KR102452418B1

KR102452418B1 - 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법

Info

Publication number: KR102452418B1
Application number: KR1020170183496A
Authority: KR
Inventors: 남병탁; 권경진
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2022-10-07
Also published as: KR20190081151A

Abstract

본 발명은 Azipod 또는 POD가 적용되는 전기추진선박에서 급격한 부하 감소시 Water Brake를 사용하여 인위적인 부하를 형성시켜 선박의 추진력을 급격히 감소시키면서 발전용 엔진의 부하에 대해서는 엔진에서 감당할 수 있는 수준의 속도로 감소시키는 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법에 관한 것으로, Azipod의 샤프트 라인 상에 설치되며, 공급유량 조절밸브들 및 리턴유량 조절밸브를 통한 물의 공급량과 압력 조절을 통해 상기 샤프트 라인 상의 부하를 조절하는 워터 브레이크; 상기 워커 브레이크로 공급되는 유량을 조절하는 공급유량 조절 밸브들; 상기 워터 브레이크에서 리턴되는 유량을 조절하는 리턴유량 조절밸브; 상기 워터 브레이크에서 리턴되는 물을 냉각시키는 쿨러; 일정 높이에 설치되며, 물 공급라인에 스테틱 헤드를 가하고 물의 버퍼역할을 수행하는 탱크; 상기 워터 브레이크에 물을 공급하기 위한 물공급 펌프; 상기 워터 브레이크로 공급되는 물 속에 포함된 불순물을 필터링하는 필터; 및 샤프트 라인 상의 부하가 조절되도록 상기 공급유량 조절 밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브의 작동상태를 제어하는 콘트롤시스템을 포함한다. 이에 따라, Gas를 연료로 사용하는 발전용 엔진의 느린 부하 응답성을 개선시키는 효과가 있다.

Description

전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법{Load regulation device and method in electric propulsion ship}

본 발명은 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 Azipod 또는 POD가 적용되는 전기추진선박에서 급격한 부하 감소시 Water Brake를 사용하여 인위적인 부하를 형성시켜 선박의 추진력을 급격히 감소시키면서 발전용 엔진의 부하에 대해서는 엔진에서 감당할 수 있는 수준의 속도로 감소시키는 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 Duel Fuel 4stroke Generator Engine의 Gas Mode 운전시 Charge Air Pressure, Charge Air Pressure + 1bar로 조절되는 Fuel Gas 압력, 그리고 On/Off 시간을 적절히 조절하여 알맞게 분사되는 Gas의 양이 중요하다.

부하의 변동 시에는 이런 일련의 인자들이 동시에 변해야 하는데, 그 변하는 양이 아주 서서히 일어날 수밖에 없다. 부하의 증가 시에는 기본적으로 실린더 내에 공연비가 적절한 Air와 Fuel Gas의 혼합 기체를 더 많이 주입해야 한다. 그렇게 하기 위해서는 Charge Air Pressure를 높이고, 그렇게 하려면 Water Gate Valve를 좀 더 닫아야 한다.

연소공기는 Turbo Charger를 통해 압축되는데, Turbo Charger의 압축기는 엔진에서 배출되는 배기가스를 사용하여 터빈을 구동하여 운전된다. 연소공기의 압력을 조절하기 위해서는 Turbo Charger에 유입되는 배기가스의 양을 조절하는데 이때 Water gate valve를 사용한다.

Charge Air Pressure가 높아지면 Gas Admission Valve의 On 시간을 좀 더 늘려서 Gas를 더 주입하고 마침내 혼합 기체를 실린더 내에 주입이 가능하다. 하지만, 혼합 기체 주입량이 조금 늘어나게 되면 배기가스의 양도 늘어나게 되고, Water Gate Valve의 조절이 이것에 영향을 받는다. 이 조절의 영향으로 다시 Charge Air Pressure가 늘어나게 되고, 또 GVU의 Fuel Gas 압력 조절값도 다시 달라진다. 이런 인자들이 아주 좁은 영역에서 이루어져야 하기 때문에 Gas Mode에서 부하 변동은 기본적으로 느릴 수밖에 없다.

또한, 4행정 Otto Cycle을 따르는 엔진에서 공연비는 아주 중요하다. 공연비는 약 1.9~2.2 사이로 유지되어야 하는데, 그렇지 않을 경우 NOx가 발생하고, Misfiring, Knocking이 발생한다. Diesel Mode에서는 Knocking, Misfiring과 같은 현상이 나타날 수 있으나, 공연비의 영향은 극히 미미하다.

