KR101476104B1 - 수평유지장치를 구비한 바지선 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상에서 선체의 요동을 억제할 수 있도록 자이로 효과를 이용한 수평유지장치가 구비된 바지선 및 그 바지선의 수평유지 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 부력에 의해 해상에 뜨는 선체; 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치; 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 선체의 기울기를 측정하는 기울기 검출부; 및 기울기 검출부에서 검출된 값에 대응하여 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하는 수평유지장치를 구비한 바지선 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

수평유지장치를 구비한 바지선 및 그 제어방법{Barge ship with horizontal leveling apparatus and control method thereof}
본 발명은 바지선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상에서 선체의 요동을 억제할 수 있도록, 자이로 효과를 이용한 수평유지장치가 구비된 바지선 및 그 바지선의 수평유지 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 바지선이라 함은, 항내·내해·호수·하천·운하 등에서 화물을 운반하거나 해상 작업용 공사장비를 탑재하고 해상작업을 하는 무동력 선박을 일컫는 것으로, 대량의 공사재료 및 공사장비를 해상으로 운반하거나 해상에서 작업공간을 제공하기 위해 선체 상부에 넓은 공간을 확보한 형태로 제조된 배를 가리킨다.
이러한 바지선은 두 지점 사이에서 화물을 운반하거나, 항내에 대형선이 접안할 수 없는 경우 등에 화물을 싣고 내리기 위해 본선 옆에 대는 배로 사용되거나, 각종 공사장비를 탑재하여 해안공사를 실시하는데 사용되며, 대부분은 자체적으로 운항을 위한 동력을 구비하지 않고 예인선에 의해 끌리거나 밀배에 밀려서 운행할 수 있도록 구성된다.
그런데, 바지선은 바다에 떠서 중량체의 하역작업을 하거나 해상작업을 할 때, 해양의 기상상태 악화로 인한 높은 파도나 풍랑에 의해 선체가 심하게 요동치기 때문에 매우 불안정할 뿐만 아니라, 공사장비의 전도, 작업자의 실족 등과 같은 안전사고가 종종 발생하는 문제가 있다. 더욱이, 바지선의 갑판 위에 적재된 중량체의 배치가 균일하게 배치되지 못하고 편중된 경우에는 선체의 전복사고로 이어질 위험이 있다.
이에 따라, 종래에는 바지선 선체의 균형을 안정적으로 잡기 위한 방안으로, 끝단에 앵커가 구비된 지지 케이블을 선체 네 모퉁이에서 해저면까지 내리거나, 원형 또는 각형의 스퍼드(spud)를 해저면까지 수직으로 내려 바지선을 해상에 계류시키는 방법을 사용하였다.
그러나, 지지 케이블을 이용한 종래기술의 경우, 그 사용처가 항내, 호수, 하천, 운하 등에서 화물을 운반하는 정도의 역할을 하는 소형의 바지선에 국한되었으며, 파랑 등에 따라 선체가 과도하게 움직이기 때문에 정밀한 해상작업이 불가능하고, 선체 고정도가 약해 해상 날씨의 영향을 많이 받는다는 문제점이 있다.
또한, 스퍼드를 이용한 종래기술의 경우, 바지선의 균형을 유지하기 위해 고가의 스퍼드를 적어도 4개 이상 설치해야 하기 때문에 장비 제작과 투입 및 설치가 복잡하여 운영비가 높으며, 단거리 이동작업이 불가하여 장거리뿐만 아니라 단거리 이송시에도 항상 예인선의 도움을 받아야 하는 문제점이 있다. 아울러, 중공의 강관으로 이루어진 스퍼드를 사용하는 관계로, 스퍼드의 체적으로 인해 배제되는 해수의 양에 상당하는 적지 않은 크기의 부력이 선체에 작용하여 불안정성을 가중시키게 되는 문제도 있다.
