KR20130058455A - 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치는 씨덕트, 제 1 밸브를 갖는 제 1 배관라인, 해수냉각펌프, 제 2 밸브를 갖는 제 2 배관라인, 밸러스트펌프, 일반 해수배출구를 포함하되, 상기 일반 해수배출구와 해수면 사이로 선측외판에 배치된 감속전용 배출구와, 상기 감속전용 배출구에 연결된 감속배출라인과, 상기 감속배출라인의 일측으로부터 분기되고 제 3 밸브를 갖는 제 1 연결관과, 유량 증가 및 조절을 위해 상기 감속배출라인의 타측으로부터 분기되고 제 4 밸브를 갖는 제 2 연결관과, 상기 감속배출라인에 설치된 해수배출펌프 및 유량계를 포함할 수 있다.

Description

해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법{SPEED REDUCER OF VESSEL USING SEAWATER PUMP AND METHOD FOR SPEED REDUCTION THEREOF}

본 발명은 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 기계류의 냉각에 사용되는 청수(fresh water)와, 선박의 무게중심을 조절하기 위해 밸러스트 탱크(ballast tank)에 저장된 밸러스트수(해수), 연료유, 윤활유 등과 같은 다양한 액상 물질을 격벽(bulkhead)으로 한정되는 선박의 내부의 구획된 공간에 배치 및 보관하고 있다.

또한, 선박은 씨체스트(sea chest)를 통해 청수의 냉각을 위한 해수를 유입시켜 사용한 후 다시 선외로 배출하고 있다.

이런 선박은 일반적으로 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻도록 되어 있다.

특히, 선박의 감속 방법에는 프로펠러를 역회전시켜 감속하거나, 선박에 별도로 구비된 선박 감속 장치를 이용하고 있다.

발명의 배경이 되는 기술로서, 하기의 특허문헌1에 개시된 선박용 감속 장치는 선박과 물의 마찰력을 증가시켜 선박을 감속시키는 장치가 있다.

특허문헌1의 발명은 수면아래의 선박 외부 표면에 위치하여, 선형을 변화 시켜 물과 마찰력을 증가시킬 수 있는 패널과, 그 패널 작동을 위한 유압장치를 포함하고 있으나, 단순히 선박 감속 기능만을 위해서 협소한 선측 공간의 선체 외판 부위에 패널 및 유압장치 설치용으로 설치 공간을 요구하고, 특히 패널이 펼쳐질 때 많은 유체 저항으로 인해 선체에 과도한 유체력이 작용하여 진동 및 충격이 과도하게 발생될 수 있다.

또한, 특허문헌1의 종래 발명은 패널을 펼치는 방식일 뿐, 유체의 유량을 조절하거나, 해수유동방향을 조절하는 수단이 부재되어 있다.

또한, 특허문헌1의 종래 발명은 유압장치에만 의존하여 패널의 펼침 작동을 제어함에 따라, 유압장치 외에 견고하게 패널을 지지하여 줄 수 있는 고정수단이 부재되어 있다.

특허문헌2의 종래 발명은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 밸러스트펌프(3)에 의해 복수개로 구분된 각각의 밸러스트탱크(2)로 해수를 공급하는 선박에 있어서, 밸러스트펌프(3)와 연결되어 해수 또는 밸러스트수를 배출하는 것으로, 선수 및 선미의 좌우 양측으로 분기하여 선박 외부와 연통되는 배출관(8a, 8b); 및 배출관(8a, 8b) 상에 장착되어 선수 및 선미의 좌우 양측을 택일적으로 개폐하는 개폐밸브(7a, 7b)로 이루어져 있다. 참고로 도 1의 미설명 도면부호 1은 선체, 1a는 선수, 1b는 선미, 4는 해수 유입관, 5는 해수 공급관, 6은 중앙 배출관을 나타낸다.

그러나, 특허문헌2의 종래 발명은 기존의 선박의 선수 또는 선미 양측에 터널 또는 배출 통로를 형성하고, 유체를 선수 또는 선미 양측으로 분사 배출시키는 일반적인 스러스터(thruster)와 동일한 구성으로서, 실질적으로 스러스터의 프로펠러의 정회전 또는 역회전이 밸러스트펌프의 정, 역회전 제어와 동일하다.

또한, 특허문헌2의 종래 발명은 밸러스트수만을 이용하기 때문에, 진행 방향 조정, 즉 선박의 자세 제어 정도의 역할만을 담당할 뿐, 진행 중인 선박의 속도를 감속시키거나, 감속 도중 유량이 요구되는 상황에서 적절한 유량 공급 또는 조절이 불가능한 단점을 갖는다.

특히, 특허문헌2의 종래 발명은 감속 도중 선박의 자세가 예상 경로로부터 비틀어지려고 할 때, 해수유동방향을 즉각적으로 조절할 수 있는 수단이 부재되어 있어서, 선박의 자세를 바로 잡으려는 쪽으로 해수유동방향을 신속하게 조절할 수 없다.

