KR102117916B1 - 선박 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치 - Google Patents

선박 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치에 관한 것이다. 상기 추진 장치(20)는 선박(10)의 선체(11)로부터 돌출되는 지지 암을 형성하는 상부(22)와, 적어도 하나의 프로펠러(55)가 그에 부착된 프로펠러 샤프트(41)가 제공된 종 방향의 격실을 형성하는 하부(23)를 갖는 프레임 구조물(21)과, 그리고 상기 프로펠러 샤프트(41)를 구동하는 제1 전동모터(30)를 포함한다. 상기 방법은 적어도 하나의 측정 장치(300)로써 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 단계, 상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 형성하는 단계, 상기 제1 전동모터(30)의 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성되는 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 가산하는 단계를 포함한다. 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 상기 측정된 진동에 대항하여 작용한다.

Description

선박 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치
본 발명은 선박 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 해결책에 있어, 추진 장치의 능동적인 진동 제어는 진동을 감쇠시키기 위해 추진 장치에 대해 작용하도록 배열되는 하나 또는 다수의 개별적인 액추에이터들(actuators)에 의해 이루어졌다. 이러한 진동은 적절한 센서로 측정되었으며, 액추에이터는 진동에 대한 저항력을 생성하기 위해 진동 측정을 기반으로 작동되었다.
추진 장치의 진동은 여러 가지 소스들로부터 발생할 수 있다. 추진 장치에서 회전 질량(rotating mass)으로부터 발생하는 주기적인 충격(periodic impulse)은 가장 중요한 진동의 소스이다. 이러한 충격은 회전 질량의 불균형과 수중에서의 프로펠러의 회전으로 인해 야기된다. 프로펠러의 블레이드는 프로펠러 블레이드의 수와 프로펠러의 회전 속도를 곱하여 계산된 블레이드 주파수(blade frequency) 상에서 충격을 생성한다. 또한, 추진 장치를 따라 흐르는 물의 흐름이 충격을 생성한다. 토크 컨트롤러가 제1 전동모터의 제1 전력 변환기의 스위치를 제어할 때, 제1 전동모터 및 토크 연결 주파수에 의해 추가의 충격이 발생한다. 또한, 인접한 추진 장치가 상기 추진 장치에 주기적인 충격을 만들어낼 수도 있다. 추진 장치는, 예를 들어, 그 추진 장치가 회전하고 경사진 물의 흐름에 노출 될 때마다 진동을 겪을 것이다.
일본특허출원번호 1996-301908 (JPH10138988) 국내출원번호 10-1995-0024519 국내출원번호 10-2013-0148325 국내출원번호 10-2004-0082533
본 발명의 목적은 선박의 추진 장치의 진동을 제어하는 향상된 방법 및 향상된 제어장치를 제공함에 있다.
선박의 추진 장치의 진동을 제어하는 상기 방법은 특허청구범위 제1항에 정의되어 있다.
선박의 추진 장치의 진동을 제어하는 상기 제어 장치는 특허청구범위 제10항에 정의되어 있다.
상기 추진 장치는:
상부와 하부를 갖는 프레임 구조물로서, 상기 상부는 선박의 선체로부터 바깥쪽으로 돌출되는 지지 암(support arm)을 형성하고, 상기 하부는 제1 단부 및 반대편의 제2 단부를 갖는 종 방향의 격실(longitudinal compartment)을 형성하는 프레임 구조물;
상기 프레임 구조물의 하부 내에 배치되는 프로펠러 샤프트;
상기 프로펠러 샤프트에 부착되는 적어도 하나의 프로펠러; 및
상기 프로펠러 샤프트를 구동하는 제1 전동모터를 포함한다.
상기 방법은:
적어도 하나의 측정 장치로써 상기 추진 장치의 진동을 측정하는 단계;
상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(first auxiliary torque control signal)를 형성하는 단계;
상기 제1 전동모터의 제1 토크 컨트롤러(torque controller)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(first torque control signal)에 상기 측정된 진동에 대항하여 작용하는 상기 제1 보조 토크 제어 신호를 가산하여, 상기 진동을 감쇠시키도록 하는 단계를 포함한다.
상기 제어장치는:
상기 추진 장치의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치,
상기 제1 전동모터에 토크 제어 신호를 생성하기 위한 제1 토크 컨트롤러;
상기 적어도 하나의 측정 장치로부터 측정된 진동을 입력 신호로서 수신하는 제1 추가 토크 컨트롤러;
상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호를 생성하는 제1 능동형 진동 컨트롤러(first active vibration controller)를 포함하고,
상기 제1 보조 토크 제어 신호는 제1 전동모터의 제1 토크 컨트롤러에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호에 가산되고, 상기 제1 보조 토크 제어 신호는 상기 측정된 진동에 대항하여 작용함으로써 상기 진동을 감쇠시키도록 한다.
선박의 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 새로운 방법 및 장치를 사용함으로써 본 발명에 있어 진동의 전개가 감소 되고 그 전개된 진동이 감쇠 된다. 추진 장치의 진동은 적어도 하나의 측정 장치로 측정될 수도 있고, 상기한 적어도 하나의 측정 장치의 출력 신호는 제1 전동모터의 제1 토크 컨트롤러에 의해 생성되는 제1 토크 제어 신호에 부가될 수도 있는 제1 보조 토크 제어 신호를 생성하기 위해 필터링될 수도 있다. 상기 제1 보조 토크 제어 신호는 추진 장치의 상기 측정된 진동과는 반대 방향으로의 작용을 생성한다.
추진 장치의 주요 고유 진동(natural vibrations)은 추진 장치의 길이 방향, 추진 장치의 횡 방향 또는 좌우 방향, 및 추진 장치의 회전 방향으로 발생하거나, 또는 이들의 조합으로 생성된다. 하나 또는 다수의 측정 장치들이 이러한 세 방향에서 추진 장치의 진동을 측정하는 데 사용될 수도 있다.
