KR20140006998A

KR20140006998A - 투양묘 장치

Info

Publication number: KR20140006998A
Application number: KR1020137031990A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 코타케; 요헤이 모리
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-01-16
Also published as: KR101561145B1; JP5576981B2; WO2013136381A1; CN103732488A; JPWO2013136381A1

Abstract

본 발명의 투양묘 장치(1)는 묘쇄(3)가 감기는 묘차(21)와, 묘차의 회전을 제동하는 브레이크 기구(30)와, 묘차의 실 회전 속도를 측정하는 회전 속도 측정 수단(22)과, 묘쇄의 목표 투묘 속도를 설정하는 설정 수단(100)과, 브레이크 기구를 구동하는 유압 액추에이터를 포함하며, 그 유압 액추에이터에 공급되는 압력 오일의 압력에 따라 브레이크 기구의 제동력을 조절하는 제동력 조절 기구(30)와, 회전 속도 측정 수단에 의해 측정된 묘차의 실 회전 속도가 설정 수단에 의해 설정된 목표 투묘 속도를 추종하도록, 유압 액추에이터에 공급하는 압력 오일의 압력을 제어하도록 제동력 조절 기구에 지령 전압을 출력하는 제어 수단(100)을 구비한다.

Description

투양묘 장치{ANCHOR CASTING AND WEIGHING DEVICE}

본 발명은 선박의 투양묘(投揚錨) 장치에 관한 것으로, 특히 투묘때 묘쇄(錨鎖)의 이송 길이(투묘 길이)가 목표 투묘 길이에 도달하기까지 목표 투묘 속도를 추종한 투묘 속도로 투묘하는 것이 가능한 투양묘 장치에 관한 것이다.

선박에는 일반적으로 투양묘를 행하는 투양묘 장치가 설치되어 있다. 투양묘 장치는 연안 해역에서 선박이 정착할 때나, 잔교와 부두 등의 접안 시설에 선박이 접안할 때에, 풍파와 조류 등에 의한 환경 외력 하이더라도 계류 가능하게 할 목적으로 사용되고 있다. 투양묘 장치는 닻(anchor), 묘쇄(anchor chain), 양묘기(windlass), 묘쇄를 뱃전 밖으로 내놓는 묘쇄공(hawse pipe), 묘쇄의 내보냄을 억제하는 제쇄기(chain compressor), 묘쇄를 격납하는 묘쇄고(chain locker), 양묘기의 쇄차(chain wheel)에서 묘쇄공으로 묘쇄를 유도하는 묘쇄 관(chain pipe) 등을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 양묘기로서, 종래부터 수동 브레이크에 의한 투묘가 주로 이루어지고 있지만, 승조원이 브레이크 조작에 숙련되어 있지 않으면, 원활한 투묘가 되지 않으므로 투양묘 장치에 의한 투묘 작업의 자동화가 요구되고 있다.

예를 들면, 특허문헌1에는 묘쇄가 감기는 쇄차를 구동하는 유압 모터에 브레이크를 설치함과 동시에 그 유압 모터에 제어 밸브를 설치하고, 쇄차의 회전수(즉, 묘쇄의 이송 길이)를 계수한 결과에 따라 그 브레이크의 제동 또는 그 제어 밸브를 자동 투묘 속도 제어하는 양묘기가 개시되어 있다. 또한, 이 자동 투묘 속도 제어의 구체적인 내용으로는 묘차의 축 회전수가 로터리 인코더에 의해 측정되고, 그 측정된 회전수가 소정의 설정 값이 될 때까지 비교 연산되는 것이 예시되어 있다.

일본특허공개공보 평9-249391호

특허문헌1에 개시되어 있는 양묘기는 쇄차의 회전수를 계수하여 얻어지는 묘쇄의 이송 길이에 따라 브레이크에 의한 쇄차의 제동을 자동 투묘 속도 제어하고 있다. 요컨대, 특허문헌1의 양묘기는 닻이 해저에 도달할 때까지의 낙하(투묘) 과정을 묘쇄의 이송 길이의 파라미터만으로 판별하고 있는 것에 지나지 않으며, 이 때문에 예를 들면 묘쇄의 이송 길이가 소정의 목표 투묘 길이에 도달함으로써 묘쇄의 감아올림이 종료하였을 때 또는 투묘가 종료하였을 때를 판별하여 유압 모터의 회전을 중지시키도록 브레이크를 거는 단순한 제어밖에 실시할 수 없다.

양묘기가 받는 기계적인 충격 등을 감안하면, 닻 및 묘쇄를 소정의 목표 투묘 속도에 따라 낙하시키는 것이 바람직한바, 특허문헌1의 양묘기에서는 이와 같이 목표 투묘 속도에 따라 낙하시키는 것이 곤란하다는 문제가 있었다. 또한, 브레이크 등 기계 시스템의 응답성(시간 지연) 영향을 받아서 묘쇄의 이송 길이에는 고르지 못함이 생기기 쉽고, 이 때문에, 브레이크에 의한 쇄차의 제동이 불안정해지기 쉽다는 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 투묘 때 묘쇄의 이송 길이(투묘 길이)가 목표 투묘 길이에 도달하기까지 목표 투묘 속도를 추종한 투묘 속도로 투묘하는 것이 가능한 투양묘 장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예에 따른 투양묘 장치는 상기 묘쇄가 감기는 묘차와, 상기 묘차의 회전을 제동하는 브레이크 기구와, 상기 묘차의 실 회전 속도를 측정하는 회전 속도 측정 수단과, 상기 묘쇄의 목표 투묘 속도를 설정하는 설정 수단과, 상기 브레이크 기구를 구동하는 유압 액추에이터를 포함하며, 그 유압 액추에이터에 공급되는 압력 오일의 압력에 따라 상기 브레이크 기구의 제동력을 조절하는 제동력 조절 기구와, 상기 회전 속도 측정 수단에 의해 측정된 상기 묘차의 실 회전 속도가 상기 설정 수단에 의해 설정된 상기 목표 투묘 속도를 추종하도록, 상기 유압 액추에이터에 공급하는 압력 오일의 압력을 제어하도록 상기 제동력 조절 기구에 지령 전압을 출력하는 제어 수단을 구비한 것이다.

