KR101796010B1 - 스러스터 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이나믹 포지션 시스템의 워스트 케이스를 만족하는 범위에 부합하여 냉각 설비를 그룹화하고 이에 대한 운영을 통합함으로써 전체 냉각설비의 구축에 소요되는 장비의 수량을 줄임과 동시에 일반 운전조건에서는 전체 냉각설비를 하나로 통합하여 운영함으로써 여분의 냉각기와 냉각펌프를 구축할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해수펌프(22)와 해수공급관로(24) 및 해수배출관로(26)를 갖추고서 해수를 냉각기(18)에 제공하는 해수공급설비와, 상기 냉각기(18)를 통해 냉각된 청수를 냉각설비(10)에 제공하기 위해 청수펌프(30)와 청수공급관로(28) 및 청수회수관로(32)를 갖춘 청수순환설비를 구비하는 스러스터 냉각장치로서, 상기 냉각설비(10)는 스러스터의 다이나믹 포지셔닝 시스템에 대한 워스트 페일러 조건에 부합하는 수량으로 그룹화되고, 상기 냉각기(18)와 상기 청수순환설비는 상기 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 개별적으로 구비된다.

Description

스러스터 냉각장치{Cooling system for thruster}

본 발명은 스러스터 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이나믹 포지션 시스템에 있어 워스트 케이스를 만족하는 범위 내에서 스러스터의 냉각 설비를 그룹화하여 통합 운영할 수 있게 함으로써 전체 냉각 설비의 구축에 소요되는 장비의 수량을 줄임과 더불어 설치공간의 축소 및 무게를 절감할 수 있도록 하는 스러스터 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 다이나믹 포지셔닝 시스템(Dynamic Positioning System; 동적위치 유지시스템)은 스러스터(Thruster) 등의 추진장비를 이용하여 해상에서 선박이나 부유식 해양 구조물의 위치를 일정하게 유지시켜 주는 장치에 해당하는 것으로, 통상적인 계류방식을 적용할 수 없는 대수심 해역에서 장기간 계류하는 경우에 적합한 것이다.

즉, 다이나믹 포지셔닝 시스템에 있어 스러스터는 부유식 해양 구조물에 설치되는 추진장치로서, 해상에서 조류나 해풍 등에 의한 외부적 영향에 대해서도 선체를 항상 정해진 위치로 유지하기 위한 기능(Positioning Keeping)을 주된 역할로 하고, 부수적으로 선박이나 부유식 해양 구조물의 이동까지도 가능하게 해 준다. 이를 위해 스러스터는 선체의 규모에 따라 작게는 3세트에서 4세트, 많게는 6세트 이상의 수량으로 설치되고 각각의 스러스터는 개별적으로 동작되도록 제어된다.

이와 같은 다이나믹 포지셔닝 시스템이 적용되는 선박이나 부유식 해양 구조물의 경우, 시스템에 대한 성능 평가를 수행하여 선주와 제작사(Builder) 간에 다이나믹 포지셔닝 시스템의 등급(DP class)과 워스트 페일러(Worst Failure) 조건에 대해 협의를 하게 된다. 예를 들어, 6세트의 스러스터를 구비하는 선박이나 부유식 해양 구조물에서 최소 4세트의 스러스터가 정상적으로 동작되면 다이나믹 포지셔닝 시스템의 성능에 문제가 없다라는 결과물이 도출된다면, 이러한 선박이나 부유식 해양 구조물에서의 다이나믹 포지셔닝 시스템의 워스트 케이스는 2세트의 스러스터가 페일되는 조건으로 선주와의 합의가 통상적으로 이루어지게 된다.

이에 따라 제작사는 선주와의 합의에 따라 정해진 등급(2세트를 초과하는 스러스터의 페일 조건이 동시에 이루어지지 않아야 함)을 기준으로 탑재되는 다이나믹 포지셔닝 시스템에 대한 성능이 워스트 페일러 조건을 만족시킬 수 있도록 해야 한다. 그리고 이를 평가하기 위한 다이나믹 포지셔닝 시스템의 FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)를 수행해야 한다.

