KR20160061843A - 인버터제어방식 선박동력공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박동력공급시스템에 관한 것으로서, 컨테이너의 내부에 적재가 가능하며, 회전하며 상기 전원케이블을 권취하거나 공급하는 케이블권취부와; 상기 케이블권취부가 회전하더라도 상기 전원케이블에 지속적으로 전원이 인가되도록 하는 슬립링이 수용된 슬립링박스와; 상기 케이블권취부의 하부에 구비되며, 상기 선박이 항구에 접안되는 위치에 따라 상기 컨테이너의 좌우측으로 이동되며 상기 전원케이블의 공급을 안내하는 케이블이송부와; 상기 전원케이블이 육상에 고정된 후 외부환경에 따라 변화되는 전원케이블의 처짐과 인장력을 인버터방식으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인버터제어방식 선박동력공급시스템{INVERTER CONTROL TYPE ALTERNATIVE MARITIME POWER SYSTEM}

본 발명은 인버터제어방식 선박동력공급시스템에 관한 것으로서, 보다 자세히는 선박이 항만에 접안되는 위치에 따라 전원케이블의 공급위치를 가변할 수 있으며, 전원케이블의 공급길이와 조수간만의 차 및 화물의 적재물량에 따른 선박의 상승, 하강시 전원케이블을 인버터 구동방식으로 제어하여 전원케이블을 보호할 수 있는 인버터제어방식 선박동력공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 그 사용목적에 따라 상선, 군함, 어선 및 특수 작업선 등으로 구분되고, 그 용적에 따라 대형, 중형, 소형으로 구분된다. 이러한 선박에는 각종 전기 설비들이 많이 사용되기 때문에 이에 필요한 전원케이블의 설치 및 포설작업이 수반된다.

선박의 경우 활동영역이 바다이기 때문에 외부 육지에서 전원을 직접 공급받지 못한다. 이에 선박은 그 내부에 설치된 발전기를 이용해 자체적으로 전원을 생산하여 사용한다. 이 때, 선박에 설치된 발전기는 선박의 동력수단에 사용되는 연료를 소비하면서 전원을 생산한다.

그러나, 발전기를 통한 연료 소비 과정에서 대기오염 및 수질오염이 발생하므로, 항구에 정박한 선박의 경우 육상에서 외부 전원을 연결하여 선박에 필요한 전원을 공급받는다.

육상에서 해상의 선박에 전원을 공급하는 방법으로는, 육상의 전원공급장치에 전원케이블을 연결하고, 선박에 설비된 전원공급 제어부에 육상의 전원케이블을 연결하는 방법으로 사용된다.

이러한 선박의 육상 전원공급과 관련하여 등록특허 제10-0844113호 "발전 장치 또는 외부 전원으로부터 전력을 공급받는 선박"이 개시된 바 있다.

개시된 바와 같은 종래 육상 전원공급방법은 선박을 항만에 정박시킨 후, 전원케이블을 릴로부터 풀어 육상에 연결하고 전원을 공급받았다. 그런데, 통상 전원케이블용 릴은 선박의 일측에 배치되므로, 선박이 정박되는 방향에 따라 전원케이블을 공급하기 용이하지 않은 경우가 발생되었다. 즉, 릴이 선박의 좌측에 배치되어 있는데, 선박의 우측 항만에 정박되는 경우 전원케이블의 공급이 용이하지 않은 경우가 있었다.

또한, 릴로부터 전원케이블을 풀거나 감을 때, 구동모터가 동일한 속도로 구동되었다. 이에 따라 전원케이블이 풀려진 길이가 길경우 전원케이블의 하중에 의해 발생된 장력에 의해 구동모터가 동일한 속도로 구동될 때 전원케이블을 감기가 어려운 경우가 있었다.

또한, 종래 육상 전원공급방법은 토크모터를 사용해 전원케이블을 풀거나 감게 된다. 토크모터는 여러개의 켐을 이용하여 전압을 제어하는 방식이다. 토크모터는 전원케이블이 육지에 고정된 후 선박으로 전원이 공급되는 과정에서 파도, 조수간만의 차, 화물적재량에 따른 선박의 높이변화와 같은 외부환경 조건을 고려하지 않고 구동모터를 구동하므로 모터에 과열이 발생되고 전원케이블이 손상될 위험이 있으며, 토크의 조정을 미세하게 할 수 없는 한계가 있다.

