KR101572255B1

KR101572255B1 - 잠수함

Info

Publication number: KR101572255B1
Application number: KR1020120114543A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 크룸리히; 알프레드 메쉐너
Original assignee: 티센크루프 마린 시스템즈 게엠베하
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2015-11-26
Also published as: ES2712558T3; KR20130047582A; EP2586698B1; TR201902692T4; DE102011085529A1; PL2586698T3; EP2586698A3; DE102011085529B4; EP2586698A2

Abstract

잠수함은 내압선각과 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 적어도 하나의 장치를 포함한다. 이 장치는 내압선각 내의 가스제거 챔버내에 배치된다. 유독가스전환을 위한 수단 및/또는 유독가스흡착을 위한 수단이 가스제거 챔버내에 배치된다.

Description

잠수함{Submarine}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 특정된 구성을 갖는 잠수함에 관한 것이다.

연료전지설비를 갖는 잠수함들이 알려져 있고, 외부공기로부터 독립적인 방식의 이 연료전지는, 잠수 운항 중, 잠수함의 추진과 잠수함의 기타 다른 조립체들을 위한 전기적 에너지를 제공한다. 잠수함에 있어서 공지의 연료전지 설비들은 수소 및 산소로 작동된다. 이 연료전지설비에 있어서, 수소가 연료전지설비의 외부 환경으로 흐르는 누설은 반드시 방지되어야만 하며, 그 이유는 이것은 공기 중의 소정의 수소농도가 잠수함의 내압선각에 폭발성 혼합물로 되기 때문이다.

또한, 연료전지 추진을 하는 잠수함에 있어서, 연료전지설비를 위해 필요한 수소를 제공하기 위하여 메탄올 재생기를 사용하는 것이 알려져 있다. 여기서, 만약 거기에 누설이 있다면 메탄올 재생기에 의해 생산된 수소가 메탄올 재생기의 외부환경으로 유출되는 것을 방지해야 한다. 또한, 메탄올 재생기로 안내된 메탄올과 메탄올을 재생할 때 있을 수 있는 경우로서 생기는 일산화탄소가 누설로서 메탄올 재생기의 외부환경으로 유출되지 않도록 보장되어야만 하는데, 왜냐하면 메탄올 및 일산화탄소는 유독성이고 따라서 내압선각의 공기에 있어서 이것은 잠수함의 승무원에게 위험이 되기 때문이다.

위와 같은 단점들을 해소하기 위하여, 본 발명의 목적은 잠수함의 내압선각에 배치된 장치에 의해 사용되고 생산되는 유독가스가 이들 장치들의 외부환경으로 허용될 수 없는 량이 누출되지 않도록 하는 잠수함을 제공하는 것이다.

위의 목적은 청구항 1에 특정된 구성들을 갖는 잠수함에 의해 달성된다. 이 잠수함의 이점 있는 형태들은 다음의 도면 및 상세한 설명은 물론 종속항들로부터 명백해진다. 여기서, 본 발명에 따르면, 종속항들 및 상세한 설명 등에 특정된 구성들뿐만 아니라 조합들이 청구항 1 및 본 발명에 따른 또 다른 해결책을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 잠수함은 통상적인 방식으로 내압선각을 포함한다. 이 내압선각 내에는 유독가스를 사용하거나 생산하는 적어도 하나의 장치가 배치된다. 유독가스는 내압선각의 공기 중의 소정 농도로부터 잠수함의 승무원에게 위험을 유도하는 가스로서 이해되는 것이다.

본 발명에 따르면, 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치가 잠수함 내의 가스제거 챔버 안에 배치되고, 여기서 유독가스 전환 및/또는 유독가스 흡착을 위한 수단이 이 가스제거 챔버 안에 배치된다. 이러한 본 발명의 목표는 이러한 장치를 완전히 둘러싸는 하우징이거나 내압선각의 폐쇄된 칸(compartment)일 수 있는 폐쇄공간에 그리고 이 공간 내에 이들 장치들로부터 나오는 유독가스를 포집하고, 기술적으로 간단하고 따라서 저렴한 방식으로 유독가스 전환을 위한 수단으로 무해한 물질로 전환하거나 또는 유독가스 흡착을 위한 수단으로 가스제거 챔버내에서 그것을 묶거나(bind) 결합시키는(bond) 것이다. 여기서, 예를 들면, 산화에 의해서 유독가스 전환이 일어나는 화학적 반응기들이 유용하게 유독가스 전환을 위한 수단으로서 역할을 한다. 유독가스 흡착을 위한 수단은 유독가스가 바람직하게는 고체들에 결합 또는 결착되는 장치들이다.

