WO2018151338A1 - 수중 압력 측정 장치 - Google Patents

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WO2018151338A1
WO2018151338A1 PCT/KR2017/001594 KR2017001594W WO2018151338A1 WO 2018151338 A1 WO2018151338 A1 WO 2018151338A1 KR 2017001594 W KR2017001594 W KR 2017001594W WO 2018151338 A1 WO2018151338 A1 WO 2018151338A1
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fluid
filter
pressure sensor
pressure
underwater
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PCT/KR2017/001594
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신창주
서정민
권오순
백원대
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한국해양과학기술원
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    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/04—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges in the form of flexible, deformable tubes, e.g. Bourdon gauges
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    • G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/16—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state with provision for intake at several levels

Definitions

  • the present invention relates to an underwater pressure measuring device, and more particularly, at least two fluid inlet pipes communicating with a pressure sensor are provided outside the structure (or housing) in which the pressure sensor is accommodated.
  • a filter By providing a filter, the high frequency disturbance component generated in the water outside the housing is removed by the filter, and the low frequency component of the disturbance is removed while passing through the fluid inlet tube, resulting in quasi-static pressure in which the low frequency and high frequency noise component of the disturbance is removed. It relates to an underwater pressure measuring device capable of measuring.
  • pressure gauge is mainly used to measure the depth.
  • the pressure gauge is attached to the outer surface of the structure (including the underwater vehicle) and the pressure gauge simultaneously receives the pressure received by the structure to measure the water pressure.
  • Korean Patent Registration No. 10-1158413 discloses a radial variable differential (LVDT) for pressure measurement.
  • LVDT radial variable differential
  • This pressure-resistant radiation-resistant LCD is to measure the pressure under the conditions of high temperature and high pressure.
  • stable pressure measurement is difficult because no means for removing low frequency high frequency disturbances generated outside of the structure is provided.
  • An object of the present invention is to operate a strong current or thruster by measuring the quasi-static pressure in the state of removing the low frequency and high frequency components of various disturbances generated in the water outside the structure (structure or housing).
  • the present invention provides a means for stably and accurately measuring pressure in water without being affected by vortices.
  • the structure of the structure is separated from the outside and the inside is blocked the flow of fluid;
  • a pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid and installed inside the structure;
  • two or more fluid entrance tubes disposed outside of the structure, wherein the high frequency and low frequency components of the disturbance generated in water when the fluid introduced into the fluid entrance tube through the filter acts on the pressure sensor. It is achieved by an underwater pressure measuring device, characterized in that it is removed during passage through the entry pipe.
  • the structure is provided with a cover member for opening and closing the inside, the pressure sensor is installed on the cover member so that a portion is located outside the cover member, each end of the fluid inlet pipe is exposed to the outside pressure Fluid entering and exiting the sensor may be configured to act on the pressure sensor.
  • the filter may be made of at least one material selected from a mesh body, a porous sponge, a fabric, a porous synthetic resin body, and a porous fiber.
  • the filter may include: a first hollow connecting member rotatably coupled to the other end of the fluid access pipe and provided at the other end of the fluid access pipe; And a hollow second connector coupled to the filter by being fastened to the first connector or connected to the first connector.
  • the cover member is provided with a plurality of fixing members for fixing the position and the bent state of the fluid access pipe and the filter, the fixing member is coupled to the coupling member is fastened or fitted; And a fixing end having a fitting groove for fitting the fluid access pipe or the filter thereinto may be formed.
  • the low frequency removal unit for removing the low frequency while the fluid coming in and out may be curved or curved at right angles.
  • two or more fluid inlet pipes having a filter are bent to the outside of the structure, and each end of the fluid inlet pipe is connected to a pressure sensor provided in the structure, whereby the outside of the structure is generated underwater.
  • the fluid in the state in which the low frequency and high frequency components of the disturbance are removed acts on the pressure sensor, thereby providing the effect that the pressure sensor can measure the fluid pressure in a stable state.
  • the filter is installed on the other end of each fluid entry pipe to remove the high frequency of disturbance, as well as to provide the effect of preventing foreign matter from entering the fluid entry pipe.
  • the filter is provided at the other end of the fluid inlet pipe to be replaceable, it is possible to provide an effect that can be easily replaced or cleaned of the filter.
  • the fluid entry pipe is bent freely and disposed on the cover member of the structure, it is possible to vary the structure of the structure or to provide an effect of coupling various structures to the cover member. That is, the shape of the structure can provide an effect that can be designed in a variety of structures.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an underwater pressure measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the underwater pressure measuring apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view showing the underwater pressure measuring apparatus shown in FIG.
  • Figure 4 is a front view showing another embodiment of the underwater pressure measuring device shown in FIG.
  • cover member 30 pressure sensor
  • the present invention is for measuring the pressure in water, and includes a structure of the structure that is separated from the outside and the inside is blocked the flow of fluid. And a pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid and installed inside the structure.
