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KR102694283B1 - 방폭형 경사센서유닛을 포함하는 선박용 경사 측정 시스템 - Google Patents

방폭형 경사센서유닛을 포함하는 선박용 경사 측정 시스템 Download PDF

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KR102694283B1
KR102694283B1 KR1020210193723A KR20210193723A KR102694283B1 KR 102694283 B1 KR102694283 B1 KR 102694283B1 KR 1020210193723 A KR1020210193723 A KR 1020210193723A KR 20210193723 A KR20210193723 A KR 20210193723A KR 102694283 B1 KR102694283 B1 KR 102694283B1
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inclination
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이우진
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주식회사 대양계기
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 선박의 화물량을 계측하기 위한 목적으로 선박 상에 설치되는 경사 측정 센서 어셈블리로서, 선박의 비방폭구역 및 방폭구역에 각각 설치되어 선박의 횡방향 경사도 및 종방향 경사도를 측정하되, 방폭 구조체를 포함하는 복수 개의 방폭형 경사센서유닛 및 상기 방폭형 경사센서유닛에서 측정된 경사도 데이터를 전송받아 선박의 화물량을 계측하는 계측부를 포함하는 선박용 경사 측정 시스템을 제공한다.

Description

방폭형 경사센서유닛을 포함하는 선박용 경사 측정 시스템{Vessel Inclination Measuring System Including Explosion-Proof Inclination Sensor Unit}
본 발명은 선박용 경사 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방폭 구조를 가지는 방폭형 경사센서유닛을 포함함에 따라 선박의 비방폭구역 및 방폭구역과 같은 다양한 지점에서의 경사도를 정밀하게 측정할 수 있는 선박용 경사 측정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 항공기, 선박 등은 안정적인 운용을 위해 운행 과정에서 기체, 선체의 기울기를 실시간으로 측정하게 된다. 이는 자세 불량으로 인한 위험성을 회피하기 위한 목적이 크나, 선박의 경우 이와 같은 목적과 더불어 화물량을 계측하기 위한 수단으로서 활용되기도 한다.
이때 선박에 종방향의 기울기가 발생한 상태를 트림(Trim)이라 하며, 횡방향의 기울기가 발생하는 상태를 리스트(List)라 칭하고 있다. 따라서 이와 같은 트림/리스트를 측정하기 위해, 종래에는 선박에 트림센서/리스트센서를 구비하였다.
전통적으로 트림센서/리스트센서는 선박의 전기장비실(Electric Equipment Room)이나, 전기 모터실(Electric Motor Room)과 같은 비방폭 구역에 설치하여 사용하는 경우가 많다.
비방폭 지역(Non Hazardous Area)은 인화성 가스 및 증기가 존재할 우려가 없는 장소를 의미하며, 방폭 지역(Hazardous Area)은 이와 반대로 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수있는 농도로 대기 중에 존재하거나 존재할 우려가 있는 장소로서, 가스의 존재 빈도, 체류시간, 환기 조건 등에 의하여 0종, 1종, 2종 장소로 구분된다.
상술한 바와 같이 종래에는 트림센서/리스트센서를 비방폭 지역에 설치하였으나, 비방폭 지역에서만 선박의 기울기를 측정하는 것은 데이터의 신뢰성이 떨어지게 되는 문제가 있으며, 이에 따라 비방폭 지역에서 어느 정도의 거리를 획보할 수 있는 방폭 지역에서의 기울기 측정도 이루어질 필요성이 대두되고 있다. 다만, 종래의 트림센서/리스트센서는 방폭을 위한 구조를 가지고 있지 않으므로 이와 같은 시스템을 구축하기에는 위험성이 높다는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
삭제
(특허 문헌1) (대한민국) 등록특허공보 10-0646760(경사센서를 이용한 차량용 연료계의 구동 제어방법, 2006.11.02 공개)
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 선박의 비방폭구역 및 방폭구역에서 선박의 횡방향 경사도 및 종방향 경사도를 각각 설정할 수 있도록 함에 따라 화물량을 정밀하게 측정할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 선박의 화물량을 계측하기 위한 목적으로 선박 상에 설치되는 경사 측정 센서 어셈블리에 있어서, 선박의 비방폭구역 및 방폭구역에 각각 설치되어 선박의 횡방향 경사도 및 종방향 경사도를 측정하되, 방폭 구조체를 포함하는 복수 개의 방폭형 경사센서유닛 및 상기 방폭형 경사센서유닛에서 측정된 경사도 데이터를 전송받아 선박의 화물량을 계측하는 계측부를 포함하는 선박용 경사 측정 시스템을 제공한다.
