KR101599681B1

KR101599681B1 - 선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법

Info

Publication number: KR101599681B1
Application number: KR1020157006167A
Authority: KR
Inventors: 게이이치 시라이시; 아키라 자이츠
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2016-03-03
Also published as: JP5805044B2; KR20150041129A; WO2014058008A1; CN104755368B; JP2014076783A; CN104755368A

Abstract

이 선체저항저감 시스템은, 주기관(1)과, 주기관(1)의 배기가스의 일부가 유도되어 동작하는 배기터빈 압축기(20)와, 배기터빈 압축기(20)로부터 유도된 압축공기를 선박의 수중의 선체 외표면으로 유도하기 위한 토출노즐(24)을 구비하고, 배기터빈 압축기(20)는, 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 배기터빈(20b)과, 배기터빈(20b)의 회전구동력을 얻어 공기를 압축하는 컴프레서(20a)와, 배기터빈(20b)에 의한 발전 및 컴프레서(20a)의 가세를 행하는 전동발전기(21)를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법{HULL RESISTANCE REDUCTION SYSTEM AND HULL RESISTANCE REDUCTION METHOD}

본 발명은, 예를 들면 범용되는 선박에 이용되기에 적합한 선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법에 관한 것이다.

선박에 있어서의 에너지 절약기술로서, 선저(船底)로부터 수중으로 분출한 기포로 선체 표면을 덮음으로써, 선체에 작용하는 마찰저항을 저감한다는 것이 알려져 있다. 기포를 발생시키는 블로워 등의 송기장치를 선박에 탑재하여, 이것을 별도의 동력에 의하여 구동시킨다는 것이다. 이 경우에는, 블로워 등의 구동에 소요되는 에너지가 필요했다.

송기장치의 구동에는 연료가 필요하므로, 선박의 주기관과는 별도로 송기장치의 연료도 확보해야 했다. 또, 선박의 저항이 저감함으로써 삭감되는 주추진기관의 연료보다, 송기장치의 소비연료가 적어야 한다.

이들 상기 서술한 과제의 대책에 대하여 개시된 문헌으로서, 하기 특허문헌 1이 있다.

특허문헌 1에는, 선박의 수중의 선체 외표면에 기포를 방출하여 항행 시의 마찰저항을 저감하는 선체저항 저감장치가 나타나 있다. 당해 선체저항 저감장치는, 선박의 주기관으로부터의 배기가스에 의하여 구동되고, 또, 주기관에 연소용 공기를 압송하는 과급기를 구비하고 있으며, 과급기로부터 주기관으로 공급되는 연소용 공기를 추기하여 선체 외표면으로 방출함과 함께, 과급기에는 배기유속을 2단계로 조정 가능한 가변노즐이 구비되어, 연소용 공기를 추기하여 선체 외표면으로 방출하는 경우에는 가변노즐을 폐쇄하고, 연소용 공기를 추기하여 선체 외표면으로 방출하지 않는 경우에는 가변노즐을 개방하는 것이 나타나 있다.

이로써, 기포방출에 에너지를 소비하는 구동원이 필요없게 되므로, 여분의 동력을 소비하지 않고 기포를 방출할 수 있는 에너지 절약효과가 높은 선체저항 저감장치가 나타나 있다. 또, 과급기는, 배기유속을 2단계로 조정 가능한 가변노즐을 구비하고 있으므로, 가변노즐의 2단계 전환에 의한 심플한 제어가 가능해지는 것이 나타나 있다. 또한, 과급기에 2단계로 조정 가능한 가변노즐부 과급기를 채용하여 기포정지 시 고부하 운전모드를 마련하면, 기포를 방출하지 않는 고부하 운전영역에서도 연소용 공기압력의 상승을 억제하는 불필요한 추기가 필요없게 되어, 주기관의 효율개선이 가능하게 되는 것이 나타나 있다.

일본 특허공개공보 2012-171582호

특허문헌 1에는, 디젤 주기관의 소기(掃氣)의 일부를 선저로 유도하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 소기의 압력은 기관부하에 따라 변화하지만, 기포방출에 필요한 공기의 압력과 공기량은 대략 일정하다. 따라서, 저부하에서는 압력, 공기량이 부족하고, 고부하에서는 기포가 되는 공기를 감압해야 할 필요가 있다는 우려가 있다.

