KR20150021373A - 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템 - Google Patents

선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템 Download PDF

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Abstract

선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템은, 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크; 밸러스트탱크를 서로 연결시키는 안티힐링라인; 안티힐링라인에 설치되고, 밸러스트탱크간에 해수를 이동시키며, 펌프모터에 의해 구동하는 안티힐링펌프; 펌프모터의 회전속도를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive); 선체의 자세를 계측하여 감지신호로 출력하는 자세계측부; 및 자세계측부로부터 감지신호를 수신받으며, VFD를 제어하는 제어부를 포함하고, 화물의 양하역에 따른 선체의 힐링 보상과 항해시 선체의 롤링 저감을 선택적으로 수행할 수 있도록 한다.

Description

선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템{Anti-heeling system of ship having anti-rolling function}
본 발명은 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 선박에 설치된 안티 힐링 시스템(anti-heeling system)에 안티 롤링(anti-rolling) 기능을 구현함으로써 화물 적재공간의 축소를 최소화하고, 경제성을 만족시키도록 구성된 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박은 해상에서 파도에 의해 필연적으로 롤링(rolling, '횡동요'라고도 함)을 일으키게 된다. 이러한 롤링은 승객이나 승무원에게 불쾌감과 피로감을 주게 되고, 심지어는 적재된 화물의 전복 등 위험 상황을 초래한다.
특히 기상상태의 악화에 의해 파도의 요동이 커지면, 이에 대응하는 롤링에 의해 선박의 전복이나 정박된 선박들간의 충돌에 의한 선체의 파손 등과 같은 해상 사고가 발생하게 된다.
종래의 선박용 안티 롤링 시스템으로는 한국공개특허 제10-2010-0113202호의 선박용 횡동요 저감장치가 있다. 이는 유량의 흐름을 제어하고, 유량의 흐름을 전기 에너지로 변환하는 역할을 하며, 양방향 회전이 가능한 프로펠러 또는 터빈 장치; 상기 프로펠러 또는 터빈 장치에 연결되어 발전하며, 제어 장치로부터 정보들 받아 프로펠러의 저항도를 제어하며, 상기 프로펠러와 마찬가지로 양방향 회전에 대해 발전이 가능한 발전 유닛; 덕트의 형태를 가지며, 설치 공간과 선박의 크기, 복원성 등을 고려하여 크기를 정하는 유량 덕트 또는 도관; 주로 발라스트 수가 되며, 선체의 양측에 설치된 유량을 저장하는 탱크; 및 선폭이 최대에 이르는 중앙부에서 선체의 롤 운동에 의한 영향도가 가장 큰 선체 중앙부로 구성된다.
또한 종래의 컨테이너선에 사용되는 안티 롤링 시스템의 다른 예들로서, 롤링 해석을 위한 유동 해석 및 반대 유동 억제를 위해서, 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 탱크(11)에 구조물(12)을 배치하여 유동을 제어하거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 탱크(21)나 기존의 밸러스트 탱크(ballast tank)에 에어 콤프레셔(air compressor)의 압축공기를 주입하여 유동을 제어하게 된다.
그러나, 종래의 선박용 안티 롤링 시스템들은 별도의 탱크 설치 및 이와 관련된 탱크의 필링(filling), 레벨링(leveling), 모니터링(monitoring) 등을 위한 여러 종류의 추가적인 시스템을 필요로 하고, 탱크의 배치 위치 선정에 따라 적재공간이 축소되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박에 설치된 안티 힐링 시스템(anti-heeling system)에 안티 롤링(anti-rolling) 기능을 구현함으로써 이들 기능 각각을 위한 탱크의 구성을 간소화하여 화물 적재공간의 축소를 최소화하고, 선박의 안정적인 운영 및 경제성을 만족시키도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 안티 힐링 시스템에 있어서, 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크; 상기 밸러스트탱크를 서로 연결시키는 안티힐링라인; 상기 안티힐링라인에 설치되고, 상기 밸러스트탱크간에 해수를 이동시키며, 펌프모터에 의해 구동하는 안티힐링펌프; 상기 펌프모터의 회전속도를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive); 상기 선체의 자세를 계측하여 감지신호로 출력하는 자세계측부; 및 상기 자세계측부로부터 감지신호를 수신받으며, 상기 VFD를 제어하는 제어부를 포함하고, 화물의 양하역에 따른 상기 선체의 힐링 보상과 항해시 상기 선체의 롤링 저감을 선택적으로 수행할 수 있도록 하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템이 제공된다.
