(26)를 개재시킨다. 수평모션기(27)는 가이드레일(15)과 베이스(25) 사이에 연결되어 가동플랫폼(20)의 수평운동을 유발한다. 수평모션기(27)의 가동에 의하여 가동플랫폼(20) 상에서 헬기의 착륙 위치를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 가동플랫폼(20)의 상에 다수의 클램핑바(33)를 구비하는 홀딩부재(30)가 헬기 하단의 클램핑을 홀딩모션기(35)로 단속하는 구조를 이루고 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 홀딩부재(30)를 구성하는 클램핑바(33), 홀딩모션기(35) 등이 나타난다. 클램핑바(33)는 헬기의 스키드를 파지하도록 대략 ㄱ자 단면으로 형성된다. 클램핑바(33)는 가동플랫폼(20) 상에서 4개소에 설치되는 것이 바람직하다. 홀딩모션기(35)는 각각의 클램핑바(33)에 연결되어 수평운동을 유발한다. 홀딩모션기(35)는 상대적으로 작동력이 큰 유압실린더가 적절하지만 전기 솔레노이드로 대체하거나 병용하는 것도 가능하다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 홀딩부재(30)는 가동플랫폼(20)의 중앙에 자력의 단속을 유발하는 자력발생기(31)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 5에서, 가동플랫폼(20)의 대략 중앙에 복수의 자력발생기(31)가 설치된 상태를 나타낸다. 자력발생기(31)는 자력을 단속하도록 전자석 구조로 설치하는 것이 좋다. 헬기가 가동플랫폼(20)에 접근하는 과정에서 자력발생기(31)가 가동되면 일시적으로 스키드를 당겨서 요동을 축소하고 신속한 착륙을 조력한다. 헬리데크 주변의 기상 상황이 나쁠수록 자력발생기(31)의 역할이 커진다.
또한, 본 발명에 따르면 검출부재(40)가 상기 헬기의 접근과 착륙 상태를 검출하는 구조를 이루고 있다.
검출부재(40)는 헬기가 가동플랫폼(20)에 착륙하는 과정에서 소요되는 제반 정보를 수집하고 후술하는 제어부재(50)의 제어기(52)에 전달하여 설정된 알고리즘이 실행되도록 한다. 물론 검출부재(40)는 헬기의 착륙과 직접적인 관련성이 적은 정보를 배제하지 않는다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출부재(40)는 가동플랫폼(20)에서 헬기의 접근을 검출하는 접근검출기(42), 가동플랫폼(20)에서 헬기의 착륙을 검출하는 하중검출기(43), 가동플랫폼(20)과 홀딩부재(30)의 작동 상태를 검출하는 모션검출기(44), 착륙에 영향을 주는 기상 상태를 검출하는 기상검출기(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 검출부재(40)를 구성하는 영상검출기(41), 접근검출기(42), 하중검출기(43), 모션검출기(44), 기상검출기(46)가 나타난다. 영상검출기(41)는 CCD카메라로 구성되고 고정플랫폼(10)과 가동플랫폼(20)의 주변에 설치된다. 접근검출기(42)는 초음파센서, 적외선센서 등으로 구성되고, 가동플랫폼(20)에서 헬기의 접근을 검출한다. 하중검출기(43)는 로드셀, 압전소자 등으로 구성되고, 가동플랫폼(20)에 헬기가 착륙한 상태를 검출한다. 모션검출기(44)는 수직모션기(22), 회전모션기(23), 수평모션기(27),. 자력발생기(31), 홀딩모션기(35) 등의 가동 상태를 검출한다. 기상검출기(46)는 헬리데크 주변의 온도, 풍속, 조도 뿐아니라 가동플랫폼(20)의 노면 수분, 빙판, 이물질 여부를 검출한다.
또한, 본 발명에 따르면 제어부재(50)가 상기 가동플랫폼(20), 홀딩부재(30), 검출부재(40)에 연결되고, 설정된 알고리즘으로 헬기의 착륙을 유도하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 6에서, 제어부재(50)는 마이컴 회로를 탑재하는 제어기(52)를 기반으로 구성된다. 제어기(52)의 마이컴 회로는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 포함한다. 제어기(52)의 입력인터페이스에는 검출부재(40) 등이 연결되고, 출력인터페이스에는 유도램프(54), 경보부저(56) 등이 연결된다. 설정된 알고리즘은 메모리에 프로그램과 데이터 형태로 저장되고 실행된다.
제어기(52)를 중심으로 하는 제반 작동의 일예를 설명한다.
우선, 헬기는 헬리데크의 주변으로 접근하여 호버링(hovering) 상태를 유지하고, 제어기(52)는 가동플랫폼(20)을 상승시켜 헬기의 스키드 근처로 접근하도록 유도한다. 제어기(52)는 영상검출기(41), 접근검출기(42)의 신호를 이용하여 가동플랫폼(20)과 헬기 스키드의 위치를 조절한다. 위치 조절에는 전술한 회전모션기(23), 수평모션기(27), 자력발생기(31) 등이 선택적으로 사용된다. 이후 헬기의 정렬이 완료되면 홀딩모션기(35)를 가동하여 클램핑바(33)로 스키드를 파지하고, 하중검출기(43)로 긴밀한 파지 상태가 확인되면 헬기의 시동을 정지한 상태에서 가동플랫폼(20)을 하강시킨다. 이후 헬기 탑승자는 고정플랫폼(10)의 사다리(17)를 이용하여 헬리데크를 벗어날 수 있다.
이 과정에서 제어기(52)는 유도램프(54)와 유도램프(54)를 통하여 헬기 조종사의 주의를 환기시키거나 이상 상태를 즉시 알릴 수 있다.
한편, 헬리데크에서 헬기에 탑승하고 이륙하는 동작은 전술한 것과 역순으로 진행될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면 헬리데크에 소요되는 면적이 대략 직경 10m까지 축소되고 관련되는 중량도 대략 100ton 이하로 축소된다. 이로 인해 관련 설계비, 자재비, 설치비를 절감하는 효과도 기대된다.
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: 고정플랫폼 11: 지지대
13: 환형기어 15: 가이드레일
20: 가동플랫폼 21: 가위링크체
22: 수직모션기 23: 회전모션기
25: 베이스 26: LM가이드
27: 수평모션기 30: 홀딩부재
31: 자력발생기 33: 클램핑바
35: 홀딩모션기 40: 검출부재
41: 영상검출기 42: 접근검출기
43: 하중검출기 44: 모션검출기
46: 기상검출기 50: 제어부재
52: 제어기 54: 유도램프
56: 경보부저