본 발명의 방법에서는 진동에 반-작용력(counter-force)을 발생시키는 외부의 액추에이터를 사용할 필요가 없다. 상기한 반작용은 보조 토크 제어 신호에 의해 전동모터 내에서 생성될 것이다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예들에 의하여 더 상세히 기술할 것이다.
도 1은 선박의 추진 장치의 종 방향의 수직 단면을 도시한다.
도 2는 도 1의 추진 장치의 횡 방향의 수직 단면을 도시한다.
도 3은 도 1의 추진 장치의 수평 단면을 도시한다.
도 4는 측정 장치들이 제공된 도 1의 추진 장치의 수평 단면을 도시한다.
도 5는 추진 장치의 프로펠러 샤프트를 구동하는 제1 전동모터의 능동형 진동 제어의 기본적인 흐름도를 도시한다.
도 6은 선박에 관련하여 추진 장치의 회전을 구동하는 제2 전동모터의 능동형 진동 제어의 기본적인 흐름도를 도시한다.
도 1은 선박의 추진 장치의 종 방향의 수직 단면을 도시한다. 상기 선박(10)은 이중 바닥, 즉, 선박의 선체를 형성하는 제1 외측 바닥(11)과, 제2 내측 바닥(12)을 가질 수도 있다. 추진 장치(20)는 상부(22) 및 하부(23)를 갖는 프레임 구조체(21)를 포함할 수도 있다.
추진 장치(20)의 프레임 구조물(21)의 상부(22)는 선박(10)의 외각(11)으로부터 바깥쪽으로 연장되는 지지 암(supporting arm)을 형성할 수도 있다. 프레임 구조물(21)의 중공의 상부(22)는 선박(10)의 선체(11)로부터 대체로 수직 하방으로 연장될 수도 있다. 추진 장치(20)는 프레임 구조물(21)의 상부(22)의 상단부를 통해 선박(10)에 회전 가능하게 부착됨으로써 추진 장치(20)는 회전 중심축(Y-Y)을 중심으로 360도 회전할 수 있다. 선박(10)의 제1 외측 바닥(11)에서 제2 내측 바닥(12)까지 선박(10)의 바닥에 통로(P1)가 형성될 수도 있다. 프레임 구조물(21)의 상부(22)의 상단부는 상부 블록(60)에 연결될 수도 있다. 상기 상부 블록(60)은 상기 통로(P1)를 통과할 수도 있고, 선회 베어링(slewing bearing)(61)으로 선박(10)의 선체에 회전 가능하게 부착될 수도 있다. 상부 블록(60)은 대체로 원통의 형상을 가질 수도 있다. 상부 블록(60)은, 개별적인 부분 대신에, 프레임 구조물(21)의 상부(22)의 상단부에 의해 형성될 수도 있다. 해수와 선박(10)의 선체 내부 사이에 밀봉을 형성하도록 선회 베어링(61) 아래에 선회 밀봉체(seal)(62)가 배치될 수도 있다.
추진 장치(20)의 프레임 구조물(21)의 하부(23)는 제1 단부(23A) 및 반대편의 제2 단부(23B)를 갖는 대체로 수평으로 연장되는 종 방향의 중공의 격실을 형성할 수도 있다. 회전 중심축(X-X)을 갖는 프로펠러 샤프트(41)는 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내에 위치될 수도 있다. 상기 프로펠러 샤프트(41)는 서로에 대해 축 방향(X-X)의 거리에 배치된 베어링들(51, 52)로써 프레임 구조물(21)의 하부(23)에 지지될 수도 있다. 프레임 구조물(21)의 하부(23)로부터 돌출된 프로펠러 샤프트(41)의 적어도 하나의 단부에는 프로펠러(55)가 부착될 수도 있다. 제1 전동모터(30)는 프로펠러 샤프트(41)를 구동할 수 있다. 프로펠러 샤프트(41)의 제1 단부(41A)는 제1 전동모터(30)에 연결될 수도 있으며, 상기 프레임 샤프트(41)의 제2 단부(41B)는 프레임 구조물(21)의 하부(23)의 후미 단부(23B)로부터 돌출될 수도 있다. 프로펠러(55)는 프로펠러 샤프트(41)의 제2 외측 단부(41B)에 연결될 수도 있다. 프로펠러 샤프트(41)의 회전의 중심축(X-X)은 샤프트 라인 및 추진 장치(20)의 종 방향을 형성한다. 상기 프로펠러 샤프트(41)는 단일 부재의 샤프트일 수도 있고 또는 여러 부분으로 분할될 수도 있다.
프로펠러 샤프트(41)의 베어링들(51, 52)은 제1 전동모터(30)의 축 방향(X-X)의 마주하는 양측에 배치될 수 있다. 프레임 구조물(21)의 하부(23)의 제2 단부(23B)에서의 제1 베어링(51)은 바람직하게는 래디얼 베어링(radial bearing)일 수도 있다. 프레임 구조물(21)의 하부(23)의 제2 단부(23A)에서의 제2 베어링(52)은, 바람직하게는, 래디얼 베어링과 슬라이드 쓰러스트 베어링(slide thrust bearing) 베어링을 포함하는 하이브리드 베어링이거나 또는 다양한 유형 및 분량의 롤러 베어링(roller bearing)으로 구성될 수도 있다. 상기한 슬라이드 쓰러스트 베어링 또는 다양한 롤러 베어링들의 조합에 의해 프로펠러 샤프트(41)의 축 방향의 하중을 수용할 것이다.
