KR20080079620A - 해상 추진 시스템 및 그 작동 방법 - Google Patents

해상 추진 시스템 및 그 작동 방법 Download PDF

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KR20080079620A
KR20080079620A KR1020080017465A KR20080017465A KR20080079620A KR 20080079620 A KR20080079620 A KR 20080079620A KR 1020080017465 A KR1020080017465 A KR 1020080017465A KR 20080017465 A KR20080017465 A KR 20080017465A KR 20080079620 A KR20080079620 A KR 20080079620A
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기영 정
폴 로버트 제민
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

해상 선박(10)용 추진 시스템(12)이 제공된다. 이 추진 시스템(12)은 해상 선박에 추진력을 제공하는데 사용되는 제 1 구동 샤프트(28)에 결합된 제 1 전기 장치(100), 및 그 해상 선박에 추진력을 제공하는데 사용되는 제 2 구동 샤프트(32)에 결합된 제 2 전기 장치(110)를 포함하며, 상기 제 1 전기 장치는 상기 제 2 전기 장치가 제 2 구동 샤프트에 대한 모터로서 기능하도록 상기 제 2 전기 장치에 전력을 공급하는 발전기로서 기능한다.
Figure P1020080017465
해상 선박용 추진 시스템, 제 1 및 제 2 구동 샤프트, 제 1 및 제 2 전기 장치, 전력 공급 발전기

Description

해상 추진 시스템 및 그 작동 방법{MARINE PROPULSION SYSTEM AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
본 발명은 추진 시스템에 관한 것으로, 특히 해상 추진 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
적어도 하나의 공지된 해상 추진 시스템은 물을 통하여 해상 선박을 추진하는 데 이용되는 복수의 가스 터빈 엔진을 포함한다. 작동하는 동안, 원하는 속도로 선박을 구동하기 위해 하나 또는 수개의 가스 터빈 엔진이 이용될 수도 있다. 예를 들면, 각 가스 터빈 엔진이 최고의 연료 효율로 작동하면서, 비교적 고속으로 선박을 구동하기 위해 수개의 가스 터빈 엔진이 사용될 수도 있다. 선택적으로, 상기 선박의 속도를 감속시키는 것을 용이하게 하기 위하여 하나 또는 수개의 가스 터빈 엔진들의 작동 속도가 감속될 수 있다.
가스 터빈 엔진의 작동 속도를 감속시키는 것이 선박의 작동 속도를 감속시 키는데 효과적이지만, 가스 터빈 엔진은 통상 가스 터빈 엔진의 작동 속도가 그 정격 부하 부근에서 유지될 때 가장 효과적으로 작동한다. 그 결과, 가스 터빈 엔진의 속도를 변화시킴으로써 선박의 속도를 변화시키면 가스 터빈 엔진이 감소된 효율로 작동하는 결과를 발생시킬 수도 있고, 그에 의해 연료 소비가 증가하고, 선박의 전체 작동 비용이 증가할 수도 있다.
일 측면에서, 해상 추진 시스템의 작동 방법이 제공된다. 해상 추진 시스템은, 해상 선박에 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 1 구동 샤프트에 결합된 제 1 전기 장치와, 상기 해상 선박에 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 2 구동 샤프트에 결합된 제 2 전기 장치를 포함한다. 상기 방법은 상기 제 1 전기 장치로부터의 기계적 출력이 제 1 구동 샤프트를 구동시키도록 상기 해상 선박을 구동시키는 단계, 및 상기 제 1 전기 장치에 의해 발생된 전기적 출력이 상기 제 2 구동 샤프트를 구동시키는데 사용되도록 전기 절환 장치를 구동시키는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 해상 선박용 추진 시스템이 제공된다. 상기 추진 시스템은 해상 선박에 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 1 구동 샤프트에 결합된 제 1 전기 장치, 및 상기 해상 선박에 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 2 구동 샤프트에 결합된 제 2 전기 장치를 포함하며, 상기 제 1 전기 장치는 상기 제 2 전기 장치가 제 2 구동 샤프트에 대한 모터로서 기능하도록 상기 제 2 전기 장치에 전력을 공급하는 발전기로서 기능한다.
