KR20160013016A

KR20160013016A - 러더 구동 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20160013016A
Application number: KR1020157031728A
Authority: KR
Inventors: 헨드릭 샤델
Original assignee: 맥그리거 하틀라파 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2016-02-03
Also published as: WO2015121233A1; JP2016518288A; CN105247226A; EP3105118A1; EP3105118B1; DE102014002034A1

Abstract

본 발명은 선박의 러더 어셈블리(4)를 작동하기 위한 러더 구동 시스템(2) 및 이러한 러더 구동 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 러더 구동 시스템은 적어도 하나의 러더(6) 및 러더의 위치 설정을 위한, 서로 독립적으로 작동 가능한 2개의 중복 전기 유압식 메인 드라이브(30, 32)를 포함하고, 이 경우 러더 구동 시스템은 러더의 위치 설정을 위한, 메인 드라이브와 무관하게 작동 가능한 전기 유압식 보조 드라이브(34)를 포함하고, 상기 보조 드라이브는 유압 펌프(68)의 구동을 위한 주파수 변환기(72)를 가진 전기 모터(70)를 포함한다.

Description

러더 구동 시스템 및 방법{RUDDER DRIVING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 선박의 러더 어셈블리를 작동하기 위한 러더 구동 시스템 및 선박의 러더 어셈블리를 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.

선박의 러더 어셈블리에 일반적으로 전기 유압식 러더 구동 시스템이 장착된 다. 공개된 러더 구동 시스템은 동일하게 구현된 2개의 중복 전기 유압식 메인 드라이브를 포함하고, 상기 메인 드라이브는 각각 전동식으로 구동되는 유압 펌프, 소위 모터 펌프 그룹, 관련된 파워 전자장치와 제어 전자장치 및 유압식 주변 장치를 포함한다. 모터 펌프 그룹의 크기는 선급 협회의 디자인 규정에 따라, 러더가 28초 동안 65°의 각도 범위에 걸쳐(한 측면에서 35˚로부터 다른 측면으로 30˚) 이동될 수 있도록 설계된다. 또한 러더 위치 설정 시간 또는 러더의 위치 설정 속도는 선박 유형에 따라 하나 또는 2개의 모터 펌프 그룹에 의해 달성되어야 한다.

유압 펌프의 크기는 필요로 하는 오일 체적 유동에 의해 제 1 근사치에서 결정되는 한편, 전기 모터의 크기는 유압력에 의해, 즉 체적 유동에 의해 그리고 유압 오일의 압력차에 의해 결정된다. 유압 펌프는 전기 모터들에 의해 구동되고, 상기 전기 모터들은 정해진 정격 회전 속도를 갖도록 구현될 수 있으므로, 요구되는 가변 구동 출력은 모터의 토크에 따라 변할 수 있다.

전기 모터와 유압 펌프의 조합의 전술한 특성은 작동 상의 단점들을 야기한다. 모터 펌프 그룹은 거의 일정한 최대 토크로 작동한다. 마찰로 인한 기계적 출력 손실은 토크의 작용이기 때문에, 예를 들어 러더 조절이 필요 없고 따라서 오일 유동이 필요 없더라도 각각의 작동 상태에서 전체적인 출력 손실이 발생한다. 정량 펌프로서 유압 펌프가 구현되는 경우에 또한 유압 마찰은 출력 손실을 촉진한다. 또한 전기 모터는 예를 들어 비동기 설계 시 출력율이 매우 바람직하지 않은 경우에 정격 출력보다 작은 출력으로 작동하므로, 출력에 필요한 것보다 훨씬 높은 유효 전류가 흐른다. 따라서 특히 출력이 작은 경우에 전기 출력 손실은 비교적 높다.

전술한 관련성으로부터, 러더 구동 시스템은 특히 더 작은 출력의 작동 상태에서 또는 무부하 작동 시 매우 높은 출력 손실을 발생시키고, 상기 출력 손실은 따라서 정격 출력의 10% 내지 20%일 수 있다. 러더 어셈블리의 전체 효율과 관련해서 상기 작동 상태들은 특히 임계적인데, 그 이유는 러더 구동 시스템은 전체 작동 시간의 대부분을 직선 출항 시 필요로 하는 작은 러더 보정으로 인해 매우 작은 정격 출력만, 즉 유압 출력만을 요구한다.

