KR20150027917A

KR20150027917A - 선박 계류 제어 시스템

Info

Publication number: KR20150027917A
Application number: KR20130106010A
Authority: KR
Inventors: 박진규; 문을석; 주승채; 허만주
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-13
Also published as: KR101809538B1

Abstract

본 발명은 선박 계류 제어 시스템에 관한 것으로서, 선박(S) 접안을 위해 와이어(W)를 감거나 풀 수 있도록 선박(S)에 설치되는 계류 윈치(110)와; 상기 계류 윈치(110)에 감기는 와이어(W)의 장력을 측정하는 장력 측정기(130)와; 매니폴드 위치를 측정하기 위해 선박(S)과 부두(D)에 설치되는 포지션 센서(140)와; 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 측정하기 위해 선박(S)에 설치되는 거리 센서(150)와; 상기 장력 측정기(130), 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 수신하여 모니터링하면서 계류 윈치(110)를 제어하는 컨트롤 패널(160)을 포함하여 이루어지고, 상기 계류 윈치(110)는, 와이어(W)가 감기는 와이어 드럼(111)과; 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 와이어 드럼(111)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 모터(112)와; 상기 와이어 드럼(111)의 회전을 구속하기 위한 브레이크(113)와; 유압 오일이 유입되거나 유출되면서 상하 운동하여 상기 브레이크(113)를 제어하기 위한 유압 오일 피스톤(114)과; 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 유압 오일 피스톤(114)으로 유압 오일을 유입시키거나 오일 피스톤(114)으로부터 유압 오일을 유출시키는 제1,2 솔레노이드 밸브(115,116)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

선박 계류 제어 시스템{MOORING CONTROL SYSTEM FOR A VESSEL}

본 발명은 선박 계류 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 선박 접안 시간이 단축되며 선박이 안정적으로 계류 상태를 유지할 수 있도록 된 선박 계류 제어 시스템에 관한 것이다.

선박의 대형화와 북해나 사할린 등의 거친 해역과 FPSO와 같이 유동성이 큰 부유체로의 접안과 온난화로 인한 이상기상현상으로 선박의 안정적인 접안을 유지하기 위하여 선박 계류 시스템의 중요성이 날로 커지고 있다.

특히 위험화물을 이송하는 LNG선, 유조선, 케미컬선의 경우 액체화물을 파이프 라인을 통하여 선박으로 적재하기 때문에 육상(부두)과 선박의 파이프 라인을 연결하는 매니폴드 포지션(Manifold position)의 위치 유지 및 선박의 계류 안정성이 매우 중요시되고 있다.

그런데, 선박 계류 시 대부분 승조원이 현장에서 계류 와이어의 상태를 육안으로 확인하여 조절하고 있다. 이는 인명의 위험성이 큰 작업으로 해상환경 악화로 계류 와이어에 장력이 커질수록 그 위험성은 가중되며 조수간만차나 화물의 선적 및 하역으로 인한 선박의 흘수변화에 따른 빠른 계류 와이어의 조절이 어려우며 또한 전체 계류 와이어의 균등한 제어의 어려움이 따른다.

전체 계류 와이어에 균등한 장력이 가해지지 않고 접안되어 있게 되면 해상환경에 따라 선박의 움직임이 많아진다. 해상환경이 양호하면 큰 문제가 되지 않으나 해상환경이 악화되면 그 움직임이 증가하여 선박의 안정적인 접안을 유지하기 어려워지면서 매니폴드 포지션 유지가 힘들어져서 화물의 선적/하역에 큰 위험성을 유발하며 선박의 손상을 초래할 수도 있다.

한편, 종래 관련분야 특허기술로서 접안한 선박에 연결된 다수의 계류로프에 걸리는 텐션을 감지하기 위해 안벽에 설치된 다수의 텐션감지수단; 상기 다수의 텐션감지수단에서 전송한 정보를 처리하여 상기 다수의 계류로프에 걸리는 텐션을 실시간으로 화면에 표시하는 모니터링컴퓨터; 상기 모니터링 컴퓨터에서 전송한 데이터를 접안한 선박별로 하나의 프로젝트로 설정하여 저장하며, 선박명저장부, 입출항일시저장부, 로프별텐션트렌드저장부 및 로프계류도저장부를 구비하는 다수의 프로젝트저장부가 설정된 데이터베이스를 포함하는 선박 계류로프의 텐션모니터링 시스템이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).