또한, 특허문헌2의 종래 발명은 배출관을 통해서 해수 또는 밸러스트수를 단순히 선박의 선수 및 선미의 좌우측 방향으로만 배출하면서, 해수유동방향을 필요에 따라 조절할 수 없기 때문에, 기존의 스러스터를 사용하는 선박에서 발생 가능한 선박의 이착안 시의 조선성능(操船性能) 저하에 역시 자유롭지 못한 단점을 갖는다.

예컨대, 선박이 항구 또는 부두의 안벽으로부터 이안시 해수유동방향이 안벽과 단순하게 수직하게만 이루어질 경우, 해수의 유동의 일부가 부두의 안벽과 선박 좌현 사이로 흐르게 되어, 선박 주위 유동장의 압력저하가 발생됨에 따라 선박의 이안 성능이 매우 떨어지게 된다.

공개특허공보 제10-2005-0093573 공개특허공보 제10-2010-0085556, 도 1

본 발명의 실시예는 해수냉각펌프와 밸러스트펌프를 통해 유입되어 사용된 해수를, 일반 해수배출구와 해수면 사이로 선측외판에 배치된 감속전용 배출구를 통해 선외로 배출시켜 선박의 감속 운전 필요시 이용할 수 있는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 해수유동방향 조절장치를 감속전용 배출구에 구비하여, 감속 운전 등과 같이 사용시에만 개방되고, 사용하지 않는 경우 폐쇄되거나, 감속전용 배출구를 통해 배출되는 해수유동방향을 조절할 필요가 있을 때 해수유동방향 조절장치의 조향판의 개폐 각도를 조절할 수 있는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 씨체스트에 연결된 씨덕트, 상기 씨덕트에서 냉각용 해수의 공급을 위해 분기되고 제 1 밸브를 갖는 제 1 배관라인과, 상기 제 1 배관라인 상의 해수냉각펌프와, 상기 씨덕트에서 밸러스트용 해수의 공급을 위해 분기되고 제 2 밸브를 갖는 제 2 배관라인과, 상기 제 2 배관라인 상의 밸러스트펌프와, 상기 제 1 배관라인 및 상기 제 2 배관라인의 일반 해수배출구를 포함하는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치에 있어서, 선측외판에 배치된 감속전용 배출구와, 상기 감속전용 배출구에 연결된 감속배출라인과, 상기 감속배출라인의 일측으로부터 분기되어 상기 제 1 배관라인에 연결되고 제 3 밸브를 갖는 제 1 연결관과, 유량 증가 및 조절을 위해 상기 감속배출라인의 타측으로부터 분기되어 상기 제 2 배관라인에 연결되고 제 4 밸브를 갖는 제 2 연결관과, 상기 감속배출라인에 설치된 해수배출펌프 및 유량계와, 상기 감속전용 배출구에서 배출되는 해수의 유동방향을 조절하는 해수유동방향 조절장치를 포함하는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치가 제공된다.

상기 제 1 밸브와 상기 냉각펌프 사이에 중앙 열교환기가 설치되고, 상기 제 1 연결관은, 상기 제 1 밸브와 중앙 열교환기 사이의 상기 제 1 배관라인에 관통하게 연결될 수 있다.

상기 제 2 밸브와 상기 밸러스트펌프 사이에 밸러스트탱크가 설치되고, 상기 제 2 연결관은, 상기 제 2 밸브와 밸러스트탱크 사이의 상기 제 2 배관라인에 관통하게 연결될 수 있다.

상기 유량계와 해수배출펌프는, 상기 감속배출라인에서 상기 제 1 연결관이 분기된 지점과 상기 감속전용 배출구 사이에 설치될 수 있다.

상기 유량계의 유량계 신호를 이용하여 유량 증가 또는 감소를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 해수배출펌프, 상기 해수냉각펌프 및 상기 밸러스트펌프의 가동, 회전수 조절 및 정지를 제어하고, 상기 제 1 내지 제 4 밸브의 개폐를 제어하고, 상기 해수유동방향 조절장치의 작동을 제어하는 감속 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 감속 제어부는, 상기 해수배출펌프, 상기 해수냉각펌프 및 상기 밸러스트펌프에 각 마련된 펌프구동기와 양방향 통신이 가능하고, 펌프 회전수(RPM)를 개별 또는 동시 제어하는 인버터와, 상기 제 1 내지 제 4 밸브의 밸브 개폐를 제어하는 전기공압식 제어기와, 상기 해수유동방향 조절장치의 작동을 제어하는 조향 제어기를 포함할 수 있다.