회전 부재(70)는 선박(10)의 선체(11) 내에 배치될 수 있다. 회전 부재(70)는 상부 블록(60)에 부착된다. 회전 부재(70)는 제2 전동모터(80)로써 회전의 중심축(Y-Y)을 중심으로 360도 회전될 수도 있다. 제2 전동모터(80)는 회전 부재(70)를 구동할 수도 있다. 회전 부재(70)는 기어휠(gearwheel)로 형성될 수도 있다. 제2 전동모터 (80)는 제2 샤프트(81)를 통해 피니언 휠(pinion wheel)(82)에 연결될 수도 있고, 상기 피니언 휠(82)의 톱니들(cogs)은 기어 휠(70)의 톱니들에 연결될 수도 있다. 당연히 상기 기어휠(70)에 연결된 다수의 유사한 제2 전동모터들(80)이 존재할 수 있다. 기어휠(70)의 회전은 추진 장치(20)를 회전시킬 것이다. 기어휠(70)은 중간에 구멍이 있는 링 형태를 가질 수도 있다. 기어휠(70)의 톱니들은 그 기어휠(70)의 외측 모서리 또는 내측 모서리 상에 위치할 수도 있다.
또한, 선박(10) 내에는 엔진(90)이 존재할 수도 있고, 발전기(92)가 그 엔진(90)에 샤프트(19)로 연결될 수도 있다. 상기 엔진(90)은 선박들(10)에 사용되는 종래의 연소 엔진일 수도 있다. 발전기(92)는 선박(10)과 추진 장치(20)에 필요한 전기 에너지를 생성한다. 선박(10) 내에는 다수의 연소 엔진들(90) 및 발전기들(92)이 존재할 수도 있다.
기어휠(70)과 관련하여 슬립 링 장치(slip ring arrangement)(63)가 더 존재할 수도 있다. 전력은 제1 케이블(95)을 통해 발전기(92)로부터 슬립 링 장치(63)로 전달될 수 있다. 전력은 또한 제2 케이블(35)로써 슬립 링 장치(63)로부터 제1 전동모터(30)에 전달될 수도 있다. 상기 슬립 링 장치(63)는 선박(10)의 고정 선체(11)와 회전 추진 장치(20) 사이에서 전력을 전달하기 위해 필요하다.
프로펠러(55)는 풀링형(pulling: 끄는 방식) 프로펠러 일 수 있으며, 이에 의해 선박(10)의 진행 방향은 화살표(L1)의 방향이다. 다른 한편으로는, 상기 프로펠러(55)는 푸싱형(pushing: 미는 방식) 프로펠러일 수도 있으며, 이에 의해 선박(10)의 진행 방향은 화살표(L2)로 지시되는 것과 같은 반대 방향이다. 또한, 추진 장치(20)에는 프레임 구조물(21)의 하부(23)의 각 단부에 프로펠러가 제공될 수도 있다. 도면에는 하나의 프로펠러(55)가 도시되어 있지만, 그러한 단일한 프로펠러(55)가 2개의 이중반전 프로펠러(contra-rotating propeller)들로 대체될 수도 있다.
상기 도면은 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2)을 도시한다. 추진 장치(20)는 종 방향(L1, L2)으로 진동할 수도 있는데, 이것은 추진 장치가 선회 베어링(61)에서 그 추진 장치(20)의 지지점에 대하여 종 방향(L1, L2)으로 스윙 운동(swing movement)을 수행한다는 것을 의미한다.
도 2는 도 1의 추진 장치의 횡 방향의 수직 단면을 도시한다. 상기 도면은 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2)에 수직인 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2)을 도시한다. 추진 장치(20)는 횡 방향(T1, T2)으로 진동할 수 있는데, 이것은 추진 장치(20)가 선회 베어링(61)에서 추진 장치(20)의 지지점에 대해 횡 방향(T1, T2)으로 스윙 운동을 수행한다는 것을 의미한다.
도 3은 도 1의 추진 장치의 수평 단면을 도시한다. 상기 도면은 추진 장치(20)의 회전 방향(R1, R2)을 도시하며, 이에 의해 추진 장치(20)는 회전의 중심 축(Y-Y)을 중심으로 회전한다. 추진 장치(20)는 그 추진 장치(20)의 회전 방향(R1, R2)으로 진동할 수도 있는데, 이것은 추진 장치(20)가 회전의 중심 축(Y-Y)을 중심으로 전후 운동(back and forth movement)을 수행한다는 것을 의미한다.
도 4는 측정 장치들이 제공된 도 1의 추진 장치의 수평 단면을 도시한다. 추진 장치(20)에는 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2)의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(310, 320), 바람직하게는, 제1쌍의 측정 장치들(310, 320)이 제공될 수도 있다. 또한, 상기 추진 장치(20)에는 그 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2)의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(330, 340), 바람직하게는, 제2쌍의 측정 장치들(330, 340)이 제공될 수도 있다. 상기 추진 장치(20)에는 추진 장치(20)의 회전(R1, R2) 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(350, 360), 바람직하게는, 제3쌍의 측정 장치들(350, 360)이 또한 제공될 수도 있다. 이것은 바람직한 해결책이지만, 둘 또는 다수의 방향으로의 진동을 측정하는 조합된 측정 장치들이 또한 사용될 수도 있다. 상기 측정 장치들(310, 320, 330, 340, 350, 360)은 아래에서 총괄적으로 참조 번호 300으로 표시된다.
종 방향의 진동을 측정하는 제1쌍의 측정 장치(310, 320)는 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내의 종 방향의 중심축(X-X)의 마주하는 종 방향 단부들에서 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에 배치될 수도 있다. 횡 방향의 진동을 측정하는 제2쌍의 측정 장치(330, 340)는 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내의 수직 중심축(Y-Y)의 대향하는 횡 측면들에서 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에 배치될 수도 있다. 회전 진동을 측정하는 제3쌍의 측정 장치(350, 360)는 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내의 종 방향의 중심축(X-X)의 마주하는 종 방향 단부들에서 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에 배치될 수도 있다. 다른 한편으로는, 상기 제1쌍의 측정 장치들(310, 320) 및 제2쌍의 측정 장치들(330, 340)은 프레임 구조물(21)의 하부(23)의 중간 부분의 샤프트 라인에 배치될 수도 있다. 반면에, 제3쌍의 측정 장치들(350, 360)은 선박(10) 내의 선회 베어링(61)의 레벨에 배치될 수도 있다.