다른 측면에서, 해상 선박이 제공된다. 상기 해상 선박은, 해상 선박에 추 진력을 제공하는데 사용되는 제 1 구동 샤프트에 결합된 제 1 전기 장치, 및 상기 해상 선박에 추진력을 제공하는데 사용되는 제 2 구동 샤프트에 결합된 제 2 전기 장치를 포함하며, 상기 제 1 전기 장치는 상기 제 2 전기 장치가 제 2 구동 샤프트를 구동하기 위한 모터로서 기능하도록 상기 제 2 전기 장치에 전력을 공급하는 발전기로서 기능하는, 추진 시스템을 포함한다.
본 빌명의 전자기적으로 교차-연결된 모드에서는, 선박을 추진하기 위하여 두 샤프트들을 구동하는데 단일의 원동기가 사용되고, 이들 샤프트는 연료 소비를 감소시키면서도 대략 동일한 속도로 작동하며, 단일의 원동기는 연료 효율을 개선하기 위하여 대략 동일한 회전 속도로 두개의 추진 샤프트를 구동하는데 사용될 수 있다.
도 1은 추진 시스템(12)을 포함하는 예시적 해상 선박(10)의 단순화된 개략도이다. 추진 시스템(12)은 제 1 기어박스(16)에 결합된 적어도 하나의 제 1 원동기(14), 및 제 2 기어박스(20)에 결합된 제 2 원동기(18)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 그리고 예시적 실시예에서, 추진 시스템(12)은 또한 제 1 기어박스(16)에 결합된 제 3 원동기(22), 및 제 2 기어박스(20)에 결합된 제 4 원동기(24)를 포함한다. 추진 시스템(12)은 또한 제 1 구동 샤프트(28)를 거쳐 제 1 기어박스(16)에 결합된 제 1 프로펠러(26), 및 제 2 구동 샤프트(32)를 거쳐 제 2 기어박스(20)에 결합된 제 2 프로펠러(30)를 포함한다. 예시적 실시예에서, 원동기(14, 18, 22 및 24)는 각각 가스 터빈 엔진이다. 택일적으로, 원동기(14, 18, 22 및 24)는 디젤 엔진, 전기 모터, 또는 핵 발전 장치일 수 있다.
더욱이, 도 1에서 예시적 추진 시스템(12)이 2개 기어박스 및 각각의 기어박스에 결합된 2개의 원동기를 포함한다는 것을 설명하고 있다 하더라도, 추진 시스템(12)은 각각의 기어박스에 결합된 단일의 원동기 또는 각각의 기어박스에 결합된 2 이상의 원동기들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예시적 실시예에서, 각 기어박스(16 및 20)는 이중-입력, 이중 감속, 단일-출력의, 록킹된 트레인 기어박스이다. 선택적으로, 하나의 단일 원동기만이 각각의 기어박스를 구동하는 데 사용되는 경우, 각각의 기어박스(16 및 20)는 단일 입력 기어박스이다.
도 2는, 도 1에 도시된 추진 시스템(12)을 갖는, 하나의 원동기, 즉 원동기(14, 18, 22, 및/또는 24)로서 사용될 수 있는 예시적 가스 터빈 엔진(40)의 단순화된 블록도이다. 가스 터빈 엔진(40)은 적어도 하나의 고압 압축기(42), 고압 압축기(42)로부터 하류에 배치된 연소기(44), 및 연소기(44)로부터 하류에 배치된 고압 터빈(46)을 포함한다. 가스 터빈 엔진(40)은 또한 고압 터빈(46)으로부터 하류에 배치된 것으로서 고압 터빈(46)에 공기역학적으로 결합된 저압 또는 전력 터빈(48)을 포함한다. 고압 터빈(46)은 구동 샤프트(50)를 거쳐 고압 압축기(42)에 결합된다. 가스 터빈 엔진(40)은, 예를 들면 제 1 기어박스(16) 및/또는 제 2 기어박스(20) 등과 같이, 부하를 구동하는데 사용될 수 있다.