상기 해수유동방향 조절장치는, 상기 감속전용 배출구에 세워져서 회전 가능하게 결합된 조향판과, 상기 조향판의 개폐 각도 조절에 필요한 회전력을 상기 조향판에 제공하도록 선체에 탑재되어 있는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 회전력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 상기 조향판에 전달하기 위한 하나 이상의 기어를 갖는 동력전달기구를 포함할 수 있다.

상기 동력전달기구는, 상기 구동모터에 결합되는 구동 기어와, 상기 조향판에 결합되는 피동 기어와, 상기 구동 기어와 피동 기어 사이에 결합되는 연동 기어를 포함할 수 있다.

상기 조향판의 회전을 고정시키는 조향고정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일측면에 따르면, 상기 선박 감속 장치를 이용한 선박 감속 방법으로서, 상기 제 1 밸브와 제 2 밸브를 폐쇄하는 단계와, 상기 제 3 밸브를 개방하는 단계와, 상기 감속전용 배출구를 개방하는 단계와, 상기 해수배출펌프를 가동하는 단계를 포함하는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 방법이 제공된다.

유량 증가가 필요한 경우, 상기 제 4 밸브를 개방하는 단계와, 상기 제 2 배관라인의 상기 밸러스트펌프를 가동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

유량 감소가 필요한 경우, 상기 해수배출펌프의 회전수(RPM)을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 감속전용 배출구를 개방하는 단계는, 상기 해수유동방향 조절장치를 제어하여 상기 감속전용 배출구에서 배출되는 해수의 유동방향을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 씨체스트를 통해 유입된 후 선박 내 기계류의 냉각을 위한 청수 해수 열교환장치에서 사용 후 선외로 배출된 해수를 1차적으로 선박 감속에 이용하되, 선박 감속을 위해 고 유량이 필요할 경우, 밸러스트수를 상기 해수와 함께 사용할 수 있어서, 선박 감속력을 필요에 따라 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 감속배출라인 상에 설치된 유량계의 신호에 따라 유량 증가 필요 유무를 판단한 후, 제 4 밸브를 개방하면서 밸러스트펌프를 가동하거나, 밸러스트펌프와 해수냉각펌프의 RPM(회전수)를 제어하여 선박 감속량을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 사용 후 해수를 선외로 배출시, 감속전용 배출구를 통해 배출시킴으로써, 해수면 아래에서 배출된 해수와 선외측 해수간 유체간섭 및 저항을 이용하여 선박 감속을 유도할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 해수유동방향 조절장치를 감속전용 배출구에 더 포함하고 있음에 따라, 감속 운전 등과 같이 사용시에만 개방되고, 사용하지 않는 경우 폐쇄됨에 따라, 선박 감속 상황이 아닌 통상적인 선박 항해 또는 항주시 저항 증가를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 감속전용 배출구를 통해 배출되는 해수유동방향이 해수유동방향 조절장치에 의해서, 선박의 이착안 시의 조선성능(操船性能)에 도움을 줄 수 있는 방향으로 조절될 수 있는 장점이 있다.

예컨대, 선박이 항구 또는 부두의 안벽으로부터 이안시 해수유동방향이 안벽과 단순하게 수직하게만 이루어질 경우, 해수의 유동의 일부가 부두의 안벽과 선박 좌현 사이로 흐르게 되어, 선박 주위 유동장의 압력저하가 일어나게 됨에 따라, 선박을 부두의 안벽으로 끌어당기는 힘이 발생하게 되어, 선박의 이안 성능이 떨어질 수 있다. 이런 경우, 본 실시예는 해수의 유동의 일부가 부두의 안벽과 선박 좌현 사이로 흐르지 않게 해수유동방향을 조절함으로써, 결과적으로 선박의 이안 성능을 상대적으로 향상시키는데 기여할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 해수 또는 밸러스트수를 이용하여 진행 방향 조정이 가능한 선박의 전체적인 구성을 나타낸 배관 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치의 구성도이다.
도 3은 선박에서 감속전용 배출구의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 감속전용 배출구에 설치되는 해수유동방향 조절장치의 구성을 설명하기 위해 일부분을 절개한 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 조향판 및 조향고정부의 작동 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치를 이용한 선박 감속 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 해수 펌프는 밸러스트펌프, 해수냉각펌프, 해수배출펌프를 통칭하는 것으로서, 해당 구성의 기능, 결합 관계를 구별하여 설명하기 위해, 각 도면부호는 해수냉각펌프의 경우 41, 밸러스트펌프의 경우 51, 해수배출펌프의 경우 400으로 지시될 수 있다.

또한, 밸브는 제 1 밸브 내지 제 4 밸브로 호칭되고, 도면부호 301 ~ 304로 표시될 수 있는 것으로서, 선박에서 통상적으로 사용되는 컨트롤 밸브일 수 있다.