이렇게 전원케이블을 제대로 보호하지 못하는 경우 전원케이블에 단선이 발생되어 전원공급이 원활히 이루어지지 않게 된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전원케이블이 풀려진 길이와 외부환경변화에 따라 자동으로 전원케이블을 감거가 풀어 구동모터의 토크를 조절하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 선박이 정박되는 항만의 방향에 따라 전원케이블의 이송을 돕는 가이드롤러를 이동시켜 전원케이블의 공급을 원활히할 수 있는 인버터제어방식 선박동력공급시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 선박의 상부에 배치되며, 전원케이블을 육상으로 이동시켜 육상의 전원을 선박으로 공급하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 인버터제어방식 선박동력공급시스템은, 컨테이너의 내부에 적재가 가능하며, 회전하며 상기 전원케이블을 권취하거나 공급하는 케이블권취부와; 상기 케이블권취부가 회전하더라도 상기 전원케이블에 지속적으로 전원이 인가되도록 하는 슬립링이 수용된 슬립링박스와; 상기 케이블권취부의 하부에 구비되며, 상기 선박이 항구에 접안되는 위치에 따라 상기 컨테이너의 좌우측으로 이동되며 상기 전원케이블의 공급을 안내하는 케이블이송부와; 상기 전원케이블이 육상에 고정된 후 외부환경에 따라 변화되는 전원케이블의 처짐과 인장력을 인버터방식으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 케이블권취부는, 상기 전원케이블이 권취되는 권취릴과; 상기 권취릴을 회전시키는 릴회전축과; 상기 릴회전축을 회전시키는 구동력을 발생하는 인버터구동모터와; 상기 전원케이블이 상기 권취릴로부터 풀려지는 길이에 따라 발생되는 토크를 조정하는 인버터를 포함하며, 상기 제어부는 일정한 토크를 유지하여 파도 및 조수간만의 차, 화물적재와 같은 외부환경에 따라 상기 전원케이블을 자동으로 권취하는 인버터방식으로 상기 인버터구동모터를 제어한다.

일 실시예에 따르면, 상기 슬립링박스는, 상기 릴회전축의 회전에 연동하여 함께 회전하는 복수개의 슬립링과; 상기 슬립링과 접촉되게 배치되는 복수개의 브러쉬와; 상기 슬립링과 이격되게 결합되며 상기 릴회전축과 함께 회전되는 스프로켓축과; 상기 스프로켓축의 회전에 연동하여 상기 전원케이블의 풀림정도를 감지하는 리미트스위치부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 리미트스위치부는, 상기 전원케이블의 풀림길이를 감지하여 상기 전원케이블의 완전풀림을 감지하는 완전풀림스위치와; 상기 전원케이블의 완전감김을 감지하는 완전감김스위치를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 케이블이송부는, 상기 케이블권취부의 하부에 상기 컨테이너의 좌우측 방향으로 지면에 배치되는 가이드프레임과; 상기 가이드프레임을 따라 좌우로 이동가능하게 결합되며, 외측에 랙기어가 일정길이 형성되는 이송레일과; 상기 이송레일의 하부에 결합되어 상기 이송레일과 함께 상기 가이드프레임을 따라 이동되며, 길이방향을 따라 일정간격으로 아이들회전하며 상기 전원케이블의 이송을 돕는 복수개의 가이드롤러가 구비된 가이드롤러부와; 상기 가이드프레임의 외측에 배치되며, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언기어를 구동하여 상기 이송레일을 좌우로 이동시키는 가이드구동부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 이송레일의 양측단부에는 수직하게 결합되어 상기 컨테이너의 도어를 가압하여 개방시키는 도어가압암이 결합된다.

일 실시예에 따르면, 상기 가이드롤러부는, 상기 이송레일을 따라 이동되며, 상기 복수개의 가이드롤러를 지지하는 롤러지지바와; 상기 롤러지지바의 선단에 결합되어 상기 롤러지지바의 이동시 지면에 수평하게 이동되어 상기 전원케이블의 외부 이탈을 저지하는 케이블이탕방지바를 포함하며, 상기 롤러지지바는 복수개의 링크가 결합된 형태로 구비되어, 상기 이송레일을 따라 이동될 때 선단이 하부로 곡선형태로 낙하된다.

일 실시예에 따르면, 상기 가이드프레임에는 상기 가이드레일의 현재 위치를 감지하는 위치센서가 구비되며, 상기 제어부는 상기 위치센서에 의해 감지된 상기 가이드레일의 현재 위치가 희망하는 위치인 경우에 상기 인버터구동모터로 전원을 공급하여 상기 전원케이블이 풀려지도록 한다.

