KR101399937B1 - Apparatus and method for controlling anti rolling tank - Google Patents
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Abstract
횡동요 감쇠탱크의 제어장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇠탱크의 제어장치는 선박의 엔진룸의 상측에 배치되고 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 횡동요 감쇠탱크와, 상기 횡동요 감쇠탱크의 유체를 급수 또는 배수하는 급배수부에 접속되어 있되, 해상에서 발생 가능한 파도 조건에 대한 횡동요 응답특성을 수치운동 성능 시뮬레이션에 의해 평가하여 기록 저장한 횡동요 응답특성 데이터베이스; 및 상기 선박이 운항할 항로에 대응하는 기상예보부의 기상정보, 상기 선박에 관한 운항정보 및 상기 횡동요 감쇠탱크의 제어를 위한 분석정보를 입력값으로서 입력받고, 상기 입력값에 대응하게 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하여 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 결정하는 제어기를 포함한다.A device and method for controlling a transverse damping tank is disclosed.
A control device for a transverse deceleration tank according to an embodiment of the present invention includes a transverse deceleration tank disposed above an engine room of a ship and partially accommodating a fluid therein, A rolling sway response characteristic database which is recorded and stored by evaluating a rolling sway response characteristic with respect to a wave condition that can be generated in the sea by a numerical motion performance simulation; And a control unit for receiving the weather information of the weather forecast unit corresponding to the route to be operated by the ship, the navigation information about the ship, and the analysis information for controlling the lateral movement decay tank as input values, And a controller for determining the operation or insufficiency of the transverse rocking damping tank by searching for a lateral rocking prediction angle in the response characteristic database and comparing the searched lateral rocking prediction angle with a reference value to determine the possibility of occurrence of lateral rocking of the ship.
Description
본 발명은, 횡동요 감쇠탱크의 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 횡동요 고유주기를 확인하여 선박의 운항 안정성에 대한 위험을 예지하여 친환경적 및 경제적으로 횡동요 감쇠탱크를 운용할 수 있는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for controlling a transverse damping tank, and more particularly, to a transverse dynamic damping tank capable of operating the transverse damping tank environmentally and economically by predicting the risk of the operational stability of the ship, And to a control apparatus and method of a tank.
해상에서 운항되는 선박은 파도에 의해서 상하동요 및 횡동요 등 다양한 운동을 하며, 이러한 운동, 즉 동요 현상은 작업성능과 안전을 저해하는 요인으로 작용한다.A ship operated in the sea performs various motions such as up and down swaying and rolling sway by waves, and such a movement, that is, a swaying phenomenon, is a factor that hinders work performance and safety.
특히, 상부갑판 위로 컨테이너를 적재하는 컨테이너선과 같이 무게중심이 높게 형성되는 선박의 경우 횡동요에 의해 전복될 우려가 있으므로 주의를 요해야 한다.Especially, in case of a vessel with a high center of gravity, such as a container ship carrying containers on the upper deck, caution should be exercised because it may be rolled over by rolling.
현재, 선박의 횡동요를 감쇠 또는 억제시키기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.At present, various techniques are being developed to attenuate or suppress the transverse vibration of the ship.
가장 널리 알려진 횡동요 감쇠 수단은 빌지킬(bilge keel)이다. 빌지킬은 플레이트(plate) 구조물로서 선저와 선체의 측벽이 만나는 빌지 부분(bilge area)에 부착된다. 이러한 빌지킬은 선박에 횡동요가 일어날 때 와류를 발생시키면서 횡동요를 감쇠시키는 역할을 하는데, 빌지킬의 경우, 제조 및 설치에 따른 부가적인 비용이 크지 않기 때문에 대다수의 선박에 널리 채택되고 있다.The most widely known transverse damping means is bilge keel. The bilge keel is a plate structure attached to the bilge area where the bottom of the ship meets the sidewalls of the hull. Such a bilge keel serves to dampen the rolling motion while generating a vortex when a rolling motion occurs on a ship. In the case of bilge keel, the additional cost of manufacturing and installation is not so large that it is widely adopted in most ships.
만약, 빌지킬만으로 횡동요 감쇠 효과를 충분히 제공하지 못할 경우에는 핀 안정기나 횡동요 감쇠탱크(anti rolling tank) 등의 부가적인 장비를 더 사용하게 된다.If Bill Jekyll alone does not provide sufficient transverse damping, additional equipment such as a pin ballast or an anti-rolling tank may be used.
핀 안정기는 빌지에 핀을 부착시켜 횡동요에 따라 핀의 각도를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 횡동요를 감쇠시킨다.The pin ballast attaches a pin to the bilge, adjusts the angle of the pin according to the lateral motion, and generates lift on the pin to attenuate the lateral motion.
그리고 횡동요 감쇠탱크는 통상적인 U자형 유체 탱크(water tank)로서 선박의 중앙부에 장착되어 탱크 내의 유체, 즉 물(water) 유동에 따른 공진 현상을 이용하여 횡동요를 감쇠시킨다.The transverse vibration damping tank is a conventional U-shaped water tank mounted at the center of the ship and damps the rolling motion by utilizing a resonance phenomenon caused by a fluid in the tank, that is, a water flow.
그런데, 횡동요 감쇠를 위해 적용되는 종래의 횡동요 감쇠탱크의 경우, 그 내부로 유체를 공급하거나 배출시키는 작업을 오로지 수작업으로 진행하여 왔기 때문에 작업이 불편하고 번거로운 문제점이 있다.However, in the case of the conventional transverse vibration damping tank, which is applied for the damping of the lateral movement, the operation of supplying or discharging the fluid into the inside of the conventional lateral dynamic vibration damping tank has only been manually operated.
또한, 발명의 배경이 되는 기술로서 횡동요 저감형 선박에서는 횡동요 감쇠탱크에 유체를 급수하는 시간이 필요하므로, 선박 운항 중 횡동요 감쇠 또는 억제 효과를 제대로 발휘하기 위해서는 선박 운항 전에 횡동요 감쇠탱크에 유체를 미리 채워야 하고, 이에 따라 선박 운항 도중 잔잔한 파도에서 횡동요 저감이 필요하지 않는 경우에도 횡동요 감쇠탱크의 유체 중량만큼 선박 중량이 증가되고, 실제 횡동요 감쇠가 필요하지 않은 잔잔한 파도에서 필요 이상의 연료 소모가 발생됨에 따라, 선박의 경제적인 운용이 이루어지지 않고 있다.In order to sufficiently exhibit the effect of damping or restraining rolling motion during operation of a ship, it is necessary to provide a rolling damping tank The weight of the vessel is increased by the fluid weight of the transverse damping tank even when the transverse vibration reduction is not necessary in the calm wave during the operation of the ship and it is necessary in the case of the calm wave in which the actual transverse damping is not required As a result of fuel consumption, the ship is not economically operated.
또한, 발명의 배경이 되는 횡동요 저감형 선박에서는 횡동요 저감에 실제적으로 사용하지 않은 횡동요 감쇠탱크의 유체를 선외로 배출시킴으로써, 횡동요 저감탱크를 운용하지 않고 빈 상태로 사용하는 선박에 비해 상대적으로 유체의 선외 배출량을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 친환경적인 선박의 운용이 이루어지지 않고 있다.In addition, in the case of a transverse vibration reduction type ship which is the background of the invention, by discharging the fluid of the transverse vibration damping tank, which is not actually used for reducing lateral vibration, to the outside of the ship, It is possible to increase the amount of outboard discharge of the fluid relatively, and thus environmentally friendly operation of the ship is not being carried out.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기상정보를 입력자료로 사용하여 향후 운항중 예상되는 기상에 따라 횡동요 감쇠탱크로의 운용 또는 불용을 결정하여 경제적이면서 친환경적인 횡동요 감쇠탱크의 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an economical and environmentally-friendly control device for a rolling damping tank by using weather information as input data and determining operation or insufficiency of the rolling damping tank according to an expected airflow in the future, Method.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 엔진룸의 상측에 배치되고 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 횡동요 감쇠탱크와, 상기 횡동요 감쇠탱크의 유체를 급수 또는 배수하는 급배수부에 접속된 제어장치에 있어서, 해상에서 발생 가능한 파도 조건에 대한 횡동요 응답특성을 수치운동 성능 시뮬레이션에 의해 평가하여 기록 저장한 횡동요 응답특성 데이터베이스; 및 상기 선박이 운항할 항로에 대응하는 기상예보부의 기상정보, 상기 선박에 관한 운항정보 및 상기 횡동요 감쇠탱크의 제어를 위한 분석정보를 입력값으로서 입력받고, 상기 입력값에 대응하게 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하여 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 결정하는 제어기를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a control system for a vehicle, comprising: a transverse deceleration tank disposed above an engine room of a ship and partially accommodating a fluid therein; and a control unit connected to a water supply / A rolling sway response characteristic database in which a rolling sway response characteristic with respect to a wave condition that can be generated at sea is evaluated by numerical motion performance simulation and recorded and stored; And a control unit for receiving the weather information of the weather forecast unit corresponding to the route to be operated by the ship, the navigation information about the ship, and the analysis information for controlling the lateral movement decay tank as input values, And a controller for determining the operation or insufficiency of the transverse motion damping tank by determining the transverse motion prediction angle in the response characteristic database and comparing the searched lateral motion prediction angle with the reference value to determine the possibility of the transverse motion of the ship, A control device for the damping tank may be provided.
또한, 상기 운항정보는, 상기 선박에 설치된 운항정보부에서 관리하는 흘수, 횡메타센터높이 및 선속 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the flight information may include at least one of a draft, a height of a transverse meta center, and a line speed managed by an operation information unit installed on the ship.
