KR101745327B1

KR101745327B1 - 연료 질량 및 연료 밀도를 결정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101745327B1
Application number: KR1020150130581A
Authority: KR
Inventors: 헬무트 로데
Original assignee: 호페 보드메스테크닉 게엠베하
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-06-09
Also published as: EP2995927A1; CN105424080A; KR20160031987A; CN105424080B; DE102014218487A1

Abstract

본 발명은, 연료 질량 및 연료 밀도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 밀도 또는 질량을 각각 더 정확하게 결정할 수 있기 위하여, 연료 밀도의 결정을 위해 a. 탱크의 바닥부에서 정수압의 연속 측정 단계를 포함하는 방법, 연료 질량의 결정 방법 및 서두에 언급한 종류의 연료 밀도 결정을 위한 평가- 및 제어 유닛(15) 및 서두에 언급한 종류의 연료 질량 결정을 위한 평가- 및 제어 유닛(15)을 제공하기 위해, 추가적인 단계인 b. 탱크(1) 내에 저장된 연료의 충진 용적을 연료 용적 스트림(21)을 포함한 연료량의 유입 또는 배출을 통해 변경하는 단계; c. 압력 및 단계 b)에서 변경되는 추가적인 값에 따라 밀도를 산정하는 단계를 더 포함하는 것이 제안된다.

Description

연료 질량 및 연료 밀도를 결정하기 위한 방법{METHOD FOR DETERMINING A FUEL MASS AND FUEL DENSITY}

본 발명은 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 밀도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은

a. 탱크의 바닥부에서 정수압(hydrostatic pressure)을 연속 측정하는 단계

를 포함한다.

또한, 본 발명은 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 질량을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은

a. 연료의 연료 밀도 결정 단계;

b. 탱크의 바닥부에서 정수압 측정 단계;

c. a) 단계에서 결정된 밀도 및 b) 단계에서 측정된 압력의 함수로서 충진 레벨을 결정하는 단계;

d. 충진 레벨의 함수로서 충진 용적을 산출하는 단계;

e. 연료 밀도 및 충진 용적의 함수로서 연료 질량을 산정하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 밀도를 결정하기 위한 방법을 수행하기 위한 데이터 기술적 평가- 및 제어 유닛에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 청구항 제14항 또는 제15항에 따른 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 질량을 결정하기 위한 방법을 수행하기 위한 데이터 기술적 평가- 및 제어 유닛에 관한 것이다.

기후 변화 및 세계적인 유가 상승으로 인하여, 연료 소모를 줄이고 연료 품질을 개선하는 것이 필요하다. 이는 특히 선박의 경우에 해당한다.

따라서, 본 특허 출원의 주제는, 매우 포괄적으로, 선박의 갑판에 저장된 연료의 질량을 자동으로 감지하고, 화학적으로 연계된 에너지를 결정하고, 선박 내의 이동을 증명할 뿐만 아니라 연료의 소모 및 다른 에너지 형태로의 연료 변환을 밸런싱함으로써 선박 구동 및 수송 성능 및 구동 성능과 관련하여 현재 연료 소모를 평가할 수 있도록 하는 특성값 및 핵심 성능 지표(key performance indicator, KPI)를 형성할 수 있는 방법 및 장치이다. 이와 연관하여 서두에 언급한 종류의 연료 밀도 결정 방법이 공지되어 있는데, 이러한 공지된 방법에서는 온도 측정 결과를 고려하여 밀도가 결정된다. 그러는 동안 연료 밀도의 측정, 특히 선박에서 연료 밀도의 측정은 빈번히 문제를 일으키거나 비용이 많이 들었다.

이에 따라 서두에 언급한 종류의 연료 질량 결정을 위한 공지된 방법은 연료의 연료 밀도 결정에 있어 문제가 있거나 실무에서 오류를 일으켰다. 선박 구동 중에 벙커 온도는 편차가 있고, 탱크의 상이한 용적 부분들에서 일반적으로 서로 상이한 온도가 지배적이므로, 실제로 연료의 질량 결정 시에 빈번히 오류가 발생하였다. 이러한 오류는 백분율 범위 내에 있을 수 있다. 특히 선박 운전 시 변환되는 현저히 절대적인 질량에 근거하여, 밀도 결정 오류 또는 밀도 변화 배제 오류로 인하여 현저한 오차가 절대적인 수치로 발생할 수 있다. 이는 예컨대 벙커링(bunkering) 시에 매우 비경제적인 치수 결정을 야기할 수 있다.

따라서 탱크 내에 저장된 연료 질량의 밀도 및 질량을 개선된 방식으로 비용 효과적이면서 실무 적용 가능하게 결정할 수 있는 방법 및 장치에 대한 수요가 존재한다.

