KR100559932B1 - 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템 - Google Patents

증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG RV선이 가스 하역 작업을 위해 선체 계류시 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용하여 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지(Position Keeping)하기 위한 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템에 관한 것으로서, 선체의 각 부분에 장착되어 선체의 위치 유지를 위해 각종 정보들을 계측하여 입력신호로 변환시키는 계측장비(10)와, 상기 계측장비(10)로 부터 전달된 입력신호가 유입되는 입력신호 모듈(32)과 출력신호를 선박의 추진부로 송출하는 출력신호 모듈(34)로 형성되어 있으면서 상기 계측장비(10)에서 전달된 입력신호를 화면상에 출력하기 위해 구비되는 모니터(80)와, 선박의 모든 기계설비와 화물탱크의 상태를 감시 및 제어하고 자동 운전을 수행하는 선박용 통합형 자동 제어 시스템(90) 및 선체의 위치를 조정하기 위한 운전 장비가 장착된 작동판넬(40)이 연결된 중앙 제어장치(30) 등으로 이루어져 LNG RV선의 가스 하역 작업을 위한 선체 계류시 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지하기 위한 다이나믹 위치 제어 시스템에 있어서,
선박에 설치되는 증기터빈의 추력을 제어하여 전·후 방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 증기터빈 제어판넬(50) 및 방향타의 회동각도 및 회동방향을 제어하기 위한 방향타 제어부(60), 그리고 좌·우방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 두개의 선수트러트 제어를 위한 1, 2 측면 트러스트 판넬(72)(74)과 선미트러스트 제어를 위한 제 3 측면 트러스트 판넬(76)로 이루어진 측면 트러스트 제어판넬(70)을 상기 중앙 제어장치(30)의 출력신호 모듈(34)에 연결하여 위치유지기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템{Dynamic position control system utilizing steam turbine and fixed pitch propeller}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템의 순서를 도시하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 계측장비 20 : 통신 케이블
30 : 중앙 제어장치 32 : 입력신호 모듈
34 : 출력신호 모듈 40 : 작동 패널
50 : 증기터빈 제어판넬 60 : 방향타 제어부
70 : 측면 트러스트 제어판넬 80 : 모니터
90 : 선박용 통합형 자동 제어 시스템
본 발명은 재가스화 장치가 장착되어 있는 LNG RV선이 가스 하역 작업을 위해 선체를 목적지 근해상에 계류시키고자 할 때 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지(Position Keeping)하기 위한 다이나믹 위치 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LNG RV선박의 계류 작업시 요구되는 선체의 조향 및 다이나믹 위치 제어를 증기 터빈과 고정 피치 프로펠러를 사용하여 구현함으로써 선박 운항성과 프로펠러 수명을 증가시키고 선속 감소의 요인을 제거할 수 있으며 구조적인 변경을 최소화하여 구조를 단순화시킴으로써 경제성을 향상시킬 수 있는 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, LNG RV선의 저장탱크에 적재되어 있는 극저온 상태의 액화 천연가스를 하역하기 위한 하역 작업을 위해서는 목적지 근해상에 선체를 계류시켜야 하는데, 이때 해상에서 발생되는 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지하기 위해 다이나믹 위치 제어 시스템이 사용된다.
상기와 같은 다이나믹 위치 유지를 위해 속도 제어의 선형성이 요구되고 있으나, 현재 선박용 추진 기관이 디젤기관 방식을 따르고 있어 이 시스템이 갖는 저속에서의 단속적인 제어를 극복하고 다이나믹 위치 유지에 필요한 응답성을 확보하기 위하여 엔진의 회전수를 고정시키고 선속의 조정을 가변 피치 프로펠러를 사용하여 구현하고 있다.
그리고, 증기 터빈을 이용한 추진기관은 속도 제어에 대한 선형성 즉, 정지상태에서 요구되는 회전속도를 갖추고 있으나 적용 선박이 대부분 대형 선박이어서 이를 이용한 위치 제어의 수단으로 고려되지 못하고 있다.
상술한 바와 같은 기존의 단속적인 디젤기관의 기동/정지에 따르는 운항성 저해와 구조적인 복잡성에 기인한 고장 및 추가장치가 요구되는 가변 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 유지 시스템을 개선하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서 선체의 위치를 유지하기 위한 다이나믹 위치 제어의 추진 수단으로 증기 터빈과 고정 피치 프로펠러를 사용함으로써 선박 운항성과 프로펠러 수명을 증가시키고 구조적인 변경을 최소화하여 구조를 단순화시킴으로써 경제성을 향상시키고자 하는데 있다.