상기 구성에 따르면, 묘차의 회전수(즉, 묘쇄의 이송 길이)가 아니라 묘차의 회전 속도에 따라 묘차의 실 회전 속도가 목표 투묘 속도를 추종하도록 묘차의 회전을 제동할 수 있고, 이에 따라 묘쇄를 소망하는 투묘 속도로 낙하시키는 것이 가능하게 된다.

상기 투양묘 장치에 있어서, 투묘 시작 때까지 상기 제동력 조절 기구에 대한 상기 지령 전압의 바이어스 값을 결정하기 위하여, 상기 묘쇄의 투묘 속도가 소정의 초기 속도로 될 때까지 상기 지령 전압의 전압 값을 점차적으로 증가시키고, 상기 묘쇄의 투묘 속도가 상기 초기 속도 이상으로 되었을 때 상기 지령 전압의 전압 값을 상기 지령 전압의 바이어스 값으로 결정하는 지령 전압 바이어스 결정 수단을 더 구비하는 것으로 하여도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제동력 조절 기구에 보내는 지령 전압의 바이어스 값을 묘쇄가 소정의 투묘 속도로 움직이기 시작하는 지령 값을 기준으로 결정하므로 투묘 길이나 브레이크 라이닝(brake lining)의 마모 등 외부 요인의 영향을 줄일 수 있어 제동력 조절 기구에 의한 브레이크 기구의 조절을 안정화시킬 수 있다.

상기 투양묘 장치에 있어서, 상기 지령 전압이 PWM 신호 성분을 포함하는 것이며, 상기 PWM 신호의 진폭이 상기 브레이크 기구의 제동력과 상기 지령 전압의 관계에서 존재하는 이력(hysteresis)의 이력폭보다 크고, 상기 PWM 신호의 중심 전압이, 상기 진폭이 상기 이력폭을 완전히 넘도록 설정되는 것으로 하여도 좋다.

상기 구성에 따르면, 상기 브레이크 기구의 제동력과 상기 지령 전압의 관계에서 존재하는 이력의 이력폭을 초과하는 진폭의 지령 전압이 제동력 조절 기구에 입력되기 때문에, 제동력의 제어에 있어서의 이러한 이력을 상쇄할 수 있다.

상기 투양묘 장치에 있어서, 상기 설정 수단은 목표 투묘 길이를 더 설정 가능하며, 투묘 시작에서부터의 경과 시간을 측정하는 투묘 시간 측정 수단과, 상기 투묘 시간 측정 수단에 의해 측정된 투묘 시간과 상기 목표 투묘 속도에 따라 상기 묘차로부터 내보내진 상기 묘쇄의 실 투묘 길이를 산출하는 투묘 길이 산출 수단과, 상기 목표 투묘 속도와 상기 목표 투묘 길이와 미리 설정된 감속도에 따라 상기 묘차로부터 내보내진 상기 묘쇄의 감속 시작 투묘 길이를 산출하는 감속 시작 투묘 길이 산출 수단을 더 구비하며, 상기 제어 수단은 상기 실 투묘 길이가 상기 감속 시작 투묘 길이에 도달하였을 경우, 상기 실 회전 속도가 상기 감속도에 따라 감속하도록, 상기 유압 액추에이터에 공급하는 압력 오일의 압력을 제어하도록 상기 제동력 조절 기구에 지령 전압을 출력하는 것으로 하여도 좋다.

상기 구성에 따르면, 투묘 시간과 목표 투묘 속도에 따라 묘쇄의 실 투묘 길이(이송 길이)를 속도 제어의 과정에서 순차적으로 파악할 수 있다. 또한, 묘쇄의 실 투묘 길이가 목표 투묘 길이에 도달하기 전에(실 투묘 길이가 감속 시작 투묘 길이에 도달한 후에), 묘차의 실 회전 속도가 감속도에 따라 감속하도록 묘차의 회전을 제동할 수 있고, 이에 따라 닻이 착지하였을 때에 선박에 가해지는 기계적인 충격을 제어하는 것이 가능해진다.

상기 투양묘 장치에 있어서, 상기 설정 수단은 상기 목표 투묘 속도를 경시적으로 설정 가능한 것으로 하여도 좋다.

상기 구성에 따르면, 더욱 섬세하게 투묘를 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 투묘 때 묘쇄의 이송 길이(투묘 길이)가 목표 투묘 길이에 도달하기까지 목표 투묘 속도를 추종한 투묘 속도로 투묘하는 것이 가능한 투양묘 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투양묘 장치의 전체 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서 브레이크 장착형 구동 장치의 제동력 조절 기구의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 있어서 제동력 조절 기구의 유압 계통 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 있어서 제동력 조절 기구의 유압 계통의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투양묘 장치의 자동 투묘 속도 제어의 동작 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서 투묘 시작 전에 제동력 조절 기구에 대한 지령 전압의 바이어스 값을 얻는 자동 인칭(inching) 제어의 동작 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 있어서 브레이크 기구의 제동력과 제동력 조절 기구에 대한 지령 전압의 관계에서 존재하는 이력을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 있어서 PWM(펄스 폭 변조) 신호를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 상응하는 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고 특별히 언급하지 않는 경우에는 그 중복하는 설명을 생략한다.

