KR102131727B1 - 선박의 수평유지 및 증속 장치 - Google Patents

Abstract

실시예는 선박의 수평유지 및 증속 장치에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 장치는 선박이 기울어졌을 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치된 덕트회전체와 그 덕트회전체의 일끝단부에 설치된 가변피치형의 프로펠러부로부터 기울어진 쪽으로 반발력을 발생함으로써 기울어지고자하는 선박을 수평상태로 복귀/유지 시키며 선박의 주동력원과 스크류에 의한 추진력 외에 덕트 회전체에서 발생하는 추력을 가세하여 선박의 속도를 증대 시키는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 기본 선박 또는, 선박 높이가 높은 선박이나 소형선박 등의 운항이 될 시, 파도에 의한 선박의 요동을 안정화 함으로써 선박의 전복이나 뱃멀미 등을 최소화하며 선박의 안정적인 운항 및 선박의 최대속도를 증대 시킨다.

Description

선박의 수평유지 및 증속 장치{Apparatus for stabilizing and speed up of ship}

본 명세서에 개시된 내용은 선박 등이 운항 또는 정지가 될 시, 이리저리 파도가 치는 바다 등에서 선박의 수평을 유지함으로써 멀미 예방 등 편안한 상태를 유지해주며 선박이 운항 시 안정적인 선체유지 및 속도를 증대 시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, 선박은 사람이나 물건 등을 바다 등의 물 위에서 이동할 수 있도록 하는 물 위의 교통수단을 말한다.

이러한 종래의 보트 등과 같은 선박의 구조 및 형상은 수심이 깊은 바다나 강에서 날씨에 따라 유체의 유동이 강하거나 바다에서 파도가 높이칠 경우에는 갑판으로 물이 들이치거나, 수평을 잃어 배가 뒤집혀 인명사고의 위험이 있다.

이러한 배경의 선행기술문헌은 관련 선행기술을 살펴볼 경우, 특허문헌으로부터 선행기술을 조사해서 관련 선행기술로서 직접적으로 관련된 국내선행기술이 검색되지 않고 참고할만한 아래의 특허문헌이 나올 정도일 뿐이다.

(특허문헌 1) KR101790316 Y1

참고적으로, 이러한 특허문헌 1의 기술은 외피 하우징과 내피 본체 사이에 베어링이 구비됨으로써 구 형상의 선박을 제공하되, 이때 그 내피 본체의 내주면의 하부측에 무게추가 배치되어 자동으로 갑판부의 수평이 유지되는 기술 정도이다.

개시된 내용은, 기본 선박 또는, 선박 높이가 높은 선박이나 소형선박 등이 운항될 시, 파도에 의한 선박의 요동을 안정화할 수 있도록 하는 선박용 수평유지 및 증속 장치를 제공하고자 한다.

실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치는,

선박이 기울어졌을 시 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치된 덕트 회전체와 그 덕트 회전체의 끝단부에 설치된 가변피치형의 프로펠러부로부터 기울어진 쪽으로 반발력을 발생함으로써 기울어진 선박을 원래대로 복귀시키는 것과 선박에 장치된 기본 동력 발생장치 및 스크류에 의한 추진력 이외에 덕트 회전체로부터 발생 된 추력을 더하여 선박의 안정적인 자세유지와 증속을 이르게 해주는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 선박용 수평유지 및 안정화 장치는,

선박이 기울어졌을 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치된 한 쌍의 상부 덕트팬형으로서, 전술한 실시예와는 달리 가변피치가 적용되지 않고 프로펠러부의 정/역회전으로서 선박의 직진/후진을 함으로써, 기울어진 선박을 원래대로 복귀시키는 것과 선박에 장치된 기본 동력 발생장치 및 스크류에 의한 추진력 이외에 이러한 덕트 회전체로부터 발생 된 추력을 더하여 선박의 안정적인 자세유지와 증속을 이르게 해주는 것을 특징으로 한다.

