WO2017111446A1 - 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치 - Google Patents

가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치 Download PDF

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WO2017111446A1
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small ship
small
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horizontal control
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PCT/KR2016/014972
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손남선
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한국해양과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a horizontal control device for a small ship using a variable mast, and more particularly, to a device for correcting the horizontal line of a small ship for correcting the inclination of the small ship in real time.
  • small ships are lightweight, but are a slide type that starts at a high speed of 20 knots or more, and are largely affected by speed, steering performance, and withstand performance depending on inclination such as trim and blue.
  • trim and tilt change were controlled by using a trim tab or interceptor at the stern, but as a result, the resistance increased, thereby reducing thrust performance and lowering maneuverability. Dynamic behavior control is difficult at sea.
  • the small line is provided with a tilt detection unit to detect the tilt of the small line, the target value input to the horizontal control unit and the measurement measured by the tilt detection unit By comparing the values, the purpose is to correct the inclination value by controlling the position adjusting unit to reduce the error value generated.
  • the position adjustment unit can adjust the movement according to the longitudinal direction and the width direction and height of the small ship, as well as a separate drive motor can accurately correct the error value.
  • the tilt detection unit for detecting the inclination of the small ship, at least a portion is formed to be movable in the horizontal direction on the deck of the small ship, Positioning unit for supporting a separate mast seated at a predetermined height or more, and adjusts the position of the mast through the position adjustment unit in response to the inclination detected by the tilt detection unit and correct the center of gravity of the small ship It may include a horizontal control unit.
  • the horizontal control unit may correct the center of gravity of the small ship by comparing the preset target value with respect to the tilt of the small ship and the measured value measured by the tilt detection unit, and moving the mast in response to the generated error value.
  • the inclination detection unit is provided on one side of the small line, it can measure the transverse slope and longitudinal slope of the small line in real time.
  • the position adjusting unit may include a first sliding part sliding in a first direction and a second sliding part formed on an upper portion of the first sliding part and sliding in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the position adjusting unit may further include an upper and lower limbs (M) positioned between the second sliding portion and the mast and adjusting the vertical position of the mast.
  • M upper and lower limbs
  • the upper and lower limbs (M) may be formed in a multi-joint structure in which a plurality of unit members are foldably connected in the longitudinal direction.
  • the position adjusting unit may include a separate driving motor to precisely adjust the position of the first sliding portion and the second sliding portion.
  • the horizontal control device of a small ship using the variable mast of the present invention for solving the above problems has the following effects.
  • the horizontal control device of a small ship using a variable mast is provided with a horizontal control unit to compare the measured value and the preset target value by adjusting the position of the object through the position adjusting unit to adjust the error value in real time. You can correct it.
  • the horizontal control device of a small ship using a variable mast is not only the position adjusting unit is formed to be slidable in the longitudinal direction and the width direction of the small ship to cope with the inclination of the small ship, but also the upper and lower limbs of the articulated structure (M) ) To cope with changes such as trim and blue to cope with the inclination of the small ship.
  • the position adjusting unit is adjusted by a motor, so that the error value can be precisely corrected by the horizontal control unit.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a position adjusting unit in a horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a state of the position adjusting unit according to the longitudinal inclination of the small ship in the horizontal control device of the small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the position control unit is adjusted in response to the error value according to the longitudinal slope of the small ship in the horizontal control device of the small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a state of the position adjusting unit according to the lateral inclination of the small ship in the horizontal control device of the small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view showing a state in which the position adjustment unit is adjusted in response to the error value according to the lateral inclination of the small line in the horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the upper and lower limbs (M) of the position adjustment unit is extended in the longitudinal direction in the horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for describing a series of operations in the horizontal control apparatus of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention.
  • the invention is to efficiently operate the small ship (V) by removing factors such as the speed, the steering performance, and the sailing performance of the small ship (V) running at a high speed of the present invention, will be described in detail with reference to the drawings as follows. Do it.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention.
  • Horizontal control device of a small ship using a variable mast includes a tilt detection unit, a position adjusting unit 100, a horizontal control unit.
  • the inclination detection unit may be formed inside the small line V to detect the inclination of the small line V.
  • the small ship V may be formed by yawing or pitching of the small ship V. Tilt can be detected.
  • the tilt detecting unit may be formed of a gyro sensor.
  • the tilt of the small line V may be detected by measuring a case in which the center of gravity is deflected along the three axes of the x-, y-, and z-axes.
  • At least a portion of the position adjusting unit 100 is formed to be movable in the horizontal direction on the deck of the small ship (V), the upper side is supported by a separate mast (E) is seated above a certain height.
  • the position adjusting unit 100 is formed at the top of the small ship.
  • the position adjusting unit 100 is formed on an upper portion of the first sliding portion 120 and the first sliding portion 120 sliding in a first direction and sliding in a second direction perpendicular to the first direction. It includes a two-sliding unit 140.
  • the first direction may be formed in the longitudinal direction of the small line (V), and the second direction may be formed in the width direction of the small line (V).