상기 밸러스트탱크 각각의 레벨을 측정하여 감지신호로서 출력하는 레벨측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 레벨측정부의 감지신호를 수신받아 상기 밸러스트탱크 각각의 레벨 제어에 이용할 수 있다.
상기 안티힐링펌프는 상기 선체의 힐링 보상을 위하여 수동으로 동작할 수 있다.
상기 안티힐링펌프는 상기 선체의 힐링 보상을 위하여 상기 자세계측부의 감지신호를 수신받은 상기 제어부의 직접 제어 또는 상기 VFD를 통한 간접 제어에 의해 상기 선체가 원하는 자세를 가지도록 동작할 수 있다.
상기 제어부는 상기 자세계측부의 감지신호로부터 상기 선체의 횡경사를 판단하여 상기 선체가 설정된 횡경사를 가지도록 상기 VFD의 제어에 의해 상기 펌프모터의 회전속도와 상기 안티힐링라인을 통한 해수의 공급방향을 조절함으로써 상기 선체의 롤링을 저감시키도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크; 상기 밸러스트탱크를 서로 연결시키는 안티힐링라인; 및 상기 안티힐링라인에 설치되고, 상기 밸러스트탱크간에 해수를 이동시키는 안티힐링펌프를 포함하고, 상기 안티힐링펌프의 구동에 의해 화물의 양하역에 따른 상기 선체의 힐링을 보상하고, 상기 선체의 자세를 계측하는 자세계측부로부터 신호를 수신받은 제어부가 항해시 상기 선체의 롤링을 저감시키도록 상기 안티힐링펌프를 제어하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 선박에 설치된 안티 힐링 시스템(anti-heeling system)에 안티 롤링(anti-rolling) 기능을 구현함으로써 안티 힐링과 안티 롤링 각각을 위한 탱크의 구성을 간소화하여 화물 적재공간의 축소를 최소화하고, 화물의 적재나 하역시 안티 힐링을 수행하도록 하고 항해시 안티 롤링을 수행하도록 하여 선박의 안정적인 운영이 가능하도록 하며, 각 기능을 위한 관련 시스템의 개별 설치를 회피함으로써 비용절감 및 경제성을 만족시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 선박의 안티 롤링 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 종래의 다른 예에 따른 선박의 안티 롤링 시스템을 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템을 도시한 구성도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템을 도시한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템(100)은 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크(ballast tank; 110)와, 밸러스트탱크(110)를 서로 연결시키는 안티힐링라인(anti-heeling line; 120)과, 안티힐링라인(120)에 설치되고, 밸러스트탱크(110)간에 해수를 이동시키는 안티힐링펌프(anti-heeling pump; 130)를 포함하고, 안티힐링펌프(130)의 구동에 의해 화물, 예컨대 컨테이너의 양하역에 따른 선체의 힐링을 보상하고, 선체의 자세를 계측하는 자세계측부(150)로부터 신호를 수신받은 제어부(160)가 항해시 선체의 롤링을 저감시키도록 안티힐링펌프(130)를 제어한다. 또한 안티힐링펌프(130)를 구동시키기 위한 펌프모터(131)의 회전속도를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive; 140)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템(100)은 컨테이너선 등과 같은 화물선에 적용될 수 있으며, 이 뿐만 아니라 안티 힐링이 필요한 모든 선박에 적용될 수 있다.
밸러스트탱크(110)는 선체의 좌현과 우현에 각각 설치됨으로써 각각에 대한 해수의 채움과 배출을 통해서 선체의 평형을 유지하도록 하고, 선체의 좌현과 우현에 각각 대칭적으로 설치됨으로써 쌍을 이룰 수 있다.
본 실시 예에서 밸러스트탱크(110)는 기존 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크를 사용할 수 있고, 나아가서 선체의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 밸러스트탱크를 사용할 수도 있다.