유독가스를 사용하거나 생산하는 잠수함의 장치와 관련하여, 그것은 메탄올 재생기일 수 있다. 즉, 잠수함의 가스제거 챔버내에 메탄올 재생기가 배치되는데, 거기에 적어도 하나의 산화 반응기가 배치되고, 누설에 의해 메탄올 재생기로부터 나올 수 있는 메탄올, 수소 및 일산화탄소의 유독가스들이 무해한 이산화탄소 및 물로 전환된다.

또한, 본 발명의 내용에 있어서, 유독가스를 사용하는 장치는 잠수함의 연료전지설비일 수 있다. 이 경우에, 수소의 안전한 물로의 전환을 위한 산화 반응기와 함께 연료전지설비의 가스제거 챔버내의 배치는 수소가 잠수함의 내압선각 공기로 들어오는 것을 방지한다.

만약 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치의 누설이 있는 경우, 가스제거 챔버내로 들어오는 유독가스를 유독가스 전환 및/또는 유독가스 흡착을 위한 수단으로 공급할 수 있도록 하기 위하여, 유독가스 전환 및/또는 유독가스 흡착을 위한 수단은 가스제거 챔버내에 배치된 공기순환장치의 일부를 형성하는 것이 바람직하다. 가스제거 챔버내의 공기는 공기순환장치에 의해 이 챔버내에서 순환된다. 이 방법에 의해, 우선 예를 들면 가스제거 챔버내에서 공간의 더 낮은 위치와 같은 특정 위치에 많은 양의 유독가스가 수집되는 것을 방지한다. 그러나 가스제거 챔버내에서 이 공기순환장치의 사용의 특별한 이점은 가스제거 챔버내에서 그것에 의해 빨아들여지는 공기가 공급 도관을 통해 직접적으로 유독가스 전환 및/또는 유독가스 흡착을 위한 수단으로 공급될 수 있다는 사실이고, 여기서 공기에 포함된 유독가스는, 이 공기가 다시 가스제거 챔버으로 되돌아가기 전에, 각각 유독가스 전환 및/또는 유독가스 흡착을 위한 수단에서 전환되거나 흡착된다. 따라서, 유독가스와 관련하여, 이 공기순환장치의 도움으로 가스제거 챔버내의 공기의 연속적인 세정(cleaning)이 이루어질 수 있다.

또 다른 이점 있는 설계에 따르면, 가스분석을 위한 수단들이 또한 가스제거 챔버내에 배치된다. 가스분석을 위한 이들 수단들은 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치의 밖의 가스제거 챔버내에 유독가스의 존재를 알아내고, 바람직하게는 가스제거 챔버내의 유독가스의 농도를 결정하는 역할을 한다. 유용하게는 가스분석을 위한 수단은 제어장치에 연결되고, 이 제어장치는, 결정된 유독가스가 주어지면, 알람을 발생할 수 있고, 공기순환장치의 가스운반장치의 적절한 활성화에 의해, 공기순환장치를 통한 공기 흐름을 가스제거 챔버내에 퍼져 있는 유독가스에 조정한다.

또한, 공기순환장치는 적어도 하나의 공기 냉각기를 가질 수 있다. 이 설계는 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치와 관련하여 예를 들면 연료전지설비 또는 메탄올 재생기와 같은 열-발생 장치의 경우에 특히 이점이 있다. 가스제거 챔버내에서 이들 장치들에 의해 가열된 공기는 공기 냉각기에 의해 영구적인 방식으로 냉각된다. 이에 관한 한, 즉 공기의 냉각이 없다면 거기에 우세한 온도를 위해 특히 설계되는 설비부품들을 사용하는 것은 가스제거 챔버에서는 불필요하다.

전형적으로 가스제거 챔버를 둘러싸고 있는 벽들은 이 공간 안에 존재하는 유독가스가 이 공간의 외부환경으로 들어가는 것을 방지해야 한다. 그러나, 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치가 그 안에 위치된 가스제거 챔버는 가스제거 챔버내에서 유독가스의 전환 및/또는 흡착을 고려하고 특히 공기순환장치의 사용과의 조합을 고려할 때, 완전히 가스-밀폐식으로 폐쇄되도록 설계될 필요는 없는데, 그 이유는 가스제거 챔버내의 공기는, 비록 그것이 이 공간으로부터 내압선각 공기로 나갈 수 있기 전에도, 최악의 경우에도 임계적 양이 아닌 유독가스가 가스제거 챔버으로부터 나갈 수 있을 정도로 유독가스가 없어지기 때문이다. 이 때문에, 가스제거 챔버에서 압력보상개구의 사용이 또한 이점있게 가능하고, 이것은 본 발명의 또 다른 바람직한 개발에 따른 것이다. 압력보상은 내압선각 공기와 가스제거 챔버내의 공기 사이의 압력차이가 있을 때 이 압력보상개구를 통해 일어날 수가 있다.