또한, 상기 분석정보는, 상기 횡메타센터높이에 따라 계산된 횡동요 고유주기, 자이로콤파스의 선수각 및 횡동요센서의 횡동요각 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The analysis information may include at least one of a transverse motion inherent cycle calculated according to the height of the transverse metacentric center, a fore and aft angle of the gyro compass, and a lateral motion angle of the transverse motion sensor.
또한, 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스는, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속, 선수각, 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기 및 파도 입사각 중 어느 하나 이상에 따른 수치 운동 성능 시뮬레이션 결과와 횡동요 예측각도, 상기 횡메타센터높이에 따른 선박의 횡동요 고유주기를 포함할 수 있다.In addition, the lateral motion response characteristics database may include simulation results of numerical motion performance according to at least one of the ship draft, transverse metacentric height, line speed, bow angle, wave direction, wave height, wave spectrum peak period and wave incident angle, A predicted angle, and a transverse peculiar period of the ship according to the transverse metacentric height.
또한, 상기 제어기는, 상기 기상정보에서 파향, 파고 및 파도스펙트럼피크주기 중 어느 하나 이상을 추출하는 기상정보 처리부; 상기 기상정보의 파향과 상기 자이로콤파스의 선수각을 이용하여 파도 입사각을 파악하는 중앙 처리부; 상기 횡메타센터높이를 입력값으로 하여 상기 선박의 횡동요 고유주기를 계산하는 고유주기 계산부; 상기 제어기에 입력된 상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가부; 및 상기 평가부의 평가 결과에 따라 탱크수심을 결정하는 수심결정부를 포함할 수 있다.The controller may further include: a weather information processor for extracting at least one of a wave direction, a wave height and a wave spectrum peak period from the weather information; A central processing unit for determining a wave incident angle using the wave direction of the vapor information and the bow angle of the gyro compass; A natural frequency calculator for calculating a natural frequency of the ship's shaking motion using the transverse metacentric height as an input value; The method according to any one of
또한, 상기 급배수부는, 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부로 상기 유체를 급수시키는 유체 급수부; 상기 횡동요 감쇠탱크 내의 유체를 배수시키는 유체 배수부; 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부에 마련되어 상기 횡동요 감쇠탱크 내의 유체 수위를 감지하는 수위감지센서; 및 상기 수위감지센서에서 측정한 값이 상기 제어장치로부터 입력받은 탱크수심에 대응하도록 상기 유체의 급수량을 조절하여, 상기 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 상기 선박의 횡동요 고유주기와 동일하거나 유사하게 조절되도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.Also, the water supply and drainage section may include: a fluid supply section that supplies the fluid to the inside of the transverse vibration dampening tank; A fluid drain part for draining the fluid in the transverse vibration damping tank; A water level sensor provided inside the transverse vibration damping tank for sensing a fluid level in the transverse vibration damping tank; And a controller for controlling the water supply amount of the fluid so that the value measured by the water level sensor corresponds to the depth of the tank received from the control device so that the characteristic period of the transverse decay tank is equal to or similar to the transverse natural period of the ship And may include a controller for controlling the adjustment.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 엔진룸의 상측에 배치되고 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 횡동요 감쇠탱크의 제어기에 의한 제어방법에 있어서, 상기 제어기가, 상기 선박이 운항할 항로에 대응하게 기상예보부로부터 입력받은 기상정보에서 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기 중 어느 하나 이상을 추출하는 단계; 상기 기상정보의 파향과 자이로콤파스의 선수각을 비교하여 파도 입사각을 파악하는 단계; 상기 선박의 운항정보부로부터 흘수, 횡메타센터높이 및 선속 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계; 상기 선박의 횡동요 고유주기를 계산하는 단계; 상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가 단계; 및 상기 평가 단계의 평가 결과에 따라 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 판단하는 판단 단계를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a controller of a transverse vibration damping tank disposed above an engine room of a ship and partially containing a fluid therein, the controller comprising: Extracting at least one of a wave period, a wave period, and a wave spectrum peak period from the weather information received from the weather forecast unit; Comparing the wave direction of the gaseous information with a bow angle of the gyro compass to grasp a wave incident angle; Receiving at least one of the draft, the height of the transverse metacentric center and the linear velocity from the navigation information unit of the ship; Calculating a transverse period inherent period of the ship; The method of
또한, 상기 결정 단계에서, 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용을 결정할 경우, 상기 선박의 횡동요 고유주기와 상기 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 동일 또는 유사하게 되기 위한 탱크수심을 결정하는 탱크수심 결정 단계를 더 포함할 수 있다.In the determining step, when determining the operation of the transverse vibration damping tank, a tank water depth determining step of determining a tank water depth for making the transverse natural period of the ship equal to or similar to the natural period of the transverse dynamic damping tank As shown in FIG.
또한, 상기 탱크수심에 대응하게 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부에 유체를 채우는 급수 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a water supplying step of filling fluid in the inside of the transverse vibration damping tank corresponding to the tank depth.
또한, 상기 판단 단계에서, 상기 횡동요 감쇠탱크의 불용을 결정할 경우, 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부를 빈 상태로 유지하거나, 상기 횡동요 감쇠탱크에 기 채워져 있던 유체를 비우는 배수 단계를 더 포함할 수 있다.Further, in the determining step, when the insufficient use of the transverse decay tank is determined, a drainage step of keeping the inside of the transverse decay tank empty or emptying the fluid filled in the transverse decay tank may be further included .
또한, 상기 평가 단계에서는, 상기 횡동요 응답특성 DB를 로딩하는 단계; 상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 입력하여 횡동요 예측각도를 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 검색하는 단계; 상기 쿼리에 대응하여 횡동요 예측각도가 횡동요 응답특성 데이터베이스로부터 출력되는 단계; 상기 출력된 횡동요 예측각도가 기준값에 비하여 큰가를 체크하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계에 따른 평과 결과를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Further, in the evaluation step, loading the rolling sway response characteristic DB; Wherein the controller is configured to input the at least one of the wave direction, the wave height, the wave spectrum peak period, the wave incident angle, the ship draft, the transverse meta center height, Retrieving from the database; A step of outputting a transverse sway prediction angle from the transverse sway response characteristic database in response to the query; Determining whether the output sway prediction predicted angle is greater than a reference value to determine the possibility of occurrence of rolling sway of the ship; And outputting a result of the evaluation according to the determining step.
본 발명의 일 실시예는, 선박의 운항할 항로상의 기상정보와, 선박에 화물(예: 컨테이너)을 적재한 후, 선박에 설치된 운항정보부의 하중계산컴퓨터에서 산출한 횡메타센터높이(GM)와, 운항정보부로부터 입력받은 흘수 및 선속과, 자이로콤파스에서 입력받은 선수각과, 횡동요센서에서 입력받은 횡동요각을 이용하여, 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 결정함으로써, 선박을 위태롭게 할 수 있는 과도한 횡동요, 즉 기준값 이상의 횡동요의 발생 전에 시간 여유를 갖고 횡동요 감쇠탱크에 유체를 급수하여 둘 수 있다.In one embodiment of the present invention, the meteorological information on the route to be operated by a ship and the load metering information of the navigation information unit installed on the ship after loading a vessel (for example, a container) And determining the operation or insufficiency of the transverse damping tank by using the draft and line speed inputted from the navigation information unit, the fore and aft angle input from the gyro compass, and the lateral yaw angle input from the lateral yaw sensor, The fluid can be supplied to the transverse vibration damping tank with a time margin before the excessive transverse vibration, that is, the occurrence of the lateral vibration exceeding the reference value.
또한, 본 발명의 일 실시예는 횡동요 감쇠탱크의 운용이 필요하지 않은 경우, 횡동요 감쇠탱크에 유체를 채우지 않고 선박을 운항시킬 수 있으므로, 유체 중량만큼 선박 중량이 증가되지 않을 수 있고, 이에 따라 상시로 유체를 횡동요 감쇠탱크에 채운 선박에 비해 연료 소모량을 상대적으로 감소시킬 수 있어, 선박의 경제적인 운용을 가능케 할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, when the operation of the transverse damping tank is not required, the ship can be operated without filling the transverse damping tank with fluid, so that the weight of the ship may not be increased by the weight of the fluid, Accordingly, the fuel consumption can be relatively reduced as compared with the case where the fluid is constantly filled in the transverse damping tank, thereby enabling economical operation of the ship.
또한, 본 발명의 일 실시예는 꼭 필요한 경우를 미리 예측하여 횡동요 감쇠탱크의 유체를 채워 사용함으로써, 상시로 유체를 횡동요 감쇠탱크에 채운 선박에 비해 횡동요 저감탱크의 유체의 선외 배출량을 상대적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 친환경적인 선박의 운용을 가능케 할 수 있다.In addition, one embodiment of the present invention can estimate the outboard discharge amount of the fluid of the transverse vibration reducing tank by using the fluid of the transverse vibration damping tank in advance by predicting the necessary case in advance, It is possible to relatively reduce the number of vessels, thereby enabling the operation of environment friendly vessels.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇠탱크의 제어장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어기의 세부 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 횡동요 감쇠탱크가 적용되는 선박의 개략인 구조도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도로서 도 1에 도시된 급배수부에 대한 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 횡동요 감쇠탱크의 제어장치에 의해 구현되는 제어방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 횡동요 발생 가능성 평가단계에 대한 세부 흐름도이다.