실시예들에 의하면, 기본 선박 또는, 선박 높이가 높은 선박이나 소형선박 등이 운항될 시, 파도에 의한 선박의 요동을 안정화 함으로써 선박의 전복이나 뱃멀미 등으로부터 편안한 승선을 가능하게 하고 선박의 기존 속도보다 더 높은 속도의 증대를 가능하게 하여 선박의 성능을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다(쾌속정 속도 증대 등).

도 1a는 일실시예에 따른 (덕트팬형의) 선박용 수평유지 및 증속 장치를 설명하기 위한 도면
도 1b는 도 1a의 선박용 수평 유지 및 증속 장치에 적용된 일실시예에 따른 가변피치구조를 설명하기 위한 도면
도 2는 도 1a의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 사용 상태도
도 3은 다른 실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치를 설명하기 위한 도면
도 4와 도 5는 도 1a의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 동작을 보여주는 도면
도 6은 도 3의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 동작을 설명하기 위한 도면
도 7은 도 1a와 도 3의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 운용 사례를 보여주는 도면

본 개시내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 개시내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시내용의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 개시내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 개시내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1a와 도 1b는 일실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1a는 일실시예에 따른 덕트팬형의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 그리고, 도 1b는 이러한 선박용 수평 유지 및 증속 장치(100)에 적용된 가변피치(variable pitch) 구조를 설명하기 위한 도면이다. 추가적으로, 상기 가변피치는 덕트팬을 어느 한 방향 고정 상태에서 가변피치 구조만 방향전환해서 출력을 역방향으로 발생할 수 있도록 한 것이다. 이는 덕트팬을 어느 한 방향 고정 상태에서 반대쪽으로 추력을 보내고자 할 때 쉽게 모터 역회전을 실시하는 방법을 고려할 수 있는데, 이때 고속회전을 하다가 정지하고 다시 고속회전을 하는 경우 등에 역고속회전에 따른 역모멘트에 의한 에너지 손실이 나오는, 예를 들어 소음과다 등이 발생한다. 또는 다른 방법으로 덕트팬을 180° 선회해서 모터 정회전 위치의 반대쪽으로 추력을 보낼 수 있는데, 이때에도 덕트팬 회전용 서보모터 제어가 복잡하고, 빠른 180° 좌우소리에 의한 구동부 과부하가 발생한다. 그래서, 일실시예에서는 덕트팬을 어느 한 방향 고정 상태에서 가변피치 구조만 방향전환해서 출력을 역방향으로 발생함으로써 전술한 문제점들을 해결할 수 있도록 한다. 그리고, 부가적으로 이러한 일실시예의 선박용 수평유지 및 증속 장치는 선박 높이가 높은 선박 및 소형, 무인 선박 등에 적용되는 상부 덕트팬형이다.

도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 선박의 기울기정보를 검출하는 센서(미도시)와, 선박이 기울어졌을 시 선박의 기울기정보에 따라 자체적으로 180도 회전하면서 탑재된 프로펠러부를 구동하여 선박을 수평유지 및 증속하는 덕트회전체(101)와 프로펠러부(102), 각 구동부(미도시), 컨트롤러(미도시)를 포함한다.

추가적으로, 일실시예의 장치는 이러한 선박이 수평유지 및 증속될 시, 상기 덕트회전체(101)와 프로펠러부(102) 등이 기존 선박에 부착되어 고정을 함으로써 안정적으로 선박의 수평유지 및 증속이 되도록 하는 베이스(103)를 포함한다.

상기 센서(미도시)는 바다 등에서 선박이 운항될 시, 파도에 의한 선박의 기울기정보를 검출하여 상기 컨트롤러에 제공한다. 이러한 경우 상기 센서는 예를 들어, 2축 자이로 센서(Roll ±, Pitch ±)가 적용된다.