본 발명에 따른 선박동력공급시스템은 전원케이블이 육지에 고정된 후, 전원을 공급받는 과정에서 조수간만의 차 및 화물의 적재물량에 따른 선박의 상승 및 하강과 같은 외부조건이 변화되더라도 일정한 토크가 전원케이블로 인가되도록 인버터방식으로 구동모터를 제어하여 전원케이블을 보호할 수 있다.

즉, 인버터제어방식에 의해 구동모터의 토크와 속도를 조정하여 선박에서 발생되는 상황으로부터 고압의 전원케이블을 보호하여 전원공급 및 통신이 원활하게 진행되도록 한다.

또한, 선박이 정박되는 항만의 위치에 따라 전원케이블의 이송을 안내하는 케이블이송부의 위치를 이동하여 전원케이블의 이송을 원활하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박동력공급시스템이 설치된 선박이 항만에 정박되어 육지로부터 전원을 공급받는 과정을 도시한 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 선박동력공급시스템의 외부 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 선박동력공급시스템의 전면구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 선박동력공급시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 선박동력공급시스템의 평면구성과 측면구성을 도시한 평면도와 측면도,
도 7은 도 5와 도 6의 각 부분의 단면구성을 도시한 단면도,
도 8은 선박동력공급시스의 케이블이송부가 좌측과 우측으로 이동된 상태를 도시한 예시도,
도 9는 선박동력공급시스템의 케이블이송부가 도 2와 반대방향으로 이동된 상태를 도시한 예시도,
도 10은 본 발명의 선박동력공급시스템의 메인전원공급구조를 도시한 회로도,
도 11은 본 발명의 리미트스위치부와 위치센서의 회로구성을 도시한 회로도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 선박동력공급시스템(1)이 설치된 선박이 항만에 접안되어 전력을 공급받는 상태를 도시한 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선박동력공급시스템(1)은 컨테이너(10)의 내부에 수용되며, 선박(S)의 상부에 고정된다. 이 때, 컨테이너(10)의 양측에는 도어(11,13)가 각각 회전가능하게 구비된다.

본 발명의 선박동력공급시스템(1)은 전원케이블(120)을 육상으로 공급하여 육지의 전원공급부(20)로부터 전원을 공급받게 된다. 이 때, 선박(S)은 도 1에 도시된 바와 같이 좌측항만(L)에 접안할 수 있을 뿐만 아니라, 경우에 따라 우측항만(R)에 접안할 수도 있다. 본 발명의 선박동력공급시스템(1)은 케이블이송부(300)가 좌측 또는 우측으로 이동가능하게 구비된다. 이에 따라 선박(S)이 접안되는 항만 방향에 따라 이동되어 전원케이블(120)을 항만으로 공급하는 것을 돕게 된다.

또한, 본 발명의 선박동력공급시스템(1)은 전원케이블(120)이 전원공급을 위해 풀려지는 길이와, 전원케이블(120)로부터 인가되는 장력, 즉 토크에 따라 전원케이블(120)이 감기거나 풀려지게 구동되는 인버터구동모터(140)를 사용한다. 이에 의해 인버터구동모터(140)로 인가되는 반발토크를 줄여 인버터구동모터(140)를 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.

도 2와 도 3은 본 발명의 선박동력공급시스템(1)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 선박동력공급시스템(1)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 5와 도 6은 선박동력공급시스템(1)의 평면구성과 측면구성을 도시한 평면도 및 측면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 선박동력공급시스템(1)은 전원케이블(120)이 권취되는 케이블권취부(100)와, 케이블권취부(100)가 회전하며 전원케이블(120)을 풀거나 감을 때 전원케이블(120)로 지속적으로 전원이 공급되도록 하는 슬립링박스(200)와, 케이블권취부(100)의 하부에 구비되어 선박(S)이 정박되는 항만의 방향에 따라 좌우로 이동되어 전원케이블(120)의 이동을 돕는 케이블이송부(300)와, 케이블권취부(100), 슬립링박스(200) 및 케이블이송부(300)의 동작을 제어하는 제어부(400)를 포함한다.

케이블권취부(100)는 제어부(400)의 제어에 따라 전원케이블(120)을 육지 쪽으로 풀어 전원이 공급되도록 하고, 전원공급이 완료되면 전원케이블(120)을 감는다. 케이블권취부(100)는 표면에 전원케이블(120)이 권취되는 케이블권취릴(110)과, 케이블권취릴(110)을 회전시키는 릴회전축(130)과, 릴회전축(130)이 회전되도록 구동력을 발생시키는 인버터구동모터(140)를 포함한다.