그래서 도 1에 도시된 바와 같이 Gas Mode와 Diesel Mode의 허용 부하 변동은 Gas Mode가 Diesel Mode에 비해 상당히 느린 것을 알 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이 Gas Mode와 Diesel Mode의 부하 변동 허용치가 다르므로, Propulsion Motor의 부하 곡선도 각기 다르게 적용된다. Gas Mode의 경우 Propulsion Motor의 부하 증가/감소 폭은 Engine에서 허용하는 변동폭 내에 있도록 설정된다. 급격한 부하의 변동이 필요할 경우에는 Diesel Mode로 강제 전환하는 전략도 포함되어 있으며, 이런 Diesel Transfer는 Crash Stop, sudden load drop(ex: POD가 2대 이상 적용될 경우 one POD trip) 등에 발동된다.

Maneuvering시에는 약 50% 정도의 RPM을 사용하여 급가감속을 수행하게 되는데 이에 따라 급격한 엔진의 부하 변동이 수반된다. Maneuvering시에는 선박의 운동성이 아주 중요하므로, 엔진의 부하 응답성이 빠른 Diesel Mode로 전환하여 이 과정을 수행한다. 하지만 Gas Mode와는 달리 선적된 LNG를 사용할 수 없고, LNG의 Unload 준비(Cargo Line Cool down) 또는 Loading 준비(Cargo Tank Cool down)으로 인해 발생하는 잉여 Boil off gas를 모두 GCU를 통해 처리해야하는 비용적 낭비가 있다는 문제점이 있다.

[특허문헌] 대한민국 공개특허 제 10-2017-0075377 호

이와 같은 종래기술의 번거로움을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 Azipod 또는 POD가 적용되는 전기추진선박에서 급격한 부하 감소시 Water Brake를 사용하여 인위적인 부하를 형성시켜 선박의 추진력을 급격히 감소시키면서 발전용 엔진의 부하에 대해서는 엔진에서 감당할 수 있는 수준의 속도로 감소시키는 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전기추진선박에서의 부하조절장치 및 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기추진선박에서의 부하조절장치는, Azipod의 샤프트 라인 상에 설치되며, 공급유량 조절밸브들 및 리턴유량 조절밸브를 통한 물의 공급량과 압력 조절을 통해 상기 샤프트 라인 상의 부하를 조절하는 워터 브레이크; 상기 워커 브레이크로 공급되는 유량을 조절하는 공급유량 조절 밸브들; 상기 워터 브레이크에서 리턴되는 유량을 조절하는 리턴유량 조절밸브; 상기 워터 브레이크에서 리턴되는 물을 냉각시키는 쿨러; 일정 높이에 설치되며, 물 공급라인에 스테틱 헤드를 가하고 물의 버퍼역할을 수행하는 탱크; 상기 워터 브레이크에 물을 공급하기 위한 물공급 펌프; 상기 워터 브레이크로 공급되는 물 속에 포함된 불순물을 필터링하는 필터; 및 샤프트 라인 상의 부하가 조절되도록 상기 공급유량 조절 밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브의 작동상태를 제어하는 콘트롤시스템을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 실시예로서, 상기 탱크는, 워터 브레이크에 사용을 위한 수처리를 수행할 수 있다.

본 발명과 관련된 실시예로서, 상기 필터는 상기 펌프의 전단 또는 후단에 설치되며, 워터 브레이크의 물 공급 라인 상에 설치될 수 있다.

본 발명과 관련된 실시예로서, 상기 콘트롤시스템은, 부하가 증가하면 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어하여 워터브레이크의 부하는 감소시키고 모터의 부하는 증가시켜 선박이 요구된 속도로 가속되어 운항되도록 제어할 수 있다.

