KR20040010828A - Position Seeking Device of the Underwater Object using Acoustic Transponder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중 음파 송수신기를 이용한 해저 침몰체 위치파악 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 또는 항공기가 침몰하였을 때 신속하게 절대위치를 파악하여 회수 또는 후속조치를 하기 위한 장치를 제공하는 것이다.The present invention relates to an apparatus for locating a seabed submerged body using a sonar transceiver, and more particularly, to provide an apparatus for quickly retrieving or recovering an absolute position when a ship or an aircraft is sunk.
종래에는 해상 작업용 장비가 침몰하게 되면 그 침몰한 선박 또는 장비에 의하여 해양을 심각하게 오염시키는 경우가 많고, 또한 귀중품을 선적한 선박이 침몰하는 경우 재산권, 보험보상 등을 위해 신속하게 그 위치를 파악해야만 하는 경우가 종종 발생하며 상기와 같이 선박, 항공기 또는 해상 작업용 장비가 침몰되는 경우 조류 등의 영향으로 가라앉은 현재 위치를 정확하게 파악하기가 쉽지 않아 회수 시간이 길고 작업효율 및 안정성에도 문제점이 있었다.Conventionally, when the marine work equipment is sunk, the sun is often seriously polluted by the sunken ship or equipment, and when the ship that ships valuables is sunk, its position is quickly identified for property rights and insurance compensation. In many cases, when the ship, aircraft or maritime work equipment is sunk as described above, it is difficult to accurately determine the current position sunk due to the effects of birds, etc., the recovery time is long and there is a problem in the work efficiency and stability.
종래에 주로 사용한 해저에 침몰한 물체의 위치를 파악하는 장치는 그 위치를 찾아내는 방법에 있어 수중음의 교신에 의하여 이루어지기 보다는 초음파 탐색장비를 이용한 육안 관찰법에 의존하는 것이 대부분이다. 그 예로 항공기가 운항 중에 바다에 추락되는 경우 그 항공기에 탑재된 블랙박스에서도 물 속에서 일정기간 동안 특정 주파수의 음파신호를 송출하게 되는데, 그 음파를 수신하더라도 정확한 방향의 추적이 어려워 작업용 장비를 투입하는데 많은 어려움이 있다.Conventionally, the apparatus for identifying the position of an object sunk in the sea floor, which is mainly used, depends on the visual observation method using ultrasonic search equipment rather than by underwater communication in the method of finding the position. For example, if an aircraft is crashed into the sea during operation, the black box mounted on the aircraft will transmit sound wave signals of a certain frequency in the water for a certain period of time. There are many difficulties to do this.
상기한 바와 같이, 종래의 침몰 선박, 항공기, 해상 작업용 수중장비 등에 대한 위치파악 장치는 영상에 의한 육안 관측을 시도하거나 해저로부터의 반사된 초음파 수신을 이용하여 존재여부만 파악하는 장치로 해저로 침몰한 물체에 대하여 정확한 절대위치를 파악하기 어려웠으며 그로 인해 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.As described above, the positioning device for a conventional sinking ship, aircraft, marine equipment underwater equipment, etc. sinks to the seabed as a device that attempts to visually observe images or detects existence only by using reflected ultrasonic waves from the seabed. It was difficult to determine the exact absolute position of an object, which caused a lot of time and cost.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 해저에 침몰한 물체의 절대위치를 삼각뿔에 의한 위치 파악 방법으로 정확하고 신속하게 파악하여 촬영 장비 및 회수 장비를 신속하고 정확하게 투입할 수 있으므로 그로 인해 유실물체를 빠르게 회수할 수 있고, 또한 유실물체의 빠른 회수로 인하여 기타 부대비용의 절감효과를 얻을 수 있도록 하는 수중 음파 송수신기를 이용한 해저 침몰체 위치파악 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. 상기 음파 송수신기, 음파 송수신 어레이가 이루는 삼각뿔을 이용한 방법과 인공위성(GPS 등)으로부터 제공받은 수상의 선박과 연계하여 해저 침몰체에 대한 절대 위치를 알아내는 것을 특징으로 하는 수중 음파 송수신기를 이용한 해저 침몰체의 위치파악 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, it is possible to accurately and quickly grasp the absolute position of the object sunk on the seabed by the triangular pyramid pinch, so that the shooting equipment and recovery equipment can be quickly and accurately input Therefore, the object of the present invention is to provide an apparatus for locating a subsea submerged body using a sonar transceiver capable of quickly recovering lost objects and also reducing other additional costs due to rapid recovery of lost objects. Subsea sinker using underwater sound wave transceiver, characterized in that to find the absolute position of the submerged sink in conjunction with the method of using a triangular pyramid formed by the sound wave transceiver, sound wave transceiver array and satellite (GPS, etc.) It is another object to provide a positioning device of.