또, 주기관의 소기를 이용하고 있는 경우에는, 저부하운전 시에 압력이나 공기량이 감소하는 것을 보충하는 보조적인 압축기를 이용하고 있다. 이로써, 코스트나 연료에 드는 코스트가 증가한다. 또, 보조압축기와 소기의 밸런스 제어가 곤란하다.

또, 소기압이 필요한 기포방출용 공기압력보다 높은 경우에는, 감압밸브로 압력을 조정할 필요가 있다. 이로써, 계(?) 전체에서는 에너지가 손실된다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 배기가스의 에너지를 이용하여 기포가 되는 공기를 압축하여, 수중의 선체 외표면으로 안정적으로 공급할 수 있는 선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법은 이하의 수단을 채용한다.

본 발명의 제1 양태에 관한 선체저항저감 시스템은, 주기관과, 상기 주기관의 배기가스의 일부가 유도되어 동작하는 배기터빈 압축기와, 상기 배기터빈 압축기로부터 유도된 압축공기를 선박의 선체 외표면으로 유도하기 위한 토출노즐을 구비하고, 상기 배기터빈 압축기는, 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 배기터빈과, 상기 배기터빈의 회전구동력을 얻어 공기를 압축하는 컴프레서와, 상기 배기터빈에 의한 발전 및 상기 컴프레서의 가세(加勢)를 행하는 전동발전기를 구비하고 있다.

이 제1 양태에서는, 주기관에 이용되는 과급기와는 별도로, 선체저항을 저감시키는 기포가 되는 공기를 압축하기 위한 배기터빈 압축기가 마련된다. 이 과급기의 동력원은, 주기관의 배기가스 계통(예를 들면, 배기가스 매니폴드)으로부터 추기한 일부의 배기가스가 이용된다. 배기가스 계통으로부터 추기된 배기가스는, 과급기의 배기터빈으로 공급된다. 이로써, 배기가스의 에너지의 일부를 공기의 압축에 이용하는 배열회수의 효과에 의하여, 기포가 되는 공기를 압축하기 위하여 필요한 동력을 삭감할 수 있다. 배기가스에 의하여 과급기의 배기터빈을 구동하여 안정적으로 컴프레서에 의하여 기포가 되는 공기를 승압할 수 있다. 이로써, 선체 외표면에 안정적으로 압축공기(기포가 되는 공기)를 공급할 수 있으므로, 선체와 해수와의 마찰을 안정적으로 저감할 수 있다.

다만, 배기터빈 압축기로서는, 과급기에 전동발전기가 마련된 하이브리드 과급기가 적합하게 이용된다.

본 발명의 제2 양태에 관한 선체저항저감 시스템은, 상기 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 하회한 경우에, 상기 전동발전기에 의하여 상기 컴프레서의 가세를 행한다.

이 제2 양태에서는, 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 하회하는 경우에는, 전동발전기를 전동기로서 동작시켜 컴프레서를 가세할 수 있다. 이로써, 배기터빈 압축기로 유도된 배기가스의 에너지를 충분히 회수한 후에, 전동발전기를 보조적으로 가동할 수 있어, 전동발전기를 구동시키는 전력의 소비를 억제할 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 관한 선체저항저감 시스템은, 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 상기 전동발전기를 발전기로서 동작시켜 전력을 선내에 공급한다.

이 제3 양태에서는, 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 배기터빈 압축기로 유도된 배기가스의 에너지만으로 원하는 압축공기 압력이 얻어지므로, 잉여 배기가스의 에너지를 전동발전기의 발전으로 회수시킬 수 있다. 이와 같이 발전한 전력을 선내에 공급함으로써, 선내의 수요전력을 조달하기 때문에 필요한 연료의 소비를 억제할 수 있다.

본 발명의 제4 양태에 관한 선체저항저감 시스템은, 상기 주기관의 배기가스의 일부를 상기 배기터빈 압축기로 유도하는 상기 배기 바이패스관에 제어밸브가 마련되어 있다.