따라서, 본 발명의 과제는, 상기한 종류의 연료 밀도 결정 방법, 연료 질량 결정 방법 및 상기한 종류의 연료 밀도 결정을 위한 평가- 및 제어 유닛, 및 상기한 종류의 연료 질량 결정을 위한 평가- 및 제어 유닛을 제공하는 것으로, 이러한 방법 및 유닛은 각각 밀도 또는 질량의 더 정확한 결정을 가능하게 할 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 과제는 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 밀도 결정을 위해

a. 탱크의 바닥부에 정수압을 연속 측정하는 단계

를 포함하는 방법으로, 이하의 추가적인 단계들을 포함하는 방법에 의하여 해결된다:

b. 탱크 내에 저장된 연료의 충진 용적을 연료 용적 스트림을 포함한 연료 질량을 공급 또는 배출시킴으로써 변경하는 단계;

c. 압력 및 b) 단계에서 변경되는 추가적인 값에 따라 밀도를 산정하는 단계.

본 발명의 범위 내에서, 탱크 내에 저장된 연료의 충진 용적은 예컨대 벙커링 시에 연료 용적 스트림을 포함한 연료 질량을 공급함으로써 변경될 수 있다. 이와 마찬가지로, 본 발명의 범위 내에서, 소모 장치 특히 추가로 연결된 침전 탱크 또는 소모 탱크의 연료 용적 스트림이 배출됨으로써 충진 용적이 변경될 수 있다. 탱크의 바닥부에서 정수압을 연속 측정하는 것은 어느 당업자도 관련 기술 분야에 공지된 방법 및 방식으로 수행할 수 있으며, 예컨대 압력 센서를 이용한다. 정수압의 시간별 흐름을 산출하기 위해, 본 발명의 범위 내에서 시간 순서에 따라 정수압의 측정값을 연속적으로 또는 거의 연속적으로 추출하는 것이 중요하며, 이를 위해 적절하게 구성된 평가- 및 제어 유닛을 이용한다.

본 발명에 따른 방법의 유리한 구현예에서, 본 방법은 단계 b)와 동시에 수행될 수 있는 추가적 단계

d. 정수압의 시간상 압력 변동율(23, 24)의 산출 단계

를 포함하고, 이때 추가적인 변경 값은 정수압의 시간상 압력 변동율(23, 24)이다. 압력 변동율을 산출함으로써, 유리하게도, 탱크 내에서 현저한 충진 레벨들을 산출할 수 있으며, 이러한 충진 레벨들에서 횡단면의 기하학적 형태가 눈에 띄게 변경된다. 이러한 횡단면의 기하학적 형태는, 이와 같은 현저한 충진 레벨에서 마찬가지로 눈에 띄게 달라지는 압력 변동율을 평가함으로써 분석적으로 파악될 수 있다. 이러한 방식으로 압력 측정에 의거하여 원칙적으로 밀도 인식 없이 현저한 충진 레벨이 확인될 수 있으며, 단 탱크의 기하학적 형태와 관련하여 탱크의 횡단면이 현저히 어느 부분에서 변경되는지를 알고 있는 상태에서 그러하다. 이를 위한 전제는, 연료 용적 스트림이 동시에 현저하게 변경되지 않는다는 것이다. 연료 용적 스트림의 현저한 변동이 현저한 충진 레벨과 일시적으로 일치하는 것은 실제로 매우 이례적인 일이다. 그러므로 압력 변동율의 현저한 변화 발생은 특정한 충진 레벨의 확인 방법으로서 원용된다. 충진 레벨 및 정수압을 동시에 알고 있는 상태에서 밀도를 산출하는 것은 밀도 결정을 위해 예컨대 공지된 다음 수식

에 따라 산출될 수 있고, 이때

ρ는 결정될 연료 밀도,

p 는 정수압,

g 는 중력,

h 는 충진 레벨을 가리킨다.

본 발명의 다른 형성예에 따른 방법이 b) 단계와 동시에 수행될 수 있는 추가적 단계

e. 제공된 참조 충진 레벨에서 연결되는 충진 레벨 한계값 발생기의 출력 신호를 판독하는 단계

를 포함하고, 이때 추가적인 변경 값은 충진 레벨 한계값의 출력 신호일 때, 밀도는 위의 수식에 따라 결정될 수 있으며, 이때 탱크가 횡단면의 기하학적 형태가 비약적으로 변경되는 현저한 참조 충진 레벨을 포함하는 것과는 무관하다.

본 발명의 유리한 구현예에서, 충진 용적의 변화는 충진 레벨이 참조 충진 레벨을 초과하는 방식으로 이루어지고, 이에 따라 이하의 추가적 단계가 수행된다:

f. 참조 충진 레벨의 산출 단계;

이때 밀도는 참조 충진 레벨과 이러한 참조 충진 레벨에서의 정수압의 함수로서 산정된다. 이 경우에, 정수압을 알고 있는 상태에서 이와 동시에 참조 충진 레벨이 산출되면, 밀도가 결정될 수 있다.

