KR101087589B1 - 다수의 에너지 저장기를 갖춘 선박 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 에너지 저장기(105), 제 2 에너지 저장기(107), 에너지 공급 장치(109), 제 1 부분 분배 회로망(115) 및 제 2 부분 분배 회로망(117)을 갖는 제 1 분배 평면(101) 그리고 제 2 부분 분배 회로망(117)을 포함하는 선박에 관한 것으로서, 이 경우 제 1 에너지 저장기(105)는 제 1 부분 분배 회로망(115)에 전기적으로 접속될 수 있고, 제 2 에너지 저장기(107)는 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제 1 부분 분배 회로망(115) 및 제 2 부분 분배 회로망(117)은 하나의 구동 모터를 연결하기 위하여 제공된 주행 트랙이다. 제 2 분배 평면(103)이 추가로 제공되며, 이 경우 에너지 공급 장치(109)는 제 1 에너지 저장기(105) 또는 제 2 에너지 저장기(107)에 에너지를 공급하기 위하여 제 2 분배 평면(103)에 그리고 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115) 또는 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제 2 분배 평면(103)은 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115)에 전기적으로 접속할 수 있는 제 1 부분 분배 회로망(119), 그리고 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속할 수 있는 제 2 부분 분배 회로망(121)을 포함한다.
제 1 분배 평면, 제 2 분배 평면, 제 1 분배 회로망, 제 2 분배 회로망, 다 이오드, 스위치
Description
본 발명은 선박, 특히 잠수함에 전력을 공급하는 것과 관련이 있다.
선행 기술에는 예를 들어 잠수함과 같이 종래 방식으로 구동되는 선박에 납 배터리를 추진용 배터리로서 사용하는 것이 속한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선행 기술에서는 추진용 설비를 용장 방식으로 설계하기 위하여 각각 배터리의 절반이 하나의 부분 배터리로 상호 결합된다. 개별 부분 배터리는 각각 스위치를 통해 추진용 설비의 한 부분에 연결되며, 상기 추진용 설비의 한 부분은 예를 들어 스위치를 통해 각각 제너레이터 및 추진용 모터의 한 부분에 연결되어 있다. 추진용 설비의 각각의 부분은 다이오드 및 스위치를 통해 예를 들어 하나의 연료 전지 장치 및 다수의 보오드 회로망 변압기(transformer)에 연결되어 있다. 장애가 발생한 경우에는 추진용 설비의 두 개의 부분이 하나의 커플링 스위치를 통해 서로 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 스위치는 또한 정격 전류를 작동 방식에 따라 스위칭하는 과제 그리고 단락의 경우에 상기 스위치 바로 뒤에 배치된 설비부의 스위치-오프 과제를 담당한다. 소비자 장치 또는 전력 공급부의 스위치들은 배터리 스위치에 비 해 시간 선택적이다.
커플링 스위치는 바다(앞바다: off-shore)에서 예를 들어 하나의 제너레이터가 고장인 경우에 두 개의 배터리가 하나의 제너레이터에 의해서 충전되어야 하는 경우에 삽입된다. 그와 달리 육지(육상: on-shore)에서 상기 커플링 스위치는 육지용 단자를 이용해서 충전을 실행하기 위하여 삽입되거나 또는 배터리를 보상하기 위하여 삽입된다. 커플링 스위치가 배터리 스위치에 비해 시간 선택적으로 실행될 수 있음으로써, 단락의 경우에는 상기 단락이 인가되는 추진 회로망의 부분에 있는 배터리 파워 스위치가 트리거링 되기 전에 먼저 두 개의 부분 회로망이 상호 분리된다. 따라서, 커플링 스위치의 트리거링 후에 추진 설비의 한 부분에 작용하는 에러는 제한되고, 추진 설비의 다른 부분은 계속해서 고유의 기능을 하게 된다.
