KR101831157B1 - A gyro stabilizer with power generation system and damping device - Google Patents

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KR101831157B1 KR1020160110958A KR20160110958A KR101831157B1 KR 101831157 B1 KR101831157 B1 KR 101831157B1 KR 1020160110958 A KR1020160110958 A KR 1020160110958A KR 20160110958 A KR20160110958 A KR 20160110958A KR 101831157 B1 KR101831157 B1 KR 101831157B1
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이선권
강규홍
이상진
안호진
임규제
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재단법인한국조선해양기자재연구원
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Abstract

The present invention relates to a gyro stabilizer with a generation system and a damping device for a vessel, and a control method thereof. In particular, the gyro stabilizer comprises: a block installed in a vessel; a gimbal rotated with first and second gimbal shafts as the first and second gimbal shafts formed on both sides are coupled to a fixation means of the block to be able to rotate; a rotary shaft installed in an inner center of the gimbal in the direction crossing the first and second gimbal shafts; a flywheel installed on the rotary shaft; and a driving motor rotating the rotary shaft, wherein a generator is installed in one end part selected between the first and second gimbal shafts, and a damper is installed in the other end not including the generator between the first and second gimbal shafts. According to the present invention, since the generator is installed in one end part selected between the first and second gimbal shafts, and the damper is installed in the other end part not including the generator between the first and second gimbal shafts, regenerative braking torque of the generator and damping force of the damper reduce rotational torque generated by excessive processional motion of the gimbal; thereby providing an effect capable of preventing damage of the generator and the damper.

Description

발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법{A GYRO STABILIZER WITH POWER GENERATION SYSTEM AND DAMPING DEVICE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device, and a control method thereof.

본 발명은 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device, and a control method thereof.

더욱 상세하게는, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에 발전기가 구비되고, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비됨으로써, 발전기의 회생제동토크와 댐퍼의 댐핑력이 짐벌의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시켜, 발전기 및 댐퍼의 손상을 방지할 수 있는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.More specifically, a generator is provided at any one end of the selected one of the first load compartment and the second load compartment, and the damper is provided at the other end of the first compartment and the second compartment of which the generator is not provided The damping force of the regenerative braking torque of the generator and the damping force of the damper are reduced by reducing the rotational torque generated by the excessively wobbling motion of the gimbals to prevent damage to the generator and the damper, And a control method thereof.

일반적으로, 자이로 스테빌라이저(gyro-stabilizer)는 자이로스코프(gyroscope)의 세차운동(Precession)으로 발생되는 리액션 토크(reaction toque)로 선체를 안정화시키는 장치로서, 여타의 횡동요(rolling) 저감장치에 비하여 간단한 구성으로 이루어지는 장점을 가지고 있다.In general, a gyro-stabilizer is a device for stabilizing the hull with a reaction torque generated by the precession of a gyroscope, and is used in other rolling- It is advantageous in that it is simple in configuration.

또한 자이로의 회전관성과 자이로의 회전속도에 비례하여 리액션 토크를 가질 수 있기 때문에 선박의 자세안정화가 쉽게 조정 가능하고, 평형수와 화물의 이동 등과 같은 대형 장비를 통해 선박의 자세 제어를 수행하기 어려운 레저용 선박 등에 유리한 구조라 할 수 있다.In addition, since the reaction torque can be proportional to the rotation inertia of the gyro and the rotation speed of the gyro, it is possible to easily adjust the posture stabilization of the ship, and it is difficult to control the posture of the ship through the large equipments such as the ballast water and the movement of the cargo It can be said that it is favorable structure for leisure vessel and the like.

이와 관련한 종래 기술 중 하나로, 공개특허 제 10-2016-0042600 호에는 자이로 스테빌라이져를 이용한 레저 선박의 발전 시스템이 개시되어 있다.As one of related arts, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0042600 discloses a power generating system for a leisure ship using a gyro stabilizer.

도 1은 종래의 자이로 스테빌라이져를 이용한 레저 선박의 발전 시스템을 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1을 참조하여 종래의 자이로 스테빌라이져를 이용한 레저 선박의 발전 시스템을 설명하자면, 선박의 롤링 발생 시 선체의 피칭축을 출력축으로 하고 출력축의 토크를 이용하여 발전을 수행함으로써 선박에 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 선체에 피칭이 발생할 시 출력축의 회전에 의해 발전할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.1 is a view showing a power generating system of a leisure ship using a conventional gyro stabilizer. Referring to FIG. 1, a power generating system of a leisure ship using a conventional gyro stabilizer will be described. When a ship is rolling, power can be supplied to a ship by using a pitching axis of the ship as an output shaft, And is capable of being generated by rotation of the output shaft when pitching occurs in the hull.

상기 종래의 자이로 스테빌라이져를 이용한 레저 선박의 발전 시스템을 구체적으로 설명하자면, 레저 선박의 선체에 고정되는 블록(1), 상기 블록(1)의 양측과 회동 가능하게 결합되는 짐벌축(3)이 형성된 짐벌(2), 상기 짐벌(2)의 내부에 회동 가능하게 설치되는 것으로 짐벌축(3)과 직교되는 방향을 중심축으로 회동하는 플라이휠(4) 및 상기 플라이휠(4)의 중심축과 결합되어 플라이휠(4)을 회동 가능케 하는 구동모터(5)를 포함하며, 상기 플라이휠(4)의 중심축은 선체의 요축과 일치되게 배치되고, 상기 짐벌축(3)은 선체의 피칭축과 일치되게 배치되며, 상기 짐벌축(3) 각각의 단부에는 발전기(6)가 고정 설치되어 선체에 롤링 또는 피칭이 발생되면 상기 짐벌축(3)의 회동에 의해 발전이 수행되도록 하는 것이다.To describe a power generating system of a leisure ship using the conventional gyro stabilizer, a block 1 to be fixed to a hull of a leisure ship and a luggage compartment 3 to be rotatably engaged with both sides of the block 1 are formed A flywheel 4 which is rotatably installed inside the gimbals 2 and which pivots about a central axis in a direction orthogonal to the gimbal shaft 3 and a central shaft of the flywheel 4, And a drive motor (5) for rotating the flywheel (4), wherein a center axis of the flywheel (4) is arranged coincident with a yaw axis of the hull, and the loading bore (3) is arranged coinciding with a pitching axis of the hull And the generator 6 is fixed to the end of each of the load-reduction shafts 3, so that when the hull is rolled or pitched, the power is generated by the rotation of the load-reduction shaft 3.

하지만, 일반적으로 선박용 발전기는 최대 회생제동토크가 정해져있는데, 상기와 같은 기존의 선박용 자이로 스테빌라이저의 경우에는, 외부의 힘(파력)이 크게 발생되어 상기 짐벌(2)이 과도한 세차운동을 하는 경우, 상기 짐벌(2)의 세차운동에 따라 발생되는 회전토크가 상기 발전기(6)의 최대 회생제동토크를 초과하게 되어 상기 발전기(6)가 손상될 수 있는 문제가 있다.However, in general, the marine generator has a maximum regenerative braking torque. In the case of the conventional marine gyroscopic stabilizer as described above, when the external force (wave) is large and the gimbal 2 is excessively washed , There is a problem that the rotational torque generated in accordance with the wobble motion of the gimbals 2 exceeds the maximum regenerative braking torque of the generator 6 and the generator 6 may be damaged.

더욱 나아가서는, 기존의 선박용 자이로 스테빌라이저에서 최대 회생제동토크를 초과하게 되면 자이로 스테빌라이저의 회전운동으로 인하여 선박의 평형 유지에 악영향을 주게 되는 문제가 발생한다.Furthermore, when the maximum regenerative braking torque is exceeded in the conventional marine gyroscopic stabilizer, there is a problem that the rotation of the gyro stabilizer adversely affects the balance maintenance of the marine vessel.

공개특허공보 제 10-2016-0042600 호(2016.04.20.)Published Japanese Patent Application No. 10-2016-0042600 (Apr. 20, 2016) 등록특허공보 제 10-0882853 호(2009.02.03.)Patent Registration No. 10-0882853 (Mar. 23, 2009) 공개특허공보 제 10-2004-0089420 호(2004.10.21.)Published Japanese Patent Application No. 10-2004-0089420 (Oct. 21, 2004)

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에 발전기가 구비되고, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비됨으로써, 발전기의 회생제동토크와 댐퍼의 댐핑력이 짐벌의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시켜, 발전기 및 댐퍼의 손상을 방지할 수 있는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power unit in which a generator is provided at any one end of a first load balancer and a second load balancer, And the damper is provided at the other end of the second load-deflection shaft where the generator is not provided, so that the regenerative braking torque of the generator and the damping force of the damper reduce the rotational torque generated by the excessively carburizing motion of the gimbals, And to provide a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device capable of preventing damage, and a control method thereof.

