KR20140083944A - Air lubrication system for ship - Google Patents

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KR20140083944A KR1020140064286A KR20140064286A KR20140083944A KR 20140083944 A KR20140083944 A KR 20140083944A KR 1020140064286 A KR1020140064286 A KR 1020140064286A KR 20140064286 A KR20140064286 A KR 20140064286A KR 20140083944 A KR20140083944 A KR 20140083944A
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이동길
이호기
유동현
박건일
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is an air lubrication system for a vessel. According to an embodiment of the present invention, the air lubrication system for a vessel comprises: an engine installed in the vessel having an air emitting hole; a turbine to receive the entire exhaust gas generated according to the operation of the engine; a first compressor to form a first compressed air by compressing the first air according to the operation of the turbine, and to supply the first compressed air to the engine; and a second compressor to form a second compressed air by compressing the second air according to the movement of the entire exhaust gas, and to emit the entire second compressed air emitted to the surface of the vessel in contact with the water through the air emitting hole. The second compressor forms the second compressed air by receiving the rotational force of the turbine through a shaft for air lubrication. According to an embodiment of the present invention, the air lubrication system for a vessel comprises more a power transmitting means installed in the shaft for air lubrication to transmit rotational force of the turbine to the second compressor, or to stop transmitting the rotational force of the turbine.

Description

선박의 공기윤활시스템{AIR LUBRICATION SYSTEM FOR SHIP}Technical Field [0001] The present invention relates to an air lubrication system for a ship,

본 발명은 선박의 공기윤활시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air lubrication system for a ship.

운항 중인 선박은 물의 점성으로 인한 저항의 일종인 마찰저항의 영향을 받는다. 이와 같은 선박의 운항에 영향을 미치는 마찰 저항을 줄이기 위하여 공기 윤활법에 대한 연구가 진행되고 있다. Vessels in operation are subject to frictional resistance, a kind of resistance due to water viscosity. Air lubrication methods are being studied to reduce frictional resistance which affects the operation of such ships.

공기 윤활법은 물에 잠긴 선체 표면의 일부를 공기막으로 덮는 방법으로서 공기로 덮인 선체 표면에서는 물과의 접촉이 공기와의 접촉으로 바뀌게 되어 물의 점성으로 인한 선박의 마찰저항을 감소시킨다. The air lubrication method is a method of covering a part of the surface of a hull which is immersed in water with an air film, so that the contact with water on the surface of the hull covered with air is changed into contact with air, thereby reducing frictional resistance of the ship due to the viscosity of water.

이와 같은 공기 윤활법을 통하여 선박의 마찰저항을 감소시키기 위해서는 공기 막의 효율적인 생성과 유지가 이루어져야 한다. 이를 위하여 한국등록특허 10-0420830와 같은 기술이 제안되었으며, 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.In order to reduce the frictional resistance of the ship through such an air lubrication method, it is necessary to efficiently generate and maintain the air film. For this purpose, a technology such as Korean Patent No. 10-0420830 has been proposed, and various studies have been conducted on this.

한국등록특허 10-0420830Korean Patent No. 10-0420830

본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템은 선박의 운항 시 발생하는 마찰 저항을 줄이기 위하여 공기 공급을 효율적으로 하기 위한 것이다. The air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention is to efficiently supply air in order to reduce frictional resistance generated when a ship is operated.