현저한 충진 레벨의 식별을 위해 원용되는 정수압의 시간상 흐름의 현저한 변동이 실제로 연료 용적 스트림의 변화에 의해 일어나지 않도록 보장하기 위해, 본 발명은 유리한 형성예에서 연료 용적 스트림을 b) 단계 동안에 일정하게 유지시키는 것을 고려한다.

본 발명의 유리한 실시 형태에 따르면, 바람직하게는 연료 용적 스트림이 일정할 때, b) 단계 동안 정수압의 현저한 변화가 검출되면 이에 속한 탱크의 충진 레벨이 산출되는데, 탱크 테이블(tank table)에서 이행 충진 레벨이 선택됨으로써 그러하다. 이러한 이행 충진 레벨에서 충진 레벨 변동율의 현저한 변화가 존재한다. 이행 충진 레벨은 예컨대 탱크의 모서리에서의 충진 레벨 또는 탱크의 만곡부에서의 충진 레벨일 수 있다. 한편, 이와 마찬가지로 본 발명의 범위 내에서 전술한 바와 상이한 기하학적인 고유 형태를 갖는 탱크 부분에서의 충진 레벨을 이행 충진 레벨로서 원용할 수도 있다.

제공된 탱크를 위한 충진 용적의 변화에 상응하는 충진 레벨 변동율은 본 발명에 따르면 충진 용적이 주어진 용적 공급 또는 배출만큼 변경될 때 충진 레벨이 얼마의 길이 단위만큼 변경되는지를 알려준다. 충진 레벨 변동율은 본 발명의 범위 내에서 다양한 방식으로 산출될 수 있다. 원칙적으로, 시간의 순서에 따라 충진 레벨을 당업자에게 공지된 방식으로 측정함과 동시에 공급 또는 배출되는 연료 용적 스트림을 확인하여 충진 용적의 변화를 파악하고, 결과적으로 충진 레벨 변동율을 산출하는 것을 고려할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 탱크는 수직 방향으로 가변적인 횡단면을 포함하고, 이때 충진 용적의 변경은 바람직하게는, 충진 레벨이 탱크의 횡단면의 현저한 변화가 있는 영역에 의해 변경되는 방식으로 이루어진다. 이를 통해, 탱크의 기하학적 형태를 알고 있는 상태에서, 정수압의 시간상 압력 변동율의 현저한 변화를 관찰함으로써, 압력 측정값에 편입되는 충진 레벨을 산출할 수 있다. 이러한 방식으로, 위의 수식에 따라 밀도가 결정될 수 있다.

특히 본 발명에 따르면 탱크는 서로 포개어 배치되어 직육면체 형태를 갖는 적어도 2개의 부분을 포함할 수 있고, 이때 직육면체형의 부분들 사이의 이행부에서 이행 충진 레벨이 존재한다.

본 발명에 따른 방법을 임의의 탱크 기하학적 형태에서 적용하기 위해, 즉 비약적인 횡단면 변화가 없는 그러한 기하학적 형태의 임의의 탱크에 적용하기 위해, 본 발명의 변형예는 본 방법이 다음의 추가적인 단계

g. 충진 용적의 변화에 상응하는 충진 레벨의 충진 레벨 변동율을 산출하는 단계

를 포함하는 것을 고려하고, 이때 밀도는 시간상 압력 변동율, 충진 레벨 변동율과 연료 용적 스트림의 함수로서 산정된다.

시간상 압력 변동율, 충진 레벨 변동율 및 연료 용적 스트림의 함수로서 밀도를 산정하는 것은, 본 발명의 대안적인 구현예의 범위 내에서 특히 이하의 수식에 따라 수행될 수 있다.:

이때 ρ는 결정될 연료 밀도,

는 시간상 압력 변동율

g 는 중력,

는 연료 용적 스트림,

는 충진 레벨 변동율을 가리킨다.

본 발명에 따른 연료 밀도 결정 방법의 일 구현예에서, 충진 레벨 변동율은 충진 레벨과 충진 용적 사이의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블에 의거하여 산출된다. 실무에서, 제공된 탱크에 대한 소위 탱크 테이블(tank table)이 있는 경우가 빈번하며, 이러한 탱크 테이블에서는 제공된 충진 레벨에서 이에 속한 충진 용적이 표로 작성되어 있거나 반대로 제공된 충진 용적에는 이에 상응하는 충진 레벨이 편입되어 있다.

