KR20130133231A - 추진 시스템 - Google Patents

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KR20130133231A
KR20130133231A KR1020137017174A KR20137017174A KR20130133231A KR 20130133231 A KR20130133231 A KR 20130133231A KR 1020137017174 A KR1020137017174 A KR 1020137017174A KR 20137017174 A KR20137017174 A KR 20137017174A KR 20130133231 A KR20130133231 A KR 20130133231A
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power
generator
propeller
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motor
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KR1020137017174A
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키모 코킬라
미코 카자바
사미 카네르바
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에이비비 오와이
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Abstract

본 발명은 해양 선박의 추진 시스템에 전력을 공급하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 AC 발전기(4)에 연결되는 프로펠러 모터(8)를 포함하고, AC 발전기(4)는 전기 에너지를 프로펠러 모터(8)에 공급한다. AC 발전기는 회전력 유닛(2)에 의해 회전된다. 주파수 변환기(26)는 AC 발전기(4)에 병렬로 연결가능하고, 주파수 변환기(26)는 제 2 전력 유닛(16, 18)으로부터 전력을 공급한다.

Description

추진 시스템{PROPULSION SYSTEM}
본 발명은 추진력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하기 위한 장치(arrnagmeent)에 관한 것이다.
대형 선박 또는 해양 선박의 추진력은 에너지 소스가 기름, 가스, 원자력인 회전력 유닛에 의해 생성된다. 회전력 유닛은 디젤 엔진, 가스 터빈 또는 원자로 회전 터빈일 수 있다. 기계 출력 샤프트는 프로펠러의 샤프트에 직접 또는 기어를 통해 결합되거나, 회전력 유닛은 전력을 선박의 프로펠러 모터들에 공급하는 발전기를 구동시킨다. 더욱이, 프로펠러를 구동시키기 위한 이들 2가지 주요 방식들의 여러 상이한 조합들이 이용되었다.
해양 선박의 전력 및 에너지 효율은 추진력이 상이한 동작 모드로 가능한 한 경제적으로 생성되는 것을 요구한다. 그러므로, 전체 에너지 소비는 최적화되어야 한다. 이것은, 선상에서 이용가능하고 전기 에너지를 이용하여 전기 에너지를 디바이스 및 모터에 공급할 때 전기 에너지가 가능한 한 효율적으로 이용되는 가장 경제적인 전력 발생 시스템을 이용하여 전기 에너지가 생성되어야 한다는 것을 의미한다.
종래 기술에 잘 알려진 바와 같이, 추진 디바이스는 해양 선박에서 소모된 대부분의 에너지를 소비한다. 더욱이, 추진 힘 또는 스러스트(thrust)는 상이한 종류의 엔진 또는 모터를 동시에 사용하여 생성된다. 그러므로, 요구된 추진력을 발생시키고 조향할 때, 조합된 에너지 소비가 가능한 한 낮도록 이들을 협력하는 것이 중요하다. 동시에, 총 에너지 소비 및 전기의 생성은 가능한 한 효율적이어야 한다. 선박의 총 에너지가 효율적으로 생성되고, 전력이 상이한 동작 상황에서 모든 전력 소비 디바이스에 효율적으로 공급되고 사용되는 것이 필수적이다.
공보 WO 02/072418은, 하나의 프로펠러가 메인 엔진에 의해 구동되고 다른 프로펠러가 전기 모터에 의해 구동되는 CRP-프로펠러 장치를 제안한다. 제 1 및 제 2 프로펠러의 샤프트는 동축이고, 제 1 프로펠러의 샤프트는 제 2 프로펠러의 중공 샤프트에 배치된다. 메인 엔진은 메인 엔진의 샤프트에 결합된 제 1 프로펠러를 구동시키고, 메인 엔진의 샤프트에 배치된 발전기는 전력을 제 2 프로펠러를 구동하는 모터에 공급한다. 더욱이, 전력을 모터에 공급하는 발전기를 회전시키는 다른 엔진이 있다.
공보 DE 3207398은, 메인 엔진이 선박의 선체에 받쳐지는 프로펠러 상에서 회전하는 CRP 장치를 개시한다. 다른 프로펠러는 메인 엔진에 의해 구동된 발전기로부터 공급되는 모터에 의해 회전된다. 모터는 발전기에 직접 연결되거나, 주파수 변환기를 통해 연결된다. 대안적으로, 모터는 다른 발전기로 구동된 다른 메인 엔진으로부터 메인 스위치 보드를 통해 공급된다.