그런데 상기와 같은 기능을 수행하는 스러스터는 동작중 열의 발생을 수반하게 되므로, 반드시 발생되는 열의 냉각을 위한 냉각기와, 상기 냉각기로 냉각수에 해당하는 해수를 제공하기 위해 해수펌프와 해수의 공급 및 배출관로 등을 갖춘 해수공급설비, 및 상기 냉각기 내에서 해수와의 열교환을 통해 냉각된 청수를 스러스터에 제공하기 위해 청수펌프와 청수의 공급 및 회수관로 등의 청수순환설비를 갖춘 일련의 냉각설비(Cooling System)에 대한 구축이 필수적인 바, 이러한 냉각기와 냉각설비는 각각의 스러스터를 독립된 개체의 단위로 설정하여 개별적으로 구비된다.

따라서 상기와 같이 각각의 스러스터에 대해 독립된 형태의 냉각설비를 구축할 경우, 각각의 냉각설비에 냉각기와 청수펌프를 비롯하여 냉각기와 냉각설비 사이에서 청수의 순환을 가능하게 하는 청수공급관로와 청수회수관로 등 일련의 청수순환설비를 개별적으로 설치해야 하므로, 스러스터의 수량과 동일한 수량의 냉각기와 청수펌프를 각각의 냉각설비에 구축해야 하는 경제적 부담이 가중된다.

또한, 각각의 냉각설비에 대해 냉각기와 청수펌프 및 청수순환설비를 개별적으로 구비할 경우, 선박 또는 부유식 해양 구조물에 대한 공간적 제약과 함께 불필요한 선체 중량의 증대 및 에너지의 낭비를 초래하게 된다. 즉, 스러스터의 냉각을 위한 설비의 구축에 있어 보다 효율적인 방안의 강구가 요구되는 실정이다. 특히, 다른 무엇보다도 심각한 문제는 각각의 스러스터별로 개별적인 냉각설비를 구축할 경우, 각각의 스러스터에 냉각기와 냉각펌프를 비롯한 각종 설비가 한 세트씩 구비되어야 하기 때문에 이들 중 어느 하나의 요소라도 고장나면 해당 스러스터에 대한 운전을 할 수 없게 되므로 워스트 페일러 조건을 충분히 만족시킬 수 있는 다이나믹 포지셔닝 시스템을 구축할 수 없게 되고, 이로 인해 제작사와 선주 사이의 원만한 협의가 도출되지 못하게 되어 다이나믹 포지셔닝 시스템을 적용하는 선박 또는 부유식 해양 구조물에 대한 수주를 불가능하게 하는 결과를 초래하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 다이나믹 포지션 시스템의 워스트 페일러 조건을 만족시킬 수 있는 범위에 부합하도록 냉각 설비를 그룹화하고 이에 대한 운영을 통합함으로써 전체 냉각설비의 구축에 소요되는 장비의 수량을 줄임과 동시에 일반 운전조건에서는 전체 냉각설비를 하나로 통합하여 운영함으로써 여분의 냉각기와 냉각펌프를 구축할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해수펌프와 해수공급관로 및 해수배출관로를 갖추고서 해수를 냉각기에 제공하는 해수공급설비와, 상기 냉각기를 통해 냉각된 청수를 냉각설비로 제공하기 위해 청수펌프와 청수공급관로 및 청수회수관로를 갖춘 청수순환설비를 구비하는 스러스터 냉각장치로서, 상기 냉각설비는 스러스터의 다이나믹 포지셔닝 시스템에 대한 워스트 페일러 조건에 부합하는 수량으로 그룹화되고, 상기 냉각기와 상기 청수순환설비는 상기 그룹화된 냉각설비의 수량에 부합하는 수량으로서 상기 그룹화된 냉각설비에 대해 개별적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 냉각기로부터 상기 냉각설비에 이르는 상기 청수공급관로 중에 설치되어 상기 청수펌프로 유입되는 청수의 온도를 일정하기 유지시키는 온도조절밸브를 더 포함하고, 상기 온도조절밸브는 상기 청수회수관로와 교통하는 바이패스관로를 구비하는 3웨이밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 청수공급관로는 청수공급용 연통관로를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수공급용 연통관로에는 관로의 개폐를 조절하기 위한 공급용 개폐조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 공급용 개폐조절밸브는 인접한 청수공급관로 사이에 설치된 청수공급용 연통관로에 대해 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 청수공급용 연통관로는 상기 청수공급관로 상에서 상기 청수펌프의 유입측 관로 사이와 상기 청수펌프의 유출측 관로 사이 중에서 적어도 하나 이상의 부위를 상호 교통 가능하게 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 청수회수관로는 청수회수용 연통관로를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수회수용 연통관로에는 관로의 개폐를 조절하기 위한 회수용 개폐조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 회수용 개폐조절밸브는 인접한 청수회수관로 사이에 설치된 청수회수용 연통관로에 대해 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 스러스터를 탑재하는 선박이나 해양 구조물에 있어 스러스터의 냉각을 위한 설비를 다이나믹 포지션 시스템의 워스트 페일러 조건에 부합하는 범위에 맞춰 복수개로 그룹화함으로써 전체 냉각설비의 구축에 소요되는 장비의 수량을 줄이고, 이로부터 장비의 설치에 따라 선체 내에서 냉각설비가 점유하는 공간을 축소시킴과 더불어 전체 설비의 중량을 줄이고 불필요한 에너지 사용을 배제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 다이나믹 포지셔닝 시스템의 워스트 페일러 조건에 부합하도록 복수개로 그룹화된 냉각설비에 대한 운영을 통합할 수 있으므로, 일반 운전조건에서는 전체 냉각설비를 하나로 통합하여 운영하여 여분의 냉각기와 냉각펌프를 가질 수 있게 되면서 전체 스러스터를 아무런 문제없이 작동시킬 수 있는 장점을 갖게 된다.