예컨대, 컨트롤 밸브는 각각의 밸브마다 전기공압식 제어기와 연결되어 사용될 수 있다. 전기공압식 제어기는 공압 튜브 또는 관부재를 통해 연결된 각 컨트롤 밸브에 공압을 공급 또는 회수하도록 결합될 수 있다. 또한, 컨트롤 밸브에는 공압식 다이아프램 타입 또는 피스톤 타입의 액추에이터가 설치되어 있을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예는 선체(10)의 선수 또는 선미의 선저쪽 양측벽에 설치되는 복수개의 씨체스트(20)와, 씨체스트(20) 사이를 연결하는 씨덕트(30)(sea duct)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 씨덕트(30)에서 냉각용 해수의 공급을 위해 분기된 제 1 배관라인(40)과, 제 1 배관라인(40) 상에 설치된 해수냉각펌프(41) 및 중앙 열교환기(42)를 포함할 수 있다.

여기서, 중앙 열교환기(42)는 해수냉각펌프(41)와 제 1 배관라인(40)을 통해 공급되는 해수로, 선박의 추력을 담당하는 주엔진 또는 선박에 필요한 전기를 생성하는 발전기엔진 등의 기계류에서 발생되는 손실 열을 냉각시키기 위한 청수를 냉각시키는 일종의 중앙 청수 쿨러(centeral fresh water coolers)일 수 있다.

또한, 본 실시예는 씨덕트(30)에서 밸러스트용 해수의 공급을 위해 분기된 제 2 배관라인(50)과, 제 2 배관라인(50) 상에 설치된 밸러스트펌프(51) 및 밸러스트탱크(52)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 제 1 배관라인(40) 및 제 2 배관라인(50)의 출구로서 선측외판에 마련된 일반 해수배출구(60)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 각각 일반 해수배출구(60) 근처의 제 1 배관라인(40)에 설치된 제 1 밸브(301)와, 제 2 배관라인(50)에 설치된 제 2 밸브(302)를 포함할 수 있다.

특히, 본 실시예는 선박의 감속 운전에 필요한 해수를 선외로 배출시키기 위해 일반 해수배출구(60)와 해수면(SWL) 사이로 선측외판에 배치된 감속전용 배출구(100)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 감속전용 배출구(100)에 연결되어 선체(10) 내부쪽으로 연장된 감속배출라인(200)을 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 1차 해수 배출을 통해 선박의 감속을 유도하도록 감속배출라인(200)의 일측으로부터 분기되고, 제 1 밸브(301)와 중앙 열교환기(42) 사이의 제 1 배관라인(40)에 관통하게 연결된 제 1 연결관(210)과, 제 1 연결관(210)의 해수 배출 또는 차단을 위해 개폐되도록, 제 1 연결관(210)에 설치된 제 3 밸브(303)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 1차 해수 배출의 유량을 증가시켜 선박의 감속을 상대적으로 더 유도하도록 감속배출라인(200)의 타측으로부터 분기되고, 제 2 밸브(302)와 밸러스트탱크(52) 사이의 제 2 배관라인(50)에 관통하게 연결된 제 2 연결관(220)과, 제 2 연결관(220)의 해수 배출 또는 차단을 위해 개폐되도록, 제 2 연결관(220)에 설치된 제 4 밸브(304)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 감속전용 배출구(100) 근처의 감속배출라인(200)에 설치된 해수배출펌프(400) 및 유량계(500)를 포함할 수 있다.

여기서, 해수배출펌프(400)는 선박의 감속을 위한 압력을 만들어주기 위해 사용될 수 있다.

또한, 유량계(500)는 감속전용 배출구(100) 직전의 감속배출라인(200)에 설치되어, 선박의 속도 감소를 위해 필요한 유량을 측정하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 해수배출펌프(400)를 비롯하여, 해수냉각펌프(41), 밸러스트펌프(51)는 각 펌프별 제어 신호를 전달 받아 펌프의 회전수를 변화시키도록 해당 펌프 모터를 구동시키는 펌프구동기(44, 54, 404)를 각각 구비하고 있을 수 있다.

또한, 본 실시예는 선체(10)에 미리 설치되어 있는 중앙관제실(예: CACC, Centralized Administration Control Center) 또는 선체(10) 내 모든 제어 가능한 장치를 전사적 조작 및 운용할 수 있도록 구성한 집적자동시스템(예: IAS, Integrated Automation System)의 신호에 연동할 수 있도록 구성된 감속 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 감속 제어부(600)는 유량계(500)의 유량계 신호를 이용하여 유량 증가 또는 감소를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 해수배출펌프(400), 해수냉각펌프(41) 및 밸러스트펌프(51)의 가동, 회전수 조절, 정지를 제어하고, 제 1 내지 제 4 밸브(301 ~ 304)의 개폐를 제어하고, 하기에서 상세히 설명할 감속전용 배출구(100)의 조향판의 개폐 각도를 조절하도록 구성되어 있을 수 있다.