  • the position adjusting unit 100 is formed such that the first sliding portion 120 and the second sliding portion 140 slide on an upper portion of the small line V, and an upper portion of the second sliding portion 140.
  • the mast E is formed thereon.
  • the mast (E) is configured so that various types of structures are installed on the upper portion of the second sliding unit 140, and in the case of the small ship (V), the weight occupies a substantial portion of the entire position adjusting unit (100). Just by adjusting the position can be moved the center of gravity of the small ship (V).
  • the small ship (V) may be a high speed unmanned ship, and thus, the mast (E) may include a heavy object such as a radar, a thermal imaging camera, and various antennas for controlling the small ship (V). Accordingly, various objects required for the small ship V may be seated.
  • the mast E is formed in a 'T' shape, and is coupled to the second sliding part by a hinge or is in the form of a universal joint to maintain the equilibrium state regardless of the inclination of the small line V. Can be combined.
  • position adjustment unit 100 may be formed a separate rail portion (R) to move for position movement.
  • the position adjusting unit 100 has a form in which the plurality is stacked and the rail unit R is formed to move in response to the inclination.
  • the rail part R includes a plurality of first rails R1 formed in the longitudinal direction of the small line V and a second rail R2 perpendicular to the first rail R1. .
  • the rail portion (R) is formed so that the position adjustment unit 100 moves in response to the inclination to be described in more detail with reference to FIG.
  • the horizontal control unit adjusts the position of the mast E through the position adjusting unit 100 in response to the inclination detected by the inclination detecting unit, and corrects the center of gravity of the small line V.
  • the horizontal control unit may be formed inside the small line (V), in response to the inclination of the position adjusting unit 100 to correct the inclination of the small line (V) provided from the tilt detecting unit Can be controlled to move.
  • the horizontal control unit compares the preset target value with respect to the inclination of the small line V and the measured value measured by the inclination sensing unit, and moves the mast E in response to the error value generated.
  • the target value is a value used as a reference for correcting the measured value measured by the tilt detection unit
  • the slope when the small line V is parallel to the sea level may be set to '0' or the It may also be set to a threshold that is a threshold at which the small line V is overturned.
  • the position adjusting unit 100 may be moved to correct the difference between the target value and the measured value.
  • the horizontal control unit compares the target value and the measured value in real time corresponding to the slope of the small line (V) sensed in real time by the tilt detection unit sea level slope of the small line (V) is inclined It can be calibrated in parallel with.
  • FIG. 2 is a plan view showing the position adjusting unit 100 in the horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention.
  • the position adjusting unit 100 is formed to be corrected to correspond to the inclination of the small line (V) in the upper portion of the small line (V).
  • the first direction indicates the width direction of the small line V, as shown in the coordinates of the drawing, and the second direction indicates the longitudinal direction of the small line V.
  • the rail portion R is formed in plural along the first direction and the second direction.
  • the rail portion R is formed in plural from the upper portion of the small line V, and the first sliding portion 120 and the second sliding portion 140 are formed on the rail portion R. Is formed in the first rail R1 and the second rail R2, respectively.
  • the first rail (R1) is formed so that the first sliding unit 120 is movable in the second direction
  • the second rail (R2) is the second sliding unit 140 is the first It is formed to be movable in two directions.
  • the first sliding unit 120 may move on the x-axis in the illustrated coordinates, and the second sliding unit 140 may move on the y-axis.
  • the position adjusting unit 100 is capable of moving in position corresponding to the x-axis and the y-axis on the small line V. Therefore, the position control unit 100 corresponds to the inclination of the small line V by the horizontal control unit. The measurement value may be moved to correct the target value.
  • the rail portion (R) is only one embodiment of the present invention, the position control unit 100 is a position enough to allow the horizontal control unit to control the position control unit 100 in the longitudinal direction and the width direction of the small ship If the movement is possible is not limited to the form of a rail can be variously changed by those skilled in the art.
  • the position control unit 100 moves by the horizontal control unit.
  • FIG. 3 is a view showing a state before the position adjusting unit 100 according to the longitudinal inclination of the small ship in the horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view of the present invention 5 is a view illustrating a state in which the position adjusting unit 100 is adjusted in response to the error value according to the longitudinal slope of the small ship in the horizontal control device of the small ship using the variable mast according to an embodiment
  • FIG. 5 is an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention
  • the horizontal control device of Figure 2 is a view showing a state in which the position adjusting unit 100 is adjusted in response to the error value of the lateral inclination of the small ship.
  • the small ship V is inclined by blue while sliding at sea.
  • the longitudinal direction of the small line V is represented by the x-axis
  • the width direction of the small line V is represented by the y-axis.
  • the transverse slope may indicate the inclination of the small line V in the x-axis direction and the longitudinal inclination of the inclination in the y-axis direction, and the inclination of the x-axis direction of the small line V may be in the transverse slope and the y.
  • the inclination in the axial direction may be represented by the longitudinal slope.
  • the inclination detection unit is provided on one side of the small line (V), and measures the lateral inclination and the longitudinal inclination of the small line (V) in real time and correspondingly shifted position to be corrected by the horizontal control unit.
