다중빔 음향 측심기 거치 시스템{SYSTEM FOR INSTALLING MULTI BEAM ECHO SOUNDER}
본 발명은 다중빔 음향 측심기를 선박의 선체 측부에 결합 고정시키기 위한 다중빔 음향 측심기 거치 시스템에 관한 것이다.
음파 수심 탐지기는 선박에 장착하여 수중에서 음파(초음파, 저주파 등)의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 기기이다. 통상적으로 음파를 바다 또는 강 저면으로 쏘아 보낸 뒤 그것이 반사되어 오기까지의 시간으로 바다 또는 강의 깊이를 측정하게 된다. 수심 측량에 있어서 단빔(SINGLE BEAM) 수심 측량의 경우 정해진 항정라인을 따라 선박이 진행하면서 단빔 음향측심으로 연속적으로 수심을 기록하고 측심되지 않은 구간은 보간법을 통하여 등간격의 수심을 산출하는 방법을 택하고 있다. 이러한 단빔 수심측량을 통하여 얻어진 해저 지형은 실제 지형과는 상이하다. 이에 비하여 다중빔 음향 수심측량은 측량선의 진행방향과 수직방향으로 수십 개에서 수백 개의 빔을 방사하여 수심의 약 3 ~ 7배의 면적에 해당하는 수심을 실시간으로 얻을 수 있어 미측심 구간 없이 자료를 획득하는 것이 가능하다. 이와 같은 측심 작업에 필요한 주요 구성품들을 설명한다. 선박이 이동하면서 측심 작업을 수행하여야 하며, 선박의 위치에 따른 깊이를 측정하여야 하므로, 선박의 위치를 획득하기 위하여 일반적으로 GPS 수신기가 필요하다. GPS 수신 방식은, GPS 위성으로부터 송신되는 GPS 신호를 받아들여 직접 위치를 획득하는 방식과, 육상에 고정국을 설치하고 위성으로부터 보내진 GPS 신호와 이에 대한 보정치를 정밀하게 계산하여 위치의 정확도를 향상시키는 DGPS 방식이 있다. 통상적으로 측심 작업에서 위치를 획득하기 위하여 DGPS 방식이 널리 사용되고 있다. 아울러 GPS 신호를 수신하기 위한 GPS 수신기는 일반적으로 선박의 가장 높은 부위, 구체적으로는 선실의 상부에 설치되는 것이 일반적이다. 이와 같이 GPS 신호를 이용하여 선박의 위치, 이동속도, 시간 등이 실시간으로 제공될 수 있다. 상기 및 이하에서는 GPS 수신기란 일반적인 GPS 방식은 물론이며, DGPS 방식을 이용하여 위치를 검출하는 수신기 모두를 의미한다. 한편, 해상을 이동하는 선박은 파도 등에 의하여 수면에서 요동하게 된다. 따라서 다중빔 음향 측심기가 선박에 고정되어 있는 경우에도 선박의 요동에 따라 다중빔 음향 측심기의 위치, 음파 송신 방향 등을 정확하게 계산하기 위하여 모션 센서가 마련되는 것이 일반적이다. 일반적으로 모션 센서는 선박의 요동의 중심, 즉 선박의 무게 중심에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 모션 센서는 선박의 내부에 위치된다. 또한 다중빔 음향 측심기는 선체 저면에 영구히 고정되는 것이 일반적이다. 이와 같이 다중빔 음향 측심기, GPS 수신기, 모션 센서 등에 의하여 매우 정확한 해저지형의 측량이 가능하게 된다. 그러나 다중빔 음향 측심기가 선박에 영구히 고정되는 경우 해저 측심을 위한 고가의 전용 선박이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 도 1과 같은 국내 등록특허 제10-0646592호 "다중빔 음향 측심기용 프레임"(2006년 11월 9일)을 제안한 바 있다. 상기 종래 기술은 다중빔 음향 측심기용 프레임을 이용하여 여러가지 종류의 일반 선박에 다중빔 음향 측심기를 조립식으로 탈부착하여 사용할 수 있다는 점에서 진일보한 방식이다. 그러나 상기 종래 기술의 경우에도 모션 센서는 선박의 내부에 위치되며, 아 울러 GPS 수신기는 선실의 상부에 마련되는 종래의 방식을 그대로 적용하였다. 