KR20230159610A - 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리 및 이의 조정 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리를 공개하며, 중심 칼럼은 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리의 중부를 순서대로 관통해 설치되며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 대칭되게 설치하고 양자의 서로 등진 단은 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지를 통해 중심 칼럼의 단부와 연결하며, 상대되는 단은 각각 중심 칼럼의 중부와 회전하도록 연결하고, 외주는 복수의 핀을 통해 연결하고, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 각각 신호 수집기와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼은 하부 플랜지와 연결하고, 제어시스템은 수중 발전 견인 플랫폼에 장착되어 수중 발전 견인 플랫폼과 신호로 연결하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 신호 수집기는 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결한다. 본 발명은 파동(wave motion)의 충격력으로 각 로드부재 간에 충돌이 발생하여 유발되는 파괴를 효과적으로 피할 수 있으며, 대량의 노동력을 절약하고, 노동자가 열악한 환경에서 진수 작업하여 발생하는 안전 사고를 피하고, 급변하는 환경에 직면했을 때 적시 반응해 그물형 사각 가두리를 파괴하는 것을 피할 수 있다.
Description
본 발명은 심해 양식분야에 관한 것으로, 특히, 가변 체적 심해 나비형상 그물형사각 가두리 및 이의 조정 제어방법에 관한 것이다.
사람들의 생활 수준이 계속 높아짐에 따라 해양 수산 자원에 대한 수요가 계속 늘어나고 있고 신선한 수산물은 건강 식품으로서 대중소도시, 식당과 여러 시민들이 선호하는 품종 중 하나이다. 자연 어로작업 방식에만 의해서는 이미 시장의 해산물 수요를 만족시킬 수 없고 해양 어업의 지속 가능한 발전을 보장할 수도 없다. 따라서, 전세계 각 국가(특히 해양 자원이 풍부한 근해 국가)는 심해 그물형 사각 가두리 양식 분야를 연구하기 시작하여 도입함으로써, 완전히 새로운 현대화 저탄소 친환경의 인공 해양 목장을 개척하였다.
중국의 전통 양식에 사용되는 그물형 사각 가두리는 거의 대부분이 내만 천해 해역 양식이지만, 양식 밀도가 계속 높아짐에 따라 병해가 자주 발생하고 품질이 떨어지고 원가가 높아지고 위험이 커지는 등 일련의 문제들이 잇따라 나타나기 때문에, 해수 그물형 사각 가두리 양식은 계속 심수 해역을 향해 진행되고 있다. 계속 심해를 향해 연장됨에 따라 해양 환경도 더 열악해져 그물형 사각 가두리가 받는 충격과 파괴 강도도 점점 커지고 있다. 심해 그물형 사각 가두리는 바닷바람, 파도와 암류(暗流)를 대항해야 하는 커다른 도전에 직면해 있으며, 매우 쉽게 “그물이 파손되고 어류가 도망가는” 재난적인 후과가 발생해 어민들에게 커다란 경제 재산 손실을 가져다 주고 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여 매우 많은 발명이 창출되었다. 예를 들어, CN102613118A는 발전장치를 그물형 사각 가두리의 프레임에 평행되게 배열해 조류 에너지를 이용해 발전하는 에너지 자체 공급형 다기능 심해 그물형 사각 가두리를 공개하였으며; CN112273304A는 외부 부하를 전체 그물형 사각 가두리의 플로팅 프레임(floating frame)에 균일하게 전환시키고 파이프재의 굽힘력을 파이프재의 압축력으로 전환시켜 그물형 사각 가두리 전체의 파랑류 저항 성능을 향상하는 셀룰러 구조의 대형 심해 그물형 사각 가두리를 공개하였으며; CN210168761U는 복수의 에어백 유닛 사이에 독립되도록 설치하고 에어백의 에어 충진량을 변경해 그물형 사각 가두리의 상향 플로팅과 침강을 구현하는 자동 승강식 반 잠입식 심해 그물형 사각 가두리를 공개하였으며; CN207151622U는 모듈화 접합 부재를 사용해 장착 효율을 향상하는 접합 승강식 해역 양식 그물형 사각 가두리를 공개하였다. 상기 발명은 심해 그물형 사각 가두리의 여러 가지 문제를 해결하였지만, 모듈화 접합에서 모듈화만 구현하고 체적은 감소할 수 없어 운송 원가를 증가시켰으며; 그물형 사각 가두리의 잠항과 승강 기능을 구현하였지만, 대부분 자체 중량 또는 부력을 변경해 조절하며, 이런 방식은 그물형 사각 가두리로 하여금 원하는 수심에서 부유하도록 하는 것이 매우 어렵고, 부력이 마침 중력과 같을 때에만 부유할 수 있으며, 이런 평형 상태는 매우 쉽게 여러 가지 요소로 인하여 파괴되어 부유가 안정을 잃게 되며; 많은 그물형 사각 가두리의 연결이 모두 강성(剛性) 연결로 이루어져 폭풍을 만났을 때 풍랑의 충격력이 피로 파괴를 가속화 한다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 그 목적은, 충격 저항 성능을 보장하는 동시에, 체적을 축소하고 원가를 절약하고 안전성을 보장하고 안정된 호버링(Hovering)을 구현하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리 및 이의 조정 제어방법을 제공하는 데 있다.
가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 중심 칼럼, 수중 발전 견인 플랫폼, 신호 수집기, 부력시스템과 제어시스템을 포함하고, 중심 칼럼은 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리의 중부를 순서대로 관통해 설치되며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 대칭되게 설치하고 양자의 서로 등진 단은 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지를 통해 중심 칼럼의 양단과 연결하며, 상대되는 단은 각각 중심 칼럼의 중부와 회전하도록 연결하고, 외주는 복수의 핀을 통해 연결하고, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 각각 신호 수집기와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼은 하부 플랜지와 연결하고, 부력시스템은 중심 칼럼에 장착되고, 제어시스템은 수중 발전 견인 플랫폼에 장착되어 수중 발전 견인 플랫폼과 신호로 연결하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 신호 수집기, 부력시스템은 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결한다.
더 나아가, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 상부 너트 및 상부 플랜지를 에워싸면서 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 상부 변형기구를 포함하고, 상부 변형기구는 로드 1, 로드 2, 로드 3, 로드 4, 로드 5, 서보 모터 1, 서보 모터 2, 그물형 사각 가두리 상부 골조를 포함하며, 로드 1의 일단과 그물형 사각 가두리 상부 골조의 일단은 서보 모터 1을 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 1의 다른 일단은 상부 플랜지와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 상부 골조의 다른 일단은 핀을 통해 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 연결하고, 로드 2의 일단과 로드 3의 일단은 서보 모터 2를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 2의 다른 일단은 서보 모터 1에 가까운 지점에서 로드 1의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 3의 다른 일단은 상부 너트의 외주면과 힌지 연결하고, 상부 너트는 중심 칼럼과 나사산으로 연결하고, 로드 4는 로드 5의 단부와 고정하고, 로드 4의 다른 일단은 로드 2와 힌지 연결하고, 로드 5의 다른 일단은 로드 3과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 1과 서보 모터 2는 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결한다.
더 나아가, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리는 하부 너트 및 하부 플랜지를 에워싸면서 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 하부 변형기구를 포함하고, 하부 변형기구는 로드 6, 로드 7, 로드 8, 로드 9, 로드 10, 서보 모터 3, 서보 모터 4, 그물형 사각 가두리 하부 골조를 포함하며, 로드 6의 일단과 그물형 사각 가두리 하부 골조의 일단은 서보 모터 3을 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 6의 다른 일단은 하부 플랜지와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 하부 골조의 다른 일단은 핀을 통해 그물형 사각 가두리 상부 골조와 연결하고, 로드 7의 일단과 로드 8의 일단은 서보 모터 4를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 7의 다른 일단은 서보 모터 3에 가까운 지점에서 로드 6의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 8의 다른 일단은 하부 너트의 외주면과 힌지 연결하고, 하부 너트는 중심 칼럼과 나사산으로 연결하고, 하부 너트 구조는 상부 너트와 동일하고, 로드 9는 로드 10의 단부와 고정하고, 로드 9의 다른 일단은 로드 7과 힌지 연결하고, 로드 10의 다른 일단은 로드 8과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 3과 서보 모터 4는 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결한다.