  • the fluid is formed in a hollow shape, each end is connected to the pressure sensor, each end is provided with a filter for blocking the inflow of foreign matter and remove the high frequency components of the disturbance, the structure is made of a free bending And two or more fluid inlets disposed outside of the filter, wherein a high frequency component and a low frequency component of disturbance generated in the water when the fluid introduced into the fluid inlet tube through the filter acts on the pressure sensor.
  • the pressure sensor is able to measure quasi-static pressure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an underwater pressure measuring apparatus according to the present invention
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing the underwater pressure measuring apparatus shown in Figure 1
  • Figure 3 shows the underwater pressure measuring apparatus shown in Figure 1 One front view.
  • the underwater pressure device 10 for measuring the pressure in the water, the structure 20 of the structure in which the inflow of the fluid is blocked because the outside and the inside is separated And, it is configured to measure the pressure of the fluid and the pressure sensor 30 is installed in the interior of the structure 20, the fluid is formed in a hollow to enter, each end is connected to the pressure sensor 30, each other end It is provided with a filter 40 for blocking the inflow of foreign matter, it is made of a flexible material including two or more fluid inlet pipe 50 is disposed on the outside of the structure 20.
  • the structure 20 is provided with the cover member 22 for opening and closing inside.
  • the structure 20 is separated from the outside and the inside by the cover member 22 so that the fluid does not flow into the interior.
  • the cover member 22 is provided with a plurality of fixing members 60 for fixing the position and the bent state of the fluid inlet pipe 50 and the filter 40 and preventing movement.
  • the fixing member 60 has a coupling end 62 fastened to the cover member 22.
  • the coupling end 62 has a pair of fixed ends 64 protruding upward to form a fitting groove 64A for fitting the fluid inlet pipe 50 or the filter 40. That is, one end of the fixing member 60 is coupled to the coupling end 62 is fastened to the cover member 22, the other end of the two fixed end 64 is formed to extend at a distance between each fixed end 64 In the fitting groove 64A is formed. Therefore, the fluid inlet pipe 50 can be inserted into the fitting groove 64A to fix its position.
  • the pressure sensor 30 is installed on the cover member 22 so as to be located inside the structure 20, and has a structure in which a sensing unit (not shown) is provided inside the case 32.
  • the pressure sensor 30 is installed on the cover member 22 so that a part thereof is located outside the cover member 22.
  • Each end of the fluid inlet pipe 50 is coupled to a part of the pressure sensor 30 exposed to the outside of the structure 20. That is, each end of the fluid inlet pipe 50 is coupled to a part of the pressure sensor 30 so that the hydraulic pressure of the fluid introduced through the fluid inlet pipe 50 acts on the pressure sensor 30. Since the pressure sensor 30 for measuring the water pressure is a known structure, detailed description thereof will be omitted.
  • the fluid inlet pipe 50 serves to guide the fluid outside the structure 20 to reach the pressure sensor 30, and to remove the high frequency or low frequency generated in the fluid flowing into the pressure sensor 30.
  • the fluid inlet pipe 50 is formed in a hollow shape so that fluid can enter and exit. Each end of the fluid inlet pipe 50 is connected to the pressure sensor 30, the other end is coupled to the filter 40 for blocking the inflow of foreign matter.
  • the fluid inlet pipe 50 is composed of two or more and is made of a material that is free to bend and disposed outside the structure 20.
  • the fluid inlet pipe 50 may be made of a flexible material including a synthetic resin material, urethane, rubber material, or the like, and may be made of a metal pipe.
  • the outer surface of the fluid inlet pipe 50 may be covered or coated or coated to cushion the shock transmitted from the outside. For example, by forming a buffer layer with urethane foam on the outer circumferential surface of the fluid access pipe 50 or by covering a rubber cover to form a shock absorbing member, various external forces including a disturbance generated in the water are applied to the fluid access pipe 50. ) To act on itself so as not to affect the fluid passing through the fluid inlet (50).
  • the fluid inlet 50 is formed with one or more low frequency removing portions 52 that are curved in a curve.
  • This low frequency removal part 52 is for removing the low frequency component of the disturbance which generate
  • the low frequency remover in which the low frequency components of the fluid are multiplely bent It is removed while passing through 52. That is, in the case of the low frequency signal, since the wavelength is long, the low frequency signal is removed while passing through the multiple bent low frequency removing part 32 having the length of the fluid inlet pipe 50 lengthened.
  • the low frequency removing unit 52 may be formed in various forms and a plurality of places by the fixing member 60 as shown in FIG.
  • the fluid inlet pipe 50 in the present embodiment, but two, but is not limited to this, at least two, may be composed of three or more, that is, three to ten, if necessary. This is because when one of the fluid entry pipes 50 is damaged by an external force, or when the filter 40 provided at one end of the fluid entry pipe 50 is blocked by foreign matter, the fluid entry pipe 50 is connected to the fluid entry pipe 50. Since access is blocked, the role is to allow other fluid access pipes 50 to perform the role.