이와 같은 종래의 기술을 적용할 경우, 다중빔 음향 수심측량은 매우 많은 빔을 방사하고 이로부터 얻어진 매우 많은 데이터를 취득하고 이를, 선박 중앙에 해당하는 임의의 점(기준점)으로부터의 다중빔 음향 측심기의 이격 방향 및 이격 거리, 기준점으로부터의 GPS 수신기의 이격 방향 및 이격 거리, 기준점으로부터의 모션 센서의 이격 방향 및 이격 거리 등을 감안하여 보정되어야 한다. 이와 같은 각각의 구성품들(GPS 수신기, 모션 센서, 다중빔 음향 측심기 등)의 오프셋은 선박의 종류마다, 그리고 설치 상태에 따라 상이하다. 또한 각각의 구성품들(GPS 수신기, 모션 센서, 다중빔 음향 측심기 등)의 오프셋이 크면 클수록 측심량에 오차가 많이 발생하게 되며, 아울러 계산이 매우 복잡하게 된다. 또한 다중빔 음향 측심기를 설치할 때마다 각각의 선박의 기준점으로부터의 오프셋을 정확히 측정하는 작업 또한 그다지 용이한 작업이 아니다. 또한 이미 건조되어 사용중인 선박에서 선박의 기준점을 찾는 것 또한 용이하지 않다. 따라서 종래와 같이 다중빔 음향 측심기용 프레임을 사용하는 경우, 오프셋 설정 작업이 용이하지 않으며, 아울러 설정된 오프셋에 비교적 큰 오차가 포함될 개연성이 매우 높으며, 또한 각각의 구성품들간의 거리가 비교적 크기 때문에 이로 인하여 데이터 보정시 오차가 확대될 가능성이 높다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 선박의 무게 중심으로부터의 오프셋을 계산하는 방식에서 탈피하여 다중빔 음향 측심기가 결합되는 거치대를 기준으로 오프셋을 계산할 수 있도록 하여, 오프셋 설정에 소요되는 작업을 매우 간단하게 하고, 이로 인하여 오프셋 설정시 발생할 수 있는 오차를 최소화하며, 전체적으로 각 구성품들간의 거리가 매우 가깝기 때문에 오프셋으로 인한 오차 확대를 방지할 수 있는 새로운 형태의 다중빔 음향 측심기 거치 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선체 측부의 내측면에 고정되기 위한 내측 고정대, 상기 내측 고정대의 상단에서 수평방향 외측으로 절곡 형성되되 모션 센서 안착부가 형성된 상측 고정대, 선체 측부의 외측면에 밀착되기 위하여 상기 상측 고정대의 외측단에서 하부로 절곡 형성되는 외측 고정대을 포함하여 이루어지는 거치대 ; 서로 상하방향으로 이격되어 상기 외측 고정대의 외측면에 고정마련되는 복수의 클램핑부 ; 하부에 측심기 결합부가 마련되며, 상기 클램핑부에 의하여 상기 거치대에 상하방향으로 고정결합되는 깊이 조절용 관 ; 상기 모션 센서 안착부에 안착되는 모션 센서 ; 상기 측심기 결합부에 결합되는 다중빔 음향 측심기 ; 상기 깊이 조절용 관의 상단에 마련되는 GPS 설치대 ; 상기 GPS 설치대의 상단에 마련되는 GPS 수신기 ; 를 포함하여 이루어지며 : 상기 클램핑부는, 일측면이 상기 외측고정대에 고정되며 타측면에 제1반원형 관통공이 형성된 제1클램핑부재와, 일단이 상기 제1클램핑부재의 일단에 힌지 결합되며 타단에 볼트용 홈이 형성되며 상기 제1클램핑부재를 향한 면에 제2반원형 관통공이 형성된 제2클램핑부재와, 상기 제1클램핑부재의 타단으로부터 외측을 향하여 마련되는 볼트와, 상기 볼트용 홀을 지나 외부로 돌출된 상기 볼트의 선단에 나사결합되는 너트를 포함하여 이루어지는 것이며 ; 상기 제1반원형 관통공에 상하방향으로 바 삽입홈이 형성되며, 상기 깊이 조절용 관의 외주면에 상하 방향으로 상기 바 삽입홈에 삽입되는 회전방지용 바가 마련되는 것 ; 을 특징으로 한다. 상기에 있어서, 상기 GPS 설치대는 길이 조절이 가능한 것인 것이 바람직하다. 