그물형 사각 가두리의 주변은 그물에 의해 감싸지고, 로드 1, 그물형 사각 가두리 상부 골조, 그물형 사각 가두리 하부 골조, 로드 6 이 4개는 순서대로 연결되어 하나의 그물 골조를 구성하고, 각각의 인접한 2개의 그물 골조 사이에는 각각 그물이 장착된다.
바람직하게, 상부 너트는 너트 컵(nut cup), 기어 림(gear rim), 베어링 셀(bearing shell), 플래닛 피니언, 제1 모터, 선 기어, 플래닛 캐리어를 포함하며, 기어 림은 너트 컵의 내부에 설치되어 베어링 셀을 통해 너트 컵과 회전하도록 연결하고, 선 기어는 기어 림의 내부에 설치되고, 양자 사이에는 원주방향을 따라 복수의 플래닛 피니언이 설치되며, 복수의 플래닛 피니언은 플래닛 캐리어를 통해 순서대로 일체형으로 연결되어 각각 기어 림 및 선 기어와 치합하고, 제1 모터는 너트 컵에 장착되고, 제1 모터의 모터축은 그 중 하나의 플래닛 피니언의 회전축과 연결하고, 선 기어는 중심 칼럼과 나사산으로 연결한다.
더 나아가, 중심 칼럼 중부의 외주면에는 나사산 1구간과 나사산 2구간이 설치되고, 나사산 1구간과 나사산 2구간은 회전방향이 상반되고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 나사산 1구간과 연결하고, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리는 나사산 2구간과 연결하고, 중심 칼럼의 내부는 중공 구조이다.
더 나아가, 수중 발전 견인 플랫폼은 베이스, 중심 지지 칼럼, 꼭대기 패널, 발전장치, 에너지 축적 장치, 케이블 장치, 고정 플랜지를 포함하고, 꼭대기 패널은 베이스 중심과 대칭되게 상하로 간격을 두고 설치하여 중심 지지 칼럼을 통해 연결하고, 꼭대기 패널과 베이스 사이에는 원주방향을 따라 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 발전장치가 장착되고, 케이블 장치는 꼭대기 패널의 상부 표면에서 원주방향을 따라 간격을 두고 배열되어 복수가 설치되며, 케이블 장치는 일단이 꼭대기 패널과 연결하고 다른 일단이 고정 플랜지를 통해 중심 칼럼의 하단에서 하부 플랜지와 연결하고, 에너지 축적 장치는 베이스 상부 표면의 중심 지지 칼럼의 원주방향에 위치하고, 복수의 발전장치는 각각 에너지 축적 장치와 연결하고, 제어시스템은 꼭대기 패널에 장착되며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 신호 수집기, 제어시스템은 각각 에너지 축적 장치와 신호로 연결한다.
바람직하게, 발전장치는 발전기, 발전기 블레이드, 발전기 회전축을 포함하고, 발전기는 꼭대기 패널의 바닥부에 장착되고, 발전장치의 발전기 회전축은 하향으로 수직되게 설치하고, 발전기 블레이드는 발전기 회전축과 연결하고, 에너지 축적 장치는 발전기와 연결하며;
케이블 장치는 릴(reel), 닻줄 엥커, 와이어 로프를 포함하고, 닻줄 엥커는 꼭대기 패널의 상부 표면에 장착되고, 릴은 닻줄 엥커와 연결하고, 와이어 로프는 릴에 감고, 와이어 로프의 자유단은 고정 플랜지와 연결하고, 닻줄 엥커는 각각 제어시스템 및 에너지 축적 장치와 신호로 연결한다.
더 나아가, 제어시스템은 무선 신호 수신기, A/D변환기, 산업용 퍼스널 컴퓨터, D/A변환기, 구동장치, 신호라인을 포함하고, 무선 신호 수신기, A/D변환기, 산업용 퍼스널 컴퓨터, D/A변환기와 구동장치는 각각 신호라인을 통해 순서대로 연결하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 수중 발전 견인 플랫폼은 각각 구동장치와 신호로 연결하며;
신호 수집기는 무선 신호 발사기 1, 센서, 무선 신호 발사기 2, 수심계를 포함하고, 센서는 상부 플랜지의 바닥부에 장착되고, 무선 신호 발사기 1은 센서와 연결하고, 수심계는 하부 플랜지의 꼭대기부에 장착되고, 무선 신호 발사기 2는 수심계와 연결하고, 무선 신호 발사기 1과 무선 신호 발사기 2는 각각 무선 신호 수신기와 신호로 연결한다.
더 나아가, 부력시스템은 플로트 챔버 어셈블리(float chamber assembly), 물 펌프, 물 출입구를 포함하고, 플로트 챔버 어셈블리는 제1 플로트 챔버(float chamber), 제2 플로트 챔버, 제3 플로트 챔버, 제4 플로트 챔버를 포함하며, 제1 플로트 챔버와 제2 플로트 챔버는 각각 하부 플랜지의 하부와 상부에 설치되고 양자는 각각 중심 칼럼과 연결되어 중심 칼럼의 내부와 연통하며, 제3 플로트 챔버와 제4 플로트 챔버는 각각 상부 플랜지의 하부 및 상부와 설치되고 양자는 각각 중심 칼럼과 연결되어 중심 칼럼의 내부와 연통하며, 중심 칼럼의 하단에는 물 출입구가 개설되고, 물 펌프는 물 출입구와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼과 제어시스템은 각각 물 펌프와 신호로 연결한다.
본 그물형 사각 가두리는 팔걸이 난간과 작업 플랫폼을 더 포함하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리의 꼭대기부에는 작업 플랫폼이 장착되고, 중심 칼럼은 작업 플랫폼의 중부에 관통 설치되고, 작업 플랫폼의 꼭대기면의 원주방향에는 팔걸이 난간이 장착된다.
상기 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 조정 제어방법은 이하의 단계를 포함한다.
단계 S1: 센서를 통해 해수 유속 신호를 수집하고 무선 신호 발사기 1을 통해 외부로 해수 유속 신호를 발송하며; 수심계는 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수집하고 무선 신호 발사기 2를 통해 외부로 잠항 깊이 신호를 발사하며;
단계 S2: 무선 신호 수신기를 통해 해수 유속 신호와 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수신하여 A/D변환기를 거쳐 산업용 퍼스널 컴퓨터에 전달하며;
단계 S3: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 해수 유속 신호와 잠항 깊이 신호를 추출하여 해수 유속 평균 값 Va와 잠항 깊이 값 Ha를 산출하며; 해수 유속 평균 값 Va와 설정 값 V0의 크기를 대조하며; 해수 유속 평균 값 Va가 V0보다 작고 잠항 깊이 값 Ha가 H0보다 작을 경우, 제1 단계 S1로 돌아가며; 아닐 경우, 제4 단계 S4로 진입하며;
단계 S4: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 측정된 해수 유속에 근거해 계산한 그물형 사각 가두리가 받는 저항력은 F＝KV2ρA1이고, 소재의 허용 응력에 근거해 그물형 사각 가두리의 침강 깊이를 계산하며;
단계 S5: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기를 거쳐 구동장치에 명령을 발송하고, 구동장치가 신호를 발송해 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리를 구동시켜 작동을 시작하도록 하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리가 동기적으로 그물형 사각 가두리의 체적 감소 방향을 향해 작동하고, 변형된 그물형 사각 가두리는 부력이 감소되어 침강을 시작하며;
단계 S6: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 부력시스템이 작동을 시작하고, 물 펌프는 중심 칼럼의 내부로 물을 충진해 그물형 사각 가두리의 중력을 증가하고, 그물형 사각 가두리의 전체 중력이 부력보다 약간 크도록 증가되었을 경우, 부력시스템이 작동을 정지하며;
단계 S7: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 바닥부에 위치한 수중 발전 견인 플랫폼을 구동시켜 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리를 견인해 잠항하도록 하며; 미리 설정된 깊이 값으로 잠항하였을 경우, 산업용 퍼스널 컴퓨터가 수심계로부터 발송된 조기 경보 깊이 값을 수신하고, 그 다음, 수중 발전 견인 플랫폼에 작동 정지 명령을 발송하고, 그물형 사각 가두리가 잠항을 정지하여 부유 상태를 유지하며; 그 다음, 다음 단계의 명령을 대기하며;
단계 S8: 산업용 퍼스널 컴퓨터가 획득한 해수 유속 평균 값 Va가 설정 값 V0보다 작을 경우, 다음 단계 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 수중 발전 견인 플랫폼, 부력시스템, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리에 제공하고, 부력시스템이 작동을 시작해 중력을 감소하고, 그물형 사각 가두리가 상향 플로팅을 시작하고, 모든 작동 기계가 원래 위치 또는 상태로 돌아오고, 그물형 사각 가두리가 작동 정상 상태로 회복된다.