본 발명의 목적은 선박 또는 해양 선박에서 전력을 공급하기 위한 새롭고 비용에 효율적인 장치를 생성하는 것이다. 본 발명에 따른 이러한 장치는 제1항의 특징부에 의해 특징지어 진다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 한정된다.
추진력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치는 프로펠러 모터를 포함하며, 이러한 프로펠러 모터는 AC 발전기에 연결되고, AC 발전기는 전기 에너지를 프로펠러 모터에 공급하며, AC 발전기는 회전력 유닛에 의해 회전된다. 주파수 변환기는 AC 발전기에 병렬로 연결되고, 주파수 변환기는 제 2 전력 유닛으로부터 전력을 공급한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 주파수 변환기는 스위치에 의해 전력 연결부에 연결되고, 전력 연결부는 ac 발전기를 프로펠러 모터에 연결시킨다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 주파수 변환기는 회전력 유닛에 의해 구동된 메인 프로펠러와 프로펠러 모터에 의해 구동된 제 2 프로펠러 사이의 전력 분배를 변경시킬 때 전력 연결부에 스위칭가능하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 전력 연결부는 라인 차단기(line breaker)를 포함하고, 발전기와 주파수 변환기는 선박을 조종할 때 프로펠러 모터로 대안적으로 스위칭가능하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 장치는 복수의 보조 AC 발전기를 회전시키는 복수의 제 2 전력 유닛을 포함하고, 이에 의해 메인 스위치보드는 보조 AC 발전기에 의해 공급된다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 회전력 유닛은 제 1 프로펠러를 회전시키고, 프로펠러 모터는 제 2 프로펠러를 회전시키고, 제 1 및 제 2 프로펠러는 CRP-시스템을 형성한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 주파수 변환기는 프로펠러들의 전력 요구에 따라 제 2 전력 유닛으로부터 전력을 해양 선박에서의 전력의 다른 소비자에 공급한다.
본 발명의 장치를 이용할 때, 예를 들어, 기계 추직에 비해 선박의 일반적인 장치 및 선체에 더 많은 자유도가 존재한다. 전력 발전기는 더 유리한 방식으로 위치되고, 선박의 유체 역학적 효율은 이를 통해 개선된다.
에너지는 상이한 동작 상황에서 그리고 선박의 가변 전력 요구를 충족시킬 때 가장 효율적인 방식에 의해 생성된다. 이를 통해, 해양 선박의 전기 손실은 또한 종래의 전기 추진 시스템에 비해 최소화된다.
본 발명의 장치는 선박의 요건에 따라 합리적인 방식으로 1차 에너지원을 이용하여 전력 생성 발전소 및 엔진을 구성할 수 있게 한다. 이것은 가장 적합한 복수의 다중 전력 발전소 구성를 선택하기 위해 자유도를 제공하여, 에너지-효율적인 선박 동작을 가능하게 한다.
에너지 생성 기계형 디젤 엔진과 추진력 생성 모터형 전기 모터 또는 메인 프로펠러 디젤은 선박에 분배되고, 이들은 연결 및 연결 해제될 수 있다. 이를 통해 추진 유닛 또는 그 하위 유닛의 여분은 마찬가지로 증가될 수 있다.
본 발명은 첨부도를 참조하여 다음에서 더 구체적으로 설명될 것이다.
본 발명은 선박 또는 해양 선박에서 전력을 공급하기 위한 새롭고 비용에 효율적인 장치에 효과적이다.
도 1은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 동작 모드를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 제 2 동작 모드를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 제 3 동작 모드를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 제 4 동작 모드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 제 5 동작 모드를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 3 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제 4 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 제 2 실시예의 개략도를 도시한다. 해양 선박의 선체 내부에 위치한 회전력 유닛(2)은 발전기(4)를 회전시킨다. 회전력 유닛(2)은 연료로서 기름을 이용하는 2-행정 디젤 엔진인 것이 바람직하다. 회전력 유닛은 또한 가스, 원자력 또는 연료 셀과 같은 몇몇 1차 에너지원을 이용하는 다른 엔진일 수 있다. 발전기(4)는 직접 또는 기어박스를 통해 회전력 유닛(2)의 출력 샤프트에 연결된다. 발전기(4)의 로터의 회전 속도는 이에 따라 회전력 유닛(2)의 출력 샤프트의 회전 속도와 동일하거나, 기어박스를 가질 때, 그 회전수의 비율은 기어의 트랜스미션 비율에 의해 한정된다. 발전기(4)의 전기 출력은 전력 연결부(6)를 통해 프로펠러 모터(8)에 연결된다. 프로펠러 모터(8)는 모터의 샤프트 상에 고정된 프로펠러(10)를 회전시킨다. 회로 차단기(12)는 발전기(4)와 접합점(14) 사이의 전력 연결부(6)에 설치된다.