[투양묘 장치의 전체 구성 예]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투양묘 장치의 전체 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타내는 투양묘 장치(1)는 닻(7)과, 닻(7)을 일단에 연결시킨 묘쇄(3)와, 선박(10)의 갑판(5) 상에 설치된 양묘기(2)와, 묘쇄(3)를 투묘 때에 뱃전 밖으로 내보내기 위한 묘쇄공(12)과, 양묘기(2)와 묘쇄공(12) 사이에 설치되어 묘쇄(3)가 선박(10)의 계류 중에 내보내는 것을 억제하는 제쇄기(14)와, 갑판(5) 아래의 공간을 이용하여 묘쇄(3)를 격납하는 묘쇄고(16)와, 양묘기(2)의 쇄차(21)로부터 묘쇄고(16)를 향하여 묘쇄(3)를 유도하는 묘쇄관(18)을 구비하고 있다. 또한, 투양묘 장치(1)는 양묘기(2)의 쇄차(21)를 구동함과 동시에 쇄차(21)의 회전에 대한 제동력을 조절 가능한 제동력 조절 기구(30)와, 양묘기(2)의 쇄차(21)의 회전 속도(단위시간당 회전수)를 측정하는 회전 속도 측정기(22)와, 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정된 쇄차(21)의 회전 속도에 따라 제동력 조절 기구(30)를 제어하는 제어 장치(100)를 구비하고 있다.

회전 속도 측정기(22)는 태코미터(tachometer)와 같이 회전 속도를 직접 측정 가능한 계기뿐 아니라, 회전수 센서와 회전자 위치 센서 등으로부터 얻어진 측정 결과로부터 회전 속도를 간접적으로 구하는 것이 가능한 측정기이어도 좋다. 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정되는 단위는 예를 들면, 분당 회전(rpm), 초당 회전(rps), 초당 래디안(rad/sec)이다. 회전 속도 측정기(22)는 쇄차(21)의 회전축 단부에 설치되지만, 그 위치에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 쇄차(21)의 회전 속도를 측정 가능한 위치(예를 들면, 후술하는 브레이크 드럼(50)의 회전축(51) 위)이면 어디라도 좋다.

제어 장치(100)는 제어기(101)(CPU, DSP, 마이크로컨트롤러, PLC( programmable logic controller), 논리 회로 등)와, 기억기(102)(롬, 램 등)와, 입력 장치(키보드, 마우스, 터치패널 등)(103)과, 출력 장치(디스플레이 등)(104)를 구비한 정보 처리 장치로 실현된다. 또한, 제어 장치(100)는 제어기(101) 및 기억기(102)만을 구비하고 있으며, 제어 장치(100)를 퍼스널컴퓨터 등의 단말 장치와 통시 가능하게 연결하여 그 단말 장치가 구비하는 입력 장치 및 출력 장치를 이용하도록 실현되어도 좋다. 또한, 제어 장치(100)는 서로 협동하여 분산 제어하는 복수의 제어기(101)를 구비하여 구성되어도 좋다.

또한, 제어 장치(100)는 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정된 양묘기(2)의 쇄차(21)의 회전 속도를 얻기 위하여, 신호 입력 인터페이스와 신호 변환기 등의 부품을 더 구비하고 있다. 또한, 제어 장치(100)는 제동력 조절 기구(30)의 유압 계통에 포함된 후술하는 전자 릴리프 밸브(36) 또는 전자 감압 밸브(38)에 대하여 그 개도 지령 값을 전기 신호(예를 들면, 지령 전압)로 전달하기 위하여, 신호 변환기와 신호 출력 인터페이스 등의 부품을 더 구비하고 있다.

또한, 제어 장치(100)는 후술하는 투묘 시간을 측정할 목적으로 제어기(101)가 구비하는 소프트웨어 타이머와 하드웨어 타이머를 이용하여도 좋고, 이러한 타이머를 제어기(101)와는 독립적으로 설치하도록 하여도 좋다.

또한, 제어 장치(100)는 후술하는 투묘 길이를 산출할 목적으로 제어기(101)가 구비하는 적분기와 승산기를 이용하여도 좋고, 이러한 연산기를 제어기(101)와는 독립적으로 설치하여도 좋다.

[제동력 조절 기구의 구조 예]

도 2는 본 발명의 실시예에 있어서 제동력 조절 기구의 일 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 2의 설명에서 사용하는 방향의 개념은 선박 길이 방향을 전후 방향으로 하고, 선박(10)의 폭 방향을 좌우 방향으로 하고, 선박(10)의 높이 방향을 상하 방향으로 한다. 따라서, 도 2는 제동력 조절 기구(30)의 좌측면도를 나타내고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제동력 조절 기구(30)는 선박(10)의 갑판(5) 위에 설치된 기대(41)와, 기대(41)에서 전후 방향(수평 방향)으로 소정의 간격을 두고 상 방향으로 각각 연장 설치되어 있는 브래킷(41a) 및 브래킷(41b)과, 브래킷(41a) 및 브래킷(41b)에 의해 전후 방향(수평 방향)과 평행이 되도록 지지되는 액추에이터 지지 부재(42)와, 브래킷(41a) 및 액추에이터 지지 부재(42)의 결합 부분(42a)에서 상 방향(수직 방향)으로 지지되는 밴드 지지 부재(43)와, 길이 방향이 상하 방향과 평행이 되도록 하 방향 측(유압 액추에이터(40)의 압력 오일 공급 측)에 있는 실린더 바닥부(40a)가 액추에이터 지지 부재(42)의 중앙부와 결합되어 있는 유압 액추에이터(40)와, 유압 액추에이터(40)의 상 방향 측(피스톤 로드(401) 측)에 있는 실린더 헤드부(40b)의 상하 방향 신축과 연동하여 후술하는 연결점(45b)을 지점으로 하여 후술하는 막대기형 부재(48) 및 후술하는 브래킷(47)과 함께 회동 가능해지도록 구성된 레버 부재(45)와, 그 회전축(51)이 쇄차(21)의 회전축(21a)과 연결되어 있는 브레이크 드럼(50)과, 브레이크 드럼(50)의 외주를 둘러싸는 동시에 브레이크 드럼(50)이 노출되는 공극부를 가진 브레이크 밴드(52)와, 브레이크 밴드(52)의 일단 측에 설치되며, 밴드 지지 부재(43)의 일단과 결합되는 브래킷(46)과, 브레이크 밴드(52)의 타단 측에 설치되며 상기 공극부를 통하여 브래킷(46)과 서로 대향하는 브래킷(47)과, 그 일단은 레버 부재(45)와 연결되며, 그 타단 측에 설치된 고정부(48a)가 브래킷(47)과 연결되어 있는 막대기형 부재(48)를 구비하고 있다.