진동에 의해 야기된 추진 장치(20)의 움직임에 응답하는 임의의 종류의 측정 장치(300)가 사용될 수도 있다. 상기 측정 장치(300)는, 예를 들어, 운동 또는 가속도를 측정하는 변형 게이지(strain gauge) 또는 센서, 또는 레이저 빔을 기반으로 하는 측정 장치, 또는 카메라 또는 비디오카메라 기반의 측정 장치들일 수도 있다. 변형 게이지는 변형(스트레인)을 측정함으로써, 추진 장치(20)의 움직임이 그 측정된 변형으로부터 계산될 수 있다. 레이저 빔은 추진 장치(20) 내에 배치되어 감광 수신기를 향해 지향될 수 있다. 감광 수신기 상의 레이저 빔의 타격 지점은 추진 장치(20)가 진동할 때 변할 것이다. 추진 장치(20)의 종 방향 (L1, L2) 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(310, 320) 또는 제1쌍의 측정 장치(330, 340)는 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에서 추진 장치(20) 내에 배치될 수 있다. 추진 장치(20)의 횡 방향 (T1, T2) 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(330, 340) 또는 제2쌍의 측정 장치(330, 340)는 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에서 추진 장치(20) 내에 배치될 수도 있다. 이것은 프로펠러 샤프트(41)의 레벨이 종 방향 및 횡 방향의 저항력이 생성되는 레벨이라는 의미에서 바람직하다. 추진 장치(20)의 회전 방향 (R1, R2) 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(350, 360) 또는 제3쌍의 측정 장치(350, 360)는 프로펠러 샤프트(41)의 레벨에 또는 선회 베어링(61)과 관련하여 배치될 수도 있다. 상기 측정 장치(300)는 추진 장치(20) 내부 또는 추진 장치(20)의 외면상에 또는 선박(10) 내부 또는 선박(10)의 외면상에 배치될 수도 있다.
회전 샤프트 라인(30, 41, 51, 52)(전동모터 (30), 샤프트 (41), 및 베어링 (51, 52)) 및 프로펠러(55)로부터 발생하는 주기적 충격(임펄스)은 추진 장치(20)에서 진동의 주요한 원인이다. 이러한 충격은 수중에서 프로펠러(55)의 회전 질량 및 회전의 불균형에 기인한다. 프로펠러(55)의 블레이드는 블레이드 주파수 상에서 충격을 발생시키게 되는데, 이것은 프로펠러(55)의 블레이드 수 곱하기 프로펠러(55)의 회전 속도에 해당한다. 또한, 추진 장치(20)를 따라 통과하는 물의 흐름도 충격을 발생시킨다. 더욱이, 제1 전동모터(30) 및 제1 전동모터(30)를 구동하는 제1 전력 변환기의 토크 스위칭(torque switching) 주파수에 의해 추가의 충격이 발생한다. 또한, 인접한 추진 장치는 추진 장치에 주기적인 충격을 생성할 수도 있다. 추진 장치의 진동이 집중되는 3개의 중요한 방향이 존재한다. 상기 방향들은 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2), 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 또는 좌우 방향, 및 추진 장치(20)의 회전 방향(R1, R2)이다. 상기한 3방향의 진동의 임의의 조합에 의한 진동이 또한 존재한다.
도 5는 추진 장치의 프로펠러 샤프트를 구동하는 제1 전동모터의 능동형 진동 제어(active vibration control)의 기본적인 흐름도를 도시한다.
제1 전동모터(30)의 주 제어회로는 로터 샤프트 토크 제어(rotor shaft torque control)가 뒤따르는 속도 제어를 포함한다. 제1 전동모터(30)의 회전자(로터)의 실제 회전 속도(220) 및 제1 전동모터(30)의 회전자의 회전 속도의 설정 값(210)은 모두 미분기(differentiator)에 공급된다. 상기 미분기의 출력, 즉, 회전자의 회전 속도의 설정 값과 회전자의 회전 속도의 실제 값의 차가 제1 토크 컨트롤러(230)에 공급된다. 추가적인 제1 토크 컨트롤러(100)가 제1 전동모터(30)의 토크 제어에 추가된다. 하나 또는 다수의 측정 장치들(300)이 추진 장치(20)의 진동을 원하는 방향(들)에서 측정하고, 그 측정된 진동 값은 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)에 공급된다. 상기 측정된 진동 신호가 처리되고, 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)에서 제1 보조 토크 제어 신호가 형성된다. 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)의 출력은 가산기(adder)에 공급되고, 그 가산기에는 제1 토크 컨트롤러(230)의 출력도 공급된다. 이어서, 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)의 출력은 제1 토크 컨트롤러(230)의 출력에 가산되고, 상기 가산기의 출력은 제1 전동모터(30)의 토크를 제어하는데 사용된다.
따라서 진동의 발생이 방지되고 및/또는 그 발생 된 진동은 제1 전동모터(30)에 직접 작용하는 능동적 진동 제어를 사용함으로써 감쇠 된다. 추진 장치(20)의 진동은 각각의 방향으로 적어도 하나의 측정 장치(300)로써 측정되고, 적어도 하나의 측정 장치(300)의 출력 신호는 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 부가되는 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 생성하는데 사용된다. 상기 부가된 제1 토크 제어 신호(Tq1)는 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1) 값을 증가시키거나 감소시켜서 제1 전동모터(30) 내의 진동에 대하여 반작용을 일으킨다. 상기한 반작용은 추진 장치(20)에서의 진동을 감쇠시킬 것이다.
제어 장치는 선박(10)의 종 방향(L1, L2)으로 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(310, 320), 바람직하게는, 제1쌍의 측정 장치(310, 320)를 포함할 수도 있다. 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 상기 적어도 하나의 프로펠러(55)로써 반작용 추진력(counteracting thrust)을 생성하여 그 반작용 추진력이 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용하도록 함으로써, 상기 진동은 이 반작용 추진력에 의해 감쇠 된다. 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 상기 제1 토크 신호(Tq1)에 응답하여 적어도 하나의 프로펠러(55)가 생성하는 추진력을 증가 또는 감소시킬 것이다. 추진 장치(20)가 추진력 방향에 대해 종 방향(L1, L2)으로 요동할 때 상기 추진력은 증가할 것이며, 그 역도 마찬가지이다.