국내공개특허 2010-0034597

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박의 안정적인 접안 유지와 매니폴드 포지션의 위치 확보를 위하여 선박 계류 와이어의 장력 데이터, 매니폴드 위치 데이터 및 선박과 부두 간의 거리 데이터를 실시간으로 수신하고 이를 통해 전체 계류 와이어의 장력을 균등하게 유지하면서 매니폴드 위치 및 선박과 부두 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 된 선박 계류 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 선박 계류 제어 시스템은, 선박 접안을 위해 와이어를 감거나 풀 수 있도록 선박에 설치되는 계류 윈치와; 상기 계류 윈치에 감기는 와이어의 장력을 측정하는 장력 측정기와; 매니폴드 위치를 측정하기 위해 선박과 부두에 설치되는 포지션 센서와; 선박과 부두 간의 거리를 측정하기 위해 선박에 설치되는 거리 센서와; 상기 장력 측정기, 포지션 센서 및 거리 센서로부터 측정되는 값을 수신하여 모니터링하면서 계류 윈치를 제어하는 컨트롤 패널을 포함하여 이루어지고, 상기 계류 윈치는, 와이어가 감기는 와이어 드럼과; 상기 컨트롤 패널의 제어에 따라 상기 와이어 드럼을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 모터와; 상기 와이어 드럼의 회전을 구속하기 위한 브레이크와; 유압 오일이 유입되거나 유출되면서 상하 운동하여 상기 브레이크를 제어하기 위한 유압 오일 피스톤과; 상기 컨트롤 패널의 제어에 따라 상기 유압 오일 피스톤으로 유압 오일을 유입시키거나 유압 오일 피스톤으로부터 유압 오일을 유출시키는 제1,2 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 선박 계류 제어 시스템은, 선박 접안을 위해 와이어를 감거나 풀 수 있도록 선박에 설치되는 계류 윈치와; 상기 계류 윈치에 감기는 와이어의 장력을 측정하는 장력 측정기와; 매니폴드 위치를 측정하기 위해 선박과 부두에 설치되는 포지션 센서와; 선박과 부두 간의 거리를 측정하기 위해 선박에 설치되는 거리 센서와; 상기 장력 측정기, 포지션 센서 및 거리 센서로부터 측정되는 값을 수신하여 모니터링하면서 계류 윈치를 제어하는 컨트롤 패널을 포함하여 이루어지고, 상기 계류 윈치는, 와이어가 감기는 와이어 드럼과; 상기 컨트롤 패널의 제어에 따라 상기 와이어 드럼을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 모터와; 상기 와이어 드럼의 회전을 구속하기 위한 브레이크와; 상기 컨트롤 패널의 제어에 따라 구동력을 발생시켜 상기 브레이크를 제어하기 위한 서보 모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 장력 측정기는 탈부착식으로서 와이어를 삼점 지지하면서 와이어에서 장력을 직접 측정할 수 있도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 포지션 센서 및 거리 센서는 초음파 센서 또는 레이저 센서로 구성될 수 있다.