  • the inclination detecting unit detects the vertical slope of the small line V.
  • the horizontal control unit may correct the longitudinal slope by moving the position adjusting unit 100 in various directions to control the longitudinal slope detected by the tilt detection unit.
  • the small line (V) is inclined by the generation of blue light
  • the inclination detecting unit detects the angle of the longitudinal tilt in real time
  • the horizontal control unit is the position adjustment unit 100 to the vertical slope It can be moved in real time corresponding to the angle.
  • the inclination sensing unit is mentioned as being formed of the gyro sensor, the gyro sensor is only one embodiment of the present invention in real time the angle of the longitudinal slope and the transverse slope generated in a state in which the small line (V) parallel to the sea surface If it can be detected as is not limited to the gyro sensor is easily changed by those skilled in the art is a matter of course.
  • the tilt detection unit reacts to the lateral inclination of the small line V, so that the horizontal control unit corrects the lateral inclination.
  • the tilt detection unit detects the angle of the longitudinal tilt of the small line V and the horizontal control unit corresponds to the vertical tilt angle detected by the tilt detection unit to adjust the position control unit 100. It can be corrected by moving the position.
  • the small line (V) has the left vertical slope
  • the inclination detection unit detects this in real time
  • the horizontal control unit is in the opposite direction to the position control unit 100
  • the longitudinal slope can be corrected by moving it to the right.
  • the inclination detection unit detects the left or right vertical or horizontal sloping of the small line (V) in real time can be corrected by moving the position control unit 100.
  • the inclination of the small line (V) indicates the longitudinal inclination of the transverse inclination, but can correct the inclination of all angles along the circumference of the small line including the xy axis as well as the x axis and the y axis.
  • the moment force may be added using three axes including the x-axis, the y-axis, and the z-axis by adjusting the height in the vertical z-axis direction from the deck of the small ship V.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the upper and lower limbs (M) of the position adjusting unit 100 extends in the longitudinal direction in the horizontal control device of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention.
  • the position adjusting unit 100 further includes the upper and lower limbs M, which are positioned between the second sliding part 140 and the mast E, and adjust the vertical position of the mast E.
  • the upper and lower limbs (M) is formed of a multi-joint structure in which a plurality of unit members are foldably connected along the longitudinal direction, and the mast (E) is seated on the upper portion.
  • the joint portion may be formed of a rotatable universal joint.
  • the upper and lower limbs (M) can be adjusted in length in the vertical direction and can be rotated at multiple angles including the x-axis and the y-axis of the small line (V).
  • the horizontal control apparatus of a small ship using a variable mast by correcting the inclination of the small ship (V) by using the mast (E) occupying a considerable weight in the small ship (V) as described above
  • a device for adjusting the center of gravity of a small ship it can be moved in response to the inclination using a multi-joint structure, the mast (E) is coupled to the upper and lower limbs (M) by a hinge or combined by a structure of a universal joint Even if the small line V is inclined, the mast E may be in an equilibrium state.
  • the upper and lower limbs (M) can be controlled by the horizontal control unit.
  • the upper and lower limbs M may correct the inclination by moving the mast E along the x-axis, the y-axis, and the z-axis in response to the transverse slope and the longitudinal slope of the small line V.
  • the tilt detection unit detects the measured value and measures the measured value
  • the horizontal control unit is the error generated from the target value and the measured value.
  • the position adjusting unit 100 is moved in response to the value.
  • the position control unit 100 is moved to a position corresponding thereto, the mast (E) is formed adjacent to the center of gravity of the small line (V) may cause a limit in correcting the error value.
  • the mast (E) when the mast (E) is long spaced upward from the small line (V) and moved to the right at a spaced height, the mast (E) provides the longitudinal slope moment by the height spaced apart from the small line (V) Correction can be made corresponding to the longitudinal slope.
  • the position adjusting unit 100 is provided with a separate drive motor to accurately adjust the position movement of the first sliding portion 120, the second sliding portion 140 and the upper and lower limbs (M) in real time. have.
  • the multi-joint form of the upper and lower limbs (M) is only one embodiment of the present invention, if the length is extended to the top and can generate a slope to the x-axis and the y-axis telescopic structure is the small line (V) It may be formed by hinged on the) can be easily changed by those skilled in the art and this is because of the limitation of the scope is of course.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for describing a series of operations in the horizontal control apparatus of a small ship using a variable mast according to an embodiment of the present invention.
  • the target value is set in the horizontal control unit before and after the small line V is driven (S01). As described above, the target value may be variously set within a range in which the small line V does not have an inclination or overturns.
  • the tilt detection unit operates to detect the slope in real time, including the longitudinal slope and the transverse slope of the small line V (S02).
  • the detected slope is measured in real time by the horizontal control unit to derive the error value by comparing the measured value with the preset target value (S03).
  • the horizontal control unit moves the position adjusting unit 100 in real time so that the error value reaches the target value (S04).
  • the position adjusting unit 100 stops (S06). If the error value does not reach the target value, the horizontal control unit corresponds to the position of the error value. The control unit 100 moves the position.