2개의 보조 회전력 유닛 또는 제 2 전력 유닛(16 및 18)은 2개의 발전기(20 및 22)에 결합되고, 이들 발전기는 전력 연결부를 통해 선박의 메인 스위치보드 또는 메인 버스(24)에 연결된다. 스위치보드(24)는 선박의 전기 분배 메인부(mains)에 연결되고, 발전기(20 및 22)는 전력을 소비자에 공급한다. 보조 회전력 유닛(16 및 18)은 바람직하게 회전력 유닛(2)보다 더 낮은 전력을 갖는 4-행정 디젤 엔진이다. 회전력 유닛(2) 및 보조 회전력 유닛(16 및 18)은 선박의 선체에 있는 적합한 공간에 위치할 수 있고, 이들은 선박의 프로펠러(10) 또는 전력의 다른 소비자 근처에 위치될 필요가 없다. 주파수 변환기(26)는 전력 연결부(28) 및 전력 연결부(29) 각각을 통해 전력 연결부(6)의 접합부(14)와 메인 스위치보드(24) 사이에 결합된다. 메인 스위치보드(24)와 주파수 변환기(26) 사이에 제 2 회로 차단기(30)가 있고, 주파수 변환기(26)와 접합부(14) 사이에 제 3 회로 차단기(32)가 있다.
추진력은 선박의 동작 모드에 따라 회전력 유닛(2) 및 보조 회전력 유닛(16 및 18), 또는 회전력 유닛(2) 및 보조 회전력 유닛(16 및 18)에 의해 생성된다. 선박이 정상 모드로 동작하고, 회로 차단기(12)가 차단되는 어떠한 제어 작용도 필요하지 않을 때, 추진력은 전력 연결부를 통해 추진 모터(8)에 전달된다. 추진 모터(8)는 AC 모터, 비동기 또는 동기 모터인데, 이 모터의 회전 속도는 AC 발전기(4)에 의해 공급된 고류 전류의 주파수에 의존한다. 발전기(4)의 회전 속도는 회전력 유닛(2)의 회전 속도와 동일하거나, 트랜스미션 비율에 비례하는 기어박스가 있다. 발전기(4)와 추진 모터(8) 모두가 AC 기계일 때, 그 회전 속도는 고류 전류의 주파수 및 기계의 극수(pole number)에 비례한다. 따라서, 동기 기계의 경우에, 그 회전 속도는, 극수가 동일할 때 동일하고, 상이한 극수를 가질 때 극수에 반비례한다. 모터(8)가 비동기 모터이면, 비동기 모터의 슬립으로 인해 추가적인 차이가 있다. 일정한 부하 상태에서, 프로펠러(10)의 회전 속도는 회전력 유닛(2)의 회전 속도에 의해 결정되나. 추가 추진력이 요구될 때, 제 2 및 제 3 회로 차단기(30 및 32)는 스위치 온되고, 주파수 변환기(26)는 나머지 전력을 발전기(4)에 병렬인 추진 모터(8)에 공급된다.
