KR101391634B1 - Deep sea manganese collecting robot for collecting deep-seabed manganese nodules using coanda effect - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 망간단괴 집광로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 심해저를 주행하면서 망간단괴를 채집하는 채집 장치부에서 코안다 효과를 이용하는 망간단괴 집광로봇에 관한 것이다.
The present invention relates to a manganese nodule concentrating robot, and more particularly, to a manganese nodule concentrating robot that uses a coanda effect in a collecting unit for collecting manganese nodules while traveling in a deep sea.
심해저 광물 자원은 크게 해저열수광상, 망간단괴, 망간각 등이 있으며, 전 세계적으로 본격 생산을 위한 시장진입 단계에 있다.Deep seabed mineral resources are largely submarine hydrothermal, manganese nodule, manganese, and are entering the market for full-scale production worldwide.
특히, 망간단괴는 구리, 코발트, 니켈, 망간 등을 함유하고 있는 다금속단괴인데, 이 중 망간의 함유량이 가장 많으며, 감자 같은 덩어리 모양을 하고 있어서 '망간단괴'라 칭한다. 크기는 평균 40~60㎜의 직경을 가지고 있으며, 보통 상어의 이빨이나 망간단괴의 파편, 돌멩이와 같은 핵을 중심으로 동심원상의 구조로 형성된다.In particular, the manganese nodule is a multicomponent nodule containing copper, cobalt, nickel, manganese, etc., and has the largest content of manganese and has a lumpy shape like a potato, and is called a 'manganese nodule'. It is usually 40 to 60 mm in diameter, and is usually concentric to the nucleus of sharks, manganese nodules, and stones.
이와 같은 망간단괴는 산업적으로 가치가 커서 1970년대 말에 OMI(Ocean Management Incorporated) 등에서 심해저에서 채광하는 연구가 진행되고 있다. 채광시스템에 관해서는 여러 가지 방법들이 제시되어 있다.These manganese nodules are industrially valuable and are under study at the OMI (Ocean Management Incorporated) in the late 1970s. There are various methods for mining systems.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은 대한민국 공개특허 제10-2011-0045135호(2011년 05월 04일 공개)는 채광모선으로부터 제어부로 원격 제어되며 무한궤도의 주행장치에 의하여 이동되는 본체와, 상기 본체의 전면 측에 설치되며 실린더 아암에 의하여 전, 후진 이동되면서 광물을 채광 및 1차 파쇄하게 되는 채광로울러와, 상기 채광 로울러에 의하여 채광된 광물의 수집과 함께 광물의 2차 파쇄가 이루어지도록 상기 본체의 전면 하단으로 돌출 설치되는 광물수거부와, 상기 광물수거부로부터 수집된 광물을 이송하도록 상기 본체에 형성되는 이송로와, 상기 이송로의 단부측에 설치되어 광물의 수집이 흡입 작용으로 이루어지도록 돕는 수력흡입펌프를 포함하는 심해저 광물의 채광장치를 개시하고 있다.Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2011-0045135 (published on May 04, 2011) discloses a portable terminal which is remotely controlled from a mining bus to a control unit and is moved by a traveling device of an endless track, A mining roller installed on the front side of the main body and being moved forward and backward by a cylinder arm to mining and primary crushing the minerals and a mining roller for collecting minerals mined by the mining rollers and for secondary crushing of minerals A transfer path formed in the main body for transferring the minerals collected from the minus receipt; and a collecting unit installed at an end of the transfer path for collecting minerals, And a hydraulic suction pump to assist in achieving the desired effect.
그러나 심해저면에 분포되어있는 망간단괴를 용이하게 채집하기 위해 코안다 효과를 이용하여 망간단괴를 부양 이송시키는 방법에 대해서는 개시하고 있지 않다.