본 발명의 일측면에 따르면, 공기 분출구를 가지는 선박에 설치된 엔진; 상기 엔진의 작동에 따라 발생하는 배기가스 전체를 공급받는 터빈; 상기 터빈의 구동에 따라 제1 공기를 압축하여 제1 압축 공기를 형성하고, 상기 제1 압축 공기를 상기 엔진에 공급하는 제1 압축기; 및 상기 배기가스 전체의 이동에 따라 제2 공기를 압축하여 제2 압축 공기를 형성하고, 상기 공기 분출구를 통하여 물과 접촉하는 선박의 표면으로 분출되는 상기 제2 압축 공기 전체를 공급하는 제2 압축기를 포함하며, 상기 제2 압축기는 공기윤활용 축을 통하여 상기 터빈의 회전력을 전달받아 상기 제2 압축 공기를 형성하는 선박의 공기윤활시스템이 제공된다. 이 때 본 발명의 일측면에 따른 선박의 공기윤활시스템은 상기 공기윤활용 축에 설치되어 상기 터빈의 회전력을 상기 제2 압축기로 전달하거나 상기 터빈의 회전력 전달을 중지하는 동력전달수단을 더 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an air cleaner comprising: an engine installed on a ship having an air outlet; A turbine supplied with the entire exhaust gas generated according to the operation of the engine; A first compressor for compressing the first air to form the first compressed air in accordance with the driving of the turbine, and supplying the first compressed air to the engine; And a second compressor for supplying the entire second compressed air ejected to the surface of the ship in contact with water through the air ejection port by compressing the second air according to the movement of the exhaust gas, And the second compressor receives the rotational force of the turbine through an air lubrication shaft to form the second compressed air. At this time, the air lubrication system of the ship according to one aspect of the present invention further includes a power transmitting means installed on the air lubrication shaft for transmitting the rotating force of the turbine to the second compressor or for stopping transmission of the rotational force of the turbine.

상기 제2 압축기가 연결된 상기 공기윤활용 축은 상기 터빈과 상기 제1 압축기를 연결하는 과급용 축과 동축일 수 있다. The air lubricating shaft to which the second compressor is connected may be coaxial with a supercharging shaft connecting the turbine and the first compressor.

본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템은 선박에 설치된 터보차저를 이용하여 선체 표면에 공기를 공급함으로써 공기 공급을 지속적이고 효율적으로 할 수 있다. The air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention can continuously and efficiently supply air by supplying air to a surface of a ship using a turbocharger installed on the ship.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템이 설치된 선박을 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템의 구현 예를 나타낸다.1 shows a ship equipped with an air lubrication system for a ship according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 show an embodiment of an air lubrication system for a ship according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템이 설치된 선박을 나타내고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템을 나타낸다.FIG. 1 shows a ship equipped with an air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 show an air lubrication system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 공기윤활시스템은 엔진(110), 터빈(120), 제1 압축기(130) 및 제2 압축기(140)를 포함한다.1 to 4, an air lubrication system for a ship according to an embodiment of the present invention includes an engine 110, a turbine 120, a first compressor 130, and a second compressor 140 .

엔진(110)은 공기 분출구를 가지는 선박에 설치된다. 엔진(110)의 작동에 따라 선박의 프로펠러(10)가 회전하고, 프로렐러(10)는 회전력을 추진력으로 변환시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 선박에 추진력을 제공하는 엔진(110)의 작동 중에 발생하는 배기가스를 이용하여 마찰저항을 줄이기 위한 공기막을 형성할 수 있다. The engine 110 is installed on a ship having an air outlet. The propeller 10 of the ship rotates according to the operation of the engine 110, and the propeller 10 converts the rotational force to the propulsive force. The air lubrication system according to the embodiment of the present invention may form an air film for reducing frictional resistance by using the exhaust gas generated during the operation of the engine 110 that provides the propulsion force to the ship.

터빈(120)은 엔진(110)의 작동에 따라 발생하는 배기가스를 공급받는다. 엔진(110)이 연료의 연소에 의하여 작동함에 따라 배기가스가 발생한다. 이 때 발생하는 배기가스는 고속으로 엔진(110)으로부터 배출되어 터빈(120)을 회전시킬 수 있다. The turbine 120 is supplied with the exhaust gas generated according to the operation of the engine 110. As the engine 110 is operated by the combustion of fuel, exhaust gas is generated. The exhaust gas generated at this time can be discharged from the engine 110 at a high speed to rotate the turbine 120.