더 바람직하기로는, 상기 GPS 설치대는, 하부가 상기 깊이 조절용 관의 상단에 착탈가능하게 결합되며 길이방향 상단부 주면에 암나사공이 형성된 제1관과, 상기 제1관의 내부를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 마련되며 상단에 상기 GPS 수신기가 결합되는 제2관과, 상기 암나사공에 나사 체결되어 상기 제2관의 위치를 고정시키는 고정볼트를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다. 상기에 있어서, 상기 내측 고정대에 상기 내측 고정대를 선체 측부의 내측면에 고정시키기 위한 내측 고정구가 마련되며, 상기 상측 고정대에 상기 상측 고정대를 선체 측부의 상면에 고정시키기 위한 상측 고정구가 마련되는 것이 바람직하다. 삭제 삭제
상기와 같은 본 발명은, 다중빔 음향 측심기가 결합되는 거치대를 기준으로 오프셋을 계산할 수 있도록 하여, 오프셋 설정에 소요되는 작업을 매우 간단하게 하고, 이로 인하여 오프셋 설정시 발생할 수 있는 오차를 최소화하며, 전체적으로 각 구성품들간의 거리가 매우 가깝기 때문에 오프셋으로 인한 오차 확대를 방지할 수 있는 새로운 형태의 다중빔 음향 측심기 거치 시스템을 제공하게 된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도 2는 본 발명에 의한 일 실시예의 조립 사시도이며, 도 3은 도 2의 분리 사시도이며, 도 4는 도 2의 정면도이며, 도 5는 도 2의 GPS 설치대의 사용예를 보 이기 위한 도면이며, 도 6 및 도 7은 도 2의 클램핑부의 사용예를 보이기 위한 평면도 및 사시도이다. 본 실시예의 다중빔 음향 측심기 거치 시스템은 크게 거치대(100), 깊이 조절용 관(200), GPS 설치대(300), 모션센서(400), GPS 수신기(500), 다중빔 음향 측심기(600)로 이루어진다. 거치대(100)의 대략적인 형태는 아래를 향하여 개구된 "ㄷ"자 형태이다. 거치대(100)는 내측 고정대(110), 상측 고정대(120), 외측 고정대(130)로 이루어져 있다. 본 거치대(100)는 선체 측부에 고정되며, 선체 측부의 내측면에 고정되는 내측 고정대(110)와, 선체 측부의 상면에 고정되는 상측 고정대(120)와, 선체 측부의 외측면에 고정되는 외측 고정대(130)로 구분될 수 있다. 따라서 내측 고정대(110)의 상단에서 수평방향 외측으로 절곡 형성되면서 상측 고정대(120)가 마련되며, 아울러 상측 고정대(120)의 외측단에서 하부로 절곡 형성되면서 외측 고정대(130)가 마련된다. 내측 고정대(110)에는 선체 측부의 내측면에 내측 고정대(110)를 고정시키기 위한 내측 고정구(111)가 마련된다. 본 실시예의 내측 고정구(111)는 내측 고정대(110)에 나사 결합되어 선체 측부 내측면을 가압할 수 있는 가압봉의 구조를 가진다. 상측 고정대(120)에는 선체 측부의 상면에 상측 고정대(120)를 고정시키기 위한 상측 고정구(121)가 마련된다. 본 실시예의 상측 고정구(121)는 상측 고정대(120)에 형성된 구멍이다. 볼트 등이 상기 구멍(121)을 관통하면서 선체에 고정되면 상측 고정대(120)가 선체에 고정되게 된다. 상기에서 내측 고정구(111) 및 상측 고정구(121)의 형태는 다양하게 변경될 수 있으며, 아울러 내측 고정구(111) 및 상측 고정구(111)는 선체와 용접되기 위한 부위일 수도 있다. 상측 고정대(120)에는 모션 센서 안착부(122)가 형성된다. 본 실시예에서 모션 센서 안착부(122)는 모션 센서(400)가 안착될 수 있는 부위를 의미하며, 다양한 형태가 제시될 수 있다. 비교적 큰 부피를 가진 모션 센서(400)는 상측 고정대(120)의 상부의 볼트 등에 의하여 고정되면서 모션 센서 안착부(122)에 안착된다. 외측 고정대(130)의 내측면은 내측 고정대(110)의 내측 고정구(111)를 조임으로써 선체 측부의 외측면에 밀착 고정된다. 