이 제4 양태에서는, 배기 바이패스관에 제어밸브를 마련함으로써, 배기 바이패스관 내에 흐르는 배기가스의 유량을 조정할 수 있다. 이로써, 주기관의 부하가 소정치를 상회하는 상태에서 전동발전기에 의한 발전이 행해지고 있는 경우에는, 배기 바이패스관 내를 흐르는 배기가스의 유량을 차단하고 주기관측의 과급기로 배기가스를 공급한다. 이로써, 배기가스의 에너지를 주기관 상태에 맞추어 제어할 수 있으므로, 주기관의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제5 양태에 관한 선체저항저감 시스템은, 상기 전동발전기는 인버터 제어에 의하여 가변속 구동된다.

이 제5 양태에서는, 전동발전기는 인버터 제어로 되어 있다. 이로써, 주기관 상태 등에 따라 회전주파수를 가변으로 할 수 있어, 더욱 전력의 소비를 억제할 수 있는 에너지 절약제어로 할 수 있다.

본 발명의 제6 양태에 관한 선체의 저항저감 방법은, 주기관의 배기가스의 일부를 도입함으로써 배기터빈 압축기를 구동하는 공정과, 그 배기터빈의 구동에 의하여 컴프레서를 구동시킴으로써 공기를 압축하는 공정과, 그 압축한 공기를 토출노즐에 의하여 수중의 선체 외표면으로 유도하는 공정을 구비한 선체의 저항저감 방법으로서, 상기 토출노즐로부터 토출되는 공기의 압력이 소정치를 하회한 경우에, 전동발전기에 의하여 상기 컴프레서의 가세를 행하는 공정을 더욱 구비하고 있다.

본 발명의 제7 양태에 관한 선체의 저항저감 방법은, 주기관의 배기가스의 일부를 도입함으로써 배기터빈 압축기를 구동하는 공정과, 그 배기터빈의 구동에 의하여 컴프레서를 구동시킴으로써 공기를 압축하는 공정과, 그 압축한 공기를 토출노즐에 의하여 수중의 선체 외표면으로 유도하는 공정을 구비한 선체의 저항저감 방법으로서, 상기 토출노즐로부터 토출되는 공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 전동발전기를 발전기로서 동작시켜 전력을 선내에 공급하는 공정을 더욱 구비하고 있다.

이러한 선체의 저항저감 방법을 이용함으로써, 배기가스의 에너지의 일부를 공기의 압축에 이용하는 배열회수의 효과에 의하여, 기포가 되는 공기를 압축하기 위하여 필요한 동력을 삭감할 수 있다.

본 발명에서는, 기포가 되는 공기를 압축하기 위한 배기터빈 압축기를 마련하는 것으로 했다. 이 배기터빈 압축기의 동력원은, 주기관의 배기가스 계통으로부터 추기한 일부의 배기가스가 이용된다. 이로써, 배기가스의 에너지의 일부를 공기의 압축에 이용하는 배열회수의 효과에 의하여, 기포가 되는 공기를 압축하기 위하여 필요한 동력을 삭감할 수 있다. 배기가스에 의하여 배기터빈 압축기의 터빈을 구동하여 안정적으로 컴프레서에 의한 기포가 되는 공기를 승압할 수 있다. 이로써, 수중의 선체 외표면에 안정적으로 압축공기(기포가 되는 공기)를 공급할 수 있으므로, 선체와 해수와의 마찰을 안정적으로 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 선체저항저감 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2에 있어서, 도 2(a)는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선체저항저감 시스템에 있어서, 기관부하와 동력과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2(b)는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선체저항저감 시스템에 있어서, 기관부하와 소기압과의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하에, 본 발명에 관한 선체저항저감 시스템 및 선체의 저항저감 방법의 일 실시형태에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

선체저항저감 시스템(30)은, 물 위를 항행하는 선박의 수중의 선체 외표면 상에 대하여, 특히, 흘수선(喫水線)보다 아래이며 항행 시에 수중이 되는 선체의 선저부 외표면 상에 대하여, 미소한 기포를 방출하면서 항행함으로써 선체의 마찰저항을 저감하는 시스템이다.

도 1에는, 본 발명에 관한 선체저항저감 시스템(30)의 개략 구성이 나타나 있다.

선체저항저감 시스템(30)에 마련된 주기관(1)은, 배기가스 계통(2)(배기 매니폴드)과, 과급기(5)와 에어쿨러(4) 및 소기실(3)로 구성된다.