도 1은 본 발명의 침몰 선박에 대한 위치파악 장치도.Figure 1 is a positioning device for the sinking ship of the present invention.
도 2은 본 발명의 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 설명하는 도면으로서 대수심(2천미터 이상 깊이) 용 배치도.FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which underwater sound waves are mutually transmitted using the sound wave transceiver of the present invention.
도 3는 본 발명의 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 설명하는 도면으로서 천수심(2천미터 이하 깊이) 용 배치도 - 형태 Ⅰ.FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which underwater sound waves are mutually transmitted using the sound wave transceiver of the present invention. FIG.
도 4는 본 발명의 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 설명하는 도면으로서 천수심(2천미터 이하 깊이) 용 배치도 - 형태 Ⅱ.4 is a diagram illustrating a state in which underwater sound waves are mutually transmitted by using the sound wave transceiver of the present invention. FIG.
도 5은 본 발명의 음파 송수신기의 구조도.5 is a structural diagram of a sound wave transceiver of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
2 : 인공위성 4 : 양방향 송수신 어레이2: satellite 4: bi-directional transceiver
6 : 전파 송수신부 8 : 음파 송수신부6 radio wave transceiver 8 sound wave transceiver
10 : 음파 송수신기 12 : 침몰 선박10: sound wave transceiver 12: sinking vessel
14 : 탐색 선박16 : 부유식 송수신 어레이14: search vessel 16: floating transmission and reception array
18 : 고정식 송수신 어레이20 : 일체형 송수신 어레이18: fixed transmission and reception array 20: integrated transmission and reception array
22 : 음파 송수신부24 : 기름22: sound wave transceiver 24: oil
26 : 압전세라믹28 : 수중스위치26: piezoelectric ceramic 28: hand switch
30 : 배터리32 : 제어기30 battery 32 controller
34 : 제어부34: control unit
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동 상태를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and operating state of the present invention.
도 1은 본 발명의 침몰선박에 대한 위치파악 장치도이고, 도 2은 본 발명의 수중 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 설명하는 도면으로서 대수심(2천미터 이상 깊이) 용 배치도를 나타내며, 도 3은 본 발명의 수중 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 설명하는 도면으로서 천수심(2천미터 이하 깊이)용 배치도(형태 Ⅰ)를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 수중 음파 송수신기를 이용하여 수중음파를 상호 전달하는 상태를 다른 방식으로 설명하는 도면으로서 천수심(2천미터 이하 깊이)용 배치도(형태 Ⅱ)를 나타내며, 도 5는 본 발명의 수중 음파 송수신기의 구조도이다.1 is a diagram showing the location of the sinking ship of the present invention, Figure 2 is a diagram illustrating the state of mutual transmission of the sound waves using the sonar transceiver of the present invention for a large depth (more than 2000 meters) 3 shows a layout diagram (form I) for shallow water depths (depth of 2,000 meters or less) as a diagram illustrating a state in which the acoustic waves are mutually transmitted using the underwater sound transceiver of the present invention. FIG. 4 is a view for explaining another state of mutual transmission of sonar waves using the sonar transceiver of the present invention, showing a layout diagram (form II) for shallow water (depth of 2,000 meters or less), and FIG. The structure diagram of a sonar transceiver.
도 1에서 알 수 있듯이, 인공위성(2), 양방향 송수신 어레이(4) 및 침몰 선박(12)에 설치된 음파 송수신기(10)가 한 유닛트(unit)를 구성하며, 상기 장치의 개요는 침몰 선박(12)에 설치된 음파 송수신기(10)는 일정한 수압 이상 또는 물접촉에 의해 구동하는 수중스위치(28)에 의해 음파를 발신하는 음파 송수신기를 사용하고 상기 음파 송수신기(10)의 음파를 추적하는 양방향 송수신 어레이(4)를 수면하부에 설치하여 상기 양방향 송수신기(4)를 매개로 하여 인공위성(2)에서 그 신호를 송신하고 수신하도록 하는 장치다.As can be seen in Figure 1, the satellite 2, the two-way transmission and reception array 4 and the sound wave transceiver 10 installed in the sinking vessel 12 constitutes a unit, the outline of the device is a sinking vessel 12 Sound wave transceiver 10 installed in the) is a two-way transmission and reception array for using a sound wave transceiver for transmitting sound waves by a water switch 28 driven by a constant water pressure or water contact or more and the sound wave of the sound wave transceiver 10 ( 4) is installed under the surface of the water so that the satellite (2) transmits and receives the signal via the bidirectional transceiver (4).