유압 액추에이터(40)는 그 함체 내에서 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)와, 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)를 유압 액추에이터(40)의 압력 오일 공급 측으로 가압하는 나선형 스프링(402)을 구비하고 있다. 요컨대, 유압 액추에이터(40)는 그 함체 내에 공급된 압력 오일에 의한 상 방향으로의 압력과, 스프링(402)에 의한 하 방향으로 가압력의 관계에 따라 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)를 상하 방향으로 신축 가능하게 되도록 구성되어 있다. 또한, 유압 액추에이터(40)의 함체 안은 피스톤 로드(401)를 수용하는 로드 측 오일 실(401a)과, 피스톤 로드(401)를 수용하지 않은 피스톤 측 오일 실(400a)로 구획되어 있다.

브레이크 드럼(50)은 양묘기(2)의 쇄차(21)와 동축이므로 쇄차(21)와 동기화하여 회전한다. 또한, 브레이크 드럼(50) 및 쇄차(21)를 회전시키는 모터로서는 유압 모터 및 전기 모터(모두 도시되지 않음) 중 어느 것이라도 좋다. 브레이크 드럼(50)의 외주를 둘러싸는 브레이크 밴드(52)는 브레이크 드럼(50)의 회전을 제동 가능하게 하도록 띠 모양의 마찰재가 표면에 부착되어 있다. 또한, 양묘기(2)의 쇄차(21)를 구동하는 유압 모터 및 전기 모터의 회전자의 외주를 둘러싸도록 브레이크 밴드(52)가 설치되어 있어도 좋다.

전술한 구조에 따라, 제동력 조절 기구(30)는 다음과 같은 동작을 한다. 먼저, 유압 액추에이터(40)의 함체 내에 압력 오일이 공급되지 않는 경우(일반적인 경우), 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)는 스프링(402)의 탄발력에 의해 유압 액추에이터(40)의 압력 오일 공급 측으로 가압되어 있다. 또한, 브레이크 드럼(50)에 대하여 브레이크 밴드(52)가 완전히 조여진 상태가 되어 브레이크 드럼(50) 및 쇄차(21)의 회전이 멈춘다.

한편, 유압 액추에이터(40)의 함체 내(피스톤 측 오일 실(400a)에 압력 오일이 공급되었을 경우(가압 때의 경우), 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)는 압력 오일의 압력에 의해 상 방향으로 신장되어 가고, 이에 따라 레버 부재(45)는 밴드 지지 부재(43), 레버 부재(45), 및 브래킷(46)의 연결점(45b)을 지점으로 하여 시계 방향으로 회동한다. 이에 따라, 막대기형 부재(48)는 브레이크 드럼(50)에 대한 브레이크 밴드(52)에 의한 조임을 해제하는 방향(도 2의 예에서는 우 사선 하 방향)으로 작동한다. 이때, 브레이크 드럼(50) 및 쇄차(21)의 회전 속도가 상승하기 시작한다. 또한, 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)의 신장 정도에 따른 브레이크 밴드(52)의 조임력을 변화시킴으로써, 브레이크 드럼(50) 및 쇄차(21)의 회전 속도가 조정된다.

[제동력 조절 기구의 유압 계통 예]

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서 제동력 조절 기구의 유압 계통 예를 나타낸 도면이다.

도 3에 나타내는 유압 계통에서는 유압 펌프에서 유압 액추에이터로의 압력 오일 유입량이 오버플로우 상태를 전제로 하고 잉여 유량을 조정함으로써 간접적으로 유압 액추에이터로의 압력 오일 유입량을 결정한다는 이른바 블리드 오프(bleed-off) 회로가 구축되어 있다. 또한, 블리드 오프 회로를 실현하기 위하여, 유압 액추에이터(40)에의 압력 오일 공급 측에는 양묘기(2)의 쇄차(21)의 회전 속도 측정 결과(회전 속도 측정기(22)의 출력)를 나타내는 전기 신호의 레벨에 비례하여 개폐하는 전자 릴리프 밸브(36)가 설치되어 전자 릴리프 밸브(36)의 개폐 정도에 따라 유압 액추에이터(40)에 공급되는 압력 오일의 압력이 조정된다. 또한, 전술한 바와 같이, 유압 액추에이터(40)의 피스톤 로드(401)의 신축이 브레이크 드럼(50)의 외주를 둘러싸는 브레이크 밴드(52)의 조임 정도와 연관되어 있으므로, 유압 액추에이터(40)에 공급되는 압력 오일의 압력이 전자 릴리프 밸브(36)에 의해 임의로 조정됨에 따라, 브레이크 밴드(52)에 의한 제동력이 임의로 조절된다.

도 3에 나타내는 유압 계통의 구성을 구체적으로 설명한다. 도 3에 나타내는 유압 계통은 작동 오일을 저장하는 오일 탱크(31)와, 브레이크 밴드 (52)와 연결된 피스톤 로드(401)를 신축시키는 유압 액추에이터(40)와, 오일 탱크(31)에서 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)의 압력 오일 공급구로 작동 오일을 공급하는 오일 공급 관로(301)와, 유압 액추에이터(40)의 로드 측 오일 실(401a)의 압력 오일 배출구에서 오일 탱크(31)로 작동 오일을 배출하는 오일 배출 관로(302)를 구비하고 있다.