  • the filter 40 is coupled to the other end of the fluid inlet pipe 50 to filter foreign matter contained in the fluid flowing into the fluid inlet pipe 50.
  • the filter 40 serves to prevent cavitation, high frequency vortex, and the like at the inlet of the fluid inlet and outlet 50. In other words, while the fluid passes through the fine pores formed in the filter 40, high frequency, vortex, etc., including cavitation contained in the fluid can be removed.
  • the filter 40 is made of one or more materials selected from a mesh body, a porous sponge, a fabric, a porous synthetic resin body, and a porous fiber. Or it may be composed of a porous sintered body to sinter the solid particles of 1mm or less in a specific form to form fine pores therebetween.
  • the filter 40 is detachably coupled to the other end of the fluid inlet pipe 50 for easy replacement. That is, as shown in Figure 3, the filter 40 is replaceably coupled to the other end of the fluid inlet pipe (50).
  • the hollow first connector 56 provided at the other end of the fluid access pipe 50 and the hollow coupled to the filter 40 are configured to be fastened or connected to the first connector 42.
  • a second connecting member 44 of the mold Engagement protrusions are formed on one outer circumferential surface of the first connecting member 42 so that the coupling with the fluid inlet pipe 50 can be made firm. If necessary, the one end of the first connecting body 42 is inserted into the fluid access pipe 50 to tighten the fluid access pipe 50 with a clamp to secure the coupling with the first connecting body 42.
  • an internal thread is formed on the inner diameter of the first connector 42, and a male thread is formed on one main surface of the second connector 44 to be coupled to each other in a screw fastening structure.
  • a male thread is formed at one end of the second connector 44 and a filter 40 is coupled to the other end thereof.
  • the operation of coupling or separating the filter 40 to the fluid inlet pipe 50 can be made easily and quickly.
  • the filter 40 may be easily cleaned by the replacement structure.
  • the underwater pressure measuring device 10 configured as described above is placed in the water (other fluid).
  • the fluid When the structure 20 is located in the water, the fluid is introduced into the interior through the filter 40 provided at the ends of each fluid inlet pipe 50A, 50B.
  • the fluid may be introduced into one fluid inlet 50A and act on the sensing unit of the pressure sensor 30, and then discharged through the other fluid inlet 50B. Of course, it can flow in the opposite direction to the above-described flow direction.
  • the pressure sensor 30 measures the pressure of the fluid.
  • the pressure sensor 40 is not exposed to the fluid from the outside of the structure 20, and the fluid acts on the sensing unit only through the fluid inlet pipes 50A and 50B. Therefore, the pressure sensor 30 can measure the accurate pressure in a stable state. That is, since the inside of the structure 20 is not in direct contact with the fluid, the influence of disturbance generated outside the structure 20 is minimized, so that the sensing unit of the pressure sensor 30 can measure the fluid pressure in a relatively stable state. .
  • the fluid passes through each filter 40 provided at the ends of the fluid inlet pipe (50A, 50B) fluid outlet pipe (50A, 50B)
  • the filter 40 is removed by interfering with the filter 40 when it is introduced into the filter.
  • the fluid in which the high frequency component is removed by the filter 40 while being introduced into any one fluid inlet pipe 50A by the above-described process acts on the sensing unit of the pressure sensor 30 and then the other fluid inlet pipe 50B. It is discharged through the outside. That is, the fluid outside the structure 20 passes through the flow paths formed by the fluid inlet pipes 50A and 50B on both sides. In this way, the fluid flowing (passing) through the flow path formed by the fluid inlet pipes 50A and 50B acts on the sensing unit of the pressure sensor 40 connected to each end of the fluid inlet pipes 50A and 50B.
  • the low frequency of the fluid flowing through the flow path (inside of the fluid access pipe) formed by the fluid access pipes 50A and 50B is removed while passing through the low frequency removing part 52 that is bent at a right angle or circular or curved. That is, when the fluid flows into the fluid inlet tube 50 through one fluid inlet tube 50A, acts on the sensing unit of the pressure sensor 30, and moves to the other fluid inlet tube 50B, the wavelength is The long low frequency component is removed while passing through the multiple bent low frequency removal unit 52. That is, in the case of the low frequency signal, since the wavelength is long, the low frequency signal may be removed while passing through the multiple bent low frequency removing part 32 having a long length of the fluid inlet and outlet 50.
  • the fluid affected by the disturbance caused by various factors outside the structure 20 passes through the vortex removal unit 52 of the filter 40 and the fluid inlet pipe 50, thereby removing the high frequency component and the low frequency component. Since it acts on the sensing unit of the pressure sensor 40 in a stable state, the pressure sensed by the sensing unit becomes a quasi-static pressure from which the high frequency and low frequency components of the disturbance are removed.