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Abstract

본 발명에 따른 소형선의 수평을 보정하는 장치로서, 소형선의 기울기를 감지하는 기울기감지유닛, 적어도 일부가 상기 소형선의 갑판상에서 수평방향으로 이동 가능하게 형성되고, 상부에는 별도의 마스트가 안착되어 일정높이 이상에서 위치하도록 지지하는 위치조절유닛, 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 기울기에 대응하여 상기 위치조절유닛을 통해 상기 마스트의 위치를 조절하며 상기 소형선의 무게중심을 보정하는 수평제어유닛 을 포함하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치를 개시한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 10.02.2017]　가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치
본 발명은 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 소형선의 기울기를 보정하는 소형선의 수평을 보정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소형선은 경량이나, 20노트 이상 고속으로 기동하는 활주선형으로서, 활주시 트림(Trim) 및 파랑 등 기울기에 따라 속도 및 조종성능, 내항성능에 많은 영향을 받는다.
따라서, 고속 활주상태에서 트림 및 파랑에 따른 횡동요 및 종동요 기울기를 제어하기 위한 부가장비들이 필요하다.
또한, 기존에는 선미에 트림탭이나 인터셉터 등을 이용하여 트림 및 기울기변화를 제어하였으나, 이로 인하여 저항이 증가함으로써 추력성능을 떨어뜨리고, 조종성을 낮추는 단점이 있으며, 또한 응답성이 떨어져, 급격히 변화하는 해상상태에서 동적 거동 제어가 힘든 점이 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 소형선에 기울기감지유닛이 구비되어 소형선의 기울기를 감지하고, 수평제어유닛에 입력한 목표값과 상기 기울기감지유닛에서 측정된 계측값을 비교하여, 발생되는 오차값을 줄이기 위해 위치조절유닛을 제어하여 기울기 값을 보정하는데 그 목적이 있다.
또한 위치조절유닛은 소형선의 길이방향과 폭방향 및 높이에 따른 움직임을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 구동모터가 구비되어 정밀하게 오차값을 보정할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 소형선을 정밀하게 제어할 수 있게 되어 소형선에서 발생하는 전복사고나 안전사고뿐만 아니라 효율적인 소형선의 운용에도 크게 기여할 수 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는, 소형선의 기울기를 감지하는 기울기감지유닛, 적어도 일부가 상기 소형선의 갑판상에서 수평방향으로 이동 가능하게 형성되고, 상부에는 별도의 마스트가 안착되어 일정높이 이상에서 위치하도록 지지하는 위치조절유닛, 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 기울기에 대응하여 상기 위치조절유닛을 통해 상기 마스트의 위치를 조절하며 상기 소형선의 무게중심을 보정하는 수평제어유닛 을 포함할 수 있다.
그리고 상기 수평제어유닛은 상기 소형선의 기울기에 대해 기 설정된 목표값과 상기 기울기감지유닛에서 측정된 계측값을 비교하고, 발생되는 오차값에 대응하여 상기 마스트를 이동시킴으로 소형선의 무게중심을 보정할 수 있다.
그리고 상기 기울기감지유닛은 상기 소형선의 일측에 구비되고, 소형선의 횡경사 및 종경사를 실시간으로 계측할 수 있다.
또한 상기 위치조절유닛은 제1방향으로 슬라이딩하는 제1슬라이딩부 및 상기 제1슬라이딩부의 상부에 형성되어 상기 제1방향과 수직방향인 제2방향으로 슬라이딩하는 제2슬라이딩부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 위치조절유닛은 상기 제2슬라이딩부와 상기 마스트 사이에 위치하고, 상기 마스트의 상하위치를 조절하는 상하지지부(M)를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 상하지지부(M)는 복수 개의 단위부재가 길이방향을 따라 절첩가능하게 연결되는 다관절구조로 형성될 수 있다.
그리고 상기 위치조절유닛은 별도의 구동모터를 구비하여 상기 제1슬라이딩부 및 상기 제2슬라이딩부의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는 수평제어유닛이 구비되어 측정된 계측값과 기 설정된 목표값을 비교하여 위치조절유닛을 통해 대상물의 위치를 조절함으로 오차값을 실시간으로 보정할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는 소형선의 기울기에 대응하기 위해 위치조절유닛이 소형선의 길이방향과 폭방향으로 슬라이딩 가능하게 형성될 뿐만 아니라 다관절구조의 상하지지부(M)를 더 포함하여 트림과 파랑 등으로 변화에 대응하여 소형선의 기울기를 대처할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는 위치조절유닛이 모터에 의해 조절되어 수평제어유닛에 의해 오차값을 정밀하게 보정할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치의 구성을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 위치조절유닛을 나타낸 평면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 종경사에 따른 위치조절유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 종경사에 따른 오차값에 대응하여 위치조절유닛이 조절되는 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 횡경사에 따른 위치조절유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 횡경사에 따른 오차값에 대응하여 위치조절유닛이 조절되는 모습을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 위치조절유닛의 상하지지부(M)가 길이방향으로 늘어나는 모습을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 일련의 동작을 설명하는 순서를 나타낸 순서도 이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 고속으로 주행하는 소형선(V)이 전복되는 속도 및 조종성능, 내항성능 등의 요인을 제거하여 소형선(V)의 운용을 효율적으로 하기 위한 발명으로, 아래와 같이 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치의 구성을 나타낸 사시도 이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치는 크게 기울기감지유닛, 위치조절유닛(100), 수평제어유닛을 포함한다.