제1 압축기(130)는 터빈(120)의 구동에 따라 제1 공기를 압축하여 제1 압축 공기를 형성하고, 제1 압축 공기를 상기 엔진(110)에 공급한다. 예를 들어, 제1 압축기(130)는 터빈(120)의 회전력을 이용하여 외부의 제1 공기를 압축시켜 제1 압축 공기를 형성할 수 있다. 제1 압축 공기는 엔진(110)으로 연료와 함께 공급되며, 이와 같은 과급을 통하여 엔진(110)의 출력을 높일 수 있다. The first compressor 130 compresses the first air according to the driving of the turbine 120 to form the first compressed air and supplies the first compressed air to the engine 110. For example, the first compressor 130 may compress the first external air using the rotational force of the turbine 120 to form the first compressed air. The first compressed air is supplied together with the fuel to the engine 110, and the output of the engine 110 can be increased through such supercharging.

제2 압축기(140)는 배기가스의 이동에 따라 제2 공기를 압축하여 제2 압축 공기를 형성하고, 공기 분출구를 통하여 물과 접촉하는 선박의 표면으로 분출되는 제2 압축 공기를 공급한다.The second compressor (140) compresses the second air in accordance with the movement of the exhaust gas to form the second compressed air, and supplies the second compressed air blown to the surface of the ship in contact with the water through the air blowing port.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 과급 과정에서 사용되는 배기가스를 사용하여 공기막을 형성하는 제2 압축 공기를 형성함으로써 공기윤활시스템에 필요한 에너지를 절감할 수 있다. As described above, the air lubrication system according to the embodiment of the present invention can reduce the energy required for the air lubrication system by forming the second compressed air that forms the air film by using the exhaust gas used in the supercharging process.

일반적인 공기윤활시스템의 경우 많은 량의 압축공기를 생성하기 위하여 전기로 구동되는 압축기나 블로워(blower)를 사용한다. 이 때 압축기나 블로워가 주동력원의 7% 정도에 해당되는 많은 전력을 하기 때문에 일반적인 공기윤활시스템이 설치된 선박의 에너지 효율이 낮아질 수 있다.In a typical air lubrication system, an electrically driven compressor or blower is used to generate a large amount of compressed air. At this time, the energy efficiency of a ship equipped with a general air lubrication system can be lowered because the compressor or blower generates a large amount of power equivalent to 7% of the main power source.

반면에 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템의 경우, 과급 장치의 터빈(120)에 공급되는 엔진(110)의 배기가스를 이용하여 제2 압축 공기를 생성할 수 있다. 이미 잘 알려진 바와 같이, 과급 장치의 에너지 효율이 상당히 높기 때문에 엔진(110)의 배기 가스를 통하여 제1 압축기(130)뿐만 아니라 제2 압축기(140)가 작동하더라도 과급 장치의 에너지 효율 감소는 작을 수 있다. 또한 제2 압축 공기를 이용하여 공기막이 형성되어 선박의 마찰 저항이 감소하므로 전체적인 선박의 에너지 효율은 전기를 사용하는 일반적인 공기윤활시스템에 비하여 높을 수 있다. On the other hand, in the case of the air lubrication system according to the embodiment of the present invention, the second compressed air can be generated using the exhaust gas of the engine 110 supplied to the turbine 120 of the supercharging apparatus. As already well known, the energy efficiency of the supercharger can be small even if the second compressor 140 as well as the first compressor 130 operate through the exhaust gas of the engine 110 because the energy efficiency of the supercharger is considerably high have. Also, since the air film is formed by using the second compressed air and the frictional resistance of the ship is reduced, the energy efficiency of the ship as a whole can be higher than that of general air lubrication system using electricity.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템의 제2 압축기(140)는 공기윤활용 축(145)을 통하여 터빈(120)의 회전력을 전달받아 제2 압축 공기를 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 압축기(140)는 터빈(120)과 연결된 공기윤활용 축(145)과 연결될 수 있다. 2 and 3, the second compressor 140 of the air lubrication system according to the embodiment of the present invention receives the rotational force of the turbine 120 through the air lubricating shaft 145, Compressed air can be formed. 2, the second compressor 140 may be connected to an air lubrication shaft 145 connected to the turbine 120.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 공기윤활용 축(145)에 설치되어 터빈(120)의 회전력을 제2 압축기(140)로 전달하거나 터빈(120)의 회전력 전달을 중지하는 동력전달수단(150)을 더 포함할 수 있다. 동력전달수단(150)은 클러치(clutch)나 기어일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 3, the air lubrication system according to the embodiment of the present invention is installed in the air lubricating shaft 145 to transmit the rotational force of the turbine 120 to the second compressor 140, And power transmission means 150 for stopping transmission of the rotational force. The power transmitting means 150 may be a clutch or a gear, but is not limited thereto.