예컨대, 감속 제어부(600)는 해수 배출 유량을 제어하기 위해서 해수배출펌프(400), 해수냉각펌프(41) 및 밸러스트펌프(51)의 각 펌프구동기(44, 54, 404)와 양방향 통신이 가능하고, 펌프 회전수(RPM)를 개별 또는 동시 제어하는 인버터(610)를 구비하고 있을 수 있다.

이를 통해서, 해수배출펌프(400), 해수냉각펌프(41), 밸러스트펌프(51)는 변속(variable speed) 가능하게 동작될 수 있다.

또한, 해수냉각펌프(41) 및 밸러스트펌프(51)는 병렬로 쌍을 이루도록 마련될 수 있고, 적절한 배관부재를 통해 연결되어 있을 수 있다. 또한, 해수배출펌프(400)는 단수로 구비될 수 있으나, 경우에 따라 직렬 또는 병렬 등 복수로 구비될 수도 있다.

또한, 감속 제어부(600)는 제 1 내지 제 4 밸브(301 ~ 304)의 밸브 개폐를 제어하는 전기공압식 제어기(620)를 구비하고 있을 수 있다.

또한, 감속 제어부(600)는 도 4를 통해 상세히 설명할 바와 같이, 감속전용 배출구(100)에 설치된 해수유동방향 조절장치(101)의 작동을 제어하는 조향 제어기(630)를 구비하고 있을 수 있다.

도 3은 선박에서 감속전용 배출구의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 감속전용 배출구에 설치되는 해수유동방향 조절장치의 구성을 설명하기 위해 일부분을 절개한 측면도이다.

도 3을 참조하면, 선체(10)의 전진 도중 감속, 또는 후진 도중 감속, 또는 접이안을 위해 측면 이동 도중 감속을 위해서, 감속전용 배출구(100)는 복수개로 선체(10)에 마련되어 있을 수 있다.

예컨대, 감속전용 배출구(100)는 선체(10)의 선수, 선미, 좌현, 우현 쪽 선측외판에 배치될 수 있다.

또한, 각 감속전용 배출구(100)에 관련된 감속배출라인의 분기 및 그 분기에 따른 택일적 감속배출라인의 개폐를 위한 개폐밸브(도시 안됨) 등은 통상적인 선체(10) 내부의 분기 및 분기 컨트롤 배관 계통 구조로 실현 가능하고, 당업자의 수준에서 이해될 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략되어도 예컨대, 선박 내 배출관의 분기 및 택일적 배관 개폐용 개폐밸브은 특허문헌2에서도 참조될 수 있다.

또한, 각 감속전용 배출구(100)에는 도 4에 보이는 바와 같은 해수유동방향 조절장치(101)가 더 포함될 수 있다.

도 4를 참조하면, 해수유동방향 조절장치(101)는 감속전용 배출구(100)를 개폐하거나, 개폐 각도를 조절하는 조향판(110)과, 구동부(120)와, 조향고정부(130)를 포함하고, 감속 제어부(600)와 연동하도록 구성될 수 있다.

조향판(110)은 세워진 상태에서 좌, 우 회전함에 따라 감속전용 배출구(100)을 통해 배출되는 해수의 유동의 방향, 즉 해수유동방향을 조절하여, 선체(10)의 진행 방향 쪽으로 해수를 배출하거나, 선체(10)의 진행 방향 쪽으로 해수를 배출하는 도중에, 선체(10) 주위 유동장의 압력저하를 방지하는 쪽으로 해수의 방향을 전환하기 위한 수단을 의미할 수 있다.

즉, 조향판(110)은 감속전용 배출구(100)를 통해 배출되는 유동의 방향을 조절하도록, 감속전용 배출구(100)에 세워져서 회전 가능하게 결합되어 있을 수 있다.

여기서, 조향판(110)이 세워져서 설치된 위치, 설치 각도 등은 선체(10)의 선형에 대응하여 정해질 수 있다.

조향판(110)은 감속전용 배출구(100)의 상측과 하측으로 선체(10)의 내부에 마련되어 있는 한 쌍의 수밀 타입 베어링블록(111, 112)과, 베어링블록(111, 112)에서 회전 가능하게 결합되고, 베어링블록(111, 112)으로부터 조향판(110)의 상부 또는 하부까지 연결된 조향샤프트(113, 114)를 포함할 수 있다.

베어링블록(111, 112)은 복수개의 베어링과, 메카니컬 실링(mechanical seal) 또는 그랜드 실링(gland seal)과, 이들이 설치된 블록 몸체로 구성될 수 있다.

조향샤프트(113, 114)는 조향판(110)의 상부에서 상향으로 돌출된 상측 조향샤프트(113)를 의미하거나, 또는 조향판(110)의 하부에서 하향으로 돌출된 하측 조향샤프트(114)를 의미할 수 있다.

본 실시예에서는 조향판(110)의 상측 조향샤프트(113)에 구동부(120)가 연결되어, 조향판(110)의 개폐 각도 조절에 필요한 회전력이 전달될 수 있게 구성될 수 있다.