또한, 상기 계류 윈치는 이격되어 설치된 복수개의 계류 윈치로 구성되고, 상기 복수개의 계류 윈치에 감기는 와이어에는 각각 장력 측정기가 설치되며, 상기 컨트롤 패널은 상기 장력 측정기로부터 측정되는 값을 수신하고, 상기 복수개의 계류 윈치에 감긴 와이어가 상호간에 균등한 장력을 유지하고, 또한 매니폴드 위치 및 선박과 부두 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 계류 윈치를 제어할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 패널은 계류 윈치 현장에 설치되는 로컬 컨트롤 패널 및 계류 윈치 현장에서 이격되어 카고 컨트롤 룸 또는 휠 하우스에 설치되는 계류 컨트롤 패널을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤 패널은 와이어의 장력을 자동으로 제어할 수 있도록 상기 각각의 장력 측정기에서 측정되는 장력값을 수신하여 각 와이어가 상호간에 균등한 장력을 유지하도록 계류 윈치를 제어하며 상기 각각의 장력 측정기에서 측정되는 장력값을 상기 계류 컨트롤 패널로 전송하고 계류 컨트롤 패널과는 계류 윈치의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환하고, 상기 계류 컨트롤 패널(180)은 상기 포지션 센서 및 거리 센서로부터 측정되는 값을 수신하여 로컬 컨트롤 패널로 전송하고, 상기 로컬 컨트롤 패널과는 계류 윈치의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 패널은 계류 윈치를 유선 제어 또는 무선에 의해 원격 제어하도록 통신부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선박 접안 시 매니폴드 포지션의 빠른 위치 확보 및 계류 와이어에서 직접 측정한 장력신호를 이용한 계류 와이어의 균등한 장력 자동 조절 장치와 선교 및 화물제어실의 모니터링 시스템으로 선박 접안 시간이 단축되며 안정적인 계류상태 유지로 화물의 선적/하역 안정성이 향상되고 선박 및 계류 장치의 손상이 방지되며 승조원이 위험작업 환경에 노출되지 않아 인명보호의 효과가 있어 선박의 수주 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박 계류 제어 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 브레이킹 계류 윈치가 적용된 선박 계류 제어 시스템의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 EL 브레이킹 계류 윈치가 적용된 선박 계류 제어 시스템의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 장력 측정기의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 로컬 컨트롤 패널의 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 계류 컨트롤 패널의 개념도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박 계류 제어 시스템의 개념도, 도 2는 본 발명에 따른 유압식 브레이킹 계류 윈치가 적용된 선박 계류 제어 시스템의 개념도, 도 3은 본 발명에 따른 EL 브레이킹 계류 윈치가 적용된 선박 계류 제어 시스템의 개념도, 도 4는 본 발명에 따른 장력 측정기의 개념도, 도 5는 본 발명에 따른 로컬 컨트롤 패널의 개념도, 도 6은 본 발명에 따른 계류 컨트롤 패널의 개념도이다.

본 발명에 따른 선박 계류 제어 시스템은 선박의 안정적인 접안 유지와 매니폴드 포지션의 위치 확보를 위하여 선박 계류 와이어의 장력 데이터, 매니폴드 위치 데이터 및 선박과 부두 간의 거리 데이터를 실시간으로 수신하고, 이를 통해 전체 계류 와이어의 장력을 균등하게 유지하면서 매니폴드 위치 및 선박과 부두 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 계류 제어 시스템은, 크게 계류 윈치(110), 장력 측정기(130), 포지션 센서(140), 거리 센서(150) 및 컨트롤 패널(160)을 포함하여 이루어진다.

상기 계류 윈치(110)는 선박(S) 접안을 위해 와이어(W)를 적절히 감거나 풀 수 있도록 선박(S)에 설치된다.

상기 장력 측정기(130)는 선박(S) 접안 시 계류 윈치(110)에 감기는 와이어(W)의 장력을 측정하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 장력 측정기(130)는 보호를 위해 사용 시에만 부착하고 미사용 시에는 분리할 수 있는 탈부착식으로서 와이어(W)에서 장력을 직접 검출하기 위해 와이어(W)에 설치될 수 있는데, 와이어(W)를 삼점 지지하면서 와이어(W)의 장력을 측정할 수 있다.

예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이 로드셀 타입 즉, 2개의 와이어 휠(130a,130b)과 와이어 서포터(130c)에 의해 와이어(W)를 삼점 지지하면서 와이어 서포터(130c)의 하방에 위치하는 로드셀(130d)에 의해 와이어(W)의 장력을 측정할 수 있다.

또는, 스프링 타입 즉, 로드셀(130d) 대신에, 스프링을 구비하여 와이어(W)에 의한 스프링의 눌림 정도를 측정하여 와이어(W)의 장력을 측정할 수도 있다.

그리고, 상기 장력 측정기(130)는 가스 운반선이나 유조선 등 특수선에 설치될 수 있으므로 폭발 방지를 위하여 방폭형 소재로 제작되는 것이 좋다.