케이블권취릴(110)은 서로 이격된 한 쌍의 원판 형태로 형성되고, 이격 공간 내부에 전원케이블(120)이 권취된다. 릴회전축(130)은 케이블권취릴(110)의 중앙에 삽입되어 인버터구동모터(140)의 구동력에 의해 정역회전하며 케이블권취릴(110)이 회전되도록 한다.

도 7의 (a)는 도 5의 A-A선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 인버터구동모터(140)의 회전축(140a)에는 구동기어(144)가 결합된다. 그리고, 릴회전축(130)에는 스프로켓기어(131)가 결합된다. 구동기어(144)와 스프로켓기어(131)는 스프로켓체인(147)에 의해 서로 결합되어 함께 회전된다. 즉, 인버터구동모터(140)의 구동력이 스프로켓체인(147)에 의해 스프로켓기어(131)에 전달되어 릴회전축(130)이 회전된다.

여기서, 인버터구동모터(140)의 선단에는 감속기(145)가 구비되어 인버터구동모터(140)의 동작을 보조한다. 또한, 인버터구동모터(140)에는 모터브레이크(146)가 구비되어 인버터구동모터(140)의 속도를 줄인다. 또한, 인버터구동모터(140)에는 모터팬(148)이 결합되어 인버터구동모터(140)의 구동에 의해 발생되는 열을 냉각한다.

한편, 인버터구동모터(140)는 인버터방식으로 구동된다. 이에 의해 인버터구동모터(140)는 제어부(400)의 제어에 의해 구동속도와 구동방향이 제어된다. 인버터구동모터(140)와 모터브레이크(146) 및 모터팬(148)은 제어부(400)의 제어에 의해 구동이 제어되며, 인버터구동모터(140)는 제어부(400)의 제어에 의해 정역회전방향, 회전속도가 제어된다.

릴회전축(130)은 베어링하우징(133)에 의해 감싸여진 채 구비되며, 슬립링박스(200) 내부에 삽입되어 슬립링(240)과 결합된다. 인버터구동모터(140)는 지지프레임(160)의 상면에 고정배치된다.

슬립링박스(200)는 릴회전축(130)의 후방에 배치된다. 슬립링박스(200)는 케이블권취릴(110)의 회전에 의해 전원케이블(120)이 풀려지거나 감겨질 때 전원케이블(120)로부터 선박으로 공급되는 전원이 불안정하지 않고 안정적으로 공급되도록 한다.

슬립링박스(200)는 도어(220)가 형성된 박스본체(210)와, 박스본체(210) 내부에 구비된 복수개의 슬립링(240)을 포함한다. 슬립링(240)은 간격유지봉(241)에 의해 서로 일정 간격을 유지하도록 배치된다.

도 7의 (b)는 도 6의 B-B선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 슬립링(240)의 외측 방사상의 위치에는 일단이 릴회전축(130)에 결합되어 릴회전축(130)과 함께 회전하는 다수의 절연봉(미도시)이 구비된다. 그리고, 슬립링(240)의 외주면에 접촉되어 전원을 공급받는 브러쉬(250)가 구비된다.

또한, 슬립링박스(200)의 일측에는 복수개의 슬립링(240)의 전원공급상태를 제어부(400)로 전송하는 컨트롤슬립링(245)이 구비된다.

전원케이블(120)이 케이블권취릴(110)의 회전에 의해 풀려져 전원공급이 시작되면, 케이블권취릴(110)의 릴회전축(130) 일측단에 연결된 리드케이블(미도시)을 통해 전원케이블(120)의 전원이 슬립링(240)으로 전달되고, 슬립링(240)으로 전달된 전원은 슬립링(240)에 밀착된 브러쉬(250)로 전달되어 출력케이블(미도시)로 연결된 선박(S)으로 공급된다.

즉, 케이블권취릴(110)이 회전하더라도 슬립링(240)의 브러쉬(250)가 케이블권취릴(110)과 함께 회전함으로써 전원케이블(120)로부터 지속적이고 안정적으로 전원을 공급하게 된다.

한편, 슬립링박스(200)의 후방에는 광섬유회전조인트(260)와 리미트스위치부(270)가 구비된다. 도 7의 (c)는 도 6의 C-C선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 광섬유조인트(270)는 디지털 광신호의 전송을 가능하게 한다.