즉, 구동부(120)는 조향판(110)의 개폐 각도 조절에 필요한 회전력을 조향판(110)에 제공하도록 선체(10)에 탑재되어 있을 수 있다.

여기서, 구동부(120)는 상측 조향샤프트(113)에 결합되어, 회전력을 전달하도록 복수개의 기어(121a, 121b, 121c)로 결합된 동력전달기구(121)를 포함할 수 있다.

예컨대, 동력전달기구(121)는 상측 조향샤프트(113)에 축결합된 피동 기어(121a)와, 상기 피동 기어(121a)에 치합되어 연결되고, 동력전달기구(121)의 기저부의 베어링축부재에 회전 가능하게 결합된 연동 기어(121b)와, 이런 연동 기어(121b)에 치합되고 모터샤프트에 축결합된 구동 기어(121c)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 구동부(120)는 동력전달기구(121)에 회전력을 제공하도록 결합된 모터샤프트를 갖고, 모터 고정용 프레임 또는 브래킷을 이용하여 선체(10)의 내부 구조물에 설치된 유압 또는 공압식 모터, 전기식 모터 중 어느 하나의 구동모터(122)를 포함할 수 있다. 구동모터(122)는 도 2에 도시된 조향 제어기(630)에 의해 작동이 제어되는 모터용 구동회로를 가지고 있을 수 있다.

또한, 구동부(120)는 상측 조향샤프트(113)의 끝단에 결합되어, 상측 조향샤프트(113)의 회전 각도를 검출함으로써, 조향판(110)의 개폐 각도를 감속제어부600)에 입력시키는 엔코더(123)를 포함할 수 있다.

엔코더(123)는 조향판(110) 또는 조향판(110)의 상측 조향샤프트(113)의 개폐 각도를 정밀하게 검출할 수 있는 일종의 각도 센서로서, 도 2에 도시된 감속 제어부(600)의 조향 제어기(630)에 전기적으로 접속되어 있을 수 있다.

조향고정부(130)는 한 개 이상으로 구성될 수 있는 것으로서, 조향판(110)의 회전 이후 정지 상태에 있을 때, 조향판(110)에 대한 잠금 작동(locking) 또는 풀림 작동(releasing)을 구현하여 조향판(110)의 회전 상태 및 개폐 각도를 고정하도록, 동력전달기구(121)의 기어(121a, 121b, 121c)에 대응, 예컨대 피동 기어(121a)에 대응하여 교합되기 위한 치열을 일측에 구비한 정지블록(131)을 구비하고 있을 수 있다.

또한, 조향고정부(130)는 정지블록(131)의 타측에 연결되어 정지블록(131) 및 작동암을 동력전달기구(121)의 피동 기어(121a) 쪽으로 전진 또는 후진시키는 액추에이터(132)를 구비하고 있을 수 있다. 액추에이터(132)는 도 2에 도시된 조향 제어기(630)에 의해 작동이 제어되는 액추에이터용 구동회로를 구비하고 있을 수 있다.

이하, 조향판 및 조향고정부의 작동 관계에 대하여 설명한다.

조향판(110)은 선박(10)의 정박 또는 항주 상태에서 감속전용 배출구(100)를 폐쇄하는 각도로 위치되어 있을 수 있다.

이후, 선박 감속 또는 조향판(110)의 각도 조절이 요구될 때, 조향고정부(130)의 정지블록(131)은 액추에이터(132)의 후진 작동에 따라 피동 기어(121a)와 이격된 위치에 배치되어 있을 수 있다.

이런 경우, 조향판(110)은 동력전달기구(121)를 통해 구동모터(122)의 회전력을 전달 받아 회전할 수 있는 상태가 될 수 있다.

이후, 구동모터(122)가 가동되면, 구동모터(122)의 가동에 따른 회전력이 동력전달기구(121)와 상측 조향샤프트(113)을 통해 조향판(110)에 전달되고, 조향판(110)이 회전하여 조향판(110)의 개폐 각도가 조절될 수 있다.

이 과정에서, 엔코더(123)는 상측 조향샤프트(113)의 개폐 각도를 검출하여 감속 제어부(600)의 조향 제어기(630) 쪽으로 전송한다.

조향 제어기(630)는 전송받은 검출 신호를 체크하여, 조향판(110)이 목표한 개폐 각도에 도달할 때, 구동모터(122)의 가동을 정지시킨다.

도 5는 도 4에 도시된 조향판 및 조향고정부의 작동 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 또는 도 5를 참조하면, 조향판(110)은 각도 조절에 대응하게 배출구(100)를 개방된 상태로 유지할 수 있다.

또한, 조향 제어기(630)는 개폐 각도를 임시 고정시키기 위해서, 조향고정부(130)의 작동을 제어할 수 있다.