본 발명에 따른 연료 밀도 결정 방법의 다른 유리한 구현예에서, 탱크 내에 저장된 연료의 충진 용적이 측정된다. 이는, 충진 레벨 변동율이 충진 높이에 따라 또는 - 이와 균등하게 - 충진 용적에 따라 달라지는 경우, 즉 충진 레벨 높이에 따라 상이한 횡단면을 가지는 탱크에서 유리하다. 이 경우에, 충진 용적의 측정으로, 예컨대 탱크 테이블과 연관하여, 밀도 산정을 위해 결정적인 충진 레벨 변동율을 확인할 수 있다. 충진 용적은 당업자에게 잘 알려진 충진 레벨 측정에 의해 측정되거나 또는 다른 방식으로 측정될 수 있다.

예컨대 위의 수식을 기초로 하여, 본 발명에 따른 연료 밀도 결정 방법을 충진 레벨 높이에 따라 달라질 수 있는 기하학적 형태를 갖는 탱크에서 오류 없이 적용하기 위해서는, 방법의 유리한 구현예에서 충진 레벨 변동율은 탱크의 충진 용적의 함수로서 산출될 수 있다. 가장 간단한 경우에, 산출은 탱크 테이블을 평가함으로써 이루어진다. 대안적으로, 예컨대 탱크 테이블이 없는 경우에, 제어되는 벙커링 과정에서 연료 용적 스트림 및 충진 레벨의 측정과 동시에 충진 레벨 변동율이 충진 용적의 함수로서 산출될 수 있다.

본 발명에 따른 연료 밀도의 결정 방법의 매우 유리한 구현예에서, 탱크는 수직 방향으로 가변적인 횡단면을 포함하고, 이때 충진 용적의 변경은, 충진 레벨이 탱크의 횡단면이 현저하게 변경되는 영역에 의해 변경되는 방식으로 이루어진다. 본 발명의 이러한 구현예에 따르면, 유리하게도, 탱크 테이블에 의거하여 결정적인 충진 레벨 변동율이 산출될 수 있으며, 이때 탱크 내에 저장된 연료의 충진 용적을 산출하지 않아도 된다. 그 이유는 단계 B를 수행하는 중에 충진 레벨이 탱크의 횡단면의 현저한 변화를 갖는 영역을 초과하면, 이는 압력의 현저한 변화로 나타나고, 이는 용적 결정을 가능하게 하기 때문이다.

더욱 유리하게는, 본 발명에 따른 연료 밀도의 결정 방법을 위해, 연료 용적 스트림은 단계 B 중에 일정하게 유지되는 것이다. 이러한 조건은 실무에서 벙커링 전에 이루어지는 것이 빈번하다. 이 경우에, 연료 용적 스트림을 한번 측정하는 것만으로도 충분한데, 이러한 연료 용적 스트림은 밀도의 산정 시에 또한 상수로서 간주될 수 있다. 방법의 산정 및 수행은 이러한 방식으로 유리하게도 간단해진다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에서, 바람직하게는 연료 용적 스트림이 일정할 때, B) 단계 중에 정수압의 현저한 변동이 검출될 때 이에 속한 탱크의 충진 레벨이 산출되는데, 탱크 테이블에서 이행 충진 레벨이 선택되면서 그러하고, 이러한 이행 충진 레벨에서는 충진 레벨 변동율의 현저한 변화가 존재한다. 이의 근거가 되는 사상은, 예컨대 연료 용적 스트림이 일정할 때 정수압의 비약적인 변화는 충진 레벨 변동율의 현저한 변화, 특히 비약적인 변화에 소급할 수 있다는 것이며, 이러한 충진 레벨 변동율의 변화는 다시 탱크의 횡단면의 현저한 변화, 예컨대 비약적인 변화에서 연원하는 것이다. 본 발명에 따른 방법의 이러한 구현예에서, 유리하게도, 탱크 내에 저장된 연료의 충진 용적을 측정하는 일은 필요하지 않다.

본 발명에 따른 방법의 특정한 구현예는, 탱크가 서로 포개어 배치되는 적어도 2개의 직육면체형 부분들을 포함하고, 이러한 직육면체형 부분들 사이의 이행부에서 이행 충진 레벨이 존재하는 것을 고려한다. 이와 같은 탱크 형태는 선박에서 통상적이다. 직육면체형 부분들의 이행부들에서 충진 높이에 따라 탱크 횡단면이 비약적으로 달라진다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 이러한 구현예를 사용하여, 결과적으로 충진 용적을 탱크 테이블에 의거하여 산출할 수 있다. 본 발명에 따른 압력 측정과 관련하여, 이러한 방식으로 밀도 결정은 획기적으로 간단하게 가능해진다.

본 발명의 기초를 이루는 과제가 서두에 언급한 종류의 탱크 내에 저장된 연료, 특히 선박의 벙커 탱크 내에 저장된 연료의 연료 질량을 결정하기 위한 방법에 대한 것일 때, 이러한 과제는 본 발명에 따르면, 연료 밀도가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의거하여 결정됨으로써 해결된다. 이러한 방식으로, 유리하게도, 탱크의 바닥부에서 정수압을 측정함에 따라 연료 질량이 밀도 보정되어 결정될 수 있다. 그 이유는 충진 레벨은 단계 C에 따라 이하의 수식에 의해 결정될 수 있기 때문이다:

이때 ρ는 연료 밀도,

g 는 중력,

p 는 바닥부에서의 정수압을 가리킨다.