도 7의 (d)는 리미트스위치부(270)의 구성을 도시한 확대도이다. 리미트스위치부(270)는 도면에 도시되지 않았으나 슬립링(240)과 결합되어 릴회전축(130)과 함께 회전하는 스프로켓축(미도시)에 체인(미도시)에 의해 결합된다. 이에 의해 릴회전축(130)의 회전을 감지하여 전원케이블(120)이 감겨지거나 풀려지는 상태 또는 풀려지는 속도를 감지할 수 있다.

리미트스위치부(270)는 현재 전원케이블(120)의 풀림속도를 감지하는 제1, 제2속도감지스위치(271,273)과, 전원케이블(120)이 완전히 풀려진 것을 감지하는 완전풀림스위치(275)와, 전원케이블(120)이 완전히 감겨진 것을 감지하는 완전감김스위치(277)로 구성된다. 완전풀림스위치(275)는 전원케이블(120)이 완전히 풀려진 것을 제어부(400)로 전송하여, 제어부(400)는 가장 큰 토크로 인버터구동모터(140)가 구동되어 전원케이블(120)이 감겨지도록 제어한다. 반면, 완전감김스위치(277)는 전원케이블(120)이 완전히 감겨진 것을 제어부(400)로 전송하여, 제어부(400)가 인버터구동모터(140)의 구동을 멈추도록 제어한다.

한편, 도 11은 리미트스위치부(270)의 회로구성을 도시한 회로도이다. 도시된 바와 같이 스프로켓축(미도시)의 회전을 통해 리미트스위치부(270)는 전원케이블(120)의 풀림상태를 감지하고, 회전상태에 따라 선택적으로 스위치가 구동되며 제어부(400)로 전원케이블(120)의 풀림 및 감김 상태를 전송한다.

인버터(280)는 전원케이블(120)이 권취릴(110)로부터 풀려지는 길이에 따라 발생되는 토크를 조정한다.

케이블이송부(300)는 케이블권취부(100)에서 전원케이블(120)을 풀어서 육지로 공급할 때, 하중이 무거운 전원케이블(120)의 이송을 돕는다. 본 발명의 케이블이송부(300)는 선박이 정박한 항만의 방향으로 이동이 가능하여 전원케이블(120)을 효율적으로 이송할 수 있게 된다.

케이블이송부(300)는 도 2와 도 9에 도시된 바와 같이 케이블권취부(100)를 중심으로 좌우로 이동가능하게 구비된다. 이를 위해 케이블이송부(300)는 지면에 고정결합되는 가이드프레임(310)과, 가이드프레임(310)을 따라 좌우로 직선이동되는 이송레일(320)과, 이송레일(320)과 함께 가이드프레임(310)을 따라 이동되며 전원케이블(120)의 이송을 돕는 가이드롤러부(330)와, 이송레일(320)의 위치를 감지하는 위치센서(340)와, 이송레일(320)을 좌우로 이동시키는 가이드구동부(350)를 포함한다.

가이드프레임(310)은 지면에 고정되어 내벽면을 따라 이송레일(320)과 가이드롤러부(330)가 직선 이동되도록 지지한다. 이송레일(320)은 가이드프레임(310)을 따라 이동되며 가이드롤러부(330)가 함께 이동되도록 한다. 이송레일(320)의 내측에 가이드롤러부(330)가 결합되어 함께 이동된다.

이송레일(320)의 일측 외벽면에는 랙기어(321)가 형성된다. 랙기어(321)는 가이드구동부(350)의 피니언기어(353)와 치합되어 이송레일(320)이 좌우로 이동되도록 한다.

한편, 이송레일(320)의 양측단부에는 수직하게 기립된 도어가압암(323)이 구비된다. 도어가압암(323)은 도 8에 도시된 바와 같이 좌측과 우측으로 이송레일(320)이 이동될 때, 컨테이너(10)의 좌측도어(13) 또는 우측도어(11)를 가압하여 도어(11,13)이 개방되도록 한다. 이 때, 도어(11,13)은 각각 컨테이너(10)에 회전축(11a.13a)를 중심으로 회동되게 구비된다.

도어가압암(323)이 좌측으로 이동되면, 이동압력에 의해 좌측도어(13)가 가압되어 회동되고, 회동된 사이로 전원케이블(120)이 컨테이너(10) 외측으로 배출된다. 작업자가 컨테이너(10) 외측으로 배출된 전원케이블(120)을 좌측 항만(L)으로 이동시키게 된다.

도어가압암(323)의 상부에는 가압롤러(323a)가 아이들회전가능하게 구비되어 도어(11,13)와 접촉한다. 이에 의해 도어(11,13) 표면이 가압에 의해 손상되는 것을 방지한다.