도 7은 도 1에 도시된 제어장치가 적용된 선박(횡동요 감쇠탱크가 설치된 선박)과 비교 선박(횡동요 감쇠탱크가 설치되지 않은 선박)의 시계열 횡동요 응답에 대한 비교실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 2000초~2300초 사이의 값을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 도시한 PM 파도스펙트럼을 이용한 실험결과로부터 도출해낸 횡동요 선형 응답특성(Roll RAO(Response Amplitude Operator))에 대한 비교도이다.1 is a block diagram of a control apparatus for a transverse vibration damping tank according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the controller shown in FIG.
3 is a schematic view of a ship to which the transverse vibration damping tank shown in Fig. 1 is applied.
Fig. 4 is an enlarged view of the main part of Fig. 3, showing the configuration of the water supply and drainage part shown in Fig. 1. Fig.
5 is a flowchart of a control method implemented by the control apparatus of the transverse decay tank shown in Fig.
6 is a detailed flowchart of the step of evaluating the possibility of rolling swaying shown in Fig.
7 is a graph showing a result of a comparative experiment with respect to a time series transverse response of a ship to which a control device shown in Fig. 1 is applied (a ship equipped with a transverse damping tank) and a comparison ship (a ship without a transverse damping tank) .
FIG. 8 is an enlarged view of the values between 2000 seconds and 2300 seconds in FIG. 7; FIG.
9 is a comparative chart of the response amplitude operator (Roll RAO) derived from experimental results using the PM wave spectrum shown in FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇠탱크의 제어장치의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제어기의 세부 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of a control apparatus for a transverse vibration damping tank according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the controller shown in FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 복수개의 장치들이 선박 내에서 유기적으로 결합된 시스템 구성을 가질 수 있다.As shown in Fig. 1, the present embodiment may have a system configuration in which a plurality of devices are organically combined in a ship.
여기서, 선박은, 유체(201)의 공급을 담당하는 펌프룸(2, pump room, 도 3 참조)이 내부에 마련되는 선체(1)와, 선체(1)에 발생되는 횡동요를 감쇠시키기 위한 횡동요 감쇠탱크(200, anti rolling tank)를 구비하며 펌프룸(2)과 연결되어 횡동요 감쇠탱크(200)에 유체(201)를 급배수시키는 급배수부(220)를 포함할 수 있다.Here, the ship includes a
본 실시예는 예시적으로 설명한 선체(1)를 갖는 선박에서 횡동요 감쇠탱크(200, anti rolling tank)를 운용할지 또는 불용할지를 예측하고, 운용 결정시 탱크수심(Hz)을 결정하여 횡동요 감쇠탱크(200)에 유체(201)를 급수시키거나, 또는 불용 결정시 횡동요 감쇠탱크(200)에 유체(201)를 배수시키는 프로세스를 제어하는 제어기(100)와, 제어기(100)에서 적용되는 횡동요 응답특성 데이터베이스(150)(이하, '횡동요 응답특성 DB'로 칭함)를 포함할 수 있다.The present embodiment predicts whether or not to operate the
제어기(100)는 선박의 엔진룸(20)의 상측에 배치되고 내부에 유체(201)를 부분적으로 수용하는 횡동요 감쇠탱크(200)와, 횡동요 감쇠탱크(200)의 유체(201)를 급수 또는 배수하는 급배수부(220)에 접속되어 있을 수 있다.The
제어기(100)는, 선박이 운항할 항로에 대응하는 기상예보부(110)로부터 입력받은 기상정보, 선박에 관한 운항정보 및 횡동요 감쇠탱크(200)의 제어를 위한 분석정보를 입력값으로서 입력받고, 상기 입력값에 대응한 쿼리로 횡동요 응답특성 DB(150)에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단함에 따라, 횡동요 감쇠탱크(200)의 운용 또는 불용을 결정하는 제어방법을 구현하는 장치 구성일 수 있고, 제어방법의 구현에 대응한 제어회로, 제어컴퓨터, 서버컴퓨터 등이 될 수 있다.The
여기서, 운항정보는 선박에 설치된 운항정보부(120)로부터 입력받은 흘수, 횡메타센터높이(GM) 및 선속(Vs) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Here, the flight information may include at least one of the draft, the transverse metacentric height (GM), and the line speed (Vs) input from the
분석정보는 자이로콤파스(130)로부터 입력받은 선수각(프사이 : ψ)과, 횡동요센서(140)로부터 입력받은 횡동요각(화이 : φ)과, 수학식1에 의해 계산된 횡동요 고유주기(Troll) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The analytical information includes information about a bow (ψ) input from the gyro compass (130), a pitch fluctuation angle (Φi: φ) input from the pitch fluctuation sensor (140) And a roll (T roll ).
또한, 쿼리는 파향(μ), 파고(Hs), 파도스펙트럼피크주기(Tp), 파도 입사각, 선박의 흘수, 횡메타센타높이(GM), 선속(Vs) 및 횡동요 고유주기(Troll)를 검색어로 사용하는 DB 검색식 형태일 수 있고, 다양한 형태로 정해질 수 있으므로, 특정 검색식으로 한정되지 않을 수 있다.In addition, the query pahyang (μ), wave height (Hs), wave spectrum peak period (Tp), wave incident angle, the draft of the vessel, transverse meta center height (GM), linear velocity (Vs) and Rolling natural period (T roll) As a search word, and may be defined in various forms, and thus may not be limited to a specific search formula.
또한, 선박의 흘수, 횡메타센터높이(GM) 및 선속(Vs)은 운항정보로서 미리 알고 있는 값일 수 있다.Further, the draft of the ship, the height of the transverse meta center (GM), and the line speed (Vs) may be known values as flight information in advance.
또한, 제어기(100)는 선박이 운항할 항로상의 기상정보와 운항정보를 이용하여 선박이 운항할 항로에 관한 지도화면상에서 횡동요 감쇠탱크(200)의 운용이 필요한 운용영역, 또는 운용이 불필요한 불용영역을 표시한 화상정보를 생성 및 표시하는 기능도 수행할 수 있다.In addition, the
또한, 기상예보부(110)는 전세계 해상의 기상정보를 제공하는 기상예보 시스템일 수 있다. 또한, 기상정보는 위치정보, 온도정보, 풍향정보, 파향정보, 파고정보 등이 될 수 있다.In addition, the
예컨대, 기상예보부(110)의 기상정보에는 파고(Hs), 파향(μ) 및 파도스펙트럼피크주기(Tp) 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.For example, the weather information of the
운항정보부(120)는 선박의 흘수, 선속(Vs)을 포함한 운항정보를 관리하고, 선박에 적재할 화물의 하중 및 적재 위치를 이용하여 횡메타센터높이(GM)을 산출하는 하중계산컴퓨터와, 데이터 입출력부 및 통신컨버터(미 도시)를 구비하여, 횡동요 감쇠탱크의 제어에 필요한 횡메타센터높이(GM), 선속(Vs)을 제어기(100)에 입력시킬 수 있도록 되어 있다. The
자이로콤파스(130)는 선박에 기 설치되어 있는 동요계측장비의 일종으로서, 주지의 6축 자이로콤파스 센서로서 선수각(ψ)을 계측하여 제어기(100)에 입력시킬 수 있도록 되어 있다.The
횡동요센서(140)도 선박에 기 설치되어 있는 동요계측장비의 일종으로서, 선박의 횡동요에 상응한 횡동요각(φ)을 계측하여 제어기(100)에 입력시킬 수 있도록 되어 있다.The
또한, 선박의 횡동요 고유주기도 수학식 1에 의해 고유주기 계산부(104)에서 계산되어 제어기(100)에 입력시킬 수 있도록 되어 있다.The inherent period of the transverse motion of the ship can also be calculated by the eigen-
횡동요 응답특성 DB(150)는 제어기(100)에 결합되고, 발생 가능한 파도 조건에 대한 횡동요 응답특성을 수치운동 성능 시뮬레이션에 의해 평가하여, 횡동요 발생 가능성 평가에 사용할 정보를 기록 저장하고 있을 수 있다.The lateral motion response
횡동요 응답특성 DB(150)는 제어기(100)와 정보를 주고 받을 수 있도록 결합된 데이터베이스관리서버(DBMS)에 의해 관리될 수 있다.The lateral motion response
횡동요 응답특성 DB(150)는 횡동요 발생 가능성 평가에 사용하기 위해서, 모의 수조 실험, 수치운동 성능 시뮬레이션 등을 통해 미리 파악해둔 운동해석정보 또는 운동해석결과(예: 수치 운동 성능 시뮬레이션 결과)로서, 해당 선박의 흘수, 운동해석결과에 따른 횡메타센터높이, 선속, 선수각, 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기, 파도 입사각, 선박의 횡동요 고유주기, 횡동요 예측각도를 포함할 수 있다.The lateral motion response
횡동요 감쇠탱크(200)는 길이가 Lx이고, 폭이 Ly이고, 높이가 Lz인 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 횡동요 감쇠탱크(200)의 횡단면 즉, 선체(1)(도 3 참조)의 길이방향에 수직한 평면(yz평면)에 대한 횡동요 감쇠탱크(200)의 단면은 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.The transverse
이 경우, 횡동요 감쇠탱크(200)의 단면은 직사각형 형상을 기본으로 하여 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 횡동요 감쇠탱크(200)의 횡단면은 직사각형의 모서리가 챔퍼(chamfer) 처리된 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 탱크 내부에 수용된 유체의 슬로싱 운동은 챔퍼 처리된 부분에 의해 완화될 수 있다.In this case, the cross-section of the transverse
또한, 횡동요 감쇠탱크(200)는 탱크바닥, 탱크측벽 및 탱크천장을 이루는 단일 저장 탱크 구조로 형성되거나, 외부 박스 프레임 내부에 내부 탱크를 갖는 이중 저장 탱크 구조로 형성될 수 있다.Further, the transverse
유체(201)는 횡동요 발생 가능성 평가 결과에 대응하게 횡동요 감쇠탱크(200) 내부에 채워질 수 있고, 이때, 횡동요 감쇠탱크(200)에 채워질 유체(201)의 깊이는 선체(1)의 횡동요 고유주기와 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 동일하거나 유사하게 되도록, 제어기(100)에서 출력되는 탱크수심(Hz)에 대응하게 조절될 수 있다.The fluid 201 may be filled in the transverse
여기서, 탱크수심(Hz)은 횡동요 감쇠탱크(200)에 설치된 수위감지센서(210)의 신호에 기초한 급배수부(220)의 컨트롤에 의해 관리될 수 있다.Here, the tank depth (Hz) can be controlled by controlling the water supply /
도 2를 참조하면, 제어기(100)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리를 갖는 중앙 처리부(101), 각종 정보의 입출력, 통신을 담당하는 입출력 처리부(102)를 포함할 수 있다.2, the
중앙 처리부(101) 및 입출력 처리부(102)는 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 또는 자동화 설비용 장치일 수 있다. 메모리는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용 가능한 적어도 하나 이상의 메모리이고, 하기에 설명할 횡동요 감쇠탱크의 제어방법에 해당하는 일련의 단계를 실현하기 위한 소프트웨어 루틴 또는 알고리즘을 저장하고 있을 수 있다.The
예컨대, 소프트웨어 루틴은 또한 중앙 처리부(101)의 중앙처리장치에 의해 실행될 수 있다. 또한, 횡동요 감쇠탱크의 제어방법은 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명될 수 있지만, 본 실시예의 단계들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.For example, the software routine may also be executed by the central processing unit of the
이처럼, 본 실시예의 횡동요 감쇠탱크의 제어방법은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.As described above, the control method of the transverse damping tank of the present embodiment can be implemented by software executed on a computer system or by hardware such as an integrated circuit or by a combination of software and hardware.