작동시, 고압 압축기(42) 내로 인입된 주위 공기는 압축되고 그 압축된 공기 가 연료와 혼합되는 연소기(44)로 하류에서 안내되고, 그 혼합물은 발화되어 고온 연소 가스를 발생시킨다. 그 연소 가스는 연소기(44)로부터 구동 터빈(46 및 48)으로 안내되고 그 다음 배기 덕트를 통하여 주위로 흐른다.
도 3은, 예시적 전자기 교차-연결 시스템(13)을 포함하는, 도 1에 도시된 예시적 추진 시스템(12)의 일부의 개략도이다. 도 4는 제 2 구성에서 추진 시스템(12)에 결합된 도 3에 도시된 예시적 전자기 교차-연결 시스템(13)을 포함하는 도 1에 도시된 예시적 후진 시스템(12)의 일부의 개략도이다. 시스템(13)은 제 1 기어박스(16) 및 제 1 원동기(14)의 출력 사이에 결합된 제 1 전기 장치(100)를 포함한다. 특히, 시스템(13)은 또한 제 1 전기 장치(100) 및 제 1 기어박스(16) 사이에서 결합된 제 3 감속 기어박스(102)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 원동기(14)는 제 3 기어박스(102)와 직렬로 결합된 제 1 전기 장치(100)와 직렬로 결합되고, 기어박스(16)는 제 3 기어박스(102)와 직렬로 결합된다. 예시적 실시예에서, 추진 시스템(12)은, 이하에서 논의되는 선택된 작동 조건들 동안 제 1 전기 장치(100)로부터 제 1 원동기(14)를 결합 또는 분리하는 것을 용이하게 하기 위하여, 제 1 원동기(14) 및 제 1 전기 장치(100) 사이에서 결합된 제 1 클러치 조립체(104)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 원동기(14)는 제 1 기어박스(16)에 결합된다. 더욱이, 제 1 전기 장치(100)는 제 3 기어박스(102)와 직렬로 기어박스(18)에 결합된다. 예시적 실시예에서, 시스템(13)은, 제 3 기어박스(102) 및 제 1 기어박스(16) 사이에 결합된 제 1 클러치 조립체(104)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(13)은 또한 제 2 원동기(18) 및 제 2 기어박스(20) 사이에 결합된 적어도 하나의 제 2 전기 장치(110)를 포함한다. 더욱이, 추진 시스템(12)은 또한 제 2 전기 장치(110) 및 제 2 기어박스(20) 사이에 결합된 제 4 감속 기어박스(112)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 원동기(18)는 제 4 감속 기어박스(112)와 직렬로 결합된 제 2 전기 장치(110)와 직렬로 결합되고, 기어박스(20)는 제 4 기어박스(112)와 직렬로 결합된다. 예시적 실시예에서, 추진 시스템(12)은, 이하에서 논의되는 선택된 작동 조건들 동안 제 2 전기 장치(110)로부터 제 2 원동기(18)를 결합 또는 분리하는 것을 용이하게 하기 위하여, 제 2 원동기(18) 및 제 2 전기 장치(110) 사이에 결합된 제 2 클러치 조립체(114)를 포함한다. 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 원동기(18)는 제 2 기어박스(20)에 결합된다. 더욱이, 제 2 전기 장치(110)는 제 4 기어박스(112)와 직렬로 제 2 기어박스(20)에 결합된다. 예시적 실시예에서, 시스템(13)은, 제 4 기어박스(112) 및 제 2 기어박스(18) 사이에 결합된 제 2 클러치 조립체(114)를 포함할 수 있다.