이와 같은 동력전달수단(150)에 의하여 상황에 따라 터빈(120)의 회전력이 제2 압축기(140)로 전달되거나 전달 중지될 수 있다. 예를 들어, 선박의 추진력이 충분히 필요할 경우, 동력전달수단(150)이 터빈(120)의 회전력이 제2 압축기(140)에 전달되는 것을 중지함으로써 터빈(120)의 회전력이 제1 압축기(130)에만 전달될 수 있다. The rotational force of the turbine 120 may be transmitted to or stopped from the second compressor 140 by the power transmission means 150 according to circumstances. For example, if the propulsion of the ship is sufficiently needed, the power transmission means 150 stops transmitting the rotational force of the turbine 120 to the second compressor 140, so that the rotational force of the turbine 120 is transmitted to the first compressor 130 ≪ / RTI >

이 때 제2 압축기(140)가 연결된 공기윤활용 축(145)은 터빈(120)과 제1 압축기(130)를 연결하는 과급용 축(135)과 동축일 수 있다. 이와 같이 공기윤활용 축(145)과 과급용 축(135)이 동축으로 구성될 경우 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템의 구조가 간단해질 수 있다. The air lubricating shaft 145 to which the second compressor 140 is connected may be coaxial with the supercharging shaft 135 connecting the turbine 120 and the first compressor 130. When the air lubricating shaft 145 and the supercharging shaft 135 are coaxial, the structure of the air lubrication system according to the embodiment of the present invention can be simplified.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 배기가스의 일부를 공급받아 작동하는 보조 터빈(155)을 더 포함할 수 있으며, 제2 압축기(140)는 보조 터빈(155)의 회전력을 전달받아 제2 압축 공기를 형성할 수 있다. 4, the air lubrication system according to the embodiment of the present invention may further include an auxiliary turbine 155 that receives and operates a part of the exhaust gas, and the second compressor 140 may include an auxiliary The second compressed air can be formed by receiving the rotational force of the turbine 155.

이 때 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 배기가스의 일부가 보조 터빈(155)에 공급되는 것을 제어하는 밸브(160)를 더 포함할 수 있다. 즉, 밸브(160)의 개폐에 따라 배기가스의 일부가 보조 터빈(155)에 공급되거나 공급이 차단될 수 있다. In this case, the air lubrication system according to the embodiment of the present invention may further include a valve 160 for controlling that a part of the exhaust gas is supplied to the auxiliary turbine 155. That is, part of the exhaust gas may be supplied to the auxiliary turbine 155 or the supply of the exhaust gas may be cut off due to opening and closing of the valve 160.

이와 같은 밸브(160)의 동작에 의하여 상황에 따라 배기 가스의 일부가 보조 터빈(155)에 공급되거나 공급이 차단될 수 있다. 앞에서 언급된 경우와 같이, 선박의 추진력이 충분히 필요할 경우, 밸브(160)가 배기가스의 일부가 보조 터빈(155)에 공급되는 것을 차단함으로써 터빈(120)의 회전력이 제1 압축기(130)에만 전달될 수 있다.Depending on the situation, a part of the exhaust gas may be supplied to the auxiliary turbine 155 or the supply may be cut off by the operation of the valve 160. If the propulsive force of the ship is sufficiently needed as in the case mentioned above, the valve 160 prevents the exhaust gas from being supplied to the auxiliary turbine 155, so that the rotational force of the turbine 120 is limited only to the first compressor 130 Lt; / RTI >

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기윤활시스템은 제1 압축 공기의 일부가 공기 분출구를 통하여 분출되는 것을 제어하는 분출용 밸브(165)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 분출용 밸브(165)는 제1 압축 공기가 지나는 파이프와 연결된 바이패스 파이프(bypass pipe)에 설치될 수 있다. 2 to 4, the air lubrication system according to the embodiment of the present invention may further include an ejection valve 165 for controlling the ejection of a part of the first compressed air through the air ejection port . The ejection valve 165 may be installed in a bypass pipe connected to the pipe through which the first compressed air passes.