도 1에 도시된 납 배터리를 갖춘 전술된 구성 방식에서의 단점은, 커플링 스위치가 삽입되어 추진 회로망 내에서 단락이 야기되는 경우에는 추진 설비의 양쪽 부분에서 단시간 동안 전압 강하가 발생할 수 있다는 것이다. 추진 회로망의 결함을 가진 부분이 손상되지 않은 부분으로부터 커플링 스위치에 의해 분리될 때까지의 전압 강하 기간은 개별 회로망 변압기들에서 고장이 발생할 수 있는 바로 그때까지다.
전부하(full load) 배터리가 예를 들어 리튬-이온-배터리와 마찬가지로 추진용 배터리로서 사용되면, 적은 내부 저항으로 인하여 납 배터리의 단락 전류를 수배만큼 초과하는 단락 전류의 발생이 예상된다. 종래의 추진 설비는 상기와 같은 예상 단락 전류를 위하여 기계 방식으로 설계되지 않았는데, 그 이유는 다른 무엇 보다도 기계식으로 설계된 경우에는 전류 유지 능력 및 스위치-오프 능력을 활용할 수 있는 파워 스위치가 자신의 물리적인 한계에 부닥치기 때문이다. 그럼에도, 종래의 추진 설비를 이용하기 위하여 부분 배터리들은 신속한 보호 장치를 통해 추진 설비에 연결될 수 있다. 상기 보호 장치는 이미 밀리 세컨드(millisecond) 영역에서 반응하여 최대 전류값에 도달하기 전에 단락을 저지한다. 하지만, 이와 같은 신속한 응답 시간으로 인하여 추진용 모터, 제너레이터 및 커플링 스위치의 파워 스위치에 대한 시간 선택성은 더 이상 가능하지 않다. 제너레이터 출력부에서의 단락 또는 추진용 모터의 입력부에서의 단락은 또한 안전 장치의 트리거링 그리고 배터리의 스위치-오프를 야기한다. 커플링 스위치가 폐쇄된 경우에는, 추진 설비 내부에서의 단락이 또한 접속된 모든 배터리의 블랙 아웃(Blackout)을 야기한다. 이때 특히 두 개의 배터리가 접속된 경우에는 신뢰할 수 없는 총합 단락 전류가 발생할 수 있다. 이 경우 커플링 스위치는 폐쇄되어서는 안 된다. 추진 설비의 손상되지 않은 부분의 작동 개시는 단지 안전 장치를 수동으로 교체함으로써만 가능하다.
더 나아가, 단 하나의 배터리만 접속된 경우에는 커플링 스위치가 폐쇄된 경우에도 블랙 아웃의 가능성이 존재한다. 추진 설비의 손상되지 않은 부분을 자동으로 재작동시키는 블랙 아웃-자동 조작 장치는 수동으로 교체되어야만 하는 안전 장치들로 인해 불가능하다. 단 하나의 제너레이터가 사용되는 경우에는, 두 개의 부분 배터리가 연속으로 충전되어야만 하며, 이와 같은 필요 조건은 선박의 비대칭적인 작동 그리고 추진 파워의 감소를 야기한다.
DE 102 37 549 A1호는 전기 구동 유닛에 에너지를 공급하기 위한 메인 회로 망 그리고 상기 메인 회로망에 연결된 선박 안전 장치 섹션을 구비한 잠수함 및 수상 선박용 전기 회로망을 개시하고 있다.
본 발명의 과제는 선박을 위한 효과적인 용장 방식의 에너지 공급 방안을 마련하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 1에 기재된 특징들에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항, 아래의 상세한 설명부 및 도면부에 기재되어 있다.
본 발명은 두 개의 분배 평면을 사용함으로써 용장 방식의 에너지 공급이 실현될 수 있다는 인식을 토대로 하고 있으며, 이 경우 제 1 분배 평면은 하나의 에너지 저장기 또는 다수의 에너지 저장기를 연결하기 위해서 제공되었으며, 이 경우 제 2 분배 평면은 예를 들어 하나의 제너레이터 또는 다수의 제너레이터를 연결하기 위해서 제공되었다. 예를 들어 스위치 및/또는 다이오드를 사용하여 두 개의 분배 평면을 적합하게 결합함으로써, 제너레이터 또는 개별 에너지 저장기의 선택적인 접속 또는 차단이 실행될 수 있으며, 그 결과 단락의 경우에는 관련 에너지 저장기가 차단되거나 또는 하나의 제너레이터가 고장인 경우에는 두 개의 에너지 저장기가 동시에 동일한 제너레이터에 의해서 에너지를 공급받을 수 있게 된다.