또한, 오일 공급 관로(301)의 배관 계통 상에는 오일 탱크(31)에서 작동 오일을 빨아올리고 그 작동 오일을 압력 오일로 바꾸어 토출하는 유압 펌프(32)와, 유압 펌프(32)로부터 토출된 압력 오일의 유량을 일정하게 하도록 조정하는 유량 조정 밸브(34,35)와, 유압 펌프(32)와 유량 조정 밸브(34,35) 사이에 설치되어 압력 오일의 흐름을 한 방향으로 제한하는 체크 밸브(역지 밸브)(33)와, 오일 공급 관로(301) 중 유량 조정 밸브(34,35)와 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a) 사이를 연결하는 배관에서 분기되어 오일 탱크(31)에 이르는 블리드 오프 관로(303)와, 블리드 오프 관로(303)의 배관 계통 상에 설치되어 유량 조정 밸브(34,35)에서 유압 액추에이터(40)로 공급되는 압력 오일의 전부 또는 일부를 오일 탱크(31)로 되돌리는 전자 릴리프 밸브(36)와, 오일 공급 관로(301) 중 유압 펌프(32)와 체크 밸브(33) 사이를 연결하는 배관에서 분기되어 오일 탱크(31)에 이르는 릴리프 관로(304)와, 릴리프 관로(304)의 배관 계통 상에 설치되어 유압 펌프(32)에서 토출된 작동 오일의 일부를 오일 탱크(31)로 되돌리는 릴리프 밸브(37)를 구비하고 있다. 또한, 유량 조정 밸브(34,35)는 체크 밸브(34)와 가변 스로틀 밸브(35)의 병렬연결로 구성되어 있다.

또한, 상기 구성 중에서, 체크 밸브(3), 유량 조정 밸브(34,35) 및 릴리프 밸브(37)는 유압 계통의 신뢰성 향상을 위하여 설치되어 있지만, 유압 계통의 용도에 따라 이러한 밸브(33,34,35,37) 중 적어도 하나를 설치하지 않아도 좋다.

도 3에 나타내는 유압 계통의 동작 및 그에 따른 투묘의 동작을 설명한다. 먼저, 유압 펌프(32)의 운전이 멈추어 있고, 또한 전자 릴리프 밸브(36)가 개방되어 있는 상태(입력 포트 및 출력 포트 사이가 차단된 상태)로 한다. 이때, 유압 액추에이터(40)의 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)에는 상 방향으로의 압력이 거의 걸리지 않으므로 브레이크 드럼(50)에 대한 브레이크 밴드(52)의 조임이 유지되어 있고, 이 결과 양묘기(2)의 쇄차(21)에 감긴 묘쇄(3) 및 그 일단에 연결된 닻(7)은 정지되어 있다.

투묘 시작에 따라 유압 펌프(32)의 동작이 시작되면, 유압 펌프(32)에서 체크 밸브(33) 및 유량 조정 밸브(34,35)를 통하여 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)로 공급되는 압력 오일은 전자 릴리프 밸브(36)에 의해 오일 탱크(31)에의 블리드 오프 경로가 차단되어 있으므로 그 모두가 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)에 공급된다. 그러면, 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)의 압력은 서서히 상승해가게 되고, 이에 따라 스프링(402)에 의한 탄성적인 가압력에 맞서서 유압 액추에이터(40)의 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)가 상 방향으로 신장된다. 이에 따라, 브레이크 드럼(50)에 대한 브레이크 밴드(52)의 조임력이 완화되어 양묘기(2)의 쇄차(21)에 감긴 묘쇄(3) 및 그 일단에 연결된 닻(7)의 내보냄이 시작된다. 또한, 전자 릴리프 밸브(36)의 설정 압력에 도달하면 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)에 공급되는 압력 오일의 일부가 오일 탱크(31)에 블리드 오프(릴리프)된다. 이에 따라, 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)의 상 방향으로의 신축을 서서히 정지하면서 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)의 압력은 전자 릴리프 밸브(36)의 설정 압력 이하로 유지된다.

또한, 투묘가 시작되면, 양묘기(2)의 쇄차(21)의 회전 속도가 쇄차(21)의 회전축 상에 설치된 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정된다. 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정된 회전 속도에 따른 전기 신호의 레벨에 비례하도록 전자 릴리프 밸브(36)의 개폐 정도(입력 포트 및 출력 포트 사이의 경로 단면적)가 변화한다. 이때, 유량 조정 밸브(34,35)에서 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a)로 공급되는 압력 오일의 압력이 상승 또는 하강하고, 나아가서는 유압 액추에이터(40)의 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)가 상하 방향으로 신축된다. 이에 따라, 브레이크 드럼(50)에 대한 브레이크 밴드(52)의 조임력이 조절되고, 이 결과 양묘기(2)의 쇄차(21)에 감긴 묘쇄(3) 및 그 일단에 연결된 닻(7)의 속도 제어가 이루어진다.

도 4는 본 발명의 실시예에 있어서 제동력 조절 기구의 유압 계통의 변형예를 나타낸 도면이다. 구체적으로는 도 3에 나타내는 유압 계통의 구성과 비교하여 전자 릴리프 밸브(36)가 설치되는 대신에 오일 공급 관로(301) 중 유량 조정 밸브(34,35)와 유압 액추에이터(40)의 피스톤 측 오일 실(400a) 사이를 연결하는 배관에 전자 감압 밸브(38)가 설치되어 있다. 전자 감압 밸브(38)는 회전 속도 측정기(22)에 의해 측정된 회전 속도에 따른 전기 신호에 의해 그 개폐 정도를 변화하고, 이에 따라 토출 압력을 조정하는 제어 밸브이다. 도 4에 나타내는 유압 계통에 의해서도 도 3에 나타내는 유압 계통과 동일한 브레이크 밴드(52)의 조임력 조절이 가능하다.

[투양묘 장치의 자동 투묘 속도 제어 예]

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투양묘 장치의 자동 투묘 속도 제어의 동작 예를 나타내는 플로우차트이다.