예컨대 다수의 냉각설비에 있어 특정 냉각설비의 냉각기와 청수펌프만을 한정적으로 구동시켜도 전체 냉각설비에 구비되는 복수개의 냉각기와 냉각펌프 전체를 동작시켜 스러스터 장치 전부를 원활하게 냉각시킬 수 있으므로, 구동되지 않는 나머지 냉각설비의 냉각기와 냉각펌프를 다이나믹 포지셔닝 시스템에 있어 워스트 케이스를 대비한 예비의 설비로 설정할 수 있게 되어 선주와의 계약 요건을 충족시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 스러스터 냉각장치의 구성을 도시한 개략도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스러스터 냉각장치를 도시한 구성도로서, 선박 또는 부유식 해양 구조물에 있어 6세트의 스러스터를 구비한 일실시예에 해당한다. 도면에 도시된 바와 같이, 다이나믹 포지셔닝 시스템에 적용되는 스러스터는 각각의 스러스터에 대해 냉각설비(10)를 개별적으로 구비한다. 즉, 상기 냉각설비(10)는 제1 내지 제6의 냉각설비(11~16)로 이루어진다.

상기 냉각설비(10)는 선주와 제작사 간에 이루어지는 협의에 따른 워스트 페일러 조건에 부합하는 수량으로 그룹화된다. 예컨대 워스트 페일러 조건이 최소 4세트의 스러스터로 결정되면, 나머지 2세트의 스러스터를 예비의 설비로 설정할 수 있으므로 다수의 냉각설비(10)를 2세트씩 그룹화한다. 즉 상기 제1냉각설비(11)와 상기 제6냉각설비(16)가 하나의 그룹(제1그룹)으로 설정되고, 상기 제2냉각설비(12)와 상기 제5냉각설비(15)가 하나의 그룹(제2그룹)으로 설정되며, 상기 제3냉각설비(13)와 상기 제4냉각설비(14)가 하나의 그룹(제3그룹)으로 설정된다. 이때 그룹화되는 상기 냉각설비(10)의 순번은 임의대로 결정될 수 있다.

상기 냉각설비(10)는 해수공급설비와 냉각기(18) 및 청수순환설비를 구비하는 바, 그 중에서 상기 냉각기(18)와 청수순환설비는 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 독립적으로 설치된다. 즉 단일의 그룹으로 설정된 냉각설비(10)는 단일의 냉각기(18)와 청수순환설비를 공유하도록 구성된다. 이를 위해 세부적 구성은 다음과 같다.

상기 해수공급설비는 메인해수유입관로(20)에 설치되는 해수펌프(22)와, 상기 해수펌프(22)로부터 공급되는 해수를 다수의 냉각기(18)로 동시에 제공하는 해수공급관로(24), 및 상기 냉각기(18)를 거쳐 가열된 해수를 다시 해양으로 방출시키는 해수배출관로(26)를 구비한다. 상기 청수순환설비는 각각의 냉각기(18)로부터 각각의 냉각설비(10)에 대해 개별적으로 설치되는 청수공급관로(28)와, 상기 청수공급관로(28)중에 설치되는 청수펌프(30), 및 상기 각각의 냉각설비(10)로부터 각각의 냉각기(18)에 대해 개별적으로 설치되어 상기 냉각설비(10)를 거쳐 가열된 청수를 상기 냉각기(18)에 제공하여 냉각하는 청수회수관로(32)를 구비한다.