본 발명에 따른 연료 질량의 결정 방법의 일 구현예에서, 충진 용적은 충진 레벨과 충진 용적 사이의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블에 의거하여 산출된다. 탱크 테이블이 존재하는 한, 적어도, 연료 밀도와 충진 용적의 함수로서 연료 질량을 산정하기 위해 탱크의 바닥부에서 정수압을 측정하는 것으로도 충분하다.

서두에 언급한 종류의 연료 밀도를 결정하기 위한 방법을 수행하기 위해 서두에 언급한 평가- 및 제어 유닛과 관련하여, 본 발명의 기초를 이루는 과제는, 평가- 및 제어 유닛이 단계 b)와 동시에 정수압의 시간상 압력 변동율을 산출하고, 충진 용적의 변화에 상응하는 충진 레벨의 충진 레벨 변동율을 산출하고, 시간상 압력 변동율, 충진 레벨 변동율 및 연료 용적 스트림의 함수로서 밀도를 산정하도록 설계됨으로써 해결된다. 본 발명에 따르면, 평가- 및 제어 유닛은 특히 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법 단계들을 수행하기 위해 설계 및 프로그래밍된다.

특히, 본 발명의 유리한 구현예에서, 평가- 및 제어 유닛은 충진 레벨과 충진 용적 간의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블을 포함하는 데이터베이스를 포함한다.

다른 구현예에서, 평가- 및 제어 유닛은 탱크의 바닥부에서 정수압의 측정을 위한 압력 측정 수단 및/또는 연료 용적 스트림의 산출 수단을 포함한다.

연료 질량의 결정을 위한 방법을 수행하기 위한 데이터 기술적 평가- 및 제어 유닛에 대한 과제와 관련하여, 해결 방법은 이러한 평가- 및 제어 유닛이 특히 제10항 또는 제11항에 따른 방법을 수행하기 위해 구성되고 이러한 유닛이 바람직하게는 탱크의 바닥부에서 정수압의 측정을 위한 압력 측정 수단 및/또는 연료 용적 스트림의 산출을 위한 수단을 포함하는 것에 있다.

본 발명은, 바람직한 실시 형태에서 도면을 참조로 하여 예시적으로 설명되며, 추가적인 유리한 세부 사항은 도면의 각 도면들로부터 추론된다.
기능적으로 동일한 부분은 동일한 참조 번호로 표기된다.
도면은 개별적으로 다음과 같다:
도 1은 벙커 탱크의 수직 단면을 나타낸 개략도이다.
도 2는 충진 레벨 높이(H)와 충진 용적(V)의 함수적 연관성을 나타낸 그래프 도면(상부), 그리고 도 1에 따른 벙커 탱크를 위한 충진 용적(V)에 따른 충진 변동율(

)의 그래프 도면(하부)이다.
도 3은 시간(t)에 따른 충진 용적(V(t)) 및 벙커링 과정 중에 연료 용적 스트림(

)이 일정할 때 시간(t)에 따른 연료 용적 스트림(

)의 그래프 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 탱크에서 본 발명에 따른 방법을 수행할 때, 도 3에서 표시된 바와 같은 연료 용적 스트림의 변화 시 정수압의 시간상 흐름을 나타낸 그래프 도면(상부) 및 언급한 비율에서 시간상 압력 변동율(

)의 그래프 도면(하부)이다.

도 1은, 벙커 탱크(1)를 순수하게 개략적으로 수직 단면도로 도시한다. 벙커 탱크(1)는 하부 직육면체형 부분(2) 및 하부 직육면체형 부분(2)에서 위쪽으로 연결되는 상부 직육면체형 부분(3)을 포함한다. 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 하부 직육면체형 부분(2)의 횡단면(4)은 상부 직육면체형 부분(3)의 횡단면(5)보다 더 크다. 벙커 탱크(1)는 오로지 개략적으로만 도시된 압력 측정 프로브(6)를 포함하고, 이러한 프로브는 벙커 탱크(1)의 바닥부에서 정수압(p)을 일반적인 방식으로 측정할 수 있다.

또한, 도 1에는 벙커 탱크(1)의 하부 직육면체형 부분(2)과 상부 직육면체형 부분(3) 사이의 이행부 아래에 하부 충진 레벨(8)이 표시되어 있다. 또한, 언급한 이행 구역 위에 위치하는 상부 충진 레벨(9)이 표시되어 있다. 마지막으로, 하부 충진 레벨(8)과 상부 충진 레벨(9) 사이에 이행 충진 레벨(10)이 표시되고, 이는 정확히 하부 직육면체형 부분(2)과 상부 직육면체형 부분(3) 사이의 이행 구역에 위치한다.