제어 장치는 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(330, 340), 바람직하게는, 제2쌍의 측정 장치(330, 340)를 더 포함할 수도 있다. 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 제1 전동모터(20) 및 프로펠러(55)의 회전 관성을 이용하여 반작용 굽힘 모멘트(bending moment)를 생성하여 그 반작용 굽힘 모멘트가 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용하도록 함으로써, 상기 진동은 반작용 굽힘 모멘트에 의해 감쇠 된다. 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 제1 토크 신호(Tq1)에 응답하여 제1 전동모터(30)가 추진 장치(20) 내로 생성하는 굽힘 모멘트를 증가 또는 감소시킬 것이다. 추진 장치(20)가 굽힘 모멘트의 방향에 대해 횡 방향(T1, T2)으로 요동할 때 그 굽힘 모멘트는 증가할 것이며, 그 역도 마찬가지이다.
상기 제어 장치는 선박(10)의 길이 방향(L1, L2)으로 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(310, 320), 바람직하게는, 제1쌍의 측정 장치(310, 320)를 더 포함할 수도 있다. 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정장치(330, 340), 바람직하게는, 제2쌍의 측정 장치(330, 340)를 포함한다. 선박(10)의 종 방향(L1, L2)과 횡 방향 (T1, T2)에서의 추진 장치(20)의 진동의 측정은 동시에 수행될 수도 있고, 반작용 추력 및 반작용 굽힘 모멘트가 동시에 생성될 수도 있다.
도 6은 선박에 관련하여 추진 장치의 회전을 구동하는 제2 전동모터의 능동형 진동 제어의 기본적인 흐름도를 도시한다. 제2 전동모터의 능동형 진동 제어는 제1 전동모터의 능동형 진동 제어에 상응한다.
제2 전동모터(80)의 주 제어회로는 로터 샤프트 토크 제어가 뒤따르는 속도 제어를 포함한다. 제2 전동모터(80)의 회전자의 실제 회전 속도(225) 및 제2 전동모터(80)의 회전자의 회전 속도의 설정 값(215)은 모두 미분기에 공급된다. 상기 미분기의 출력, 즉, 회전자의 회전 속도의 설정 값과 회전자의 회전 속도의 실제 값의 차가 제2 토크 컨트롤러(235)에 공급된다. 추가적인 제2 토크 컨트롤러(105)가 제2 전동모터(80)의 토크 제어에 추가된다. 하나 또는 다수의 측정 장치들(300)이 추진 장치(20)의 진동을 원하는 방향(들)에서 측정하고, 그 측정된 진동 값은 제2 능동형 진동 컨트롤러(125)에 공급된다. 상기 측정된 진동 신호가 처리되고, 제2 능동형 진동 컨트롤러(125)에서 제2 보조 토크 제어 신호가 형성된다. 제2 능동형 진동 컨트롤러(125)의 출력은 가산기에 공급되고, 그 가산기에는 제2 토크 컨트롤러(235)의 출력도 공급된다. 이어서, 제2 능동형 진동 컨트롤러(125)의 출력은 제2 토크 컨트롤러(235)의 출력에 가산되고, 상기 가산기의 출력은 제2 전동모터(80)의 토크를 제어하는데 사용된다.
따라서 진동의 발생이 방지되고 및/또는 그 발생 된 진동은 제2 전동모터(80)에 직접 작용하는 능동적 진동 제어를 사용함으로써 감쇠 된다. 추진 장치(20)의 진동은 회전 방향으로 적어도 하나의 측정 장치(300)로써 측정되고, 상기 적어도 하나의 측정 장치(300)의 출력 신호는 제1 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq2)에 부가되는 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 생성하는데 사용된다. 상기 부가된 제2 토크 제어 신호(Tq2)는 제2 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 제2 토크 제어 신호(Tq2) 값을 증가시키거나 감소시켜서 제2 전동모터(80) 내의 진동에 대해 반작용을 만들게 된다. 상기한 반작용은 추진 장치(20)에서의 진동을 감쇠시킬 것이다.
회전 진동은 가속도를 측정하는 한 쌍의 센서로 측정할 수도 있다. 상기 센서는 프레임 구조물의 하부(23)의 길이 방향 단부에서 샤프트 레벨에 배치될 수도 있다. 상기 2개의 센서의 측정 신호들의 차이는 회전 진동을 정의하기 위해 계산될 수도 있다. 한편으로, 상기 회전 진동은 제2 전동모터(80)의 선회 토크(slewing torque)를 측정함으로써 결정될 수도 있다. 이어서, 상응한 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)가 제2 토크 제어 신호(Tq2)에 가산될 수도 있다.
제2 보조 토크 신호(Tq12)는 제2 토크 신호(Tq2)에 응답하여 제2 전동모터(80)가 추진 장치(20) 내로 생성하는 조향 토크(steering torque)를 증가 또는 감소시킬 것이다. 상기 조향 토크는 추진 장치(20)가 회전 방향(R1, R2)에서 회전 방향에 대항해 회전할 때 증가 될 것이며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 추진 장치의 진동을 제어하기 위한 제어 장치는:
상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(300),
제1 전동모터(30)에 토크 제어 신호(Tq1)를 생성하는 제1 토크 컨트롤러(230),
상기 적어도 하나의 측정 장치(300)로부터 측정된 진동을 입력 신호로서 수신하는 제1 추가 토크 컨트롤러(100),
상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 생성하는 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)를 포함하고,
상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 상기 제1 전동모터(30)의 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 가산되고, 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 진동을 감쇠시키기 위해 상기 측정된 진동에 대항하여 작용한다.