그리고, 상기 장력 측정기(130)는 이동을 제한하는 수단(미도시), 예를 들면 선박(S) 데크상에 설치된 와이어 고리(미도시) 등에 연결되어 계류 윈치(110)의 작동으로 와이어(W)가 이동할 때 이끌려 가지 않도록 설치될 수 있다.

상기 포지션 센서(140)는 선박(S)과 육상 부두(D)에 설치되어 선박(S)과 육상 부두(D)의 화물이송라인을 연결하기 위한 매니폴드 위치 즉, 매니폴드의 in-position 위치를 검출하는 역할을 수행한다.

상기 거리 센서(150)는 선박(S)에 설치되어 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 검출하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)는 초음파 센서 또는 레이저 센서로 구성될 수 있다.

상기 컨트롤 패널(160)은 상기 장력 측정기(130), 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 RS 232나 BNC 타입 등의 통신 방식으로 수신하여 실시간 모니터링하면서 계류 윈치(110)를 적절히 제어하는 역할을 수행한다. 상기 컨트롤 패널(160)은 계류 윈치(110)를 유선 제어 또는 무선에 의해 원격 제어하도록 통신부를 구비할 수 있다.

한편, 본 발명에서는, 상기 계류 윈치(110)로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 와이어 드럼(111), 모터(112), 브레이크(113), 유압 오일 피스톤(114) 및 제1,2 솔레노이드 밸브(115,116)를 포함하여 이루어진 유압식 브레이킹 계류 윈치를 적용할 수 있다.

상기 모터(112)는 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 와이어(W)가 감기는 와이어 드럼(111)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생한다.

상기 브레이크(113)는 상기 와이어 드럼(111)의 회전을 구속하는데, 상기 유압 오일 피스톤(114)은 유압 오일이 유입되거나 유출되면서 상하 운동하여 상기 브레이크(113)를 제어한다. 그리고, 상기 제1,2 솔레노이드 밸브(115,116)는 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 유압 오일 피스톤(114)으로 유압 오일을 유입시키거나 유압 오일 피스톤(114)으로부터 유압 오일을 유출시킨다.

또는, 본 발명에서는, 상기 계류 윈치(110)로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 와이어 드럼(121), 모터(122), 브레이크(123) 및 서보 모터(124)를 포함하여 이루어진 EL 브레이킹 계류 윈치를 적용할 수 있다.

상기 모터(122)는 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 와이어(W)가 감기는 와이어 드럼(121)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생한다.

상기 브레이크(123)는 상기 와이어 드럼(111)의 회전을 구속하는데, 상기 서보 모터(124)는 상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 구동력을 발생시켜 상기 브레이크(123)를 제어한다.

한편, 상기 계류 윈치(110)는 이격되어 설치된 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)로 구성될 수 있으며, 상기 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감기는 와이어(W)에는 각각 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤 패널(160)은 상기 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)로부터 측정되는 값을 수신하고, 이를 통해 상기 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감긴 와이어(W)가 상호간에 균등한 장력을 유지하고, 또한 매니폴드 위치 및 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어할 수 있다.

한편, 상기 컨트롤 패널(160)은 계류 윈치 현장에 설치되는 로컬 컨트롤 패널(170) 및 계류 윈치 현장에서 이격되어 카고 컨트롤 룸(CCR(cargo control room)) 또는 휠 하우스(wheel house)에 설치되는 계류 컨트롤 패널(180)을 구비할 수 있다.

이때, 상기 로컬 컨트롤 패널(170)은 와이어(W)의 장력을 자동으로 제어할 수 있도록 상기 각각의 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 측정되는 장력값을 수신하여 각 와이어(W)가 상호간에 균등한 장력을 유지하도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어할 수 있다. 그리고, 상기 각각의 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 측정되는 장력값을 상기 계류 컨트롤 패널(180)로 전송하고 계류 컨트롤 패널(180)과는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환할 수 있다.

그리고, 상기 계류 컨트롤 패널(180)은 상기 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 수신하여 로컬 컨트롤 패널(170)로 전송하고, 상기 로컬 컨트롤 패널(170)과는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환할 수 있다.