추가의 분배 평면을 사용하면 추진 회로망 트랙(제 1 분배 평면) 사이에서 커플링 스위치가 생략될 수 있으며, 이 경우 추가의 제 2 분배 평면은 다이오드 및/또는 스위치를 통해 두 개의 추진 회로망 트랙에 연결되어 있다. 상기 추가의 분 배 평면은 예를 들어 두 개로 나누어질 수 있으며, 이때 두 개의 부분들은 예를 들어 하나의 스위치를 통해 서로 연결될 수 있다. 다수의 제너레이터가 사용되면, 제 2 분배 평면의 각각의 부분이 하나의 제너레이터에 할당될 수 있으며, 상기 제너레이터는 예를 들어 분리용 러그(lug) 또는 스위치를 통해 제 2 분배 평면에 연결될 수 있다. 더 나아가 제 2 분배 평면은 연료 전지 설비를 연결할 목적으로 또는 충전 장치를 위해서 제공될 수 있으며, 이 경우 연료 전지 설비 또는 충전 장치는 각각 스위치를 통해 추가의 제 2 분배 평면의 한 부분에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 해결책의 중요한 한 가지 장점은, 관련된 모든 작동 변형예에서 용장의 추진 회로망이 제공된다는 것이다. 추가의 분배 평면을 사용함으로써 그리고 제 1 분배 평면의 추진 회로망 트랙 사이에서 커플링 스위치를 생략함으로써, 배터리는 더 이상 병렬 접속될 수 없으며, 그 결과 단락의 경우에 블랙 아웃의 위험이 존재하지 않게 된다. 더 나아가서는, 단 하나의 제너레이터 또는 단 하나의 연료 전지 설비 또는 충전 단자로써 동시에 다수의 배터리를 충전하는 것이 가능하다. 제 2 분배 평면이 다이오드를 통해 연결되면, 본 경우에도 추진 설비의 용장이 존재하게 된다. 그 이유는 배터리가 연속으로 충전되면 심지어 다이오드가 고장인 경우에도 추진 설비의 용장이 유지될 수 있기 때문이다. 더 나아가 제 2 분배 평면 내에서, 예컨대 제너레이터의 한 출력부에서 단락이 발생하면 다이오드로 인해 더 이상 배터리의 스위치-오프가 야기되지 않는다. 연료 전지 설비 또는 충전 장치가 하나의 스위치를 통해 연결되면, 각각의 스위치는 무부하 스위치로서 경제적으로 실현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 선박은 제 1 에너지 저장기, 제 2 에너지 저장기, 에너지 공급 장치, 제 1 분배 평면 및 제 2 분배 평면을 갖추고 있으며, 이 경우 제 1 분배 평면은 예를 들어 추진 회로망 트랙을 포함하고, 제 2 분배 평면은 추가의 분배 평면이다.
제 1 분배 평면은 바람직하게 제 1 부분 전력 공급 회로망 또는 제 1 주행 트랙 그리고 제 2 부분 전력 공급 회로망 또는 제 2 주행 트랙을 포함하며, 이 경우 상기 제 1 에너지 저장기는 제 1 부분 전력 공급 회로망에 전기적으로 접속될 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 에너지 저장기는 제 2 부분 전력 공급 회로망에 전기적으로 접속될 수 있다. 그와 달리 에너지 공급 장치는 제 2 분배 평면 및 제 1 부분 전력 공급 회로망 그리고/또는 제 1 에너지 저장기 및/또는 제 2 에너지 저장기에 에너지를 공급하기 위한 부분 전력 공급 회로망에 전기적으로 접속될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 두 개의 에너지 저장기는 동일한 에너지 공급 장치를 사용해서 충전될 수 있다. 또한, 각각의 에너지 저장기가 단락의 경우에 회로망에 의해 이용됨으로써, 추진 설비의 안전 및 용장이 증가하게 된다.