분출용 밸브(165)가 열리면 제2 압축공기와 더불어 제1 압축공기의 일부가 공기 분출구를 통하여 분출되므로 공기윤활 작용이 강화되어 마찰저항이 줄어들 수 있다. 엔진(110)의 출력을 높일 필요가 있는 경우 분출용 밸브(165)가 닫혀 제1 압축공기가 선박의 외부로 분출되지 않고 엔진(110)에 공급되므로 엔진(110)은 충분한 출력을 낼 수 있다. When the ejection valve 165 is opened, a part of the first compressed air is ejected through the air ejection port together with the second compressed air, so that the air lubrication action is strengthened and the frictional resistance can be reduced. When it is necessary to increase the output of the engine 110, the discharge valve 165 is closed and the first compressed air is supplied to the engine 110 without being blown out of the ship, so that the engine 110 can generate sufficient output .

한편, 도 2 내지 도 4에서 도면번호 170은 제1 압축 공기를 냉각시켜 제1 압축 공기의 밀도를 높이는 에어 쿨러(air cooler)이다. 2 to 4, reference numeral 170 denotes an air cooler for increasing the density of the first compressed air by cooling the first compressed air.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. . Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

110 : 엔진 120 : 터빈
130 : 제1 압축기 135 : 과급용 축
140 : 제2 압축기 145 : 공기윤활용 축
150 : 동력전달수단 155 : 보조 터빈
160 : 밸브 165 : 분출용 밸브
170 : 에어 쿨러110: engine 120: turbine
130: first compressor 135: supercharging shaft
140: Second compressor 145: Air lubrication shaft
150: Power transmission means 155: Auxiliary turbine
160: valve 165: ejection valve
170: air cooler

Claims (2)

공기 분출구를 가지는 선박에 설치된 엔진;
상기 엔진의 작동에 따라 발생하는 배기가스 전체를 공급받는 터빈;
상기 터빈의 구동에 따라 제1 공기를 압축하여 제1 압축 공기를 형성하고, 상기 제1 압축 공기를 상기 엔진에 공급하는 제1 압축기; 및
상기 배기가스 전체의 이동에 따라 제2 공기를 압축하여 제2 압축 공기를 형성하고, 상기 공기 분출구를 통하여 물과 접촉하는 선박의 표면으로 분출되는 상기 제2 압축 공기 전체를 공급하는 제2 압축기를 포함하며,
상기 제2 압축기는 공기윤활용 축을 통하여 상기 터빈의 회전력을 전달받아 상기 제2 압축 공기를 형성하고,
상기 공기윤활용 축에 설치되어 상기 터빈의 회전력을 상기 제2 압축기로 전달하거나 상기 터빈의 회전력 전달을 중지하는 동력전달수단을 더 포함하는 선박의 공기윤활시스템.An engine installed on a ship having an air outlet;
A turbine supplied with the entire exhaust gas generated according to the operation of the engine;
A first compressor for compressing the first air to form the first compressed air in accordance with the driving of the turbine, and supplying the first compressed air to the engine; And
A second compressor for compressing the second air to form the second compressed air in accordance with the movement of the exhaust gas, and a second compressor for supplying the entire second compressed air blown to the surface of the ship in contact with water through the air blowing port ≪ / RTI &
Wherein the second compressor receives the rotational force of the turbine through an air lubrication shaft to form the second compressed air,
Further comprising a power transmitting means provided on the air lubrication shaft for transmitting the rotational force of the turbine to the second compressor or for stopping transmission of the rotational force of the turbine. 제1항에 있어서,
상기 제2 압축기가 연결된 상기 공기윤활용 축은 상기 터빈과 상기 제1 압축기를 연결하는 과급용 축과 동축인 선박의 공기윤활시스템. The method according to claim 1,
And the air lubricating shaft to which the second compressor is connected is coaxial with a supercharging shaft connecting the turbine and the first compressor.
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