만약 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 여러 개의 장치가 하나의 잠수함에 배치된다면, 이들은 상기에 언급한 구성들로 각각 개별적 가스제거 챔버내에 서로 분리하여 설치될 수 있다. 그러나, 이것에 덜 복잡한 이점 있는 대안은 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치 여러 개를 앞서 언급한 형태의 하나의 가스제거 챔버내에 배치하는 것이다. 예를 들면, 이 내용에서 연료전지설비 및 메탄올 재생기를 포함하는 잠수함에 있어서 연료전지설비 및 메탄올 재생기를 함께 상기한 바와 같이 하나의 가스제거 챔버내에 배치하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 잠수함은 내압선각에 배치된 장치에 의해 사용되고 생산되는 유독가스가 이들 장치들의 외부환경으로 허용될 수 없는 량이 누출되지 않도록 보장하는 효과가 있다.

도 1은 잠수함에 대한 매우 단순화된 기본 스케치이고, 및
도 2는 도 1의 잠수함의 가스제거 챔버과 그 안에 배치된 유독가스를 사용하는 및/또는 생산하는 장치에 대한 매우 단순화된 기본 스케치이다.

이하에서, 본 발명을 도면에 도시된 하나의 실시예를 통해 좀 더 자세히 설명한다.

도식적으로 도 1에 도시된 잠수함(2)은 내압선각(4)을 포함한다. 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치(6), 예를 들면 메탄올 재생기가 내압선각(4) 내의 가스제거 챔버(8) 안에 배치된다. 공기순환장치(10)가 또한 챔버(8) 내의 장치(6) 옆에 배치된다.

공기순환장치(10)는 도관(12)을 포함하고, 이 도관(12)에는 다수의 공기 흡입부들(14)이 형성된다. 일 측 단에서 도관(12)은 도관 선(16)과 합치고 타 측 단에서 도관 선(18)과 합친다. 이 도관 선들(16, 18)은 챔버(8)의 내부로 빠져 나가 있다.

각 경우에 있어서, 가스운반펌프(20)가 도관 선들(16 및 18)의 각각에 배치된다. 가스운반펌프(20)의 출구 측에 공기 냉각기(22)가 두 도관 선들(16 및 18)의 각각에 배치된다. 유독가스 전환을 위한 수단으로서 산화반응기(24)가 도관 선들(16 및 18)의 각각에서 공기 냉각기(22)의 하류에 뒤따른다. 산화반응기(24)들 대신에, 유독가스 흡착을 위한 수단으로서 흡착장치들을 배치할 수도 있다. 산화반응기(24)들의 하류에서, 도관 선들(16 및 18)은 공기 출구들(26 및 28)로 빠져나간다.

가스분석을 위한 수단으로서 두 가스센서들(30 및 32)이 또한 장치(6) 및 공기순환장치(10)와는 별도로 챔버(8)의 내부에 배치된다. 이 가스센서들(30 및 32)은 챔버(8)의 내부에서 장치(6)에 의해 사용되거나 생산되는 유독가스의 감지를 위한 역할을 하고, 그리고 거기에서의 유독가스의 농도를 평가하기 위한 기능을 수행한다. 이 가스센서들(30 및 32)은 유독가스의 감지에 대하여 알람을 발생하는 제어장치(34)에 신호-접속되어 있다. 또한, 이 제어장치(34)는 또한 두 가스운반펌프들(20)을 활성화시키는 역할을 수행한다. 이 이유를 위하여, 제어장치(34)는 또한 적절한 리드-접속들을 통해 두 가스운반펌프들(20)에 신호-접속된다.

압력보상개구들(36 및 38)이, 내압선각(4) 내에서 챔버(8)의 내부와 챔버(8)의 바깥환경과의 사이의 압력보상을 위하여, 챔버(8)의 범위를 정하는 외벽상에 형성된다.