전술한 공개된 구현은 신뢰성 및 안전성에 관해 입증되었지만, 이러한 기술은 효율적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 해상에서는 매우 작은 러더 각도만이 달성될 수 있고, 따라서 유압 펌프의 매우 작은 출력만이 요구된다. 이로 인해 관련 유압 펌프는 대부분의 시간을 무부하 작동하고, 따라서 불필요한 에너지를 소모하는데, 그 이유는 상기 유압 펌프를 구동하는 전기 모터가 최적으로 이용되지 않기 때문이다. 또한 조종 작동 시 일정하게 높은 러더 위치 설정 속도가 바람직하지만, 직선 출항 시 경우에 따라서 추진 품질에 방해가 될 수 있다.

또한 예상하지 않은 사고 시 2개의 전기 유압 메인 드라이브의 조종 성능의 유지를 위해 유압 축압기에 의해 동력을 공급받는 보조 드라이브를 포함하고, 상기 드라이브를 이용해서 압력 경감에 의해 러더가 위치 설정될 수 있는 것이 공개되어 있다.

본 발명의 과제는 전술한 단점들을 제거하고 효율적인 작동을 가능하게 하는 러더 구동 시스템을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 과제는 러더 어셈블리의 효율적인 작동을 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 러더 구동 시스템 및 청구범위 제 9 항의 특징을 포함하는 방법에 의해 해결된다.

선박의 러더 어셈블리를 작동하기 위한 본 발명에 따른 러더 구동 시스템은 적어도 하나의 러더 및 러더 위치 설정을 위한, 서로 독립적으로 작동될 수 있는 2개의 중복 전기 유압식 메인 드라이브를 포함한다. 본 발명에 따라 러더 구동 시스템은 러더 위치 설정을 위한, 메인 드라이브와 무관하게 작동 가능한 전기 유압식 보조 드라이브를 포함하고, 상기 보조 드라이브는 유압 펌프의 구동을 위한 주파수 변환기를 가진 전기 모터를 포함한다.

주파수 변환기를 통해 동력을 공급받는 전기 모터를 가진 보조 드라이브가 제공됨으로써, 상기 전기 모터의 회전 속도 및 회전 방향은 정지 상태와 정격 회전 속도 사이에서 무단으로 제어될 수 있고 토크의 감소 시 정격 회전 속도를 넘어서 제어될 수 있다. 따라서 회전 속도는 필요한 송출량에 정확히 상응하게 선택될 수 있다. 특히 러더의 정지 시 구동 트레인도 정지하므로, 메인 드라이브의 무부하 작동 시처럼 출력 손실이 발생하지 않는다. 또한 주파수 변환기에 의해 출력율이 조절될 수 있고, 따라서 회전 속도가 낮은 경우에도 매우 높게 선택될 수 있으므로, 손실 관련 전류도 전기 모터의 정격점에서처럼 작게 유지될 수 있다. 보조 드라이브에 의해 투자비용이 야기되지만, 이러한 투자비용은 특히 주파수 변환기의 작은 치수로 인해 전체적으로 메인 드라이브를 위한 예를 들어 2개의 주파수 변환기의 추가 공급의 경우보다 감소한다. 주파수 변환기의 가능한 고장 위험은 본 발명에 따른 해결 방법에서 단점을 제공하지 않는데, 그 이유는 선급 규정에 따라 필수적인 메인 드라이브들은 변경되지 않은 방식으로 제공되고 주파수 변환기의 고장 시 하나 또는 2개의 메인 드라이브에 의존할 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 러더 구동 시스템은 이로 인해, 특히 경부하 시, 예를 들어 장시간 동안 작은 러더 각도 및 작은 출력 요구가 주어지는, 공해상에서 자동 조종 항해 시, 러더 위치 설정이 보조 드라이브에 의해 이루어지는 경우에, 러더 어셈블리의 효율적인 작동을 가능하게 한다. 이때 메인 드라이브들은 정지 상태이다. 그와 달리 정격 부하 작동 시, 예를 들어 하구 항해 시, 악천후에 항해 시, 짧은 시간 동안 큰 러더 각도와 큰 출력 요구를 필요로 할 때, 러더 위치 설정은 하나 또는 2개의 메인 드라이브에 의해 이루어질 수 있다. 이때 보조 드라이브는 정지 상태이다.