한편, 상기 로컬 컨트롤 패널(170)은 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어할 수 있도록 다양한 스위치를 구비한다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, Control mode 전환 스위치(171)는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 제어방법을 전환하는 스위치로서, auto 모드, manual 모드 및 In-position 모드를 구비한다.

auto 모드는 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 각 와이어(W)의 장력 신호를 받아 자동으로 설정된 와이어(W) 장력으로 유지 될 수 있도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하는 모드이다. manual 모드는 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)의 장력 신호와 설정된 와이어(W)의 장력과 상관없이 수동으로 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 작동하여 와이어(W)를 제어하는 모드이다.

In-position 모드는 선박의 접안 시 포지션 센서(140)에서 선박(S)과 부두(D)간의 매니폴드 위치가 접안 가능한 허용오차범위에 위치하였을 경우 in-position 신호가 계류 컨트롤 패널(180)을 거쳐 로컬 컨트롤 패널(170)로 수신되어 설정된 장력까지 와이어(W)를 감도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하는 모드이다.

Tension display(172)는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하기 위한 장력 설정을 위해 3개의 setting button이 구성되어 있으며 화면 상부에는 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 측정된 와이어(W)의 장력이 지시되며 상부의 button을 누르면 setting치가 보이도록 전환되고, 중간과 하부 button은 장력값 조절용인 +,- button이며, 화면 하부는 현재 설정중인 control mode가 지시된다.(A : auto, M : manual, I : in-position).

보통은 계류 윈치(110A,110B,110C,110D) 1대에 와이어(W)를 감기 위해 2개의 윈치 드럼을 구비하여 각각의 와이어(W)를 제어한다.

winch drum control 전환 스위치(173)는 사용하는 윈치 드럼의 전환 및 우선 순위를 두어 제어 되도록 설정하는 스위치이다. 양 윈치 드럼 사이에 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 동력을 전달해주는 기어가 존재하는데 이 기어는 유압 또는 압축공기로 no.1 또는 no.2 drum으로 움직여 각 드럼에 동력을 전달하여 와이어(W)를 감거나 풀어주는 역할을 수행한다.

winch drum control 전환 스위치(173)의 No.1 lead No.2 follow로 전환 시는 No.1 드럼에 연결된 와이어(W)의 장력 신호를 우선적으로 판단하여 와이어(W)를 설정된 장력으로 조절한 후 No.2 드럼 쪽으로 기어가 이동하여 연결된 와이어(W)의 장력을 조절하며 No.2 lead No.1 follow로 설정 시는 No.2 드럼에 연결된 와이어(W)의 장력이 먼저 조절된 후 No.1 드럼의 와이어(W)가 설정된 장력으로 조절된다.

전술한 winch drum control은 Control mode 전환 스위치(171)의 auto와 in-position mode에 적용되고 Control mode 전환 스위치(171)가 manual시에는 No.1 lead No.2 follow로 전환 시 No.1 winch drum이 작동 되도록 기어가 움직이며 No.2 lead No.1 follow로 전환 시는 No.2 winch drum이 작동 되도록 기어가 움직인다.

Winch drum control lamp(174)는 winch drum control 전환 스위치(173)의 선택된 mode에 따라 지시된다.

Control position 전환 스위치(175)는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 auto tension control 및 제어를 로컬 컨트롤 패널(170)에서 할지 계류 컨트롤 패널(180)에서 할지 선택하는 스위치로 계류 윈치(110A,110B,110C,110D) 측(현장) 즉, 로컬 컨트롤 패널(170)에서 제어하는 경우에는 local로 전환하여 사용하고 계류 컨트롤 패널(180)에서 제어하는 경우에는 remote로 전환하여 사용하여야 하며 선택된 mode에 따라서 현재 선택된 mode가 control position 전환 lamp(176)에 지시된다.