종래기술에 대비해, 본 발명은 아래의 장점이 있다.
1. 본 발명이 제공한 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 작동 상태가 다른 여러 가지 그물형 사각 가두리 형태를 구현할 수 있다. 본 변형기구는 정상으로 작동할 때 이중 자체 잠금 기능을 구비하고 멀티 삼각형 구조는 그물형 사각 가두리 전체의 구조 강도를 강화시킬 수 있으며; 형태 변화를 통해 자동 부유 침강을 구현하며; 그물형 사각 가두리의 체적이 작게 변할 경우, 그물형 사각 가두리가 힘을 받는 면적이 감소하고, 그물형 사각 가두리가 충격과 파괴에 저항하는 능력이 대폭 강화되며; 폭풍을 만났을 경우, 플렉시블 연결은 파동(wave motion)의 충격력으로 각 로드부재 사이의 충돌로 인한 파괴를 효과적으로 피할 수 있다.
2. 본 발명이 제공한 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 현재 대형 그물형 사각 가두리를 운송하고 조립하는 문제를 극복함으로써, 운송할 때 출하 전에 일부 부재를 조립할 수 있고, 출하 전에 조립한 그물형 사각 가두리 구조는 우산처럼 함께 오므려질 수 있어 과다한 공간을 차지하지 않아 적재와 운송에 편리하다. 수중 발전 견인 플랫폼은 조립한 후 전체를 운송하고 나머지 부재도 조립해 접어 운송함으로써, 장착 효율을 향상해 현장 장착 시간을 절약한다.
3. 본 발명이 제공한 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 한 세트의 전자동 제어시스템을 배치하여 환경 변화 또는 수요에 근거해 자체적인 조정 제어를 진행하고 부유 침강 고도를 계산하여 그물형 사각 가두리의 상향 플로팅, 잠항과 체적 변경의 일련의 동작을 완성할 수 있어, 대량의 노동력을 절약하고, 노동자가 열악한 환경에서 진수 작업하여 발생하는 안전 사고를 피하고, 돌변 환경에 직면했을 때 적시 반응해 그물형 사각 가두리를 파괴하는 것을 피할 수 있다.
4. 본 발명이 제공한 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 통상적으로 자체 중량 또는 부력을 변경해 부유와 침강을 구현하여, 상이한 깊이에서 안정적으로 부유하기 어려운 문제를 극복한다. 본 발명은 발전 플랫폼의 케이블 장치를 자동 부유 침강과 결합시켜 잠항할 때 중력을 조정하여 전체 그물형 사각 가두리 시스템의 부력이 중력보다 약간 크게 하기만 하면 케이블의 견인력을 통해 그물형 사각 가두리를 수면 이하의 설정된 깊이로 당겨 그물형 사각 가두리로 하여금 원하는 깊이에서 안정적으로 호버링(Hovering)하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 구조에 대한 설명도이고;
도 2는 본 발명의 안정적인 작동 상태의 형태를 도시하였고;
도 3은 본 발명에 따른 수중 발전 견인 플랫폼의 정면도이고;
도 4는 본 발명에 따른 제어시스템의 구조에 대한 설명도이고;
도 5는 본 발명에 따른 나비형상 그물형 사각 가두리의 상향 플로팅 상태의 형태를 도시하였고;
도 6은 본 발명에 따른 나비형상 그물형 사각 가두리의 침강 상태의 형태를 도시하였고;
도 7은 본 발명에 따른 가변 그물형 사각 가두리를 운송할 때 오므려지는 상태의 정면도이고;
도 8은 본 발명에 따른 상부 너트 구조에 대한 조감도이고;
도 9는 본 발명에 따른 조정 제어방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 안정적인 작동 상태의 형태를 도시하였고;
도 3은 본 발명에 따른 수중 발전 견인 플랫폼의 정면도이고;
도 4는 본 발명에 따른 제어시스템의 구조에 대한 설명도이고;
도 5는 본 발명에 따른 나비형상 그물형 사각 가두리의 상향 플로팅 상태의 형태를 도시하였고;
도 6은 본 발명에 따른 나비형상 그물형 사각 가두리의 침강 상태의 형태를 도시하였고;
도 7은 본 발명에 따른 가변 그물형 사각 가두리를 운송할 때 오므려지는 상태의 정면도이고;
도 8은 본 발명에 따른 상부 너트 구조에 대한 조감도이고;
도 9는 본 발명에 따른 조정 제어방법에 대한 흐름도이다.
이하, 도면과 구체적인 실시예를 결합해 본 발명을 더 설명하며, 이런 실시예들은 본 발명을 설명하는 데만 사용하고 본 발명의 범위를 한정하는 데는 사용하지 않는 점을 이해하여야 할 것이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5), 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7), 중심 칼럼(9), 수중 발전 견인 플랫폼(26), 신호 수집기, 부력시스템과 제어시스템(27)을 포함한다.
상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5)는 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)와 대칭되게 설치하고, 중심 칼럼(9)은 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5) 와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)의 중부를 순서대로 관통해 설치되고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5)와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)의 서로 등진 단은 각각 상부 플랜지(6)와 하부 플랜지(25)를 통해 중심 칼럼(9)의 단부와 연결하고, 상대되는 단은 각각 중심 칼럼(9)의 중부와 회전하도록 연결한다.
중심 칼럼(9) 중부의 외주면에는 나사산 1구간과 나사산 2구간이 설치되며, 나사산 1구간과 나사산 2구간은 회전방향이 상반되고, 예를 들어, 나사산 1구간이 오른 나사산일 경우, 나사산 2구간은 왼 나사산이며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5)는 나사산 1구간과 연결하고, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)는 나사산 2구간과 연결하고, 중심 칼럼(9)의 내부는 중공 구조이다.
상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5)는 상부 너트(16) 및 상부 플랜지(6)를 에워싸고 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 상부 변형기구(3)를 포함하고, 상부 변형기구(3)의 수량은 6 내지 10개이고, 상부 변형기구(3)는 로드 1(3-1), 로드 2(3-2), 로드 3(3-3), 로드 4(3-4), 로드 5(3-5), 서보 모터 1(4), 서보 모터 2(15)와 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)를 포함하며, 로드 1(3-1)의 일단과 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)의 일단은 서보 모터 1(4)를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 1(3-1)의 다른 일단은 상부 플랜지(6)와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)의 다른 일단은 핀(10)을 통해 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)와 연결하고, 로드 2(3-2)의 일단과 로드 3(3-3)의 일단은 서보 모터 2(15)를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 2(3-2)의 다른 일단은 서보 모터 1(4)에 가까운 지점에서 로드 1(3-1)의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 3(3-3)의 다른 일단은 상부 너트(16)의 외주면과 힌지 연결하고, 상부 너트(16)는 중심 칼럼(9)과 나사산으로 연결하고, 로드 4(3-4)는 로드 5(3-5)의 단부와 고정하고, 로드 4(3-4)의 다른 일단은 로드 2(3-2)와 힌지 연결하고, 로드 5(3-5)의 다른 일단은 로드 3(3-3)과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 1(4)과 서보 모터 2(15)는 각각 수중 발전 견인 플랫폼(26) 및 제어시스템(27)과 신호로 연결한다.