보조 드라이브의 유압 펌프가 일정한 송출 체적을 갖는 정량 펌프인 경우에, 러더 구동 시스템은 기술적으로 매우 간단하게 구현될 수 있다.

보조 드라이브가 메인 드라이브에 비해 출력이 감소한 경우에, 러더 구동 시스템의 효율은 더 증가할 수 있다. 출력 감소란 이 경우, 균일한 정격 압력에서 더 작은 정격 출력과 더 작은 오일 체적 유동을 의미하므로, 보조 드라이브는 완전한 정격 압력에서 각각의 메인 드라이브보다 작은 오일 체적 유동을 송출한다. 예를 들어 보조 드라이브는, 완전한 정격 압력에서 각각의 메인 드라이브의 오일 체적 유동의 5% 내지 30%, 특히 10% 내지 20%를 송출할 수 있도록 설계될 수 있다. 따라서 이러한 실시예에서도 보조 드라이브의 정격 출력은 각각의 메인 드라이브의 정격 출력의 5% 내지 30%, 특히 10% 내지 20%이다.

러더 구동 시스템의 기술적인 구현에서, 예를 들어 적어도 메인 드라이브의 유압 펌프들은 일정한 송출 체적을 갖는 정량 펌프이다.

대안 실시예에서 메인 드라이브의 유압 펌프는 조절 가능한 송출 체적을 갖는 가변 용량 펌프이다.

실시예에서 적어도 보조 드라이브의 유압 펌프들은 2개의 송출 방향을 갖는다.

러더 구동 시스템, 특히 청구항들 중 하나의 청구항에 따른 러더 구동 시스템으로 선박의 러더 어셈블리를 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 2개의 중복 메인 드라이브와 하나의 보조 드라이브는 서로 별도로 작동되고, 이 경우 정격 부하 작동 시 보조 드라이브는 정지 상태이고, 러더 위치 설정은 메인 드라이브들 중 하나의 메인 드라이브에 의해 실시되고, 경부하 작동 시 메인 드라이브는 정지 상태이고, 러더 위치 설정은 보조 드라이브에 의해 실시된다.

본 발명에 따라 일반적으로 많은 시간이 정적인 직선 출항 중인 경우와 선박의 궤도 수정이 간단한 경우처럼 러더의 정지 상태에서 또는 요구되는 러더 위치 설정 속도가 낮을 때 주파수 조절식 유압 펌프를 포함하는 보조 드라이브는 작동 상태이다. 메인 드라이브들은 정지 상태이지만, 항상 스위치 온 될 수 있다. 요구되는 러더 위치 설정 속도 및 러더 위치 설정 각도에 따라서 유압 펌프들의 회전 속도는 정지 상태와 정격값 사이에서 제어될 수 있다. 주파수 변환기가 전기 모터를 계자 약화의 작동 상태에서 작동하면, 보조 드라이브는 요구되는 러더 모멘트가 작은 경우에 그리고 따라서 오일 압력이 낮은 경우에 정격 회전 속도보다 높은 회전 속도에서 작동될 수 있다. 이러한 작동 방식은, 보조 드라이브의 전기 모터가 최적의 출력율에서 그리고 따라서 낮은 전기적 손실에서 작동되면 바람직하다. 또한 작은 구조적 크기로 인해 메인 드라이브의 출력 손실보다 훨씬 작은 기계적 및 유압적 출력 손실은 또한 회전 속도 의존적이고, 따라서 또한 유압적 유효 출력을 필요로 하는 경우에만 발생된다. 이때 비교적 큰 메인 드라이브들은 정지 상태이고, 따라서 전기, 기계 또는 유압적 출력 손실이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 상기 메인 드라이브들은 작동 시간을 소모하지 않으므로, 마모- 및 유지 보수 비용이 상당히 감소한다. 보조 드라이브의 성능을 능가하는 요구되는 러더 위치 설정 속도에서 정격 부하 작동 시 메인 드라이브들 중 적어도 하나의 메인 드라이브가 작동하고, 보조 드라이브는 스위치 오프 된다.