  • the pressure sensor 30 can stably measure the pressure of the fluid in the water where disturbances including vortices caused by various factors occur.
  • such an underwater pressure measuring device 10 can be utilized in the underwater vehicle, in particular, remotely operated vehicle (ROV), it can be useful when static pressure measurement at the position where the flow velocity is strong.
  • ROV remotely operated vehicle
  • the underwater pressure measuring apparatus In the underwater pressure measuring apparatus according to the present invention, two or more fluid inlet pipes having a filter outside the structure are installed to be bent, and each end of the fluid inlet pipe is connected to a pressure sensor provided in the structure, so that The low-frequency and high-frequency components of the disturbance generated from the outside act on the pressure sensor so that the pressure sensor can measure the fluid pressure in a stable state. Therefore, the underwater pressure measuring apparatus according to the present invention can be utilized in ships or underwater moving bodies, in particular, unmanned submersible, can be useful in the case where static pressure measurement is required at a position where the flow velocity is strong and can be practically clearly implemented. It is an invention with industrial applicability as it exists.

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Abstract

수중 압력 측정 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 수중 압력 측정 장치는, 수중에서 압력을 측정하기 위한 것으로서, 외부와 내부가 구분되어 유체의 유입이 차단된 구조의 구조체; 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 상기 구조체의 내부에 설치되는 압력센서; 및 유체가 출입되도록 중공형으로 형성되고, 각 일단은 상기 압력센서와 연결되며, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하고 외란의 고주파 성분을 제거하기 위한 필터가 구비되고, 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 상기 구조체의 외부에 배치되는 2개 이상의 유체 출입관을 포함하고, 상기 필터를 통하여 유체 출입관으로 유입된 유체가 상기 압력센서에 작용할 때 수중에서 발생된 외란의 고주파 성분과 저주파 성분이 상기 필터와 유체 출입관를 통과하는 동안 제거되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 구조체의 외부에 필터를 구비한 2개 이상의 유체 출입관이 굴곡지게 설치되고, 이 유체 출입관의 각 단부가 구조체에 구비된 압력센서에 연결됨으로써, 구조체의 외부에서 발생하는 외란의 저주파 및 고주파 성분이 제거된 상태의 유체가 압력센서에 작용하게 되어 압력센서가 안정된 상태의 유체 압력을 측정할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

수중 압력 측정 장치
본 발명은 수중 압력 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압력센서가 수용되는 구조물(또는 하우징)의 외부에, 압력센서와 연통된 2개 이상의 유체 출입관을 설치하고, 각 관로의 끝단에는 필터를 구비시킴으로써, 하우징의 외부인 수중에서 발생되는 고주파 외란성분이 필터에 의해 제거되고, 외란의 저주파 성분이 유체 출입관을 통과하면서 제거되어 결과적으로 외란의 저주파, 고주파 노이즈 성분이 제거된 준정적 압력을 측정할 수 있는 수중 압력 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수심을 측정하기 위해서는 주로 압력계가 사용된다. 이러한 압력계는 구조물(수중 운동체 포함)의 외곽 표면에 부착되어 구조물이 받는 수압을 압력계가 동시에 받아 수압을 측정하는 것이다.
그러나, 구조물에 외란(스러스터-thruster 작동에 의한 와류 또는 강한 조류)이 가해질 경우 상대적으로 수압이 낮거나 높아지게 되며, 따라서 실제 장비가 존재하는 수심과 다르게 측정될 수 있다. 즉, 외란에 의해 정확한 수압을 측정할 수 없음으로써 정확한 수심을 파악할 수 없는 문제점이 있다.
선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1158413호(공고일 : 2012.06.22)에는 압력 측정용 내방사성 엘브이디티(LVDT : Linear Variable Differential Transform)가 개시되어 있다. 이러한 압력 측정용 내방사성 엘브이디티는 고온 고압의 조건에서 압력을 측정하도록 된 것이다. 그러나, 구조체의 외부에서 발생하는 외란의 저주파 고주파를 제거할 수 있는 수단이 구비되지 않음으로써, 안정적인 압력 측정이 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 구조체(구조물 또는 하우징)의 외부인 수중에서 발생하는 다양한 외란의 저주파 및 고주파 성분을 제거한 상태의 준정적 압력이 구조체 내부의 압력센서에서 측정되도록 함으로써, 강한 조류나 스러스터의 작동에 의한 와류 등에 영향을 받지 않고 수중의 압력을 안정적이고 정확하게 측정할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 수중에서 압력을 측정하기 위한 것으로서, 외부와 내부가 구분되어 유체의 유입이 차단된 구조의 구조체; 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 상기 구조체의 내부에 설치되는 압력센서; 및 유체가 출입되도록 중공형으로 형성되고, 각 일단은 상기 압력센서와 연결되며, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하고 외란의 고주파 성분을 제거하기 위한 필터가 구비되고, 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 상기 구조체의 외부에 배치되는 2개 이상의 유체 출입관을 포함하고, 상기 필터를 통하여 유체 출입관으로 유입된 유체가 상기 압력센서에 작용할 때 수중에서 발생된 외란의 고주파 성분과 저주파 성분이 상기 필터와 유체 출입관를 통과하는 동안 제거되는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정 장치에 의해 달성된다.