한편, 중앙 처리부(101)는 기상정보의 파향(μ)과 자이로콤파스의 선수각(ψ)을 비교하여 파도 입사각을 파악하는 소프트웨어 루틴을 실행할 수 있다. 이러한 파도 입사각을 파악하는 소프트웨어 루틴은 선박의 성능을 정량적으로 관리하는 선박 기술에서 일반적인 알려진 방법을 적용하여 구성될 수 있다.On the other hand, the
제어기(100)는 기상정보 처리부(103), 고유주기 계산부(104), 평가부(105), 수심결정부(106)를 포함할 수 있다.The
기상정보 처리부(103)는 기상예보부(110)로부터 접수 또는 입력된 기상정보에서 횡동요 감쇠탱크의 제어를 위해 파향(μ), 파고(Hs) 및 파도스펙트럼피크주기(Tp) 중 어느 하나 이상을 추출하고, 제어기(110)에 입력시키는 역할을 담당할 수 있다.The weather
기상정보 처리부(103)의 데이터 추출 방법은 통상적인 검색 방법 또는 필터링 방법 등에 의해 이루어질 수 있거나, 기상정보 전문으로부터 해당 검색 대상(예: 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기)만을 추출할 수 있는 알고리즘에서 정한 방법으로 이루어질 수 있다.The data extraction method of the weather
고유주기 계산부(104)는 운항정보부(120)의 하중계산컴퓨터에서 산출한 횡메타센터높이(GM)를 입력값으로 하여 선박의 횡동요 고유주기(Troll)를 계산하는 역할을 담당할 수 있다The natural frequency
선박의 횡동요 고유주기(Troll)는 하기의 수학식 1과 같다.The T roll of the ship is given by the following equation (1).
여기서, π는 원주율, α는 부가질량(added mass), Kxx는 횡동요 관성 반경(회전반경), g는 중력 가속도, GM은 횡메타센터높이를 나타낸다. π, α, Kxx는 선박에 대한 정보를 통해 알고 있는 조건값에 해당하고, GM은 선박에 화물을 적재할 때마다 달라지는 변수값에 해당하므로, 고유주기 계산부(104)는 운항정보부(120)의 하중계산컴퓨터로부터 횡메타센터높이(GM)를 [수학식 1]에 입력하여 선박의 횡동요 고유주기(Troll)를 계산할 수 있다.Where π is the circumference, α is the added mass, Kxx is the radius of radial inertia (radius of gyration), g is the acceleration of gravity, and GM is the height of the transverse metacentric center. Since the GM corresponds to a variable value that changes every time when a cargo is loaded on a ship, the natural
평가부(105)는 제어기(100)에 입력되거나 산출된 파향(μ), 파고(Hs), 파도스펙트럼피크주기(Tp), 파도 입사각, 선박의 흘수, 횡메타센터높이(GM), 선속(Vs) 및 횡동요 고유주기(Troll) 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 횡동요 응답특성 DB(150)에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 역할을 담당할 수 있다.The evaluating
수심결정부(106)는 평가부(105)의 평가 결과(예: 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용)에 따라 탱크수심(Hz)을 산출 또는 결정하는 역할을 담당할 수 있다.The water
횡동요 감쇠탱크의 탱크수심(Hz)은 횡동요 감쇠탱크의 고유주기(Ttank)에 관한 하기의 수학식 2와 상기 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.The tank depth (Hz) of the transverse damping tank can be calculated using Equation (2) and Equation (1) with respect to the natural period (T tank ) of the transverse damping tank.
여기서, Ly는 횡동요 감쇠탱크의 폭, Hz는 횡동요 감쇠탱크에 채워진 유체의 깊이인 탱크수심, g는 중력 가속도, π는 원주율을 나타낸다. 또한, Ttank는 Ly와 Hz의 관계에 따라 (1) 수식 또는 (2) 수식을 사용하여 구한다. 또한, Ly는 횡동요 감쇠탱크의 제작시 이미 결정되는 값이다.Where Ly is the width of the transverse damping tank, Hz is the tank depth, which is the depth of the fluid filled in the transverse damping tank, g is the gravitational acceleration, and π is the circumferential rate. Also, T tank is obtained by using the formula (1) or (2) according to the relation between Ly and Hz. Further, Ly is a value that has already been determined at the time of manufacturing the transverse damping tank.
또한, 횡동요 감쇠탱크의 고유주기(Ttank)는 도 1에 도시된 횡동요 감쇠탱크(200)의 내부에 수용된 유체(201)의 왕복이동 고유주기를 의미할 수 있다.In addition, the natural period (T tank ) of the transverse damping tank may mean a reciprocating natural period of the fluid 201 accommodated in the transverse dynamic damping
따라서, 횡동요 감쇠탱크의 탱크수심(Hz)은 선박의 운항정보(하중 조건)를 기초로 산출한 선박의 횡동요 고유주기(Troll)(수학식 1)의 산술값을 횡동요 감쇠탱크의 고유주기(Ttank)로 치환하고, 알고 있는 값에 해당하는 Ly, g 또는 π를 상기 수학식 2에 대입하여 산출될 수 있다.Therefore, the tank depth (Hz) of the transverse dynamic damping tank is calculated by multiplying the arithmetic value of the transverse dynamic characteristic (T roll ) (Equation 1) of the ship calculated on the basis of the ship's flight information (load condition) (T tank ), and substituting Ly, g or? Corresponding to the known value into the above equation (2).
예를 들어, 수학식 1에 의해 선박의 횡동요 고유주기(Troll)가 20초로 결정되면, 횡동요 감쇠탱크(200)의 내부에 수용된 유체(201)의 왕복이동 고유주기, 즉 횡동요 감쇠탱크의 고유주기(Ttank)가 20초 또는 20초 근처로 조절될 수 있는 탱크수심(Hz)가 산출될 수 있다.For example, if the trolling period (T roll ) of the ship is determined to be 20 seconds by Equation (1), the reciprocating natural period of the fluid 201 accommodated in the transverse damping
수심결정부(106)는 산출 결과를 탱크수심(Hz)으로 결정하고, 급수명령 또는 배수명령과 함께 탱크수심(Hz)에 대한 정보를 도 1에 도시된 급배수부(220)에 입력할 수 있다.The water
급배수부(220)는 수위감지센서(210)를 이용하여 탱크수심(Hz)에 대응한 유체(201)를 횡동요 감쇠탱크(200)에 채워 넣을 수 있다.The water supply and
도 3은 도 1에 도시된 횡동요 감쇠탱크가 적용되는 선박의 개략인 구조도이고, 도 4는 도 3의 요부 확대도로서 도 1에 도시된 급배수부에 대한 구성도이다.FIG. 3 is a schematic view of a ship to which the transverse vibration damping tank shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 4 is an enlarged view of the main part of FIG.
도 3 또는 도 4를 참조하면, 본 실시예에 적용되는 선박은 대형 컨테이너선일 수 있다. 컨테이너선의 경우, 상부갑판 위로 컨테이너를 적재하는 기능을 담당하기 때문에, 일반 선박보다 무게중심이 높게 형성될 수 있어 횡동요에 의해 전복될 우려가 좀 더 높다.Referring to FIG. 3 or FIG. 4, the ship to which the present embodiment is applied may be a large container line. In the case of a container ship, the center of gravity may be formed higher than that of a general ship because it is responsible for loading the container on the upper deck, and there is a higher possibility of overturning due to rolling sway.