본 발명의 그 밖의 바람직한 실시예들은 다른 종속 청구항의 대상이다.

하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들은 개략적인 회로도를 참고로 설명된다.

도 1은 러더 어셈블리의 작동을 위한 러더 드라이브 시스템의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 러더 구동 시스템의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 1에 선박의 러더 어셈블리(4)를 작동하기 위한 본 발명에 따른 러더 구동 시스템(2)의 제 1 실시예가 개략적으로 도시된다.

러더 어셈블리(4)는 러더 또는 러더 블레이드(6)를 포함하고, 상기 러더 또는 러더 블레이드는 러더 평면에 대해 수직인 회전축(7)을 중심으로 정해진 회전 각도만큼 조절 가능하다. 상기 러더 또는 러더 블레이드는 크로스 빔(8)에 고정되고, 상기 크로스 빔은 각각 직경 방향으로 대향 배치된 2개의 실린더 피스톤 유닛(10, 12 또는 14, 16)에 의해 각각의 회전 각도만큼 선회될 수 있다. 실린더 피스톤 유닛(10, 12, 14, 16)은 각각의 작동 라인(18, 20, 22, 24)에 의해 러더 어셈블리(4)와 러더 구동 시스템(2) 사이의 연결 라인(26, 28)에 유체 연결된다.

러더 구동 시스템(2)은 개별적으로 제어 가능한 전기 유압식 메인 드라이브(30, 32) 및 개별적으로 제어 가능한 하나의 전기 유압식 보조 드라이브(34)를 포함한다. 메인 드라이브(30, 32)는 중복되어 형성되므로, 하기에는 명료함을 위해 도 1의 도면에 따라 2개의 메인 드라이브(30, 32)를 대표해서 좌측 메인 드라이브(30)만이 도면부호를 갖는다.

메인 드라이브(30, 32)는 실질적으로 각각 유압 펌프(36), 전기 모터(38), 밸브 장치(40) 및 탱크(42)를 포함한다. 유압 펌프(36)는 입력측 송출 라인(44)을 통해 작동 메체 또는 유체, 특히 유압 오일을 탱크(42)로부터 출력측 펌프 라인(46)을 지나 밸브 장치(40)의 펌프 접속부(P)로 송출한다. 밸브 장치(40)의 기본 위치(I)에서 펌프 접속부(P)와 단락된 밸브 장치(40)의 유압 접속부(H)로부터 유압 라인(48)이 다시 유압 펌프(36)로 안내된다. 유압 라인(48)으로부터 탱크(42) 내로 유체의 역유동을 저지하기 위해, 송출 라인(44) 내에 탱크 방향으로 차단되는 체크 밸브(50)가 배치된다. 밸브 장치(40)의 기본 위치(I)에서 펌프 라인(46)의 압력 경감을 위해 펌프 라인(46)으로부터 탱크(42)를 향해 릴리프 라인(52)이 배치된다. 누설 오일의 배출을 위해 유압 펌프(36)에 탱크(42) 내로 통하는 누설 오일 라인(56)이 제공된다.

메인 드라이브(30, 32)의 유압 펌프들(36)은 이 경우 일정한 송출량을 갖는 정량 펌프로서 구현된다. 이 경우 상기 유압 펌프는 하나의 송출 방향을 갖는다. 각각의 유압 펌프(36)를 구동하는 전기 모터(38)는 회전류 모터이고, 특히 비동기 모터이다.