However, it does not disclose a method of transferring manganese nodules by using the Coanda effect in order to easily collect manganese nodules distributed in the deep sea surface.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 특히 심해저면에 분포된 망간단괴를 용이하게 채집하기 위하여, 채집 장치부의 하부면에 곡률을 주고, 물제트를 분사시킴으로써 코안다 효과를 유발하여, 망간단괴를 덕트로 용이하게 부양 이송시키기 위한 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a manganese nodule which has a curvature on a lower surface of a collecting device in order to collect manganese nodules, The present invention provides a deep-sea manganese nodule concentrating robot that utilizes the Coanda effect for causing a nanda effect by jetting a water jet and facilitating the transfer of manganese nodules to a duct.
이를 위해 본 발명에 따르는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇은 집광로봇의 하부에 구비되어 서로 병렬로 탈착 가능하도록 배치되는 다수의 주행 장치부, 다수의 주행 장치부 전단에 설치되며, 물제트 유동이 형성되고, 확산에 의해 코안다 효과를 유발시켜 심해저의 망간단괴를 부양시켜 집광로봇의 내부로 유입시키는 채집 장치부, 다수의 주행 장치부 상부에 설치되며, 채집되는 망간단괴를 일정 크기 이하로 파쇄하여 외부로 송출하는 송출 장치부, 다수의 주행 장치부 상부에 설치되며, 주행 장치부로 동력을 제공하고, 채집 장치부 및 송출 장치부의 구동을 제어하는 동력제어 계측부, 각 주행 장치부를 연결하고, 채집 장치부와 송출 장치부 및 동력제어 계측부를 지지하는 구조 프레임, 및 구조 프레임의 상단에 설치되는 부력부를 포함한다.To this end, the deep sea manganese nodal concentrating robot utilizing the Coanda effect according to the present invention comprises a plurality of traveling units provided below the focusing collecting robot and arranged to be detachably connected to each other in parallel, A collecting unit for generating manganese nodules in the deep seawater by causing diffusion of the manganese nodules into the interior of the light collecting robot and a plurality of traveling units for collecting manganese nodules at a predetermined size A power control measuring section provided above the plurality of traveling apparatus sections for providing power to the traveling apparatus section and controlling the driving of the collecting apparatus section and the delivering apparatus section; A structural frame for supporting the collecting device, the dispatching device and the power control measuring device, and a buoyancy part .
또한, 본 발명에 따른 채집 장치부는, 각 주행 장치부의 전단에 배치되며, 해저면에 물제트를 분사하여 코안다 효과를 유발시킴으로써 해저면에 분포된 망간단괴를 부양시켜 내측으로 유도하는 부양장치, 부양장치와 연결되며, 동력제어 계측부로부터 동력을 제공받아, 부양된 망간단괴를 송출 장치부로 이송하는 이송장치, 동력제어 계측부로부터 동력을 제공받아, 부양장치의 하단과 해저면이 기설정된 높이를 형성하도록 부양장치 및 이송장치를 승강시키는 자세제어장치, 부양장치와 이송장치를 하나로 연결하는 채집 장치부 프레임, 및 자세제어장치가 설치되며, 집광로봇 프레임과 구조 프레임을 연결시키는 연결 프레임을 포함한다.In addition, the collecting device according to the present invention includes a flotation device disposed at the front end of each traveling device and causing a manganese nodule distributed on the seabed surface to float and induce inward by spraying water jet on the sea floor, A conveying device connected to the flotation device and receiving power from the power control metering section and transferring the floated manganese nodule to the delivery device, a power receiving device receiving power from the power control measurement section, and a lower end and a bottom surface of the flotation device having a predetermined height And a connecting frame connecting the light collecting robot frame and the structural frame to each other. The posture controlling device includes a lifting device and a conveying device for lifting the lifting device and the conveying device, a collecting device subframe for connecting the lifting device and the conveying device together,
그리고 본 발명에 따른 부양장치는 부양장치의 전면에 구비되는 하단이 개구되는 장치 몸체, 장치 몸체의 상단에 구비되는 물제트를 공급하는 펌프, 장치 몸체의 하단에 구비되는 물제트 분사노즐 장치, 물제트 분사노즐 장치의 좌우측면으로 분기되어 펌프로 인한 물유량을 전달하는 배관 라인, 및 물제트 분사노즐 장치로부터 물제트를 공급받아, 해수의 유동을 형성하고, 확산을 발생시키는 곡률반경을 갖는 유동판을 포함한다.In addition, the flotation apparatus according to the present invention is characterized in that the flotation apparatus comprises a device body having a lower end opened on the front face of the flotation apparatus, a pump for supplying the water jet provided at the upper end of the apparatus body, a water jet injection nozzle apparatus provided at the lower end of the apparatus body, A pipe line branched to the left and right sides of the jet injection nozzle device to transfer the water flow amount due to the pump, and a water jet supply device that receives water jet from the water jet nozzle device, forms a flow of seawater, Plate.