삭제
본 발명은 선체의 각 부분에 장착되어 선체의 위치 유지를 위해 각종 정보들을 계측하여 입력신호로 변환시키는 계측장비(10)와, 상기 계측장비(10)로 부터 전달된 입력신호가 유입되는 입력신호 모듈(32)과 출력신호를 선박의 추진부로 송출하는 출력신호 모듈(34)로 형성되어 있으면서 상기 계측장비(10)에서 전달된 입력신호를 화면상에 출력하기 위해 구비되는 모니터(80)와, 선박의 모든 기계설비와 화물탱크의 상태를 감시 및 제어하고 자동 운전을 수행하는 선박용 통합형 자동 제어 시스템(90) 및 선체의 위치를 조정하기 위한 운전 장비가 장착된 작동판넬(40)이 연결된 중앙 제어장치(30) 등으로 이루어져 LNG RV선의 가스 하역 작업을 위한 선체 계류시 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지하기 위한 다이나믹 위치 제어 시스템에 있어서,
선박에 설치되는 증기터빈의 추력을 제어하여 전·후 방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 증기터빈 제어판넬(50) 및 방향타의 회동각도 및 회동방향을 제어하기 위한 방향타 제어부(60), 그리고 좌·우방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 두개의 선수트러트 제어를 위한 1, 2 측면 트러스트 판넬(72)(74)과 선미트러스트 제어를 위한 제 3 측면 트러스트 판넬(76)로 이루어진 측면 트러스트 제어판넬(70)을 상기 중앙 제어장치(30)의 출력신호 모듈(34)에 연결하여 위치유지기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 동적 위치 제어 시스템에 관해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템을 도시하는 도면이고, 도 2는 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템의 순서를 도시하는 순서도이다.
상기 도면에 도시하였듯이, 선체의 각 부분에는 선체의 위치 유지를 위해 선박의 자세, 위치정보, 풍향/풍속정보 등의 각종 정보들을 계측하여 입력신호로 변환시키는 계측장비(10)가 장착되어 있고, 상기 계측장비(10)는 통신 케이블(20)을 통해 선박의 주 조정실에 설치되어 있는 중앙 제어장치(30)의 입력신호 모듈(32)에 연결되어 있다.
상기 중앙 제어장치(30)는 계측장비(10)로 부터 전달된 입력신호가 유입되는 입력신호 모듈(32)과 작동 판넬(40)에서 발생된 출력신호를 선박의 추진부로 송출 하는 출력신호 모듈(34)로 구성되어 있다.
상기 출력신호 모듈(34)에는 증기터빈의 추력과 회전방향을 조정하는 증기터빈 제어판넬(50)과 방향타의 회동각도 및 회동방향을 제어하는 방향타 제어부(60) 및 선수부와 선미부에 각각 장착되어 선체를 좌·우 방향으로 조향시키기 위한 다수 개의 측면 트러스트를 제어하기 위한 측면 트러스트 제어판넬(70)이 통신 케이블(20)을 통해 연결되어 있다.
상기 측면 트러스트 제어판넬(70)은 선수부와 선미부에 각각 설치되어 있는 다수 개의 측면 트러스트를 제어하여 선체 전후 좌우측 방향으로의 위치를 유지하기 위한 것으로서, 선수부에 장착되는 두 개의 선수 트러스트를 제어하기 위한 제 1, 2 측면 트러스트 판넬(72)(74)과 선미부에 장착되는 선미 트러스트를 제어하기 위한 제 3 측면 트러스트 판넬(76)로 형성되어 있다.
상기 증기터빈 제어판넬(50)은 선체 제어판넬의 추진 기관인 증기 터빈의 추력과 회전방향을 제어하는 선체 전후 방향으로의 위치를 유지하기 위한 것이다.
삭제
상기 중앙 제어장치(30)에는 계측장비(10)에서 계측되어 전달된 입력신호를 화면상에 출력하기 위한 모니터(80)와 선박의 모든 기계설비와 화물탱크의 상태를 감시 및 제어하고 자동 운전을 수행하는 선박용 통합형 자동 제어 시스템(90) 및 상기 모니터(80)를 통해 출력된 각종 정보들을 참고로 하여 오퍼레이터가 선박의 추력을 조정하기 위한 조이스틱과 키패드 등과 같은 운전 장비가 장착되어 있는 작동판넬(40)이 연결되어 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 일실시예에 의한 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템의 작동 순서는 도 2에 도시하였듯이, 선박의 위치 유지를 위해 선체 여러 부분에 설치된 계측장비(10)로 부터 전달된 입력신호가 중앙 제어장치(30)로 유입되고(ST 10), 상기 중앙 제어장치(30)의 입력신호 모듈(32)을 통해 유입된 입력신호는 모니터(80)를 통해 오퍼레이터에게 출력된다.(ST 20)
이때, 오퍼레이터는 상기 모니터(80)를 통해 출력된 계측 자료를 보고 선박의 추력 조정의 필요성을 판단하며(ST 30), 선체 주변의 왜란에 대응하여 선박의 추력을 조정할 필요성이 있다고 판단되면 작동 판넬(40)에 설치된 조이스틱과 키패드 등과 같은 운전장비를 사용하여 선박의 추력을 조정하는데 상기 작동 판넬(40)에서는 운전장비의 동작시 출력신호가 발생된다.(ST 40)
상기 작동 판넬(40)에서 발생된 출력신호는 중앙 제어장치(30)의 출력신호 모듈(34)을 통해 증기터빈 제어판넬(50)과 방향타 제어부(60) 및 측면 트러스트 제어판넬(70) 등으로 각각 송출된다.(ST 50)
이때, 선박의 전·후진 방향 추력은 증기 터빈을 이용하여 선형적으로 발생시키고, 좌·우 방향의 추력은 측면 트러스트를 이용하여 조정하게 된다.