상기 덕트회전체(101)는 상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 예를 들어, 선박의 조정석의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 요축 회동을 특정 각도로 상이하게 함으로써, 선박의 기울어짐에 따라 상이한 밀어내는 힘을 발생하는 것이다. 그리고, 상기 덕트회전체(101)는 이러한 경우, 전술한 회전으로부터 선박이 기울어졌을 시에 복귀시키는 밀어내는 힘의 지탱력도 발생함으로써 안정적으로 기울어진 선박이 복귀되도록 한다. 또한, 상기 덕트회전체(101)는 이렇게 유동적인 바다에서 요동이 되는 점을 고려해서 선박의 직진방향에서 좌/우 45˚, 선박의 횡방향에서 좌/우 45°씩 회전을 하도록 됨으로써 어디에서든지 동작이 될 수 있도록 한다.

상기 덕트회전체 구동부(미도시)는 상기 덕트회전체(101)에 의해 추력이 발생될 시, 상기 덕트회전체(101)의 요축 회동을 구동함으로써 추력이 발생되도록 한다. 이러한 경우, 상기 덕트회전체 구동부는 예를 들어, 상기 베이스(103) 내부에 회전용 서보모터가 적용되어 이루어진다.

상기 프로펠러부(102)는 상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 상기 덕트회전체(101)의 일끝단부에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 피치축 회동과 가변피치를 수행함으로써 선박의 기울어짐에 따라 풍향의 에너지로서 상이한 추력을 발생하는 것이다. 그래서, 상기 프로펠러부(102)는 선박이 기울어졌을 시, 상기 덕트회전체(101)와 연동하여 기울어진 쪽으로 대응되는 반발력을 발생함으로써 기울어지고자 하는 선박을 수평상태로 복귀/유지 시킨다. 이러한 경우, 상기 프로펠러부(102)는 선박의 롤 각도(Roll angle) 증가에 따라 프로펠러 RPM 및 가변피치각을 증가한다.

상기 프로펠러 구동부(미도시)는 상기 프로펠러부(102)에 의해 추력이 발생될 시, 상기 프로펠러부(102)의 피치축 회동과 가변피치를 구동함으로써 추력이 발생될 수 있도록 한다.

상기 컨트롤러(미도시)는 상기 센서에서 선박의 기울기정보가 입력된 경우, 그 선박의 기울기정보에 따라 상이하게 상기 덕트회전체(101)의 요축 회동 구동동작을 제어하면서 상기 프로펠러부(102)의 피치축 회동과 가변피치 구동동작도 연동하여 제어함으로써, 추진력에 추력을 가미해서 수평유지한다. 이러한 경우, 상기 요축 회동과 피치축 회동은 각기 자신의 회동 각도와 회전량 등으로서 제어된다. 그래서, 이를 통해 상기 컨트롤러는 이렇게 동작이 될 시, 기울어진 선박에 대해 바로 세워 수평상태를 이루어지도록 한다. 부가적으로, 이러한 컨트롤러는 예를 들어, 상기 베이스(103)에 내장된다.

이러한 일실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)의 동작을 설명한다.

먼저, 일실시예의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 센서를 통해 바다 등에서 선박이 운항될 시, 파도에 의한 선박의 기울기정보를 검출하여 컨트롤러에 제공한다.

다음, 상기 컨트롤러는 그 선박의 기울기정보가 입력된 경우, 그 선박의 기울기정보에 따라 상이하게 상기 덕트회전체의 요축 회동 구동동작을 제어하면서 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 가변피치 구동동작도 연동하여 제어함으로써, 선박이 기울어진 쪽으로 스크류에 의한 추진력에 추력을 가미한다.

그러면, 상기 덕트회전체(101)는 이렇게 컨트롤러에 의해 제어가 될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 예를 들어, 선박의 조정석의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 그 선박의 기울기정보에 따라 요축 회동을 특정 각도로 상이하게 함으로써, 선박의 기울어짐에 따라 상이한 밀어내는 힘을 발생한다. 그리고, 상기 덕트회전체(101)는 이러한 경우, 전술한 회전으로부터 선박이 기울어졌을 시에 복귀시키는 밀어내는 힘의 지탱력도 발생한다.

그리고, 또한 상기 프로펠러부(102)는 이때, 상기 덕트회전체(101)의 일끝단부에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 피치축 회동과 가변피치를 수행함으로써 선박의 기울어짐에 따라 풍향의 에너지로서 상이한 추력을 발생한다.