상기 기울기감지유닛은 도면에 도시되진 않았지만 소형선(V)의 내부에 형성되어 상기 소형선(V)의 기울기를 감지할 수 있다.
구체적으로, 상기 소형선(V)이 해상에서 고속으로 주행한다는 점과 운행 중에 발생되는 파랑 등의 영향으로 상기 소형선(V)의 요잉(Yawing) 또는 피칭(Pitching) 현상에 따른 상기 소형선(V)의 기울기를 감지할 수 있다.
이와 같은 기울기를 감지하기 위해 상기 기울기감지유닛은 자이로센서(Gyrosensor)로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 소형선(V)에서 x축, y축, z축인 3축방향을 따라 무게중심이 편향되는 경우를 계측하여 상기 소형선(V)의 기울기를 감지할 수 있다.
한편, 위치조절유닛(100)은 적어도 일부가 상기 소형선(V)의 갑판상에서 수평방향으로 이동 가능하게 형성되고, 상부에는 별도의 마스트(E)가 안착되어 일정높이 이상에서 위치하도록 지지한다.
도시된 바와 같이 소형선의 상부에 상기 위치조절유닛(100)이 형성되어 있다.
상기 위치조절유닛(100)은 제1방향으로 슬라이딩하는 제1슬라이딩부(120) 및 상기 제1슬라이딩부(120)의 상부에 형성되어 상기 제1방향과 수직방향인 제2방향으로 슬라이딩하는 제2슬라이딩부(140)를 포함한다.
여기서 상기 제1방향은 상기 소형선(V)의 길이방향으로 형성되며 상기 제2방향은 상기 소형선(V)의 폭 방향으로 형성될 수 있다.
또한 상기 위치조절유닛(100)은 상기 제1슬라이딩부(120)와 상기 제2슬라이딩부(140)가 상기 소형선(V)의 상부에서 슬라이딩 되도록 형성되어 있으며 상기 제2슬라이딩부(140)의 상부에는 상기 마스트(E)가 형성되어 있다.
상기 마스트(E)는 상기 제2슬라이딩부(140)의 상부에서 다양한 형태의 구조물들이 설치되도록 하는 구성으로, 소형선(V)의 경우 무게가 전체에서 상당부분을 차지하므로 상기 위치조절유닛(100)에 의해 위치가 조절되는 것 만으로도 소형선(V)의 무게중심을 이동시킬 수 있다.
본 실시예에서 상기 소형선(V)은 고속무인선 일 수 있으며, 따라서 상기 마스트(E)는 상기 소형선(V)을 제어하는 레이더, 열화상카메라 및 각종 안테나 등의 중량물을 포함할 수 있으며 당업자에 따라 상기 소형선(V)에 필요한 다양한 객체들이 안착될 수 있다.
그리고 상기 마스트(E)는 'T'자 형태로 형성되어 있으며 상기 소형선(V)이 기울어지는 기울기에 상관없이 평형상태를 유지하도록 상기 제2슬라이딩부와 힌지로 결합되거나 유니버셜조인트(Universal Jont) 형태로 결합 될 수 있다.
또한 상기 위치조절유닛(100)은 위치 이동을 위해 이동되도록 별도의 레일부(R)가 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 위치조절유닛(100)은 상기 복수 개가 적층되어 있는 형태를 가지고 있으며 기울기에 대응하여 이동되도록 레일부(R)가 형성되어 있다.
도시된 바와 같이 레일부(R)는 상기 소형선(V)의 길이방향으로 복수 개로 형성되는 제1레일(R1)와 상기 제1레일(R1)과 수직방향으로 제2레일(R2)이 형성된다.
또한 상기 레일부(R)는 상기 위치조절유닛(100)이 기울기에 대응하여 이동되도록 형성된 것으로 좀 더 자세한 내용은 도 2를 통해 후술하도록 한다.
계속해서 상기 수평제어유닛은 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 기울기에 대응하여 상기 위치조절유닛(100)을 통해 상기 마스트(E)의 위치를 조절하며, 상기 소형선(V)의 무게중심을 보정한다.
구체적으로, 상기 수평제어유닛은 상기 소형선(V)의 내부에 형성될 수 있으며, 상기 기울기감지유닛으로부터 제공되는 상기 소형선(V)의 기울기를 보정하고자 상기 위치조절유닛(100)을 기울기에 대응하여 이동시키도록 제어할 수 있다.
이에 따라 상기 수평제어유닛은 상기 소형선(V)의 기울기에 대해 기 설정된 목표값과 상기 기울기감지유닛에서 측정된 계측값을 비교하고, 발생되는 상기 오차값에 대응하여 상기 마스트(E)를 위치 이동 시킴으로 소형선의 무게중심을 보정할 수 있다.