외측 고정대(130)의 외측면에는 클램핑부(131)가 마련된다. 클램핑부(131)는 서로 상하방향으로 이격되어 외측 고정대(130)의 외측면에 고정마련된다. 클램핑부(131)의 자세한 구조는 도 6 내지 도 7을 참고하여 설명한다. 각각의 클램핑부(131)는 외측 고정대(130)에 고정마련되는 제1클램핑부재(131a)와, 일단이 제1클램핑부재(131a)의 일단에 힌지 결합되는 제2클램핑부재(131b)로 이루어진다. 제1클램핑부재(131a)의 일측면은 외측 고정대(130)에 용접 등에 의하여 고정되며, 그 타측면에는 반원형의 제1반원형 관통공이 형성되어 있다. 아울러 제1반원형 관통공에는 상하방향으로 바 삽입홈(131f)이 형성되어 있다. 제2클램핑부재(131b)의 일단은 상기 제1클램핑부재(131a)의 일단에 힌지 결합되어 있다. 또한 제2클램핑부재(131b)의 제1클램핑부재(131a)를 향한 면에는 반원형의 제2반원형 관통공이 형성되어 있다. 제1반원형 관통공과 제2반원형 관통공이 서로 조합되어 원형의 관통공을 형성하며, 상기 원형의 관통공을 후술하는 깊이 조절용 관(200)이 관통하면서 클램핑된다. 제1클램핑부재(131a)의 타단에는 외측으로 돌출된 볼트(131c)가 마련되며, 제2클램핑부재(131b)의 타단에는 상기 볼트(131c)가 수용되는 볼트용 홈(131d)이 형성된다. 따라서 제1클램핑부재(131a)에 대하여 제2클램핑부재(131b)를 개방하여 후술하는 깊이 조절용 관(200)을 제1클램핑부재(131a)에 배치한 후, 제2클램핑부재(131b)를 닫은 후 볼트용 홈(131d)을 지나 외부로 돌출된 볼트(131c)의 선단에 너트(131e)를 체결하면 깊이 조절용 관(200)이 클램핑된다. 이때 깊이 조절용 관(200)의 외주면에 상하방향으로 마련된 회전방지용 바(201)가 바 삽입홈(131f)에 안착됨으로써 깊이 조절용 관(200)의 회전이 방지된다. 깊이 조절용 관(200)은 상하 방향으로 길게 형성되는 관 형태이며, 하부에 측심기 결합부(202)가 마련된다. 깊이 조절용 관(200)의 외주면에는 상하방향으로 회전방지용 바(201)가 마련되어 있다. 이와 같은 깊이 조절용 관(200)은 클램핑부(131)에 의하여 클램핑됨으로써 거치대(100)에 대하여 상하방향으로 고정 설치된다. 측심기 결합부(202)에는 다중빔 음향 측심기(600)가 고정 결합된다. 아울러 거치대(100)의 모션 센서 안착부(122)에는 모션 센서(400)가 볼트 등에 의하여 안착 결합된다. 깊이 조절용 관(200)의 상단에는 GPS 설치대(300)가 마련되며, GPS 설치대(300)의 상단에는 GPS 수신기(500)가 마련된다. GPS 수신기(500)는 DGPS 방식에 의하여 위치 등을 검출한다. 한편 GPS 수신기(500)의 수신 감도는 주변에 높은 구조물이 있으면 매우 약화된다. 또한 선박의 종류에 따라서 선실의 높이가 높은 선박과 선실의 높이가 낮은 선박 등 여러 종류의 선박이 있다. 이와 같이 다양한 종류의 선박의 선체 측부에 GPS 수신기(500)를 장착할 경우 선실의 높이가 높은 선박에서는 GPS 수신기(500)의 수신 감도가 낮아질 수 있다. 따라서 GPS 신호의 수신을 위하여는 GPS 수신기(500)의 설치 위치는 가급적 높은 것이 바람직하다. 그러나 선박의 종류를 불문하고 GPS 수신기(500)는 가급적 낮게 설치되는 것이 오프셋을 줄일 수 있어 데이터의 오차를 줄일 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 선박의 구조에 따라서 GPS 수신기(500)의 높이를 조정할 수 있도록 GPS 설치대(300)를 그 길이 조절이 가능한 것으로 하였다. 