따라서 컨테이너선의 경우에는 횡동요 감쇠탱크(200)가 적용되어 파도에 의한 횡동요를 감쇠시킬 수 있다. 하지만, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한될 수 없으므로 도 3에 도시된 선박이 반드시 대형 컨테이너선일 필요는 없다.Therefore, in the case of the container ship, the transverse
이들 도면을 참조하면, 선체(1)의 내부에는 상호간 격벽 등에 의해 구획되어 해당 기능을 담당하는 다양한 형태의 룸(room)과 부속 장치들이 존재한다.Referring to these drawings, there are various types of rooms and accessories within the
예컨대, 선체(1)에는 엔진룸(20)이 마련될 수 있고, 엔진룸(20)의 상부 영역에는 전술한 횡동요 감쇠탱크(200)가 마련되고, 엔진룸(20)의 하부 영역에는 펌프룸(2)이 마련된다.For example, the
펌프룸(2)은 밸러스트 탱크(40, water ballast tank)를 비롯하여 엔진룸(20), 선실 등의 요구되는 장소로 유체 공급의 기능을 담당하는 장소이다.The
엔진룸(20)의 외부에는 엔진을 보호하는 엔진 케이싱(3, engine casing)이 설치된다. 도 3을 참조하여 엔진 케이싱(3) 영역을 살펴보면, 엔진 케이싱(3)의 내부에는 소위, 굴뚝이라 불리는 펀넬(4, funnel)이 엔진 케이싱(3)의 외부로 노출되게 마련된다.An engine casing (3) for protecting the engine is installed outside the engine room (20). Referring to FIG. 3, in the engine casing 3, a funnel 4 called a chimney is exposed to the outside of the engine casing 3 in the interior of the engine casing 3.
그리고 펀넬(4)은 엔진 케이싱(3) 내부의 배기가스 파이프(5, exhaust gas pipe)에 의해 메인 엔진(6, main engine)과 연결된다. 메인 엔진(6)의 상부에는 보조 보일러(11, auxiliary boil)가 배치된다.The funnel 4 is connected to the
메인 엔진(6)으로부터 선미 쪽으로 프로펠러 샤프트(7, propeller shaft)가 마련된다. 프로펠러 샤프트(7)에는 추진장치로서의 프로펠러(7a)가 결합되고, 프로펠러(7a)의 주변에는 방향타(7b)가 마련된다.A propeller shaft (7) is provided from the main engine (6) toward the stern. A
메인 엔진(6)의 주변에는 펌프룸(2)의 상부에 스토어 룸(8, store room), 엔진 컨트롤 룸(9, engine control room), 그리고 HFO 탱크(10)가 차례로 배치된다.A
그리고 밸러스트 탱크(40)의 상부에는 통로(12, passage way)가 배치되고, 통로(12)의 상부에는 해치 커버(30, hatch cover)가 배치된다.A
한편, 급배수부(220)는 파도에 의해 선체(1)에 발생되는 횡동요를 감쇠시키기 위해 횡동요 감쇠탱크(200)에 유체를 급배수시키는 역할을 한다.On the other hand, the water supply and
종래의 수동 방식과 달리, 급배수부(220)가 적용되어 횡동요 감쇠탱크(200)로 유체를 급수하거나 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체를 배수시키게 되면 번거로운 작업을 피할 수 있어 편리하면서도 선박에 나타나는 횡동요 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.Unlike the conventional manual system, when the
이러한 급배수부(220)는, 횡동요 감쇠탱크(200)의 내부로 유체를 급수시키는 유체 급수부(220a)와, 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체를 배수시키는 유체 배수부(220b)를 포함한다.The water supply and
횡동요 감쇠탱크(200)에는 미도시된 공기 흡입 또는 배출라인이 더 마련되어 있어서, 유체의 급배수에 대응하게 공기가 배기 또는 흡기될 수 있다.The transverse damping
유체 급수부(220a)는 횡동요 감쇠탱크(200)를 기준으로 하여 펌프룸(2)과 횡동요 감쇠탱크(200) 사이에 마련되고, 유체 배수부(220b)는 횡동요 감쇠탱크(200)와 밸러스트 탱크(40) 사이에 마련된다.The
유체 급수부(220a)에 대해 살펴보면, 유체 급수부(220a)는 펌프룸(102) 영역에 마련되어 유체를 펌핑하는 서플라이 펌프(221, supply pump)와, 서플라이 펌프(221)와 횡동요 감쇠탱크(200)에 연결되어 유체가 횡동요 감쇠탱크(200) 쪽으로 급수되는 라인(line)을 형성하는 서플라이 파이프(222, supply pipe)와, 서플라이 파이프(222)의 일 영역에 마련되어 유체의 흐름을 단속하는 서플라이 밸브(223, supply valve)를 포함한다.Referring to the
서플라이 펌프(221)는 펌프룸(2) 내에 마련되는 다수의 펌프들 중에 하나일 수 있다. 예컨대, 새롭게 서플라이 펌프(221)를 펌프룸(2) 내에 마련하여 사용할 수도 있고, 기존 펌프들을 분기시켜 사용할 수도 있다.The
서플라이 파이프(222)는 서플라이 펌프(221)로부터 엔진룸(20)을 거쳐 횡동요 감쇠탱크(200)까지 연결되는 파이프이다.The
서플라이 밸브(223)는 유체의 흐름을 단속하는 밸브로서, 기계식 밸브이거나 전자식 밸브, 즉 솔레노이드 밸브일 수 있다. 서플라이 밸브(223)가 솔레노이드 밸브로 적용되면 원격 제어가 가능하다는 장점이 있다.The
이에, 서플라이 펌프(221)가 동작되고 서플라이 밸브(223)가 온(on)되면, 서플라이 펌프(221)에 의해 펌핑되는 유체, 예컨대 바닷물이나 선박에 별도로 보관되는 물이나 혹은 밸러스트 탱크(40)로부터 재순환되는 물 등의 유체가 서플라이 파이프(222)를 통해 횡동요 감쇠탱크(200) 내로 향하여 횡동요 감쇠탱크(200) 내에 충전될 수 있으며, 이렇게 충전된 유체에 기초하여 횡동요가 감소될 수 있다.Thus, when the
유체 배수부(220b)는 횡동요 감쇠탱크(200)의 하부 영역에 마련되는 드레인 밸브(224, drain valve)와, 드레인 밸브(224)와 연결되어 횡동요 감쇠탱크(200)로부터 유체가 배수되는 라인(line)을 형성하는 드레인 파이프(225, drain pipe)를 포함한다.The
드레인 밸브(224) 역시, 서플라이 밸브(223)와 마찬가지로 유체의 흐름을 단속하는 밸브로서, 기계식 밸브이거나 전자식 밸브, 즉 솔레노이드 밸브일 수 있다. 드레인 밸브(224)가 솔레노이드 밸브로 적용되면 원격 제어가 가능하다는 장점이 있다.Like the
드레인 파이프(225)는 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체가 배수(배출)되는 파이프로서, 본 실시예의 경우 드레인 파이프(225)는 밸러스트 탱크(40)로 향하고, 밸러스트 탱크(40)와 연결된다.The
이에, 드레인 밸브(224)가 온(on)되면 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체는 드레인 파이프(225)를 통해 밸러스트 탱크(40)로 향하게 되며, 이로써 횡동요 감쇠탱크(200)의 내부는 비게 된다. 물론, 도면과 달리, 유체의 배수를 좀 더 원활하게 수행하기 위해 드레인 파이프(225)에 배수 펌프(미도시)를 더 장착하거나, 드레인 파이프(225)를 복수로 구성할 수도 있을 것이다.When the
드레인 파이프(225)가 연결되는 밸러스트 탱크(40)는 선박에 적재되는 컨테이너의 하중에 기초하여 선박의 자세를 잡아주기 위해 유체, 즉 바닷물이 충전되는 탱크로서 본 실시예의 경우에는 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체 역시 밸러스트 탱크(40) 내에 충전된다.The
이러한 밸러스트 탱크(40)는 밸러스트 수 처리시스템에 연계되어 사용될 수 있다.This
밸러스트 수 처리시스템에 사용되는 다수의 밸러스트 탱크(40)는 선체의 선저 부분에 수평으로 배치될 수도 있고, 선체의 내벽에 수직으로 배치될 수도 있다.A plurality of
본 실시예의 설명에서는 이들을 구별하지 않고 밸러스트 탱크(40)라 하여 설명한다. 그리고 밸러스트 탱크(40)의 배치 구조 및 개수 등은 선박의 종류나 용적에 따라 충분히 달라질 수 있으므로 도면의 구조에 본 실시예의 권리범위가 제한되지 않는다.In the description of this embodiment, the
밸러스트 수 처리시스템에는 밸러스트 탱크(40)로 해수인 밸러스트 수(ballast water, 이하 유체라 함)를 공급하거나 배출하기 위한 다수의 펌프가 마련될 수 있다. 펌프들은 각 밸러스트 탱크(40) 하나당 하나씩 대응되게 사용될 수도 있고, 밸러스트 탱크(40)들 몇 개씩에 공용으로 적용될 수도 있다.The ballast water treatment system may be provided with a plurality of pumps for supplying or discharging ballast water (hereinafter referred to as "fluid"), which is seawater, into the
펌프들은 다수의 배관들로 연결되어 있는 이른 바, 배관 시스템에 부속되어 있으며, 다수의 배관들에는 해당 라인을 온/오프(on/off)시키는 다수의 밸브가 마련된다.The pumps are attached to a piping system which is connected to a plurality of pipelines, and a plurality of valves are provided on a plurality of pipelines to turn on / off the corresponding lines.