상기 구조체는, 내부를 개폐하기 위한 커버부재를 구비하고, 상기 압력센서는 일부가 상기 커버부재의 외부에 위치하도록 상기 커버부재에 설치되며, 상기 유체 출입관의 각 일단은 외부로 노출된 상기 압력센서에 연결되어 출입되는 유체가 상기 압력센서에 작용하도록 구성될 수 있다.
상기 필터는, 메쉬체, 다공성 스펀치, 직물, 다공성 합성수지체, 다공성 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어지질 수 있다.
상기 필터는, 상기 유체 출입관의 타단에 교체 가능하게 결합되되, 상기 유체 출입관의 타단에 마련되는 중공형의 제1 연결체; 및 상기 제1 연결체에 체결되어 연결되거나 끼워져 연결되도록 구성되어 상기 필터에 결합되는 중공형의 제2 연결체로 이루어질 수 있다.
상기 커버부재에는, 상기 유체 출입관과 상기 필터의 위치 및 구부러진 상태를 고정하기 위한 다수개의 고정부재가 마련되고, 상기 고정부재는, 상기 커버부재에 체결되거나 끼워지는 결합단; 및 상기 유체 출입관이나 상기 필터가 끼워지기 위한 끼움홈이 형성된 고정단이 형성될 수 있다.
상기 유체 출입관에는, 출입되는 유체가 간섭되면서 저주파가 제거되도록 하기 위한 저주파 제거부가 곡선이나 직각으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 구조체의 외부에 필터를 구비한 2개 이상의 유체 출입관이 굴곡지게 설치되고, 이 유체 출입관의 각 단부가 구조체에 구비된 압력센서에 연결됨으로써, 구조체의 외부이 수중에서 발생하는 외란의 저주파 및 고주파 성분이 제거된 상태의 유체가 압력센서에 작용하게 되어 압력센서가 안정된 상태의 유체 압력을 측정할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 각 유체 출입관의 타단에 설치되는 필터가 외란의 고주파를 제거함은 물론, 수중의 이물질이 유체 출입관으로 유입되지 않도록 할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 필터가 교체 가능하도록 유체 출입관의 타단에 구비됨으로써, 필터의 교체나 청소가 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 유체 출입관이 자유롭게 구부러져 구조체의 커버부재에 배치되므로 구조체의 구조를 다양하게 하거나, 커버부재에 다양한 구조물을 결합시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다. 즉, 구조체의 형상이 구조를 다양하게 설계할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 압력 측정장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수중 압력 측정장치를 도시한 개략적 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 수중 압력 측정장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 수중 압력 측정장치의 다른 실시예를 도시한 정면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 수중 압력 측정장치 20 : 구조체
22 : 커버부재 30 : 압력센서
32 : 케이스 40 : 필터
42 : 제1 연결체 44 : 제2 연결체
50,50A,50B : 유체 출입관 52 : 저주파 제거부
60 : 고정부재 62 : 결합단
64 : 고정단 64A : 끼움홈
본 발명은 수중에서 압력을 측정하기 위한 것으로서, 외부와 내부가 구분되어 유체의 유입이 차단된 구조의 구조체를 포함한다. 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 상기 구조체의 내부에 설치되는 압력센서를 포함한다. 유체가 출입되도록 중공형으로 형성되고, 각 일단은 상기 압력센서와 연결되며, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하고 외란의 고주파 성분을 제거하기 위한 필터가 구비되고, 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 상기 구조체의 외부에 배치되는 2개 이상의 유체 출입관을 포함하고, 상기 필터를 통하여 유체 출입관으로 유입된 유체가 상기 압력센서에 작용할 때 수중에서 발생된 외란의 고주파 성분과 저주파 성분이 상기 필터와 유체 출입관를 통과하는 동안 제거됨으로써, 압력센서는 준정적 압력을 측정할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 압력 측정장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수중 압력 측정장치를 도시한 개략적 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 수중 압력 측정장치를 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중압력장치(10)는, 수중에서 압력을 측정하기 위한 것으로서, 외부와 내부가 구분되어 유체의 유입이 차단된 구조의 구조체(20)와, 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 구조체(20)의 내부에 설치되는 압력센서(30)와, 유체가 출입되도록 중공형으로 형성되고, 각 일단은 압력센서(30)와 연결되며, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하기 위한 필터(40)가 구비되고, 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 구조체(20)의 외부에 배치되는 2개 이상의 유체 출입관(50)을 포함하여 구성된다.