한편, 본 발명에 따른 분사노즐은 사각형 형상, 원형 형상, 타원형 형상 중 어느 하나의 형상의 토출구 형상을 가지며, 곡률반경은 제1 곡률반경과 제2 곡률반경이고, 제1 곡률반경은 제2 곡률반경보다 작다.Meanwhile, the injection nozzle according to the present invention has a discharge port shape of any one of a rectangular shape, a circular shape, and an elliptical shape, a radius of curvature is a first radius of curvature and a radius of curvature of the second radius, It is smaller than the radius.
본 발명에 따른 부양장치는 미부양된 망간단괴를 집광로봇 내부로 유입시키기 위해 유동판의 아래에 보조수단을 더 구비한다.The lifting device according to the present invention further includes auxiliary means under the flow plate for introducing the floating manganese nodule into the light collecting robot.
그리고 본 발명에 따른 보조수단은 전단부가 해저면과 밀착되어 후단부로 갈수록 높이가 점차 상승하는 갈퀴 형상을 가지며, 집광로봇의 진행방향에 있는 망간단괴의 하부를 들어올려 집광로봇의 내부로 유입시킨다.The auxiliary means according to the present invention has a rake shape in which the front end portion is in close contact with the bottom surface and the height gradually increases toward the rear end portion, and the lower portion of the manganese nodule in the traveling direction of the light collecting robot is lifted and introduced into the light-
마지막으로 본 발명에 따른 유동판은 망간단괴 지름의 2배 내지 3배 중 어느 하나의 높이로 지면과의 거리를 갖는다.
Finally, the fluidized bed according to the present invention has a height from any one of two to three times the diameter of the manganese nodule.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 윈칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 채집 장치부의 부양장치에 구비되는 유동판에 일정한 곡률을 갖도록 함으로써, 분사노즐로부터 유동판 방향으로 분사되는 해수에 의해 코안다 효과의 발생을 유발하여, 심해저면의 망간단괴를 용이하게 채집하는 효과가 있다.
According to various embodiments of the present invention, since the flow plate provided in the flotation device of the collecting device unit has a constant curvature, seawater discharged from the spray nozzle in the direction of the flow plate causes generation of the coanda effect, Manganese nodules are easily collected.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 심해저 망간단괴 집광로봇의 구성을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 채집 장치부의 구조를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 부양장치를 자세하게 보여주는 평면도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 도 4의 부분 확대도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 유동판의 구조를 보여주는 예시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 분사노즐 장치와 유동판의 설계를 위한 실험예시 그래프.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따르는 레이크를 보여주는 사진이다.1 is a perspective view showing a configuration of a deep sea manganese nodal concentrating robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the structure of a collecting device according to an embodiment of the present invention;
3 is a plan view detailing a flotation device according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a side view of Figure 3;
5 is a partial enlarged view of Fig.