KR 10-1078391 B1 (2011.10.25 등록) KR 10-2005-0051409 A (2005.06.01 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 자이로스코프 기술을 이용하여 운항 및 정지 중에 선체의 요동을 억제할 수 있는 수평유지장치를 구비한 바지선 및 그 제어방법을 제공함에 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 부력에 의해 해상에 뜨는 선체; 상기 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 상기 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치; 상기 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 상기 선체의 기울기를 측정하는 기울기 검출부; 및 상기 기울기 검출부에서 검출된 값에 대응하여 상기 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하는 수평유지장치를 구비한 바지선을 제공함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 수평유지장치는, 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되어 수평 회전하는 플라이휠을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 기울기 검출부는, 상기 선체의 기울기를 측정하는 기울기 센서와, 상기 선체의 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 센서를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 가속도 센서의 측정값에 대응하여 상기 플라이휠의 회전속도를 각각 제어할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 목적은, 부력에 의해 해상에 뜨는 선체; 상기 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 상기 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치; 상기 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 상기 선체의 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 검출부; 및 상기 가속도 검출부에서 검출된 값에 대응하여 상기 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하는 수평유지장치를 구비한 바지선을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
이때, 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 수평유지장치는, 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌과, 상기 짐벌 내에 설치되며 상기 짐벌의 회전축에 대하여 수직인 회전축을 가지는 플라이휠과, 상기 플라이휠을 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어부는, 상기 선체의 네 모서리에서 각각 측정되는 상하방향 가속도 값에 따라, 상기 선체의 네 모서리에 설치되는 상기 플라이휠의 회전속도를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 수평유지장치는 상기 짐벌의 일측에 설치되어 상기 짐벌을 회전시키는 회전모터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어부는, 상기 선체의 네 모서리에서 각각 측정되는 상하방향 가속도 값에 따라, 상기 짐벌의 회전각도와 회전속도 및 상기 플라이휠의 회전속도를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
아울러, 전술한 본 발명의 목적은, (a) 바지선 선체의 네 모서리에서 요동에 따른 기울기 및 상하방향 가속도를 검출하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 값에 따라, 상기 바지선 선체의 네 모서리에 각각 설치된 수평유지장치에서 발생시켜야 할 요동 억제 모멘트를 산출하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 수평유지장치의 작동을 제어하는 단계를 포함하는 수평유지장치를 구비한 바지선의 제어방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
이때, 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 수평유지장치는, 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되어 수평 회전하는 플라이휠을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 플라이휠의 회전속도 및 회전방향을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 수평유지장치는, 상기 박스 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌과, 상기 짐벌의 일측에 설치되어 상기 짐벌을 회전시키는 회전모터를 더 포함하고, 상기 짐벌은 상기 플라이휠의 회전축에 대하여 수직한 회전축을 갖도록 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 짐벌의 회전각도와 회전속도 및 상기 플라이휠의 회전속도와 회전방향을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 수평유지장치를 구비한 바지선 및 그 제어방법에 의하면, 선체 요동시 수평유지장치가 요동 억제 모멘트를 즉시 발생시켜, 수평 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래와 달리 별도의 케이블이나 스퍼드를 해저면에 설치할 필요가 없으며, 따라서 해상에 계류중일 때뿐만 아니라 이동시에도 선체의 균형을 유지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 바지선의 네 모서리에 각각 가속도 센서와 수평유지장치를 설치하고, 가속도 센서로부터 측정되는 값에 따라 각각의 수평유지장치의 작동을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 바지선의 불규칙적인 움직임에 대한 미세조정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 선상에 수평유지장치를 구비한 바지선의 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치의 요동 억제 모멘트 발생을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 수평유지장치를 구비한 바지선 제어방법의 순서도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명에 따라 선상에 수평유지장치를 구비한 바지선의 개략도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치를 구비한 바지선(이하, '바지선')(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이 선체(200)의 네 모서리에 각각 하나씩 총 4개의 수평유지장치(300)를 구비하며, 각각의 수평유지장치(300)의 작동을 제어하기 위한 제어부(500)가 선체(200)의 일측에 구비된다.
이때, 본 실시예에서는 수평유지장치(300)가 선체(200)의 상측에 설치된 예를 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 선체(200) 내부 또는 선체(200)의 하측에 수평유지장치(300)가 설치되는 것도 가능함을 미리 밝혀둔다. 아울러, 본 실시예는 선체(200)의 네 꼭지점 부분에 각각 하나씩 수평유지장치(300)가 설치된 예를 설명하고 있으나, 예컨대 각각의 모서리 중간부에 하나씩 수평유지장치(300)가 설치되는 것도 가능하다.