이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
구조체(20)는, 내부를 개폐하기 위한 커버부재(22)를 구비한다. 이러한 구조체(20)는 커버부재(22)에 의해 외부와 내부가 구분되어 유체가 내부로 유입되지 않게 된다.
커버부재(22)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유체 출입관(50)과 필터(40)의 위치 및 구부러진 상태를 고정하고 움직임을 방지하기 위한 다수개의 고정부재(60)가 마련된다.
고정부재(60)는, 커버부재(22)에 체결되는 결합단(62)을 구비한다. 결합단(62)에는 유체 출입관(50)이나 필터(40)가 끼워지기 위한 끼움홈(64A)을 형성하기 위한 한 쌍의 고정단(64)이 상향으로 돌출 형성된다. 즉, 고정부재(60)의 한쪽에는 커버부재(22)에 체결되는 결합단(62)이 형성되고, 타단에는 2개의 고정단(64)이 거리를 두고 연장 형성되어 각 고정단(64) 사이에 끼움홈(64A)이 형성된다. 따라서 끼움홈(64A)에 유체 출입관(50)을 끼워 그 위치를 고정할 수 있게 된다.
압력센서(30)는, 구조체(20)의 내부에 위치하도록 커버부재(22)에 설치되는 것으로, 케이스(32)의 내부에 감지부(도시도지 않음)가 구비된 구조를 갖는다. 이러한 압력센서(30)는 일부가 커버부재(22)의 외부에 위치하도록 커버부재(22)에 설치된다. 그리고 구조체(20)의 외부로 노출된 압력센서(30)의 일부에는 유체 출입관(50)의 각 일단이 결합된다. 즉, 유체 출입관(50)을 통하여 유입된 유체의 수압이 압력센서(30)에 작용하도록 유체 출입관(50)의 각 일단이 압력센서(30)의 일부에 결합되는 것이다. 여기서 수압을 측정하기 위한 압력센서(30)는 공지된 구조이므로 상세한 설명은 생략한다.
유체 출입관(50)은, 구조체(20) 외부의 유체가 압력센서(30)에 도달하도록 안내하는 역할과, 압력센서(30)로 유입되는 유체에 발생된 고주파나 저주파를 제거하기 위한 것이다. 유체 출입관(50)은, 유체가 출입되도록 중공형으로 형성된다. 유체 출입관(50)의 각 일단은 압력센서(30)와 연결되고, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하기 위한 필터(40)가 결합된다. 유체 출입관(50)은 2개 이상으로 구성되고 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 구조체(20)의 외부에 배치된다.
유체 출입관(50)은, 합성수지재, 우레탄, 고무재 등을 포함하는 유연한 재질로 구성될 수 있고, 금속관으로 구성될 수도 있다. 또한, 유체 출입관(50)의 외측면에는 외부로부터 전달되는 충격 등을 완충하기 위한 커버가 씌워지거나 피복 또는 코팅될 수 있다. 예를 들면, 유체 출입관(50)의 외주면에 우레탄 폼으로 완충층을 형성하거나, 고무재로 된 커버를 씌워 완충부재를 구성함으로써, 수중에서 발생된 외란을 포함하는 다양한 외력이 유체 출입관(50) 자체에 작용하여 유체 출입관(50)을 통과하는 유체에 영향을 미치지 않도록 할 수 있는 것이다.
유체 출입관(50)에는 도 1 및 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선으로 굴곡되는 1개 이상의 저주파 제거부(52)가 형성된다. 이 저주파 제거부(52)는, 구조체(20) 외부에서 발생되는 외란의 저주파 성분을 제거하기 위한 것이다. 예를 들면, 유체가 한쪽의 유체 출입관(50A)를 통하여 유체 출입관(50)로 유입되어 다른 쪽의 유체 출입관(50B)로 이동할 때, 유체의 저주파 성분이 다중 절곡된 저주파 제거부(52)를 통과하면서 제거된다. 즉, 저주파 신호의 경우 파장이 길기 때문에 저주파 신호가 유체 출입관(50)의 길이를 길게 형상화시킨 다중 절곡된 저주파 제거부(32)를 거쳐 가면서 제거된다.
이러한 저주파 제거부(52)는 도 4에 도시된 바와 같이 고정부재(60)에 의해 다양한 형태 및 다수 곳에 형성될 수 있다.