먼저, 유압 펌프(32)의 운전이 정지되어 있고, 유압 액추에이터(40)의 피스톤(400) 및 피스톤 로드(401)에 유압이 가해지지 않는 상태로 한다. 요컨대, 브레이크 드럼(50)은 브레이크 밴드(52)에 의해 완전히 조여져 양묘기(2)의 쇄차(21)에 감긴 묘쇄(3) 및 그 일단에 연결된 닻(7)은 정지되어 있다.

선박(10)의 승조원은 예를 들면, 선박(10)이 연안 해역에 선박이 정박할 때나, 잔교와 부두 등의 접안 시설에 선박이 접안할 때에, 제어 장치(100)의 입력 장치를 조작하거나 하여 제어 장치(100)의 기억기(102)에 저장되어 있는 투양묘 장치(1)의 자동 투묘 속도 제어용 제어 프로그램의 실행을 시작한다. 그러면, 제어 장치(100)의 출력 장치에는 목표 투묘 속도(V1), 목표 투묘 길이(L1)의 입력을 촉구하는 초기 설정 메시지가 표시되고, 승조원은 제어 장치(100)의 입력 장치를 조작하여 목표 투묘 속도(V1), 목표 투묘 길이(L1)를 입력한다(단계(S500)). 또한, 목표 투묘 속도(V1)는 자중 낙하 속도 미만으로 한다. 이에 따라, 제어 장치(100)의 기억기(102)에는 입력된 목표 투묘 속도(V1), 목표 투묘 길이(L1)가 제어 프로그램의 파라미터로서 저장(설정)된다.

또한, 목표 투묘 속도(V1)는 투묘 시작에서부터 소정 시간이 경과하기 전에는 일정한 가속도(예를 들면, 0.1(㎨))가 되도록 설정할 수 있고, 또한 소정 시간이 경과한 후에는 일정한 속도(예를 들면, 2.0(㎧))가 되도록 설정할 수도 있다. 요컨대, 목표 투묘 속도(V1)는 경시적으로 설정할 수 있다.

다음으로, 제어 장치(100)의 출력 장치에 표시된 소정의 기동 조작이 이루어짐에 따라, 제어 프로그램에 의한 투묘의 실행 시작을 나타내는 투묘 시작 플래그(flag)(F1)가 생성되고, 그 투묘 시작 플래그(F1)가 그 제어 프로그램의 파라미터로서 기억기(102)에 저장된다(단계(S501)). 그리고 양묘기(2)의 쇄차(21)의 회전축에 설치된 회전 속도 측정기(22)에 의해 쇄차(21)의 실 회전 속도(RV)의 측정이 시작됨과 동시에 제어 장치(100)의 제어기(101)는 회전 속도 측정기(22)에서 쇄차(21)의 실 회전 속도(RV)의 측정 결과 정보를 취득(검출)하기 시작한다(단계(S502)). 또한, 제어기(101)는 투묘 시작 플래그(F1)가 생성된 때를 계기로 하여 투묘 시간을 적산하기 시작한다.

그런 다음, 제어기(101)는 회전 속도 측정기(22)에서 취득한 쇄차(21)의 실제 회전 속도(RV)에 따라 투묘 시작 플래그(F1)가 생성된 때부터 묘쇄공(12)으로부터 뱃전 밖으로 내보내진 묘쇄(3)의 길이(이하, 실제 투묘 길이(RL)이라고 한다)를 산출한다(단계(S503)). 구체적으로는 제어기(101)는 전술한 바와 같이 투묘 시작에서부터의 경과 시간(투묘 시간)(T)을 적산하고 있으며, 이 적산에 의해 얻어진 투묘 시간(T)과 목표 투묘 속도(V1)를 곱함으로써 실제 투묘 길이(RL)를 산출한다.

그 다음에 , 단계(S500)에 의해 입력된 목표 투묘 속도(V1) 및 목표 투묘 길이(L1)와, 미리 설정된 감속도(예를 들면, 0.1(㎨))에 따라, 묘차(21)에서 내보내어진 묘쇄(3)의 감속 시작 투묘 길이(L2)를 산출한다(단계(504)). 구체적으로는 감속 시작 투묘 길이(L2)는 상기한 감속도의 경우, 투묘 정지 전 어느 때의 타이밍(timing)에서 감속을 시작해야 하는지를 고려하여 결정된다. 또한, 감속도는 미리 설정된 고정 값으로, 제어기(101)의 기억기(102)에 저장되어 있다.

그런 다음, 제어기(101)는 회전 속도 측정기(22)에 의해 얻은 실 회전 속도(RV)가 목표 투묘 속도(V1)를 추종하도록, 도 3에 나타내는 전자 릴리프 밸브(36) 또는 도 4에 나타내는 전자 감압 밸브(38)의 개도 지령 값(전기 신호)을 산출한다(단계(S505)). 그리고 제어기(101)는 이 산출된 개도 지령 값을 전자 릴리프 밸브(36) 또는 전자 감압 밸브(38)를 향하여 출력한다(단계(S506)).

그런 다음, 제어기(101)는 단계(S503)에 있어서 산출한 실 투묘 길이(RL)가 단계(S504)에 있어서 산출된 감속 시작 투묘 길이(L2)에 도달하고 있는지(RL≥L2) 여부를 판정한다(단계(S507)). 실 투묘 길이(RL)가 감속 시작 투묘 길이(L2)에 도달하지 않은 것으로 판정되었을 경우(단계(S507: 아니오), 단계(S502)로 되돌아온다. 실 투묘 길이(RL)가 감속 시작 투묘 길이(L2)에 도달한 것으로 판정되었을 경우(단계(S507: 예), 제어기(101)는 다음에, 실 투묘 길이(RL)가 목표 투묘 길이(L1)에 도달하는지(RL＝L1) 여부를 판정한다(단계(S508)). 실 투묘 길이(RL)가 목표 투묘 길이(L1)에 도달하지 않은 것으로 판정되었을 경우(단계(S508): 아니오), 제어기(101)는 묘차의 실 회전 속도(RV)가 미리 설정된 감속도에 따라 감속하도록, 감속용 목표 투묘 속도(V2)를 설정한다(단계(S509)). 이와 같이, 목표 투묘 속도(V1)가 감속용 목표 투묘 속도(V2)로 전환된 후에는 제어기(101)는 회전 속도 측정기(22)로부터 취득한 실 회전 속도(RV)가 감속용 목표 투묘 속도(V2)를 추종하도록, 도 3에 나타내는 전자 릴리프 밸브(36) 또는 도 4에 나타내는 전자 감압 밸브(38)의 개도 지령 값을 산출한다(단계(S505)). 그리고 제어기(101)는 이 산출된 개도 지령 값을 전자 릴리프 밸브(36) 또는 전자 감압 밸브(38)를 향하여 출력한다(단계(S506)).