이때 상기 방폭형 경사센서유닛은, MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) 칩이 내장된 형태 또는 정전용량식 형태를 가질 수 있다.
그리고 상기 방폭형 경사센서유닛은, 선박의 횡방향 경사도를 측정하는 제1경사센서, 선박의 종방향 경사도를 측정하는 제2경사센서, 상기 제1경사센서 및 상기 제2경사센서와 전기적으로 연결되는 기판 및 내부에 상기 제1경사센서, 상기 제2경사센서 및 상기 기판이 수용되는 수용공간이 형성된 방폭 하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 방폭 하우징은, 내부에 상기 수용공간을 형성하되, 상부가 개구된 형태로 형성되는 센서수용부 및 상기 센서수용부의 개구된 상부를 차폐하도록 상기 센서수용부에 결합되는 커버부를 포함할 수 있다.
더불어 상기 방폭 하우징은, 상기 수용공간에 수용된 상기 기판으로부터 연장되는 전기배선이 외부로 연장될 수 있도록 상기 센서수용부에 설치되되, 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 글랜드를 더 포함할 수 있다.
한편 상기 방폭형 경사센서유닛은, 상기 수용공간 내에서 상기 제1경사센서를 지지하는 제1지지 플레이트 및 상기 수용공간 내에서 상기 제2경사센서를 지지하는 제2지지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방폭 구조를 가지는 방폭형 경사센서유닛을 포함함에 따라 선박의 비방폭구역 및 방폭구역과 같은 다양한 지점에서 경사도를 측정할 수 있으므로, 선박의 적재 화물량을 보다 정밀하게 계측할 수 있는 것은 물론, 선박 운항 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템이 선박에 적용된 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템에 있어서, 방폭형 경사센서유닛 및 메인 PLC 간의 전기적 연결 구조를 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템에 있어서, 방폭형 경사센서유닛의 세부 구조를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템이 선박에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템은 선박의 화물량을 계측하기 위한 목적으로 선박 상에 설치되며, 복수 개의 방폭형 경사센서유닛(100) 및 계측부(10)를 포함한다.
방폭형 경사센서유닛(100)은 선박의 비방폭구역(R1) 및 방폭구역(R2)에 각각 설치되어, 선박의 횡방향 경사도 및 종방향 경사도를 측정하도록 구비된다. 이때 방폭형 경사센서유닛(100)은 방폭 구조체를 포함할 수 있으며, 선박 상에 복수 개가 구비될 수 있다.
여기서 비방폭구역(R1)은 인화성 가스 및 증기가 존재할 우려가 없는 장소를 의미하며, 방폭구역(R2)은 이와 반대로 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수있는 농도로 대기 중에 존재하거나 존재할 우려가 있는 장소이다.
즉 본 발명은 방폭 구조체를 포함하는 복수 개의 방폭형 경사센서유닛(100)을 선박의 다양한 지점, 즉 비방폭구역(R1) 및 방폭구역(R2)에 모두 설치할 수 있도록 함에 따라, 비방폭 지역(R1)에서 어느 정도의 거리를 획보할 수 있는 방폭 지역(R2)에서의 기울기 측정을 함께 수행함으로써 선박의 적재 화물량을 보다 정밀하게 계측할 수 있는 것은 물론, 선박 운항 안정성을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.
이때 본 실시예에서 선박은 LNG 선박인 것으로 예시하였으며, 이와 같은 경우 비방폭구역(R1)은 예컨대 전기장비실(Electric Equipment Room) 또는 전기 모터실(Electric Motor Room)일 수 있으며, 방폭구역(R2)은 선박의 하부에 배치되는 NO.3 코퍼 댐(COFFERDAM)일 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 제시된 것이며, 비방폭구역(R1) 및 방폭구역(R2)은 본 실시예와 다르게 지정될 수도 있음은 물론이다.
또한 본 실시예에서 방폭형 경사센서유닛(100)은, MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) 칩이 내장된 형태, 또는 정전용량(Capacitance)식 형태를 가질 수 있다. 일반적으로 MEMS 칩 형태는, 미소전기기계 시스템 기술을 이용하여 정적가속도와 중력가속도 사이의 발생각도를 측정하여 경사 각도를 측정하는 것이다. 정전용량식 형태는, 센서 내부 하우징에 가스(질소나 프로온 가스 등)를 충진하고, 기울기의 변화에 따른 가스 이동으로 산출된 정전용량 값을 이용하여 측정하는 것이다.