2개의 회전 방향으로 러더 위치 설정을 가능하게 하기 위해 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치(40)는 2단 전기 유압식 작동이 이루어지는 3/4 분배 밸브를 갖는다. 밸브 장치(40) 또는 3/4 분배 밸브들은 각각 3개의 스위칭 위치(I, II, III)를 갖고, 이 경우 스위칭 위치(I)는 전술한 기본 위치 또는 스프링 센터링된 중간 위치이다. 밸브 장치(40)는 각각 작동 접속부(A)와 작동 접속부(B)를 갖고, 상기 작동 접속부는 각각 연결 라인(58, 60)을 통해 연결 라인들(26, 28) 중 하나의 연결 라인에 유체 연결된다. 스위칭 위치(II)에서 밸브 장치(66)가 제어되고, 펌프 접속부(P)는 작동 접속부(B)에 연결된다. 유압 접속부(H)는 이 경우 작동 접속부(A)에 유체 연결된다. 또한 스위칭 위치(III)에서 밸브 장치(66)가 제어되고, 이 경우 펌프 접속부(P)는 작동 접속부(A)에 유체 연결되고, 유압 접속부(H)는 작동 접속부(B)에 유체 연결된다.

예를 들어 해저 장애물에 러더 블레이드의 충돌 시, 연결 라인들(26, 28)의 단부는 병렬 접속되어 반대 방향으로 작용하는 예비 제어 방식의, 러더 어셈블리(4)의 압력 경감을 위한 압력 제한 밸브들(62, 64)을 갖는다. 연결 라인들(26, 28)의 다른 단부는 하기에서 설명되는 보조 드라이브(34)의 밸브 장치(66)의 각각의 작동 접속부(C, D)에 연결된다.

보조 드라이브(34)는 하기에서 설명되는 밸브 장치(66) 외에 유압 펌프(68), 전기 모터(70) 및 주파수 변환기(72)를 포함한다.

유압 펌프(68)는 출력측으로 펌프 라인(74)에 의해 밸브 장치(66)의 펌프 접속부(P)에 연결된다. 입력측으로 유압 펌프(68) 내로 유압 라인(76)이 통하고, 상기 유압 라인은 밸브 장치(66)의 유압 접속부(H)로부터 연장된다. 기본 위치(IV)에서 펌프 접속부(P)와 유압 접속부(H)는 단락된다. 스위칭 위치(V)에서 연결 라인들(26, 28)로부터 유체의 역유동을 저지하기 위해, 펌프 라인(74) 내에 및 유압 라인(76) 내에 제어 가능한 체크 밸브(78, 80)가 배치된다. 체크 밸브들(78, 80)의 제어를 위한 제어 압력은 각각의 제어 라인(82, 84)에 의해 펌프 라인(74) 또는 유압 라인(76)으로부터 탭 된다. 펌프 라인(74)과 유압 라인(76)의 압력 경감을 위해 상기 라인들로부터 탱크(42) 내로 각각 릴리프 라인(86, 88)이 연장되고, 상기 릴리프 라인 내에 각각 탱크 방향으로 제어 가능한 예비 제어 방식의 압력 제한 밸브(90, 92)가 배치된다.

유압 펌프(68)는 탱크(42) 내로 통하는, 누설 오일의 배출을 위한 누설 오일 라인(94)을 갖는다. 유압 펌프(68)는 여기에 도시된 실시예에서 2개의 송출 방향을 갖는 정량 펌프로서 구현된다. 상기 유압 펌프는 전기 모터(70), 바람직하게는 비동기 설계 시 주파수 변환기(72)에 할당된 회전류 모터에 의해 구동된다. 바람직하게 보조 드라이브(34)는 메인 드라이브(30, 32)에 비해 출력 감소한다.

주파수 변환기(72)는, 전기 모터(70)의 회전 속도와 회전 방향이 정지 상태와 정격 회전 속도 사이에서 무단으로 제어될 수 있고 토크의 감소 시 정격 회전 속도를 넘어서 제어될 수 있는 것을 가능하게 한다. 따라서 회전 속도는 정확히 유압 펌프(68)의 필요로 하는 송출량에 따라 선택될 수 있다. 또한 주파수 변환기에 의해 출력율이 조절된다. 이로 인해 상기 출력율은 낮은 회전 속도에서도 매우 높게 선택될 수 있으므로, 손실 전류도 전기 모터(70)의 정격점에서처럼 낮게 유지된다.