한편, 상기 계류 컨트롤 패널(180)은 각 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 제어 및 작동 상태, 와이어(W)의 장력 지시 및 setting, manifold의 in-position 신호 및 선박간의 거리를 보여준다.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, Wire tension display(181)의 상부에는 와이어(W)의 현재 측정되는 장력이 지시되며 와이어(W)의 장력을 설정할 수 있으며, 하부에 3개의 문자가 지시되는데 첫번째 자리는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 control position이 local이며 L, remote면 R로 표시되고, 두번째 자리는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 control mode를 지시하여 auto는 A, manual은 M, In-position은 I로 표시되며, 세번째 자리는 작동중인 윈치 드럼을 지시하여 No.1 drum은 1, No. 2 drum은 2로 표시한다.

Manifold in-position sensor indicating lamp(182)는 포지션 센서(140)가 선박(S)과 부두(D)의 manifold 위치가 in-position이 되었을 때 지시된다.

Distance display(183)는 거리 센서(150)가 선박(S)과 부두(D)간의 측정한 거리를 지시한다.

Mooring control 스위치(184)는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 control 하기 위한 스위치들이다. Local 또는 remote로 control position을 전환하는 control position 전환 스위치(185), 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 control mode를 auto 또는 manual 또는 in-position으로 전환하는 control mode 전환 스위치(186), winch drum control mode 및 작동 winch drum을 전환하는 winch drum control 전환 스위치(187), 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 감고(Heaving), 푸는(Slack) 작동을 하는 winch control 스위치(188)로 구성되어 있다.

전술한 바와 같이, 계류 컨트롤 패널(180)은 선박 접안 시 도선사 및 선장이 부두와의 거리 및 manifold position 신호를 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 빠른 접안상황 판단과 auto tension control의 in-position 모드를 이용하여 안정적이고 빠른 접안이 가능하게 하며, 화물의 선적/하역 작업 시 화물 적재 및 이송에 따른 선박의 흘수변화와 해상환경에 따른 선박의 계류 상태를 파악할 수 있어 선원이 현장에 가서 확인하여 와이어(W)의 장력을 조정해 줄 필요가 없으며 카고 컨트롤 룸에서도 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 조작이 가능하여 위험작업환경에서 인명 보호 및 계류상태 변화에 따라 빠르고 능동적으로 대처가 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 선박 계류 제어 시스템의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 선박(S)을 접안하게 되면 장력 측정기(130,131,132,133,134,135,136)에서는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감기는 와이어(W)의 장력을 측정하게 된다. 그리고, 포지션 센서(140)에서는 매니폴드 위치를 측정하게 되고, 또한 거리 센서(150)에서는 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 측정하게 된다.

그러면, 상기 컨트롤 패널(160,170,180)에서는 상기 장력 측정기(130,131,132,133,134,135,136), 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정된 신호값을 실시간으로 수신하게 되고, 상기 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감긴 와이어(W)가 상호간에 균등한 장력을 유지하고, 또한 매니폴드 위치 및 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하게 된다.

예를 들면, 자동 모드 시에는 각 와이어(W)에 설치된 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 실시간으로 측정된 장력값을 컨트롤 패널(160,170,180)에서 수신하여 장력 표시기(172)에서 설정된 장력값과 비교하여 설정치보다 낮으면 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 작동시켜 설정된 장력에 도달하도록 와이어(W)를 감아주고, 설정치보다 높게 형성되면 와이어(W)를 풀어줘서 설정된 장력이 되도록 한다.

그리고, In-position 모드 시에는 선박의 화물을 이송 및 선적하기 위해 육상 라인과 연결되는 선박의 중간에 위치한 화물을 이송/선적하는 매니폴드의 중간에 위치한 포지션 센서(140)가 육상 매니폴드의 중간점(선박과 육상의 화물이송라인을 연결하기 위해 선박과 육상의 매니폴드 위치를 맞추기 위한 기준점)을 인식(허용오차범위를 포함한 위치 인식)하여 신호를 컨트롤 패널(160,170,180)에 보내주면 컨트롤 모드가 In-position으로 되어 있는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)가 동시에 설정된 장력으로 와이어(W)를 감아서 매니폴드의 in-position을 유지하면서 안정적이고 빠르게 선박의 접안이 이루어지게 된다.