도 2에 따른 설계의 기능은 다음과 같다:

가스제거 챔버(8) 내에 있어서, 그 안에 위치된 공기는 공기순환장치(10)에 의해 계속적으로 순환되고, 여기서 이 공기는 공기흡입부들(14)을 통해 두 가스운반펌프들(20)에 의해 빨아들여 지고, 공기 출구들(26)로 운반된다. 여기서, 도관 선들(16 및 18)을 통해 흐르는 공기는 두 공기 냉각기들(22)에서 냉각된다.

만약 누설을 고려할 때 장치(6)에 의해 사용 및/또는 생산되는 유독가스가 장치(6)에서 나간다면, 이 유독가스는 가스센서들(30 및 32)에 의해 감지되고, 그것에 의해 제어장치(34)에 의해 대응하는 알람이 울려진다. 가스센서들(30 및 32)에 의해 감지된 챔버(8) 내부의 공기에 있어서 증가된 가스농도에 대하여, 제어장치(34)에 의한 가스운반펌프들(20)의 적절한 활동에 의해 공기순환장치(10)의 운반력이 증가 될 수가 있다. 이 가스운반펌프들(20)은, 유독가스가 포함된 공기를, 그것이 챔버(8)의 밖으로 나갈 수 있기 전에, 공기순환장치(10)로 빨아들인다. 공기순환장치(10)에 있어서, 가스운반펌프들(20)은 유독가스를 도관 선들(16 및 18) 안에 위치한 산화반응기들(24)로 운반한다. 여기서, 공급된 공기 흐름에 함유된 유독가스는 적절한 산화공정들에 의해 안전한 물질로 전환된다. 이들 물질들은 정화된 공기와 함께 다시 공기 출구들(26 및 28)을 통해 챔버(8)의 내부로 안내된다.

이상에서 개시한 실시 예는 원리를 단지 이해시키기 위한 것으로서, 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 다수의 장치들이 동시에 챔버(8) 내에 배치될 수도 있다. 또한, 가스센서들의 수 및 산화반응기들 또는 흡착장치들의 수가 일반적으로 둘로 고정되지 않고, 특별한 상황에 적합하게 되어질 수 있다. 또한, 각각이 그 안에 배치된 유독가스를 사용 및/또는 생산하는 장치를 갖는 다수의 가스제거 챔버들(8)이 잠수함(2)에 제공될 수도 있다.

2: 잠수함 4: 내압선각
6: 장치 8: 챔버
10: 공기순환장치 12: 도관
14: 공기흡입부 16, 18: 도관 선
20: 가스운반펌프 22: 공기 냉각기
24: 산화반응기 26, 28: 공기 출구
30, 32: 가스센서 34: 제어장치
36, 38: 압력보상개구

Claims

내압선각(4)과 유독가스를 사용 또는 생산하는 적어도 하나의 장치(6)를 갖는 잠수함(2)에 있어서,
상기 장치(6)는 상기 장치로부터 누설되는 유독가스를 제거하기 위해 내압선각 내에서 상기 장치(6)를 둘러싸는 가스제거 챔버(8) 내에 배치되고, 상기 가스제거 챔버(8) 내부에는 공기순환장치(10)가 구비되며, 상기 공기순환장치(10)는
상기 챔버(8) 내부의 공기가 흡입되는 공기흡입부를 구비하는 도관(12)과,
상기 도관(12)을 통해 공기를 흡입하기 위한 펌프(20)와,
상기 공기흡입부를 통해 흡입되는 공기 중 유독가스를 제거하기 위한 유독가스 전환 또는 유독가스 흡착을 위한 수단과,
상기 유독가스 전환 또는 유독가스 흡착을 위한 수단의 하류에 형성되어 흡입된 공기를 공기 출구를 통해 다시 상기 가스제거 챔버(8) 내부로 배출하는 도관을 포함하여 이루어져서 상기 장치(6)로부터 누설되는 유독가스를 제거한 다음 다시 챔버(8) 내부로 공기를 순환시키며,
상기 가스제거 챔버(8) 내부에는 가스분석을 위한 수단이 배치되며,
상기 가스제거 챔버(8)에는 챔버(8)의 외부에 대한 압력보상개구(36, 38)가 형성되는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제 1항에 있어서, 상기 장치(6)는 메탄올 재생기인 것을 특징으로 하는 잠수함.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 장치(6)는 연료전지설비인 것을 특징으로 하는 잠수함.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 공기순환장치(10)는 적어도 하나의 공기 냉각기(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 유독가스를 사용 또는 생산하는 다수의 장치들(6)이 하나의 가스제거 챔버(8) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 잠수함.