본 발명과 관련된 실시예로서, 상기 콘트롤시스템은, 가속 후 감속이 필요하거나, 또는 위급상황이 발생하여 감속이 필요하면 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치할 때까지 워터브레이크를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기추진선박에서의 부하조절방법은, 콘트롤시스템이 부하가 증가하는지를 판단하는 단계; 상기 콘트롤시스템이, 부하가 증가하면 워터 브레이크의 부하를 감소시키고 모터의 부하를 증가시켜 요구되는 속도로 선박의 운항속도를 가속시키는 단계; 상기 콘트롤시스템이, 가속 후 감속이 필요한지 판단하는 단계; 상기 콘트롤시스템이, 감속이 필요하면 워터브레이크를 통해 부하를 소모시키는 단계; 상기 콘트롤시스템이, 상기 워터브레이크를 통해 부하를 소모시키면서 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 판단하는 단계; 및 상기 콘트롤시스템이, 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하면 엔진브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어하고, 일치하지 않으면 워터브레이크를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어하는 단계로 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 실시예로서, 상기 콘트롤시스템이, 위급한 상황이 발생하였는지를 판단하는 단계; 상기 콘트롤시스템이, 상기 워터브레이크를 통해 부하를 소모시키면서 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 판단하는 단계; 및 상기 콘트롤시스템은, 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하면 엔진브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어하고, 일치하지 않으면 워터브레이크를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들 및 상기 리턴유량 조절밸브를 제어하는 단계로 이루어질 수 있다.

본 발명은 Azipod 또는 POD가 적용되는 전기추진선박에서 급격한 부하 감소시 Water Brake를 사용하여 인위적인 부하를 형성시켜 선박의 추진력을 급격히 감소시키면서 발전용 엔진의 부하에 대해서는 엔진에서 감당할 수 있는 수준의 속도로 감소시킴으로써, Gas를 연료로 사용하는 발전용 엔진의 느린 부하 응답성을 개선시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 통상 BOG의 생성이 많지만 부하의 급격한 변화를 요구되는 항구 접안 시에 종래의 BOG를 버리던 것을 재사용하여 연료비를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 Maneuvering 시에도 Gas Mode로 운전이 가능하므로 Diesel 대비 연료비가 싸다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 Port 접안시에는 Tank Cooldown 등 BOG가 다량 발생하는데 종래의 버리던 BOG를 연료로 사용하므로 연료비를 절약할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 Crash Stop, sudden load drop 등 급격한 부하 감소 상황에서도 Gas Mode를 유지할 수 있으며, Sudden RPM increase 등 급격한 상황에서도 Gas Mode를 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 선박에서의 GAS 모드와 DIESEL 모드의 허용 부하 변동을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기추진선박에서의 부하조절장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 전기추진선박에서의 부하조절방법을 설명하기 위한 동작흐름도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기추진선박에서의 부하조절장치를 설명하기 위한 도면이다..

도 2에 도시된 바와 같이, 전기추진선박에서의 부하조절장치는, 워터 브레이크(100), 공급유량 조절밸브(200)들, 리턴유량 조절밸브(300), 쿨러(400), 탱크(500), 물공급 펌프(600), 필터(700), 콘트롤시스템(800)으로 이루어진다.

상기 워터 브레이크(100)는 Azipod의 샤프트 라인 상에 설치되며, 공급유량 조절밸브들 및 리턴유량 조절밸브를 통한 물의 공급량과 압력 조절을 통해 상기 샤프트 라인 상의 부하를 조절한다.

상기 공급유량 조절 밸브(200)들은 상기 워터 브레이크(100)의 인입라인에 설치되어 콘트롤시스템(800)의 제어에 응하여 상기 워터 브레이크(100)로 인입되는 물의 유량을 조절하기 위한 인입유량 조절 밸브(210)와, 상기 워터 브레이크(100)의 배출라인에 설치되어 콘트롤시스템(800)의 제어에 응하여 상기 워터 브레이크(100)로부터 배출되는 물의 유량을 조절하기 위한 배출유량 조절밸브(220)로 이루어진다.

상기 리턴유량 조절밸브(300)는 상기 콘트롤시스템(800)의 제어에 응하여 상기 워터 브레이크(100)에서 리턴되는 유량을 조절한다. 상기 리턴유량 조절밸브(300)는 리턴되는 물에 압력을 가함으로써 순간적인 부하의 변동에 따른 워터의 급격한 온도 증가로 증기(Vapor)가 되는 것을 방지한다.

상기 쿨러(400)는 상기 워터 브레이크(100)에서 리턴되는 물을 냉각시킨다. 즉, 상기 워터 브레이크(100)는 파워(power)를 열로 모두 변환시키기 때문에 리턴되는 물의 온도는 높아진다. 그렇기 때문에 워터 브레이크(100)에 의해 온도가 올라간 물을 재사용하기 위해서는 냉각시켜야 하고, 쿨러(400)는 선박의 냉각수 또는 외부의 공기를 냉각매체로 사용하여 상기 워터 브레이크(100)에 의해 온도가 높아진 물을 냉각시켜 재사용할 수 있도록 한다.