6 is an exemplary view showing the structure of a flow plate according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a graph illustrating an experimental example for designing a jet nozzle apparatus and a flow plate according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a photograph showing a rake according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 이하에서 사용되는 단수형태들은 문구들과 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수형태들도 포함한다. 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 있음을 의미한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, the singular forms used below include plural forms unless the expressions and expressions have the same meaning. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1 내지 도 8의 동일 부재에 대해서는 동일한 도면 번호를 기재하였다.1 to 8 are denoted by the same reference numerals.
본 발명의 기본 원리는 심해저 집광로봇 채집 장치부의 곡률을 가진 유동판에 물제트를 분사하여 코안다 효과를 유발시킴으로써, 심해저면의 망간단괴를 용이하게 채집하는 것이다.The basic principle of the present invention is to easily collect manganese nodules on the deep sea surface by injecting a water jet into a curved flow plate of a deep sea water collecting robot collecting unit to induce a coanda effect.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 심해저 망간단괴 집광로봇의 구성을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a deep sea manganese nodal concentrating robot according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 코안다 효과를 이용하여 망간단괴를 채집하는 심해저 망간단괴 집광로봇(100)은 다수의 주행 장치부(110), 채집 장치부(120), 송출 장치부(130), 동력제어 계측부(140) 구조 프레임(150), 및 부력부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a deep sea manganese
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르는 코안다 효과를 이용하여 망간단괴를 채집하는 심해저 망간단괴 집광로봇(100)을 간략하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a deep-sea manganese
우선, 주행 장치부(110)는 서로 병렬로 탈착 가능하도록 배치된다.First, the
그리고 채집 장치부(120)는 다수의 주행 장치부(110) 전단에 설치되며, 물제트 유동을 형성시키고, 확산시킨다. 이에 따라 코안다 효과가 유발되어 심해저의 망간단괴를 용이하게 부양시켜 집광로봇(100)의 내부로 유입시킨다.The
송출 장치부(130)는 다수의 주행 장치부(110) 상부에 설치되며, 채집되는 망간단괴를 일정 크기 이하로 파쇄하여 외부로 송출한다.The
동력제어 계측부(140)는 다수의 주행 장치부(110) 상부에 설치되며, 주행 장치부(110)로 동력을 제공하고, 채집 장치부(120) 및 송출 장치부(130)의 구동을 제어한다.The power
구조 프레임(150)은 각 주행 장치부(110)를 연결하고, 채집 장치부(120)와 송출 장치부(130) 및 동력제어 계측부(140)를 지지한다.The
그리고 구조 프레임(150)의 상단에는 부력부(160)가 설치된다.A
여기서 채집 장치부(120)는 심해저에 분포된 망간단괴를 효과적으로 부양시켜 집광로봇(100)의 내부로 유입시키도록 다음의 도 2와 같은 구성을 갖는다.
Here, the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 채집 장치부(120)의 구조를 개략적으로 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating the structure of the
도 2를 참조하면, 채집 장치부(120)는 부양장치(121), 이송장치(122), 자세제어장치(123), 채집 장치부 프레임(124), 및 연결 프레임(125)을 포함한다.2, the
도 2와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르는 채집 장치부(120)를 상세하면 다음과 같다.The
우선, 부양장치(121)는 각 주행 장치부(110)의 전단에 배치되며, 해저면에 물제트를 분사하여 코안다 효과를 유발시킨다. 이와 같이 유발된 코안다 효과에 의하여 해저면에 분포되는 망간단괴는 부양되어 집광로봇(100)의 내측으로 유도된다.First, the
이송장치(122)는 부양장치(121)와 연결되며, 동력제어 계측부(140)로부터 동력을 제공받아, 부양된 망간단괴를 송출 장치부(130)로 이송한다.The
자세제어장치(123)는 동력제어 계측부(140)로부터 동력을 제공받아, 부양장치(121)의 하단과 해저면이 기설정된 높이를 형성하도록 부양장치(121) 및 이송장치(122)를 승강시킨다.The
집광로봇 프레임(124)은 부양장치(121)와 이송장치(122)를 하나로 연결시킨다.The
마지막으로 연결 프레임(125)에는 자세제어장치(123)가 설치되며, 집광로봇 프레임(124)과 구조 프레임(150)을 연결시킨다.Finally, a
특히 부양장치(121)는 해저면에 물제트를 분사함으로써 코안다 효과를 유발시켜 해저면에 분포된 망간단괴를 부양시키고 집광로봇 내부로 유도하는데, 그 구조는 다음의 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세한다.