그리고 계측부(10)는 복수 개의 방폭형 경사센서유닛(100)에서 측정된 경사도 데이터를 전송받아 선박의 화물량을 계측한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템에 있어서, 방폭형 경사센서유닛((100) 및 메인 PLC(50) 간의 전기적 연결 구조를 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 2에 도시된 바와 같이, 방폭형 경사센서유닛(100)은 방폭 구역에 설치된 것을 예시하였으며, 이와 같은 경우 메인 PLC(50)는 화물 통제실(Cargo Control Room)에 모니터링 장비로서 설치될 수 있다.
여기서 방폭형 경사센서유닛(100)에 의해 측정된 트림/리스트 데이터, 즉 횡방향 경사도 및 종방향 경사도 데이터는 메인 PLC(50)로 전송되어 실시간으로 모니터링 및 기록되며, 이는 계측부(10)로 전송될 수 있다.
이때 메인 PLC(50)에 구비되는 방폭 장벽은 방폭형 경사센서유닛(100)으로 유입되는 에너지 및 전기 매개변수를 제한하는 역할을 수행한다.
이하에서는, 방폭형 경사센서유닛(100)의 세부적인 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 경사 측정 시스템에 있어서, 방폭형 경사센서유닛(100)의 세부 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 방폭형 경사센서유닛(100)은 내부에 수용공간(111)이 형성된 방폭 하우징(110)과, 이와 같은 방폭 하우징(110)의 수용공간(111)에 수용되는 제1경사센서(140), 제2경사센서(150) 및 기판(130)을 포함한다.
여기서 제1경사센서(140)는 선박의 횡방향 경사도를 측정하도록 구비되며, 제2경사센서(150)는 선박의 종방향 경사도를 측정하도록 구비된다. 이에 따라 본 실시예의 경우 제1경사센서(140) 및 제2경사센서(150)는 서로 수직하게 배치된 형태를 가진다.
기판(130)은 이와 같은 제1경사센서(140) 및 제2경사센서(150)와 전기적으로 연결되며, 제1경사센서(140) 및 제2경사센서(150)에서 생성된 경사도 데이터를 기 알고리즘에 따라 처리하고, 메인 PLC(50)와의 통신을 수행할 수 있다.
그리고 본 실시예에서 방폭 하우징(110)은, 내부에 수용공간(111)을 형성하되, 상부가 개구된 박스 형태로 형성되는 센서수용부(110a)와, 센서수용부(110a)의 개구된 상부를 차폐하도록 센서수용부(110a) 상에 결합되는 커버부(110b)를 포함한다.
이때 도시되지는 않았으나, 센서수용부(110a)와 커버부(110b)의 접촉 영역에는 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지하는 실링부재가 추가적으로 구비될 수 있다.
더불어 본 실시예의 경우, 방폭 하우징(110)은 수용공간(111)에 수용된 기판(130)으로부터 연장되는 전기배선이 외부로 연장될 수 있도록 센서수용부(110a)에 설치되되, 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 글랜드(120)를 더 포함할 수 있다.
한편 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 방폭형 경사센서유닛(100)은, 수용공간(111) 내에 기립된 형태로 제1경사센서(140)를 지지하는 제1지지 플레이트(160)와, 마찬가지로 수용공간 내에 기립된 형태로 제2경사센서(150)를 지지하는 제2지지 플레이트(170)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 제1지지 플레이트(160) 및 제2지지 플레이트(170)는 안정적인 고정 상태를 유지하기 위해 방폭 하우징(110)의 바닥부 또는 기판(130)과 체결된 상태로 연결될 수 있으며, 중심부에는 제1경사센서(140) 또는 제2경사센서(150)를 장착하기 위한 체결홀이 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 방폭 구조체를 가지는 방폭형 경사센서유닛(100)을 포함함에 따라 선박의 비방폭구역(R1) 및 방폭구역(R2)과 같은 다양한 지점에서 선박의 경사도를 측정할 수 있으므로, 선박의 적재 화물량을 보다 정밀하게 계측할 수 있는 것은 물론, 선박 운항 안정성을 크게 향상시킬 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 것이며 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 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 계측부
50: 메인 PLC
100: 방폭형 경사센서유닛
110: 방폭 하우징
110a: 센서수용부
110b: 커버부
111: 수용공간
120: 글랜드
130: 기판
140: 제1경사센서
150: 제2경사센서
160: 제1지지 플레이트
170: 제2지지 플레이트
R1: 비방폭구역
R2: 방폭구역