안티힐링라인(120)은 밸러스트탱크(110)를 서로 연결시키는데, 선체의 좌현과 우현에 대칭적으로 설치되는 밸러스트탱크(110)를 서로 연결시킴으로써 해수의 양방향 이동 경로를 제공한다.
안티힐링펌프(130)는 안티힐링라인(120)에 설치되고, 밸러스트탱크(110)간에 해수를 이동시키며, 펌프모터(131)에 의해 구동한다. 여기서 안티힐링펌프(130)는 안티힐링라인(120)에 의해 밸러스트탱크(110) 중에서 원하는 밸러스트탱크(110) 측으로 해수가 이동하도록 하며, 이를 위해 양방향 펌핑이 가능한 펌프가 사용될 수 있다.
이와 달리 일방향 펌프가 사용될 경우 안티힐링라인(120)에 부가적으로 연결되는 연결라인과, 연결라인에 설치되어 펌핑력을 양방향 중 어느 일방향으로 전환시키는 밸브를 포함함으로써 밸브의 전환에 의해 펌핑 방향을 변경시킬 수도 있다.
VFD(140)는 안티힐링펌프(130)의 구동을 위한 펌프모터(131)의 회전속도를 가변시키고, 이로 인해 안티힐링펌프(130)의 펌핑 유량 및 유속 등이 제어되도록 할 수 있다.
자세계측부(150)는 선체의 자세를 계측하여 감지신호로 출력하는데, 예컨대 선체의 횡동요 각을 측정하는 센서와 선체의 횡동요 각속도를 측정하는 센서 중 어느 하나 또는 모두로 이루어질 수 있다.
제어부(160)는 자세계측부(150)로부터 감지신호를 수신받아 선체의 횡경사를 파악하여 선체가 원하는 자세를 가지도록 제어를 수행하는데, 이를 위해 자세계측부(150)의 감지신호로부터 선체의 횡경사, 예컨대 횡동요각 내지 횡동요각속도를 판단하여 선체가 설정된 횡경사를 가지도록 VFD(140)의 제어에 의해 펌프모터(131)의 회전속도와 안티힐링라인(120)을 통한 해수의 공급방향을 조절함으로써 선체의 롤링을 저감시키도록 한다.
본 실시 예에서 제어부(160)는 선체에 대한 안티 롤링(anti-rolling)과 함께 안티 힐링(anti-heeling)에 대해서도 제어할 수 있는데, 이를 위해 안티힐링펌프(130)는 선체의 힐링 보상을 위하여 자세계측부(150)의 감지신호를 수신받아 선체에 대한 횡경사를 인식하는 제어부(160)의 직접 제어 또는 VFD(140)를 통한 간접 제어에 의해 선체가 원하는 자세를 가지도록 동작하게 된다.
제어부(160)에 의한 안티 롤링과 안티 힐링에 대한 선택적인 제어를 위하여, 작업자의 선택신호를 입력받은 스위치 등과 같은 선택부의 신호를 제어부(160)가 수신받아 선택된 기능을 수행할 수 있다.
한편 선체의 안티 힐링은 제어부(160)에 의하지 않고 수동으로 수행될 수 있는데, 이를 위해 안티힐링펌프(130)는 선체의 힐링 보상을 위하여 수동으로 동작함으로써, 작업자가 밸러스트탱크(110)간의 해수 이동 방향 및 해수 이동량을 직접 조절할 수 있다.
본 실시 예에서 선체에는 밸러스트탱크(110) 각각의 레벨을 측정하여 감지신호로서 출력하는 레벨측정부(170)가 설치될 수 있다. 따라서 제어부(160)는 레벨측정부(170)의 감지신호를 수신받아 밸러스트탱크(110) 각각의 레벨 제어에 이용할 수 있다. 예컨대 안티 힐링 또는 안티 롤링 제어시, 레벨측정부(170)의 감지신호를 수신받아 안티 힐링 또는 안티 롤링을 위한 밸러스트탱크(110)의 레벨값을 산출하고, 밸러스트탱크(110) 각각의 레벨이 산출된 레벨값에 해당되도록 제어할 수 있으며, 나아가서 밸러스트탱크(110)의 레벨이 정해진 레벨 범위를 벗어나지 않도록 VFD(140)를 제어할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템의 작용을 설명하기로 한다.
화물의 양하역시 화물 분배에 따른 선체의 중심 제어를 위해 안티 힐링이 수행되는데, 이때 안티힐링펌프(130)의 수동 조작, 또는 제어부(160)의 펌프모터(131)의 직접 제어나 VFD(140)를 통한 펌프모터(131)의 간접 제어에 의해서, 밸러스트탱크(110) 간의 레벨 조절에 의해 안티 힐링이 수행되도록 할 수 있다.
선박이 항해시 해상 환경 등에 의해 선체의 롤링이 발생하는데, 이때 제어부(160)는 자세계측부(150)로부터 측정되는 선체의 횡동요 각이나 횡동요 각속도를 인식하고, 이를 통해서 선체의 롤링을 저감시키도록 VFD(140)의 제어에 의해 안티힐링펌프(130)를 동작시킴으로써 밸러스트탱크(110)간의 해수 레벨을 조절하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템(100)에 의하면, 화물의 양하역에 따른 선체의 힐링 보상과 항해시 선체의 롤링 저감을 선택적으로 수행할 수 있다.
이로 인해 안티 힐링과 안티 롤링 각각을 위한 탱크의 구성을 간소화하여 화물 적재공간의 축소를 최소화하고, 선박의 안정적인 운영이 가능하도록 하며, 각 기능을 위한 관련 시스템의 개별 설치를 회피함으로써 비용 절감 및 경제성을 만족시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 밸러스트탱크 120 : 안티힐링라인
130 : 안티힐링펌프 131 : 펌프모터
140 : VFD 150 : 자세계측부
160 : 제어부 170 : 레벨측정부