여기서 상기 목표값은 상기 기울기감지유닛에서 측정된 상기 계측값을 보정하기 위한 기준이 되는 값으로, 상기 소형선(V)이 해수면에서 평행한 상태를 가질 때의 기울기를 '0'으로 설정할 수도 있고 상기 소형선(V)이 전복되는 한계치인 임계값으로 설정될 수도 있다.
따라서, 상기 목표값과 상기 계측값의 차이를 보정하기 위해 상기 위치조절유닛(100)을 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 수평제어유닛은 상기 기울기감지유닛에서 실시간으로 감지된 상기 소형선(V)의 기울기에 대응하여 실시간으로 상기 목표값과 상기 계측값을 비교하여 상기 소형선(V)이 기울어지는 기울기를 해수면과 평행하게 보정할 수 있다.
다음 도 2를 통해 상기 수평제어유닛에 의해 상기 위치조절유닛(100)이 제어되기 위한 움직임에 대해 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 위치조절유닛(100)을 나타낸 평면도 이다.
상기 위치조절유닛(100)은 상기 소형선(V)의 상부에서 상기 소형선(V)의 기울기에 대응하여 보정되도록 형성된다.
여기서 상기 제1방향은 상기 도면에 도시된 좌표와 같이 상기 소형선(V)의 폭 방향을 나타내며, 상기 제2방향은 상기 소형선(V)의 길이방향을 나타낸다.
그리고 상기 레일부(R)는 상기 제1방향 및 상기 제2방향을 따라 복수 개로 형성된다.
도시된 바와 같이 상기 레일부(R)는 상기 소형선(V)의 상부에서 복수 개로 형성되어 있으며 상기 레일부(R)의 상부에는 상기 제1슬라이딩부(120)와 상기 제2슬라이딩부(140)가 제1레일(R1)와 상기 제2레일(R2)에 각각 형성되어 있다.
구체적으로, 상기 제1레일(R1)은 상기 제1슬라이딩부(120)가 상기 제2방향으로 이동 가능하도록 형성되며, 상기 제2레일(R2)은 상기 제2슬라이딩부(140)가 상기 제2방향으로 이동 가능하도록 형성된다.
따라서 상기 제1슬라이딩부(120)는 도시된 좌표상 x축으로 이동할 수 있으며, 상기 제2슬라이딩부(140)는 y축으로 이동할 수 있다.
위와 같이 상기 위치조절유닛(100)은 상기 소형선(V)상에서 상기 x축과 상기 y축에 대응하여 위치이동이 가능하며 따라서 상기 수평제어유닛에 의해 상기 소형선(V)의 기울어지는 기울기에 대응하여 상기 계측값이 상기 목표값으로 보정되도록 이동이 가능할 수 있다.
상기 레일부(R)는 본 발명의 일 실시예일뿐 상기 위치조절유닛(100)이 소형선의 길이방향 및 폭 방향으로 상기 수평제어유닛이 상기 위치조절유닛(100)을 제어할 수 있을 만큼의 위치이동이 가능하다면 레일 형태로 한정되지 않고 당업자에 의해 다양하게 변경이 가능하다.
계속해서 상기 수평제어유닛에 의해 상기 위치조절유닛(100)이 위치이동 되는 모습에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 종경사에 따른 위치조절유닛(100)이 조절되기 전의 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 상기 종경사에 따른 상기 오차값에 대응하여 위치조절유닛(100)이 조절되는 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 횡경사에 따른 위치조절유닛(100)이 조절되기 전의 모습을 나타낸 도면, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 소형선의 상기 횡경사에 따른 오차값에 대응하여 위치조절유닛(100)이 조절되는 모습을 나타낸 도면이다.
상기 소형선(V)은 해상에서 활주하면서 파랑에 의해 기울어지게 된다.
도시된 바와 같이 좌표에서 상기 소형선(V)의 길이방향은 상기 x축으로 나타내었으며, 상기 소형선(V)의 폭 방향을 상기 y축으로 나타내었다.
상기 소형선(V)이 상기 x축 방향으로 기울어지는 것을 상기 횡경사, 상기 y축 방향으로 기울어지는 것을 상기 종경사로 나타낼 수 있으며 상기 소형선(V)의 상기 x축방향 기울기를 상기 횡경사, 상기 y축방향의 기울기는 상기 종경사로 나타낼 수 있다.
따라서 상기 기울기감지유닛은 상기 소형선(V)의 일측에 구비되고, 상기 소형선(V)의 상기 횡경사 및 상기 종경사를 실시간으로 계측하며 이에 대응하여 상기 수평제어유닛에 의해 보정되도록 위치이동 된다.
도 3 및 도 4와 같이 상기 소형선(V)이 상기 종경사 기울어지면 상기 기울기감지유닛이 상기 소형선(V)의 상기 종경사를 감지한다.
그리고 상기 수평제어유닛은 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 종경사를 제어하기 위해 상기 위치조절유닛(100)을 다양한 방향으로 이동시키며 상기 종경사를 보정할 수 있다.