기어박스(16, 20, 102, 및 112) 각각은 추진 샤프트(28, 32)의 작동 범위, 및 상기 원동기들의 작동 속도를 기초로 하여 선택된 소정의 기어비를 갖는다. 예시적 실시예에서, 기어비들은, 원동기들이 0 분당회전수(rpm) 및 약 10,000 RPM 사이의 작동 범위에서 작동될 수 있고 샤프트들(28, 32)이 0 RPM 및 약 200 RPM 사이에 있는 작동 속도에서 구동되도록 선택된다.
예시적 실시예에서, 각 전기 장치(100 및 110)는 동기이며, 3상이고, 각각의 원동기의 회전 속도에 기초한 다양한 전기 주파수에서 작동하도록 구성된 권선된 회전자이다. 선택적으로, 각 전기 장치(100 또는 110)는, 여기서 정의된 바와 같은 시스템(13)의 작동을 용이하게 하는 임의의 전력, 전압, 및 회전 값들로 정해지고 임의의 수의 위상을 가지는, 영구 자석 발전기, 돌출 극 발전기, 이중-면 고정자 발전기, 및/또는 이중-공급 유도 발전기를 포함하는, 그러나 그에 한정되지는 않는, 임의의 형태의 모터/발전기이다.
도 3에 도시된 시스템(13)의 작동 중에, 각 전기 장치가 각각의 원동기에 직접 결합되기 때문에, 그 원동기가, 예를 들면 5000 분당 회전수(RPM) 등과 같은 선택된 속도에서 작동하면, 그 원동기에 결합된 전기 장치는 5,000 RPM에서 회전할 것이다. 그리하여, 각 전기 장치의 전기 전력 주파수는 원동기의 속도를 기초로 하여 다음의 방정식에 따라 변화할 수 있다.
Figure 112008014155323-PAT00001
예를 들면, 예시적 발전기가 두 극점을 포함한다면, 그리고 원동기가 5000 RPM으로 회전한다면, 전기 장치의 주파수 출력은 약 83.3 Hz이다.
선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같은 시스템(13)의 작동 동안, 각 전기 장치의 주파수는 각각의 기어의 기어비에 의해 나누어진 각각의 원동기의 회전속도를 기초로 하여 결정된다. 예를 들면, 그 원동기가, 예컨대 5000 분당회전수(RPM) 등과 같은 선택된 속도로 작동하고, 기어박스(16 및 102)의 합병된 기어비가 1:2이면, 그 전기 장치(100)는 약 10,000 RPM이고,
Figure 112008014155323-PAT00002
의 주파수를 발생시킬 것이다.
시스템(13)은, 전기 절환 장치(154)에 결합된 제어 패널(152)을 포함하는 전기 제어 및 분배 시스템(150)을 또한 포함한다. 전기 절환 장치(154)는, 선택된 작동 조건들 동안 제 1 및 제 2 전기 장치(100 및 110) 사이에, 버스(156)를 통하여, 전력이 전송될 수 있도록 구성된다. 특별히, 제어 패널(152)로부터 수신된 입력을 기초로 하여, 스위칭 소자(154)는, 전력이 제 1 전기 장치(100)로부터 제 2 전기 장치(110)로 전송될 수 있도록 하거나, 또는 택일적으로 전력이 제 2 전기 장치(110)로부터 제 1 전기 장치(100)로 전송될 수 있도록 한다. 예시적 실시예에서, 전기 절환 장치는 전력 일렉트로닉스의 최소값 및 최소 손실을 사용하여 제 1 및 제 2 전기 장치가 전자기적으로 연결 또는 분리되도록 할 수 있는 차단기이다.
선택된 작동 조건들 동안, 제 1 전기 장치(100) 및 제 2 전기 장치(110)는 추진 샤프트(28 및 32) 각각을 구동하기 위하여 조합하여 사용된다. 특히, 상술된 바와 같이, 선박 속도가 감소되기 원할 때, 작동자는 제 1 샤프트(28) 또는 제 2 샤프트(32) 중 어느 하나를 구동시키는 원동기(들)를 비가동시키기를 원할 것이다.