상기 탱크(500)는 일정 높이에 설치되며, 물 공급라인에 스테틱 헤드를 가하고 물의 버퍼역할을 수행한다. 상기 탱크(500)는 상기 워터 브레이크(100)로 공급되는 물 대해서 수처리를 수행한다. 즉 탱크(500)는 배출유량 조절밸브(220)를 통해 상기 워터 브레이크(100)로부터 배출된 물을 쿨러(400)를 통해 공급받아 보관하고 있다가 다시 워터 브레이크(100)로 배출시킨다.

물공급 펌프(600)는 상기 워터 브레이크(100)에 물을 공급하기 위해 상기 탱크(500)와 상기 인입유량 조절밸브(210) 사이에 설치된다. 물공급 펌프(600)는 상기 워터 브레이크(100)의 최대 정격에서 필요한 유량을 공급할 수 있는 사양을 가진다.

상기 필터(700)는 상기 워터 브레이크(100)로 공급되는 물 속에 포함된 불순물을 필터링한다. 상기 필터(700)는 상기 물공급 펌프(600)의 전단 또는 후단에 설치되며, 상기 워터 브레이크(100)의 물 공급 라인 상에 설치될 수 있다.

콘트롤시스템(800)은 샤프트 라인 상의 부하가 조절되도록 상기 공급유량 조절 밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)의 작동상태를 제어한다.

콘트롤시스템(800)은 파워 관리 시스템, 추진 제어 시스템으로, 콘트롤시스템(800)은 이미 선박의 발전기로부터 생산한 전력을 트랜스포머, 주파수 변환기를 거쳐 POD 또는 PM을 구동하는 일련의 과정을 관리하고 있으며, 본 발명에서는 이러한 기능에 워터 브레이크 제어 기능이 추가된 상태이다.

상기 콘트롤시스템(800)은 RPM은 낮지만 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 인가하여 실제 운전 RPM에서 프로펠러(Propeller)가 요구하는 파워(Power) 보다 높은 파워(Power)를 소모하도록 한다.

상기 콘트롤시스템(300)은 감속시에도 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키면서 RPM은 원하는 수준으로 빠른 시간 내에 낮추지만, 엔진에서 요구하는 부하 감속 속도내에서 엔진이 운전되도록 한다.

상기 콘트롤시스템(800)은 부하가 증가하면 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하여 워터 브레이크(100)의 부하는 감소시키고 모터의 부하는 증가시켜 선박이 요구된 속도로 가속되어 운항되도록 제어한다.

상기 콘트롤시스템(800)은 가속 후 감속이 필요하거나, 또는 위급상황이 발생하여 정지나 후진이 필요하며 이를 위해서는 빠른 감속이 필요하다. 이때 상기 콘트롤시스템(800)은 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치할 때까지 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어한다.

즉, 워터 브레이크의 부하 = 운전점에서 엔진 허용값 - 감소해야 하는 POD의 부하값 이다.

상기와 같이 구성된 전기추진선박에서의 부하조절장치의 운전 방법을 설명하면 하기와 같다.

도 3은 본 발명에 따라 전기추진선박에서의 부하조절방법을 설명하기 위한 동작흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전기추진선박에서의 부하를 조절하기 위해서는 먼저 콘트롤시스템(800)이 부하가 증가하는지를 판단(S110)하고, 판단 결과 부하가 증가하면 콘트롤시스템(800)이 워터 브레이크(100)의 부하를 감소시키고 모터의 부하를 증가시켜 요구되는 속도로 선박의 운항속도를 가속시킨다(S120).

상기 콘트롤시스템(800)이 가속 후 감속이 필요한지 판단(S130)하여, 감속이 필요하면 상기 콘트롤시스템(800)이 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모(S140)시킨다.

그리고 상기 콘트롤시스템(800)이 상기 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키면서 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 체크(S145)하여 판단(S150)한다.

S150 단계의 판단 결과 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하면 상기 콘트롤시스템(800)이 엔진 브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어(S160)한다.

한편, S150 단계의 판단 결과, 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하지 않으면 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어(S170)한다.

그리고, S110 단계의 판단 결과 부하가 증가되지 않은 상태이면 상기 콘트롤시스템(800)이 위급한 상황이 발생하였는지를 판단(S1800)하여, 위급한 상황이 발생한 경우 상기 콘트롤시스템(800)이 상기 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키면서 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 체크하는 단계인 S145 단계부터 수행한다.