즉, 조향 제어기(630)는 액추에이터(132)의 전진 작동을 진행하여, 결과적으로 정지블록(131)이 동력전달기구(121)의 피동 기어(121a)에 접촉 또는 교합되게 함으로써, 피동 기어(121a)가 회전되지 않게 임시 고착 상태로 유지할 수 있다. 이런 경우, 피동 기어(121a)에 결합된 상측 조향샤프트(113) 및 조향판(110)이 임시 고정될 수 있다.

또한, 해수유동방향 제어 또는 선박 감속 도중 조향판(110)에 과도한 하중, 충격, 진동이 인가되더라도, 조향판(110)이 조향고정부(130)에 의해 지지되어 안정되게 유지될 수 있게 된다.

이렇게 조향 제어기를 포함한 감속 제어부에 의해서 조향판(110)이 회전 및 임시 고정됨에 따라 감속전용 배출구(100)를 개방할 수 있다. 또한, 조향판(110)은 액추에이터(132)의 후진 작동 상태에서 감속전용 배출구(100)에서 개폐 각도를 조절하여, 해수유동방향(F)을 조절할 수 있다. 또한, 조향판(110)이 원래 위치로 되돌아 가도록 역회전 및 임시 고정될 경우, 감속전용 배출구(100)이 폐쇄될 수 있다.

이하, 도 6을 통해 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치의 선박 감속 방법이 설명될 수 있다.

도 6은 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치를 이용한 선박 감속 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 선박 감속 방법은 선박 감속이 필요할 경우, 중앙관제실 등의 신호에 연동할 수 있는 감속 제어부가 해수냉각펌프, 일반 해수배출구 사이의 제 1 배관라인에 설치된 제 1 밸브와, 밸러스트펌프, 일반 해수배출구 사이의 제 2 배관라인에 설치된 제 2 밸브를 폐쇄하여, 냉각에 사용된 해수의 배출을 차단한다(S110).

이후, 상기 냉각에 사용된 해수가 감속전용 배출구로 배출되게 하는 선박 감속을 위한 해수 배출을 시작한다. 즉, 감속 제어부는 제 1 배관라인에 관통하게 연결된 제 1 연결관의 제 3 밸브를 개방한다(S120).

또한, 감속 제어부는 감속전용 배출구의 조향판을 회전시켜 감속전용 배출구를 개방한다(S130).

또한, 감속전용 배출구를 개방한 이후, 감속 제어부의 조향 제어기는, 구동부와 액추에이터를 제어하여, 조향판의 개폐 각도를 조절함으로써, 감속전용 배출구의 해수유동방향을 조절할 수 있다.

또한, 감속 제어부는 감속배출라인의 해수배출펌프를 가동하여, 선박의 감속을 위한 압력을 발생시킨다(S140).

또한, 감속 제어부는 감속배출라인의 유량계로부터 검출된 유량계 신호에 의해 유량을 체크하고, 이를 통해 선박 감속을 위해 고 유량이 필요한 경우, 즉 유량 증가가 필요할 경우를 알 수 있게 된다.

만일, 유량 증가가 필요할 경우, 감속 제어부는 제 2 배관라인에 관통하게 연결된 제 2 연결관의 제 4 밸브를 개방한다(S150).

또한, 감속 제어부는 제 2 배관라인의 밸러스트펌프를 가동한다(S160).

이런 경우, 밸러스트펌프에 의해 밸러스트수가 상기 냉각에 사용된 해수에 더해져서 증가된 유량으로 감속전용 배출구를 통해 배출될 수 있다.

이후, 선박의 감속이 적절히 진행되어 고 유량이 필요 없는 경우, 즉 유량 감소가 필요한 경우가 발생될 수 있다.

이런 경우, 감속 제어부는 밸러스트펌프와 해수냉각펌프 및 해수배출펌프를 포함한 해수 펌프의 회전수(RPM)를 조절하여 유량을 줄일 수 있다(S170).

또한, 선박이 완전에 감속될 경우, 해수배출펌프를 정지하고, 제 3, 제 4 밸브를 폐쇄하고, 밸러스트펌프의 가동을 중지하고, 제 1, 제 2 밸브를 개방함으로써, 감속 운전을 마무리할 수 있다(S180).