In particular, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 부양장치(121)를 자세하게 보여주는 평면도이고, 도 4는 도 3의 측면도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.FIG. 3 is a plan view showing the
우선 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 부양장치(121)는 장치 몸체(121a), 펌프(121b), 물제트 분사노즐 장치(121c), 배관 라인(121d), 및 유동판(121e)을 포함한다.3, a
우선 장치 몸체(121a)가 개시된다.First, the
장치 몸체(121a)의 상단에는 물제트를 공급하는 펌프(121b), 장치 몸체(121a)의 하단에 물제트 분사노즐 장치(121c)가 구비된다.A
그리고 배관 라인(121d)은 각 물제트 분사노즐 장치(121c)로 분기되어, 펌프(121b)로 인한 물유량을 전달한다.The
다음으로, 유동판(121e)이 개시된다.Next, the
유동판(121e)은 물제트 분사노즐 장치(121c)로부터 물제트를 공급받아, 해수의 유동을 형성하고, 확산을 발생시킨다.The
즉, 물제트 분사노즐 장치(121c)가 유동판(121e)으로 물제트를 분사하면, 물제트 유동이 형성되고, 확산이 발생한다.That is, when the water jet
이와 같이 발생되는 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 해저면의 망간단괴를 용이하게 부양하여 집광로봇(100)의 내부로 유입시킨다.The manganese nodule on the seabed surface is easily floated by the thus generated Coanda effect and is introduced into the light-converging
특히 유동판(121e)은 코안다 효과를 유발시키기 위해 일정한 곡률반경을 갖는 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the
따라서 효과적인 코안다 효과를 발생시키기 위해서는 유동판(121e)의 설계가 중요하다. 이를 상세하기 위하여 다음의 도 6 및 도 7을 참조한다.
Therefore, the design of the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 유동판(121e)의 구조를 보여주는 예시도이다.Fig. 6 is an exemplary view showing the structure of the
도 6과 같이, 본 발명의 실시 예에 따르는 유동판(121e)은 초두에 물제트 분사노즐 장치(121c)가 구비된다.As shown in Fig. 6, the
우선, 펌프(121b)는 해수를 물제트(hydraulic jet) 분사노즐 장치(121c)로 펌핑하여 물제트 분사노즐(121c)에서 토출되는 해수에 일정한 속도를 부가한다.First, the
그러면, 물제트 분사노즐 장치(121c)는 해수를 유동판(121e)으로 토출한다.Then, the water jet
도 6을 참조하면, 망간단괴(B)가 지름 60mm의 구형태로 가정하면, 해저면과 유동판(121e)의 거리(d)는 망간단괴(B) 높이의 두 배 내지 세 배정도인 120mm 내지 180mm가 되는 것이 바람직하다. 여기서 해저면은 해저의 지면을 의미한다.6, assuming that the manganese nodule B is a sphere having a diameter of 60 mm, the distance d between the sea bed surface and the
즉, 해저면과 유동판(121e)의 거리를 d라고 하고, 망간단괴의 지름을 m이라고 가정하면, d와 m 사이에는 다음의 2m ≤ d ≤ 3m과 같은 관계식이 성립한다.
That is, assuming that the distance between the sea floor and the
다음의 도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 분사노즐 장치(121c)와 유동판(121e)의 설계를 위한 실험예시 그래프이다. FIG. 7 is an exemplary graph for designing the
즉, 도 7은 다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 실험예시를 통해 실증하여 나타낸 그래프이다.