나사산 1구간과 상부 너트(16)는 스크류 조인트 연결을 구성하고, 상부 너트(16)는 너트 컵(nut cup)(16-1), 기어 림(gear rim)(16-2), 베어링 셀(bearing shell)(16-3), 플래닛 피니언(16-4), 제1 모터(16-5), 선 기어(16-6), 플래닛 캐리어(16-7)를 포함하고, 기어 림(16-2)은 너트 컵(16-1)의 내부에 설치되어 베어링 셀(16-3)을 통해 너트 컵(16-1)과 회전하도록 연결하고, 기어 림(16-2)과 너트 컵(16-1)은 베어링 셀(16-3)의 작용을 통해 상대되도록 슬라이딩할 수 있으며, 선 기어(16-6)는 기어 림(16-2)의 내부에 설치되고, 양자 사이는 원주방향을 따라 복수의 플래닛 피니언(16-4)이 설치되며, 복수의 플래닛 피니언(16-4)은 플래닛 캐리어(16-7)를 통해 순서대로 연결되어 일체형을 형성해 각각 기어 림(16-2) 및 선 기어(16-6)와 치합하며, 제1 모터(16-5)는 너트 컵(16-1)에 장착되고, 제1 모터(16-5)의 모터축은 커플링을 통해 그 중 하나의 플래닛 피니언(16-4)의 회전축과 연결하고, 선 기어(16-6)의 이너 링은 나사산을 구비해 중심 칼럼(9)과 스크류 조인트 연결을 구성하고, 제1 모터(16-5)가 작동할 때 선 기어(16-6)는 중심 칼럼(9)을 감싸면서 회전해 전체 상부 너트(16)를 이끌어 중심 칼럼(9)에서 상하 이동하도록 한다.
하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)는 하부 너트(18) 및 하부 플랜지를 에워싸면서 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 하부 변형기구(19)를 포함하고, 하부 변형기구(19)의 수량은 상부 변형기구(3)의 수량과 동일하고, 하부 변형기구(19)는 로드 6(19-1), 로드 7(19-2), 로드 8(19-3), 로드 9(19-4), 로드 10(19-5), 서보 모터 3(20), 서보 모터 4(21), 그물형 사각 가두리 하부 골조(1)를 포함하며, 로드 6(19-1)의 일단과 그물형 사각 가두리 하부 골조(1)의 일단은 서보 모터 3(20)를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 6(19-1)의 다른 일단은 하부 플랜지(25)와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 하부 골조(1)의 다른 일단은 핀(10)을 통해 대응되는 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)와 연결하고, 로드 7(19-2)의 일단과 로드 8(19-3)의 일단은 서보 모터 4(21)를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 7(19-2)의 다른 일단은 서보 모터 3(20)에 가까운 지점에서 로드 6(19-1)의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 8(19-3)의 다른 일단은 하부 너트(18)의 외주면과 힌지 연결하고, 하부 너트(18)는 중심 칼럼(9)과 나사산으로 연결하고, 하부 너트(18)의 구조는 상부 너트(16)와 동일하고, 로드 9(19-4)는 로드 10(19-5)의 단부와 고정하고, 로드 9(19-4)의 다른 일단은 로드 7(19-2)과 힌지 연결하고, 로드 10(19-5)의 다른 일단은 로드 8(19-3)과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 3(20)과 서보 모터 4(21)는 각각 수중 발전 견인 플랫폼(26) 및 제어시스템(27)과 신호로 연결한다.
나사산 2구간은 하부 너트(18)와 스크류 조인트 연결을 구성하고, 하부 너트(18)는 상부 너트(16)의 구조 및 기능과 동일하고, 제2 모터를 통해 이를 제어하여 중심 칼럼(9)을 따라 상하 이동을 진행하도록 하고, 스크류 조인트는 자체 잠금 기능을 구비하고, 제1 모터와 제2 모터가 작동을 정지할 때 상부 너트(16)와 하부 너트(18)는 중심 칼럼(9)의 임의의 위치에 정지할 수 있다.
수중 발전 견인 플랫폼(26)은 하부 플랜지(25)와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼은 베이스(26-1), 중심 지지 칼럼(26-10), 꼭대기 패널(26-9), 발전장치, 에너지 축적 장치(26-11), 케이블 장치, 고정 플랜지(26-6)를 포함하고, 수중 발전 견인 플랫폼(26)은 이층구조이고, 꼭대기 패널(26-9)은 베이스(26-1)의 중심과 대칭되게 상하로 간격을 두고 설치하여 중심 지지 칼럼(26-10)을 통해 연결하고, 하층은 정팔각형 베이스(26-1)이고, 베이스(26-1)의 중간에는 중심 지지 칼럼(26-10)이 세워지고, 지지 칼럼(26-10)은 상층 정팔각형 꼭대기 패널(26-9)을 지지하는 데 사용하고, 꼭대기 패널(26-9)과 베이스(26-1) 사이에는 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 발전장치가 장착되고, 발전장치는 수량이 6 내지 10개로서, 바람직하게, 상부 변형기구(3)의 수량과 동일하고, 케이블 장치는 꼭대기 패널(26-9)의 상부 표면에서 원주방향으로 간격을 두고 배열되어 복수가 설치되고, 바람직하게, 케이블 장치의 수량은 발전장치의 수량과 동일하며, 케이블 장치는 일단이 꼭대기 패널(26-9)과 연결하고 다른 일단이 고정 플랜지(26-6)를 통해 중심 칼럼(9)의 하단에서 하부 플랜지(25)와 연결하며, 에너지 축적 장치(26-11)는 베이스(26-1)의 상부 표면의 중심 지지 칼럼(26-10)의 원주방향에 설치되어 전기 에너지를 수집해 저장하는 데 사용하고, 복수의 발전장치는 각각 에너지 축적 장치(26-11)와 연결하고, 제어시스템은 꼭대기 패널(26-9)에 장착되고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5), 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7), 신호 수집기와 제어시스템(27)은 각각 에너지 축적 장치(26-11)와 신호로 연결한다.
발전장치는 발전기(26-4), 발전기 블레이드(26-2), 발전기 회전축(26-3)을 포함하고, 발전기(26-4)는 꼭대기 패널(26-9)의 바닥부에 장착되고, 발전기(26-4)의 발전기 회전축(26-3)은 하향으로 수직되게 설치하고, 발전기 블레이드(26-2)는 발전기 회전축(26-3)과 연결하고, 에너지 축적 장치(26-11)는 발전기(26-4)와 연결하며; 케이블 장치는 릴(reel)(26-7), 닻줄 엥커(26-8)와 와이어 로프(26-5)를 포함하고, 닻줄 엥커(26-8)는 꼭대기 패널(26-9)의 상부 표면에 장착되고, 릴(26-7)은 닻줄 엥커(26-8)와 연결하고, 와이어 로프(26-5)는 릴(26-7)에 감고, 와이어 로프(26-5)의 자유단은 고정 플랜지(26-6)와 연결하고, 닻줄 엥커(26-8)는 각각 제어시스템 및 에너지 축적 장치(26-11)와 신호로 연결한다.