제 2 분배 평면은 또한 제 1 부분 분배 회로망 및 제 2 부분 분배 회로망을 포함할 수 있으며, 상기 부분 분배 회로망들은 예를 들어 스위치 및/또는 다이오드에 의해서 서로 연결되어 있다. 바람직하게 상기 제 1 분배 평면의 제 1 부분 분배 회로망 및 제 2 분배 평면의 제 1 부분 분배 회로망은 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 상기 제 1 분배 평면의 제 2 부분 분배 회로망 및 제 2 분배 평면의 제 2 부분 분배 회로망도 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 그럼으로써, 간단하면 서도 유연한 시스템 설계가 만들어진다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 선박은 추가의 에너지 공급 장치를 포함하며, 상기 추가의 에너지 공급 장치는 제 2 분배 평면에 전기적으로 접속될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 (제 1) 에너지 공급 장치는 제 2 분배 평면의 제 1 부분 분배 회로망에 연결될 수 있고, 상기 추가의 에너지 공급 장치는 제 2 분배 평면의 제 2 부분 분배 회로망에 연결될 수 있다. 따라서, 두 개의 에너지 공급 장치들은 동일한 분배 평면의 상이한 부분 분배 회로망에 할당되어 있고, 상기 부분 분배 회로망들이 스위치 및/또는 다이오드를 통해 서로 결합할 수 있는 경우에는 시간 선택적으로 그리고/또는 방향 선택적으로 접속 또는 차단될 수 있다.
바람직하게 선박은 선호되는 전기 구동 모터를 포함하고, 상기 전기 구동 모터는 두 개의 부분 모터로 형성되어 있으며, 이 경우 하나의 부분 모터는 제 1 분배 평면의 부분 분배 회로망에 연결될 수 있고, 다른 부분 모터는 제 1 분배 평면의 제 2 부분 분배 회로망에 연결될 수 있다. 상기 제 1 분배 평면의 제 1 및 제 2 부분 분배 회로망이 또한 상이한 보오드 회로망 또는 보오드 회로망 변압기 또는 파워 인버터를 위해서도 제공될 수 있음으로써, 추가의 용장이 만들어진다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 제 2 분배 평면은 전기 소자, 예를 들어 추가의 에너지 공급 장치를 연결하기 위하여 외부로 뻗은 콘택을 갖는 연결 영역을 포함하며, 이 경우 상기 연결 영역은 충전 단자 영역일 수 있다. 그럼으로써, 예를 들어 에너지 저장기를 충전하기 위한 충전 장치가 육지에서 사용될 수 있다.
에너지 공급 장치들은 각각 제너레이터 또는 연료 전지 또는 충전 장치일 수 있다. 에너지 공급 장치들은 또한 동일하거나 또는 상이할 수 있음으로써, 제 1 에너지 공급 장치는 연료 전지일 수 있고, 제 2 에너지 공급 장치는 제너레이터일 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 에너지 공급 장치가 제너레이터일 수도 있다. 통상적으로, 잠수함의 경우에 잠수 동작 중에는 연료 전지가 사용되고, 수상 항해시 또는 배기 깊이에서의 주행시에는 디젤 기관에 의해서 작동되는 제너레이터가 사용되며, 항구에서는 고정식 충전 장치가 에너지 공급 장치로서 사용된다.
바람직하게는 선박이 전술된 유형의 다수의 에너지 공급 장치들을 포함함으로써, 다수의 제너레이터 그리고 예를 들어 하나의 연료 전지가 동시에 제 2 분배 평면에 전기적으로 접속될 수 있다. 이 목적을 위하여 제 2 분배 평면은 다수의 부분 분배 회로망을 포함할 수 있으며, 상기 부분 분배 회로망들은 각각 스위치 및/또는 다이오드를 사용해서 전기적으로 직렬 접속될 수 있다. 따라서, 각각의 부분 분배 회로망에는 전술한 유형의 에너지 공급 장치가 하나씩 할당될 수 있으며, 이 경우 제 1 분배 평면과 다수의 부분 분배 회로망의 전기적인 접속은 각각 스위치 및/또는 다이오드를 사용해서 구현될 수 있다.