가이드롤러부(330)는 이송레일(320)과 함께 이동되며 전원케이블(120)의 이동을 안내한다. 가이드롤러부(330)는 이송레일(320)의 내측에 결합되는 롤러지지링크바(331)와, 롤러지지링크바(331)에 가로방향으로 결합된 복수개의 가이드롤러(333)와, 롤러지지링크바(331)의 양단에 결합된 케이블이탈방지바(335)를 포함한다.

롤러지지링크바(331)는 복수개의 링크가 서로 결합되어 형성된다. 그리고, 이웃하는 링크의 결합영역에 가이드롤러(333)의 회전축이 삽입된다. 이러한 롤러지지링크바(331)의 형상에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 이송레일(320)이 일측으로 이동되면, 롤러지지링크바(331)아 자연스럽게 바닥으로 곡선형태로 낙하된다. 이러한 롤러지지링크바(331)에 결합된 복수개의 가이드롤러(333)도 곡선 형태의 궤적으로 배치되어 전원케이블(120)을 바닥으로 안내하게 된다.

케이블이탈방지바(335)는 롤러지지링크바(331)의 단부에 수직하게 배치되어 전원케이블(120)이 외측으로 이탈되는 것을 방지한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 롤러지지링크바(331)가 지면으로 낙하된 상태에서 한 쌍의 케이블이탈방지바(335)가 일정각도 지면에 기립되게 배치된다. 전원케이블(120)은 한 쌍의 케이블이탈방지바(335) 사이에 배치되어 케이블이탈방지바(335) 외부로 이탈되지 않게 된다.

한편, 가이드프레임(310)의 양단에는 위치센서(340)가 구비된다. 위치센서(340)는 이송레일(320)의 단부가 좌측 또는 우측에 도착했는지를 감지하여 제어부(400)로 전송한다. 제어부(400)는 위치센서(340)에서 감지된 감지결과에 따라 인버터구동모터(140)로 전원을 공급한다.

제어부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 전원공급에 따라 각 구성들이 안정적으로 정확하게 동작되도록 제어한다. 제어부(400)는 선박이 항만에 정박하고 전원케이블(120)을 육지로 공급할 때는 작업자의 개입에 의한 수동방식으로 인버터구동모터(140)가 구동되도록 제어하고, 전원케이블(120)이 육지에 고정되고 선박으로 전원이 공급될 때는 외부조건에 의해 자동방식(auto tension)으로 전원케이블(120)을 감았다 풀었다 하며 전원케이블(120)에 일정한 토크가 유지되도록 한다. 이에 의해 전원케이블(120)이 외부조건에도 안정적으로 보호될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 선박동력공급시스템(1)의 동작과정을 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

먼저, 전원케이블(120)을 육지로 공급하여 선박으로 전원을 공급받아야 할 때는, 작업자가 개입되는 수동방식으로 전원케이블(120)이 풀려지게 된다. 작업자는 입력부(미도시)를 통해 전원을 공급하여 인버터구동모터(140)가 구동되도록 한다.

여기서, 선박(S)이 정박된 위치에 따라 제어부(400)는 가이드구동모터(351)를 정역회전시켜 이송레일(320)과 가이드롤러부(330)를 이동시킨다. 일례로, 우측 항만에 정박한 경우 제어부(400)는 가이드구동모터(351)를 정방향 구동하여 이송레일(320)과 가이드롤러부(330)가 도 2에 도시된 바와 같이 우측으로 이동되도록 한다. 가이드구동모터(351)의 구동에 의해 피니언기어(353)가 회전되면, 랙기어(321)가 맞물려 회전하면서 가이드프레임(310)을 따라 좌측으로 이동된다.

이송레일(320)이 우측 끝까지 이동되면, 위치센서(340)가 제어부(400)로 이송레일(320)이 우측으로 완전히 이동된 것을 감지신호로 전달한다. 이에 제어부(400)는 인버터구동모터(140)로 전원을 공급하여 전원케이블(120)이 풀려지도록 한다.

또한, 이송레일(320)이 우측 끝까지 이동되면 도 8에 도시된 바와 같이 우측 도어가압암(323)이 우측도어(13)을 가압하여 우측도어(13)가 개방되도록 한다.

풀려진 전원케이블(120)은 가이드롤러(333)의 회전에 도움을 받아 컨테이너(10) 외부로 배출된다. 풀려진 전원케이블(120)의 길이가 길어짐에 따라 인버터(280)와 리미트스위치부(270)가 토크와 속도를 감지하여 제어부(400)로 전송한다.