선박이 선박을 개시하거나 이동시키는 것과 같은 다른 모드로 동작하는 한편, 1차 모워(mower)가 움직이지 않거나 몇몇 회전력 유닛이 적절히 동작하지 않을 때, 도 1의 장치는 제어 요건을 충족하기 위해 각각 제어될 수 있다. 보조 회전력 유닛(16 또는 18)이 스위치보드(24)에 연결된 디바이스에 대한 요구된 전력을 생성할 수 없고 회전력 유닛(2)이 추전 모터가 요구하는 것보다 많은 에너지 용량을 갖는 상황이 있을 수 있다. 이 경우에, 모든 회로 차단기(12, 30 및 32)는 스위치 온되고, 주파수 변환기(26)는 전력을 스위치보드(24)에 공급하도록 제어된다. 몇몇 경우에, 회전력 유닛(2)은 고장 또는 다른 이유로 인해 이용가능하지 않을 수 있다. 그 상황 하에서, 회로 차단기(12)는 스위치 오프되고, 전력은 전력 연결부(28 및 29)를 통해 발전기(20 및 22)로부터 공급되고, 주파수 변환기(26)에 의해 제어된다
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 개략도를 도시한다. 예를 들어, 2-행정 디젤 엔진인 메인 회전력 유닛(40)은 추진 AC 발전기(42)를 구동시키고, 추진 AC 발진기(42)의 로터는 회전력 유닛(40)의 하나의 출력 샤프트에 고정된다. 선박의 메인 프로펠러(44)는 회전력 유닛(40)의 하나의 다른 출력 샤프트(46)에 고정된다. 발전기(42) 및 프로펠러(44)가 도 2에 도시된 실시예에서 회전력 유닛(40)의 대향 면 상에 있지만, 발전기는 프로펠러(44)와 동일한 회전력 유닛(40)의 면 상에 있을 수 있다. AC 모터(50)에 의해 구동되는 제 2 프로펠러(48)는 메인 프로펠러(44)에 대향한다. 메인 또는 순방향 프로펠러(44)는 베어링을 통해 선박의 선체에 설치된다. 제 2 또는 후방 프로펠러(48)는 AC 모터(50)를 통해 선박의 선체에 지지되거나, 선박의 고무 장치에 지지된다. 순방향 프로펠러(44) 및 후방 프로펠러(48)는 당업자에게 잘 알려진 상반 회전 프로펠러(CRP) 모드로 동작하도록 배치된다. 추진 AC 발전기(42)는 전력 연결부(52)에 의해 AC 모터(50)에 연결된다. 회로 차단기(54)는 전력 연결부(52) 상에 배치되고, 전력 연결부(52)에 의해 AC 모터(50)와 추진 AC 발전기(42) 사이의 연결은 스위칭 온 및 스위칭 오프될 수 있다. 회로 차단기(54)가 스위칭 온될 때, AC 모터(50) 및 AC 발전기(42)는 동일한 주파수를 갖는다. 이들 AC 모터 및 AC 발전기의 회전 속도 뿐 아니라 후방 및 순방향 프로펠러의 회전 속도는 도 3 내지 도 8에 도시된 상이한 동작 모드와 연계하여 구체적으로 나중에 명백한 바와 같이 주파수 및 극수에 의해 영향을 받는다.
2개의 보조 회전력 유닛(56 및 58)은 2개의 발전기(60 및 62)에 결합되고, 이들 2개의 발전기는 전력 연결부를 통해 선박의 메인 스위치보드 또는 메인 버스(64)에 연결된다. 스위치보드(64)는 선박의 전기 분배 메인부(electric distribution mains)에 연결되고, 발전기(60 및 62)는 전력을 소비자에게 공급한다. 보조 회전력 유닛(56 및 58)은 바람직하게 회전력 유닛(40)보다 더 낮은 전력을 갖는 4-행정 디젤 엔진이다. 보조 회전력 유닛(56 및 58)은 선박의 선체에서 적합한 공간에 위치될 수 있고, 선박의 프로펠러(44 또는 48) 근처 또는 전력의 다른 소비자 근처에 위치될 필요가 없다. 주파수 변환기(66)는 전력 연결부(70) 및 전력 연결부(72) 각각을 통해 전력 연결부(52)의 접합부(68)와 메인 스위치보드(64) 사이에 결합된다. 메인 스위치보드(64)와 주파수 변환기(66) 사이에 제 2 회로 차단기(74)가 있고, 주파수 변환기(66)와 접합부(68) 사이에 제 3 회로 차단기(76)가 있다.
도 2에 도시된 추진 시스템은 동작 모드에 따라 여러 방식으로 동작되고 제어될 수 있다. 도 3 내지 도 8을 참조하면, 여러 동작 모드가 분류될 것이다. 적용가능할 때, 동일한 참조 번호는 도 2에서와 같이 도 3 내지 도 8에서 사용될 것이다.
도 3은, 추진력이 보조 회전력 유닛(56 및 58)에 의해 생성되는 반면 메인 회전력 유닛이 작동되지 않는 조종 모드에서의 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 추진력은 화살표(82)로 도시된 바와 같이 후방 프로펠러(48)에 의해 생성되고, 순방향 프로펠러는 정지 상태에 있다. 따라서 AC 발전기(42)는 전력을 생성하지 않고, 회로 차단기(54)는 스위치 오프된다. 회로 차단기(74 및 76)는 스위치 온되고, 전력은 발전기(60 및 62)로부터 주파수 변환기(66) 및 메인 스위치보드를 통해 AC 모터(50)에 공급된다. 전력의 흐름은 화살표(80)에 의해 도시된다. 전기 에너지를 AC 모터(50)에 공급하는 전력 및 주파수는 주파수 변환기(66)에 의해 제어된다. 후방 프로펠러의 추진력은 AC 발전기(60 및 62)의 용량, 사실상 주파수 변환기(66)의 용량에 한정된다.