본 발명에 따른 추진 장치(20)의 진동을 제어하기 위한 제어 방법은:
적어도 하나의 측정 장치(300)로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 단계,
상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 형성하는 단계,
상기 제1 전동모터(30)의 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 가산하여, 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 상기 진동을 감쇠하도록 상기 추진 장치(20)의 측정된 진동에 대항하여 작용하는 단계를 포함한다.
상기 측정된 진동 신호는 필터링 될 수도 있고, 제어 신호가 생성되어 추진 장치(20)의 각각의 방향, 즉 종 방향(L1, L2), 횡 방향(T1, T2) 및 회전 방향(R1, R2)으로의 주 고유 주파수(main natural frequency)에 대해 튜닝 된 대역-통과 필터를 사용함으로써 진동을 감쇠시키는데 사용될 수도 있다. 또한, 위상 컨트롤러(phase controller)가 상기 측정된 운동, 즉, 측정된 진동이 최소화되는 방식으로 댐핑 토크(damping torque)의 위상을 제어하기 위해 사용될 수도 있다.
상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하기 위한 측정 장치는, 예를 들어, 각각의 관심 방향에서 추진 장치(20)의 가속도를 측정하는 가속도 센서들(acceleration sensors)일 수도 있다. 따라서, 추진 장치(20)의 각각의 방향으로의 진동에 의해 야기되는 가속도는 가속 센서로 측정될 것이다. 가속도 센서의 출력은 적분기(integrator)를 통과할 수 있으며, 여기서 그 적분기의 출력은 진동의 속도를 나타낼 것이다. 상기 적분기의 출력은 각 방향에서 주 고유 주파수(들)에 대해 튜닝 된 대역-통과 필터(band-pass filter)를 통해 안내될 수도 있다. 그 다음, 대역-통과 필터의 출력은 전동모터(30, 80)의 토크 컨트롤러(230, 235)에 의해 생성된 토크 제어 신호(Tq1, Tq2)를 증가 또는 감소시키기 위해 보조 토크 제어 신호(Tq2)로서 사용될 수도 있는데, 이로써 진동을 감쇠시킬 수 있다.
추진 장치(20)의 동적 운동(dynamic movement)은 다음의 수학식(1)으로 표현될 수 있다.
Figure 112018113217345-pct00001
여기서, u는 각 방향으로의 추진 장치(20)의 변위,
Figure 112018113217345-pct00002
는 각 방향으로의 추진 장치(20)의 속도,
Figure 112018113217345-pct00003
는 각 방향으로의 추진 장치(20)의 가속도, m은 추진 장치(20)의 질량, c는 추진 장치(20)의 댐핑을 나타내고, k는 추진 장치(20)의 강도(stiffness)를 나타내고, F(t)는 시간의 함수로서의 힘을 나타낸다.
각각의 방향에서의 추진 장치(20)의 속도(
Figure 112018113217345-pct00004
)를 나타내는 대역-통과 필터의 출력 신호는 상기 수학식(1)의 속도 인자를 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 개념은, 예를 들어, 측정된 진동으로부터 속도-종속성 힘(velocity depended force)을 계산함으로써 추진 장치(20)의 진동에 영향을 미친다는 것이다. 추진 장치(20)는 이러한 속도-종속성 힘을 댐핑의 증가로서 볼 것이며, 이것은 진동을 감쇠할 것이다.
추진 장치(20)는, 예를 들어, 종 방향(L1, L2)의 2개의 주 고유 주파수 및 횡 방향(T1, T2)의 하나의 주 고유 주파수로부터 성능이 악화 될 수도 있다. 종 방향의 주 고유 주파수는 3.6Hz 및 7.5Hz 일 수 있으며 횡 방향의 주 고유 주파수는 5Hz일 수 있다.
이 상황은 양 방향에 대해 별도의 보조 토크 신호를 생성함으로써 용이하게 처리될 수 있다. 종 방향 진동을 제어하기 위한 보조 토크 신호는 종 방향의 진동 주파수 3.6Hz 및 7.5Hz에서 활성화되고, 횡 방향 진동 주파수 5Hz에서는 비활성이다. 횡 방향의 진동 제어를 위한 보조 토크 신호는 횡 방향 진동 주파수 5Hz에서 활성화되고, 종 방향 진동 주파수 3.6Hz 및 7.5Hz에서 비활성화 상태이다. 두 방향의 보조 토크 신호 간에 간섭이 없거나 단지 제한적일 것이다.
그러나 종 방향 진동 주파수 중 일부가 횡 방향 진동 주파수의 일부에 매우 가까운 상황에서도 본 발명을 사용하는 것이 가능하다. 이것은 다수-가변 제어기술(multivariable control techniques)로 처리될 수 있다. 그 알고리즘은 종 방향 및 횡 방향의 진동 신호를 동시에 수신하고 양방향의 진동 신호에 기초하여 적절한 조합된 보조 토크 제어 신호를 계산할 것이다.
본 발명은 선박에서 각각의 세 방향에서의 진동을 먼저 측정함으로써 구현될 수 있다. 그 후, 적절한 대역-통과 필터가 각 방향에 대해 선택된다. 그 다음, 각 방향에 대한 보조 토크 제어 신호는 대역-통과 필터를 튜닝하고 보조 토크 제어 신호에 대하여 적절한 증폭을 결정하기 위해 추진 장치(들)가 제공된 선박에서 형성되고 테스트 된다.
상기한 보조 토크 신호 값은 각 전동모터(30, 80)의 토크 컨트롤러(230, 235)에 의해 생성된 최대 토크 값의 1 내지 20% 범위, 바람직하게는, 1 내지 3%의 범위로 정격화 될 수 있다.