본 발명은 잠수함에 바람직하게 적용될 수 있으나, 다른 선박들에서도 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1을 참조하여 기술되는 종래 기술에 따른 추진 설비는 본 명세서의 도입부에 상세하게 기술되어 있다. 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 추진 설비의 소자 들은 도 2를 참조하여 기술되는 본 발명에 따른 추진 설비의 소자들에 상응하기 때문에, 도 1에 상응하는 도면 부호들이 삽입되었다.
도 2는 제 1 분배 평면(101), 제 2 분배 평면(103), 제 1 에너지 저장기(105), 제 2 에너지 저장기(107), 제 1 제너레이터(109), 제 2 제너레이터(111) 그리고 연료 전지 설비(113)를 구비한 추진 설비의 블록 다이어그램을 보여준다.
제 1 에너지 저장기(105)는 스위치(140) 그리고 예를 들어 퓨즈(108)를 통해 제 1 부분 분배 회로망(115)에 연결되어 있다. 제 2 에너지 저장기(107)는 예를 들어 스위치(141) 및 퓨즈(108)를 통해 제 2 부분 분배 회로망(117)에 연결되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 에너지 저장기(105, 107)는 리튬-이온-전지로 구성된 부분 배터리다.
제 1 제너레이터(109)는 제 2 분배 평면(103)의 제 1 부분 분배 회로망(119)에 연결되어 있다. 그와 유사하게, 제 2 제너레이터(111)는 제 2 분배 평면(103)의 제 2 부분 분배 회로망(121)에 연결되어 있다. 상기 제 1 부분 분배 회로망(119)과 제 2 부분 분배 회로망(121) 사이에는 커플링 스위치(123)가 배치되어 있다. 제 2 분배 평면(103)은 또한 충전 단자(125)를 포함하고, 상기 충전 단자는 스위치(142)를 통해 제 2 부분 분배 회로망(121)에 전기적으로 접속될 수 있다. 연료 전지(113)도 마찬가지로 스위치(143)를 통해 제 1 부분 분배 회로망(119)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제 2 분배 평면(103)의 제 1 부분 분배 회로망(119)은 스위치(126)를 통해 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115)에 전기적으로 결합되어 있으 며, 이 경우 상기 스위치(126)의 한 부분 스위치 뒤에는 다이오드(127)가 접속되어 있다. 그와 유사하게 제 2 분배 평면(103)의 제 2 부분 분배 회로망(121)은 스위치(129)를 통해 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)에 결합되어 있으며, 이 경우 상기 스위치(129)의 한 부분 스위치 뒤에는 다이오드(131)가 접속되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 분배 평면(101) 및 제 2 분배 평면(103) 그리고 상기 두 개의 평면들을 스위치(126 및 129)와 연결하는 연결 섹션은 이중 라인으로 형성되어 있으며, 이 경우 상기 라인들 중에 하나의 라인은 각각 양의 전위를 위해서 제공되었고, 다른 라인은 각각 음의 전위를 위해서 또는 접지 전위를 위해서 제공되었다. 따라서, 스위치(126 및 129)는 바람직하게 각각 하나의 제 1 및 제 2 부분 스위치를 갖는 이중 스위치로서 형성되었으며, 이 경우 상기 부분 스위치들은 각각의 라인들에 할당되어 있다.
제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115)은 바람직하게 다수의 보오드 회로망 변압기 및/또는 파워 인버터(133)를 구비한 제 1 보오드 회로망에 할당되어 있다. 그와 유사하게 제 1 분배 평면의 제 1 부분 분배 회로망(117)은 다수의 변압기 또는 파워 인버터(135)를 구비한 제 2 보오드 회로망에 할당되어 있다.
선박은 또한 전동기, 예를 들어 PM-모터일 수 있는 구동 모터(137)를 포함한다. 상기 구동 모터(137)는 두 개의 부분 모터로 구성되며, 두 개의 부분 모터들 중에서 하나의 부분 모터는 인버터(150) 및 스위치(144)를 통해 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115)에 결합되어 있다. 구동 모터(137)의 다른 부분 모터는 인버터(151) 및 스위치(145)를 통해 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)에 결합되어 있다. 인버터의 개수를 각각 선택적이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예와 상이하게 무부하 스위치가 제공된 구동 네트워크의 블록 다이어그램을 보여준다.