제어시스템(27)은 수중 발전 견인 플랫폼(26)의 꼭대기 패널(26-9)에 장착되어 이와 신호로 연결하고, 제어시스템(27)은 주로 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 상향 플로팅, 잠항과 체적 변경을 제어하는 데 사용하고, 신호라인(27-6)을 통해 순서대로 연결한 무선 신호 수신기(27-1), A/D변환기(27-2), 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3), D/A변환기(27-4)와 구동장치(27-5)를 포함하며, 상부 플랜지(6)와 하부 플랜지(25)는 각각 신호 수집기와 연결하고, 신호 수집기는 무선 신호 발사기 1(13), 센서(14), 무선 신호 발사기 2(23)와 수심계(22)를 포함하고, 센서(14)는 상부 플랜지(6)의 바닥부에 장착되고, 무선 신호 발사기 1(13)는 센서(14)와 연결하고, 수심계(22)는 하부 플랜지(25)의 꼭대기부에 장착되고, 무선 신호 발사기 2(23)는 수심계(22)와 연결하고, 무선 신호 발사기 1(13)와 무선 신호 발사기 2(23)는 각각 무선 신호 수신기(27-1)와 신호로 연결한다.
센서(14)는 상부 플랜지(6)의 바닥부에 위치하여 해수 유속 신호를 수집하고 무선 신호 발사기(13)를 통해 외부로 해수 유속 신호를 발송하며; 수심계(22)는 하부 플랜지(25)의 꼭대기부에 위치하여 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수집하고 무선 신호 발사기(23)를 통해 외부로 깊이 신호를 발사하고, 무선 신호 수신기(27-1)는 해수 유속 신호와 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수신하고, 무선 신호 수신기(27-1)는 수신한 신호를 A/D변환기(27-2)에 전달하고, A/D변환기(27-2)는 신호를 전환시켜 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)에 전달하고, 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)는 D/A변환기(27-4)를 거쳐 구동장치(27-5)에 제어 명령을 발송하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5), 하부 나비형상 그물형 사각 가두리(7)와 수중 발전 견인 플랫폼(26)은 각각 구동장치와 신호로 연결하고, 구동장치(27-5)는 서보 모터 1(4), 서보 모터 2(15), 서보 모터 3(20), 서보 모터 4(21)와 닻줄 엥커(26-8)를 각각 구동시켜 작동하도록 한다.
부력시스템은 중심 칼럼(9)에 장착되고, 부력시스템은 플로트 챔버 어셈블리(float chamber assembly)(28), 물 펌프(29)와 물 출입구(24)를 포함하고, 플로트 챔버 어셈블리(28)는 제1 플로트 챔버(float chamber)(28-1), 제2 플로트 챔버(28-2), 제3 플로트 챔버(28-3)와 제4 플로트 챔버(28-4)를 포함하며, 제1 플로트 챔버(28-1)와 제2 플로트 챔버(28-2)는 각각 하부 플랜지(25)의 하부와 상부에 설치되고, 양자는 각각 중심 칼럼(9)과 연결해 이의 내부와 연통하며, 제3 플로트 챔버(28-3)와 제4 플로트 챔버(28-4)는 각각 상부 플랜지(5)의 하부와 상부에 설치되고, 양자는 각각 중심 칼럼(9)과 연결해 이의 내부와 연통하며, 중심 칼럼(9)의 하단에는 물 출입구(24)가 개설되고, 물 펌프(29)는 물 출입구(24)와 연결하고, 에너지 축적 장치(26-11)와 구동장치(27-5)는 각각 물 펌프(29)와 신호로 연결하고, 플로트 챔버 어셈블리(28) 내부의 기압 요소를 감안해 중심 칼럼(9)의 상단에 에어 출입구(11)를 개설하고, 에어 출입구(11)는 중심 칼럼(9)을 통해 제1 플로트 챔버(28-1), 제2 플로트 챔버(28-2), 제3 플로트 챔버(28-3) 및 제4 플로트 챔버(28-4)와 연통하고, 이에는 전자기 밸브가 장착되고, 전자기 밸브는 제어시스템을 통해 개폐를 제어하고, 에어 출입구(11)는 상시 닫힌 상태이고, 제1 플로트 챔버(28-1), 제2 플로트 챔버(28-2), 제3 플로트 챔버(28-3)와 제4 플로트 챔버(28-4)의 내부 기압을 조절할 필요가 있을 경우, 에어 출입구(11)를 개방해 적절한 에어 방출 또는 에어 충진을 진행한다.
본 그물형 사각 가두리는 팔걸이 난간(8)과 작업 플랫폼(12)을 더 포함하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리(5)의 꼭대기부에는 작업 플랫폼(12)이 장착되고, 중심 칼럼(9)은 작업 플랫폼(12)의 중부에 관통 설치되고, 작업 플랫폼(12)의 꼭대기면의 원주방향에는 팔걸이 난간(8)이 장착된다. 작업 플랫폼(12)과 팔걸이 난간(8)은 그물형 사각 가두리의 검사, 유지보수, 먹이 주기와 어로에 편리하다.
그물형 사각 가두리의 주변은 그물(17)에 의해 감싸지고, 로드 1, 그물형 사각 가두리 상부 골조, 그물형 사각 가두리 하부 골조, 로드 6 이 4개는 순서대로 연결해 하나의 그물 골조를 구성하고, 각각의 인접한 2개의 그물 골조 사이에는 각각 그물이 장착된다.
본 발명은 운송이 펀리하고 장착 효율이 높고 출하 전에 일부 조립할 수 있고, 수중 발전 견인 플랫폼(26)은 하나의 전체로서, 조립이 완성된 후, 직접 적재해 운송할 수 있다. 나비형상 그물형 사각 가두리에 있어서 일부 박스바디의 출하전 조립은 먼저 중심 칼럼(9), 그물형 사각 가두리 상부 골조(2), 로드 1(3-1), 작업 플랫폼(12), 팔걸이 난간(8), 상부 플랜지(6), 상부 너트(16), 하부 너트(18)와 하부 플랜지(25)를 장착할 수 있고, 여기에서, 로드 1(3-1)은 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)에 단단히 결합된 축을 통해 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)와 함께 힌지 연결하고, 서보 모터 2(15)는 로드 1(3-1)에 단단히 결합되고, 서보 모터 2(15)의 회전축은 커플링을 통해 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)의 축과 상호 연결하고, 서보 모터 2(15)는 작동할 때 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)를 구동해 로드 1(3-1)에 상대되게 회전하도록 할 수 있고, 조립된 나비형상 그물형 사각 가두리와 중심 칼럼(9)은 우산처럼 함께 오므려져 자리를 차지하지 않을 뿐만 아니라, 입수 전의 리프팅 조립에도 편리하다. 나비형상 그물형 사각 가두리에 있어서 본체에 조립되지 않은 부분 중의 로드 2(3-2), 로드 3(3-3)과 서보 모터 1(4)은 하나의 일체형 조립으로서, 조립방식은 아래와 같다. 즉, 로드 2(3-2)는 로드 3(3-3)에 단단히 결합된 축을 통해 로드 3(3-3)과 함께 힌지 연결되고, 서보 모터 1(4)은 로드 2(3-2)에 단단히 결합되고, 여기에서, 서보 모터 1(4)의 회전축은 커플링을 통해 로드 3(3-3)의 축과 연결하고, 서보 모터 1(4)은 작동할 때 로드 2(3-3)를 구동해 로드 3(3-2)에 상대되게 회전하도록 하고, 하부 변형기구(19)도 동일한 방식으로 조립하고, 여기에서, 서보 모터 3(20)은 로드 7(19-2)에 단단히 결합되며; 그물형 사각 가두리 하부 골조(1) 및 이와 힌지 연결된 로드 6(19-1)와 서보 모터 4(21)는 하나의 일체형 조립으로서, 서보 모터 4(21)는 로드 6(19-1)에 단단히 결합되고, 조립방식은 로드 1(3-1), 그물형 사각 가두리 상부 골조(2) 및 서보 모터 2(15)의 조립방식과 같으며; 상술한 바와 같이 조립된 부분도 모두 로드부재이고, 공간을 차지하지 않을 뿐만 아니라 적재해 운송할 수도 있다. 미리 설정한 해역에 운송한 후, 그물형 사각 가두리 전체는 리프팅해 조립하고, 나비형상 그물형 사각 가두리의 본체에 조립되지 않은 조립 부재는 본체에 장착하고, 고정 플랜지(26-6)는 중심 칼럼(9)의 하단에 단단히 고정하고, 마지막에 그물(17)로 그물형 사각 가두리의 프레임 밖을 감싼다.