또, 주기관(1)에 마련된 과급기(5)와는 별도로 배기터빈 압축기(20)가 마련되어 있다. 배기가스 계통(2)으로부터 추기한 배기가스가 흐르는 배기 바이패스관(9)이 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)측에 접속된다. 또, 배기터빈 압축기(20)의 컴프레서(20a), 배기터빈(20b) 및 전동발전기(21)는, 회전축(20c)으로 연결되고, 컴프레서(20a)의 토출측에는, 수중의 선체 외표면으로 뻗어 있는 토출노즐(24)이 접속된다.

주기관(1)은, 예를 들면, 선박에 마련된 주기 구동용의 디젤엔진으로 되어 있다. 주기관(1)은, 도시하지 않은 연료분사 펌프로부터 유도된 연료와, 과급기(5)로부터 유도된 압축공기가 통 내에 공급되는 것에 의하여 구동된다.

과급기(5)는, 주기관(1)의 배기가스 계통(2)과 소기실(3)의 사이에 마련된다. 과급기(5)는, 주기관(1)으로부터 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 터빈(5b)과, 일단에 터빈(5b)이 접속된 회전축(5c)과, 회전축(5c)의 타단에 접속된 컴프레서(5a)를 구비하고 있다. 이 컴프레서(5a)는, 터빈(5b)에 의하여 얻어진 회전력이 회전축(5c)을 통하여 전달되어 회전 구동되도록 되어 있어, 이로써 도시되지 않은 흡입구로부터 흡입된 흡입공기를 압축한다. 컴프레서(5a)에 의하여 압축된 압축공기는, 에어쿨러(4)에서 냉각된 후에, 주기관(1)의 소기실(3)로 공급된다.

터빈(5b)은, 배기가스를 받아 회전하는 터빈날개로 구성되어 있으며, 터빈 케이싱 내에 수용되어 있다. 터빈 케이싱은, 주기관(1)의 배기가스 계통(2)(배기가스 매니폴드)으로부터 배기가스가 유도되는 과급기 흡입배관(6)과, 터빈날개를 통과한 배기가스를 터빈(5b)의 밖으로 유도하는 과급기 출구배관(8)에 대해서 접속되어 있다. 과급기 출구배관(8)은, 선체 외로 배기하기 위한 배기관(10)에 접속되어 있다.

컴프레서(5a)는, 도시하지 않은 흡입배관이 컴프레서(5a)의 흡입측에 접속되고, 컴프레서(5a)의 토출측에는, 압축공기가 흐르는 토출배관(7)의 일단이 접속되어 있다. 또, 토출배관(7)의 타단에는, 에어쿨러(4)가 접속되고, 에어쿨러(4)는 소기실(3)에 접속되어 있다.

주기관(1)의 배기가스 계통(2)에는 배기 바이패스관(9)이 접속되고, 배기 바이패스관(9)은 추기된 배기가스에 의하여 구동되는 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)과 접속되어 있다. 또, 배기 바이패스관(9)에는, 제어밸브(11)가 마련된다. 배기터빈 압축기(20)는, 전동발전기(21)를 가지는 점을 제외하고 과급기(5)와 동일한 구성이 되고, 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)의 토출측에는, 과급기 출구배관(23)이 접속되어 있다.

배기터빈 압축기(20)의 컴프레서(20a)측에는, 수중의 선체 외표면에 뻗어 있는 토출노즐(24)이 접속되어 있다. 또, 토출노즐(24)의 타방의 단부에는, 예를 들면, 선저 등의 선체 외표면에 구비되어, 선체 외표면에 개방된 개구로부터 압축공기(기포가 되는 공기)를 기포로서 선체 외표면 부근의 수중에 분출하는 기체분출구(도시하지 않음)가 접속된다. 예를 들면, 배기터빈 압축기(20)는 기관실에 마련되어 있으므로, 토출노즐(24)은, 선박의 선수(船首)까지 뻗어 이용된다.