제 1 에너지 저장기(201)는 예를 들어 퓨즈(108)를 통해 제 1 분배 평면(205)의 제 1 부분 분배 회로망(203)에 연결되어 있다. 그와 유사하게 제 2 에너지 저장기(207)는 예를 들어 퓨즈(108)를 통해 제 1 분배 평면(205)의 제 2 부분 분배 회로망(209)에 연결되어 있다. 전동기(137)는 도 2에 도시된 실시예와 유사하게 제 1 분배 평면(205)에 연결되어 있다.
제너레이터(109)는 제 2 분배 평면(215)의 제 1 부분 분배 회로망(211)에 연결되어 있다. 제 2 제너레이터(111)는 제 2 분배 평면(215)의 제 2 부분 분배 회로망(213)에 연결되어 있다. 도 1에 도시된 실시예와 유사하게 연료 전지 설비(113)는 제 1 부분 분배 회로망(211)에 연결되어 있다. 제 2 분배 평면(215)은 또한, 충전 단자(125)를 포함한다. 도 3에 도시된 소자들의 배열 상태 및 결선 상태는 실질적으로 도 2에 도시된 소자들의 배열 상태 및 결선 상태에 상응한다.
연료 전지 설비(113)는 무부하 스위치(219)를 통해 제 2 분배 평면(215)의 제 1 부분 분배 회로망(211)에 연결되어 있다. 상기 무부하 스위치(219)는 바람직하게 두 개 라인들 중에서 단 하나의 라인에만 할당된 한편, 다른 라인은 제 1 부분 분배 회로망(211)의 대응하는 라인 부재에 영구적으로 연결되어 있다. 충전 단자(125)는 또한 무부하 스위치(221)를 통해 제 2 부분 분배 회로망(213)에 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 무부하 스위치(221)는 예를 들어 두 개의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자들은 각각 부분 라인에 할당되어 있다.
제 2 분배 평면(215)의 제 1 부분 분배 회로망(211)은 스위치(223) 및 다이오드(225)를 통해 제 1 분배 평면(205)의 제 1 부분 분배 회로망(203)에 결합되어 있다. 스위치(223)는 바람직하게 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 단 하나의 라인에만 할당되어 있고, 예를 들어 수천 암페어 용으로 설계된 한편, 다른 라인은 제 1 부분 분배 회로망(203)의 대응하는 라인 부재에 전기적으로 영구적으로 접속되어 있다. 따라서, 다이오드(225)는 예를 들어 스위치(223)의 스위칭 소자 뒤에 접속되어 있다. 그와 유사하게 제 2 분배 평면(215)의 제 2 부분 분배 회로망(213)은 스위치(227) 및 다이오드(229)를 통해 제 1 분배 평면(205)의 제 2 부분 분배 회로망(209)에 결합되어 있으며, 상기 스위치의 스위칭 소자도 마찬가지로 예를 들어 수천 암페어 용으로 설계될 수 있다.
제 2 분배 평면(215)의 제 1 부분 분배 회로망(211)과 제 2 부분 분배 회로망(213) 사이에는 또한 무부하 스위치의 형태로 된 커플링 스위치(231)가 배치되어 있다. 커플링 스위치(231)는 예를 들어 분배 평면의 라인들 중에서 하나의 라인을 위해 할당된 스위칭 소자를 포함하는 한편, 상기 분배 평면의 다른 라인은 연속하거나 또는 분리용 러그(110)를 갖는다.
구동 모터(137)를 각각 예를 들어 여섯 개의 인버터(150 및 151)를 통해 제 1 부분 분배 회로망(203) 및 제 2 부분 분배 회로망(209)에 연결하기 위하여, 각각 수천 암페어 용으로 설계될 수 있는 스위치(233 및 235)가 제공되었다. 인버터의 개수는 각각 선택적이다.