도시된 바와 같이 상기 소형선(V)이 파랑 등의 발생으로 기울어지고, 상기 기울기감지유닛이 상기 종경사의 각도를 실시간으로 감지하며 상기 수평제어유닛이 상기 위치조절유닛(100)을 상기 종경사의 각도에 대응하여 실시간으로 이동시킬 수 있다.
여기서 상기 기울기감지유닛은 상기 자이로센서로 형성된다고 언급하였지만, 상기 자이로센서는 본 발명의 일 실시예일뿐 상기 소형선(V)이 해수면과 평행한 상태에서 발생되는 상기 종경사 및 상기 횡경사의 각도를 실시간으로 감지할 수 있다면 상기 자이로센서로 한정되지 않고 당업자에 의해 용이하게 변경됨은 물론이다.
계속해서 도 5 및 도 6에서는 상기 소형선(V)의 상기 횡경사에 상기 기울기감지유닛이 반응하여 상기 수평제어유닛이 상기 횡경사를 보정한다.
도시된 바와 같이 상기 소형선(V)의 상기 종경사의 각도를 상기 기울기감지유닛이 감지하고 상기 수평제어유닛이 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 종경사 각도에 대응하여 상기 위치조절유닛(100)을 위치이동 시켜서 보정할 수 있다.
도면을 참조하여 예를 들어보면, 상기 소형선(V)이 좌측 상기 종경사를 가지면서 상기 기울기감지유닛이 이를 실시간으로 감지하고, 상기 수평제어유닛이 상기 위치조절유닛(100)을 이에 반대방향인 우측으로 이동시켜서 상기 종경사를 보정할 수 있다.
또한 상기 소형선(V)의 좌측 또는 우측 상기 종경사 또는 상기 횡경사를 상기 기울기감지유닛이 실시간으로 감지하여 상기 위치조절유닛(100)을 위치이동 시켜서 보정 할 수 있다.
여기서 상기 소형선(V)의 기울기는 상기 종경사 상기 횡경사를 표기하였지만 상기 x축 상기 y축 뿐만 아니라 xy축을 포함한 소형선의 둘레에 따른 모든 각도의 기울기를 보정할 수 있다.
또한 상기 소형선(V)의 무게뿐만 아니라 파랑 등의 예측하기 어려운 외부힘이 더해지는 상황에서는 상기 위치조절유닛(100)의 상기 x축 및 상기 y축의 이동만으로 보정되지 않는 경우가 발생할 수도 있을 수 있는데, 이에 따라 마스트(E)의 하중만 늘리는 것은 소형선의 전체적인 하중을 증가시키게 되어 고속 운항 및 연료 손실을 발생할 수 있다.
따라서 상기 소형선(V)의 갑판에서 수직방향인 z축 방향의 높이를 조절하여 상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축을 포함하는 3축을 이용하여 모멘트 힘을 더할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 위치조절유닛(100)의 상하지지부(M)가 길이방향으로 늘어나는 모습을 나타낸 도면이다.
상기 위치조절유닛(100)은 상기 제2슬라이딩부(140)와 상기 마스트(E) 사이에 위치하고, 상기 마스트(E)의 상하위치를 조절하는 상기 상하지지부(M)를 더 포함한다.
상기 상하지지부(M)는 복수 개의 단위부재가 길이방향을 따라 절접가능하게 연결되는 다관절구조로 형성되며 상부에는 마스트(E)가 안착되어 있다.
그리고 상기 상하지지부(M)는 상기 제2슬라이딩부(140)의 상면에서 회전가능하게 결합되어 있으며 상기 관절부 또한 회전 가능한 유니버셜 조인트로 형성될 수 있다.
또한 상기 상하지지부(M)는 상하방향으로 길이 조절이 가능하며 상기 소형선(V)의 상기 x축 및 상기 y축을 포함하여 다각도로 회전이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평제어장치는 전술한바와 같이 상기 소형선(V)에서 상당무게를 차지하는 마스트(E)를 이용하여 상기 소형선(V)의 기울기를 보정하여 상기 소형선의 무게중심을 조절하는 장치로, 다관절구조를 이용하여 기울기에 대응하여 위치이동할 수 있으며, 상기 마스트(E)는 상기 상하지지부(M)와 힌지로 결합되거나 유니버셜조인트의 구조로 결합되어 상기 소형선(V)이 기울어지더라도 상기 마스트(E)는 평형상태를 유지할 수 있다.
그리고 상기 상하지지부(M)는 상기 수평제어유닛에 의해 제어가 가능하다.
따라서 상기 상하지지부(M)는 상기 소형선(V)의 상기 횡경사 및 상기 종경사에 대응하여 상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축으로 상기 마스트(E)을 이동시켜서 기울기를 보정할 수 있다.
예를 들어, 상기 소형선(V)이 좌측 상기 종경사의 기울기로 기울어지면 상기 기울기감지유닛이 이를 감지하여 상기 계측값을 측정하고 상기 수평제어유닛은 상기 목표값과 상기 계측값에서 발생되는 상기 오차값에 대응하여 상기 위치조절유닛(100)을 위치이동 시킨다.