또, 배기터빈 압축기(20)의 컴프레서(20a), 배기터빈(20b) 및 전동발전기(21)는, 동축의 회전축(20c)에 의하여 연결된다. 배기터빈 압축기(20)는, 배기터빈 압축기(20)에 의하여 구동되어 발전하는 1대의 전동발전기(21)를 구비하고 있다. 그리고, 배기터빈 압축기(20)는, 전동발전기(21), 컴프레서(20a) 및 배기터빈(20b) 사이를 회전축(20c)에 의하여 접속함으로써 직렬로 배치되고, 전동발전기(21)는, 배기터빈 압축기(20)에 의하여 구동되어, 발전된다.

다음으로 상기 구성의 선체저항저감 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

주기관(1)에 있어서, 복수의 기통(도시하지 않음)으로부터의 배기가스를 일괄적으로 배기관(10)에 전달하기 위한 배기 매니폴드(2)로부터 추기된 배기가스가, 과급기 흡입배관(6)을 통하여 과급기(5)의 터빈(5b)으로 유도된다. 터빈(5b)에 공급된 배기가스에 의하여 터빈(5b)을 회전 구동시켜, 터빈(5b)에 의하여 얻어진 회전력이 회전축(5c)을 통하여 전달되어 컴프레서(5a)를 회전 구동시킨다. 이로써 흡입공기를 압축한다. 공기압축기에 의하여 압축된 압축공기는, 에어쿨러(4)로 냉각된 후에, 주기관(1)의 소기실(3)로 공급된다. 터빈(5b)으로 공급된 배기가스는, 회전축(5c)을 회전시킨 후에, 과급기 출구배관(8)으로부터 배기관(10)으로 유도된다. 다만, 배기관(10)으로부터 분출되는 배기가스는, 필요한 배기가스 처리를 실시한 후, 굴뚝(도시하지 않음)으로부터 대기에 방출된다.

한편, 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)은, 배기 바이패스관(9)을 통하여 유도된 일부의 배기가스에 의하여 구동된다. 배기터빈(20b)에 의하여 얻어진 회전력은, 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)과 동축의 컴프레서(20a) 및 전동발전기(21)로 전달된다.

배기터빈 압축기(20)의 컴프레서(20a)는, 배기터빈(20b)으로부터 얻어지는 회전력으로 회전 구동되어 흡입되고 기포가 되는 공기가 압축된다. 또, 컴프레서(20a)에는, 수중의 선체 외표면에 뻗어 있는 토출노즐(24)이 접속되어, 기관실로부터 선박의 선수까지 뻗어 있는 토출노즐(24)을 통하여, 선체 외표면에 개방된 개구부로부터 압축공기(기포가 되는 공기)가 기포로서 선체 외표면 부근의 수중에 분출된다.

배기터빈 압축기(20)에서는, 전동발전기(21), 컴프레서(20a), 배기터빈(20b)이 회전축(20c)에 의하여 접속함으로써 직렬로 배치되어 있다. 전동발전기(21)는, 제어장치(22)에 의하여 인버터 제어됨과 함께, 배기터빈 압축기(20)에 의하여 구동되어 발전된다.

또한, 전동발전기(21)는, 배기터빈 압축기(20)에 의하여 구동되고, 주파수가 높은 전력이 발전되며, 선내 상용전력의 전압 및 주파수를 가지는 교류전원으로 변환하기 위한 제어장치(22)에 의하여 제어된다. 또, 전동발전기(21)는, 제어장치(22)에 의하여 인버터 제어되기 때문에, 예를 들면, 가변속 구동된다.

도 2(a)에는, 기관부하와 동력과의 관계가 나타난다. 주기관(1)의 기관부하율을 가로축에 나타내고, 세로축에 동력을 나타낸다.

주기관(1)의 기관부하가 상승하면, 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)의 출력이 상승한다. 필요한 공기를 얻기 위한 동력을 나타내는 선과, 배기터빈(20b)의 출력을 나타내는 선이 교차하는 개소를, 예를 들면 기관부하 50%로 한다. 이 경우, 기관부하 50% 이하일 때에 전동발전기(21)를 선내의 전력으로 구동시켜, 배기터빈 압축기(20)를 가세한다. 또, 기관부하 50% 이상일 때는, 잉여가 된 배기터빈 압축기(20)의 출력을 전동발전기(21)로 전달시켜 발전된다.

도 2(b)에는, 기관부하와 소기압과의 관계가 나타나 있다. 필요한 압력은, 기포가 되는 공기의 필요량에 따라 다소의 변화는 있지만, 대략 일정한 0.2MPa(2bar) 정도이며, 주기관(1)의 기관부하율을 가로축에 나타내고, 세로축에 소기압을 나타낸다.