리미트스위치부(270)가 전원케이블(120)의 완전풀림을 감지하고, 전원케이블(120)이 육지에 고정되면 선박으로 전원이 공급된다.

이 때부터 제어부(400)는 인버터방식으로 인버터구동모터(140)를 제어한다. 제어부(400)는 인버터구동모터(140)가 전원케이블(120)을 권취할 수 있는 최소한의 힘으로 전원케이블(120)이 권취되는 방향으로 구동되도록 제어한다. 즉, 제어부(400)는 전원케이블(120)이 권취될 수 있는 최소한의 토크로 인버터구동모터(140)가 구동되도록 한다.

이 상태에서 조수간만의 차, 파도에 의한 선박의 이동, 화물적재 및 하차에 따른 부두와 선박의 높이차가 발생되면, 전원케이블(120)의 길이가 변화된다. 전원케이블(120)의 길이가 변화되면 전원케이블(120)의 토크가 변화된다.

이 때, 인버터구동모터(140)는 최소한의 토크로 권취되는 방향으로 구동되고 있으므로, 전원케이블(120)의 길이변화에 의해 발생된 토크가 설정된 최소한의 토크 보다 클 경우 인버터구동모터(140)는 전원케이블(120)이 풀려지는 방향으로 구동된다.

반대로 전원케이블(120)의 길이변화에 의해 발생된 토크가 설정된 최소한의 토크 보다 작을 경우 인버터구동모터(140)는 전원케이블(120)이 권취되는 방향으로 구동된다.

이에 의해 전원케이블(120)에 처짐이 발생되지 않고 항상 일정한 토크가 작용하게 되므로 전원케이블(120)을 안전하게 보호할 수 있고, 안정적인 전원공급이 가능해진다.

이 때, 인버터(280)는 외부조건이 변화될 때, 작업자의 개입에 의한 전원케이블(120)의 수동권취시에는 속도조정을 수행하고, 자동방식시에는 설정된 최소토크를 유지하며, 전압강하 또는 기타 토크 저하시 보상을 수행하여 일정한 토크가 유지되도록 한다.

한편, 선박(S)이 좌측 항만(R)에 정박되면, 도 9에 도시된 바와 같이 이송레일(320)과 가이드롤러부(330)가 좌측으로 이동된다.

한편, 전원케이블(120)이 육상의 전원공급부(20,30)로부터 전원을 공급하면 슬립링(240)과 브러쉬(250)는 전원케이블(120)의 전원이 끊어지지 않고 안정적으로 선박(S)으로 공급되도록 한다.

선박(S)으로의 전원공급이 완료되면, 제어부(400)는 인버터구동모터(140)를 역회전하여 전원케이블(120)을 감는다. 그리고, 이송레일(320)과 가이드롤러부(330)를 가이드프레임(310)의 중심영역으로 이동시킨다.

한편, 도 10은 제어부(400)의 제어흐름을 도시한 회로도이다. 도시된 바와 같이 제어부(400)는 인버터구동모터(140)와 가이드구동모터(351)로 전원을 공급한다. 또한, 모터브레이크(146)와 모터팬(148)으로 전원을 공급하여 인버터구동모터(140)의 속도를 조절하고 열이 냉각되도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 선박동력공급시스템은 선박이 정박되는 항만의 위치에 따라 전원케이블의 이송을 안내하는 케이블이송부의 위치를 이동하여 전원케이블의 이송을 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 선박동력공급시스템은 전원케이블이 풀린 길이와 이에 따른 토크를 감지하여 인버터구동모터의 구동속도를 조절하여 전원케이블의 풀림과 감김이 안정적이고 원활하게 진행되도록 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 선바동력공급시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 선박동력공급시스템 10 : 컨테이너
11 : 좌측도어 13 : 우측도어
100 : 케이블권취부 110 : 케이블권취릴
120 : 전원케이블 130 : 릴회전축
131 : 스프로켓기어 133 : 베어링하우징
140 : 인버터구동모터 140a : 모터회전축
144 : 구동기어 145 : 감속기
146 : 모터브레이크 147 : 스프로켓체인
148 : 모터팬 160 : 지지프레임
200 : 슬립링박스 210 : 박스본체
220 : 도어 230 : 스프로켓축
240 : 슬립링 241 : 간격유지봉
245 : 컨트롤슬립링 250 : 브러쉬
260 : 광섬유회전조인트 270 : 리미트스위치부
271 : 제1속도감지스위치 273 : 제2속도감지스위치
275 : 완전풀림스위치 277 : 완전감김스위치
280 : 인버터 290 : 스페이서히터
300 : 케이블이송부 310 : 가이드프레임
311 : 베이스프레임 320 : 이송레일
321 : 랙기어 323 : 도어가압암
323a : 가압롤러 330 : 가이드롤러부
331 : 롤러지지링크바 333 : 가이드롤러
335 : 케이블이탈방지바 340 : 위치센서
350 : 가이드구동부 351 : 가이드구동모터
353 : 피니언기어 400 : 제어부