도 4는, 추진력이 보조 회전력 유닛(56 및 58) 및 메인 회전력 유닛(40)에 의해 생성되는 제 1 시동 모드에서의 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 후방 프로펠러(48) 및 순방향 프로펠러(44)는 화살표(82 및 84)로 도시된 바와 같이 CRP-모드로 작용한다. 메인 회전력 유닛이 작용하지만, AC 발전기(42)는 전력을 생성하지 않고, 전력 회로 차단기(54)는 스위치 오프된다. 회로 차단기(74 및 76)는 스위치 온되고, 전력은 발전기(60 및 62)로부터 주파수 변환기(66) 및 메인 스위치보드를 통해 AC 모터(50)에 공급된다. 전력의 흐름은 화살표(80)로 도시된다. 전기 에너지를 AC 모터(50)에 공급하는 전력 및 주파수는 주파수 변환기(66)에 의해 제어된다. 이 모드에서, 후방 프로펠러(48)의 속도는 순방향 프로펠러(44)의 속도에 독립적으로 제어될 수 있다. 메인 회전력 유닛은 공칭 전력의 25%와 같이 낮아진 전력 레벨 상에서 작동하고, 순방향 프로펠러의 추진력은 총 전력의 약 25%이다. 후방 프로펠러의 추진력은 AC 발전기(60 및 62)의 용량, 사실상 주파수 변환기(66)의 용량에 한정된다.
도 5는, 추진력이 보조 회전력 유닛(56 및 58) 및 메인 회전력 유닛(40)에 의해 생성되는 제 2 시동 모드에서의 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. AC 모터는 주파수 변환기(66)를 통해 AC 발전기(50 및 62)로부터 공급되고, 전력 연결부(52)를 통해 AC 발전기(42)로부터 공급된다. 후방 프로펠러(48) 및 순방향 프로펠러(44)는 화살표(82 및 84)로 도시된 바와 같이 CRP-모드로 작용한다. 메인 회전력 유닛이 작용하고, AC 발전기(42)는 전력을 생성하고, 전력 회로 차단기(54)는 스위치 온된다. 회로 차단기(74 및 76)는 스위치 온되고, 전력은 발전기(60 및 62)로부터 주파수 변환기(66) 및 메인 스위치보드를 통해 AC 모터(50)에 공급된다. AC 발전기(42)로부터의 전력의 흐름은 화살표(86)로 도시되고, AC 모터(50)로의 전력의 흐름은 화살표(88)로 도시된다. 전기 에너지를 AC 모터(50)에 공급하는 전력 및 주파수는 주파수 변환기(66)에 의해 제어된다. 이 모드에서, AC 모터(50)로의 전원은 이에 대응하여 AC 발전기(42)의 출력 전력을 조정하고 주파수 변환기를 제어함으로써 AC 발전기(60 및 62)로부터 AC 발전기(42)로 점차 이동한다. 메인 회전력 유닛은 공칭 전력의 25%와 같이 낮아진 전력 레벨 상에서 작동하고, 순방향 프로펠러의 추진력은 허용된 한계에서 후방 및 순방향 프로펠러의 추진력 레벨을 유지시키기 위해 총 전력의 약 25%이다. 후방 프로펠러의 추진력은 AC 발전기(60 및 62)의 용량, 사실상 주파수 변환기(66)의 용량에 한정되고, 적절한 CRP 기능은, 순방향 및 후방 프로펠러의 추진력이 올바른 비율에, 바람직하게 50 대 50과 20 ㄷ대 80 사이에 있는 것을 요구한다.