본 발명은 전력 컨버터(power converter)에 의해 구동되는 전동모터(30, 80)와 관련하여 사용될 수도 있다. 전력 컨버터는 3상 AC 그리드 전압을 DC 전압으로 정류하는 정류기, 중간 회로 및 그 중간 회로의 DC 전압을 전동모터에 공급될 3상 AC 전압으로 변환하는 인버터를 포함할 수도 있다. 토크 컨트롤러(230, 235)는 전력 컨버터의 인버터를 제어한다. 전력 컨버터는 주파수 제어, 플럭스 제어(flux control) 또는 직접 토크 제어(direct torque control: DTC)에 의해 제어될 수 있다. 상기 DTC는 속도 제어 및 토크 제어를 포함한다. DTC의 토크 제어는 적응형 모터 모델을 기반으로 한다. 상기한 DTC는 매우 빠른 제어 속도의 전동모터(30, 80)를 제공한다.
상기 전동모터(30, 80)는 유도 전동기(induction motor), 예컨대, 영구 자석 회전자(permanent magnet rotor)를 가진 동기 전동모터일 수도 있다.
도면에서, 제1 전동모터(30)는 추진 장치(20)의 프레임 구조물(21)의 하부(23)에 위치한다. 또 다른 가능성으로, 제1 전동모터(30)를 프레임 구조물(21)의 상부(22)에 배치할 수도 있을 것이다. 수직 샤프트는 제1 전동모터(30)로부터 프로펠러 샤프트(41)에 이르기까지 통과할 수도 있다. 수직 샤프트의 하단부는 트랜스미션으로 프로펠러 샤프트(41)에 연결될 수도 있다. 제3의 가능성으로, 제1 전동모터(30)를 선박(10)의 선체 내에 배치할 수도 있다. 상기한 제1 전동모터(30)는 프로펠러 샤프트(41)에 까지 통과하는 수직 샤프트에 연결되고 트랜스미션으로 프로펠러 샤프트(41)로 연결될 수 있다.
추진 장치(20)의 회전축(Y-Y)은 도면에서는 수직이지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 추진 장치(20)의 회전축(Y-Y)은 수직 방향으로 0° 내지 5°의 범위에서 작은 각도를 형성할 수도 있다. 프로펠러 샤프트(41)의 회전축(X-X)은 도면에서 수평이지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 프로펠러 샤프트(41)의 회전축 (X-X)은 수평 방향으로 0° 내지 10°의 범위에서 작은 각을 형성할 수도 있다. 프로펠러 샤프트(41)의 회전축 (X-X)과 추진 장치(20)의 회전축 (Y-Y) 사이의 각도(α1)는 도면에서는 수직이지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 상기 각도(α1)는 90도에서 벗어날 수도 있다.
도면에 도시된 추진 장치(20)는 완전히 360도로 회전 가능한 방위각 추진장치(azimuthing propulsion unit)이다. 본 발명은 당연히 고정식 추진장치(stationary propulsion unit)에도 사용될 수 있으며, 여기서 추진 장치는 선박의 선체에 고정형으로 부착된다. 선박에는 하나 또는 다수의 방위각 추진장치 및/또는 하나 또는 다수의 고정식 추진장치가 제공될 수도 있다.
본 발명 및 그 실시 예들은 전술한 예들에만 한정되는 것은 아니고, 후술하는 특허청구범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 선박(10)용 추진 장치(20)의 진동 제어 방법으로서, 상기 추진 장치(20)는,
    상부(22)와 하부(23)를 갖는 프레임 구조물(21)을 포함하되, 상기 상부(22)는 선체(11)로부터 외곽으로 돌출되는 지지 암을 형성하고, 상기 하부(23)는 제1 단부(23A) 및 반대편의 제2 단부(23B)를 갖는 종 방향의 격실을 형성하는 상기 프레임 구조물(21),
    상기 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내에 배치되는 프로펠러 샤프트(41),
    상기 프로펠러 샤프트(41)에 부착되는 적어도 하나의 프로펠러(55), 및
    상기 프로펠러 샤프트(41)를 구동하는 제1 전동모터(30)를 포함하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    적어도 하나의 측정 장치(300)로써 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 단계;
    상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 형성하는 단계;
    상기 제1 전동모터(30)의 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 상기 측정된 진동에 대항하여 작용하는 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 가산하여, 상기 진동을 감쇠시키도록 하는 단계를 포함하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선박(10)의 종 방향(L1, L2)으로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하고, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)로써 상기 적어도 하나의 프로펠러(55)와 반작용 추진력을 생성하되, 상기 반작용 추진력은 상기 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 상기 반작용 추진력에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하고, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)로써 상기 제1 전동모터(30) 및 프로펠러(55)의 회전 관성을 이용하여 반작용 굽힘 모멘트(counteracting bending moment)를 생성하되, 상기 반작용 굽힘 모멘트는 상기 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 반작용 굽힘 모멘트에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선박(10)의 종 방향(L1, L2)으로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하고, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)로써 상기 적어도 하나의 프로펠러(55)와 반작용 추진력을 생성하되, 상기 반작용 추진력은 상기 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 상기 반작용 추진력에 의해 감쇠되며,
    상기 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하고, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)로써 상기 제1 전동모터(30) 및 프로펠러(55)의 회전 관성을 이용하여 반작용 굽힘 모멘트(counteracting bending moment)를 생성하되, 상기 반작용 굽힘 모멘트는 상기 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 반작용 굽힘 모멘트에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추진 장치(20)는,
    상기 프레임 구조물(21)의 상기 상부(22)의 상단부에 연결되는, 상기 선박(10)의 선체(11) 내의 회전 부재(70), 및
    상기 회전 부재(70)에 연결되는 적어도 하나의 제2 전동모터(80)를 포함하되, 상기 추진 장치(20)는 상기 적어도 하나의 제2 전동모터(80)와 함께 상기 회전 부재(70)를 통해 회전 중심축(Y-Y)을 중심으로 회전 가능하게 구성되며,
    상기 방법은,
    적어도 하나의 측정 장치(300)로써 상기 추진 장치(20)의 회전 방향으로의 진동을 측정하는 단계;
    상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 형성하는 단계;
    상기 제2 전동모터(80)의 제2 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 제2 토크 제어 신호(Tq2)에 상기 측정된 진동에 대항하여 작용하는 상기 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 가산하여, 상기 진동을 감쇠시키도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 상기 제1 전동모터(30)의 상기 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 최대 토크 값의 1-20% 범위의 값으로 정격화하고,
    상기 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 상기 제2 전동모터(80)의 상기 제2 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 최대 토크 값의 1-20% 범위의 값으로 정격화하는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 상기 제1 전동모터(30)의 상기 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 최대 토크 값의 1-3% 범위의 값으로 정격화하고,
    상기 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 상기 제2 전동모터(80)의 상기 제2 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 최대 토크 값의 1-3% 범위의 값으로 정격화하는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(310, 320)를 사용하고, 상기 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(330, 340)를 사용하여, 상기 추진 장치(20) 내의 프로펠러 샤프트(41) 레벨 상에 상기 측정 장치들(310, 320, 330, 340)의 위치를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 추진 장치(20)의 회전 방향(R1, R2)의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(350, 360)를 사용하여, 상기 추진 장치(20) 내의 프로펠러 샤프트(41) 레벨 상에 또는 상기 선박(10) 내의 선회 베어링(61) 레벨 상에 상기 적어도 하나의 측정 장치(350, 360)의 위치를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어 방법.