Claims (8)

1. 선박의 상부에 배치되며, 전원케이블을 육상으로 이동시켜 육상의 전원을 선박으로 공급하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템에 있어서,
   컨테이너의 내부에 적재가 가능하며, 회전하며 상기 전원케이블을 권취하거나 공급하는 케이블권취부와;
   상기 케이블권취부가 회전하더라도 상기 전원케이블에 지속적으로 전원이 인가되도록 하는 슬립링이 수용된 슬립링박스와;
   상기 케이블권취부의 하부에 구비되며, 상기 선박이 항구에 접안되는 위치에 따라 상기 컨테이너의 좌우측으로 이동되며 상기 전원케이블의 공급을 안내하는 케이블이송부와;
   상기 전원케이블이 육상에 고정된 후 외부환경에 따라 변화되는 전원케이블의 처짐과 인장력에 따라 상기 케이블권취부를 인버터방식으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블권취부는,
   상기 전원케이블이 권취되는 권취릴과;
   상기 권취릴을 회전시키는 릴회전축과;
   상기 릴회전축을 회전시키는 구동력을 발생하는 인버터구동모터와;
   상기 전원케이블이 상기 권취릴로부터 풀려지는 길이에 따라 발생되는 토크를 조정하는 인버터를 포함하며,
   상기 제어부는 일정한 토크를 유지하여 파도 및 조수간만의 차, 화물적재와 같은 외부환경에 따라 상기 전원케이블을 자동으로 권취하는 인버터방식으로 상기 인버터구동모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 슬립링박스는,
   상기 릴회전축의 회전에 연동하여 함께 회전하는 복수개의 슬립링과;
   상기 슬립링과 접촉되게 배치되는 복수개의 브러쉬와;
   상기 슬립링과 이격되게 결합되며 상기 릴회전축과 함께 회전되는 스프로켓축과;
   상기 스프로켓축의 회전에 연동하여 상기 전원케이블의 풀림정도를 감지하는 리미트스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 리미트스위치부는,
   상기 전원케이블의 풀림길이를 감지하여 상기 전원케이블의 완전풀림을 감지하는 완전풀림스위치와;
   상기 전원케이블의 완전감김을 감지하는 완전감김스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 케이블이송부는,
   상기 케이블권취부의 하부에 상기 컨테이너의 좌우측 방향으로 지면에 배치되는 가이드프레임과;
   상기 가이드프레임을 따라 좌우로 이동가능하게 결합되며, 외측에 랙기어가 일정길이 형성되는 이송레일과;
   상기 이송레일의 하부에 결합되어 상기 이송레일과 함께 상기 가이드프레임을 따라 이동되며, 길이방향을 따라 일정간격으로 아이들회전하며 상기 전원케이블의 이송을 돕는 복수개의 가이드롤러가 구비된 가이드롤러부와;
   상기 가이드프레임의 외측에 배치되며, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언기어를 구동하여 상기 이송레일을 좌우로 이동시키는 가이드구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 이송레일의 양측단부에는 수직하게 결합되어 상기 컨테이너의 도어를 가압하여 개방시키는 도어가압암이 결합되는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 가이드롤러부는,
   상기 이송레일을 따라 이동되며, 상기 복수개의 가이드롤러를 지지하는 롤러지지바와;
   상기 롤러지지바의 선단에 결합되어 상기 롤러지지바의 이동시 지면에 수평하게 이동되어 상기 전원케이블의 외부 이탈을 저지하는 케이블이탕방지바를 포함하며,
   상기 롤러지지바는 복수개의 링크가 결합된 형태로 구비되어, 상기 이송레일을 따라 이동될 때 선단이 하부로 곡선형태로 낙하되는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 가이드프레임에는 상기 가이드레일의 현재 위치를 감지하는 위치센서가 구비되며,
   상기 제어부는 상기 위치센서에 의해 감지된 상기 가이드레일의 현재 위치가 희망하는 위치인 경우에 상기 인버터구동모터로 전원을 공급하여 상기 전원케이블이 풀려지도록 하는 것을 특징으로 하는 인버터제어방식 선박동력공급시스템.

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