온도조절밸브(34)는 상기 각각의 냉각기(18)로부터 상기 각각의 냉각설비(10)에 이르도록 개별적으로 배치되는 상기 청수공급관로(28) 중에 설치되어 상기 청수펌프(30)로 유입되는 청수의 온도를 일정하기 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 각각의 온도조절밸브(34)는 그룹화된 각각의 청수회수관로(32)에 대해 개별적으로 교통하도록 설치되는 바이패스관로(36)를 구비한다. 즉, 상기 온도조절밸브(34)는 청수회수관로(32)를 통해 냉각기(18)로 유입되는 청수의 양을 조절함으로써 청수공급관로(28)를 통해 청수펌프(30)로 유입되는 청수의 온도를 항상 일정하게 유지하는 역할을 수행할 수 있는 3웨이밸브로 이루어진다.

상기 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 각각 개별적으로 설치되는 청수순환설비에 있어, 상기 청수공급관로(28)는 청수공급용 연통관로(38)를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수공급용 연통관로(38)에는 관로의 개폐를 조절하기 위한 공급용 개폐조절밸브(40)가 설치된다. 이때 상기 공급용 개폐조절밸브(40)는 인접한 청수공급관로(28) 사이를 교통 가능하게 하도록 설치되는 청수공급용 연통관로(38)에 대해 각각 개별적으로 설치된다.

특히 상기 청수공급용 연통관로(38)는 청수공급관로(28) 상에서 상기 청수펌프(30)의 유입측 관로 사이와 상기 청수펌프(30)의 유출측 관로 사이 중에서 적어도 하나 이상의 부위를 상호 교통 가능하게 연결하도록 설치된다. 즉, 상기 청수공급용 연통관로(38)는 상기 청수공급관로(28) 상에서 상기 청수펌프(30)의 유입측 관로 사이를 상호 교통 가능하게 설치되거나, 상기 청수공급용 연통관로(38)는 상기 청수공급관로(28) 상에서 상기 청수펌프(30)의 유출측 관로 사이를 상호 교통 가능하게 설치된다. 본 실시예에서는 두 가지 경우의 모두를 예시하고 있다.

상기 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 각각 개별적으로 설치되는 청수순환설비에 있어, 상기 청수회수관로(32)는 청수회수용 연통관로(42)를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수회수용 연통관로(42)에는 관로의 개폐를 조절하기 위한 회수용 개폐조절밸브(44)가 설치된다. 이때 상기 회수용 개폐조절밸브(44)는 인접한 청수회수관로(32) 사이를 교통 가능하게 하도록 설치되는 청수회수용 연통관로(42)에 대해 개별적으로 설치된다.

따라서 본 발명은 다수의 스러스터에 대해 개별적으로 구비되는 냉각설비(10)를 워스트 페일러 조건에 부합하는 수량으로 그룹화하고, 각각의 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 냉각기(18)와 청수순환설비를 독립적으로 설치함으로써, 기존의 냉각설비에 비해 냉각기를 비롯하여 청수펌프의 수량을 줄일 수 있게 된다. 아울러, 청수공급관로와 청수회수관로의 배치도 보다 더 간략화 시킬 수 있게 된다.

그리고 본 발명은 일반 운전조건에서는 그룹화된 냉각설비(10)에 있어 청수공급용 연통관로(38)와 청수회수용 연통관로(42)에 각각 설치된 공급용 개폐조절밸브(40)와 회수용 개폐조절밸브(44)를 모두 개방상태로 전환시킴으로써 3세트중 2세트의 냉각기(18)와 청수펌프(30)만을 가동시켜 전체 냉각설비(10)에 대한 냉각 기능을 수행할 수 있게 된다. 즉, 3세트의 냉각기(18)와 청수펌프(30) 중에서 2세트의 냉각기(18)와 청수펌프(30)를 가동시켜도 청수공급용 연통관로(38)와 청수회수용 연통관로(42)를 통해 냉각된 청수가 6세트 전체의 냉각설비(10)로 원활하게 공급될 수 있고, 또한 6세트 전체의 냉각설비(10)를 거쳐 가열된 청수는 다시 청수회수용 연통관로(42)를 통해 2세트의 냉각기(18)로 유입되어 해수공급설비에 의해 제공되는 해수를 매개로 다시 냉각될 수 있게 된다.