제 1 분배 평면(205)의 제 1 부분 분배 회로망(203)과 제 2 부분 분배 회로망(209) 사이에는 또한 비상용 커플링(237)이 예를 들어 스위치로서 배치되어 있다. 상기 비상용 커플링(237)은 동일한 전위를 전달하는 제 1 부분 분배 회로망(203) 및 제 2 부분 분배 회로망(209)의 라인 부재들을 스위칭 가능하게 연결하는 한편, 각각 다른 전위를 전달하는 라인 부재들은 분리용 러그(110) 또는 브리지를 통해 서로 연결되어 있다. 상기 비상용 커플링(237)은 단지 단 하나의 부분 배터리만 작동되는 경우에만 삽입될 수 있다.
에너지 저장기(201 및 207)는 각각 8개의 모듈 및 23개의 전지를 갖는 각각 18개의 브랜치를 구비한 배터리 장치들이다. 개별 에너지 저장기(201 또는 207)의 각각의 브랜치는 각각 상호 독립적으로 브랜치 스위치(202)를 통해 스위칭 될 수 있다.
퓨즈(108)는 예상되는 단락 전류를 잡기 위하여 결합된다. 선박 고유의 네트워크, 예를 들어 IT-회로망은 바람직하게 상기 회로망의 두 개의 극이 접지에 대하여 절연되도록 배치되었다. 한 IT-회로망의 단락을 저지하기 위하여 두 개의 극에는 예컨대 퓨즈(108)와 같은 보호 장치가 제공되어야만 한다. 퓨즈(108)가 단락을 중앙에서 저지하기 때문에, 이와 같은 저지 작용은 단상으로 설계될 수 있는 스위치(233)에 의해 실행될 필요가 더 이상 없어진다.
따라서, 본 발명에 따른 선박용 추진 설비 구상은 두 개의 분배 평면을 포함한다. 제 1 평면, 즉 추진 회로망 평면은 두 개의 부분으로 구성되어 있고, 바람직 하게는 커플링 장치를 구비한다. 제 2 평면은 두 개의 부분으로 구성되어 있고, 두 개의 부분을 서로 연결하기 위하여 커플링 장치를 구비한다. 제 2 평면의 각각 하나의 부분은 예를 들어 스위치를 통해 제 1 평면의 각각 하나의 부분에 연결되어 있다. 제 1 평면에 있는 각각의 부분 분배 회로망에는 적어도 하나의 에너지 저장기 및 구동 모터의 적어도 하나의 부분이 할당되어 있다. 제 1 평면에 있는 각각의 부분 분배 회로망에는 또한 예를 들어 적어도 하나의 보오드 회로망 변압기가 할당되어 있으며, 상기 보오드 회로망 변압기는 한 가지 방향을 차단하는 소자들을 통해 두 개의 공급 회로망에 연결되어 있다. 제 2 평면에 있는 각각의 부분 분배 회로망에는 또한 예를 들어 제너레이터가 할당되어 있으며, 이 경우 제 2 평면에 있는 각각의 부분 분배 회로망에는 에너지를 공급하기 위한 추가의 장치 그리고 예를 들어 육지 충전 단자 또는 외부 공기와 무관한 에너지 발생 시스템이 할당된다. 또한, 제 2 평면의 각각 하나의 부분은 스위치 및 한 가지 방향을 차단하는 예컨대 다이오드와 같은 소자들을 통해 제 1 평면의 각각 하나의 부분에 연결될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 잠수함의 추진 설비의 개략도.