도 6은, 추진력이 메인 회전력 유닛(40)에 의해 생성되는 제 3 시동 모드에서의 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 이것은 또한 양쪽 프로펠러가 메인 회전력 유닛(40)의 전력에 의해 작용되고 AC 발전기(42)가 AC 모터(50)에 직접 연결되는 풀 속도 및 풀 전력 추진을 도시한다. 회로 차단기(54)는 스위치 온되는 반면, 회로 차단기(74 및 76)는 스위치 오프되고, AC 모터(50)는 전력 연결부(52)를 통해 AC 발전기(42)로부터 완전히 공급된다. AC 프로펠러(48) 및 순방향 프로펠러(44)는 화살표(82 및 84)로 도시된 바와 같이 CRP-모드로 작용한다. AC 모터(50)로의 전력의 흐름은 화살표(90)에 의해 도시된다. 제 3 시동 모드 동안, 메인 회전력 유닛의 전력은 25%와 같은 낮아진 레벨로부터 공칭 전력으로 증가한다. 효율적인 CRP-기능을 갖기 위해, 순방향 및 후방 프로펠러의 추진력은 올바른 비율, 바람직하게 20:80과 50:50 사이에 있다. AC 발전기(42)가 전력 연결부(52)를 통해 AC 모터(50)에 직접 연결될 때, AC 발전기(42) 및 AC 모터는 동일한 주파수를 갖는다. 이들 모두가 동기 기계일 때, 그 회전 속도는 기계의 극수에 기초하여 서로 차이난다. 이에 대응하여, 후방 및 순방향 프로펠러의 회전 속도는 이들이 기계의 샤프트에 고정될 때와 동일한 방식으로 차이난다.
도 7은, 추진력이 메인 회전력 유닛(40)에 의해 생성되는 제 4 모드에서의 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 메인 회전력 유닛(40)은 풀 전력으로 작용하고, AC 발전기(42)는 AC 모터(50)에 직접 연결된다. 회전 차단기(54)는 스위치 온되고, 또한 회로 차단기(74 및 76)는 스위치 온되고, 주파수 변환기(66)는 라인(52)의 접합부(68)와 메인 스위치보드(64) 사이에 연결된다. AC 모터(50)는 전력 연결부(52)를 통해 AC 발전기($2)로부터 완전히 공급된다. 더욱이 AC 발전기(42)는 또한 주파수 변환기(66)에 의해 제어되는 바와 같이 메인 스위치보드(64)에 전력을 공급한다. AC 모터(50)로의 전력의 흐름은 화살표(94)로 도시되고, AC 발전기(42)로부터의 전력의 흐름은 화살표(92)로 도시되고, 메인 스위치보드(64)로의 전력의 흐름은 화살표(96)로 도시된다. 추진력은 메인 스위치보드(64)에 공급되는 양만큼 낮아진다. 다른 양상에서, CRP는 도 6과 연계하여 설명된 바와 같이 작용한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 개략도를 도시한다. 이 실시예는 하나의 기계 프로펠러 및 2개의 전기 프로펠러를 개시한다. 예를 들어 2-행정 디젤 엔진인 메인 회전력 유닛(100)은 회전력 유닛(100)의 제 1 출력 샤프트에 고정되는 추진 ACC 발전기(102)를 구동시킨다. 선박의 메인 프로펠러(104)는 회전력 유닛(100)의 출력 샤프트(106) 상에 고정된다.
보조 회전력 유닛 또는 제 2 전력 유닛(108)은 전력 연결부를 통해 선박의 메인 스위치보드 또는 메인 버스(112)에 연결된 AC 발전기(110)에 결합된다. 메인 스위치보드(112)는 선박의 전가 분배 메인부에 연결되고, AC 발전기(110)는 전력을 소비자에 공급한다. 보조 회전력 유닛(108)은 바람직하게 회전력 유닛(100)보다 더 낮은 전력을 갖는 4-행정 디젤 엔진이다. 보조 회전력 유닛(108) 및 AC 발전기는 선박의 선체에서의 적합한 공간에 위치될 수 있다.
AC 발전기(102)의 출력은 전력 연결부(114)를 통해 제 1 추진 모터(116)에 연결된다. 회로 차단기(118)는 AC 발전기(102)와 접합부(120) 사이의 라인(114)에 배치된다. 주파수 변환기(122)는 메인 스위치보드(112)와 접합부(120) 사이에 설치된다. AC 발전기(102)의 다른 출력은 전력 연결부를 통해 제 2 추진 모터(126)에 연결된다. 회로 차단기(128)는 AC 발전기(102)와 접합부(130) 사이의 라인(124)에 배치된다. 다른 주파수 변환기(132)는 메인 스위치보드(112)와 접합부(130) 사이에 설치된다.