이러한 밸러스트 수 처리시스템에서 드레인 파이프(225)는 밸러스트 탱크(40)에 직접 연결될 수도 있고, 아니면 밸러스트 수 처리시스템에 마련되는 배관들 중 어느 하나에 연결될 수 있다.In such a ballast water treatment system, the
이처럼 횡동요 감쇠탱크(200)에 들어 있던 유체를 드레인 파이프(225)를 통해 밸러스트 탱크(40)를 거치도록 함으로써 해양 오염 방지에 기여할 수 있다.Thus, the fluid contained in the transverse
예컨대, 밸러스트 수 처리시스템이 적용되는 선박에는 보편적으로 유체인 해수에 포함되어 있는 세균을 박멸시키기 위해, 전기분해 모듈, 자외선 모듈, 이온 모듈 등이 부속되어 있는 것이 보편적이며, 밸러스트 탱크(40) 내의 유체를 바다에 배출시킬 때는 전기분해 모듈, 자외선 모듈, 이온 모듈 등을 거쳐 세균을 박멸시킨 후에 밸러스트 탱크(40) 내의 유체를 바다에 배출시키는 것이 일반적이다.For example, it is common that a ship to which a ballast water treatment system is applied is equipped with an electrolysis module, an ultraviolet ray module, and an ion module in order to eradicate bacteria contained in seawater, When discharging the fluid to the sea, it is common to discharge the fluid in the
이러한 사항을 고려해볼 때, 횡동요 감쇠탱크(200)에 들어 있던 유체를 드레인 파이프(225)를 통해 밸러스트 탱크(40)를 거치도록 하면, 자연스럽게 전기분해 모듈, 자외선 모듈, 이온 모듈 등을 거치는 것을 의미하므로 세균 박멸에 따른 해양 오염 방지에 기여할 수 있게 되는 것이며, 이러한 사항 역시 본 실시예의 효과일 수 있다.Considering these considerations, if the fluid contained in the transverse damping
횡동요 감쇠탱크(200) 내에 유체가 충전될 때는 드레인 밸브(224)는 오프(off)될 수 있다.The
횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체를 배수시켜야 배수명령이 급배수부(200)에 전달될 경우에는 서플라이 밸브(223)를 오프(off)시킨 후, 드레인 밸브(224)를 온(on)시킨다.The
그러면, 횡동요 감쇠탱크(200)에 들어 있던 유체는 드레인 밸브(224) 및 드레인 파이프(225)를 통해 밸러스트 탱크(40)로 향하게 되며, 이후에 멸균 과정을 통해 해수로 배수된다.Then, the fluid contained in the transverse damping
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 간단한 구조로서 횡동요 감쇠탱크(200)로의 유체 공급 또는 배출 작업을 효율적으로 진행할 수 있어 작업의 편의성을 도모할 수 있으며, 이에 따라 선박에 나타나는 횡동요 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.According to the present embodiment having such a structure and operation, the fluid supply or discharge operation to the transverse
한편, 전술한 실시예와는 달리, 유체 배수부(220b)를 이루는 드레인 파이프(225)는 밸러스트 탱크(40)로 향하지 않고 그대로 선체(1)의 외부로 향할 수 있다.The
이러한 구조의 적용시, 간단한 구조로서 횡동요 감쇠탱크(200)로의 유체 공급 또는 배출 작업이 효율적으로 진행될 수 있고, 작업의 편의성을 도모할 수 있고, 이에 따라 선박에 나타나는 횡동요 문제가 효과적으로 해결될 수 있다.When such a structure is applied, as a simple structure, the operation of supplying or discharging fluid to the transverse
드레인 파이프(225)가 그대로 선체(1)의 외부로 향하게 설치될 경우, 드레인 파이프(225)는 전기분해 모듈, 자외선 모듈, 이온 모듈 등의 유체처리모듈(미도시)을 통과하도록 배치될 수 있다.The
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇠탱크의 제어방법에 대하여 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of controlling a transverse vibration damping tank according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 도 1에 도시된 횡동요 감쇠탱크의 제어장치에 의해 구현되는 제어방법에 대한 흐름도이고, 도 6은 도 5에 도시된 횡동요 발생 가능성 평가단계에 대한 세부 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart of a control method implemented by the control apparatus of the transverse vibration damping tank shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a detailed flowchart of the rolling jamability evaluation step shown in FIG.
본 실시예의 제어방법은 앞서 상술한 제어장치 또는 제어장치의 제어기에 의해 실행될 수 있다.The control method of this embodiment can be executed by the controller of the control device or the control device described above.
도 5를 참조하면, 제어장치의 제어기는 선박의 운항전 또는 운항중에 미리 정해진 제어주기에 대응하게, 즉 주기적으로 하기에 설명할 단계(S10 ~ S90)들을 반복할 수 있다.Referring to FIG. 5, the controller of the control device may repeat the steps (S10 to S90) described below in order to correspond to a predetermined control period, that is, periodically, before or during the operation of the ship.
본 실시예의 제어방법은 선박이 운항할 항로에 대응하게 기상예보부로부터 입력받은 기상정보에서 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기 중 어느 하나 이상을 추출하는 단계(S10)와, 기상정보의 파향과 자이로콤파스의 선수각을 비교하여 파도 입사각을 파악하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.The control method of the present embodiment includes a step S10 of extracting at least one of a wave direction, a wave peak and a wave spectrum peak period from the weather information inputted from the weather forecasting unit corresponding to the route to be operated by the ship, (S20) comparing the bow angles of the compass and grasping the wave incident angle.
또한, 본 실시예의 제어방법은 파도 입사각이 파악된 후, 선박의 운항정보부로부터 흘수, 횡메타센터높이(GM) 및 선속 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계(S30)와, 선박의 횡동요 고유주기를 계산하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.In addition, the control method of the present embodiment includes a step (S30) of inputting at least one of a draft, a transverse metacentric height (GM) and a line speed from a navigation information section of a ship after the wave incident angle is grasped, (Step S40).
선박의 횡동요 고유주기는 상기의 수학식 1을 통해 설명한 바와 같이, 제어기의 고유주기 계산부가 운항정보부의 하중계산컴퓨터에서 산출한 횡메타센터높이(GM)를 수학식 1에 대입하여 계산될 수 있다.The transverse natural period of the ship can be calculated by substituting the transverse meta center height (GM) calculated by the load calculation computer of the navigation information unit into the equation (1) as described in Equation (1) have.
또한, 본 실시예의 제어방법은 제어기 쪽으로 입력된 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가 단계(S50)를 포함할 수 있다.Further, the control method of the present embodiment queries at least one of the wave direction input to the controller, the wave height, the wave spectrum peak period, the wave incident angle, the draft of the ship, the height of the transverse metacentric center, And an evaluation step (S50) of searching for a swaying sway prediction angle in the swaying response characteristic database and comparing the searched swaying sway prediction angle with a reference value to determine the possibility of the swaying of the ship.
예컨대, 평가 단계(S50)는 S10 단계의 결과값(예: 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기)과, S20 단계의 결과값(예: 파도 입사각)과, S40 단계의 결과값(예: 선박의 횡동요 고유주기)을 그래프를 통해 비교 검토하여 선박의 횡동요 발생 가능성을 정량적으로 평가하는 방안 등과 같이 다양한 형태로도 변형될 수도 있다.For example, in the evaluation step S50, the resultant value of the step S10 (e.g., wave direction, wave height, wave spectrum peak period), the resultant value of the step S20 And a method of quantitatively evaluating the possibility of occurrence of rolling sway of a ship by comparing and reviewing them through graphs.
도 6을 참조하면, 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가 단계(S50)에서는 횡동요 응답특성 DB를 로딩하는 단계(S51)와, 상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 입력하여 횡동요 예측각도를 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 검색하는 단계(S52)와, 상기 쿼리에 대응하여 횡동요 예측각도가 횡동요 응답특성 데이터베이스로부터 출력되는 단계(S53)와, 상기 출력된 횡동요 예측각도가 기준값에 비하여 큰가를 체크하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 단계(S54); 및 상기 판단하는 단계에 따른 평과 결과를 출력하는 단계(S55)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the evaluation step S50 of determining the possibility of occurrence of rolling sway of the ship, a step S51 of loading a swaying response characteristic DB and a step S51 of loading the swaying sway response characteristic DB, A step S52 of inputting at least one of a ship draft, a transverse meta center height, a line speed and a rolling motion inherent cycle as a query to search for a rolling sway prediction angle in a rolling sway response characteristic database; (S53) a step S53 of outputting a lateral motion prediction angle from the lateral motion response characteristic database, and (S54) a step S54 of checking whether the output lateral motion estimation angle is larger than a reference value to determine the possibility of lateral movement of the ship. And outputting a result of the evaluation according to the determining step (S55).
예컨대, 하중계산컴퓨터의 횡메타센터높이(GM)가 제어기의 평가부에 입력되면, 평가부는 횡메타센터높이를 이용하여 계산한 횡동요 고유주기와 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속를 쿼리로서 사용하여, 운동해석결과인 횡동요 응답특성 DB의 횡메타센터높이에 연관된 횡동요 예측각도를 검색할 수 있다.For example, when the lateral metacentric height (GM) of the load calculation computer is input to the evaluation unit of the controller, the evaluating unit queries the transverse dynamic inherent period calculated using the lateral metacentric height and the draft of the ship, It is possible to retrieve the transverse sway prediction angle related to the transverse meta center height of the transverse sway response characteristic DB, which is the result of the motion analysis.
이때, 쿼리와 정확히 일치되는 횡동요 예측각도가 검색되어 출력되는 경우, 그 값을 그대로 사용하고, 쿼리와 정확히 일치되지 않지만 유사한 값이 출력되는 경우, 선형적 보간을 통해 횡동요 예측각도를 얻을 수 있다.In this case, if the exact angle of inclination predicted by the query is retrieved and output, the value is used as it is, and if the query is not exactly the same but a similar value is output, the angular interpolation angle is obtained through linear interpolation have.