도 2는 도 1의 도면에 상응하는 본 발명에 따른 추진 설비의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 추가의 추진 설비의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101: 제 1 분배 평면 103: 제 2 분배 평면
105: 제 1 에너지 저장기 107: 제 2 에너지 저장기
108: 안전 장치, 퓨즈 109: 제 1 제너레이터
110: 분리용 러그 111: 제 2 제너레이터
113: 연료 전지 설비 115: 제 1 부분 분배 회로망
117: 제 2 부분 분배 회로망 119: 제 1 부분 분배 회로망
121: 제 2 부분 분배 회로망 123: 커플링 스위치
125: 충전 단자 127: 다이오드
129: 스위치 131: 다이오드
133, 135: 파워 인버터 137: 구동 모터
140, 141, 142, 143, 144, 145: 스위치
150, 151: 인버터 201: 제 1 에너지 저장기
202: 브랜치 스위치 203: 제 1 부분 분배 회로망
205: 제 1 분배 평면 207: 제 2 에너지 저장기
209: 제 2 부분 분배 회로망 211: 제 1 부분 분배 회로망
213: 제 2 부분 분배 회로망 215: 제 2 부분 분배 평면
219, 221: 무부하 스위치 223: 스위치
225: 다이오드 227: 스위치
229: 다이오드 231: 커플링 스위치
233, 235: 스위치 237: 비상용 커플링
Claims (12)
- 선박으로서,제 1 에너지 저장기(105)를 포함하고;제 2 에너지 저장기(107)를 포함하며;에너지 공급 장치(109)를 포함하고;제 1 부분 분배 회로망(115) 및 제 2 부분 분배 회로망(117)을 갖는 제 1 분배 평면을 포함하며, 이 경우 상기 제 1 에너지 저장기(105)는 제 1 부분 분배 회로망(115)에 전기적으로 접속될 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 에너지 저장기(107)는 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속될 수 있으며, 이 경우 상기 제 1 부분 분배 회로망(115) 및 상기 제 2 부분 분배 회로망(117)은 하나의 구동 모터를 연결하기 위하여 제공된 주행 트랙이며;제 2 분배 평면(103)을 포함하며, 이 경우상기 에너지 공급 장치(109)는 상기 제 1 에너지 저장기(105) 또는 상기 제 2 에너지 저장기(107)에 에너지를 공급하기 위하여 제 2 분배 평면(103)에 그리고 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115) 또는 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속될 수 있으며; 이 경우상기 제 2 분배 평면(103)은 상기 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115)에 전기적으로 접속할 수 있는 제 1 부분 분배 회로망(119), 그리고 상기 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속할 수 있는 제 2 부분 분배 회로망(121)을 포함하는 선박.
- 제 1 항에 있어서,상기 선박은 또한 추가의 에너지 공급 장치(111)를 포함하며, 이 경우 상기 에너지 공급 장치(109)는 제 2 분배 평면(103)의 제 1 부분 분배 회로망(119)에 전기적으로 접속될 수 있고, 상기 추가의 에너지 공급 장치(111)는 제 2 분배 평면(103)의 제 2 부분 분배 회로망(121)에 전기적으로 접속될 수 있는 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 2 분배 평면(103)의 제 1 부분 분배 회로망(119)과 상기 제 2 분배 평면(109)의 제 2 부분 분배 회로망(12)은 스위치(123)를 통해 전기적으로 접속될 수 있는 선박
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 선박은 구동 모터(137)를 포함하고, 상기 구동 모터는 상기 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115) 및 상기 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)에 전기적으로 접속될 수 있는 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 1 분배 평면(101)의 제 1 부분 분배 회로망(115) 및 상기 제 1 분배 평면(101)의 제 2 부분 분배 회로망(117)은 상이한 보오드 회로망 또는 보오드 회로망 변압기 또는 파워 인버터용으로 제공된 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 2 분배 평면(103)은 전기 소자를 연결하기 위한 연결 영역(125)을 포함하는 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 에너지 공급 장치(109)는 제너레이터거나 또는 연료 전지거나 또는 배터리 충전 장치인 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 2 분배 평면(103)은 다수의 별도의 부분 분배 회로망을 포함하고, 상기 부분 분배 회로망들은 각각 전기적으로 직렬 접속될 수 있는 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,전기적인 접속을 만들기 위하여 스위치 또는 다이오드가 사용되는 선박.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 선박은 잠수함 또는 수상함인 선박.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2분배평면(103)의 연결 영역(125)은 충전 단자 영역인 선박.
- 제 8 항에 있어서, 상기 부분 분배 회로망들은 각각 스위치를 통해 전기적으로 직렬 접속될 수 있는 선박.
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