제 1 전기 모터(116)에 의해 구동된 프로펠러(117)는 AC 발전기(102)에 의해 직접 공급된다. 대안적으로, 제 1 전기 모터(116)는 메인 스위치보드(112)로부터 공급되고, 주파수 변환기(122)에 의해 제어되거나, 제 1 전기 모터(116)는 메인 스위치보드(112)로부터 공급되고, 주파수 변환기(122)에 의해 제어되고, AC 발전기(102)로부터 공급된다. 전력이 AC 발전기로부터 공급될 때, 제 1 모터의 회전 속도는 AC 발전기와 동일하거나, 이에 비례하는 상이한 극수의 경우에 그러하다. 각각 메인 프로펠러(104) 및 프로펠러(117)의 프로펠러 속도는 서로 비례한다. 제 2 모터(126) 및 이에 의해 구동된 프로펠러(127)는 동일한 방식으로 AC 발전기(102)에 의해 구동될 수 있고 및/또는 주파수 변환기(132)에 의해 제어된다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예의 개략도를 도시한다. 이 실시예는 소위 트윈 프로펠러인 2개의 전기 프로펠러를 개시한다. 예를 들어 2-행정 디젤 엔진인 메인 회전력 유닛(140)은, 로터가 회전력 유닛(140)의 출력 샤프트에 고정된 추진 AC 발전기(142)를 구동시킨다.
보조 회전력 유닛 또는 제 2 전력 유닛(148)은 전력 연결부를 통해 선박의 메인 스위치보드 또는 메인 버스(152)에 연결된 AC 발전기(150)에 결합된다. 메인 스위치보드(152)는 선박의 전기 분배 메인부에 연결되고, AC 발전기(150)는 전력을 소비자에 공급한다. 보조 회전력 유닛(148)은 바람직하게 회전력 유닛(140)보다 더 낮은 전력을 갖는 4-행정 디젤 엔진이다. 보조 회전력 유닛(148) 및 AC 발전기(150)는 선박의 선체에서의 적합한 공간에 위치될 수 있다.
AC 발전기(!42)의 출력은 전력 연결부(154)를 통해 제 1 추진 모터(156)에 연결된다. 회로 차단기(158)는 AC 발전기(142)와 접합부(160) 사이의 라인(154)에 배치된다. 주파수 변환기(162)는 메인 스위치보드(152)와 접합부(160) 사이에 설치된다. AC 발전기(142)의 다른 출력은 전력 연결부(164)를 통해 제 2 추진 모터(166)에 연결된다. 회로 차단기(168)는 AC 발전기(142)와 접합부(170) 사이의 라인(164)에 배치된다.
다른 주파수 변환기(172)는 메인 스위치보드(152)와 접합부(170) 사이에 설치된다.
제 1 전기 모터(156)에 의해 구동된 프로펠러(157)는 AC 발전기(142)로부터 직접 공급된다. 대안적으로, 제 1 전기 모터(156)는 메인 스위치보드(152)로부터 공급되고, 주파수 변환기(162)에 의해 제어되거나, 제 1 전기 모터(156)는 메인 스위치보드(152)로부터 공급되고, 주파수 변환기(162)에 의해 제어되고, AC 발전기(142)로부터 공급된다. 전력이 AC 발전기로부터 공급될 때, 제 1 모터의 회전 속도는 AC 발전기와 동일하거나, 이에 비례하는 상이한 극수의 경우에 그러하다. 제 2 모터(166) 및 이에 의해 구동된 프로펠러(167)는 동일한 방식으로 AC 발전기(142)에 의해 구동될 수 있고, 및/또는 주파수 변환기(172)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 해양 선박의 추진력은 에너지원이 기름, 가스, 원자력인 회전력 유닛에 의해 생성된다. 회전력 유닛은 디젤 엔진, 가스 터빈, 또는 원자로 회전 터빈일 수 있다. 더욱이, 소비 열 복구 시스템이 사용되며, 이 시스템은 터보차저에 의해 메인 엔진의 배기 가스를 이용한다. 제 1 프로펠러 및 제 2 프로펠러 모두는 고정된 피치 또는 제어가능한 피치를 가질 수 있다.