밸브 장치(66)는 전술한 2개의 스위칭 위치(IV, V)를 갖는 4/2 분배 밸브이다. 밸브 장치(66)는 전기적으로 작동 가능하고, 스위칭 위치(IV) 또는 기본 위치(IV)에서 스프링 예비 응력을 받는다. 상기 밸브 장치는 2개의 작동 접속부(C, D)를 갖고, 상기 접속부에 전술한 바와 같이 연결 라인들(26, 28)이 접속된다. 기본 위치(IV)에서 보조 드라이브(34)는 러더 어셈블리(4)로부터 유압식으로 분리된다. 스위칭 위치(V)에서 밸브 장치(66)가 제어된다. 펌프 접속부(P)는 작동 접속부(C)에 유체 연결되고, 유압 접속부(H)는 작동 접속부(D)에 유체 연결된다.

러더 어셈블리(4)의 작동 또는 실행을 위한 바람직한 방법에서 상기 러더 어셈블리는 경부하 작동 시, 예를 들어 장시간 동안 작은 러더 각도 및 작은 출력 요구가 주어지는, 공해상에서 자동 조종 항해 시 보조 드라이브(34)에 의해 작동된다. 이때 메인 드라이브(30, 32)는 정지 상태이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 경부하 작동 시 밸브 장치(66)가 바람직하게 제어되고, 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치(40)가 제어된다(기본 위치 I).

그와 달리 정격 부하 작동 시, 예를 들어 하구 항해 시, 악천후에 항해 시, 짧은 시간 동안 큰 러더 각도와 큰 출력 요구를 필요로 할 때, 러더 어셈블리(4)의 작동은 바람직하게 메인 드라이브들(30, 32) 중 하나의 메인 드라이브에 의해 이루어진다. 이때 보조 드라이브(34)는 정지 상태이다. 상응하게 활성화된 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치(40)가 제어되고(스위칭 위치 II 또는 III) 보조 드라이브(34)의 밸브 장치(66)가 제어된다(기본 위치 IV). 러더 블레이드(6)의 회전 방향에 따라서 활성화된 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치(40)는 스위칭 위치(II) 또는 스위칭 위치(III)에 위치한다.

도 2에 선박의 러더 어셈블리(4)를 작동하기 위한 본 발명에 따른 러더 구동 시스템(2)의 제 2 실시예가 도시된다. 러더 구동 시스템(2)은 제 1 실시예에서처럼 2개의 중복되는 서로 무관하게 작동 가능한 전기 유압식 메인 드라이브(30, 32) 및 메인 드라이브(30, 32)와 별도로 작동 가능한 전기 유압식 보조 드라이브(34)를 포함한다. 유체 기술적으로 메인 드라이브(30, 32)와 보조 드라이브(34)는 도 1과 같은 제 1 실시예에 따른 2개의 연결 라인(26, 28)을 통해 유체 연결될 수 있다.

도 1과 같은 제 1 실시예에 따른 러더 구동 시스템(2)과 달리, 메인 드라이브(30, 32)는 각각 유압 펌프(36)로서 정량 펌프를 포함하는 것이 아니라, 가변 송출 체적을 갖고 또한 2개의 송출 방향을 갖는 유압식 가변 용량 펌프를 포함한다. 가변 용량 펌프로서 유압 펌프(36)의 구현에 따라 밸브 장치(40)는 2개의 스위칭 위치(VI, VII)와 2개의 작동 접속부(A, B)를 갖는 각각의 전기 작동식 4/2 분배 밸브로서 간단하게 구현된다.