예컨대 그룹화된 제1/제6냉각설비(11,16)와 그룹화된 제2/제5냉각설비(12,15)에 개별적으로 설치되는 냉각기(18)와 청수펌프(30)만을 구동시켜도 6대의 냉각설비(10) 전체를 원활하게 냉각시킬 수 있고, 이때 나머지 그룹으로 설정되는 제3/제4냉각설비(13,14)에 개별적으로 설치되는 냉각기(18)와 청수펌프(30)는 다이나믹 포지셔닝 시스템에 있어 워스트 케이스를 대비한 예비의 설비로 설정할 수 있게 된다. 이 결과, 다수의 냉각설비(10)를 그룹화하여 냉각된 청수의 공급 및 회수 경로를 공유함으로써 다수의 냉각기(18)와 청수펌프(30) 중 어느 하나의 구성요소에 문제가 발생하여도 전체 냉각설비(10)에 대한 원활한 냉각 기능을 수행할 수 있고, 특히 별도의 그룹으로 설정되어 가동하지 않는 냉각기(18)와 청수펌프(30)는 워스트 케이스를 대비한 예비의 설비로 활용하여 만약의 경우를 대비할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 다이나믹 포지셔닝 운전조건에서는 그룹화된 냉각설비(10)에 있어 청수공급용 연통관로(38)와 청수회수용 연통관로(42)에 각각 설치된 공급용 개폐조절밸브(40)와 회수용 개폐조절밸브(44)를 모두 잠금상태로 전환한 다음 각각의 그룹화로 설치된 냉각기(18)와 청수펌프(30)를 모두 가동시켜 운용함으로써 해상에서 조류나 해풍에 의한 환경적 영향에 대해서도 선체의 위치를 항상 일정한 상태로 유지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-냉각설비 11-제1냉각설비
12-제2냉각설비 13-제3냉각설비
14-제4냉각설비 15-제5냉각설비
16-제6냉각설비 18-냉각기
20-메인해수유입관로 22-해수펌프
24-해수공급관로 26-해수배출관로
28-청수공급관로 30-청수펌프
32-청수회수관로 34-온도조절밸브
36-바이패스관로 38-청수공급용 연통관로
40공급용 개폐조절밸브 42-청수회수용 연통관로
44-회수용 개폐조절밸브

Claims (8)

1. 해수펌프(22)와 해수공급관로(24) 및 해수배출관로(26)를 갖추고서 해수를 냉각기(18)에 제공하는 해수공급설비와, 상기 냉각기(18)를 통해 냉각된 청수를 냉각설비(10)에 제공하기 위해 청수펌프(30)와 청수공급관로(28) 및 청수회수관로(32)를 갖춘 청수순환설비를 구비하는 스러스터 냉각장치로서, 상기 냉각설비(10)는 스러스터의 다이나믹 포지셔닝 시스템에 대한 워스트 페일러 조건에 부합하는 수량으로 그룹화되고, 상기 냉각기(18)와 상기 청수순환설비는 상기 그룹화된 냉각설비(10)에 대해 개별적으로 구비하되,
   상기 냉각기(18)로부터 상기 냉각설비(10)에 이르는 상기 청수공급관로(28) 중에 설치되어 상기 청수펌프(30)로 유입되는 청수의 온도를 일정하기 유지시키고 상기 청수회수관로(32)와 교통하는 바이패스관로(36)를 구비한 온도조절밸브(34)를 포함하여 이루어지는 스러스터 냉각장치에 있어서,
   상기 청수공급관로(28)는 청수공급용 연통관로(38)를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수공급용 연통관로(38)에는 관로의 개폐를 조절하도록 청수펌프(30) 유출측 청수공급관로(28)와 상호 교통 가능하게 설치되고, 상기 청수펌프(30)의 유입측 청수공급관로(28)와 상호 교통 가능하게 설치되며, 청수공급관로(28)와 상호 교통하는 사이마다 공급용 개폐조절밸브(40)가 설치되는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스러스터 냉각장치.
   
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