그리고, 실 투묘 길이(RL)가 목표 투묘 길이(L1)에 도달한 것이 판정되었을 경우(단계(S508): 예), 제어기(101)는 제어 프로그램에 의한 투묘의 실행 종료를 나타내는 투묘 종료 플래그(F2)가 생성되고, 그 투묘 종료 플래그(F2)가 그 제어 프로그램의 파라미터로서 기억기(102)에 저장된다(단계(S510)). 이에 따라, 단계(S502)에서 단계(S509)까지를 반복하는 루프 제어가 종료된다.

전술한 자동 투묘 속도 제어에 따르면, 묘차(21)의 회전수(즉, 묘쇄(3)의 이송 길이)가 아니라 묘차(21)의 회전 속도에 따라 묘차(21)의 실 회전 속도(RV)가 목표 투묘 속도(V1)를 추종하도록 묘차(21)의 회전을 제동할 수 있고, 이에 따라 묘쇄(3)를 소망하는 투묘 속도로 낙하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 투묘 시작에서부터의 투묘 시간(T)과 목표 투묘 속도(V1)에 따라, 묘쇄(3)의 실 투묘 길이(이송 길이)(RL)를 속도 제어 과정에서 순차적으로 파악할 수 있다. 또한, 묘쇄(3)의 실 투묘 길이(RL)가 목표 투묘 길이(L1)에 도달하기 전에(실 투묘 길이(RL)가 감속 시작 투묘 길이(L2)에 도달한 후에), 묘차의 실 회전 속도(RV)가 미리 설정된 감속도에 따라 감속하도록, 요컨대 묘차(21)의 실 회전 속도(RV)가 감속도에 따라 설정된 감속용 목표 투묘 속도(V2)를 추종하도록 묘차(21)의 회전을 제동할 수 있고, 이에 따라 투묘 때에 선박(10)에 가해지는 기계적인 충격을 억제하는 것이 가능하게 된다.

[자동 인칭 제어 예]

도 6은 본 발명의 실시예에 있어서 투묘 시작 전에 제동력 조절 기구에의 지령 전압의 바이어스 값을 얻기 위한 자동 인칭 제어의 동작 예를 나타내는 플로우차트이다.

먼저, 제어기(101)는 이산적인 시간을 나타내는 변수(t)와, 제동력 조절 기구(30)의 전자 밸브(전자 릴리프 밸브(36) 또는 전자 감압 밸브(38) 등)에 보내는 지령 전압의 전압 값(E(t))을 초기 설정한다(단계(S600)). 그리고 제어기(101)는 묘쇄(3)의 투묘 속도(V)가 소정의 초기 속도(Vt)로 될 때까지(단계(S602): 예), 지령 전압의 전압 값을 점차적으로 증가시킨다(단계(S601), 단계(S602): 아니오, 단계(S603)).

그리고 제어기(101)는 묘쇄(3)의 투묘 속도(V)가 초기 속도(Vt) 이상으로 된 것을 판별하였을 때(단계(S602): 예), 그 때의 지령 전압의 전압 값(E(t))을 지령 전압의 바이어스 값(Eb)으로서 결정한다(단계(S604)).

이상의 도 6을 이용하여 설명한 동작 예는 실제의 투묘 조작이 시작되기 전에, 제동력 조절 기구(30)에 보내는 지령 전압의 바이어스 값(Eb)을 얻기 위한 묘쇄(3)의 인칭 동작으로서 실행된다.

이상에 따르면, 제동력 조절 기구(30)에 보내는 지령 전압의 바이어스 값(Eb)을 묘쇄(3)가 소정의 투묘 속도로 움직이기 시작하는 지령 값을 기준으로 결정하고 있으므로 투묘 길이나 브레이크 라이닝의 마모 등 외부 요인의 영향을 줄일 수 있어 제동력 조절 기구(30)에 의한 브레이크 기구의 조절을 안정화시킬 수 있다.

[PWM 제어 예]

도 7a는 본 발명의 실시예에 있어서 브레이크 기구의 제동력과 제동력 조절 기구(30)에 대한 지령 전압의 관계에서 존재하는 이력을 나타낸 도면이며, 도 7b는 본 발명의 실시예에 있어서 PWM(펄스 폭 변조) 신호를 나타낸 도면이다.

도 7a에 나타내는 바와 같이, 브레이크 기구의 제동력과 제동력 조절 기구(30)에 대한 지령 전압의 관계에서 이력이 존재한다. 또한 드럼 정지 중과 회전 중에는 마찰 계수가 달라서 브레이크력에는 더욱 큰 이력이 생긴다. 요컨대, 동일한 지령 전압이어도 지령 전압이 상승 중인 경우와 하강 중인 경우에는 브레이크 기구의 제동력에 차이가 생긴다. 이에 따라, 제동력의 미묘한 제어가 곤란하게 된다.