그래서, 이에 따라 일실시예의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 선박이 운항 중에 기울어졌을 시, 상기 덕트회전체(101)와 프로펠러부(102)로부터 기울어진 쪽으로 큰 반발력을 발생함으로써, 기울어진 선박을 수평상태로 이루어지도록 한다.

이상과 같이, 일실시예는 선박이 기울어졌을 시 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치된 덕트 회전체와 그 덕트 회전체의 끝단부에 설치된 가변피치형의 프로펠러부로부터 기울어진 쪽으로 반발력을 발생함으로써 기울어진 선박을 원래대로 복귀시키는 것과 선박에 장치된 기본 동력 발생장치 및 스크류에 의한 추진력 이외에 덕트 회전체로부터 발생 된 추력을 더하여 선박의 안정적인 자세유지와 증속을 이르게 해준다.

따라서, 이를 통해 소형선박 등이 운항될 시, 파도에 의한 선박의 요동을 안정화 함으로써 선박의 전복이나 뱃멀미 등을 최소화하여 편안한 상태를 유지시키며 선박의 속도 증대가 요구되는 쾌속선, 경비정과 같은 경우 매우 유리하게 증속의 효과를 부여 할 수 있다.

추가적으로, 일실시예의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 이렇게 선박이 수평유지 및 증속이 될 시, 상기 프로펠러부(102)로부터 날개 각도(즉, 피치)를 선박의 기울기정보에 따라 연동하여 조절함으로써 미세 조정이 될 수 있도록 한다.

구체적으로, 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 검출된 선박의 기울기정보에 따라 상기 프로펠러부(102)의 피치를 조절함으로써 선박의 기울어짐에 따라 바람의 세기를 조절해서 미세 조정하는 프로펠러 피치 구동부(미도시)를 더 포함한다(참고로, 전술한 선박의 수평유지 및 증속 장치는 풍향을 통한 조정임).

그리고, 상기 컨트롤러는 센서로부터 선박의 기울기정보가 입력될 시, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 프로펠러 피치 구동부의 피치 조절 동작도 제어하여 바람의 풍향에 더해서 세기도 조절함으로써 미세 조정이 되도록 한다.

예를 들어, 입력된 선박의 기울기정보가 큰 경우 프로펠러부(102)의 피치를 커지도록 함으로써 바람이 크게 나가도록 한다. 그리고, 반면 입력된 선박의 기울기정보가 상대적으로 작은 경우 프로펠러부(102)의 피치를 작아지도록 함으로써 바람이 작게 나가도록 한다.

또한, 이러한 경우 프로펠러부(102)의 피치의 방향을 반대로 한 경우 바람이 반대 방향으로 나감으로써 선박의 좌우 롤 구동 안정화를 위한 조정이 원활히 이루어지도록 한다.

그래서, 일실시예의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 이렇게 선박이 수평유지 및 증속이 될 시, 상기한 프로펠러부(102)로부터 날개 각도(즉, 피치)를 선박의 기울기정보에 따라 연동하여 조절함으로써 수평상태로 조정이 이루어진다.

도 2는 도 1a의 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)의 사용 상태도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 상부 덕트팬형(가변피치)으로서 소형, 무인 선박 등에 적용된다.

이러한 경우, 일실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)는 바다 등에서 선박이 운항될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 예를 들어, 조정석의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 소형선박 등의 파도에 의한 선박의 요동을 최소화함으로써, 선박의 전복이나 뱃멀미 등을 완화 시켜 줄 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 선박용 수평유지 및 증속 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이러한 선박용 수평유지 및 증속 장치(300-1, 300-2)는 한 쌍의 상부 덕트팬형으로서, 도 1a의 장치와는 달리 가변피치가 적용되지 않고 프로펠러부의 정/역회전으로서 선박의 직진/후진을 함으로써 이루어지는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 그 장치는 선박의 기울기정보를 검출하는 센서(미도시)와, 선박이 기울어졌을 시 선박의 기울기정보에 따라 자체적으로 180도 회전을 하면서 탑재된 프로펠러부를 구동하여 선박을 수평유지 및 증속하는 한 쌍의 덕트회전체(301-1, 301-2)를 포함한다.