그리하여 상기 콘트롤시스템(800)이 워터브레이크의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 POD의 부하값을 뺀 값과 일치하면 엔진브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하고, 일치하지 않으면 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브(200)들 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어한다.

S160 단계 및 S170 단계를 수행한 후 운항 종료한 상태인지를 판단(S185)하고, 운항 종료 상태가 아닌 경우 S110 단계부터 재수행한다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 워터 브레이크(water break) 200 : 공급유량 조절 밸브들
300 : 리턴유량 조절밸브 400 : 쿨러
500 : 탱크 600 : 물공급 펌프
700 : 필터 800 : 콘트롤시스템

Claims

아지포드(Azipod)의 샤프트 라인 상에 설치되며, 공급유량 조절밸브들(200) 및 리턴유량 조절밸브(300)를 통한 물의 공급량과 압력 조절을 통해 상기 샤프트 라인 상의 부하를 조절하는 워터 브레이크(100);
상기 워터 브레이크(100)로 공급되는 유량을 조절하는 공급유량 조절 밸브들(200);
상기 워터 브레이크(100)에서 리턴되는 유량을 조절하는 리턴유량 조절밸브(300);
상기 워터 브레이크(100)에서 리턴되는 물을 냉각시키는 쿨러(400);
일정 높이에 설치되며, 물 공급라인에 스테틱 헤드(static head)를 형성하고 물의 버퍼역할을 수행하는 탱크(500);
상기 워터 브레이크(100)에 물을 공급하기 위한 물공급 펌프(600);
상기 워터 브레이크(100)로 공급되는 물 속에 포함된 불순물을 필터링하는 필터(700); 및
샤프트 라인 상의 부하가 조절되도록 상기 공급유량 조절 밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)의 작동상태를 제어하는 콘트롤시스템(800);
을 포함하는 전기추진선박에서의 부하조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 탱크(500)는, 워터 브레이크(100)에 사용을 위한 수처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박에서의 부하조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 필터(700)는 상기 펌프(600)의 전단 또는 후단에 설치되며, 워터 브레이크(100)의 물 공급 라인 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기추진선박에서의 부하조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 콘트롤시스템(800)은,
부하가 증가하면 상기 공급유량 조절밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하여 워터 브레이크(100)의 부하는 감소시키고 모터의 부하는 증가시켜 선박이 요구된 속도로 가속되어 운항되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박에서의 부하조절장치.
청구항 4에 있어서,
상기 콘트롤시스템(800)은,
가속 후 감속이 필요하거나, 또는 위급상황이 발생하여 감속이 필요하면 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 포드(POD)의 부하값을 뺀 값과 일치할 때까지 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박에서의 부하조절장치.
콘트롤시스템(800)이, 부하가 증가하는지를 판단하는 단계;
상기 콘트롤시스템(800)이, 부하가 증가하면 워터 브레이크(100)의 부하를 감소시키고 모터의 부하를 증가시켜 요구되는 속도로 선박의 운항속도를 가속시키는 단계;
상기 콘트롤시스템(800)이, 가속 후 감속이 필요한지 판단하는 단계;
상기 콘트롤시스템(800)이, 감속이 필요하면 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키는 단계;
상기 콘트롤시스템(800)이, 상기 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키면서 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 포드(POD)의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 판단하는 단계; 및
상기 콘트롤시스템(800)이, 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 포드(POD)의 부하값을 뺀 값과 일치하면 엔진브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 공급유량 조절밸브들(200) 및 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하고, 일치하지 않으면 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하는 단계;
로 이루어진 전기추진선박에서의 부하조절방법.
청구항 6에 있어서,
상기 콘트롤시스템(800)이, 위급한 상황이 발생하였는지를 판단하는 단계;
상기 콘트롤시스템(800)이, 상기 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시키면서 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 포드(POD)의 부하값을 뺀 값과 일치하는지를 판단하는 단계; 및
상기 콘트롤시스템(800)이, 워터 브레이크(100)의 부하값이 운전점에서의 엔진 허용 감속값에서 감소해야 하는 포드(POD)의 부하값을 뺀 값과 일치하면 엔진브레이크를 통해 부하소모동작이 일어나지 않도록 상기 공급유량 조절밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하고, 일치하지 않으면 워터 브레이크(100)를 통해 부하를 소모시킬 수 있도록 상기 공급유량 조절밸브들(200) 및 상기 리턴유량 조절밸브(300)를 제어하는 단계;
를 더 포함하는 전기추진선박에서의 부하조절방법.