That is, FIG. 7 is a graph illustrating the following equations (1) and (2) through an experimental example.
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2]&Quot; (2) "
도 7에서 b는 물제트의 제트 반폭(half jet width)을 의미한다.In FIG. 7, b represents the half jet width of the water jet.
이와 같이 설계되면, 물제트 분사노즐 장치(121c)에서 토출되는 해수가 유동판(121e)을 따라 흐르면서 코안다 효과가 발생한다.With this design, the sea water discharged from the water jet spraying
특히, 본 발명의 실시 예에 따르면 분사노즐 장치(121c)의 토출구(a) 상하 폭(h)은 확산폭에 의해 결정되는 것이 바람직하다.Particularly, according to the embodiment of the present invention, the vertical width h of the discharge port a of the
즉, 확산폭은 각각의 분사노즐 장치(121c)의 토출구(a) 상하 폭(h)의 3 내지 6배가 되는 것이 바람직하다.That is, the diffusion width is preferably 3 to 6 times the vertical width (h) of the discharge port (a) of each of the jetting
이와 같이 물제트 분사노즐 장치(121c)의 토출구 상하 폭(h)을 결정하여 상대적으로 적은 유량으로 효과적인 부양력을 얻을 수 있다.In this way, the vertical width h of the discharge port of the water jet spraying
즉, 각각의 분사노즐 장치(121c)의 토출구(a)의 상하 폭(h)은 확산폭의 1/3로 결정되는 것이 바람직하며, 일 예로 확산폭을 60mm로 상정하는 경우, 각각의 분사노즐(122)의 토출구 상하 폭(h)은 20mm로 결정할 수 있다.That is, the upper and lower widths h of the ejection openings a of the respective
한편, 본 발명의 실시 예에서는 분사노즐 장치(121c)의 토출구(a)의 상하 폭(h)은 확산폭의 1/3로 결정하였으나, 1/6 내지 1/3의 범위 중 어느 하나의 범위값 중에서 하나로 결정하는 것이 바람직하다.In the embodiment of the present invention, the upper and lower widths h of the ejection openings a of the
유동판(121e)은 코안다 효과가 발생하도록 일정한 곡률(R1)을 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the
그리고 망간단괴(B)를 부양하기 위한 망간단괴(B) 상부의 효과적인 위치는 제트 반폭(half jet width) 부근으로 예상할 수 있다.The effective location of the manganese nodule B above the manganese nodule B can be expected to be near the half jet width.
한편, 미부양된 망간단괴(B)는 레이크(rake)(121f)에 의해 집광로봇(100)의 내부로 유입시킨다.
On the other hand, the nondegraded manganese nodule B flows into the light-converging
도 8은 본 발명의 실시 예에 따르는 레이크(121f)를 보여주는 사진이다.8 is a photograph showing the
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 레이크(121f)는 유동판(121e)의 하부에 체결 구비되어 미부양된 망간단괴(B)를 덕트로 유입시키는 역할을 한다.Referring to FIG. 8, the
여기서 레이크(121f)는 전단부가 해저면과 밀착되어 후단부로 갈수록 높이가 점차 상승하는 갈퀴 형상을 갖는다. 여기서 갈퀴 형상의 이점으로는 해저면의 진흙과 같은 불순물을 용이하게 후방으로 배출할 수 있다.Here, the
따라서, 집광로봇(100)의 진행방향에 있는 망간단괴(B)를 들어올림으로써 미유입된 망간단괴(B)를 집광로봇(100)의 내부로 유입시킬 수 있다.Therefore, the manganese nodule B that has not flowed can be introduced into the
채집 장치부(120)의 부양장치(121)에 구비되는 유동판(121e)에 일정한 곡률을 갖도록 함으로써, 분사노즐로부터 분사되는 해수에 의해 코안다 효과의 발생을 유발하여 심해저면의 망간단괴를 용이하게 채집할 수 있다.