상술한 바와 같은 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템의 실시예는 다음과 같다.
목적지 근해상에 가스 하역 작업을 위해 계류 중인 LNG RV선이 파도 및 조류 등으로 인해 기준 위치에서 이탈되었을 때, 선체에 장착되어 있는 여러 가지 계측장비(10)를 이용하여 선체 이탈량과 이탈 방향이 계측되고, 상기 계측장비(10)를 통해 계측된 선체 이탈량과 이탈 방향은 통신 케이블(20)을 통해 중앙 제어장치(30)로 송출되며, 상기 중앙 제어장치(30)에 연결된 모니터(80)를 통해 오퍼레이터에게 출력된다.
이때, 오퍼레이터는 상기 모니터(80)에 출력된 선체 이탈량과 이탈 방향을 확인하면서 작동 판넬(40)에 설치된 운전 장비를 조정하여 증기 터빈과 측면 트러스트의 추력과 이동방향 및 방향타의 각도를 설정하면 상기 작동 판넬(40)에서 발생된 출력 신호가 중앙 제어장치(30)를 통해 선수부와 선미부 및 기관실에 장착되어 있는 측면 트러스트 패널(70)과 증기터빈 제어 판넬(50) 및 방향타 제어부(60) 등으로 전달되어 측면 트러스트와 증기터빈 및 방향타 등을 설정치에 맞추어 동작시킴으로써 선체를 기준 수평위치로 복귀시켜 선박의 위치를 유지시킨다.
따라서, 본 발명은 종래와 같이 증기터빈의 무단, 연속운전으로 인한 선박의 운항성 증가와 고정피치 프로펠러를 사용함으로써 가변피치프로펠러가 갖는 기계적 고장과 구조적인 복잡한 장치가 없으므로 장기간 사용에 따른 경제성을 향상시키고 기존 선박의 프로펠러 배치 구조를 변경없이 적용할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 LNG RV선의 계류 작업시 요구되는 선체의 조향 및 다이나믹 위치 제어를 증기 터빈과 고정 피치 프로펠러를 사용하여 구현함으로써 선박 운항성과 프로펠러 수명을 증가시키고 선속 감소의 요인을 제거할 수 있으며 구조적인 변경을 최소화하여 구조를 단순화시킴으로써 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims (2)

  1. 선체의 각 부분에 장착되어 선체의 위치 유지를 위해 각종 정보들을 계측하여 입력신호로 변환시키는 계측장비(10)와, 상기 계측장비(10)로 부터 전달된 입력신호가 유입되는 입력신호 모듈(32)과 출력신호를 선박의 추진부로 송출하는 출력신호 모듈(34)로 형성되어 있으면서 상기 계측장비(10)에서 전달된 입력신호를 화면상에 출력하기 위해 구비되는 모니터(80)와, 선박의 모든 기계설비와 화물탱크의 상태를 감시 및 제어하고 자동 운전을 수행하는 선박용 통합형 자동 제어 시스템(90) 및 선체의 위치를 조정하기 위한 운전 장비가 장착된 작동판넬(40)이 연결된 중앙 제어장치(30) 등으로 이루어져 LNG RV선의 가스 하역 작업을 위한 선체 계류시 파도 및 조류와 같은 조악한 천후 조건하에서도 선체의 위치를 유지하기 위한 다이나믹 위치 제어 시스템에 있어서,
    선박에 설치되는 증기터빈의 추력을 제어하여 전·후 방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 증기터빈 제어판넬(50) 및 방향타의 회동각도 및 회동방향을 제어하기 위한 방향타 제어부(60), 그리고 좌·우방향으로의 선체 위치를 유지하기 위한 두개의 선수트러트 제어를 위한 1, 2 측면 트러스트 판넬(72)(74)과 선미트러스트 제어를 위한 제 3 측면 트러스트 판넬(76)로 이루어진 측면 트러스트 제어판넬(70)을 상기 중앙 제어장치(30)의 출력신호 모듈(34)에 연결하여 위치유지기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 증기터빈과 고정 피치 프로펠러를 이용한 다이나믹 위치 제어 시스템.
  2. 삭제
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