예를 들면, 본 명세서에서 "전체 전력 모드"라 칭하는 제 1 모드의 작동에서, 각 구동 샤프트(28 및 32)는 2개의 원동기에 의하여 구동된다. 특히, 전체 전력 모드에서, 제 1 원동기(14) 및 제 3 원동기(22)는 제 1 전기 장치(100), 제 3 기어박스(102), 및 제 1 기어박스(16)를 경유하여 제 1 구동 샤프트(28)를 구동시 키기 위하여 각각 가동된다. 추가로, 제 2 원동기(18) 및 제 4원동기(24)는 제 2 전기 장치(110), 제 4 기어박스(112), 및 제 2 기어박스(20)를 경유하여 제 2 구동 샤프트(32)를 구동시키기 위하여 각각 가동된다. 전체 전력 모드의 작동에서, 전기 절환 장치(154)는 개방 위치로 배치되고, 즉 전기 절환 장치(154)는 제 1 및 제 2 전기 장치(100 및 110) 사이에서 전력이 전송될 수 없도록 한다.
본 명세서에서 "분할된 플랜트 모드(split plant mode)"라 칭하는 제 2 모드의 작동에서, 각 구동 샤프트(28 및 32)는 단일의 각 원동기에 의하여 구동된다. 예를 들면, 분할된 플랜트 모드에서 제 1 원동기(14)는 제 1 전기 장치(100), 제 3 기어박스(102), 및 제 1 기어박스(16)를 거쳐서 제 1 구동 샤프트(28)를 구동시키기 위하여 가동된다. 추가로, 제 2 원동기(18)는 제 2 전기 장치(110), 제 4 기어박스(112), 및 제 2 기어박스(20)를 경유하여 제 2 구동 샤프트(32)를 구동시키기 위하여 가동된다. 전체 전력 모드의 작동에서, 전기 절환 장치(154)는 개방 위치로 배치되고, 즉 전기 절환 장치(154)는 제 1 및 제 2 전기 장치(100 및 110) 사이에 전력이 전송될 수 없도록 한다.
본 명세서에서 "트레일 샤프트 모드(trail shaft mode)"라 칭하는 제 3 모드의 작동에서, 단 하나의 단일 구동 샤프트만이 각각의 원동기에 의하여 구동된다. 예를 들면, 제 1 원동기(14)는 제 1 전기 장치(100), 제 3 기어박스(102), 및 제 1 기어박스(16)를 거쳐서 제 1 구동 샤프트(28)를 구동시키기 위하여 가동될 수 있다. 선택적으로, 제 2 원동기(18)는 제 2 전기 장치(110), 제 4 기어박스(112), 및 제 2 기어박스(20)를 경유하여 제 2 구동 샤프트(32)를 구동시키기 위하여 가동 될 수 있다. 트레일 샤프트 모드의 작동에서, 전기 절환 장치(154)는 개방 위치로 배치되고, 즉 전기 절환 장치(154)는 제 1 및 제 2 전기 장치(100 및 110) 사이에 전력이 전송될 수 없도록 한다. 이 작동 모드에서, 하나의 단일 샤프트 만이 선박(10) 및 나머지 샤프트 트레일을 구동하는 데 사용되고, 즉 그 나머지 샤프트는 선박을 구동하는데 사용되지 않는다. 그 결과, 상기 선박(10)의 속도를 변화시키기 위하여, 원동기의 회전 속도는 원하는 선박 속도를 기초로 하여 증가 또는 감소된다.