또한, 도 1에는, 벙커 탱크(1)가 유량계(12)를 구비한 유입- 및 배출부(11)를 포함하고 있음이 간략히 도시되어 있다. 유량계(12)는 선택적이다. 유량계 대신 유량이 일정한지 또는 가변적인지의 여부를 확인할 수 있게 해주는 모든 적합한 수단이 구비될 수 있다.

또한, 도 1에는 본 발명에 따른 데이터 기술적인 평가- 및 제어 유닛(15)이 개략적으로 도시되어 있다. 평가- 및 제어 유닛(15)은 데이터베이스(16)를 포함한다. 데이터베이스(16)에는 충진 레벨과 충진 용적 사이의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블이 저장되어 있다. 평가- 및 제어 유닛(15)은 벙커 탱크(1)의 바닥부에서 정수압(p), 및 유입- 및 배출부(11) 내의 유량계(12)의 측정 시작점으로서 연료 용적 스트림을 위한 데이터 입력부들을 구비하며, 이러한 데이터 입력부들은 상세히 도시되어 있지 않다.

도 2에는, 평가- 및 제어 유닛(15)에서 데이터베이스(16)에 저장된 벙커 탱크(1)에 대한 탱크 테이블 데이터가 그래프로 도시되어 있다. 이때 상부 그래프는 충진 용적(V)에 따른 충진 레벨(h(V))의 함수 연관성을 나타낸다. 반면 도 2의 하부 도면은 충진 레벨 변동율(

), 즉 용적(V)과 관련하여 충진 레벨(H)의 미분값을 나타낸다. 인식할 수 있는 바와 같이, 도면의 상부에 표시된 곡선은 이행 충진 레벨(10)에서 꺾인 부분을 포함하는데, 벙커 탱크(1)의 상부 직육면체형 부분(3) 내의 횡단면(5)이 더 작기 때문에 유입 용적이 동일한 경우 충진 레벨은 하부 직육면체형 부분(2)의 영역에서보다 더 강하게 변경되기 때문이다. 꺾인 부분(17)은 현저한 변화로서 데이터 분석적으로 용이하게 산출될 수 있다. 상부 도면의 꺾인 부분(17)에 편입되는 용적(18)은 벙커 탱크(1)의 하부 직육면체형 부분(2)의 용적에 상응한다.

도 2의 하부 도면은, 충진 용적(18)의 범위 내에서 충진 레벨 변동율(

)의 현저한 변화가 발생하고, 더욱이 더 작은 상수(19)로부터 더 큰 상수(20)로의 변화가 발생하는 것을 나타내며, 이러한 더 큰 상수는 상부 직육면체형 부분(3)에서 결정적인 상수이다.

도 3에서 상부 도면에서는, 벙커 탱크(1)가 유입- 및 배출부(11)에 의해 유량계(12)에서 측정되는 일정한 연료 용적 스트림으로 충진될 때, 충진 용적(V)이 시간(t)에 따라 어떻게 변경되는지가 그래프로 도시되어 있다.

도 3의 하부 그래프는 시간 흐름에서 일정한 연료 용적 스트림(21)을 상수로서 도시한다.

마지막으로, 도 4는 상부 그래프에서 벙커 탱크(1)의 바닥부에서 압력 측정 프로브(6)에 의해 측정되는 정수압(7)의 시간상 흐름을 나타낸다.

도 4의 하부 도면은 상부 그래프에 따른 정수압의 시간상 추론값으로서 관련 압력 변동율을 도시한다.

인식할 수 있는 바와 같이, 참조 번호 22로 표시된 시점에 압력 변동율(23)로부터 현저한 압력 변동율 변화(

)가 일어난다. 압력 변동율(23)은 하부 직육면체형 부분(2)에서 벙커 탱크(1)를 일정한 연료 용적 스트림(21)으로 충진할 때 결정적이며, 압력 변동율(24)은 상부 직육면체형 부분(3)에서 일정한 연료 용적 스트림(21)으로 충진할 때 결정적이다.

이제 본 발명에 따른 방법에 따라 연료 탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 밀도를 결정하기 위해, 이하와 같은 과정을 진행한다: 평가- 및 제어 유닛(15)에 의해 정수압(p)(7)이 적합한 감지율로 측정된다. 이때 유입- 및 배출부(11)에 의해 연료는 연료 탱크(1)로 공급된다. 유입- 및 배출부(11) 내에서 유량계(12)를 이용하여 연료 용적 스트림(21)이 측정된다. 이러한 연료 용적 스트림은 본원에서 논의되는 예시에 따라 일정하고, 이는 도 3에서 확인되는 바와 같다.