그리고, 추가적으로 이러한 장치는 도 1a와 동일한 형태의 프로펠러부와, 각 구동부 및 컨트롤러를 포함한다.

상기 센서는 선박이 운항 중이거나 정지가 될 시, 선박의 기울기정보를 검출하여 제공하는 것이다. 이러한 센서는 예를 들어, 전술한 도 1a의 선박의 수평유지 및 증속 장치(100)에 사용된 센서와 동일한 형태로 이루어진다.

상기 한 쌍의 덕트회전체(301-1, 301-2)는 상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 요축 회동을 함으로써 선박의 기울어짐에 따라 선박을 수평상태로 복기 유지에 필요한 반력 및 추력을 발생하는 것이다.

상기 프로펠러부는 상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 상기 한 쌍의 덕트회전체의 일끝단부에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 피치축 회동과 정/역회전을 수행함으로써 선박의 기울어짐에 따라 상이한 추력을 발생하는 것이다.

상기 컨트롤러는 상기 센서에서 선박의 기울기정보가 입력된 경우, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 상이하게 상기 덕트회전체의 요축 회동 구동동작을 제어하면서 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 정/역회전 구동동작을 연동하여 제어함으로써, 기본 추진력에 추력을 가세하여 선박을 수평유지 및 증속한다. 그래서, 이를 통해 상기 컨트롤러는 이렇게 동작이 될 시, 기울어진 선박에 대해 바로 세워 수평 상태로 유지 시킴은 물론 선박의 정상적인 운항 시 속도를 증대 시킨다.

추가적으로, 이러한 선박용 수평유지 및 증속 장치(300-1, 300-2)는 전술한 선박용 수평유지 및 증속 장치(100)의 미세 조정을 위한 구성과 동일한 구성을 구비한다.

도 4와 도 5는 도 1a의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 동작을 보여주는 도면이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 도 1a의 장치는 선박에 파도 등의 외력이 발생하는 경우, 몸체가 요(yaw) 방향을 기준으로 그 길이축이 외력 작용 방향과 나란하도록 회동한다.

다음으로, 프로펠러 블레이드가 피치(pitch)축으로 회동하게 되며, 이를 통해 외력 발생 방향과 대향하는 방향에는 프로펠러부 회동에 의한 추력 및 지지력이 발생하게 된다.

그래서, 아지머스 스러스터 특유의 요축 자유 회동 특성을 통해, 다양한 방위로 작용하는 외력에 대응 가능하다.

이러한 경우, 도 1a의 장치는 정상주행직진인 경우 선박과 덕트팬이 일직선되고 정상주행좌선회인 경우 덕트팬이 우회전되고, 정상주행우선회인 경우 덕트팬이 좌회전되며, 정상주행후진인 경우 덕트팬의 가변피치 역방향으로 변경됨으로써, 여러 방향으로 기울어진 선박을 복귀시킨다.

따라서, 이를 통해 기본 선박 등의 운항이 될 시, 파도에 의한 선박의 전후좌우에 대한 요동을 안정화 함으로써 선박의 전복이나 뱃멀미 등을 최소화한다.

도 6은 도 3의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 선박용 수평유지 및 증속 장치는 정상주행 직진인 경우 좌/우 팬이 동일 속도로 되고 정상주행 좌선회인 경우 좌측팬이 저속, 우측팬이 고속이 된다.

반면, 이러한 선박용 수평유지 및 증속 장치는 정상주행 우선회인 경우, 좌측팬이 고속으로 우측팬이 저속되고, 제자리 좌선회인 경우, 좌측팬이 정회전 또는 선박의 후미 방향, 우측팬이 역회전 또는 선박의 전방이 된다.

그리고, 또한 상기 선박용 수평유지 및 증속 장치는 제자리 우선회인 경우에는 좌측팬이 역회전 또는 선박의 전방으로 우측팬이 정회전 또는 선박의 후미 방향)되고, 정상 주행 제자리 후진인 경우, 좌/우측팬이 역회전됨으로써, 주행을 한다.