해상에서 파도에 의해 출렁이는 바지선(100)을 수평상태로 계속 유지시키기 위해서는, 선체(200)의 요동에 대응하여 수평을 잡기 위한 미세한 조정이 필요하다.
즉, 바지선(100)은 해상의 바람과 파도에 의해 불규칙한 요동을 보이며, 이러한 움직임은 바지선(100) 선체(200)의 네 모서리마다 다르게 나타날 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 이처럼 선체(200)의 네 모서리마다 다르게 나타나는 움직임에 맞춰, 선체(200)의 네 모서리마다 설치된 수평유지장치(300)의 작동이 제어부(500)에 의해 각각 독립적으로 제어된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치(300)는 자이로 효과(gyro effect)를 이용한 것으로, 선체(200)의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시킴으로써, 선체(200)가 수평 상태를 유지하게끔 하는 역할을 한다. 여기서 자이로 효과라 함은 고속으로 회전하는 회전체는 회전축을 항상 처음의 상태로 일정하게 유지하려는 성질이 있는 것을 가리킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치(300)는, 내부에 공간부가 형성되는 박스(310)와, 박스(310) 내부에 설치되는 구동모터(320)와, 구동모터(320)의 회전축(330)에 결합되어 수평 회전하는 플라이휠(340)을 포함한다.
도 1과 도 2에 도시된 박스(310)는 육면체 형태로 도시되어 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 내부에 구동모터(320)와 플라이휠(340)이 설치될 수 있는 공간을 가진다면 박스(310)의 외관은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 박스(310)는 구형 또는 팔면체 등의 다면체 형태로도 이루어질 수 있다.
구동모터(320)는 플라이휠(340)을 회전시키기 위한 것으로 박스(310) 내부에 설치된다. 구동모터(320)의 작동은 제어부(500)에 의해 제어 가능하며, 따라서 구동모터(320)의 작동을 제어함으로써 플라이휠(340)의 회전방향과 회전속도를 제어할 수 있다.
플라이휠(340)은 회전축(330)에 의해 구동모터(320)와 결합하며, 구동모터(320)의 작동에 의해 수평 회전함으로써 관성 모멘트를 발생시킨다. 이때, 플라이휠(340)의 회전에 의해 발생되는 관성 모멘트는 선체(200)의 요동을 억제하는 요동 억제 모멘트로 작용하게 된다.
한편, 플라이휠(340)의 일측에는 선체(200)의 기울기를 측정하는 기울기 검출부(400)가 구비되는데, 예컨대 선체(200)의 요동에 따른 기울기를 측정하는 기울기 센서(410)와, 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 센서(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평유지장치의 요동 억제 모멘트 발생을 도시한 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 파랑 에너지가 부딪혀 선체(200)가 기울어진 경우, 제어부(500)는 기울기 검출부(400)에 의해 측정되는 기울기 및 가속도에 따라 플라이휠(340)의 회전방향 및 회전속도를 제어하여 복원력을 발생시킨다.
이때, 전술한 바와 같이, 선체(200)의 네 모서리에서 기울기 및 가속도가 각각 측정되고 선체(200)의 네 모서리에 각각 설치된 플라이휠(340)의 회전방향 및 회전속도가 서로 독립적으로 제어됨으로써, 선체(200)의 요동에 대응한 요동 억제 모멘트가 선체(200)의 네 모서리 부분에서 각각 독립적으로 발생하게 된다.
즉, 플라이휠(340)이 회전하기 시작할 때 중력으로 인한 토크(torque)는 플라이휠(340)의 상단 평면상에서 한쪽으로 기울어지게 작용한다. 이러한 토크는 세차운동으로 인해 플라이휠(340)의 상단 평면상에 수직한 가상의 축선에 대하여 플라이휠(340)을 똑바로 세우는 토크를 유발하며, 플라이휠(340)이 빠르게 회전할수록 점점 더 똑바로 세워지게 된다. 이를 통해 중력으로 인한 토크는 사라지고 세차운동에 의한 토크만 남아, 플라이휠(340)이 회전하는 동안 선체(200)가 기울어지지 않고 수평 상태를 유지하게 되는 것이다.