이때 초기 하부 충진 레벨(8)은 이행 충진 레벨(10) 아래에 있다. 압력 측정 프로브(6)에 의해 정수압(p)(7)을 기록하는 것은 벙커링 중에 유입- 및 배출부(11)에 의해 수행되되, 상부 충진 레벨(9)이 이행 충진 레벨(10)의 위에 도달할 때까지 그러하다. 이러한 측정에서 얻어지는 일련의 측정값들의 그래픽 도면은 도 4의 상부 도면에 도시되어 있다.

이제, 평가- 및 제어 유닛(15)을 이용하여 시점(22)에서 지배적인 압력 변동율(24)에 대하여 도 2에서 나타낸 탱크 테이블의 데이터에 의거하여 충진 용적(18) 및 이에 속한 충진 레벨 변동율(20)이 산출되고, 이때 도 2의 그래프로부터의 데이터는 평가- 및 제어 유닛(15)에서 데이터베이스(16)에 저장된다.

따라서, 본 발명에 따르면 획기적으로 간단하게, 도 4에 따른 압력 측정값의 현저한 변동에 의거하여 결과적으로 충진 용적(18)의 결정이 수행될 수 있고, 이는 다시 제공된 상부 충진 레벨(9)을 위해 결정적인 벙커 탱크(1)의 상부 부분에서의 충진 레벨 변동율(20)을 확인할 수 있게 한다.

이제, 수식

에 의거하여 저장된 연료의 밀도가 결정될 수 있고, 이때 벙커 탱크(1)의 바닥부에서 정수압을 위한 압력 측정 프로브(6)의 측정값들 및 유량계(12)의 측정값들만이 필요하나, 예컨대 온도 측정은 불필요하다.

가장 간단한 경우에, 도 1에 도시된 구조에서 탱크(1) 내에 저장된 연료의 밀도 측정 및 이를 통해 연료 질량의 측정이 수행될 수 있고, 이는 유량계(12)에서의 연료 용적 스트림의 측정과는 무관하다. 여기에는, 실무에서 빈번하게 충족되는 가정, 즉 연료 용적 스트림이 비약적으로 변경되지 않음 또는 가령 있을 수 있는 연료 용적 스트림의 비약적인 변경은, 충진 레벨이 이행 충진 레벨(10)을 초과할 때 바로 나타나지 않음을 근거로 한다. 이러한 실시 형태에 따르면, 도 4에서 상부에 개략적으로 도시된 바와 같이 압력의 시간상 흐름을 관찰하는 것으로 충분하다. 도 4의 하부를 참조하면, 압력 변동율을 평가함으로써 시점(22)이 산출되고 이 시점에 압력은 시간상 흐름에서 도 4의 하부 부분에 따른 압력 변동율의 비약적 변화에 상응하는 꺾인 부분을 포함한다. 시점(22)에 측정되는 압력(p0)은 탱크의 기하학적 형태를 인식함에 따라, 예컨대 탱크 테이블을 검색함으로써, 충진 용적의 함수로서 충진 레벨 높이가 마찬가지로 꺾인 부분을 경험하는 이행 충진 레벨(10)에 도달하면서 식별된다. 탱크 테이블의 정보는 도 2의 상부 부분에 개략적으로 나타나 있다. 시점(22)에 측정된 정수압 및 이러한 정수압 측정값에 편입되는 이행 충진 레벨(10)에 따라, 그 자체로 공지된 수식

에 의거하여, 그리고 벙커링의 이후 진행 동안 밀도가 일정하게 유지되는 한, 이제부터 수식

에 의거하여, 밀도 보정된 충진 레벨이 오로지 정수압(p)으로부터 산출될 수 있다. 탱크 테이블에 의거하여(예컨대 도 2 참조) 충진 레벨(h)에는 용적이 편입될 수 있다. 저장된 연료 질량은 연료 밀도에 이러한 방식으로 산출된 용적을 단순히 곱함으로써 얻어진다. 본 발명에 따르면, 이러한 방법을 위해 유량 측정은 필요하지 않다.

1 벙커 탱크
2 하부 직육면체형 부분
3 상부 직육면체형 부분
4 횡단면
5 횡단면
6 압력 측정 프로브
7 정수압
8 하부 충진 레벨
9 상부 충진 레벨
10 이행 충진 레벨
11 유입- 및 배출부
12 유량계
13
14
15 데이터 기술적 평가- 및 제어 유닛
16 데이터베이스
17 꺾인 부분
18 충진 용적
19 하부 부분에서 충진 레벨 변동율
20 상부 부분에서 충진 레벨 변동율
21 일정한 연료 용적 스트림
22 시점
23 하부 부분에서 압력 변동율
24 상부 부분에서 압력 변동율