By causing the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
110: 주행 장치부 120: 채집 장치부
130: 송출 장치부 140: 동력제어 계측부
150: 구조 프레임 160: 부력부
121: 부양장치 122: 이송장치
123: 자세제어장치 124: 채집 장치부 프레임
125: 연결 프레임 121a: 장치 몸체
121b: 펌프 121c: 물제트 분사노즐 장치
121d: 배관 라인 121e: 유동판
121f: 레이크110: traveling device unit 120: collecting device unit
130: dispatcher unit 140: power control meter
150: structural frame 160: buoyant portion
121: Lifting device 122: Feeding device
123: attitude control device 124: collecting device subframe
125:
121b:
121d: piping
121f: Lake
Claims (10)
상기 집광로봇의 하부에 구비되어 서로 병렬로 탈착 가능하도록 배치되는 다수의 주행 장치부;
상기 다수의 주행 장치부 전단에 설치되며, 물제트 유동이 형성되고, 확산에 의해 코안다 효과를 유발시켜 심해저의 망간단괴를 부양시켜 상기 집광로봇의 내부로 유입시키는 채집 장치부;
상기 다수의 주행 장치부 상부에 설치되며, 채집되는 상기 망간단괴를 일정 크기 이하로 파쇄하여 외부로 송출하는 송출 장치부;
상기 다수의 주행 장치부 상부에 설치되며, 상기 주행 장치부로 동력을 제공하고, 상기 채집 장치부 및 상기 송출 장치부의 구동을 제어하는 동력제어 계측부;
상기 각 주행 장치부를 연결하고, 상기 채집 장치부와 상기 송출 장치부 및 상기 동력제어 계측부를 지지하는 구조 프레임; 및
상기 구조 프레임의 상단에 설치되는 부력부를 포함하고,
상기 채집 장치부는, 상기 각 주행 장치부의 전단에 배치되며, 해저면에 물제트를 분사하여 코안다 효과를 유발시킴으로써 상기 해저면에 분포된 망간단괴를 부양시켜 내측으로 유도하는 부양장치를 포함하며,
상기 부양장치는
상기 부양장치의 전면에 구비되는 하단이 개구되는 장치 몸체;
상기 장치 몸체의 상단에 구비되는 물제트를 공급하는 펌프;
상기 장치 몸체의 하단에 구비되는 물제트 분사노즐 장치;
상기 물제트 분사노즐 장치의 좌우측면으로 분기되어 상기 펌프로 인한 물유량을 전달하는 배관 라인; 및
상기 물제트 분사노즐 장치로부터 물제트를 공급받아, 해수의 유동을 형성하고, 확산을 발생시키는 곡률반경을 갖는 유동판을 포함하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
In a manganese nodal concentrating robot,
A plurality of traveling units provided below the light-collecting robots and arranged to be detachably connected to each other in parallel;
A collecting unit installed at a front end of the plurality of traveling devices to form a water jet flow and causing a nanda effect by diffusion to float the manganese nodule in the deep seawater and to introduce it into the light collecting robot;
A feeding device installed on the plurality of traveling devices for crushing the collected manganese nodules to a predetermined size and sending them to the outside;
A power control measuring unit installed on the plurality of traveling units and providing power to the traveling unit and controlling driving of the collecting unit and the delivering unit;
A structural frame connecting the traveling units, supporting the collecting unit, the dispatching unit, and the power control measuring unit; And
And a buoyant portion provided at an upper end of the structural frame,
Wherein the collecting device includes a flotation device disposed at a front end of each traveling device and causing a manganese nodule distributed on the seabed surface to float and induce inward by spraying water jet on the sea floor surface,
The lifting device
A device body having a lower end provided on a front surface of the lifting device;
A pump for supplying a water jet provided at an upper end of the apparatus body;
A water jet spray nozzle device provided at a lower end of the apparatus body;
A pipe line branching to left and right sides of the water jet injection nozzle device and transmitting a water flow rate due to the pump; And
A deep sea manganese nodule concentrating robot utilizing a Coanda effect including a flow plate having a radius of curvature that receives a water jet from the water jet nozzle apparatus and forms a flow of seawater and generates diffusion.