본 발명이 정상으로 작동할 때, 제1 모터와 제2 모터는 각각 상부 너트(16)와 하부 너트(18)를 구동해 각각 상향 및 하향으로 이동하도록 하고, 로드 1 내지 로드 5 및 로드 6 내지 로드 10을 이끌어 스윙하도록 하고, 로드 3(3-3)과 중심 칼럼의 협각이 50°이고 로드 8(19-3)과 중심 칼럼의 협각이 50°일 경우, 모터는 정지한다. 서보 모터 1(4)가 구동하여 로드 2(3-2)로 하여금 로드 3(3-3)와 동일 선상에 있도록 하고, 로드 1(3-1)과의 협각이 70°일 경우, 서보 모터 1(4)가 정지한다. 서보 모터 2(15)가 구동하여 로드 1(3-1)로 하여금 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)와 동일 선상에 있도록 하고, 중심 칼럼(9)과의 협각이 60°일 경우, 서보 모터 2(15)가 정지한다. 이 경우, 로드 1(3-1), 로드 2(3-2)와 상부 너트(16)는 로킹 레버 슬라이드 기구를 구성하고, 로드 2(3-2), 로드 3(3-3), 로드 4(3-4)와 로드 5(3-5)는 하나의 4절 플렉시블 쌍안정 기구를 구성하며; 로드 6(19-1), 로드 7(19-2)과 하부 너트(18)는 로킹 레버 슬라이드 기구를 구성하고, 로드 7(19-2), 로드 8(19-3), 로드 9(19-4)와 로드 10(19-5)은 하나의 4절 플렉시블 쌍안정 기구를 구성한다. 이런 상태일 경우, 상부 변형기구(3)와 하부 변형기구(19)는 모두 안정적인 삼각형을 형성하고 자체 잠금성을 구비해 스크류 너트의 자체 잠금화 이중 자체 잠금 효과를 형성하여 그물형 사각 가두리의 작동이 안정되고 믿음직하도록 한다.
본 발명이 폭풍을 만났을 때 상부 너트(16)는 중심 칼럼(9)을 따라 하향으로 이동하고, 서보 모터 1(4)와 서보 모터 2(15)는 반시계방향으로 회전하고, 하부 너트(18)는 중심 칼럼(9)을 따라 상향으로 이동하고, 서보 모터 3(20)와 서보 모터 4(21)는 시계방향으로 회전해 로드 1(3-1)로 하여금 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)와의 협각이 150°로 되도록 하고 중심 칼럼(9)과의 협각이 30°로 되도록 하며, 로드 3(3-3)과 로드 2(3-2)의 협각은 150°이다. 하부 변형기구(19)에 있어서 로드부재 각각의 관계는 상부 변형기구와 같다. 나비형상 그물형 사각 가두리는 형상이 변경된 후 체적이 원래의 20％로 감소하고 받는 부력이 감소해 그물형 사각 가두리가 자동으로 침강하고, 이 경우, 그물형 사각 가두리의 외부 표면이 감소해 효과적인 접촉 면적이 원래의 절반이고, 즉, 그물형 사각 가두리가 받는 해수 흐름 저항력도 원래의 절반이고, 그물형 사각 가두리가 풍랑의 파괴에 저항하는 능력도 대폭 강화된다. 체적이 수축된 후, 로드 2(3-2)와 로드 3(3-3)는 동일 선상에 있지 않고 하나의 플렉시블 연결을 구성하여 파동(wave motion)의 충격력으로 각 로드부재 간에 충돌이 발생하여 유발되는 파괴를 효과적으로 피할 수 있다.
본 발명이 폭풍을 만난 후, 상부 너트(16)는 중심 칼럼(9)을 따라 상향으로 이동하고, 서보 모터 1(4)와 서보 모터 2(15)는 시계방향으로 회전하고, 하부 너트(18)는 중심 칼럼(9)을 따라 하향으로 이동하고, 서보 모터 3(20)과 서보 모터 4(21)는 반시계방향으로 회전해 로드 1(3-1)로 하여금 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)와의 협각이 130°로 되고 중심 칼럼(9)과의 협각이 90°로 되도록 하며, 로드 3(3-3)과 로드 2(3-2)의 협각은 160°이고, 로드 2(3-2)와 로드 1(3-1)의 최소 협각은 20°이다. 하부 변형기구(19)에 있어서 로드부재 각각의 관계는 상부 변형기구와 같다. 이 경우, 나비형상 그물형 사각 가두리는 형상이 변경된 후 체적이 원래의 114％로 증가되고 받는 부력이 증가해 그물형 사각 가두리가 자동으로 상향 플로팅한다.
본 발명이 제공한 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리는 사용 범위가 넓어, 사용하는 실제 수역 상황에 따라 천해 영역에서 사용할 때 수중 발전 견인 플랫폼(26)의 베이스(26-1)의 상면에 시멘트 패널 또는 다른 무거운 물품을 놓아 수중 발전 견인 플랫폼(26)을 해저로 가라앉힘으로써, 앵커가 하는 역할을 대체해 그물형 사각 가두리를 고정시키며; 비교적 깊은 수역에서 수중 발전 견인 플랫폼(26)의 베이스(26-1)의 하부에 앵커장치만 걸어놓으면 그물형 사각 가두리를 고정시키는 역할을 할 수 있으며; 와이어 로프(26-5)는 릴(reel)(26-7)에 감기고, 와이어 로프(26-5)의 감기와 풀기는 릴(26-7)과 닻줄 엥커(26-8)에 의해 제어된다. 잠항할 때 그물형 사각 가두리의 부력시스템은 전체 중력을 조정하여 전체 그물형 사각 가두리 시스템의 부력이 중력보다 약간 커지게 하면 부력시스템이 작동을 정지하고, 그 다음, 릴(26-7)과 닻줄 엥커(26-8)가 작동을 시작해 와이어 로프(26-5)를 감고, 와이어 로프(26-5)는 매우 작은 견인력으로도 나비형상 그물형 사각 가두리를 당겨 미리 설정된 수심으로 진입시키고, 마지막에 닻줄 엥커(26-8)가 작동을 정지하고, 와이어 로프(26-5)의 연장량은 변동이 없고, 그물형 사각 가두리는 미리 설정된 깊이에서 안정적으로 부유할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 조정 제어방법은 이하의 단계를 포함한다.
단계 S1: 센서(14)를 통해 해수 유속 신호를 수집하고 무선 신호 발사기(13)를 통해 외부로 해수 유속 신호를 발송하며; 수심계(22)는 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수집하고 무선 신호 발사기(23)를 통해 외부로 잠항 깊이 신호를 발사하며;
단계 S2: 무선 신호 수신기(27-1)를 통해 해수 유속 신호와 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수신하여 A/D변환기(27-2)를 거쳐 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)에 전달하며;
단계 S3: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 해수 유속 신호와 잠항 깊이 신호를 추출하여 해수 유속 평균 값 Va와 잠항 깊이 값 Ha를 산출하며; 해수 유속 평균 값 Va와 설정 값 V0의 크기를 대조하며; 해수 유속 평균 값 Va가 V0보다 작고 잠항 깊이 값 Ha가 H0보다 작을 경우, 제1 단계 S1로 돌아가며; 아닐 경우, 제4 단계 S4로 진입하며;
단계 S4: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 측정된 해수 유속에 근거해 계산한 그물형 사각 가두리가 받는 저항력은 F＝KV2ρA1이고, 소재의 허용 응력에 근거해 그물형 사각 가두리의 침강 깊이를 계산하며;
단계 S5: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 명령을 발송하고, D/A변환기(27-4)와 구동장치(27-5)를 거쳐 그물형 사각 가두리의 서보 모터 1(4), 서보 모터 2(15), 서보 모터 3(20), 서보 모터 4(21), 상부 너트(16)와 하부 너트(18)를 제어하여 작동을 시작하도록 한다. 변형기구를 제어해 그물형 사각 가두리의 체적 감소 방향을 향해 작동하도록 한다. 서보 모터 1(4)과 서보 모터 2(15)는 모두 반시계방향으로 30바퀴 회전하고, 서보 모터 3(20)과 서보 모터 4(21)는 모두 시계방향으로 30바퀴 회전하고, 상부 너트(16)는 하향으로 130mm 이동하고, 하부 너트(18)는 상향으로 130mm 이동한다. 체적이 작게 변한 그물형 사각 가두리는 로드 1(3-1)과 그물형 사각 가두리 상부 골조(2)의 협각이 150°인 동시에 중심 칼럼(9)과의 협각이 30°이며; 로드 3(3-3)와 로드 2(3-2)의 협각이 150°이고 로드 2(3-2)와 로드 1(3-1)의 최소 협각이 50°이며; 하부 변형기구(19)의 로드 6(19-1)과 그물형 사각 가두리 하부 골조의 협각이 150°인 동시에 중심 칼럼(9)과의 협각이 30°이며; 로드 8(19-3)과 로드 7(19-2)의 협각이 150°이고 로드 7(19-2)과 로드 6(19-1)의 최소 협각이 50°이다. 변형된 그물형 사각 가두리는 저항력이 감소되어 잠항에 도움된다.