Claims

탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 밀도 결정 방법으로서,
상기 탱크의 바닥부에서 정수압을 연속 측정하는 단계와;
연료 질량을 유입 또는 배출시키는 연료 용적 스트림(21)에 의해 상기 탱크(1) 내에 저장된 연료의 충진 용적을 변경하는 단계와;
상기 충진 용적을 변경하는 단계와 동시에 수행되는 단계로서, 상기 정수압의 시간상 압력 변동율(23, 24)을 산출하는 단계와;
상기 정수압 및 상기 정수압의 시간상 압력 변동율(23, 24)에 따라 상기 연료 밀도를 산정하는 단계;
를 포함하는 방법.
삭제
탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 밀도 결정 방법으로서,
상기 탱크의 바닥부에서 정수압을 연속 측정하는 단계와;
연료 질량을 유입 또는 배출시키는 연료 용적 스트림(21)에 의해 상기 탱크(1) 내에 저장된 연료의 충진 용적을 변경하는 단계와;
상기 충진 용적을 변경하는 단계와 동시에 수행되는 단계로서, 주어진 참조 충진 레벨에서 충진 레벨 한계값 발생기의 출력 신호를 판독하는 단계와;
상기 정수압 및 상기 충진 레벨 한계값 발생기의 출력 신호에 따라 상기 연료 밀도를 산정하는 단계;
를 포함하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 충진 용적의 변경은, 충진 레벨이 상기 참조 충진 레벨을 초과하는 방식으로 이루어지고,
상기 방법은,
상기 참조 충진 레벨을 산출하는 단계;
를 더 포함하며,
상기 연료 밀도는 상기 참조 충진 레벨과 상기 참조 충진 레벨에서의 정수압의 함수로서 산정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 연료 용적 스트림은 상기 충진 용적을 변경하는 단계 중에 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
연료 용적 스트림이 일정할 때, 상기 충진 용적을 변경하는 단계 동안에 정수압의 급변이 검출될 때 이에 속한 탱크(1)의 충진 레벨이 산출되되, 탱크 테이블에서 충진 레벨 변동율의 급변이 존재하는 이행 충진 레벨(10)이 선택됨으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 탱크(1)는 수직 방향으로 가변적인 횡단면을 포함하고, 상기 충진 용적의 변경은 충진 레벨이 상기 탱크(1)의 횡단면이 급변하는 영역에 의해 변경되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 탱크(1)는 서로 포개어 배치되는 적어도 2개의 직육면체형 부분들을 포함하고, 상기 이행 충진 레벨(10)은 상기 직육면체형 부분들 사이의 이행부에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 충진 용적을 변경하는 단계와 동시에 수행되는 단계로서, 충진 용적의 변화에 상응하는 충진 레벨의 충진 레벨 변동율을 산출하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 연료 밀도는 시간상 압력 변동율, 충진 레벨 변동율 및 연료 용적 스트림의 함수로서 산정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 충진 레벨 변동율은 충진 레벨과 충진 용적 간의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 연료 용적 스트림이 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 탱크(1) 내에 저장된 연료의 충진 용적이 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 충진 레벨 변동율은 상기 탱크(1)의 충진 용적의 함수로서 산출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 질량을 결정하는 방법에 있어서,
제1항 또는 제3항의 방법에 따라 상기 연료의 연료 밀도를 결정하는 단계;
측정된 상기 정수압과 결정된 상기 연료 밀도의 함수로서 충진 레벨을 결정하는 단계;
상기 충진 레벨의 함수로서 충진 용적을 산출하는 단계;
상기 연료 밀도와 상기 충진 용적의 함수로서 연료 질량을 산정하는 단계;
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 충진 용적은 충진 레벨과 충진 용적 사이의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 밀도 결정을 위해 제1항 또는 제3항에 따른 방법을 수행하기 위한 제어 유닛.
제16항에 있어서,
상기 제어 유닛은 충진 레벨과 충진 용적 간의 연관성을 특징짓는 탱크 테이블을 포함한 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
제16항에 있어서,
상기 유닛은 상기 충진 용적을 변경하는 단계와 동시에, 정수압의 시간상 압력 변동율을 산출하거나 충진 용적의 변화에 상응하는 충진 레벨의 충진 레벨 변동율을 산출하고, 그리고 시간상 압력 변동율 또는 충진 레벨 변동율 또는 연료 용적 스트림의 함수로서 밀도를 산정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
제16항에 있어서,
상기 유닛은 상기 탱크(1)의 바닥부에서 정수압의 측정을 위한 압력 측정 수단 또는 연료 용적 스트림의 산출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 질량 결정을 위해 제14항에 따른 방법을 수행하기 위한 제어 유닛에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 탱크(1) 내에 저장된 연료의 연료 밀도를 결정하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 탱크(1)의 바닥부에서 정수압의 측정을 위한 압력 측정 수단 또는 연료 용적 스트림의 산출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.