구체적으로, 도 2를 참조하여 유압식 브레이킹 계류 윈치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

유압식 브레이킹 계류 윈치는 자동 모드 시 와이어(W)가 설정된 장력을 유지할 수 있도록 제어되는데, 와이어(W)가 설정된 장력을 벗어난 경우 와이어 드럼(111)을 구속하고 있는 브레이크(113)를 해제하기 위해 제2 솔레노이드 밸브(116)가 open되어 압력유가 유압 오일 피스톤(114)으로 유입되고 아주 미세한 시간 delay로 제1 솔레노이드 밸브(115)가 open되어 압력유가 유압 오일 피스톤(114)로부터 유출됨으로써 유압 오일 피스톤(114)을 위로 상승시켜 브레이크(113)가 해제된다.

이후에, 와이어(W)를 설정된 장력으로 조절한 후 설정된 장력을 유지하고자 브레이크(113)를 작동시키기 위해 제1 솔레노이드 밸브(115)가 open되어 압력유가 유압 오일 피스톤(114) 상부로 유입되고 아주 미세한 시간 delay로 제2 솔레노이드 밸브(116)가 open되어 압력유가 유압 오일 피스톤(114) 하부로부터 유출됨으로써 유압 오일 피스톤(114)을 아래로 하강시켜 브레이크(113)가 작동한다.

예를 들어, 계류 윈치의 자동 모드 시 작동 절차는 와이어(W)의 설정 장력이 80 ton이라 가정하고 허용오차를 ±2 ton으로 설정한 경우 와이어(W)의 장력이 78 ton 미만이거나 82 ton 초과시 계류 윈치가 작동되어 와이어(W)가 설정된 장력으로 조절된다. 와이어(W)가 설정된 허용오차를 벗어난 경우 유압으로 작동되는 계류 윈치는 유압라인이 작동되거나 전기로 작동되는 계류 윈치의 경우에도 모터가 준비되어 계류 윈치가 stand-by가 된 후 브레이크가 해제되고 그 후 계류 윈치가 작동하여 와이어(W)를 설정된 장력으로 조절한 후 다시 브레이크가 작동되고 계류 윈치가 stand-by로 전환된 후 유압라인 또는 전기공급이 정지된다(유압 or 전기 작동 → 계류 윈치 stand by → 브레이크 해제 → 계류 윈치 작동 및 와이어(W) 장력 조절 → 브레이크 작동 → 계류 윈치 stand by → 유압 or 전기 정지).

구체적으로, 도 3을 참조하여 EL 브레이킹 계류 윈치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

EL 브레이킹 계류 윈치는 자동 모드 시 유압식 브레이킹 계류 윈치와 마찬가지로, 와이어(W)가 설정된 장력을 유지할 수 있도록 조절된 후 와이어 드럼(121)을 구속하기 위해 서보 모터(124)를 이용하여 브레이크(123)를 작동시키고 계류 윈치 작동 전에 브레이크(123)를 해제한다. 서보 모터(124)와 브레이크(123)는 기어나 체인 등으로 연결될 수 있다.

전술한 바와 같이, 선박(S)이 부두(D)에 접안 시 계류 윈치 현장에 설치된 로컬 컨트롤 패널(170) 또는 계류 윈치 현장에서 이격된 카고 컨트롤 룸(CCR(cargo control room)) 또는 휠 하우스(wheel house)에 설치되는 계류 컨트롤 패널(180)을 통하여 도선사 및 선장이 부두(D)와의 거리 및 manifold position 신호를 실시간으로 확인하여 빠른 접안상황 판단과 auto tension control의 in-position 모드를 이용하여 안정적이고 빠른 접안이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110,110A~110D : 계류 윈치 111,121 : 와이어 드럼
112,122 : 모터 113,123 : 브레이크
114 : 유압 오일 피스톤 115,116 : 솔레노이드 밸브
124 : 서보 모터 130,131~136 : 장력 측정기
140 : 포지션 센서 150 : 거리 센서
160 : 컨트롤 패널 170 : 로컬 컨트롤 패널
180 : 계류 컨트롤 패널 130a,130b : 와이어 휠
130c : 와이어 서포터 130d : 로드셀