스위칭 위치(VII)는 밸브 장치가 제어되는 스프링 예비 응력을 받는 폐쇄 위치에 해당한다. 스위칭 위치(VI)는 밸브 장치(40)가 제어되는 개방 위치에 해당한다. 스위칭 위치 또는 개방 위치(VI)에서 유압 펌프(36)로부터 떨어져서 연장되고 밸브 장치(40)의 펌프 접속부(P)에 접속되는 펌프 라인(46)은 밸브 장치(40)의 작동 접속부(A)를 통해 연결 라인(26)에 유체 연결된다. 이때 연결 라인(28)은 밸브 장치(40)의 작동 접속부(B)를 통해 유압 접속부(H)로부터 유압 펌프(36)로 연장되는 유압 라인(48)에 유체 연결된다. 스위칭 위치 또는 폐쇄 위치(VII)에서 펌프 라인(46)과 유압 라인(48)은 펌프 접속부(P) 및 유압 접속부(H)에 의해 단락되고, 따라서 메인 드라이브(30, 32)는 연결 라인(26, 28) 및 러더 어셈블리(4)로부터 유체 기술적으로 분리된다.

펌프 라인(46)과 유압 라인(48)은 바이패스로서 유압 펌프(36)를 향해 연장되는 각각의 단락 라인(96, 98)을 통해 서로 연결되고, 이 경우 상기 연결 라인에 각각 예비 제어식 압력 제한 밸브(100, 102)가 배치되고, 상기 압력 제한 밸브들은 각각 반대 방향으로 작용한다.

전기 모터(38), 특히 회전류 모터로서 구현된 각각의 비동기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프(68)는 탱크(42) 내로 통하는, 누설 오일의 배출을 위한 누설 오일 라인(56)을 갖는다.

보조 드라이브(34)는 도 1에 따른 제 1 실시예에 따른 보조 드라이브(34)에 대해 변경되지 않는다. 따라서 보조 드라이브(34)는 유압 펌프(76)의 구동을 위한 전기 모터(70)를 제어하는 주파수 변환기(72)를 갖는다. 유압 펌프(76)는 조절 가능한 송출 체적과 2개의 송출 방향을 갖는 가변 용량 펌프로서 구현된다. 밸브 장치(66)는 도 1에 따른 제 1 실시예와 동일하게 전기 작동식 4/2 분배 밸브로서 구현되고, 상기 밸브는 스프링 예비 응력을 받는 기본 위치(IV)와 스위칭 위치(V) 및 2개의 작동 접속부(C, D), 펌프 접속부(P) 그리고 기본 위치(IV)에서 펌프 접속부(P)와 단락되는 유압 접속부(H)를 포함한다.

도 2에 러더 구동 시스템(2)의 도 1에서와 동일한 작동 상태가 도시된다. 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치들(40)이 제어되고(폐쇄 위치 VII), 보조 드라이브(34)의 밸브 장치(66)가 제어된다(스위칭 위치 V). 이로써 러더 어셈블리(4)는 보조 드라이브(34)를 통해 동력을 공급받고, 따라서 메인 드라이브(30, 32)가 정지 상태인 경부하 작동이 도시된다.

정격 부하 작동 시 보조 드라이브(34)는 정지 상태이고, 즉 밸브 장치(66)가 제어되고(기본 위치 IV), 러더 위치 설정은 메인 드라이브들(30, 32) 중 하나의 메인 드라이브에 의해 이루어지고, 이로써 각각의 제공된 메인 드라이브(30, 32)의 밸브 장치(40)가 제어된다(개방 위치 VI).

도 1에 따른 제 1 실시예에서 메인 드라이브들(30, 32) 중 하나의 메인 드라이브의 작동 시 러더 블레이드(6)의 회전 방향 변경은 밸브 장치(40)의 스위칭 위치(II, III)의 변경에 의해 이루어지는 한편, 도 2에 따른 제 2 실시예에서는 보조 드라이브(34)와 유사하게 러더 블레이드(6)의 회전 방향 변경을 위해 각각의 유압 펌프(36, 38)의 송출 방향이 회전된다.

적어도 하나의 러더 및 러더 위치 설정을 위한, 서로 무관하게 작동되는 2개의 중복 전기 유압식 메인 드라이브를 가진 선박의 러더 어셈블리의 작동을 위한 러더 구동 시스템 및 이러한 러더 구동 시스템의 작동을 위한 방법이 공개되어 있으며, 이 경우 러더 구동 시스템은 러더 위치 설정을 위한, 메인 드라이브와 무관하게 작동 가능한 전기 유압식 보조 드라이브를 포함하고, 상기 보조 드라이브는 유압 펌프의 구동을 위한 주파수 변환기를 가진 전기 모터를 포함한다.