윤활공기를 압축하는 필요한 압력을 확보하기 위하여, 배기터빈 압축기(20)의 컴프레서(20a)의 토출압이 조정된다. 기관부하가 50%보다 낮은 경우에는, 선내의 전력을 이용하여 전동발전기(21)에 의하여, 필요한 압력이 되도록 가세된다. 또, 토출압이 잉여가 되는 경우에는, 예를 들면, 필요한 압력 정도까지 제어밸브(11)를 조작하여 배기터빈(20b)으로 공급되는 배기가스를 주기관(1)측으로 전환하기 위하여 폐쇄하도록 조정된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용효과를 나타낸다.

배기터빈 압축기(20)의 동력원은, 주기관(1)의 배기가스 계통(2)으로부터 추기한 일부의 배기가스가 이용된다. 배기가스 계통(2)으로부터 추기된 배기가스는, 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)으로 공급된다. 이로써, 배기가스의 에너지의 일부를 공기의 압축에 이용하는 배열회수의 효과에 의하여, 기포가 되는 공기를 압축하기 위하여 필요한 동력을 삭감할 수 있다.

또, 배기가스에 의하여 배기터빈 압축기(20)의 배기터빈(20b)을 구동하여, 안정적으로 컴프레서(20a)에 의하여, 기포가 되는 공기를 승압할 수 있다. 이로써, 수중의 선체 외표면에 안정적으로 압축공기(기포가 되는 공기)를 공급할 수 있으므로, 선체와 해수와의 마찰을 안정적으로 저감할 수 있다.

다만, 배기터빈 압축기(20)로서는, 과급기에 전동발전기(21)가 마련된 하이브리드 과급기로 하는 것이 바람직하다.

토출노즐(24)로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 하회하는 경우에는, 전동발전기(21)를 전동기로서 동작시켜 컴프레서(20a)를 가세할 수 있다. 이로써, 배기터빈 압축기(20)로 유도된 배기가스의 에너지를 충분히 회수한 후에, 전동발전기(21)를 보조적으로 가동할 수 있어, 전동발전기(21)를 구동시키는 전력의 소비를 억제할 수 있다.

또, 토출노즐(24)로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 배기터빈 압축기(20)로 유도된 배기가스의 에너지만으로 원하는 압축공기 압력이 얻어지므로, 잉여 배기가스의 에너지를 전동발전기(21)의 발전으로 회수시킬 수 있다. 이와 같이 발전한 전력을 선내에 공급함으로써, 선내의 수요전력을 조달하기 때문에 필요한 연료의 소비를 억제할 수 있다. 또한, 토출노즐(24)은, 기관실로부터 선박의 선수까지 뻗어 마련되므로, 기관으로부터 선수까지의 사이에 압축공기를 자연냉각할 수 있다. 이로써, 압축공기를 냉각하는 에어쿨러(4)를 마련할 필요가 없어, 코스트를 삭감할 수 있다.

배기 바이패스관(9)에 제어밸브(11)를 마련함으로써, 배기 바이패스관(9) 내에 흐르는 배기가스의 유량을 조정할 수 있다. 이로써, 주기관(1)의 부하가 소정치를 상회하는 상태에서 전동발전기(21)에 의한 발전이 행해지고 있는 경우에는, 배기 바이패스관(9) 내를 흐르는 배기가스의 유량을 줄이고 주기관(1)측의 과급기(5)로 배기가스를 공급한다. 이로써, 배기가스의 에너지를 주기관(1)의 상태에 맞추어 제어할 수 있으므로, 주기관(1)의 효율을 향상시킬 수 있다.

전동발전기(21)가 제어장치(22)에 의하여 인버터 제어되는 것으로 했다. 이로써, 주기관(1)의 상태 등에 따라 회전주파수를 가변으로 할 수 있고, 더욱 전력의 소비를 억제할 수 있어, 에너지 절약제어가 가능하다.