이때, 선체(200)의 각 모서리마다 설치된 가속도 센서(420)는 상하 방향 가속도를 측정하며, 측정된 가속도 값이 클수록 플라이휠(340)의 회전속도를 증가시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 선체(200) 네 모서리의 상하 방향 가속도를 측정하여, 가속도가 큰 순서대로 플라이휠(340)의 회전속도를 크게 하는 것이 바람직하다.
이 경우, 요동이 큰 모서리 부분은 요동이 작은 모서리 부분에 비해 상대적으로 큰 요동 억제 모멘트가 발생하고, 요동이 작은 모서리 부분은 요동이 큰 모서리 부분에 비해 상대적으로 작은 요동 억제 모멘트가 발생하여, 선체(200)의 요동에 대응한 순간적인 미세 조정이 가능하게 된다.
제2 실시예
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도로서, 설명의 편의를 위해 박스의 도시는 생략하였다. 이하, 전술한 제1 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 수평유지장치(300')는, 내부에 공간부가 형성되는 박스(310, 도 1 참조)와, 박스(310) 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌(gimbal)(350)과, 짐벌(350) 내에 회전 가능하게 설치되는 플라이휠(340)과, 플라이휠(340)을 회전시키는 구동모터(320)를 포함한다.
여기서, 박스(310)는 바지선 선체의 네 모서리에 각각 구비되며, 그 내부에 설치되는 짐벌(350)과 플라이휠(340) 및 구동모터(320)를 보호하는 역할을 한다. 이때, 박스(310)의 외관은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 구형 또는 사면체나 팔면체 등의 다면체 형태로도 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 박스(310)는 선체(200)의 상측에 구비되고 있으나, 선체(200) 내부 또는 선체(200)의 하측에 구비되는 것도 가능함은 전술한 바와 같다. 아울러, 본 실시예에서는 박스(310)가 선체(200)의 꼭지점부에 구비되고 있으나, 예컨대 선체(200)의 모서리 중간부에 구비되는 것도 가능하다.
짐벌(350)은 내부에 플라이휠(340)과 구동모터(320)의 설치가 가능하도록 공간부를 가지며, 박스(310) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 짐벌(350)은 양면이 개구된 육면체 형태로 형성될 수 있다. 짐벌(350)의 양측에는 짐벌 회전축(351)이 외측으로 돌출 형성되며, 박스(310)의 바닥면에 서로 이격하여 수직으로 설치되는 한 쌍의 지지대(360) 상단부에 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 선체(200) 요동시 짐벌(350)은 짐벌 회전축(351)을 기준으로 도면상 상하 방향으로 소정 각도 회전 가능하다.
짐벌(350)의 중앙부에는 플라이휠 회전축(341)이 짐벌 회전축(351)에 대하여 수직한 방향으로 설치된다. 예컨대, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 도면상 좌우 방향으로 설치된 짐벌 회전축(351)에 대하여, 도면상 상하 방향으로 플라이휠 회전축(341)이 축회전 가능하게 설치된다.
짐벌(350)의 바닥면에는 구동모터(320)가 고정 설치되며, 구동모터(320)의 상부에 플라이휠 회전축(341)이 중앙부를 관통하도록 플라이휠(340)이 결합된다. 이때, 구동모터(320)의 회전력은 플라이휠 회전축(341)을 통해 플라이휠(340)로 전달되며, 따라서 구동모터(320) 작동시 플라이휠 회전축(341)과 함께 플라이휠(340)이 일체로 회전하여 관성 모멘트를 발생시키게 된다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 짐벌(350) 및 플라이휠(340)의 회전에 따른 자이로 효과를 이용하여, 선체(200)의 요동 반대 방향으로 요동 억제 모멘트를 발생시킴으로써, 선체(200)의 요동을 안정화시키게 된다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 플라이휠(340)이 Z축을 중심으로 회전하고 있을 때, Z축에 수직한 Y축을 중심으로 하는 짐벌(350)의 회전이 입력으로 가해지면, Z축과 Y축 모두에 수직한 X축을 중심으로 하는 회전에 의해 요동 억제 모멘트가 발생된다.
즉, 파도나 조류 또는 해류에 의하여 선체(200)에 요동이 발생하는 경우, 회전하고 있는 플라이휠(340)에 대하여 자연스럽게 짐벌(350)이 회전하게 되고, 이러한 짐벌(350)의 회전을 입력으로 하는 자이로 효과에 의해 요동 억제 모멘트가 발생되어 선체(200)로 전달됨으로써 선체(200)의 요동이 저감되는 것이다.