한편, 유체 출입관(50)은, 본 실시예에서 2개로 구성하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고, 최소 2개로 구성하고, 필요에 따라 3개 이상의 수, 즉 3 - 10개로 구성될 수 있다. 이는 어느 하나의 유체 출입관(50)이 외력에 의해 손상되거나, 어느 하나의 유체 출입관(50) 단부에 구비된 필터(40)가 이물질 등에 의해 막혔을 때 해당 유체 출입관(50)으로 유체의 출입이 차단되므로 그 역할을 다른 유체 출입관(50)이 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
필터(40)는, 유체 출입관(50)의 타단부에 결합되어 유체 출입관(50)으로 유입되는 유체에 포함한 이물질을 여과하기 위한 것이다. 또한 필터(40)는 유체 출입관(50)의 입구에서 캐비테이션(cavitation), 고주파 와류 등을 막는 기능을 한다. 즉 유체가 필터(40)에 형성된 미세한 기공 등을 통과하면서 유체에 포함된 캐비테이션을 포함하는 고주파, 와류 등이 제거될 수 있는 것이다.
이러한 필터(40)는, 메쉬체, 다공성 스펀치, 직물, 다공성 합성수지체, 다공성 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상의 재질로 구성되는 것이다. 또는 1mm 이하의 고형입자를 특정 형태로 소결하여 그 사이에 미세한 기공이 형성되도록 한 다공성 소결체로 구성될 수도 있다.
한편, 필터(40)는, 유체 출입관(50)의 타단부에 교체가 용이하도록 분리 가능하게 결합된다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 필터(40)는, 유체 출입관(50)의 타단에 교체 가능하게 결합된다. 이를 위해서 유체 출입관(50)의 타단에 마련되는 중공형의 제1 연결체(56)와, 제1 연결체(42)에 체결되어 연결되거나 끼워져 연결되도록 구성되어 필터(40)에 결합되는 중공형의 제2 연결체(44)로 이루어진다. 제1 연결체(42)의 일단 외주면에는 걸림돌기들이 형성되어 유체 출입관(50)과의 결합이 견고하게 이루어지도록 한다. 필요에 따라 제1 연결체(42)의 일단이 유체 출입관(50)에 삽입된 상태에서 클램프로 유체 출입관(50)을 조여 제1 연결체(42)와의 결합을 견고히 할 수 있다. 본 실시예에서 제1 연결체(42)의 내경에는 암나사산이 형성되고 제2 연결체(44)의 일단 주면에는 숫나사산이 형성되어 서로 나사 체결구조로 결합된다. 제2 연결체(44)의 일단에는 숫나사산이 형성되고 타단에는 필터(40)가 결합된 구조를 갖는다.
이와 같은 제1 연결체(42)와 제2 연결체(44)의 결합구조에 의해 필터(40)를 유체 출입관(50)에 결합하거나 분리하는 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다. 또한 이러한 교체 구조에 의해 필터(40)의 청소가 용이하게 이루어질 있다.
전술한 바와 같이 구성된 수중 압력 측정 장치(10)의 작용을 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이 구성된 수중 압력 측정장치(10)를 수중(기타 유체)에 위치시킨다.
구조체(20)가 수중에 위치하면, 유체는 각 유체 출입관(50A,50B)의 단부에 구비된 필터(40)를 통과하여 내부로 유입된다. 유체는 한쪽의 유체 출입관(50A)으로 유입되어 압력센서(30)의 감지부에 작용한 후 다른 쪽의 유체 출입관(50B)를 통하여 배출될 수 있다. 물론, 전술한 유동방향과 반대 반대방향으로 유동될 수 있다.
유체가 유체 출입관(50A)으로 유입되어 압력센서(30)의 감지부에 작용하게 되므로 압력센서(30)는 유체의 압력을 측정하게 된다.
이와 같이 압력센서(40)가 구조체(20)의 외부에서 유체에 노출되지 않고, 각 유체 출입관(50A,50B)들을 통해서만 유체가 감지부에 작용하게 된다. 따라서, 압력센서(30)는 안정된 상태로 정확한 압력을 측정할 수 있게 된다. 즉, 구조체(20)의 내부는 유체와 직접 접하지 않기 때문에 구조체(20) 외부에서 발생되는 외란의 영향이 최소화되어 압력센서(30)의 감지부는 비교적 안정적인 상태의 유체 압력을 측정할 수 있는 것이다.
한편, 구조체(20)의 외부에서 발생되는 다양한 요인의 외란에 의한 고주파 성분은 유체가 유체 출입관(50A,50B)의 단부에 구비된 각 필터(40)를 통과하여 유체 출입관(50A,50B) 내부로 유입될 때 필터(40)에 간섭되어 제거된다.
전술한 과정으로 어느 하나의 유체 출입관(50A)으로 유입되면서 필터(40)에 의해 고주파 성분이 제거된 유체는 압력센서(30)의 감지부에 작용한 후 다른 쪽의 유체 출입관(50B)을 통하여 외부 배출된다. 즉, 구조체(20) 외부의 유체가 양쪽의 유체 출입관(50A,50B)가 형성하는 유로를 통과하는 것이다. 이와 같이 유체 출입관(50A,50B)들이 형성하는 유로를 흐르는(통과하는) 유체는 유체 출입관(50A,50B)의 각 일단부에 연결된 압력센서(40)의 감지부에 작용하게 된다.