Claims (6)

  1. 선박의 화물량을 계측하기 위한 목적으로 선박 상에 설치되는 경사 측정 센서 어셈블리에 있어서,
    선박의 비방폭구역 및 방폭구역에 각각 설치되어 선박의 횡방향 경사도 및 종방향 경사도를 측정하되, 방폭 구조체를 포함하는 복수 개의 방폭형 경사센서유닛(100); 및
    상기 방폭형 경사센서유닛(100)에서 측정된 경사도 데이터를 전송받아 선박의 화물량을 계측하는 계측부(10);을 포함하고,
    상기 방폭형 경사센서유닛(100)은,
    선박의 횡방향 경사도를 측정하는 제1경사센서(140);
    선박의 종방향 경사도를 측정하는 제2경사센서(150);
    상기 제1경사센서(140) 및 상기 제2경사센서(150)와 전기적으로 연결되는 기판(130); 및
    내부에 상기 제1경사센서(140), 상기 제2경사센서(150) 및 상기 기판(130)이 수용되는 수용공간(111)이 형성된 방폭 하우징(110);을 포함하고,
    상기 방폭형 경사센서유닛(100)은,
    상기 수용공간(111) 내에서 상기 제1경사센서(140)를 지지하는 제1지지 플레이트(160); 및
    상기 수용공간(111) 내에서 상기 제2경사센서(150)를 지지하는 제2지지 플레이트(170);를 더 포함하고,
    상기 제1지지 플레이트(160)와 제2지지 플레이트(170)는 상기 방폭 하우징(110)의 바닥부 또는 상기 기판(130)과 체결된 상태로 연결되되, 중심부에는 상기 제1경사센서(140) 또는 제2경사센서(150)를 장착하기 위한 체결홀을 형성하는 것을 포함하는,
    선박용 경사 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방폭형 경사센서유닛(100)은,
    MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) 칩이 내장된 형태, 또는 정전용량(Capacitance)식 형태를 가지는,
    선박용 경사 측정 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방폭 하우징(110)은,
    내부에 상기 수용공간(111)을 형성하되, 상부가 개구된 형태로 형성되는 센서수용부(110a); 및
    상기 센서수용부(110a)의 개구된 상부를 차폐하도록 상기 센서수용부(110a)에 결합되는 커버부(110b);
    를 포함하는,
    선박용 경사 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방폭 하우징(110)은,
    상기 수용공간(111)에 수용된 상기 기판(130)으로부터 연장되는 전기배선이 외부로 연장될 수 있도록 상기 센서수용부(110a)에 설치되되, 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 글랜드(120)를 더 포함하는,
    선박용 경사 측정 시스템.
  6. 삭제
KR1020210193723A 2021-12-31 2021-12-31 방폭형 경사센서유닛을 포함하는 선박용 경사 측정 시스템 KR102694283B1 (ko)

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