상기 양방향 송수신 어레이(4)는 상부에 전파 송수신부(6)를 설치하고 하부에 음파 송수신부(8)를 설치한 구조이다. 상기 전파 송수신부(6) 및 음파 송수신부(8)는 수면에 떠 있는 하나의 유니트로서 수면상부에서는 전파를 송수신하고 수면하부에서는 음파송수신을 담당하는 일종의 컨버터로서 상용화되어있는 제품으로 구성한다. 또한, 이 양방향 송수신 어레이(4)는 도 2에서와 같이 삼각형 부유체(16)의 형태를 가질 수도 있고, 도 3에서와 같이 수상의 선박에 매달린 고정식 송수신 어레이가 될 수도 있으며 도 4에서와 같이 3개의 유니트가 상호간에 매우 가까운 거리를 유지하는 일체형 송수신 어레이로도 설치될 수 있다.The bidirectional transmission and reception array 4 has a structure in which a radio wave transceiver 6 is installed at an upper portion and a sound wave transceiver 8 is installed at a lower portion thereof. The radio wave transmitting and receiving unit 6 and the sound wave transmitting and receiving unit 8 is a unit that floats on the surface of the water and consists of a product that is commercialized as a kind of converter for transmitting and receiving radio waves on the upper surface and receiving sound wave on the lower surface. In addition, the two-way transmission and reception array 4 may have the form of a triangular floating body 16, as shown in Figure 2, may be a fixed transmission and reception array suspended to the water vessel as shown in Figure 3, as shown in Figure 4 The three units can also be installed as an integrated transmit / receive array that maintains very close distances to each other.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 장치는 인공위성(2)과, 송수신하는 양방향 송수신 어레이(4) 3개로 형성된 삼각형 부유체(16)를 이동시키는 탐색선박(14)과, 해저에 침몰되어 있는 침몰 선박(12)의 음파 송수신기(10)로 이루어져 있다. 이동중인 수면의 3개의 수중음 송수신 어레이와 해저면의 음파 송수신기(10)간의 음파교신에 의하여 해저 침몰체의 상대위치를 계산하고, 이것을 인공위성으로부터 수신된 지구좌표와 연결하면 해저 침몰체의 지구좌표를 실시간으로 알아낼 수 있다.As can be seen in FIG. 2, the apparatus according to the present invention is sunk on the seabed and a navigational vessel 14 for moving a satellite 2, a triangular float 16 formed of three bi-directional transmit / receive arrays 4 to transmit and receive. It consists of a sound wave transceiver 10 of a sinking vessel 12. The relative position of the submarine sinker is calculated by the sonic communication between the three underwater sonar arrays on the moving surface and the sonar transceiver 10 on the bottom, and connected to the earth coordinates received from the satellites. Can be found in real time.
도 5에서 알 수 있듯이, 상기 음파 송수신기(10)는 수심에 따른 수압 또는 물접촉에 의하여 작동하는 구조로 형성한다. 음파 송수신기(10)는 크게 상부로 형성되는 음파 송수신부(22)와 하부로 형성되는 제어부(34) 몸체로 구성되며, 그 중간에는 수중스위치(28)가 배치된다. 상기 음파 송수신기(10)는 수압에 의하여 수중스위치(28)가 작동하게 되면 음파 송수신부(22)의 내측에 배치된 압전세라믹(26)이 일정한 시간간격으로 음파를 송수신하는 구조로 이루어져 있다.As can be seen in Figure 5, the sound wave transceiver 10 is formed in a structure that operates by water pressure or water contact according to the water depth. The sound wave transceiver 10 is composed of a sound wave transceiver 22 formed in the upper portion and the body of the control unit 34 formed in the lower portion, the underwater switch 28 is disposed in the middle. The sound wave transceiver 10 has a structure in which the piezoelectric ceramic 26 disposed inside the sound wave transceiver 22 is transmitted and received at a predetermined time interval when the underwater switch 28 is operated by water pressure.