그러나, 본 명세서에서 "전자기적으로 교차-연결된 모드"라 칭하는 제 4 유형의 작동에서, 하나의 단일 구동 샤프트 만이 추진 샤프트 둘 다를 구동시키는 데 사용된다. 예를 들면, 전자기적으로 교차-연결된 모드에서, 제 1 원동기(14)가 제 1 구동 샤프트(28) 및 제 2 구동 샤프트(32) 둘 다를 구동시키는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 제 2 원동기(18)가 제 1 구동 샤프트(28) 및 제 2 구동 샤프트(32) 둘 다를 구동시키는 데 사용될 수 있다.
더욱이, 전자기적으로 교차-연결된 모드의 작동에서, 전기 절환 장치(154)는 폐쇄 위치에 배치되고, 즉 전기 절환 장치(154)는 제 1 및 제 2 전기 장치(100 및 110) 사이에 전력이 전송될 수 있도록 한다. 이 작동 모드에서, 하나의 원동기만이 선박(10)을 구동하는데 사용된다.
추진 시스템(12)을 전자기적으로 교차-연결된 모드로 정렬하기 위하여, 제 1 전기 장치(100)의 속도 및 위상은 차단기(154)를 폐쇄하기에 앞서 제 2 전기 장치(110)의 속도 및 위상과 대략 동일해야 한다. 예를 들면, 제 1 원동기(14)가 제 1 및 제 2 샤프트(28 및 32) 둘 다를 구동시키도록 추진 시스템(12)을 정렬하기 위하여, 제 2 전기 장치(110)의 속도 및 위상이 제 1 전기 장치(100)의 속도 및 위상과 대략 부합하도록 조절된다.
예시적 실시예에서, 시스템(13)은 제 2 전기 장치(110)와 평행하게 제 1 전기 장치(100)를 배치하는 것을 용이하게 하는 싱크로스코프(160)를 포함한다. 싱크로스코프(160)는 제 2 전기 장치(110)가 더 빠르게, 더 느리게 아니면 버스(156)와 동위상으로 작동하는지를 나타낸다. 제 2 전기 장치(110)가 버스(156)와 동위상이고 그리하여 또한 제 1 전기 장치(100)와 동위상임을 시스템(13)이 결정하면, 차단기(154)가 그 때 폐쇄된다. 일 실시예에서, 제어 시스템(152)은 제 2 전기 장치(110)가 제 1 전기 장치(100)와 동위상일 때를 자동으로 검출하고 차단기(154)를 폐쇄시키는 신호를 전송한다. 선택적으로, 차단기(154)는 작동자에 의하여 수동으로 폐쇄될 수 있다.
차단기(154)가 일단 폐쇄되면, 제 1 전기 장치(100) 및 제 2 전기 장치(110)가 전자기적으로 함께 결합되고, 제 2 전기 장치가 부하를 수용한다, 즉, 제 2 전기 장치(110)가 제 2 샤프트(32)를 구동시키도록 작동될 수 있다. 그 다음, 제 2 원동기(18)는 제 1 원동기(14)가 제 1 및 제 2 샤프트(28 및 32) 둘 다를 구동시키도록 그렇게 클러치가 풀리거나 비작동될 수 있다. 제 1 원동기(100)가 제 1 샤프트(28)를 구동시키고, 그 결과 제 1 전기 장치(100)를 구동시키기 때문에, 제 1 전기 장치(100)는 전력을 생성하기 위한 발전기로서 기능할 것이다. 그 다음, 제 1 전기 장치(100)에 의해 발생된 전력은 전기 절환 장치(152)를 경유하여 제 2 전기 장치(110)로 전송된다.
전자기적으로 교차-연결된 모드에서, 제 2 전기 장치(110)는 현재 발전기로서 기능하고 있는 제 1 전기 장치(100)에 의해 구동되는 모터로서 기능한다. 더욱이, 상술된 바와 같이, 제 1 전기 장치(100)는 제 1 원동기(14)의 작동 속도에 관련된 주파수를 가지는 전력을 발생시킨다. 그럼으로써, 전력이 제 1 전기 장치(100)로부터 제 2 전기 장치(110)로 전송될 때, 제 2 전기 장치(110)는 전기 장치(100)와 대략 동일한 속도로 회전할 것이다. 더욱이, 제 2 전기 장치(110)는 기어박스(112 및 20)를 경유하여 제 2 샤프트(32)에 직접 결합되기 때문에, 제 2 샤프트(32)는 제 1 샤프트(28)의 회전 속도와 대략 동일한 회전 속도로 회전할 것이다.