이런 횡동요 예측각도가 기준값보다 클 경우, 현재 운항경로상에 예보된 파도 조건 하에서 선박에 위협을 줄 수 있는 횡동요가 발생될 가능성이 있다고 판단하고, 평가 결과를 화면상에 디스플레이 하여 사용자(예: 선장)에게 표시하고, 경보를 발생시킬 수 있다.If the predicted angle of lateral motion is larger than the reference value, it is judged that there is a possibility of occurrence of a rolling motion that may threaten the ship under the wave condition predicted on the current navigation route. Then, the evaluation result is displayed on the screen, : Captain), and generate an alarm.
반대로, 횡동요 예측각도가 기준값보다 작을 경우, 현재 운항경로상에 예보된 파도 조건 하에서 선박에 위협을 줄 수 있는 횡동요가 발생될 가능성이 없다고 판단하고, 역시 평가 결과를 화면상에 디스플레이 하여 단순히 사용자(예: 선장)에게 횡동요 감쇠탱크의 불용을 결정할 수 있게 한다.On the contrary, when the predicted angle of lateral motion is smaller than the reference value, it is judged that there is no possibility of occurrence of a rolling motion that may threaten the ship under the wave condition predicted on the current navigation route. Allows the user (eg, the skipper) to determine the insufficiency of the transverse damping tank.
경보는 선박의 선장 또는 관련자들에게 전달되어서, 최종적으로 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용이 결정될 수 있고, 이때, 선장의 결정이 필요 없는 경우, 자동화 프로세스를 통해서 횡동요 감쇠탱크의 유체 급수 또는 배수가 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용에 맞춰 이루어질 수 있도록, 제어 루틴이 변경될 수도 있다.Alarms may be transmitted to the ship's skipper or persons concerned and ultimately the operation or insufficiency of the transverse damping tank may be determined and the fluid supply or drainage of the transverse damping tank through an automated process, The control routine may be changed so that it can be performed in accordance with the operation or insufficiency of the rolling damping tank.
다시, 도 5를 참조하면, 본 실시예의 제어방법은, 평가 단계(S50)의 평가 결과에 따라 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 판단하는 판단 단계(S60)가 포함될 수 있다.Referring again to FIG. 5, the control method of the present embodiment may include a determination step (S60) of determining whether the lateral movement damping tank is operated or not, in accordance with the evaluation result of the evaluation step (S50).
특히, 상기 판단 단계(S60)에서, 횡동요 감쇠탱크의 운용을 결정할 경우, 상기 선박의 횡동요 고유주기와 상기 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 동일 또는 유사하게 되기 위한 탱크수심을 결정하는 탱크수심 결정 단계(S70)가 진행될 수 있다.Particularly, in the determining step S60, when determining the operation of the transverse vibration damping tank, it is preferable that the depth of the tank for determining the depth of the tank to be the same or similar to the natural cycle of the transverse vibration damping tank The determination step S70 may be performed.
횡동요 감쇠탱크의 탱크수심은 앞서 설명한 횡동요 감쇠탱크의 고유주기에 관한 수학식 2와 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있으므로, 여기에서 상세한 설명은 생략될 수 있다.The tank depth of the transverse damping tank can be calculated using Equation (2) and Equation (1) with respect to the natural period of the transverse damping tank described above, so that the detailed description can be omitted here.
또한, 탱크수심 결정 단계(S70)에서 탱크수심이 결정 또는 산출된 경우, 탱크수심에 대응하게 횡동요 감쇠탱크의 내부에 유체를 채우는 급수 단계(S80)가 진행될 수 있다.In addition, when the tank depth is determined or calculated in the tank depth determination step S70, a water supply step (S80) may be performed in which fluid is filled in the inside of the transverse deceleration tank corresponding to the tank depth.
반면, 상기 판단 단계(S60)에서 횡동요 감쇠탱크의 불용을 결정할 경우, 횡동요 감쇠탱크의 내부를 빈 상태로 유지하거나, 상기 횡동요 감쇠탱크에 기 채워져 있던 유체를 비우는 배수 단계(S90)가 진행될 수 있다.On the other hand, if it is determined in step S60 that the insufficient use of the transverse damping tank is determined, the drainage step S90 of keeping the inside of the transverse damping tank empty or emptying the fluid filled in the transverse damping tank Can proceed.
여기서, 급수 단계(S80) 또는 배수 단계(S90)는 도 3 또는 도 4를 통해 설명한 급배수부(220)의 작동 설명을 통해 이해될 수 있으므로, 여기에서 상세한 설명은 생략될 수 있다.Here, the water supplying step S80 or the draining step S90 may be understood through the operation description of the water supply /
다만, 횡동요 감쇠탱크의 급배수부는 횡동요 감쇠탱크의 내부(예: 플로트 방식) 또는 내부 및 외부(예: 음파 방식)에 설치되고, 횡동요 감쇠탱크(200) 내의 유체 수위를 감지하는 수위감지센서의 신호에 기초하여 급배수부(220)의 동작이 컨트롤될 수 있다.However, the water supply / drainage portion of the transverse vibration damping tank is installed inside the transverse vibration damping tank (for example, float type) or inside and outside (for example, sound wave type) The operation of the water supply and
즉, 급배수부(220)는 제어기로부터 입력받은 급수명령, 탱크수심, 배수명령에 따라 탱크수심이 수위감지센서에서 측정된 값과 일치되도록 유체를 횡동요 감쇠탱크에 채울 수 있다.That is, the water supply /
도 7은 도 1에 도시된 제어장치가 적용된 선박(횡동요 감쇠탱크가 설치된 선박)(도 7에서는 "본 발명"으로 표시)과 비교 선박(횡동요 감쇠탱크가 설치되지 않은 선박)(도 7에서는 "종래기술"로 표시)의 시계열 횡동요 응답에 대한 비교실험 결과를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 2000초~2300초 사이의 값을 확대하여 나타낸 도면이다.Fig. 7 is a schematic view of a ship (a ship equipped with a transverse damping tank) (indicated by "present invention" in Fig. 7) to which the control apparatus shown in Fig. 1 is applied and a comparative ship FIG. 8 is an enlarged view of a value between 2000 seconds and 2300 seconds in FIG. 7; FIG.
여기서, 비교 실험 조건은 PM (Pierson Moskowiz) 파도 스펙트럼을 대상으로 파고(Hs)(유의파고)는 5미터, 파도스펙트럼피크주기(Tp)는 16초, 선박의 속도, 즉 선속(Vs)은 0kts가 되도록 하였고, 모형선박은 컨테이너선을 대상으로 제작하였다.The comparison experiment conditions are as follows: peak (Hs) (significant wave) of 5 meters, wave spectrum peak period (Tp) of 16 seconds, speed of vessel, And the model ship was constructed for the container ship.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박은 비교 선박에 비해 모든 시구간(X축)에 걸쳐 횡동요 응답(Y축)이 감소하고 있다. 특히, 도 8을 참조하면, 2000~2300초 사이에서 횡동요 응답이 효과적으로 감소하고 있는 것을 보다 명확히 알 수 있다.Referring to FIG. 7, the ship according to the present embodiment has a decrease in the rolling sway response (Y-axis) over all time periods (X-axis) as compared with the comparison ship. In particular, referring to FIG. 8, it can be clearly seen that the rolling sway response is effectively reduced between 2000 and 2300 seconds.
도 9는 도 7에 도시한 PM 파도스펙트럼을 이용한 실험결과로부터 도출해낸 횡동요 선형 응답특성(Roll RAO(Response Amplitude Operator))에 대한 비교도이다.9 is a comparative chart of the response amplitude operator (Roll RAO) derived from experimental results using the PM wave spectrum shown in FIG.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박은 비교 선박과 비교할 때, 횡동요 응답이 횡동요 공진주기 근처(대략 15~16초)에서 약 40% 정도 감소되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the ship according to the present embodiment is reduced by about 40% in the vicinity of the transverse resonance period (about 15 to 16 seconds), as compared with the comparison ship.
한편, 본 실시예에 따른 선박을 컨테이너선으로 가정하였으나 이는 예시에 불과하며, 선체의 엔진룸 상측에 탱크를 배치할 수 있는 일정한 수용부가 마련된 경우라면 다양한 종류의 선박에 적용 가능할 것이다.On the other hand, the ship according to the present embodiment is assumed to be a container line, but this is merely an example, and the present invention can be applied to various types of vessels provided that a certain accommodating portion capable of disposing the tank on the upper side of the engine room of the ship is provided.