따라서 그 대책으로서, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 제동력 조절 기구(30) 전자 밸브(전자 릴리프 밸브(36) 또는 전자 감압 밸브(38) 등)에 보내는 지령 전압을 PWM 신호 성분을 포함한 것으로 하고, PWM 신호의 진폭 값을 이력폭을 초과하는 값으로 하고, 또한 PWM 신호의 중심 전압을 그 진폭 값이 이력폭을 완전히 넘도록 설정하였다. 이에 따라, 브레이크력을 PWM 신호에 의해 온(ON) 시간과 오프(OFF) 시간으로 제어하게 되어 평균적인 브레이크력으로 미묘하게 제어할 수 있고, 이력을 캔슬(cancel)할 수 있으며, PWM 신호의 충격 계수(duty ratio)를 조정함으로써 제동력의 미묘한 제어가 가능해진다. 또한, 진폭 및 충격 계수에 제한을 갖게 함으로써 안정성을 향상시키는 것도 가능하다.

상기 지령 전압을 PWM 신호로 함으로써 브레이크 드럼(50)과 쇄차(21)는 미시적으로는 가속과 감속을 반복하지만, PWM 신호의 주기는 약 100(㎳) 단위로 일반적인 PWM 제어 시스템에 비하여 길지만 시스템의 응답성에 비해 짧기 때문에, 거시적으로는 매끄럽게 회전하고 있는 것처럼 보인다.

상기 설명으로부터, 당업자에게는 본 발명의 많은 개선이나 다른 실시예가 명백하다. 따라서 상기 설명은 예시로서만 해석되어야 하고, 발명을 실행하는 가장 좋은 측면을 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능을 실질적으로 변경할 수 있다.

본 발명은 선박의 투양묘 장치에 유익하다.

1: 투양묘 장치
2: 양묘기
21: 쇄차
22: 회전 속도 측정기
3: 묘쇄
5: 갑판
7: 닻
10: 선박
12: 묘쇄공
14: 제쇄기
16: 묘쇄고
18: 묘쇄관
30: 제동력 조절 기구
301: 오일 공급 관로
302: 오일 배출 관로
303: 블리드 오프 관로
304: 릴리프 관로
31: 오일 탱크
32: 유압 펌프
33: 체크 밸브
34: 체크 밸브
35: 가변 스로틀 밸브
36: 전자 릴리프 밸브
37: 릴리프 밸브
38: 전자 감압 밸브
40: 유압 액추에이터
400: 피스톤
401: 피스톤 로드
402: 스프링
41: 기대
41a: 브래킷
41b: 지지 부재
42: 액추에이터 지지 부재
43: 밴드 지지 부재
45: 레버 부재
46: 브래킷
47: 브래킷
48: 피스톤 부재
50: 브레이크 드럼
51: 회전축
52: 브레이크 밴드
100: 제어 장치
101: 제어기
102: 기억기
103: 입력 장치
104: 출력 장치
V1: 목표 투묘 속도
L1: 목표 투묘 길이
V2: 감속용 목표 투묘 속도
L2: 감속 시작 투묘 길이

Claims

묘쇄가 감기는 묘차와,
상기 묘차의 회전을 제동하는 브레이크 기구와,
상기 묘차의 실 회전 속도를 측정하는 회전 속도 측정 수단과,
상기 묘쇄의 목표 투묘 속도를 설정하는 설정 수단과,
상기 브레이크 기구를 구동하는 유압 액추에이터를 포함하며, 그 유압 액추에이터에 공급되는 압력 오일의 압력에 따라 상기 브레이크 기구의 제동력을 조절하는 제동력 조절 기구와,
상기 회전 속도 측정 수단에 의해 측정된 상기 묘차의 실 회전 속도가 상기 설정 수단에 의해 설정된 상기 목표 투묘 속도를 추종하도록, 상기 유압 액추에이터에 공급하는 압력 오일의 압력을 제어하도록 상기 제동력 조절 기구에 지령 전압을 출력하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투양묘 장치.
제 1 항에 있어서,
투묘 시작 때까지 상기 제동력 조절 기구에 대한 상기 지령 전압의 바이어스 값을 결정하기 위하여, 상기 묘쇄의 투묘 속도가 소정의 초기 속도로 될 때까지 상기 지령 전압의 전압 값을 점차적으로 증가시키고, 상기 묘쇄의 투묘 속도가 상기 초기 속도 이상으로 되었을 때 상기 지령 전압의 전압 값을 상기 지령 전압의 바이어스 값으로 결정하는 지령 전압 바이어스 결정 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 투양묘 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 지령 전압이 PWM 신호 성분을 포함하는 것이며,
상기 PWM 신호의 진폭이 상기 브레이크 기구의 제동력과 상기 지령 전압의 관계에서 존재하는 이력의 이력폭보다 크고,
상기 PWM 신호의 중심 전압이, 상기 진폭이 상기 이력폭을 완전히 넘도록 설정되는 것을 특징으로 하는 투양묘 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설정 수단은 목표 투묘 길이를 더 설정 가능하며,
투묘 시작에서부터의 경과 시간을 측정하는 투묘 시간 측정 수단과,
상기 투묘 시간 측정 수단에 의해 측정된 투묘 시간과 상기 목표 투묘 속도에 따라 상기 묘차로부터 내보내진 상기 묘쇄의 실 투묘 길이를 산출하는 투묘 길이 산출 수단과,
상기 목표 투묘 속도와 상기 목표 투묘 길이와 미리 설정된 감속도에 따라 상기 묘차로부터 내보내진 상기 묘쇄의 감속 시작 투묘 길이를 산출하는 감속 시작 투묘 길이 산출 수단을 더 구비하며,
상기 제어 수단은 상기 실 투묘 길이가 상기 감속 시작 투묘 길이에 도달하였을 경우, 상기 실 회전 속도가 상기 감속도에 따라 감속하도록, 상기 유압 액추에이터에 공급하는 압력 오일의 압력을 제어하도록 상기 제동력 조절 기구에 지령 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 투양묘 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설정 수단은 상기 목표 투묘 속도를 경시적으로 설정 가능한 것을 특징으로 하는 투양묘 장치.