Claims

선박(S) 접안을 위해 와이어(W)를 감거나 풀 수 있도록 선박(S)에 설치되는 계류 윈치(110)와;
상기 계류 윈치(110)에 감기는 와이어(W)의 장력을 측정하는 장력 측정기(130)와;
매니폴드 위치를 측정하기 위해 선박(S)과 부두(D)에 설치되는 포지션 센서(140)와;
선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 측정하기 위해 선박(S)에 설치되는 거리 센서(150)와;
상기 장력 측정기(130), 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 수신하여 모니터링하면서 계류 윈치(110)를 제어하는 컨트롤 패널(160)을 포함하여 이루어지고,
상기 계류 윈치(110)는,
와이어(W)가 감기는 와이어 드럼(111)과;
상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 와이어 드럼(111)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 모터(112)와;
상기 와이어 드럼(111)의 회전을 구속하기 위한 브레이크(113)와;
유압 오일이 유입되거나 유출되면서 상하 운동하여 상기 브레이크(113)를 제어하기 위한 유압 오일 피스톤(114)과;
상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 유압 오일 피스톤(114)으로 유압 오일을 유입시키거나 유압 오일 피스톤(114)으로부터 유출시키는 제1,2 솔레노이드 밸브(115,116)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
선박(S) 접안을 위해 와이어(W)를 감거나 풀 수 있도록 선박(S)에 설치되는 계류 윈치(110)와;
상기 계류 윈치(110)에 감기는 와이어(W)의 장력을 측정하는 장력 측정기(130)와;
매니폴드 위치를 측정하기 위해 선박(S)과 부두(D)에 설치되는 포지션 센서(140)와;
선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 측정하기 위해 선박(S)에 설치되는 거리 센서(150)와;
상기 장력 측정기(130), 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 수신하여 모니터링하면서 계류 윈치(110)를 제어하는 컨트롤 패널(160)을 포함하여 이루어지고,
상기 계류 윈치(110)는,
와이어(W)가 감기는 와이어 드럼(121)과;
상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 상기 와이어 드럼(121)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 모터(122)와;
상기 와이어 드럼(111)의 회전을 구속하기 위한 브레이크(123)와;
상기 컨트롤 패널(160)의 제어에 따라 구동력을 발생시켜 상기 브레이크(123)를 제어하기 위한 서보 모터(124)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 장력 측정기(130)는 탈부착식으로서 와이어(W)를 삼점 지지하면서 와이어(W)에서 장력을 직접 측정할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)는 초음파 센서 또는 레이저 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 계류 윈치(110)는 이격되어 설치된 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)로 구성되고,
상기 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감기는 와이어(W)에는 각각 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)가 설치되며,
상기 컨트롤 패널(160)은 상기 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)로부터 측정되는 값을 수신하고, 상기 복수개의 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)에 감긴 와이어(W)가 상호간에 균등한 장력을 유지하고, 또한 매니폴드 위치 및 선박(S)과 부두(D) 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 컨트롤 패널(160)은 계류 윈치 현장에 설치되는 로컬 컨트롤 패널(170) 및 계류 윈치 현장에서 이격되어 카고 컨트롤 룸 또는 휠 하우스에 설치되는 계류 컨트롤 패널(180)을 구비한 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 로컬 컨트롤 패널(170)은 와이어(W)의 장력을 자동으로 제어할 수 있도록 상기 각각의 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 측정되는 장력값을 수신하여 각 와이어(W)가 상호간에 균등한 장력을 유지하도록 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)를 제어하며 상기 각각의 장력 측정기(131,132,133,134,135,136)에서 측정되는 장력값을 상기 계류 컨트롤 패널(180)로 전송하고 계류 컨트롤 패널(180)과는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환하는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 계류 컨트롤 패널(180)은 상기 포지션 센서(140) 및 거리 센서(150)로부터 측정되는 값을 수신하여 로컬 컨트롤 패널(170)로 전송하고, 상기 로컬 컨트롤 패널(170)과는 계류 윈치(110A,110B,110C,110D)의 작동 및 제어에 관한 정보를 교환하는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 컨트롤 패널(160)은 계류 윈치(110)를 유선 제어 또는 무선에 의해 원격 제어하도록 통신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 계류 제어 시스템.