상기 부양장치와 연결되며, 상기 동력제어 계측부로부터 동력을 제공 받아, 부양된 상기 망간단괴를 상기 송출 장치부로 이송하는 이송장치;
상기 동력제어 계측부로부터 동력을 제공 받아, 상기 부양장치의 하단과 상기 해저면이 기설정된 높이를 형성하도록 상기 부양장치 및 상기 이송장치를 승강시키는 자세제어장치;
상기 부양장치와 상기 이송장치를 하나로 연결하는 집광로봇 프레임; 및
상기 자세제어장치가 설치되며, 상기 집광로봇 프레임과 상기 구조 프레임을 연결시키는 연결 프레임을 포함하는 것
을 특징으로 하는 포함하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.2. The collecting apparatus according to claim 1,
A conveying device connected to the lifting device and receiving power from the power control measuring part and transferring the floating nangy nodule to the delivery device;
A posture control device for receiving the power from the power control measuring part and raising and lowering the lifting device and the transfer device so that the lower end of the lifting device and the bottom surface form a predetermined height;
A condensing robot frame for connecting the lifting device and the conveying device together; And
And a connection frame provided with the posture control device and connecting the light collecting robot frame to the structural frame
A deep - sea manganese nodule concentrating robot using the Coanda effect.
분사노즐이 상기 확산의 1/6 내지 1/3 범위 중 어느 하나의 토출구 상하 폭을 갖는 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
The water jet nozzle device according to claim 1,
Wherein the injection nozzle has a top-bottom width of one of the ejection openings in the range of 1/6 to 1/3 of the diffusion
Which is characterized by the Coanda effect.
사각형 형상, 원형 형상, 타원형 형상 중 어느 하나의 형상의 토출구 형상을 가지는 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
[5] The apparatus according to claim 4,
Having a discharge port shape of any one of a rectangular shape, a circular shape, and an elliptical shape
Which is characterized by the Coanda effect.
제1 곡률반경과 제2 곡률반경인 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
[2] The method of claim 1,
The first radius of curvature and the second radius of curvature
Which is characterized by the Coanda effect.
상기 제2 곡률반경보다 작은 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
7. The method of claim 6, wherein the first radius of curvature
The second radius of curvature
Which is characterized by the Coanda effect.
미부양된 상기 망간단괴를 상기 집광로봇의 내부로 유입시키기 위해 상기 유동판의 아래에 보조수단을 더 구비하는 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
[2] The washing machine according to claim 1,
And further comprising an auxiliary means below the flow plate for introducing the noble manganese nodule into the interior of the condensing robot
Which is characterized by the Coanda effect.
전단부가 해저면과 밀착되어 후단부로 갈수록 높이가 점차 상승하는 갈퀴 형상을 가지며,
상기 집광로봇의 진행방향에 있는 상기 망간단괴의 하부를 들어올려 상기집광로봇의 내부로 유입시키는 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.
9. The apparatus of claim 8,
The front end portion is in close contact with the sea bottom surface and has a rake shape in which the height gradually increases toward the rear end portion,
The lower part of the manganese nodule in the traveling direction of the light converging robot is lifted and introduced into the interior of the light converging robot
Which is characterized by the Coanda effect.
상기 망간단괴 지름의 2배 내지 3배 중 어느 하나의 높이로 지면과의 거리를 갖는 것
을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용하는 심해저 망간단괴 집광로봇.[2] The apparatus according to claim 1,
Having a distance from the ground to a height of any one of 2 to 3 times the diameter of the manganese nodule
Which is characterized by the Coanda effect.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130123634A KR101391634B1 (en) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Deep sea manganese collecting robot for collecting deep-seabed manganese nodules using coanda effect |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
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| KR (1) | KR101391634B1 (en) |
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