상기 제어부(34)는 음파를 수발신하는 시간간격을 조절하는 제어기(32)와 동력공급을 위한 배터리(30)가 위치하며 수중스위치에 의해 전원이 공급되면 음파 송수신부(22) 내부에 위치한 압전세라믹(26)이 진동하여 수중에서 음파를 방사하게 된다. 이때 상기 음파 송수신부(22)의 내부에 설치된 압전세라믹(26)의 주위에는기름(24)이 충진되어 수심에 관계없이 음파 송수신부(22) 안팎의 압력을 등가시키며, 압전세라믹(26)이 진동을 하게 되면 그 일정한 음파가 기름(24)을 관통하면서 음파 송수신부(22)의 외부로 특정주파수의 음파를 전달하게 되고, 상기 특정주파수의 음파를 수면의 양방향 송수신 어레이(4)가 수신함과 동시에 인공위성으로부터의 위치정보(GPS)를 연결하여 해저 침몰체의 절대위치를 알 수 있도록 구성하는 장치이다.The controller 34 includes a controller 32 for adjusting a time interval for receiving and receiving sound waves and a battery 30 for power supply, and a piezoelectric ceramic located inside the sound wave transceiver 22 when power is supplied by the underwater switch. (26) vibrates to radiate sound waves underwater. At this time, the oil 24 is filled around the piezoelectric ceramic 26 installed inside the sound wave transceiver 22 to equalize the pressure inside and outside the sound wave transceiver 22 regardless of the depth, and the piezoelectric ceramic 26 is When the vibration is a constant sound wave penetrates the oil 24 and transmits a sound wave of a specific frequency to the outside of the sound wave transceiver 22, the sound wave of the specific frequency is received by the two-way transmission and reception array 4 of the water and At the same time, it is a device configured to connect the position information (GPS) from the satellite to know the absolute position of the submarine sinking body.
상기한 바와 같이, 본 발명의 해저 침몰체의 위치파악 장치의 구성 수단에 대하여 구체적으로 설명하면, 압전세라믹(26)을 이용한 음파 송수신기(10)를 운항중인 선박, 항공기, 수중장비에 부착하고 부착된 음파 송수신기(10)는 공기 중에서는 작동하지 않고 있다가 선박, 항공기 또는 장비가 물속으로 내려가면 수압 또는 물접촉에 의해 스위치가 켜지고 정해진 주파수의 수중음을 일정한 시간간격으로 송출하게 된다. 상기 음파 송수신기(10)가 수중에서 최대 음파송출 기간은 내장된 배터리(30)의 용량에 비례한다.As described above, the constituent means of the positioning device of the submarine sinking body of the present invention will be described in detail. The sound wave transceiver 10 using the piezoelectric ceramic 26 is attached to and attached to a ship, an aircraft, or an underwater equipment in operation. The sound wave transceiver 10 is not operated in the air, but when the vessel, aircraft or equipment is lowered into the water is switched on by the water pressure or water contact, and transmits the sound of the water at a predetermined frequency at regular intervals. The maximum sound wave transmission period in which the sound wave transceiver 10 is underwater is proportional to the capacity of the built-in battery 30.
상기 침몰 선박(12)이 있으리라고 판단되는 해역에는 그 수면에 3개의 수중음을 송수신하는 양방향 송수신 어레이(4)를 띄우고 이 양방향 송수신 어레이(4)는 해저로부터 음파 송수신기(10)가 발생하는 음파 신호(초음파 신호)를 송수신하며, 상기 양방향 송수신 어레이(4)는 수면상부의 전파 송수신부(6)의 안테나를 통해서 인공위성으로부터 GPS(Global Positioning System) 위치정보를 실시간으로 제공받는데, 삼각형 형태만 유지한다면 상대거리의 측정은 양방향 송수신 어레이가 다소 움직여도 무관하며, 상기 해저 침몰체에 설치된 음파 송수신기(10)와 수면의 양방향 송수신 어레이(4)는 가상적인 삼각뿔의 형태로 위치하게 되고 이 삼각뿔의 각 꼭지점 사이의 음파전달 속도로부터 거리를 계산한 후 GPS 정보를 기초하여 해저 침몰체의 절대위치를 알아낼 수 있게 된다.In the sea area where the sinking ship 12 is judged to have a two-way transmission and reception array 4 that transmits and receives three underwater sounds on its surface, the two-way transmission and reception array 4 is a sound wave signal generated by the sound wave transceiver 10 from the sea floor. (Ultrasound signal) transmits and receives, and the bi-directional transceiver array 4 receives the GPS (Global Positioning System) position information from the satellite in real time through the antenna of the radio wave transceiver 6 on the water surface, Relative distance measurement is irrelevant even if the two-way transmission and reception array is slightly moved, the sound wave transceiver 10 and the water-based two-way transmission and reception array (4) installed in the submarine sink is located in the form of a virtual triangular pyramid between each vertex of the triangular pyramid After calculating the distance from the sound wave propagation speed of, we can find the absolute position of the submarine sinking body based on the GPS do.