단계 S6: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 명령을 발송하고, D/A변환기(27-4)와 구동장치(27-5)를 거쳐 부력시스템이 작동을 시작하고, 물 펌프(29)는 중심 칼럼(9)의 내부로 물을 충진해 그물형 사각 가두리의 중력을 증가하고, 그물형 사각 가두리의 전체 중력이 부력보다 약간 크도록 증가되었을 경우, 부력시스템이 작동을 정지하며; 제3 단계 S7에 진입하며;
단계 S7: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 명령을 발송하고, D/A변환기(27-4)와 구동장치(27-5)를 거쳐 케이블 장치의 닻줄 엥커(26-8)를 제어해 작동을 시작하도록 하고, 닻줄 엥커(26-8)는 릴(26-7)을 이끌어 와이어 로프(26-5)를 감고, 와이어 로프(26-5)는 나비형상 그물형 사각 가두리를 견인해 잠항하도록 하며; 미리 설정한 깊이 값으로 잠항하였을 경우, 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)는 수심계(22)로부터 발송된 조기 경보 깊이 값을 수신하고, 그 다음, 닻줄 엥커(26-8)에 작동 정지 명령을 발송하고, 그물형 사각 가두리가 잠항을 정지하여 부유 상태를 유지하며; 그 다음, 다음 단계의 명령을 대기하며;
단계 S8: 산업용 퍼스널 컴퓨터(27-3)가 획득한 해수 유속 평균 값 Va가 설정 값 V0보다 작을 경우, 다음 단계 명령을 발송하고, D/A변환기(27-4)와 구동장치(27-5)를 거쳐 닻줄 엥커(26-8), 부력시스템 및 그물형 사각 가두리의 변형기구의 서보 모터 1(4), 서보 모터 2(15), 서보 모터 3(20), 서보 모터 4(21), 상부 너트(16)와 하부 너트(18)에 제공해 작동하도록 하고, 부력시스템이 작동을 시작해 중력을 감소하고, 닻줄 엥커(26-8)가 릴(26-7)을 이끌어 와이어 로프(26-5)를 풀고, 그물형 사각 가두리가 상향 플로팅을 시작하고, 그물형 사각 가두리의 변형기구의 서보 모터 1(4)과 서보 모터 2(15)는 시계방향으로 30바퀴 회전하고, 서보 모터 3(20)과 서보 모터 4(21)는 반시계방향으로 30바퀴 회전하고, 상부 너트(16)는 상향으로 130mm 이동하고, 하부 너트(18)는 하향으로 130mm 이동한다. 모든 작동 기계가 원래 위치 또는 상태로 돌아오고, 그물형 사각 가두리가 작동 정상 상태로 회복된다. 그 다음, 제1 단계 S1로 돌아온다.
Claims (10)
- 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리에 있어서,
상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 중심 칼럼, 수중 발전 견인 플랫폼, 신호 수집기, 부력시스템과 제어시스템을 포함하고, 중심 칼럼은 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리의 중부를 순서대로 관통해 설치되며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 대칭되게 설치하고 양자의 서로 등진 단은 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지를 통해 중심 칼럼의 양단과 연결하며, 상대되는 단은 각각 중심 칼럼의 중부와 회전하도록 연결하고, 외주는 복수의 핀을 통해 연결하고, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 각각 신호 수집기와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼은 하부 플랜지와 연결하고, 부력시스템은 중심 칼럼에 장착되고, 제어시스템은 수중 발전 견인 플랫폼에 장착되어 수중 발전 견인 플랫폼과 신호로 연결하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 신호 수집기, 부력시스템은 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제1항에 있어서,
상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 상부 너트 및 상부 플랜지를 에워싸면서 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 상부 변형기구를 포함하고, 상부 변형기구는 로드 1, 로드 2, 로드 3, 로드 4, 로드 5, 서보 모터 1, 서보 모터 2, 그물형 사각 가두리 상부 골조를 포함하며, 로드 1의 일단과 그물형 사각 가두리 상부 골조의 일단은 서보 모터 1을 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 1의 다른 일단은 상부 플랜지와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 상부 골조의 다른 일단은 핀을 통해 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 연결하고, 로드 2의 일단과 로드 3의 일단은 서보 모터 2를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 2의 다른 일단은 서보 모터 1에 가까운 지점에서 로드 1의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 3의 다른 일단은 상부 너트의 외주면과 힌지 연결하고, 상부 너트는 중심 칼럼과 나사산으로 연결하고, 로드 4는 로드 5의 단부와 고정하고, 로드 4의 다른 일단은 로드 2와 힌지 연결하고, 로드 5의 다른 일단은 로드 3과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 1과 서보 모터 2는 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제2항에 있어서,
하부 나비형상 그물형 사각 가두리는 하부 너트 및 하부 플랜지를 에워싸면서 원주방향으로 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 하부 변형기구를 포함하고, 하부 변형기구는 로드 6, 로드 7, 로드 8, 로드 9, 로드 10, 서보 모터 3, 서보 모터 4, 그물형 사각 가두리 하부 골조를 포함하며, 로드 6의 일단과 그물형 사각 가두리 하부 골조의 일단은 서보 모터 3을 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 6의 다른 일단은 하부 플랜지와 힌지 연결하고, 그물형 사각 가두리 하부 골조의 다른 일단은 핀을 통해 그물형 사각 가두리 상부 골조와 연결하고, 로드 7의 일단과 로드 8의 일단은 서보 모터 4를 통해 힌지 연결되어 하나의 전체를 형성하고, 로드 7의 다른 일단은 서보 모터 3에 가까운 지점에서 로드 6의 외주면과 힌지 연결하고, 로드 8의 다른 일단은 하부 너트의 외주면과 힌지 연결하고, 하부 너트는 중심 칼럼과 나사산으로 연결하고, 하부 너트 구조는 상부 너트와 동일하고, 로드 9는 로드 10의 단부와 고정하고, 로드 9의 다른 일단은 로드 7과 힌지 연결하고, 로드 10의 다른 일단은 로드 8과 힌지 연결하고, 4개는 다변형 구조를 구성하며, 서보 모터 3과 서보 모터 4는 각각 수중 발전 견인 플랫폼 및 제어시스템과 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상부 너트는 너트 컵(nut cup), 기어 림(gear rim), 베어링 셀(bearing shell), 플래닛 피니언, 제1 모터, 선 기어, 플래닛 캐리어를 포함하며, 기어 림은 너트 컵의 내부에 설치되어 베어링 셀을 통해 너트 컵과 회전하도록 연결하고, 선 기어는 기어 림의 내부에 설치되고, 양자 사이에는 원주방향을 따라 복수의 플래닛 피니언이 설치되며, 복수의 플래닛 피니언은 플래닛 캐리어를 통해 순서대로 일체형으로 연결되어 각각 기어 림 및 선 기어와 치합하고, 제1 모터는 너트 컵에 장착되고, 제1 모터의 모터축은 그 중 하나의 플래닛 피니언의 회전축과 연결하고, 선 기어는 중심 칼럼과 나사산으로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제1항에 있어서,