2 러더 구동 시스템
4 러더 어셈블리
6 러더 블레이드
7 회전축
8 요크
10 실린더 피스톤 유닛
12 실린더 피스톤 유닛
14 실린더 피스톤 유닛
16 실린더 피스톤 유닛
18 작동 라인
20 작동 라인
22 작동 라인
24 작동 라인
26 연결 라인
28 연결 라인
30 메인 드라이브
32 메인 드라이브
34 보조 드라이브
36 유압 펌프
38 전기 모터
40 밸브 장치
42 탱크
44 흡인 라인
46 펌프 라인 A
48 펌프 라인 B
50 체크 밸브
52 릴리프 라인
54 압력 제한 밸브
56 누설 오일 라인
58 연결 라인
60 연결 라인
62 압력 제한 밸브
64 압력 제한 밸브
66 밸브 장치
68 유압 펌프
70 전기 모터
72 주파수 변환기
74 펌프 라인 A
76 펌프 라인 B
78 체크 밸브
80 체크 밸브
82 제어 라인
84 제어 라인
86 릴리프 라인
88 릴리프 라인
90 압력 제한 밸브
92 압력 제한 밸브
94 누설 오일 라인
96 단락 라인
98 단락 라인
100 압력 제한 밸브
102 압력 제한 밸브
A 작동 접속부
B 작동 접속부
C 작동 접속부
D 작동 접속부
H 유압 접속부
P 펌프 접속부
I 스위칭 위치/기본 위치/중간 위치
II 스위칭 위치
III 스위칭 위치
IV 스위칭 위치/기본 위치
V 스위칭 위치
VI 스위칭 위치/개방 위치
VII 스위칭 위치/폐쇄 위치

Claims

선박의 러더 어셈블리(4)를 작동하기 위한 러더 구동 시스템(2)으로서, 적어도 하나의 러더(6) 및 러더 위치 설정을 위한, 서로 무관하게 작동 가능한 2개의 중복 전기 유압식 메인 드라이브(30, 32)를 포함하는 러더 구동 시스템에 있어서,
러더 위치 설정을 위한, 상기 메인 드라이브(30, 32)와 무관하게 작동 가능한 전기 유압식 보조 드라이브(34)가 제공되고, 상기 보조 드라이브는 유압 펌프(68)의 구동을 위한 주파수 변환기(74)를 가진 전기 모터(68)를 포함하는 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 보조 드라이브(34)의 상기 유압 펌프(68)는 일정한 송출 체적을 가진 정량 펌프인 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보조 드라이브(34)는 상기 메인 드라이브(30, 32)에 비해 출력 감소하는 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 드라이브(30, 32)의 유압 펌프(36)는 일정한 송출 체적을 가진 정량 펌프인 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 드라이브(30, 32)의 유압 펌프(36)는 조절 가능한 송출 체적을 가진 가변 용량 펌프인 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 메인 드라이브(30, 32)는 관련된 유압 펌프(36)를 구동하기 위한 극 전환 가능한 각각의 전기 모터(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 보조 드라이브(34)의 상기 유압 펌프(68)는 2개의 송출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 드라이브(30, 32)의 유압 펌프들(36)은 2개의 송출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 러더 구동 시스템.
러더 구동 시스템(2), 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 러더 구동 시스템으로 선박의 러더 어셈블리(4)를 작동하기 위한 방법으로서, 2개의 중복 메인 드라이브(30, 32)와 하나의 보조 드라이브(34)는 서로 별도로 작동되고, 정격 부하 작동 시 상기 보조 드라이브(34)는 정지 상태이고, 러더 위치 설정은 상기 메인 드라이브들(30, 32) 중 하나의 메인 드라이브에 의해 실시되고, 경부하 작동 시 상기 메인 드라이브(30, 32)는 정지 상태이고, 러더 위치 설정은 상기 보조 드라이브(34)에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.