즉, GPS 수신기(500)는 가급적 낮은 위치에 위치하도록 하되 선실의 높이가 높은 선박의 경우에는 이를 감안하여 GPS 수신기(500)의 위치를 높게 위치시키도록 한다. 이를 위하여 GPS 설치대(300)는 제1관(301)과, 제2관(302)과, 고정볼트(303)로 이루어진다. 제1관(301)은 그 하부가 깊이 조절용 관(200)의 상단에 결합되어 고정되며 길이방향 상단부 주면에 암나사공(301a)이 형성되어 있다. 물론 제1관(301)은 깊이 조절용 관(200)에 대하여 착탈 가능한 구조를 가진다. 제2관(302)은 제1관(301)의 내부를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 마련되며, 그 상단에 GPS 수신기(500)가 마련된다. 아울러 제1관(301)의 암나사공(301a)에는 고정 볼트(303)가 나사 체결된다. 따라서 암나사공(301a)에 나사 체결된 고정 볼트(303)가 제1관(301)의 내부로 전진하면, 그 선단이 제1관(301)의 내부에 위치한 제2관(302)의 외주면을 압박하여 제2관(302)의 위치를 고정시킬 수 있다. 이와 같은 간단한 구조에 의하여 GPS 설치대(300)의 길이(엄밀히는 전체적인 높이)는 조절이 가능하며, 결과적으로 GPS 설치대(300)의 상단에 마련되는 GPS 수신기(500)의 높이는 현장 여건에 따라 조절될 수 있다. 이와 같이 본 실시예는 거치대(100)에 주요 구성 부품들, 즉 모션 센서(400), GPS 수신기(500), 다중빔 음향 측심기(600)가 모두 설치되는 형태이다. 또한 본 실시예에서 모션 센서(400), GPS 수신기(500), 다중빔 음향 측심기(600)의 이격 거리 및 이격 방향은 쉽게 측정될 수 있다. 또한 각 구성부품들간의 거리는 비교적 짧으며, 또한 그 거리 및 이격 방향은 비교적 정확하게 측정될 수 있다. 따라서 본 실시예는 오프셋 설정 작업이 매우 용이하며, 설정된 오프셋 설정시 포함되는 오차의 크기가 거의 없으며, 또한 각각의 구성품들간의 거리가 비교적 짧기 때문에 이로 인하여 데이터 보정시 오차가 거의 발생하지 않게 된다. 아울러 본 출원인의 종래 기술은 거치대 및 깊이 조절용 관을 스테인리스 재질로 제작하여 그 무게가 매우 무거웠다. 이로 인하여 깊이 조절용 관을 거치대에 장착하기 위한 복잡한 구조를 필요로 하였으며, 아울러 그 중량으로 인하여 선박의 중심을 유지하기 어려웠다. 이에 반하여 본 발명의 거치대 및 깊이 조절용 관을 알루미늄 합금으로 제작하여 기존 거치대 등에 비하여 그 무게를 약 1/7가량 경량화하였으며, 이로 인하여 본 발명의 구조와 같은 매우 간단하면서도 깊이 조절용 관의 설치가 매우 용이한 구조로 변경될 수 있다. 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 다중빔 음향 측심기를 선박의 선체 측부에 결합 고정시키기 위한 다중빔 음향 측심기 거치 시스템으로서 이용될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 다중빔 음향 측심기의 설치 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 일 실시예의 조립 사시도, 도 3은 도 2의 분리 사시도, 도 4는 도 2의 정면도, 도 5는 도 2의 GPS 설치대의 사용예를 보이기 위한 도면, 도 6 및 도 7은 클램핑부의 사용예를 보이기 위한 평면도 및 사시도. < 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > 100 : 거치대 110 : 내측 고정대 120 : 상측 고정대 130 : 외측 고정대 200 : 깊이 조절용 관 300 : GPS 설치대 400 : 모션 센서 500 : GPS 수신기 600 : 다중빔 음향 측심기 |