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

10 : 선체 20 : 씨체스트
30 : 씨덕트 40 : 제 1 배관라인
41 : 해수냉각펌프 42 : 중앙 열교환기
44, 54, 404 : 펌프구동기 50 : 제 2 배관라인
51 : 밸러스트펌프 52 : 밸러스트탱크
60 : 일반 해수배출구 100 : 감속전용 배출구
101 : 해수유동방향 조절장치 200 : 감속배출라인
210 : 제 1 연결관 220 : 제 2 연결관
301 ~ 304 : 밸브 400 : 해수배출펌프
500 : 유량계 600 : 감속 제어부

Claims (14)

1. 선체의 씨체스트에 연결된 씨덕트, 상기 씨덕트에서 냉각용 해수의 공급을 위해 분기되고 제 1 밸브를 갖는 제 1 배관라인과, 상기 제 1 배관라인 상의 해수냉각펌프와, 상기 씨덕트에서 밸러스트용 해수의 공급을 위해 분기되고 제 2 밸브를 갖는 제 2 배관라인과, 상기 제 2 배관라인 상의 밸러스트펌프와, 상기 제 1 배관라인 및 상기 제 2 배관라인의 일반 해수배출구를 포함하는 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치에 있어서,
   선측외판에 배치된 감속전용 배출구와, 상기 감속전용 배출구에 연결된 감속배출라인과,
   상기 감속배출라인의 일측으로부터 분기되어 상기 제 1 배관라인에 연결되고 제 3 밸브를 갖는 제 1 연결관과,
   유량 증가 및 조절을 위해 상기 감속배출라인의 타측으로부터 분기되어 상기 제 2 배관라인에 연결되고 제 4 밸브를 갖는 제 2 연결관과,
   상기 감속배출라인에 설치된 해수배출펌프 및 유량계와,
   상기 감속전용 배출구에서 배출되는 해수의 유동방향을 조절하는 해수유동방향 조절장치를 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 밸브와 상기 냉각펌프 사이에 중앙 열교환기가 설치되고,
   상기 제 1 연결관은, 상기 제 1 밸브와 중앙 열교환기 사이의 상기 제 1 배관라인에 관통하게 연결되는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 밸브와 상기 밸러스트펌프 사이에 밸러스트탱크가 설치되고,
   상기 제 2 연결관은, 상기 제 2 밸브와 밸러스트탱크 사이의 상기 제 2 배관라인에 관통하게 연결되는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유량계와 해수배출펌프는,
   상기 감속배출라인에서 상기 제 1 연결관이 분기된 지점과 상기 감속전용 배출구 사이에 설치되는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 유량계의 유량계 신호를 이용하여 유량 증가 또는 감소를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 해수배출펌프, 상기 해수냉각펌프 및 상기 밸러스트펌프의 가동, 회전수 및 정지를 제어하고, 상기 제 1 내지 제 4 밸브의 개폐를 제어하고, 상기 해수유동방향 조절장치의 작동을 제어하는 감속 제어부를 더 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 감속 제어부는,
   상기 해수배출펌프, 상기 해수냉각펌프 및 상기 밸러스트펌프에 각각 마련된 펌프구동기와 양방향 통신이 가능하고, 각 펌프의 회전수(RPM)를 개별 또는 동시에 제어하는 인버터와,
   상기 제 1 내지 제 4 밸브의 밸브 개폐를 제어하는 전기공압식 제어기와,
   상기 해수유동방향 조절장치의 작동을 제어하는 조향 제어기를 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 해수유동방향 조절장치는,
   상기 감속전용 배출구에 세워져서 회전 가능하게 결합된 조향판과,
   상기 조향판의 개폐 각도 조절에 필요한 회전력을 상기 조향판에 제공하도록 선체에 탑재되어 있는 구동부를 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 회전력을 발생시키는 구동모터와,
   상기 구동모터의 회전력을 상기 조향판에 전달하기 위한 하나 이상의 기어를 갖는 동력전달기구를 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 동력전달기구는,
   상기 구동모터에 결합되는 구동 기어와,
   상기 조향판에 결합되는 피동 기어와,
   상기 구동 기어와 피동 기어 사이에 결합되는 연동 기어를 포함하는
   해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 조향판의 회전을 고정시키는 조향고정부를 더 포함하는
    해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치.
    
11. 제 1 항에 기재된 선박 감속 장치를 이용한 선박 감속 방법으로서,
    상기 제 1 밸브와 제 2 밸브를 폐쇄하는 단계와,
    상기 제 3 밸브를 개방하는 단계와,
    상기 감속전용 배출구를 개방하는 단계와,
    상기 해수배출펌프를 가동하는 단계를 포함하는
    해수 펌프를 이용한 선박 감속 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    유량 증가가 필요한 경우,
    상기 제 4 밸브를 개방하는 단계와,
    상기 제 2 배관라인의 상기 밸러스트펌프를 가동하는 단계를 더 포함하는
    해수 펌프를 이용한 선박 감속 방법.
    
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    유량 감소가 필요한 경우,
    상기 해수배출펌프의 회전수(RPM)을 조절하는 단계를 더 포함하는
    해수 펌프를 이용한 선박 감속 방법.
    
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 감속전용 배출구를 개방하는 단계는,
    상기 해수유동방향 조절장치를 제어하여 상기 감속전용 배출구에서 배출되는 해수의 유동방향을 조절하는 단계를 포함하는
    해수 펌프를 이용한 선박 감속 방법.

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