도 7은 도 1a와 도 3의 선박용 수평유지 및 증속 장치의 운용 사례를 보여주는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 도 1a와 도 3의 장치는 정지상태 안티 롤(Anti Rolling : 선박과 횡방향으로 각도 조정)에 대해 선박의 중심 위치를 벗어날 경우(직진 시 안정성 유지를 목적으로 약간 후방에 배치시)에는 안티롤 동작시 선박이 트위스팅 될 우려가 있다.

그래서, 일실시예에 따른 정지상태 안티 롤은 선박과 횡방향에서 엇각으로 회전에 의해 선박의 중심 위치를 벗어날 경우에도 안티롤 작동 시 선박이 안정적인 안티 롤 동작을 한다.

그리고, 이러한 경우 일실시예에 따른 장치는 정지상태 안티 롤 선박의 롤링 정도(파도의 크기와 방향)에 따라 덕트팬의 속도를 가감한다.

또한, 덕트팬의 배치 위치(선박의 중심선에서 벗어난 정도)에 따라 덕트팬의 좌/우 회전 변화각 변경을 한다.

한편, 추가적으로 이러한 도 1a와 도 3의 선박용 수평유지 및 증속 장치는 다른 사용 방식으로서 배의 보조동력원에 대해 사용한다.

구체적으로, 이러한 선박용 수평유지 및 증속 장치는 상기 컨트롤러가 선박이 운항될 시, 전술한 프로펠러부로부터 보조 동력원을 발생하도록 함으로써 선박 운항의 보조동력원으로 운용할 수 있도록 한다.

이러한 경우, 선박의 종방향 운항시에 선박 증/감속 성능향상이 이루어진다.

그래서, 이에 따라 전후좌우 운항 및 접안 시 운용을 하고, 주동력원 고장 시 비상운용을 함으로써 원활히 선박이 운항될 수 있도록 한다. 그리고, 또한 수풀이나 부유물 등 위험지역 탈출 시, 이러한 프로펠러부로부터 보조동력원을 제공함으로써 그러한 지역에서도 원활한 선박 운항이 될 수 있도록 한다.

그리고, 또 한편으로, 다른 실시예는 전술한 경우 또 다른 사용 방식으로서 배의 비상동력원에 대해서 사용함으로써, 보다 장시간동안 폭넓고 편리하게 등으로 선박을 운항할 수 있도록 한다.

이를 위해, 일실시예는 선박이 운항될 시, 선박의 일단에 설치된 태양광 패널로부터 상기 컨트롤러의 제어에 따라 충전을 하고 미리 설정된 비상상황인 경우 사용함으로써, 비상 동력원을 제공하는 태양광 발전부를 더 포함한다.

그리고, 이러한 경우, 상기 비상상황은 선박이 장거리 운항으로 연료가 떨어진 경우와 또는, 엔진 스크류가 고장이 난 경우, 일실시예에 따른 덕트팬(전기식)의 오랜 사용 등에 의한 배터리 소모가 일정값 이상으로 발생된 경우 등이다.

다른 한편으로는, 다른 실시예는 기술의 발전에 따라 선박의 속도가 점점 빨라지게 됨에 따라 물에 의한 추진저항 및 공기에 의한 공기저항이 주요한 요소가 되고 있다. 그런데, 특히 요트 또는 쾌속정의 경우는 선체의 무게가 가볍고, 운행속도가 상당히 빠르기 때문에 물의 저항에 의한 선체의 요동뿐 아니라, 공기의 저항에 의해 발생하는 선체의 균형을 조절하기 매우 어렵다. 그리고 이는 불안정한 항해를 야기한다.

이를 위해, 이러한 실시예는 덕트회전체를 선박에 대하여 지지하고 신축 가능한 구조를 가지는 하나 이상의 지지부재를 포함한다. 그리고, 또한 이러한 경우 상기 지지부재는 상기 덕트회전체가 회전 가능하도록 상호 결합되며, 상기 덕트회전체의 전방측과 후방측을 각각 지지하도록 제1지지부재와 제2지지부재를 구비하여, 상기 덕트회전체의 수평면에 대한 기울기를 조절하는 균형조절장치가 제공된다.