또한 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는, 구동모터 및 댐퍼의 구동에 소모되는 전력으로 발전기에서 발전되는 전력이 우선적으로 사용하되, 발전기에서 발전되는 전력이 부족할 경우 전원공급부에서 공급되는 전력을 사용하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to use electric power generated by a generator with power consumed in driving a driving motor and a damper preferentially but to use electric power supplied from a power supply unit when electric power generated by a generator is insufficient A gyroscopic stabilizer provided with a power generation system and a damping device, and a control method thereof.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저는, 선박에 설치되는 블록; 양측에 형성되는 제1짐벌축 및 제2짐벌축이 상기 블록의 고정수단에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축과 함께 회전되는 짐벌; 상기 짐벌의 내부 중앙에 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축과 직교되는 방향으로 설치되는 회전축; 상기 회전축에 설치되는 플라이휠; 및 상기 회전축을 회전시키는 구동모터로 이루어지되, 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에는 발전기가 구비되고, 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 상기 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device, the gyroscopic stabilizer comprising: a block installed on a ship; A gimbal which is rotatably coupled to the fixing means of the block and is rotated together with the first and second load-reduction shafts, the first and second load-reduction shafts formed on both sides thereof; A rotating shaft installed at the center of the inner side of the gimbals in a direction orthogonal to the first load compass and the second load compass; A flywheel mounted on the rotary shaft; And a driving motor for rotating the rotary shaft, wherein a generator is provided at any one end of the first load-down axis and the second load-down axis, and the generator of the first load-down axis and the second load- And a damper is provided at the other end which is not provided.

또한, 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 상기 발전기가 구비되는 짐벌축과 상기 발전기의 사이에는 증속기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, an accelerator is further provided between the generator and the load balancer provided with the generator among the first and second load balancing shafts.

또한 상기 댐퍼는, 밀폐형 댐퍼, 유압 댐퍼 및 MR(Magnetorheological) 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The damper may be any one selected from a sealed damper, a hydraulic damper, and an MR (Magnetorheological) damper.

또한, 상기 댐퍼가 유압 댐퍼 및 MR 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 경우 전력을 공급하는 전원공급부가 더 포함되며, 상기 댐퍼는 상기 발전기에서 발전된 전력으로 구동되되, 상기 발전기에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부에서 공급되는 전력으로 구동되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the damper is composed of any one of a hydraulic damper and an MR damper, the damper is driven by electric power generated by the generator, and when the electric power generated by the generator is insufficient, And is driven by electric power supplied from a power supply unit.

또한 상기 댐퍼가 MR 댐퍼로 이루어지는 경우, 상기 댐퍼는, 내부에 피스톤이 구비되며, 상기 피스톤을 기준으로 구분되는 상부챔버와 하부챔버가 형성되는 댐퍼하우징; 상기 댐퍼하우징의 상부챔버와 하부챔버에 충진되는 MR유체; 및 상기 댐퍼하우징의 하부챔버의 일단에 구비되는 어큐뮬레이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the case where the damper is formed of an MR damper, the damper includes a damper housing having an inner piston and an upper chamber and a lower chamber defined by the piston. An MR fluid filled in an upper chamber and a lower chamber of the damper housing; And an accumulator provided at one end of the lower chamber of the damper housing.

또한, 상기 피스톤에는 상기 상부챔버와 하부챔버가 연통되도록 하는 유로가 형성되며, 상기 유로에는 전력 공급에 의해 자기장을 발생시키는 코일이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the piston is provided with a passage for communicating the upper chamber and the lower chamber, and the passage is provided with a coil for generating a magnetic field by power supply.

또한, 상기 어큐뮬레이터에는 상기 하부챔버의 내부와 상기 어큐뮬레이터의 내부를 구분하기 위한 격막부가 더 포함되며, 상기 격막부는 상기 하부챔버의 내부의 압력과 상기 어큐뮬레이터의 내부 압력 차이에 의한 체적을 보상할 수 있도록 탄성을 갖는 합성고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The accumulator further includes a diaphragm portion for separating the inside of the lower chamber from the inside of the accumulator. The diaphragm portion may compensate for a volume due to a difference between a pressure inside the lower chamber and an internal pressure of the accumulator And is made of a synthetic rubber material having elasticity.

또한, 전력을 공급하는 전원공급부가 더 포함되며, 상기 구동모터는 상기 발전기에서 발전된 전력으로 구동되되, 상기 발전기에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부에서 공급되는 전력으로 구동되는 것을 특징으로 한다.In addition, a power supply unit for supplying power is further included, and the driving motor is driven by power generated from the power generator, and when the power generated by the power generator is insufficient, the power is supplied from the power supply unit.

또한, 상기 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나에 구비되는 유압브레이크)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.And a hydraulic brake provided on any one of the first load contraction shaft and the second compression contraction shaft).

한편, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법은, 상기 발전기의 생산 전력을 측정하는 제1측정단계; 상기 제1측정단계에서 측정된 발전기의 생산 전력이 상기 발전기의 최대 생산 용량에 도달하였는지 판단하는 제1판단단계; 상기 제1판단단계에서 상기 발전기의 생산 전력이 상기 발전기의 최대 생산 용량에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 MR 댐퍼에 전력을 공급하되, 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기는 상기 발전기의 생산 전력의 크기에 비례하게 공급하는 전력공급단계; 상기 짐벌의 회전각을 측정하는 제2측정단계; 상기 제2측정단계에서 측정되는 상기 짐벌의 회전각이 80°에 도달하였는지 판단하는 제2판단단계; 및 상기 제2판단단계에서 상기 짐벌의 회전각이 80°에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 유압브레이크에 공급 가능한 최대 유압을 공급하는 유압공급단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a ship gyro stabilizer including a power generation system and a damping device, the method including: a first measurement step of measuring a production power of the generator; A first determination step of determining whether a production electric power of the generator measured in the first measurement step reaches a maximum production capacity of the generator; Wherein the controller is configured to supply power to the MR damper when it is determined in the first determination step that the produced electric power of the generator has reached the maximum production capacity of the electric generator, Supplying power proportional to the size; A second measurement step of measuring a rotation angle of the gimbals; A second determination step of determining whether the rotation angle of the gimbals measured in the second measurement step reaches 80 degrees; And a hydraulic pressure supply step of supplying a maximum hydraulic pressure that can be supplied to the hydraulic brakes when it is determined in the second determination step that the rotation angle of the gimbals has reached 80 degrees.

본 발명의 일 실시 예에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법에 의하면, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에 발전기가 구비되고, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비됨으로써, 발전기의 회생제동토크와 댐퍼의 댐핑력이 짐벌의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시켜, 발전기 및 댐퍼의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is provided a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device, and a method of controlling the gyroscopic vibrator, wherein a generator is provided at any one end of the first and second luggage compartments, The damping force of the regenerative braking torque of the generator and the damping force of the damper are reduced by reducing the rotational torque generated by the excessively carburizing motion of the gimbals, The generator and the damper can be prevented from being damaged.

또한 본 발명에 의하면, 선박의 롤링 또는 피칭에 따른 짐벌의 회전에 의해 발전되도록 하고, 선박에서 사용되는 전력으로, 짐벌의 회전에 의해 발전되는 전력이 우선적으로 사용되도록 함으로써, 전력 사용의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, power is generated by the rotation of the gimbals upon rolling or pitching of the ship, and power generated by the rotation of the gimbals is preferentially used with the power used by the ship, There is an effect that can be made.

또한 본 발명에 의하면, 발전기에서 발전되는 전력의 양이 부족할 경우, 별도의 전원공급부에서 공급되는 전력이 사용되도록 함으로써, 전력을 안정적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, when the amount of electric power generated by the generator is insufficient, electric power supplied from a separate power supply unit is used, so that the electric power can be stably used.

도 1은 종래의 자이로 스테빌라이져를 이용한 레저 선박의 발전 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저를 나타내는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 도 2의 A를 확대하여 나타내는 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 짐벌과 플라이휠의 회전을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 전력 공급 상태를 나타내는 블록도.
도 5a는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우, 자기장 무부하 시의 MR유체 입자 유동 상태를 나타내는 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우, 자기장 부하 시의 MR유체 입자 유동 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우의 MR 댐퍼를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우의 MR 댐퍼의 속도별 댐핑력을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 짐벌의 각도별 유압브레이크의 저항력을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a power generation system of a leisure ship using a conventional gyro stabilizer. FIG.
2 is a view showing a ship gyro stabilizer having a power generation system and a damping device according to the present invention.
Figs. 2A to 2C are enlarged views showing the enlarged view of Fig. 2A. Fig.
3 is a schematic view showing rotation of a gimbals and a flywheel of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention.
4 is a block diagram showing a power supply state of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention.
FIG. 5A is a view showing a flow state of MR fluid particles when a magnetic damper is not loaded, when a damper of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention is applied as an MR damper.
FIG. 5B is a view showing a flow state of MR fluid particles when a magnetic damper is applied to a damper of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention as an MR damper. FIG.
6 is a view showing an MR damper when a damper of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention is applied as an MR damper.
FIG. 7 is a graph showing the damping force of the MR damper at each speed when the damper of the ship's gyro stabilizer having the power generation system and damping device according to the present invention is applied as an MR damper.
FIG. 8 is a graph showing the resistance of a hydraulic brake of each gimbal angle of a ship gyroscopic stabilizer equipped with a power generation system and a damping device according to the present invention. FIG.
9 is a flowchart showing a control method of a gyroscopic stabilizer for a ship provided with a power generation system and a damping device according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible.

본 발명은 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에 발전기가 구비되고, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비됨으로써, 발전기의 회생제동토크와 댐퍼의 댐핑력이 짐벌의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시켜, 발전기 및 댐퍼의 손상을 방지할 수 있는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention is characterized in that a generator is provided at any one end selected from among a first load balancer and a second load balancer, and a damper is provided at the other end of the first load balancer shaft and the second load balancer shaft, A gyroscopic stabilizer for a ship having a damping device and a power generation system capable of reducing the rotational torque generated by the excessive damping force of the dampers and the damping force of the regenerative braking torque of the dynamo, And a control method.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저 및 이의 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a gyroscopic stabilizer having a power generation system and a damping device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저를 나타내는 도면이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 2의 A를 확대하여 나타내는 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 짐벌과 플라이휠의 회전을 나타내는 개략도이다.FIG. 2 is a view showing a ship gyro stabilizer provided with a power generation system and a damping device according to the present invention, and FIGS. 2A to 2C are enlarged views showing the enlarged view A of FIG. System and a gyro-stabilizer of a marine vessel equipped with a damping device.

첨부된 도 2 내지 도 3에 따르면, 본 발명의 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저는, 선박에 설치되는 블록(10), 양측에 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)이 형성되는 짐벌(20), 상기 짐벌(20)의 내부 중앙에 설치되는 회전축(30), 상기 회전축(30)에 설치되는 플라이휠(40) 및 상기 회전축(30)을 회전시키는 구동모터(50)로 이루어지되, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나의 단부에는 발전기(60)가 구비되고, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 상기 발전기(60)가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼(70)가 구비된다.2 to 3, the ship gyroscopic stabilizer provided with the power generation system and the damping device of the present invention comprises a block 10 installed on a ship, a first luggage compartment 21 on both sides and a second luggage compartment A flywheel 40 mounted on the rotary shaft 30 and a driving motor 30 for rotating the rotary shaft 30 are installed in the center of the gimbals 20, (50), and a generator (60) is provided at any one end of the first load balancer shaft (21) and the second load balancer shaft (22), and the first load balancer shaft (21) A damper (70) is provided at the other end of the load compartment (22) where the generator (60) is not provided.

이때 상기 발전기(60)와 댐퍼(70)는, 상기 발전기(60)가 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)의 회전에 의해 발생되는 회생제동토크와 상기 댐퍼(70)의 구동에 따라 발생되는 댐핑력을 이용하여, 상기 짐벌(20)의 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시킴으로써, 상기 짐벌(20)에서 전달되는 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하여 상기 발전기(60) 및 댐퍼(70)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.The generator 60 and the damper 70 are connected to the regenerative braking torque generated by the rotation of the first load balancer 21 and the second load balancer 22 by the generator 60, The rotational torque generated by the gimbals 20 is reduced by using the damping force generated by the driving of the gimbals 20 so that the rotational torque transmitted from the gimbals 20 is transmitted to the maximum regenerative braking It is possible to prevent the generator 60 and the damper 70 from being damaged by exceeding the torque.

상기 블록(10)은 본 발명의 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저를 선박에 고정시키기 위한 것으로, 선박의 무게중심 측의 선체의 용골(Keel)과 연결되는 종방향 부재(Longtudinal member) 또는 횡방향 부재(Transverse member)에 설치될 수 있다.The block 10 is for fixing the ship gyroscopic stabilizer equipped with the power generation system and the damping device of the present invention to a ship and is composed of a longitudinal member connected to the keel of the hull at the center of gravity of the ship, ) Or a transverse member.

상기 짐벌(20)은 양측에 형성되며 지면 또는 수면과 수평을 이루는 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)이 상기 블록(10)의 고정수단(11)에 회전 가능하게 결합된다. 이에 따라, 상기 짐벌(20)은 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)을 중심으로 회전될 수 있다.The gimbals 20 are rotatably coupled to the fixing means 11 of the block 10 by first and second load reduction shafts 21 and 22 which are formed on both sides of the gimbals 20 and are parallel to the ground or water surface . Accordingly, the gimbals 20 can be rotated around the first load reduction shaft 21 and the second load reduction shaft 22.

이때, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)의 단부에는 앞서 서술한 바와 같이, 각각 발전기(60) 또는 댐퍼(70)가 구비되는데, 본 발명에서는 상기 제1짐벌축(21)에 발전기(60)가 구비되고, 상기 제2짐벌축(22)에 댐퍼(70)가 구비되는 것을 예로 설명하기로 한다.At this time, as described above, the generator 60 or the damper 70 is provided at the ends of the first and second load reduction shafts 21 and 22. In the present invention, the first load reduction shaft 21 is provided with a generator 60 and a damper 70 is provided on the second load balancer 22 as an example.

상기 제1짐벌축(21)과 상기 발전기(60)의 사이에는 상기 제1짐벌축(21)의 회전속도를 증가시킨 상태로 상기 발전기(60)에 전달하여 상기 발전기(60)의 발전 효율을 향상시켜주는 증속기(80)가 더 구비될 수 있다.The power of the generator 60 is transmitted to the generator 60 in a state where the rotation speed of the first load balancer 21 is increased between the first load balancer 21 and the generator 60, (80) for enhancing the performance of the engine.

이때, 상기 증속기(80)는 일반적인 기어방식의 증속기로 이루어질 수 있다.At this time, the speed increasing device 80 may be a general gear type speed increasing device.

또한, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에는 상기 짐벌(20)의 회전각을 제한하는 유압브레이크(120)가 더 구비될 수 있다.The hydraulic brakes 120 may be further provided on any one of the first and second load reduction shafts 21 and 22 to limit the rotation angle of the gimbal 20.

상기 유압브레이크(120)는 상기 짐벌(20)의 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에 구비되어 공급되는 유압을 이용해 상기 짐벌(20)의 회전각이 90° 이상으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.The hydraulic brake 120 is provided on any one of the first and second luggage bosses 21 and 22 of the gimbals 20 and uses the supplied oil pressure to change the rotation angle of the gimbals 20 It is possible to prevent rotation of 90 degrees or more.

또한, 본 발명에서는 짐벌(20)의 회전각을 제한하는 구성으로서, 유압을 이용하는 유압식 브레이크를 개시하고 있으나, 실시 예에 따라서, 상기 짐벌(20)의 회전각을 제한하는 구성은 압축공기식 브레이크, 전기식 브레이크 및 기계식 브레이크 등으로 변경될 수 있다.In the present invention, a hydraulic brake using oil pressure is disclosed as a configuration for restricting the rotation angle of the gimbals 20. However, according to the embodiment, the configuration for restricting the rotation angle of the gimbals 20 is not limited to the compressed air brake , Electric brakes, and mechanical brakes.

상기 짐벌(20)의 회전각에 따른 유압브레이크(120)의 저항력은 후술되는 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.The resistance force of the hydraulic brake 120 according to the rotation angle of the gimbals 20 will be described with reference to FIG. 8 to be described later.

상기 회전축(30)은 상기 짐벌(20)의 내부 중앙에서 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)과 직교되는 방향으로 설치되어 상기 구동모터(50)에 의해 회전되고, 상기 플라이휠(40)은 상기 회전축(30)에 설치되어 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)과 직교되는 방향으로 회전된다.The rotary shaft 30 is installed in a direction perpendicular to the first luggage compartment 21 and the second luggage compartment 22 at an inner center of the gimbals 20 and is rotated by the driving motor 50, The flywheel 40 is installed on the rotary shaft 30 and is rotated in a direction orthogonal to the first load reduction shaft 21 and the second load reduction shaft 22.

상기 발전기(60)는, 상기 제1짐벌축(21)의 단부에 구비되어 상기 선박의 롤링 또는 피칭에 따른 짐벌(20)의 회전에 의해 발전함과 동시에, 발전 시 발생되는 회생제동토크를 이용하여 상기 짐벌(20)의 세차운동에 의한 회전토크를 감소시킬 수 있다.The generator 60 is provided at an end of the first load balancer 21 and generates electricity by rotation of the gimbals 20 due to rolling or pitching of the ship and uses regenerative braking torque generated during power generation So that the rotational torque due to the wobble motion of the gimbals 20 can be reduced.

이때 상기 발전기(60)는, 상기 제1짐벌축(21)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 전자기유도작용(電磁氣誘導作用)으로 전력을 발생시키는 일반적인 발전기로 이루어질 수 있다.At this time, the generator 60 converts the rotational energy of the first load balancer 21 into electric energy, and may be a general generator that generates electric power by an electromagnetic induction action (electromagnetic induction action).

상기 댐퍼(70)는 상기 제2짐벌축(22)의 단부에 구비되어 댐핑력을 제공하는 것으로서, 상기 짐벌(20)의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하여 상기 발전기(60)가 손상되는 것을 방지하는 것이다.The damper 70 is provided at an end of the second load balancer 22 to provide a damping force and a rotational torque generated by an excessively carburizing motion of the gimbals 20 is transmitted to the generator 60 Thereby preventing the generator 60 from being damaged by exceeding the braking torque.

더욱 상세하게, 상기 제2짐벌축(22)의 단부에는 크랭크(130)가 결합되며, 상기 크랭크(130)의 제1크랭크 축(131)에는 상기 댐퍼(70)가 결합되고, 상기 크랭크(130)의 제2크랭크 축(132)에는 상기 유압브레이크(120)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크(130)는 상기 제2짐벌축(22)을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 제2짐벌축(22)의 회전운동은 상기 댐퍼(70) 및 유압브레이크(120)로 전달되게 되는데, 상기 크랭크(130)에 의해 상기 회전운동은 직선운동으로 변환되어 전달될 수 있다.The damper 70 is coupled to the first crankshaft 131 of the crank 130 and the crank 130 is coupled to the end of the second load reduction shaft 22, And the hydraulic brake 120 may be coupled to the second crankshaft 132 of the first clutch C1. Accordingly, the crank 130 can be rotated about the second load balancer 22, and the rotational movement of the second load balancer 22 is transmitted to the damper 70 and the hydraulic brake 120 The rotational motion can be converted into a linear motion and transmitted by the crank 130.

실시 환경에 따라, 상기 댐퍼(70)는 피동형 댐퍼로서 댐핑력이 일정한 상태에서 사용자 임의로 댐핑력을 조절할 수 없는 밀폐형 댐퍼와, 능동형 댐퍼로서 공급되는 유량 또는 전력에 따라 댐핑력을 조절할 수 있는 유압 댐퍼 및 MR(Magnetorheological) 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the damper 70 is a driven damper. The damper 70 is a closed type damper in which the damping force can not be arbitrarily controlled by the user in a state where the damping force is constant, and a hydraulic damper capable of adjusting the damping force according to the flow rate or power supplied as the active damper And an MR (Magnetorheological) damper.

또한, 상기 댐퍼(70)는 상기 짐벌(20)의 회전토크를 감소시켜, 상기 짐벌(20)의 세차운동에 의해 발생되는 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하여 발생되는 상기 발전기(60)의 손상을 방지하는 것이므로, 상기 댐퍼(70)는 상기 짐벌(20)의 세차운동에 의해 발생되는 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크에 도달하는 경우에만 댐핑력이 크게 발생되도록 댐핑력을 조절할 수 있는 유압 댐퍼 및 MR 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.The damper 70 reduces the rotational torque of the gimbals 20 and generates a rotational torque generated by the car motions of the gimbals 20 exceeding the maximum regenerative braking torque of the generator 60 The damping force is generated only when the rotational torque generated by the carcass movement of the gimbals 20 reaches the maximum regenerative braking torque of the generator 60 because the damper 70 prevents the generator 60 from being damaged. And a hydraulic damper and an MR damper capable of adjusting the damping force so as to generate a large amount of hydraulic pressure.

나아가, 상기 댐퍼(70)의 댐핑력이 크게 발생되는 경우, 상기 짐벌(20)의 회전토크가 감소됨에 따라 상기 발전기(60)의 회생제동토크 또한 감소될 수 있기 때문에, 상기 댐퍼(70)의 댐핑력은 상기 짐벌(20)의 회전토크 감소에 따른 상기 발전기(60)의 회생제동토크 감소를 고려하여 설정될 수 있다.Further, when the damping force of the damper 70 is large, the regenerative braking torque of the generator 60 can be reduced as the rotational torque of the gimbal 20 is reduced. Therefore, The damping force may be set in consideration of the reduction of the regenerative braking torque of the generator 60 as the rotational torque of the gimbal 20 is reduced.

즉, 상기 댐퍼(70)는 상기 짐벌(20)의 회전에 의해 상시 구동되고 있는 상태이나, 발전기(60)에서 발전되는 발전량이 적을 때 상기 댐퍼(70)의 댐핑력이 크게 발생되면, 상기 발전기(60)의 발전 효율이 감소될 수 있으므로, 상기 댐퍼(70)는 상기 짐벌(20)의 회전토크에 따라 댐핑력이 조절 가능하도록 유압 댐퍼 및 MR 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 구성되어 상기 짐벌(20)의 회전토크가 일정 수치 이상으로 증가되었을 경우에 댐핑력이 크게 발생되도록 구성될 수 있다.That is, the damper 70 is always driven by the rotation of the gimbals 20, but when the damping force of the damper 70 is largely generated when the amount of electricity generated by the generator 60 is small, The damper 70 may be constructed of any one selected from a hydraulic damper and an MR damper so that the damping force can be adjusted according to the rotational torque of the gimbals 20, ) Is increased to a predetermined value or more, the damping force can be generated to be large.

본 발명에 의하면, 상기 회전축(30) 및 플라이휠(40)은 자이로스코프 원리의 스핀축(회전축)에 해당되도록 선박의 요축과 일치되게 배치될 수 있고, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)은 자이로스코프 원리의 출력축에 해당되도록 선박의 피칭축과 일치되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1짐벌축(21)의 단부에 구비되는 발전기(60)가 선박의 롤링 또는 피칭에 따라 회전되는 짐벌(20)에 의해 발전할 수 있게 되는 것이다.According to the present invention, the rotary shaft 30 and the flywheel 40 can be arranged to coincide with the yaw axis of the ship so as to correspond to the spin axis (rotation axis) of the principle of the gyroscope, The load balancer 22 can be arranged to coincide with the pitch axis of the ship so as to correspond to the output shaft of the gyroscope principle. Accordingly, the generator 60 provided at the end of the first load balancer 21 can be generated by the gimbals 20 that are rotated according to the rolling or pitching of the ship.

기존의 자이로 스테빌라이저는, 상기 선박에 외부의 힘(파력)이 크게 발생되는 경우, 상기 짐벌(20)의 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하게 되어 상기 발전기(60)가 손상될 수 있는 문제가 있었다. 반면, 본 발명에 따른 자이로 스테빌라이저는, 상기 제1짐벌축(21)의 단부에 상기 발전기(60)가 구비되어 회생제동토크가 발생되고, 상기 제2짐벌축(22)의 단부에 댐퍼(70)가 구비되어 댐핑력이 발생됨에 따라, 상기 짐벌(20)의 회전토크를 감소시킴으로써, 상기 짐벌(20)의 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하여 상기 발전기(60)가 손상되거나, 상기 댐퍼(70)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.The conventional gyro stabilizer has a problem that when the external force (wave power) is generated on the ship, the rotational torque of the gimbal 20 exceeds the maximum regenerative braking torque of the generator 60, There has been a problem that it may be damaged. On the other hand, in the gyro stabilizer according to the present invention, the generator 60 is provided at the end of the first load reduction shaft 21 to generate a regenerative braking torque, and a damper The rotational torque of the gimbals 20 exceeds the maximum regenerative braking torque of the generator 60 by reducing the rotational torque of the gimbals 20 as the damping force is generated, And damages of the damper 70 can be prevented.

이때, 상기 댐퍼(70)는 상기 짐벌(20)의 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크에 도달하는 경우에만 댐핑력이 크게 발생되도록 구성됨으로써, 상기 발전기(60)의 손상을 방지함과 동시에 상기 발전기(60)의 발전 효율이 감소되지 않도록 할 수 있다.At this time, the damper 70 is configured to generate a large damping force only when the rotational torque of the gimbal 20 reaches the maximum regenerative braking torque of the generator 60, thereby preventing the generator 60 from being damaged The power generation efficiency of the generator 60 can be prevented from being reduced.

상기 댐퍼(70)가 상기 유압 댐퍼 및 MR 댐퍼 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 경우, 상기 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저에는 전력을 공급하는 별도의 전원공급부(110)가 더 포함될 수 있고, 상기 댐퍼(70)는 상기 발전기(60)에서 발전된 전력으로 댐핑력이 조절되되, 상기 발전기(60)에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력으로 댐핑력이 조절될 수 있다.When the damper 70 is composed of any one selected from the hydraulic damper and the MR damper, the gyroscopic stabilizer provided with the power generation system and the damping device may further include a separate power supply unit 110 for supplying power The damping force of the damper 70 is adjusted by the power generated by the generator 60. When the power generated by the generator 60 is insufficient, the damping force is adjusted by the power supplied from the power supply unit 110 .

즉, 상기 댐퍼(70)는 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력 및 전원공급부(110)에서 공급되는 전력 중 적어도 하나의 전력으로 댐핑력이 조절될 수 있으며, 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력을 우선적으로 사용하게 됨으로써, 전력 사용의 효율을 향상시킬 수 있다.That is, the damping force can be controlled by at least one of the power generated by the generator 60 and the power supplied from the power supply unit 110, It is possible to improve the efficiency of power use.

이때, 상기 구동모터(50) 또한 상기 댐퍼(70)와 같이 상기 발전기(60)에서 발전된 전력으로 구동되되, 상기 발전기(60)에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력으로 구동될 수 있다.In this case, the drive motor 50 is also driven by the power generated by the generator 60 like the damper 70, and when the power generated from the generator 60 is insufficient, the power supplied from the power supply unit 110 Lt; / RTI >

따라서, 상기 구동모터(50) 또한 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력 및 전원공급부(110)에서 공급되는 전력 중 적어도 하나의 전력으로 구동될 수 있으며, 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력을 우선적으로 사용하게 됨으로써, 전력 사용의 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the driving motor 50 can be driven by at least one of the power generated by the generator 60 and the power supplied from the power supply unit 110, and the power generated by the generator 60 is preferentially So that the efficiency of power use can be improved.

나아가 상기 전원공급부(110)는, 안정된 전력 공급을 위해 상기 발전기(60)에서 발전된 전력이 상기 발전기(60) 전체 전력 용량의 30% 이하인 경우에만 전력을 공급하도록 제어될 수 있다.Further, the power supply unit 110 may be controlled to supply power only when the power generated by the generator 60 is less than 30% of the total power capacity of the generator 60 for stable power supply.

도 4는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 전력 공급 상태를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram showing a power supply state of a gyroscopic stabilizer provided with a power generation system and a damping device according to the present invention.

첨부된 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명하자면, 본 발명의 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저에는, 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력과 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력을 제어하는 제어부(90)가 더 구비될 수 있다.4, the gyroscopic stabilizer for a ship having the power generation system and the damping device according to the present invention includes a power generator 60 for generating power and power supplied from the power supply unit 110, And a control unit 90 for controlling the control unit 90.

상기 제어부(90)는, 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력과 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력을 제어함으로써, 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력이 일정 수치 이하인 것으로 확인되어 상기 구동모터(50)의 구동 및 댐퍼(70)의 댐핑력 조절에 지장이 있을 것으로 판단되는 경우, 상기 전원공급부(110)의 전력이 상기 구동모터(50) 및 댐퍼(70)에 공급되도록 함으로써, 안정적인 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.The controller 90 controls the power generated by the generator 60 and the power supplied from the power supply unit 110 so that the power generated by the generator 60 is less than a predetermined value, The power of the power supply unit 110 is supplied to the drive motor 50 and the damper 70 when it is judged that there is a problem in driving the damper 70 and the driving of the damper 70, So that the supply can be made.

이하에서는 상기 댐퍼(70)가 유압 댐퍼로 이루어지는 경우와 MR 댐퍼로 이루어지는 경우를 비교하기로 한다.Hereinafter, the case in which the damper 70 is formed of a hydraulic damper and the case in which the damper 70 is formed of an MR damper will be compared.

상기 댐퍼(70)가 유압 댐퍼로 이루어지는 경우, 밀폐계 내에 압력 유지 역할을 하는 어큐뮬레이터와 유체가 흐르는 유로의 크기를 줄여 댐핑력을 제공하는 컨트롤 밸브의 반응 속도 차이로 인해, 세차운동 1 Cycle 내에 세차 각속도를 조절하지 못하기 때문에, 실시간으로 원하는 댐핑력을 제공하기가 어려운 문제가 있다. 또한, 장비노후화 및 기능상의 오류로 인해 유압회로 내에 누유 발생 시, 밀폐계로 구성된 유압 댐퍼의 경우 압력 저하가 발생하여 댐핑력을 상실하게 될 수 있고, 이때 장비가 과열되거나 선박에 과도한 횡동요가 발생되는 경우 화재가 발생될 수 있는 위험이 있다.In the case where the damper 70 is formed of a hydraulic damper, due to the difference in reaction speed between the accumulator acting as a pressure holding device in the closed system and the control valve which provides the damping force by reducing the size of the flow path through which the fluid flows, There is a problem that it is difficult to provide a desired damping force in real time because the angular velocity can not be controlled. In addition, when oil leakage occurs in the hydraulic circuit due to equipment failure and functional error, the hydraulic damper composed of a closed system may cause a pressure drop and lose the damping force. At this time, the equipment is overheated or excessive rolling motion There is a risk that a fire may occur.

반면, 상기 댐퍼(70)가 MR 댐퍼로 이루어지는 경우, 외력에 의해 파괴되지 않는 이상 MR유체가 누출되지 않도록 구성됨으로써, 안정적으로 사용이 가능하기 때문에 위험성 측면에서 상기 유압 댐퍼보다 뛰어나다고 할 수 있다.On the other hand, when the damper 70 is formed of an MR damper, since the MR fluid is not leaked unless it is destroyed by an external force, the damper 70 can be stably used, and therefore, it can be superior to the hydraulic damper in terms of risk.

또한, 유압 댐퍼는 어큐뮬레이터, 유압호스 및 유체가 각각 별도로 구비된 상태에서 상호 연결되어 댐핑력을 제공하지만, MR 댐퍼는 MR 댐퍼 내에 상기 어큐뮬레이터, 유압호스 및 유체가 모두 통합적으로 구성되어 댐핑력을 제공하기 때문에, 시스템 및 유지보수가 간소화될 수 있다.In addition, the hydraulic damper is interconnected to provide a damping force in a state where the accumulator, the hydraulic hose, and the fluid are separately provided. However, the MR damper is constructed such that the accumulator, the hydraulic hose and the fluid are integrally formed in the MR damper to provide a damping force The system and maintenance can be simplified.

따라서, 본 발명에 따른 자이로 스테빌라이저의 댐퍼(70)는 MR 댐퍼로 이루어지는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.Therefore, it can be said that the damper 70 of the gyro stabilizer according to the present invention is most preferably composed of an MR damper.

도 5a는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우, 자기장 무부하 시의 MR유체 입자 유동 상태를 나타내는 도면이며, 도 5b는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우, 자기장 부하 시의 MR유체 입자 유동 상태를 나타내는 도면이다.5A is a view showing the flow of MR fluid particles when the damper of the gyroscopic stabilizer for a ship having the power generation system and the damping device according to the present invention is applied as an MR damper, FIG. 5 is a view showing the flow state of MR fluid particles when a damper of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device is applied as an MR damper. FIG.

특히, 상기 MR 댐퍼는 자기장 부하 시 유체 흐름의 저항이 증가하는 MR 효과를 가진 유체의 결합력을 이용하는 댐퍼로서, 공급되는 전력에 따라 댐핑력을 조절하는 것이다.In particular, the MR damper is a damper that utilizes the coupling force of the fluid having the MR effect, which increases the resistance of the fluid flow when the magnetic field is loaded, and adjusts the damping force according to the power supplied.

상기 MR 댐퍼는 자기장 무부하 시에는 첨부된 도 5a에 도시된 바와 같이 유체(72) 입자가 댐퍼하우징(71)의 챔버(71b, 71c)에서 자유롭게 유동하는 형태를 나타내지만, 자기장 부하 시에는 첨부된 도 5b에 도시된 바와 같이 유체(72) 입자가 대전되어 댐퍼하우징(71)의 챔버(71b, 71c)에서 체인 구조를 형성함으로써 항복응력을 갖는 형태를 나타낸다.When the magnetic field is unloaded, the MR damper freely flows in the chambers 71b and 71c of the damper housing 71 as shown in FIG. 5A. However, when the magnetic field is not loaded, As shown in FIG. 5B, the fluid 72 is charged to form a chain structure in the chambers 71b and 71c of the damper housing 71, thereby exhibiting a yield stress.

어떤 물체에 응력을 가하여 변형시킬 때 응력이 작을 때는 응력에 비례하여 변형(탄성변형)이 되고 응력을 제거하면 원래의 상태로 되돌아간다. 그러나 응력이 어떤 한계를 넘었을 때 변형이 급격히 증대하는 경우가 생긴다. 이 현상을 항복이라 하고 그 한계응력을 그 물질의 항복응력, 항복값 또는 항복점이라고 한다. 항복응력 이상에서는 물체 내부에 미끄럼이 생기기 때문에 응력을 제거하여도 물체는 먼저의 모양으로 되돌아가지 않고 영구변형이 남는다. 이것을 가소성이라 하고 그 변형을 소성변형이라고 한다. 또한 소성을 나타내는 물체를 소성체라고 한다.When an object is deformed by stress, when the stress is small, it is deformed (elastic deformation) in proportion to the stress, and when the stress is removed, it returns to the original state. However, when the stress exceeds a certain limit, deformation increases rapidly. This phenomenon is called yield, and its critical stress is called the yield stress, yield value, or yield point of the material. Since the slip occurs inside the object when the yield stress is abnormal, even if the stress is removed, the object does not return to its original shape and permanent deformation remains. This is called plasticity and its deformation is called plastic deformation. An object exhibiting firing is referred to as a fired body.

도 6은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우의 MR 댐퍼를 나타내는 도면이다.6 is a view showing an MR damper when a damper of a gyroscopic stabilizer for a ship having a power generation system and a damping device according to the present invention is applied as an MR damper.

첨부된 도 6에 따르면, 상기 MR 댐퍼는, 내부에 피스톤(71a)이 구비되며, 상기 피스톤(71a)을 기준으로 구분되는 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)가 형성되는 댐퍼하우징(71), 상기 댐퍼하우징(71)의 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)에 충진되는 MR유체(72) 및 상기 댐퍼하우징(71)의 하부챔버(71c)의 일단에 구비되는 어큐뮬레이터(71c)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6, the MR damper includes a piston 71a and a damper housing 71a in which an upper chamber 71b and a lower chamber 71c are formed with respect to the piston 71a An MR fluid 72 filled in the upper chamber 71b and the lower chamber 71c of the damper housing 71 and an accumulator 71c provided at one end of the lower chamber 71c of the damper housing 71, ≪ / RTI >

이때, 상기 피스톤(71a)에는 상기 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)가 연통되도록 하는 유로(71d)가 형성될 수 있으며, 상기 유로(71d)에는 전력 공급에 의해 자기장을 발생시키는 코일(74)이 구비될 수 있고, 상기 어큐뮬레이터(73)에는 상기 하부챔버(71c)의 내부와 상기 어큐뮬레이터(73)의 내부를 구분하기 위한 격막부(73a)가 더 구비될 수 있다.In this case, the piston 71a may be provided with a passage 71d for communicating the upper chamber 71b and the lower chamber 71c. The passage 71d may include a coil (not shown) The accumulator 73 may further include a diaphragm 73a for separating the interior of the lower chamber 71c and the interior of the accumulator 73 from the accumulator 73.

또한, 상기 격막부(73a)는 상기 하부챔버(71c)의 내부의 압력과 상기 어큐뮬레이터(73)의 내부 압력 차이에 의한 체적을 보상할 수 있도록 탄성을 갖는 합성고무 재질로 이루어질 수 있다.The diaphragm portion 73a may be made of a synthetic rubber material having elasticity so as to compensate for a volume caused by a difference between a pressure inside the lower chamber 71c and an internal pressure of the accumulator 73. [

상기 MR 댐퍼는, 상기 피스톤(71a)에 형성되는 유로(71d)를 통해서만 MR유체(72)가 유동되기 때문에, 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동에 따라 댐핑력이 발생할 수 있고, 상기 유로(71d)에 구비되는 코일(74)에 전력을 공급함으로써 상기 MR유체(72)의 유동 저항이 증가되도록 하여 댐핑력을 조절할 수 있다.The MR damper can generate a damping force according to the piston movement of the piston 71a because the MR fluid 72 flows only through the passage 71d formed in the piston 71a, The resistance of the MR fluid 72 can be increased to control the damping force.

즉, 상기 MR 댐퍼(70)는 상기 피스톤(71a)의 피스톤운동에 따라 댐핑력이 발생될 수 있으며, 이에 더해, 상기 운동하고 있는 피스톤(71a)의 유로(71d)에 구비되는 코일(74)에 전력을 공급함으로써, 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동에 따른 댐핑력보다 더 큰 댐핑력을 발생시킬 수 있다.That is, the MR damper 70 can generate a damping force according to the piston motion of the piston 71a, and the coil 74 provided in the flow path 71d of the piston 71a, A damping force greater than the damping force according to the piston motion of the piston 71a can be generated.

따라서, 상기 코일(74)에 공급되는 전력은, 상기 짐벌(20)의 회전토크가 크게 발생되어 상기 피스톤(71a)의 운동에 의해 발생되는 댐핑력으로 상기 짐벌(20)의 회전토크를 감소시키기 어려울 때 공급되도록 하는 것이 바람직하다.Accordingly, the power supplied to the coil 74 can be reduced by reducing the rotational torque of the gimbal 20 by the damping force generated by the motion of the piston 71a, It is desirable to be supplied when it is difficult.

상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동에 따라 발생되는 댐핑력에 대해 자세히 설명하자면, 상기 피스톤(71a)의 운동에 따라 발생되는 댐핑력은 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동 속도에 따라 변화되기 때문에, 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동 속도 0.3m/s를 기준으로, 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동 속도가 더 빠를 경우, MR유체(72)가 상기 피스톤(71a)의 유로(71d)를 통해 미처 이동되지 못하여 저항이 크게 발생됨으로써, 댐핑력이 강하게 발생될 수 있고, 반대로 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동 속도가 더 느릴 경우, MR유체(72)가 상기 피스톤(71a)의 유로(71d)를 통해 이동되어 감쇠력 및 저항이 작게 발생됨으로써, 댐핑력이 약하게 발생될 수 있다.The damping force generated in accordance with the piston movement of the piston 71a will be described in detail. Since the damping force generated in accordance with the movement of the piston 71a varies according to the piston movement speed of the piston 71a, The MR fluid 72 is not moved through the flow path 71d of the piston 71a when the piston 71a moves at a higher piston speed than the piston 71a at a piston movement speed of 0.3 m / The MR fluid 72 flows through the flow path 71d of the piston 71a and the MR fluid 72 flows through the flow path 71d of the piston 71a when the piston 71a has a slower piston movement speed. The damping force and the resistance are small, so that the damping force can be generated weakly.

즉, 상기 피스톤(71a)의 피스톤 운동에 따라 발생되는 댐핑력은 상기 짐벌(20)의 회전 속도에 비례하여 발생될 수 있다.That is, the damping force generated according to the piston motion of the piston 71a may be generated in proportion to the rotational speed of the gimbal 20.

도 7은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 댐퍼를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우의 MR 댐퍼의 속도별 댐핑력을 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the damping force of the MR damper according to the velocity when the damper of the gyroscopic stabilizer provided with the power generation system and the damping device according to the present invention is applied as an MR damper.

도 7의 그래프에서 V는 피스톤(71a)의 피스톤 운동 속도(Velocity)를 나타내고, F는 댐퍼(70)의 댐핑력(Force)을 나타내며, 마이너스(-) 속도는 댐퍼(70)의 압축 시 속도를 나타내고, 플러스(+) 속도는 댐퍼(70)의 인장 시 속도를 나타내며, 마이너스(-) 댐핑력은 댐퍼(70)의 압축 댐핑력을 나타내고, 플러스(+) 댐핑력은 댐퍼(70)의 인장 댐핑력을 나타내며, (A)는 댐퍼(70)의 코일(74)에 전력이 공급되지 않은 상태를 나타내고, (B)와 (C)는 댐퍼(70)의 코일(74)에 전력이 차등적으로 공급되는 상태를 나타낸다.7, V represents the piston moving speed of the piston 71a, F represents the damping force of the damper 70, and the negative speed represents the speed at which the damper 70 is compressed Damping force indicates the compression damping force of the damper 70 and positive (+) damping force indicates the compression damping force of the damper 70. The plus (+) speed represents the speed at which the damper 70 is tensioned, (A) shows a state in which no electric power is supplied to the coil 74 of the damper 70, (B) and (C) show a state in which the electric power is differentiated to the coil 74 of the damper 70 It indicates the state of supply.

첨부된 도 7에 따르면, 본 발명의 댐퍼(70)를 MR 댐퍼로 적용하였을 경우, 상기 댐퍼(70)의 피스톤(71a)이 운동하는 속도 및 상기 댐퍼(70)의 코일(74)에 공급되는 전력에 따라, 상기 댐퍼(70)의 압축 댐핑력은 최대 약 -1700N 이상으로 발생될 수 있고, 인장 댐핑력은 최대 약 1400N 이상으로 발생될 수 있다. 또한, 상기 댐퍼(70)의 댐핑력은 상기 댐퍼(70)에 공급되는 전력량에 따라 크게 변화될 수 있다.7, when the damper 70 of the present invention is applied to an MR damper, the speed at which the piston 71a of the damper 70 moves and the speed at which the coil 74 of the damper 70 is supplied Depending on the power, the compression damping force of the damper 70 can be generated at a maximum of about -1,700 N or more, and the tensile damping force can be generated at a maximum of about 1400 N or more. In addition, the damping force of the damper 70 can be greatly changed according to the amount of power supplied to the damper 70.

즉, 상기 댐퍼(70)의 피스톤(71a) 운동 속도에 따른 댐핑력의 변화량은 구간 별로 일정한 추세를 보이며, 상기 댐퍼(70)의 피스톤(71a) 운동 속도에 따른 댐핑력의 변화량이 큰 구간은 상기 피스톤(71a) 운동 속도가 약 -0.2 ~ 0.2m/sec인 구간이고, 그 이외의 구간에서는 상기 댐퍼(70)의 피스톤(71a) 운동 속도에 따른 댐핑력의 변화량이 작은 추세를 보인다.That is, the amount of change of the damping force according to the speed of movement of the piston 71a of the damper 70 shows a constant trend for each section, and a section where the change amount of the damping force is large according to the speed of movement of the piston 71a of the damper 70 The movement speed of the piston 71a is in a range of about -0.2 to 0.2 m / sec, and the variation of the damping force according to the speed of movement of the piston 71a of the damper 70 is small in other sections.

따라서, 본 발명의 자이로 스테빌라이저는 상기 짐벌(20)의 회전속도별 댐핑력 특성을 근거로, 상기 짐벌(20)의 세차운동에 의해 발생되는 회전토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크를 초과하지 않도록 상기 댐퍼(70)의 코일(74)에 전력을 공급하는 시점을 설정할 수 있다.Therefore, the gyro stabilizer of the present invention is configured such that, based on the damping force characteristic of the gimbal 20 at each rotational speed, the rotational torque generated by the car-motion of the gimbals 20 reaches the maximum regenerative braking torque A time point at which power is supplied to the coil 74 of the damper 70 can be set.

도 8은 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 짐벌의 각도별 유압브레이크의 저항력을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the resistance of a hydraulic brake of each gimbal of a ship gyro stabilizer equipped with a power generation system and a damping device according to the present invention.

도 8의 그래프에서 ㅨ는 짐벌(20)의 회전각(Rotation angle)을 나타내고, F는 유압브레이크의 저항력(Force)을 나타내며, 마이너스(-) 회전각은 짐벌(20)이 후방으로 회전 시 회전각을 나타내고, 플러스(+) 회전각은 짐벌(20)이 전방으로 회전 시 회전각을 나타내며, 마이너스(-) 저항력은 짐벌(20)의 후방 회전 시 저항력을 나타내고, 플러스(+) 저항력은 짐벌(20)의 전방 회전 시 저항력을 나타낸다.8 is a graph showing the rotation angle of the gimbals 20, F is the resistance force of the hydraulic brakes, and the minus (-) rotation angle indicates the rotation angle of the gimbals 20 when the gimbals 20 are rotated backward And the plus (+) rotation angle represents the rotation angle when the gimbal 20 rotates forward, the minus (-) resistance represents the resistance when the gimbal 20 is rotated backward, and the plus (+ (20).

첨부된 도 8에 따르면, 본 발명의 자이로 스테빌라이저에 따른 유압브레이크(120)는, 상기 짐벌(20)이 전방 및 후방으로 약 80° 이상 회전각을 이룰 때 저항력의 변화량이 커지게 된다. 특히, 상기 유압브레이크(120)는, 상기 짐벌(20)이 전방 및 후방으로 약 90°에 가까운 회전각을 이룰 때 최대 약 2000N 이상의 저항력을 발생시켜, 상기 짐벌(20)이 전방 및 후방으로 90° 이상 회전되는 것을 방지할 수 있다.According to the attached FIG. 8, the hydraulic brake 120 according to the gyro stabilizer of the present invention has a large amount of change in resistance when the gimbal 20 is rotated forward and backward at an angle of about 80 ° or more. In particular, the hydraulic brake 120 generates a resistance force of at most about 2000N at a maximum when the gimbals 20 are rotated forward and backward at a rotation angle of about 90 degrees, so that the gimbals 20 move forward and backward 90 Or more.

도 9는 본 발명에 따른 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.9 is a flowchart showing a control method of a gyroscopic stabilizer provided with a power generation system and a damping device according to the present invention.

첨부된 도 9에 따르면, 본 발명의 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법은, 제1측정단계(S10), 제1판단단계(S20), 전력공급단계(S30), 제2측정단계(S40), 제2판단단계(S50) 및 유압공급단계(S60)를 포함한다.9, a method for controlling a ship gyro stabilizer with a power generation system and a damping device according to the present invention includes a first measurement step S10, a first determination step S20, a power supply step S30, A second determination step S40, a second determination step S50, and a hydraulic pressure supply step S60.

이때, 상기 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저는, 선박에 설치되는 블록(10), 양측에 형성되는 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)이 상기 블록(10)에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)을 중심으로 회전되는 짐벌(20), 상기 짐벌(20)의 내부 중앙에 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)과 직교되는 방향으로 설치되는 회전축(30), 상기 회전축(30)에 설치되는 플라이휠(40), 상기 회전축(30)을 회전시키는 구동모터(50), 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나의 단부에 구비되는 발전기(60), 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 상기 발전기(60)가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에 구비되는 MR 댐퍼, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에 유압브레이크(120), 전력을 공급하는 전원공급부(110) 및 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력과 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력을 제어하는 제어부(90)를 포함한다.At this time, the ship gyro stabilizer provided with the power generation system and the damping device is characterized in that the block 10 installed on the ship, the first luggage compartment shafts 21 and the second luggage compartment shafts 22 formed on both sides are connected to the blocks 10 A gimbal 20 rotatably coupled to the first load balancer 21 and the second load balancer 22 so as to be rotatable about the first load balancer 21 and the second load balancer 22; A flywheel 40 mounted on the rotary shaft 30, a drive motor 50 for rotating the rotary shaft 30, and a second fly-wheel 40 mounted on the first and second load- The generator 60 provided at either one of the selectable load balancer 21 and the second load balancer 22 and the generator 60 among the first load balancer 21 and the second load balancer 22, The hydraulic brakes 120 are provided to any one of the first damper bushing 21 and the second load bushing 22, And a supply section 110 and a control unit 90 for controlling the electric power supplied from the power and the power supplier 110, which is power from the generator (60).

상기 제1측정단계(S10)는, 상기 발전기(60)의 생산 전력을 측정하는 단계이다.The first measurement step (S10) is a step of measuring the production power of the generator (60).

상기 제1판단단계(S20)는 상기 제1측정단계(S10)에서 측정된 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였는지 판단하는 단계이다.The first determination step S20 is a step of determining whether the production electric power of the generator 60 measured in the first measurement step S10 reaches the maximum production capacity of the generator 60.

즉, 상기 발전기(60)에서 생산되는 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 가능한 용량에 도달하였는지를 판단하는 것으로서, 이를 통해, 상기 짐벌(20)의 회전 토크가 상기 발전기(60)의 최대 회생제동토크에 도달하였는지를 유추할 수 있다.That is, it is determined whether or not the electric power produced by the generator 60 reaches the maximum producible capacity of the generator 60, so that the rotational torque of the gimbals 20 reaches the maximum regenerative braking It is possible to deduce that the torque has been reached.

상기 전력공급단계(S30)는 상기 제1판단단계(S20)에서 상기 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 MR 댐퍼에 전력을 공급하는 단계이다.The power supply step S30 is a step of supplying power to the MR damper when it is judged in the first determining step S20 that the production electric power of the generator 60 reaches the maximum production capacity of the generator 60 .

이때, 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기는 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기에 비례하게 공급할 수 있다.At this time, the magnitude of the electric power supplied to the MR damper can be supplied in proportion to the magnitude of the electric power produced by the generator 60.

즉, 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기에 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기가 비례하도록 함으로써, 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기가 크면 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기도 커지도록 하고, 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기가 작으면 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기도 작아지도록 할 수 있다.That is, by making the magnitude of the generated power of the generator 60 proportional to the magnitude of the power supplied to the MR damper, if the magnitude of the produced power of the generator 60 is large, the magnitude of the power supplied to the MR damper becomes large And the magnitude of the electric power supplied to the MR damper can be reduced if the generated power of the generator 60 is small.

상기 제2측정단계(S40)는, 상기 짐벌(20)의 회전각을 측정하는 단계이다.The second measurement step (S40) is a step of measuring the rotation angle of the gimbals (20).

상기 제2판단단계(S50)는, 상기 제2측정단계(S40)에서 측정되는 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였는지 판단하는 단계이다. 이때, 상기 제2판단단계(S50)에서 짐벌(20)의 회전각 80°는 실시 예에 따라서, 약 75 ~ 85°로 변경될 수 있다.The second determination step S50 is a step of determining whether the rotation angle of the gimbals 20 measured in the second measurement step S40 has reached 80 degrees. At this time, the rotation angle 80 of the gimbals 20 in the second determination step S50 may be changed to about 75 to 85 degrees according to the embodiment.

상기 유압공급단계(S60)는 상기 제2판단단계(S50)에서 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 유압브레이크(120)에 공급 가능한 최대 유압을 공급하는 단계이다.The hydraulic pressure supply step S60 is a step of supplying the maximum hydraulic pressure that can be supplied to the hydraulic brake 120 when it is determined in the second determining step S50 that the rotation angle of the gimbals 20 has reached 80 degrees to be.

이에 따라, 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하는 경우, 상기 유압브레이크(120)가 상기 짐벌(20)의 회전을 제한하게 되어, 상기 짐벌(20)이 90° 이상으로 회전되지 않을 수 있다.Accordingly, when the rotation angle of the gimbal 20 reaches 80 °, the hydraulic brake 120 limits the rotation of the gimbal 20, so that the gimbal 20 is not rotated by 90 ° or more .

이상 본 발명에 의하면, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 선택되는 어느 하나의 단부에 발전기가 구비되고, 제1짐벌축 및 제2짐벌축 중 발전기가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼가 구비됨으로써, 발전기의 회생제동토크와 댐퍼의 댐핑력이 짐벌의 과도한 세차운동에 의해 발생되는 회전토크를 감소시켜, 발전기 및 댐퍼의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the generator is provided at any one end of the selected one of the first load compartment and the second load compartment, and at the other end of the first load compartment and the second compartment without the generator, The damping force of the regenerative braking torque of the generator and the damping force of the damper reduce the rotational torque generated by excessive gyration motion of the gimbals, thereby preventing damage to the generator and the damper.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It can be seen that branch substitution, modification and modification are possible.

10 : 블록 11 : 고정수단
20 : 짐벌
21 : 제1짐벌축 22 : 제2짐벌축
30 : 회전축 40 : 플라이휠
50 : 구동모터 60 : 발전기
70 : 댐퍼
71 : 댐퍼하우징
71a : 피스톤 71b : 상부챔버
71c : 하부챔버 71d : 유로
72 : MR유체 73 : 어큐뮬레이터
73a : 격막부 74 : 코일
80 : 증속기 90 : 제어부
110 : 전원공급부 120 ; 유압브레이크
130 : 크랭크 131 : 제1크랭크 축
132 : 제2크랭크 축
10: Block 11: Fixing means
20: Gimbal
21: first load compartment 22: second load compartment
30: rotating shaft 40: flywheel
50: drive motor 60: generator
70: Damper
71: Damper housing
71a: piston 71b: upper chamber
71c: Lower chamber 71d:
72: MR fluid 73: Accumulator
73a: diaphragm 74: coil
80: Stowing machine 90:
110: power supply unit 120; Hydraulic brake
130: crank 131: first crankshaft
132: second crankshaft

Claims (10)

선박에 설치되는 블록(10);
양측에 형성되는 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)이 상기 블록(10)에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)을 중심으로 회전되는 짐벌(20);
상기 짐벌(20)의 내부 중앙에 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)과 직교되는 방향으로 설치되는 회전축(30);
상기 회전축(30)에 설치되는 플라이휠(40); 및
상기 회전축(30)을 회전시키는 구동모터(50);
로 이루어지되,
상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나의 단부에는 발전기(60)가 구비되고, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 상기 발전기(60)가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에는 댐퍼(70)가 구비되되,
상기 댐퍼(70)는 MR(Magnetorheological) 댐퍼로 이루어지고,
상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에 결합되는 유압브레이크(120), 전력을 공급하는 전원공급부(110), 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력과 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력을 제어하는 제어부(90)가 포함되며,
상기 제어부(90)는,
상기 발전기(60)의 생산 전력을 측정하는 제1측정단계(S10), 상기 제1측정단계(S10)에서 측정된 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였는지 판단하는 제1판단단계(S20), 상기 제1판단단계(S20)에서 상기 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 MR 댐퍼에 전력을 공급하되, 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기는 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기에 비례하게 공급하는 전력공급단계(S30), 상기 짐벌(20)의 회전각을 측정하는 제2측정단계(S40), 상기 제2측정단계(S40)에서 측정되는 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였는지 판단하는 제2판단단계(S50) 및 상기 제2판단단계(S50)에서 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 유압브레이크(120)에 공급 가능한 최대 유압을 공급하는 유압공급단계(S60)로 제어하는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
A block 10 installed on the ship;
The first and second load reduction shafts 21 and 22 formed on both sides are rotatably engaged with the block 10 so that the first and second load reduction shafts 21 and 22 A gimbal 20 being rotated;
A rotation shaft 30 installed at the center of the gimbals 20 in a direction orthogonal to the first load lowering shaft 21 and the second load lowering shaft 22;
A flywheel 40 mounted on the rotary shaft 30; And
A driving motor 50 for rotating the rotary shaft 30;
Lt; / RTI >
A generator 60 is provided at any one end of the first and second load reduction shafts 21 and 22. The first and second load reduction shafts 21 and 22, The damper 70 is provided at the other end where the generator 60 is not provided,
The damper 70 is composed of an MR (Magnetorheological) damper,
A hydraulic brake 120 coupled to any one of the first and second load balancing shafts 21 and 22, a power supply unit 110 for supplying electric power, And a controller 90 for controlling power supplied from the power supply unit 110,
The control unit (90)
A first measurement step S10 for measuring the production power of the generator 60 and a second measurement step S10 for determining whether the production power of the generator 60 measured in the first measurement step S10 reaches the maximum production capacity of the generator 60 The power is supplied to the MR damper when it is determined that the output power of the generator 60 reaches the maximum output capacity of the generator 60 in the first determining step S20 A power supply step (S30) for supplying power to the MR damper in proportion to a magnitude of the production power of the generator (60), a second measurement step for measuring a rotation angle of the gimbals (20) (S40), a second determination step (S50) of determining whether the rotation angle of the gimbals (20) measured in the second measurement step (S40) reaches 80 degrees, and a second determination step (S50) When it is determined that the rotation angle of the hydraulic brake 20 has reached 80 degrees, Hydraulic pressure supply step of supplying a maximum oil pressure as possible (S60) power generation system and a damping unit for ships gyro stabilizer is provided which comprises a control.
청구항 1에 있어서,
상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 상기 발전기(60)가 구비되는 짐벌축과 상기 발전기(60)의 사이에는 증속기(80)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method according to claim 1,
A power generator (80) is further provided between the generator (60) and a load balancer in which the generator (60) is provided among the first load balancer shaft (21) and the second load balancer shaft A gyroscopic stabilizer for a ship having a system and a damping device.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 댐퍼(70)는,
상기 발전기(60)에서 발전된 전력으로 구동되되, 상기 발전기(60)에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력으로 구동되는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method according to claim 1,
The damper (70)
Wherein the generator is driven by electric power generated by the generator and is driven by electric power supplied from the electric power supply unit when the electric power generated by the generator is insufficient. Gyro stabilizer.
청구항 1에 있어서,
상기 댐퍼(70)는,
내부에 피스톤(71a)이 구비되며, 상기 피스톤(71a)을 기준으로 구분되는 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)가 형성되는 댐퍼하우징(71);
상기 댐퍼하우징(71)의 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)에 충진되는 MR유체(72); 및
상기 댐퍼하우징(71)의 하부챔버(71c)의 일단에 구비되는 어큐뮬레이터(73);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method according to claim 1,
The damper (70)
A damper housing 71 in which a piston 71a is provided and an upper chamber 71b and a lower chamber 71c are formed with respect to the piston 71a;
A MR fluid 72 filled in the upper chamber 71b and the lower chamber 71c of the damper housing 71; And
An accumulator 73 provided at one end of the lower chamber 71c of the damper housing 71;
And a damping device for generating a damping force to the damping device.
청구항 5에 있어서,
상기 피스톤(71a)에는,
상기 상부챔버(71b)와 하부챔버(71c)가 서로 연통되도록 하는 유로(71d)가 형성되며,
상기 유로(71d)에는,
전력 공급에 의해 자기장을 발생시키는 코일(74)이 구비되는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method of claim 5,
In the piston 71a,
A flow path 71d is formed so that the upper chamber 71b and the lower chamber 71c communicate with each other,
In the flow path 71d,
And a coil (74) for generating a magnetic field by electric power supply is provided on the surface of the dynamo system.
청구항 5에 있어서,
상기 어큐뮬레이터(73)에는,
상기 하부챔버(71c)의 내부와 상기 어큐뮬레이터(73)의 내부를 구분하기 위한 격막부(73a)가 더 포함되며,
상기 격막부(73a)는,
상기 하부챔버(71c)의 내부의 압력과 상기 어큐뮬레이터(73)의 내부 압력 차이에 의한 체적을 보상할 수 있도록 탄성을 갖는 합성고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method of claim 5,
In the accumulator 73,
A diaphragm portion 73a for separating the inside of the lower chamber 71c from the inside of the accumulator 73,
The diaphragm portion (73a)
Characterized in that it is made of a synthetic rubber material having elasticity so as to be able to compensate for a volume due to a difference between a pressure inside the lower chamber (71c) and an internal pressure of the accumulator (73). The damping device Stabilizer.
청구항 1에 있어서,
전력을 공급하는 전원공급부(110)가 더 포함되며,
상기 구동모터(50)는,
상기 발전기(60)에서 발전된 전력으로 구동되되, 상기 발전기(60)에서 발전된 전력이 부족한 경우, 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력으로 구동되는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method according to claim 1,
And a power supply unit 110 for supplying power,
The drive motor (50)
Wherein the generator is driven by electric power generated by the generator and is driven by electric power supplied from the electric power supply unit when the electric power generated by the generator is insufficient. Gyro stabilizer.
청구항 1에 있어서,
상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에 구비되는 유압브레이크(120)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저.
The method according to claim 1,
Further comprising a hydraulic brake (120) provided on any one of the first and second load reduction shafts (21, 22).
선박에 설치되는 블록(10), 양측에 형성되는 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)이 상기 블록(10)에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)을 중심으로 회전되는 짐벌(20), 상기 짐벌(20)의 내부 중앙에 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22)과 직교되는 방향으로 설치되는 회전축(30), 상기 회전축(30)에 설치되는 플라이휠(40), 상기 회전축(30)을 회전시키는 구동모터(50), 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나의 단부에 구비되는 발전기(60), 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 상기 발전기(60)가 구비되지 않은 다른 하나의 단부에 구비되는 MR 댐퍼, 상기 제1짐벌축(21) 및 제2짐벌축(22) 중 선택되는 어느 하나에 유압브레이크(120), 전력을 공급하는 전원공급부(110) 및 상기 발전기(60)에서 발전되는 전력과 상기 전원공급부(110)에서 공급되는 전력을 제어하는 제어부(90)가 포함되는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법에 있어서,
상기 발전기(60)의 생산 전력을 측정하는 제1측정단계(S10);
상기 제1측정단계(S10)에서 측정된 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였는지 판단하는 제1판단단계(S20);
상기 제1판단단계(S20)에서 상기 발전기(60)의 생산 전력이 상기 발전기(60)의 최대 생산 용량에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 MR 댐퍼에 전력을 공급하되, 상기 MR 댐퍼에 공급되는 전력의 크기는 상기 발전기(60)의 생산 전력의 크기에 비례하게 공급하는 전력공급단계(S30);
상기 짐벌(20)의 회전각을 측정하는 제2측정단계(S40);
상기 제2측정단계(S40)에서 측정되는 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였는지 판단하는 제2판단단계(S50); 및
상기 제2판단단계(S50)에서 상기 짐벌(20)의 회전각이 80°에 도달하였다고 판단되는 경우, 상기 유압브레이크(120)에 공급 가능한 최대 유압을 공급하는 유압공급단계(S60);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전시스템과 댐핑 장치가 구비된 선박용 자이로 스테빌라이저의 제어 방법.
A block 10 installed on a ship, a first luggage compass 21 and a second luggage compass 22 formed on both sides of the block 10 are rotatably coupled to the block 10 so that the first load compartment 21 and the second compartment A gimbal 20 rotatable about a second load balancer 22 and a rotary shaft disposed in the center of the gimbals 20 in a direction orthogonal to the first load balancer 21 and the second load balancer 22 30, a flywheel 40 mounted on the rotary shaft 30, a drive motor 50 for rotating the rotary shaft 30, a first load balancer 21 and a second load balancer 22 An MR damper provided at the other end of the first load balancer shaft 21 and the second load balancer shaft 22 that is not provided with the generator 60, A power supply unit 110 for supplying electric power to the selected one of the load compartment 21 and the second load compartment 22 and a power supply unit 110 for supplying electric power generated by the generator 60 and the power supply unit 110 )in A control method for a ship gyroscopic stabilizer provided with a power generation system and a damping device including a control unit (90) for controlling supplied power,
A first measuring step (SlO) of measuring a production electric power of the generator (60);
A first determining step (S20) of determining whether the production electric power of the generator (60) measured in the first measuring step (S10) reaches the maximum production capacity of the generator (60);
When it is determined in the first determining step S20 that the produced electric power of the generator 60 has reached the maximum production capacity of the generator 60, power is supplied to the MR damper, and electric power supplied to the MR damper A power supply step (S30) for supplying the size of the generator (60) in proportion to the magnitude of the production power of the generator (60);
A second measurement step (S40) of measuring the rotation angle of the gimbals (20);
A second determination step (S50) of determining whether the rotation angle of the gimbals (20) measured in the second measurement step (S40) reaches 80 degrees; And
A hydraulic pressure supply step (S60) for supplying a maximum hydraulic pressure that can be supplied to the hydraulic brake (120) when it is determined in the second determining step (S50) that the rotational angle of the gimbals (20) has reached 80 degrees;
And a damping device for damping the damping force of the damping device.
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