이렇게 본 실시예는 컨테이너선 등과 같은 선박에서 월등한 효과를 가지고 있는 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 미리 파악할 수 있음에 따라 친환경 및 경제적으로 선박을 운용할 수 있다.Thus, the present embodiment can operate the ship in an eco-friendly and economical manner because it can grasp the operation or insufficiency of the transverse dynamic damping tank having a superior effect on a ship such as a container ship or the like.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100 : 제어기 101 : 중앙 처리부
102 : 입출력 처리부 103 : 기상정보 처리부
104 : 고유주기 계산부 105 : 평가부
106 : 수심결정부 110 : 기상예보부
120 : 운항정보부 130 : 자이로콤파스
140 : 횡동요센서 150 : 횡동요 응답특성 DB
200 : 횡동요 감쇠탱크 201 : 유체
210 : 수위감지센서 220 : 급배수부100: controller 101: central processing unit
102: input / output processing unit 103: weather information processing unit
104: natural frequency period calculating unit 105:
106: Depth judging unit 110: Weather forecasting unit
120: Flight information section 130: Gyro compass
140: Rolling sensor 150: Rolling response characteristic DB
200: transverse damping tank 201: fluid
210: water level sensor 220:
Claims (11)
해상에서 발생 가능한 파도 조건에 대한 횡동요 응답특성을 수치운동 성능 시뮬레이션에 의해 평가하여 기록 저장한 횡동요 응답특성 데이터베이스; 및
상기 선박이 운항할 항로에 대응하는 기상예보부의 기상정보, 상기 선박에 관한 운항정보 및 상기 횡동요 감쇠탱크의 제어를 위한 분석정보를 입력값으로서 입력받고, 상기 입력값에 대응하게 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하여 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 결정하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는,
상기 기상정보에서 파향, 파고 및 파도스펙트럼피크주기 중 어느 하나 이상을 추출하는 기상정보 처리부;
상기 기상정보의 파향과 자이로콤파스의 선수각을 이용하여 파도 입사각을 파악하는 중앙 처리부;
횡메타센터높이를 입력값으로 하여 상기 선박의 횡동요 고유주기를 계산하는 고유주기 계산부;
상기 제어기에 입력된 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기, 파도 입사각, 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 상기 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가부; 및
상기 평가부의 평가 결과에 따라 탱크수심을 결정하는 수심결정부;를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치.A control device connected to a transverse vibration damping tank disposed on an upper side of an engine room of a ship and partially accommodating a fluid therein and a water supply / drainage section for supplying / draining fluid of the transverse vibration damping tank,
A lateral sway response characteristic database which records and records the lateral sway response characteristics for the wave conditions that can occur in the sea by simulating numerical motion performance; And
Wherein the control unit receives as inputs the weather information of the weather forecast unit corresponding to the route to be operated by the ship, the navigation information about the ship, and the analysis information for controlling the lateral movement decay tank, And a controller for determining the operation or insufficiency of the transverse rocking damping tank by searching for a lateral rocking prediction angle in the characteristic database and comparing the searched lateral rocking prediction angle with a reference value to determine the possibility of occurrence of lateral rocking of the ship,
The controller comprising:
A weather information processing unit for extracting at least one of a wave direction, a wave height and a wave spectrum peak period from the gas-phase information;
A central processing unit for grasping a wave incident angle using the wave direction of the weather information and the bow angle of the gyro compass;
A natural frequency period calculating unit for calculating a natural frequency of the transverse motion of the ship using the height of the transverse meta center as an input value;
Wherein the controller is configured to use at least one of a wave direction, a wave height, a wave spectrum peak period, a wave incident angle, a ship draft, a transverse meta center height, An evaluation unit for searching for a prediction angle, comparing the searched sway prediction angle with a reference value to determine the possibility of occurrence of rolling sway of the ship; And
And a water depth determination section for determining a tank depth according to an evaluation result of the evaluation section.
상기 운항정보는, 상기 선박에 설치된 운항정보부에서 관리하는 흘수, 횡메타센터높이 및 선속 중 어느 하나 이상을 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the navigation information includes at least one of a draft, a transverse meta center height, and a line speed managed by an operation information unit installed on the ship.
상기 분석정보는, 상기 횡메타센터높이에 따라 계산된 횡동요 고유주기, 자이로콤파스의 선수각 및 횡동요센서의 횡동요각 중 어느 하나 이상을 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치.3. The method of claim 2,
Wherein the analysis information includes at least one of a transverse motion inherent cycle calculated according to the height of the transverse metacentric center, a bow angle of the gyro compass, and a transverse motion angle of the transverse motion sensor.
상기 횡동요 응답특성 데이터베이스는,
상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속, 선수각, 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기 및 파도 입사각 중 어느 하나 이상에 따른 수치 운동 성능 시뮬레이션 결과와 횡동요 예측각도, 상기 횡메타센터높이에 따른 선박의 횡동요 고유주기를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the rolling sway response characteristic database comprises:
The numerical motion performance simulation result and the lateral sway prediction angle according to at least one of the ship draft, the transverse center height, the line speed, the bow angle, the wave direction, the wave height, the wave spectral peak period and the wave incident angle, A control device for a transverse dynamic damping tank comprising a transverse dynamic period of a ship.
상기 급배수부는,
상기 횡동요 감쇠탱크의 내부로 상기 유체를 급수시키는 유체 급수부;
상기 횡동요 감쇠탱크 내의 유체를 배수시키는 유체 배수부;
상기 횡동요 감쇠탱크의 내부에 마련되어 상기 횡동요 감쇠탱크 내의 유체 수위를 감지하는 수위감지센서; 및
상기 수위감지센서에서 측정한 값이 상기 제어장치로부터 입력받은 탱크수심에 대응하도록 상기 유체의 급수량을 조절하여, 상기 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 상기 선박의 횡동요 고유주기와 동일하게 조절되도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어장치.The method according to claim 1,
The water supply /
A fluid supply unit for supplying the fluid into the inside of the transverse vibration damping tank;
A fluid drain part for draining the fluid in the transverse vibration damping tank;
A water level sensor provided inside the transverse vibration damping tank for sensing a fluid level in the transverse vibration damping tank; And
The water supply amount of the fluid is adjusted so that the value measured by the water level sensor corresponds to the water depth of the tank received from the control device so that the natural period of the transverse rocking damping tank is controlled to be the same as the natural rocking period of the ship And a control unit for controlling the transverse damping tank.
상기 제어기가,
상기 선박이 운항할 항로에 대응하게 기상예보부로부터 입력받은 기상정보에서 파향, 파고, 파도스펙트럼피크주기 중 어느 하나 이상을 추출하는 단계;
상기 기상정보의 파향과 자이로콤파스의 선수각을 비교하여 파도 입사각을 파악하는 단계;
상기 선박의 운항정보부로부터 흘수, 횡메타센터높이 및 선속 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계;
상기 선박의 횡동요 고유주기를 계산하는 단계;
상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 사용하여 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 횡동요 예측각도를 검색하고, 상기 검색된 횡동요 예측각도와 기준값을 비교하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 평가 단계; 및
상기 평가 단계의 평가 결과에 따라 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용 또는 불용을 판단하는 판단 단계를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법.A control method for a transverse vibration damping tank disposed on an upper side of an engine room of a ship and partially accommodating a fluid therein,
The controller comprising:
Extracting at least one of a wave period, a wave period, and a wave spectrum peak period from the weather information input from the weather forecast unit corresponding to the route to be operated by the ship;
Comparing the wave direction of the gaseous information with a bow angle of the gyro compass to grasp a wave incident angle;
Receiving at least one of the draft, the height of the transverse metacentric center and the linear velocity from the navigation information unit of the ship;
Calculating a transverse period inherent period of the ship;
The method of claim 1, wherein at least one of the wave direction, the wave height, the wave spectrum peak period, the wave incident angle, the ship draft, the transverse meta center height, An evaluation step of searching for an angle and comparing the searched sway prediction angle with a reference value to determine the possibility of occurrence of rolling sway of the ship; And
And a judgment step of judging the operation or insufficiency of the transverse damping tank in accordance with the evaluation result of the evaluation step.
상기 판단 단계에서, 상기 횡동요 감쇠탱크의 운용을 결정할 경우, 상기 선박의 횡동요 고유주기와 상기 횡동요 감쇠탱크의 고유주기가 동일하게 되기 위한 탱크수심을 결정하는 탱크수심 결정 단계를 더 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법.8. The method of claim 7,
Determining a depth of a tank for determining the depth of the tank to make the transverse peculiar period of the ship equal to the natural period of the transverse rocking damping tank when the operation of the transverse damping tank is determined in the determining step Control method of transverse damping tank.
상기 탱크수심에 대응하게 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부에 유체를 채우는 급수 단계를 더 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법.9. The method of claim 8,
Further comprising a water supplying step of filling fluid in the inside of the transverse vibration damping tank corresponding to the water depth of the tank.
상기 판단 단계에서, 상기 횡동요 감쇠탱크의 불용을 결정할 경우, 상기 횡동요 감쇠탱크의 내부를 빈 상태로 유지하거나, 상기 횡동요 감쇠탱크에 기 채워져 있던 유체를 비우는 배수 단계를 더 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법.8. The method of claim 7,
Further comprising a drainage step of keeping the inside of the transverse vibration damping tank empty or emptying the fluid filled in the transverse vibration damping tank when the insufficiency of the transverse vibration damping tank is determined in the determining step Control method of damping tank.
상기 평가 단계에서는,
상기 횡동요 응답특성 DB를 로딩하는 단계;
상기 파향, 상기 파고, 상기 파도스펙트럼피크주기, 상기 파도 입사각, 상기 선박의 흘수, 횡메타센터높이, 선속 및 횡동요 고유주기 중 어느 하나 이상을 쿼리로 입력하여 횡동요 예측각도를 횡동요 응답특성 데이터베이스에서 검색하는 단계;
상기 쿼리에 대응하여 횡동요 예측각도가 횡동요 응답특성 데이터베이스로부터 출력되는 단계;
상기 출력된 횡동요 예측각도가 기준값에 비하여 큰가를 체크하여 상기 선박의 횡동요 발생 가능성을 판단하는 단계; 및
상기 판단하는 단계에 따른 평과 결과를 출력하는 단계를 포함하는 횡동요 감쇠탱크의 제어방법.8. The method of claim 7,
In the evaluation step,
Loading the rolling sway response characteristic DB;
Wherein the controller is configured to input the at least one of the wave direction, the wave height, the wave spectrum peak period, the wave incident angle, the ship draft, the transverse meta center height, Retrieving from the database;
A step of outputting a transverse sway prediction angle from the transverse sway response characteristic database in response to the query;
Determining whether the output sway prediction predicted angle is greater than a reference value to determine the possibility of occurrence of rolling sway of the ship; And
And outputting a result of the evaluation according to the determining step.
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