그리고, 이때 상기 컨트롤러는 상기 센서로부터 선체의 수평면에 대한 기울기 정보를 얻고, 상기 기울기 정보에 따라 상기 지지부재의 신축길이를 조절함으로써, 선박을 균형있게 조절할 수 있도록 한다.

또 다른 한편으로, 다른 실시예는 이렇게 전술한 바와 같이 실시예에 따른 추력이 발생될 시, 추력 요소 예를 들어, 추력 발생 장치간의 간섭영향에

의하여 추력손실이 야기된다. 따라서 이러한 추력손실은 DP(Dynamic Positioning) 시스템을 이용하는 선박의 동적 위치유지 제어성능 향상을 위해서 고려되어야 하는 요소이다.

이를 위해, 이러한 실시예는 각 추력의 추력손실 정도와 여유용량 정도를 고려하여 입력변수로 정하고 추력가중치를 출력변수로 정하며, 이러한 경우 상기 입력변수와 출력변수를 퍼지논리 추력 재분배 포맷으로서 산출함으로써, 추력손실을 보상할 수 있도록 한다.

이때, 상기 추력손실은 추력 자체의 추력저감 영향으로 인한 추력손실 상황뿐만 아니라 추력장치 결함으로 인하여 추력이 완전 손실된 상황을 의미한다. 또한 상기 여유용량은 추력장치의 최대용량과 실제추력의 차를 통하여 추력장치가 더 생성할 수 있는 추력의 양을 의미한다.

그리고, 결론적으로 상기 퍼지논리 추력 재분배 포맷은 상기 추력가중치가 입력변수의 값에 따라 퍼지규칙을 기반으로 실시간으로 조정된다. 또한, 이때 상기 퍼지규칙은 추력장치 결함으로 인하여 큰 상황에서 추력가중치가 작도록 정의되고, 또한 추력손실이 있을 때 입력변수(i_redun)가 크면 추력가중치 값 역시 비례하여 조정되도록 정의한다.

따라서, 이를 통해 전술한 실시예는 선박의 수평유지가 될 시, 상기한 실시예보다 일정범위 내에서 위치유지가 가능할 수 있도록 한다.

100 : 선박용 수평유지 및 증속 장치
101 : 덕트회전체 102 : 프로펠러부
103 : 베이스

Claims (6)