이때, 선체(200)의 각 모서리에서 측정되는 가속도 값에 따라 플라이휠(340)의 회전속도를 달리함으로써, 선체(200)의 요동에 대응한 순간적인 미세 조정이 가능함은 전술한 바와 같다.
제3 실시예
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평유지장치의 구성도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평유지장치(300")는, 도 4를 참조하여 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평유지장치(300')와 그 구성이 전체적으로 유사하며 다만, 짐벌(350)을 회전시키기 위한 회전모터(352)가 짐벌 회전축(351)의 일측 단부에 구비된다는 점에서 차이점이 있다.
따라서, 전술한 제2 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 짐벌 회전축(351)의 일측 단부에 회전모터(352)가 설치되며, 제어부(500)에 의해 회전모터(352)의 작동이 제어됨으로써 짐벌(350)을 임의로 소정 각도 회전시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 선체(200)의 요동이 기울기 센서(410) 또는 가속도 센서(420)에 의해 감지되면, 각각의 센서(410,420)에서 측정된 값이 제어부(500)로 전달되고, 제어부(500)는 요동 억제를 위해 필요한 짐벌(350)의 회전각도와 회전속도를 산출하여 회전모터(352)의 작동을 제어함으로써, 플라이휠(340)과 짐벌(350)의 회전에 따른 자이로 효과에 의해 요동 억제 모멘트를 발생시켜 선체(200)의 요동을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 선체(200)의 각 모서리에서 측정되는 가속도 값에 따라, 각각의 수평유지장치(300")를 구성하는 짐벌(350)의 회전각도와 회전속도, 그리고 플라이휠(340)의 회전속도를 달리함으로써, 선체(200)의 요동에 대응하여 선체(200)의 각 모서리 부분에서 순간적인 미세 조정이 가능해진다.
도 6은 본 발명에 따른 수평유지장치를 구비한 바지선 제어방법의 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 수평유지장치를 구비한 바지선 제어방법을 상세하게 설명하기로 한다.
기울기 및 가속도 검출단계( S10 ):
선체(200) 요동시, 선체(200)의 네 모서리 부분에 설치된 수평유지장치(300,300',300")의 기울기 검출부(400)에서 선체(200)의 기울기 및 상하방향 가속도를 각각 측정하며, 측정된 값은 제어부(500)로 전달된다.
요동 억제 모멘트 산출단계( S20 ):
제어부(500)는 기울기 검출부(400)에서 측정된 값을 전달받아 선체(200)의 네 모서리 부분에서 필요로 하는 요동 억제 모멘트를 산출하게 되는데, 이때 플라이휠(340)의 회전방향 및 회전속도를 결정한다. 필요에 따라서는 이 단계에서 짐벌(350)의 회전각도와 회전속도가 결정될 수도 있다.
수평유지장치 작동 제어단계( S30 ):
제어부(500)에서 산출하여 결정한 플라이휠(340)의 회전방향 및 회전속도에 따라, 구동모터(320)의 작동을 제어하여 플라이휠(340)을 회전시킨다.
이때, 선체(200)의 네 모서리 부분에 있어서, 측정된 가속도 값이 클수록 플라이휠(340)의 회전속도를 크게 하고, 측정된 가속도 값이 작을수록 플라이휠(340)의 회전속도를 작게 하는 것이 바람직하다.