상기한 방법으로 해저에 침몰되어 있는 물체에 대한 위치를 알아낸 다음에는 작업용 설비(예: 원격조정 무인 잠수정 또는 수중 카메라)를 그 위치에 정확하게 투입할 수 있고 이에 따른 후속조치를 신속하게 할 수 있다.Once the location of the object is sunk on the sea floor in this way, the work equipment (eg remote controlled unmanned submersibles or underwater cameras) can be precisely inserted into the location and the follow-up can be promptly taken. .
상기 3개의 양방향 송수신 어레이의 배치를 다소 크게 할 경우에(이웃한 양방향 송수신기의 상대거리는 약 500미터) 설치 및 견인이 불편한 점이 있으나 해저 침몰체의 위치를 계산하는 정밀도를 높일 수 있으며 수심 6천 미터까지도 활용 가능한 방법이다. 즉, 예상되는 해역에서 3척의 작은 배에 각각 양방향 송수신 어레이(4)를 장착하고 침몰 예상방향으로 진행하다가 해저 침몰체로부터 약 10km 거리안쪽으로 들어오면 신호를 감지할 수 있게 되는데 그때 삼각형 선단으로 벌어지면 정확한 위치가 계산된다. 예상되는 해역의 수심이 2천미터 이내인 경우는 도 3과 같이 한 척의 선박에 3개의 양방향 송수신 어레이(4)를 설치하여도 정밀하게 해저 침몰체의 위치를 알아낼 수 있으며, 수심이 100∼200m 정도로 얕은 경우에는 도 4와 같이 3개의 양방향 송수신 어레이(4)가 하나의 유니트 속에 들어있는 일체형 송수신 어레이(20)와 같은 방식을 사용하여도 정밀도는 비슷하게 된다.When the arrangement of the three bidirectional transceiver arrays is somewhat enlarged (relative distance between neighboring bidirectional transceivers is about 500 meters), installation and towing are inconvenient, but the accuracy of calculating the position of the submarine sink can be increased and the depth of the water is 6000 meters. Even the method can be used. In other words, two small transit transceivers 4 are mounted on three small ships in the anticipated sea area and proceed in the anticipated sinking direction, and then the signal can be detected when coming in about 10km away from the submarine sinking body. The exact position of the ground is calculated. If the water depth of the expected sea area is within 2,000 meters, as shown in Fig. 3, even if three bidirectional transmission and reception arrays 4 are installed in a single ship, the position of the seabed submerged body can be accurately determined, and the water depth is 100 to 200 m. In the case of being shallow enough, the accuracy is similar even when using the same method as the integrated transmission / reception array 20 in which three bidirectional transmission / reception arrays 4 are contained in one unit as shown in FIG. 4.
상술한 본 발명의 구성 및 작용에 따른 효과를 설명한다.Effects of the configuration and operation of the present invention described above will be described.
본 발명의 수중 음파 송수신기를 이용한 해저 침몰체의 위치파악 장치는 해저에 침몰한 물체의 절대위치를 삼각뿔에 의한 위치 파악 방법으로 정확하고 신속하게 파악하여 촬영 장비 및 회수 장비를 신속하고 정확하게 투입할 수 있으므로 그로 인해 유실물체를 빠르게 회수할 수 있고, 또한 유실물체의 빠른 회수로 인하여 기타 부대비용을 절감하는 효과가 있다.Positioning device of the subsea sinking body using the underwater sound wave transceiver of the present invention can accurately and quickly grasp the absolute position of the object sunk in the seabed by the triangular pyramid to quickly and accurately input the recording equipment and recovery equipment Therefore, it is possible to quickly recover the lost object, and also has the effect of reducing other incidental costs due to the rapid recovery of the lost object.
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20050920 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20060106 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20050920 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |