KR101949573B1 - 선박 추진 시스템 및 그 작동 방법 - Google Patents

선박 추진 시스템 및 그 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 추진 시스템 및 추진 시스템 작동 방법에 관한 것이다. 상기 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과, 적어도 하나의 추진 연소 엔진의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함한다. 추진 시스템은, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성된다.

Description

선박 추진 시스템 및 그 작동 방법{PROPULSION SYSTEM OF A SHIP AND OPERATION OF SAID SYSTEM}
본 발명은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진 및 적어도 하나의 추진 연소 엔진의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치를 갖는 선박 추진 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유형의 추진 시스템의 작동을 위한 방법에 관한 것이다.
현재, 선박의 추진 연소 엔진의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치는 가능한 최대의 출력 효율이 인가되도록 작동된다. 이 경우에, 회수된 에너지는 전기적으로 온보드 전력망에 공급되고, 상응하는 과잉 출력은 전기 모터를 통해 구동축에 재공급된다.
부유 설비, 예를 들어 선박 및 해양 플랫폼에 대한 배기가스 에너지 회수를 이용하는 내연 기관 시스템이 예를 들어 WO 2010/088980 A1에 공지되어 있다.
본 발명의 과제는, 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진을 갖는 선박의 개선된 추진 시스템 및 적어도 하나의 추진 연소 엔진의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 상기 유형의 추진 시스템의 작동을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 추진 시스템에 대한 과제는 청구항 제1항의 특징에 의해 그리고 방법에 대한 과제는 청구항 제5항의 특징에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 구성은 종속 청구항의 대상이다.
본 발명에 따른 선박 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진 및 적어도 하나의 추진 연소 엔진의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치를 포함한다. 추진 시스템은, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망에 공급하도록 구성된다.
이 경우에, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선박의 추진을 위한, 그리고 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 온보드 전력망에 공급하기 위한 선택적이고 비례적인 가용성은 바람직하게는, 후술되는 본 발명에 따른 방법에 따른 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 운전 비용과 관련하여 최적화된 이용을 가능케 한다. 이에 의해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 통해, 보조 연소 엔진(이른바 "보조 디젤")을 통한 온보드 전력망의 에너지 공급 및/또는 추진 연소 엔진을 통한 선박 추진이 지원될 뿐만 아니라, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 운전 비용이 최소화되도록, 선박의 추진을 위한 이용 그리고 온보드 전력망의 에너지 공급으로 분배될 수도 있다. 이는, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 효율적이고 최적화된 이용을 가능케 한다.
본 발명의 구성은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 전기 모터를 제공하며, 추진 전기 모터는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 통해 구동될 수 있다.
바람직하게는 이는 선박의 추진을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 이용을 가능케 하며, 적어도 하나의 추진 연소 엔진과, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 통해 구동 가능한 적어도 하나의 추진 전기 모터는 선박의 하이브리드 추진부를 형성한다.
본 발명의 상기 구성의 개선예는 적어도 하나의 추진 전기 모터를 위한 적어도 하나의 충전기를 제공하며, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 충전기를 이용하여 저장될 수 있다.
이에 의해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 현재 필요하지 않거나 전체가 필요하지는 않을 경우, 충전기를 이용하여 저장되는 방식으로 유연하고 효율적으로 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 구성은, 선박 추진을 위해 2행정 디젤 엔진으로서 형성된 적어도 하나의 추진 연소 엔진을 제공한다.
2행정 디젤 엔진은 다른 연소 엔진에 비해 높은 효율로 인해 특히 바람직하게 선박의 추진을 위해 적합한데, 그 이유는 선박이 연료 저장을 위해 단지 제한된 용량을 제공하기 때문이다.
본 발명에 따른 추진 시스템의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법에서, 선박 추진을 위한 현재 추진 에너지 수요, 선박의 온보드 전력망을 위한 현재 온보드 전력망 에너지 수요 및 배기가스로부터 획득된 현재 전기 에너지가 결정된다. 또한, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄(cover)하기 위한 운전 비용은 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 수요를 포괄하기 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라 결정된다. 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 결정된 운전 비용에 따라, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위해 비례적으로 사용된다.
이로써, 본 발명은 바람직하게는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 운전 비용에 따라 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 수요의 포괄을 위해 비례적으로 사용되며, 운전 비용을 고려하는, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 이용을 가능케 한다.
이 경우에, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 결정된 운전 비용에 따라, 바람직하게는, 운전 비용이 최소화되도록, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 수요의 포괄을 위해 비례적으로 이용된다.
운전 비용의 최소화는 바람직하게는, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 최적의 이용을 가능케 한다.
이 경우에, 바람직하게는, 운전 비용은 적어도 하나의 추진 연소 엔진의 비연료 소모율(specific fuel consumption)의 고려 하에 결정된다.
연소 엔진의 비연료 소모율은 단위 시간당 연료 소모와 연소 엔진의 출력된 기계적 출력의 비율로서 규정된다. 이러한 비율은 연소 엔진의 효율에 대한 정도이며, 연소 엔진의 작동점에 따른다. 운전 비용의 결정 시에 추진 연소 엔진의 비연료 소모율을 고려함으로써, 바람직하게는, 추진 연소 엔진의 작동점에 따른 연료 소모가 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 최적화된 이용을 위해 고려된다. 특히, 이에 의해, 선박의 연료 소모가 감소되고 최적화될 수 있다.
또한, 운전 비용이 바람직하게는, 온보드 전력망의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진의 비연료 소모율을 산입하여 결정된다.
이로써, 작동점에 따른 보조 연소 엔진("보조 디젤")의 연료 소모가 운전 비용의 결정 시에, 그리고 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 이용 시에 고려된다. 이는, 바람직하게는, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 더 효율적인 이용 및 선박의 연료 소모의 추가의 감소 및 최적화를 가능케 한다.
본 발명의 다른 구성에서, 운전 비용은, 보조 연소 엔진에 의해 실행된 출력에 대해 온보드 전력망의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진을 위한 정비 비용을 산입하여 결정된다.
바람직하게는, 본 발명의 이러한 구성은, 보조 연소 엔진을 위한 정비 비용이 그의 실행된 출력에 좌우되며, 또한 이러한 정비 비용이 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 최적화된 이용을 위해 산입된다.
본 발명에 따른 선박의 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망과, 본 발명에 따른 추진 시스템과, 선박의 추진을 위해 그리고 온보드 전력망으로의 전력 공급을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 이용을 결정하기 위한 제어 유닛을 포함한다. 또한, 바람직하게는, 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진을 포함한다.
선박의 이러한 유형의 에너지 공급 시스템의 장점은 본 발명에 따른 추진 시스템의 상술된 장점으로부터 형성된다.
따라서, 이러한 유형의 에너지 공급 시스템의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법은, 추진 시스템이 본 발명에 따른 추진 시스템의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법에 따라 작동되도록 한다.
본 발명의 상술된 특성, 특징 및 장점, 그리고 어떻게 이들이 달성되는지에 대한 방식은, 도면을 참조로 상세히 설명되는 실시예의 이하 설명을 참조로 명료하고 확실하게 이해된다.
도 1은 에너지 공급 시스템의 블록 선도 및 이와 연결된 선박의 유닛들을 도시한다.
도 2는 선박의 추진 연소 엔진의 비연료 소모율 및 추진 연소 엔진의 엔진 출력에 따른 선박 속도의 그래프를 도시한다.
도 3은 선박의 추진을 위한 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 추가로 사용하거나 사용하지 않는, 선박의 추진 연소 엔진의 비연료 소모율 및 추진 연소 엔진의 엔진 출력에 따른 추진 출력의 그래프를 도시한다.
도면에서, 서로 상응하는 부분들은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 에너지 공급 시스템(1)의 블록 선도 및 이와 연결된 선박의 다른 기능 유닛들을 도시한다. 에너지 공급 시스템(1)은 추진 연소 엔진(3), 전기 온보드 전력망(5), 복수의 보조 연소 엔진(7), 에너지 획득 장치(9) 및 제어 유닛(11)을 포함한다.
추진 연소 엔진(3)은 프로펠러 샤프트(13)를 통해 선박을 추진시키기 위한 2행정 디젤 엔진으로서 구성된다.
보조 연소 엔진(7)은 각각, 온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 디젤 엔진(이른바 "보조 디젤")으로서 구성된다. 이를 위해, 보조 연소 엔진(7)은 각각 보조 발전기를 구동한다. 보조 연소 엔진(7)은 정비 수단(15)에 의해 정비된다.
에너지 획득 장치(9)는 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위해 구성된다. 이를 위해, 에너지 공급 시스템(1)은 예를 들어 공지된 방식으로, 추진 연소 엔진(3)의 배기가스를 통해 구동 가능한 배기가스 터빈 및 배기가스 터빈에 의해 구동 가능한 에너지 획득 발전기를 포함한다.
에너지 공급 시스템(1)은, 에너지 획득 장치(9)를 이용하여 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로, 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 전기 온보드 전력망에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박의 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망에 공급하도록 구성된다. 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선박의 추진을 위해 비례적으로 또는 완전히 이용하기 위해, 선박 추진 시스템은 (도시되지 않은) 추진 전기 모터를 포함하며, 이를 이용하여 프로펠러 샤프트(13)가 구동될 수 있으며, 추진 전기 모터는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동될 수 있다. 이로써, 추진 연소 엔진(3) 및 추진 전기 모터는 선박의 하이브리드 추진부를 형성한다. 바람직하게는, 이러한 추진 전기 모터가 발전기로서도 작동될 수 있기 때문에, 추진 전기 모터는, 선박의 추진을 위해 이용되지 않을 경우, 전기 에너지 생성을 위해 사용될 수 있다.
에너지 획득 장치(9)를 이용하여 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 어떻게 선박의 추진을 위해, 그리고 전력망(5)으로의 공급을 위해 분배되는지가 후술되는 방식으로, 제어 유닛(11)을 이용하여 결정된다. 이를 위해, 제어 유닛(11)에는 특히 선박의 현재 목표 속도(17)가 전달된다. 또한, 에너지 공급을 위해 중요한 예를 들어 기상 상황에 대한 선박의 네비게이션 시스템(19)의 데이터가 제어 유닛(11)에 전달된다.
배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 분배를 결정하기 위해, 현재 목표 속도(17)에 따라 선박을 추진하기 위한 현재 추진 에너지 수요와, 온보드 전력망(5)을 위한 현재 온보드 전력망 수요와, 배기가스로부터 획득된 현재 전기 에너지가 결정된다.
제어 유닛(11)은, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라, 상기 정보들로부터, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용을 결정한다. 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배는 운전 비용이 최소화되는 방식으로 제어 유닛(11)에 의해 결정된다.
이 경우에, 운전 비용의 결정 시에, 특히 추진 연소 엔진(3) 및 보조 연소 엔진(7)의 비연료 소모율과, 보조 연소 엔진(7)에 의해 실행된 출력과 관련된 보조 연소 엔진(7)을 위한 정비 비용이 고려된다.
제어 유닛(11)에 의해서는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 결정된 비례적인 분배로부터 형성된, 추진 연소 엔진(3)에 대한 부하 요구가 결정되어 선박의 메인 추진 제어부(21)로 전달되고, 메인 추진 제어부에 의해 추진 연소 엔진(3)이 상응하게 제어되거나 조절된다.
또한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 결정된 비례적인 분배가 스위칭 유닛(23)에 전달되며, 스위칭 유닛에 의해 추진 전기 모터 및 보조 연소 엔진(7)이 상응하게 제어 또는 조절된다.
또한, 선택적으로, 제어 유닛(11)에 의해 결정된 데이터가 네비게이션 시스템(19)에 전달된다.
또한, 제어 유닛(11)에 의해 선택적으로 현재 연료 소모가 결정되어, 연료 소모를 표시하기 위한 디스플레이 유닛(25)에 전달된다. 이 경우에, 선택적으로, 오직 추진 연소 엔진(3)을 통한, 즉, 선박의 추진을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 추가로 사용하지 않는 선박의 추진에 대한 연료 절감도 결정되어 표시될 수 있다.
도 2에는, 선박이 오직 추진 연소 엔진(3)을 통해서만, 즉, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 추가로 사용하지 않고 추진되는 경우에 대해, 선박의 추진 연소 엔진(3)의 통상적인 비연료 소모율(C) 및 선박의 속도(V)가 각각, 추진 연소 엔진(3)의 엔진 출력(P)에 따라 그래프로 도시된다. 이 경우에, 비연료 소모율(C) 및 속도(V)가 임의의 단위로 표시되고, 엔진 출력(P)은 추진 연소 엔진(3)의 설계출력에 대한 비율에서 백분율로 표시된다. V0이 추진 연소 엔진(3)에 대해 설계된 설계 속도를 표시하기 때문에, 추진 연소 엔진(3)의 설계 출력의 90%의 엔진 출력(P)이 설계 속도(V0)에 상응한다.
도시된 실시예에서, 비연료 소모율(C)은 추진 연소 엔진(3)의 설계 출력의 75%의 엔진 출력(P)에서 최소값을 취한다. 이로부터, 추진 연소 엔진(3)의 지원을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 이용함으로써, 설계 속도(V0)로 작동될 경우, 비연료 소모율(C)의 도시된 절약 잠재성(ΔC)이 형성된다. 따라서, 본 발명에서, 특히 선박의 추진을 위해 이용되고 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비율은, 설계 속도(V0)로 작동될 경우, 그것이 운전 비용을 감소시킨다면, 비연료 소모율(C)의 절약 잠재성(ΔC)이 적어도 부분적으로 구현되도록 결정된다. 이는 다른 속도(V)로 작동될 경우에도 적용된다.
이로써, 특히 본 발명은, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동되는 추진 전기 모터를 이용하여 추진 연소 엔진(3)의 상응하는 지원을 통해, 그것이 운전 비용을 감소시킨다면 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C)을 감소시키는 것을 목표로 한다. 그러나 상기 실시예에 따라, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 분배를 결정하기 위해, 바람직하게는, 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C)만이 고려되는 것이 아니라, 추가로, 보조 연소 엔진(7)의 비연료 소모율(C) 및 그에 의해 실행되는 출력과 관련된 보조 연소 엔진(7)을 위한 정비 비용과 같은 운전 비용에 작용하는 추가의 인자들도 고려된다. 이에 의해, 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C)의 절약 잠재성(ΔC)은, 그것이 운전 비용 최소화에 대해 추가로 고려된 인자로 인해 바람직하다면, 속도에 따라 항상 구현되지는 않거나 단지 부분적으로 구현되며, 이를 위해 도 3 및 그 설명이 참조된다.
도 3에는, 선박의 추진을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 사용되지 않는 선박의 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C)과, 선박의 추진을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 추가로 사용되는 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C1)과, 추진 전기 모터(3) 및 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동되는 추진 전기 모터에 의해 공통으로 제공된 추진 출력(P1)이, 각각 추진 연소 엔진(3)의 엔진 출력(P)에 따라 도시된다. 엔진 출력(P)은 도 2에 추진 연소 엔진(3)의 설계 출력에 대한 비율에서 백분율로 표시된다. 비연료 소모율(C, C1)은 각각 단위(g/kWh)로 표시되며, 추진 출력(P1)은 단위(MW)로 표시된다.
도시된 예에서, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 설계 출력의 50%의 엔진 출력(P)에서부터야 선박의 추진을 위해 이용되는데, 그 이유는 엔진 출력(P)이 더 작을 경우에, 선박의 추진을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 이용이 너무 작은 에너지 효율로 인해 운전 비용 최소화를 제공하지 못하기 때문이다. 따라서, 설계 출력의 50%보다 작은 엔진 출력(P)에서는 선박이 단지 추진 연소 엔진(3)을 통해서만 추진되기 때문에, 이러한 엔진 출력(P)을 위한 비연료 소모율(C, C1)은 일치된다.
선박의 추진을 위한 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 이용은 설계 출력 의 50%의 엔진 출력(P)에서부터 바람직한 것으로 증명되었기 때문에, 이러한 엔진 출력(P)에 대해, 선박의 추진을 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 사용되지 않는 비연료 소모율(C)에 비해 비연료 소모율(C1)이 10g/kWh보다 많이 감소된다.
본 발명이 바람직한 실시예에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 공개된 실시예로 한정되지 않으며, 다른 변형예들이 발명의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에 의해 도출될 수 있다.

Claims (16)

  1. 선박의 추진 시스템 작동 방법이며,
    - 상기 선박의 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과,
    - 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함하며,
    - 추진 시스템은, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성되고,
    - 선박 추진을 위한 현재 추진 에너지 수요, 선박의 온보드 전력망(5)을 위한 현재 온보드 전력망 에너지 수요 및 배기가스로부터 획득된 현재 전기 에너지가 결정되며,
    - 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용이, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 수요를 포괄하기 위해 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라 결정되며,
    - 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 결정된 운전 비용에 따라, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위해 비례적으로 사용되고,
    - 운전 비용은 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C, C1)의 산입 하에 결정되고,
    - 운전 비용은 온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진(7)의 비연료 소모율(C, C1)의 산입 하에 결정되는 것을 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 전기 모터를 갖고, 추진 전기 모터는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추진 시스템은 적어도 하나의 추진 전기 모터를 위한 적어도 하나의 충전기를 갖고, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 충전기를 이용하여 저장될 수 있는 것을 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)은 선박의 추진을 위해 2행정 디젤 엔진으로서 구성되는 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지는 결정된 운전 비용에 따라, 운전 비용이 최소화되도록, 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 수요의 포괄을 위해 비례적으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 운전 비용은 보조 연소 엔진(7)에 의해 실행된 출력과 관련된 온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진(7)을 위한 정비 비용의 산입 하에 결정되는 것을 특징으로 하는, 추진 시스템 작동 방법.
  9. 선박의 에너지 공급 시스템(1)이며,
    상기 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망(5)과,
    선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함하며, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성되는 추진 시스템과,
    선박의 추진을 위해 그리고 온보드 전력망(5)으로의 전기 공급을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 이용을 결정하기 위한 제어 유닛(11)을 포함하며,
    제어 유닛(11)은,
    배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라,
    현재 목표 속도(17)에 따라 선박을 추진하기 위한 결정된 현재 추진 에너지 수요와, 온보드 전력망(5)을 위한 결정된 현재 온보드 전력망 수요와, 배기가스로부터 획득된 결정된 현재 전기 에너지로부터,
    결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용을 결정하고,
    운전 비용은 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 비연료 소모율(C, C1)의 산입 하에 결정되고,
    운전 비용은 온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진(7)의 비연료 소모율(C, C1)의 산입 하에 결정되는, 에너지 공급 시스템(1).
  10. 제9항에 있어서, 온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진(7)을 특징으로 하는, 에너지 공급 시스템(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 전기 모터를 갖고, 추진 전기 모터는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 시스템(1).
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 추진 시스템은 적어도 하나의 추진 전기 모터를 위한 적어도 하나의 충전기를 갖고, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지가 충전기를 이용하여 저장될 수 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 공급 시스템(1).
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)은 선박의 추진을 위해 2행정 디젤 엔진으로서 구성되는 특징으로 하는, 에너지 공급 시스템(1).
  14. 에너지 공급 시스템(1)의 작동 방법이며,
    상기 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망(5)과,
    선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함하며, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성되는 추진 시스템과,
    선박의 추진을 위해 그리고 온보드 전력망(5)으로의 전기 공급을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 이용을 결정하기 위한 제어 유닛(11)을 포함하며,
    제어 유닛(11)은,
    배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라,
    현재 목표 속도(17)에 따라 선박을 추진하기 위한 결정된 현재 추진 에너지 수요와, 온보드 전력망(5)을 위한 결정된 현재 온보드 전력망 수요와, 배기가스로부터 획득된 결정된 현재 전기 에너지로부터,
    결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용을 결정하고,
    상기 추진 시스템은 제5항에 따라 작동되는 작동 방법.
  15. 에너지 공급 시스템(1)의 작동 방법이며,
    상기 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망(5)과,
    선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함하며, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성되는 추진 시스템과,
    선박의 추진을 위해 그리고 온보드 전력망(5)으로의 전기 공급을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 이용을 결정하기 위한 제어 유닛(11)을 포함하며,
    제어 유닛(11)은,
    배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라,
    현재 목표 속도(17)에 따라 선박을 추진하기 위한 결정된 현재 추진 에너지 수요와, 온보드 전력망(5)을 위한 결정된 현재 온보드 전력망 수요와, 배기가스로부터 획득된 결정된 현재 전기 에너지로부터,
    결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용을 결정하고,
    온보드 전력망(5)의 에너지 공급을 위한 적어도 하나의 보조 연소 엔진(7)이 제공되고,
    상기 추진 시스템은 제2항 또는 제3항에 따라 작동되는 작동 방법.
  16. 에너지 공급 시스템(1)의 작동 방법이며,
    상기 에너지 공급 시스템은 온보드 전력망(5)과,
    선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)과 적어도 하나의 추진 연소 엔진(3)의 배기가스로부터 전기 에너지를 획득하기 위한 에너지 획득 장치(9)를 포함하며, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지를 선택적으로 선박의 추진을 위해 이용하거나, 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하거나, 또는 비례적으로, 선박 추진을 위해 이용하면서 선박의 온보드 전력망(5)에 공급하도록 구성되는 추진 시스템과,
    선박의 추진을 위해 그리고 온보드 전력망(5)으로의 전기 공급을 위해, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 이용을 결정하기 위한 제어 유닛(11)을 포함하며,
    제어 유닛(11)은,
    배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 사용 하에, 그리고 결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한, 배기가스로부터 획득된 전기 에너지의 비례적인 분배에 따라,
    현재 목표 속도(17)에 따라 선박을 추진하기 위한 결정된 현재 추진 에너지 수요와, 온보드 전력망(5)을 위한 결정된 현재 온보드 전력망 수요와, 배기가스로부터 획득된 결정된 현재 전기 에너지로부터,
    결정된 추진 에너지 수요 및 결정된 온보드 전력망 에너지 수요를 포괄하기 위한 운전 비용을 결정하고,
    상기 추진 시스템은 선박의 추진을 위한 적어도 하나의 추진 전기 모터를 갖고, 추진 전기 모터는 배기가스로부터 획득된 전기 에너지에 의해 구동될 수 있고,
    상기 추진 시스템은 제2항 또는 제3항에 따라 작동되는 작동 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001270495A (ja) 2000-03-28 2001-10-02 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 船舶の推進装置および駆動制御方法
JP2013035297A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd 舶用推進システム
JP2014094667A (ja) 2012-11-09 2014-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶推進装置、船舶、及び船舶推進方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0329523Y2 (ko) * 1985-12-11 1991-06-24
DE10231152A1 (de) * 2002-07-10 2004-02-12 Siemens Ag Elektrisches Energieversorgungssystem für ein Schiff, insbesondere für ein mit niedriger IR-Signatur betreibbares Marine(Navy)-Schiff
DE102006061374B4 (de) * 2006-12-22 2016-12-08 Siemens Aktiengesellschaft System zur Ausnutzung von Überschussenergie in den Abgasen eines Zweitakt-Großdieselmotors
EP2371703A4 (en) * 2008-12-25 2015-12-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd SHIP CONTROL DEVICE EQUIPPED WITH A THERMAL DISCHARGE RECOVERY SYSTEM AND SHIP EQUIPPED WITH THE CONTROL DEVICE
DE102009008061A1 (de) 2009-02-09 2010-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschinenanlage mit Abgasenergierückgewinnung für schwimmende Einrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001270495A (ja) 2000-03-28 2001-10-02 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 船舶の推進装置および駆動制御方法
JP2013035297A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd 舶用推進システム
JP2014094667A (ja) 2012-11-09 2014-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶推進装置、船舶、及び船舶推進方法

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