이와 같이 유체 출입관(50A,50B)이 형성하는 유로(유체 출입관의 내부)를 흐르는 유체의 저주파는 직각으로 절곡되거나 원형 또는 만곡지게 굴곡된 저주파 제거부(52)를 통과하면서 제거된다. 즉, 유체가 한쪽의 유체 출입관(50A)를 통하여 유체 출입관(50)로 유입되어 압력센서(30)의 감지부에 작용한 후 다른 쪽의 유체 출입관(50B)로 이동할 때, 파장이 긴 저주파 성분이 다중 절곡된 저주파 제거부(52)를 통과하면서 제거된다. 즉, 저주파 신호의 경우 파장이 길기 때문에 저주파 신호가 유체 출입관(50)의 길이를 길게 형상화시킨 다중 절곡된 저주파 제거부(32)를 거쳐 가면서 제거될 수 있다.
이와 같이 구조체(20) 외부에서 다양한 요인에 의해 발생된 외란의 영향을 받는 유체가 필터(40)와 유체 출입관(50)의 와류 제거부(52)를 통과하면서 고주파 성분 및 저주파 성분이 제거되어 안정된 상태로 압력센서(40)의 감지부에 작용하게 되므로, 감지부에 의해 감지된 압력은 외란의 고주파 및 저주파 성분이 제거된 준정적 압력이 된다.
따라서, 압력센서(30)는, 다양한 요인에 의한 와류를 포함하는 외란이 발생하는 수중에서 유체의 압력을 안정적으로 측정할 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 수중 압력 측정 장치(10)는, 수중운동체 특히, 무인잠수정(ROV : Remotely Operated Vehicle)에 활용될 수 있으며, 유속이 강한 위치에서 정적인 압력측정이 필요한 경우에 유용하게 활용할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 수중 압력 측정장치는, 구조체의 외부에 필터를 구비한 2개 이상의 유체 출입관이 굴곡지게 설치되고, 이 유체 출입관의 각 단부가 구조체에 구비된 압력센서에 연결됨으로써, 구조체의 외부에서 발생하는 외란의 저주파 및 고주파 성분이 제거된 상태의 유체가 압력센서에 작용하게 되어 압력센서가 안정된 상태의 유체 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수중 압력 측정장치는 선박이나 수중운동체 특히, 무인잠수정에 활용될 수 있으며, 유속이 강한 위치에서 정적인 압력측정이 필요한 경우에 유용하게 활용할 수 있을 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (6)

  1. 수중에서 압력을 측정하기 위한 것으로서,
    외부와 내부가 구분되어 유체의 유입이 차단된 구조의 구조체;
    유체의 압력을 측정하도록 구성되어 상기 구조체의 내부에 설치되는 압력센서; 및
    유체가 출입되도록 중공형으로 형성되고, 각 일단은 상기 압력센서와 연결되며, 각 타단에는 이물질의 유입을 차단하고 외란의 고주파 성분을 제거하기 위한 필터가 구비되고, 구부러짐이 자유로운 재질로 이루어져 상기 구조체의 외부에 배치되는 2개 이상의 유체 출입관을 포함하고,
    상기 필터를 통하여 유체 출입관으로 유입된 유체가 상기 압력센서에 작용할 때 수중에서 발생된 외란의 고주파 성분과 저주파 성분이 상기 필터와 유체 출입관를 통과하는 동안 제거되는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    내부를 개폐하기 위한 커버부재를 구비하고, 상기 압력센서는 일부가 상기 커버부재의 외부에 위치하도록 상기 커버부재에 설치되며, 상기 유체 출입관의 각 일단은 외부로 노출된 상기 압력센서에 연결되어 출입되는 유체가 상기 압력센서에 작용하도록 된 것을 특징을 하는 수중 압력 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터는,
    메쉬체, 다공성 스펀치, 직물, 다공성 합성수지체, 다공성 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 유체 출입관의 타단에 교체 가능하게 결합되되, 상기 유체 출입관의 타단에 마련되는 중공형의 제1 연결체; 및
    상기 제1 연결체에 체결되어 연결되거나 끼워져 연결되도록 구성되어 상기 필터에 결합되는 중공형의 제2 연결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 커버부재에는,
    상기 유체 출입관과 상기 필터의 위치 및 구부러진 상태를 고정하기 위한 다수개의 고정부재가 마련되고, 상기 고정부재는, 상기 커버부재에 체결되거나 끼워지는 결합단; 및 상기 유체 출입관이나 상기 필터가 끼워지기 위한 끼움홈이 형성된 고정단이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 출입관에는,
    출입되는 유체가 간섭되면서 저주파가 제거되도록 하기 위한 저주파 제거부가 곡선이나 직각으로 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 압력 측정장치.
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