이 때 상기 위치조절유닛(100)은 이에 대응하는 위치로 이동이 되는데 상기 마스트(E)가 상기 소형선(V)의 무게중심과 인접하게 형성되어서 상기 오차값을 보정하는데 한계가 발생할 수 있다.
따라서 상기 마스트(E)를 상기 소형선(V)으로부터 상부로 길게 이격시키고 이격된 높이로 우측으로 이동시키면 상기 마스트(E)이 상기 소형선(V)으로부터 이격된 높이만큼의 상기 종경사 모멘트를 제공하여 상기 종경사에 대응하여 보정할 수 있다.
또한 상기 위치조절유닛(100)은 별도의 구동모터를 구비하여 상기 제1슬라이딩부(120)와 상기 제2슬라이딩부(140) 및 상기 상하지지부(M)의 위치이동을 실시간으로 정밀하게 조절할 수 있다.
상기 상하지지부(M)의 다관절형태는 본 발명의 일 실시예 일 뿐, 상부로 길이가 연장되고 상기 x축 및 상기 y축으로 기울기를 발생시킬 수 있다면 텔레스코픽(Telescopic)구조가 상기 소형선(V)상에 힌지결합되어 형성될 수도 있으며 이는 당업자에 의해 용이하게 변경이 가능하며 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 물론이다.
다음, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치에서 일련의 동작을 설명하는 순서를 나타낸 순서도 이다.
상기 소형선(V)이 구동되는 전후로 상기 수평제어유닛에 상기 목표값을 설정한다(S01). 전술한 바와 같이 상기 목표값은 상기 소형선(V)이 기울기를 갖지 않거나 전복되지 않는 범위 내에서 다양하게 설정할 수 있다.
그리고 상기 기울기감지유닛이 동작하여 상기 소형선(V)의 상기 종경사 및 상기 횡경사를 포함하여 기울기를 실시간으로 감지한다(S02).
감지된 기울기는 상기 수평제어유닛에 의해 실시간으로 계측되어 상기 계측값과 기 설정된 상기 목표값과 비교하여 상기 오차값을 도출한다(S03).
그리고 상기 수평제어유닛은 상기 오차값이 상기 목표값에 도달하도록 상기 위치조절유닛(100)을 실시간으로 이동시킨다(S04).
여기서 상기 오차값이 상기 목표값에 도달하였는지 판단한다(S05).
상기 오차값이 상기 목표값에 도달하였다면 상기 위치조절유닛(100)은 정지하게 되고(S06), 상기 오차값이 상기 목표값에 도달하지 못했다면 상기 수평제어유닛은 상기 오차값에 대응하여 상기 위치조절유닛(100)을 위치이동 시킨다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 소형선의 기울기를 감지하는 기울기감지유닛;
    적어도 일부가 상기 소형선의 갑판상에서 수평방향으로 이동 가능하게 형성되도록 제1방향으로 슬라이딩하는 제1슬라이딩부 및 상기 제1슬라이딩부의 상부에형성되어 상기 제1방향과 수직방향인 제2방향으로 슬라이딩하는 제2슬라이딩부를 포함하고, 상부에는 별도의 마스트가 안착되어 일정높이 이상에서 위치하도록 지지하는 위치조절유닛; 및
    상기 제2슬라이딩부와 상기 마스트 사이에 위치하고, 상기 마스트의 상하위치를 조절하는 상하지지부를 더 포함하며, 상기 기울기감지유닛에서 감지된 상기 기울기에 대응하도록 상기 위치조절유닛을 통해 상기 마스트의 위치를 조절하여 상기 소형선의 무게중심을 보정하는 수평제어유닛; 을 포함하되, 상기 마스트는 상기 소형선이 기울기와 관계없이 평형상태를 유지하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평제어유닛은,
    상기 소형선의 기울기에 대해 기 설정된 목표값과 상기 기울기감지유닛에서 측정된 계측값을 비교하고, 발생되는 오차값에 대응하여 상기 마스트를 이동시킴으로 소형선의 무게중심을 보정하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기울기감지유닛은,
    상기 소형선의 일측에 구비되고, 소형선의 횡경사 및 종경사를 실시간으로 계측하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치조절유닛은,
    제1방향으로 슬라이딩하는 제1슬라이딩부 및 상기 제1슬라이딩부의 상부에 형성되어 상기 제1방향과 수직방향인 제2방향으로 슬라이딩하는 제2슬라이딩부를 포함하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치조절유닛은,
    상기 제2슬라이딩부와 상기 마스트 사이에 위치하고, 상기 마스트의 상하위치를 조절하는 상하지지부를 더 포함하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상하지지부는,
    복수 개의 단위부재가 길이방향을 따라 절첩가능하게 연결되는 다관절구조로 형성되는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위치조절유닛은,
    별도의 구동모터를 구비하여 상기 제1슬라이딩부 및 상기 제2슬라이딩부의 위치를 정밀하게 조절하는 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치.
PCT/KR2016/014972 2015-12-24 2016-12-21 가변형 마스트를 이용한 소형선의 수평 제어 장치 WO2017111446A1 (ko)

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