Claims (5)

  1. 공중 헬기의 안전한 착륙을 유도하는 시스템에 있어서:
    지지대(11) 상에 환형기어(13)를 갖춘 고정플랫폼(10);
    상기 고정플랫폼(10) 상에 이동 가능하게 지지되고, 승강과 회전의 2축 모션을 유발하는 가동플랫폼(20);
    상기 가동플랫폼(20)의 상에 다수의 클램핑바(33)를 구비하고, 헬기 하단의 클램핑을 홀딩모션기(35)로 단속하는 홀딩부재(30);
    상기 헬기의 접근과 착륙 상태를 검출하는 검출부재(40); 및
    상기 가동플랫폼(20), 홀딩부재(30), 검출부재(40)에 연결되고, 설정된 알고리즘으로 헬기의 착륙을 유도하는 제어부재(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동플랫폼(20)은 가위링크체(21)에 연결되는 수직모션기(22), 환형기어(13)에 연결되는 회전모션기(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동플랫폼(20)은 수평운동을 위한 LM가이드(26)와 수평모션기(27)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀딩부재(30)는 가동플랫폼(20)의 중앙에 자력의 단속을 유발하는 자력발생기(31)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출부재(40)는 가동플랫폼(20)에서 헬기의 접근을 검출하는 접근검출기(42), 가동플랫폼(20)에서 헬기의 착륙을 검출하는 하중검출기(43), 가동플랫폼(20)과 홀딩부재(30)의 작동 상태를 검출하는 모션검출기(44), 착륙에 영향을 주는 기상 상태를 검출하는 기상검출기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공중 헬기의 안전 착륙 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101563974B1 (ko) 2013-09-25 2015-10-28 삼성중공업 주식회사 헬리콥터 착륙 유도 시스템

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