아울러, 짐벌(350)의 회전각도와 회전속도가 결정된 경우에는 회전모터(352)의 작동을 제어하여 짐벌(350)을 소정 각도 회전시킬 수도 있으며, 플라이휠(340)과 짐벌(350)의 회전방향 및 회전속도는 제어부(500)에 의해 선체(200)의 네 모서리 부분에서 각각 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
결과적으로, 플라이휠(340) 또는 플라이휠(340)과 짐벌(350)의 회전에 의해 선체(200)의 네 모서리 부분에서 자이로 효과에 의한 요동 억제 모멘트가 각각 발생되며, 이에 따라 선체의 요동이 저감되어 바지선(100)은 안정적으로 수평상태를 유지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 바지선
200 : 선체
300,300',300" : 수평유지장치
310 : 박스
320 : 구동모터
340 : 플라이휠
341 : 플라이휠 회전축
350 : 짐벌
351 : 짐벌 회전축
352 : 회전모터
360 : 지지대
400 : 기울기 검출부
500 : 제어부

Claims (13)

  1. 부력에 의해 해상에 뜨는 선체;
    상기 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 상기 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치;
    상기 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 상기 선체의 기울기를 측정하는 기울기 검출부; 및
    상기 기울기 검출부에서 검출된 값에 대응하여 상기 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 수평유지장치는 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되어 수평 회전하는 플라이휠을 포함하고, 상기 기울기 검출부는 상기 선체의 기울기를 측정하는 기울기 센서와, 상기 선체 네 모서리의 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 가속도 센서의 측정값에 대응하여 상기 플라이휠의 회전속도 및 회전방향을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 수평유지장치를 구비한 바지선.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 부력에 의해 해상에 뜨는 선체;
    상기 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 상기 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치;
    상기 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 상기 선체의 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 검출부; 및
    상기 가속도 검출부에서 검출된 값에 대응하여 상기 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 수평유지장치는 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌과, 상기 짐벌 내에 설치되며 상기 짐벌의 회전축에 대하여 수직인 회전축을 가지는 플라이휠과, 상기 플라이휠을 회전시키는 구동모터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 선체의 네 모서리에서 각각 측정되는 상하방향 가속도 값에 따라, 상기 선체의 네 모서리에 설치되는 상기 플라이휠의 회전속도 및 회전방향을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 수평유지장치를 구비한 바지선.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 부력에 의해 해상에 뜨는 선체;
    상기 선체의 네 모서리에 각각 설치되며, 상기 선체의 요동에 대응하여 요동 억제 모멘트를 발생시키는 수평유지장치;
    상기 수평유지장치의 일측에 각각 설치되며, 상기 선체의 상하방향 가속도를 측정하는 가속도 검출부; 및
    상기 가속도 검출부에서 검출된 값에 대응하여 상기 수평유지장치의 작동을 각각 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 수평유지장치는 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌과, 상기 짐벌 내에 설치되며 상기 짐벌의 회전축에 대하여 수직인 회전축을 가지는 플라이휠과, 상기 플라이휠을 회전시키는 구동모터와, 상기 짐벌의 일측에 설치되어 상기 짐벌을 회전시키는 회전모터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 선체의 네 모서리에서 각각 측정되는 상하방향 가속도 값에 따라, 상기 짐벌의 회전각도와 회전속도 및 상기 플라이휠의 회전속도 및 회전방향을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 수평유지장치를 구비한 바지선.
  8. 삭제
  9. (a) 바지선 선체의 네 모서리에서 요동에 따른 기울기 및 상하방향 가속도를 검출하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 값에 따라, 상기 바지선 선체의 네 모서리에 각각 설치된 수평유지장치에서 발생시켜야 할 요동 억제 모멘트를 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 수평유지장치의 작동을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 수평유지장치는, 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되어 수평 회전하는 플라이휠을 포함하며, 상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 플라이휠의 회전속도 및 회전방향을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 수평유지장치를 구비한 바지선의 제어방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. (a) 바지선 선체의 네 모서리에서 요동에 따른 기울기 및 상하방향 가속도를 검출하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 값에 따라, 상기 바지선 선체의 네 모서리에 각각 설치된 수평유지장치에서 발생시켜야 할 요동 억제 모멘트를 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 수평유지장치의 작동을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 수평유지장치는 내부에 공간부가 형성되는 박스와, 상기 박스 내부에 회전 가능하게 설치되는 짐벌과, 상기 짐벌 내에 설치되며 상기 짐벌의 회전축에 대하여 수직인 회전축을 가지는 플라이휠과, 상기 플라이휠을 회전시키는 구동모터와, 상기 짐벌의 일측에 설치되어 상기 짐벌을 회전시키는 회전모터를 포함하고, 상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 산출된 요동 억제 모멘트에 따라, 상기 짐벌의 회전각도와 회전속도 및 상기 플라이휠의 회전속도와 회전방향을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 수평유지장치를 구비한 바지선의 제어방법.

  13. 삭제
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