Claims (7)

  1. 선박의 안티 힐링 시스템에 있어서,
    선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크;
    상기 밸러스트탱크를 서로 연결시키는 안티힐링라인;
    상기 안티힐링라인에 설치되고, 상기 밸러스트탱크간에 해수를 이동시키며, 펌프모터에 의해 구동하는 안티힐링펌프;
    상기 펌프모터의 회전속도를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive);
    상기 선체의 자세를 계측하여 감지신호로 출력하는 자세계측부; 및
    상기 자세계측부로부터 감지신호를 수신받으며, 상기 VFD를 제어하는 제어부를 포함하고,
    화물의 양하역에 따른 상기 선체의 힐링 보상과 항해시 상기 선체의 롤링 저감을 선택적으로 수행할 수 있도록 하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸러스트탱크 각각의 레벨을 측정하여 감지신호로서 출력하는 레벨측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 레벨측정부의 감지신호를 수신받아 상기 밸러스트탱크 각각의 레벨 제어에 이용하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안티힐링펌프는
    상기 선체의 힐링 보상을 위하여 수동으로 동작하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 안티힐링펌프는,
    상기 선체의 힐링 보상을 위하여 상기 자세계측부의 감지신호를 수신받은 상기 제어부의 직접 제어 또는 상기 VFD를 통한 간접 제어에 의해 상기 선체가 원하는 자세를 가지도록 동작하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자세계측부의 감지신호로부터 상기 선체의 횡경사를 판단하여 상기 선체가 설정된 횡경사를 가지도록 상기 VFD의 제어에 의해 상기 펌프모터의 회전속도와 상기 안티힐링라인을 통한 해수의 공급방향을 조절함으로써 상기 선체의 롤링을 저감시키는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 선박은 컨테이너선을 포함하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
  7. 선체의 좌현과 우현에 각각 설치되는 밸러스트탱크;
    상기 밸러스트탱크를 서로 연결시키는 안티힐링라인; 및
    상기 안티힐링라인에 설치되고, 상기 밸러스트탱크간에 해수를 이동시키는 안티힐링펌프를 포함하고,
    상기 안티힐링펌프의 구동에 의해 화물의 양하역에 따른 상기 선체의 힐링을 보상하고, 상기 선체의 자세를 계측하는 자세계측부로부터 신호를 수신받은 제어부가 항해시 상기 선체의 롤링을 저감시키도록 상기 안티힐링펌프를 제어하는 선박의 안티 롤링 기능을 가지는 안티 힐링 시스템.
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KR20210155699A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 대우조선해양 주식회사 안티 롤링 및 안티 힐링 기능을 구비한 선박 안정화 시스템 및 동 시스템을 포함하는 선박
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