제 1 원동기(14)의 작동 속도를 증가 또는 감소시킴으로써 제 1 샤프트(28)의 속도를 조절하는 것은, 제 1 전기 장치(100)의 주파수 출력을 변화시킬 수 있게 하고, 추가로 제 2 전기 장치(110)의 속도를 변화시킬 수 있게 하여, 결과적으로 제 2 샤프트(32)의 속도를 변화시키는 것으로 귀착된다. 그 결과, 전자기적으로 교차-연결된 모드에서, 선박(10)을 추진하기 위하여 두 샤프트들을 구동하는데 단일의 원동기가 사용된다. 더욱이, 해상 선박(10)이 여기서 기술된 예시적 추진 시스템을 포함하기 때문에, 양 샤프트는 연료 소비를 감소시키면서도 대략 동일한 속도로 작동할 것이다.
2개의 추진 샤프트 및 각각의 샤프트에 결합된 전기 장치를 포함하는 예시적 추진 시스템이 여기 기술된다. 그 예시적 추진 시스템은 제 1 추진 샤프트에 의해 구동된 발전기로서 적어도 하나의 전기 장치를 작동시키도록 구성된다. 그 발전기는 제 2 샤프트를 구동시키는 모터로서 작동하는 제 2 전기 장치로 전력을 전달한다. 이 장치에서, 단일의 원동기는 도 5에 도시된 바와 같이 연료 효율을 개선하기 위하여 대략 동일한 회전 속도로 양 추진 샤프트를 구동하는데 사용될 수 있다.
특히, 본 명세서에 기술된 예시적 추진 시스템은 기어박스를 통하여 추진기 샤프트를 구동하도록 구성되는 가스 터빈 엔진을 포함한다. 제 1 전기 장치는 가스 터빈 엔진 및 기어박스 사이에 연결된다. 작동 동안 제 1 전기 장치는 가스 터빈의 속도에 비례하는 주파수로 전력을 생성한다. 더욱이, 제 1 전기 장치는 제 2 샤프트-기어박스 시스템 상에서 동일한 구성으로 결합된 제 2 전기 장치에 전력을 공급하는 발전기로서 작동된다. 제 2 전기 장치는 모터로서 작동되고 그 속도는 제 1 전기 장치로부터의 입력 주파수에 비례한다. 그럼으로써 두 추진기 샤프트는 두 전기 장치 사이에 결합된, 예를 들면 트랜스포머 또는 전력 일렉트로닉스 등과 같은, 전력 변환 장치를 필요로 하지 않고 동일한 속도로 전력 공급된다. 이 장치는, 하나의 원동기가 복수의 추진기를 구동하기에 충분한 전력을 가지는 조건들을 위하여 개선된 연료 효율성을 가지고 선박이 작동될 수 있게 한다.
또한, 해상 선박에 대해 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 1 구동 샤프트에 결합된 제 1 전기 장치 및 그 해상 선박에 대해 추진력을 제공하는 데 사용되는 제 2 구동 샤프트에 결합된 제 2 전기 장치를 포함하는 예시적 해상 추진 시스템을 작동시키는 방법이 본 명세서에 기술된다. 상기 방법은, 제 1 전기 장치로부터의 기계적 출력이 제 1 구동 샤프트를 구동하도록 해상 선박을 작동시키는 단계, 및 제 1 전기 장치에 의해 발생되는 전기 출력이 제 2 구동 샤프트를 구동하는데 사용되도록 그렇게 전기 절환 장치를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명이 여러가지 특별한 실시예와 관련하여 기술되었으나, 당업자는 본 발명이 청구범위의 정신 및 범위 내에서 수정하여 실시될 수도 있다는 것을 인지할 것이다.