중심 칼럼 중부의 외주면에는 나사산 1구간과 나사산 2구간이 설치되고, 나사산 1구간과 나사산 2구간은 회전방향이 상반되고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리는 나사산 1구간과 연결하고, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리는 나사산 2구간과 연결하고, 중심 칼럼의 내부는 중공 구조인 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제1항에 있어서,
수중 발전 견인 플랫폼은 베이스, 중심 지지 칼럼, 꼭대기 패널, 발전장치, 에너지 축적 장치, 케이블 장치, 고정 플랜지를 포함하고, 꼭대기 패널은 베이스 중심과 대칭되게 상하로 간격을 두고 설치하여 중심 지지 칼럼을 통해 연결하고, 꼭대기 패널과 베이스 사이에는 원주방향을 따라 간격을 두고 균일하게 분포된 복수의 발전장치가 장착되고, 케이블 장치는 꼭대기 패널의 상부 표면에서 원주방향을 따라 간격을 두고 배열되어 복수가 설치되며, 케이블 장치는 일단이 꼭대기 패널과 연결하고 다른 일단이 고정 플랜지를 통해 중심 칼럼의 하단에서 하부 플랜지와 연결하고, 에너지 축적 장치는 베이스 상부 표면의 중심 지지 칼럼의 원주방향에 위치하고, 복수의 발전장치는 각각 에너지 축적 장치와 연결하고, 제어시스템은 꼭대기 패널에 장착되며, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리, 신호 수집기, 제어시스템은 각각 에너지 축적 장치와 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제6항에 있어서,
발전장치는 발전기, 발전기 블레이드, 발전기 회전축을 포함하고, 발전기는 꼭대기 패널의 바닥부에 장착되고, 발전장치의 발전기 회전축은 하향으로 수직되게 설치하고, 발전기 블레이드는 발전기 회전축과 연결하고, 에너지 축적 장치는 발전기와 연결하며; 케이블 장치는 릴(reel), 닻줄 엥커, 와이어 로프를 포함하고, 닻줄 엥커는 꼭대기 패널의 상부 표면에 장착되고, 릴은 닻줄 엥커와 연결하고, 와이어 로프는 릴에 감고, 와이어 로프의 자유단은 고정 플랜지와 연결하고, 닻줄 엥커는 각각 제어시스템 및 에너지 축적 장치와 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제1항에 있어서,
제어시스템은 무선 신호 수신기, A/D변환기, 산업용 퍼스널 컴퓨터, D/A변환기, 구동장치, 신호라인을 포함하고, 무선 신호 수신기, A/D변환기, 산업용 퍼스널 컴퓨터, D/A변환기와 구동장치는 각각 신호라인을 통해 순서대로 연결하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리와 수중 발전 견인 플랫폼은 각각 구동장치와 신호로 연결하며;
신호 수집기는 무선 신호 발사기 1, 센서, 무선 신호 발사기 2, 수심계를 포함하고, 센서는 상부 플랜지의 바닥부에 장착되고, 무선 신호 발사기 1은 센서와 연결하고, 수심계는 하부 플랜지의 꼭대기부에 장착되고, 무선 신호 발사기 2는 수심계와 연결하고, 무선 신호 발사기 1과 무선 신호 발사기 2는 각각 무선 신호 수신기와 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제1항에 있어서,
부력시스템은 플로트 챔버 어셈블리(float chamber assembly), 물 펌프, 물 출입구를 포함하고, 플로트 챔버 어셈블리는 제1 플로트 챔버(float chamber), 제2 플로트 챔버, 제3 플로트 챔버, 제4 플로트 챔버를 포함하며, 제1 플로트 챔버와 제2 플로트 챔버는 각각 하부 플랜지의 하부와 상부에 설치되고 양자는 각각 중심 칼럼과 연결되어 중심 칼럼의 내부와 연통하며, 제3 플로트 챔버와 제4 플로트 챔버는 각각 상부 플랜지의 하부 및 상부와 설치되고 양자는 각각 중심 칼럼과 연결되어 중심 칼럼의 내부와 연통하며, 중심 칼럼의 하단에는 물 출입구가 개설되고, 물 펌프는 물 출입구와 연결하고, 수중 발전 견인 플랫폼과 제어시스템은 각각 물 펌프와 신호로 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리. - 제8항에 따른 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 조정 제어방법에 있어서,
이하의 단계,
센서를 통해 해수 유속 신호를 수집하고 무선 신호 발사기 1을 통해 외부로 해수 유속 신호를 발송하며; 수심계는 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수집하고 무선 신호 발사기 2를 통해 외부로 잠항 깊이 신호를 발사하는 단계 S1;
무선 신호 수신기를 통해 해수 유속 신호와 그물형 사각 가두리 잠항 깊이 신호를 수신하여 A/D변환기를 거쳐 산업용 퍼스널 컴퓨터에 전달하는 단계 S2;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 해수 유속 신호와 잠항 깊이 신호를 추출하여 해수 유속 평균 값 Va와 잠항 깊이 값 Ha를 산출하며; 해수 유속 평균 값 Va와 설정 값 V0의 크기를 대조하며; 해수 유속 평균 값 Va가 V0보다 작고 잠항 깊이 값 Ha가 H0보다 작을 경우, 제1 단계 S1로 돌아가며; 아닐 경우, 제4 단계 S4로 진입하는 단계 S3;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 측정된 해수 유속에 근거해 계산한 그물형 사각 가두리가 받는 저항력은 F＝KV2ρA1이고, 소재의 허용 응력에 근거해 그물형 사각 가두리의 침강 깊이를 계산하는 단계 S4;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기를 거쳐 구동장치에 명령을 발송하고, 구동장치가 신호를 발송해 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리를 구동시켜 작동을 시작하도록 하고, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리가 동기적으로 그물형 사각 가두리의 체적 감소 방향을 향해 작동하고, 변형된 그물형 사각 가두리는 부력이 감소되어 침강을 시작하는 단계 S5;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 부력시스템이 작동을 시작하고, 물 펌프는 중심 칼럼의 내부로 물을 충진해 그물형 사각 가두리의 중력을 증가하고, 그물형 사각 가두리의 전체 중력이 부력보다 약간 크도록 증가되었을 경우, 부력시스템이 작동을 정지하는 단계 S6;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 바닥부에 위치한 수중 발전 견인 플랫폼을 구동시켜 상부 나비형상 그물형 사각 가두리와 하부 나비형상 그물형 사각 가두리를 견인해 잠항하도록 하며; 미리 설정된 깊이 값으로 잠항하였을 경우, 산업용 퍼스널 컴퓨터가 수심계로부터 발송된 조기 경보 깊이 값을 수신하고, 그 다음, 수중 발전 견인 플랫폼에 작동 정지 명령을 발송하고, 그물형 사각 가두리가 잠항을 정지하여 부유 상태를 유지하며; 그 다음, 다음 단계의 명령을 대기하는 단계 S7;
산업용 퍼스널 컴퓨터가 획득한 해수 유속 평균 값 Va가 설정 값 V0보다 작을 경우, 다음 단계 명령을 발송하고, D/A변환기와 구동장치를 거쳐 수중 발전 견인 플랫폼, 부력시스템, 상부 나비형상 그물형 사각 가두리, 하부 나비형상 그물형 사각 가두리에 제공하고, 부력시스템이 작동을 시작해 중력을 감소하고, 그물형 사각 가두리가 상향 플로팅을 시작하고, 모든 작동 기계가 원래 위치 또는 상태로 돌아오고, 그물형 사각 가두리가 작동 정상 상태로 회복되는 단계 S8;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 체적 심해 나비형상 그물형 사각 가두리의 조정 제어방법.
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