1 주기관
2 배기가스 계통(배기 매니폴드)
3 소기실
4 에어쿨러
5 과급기
5a 컴프레서
5b 터빈
5c 회전축
6 과급기 흡입배관
7 토출배관
8 과급기 출구배관
9 배기 바이패스관
10 배기관
11 제어밸브
20 배기터빈 압축기
20a 컴프레서
20b 배기터빈
20c 회전축
21 전동발전기
22 제어장치
23 과급기 출구배관
24 토출노즐

Claims

주기관과,
상기 주기관의 배기가스의 일부가 유도되어 동작하는 배기터빈 압축기와,
상기 배기터빈 압축기로부터 유도된 압축공기를 선박의 수중의 선체 외표면으로 유도하기 위한 토출노즐
을 구비하고,
상기 배기터빈 압축기는, 상기 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 배기터빈과, 상기 배기터빈의 회전구동력을 얻어 공기를 압축하는 컴프레서와, 상기 배기터빈에 의한 발전 및 상기 컴프레서의 가세를 행하는 전동발전기를 구비하고,
상기 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 하회한 경우에, 상기 전동발전기에 의하여 상기 컴프레서의 가세를 행하는 선체저항저감 시스템.
주기관과,
상기 주기관의 배기가스의 일부가 유도되어 동작하는 배기터빈 압축기와,
상기 배기터빈 압축기로부터 유도된 압축공기를 선박의 수중의 선체 외표면으로 유도하기 위한 토출노즐
을 구비하고,
상기 배기터빈 압축기는, 상기 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 배기터빈과, 상기 배기터빈의 회전구동력을 얻어 공기를 압축하는 컴프레서와, 상기 배기터빈에 의한 발전 및 상기 컴프레서의 가세를 행하는 전동발전기를 구비하고,
상기 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 상기 전동발전기를 발전기로서 동작시켜 전력을 선내에 공급하는 선체저항저감 시스템.
주기관과,
상기 주기관의 배기가스의 일부가 유도되어 동작하는 배기터빈 압축기와,
상기 배기터빈 압축기로부터 유도된 압축공기를 선박의 수중의 선체 외표면으로 유도하기 위한 토출노즐
을 구비하고,
상기 배기터빈 압축기는, 상기 유도된 배기가스에 의하여 회전 구동되는 배기터빈과, 상기 배기터빈의 회전구동력을 얻어 공기를 압축하는 컴프레서와, 상기 배기터빈에 의한 발전 및 상기 컴프레서의 가세를 행하는 전동발전기를 구비하고,
상기 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 하회한 경우에, 상기 전동발전기에 의하여 상기 컴프레서의 가세를 행하며,
상기 토출노즐로부터 토출되는 압축공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 상기 전동발전기를 발전기로서 동작시켜 전력을 선내에 공급하는 선체저항저감 시스템.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주기관의 배기가스의 일부를 상기 배기터빈 압축기로 유도하는 배기 바이패스관에는 제어밸브가 마련되어 있는 선체저항저감 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동발전기는 인버터 제어에 의하여 가변속 구동되는 선체저항저감 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 전동발전기는 인버터 제어에 의하여 가변속 구동되는 선체저항저감 시스템.
주기관의 배기가스의 일부를 도입함으로써 배기터빈 압축기를 구동하는 공정과,
상기 배기터빈의 구동에 의하여 컴프레서를 구동시킴으로써 공기를 압축하는 공정과,
상기 압축한 공기를 토출노즐에 의하여 수중의 선체 외표면으로 유도하는 공정을 구비한 선체의 저항저감 방법으로서,
상기 토출노즐로부터 토출되는 공기의 압력이 소정치를 하회한 경우에, 전동발전기에 의하여 상기 컴프레서의 가세를 행하는 공정
을 더욱 구비하고 있는 선체의 저항저감 방법.
주기관의 배기가스의 일부를 도입함으로써 배기터빈 압축기를 구동하는 공정과,
상기 배기터빈의 구동에 의하여 컴프레서를 구동시킴으로써 공기를 압축하는 공정과,
상기 압축한 공기를 토출노즐에 의하여 수중의 선체 외표면으로 유도하는 공정을 구비한 선체의 저항저감 방법으로서,
상기 토출노즐로부터 토출되는 공기의 압력이 소정치를 상회하는 경우에는, 전동발전기를 발전기로서 동작시켜 전력을 선내에 공급하는 공정
을 구비하고 있는 선체의 저항저감 방법.