도 1은 예시적인 추진 시스템을 포함하는 해상 선박의 단순화된 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 추진 시스템 내의 원동기로서 사용될 수 있는 예시적 가스 터빈 엔진의 단순화된 블록도,
도 3은 예시적 전자기 교차 연결 시스템을 포함하는 도 1에 도시된 예시적 추진 시스템의 일부의 개략도,
도 4는 다른 예시적 전자기 교차 연결 시스템을 포함하는 도 1에 도시된 예시적 추진 시스템의 일부의 개략도,
도 5는 도 2 및 3에 도시된 추진 시스템을 사용하여 달성된 예시적 연료 절감을 도시하는 그래프.

Claims (10)

  1. 해상 선박(10)용 추진 시스템(12)에 있어서,
    해상 선박에 추진력을 제공하는데 이용되는 제 1 구동 샤프트(28)에 결합된 제 1 전기 장치(100); 및
    해상 선박에 추진력을 제공하는데 사용되는 제 2 구동 샤프트(32)에 결합된 제 2 전기 장치(110)로서, 상기 제 1 전기 장치는, 상기 제 2 전기 장치가 제 2 구동 샤프트를 구동시키는 모터로서 기능하도록 상기 제 2 전기 장치에 전력을 공급하는 발전기로서 기능하는, 상기 제 2 전기 장치(110)를 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 전기 장치(100)에 결합되고, 선택된 작동 중에 상기 제 1 전기 장치 및 상기 제 2 전기 장치(110)를 구동시키도록 구성된 제 1 원동기(14)를 더 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 2 전기 장치(110)에 결합되고 그리고 선택된 작동 중에 상기 제 2 전기 장치를 구동시키도록 구성된 제 2 원동기(18)를 더 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 원동기(14, 18)는 가스 터빈 엔진(40)을 각각 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전기 장치(100, 110) 사이에 결합된 전기 버스(156); 및
    선택된 작동 중에 상기 제 1 전기 장치에 의해 발생된 전력을 상기 제 2 전기 장치에 전송하도록 구성된 전기 절환 장치(154)를 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기 절환 장치(154)는, 상기 제 2 원동기(18)가 작동하지 않을 때 상기 제 1 전기 장치(100)에 의해 발생된 전력을 상기 제 2 전기 장치(110)에 전송하도록 구성되는
    해상 선박용 추진 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 원동기는 상기 제 1 전기 장치가 제 1 주파수의 전력을 발생시키도록 상기 제 1 전기 장치(100)를 구동시키고, 상기 전기 절환 장치(154)는, 상기 제 2 전기 장치가 그 제 1 주파수에서 작동하도록 상기 제 1 주파수에서 상기 제 1 전기 장치에 의해 발생된 전력을 상기 제 2 전기 장치에 전송하도록 구성된,
    해상 선박용 추진 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 원동기(14)는 제 1 작동 속도로 상기 제 1 구동 샤프트(28)를 구동시키고 상기 제 2 전기 장치(110)는 제 1 작동 속도로 상기 제 2 구동 샤프트(32)를 구동시키는
    해상 선박용 추진 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 장치(100)와 상기 제 1 구동 샤프트(28) 사이에 결합된 제 1 기어박스(16); 및
    상기 제 2 전기 장치(110)와 상기 제 2 구동 샤프트(32) 사이에 결합된 제 2 기어박스(20)를 추가로 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 장치(100)와 상기 제 1 기어박스(16) 사이에 결합된 제 3 기어박스(102); 및
    상기 제 2 전기 장치(110)와 상기 제 2 기어박스(20) 사이에 결합된 제 4 기어박스(112)를 추가로 포함하는
    해상 선박용 추진 시스템.
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