1. 선박이 운항될 시, 선박의 기울기정보를 검출하여 제공하는 센서;
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 요축 회동을 함으로써 선박의 기울어짐에 따라 상이한 방향으로 추력을 발생할 수 있도록 하는 덕트회전체;
   상기 덕트회전체에 의해 추력이 발생될 시, 상기 덕트회전체의 요축 회동을 구동함으로써 추력이 발생되도록 하는 덕트회전체 구동부;
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 상기 덕트회전체의 일끝단부에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 피치축 회동과 가변피치를 수행함으로써 선박의 기울어짐에 따라 상이한 추력을 발생하는 프로펠러부;
   상기 프로펠러부에 의해 추력이 발생될 시, 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 가변피치를 구동함으로써 추력이 발생되도록 하는 프로펠러 구동부; 및
   상기 센서로부터 선박의 기울기정보가 입력된 경우, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 상이하게 상기 덕트회전체의 요축 회동 구동동작을 제어하면서 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 가변피치의 구동동작을 연동하여 제어함으로써, 기본 추진력에 추력을 가세하여 선박을 자세유지 및 증속시키는 컨트롤러;
   상기 프로펠러 및 상기 덕트에 의하여 추력이 발생될 시, 각 추력의 추력손실 정도와 여유용량 정도를 고려하여 입력변수로 정하고 추력가중치를 출력변수로 정하며, 상기 입력변수와 상기 출력변수를 퍼지논리 추력 재분배 포맷으로 산출하여, 추력손실을 보상하고, 상기 퍼지논리 추력 재분배 포맷은 상기 추력가중치가 상기 입력변수 값에 따라 퍼지규칙을 기반으로 실시간으로 조정되며, 상기 퍼지규칙은 추력장치에 결함이 있는 경우에는 추력가중치가 작도록 하고, 추력손실이 있을 때 입력변수가 크면 추력가중치 값 역시 비례하여 크게 조정되는 것을 포함하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 검출된 선박의 기울기정보에 따라 상기 프로펠러부의 피치를 조절함으로써 선박의 기울어짐에 따라 바람의 세기를 조절해서 미세 조정하는 프로펠러 피치 구동부; 를 더 포함하고,
   상기 컨트롤러는
   상기 센서로부터 선박의 기울기정보가 입력될 시, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 상기 프로펠러 피치 구동부의 피치 조절 동작도 제어하여 미세 조정이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.
3. 선박이 운항될 시, 선박의 기울기정보를 검출하여 제공하는 센서;
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 선박의 상부, 중심에서 후미에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 요축 회동을 함으로써 선박의 기울어짐에 따라 상이한 방향으로 추력을 발생할 수 있도록 하는 한 쌍의 덕트회전체;
   상기 추력이 발생될 될 시, 상기 한 쌍의 덕트회전체의 요축 회동을 구동함으로써 추력이 발생되도록 하는 덕트회전체 구동부;
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 상기 한 쌍의 덕트회전체의 일끝단부에 설치되어 검출된 선박의 기울기정보에 따라 피치축 회동과 정/역회전을 수행함으로써 선박의 기울어짐에 따라 상이한 추력을 발생하는 프로펠러부;
   상기 추력이 발생될 시, 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 정/역회전을 구동함으로써 추력이 발생되도록 하는 프로펠러 구동부; 및
   상기 센서로부터 선박의 기울기정보가 입력된 경우, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 상이하게 상기 덕트회전체의 요축 회동 구동동작을 제어하면서 상기 프로펠러부의 피치축 회동과 정/역회전 구동동작을 연동하여 제어함으로써, 기본 추진력에 추력을 가세하여 선박을 자세유지 및 증속시키는 컨트롤러;
   상기 프로펠러 및 상기 덕트에 의하여 추력이 발생될 시, 각 추력의 추력손실 정도와 여유용량 정도를 고려하여 입력변수로 정하고 추력가중치를 출력변수로 정하며, 상기 입력변수와 상기 출력변수를 퍼지논리 추력 재분배 포맷으로 산출하여, 추력손실을 보상하고, 상기 퍼지논리 추력 재분배 포맷은 상기 추력가중치가 상기 입력변수 값에 따라 퍼지규칙을 기반으로 실시간으로 조정되며, 상기 퍼지규칙은 추력장치에 결함이 있는 경우에는 추력가중치가 작도록 하고, 추력손실이 있을 때 입력변수가 크면 추력가중치 값 역시 비례하여 크게 조정되는 것을 포함하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 센서에 의해 선박의 기울기정보가 검출될 시, 검출된 선박의 기울기정보에 따라 상기 프로펠러의 피치를 조절함으로써 선박의 기울어짐에 따라 바람의 세기를 조절해서 미세 조정하는 프로펠러 피치 구동부; 를 더 포함하고,
   상기 컨트롤러는
   상기 센서로부터 선박의 기울기정보가 입력될 시, 입력된 선박의 기울기정보에 따라 상기 프로펠러 피치 구동부의 피치 조절 동작도 제어하여 미세 조정이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 컨트롤러는
   선박이 운항될 시, 각 프로펠러부로부터 보조 동력원을 발생하도록 함으로써 선박 운항속도를 증대시키거나 주동력원의 부재시 운항을 가능할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   선박이 운항될 시, 선박의 일단에 설치된 태양광 패널로부터 상기 컨트롤러의 제어에 따라 충전을 하고 미리 설정된 비상상황인 경우 사용함으로써, 비상 동력원을 제공하는 태양광 발전부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 수평유지 및 증속 장치.

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