  10. 선박(10)용 추진 장치(20)의 진동 제어장치로서, 상기 추진 장치(20)는,
    상부(22)와 하부(23)를 갖는 프레임 구조물(21)을 포함하되, 상기 상부(22)는 선체(11)로부터 외곽으로 돌출되는 지지 암을 형성하고, 상기 하부(23)는 제1 단부(23A) 및 반대편의 제2 단부(23B)를 갖는 종 방향의 격실을 형성하는 상기 프레임 구조물(21),
    상기 프레임 구조물(21)의 하부(23) 내에 배치되는 프로펠러 샤프트(41),
    상기 프로펠러 샤프트(41)에 부착되는 적어도 하나의 프로펠러(55), 및
    상기 프로펠러 샤프트(41)를 구동하는 제1 전동모터(30)를 포함하고,
    상기 제어장치는:
    상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(300);
    상기 제1 전동모터(30)에 토크 제어 신호(Tq1)를 생성하기 위한 제1 토크 컨트롤러(230);
    상기 적어도 하나의 측정 장치(300)로부터 측정된 진동을 입력 신호로서 수신하는 제1 추가 토크 컨트롤러(100);
    상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)를 생성하는 제1 능동형 진동 컨트롤러(120)를 포함하고,
    상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 제1 전동모터(30)의 제1 토크 컨트롤러(230)에 의해 생성된 제1 토크 제어 신호(Tq1)에 가산되고, 상기 제1 보조 토크 제어 신호(Tq11)는 상기 측정된 진동에 대항하여 작용함으로써 상기 진동을 감쇠시키도록 하는 것인, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 선박(10)의 종 방향(L1, L2)으로의 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(310, 320)를 포함하되, 이로써 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용하는 반작용 추진력을 상기 적어도 하나의 프로펠러(55)로 생성하고, 이로써 상기 진동은 상기 반작용 추진력에 의해 감쇠 되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로의 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(330, 340)를 포함하되, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 상기 제1 전동모터(30)와 프로펠러(55)의 회전 관성을 활용하여 반작용 굽힘 모멘트를 생성하고, 상기 반작용 굽힘 모멘트는 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 상기 반작용 굽힘 모멘트에 의해 감쇠 되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 선박(10)의 종 방향(L1, L2)으로의 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(310, 320)를 포함하되, 이로써 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용하는 반작용 추진력을 상기 적어도 하나의 프로펠러(55)로 생성하고, 이로써 상기 진동은 상기 반작용 추진력에 의해 감쇠되며,
    상기 선박(10)의 횡 방향(T1, T2)으로의 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하는 적어도 하나의 측정 장치(330, 340)를 포함하되, 상기 제1 보조 토크 신호(Tq11)는 상기 제1 전동모터(30)와 프로펠러(55)의 회전 관성을 활용하여 반작용 굽힘 모멘트를 생성하고, 상기 반작용 굽힘 모멘트는 추진 장치(20)의 횡 방향(T1, T2) 진동에 대해 반대 방향으로 작용함으로써, 상기 진동은 상기 반작용 굽힘 모멘트에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 추진 장치(20)는,
    상기 프레임 구조물(21)의 상기 상부(22)의 상단부에 연결되는, 상기 선박(10)의 선체(11) 내의 회전 부재(70), 및
    상기 추진 장치(20)는 상기 적어도 하나의 제2 전동모터(80)와 함께 상기 회전 부재(70)를 통해 회전 중심축(Y-Y)을 중심으로 회전 가능하게 구성되는, 상기 회전 부재(70)에 연결되는 적어도 하나의 제2 전동모터(80)를 포함하되,
    상기 제어장치는,
    회전 방향(R1, R2)으로 상기 추진 장치(20)의 진동을 측정하기 위한 적어도 하나의 측정 장치(340, 350);
    상기 제2 전동모터(80)에 제2 토크 제어 신호(Tq1)를 생성하기 위한 제2 토크 컨트롤러(235);
    상기 적어도 하나의 측정 장치(340, 350)로부터 측정된 진동을 입력 신호로서 수신하는 제2 추가 토크 컨트롤러(105);
    상기 측정된 진동 신호에 기초하여 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)를 생성하는 제2 능동형 진동 컨트롤러(125)를 포함하고,
    상기 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)는 상기 제2 전동모터(80)의 제2 토크 컨트롤러(235)에 의해 생성된 제2 토크 제어 신호(Tq2)에 가산되고, 상기 제2 보조 토크 제어 신호(Tq12)는 상기 측정된 진동에 대항하여 작용함으로써 상기 진동을 감쇠시키도록 하는 것인, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 추진 장치(20)의 종 방향(L1, L2) 및 횡 방향(T1, T2) 진동을 측정하는 측정 장치들(310, 320, 330, 340)은 프로펠러 샤프트(41) 레벨 상에 상기 추진 장치(20) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 선박용 추진 장치의 진동 제어장치.
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