Claims (7)

  1. 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치로서, 상기 장치는 AC 발전기(4)에 연결되는 프로펠러 모터(8)를 포함하고, AC 발전기(4)는 전기 에너지를 프로펠러 모터(8)에 공급하고, AC 발전기(4)는 회전력 유닛(2)에 의해 회전되는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치에 있어서,
    주파수 변환기(26)는 AC 발전기(4)에 병렬로 연결가능하고, 주파수 변환기(26)는 제 2 전력 유닛(16, 18)으로부터 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 주파수 변환기(26)는 스위치(32)를 통해 전력 연결부(14)에 연결되고, 전력 연결부(14)는 AC 발전기(4)를 프로펠러 모터(8)에 연결하는 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 주파수 변환기(66)는 회전력 유닛(40)에 의해 구동된 메인 프로펠러(44)와 프로펠러 모터(50)에 의해 구동된 제 2 프로펠러(48) 사이에 전력 분배를 변경시킬 때 전력 연결부(68)에 스위칭가능한 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 전력 연결부는 라인 차단기(54)를 포함하고, 발전기(42) 및 주파수 변환기(66)는 선박을 조종할 때 프로펠러 모터(50)에 대안적으로 스위칭가능한 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제 2 전력 유닛(56, 58)을 포함하고, 복수의 제 2 전력 유닛은 복수의 보조 AC 발전기(60, 62)를 회전시키고, 메인 스위치보드(64)는 보조 AC 발전기에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 회전력 유닛(40)은 제 1 프로펠러(44)를 회전시키고, 프로펠러 모터(50)는 제 2 프로펠러(48)를 회전시키고, 제 1 및 제 2 프로펠러는 CRP-시스템을 형성하는 것을 특징으로 하는, 전력을 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수 변환기(66)는 프로펠러들의 전력 요구에 따라 회전력 유닛(42)으로부터 해양 선박에서의 전력의 다른 소비자에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는, 해양 선박의 추진 시스템에 공급하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021040297A1 (ko) * 2019-08-26 2021-03-04 주식회사 빈센 모듈화된 선박용 전기 추진 장치

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6157886B2 (ja) * 2013-03-19 2017-07-05 第一電気株式会社 船舶用電気推進システム
JP6539896B2 (ja) * 2015-02-20 2019-07-10 三菱造船株式会社 船舶推進システム、船舶及び船舶推進方法
JP2017047718A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 三井造船株式会社 浮体式洋上設備、及び浮体式洋上設備の電力供給方法
SG11201805733UA (en) * 2016-01-20 2018-08-30 Siemens Ag Vessel energy management system
US10017170B1 (en) * 2017-01-05 2018-07-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for propulsion system control
DE102017213414A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Aktivrudernachrüstung
CN113382923B (zh) * 2018-12-14 2024-04-19 Abb瑞士股份有限公司 驱动布置、摆线船用推进单元和操作驱动布置的方法
DE102019207936A1 (de) * 2019-05-29 2020-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Energieversorgungseinrichtung
JP7405705B2 (ja) 2020-06-18 2023-12-26 三井Ｅ＆Ｓ造船株式会社 船舶
EP4230517A1 (de) * 2022-02-17 2023-08-23 FSG-Nobiskrug Holding GmbH Frachtschiff mit effizenzverbessertem mehrpropellerantrieb

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1024365A1 (ru) * 1982-02-18 1983-06-23 Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Всесоюзного Рыбопромышленного Объединения Азово-Черноморского Бассейна Судова энергетическа установка
DE3207398C2 (de) * 1982-03-02 1986-03-06 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Schiffspropulsionsanlage mit einem Haupt- und einem Kontrapropeller
EP0117881B1 (de) * 1983-03-03 1986-06-18 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Schiffspropulsionsanlage mit einem Haupt- und einem Zusatzpropeller
CH667627A5 (de) * 1985-09-03 1988-10-31 Sulzer Ag Schiffsantrieb.
DE4340747C1 (de) * 1993-11-30 1995-04-27 Nord Systemtechnik Schiffspropulsionsanlage mit zwei gegenläufig rotierenden Propellern
RU2146635C1 (ru) * 1998-12-30 2000-03-20 Государственная морская академия им.адмирала С.О.Макарова Судовая электроэнергетическая установка
DE10111910A1 (de) * 2001-03-13 2002-09-19 Man B&W Diesel A/S, Copenhagen Sv Hybride dieselmechanische und -elektrische Antriebsanlage für einen sicheren und anpassungsfähigen Schiffsbetrieb
FI20031416A (fi) * 2003-09-30 2005-03-31 Abb Oy Propulsiojärjestelmä
WO2009076659A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Foss Maritime Company Hybrid propulsion systems
NO332138B2 (no) * 2009-11-09 2016-04-11 Rolls Royce Marine As Power Electric Systems Bergen Hybrid fremdriftssystem for et fartøy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021040297A1 (ko) * 2019-08-26 2021-03-04 주식회사 빈센 모듈화된 선박용 전기 추진 장치

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013135709A (ru) 2015-02-10
BR112013017022A2 (pt) 2019-09-24
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US20130293003A1 (en) 2013-11-07
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RU2553530C2 (ru) 2015-06-20

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