KR20170048859A - 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 운항모드와 연계하여 조타를 제어하는 장치에 있어서: 구동부(26)의 유압회로 상에 복수의 모터(22)를 구비하고, 조타ECU(21)에 의해 유압력으로 조타를 제어하는 조타모듈(20); 및 상기 선박의 순항모드가 유지되는 동안 설정된 모터(22)의 가동을 정지하는 제어수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선박 운항 상태와 더불어 조타와 관련된 장비의 작동 상태를 파악하고 다수의 펌프/모터에 대한 시동과 정지를 자동으로 수행하여 운항과 제어의 안정성을 기반으로 연료절감을 도모하는 효과가 있다.

Description

선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치{Steering control apparatus linked with vessel sailing mode}

본 발명은 선박의 조타장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박 운항 상태에 따른 조타 장비 작동 상태를 파악하여 시동과 정지를 자동으로 수행하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치에 관한 것이다.

선박에서 타를 조종하는 조타 장비용 펌프/모터는 법규에 따라 타 하나에 두 대씩을 구비하도록 되어 있으며 선교에 시동/정지 버튼을 두어 수동으로 작동하도록 되어 있다. 대형선이거나 타 가 두 개 인 경우인 경우는 보통 4 대, 혹은 최대 8 대의 조타기 모터가 설치되기도 한다.

반면, 실제 작동은 운항 상태에 따라 타를 많이 작동해야 하는 항구 입출항시 같은 경우는 2 대 작동이 필요하고 대양을 항해하거나 직진 운행 할 때는 한 대로도 충분한 경우가 대부분이지만, 실제 선원들은 번거로움으로 인해 상황에 관계없이 항상 두 대 모두를 작동 하고 있다. 필요 없는 조타기 모터를 모두 가동하고 운항하기 때문에 연료 소모를 증대하지만 수시로 수동으로 정지하기에는 불편을 초래한다.

이와 관련되어 한국 공개특허공보 제2001-0069812호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2013-0040265호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 선박의 좌,우방향을 조정하기 위한 유압조타 장치를 전기제어장치로 제어되어 수동제어 및 자동제어 특히 자동제어에서는 원격제어, 콤파스 조타제어, 플로타 조타 제어가 가능하도록 구성한다. 이에 따라, 설치비용이 적고 안전성이 있으며, 연료 절감, 조타의 편리성 및 인력 절감의 효과를 기대한다.

그러나, 이는 부두 접안시나 기상이 나쁜 경우를 고려한 안전성을 요지로 하므로 순항중인 선박의 연료절감 효과는 미미하게 나타난다.

선행문헌 2에 의하면 제어부는 상기 러더각 편차가 0 또는 설정치 이하인 경우에, 액압펌프로부터 토출되는 압액의 공급을 저지함과 동시에, 상기 계속시간이 설정치 이하인 경우에, 상기 전동기를 제1 회전속도로 회전시키며, 상기 계속시간이 설정치를 초과하는 경우에, 상기 전동기를 상기 제1 회전속도보다 작은 제2회전속도로 회전시키거나 정지시킨다. 이에, 소비 에너지 절감을 이루고, 작동액의 온도상승에 의한 열화를 억제하는 효과를 기대한다.

이는 순항중인 선박에서 어느 정도 연료를 절감할 수 있기는 하지만 러더각 정보에만 의존하므로 안정성을 확보하기 미흡하고 제어점수가 증가할수록 연료절감 효과도 반감될 우려가 크다.

1. 한국 공개특허공보 제2001-0069812호 "선박용 자동 조타 및 자동제어 장치" (공개일자 : 2001.07.25.) 2. 한국 공개특허공보 제2013-0040265호 "선박용 조타장치 및 선박용 조타방법" (공개일자 : 2013.04.23.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박 운항 상태와 더불어 조타와 관련된 장비의 작동 상태를 파악하여 다수의 펌프/모터에 대한 시동과 정지를 자동으로 수행하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박 운항모드와 연계하여 조타를 제어하는 장치에 있어서: 구동부의 유압회로 상에 복수의 모터를 구비하고, 조타ECU에 의해 유압력으로 조타를 제어하는 조타모듈; 및 상기 선박의 순항모드가 유지되는 동안 설정된 모터의 가동을 정지하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조타모듈은 모터의 작동을 감시하는 조타센서 및 러더의 작동을 감시하는 회전각센서에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 메인ECU 상에 순항을 지속하는 순항모드부 및 순항을 해제하는 순항경보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 제어수단은 추진엔진의 회전을 감지하는 rpm센서 및 선박의 속도를 감지하는 선속센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단의 메인ECU는 복수의 모터에 대한 가동정보를 저장ㆍ갱신하면서 고른 마모상태를 유지하도록 교번하여 정지하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박 운항 상태와 더불어 조타와 관련된 장비의 작동 상태를 파악하고 다수의 펌프/모터에 대한 시동과 정지를 자동으로 수행하여 운항과 제어의 안정성을 기반으로 연료절감을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부 연결 상태를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제어패널을 예시하는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 선박 운항모드와 연계하여 조타를 제어하는 장치에 관하여 제안한다. 도 1은 선미에 추진기(11)와 더불어 2개의 러더(15)를 지닌 선박(10)을 예시하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 러더(15)는 조타휠(12)에 연결되고 추진기(11)는 추진엔진(16)에 연결된다.

본 발명에 따르면 조타모듈(20)이 구동부(26)의 유압회로 상에 복수의 모터(22)를 구비하고, 조타ECU(21)에 의해 유압력으로 조타를 제어하는 구조를 지닌다. 조타모듈(20)은 크게 마이컴회로의 조타ECU(21)와 유압회로의 구동부(26)로 구분된다. 조타ECU(21)의 마이컴회로는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 지닌다. 구동부(26)의 유압회로는 적어도 2개의 모터(22) 외에 유압펌프, 밸브, 작동유 탱크 등을 구비한다. 조타ECU(21)는 자체에 탑재된 알고리즘 또는 후술하는 제어수단(30)의 메인ECU(31)에 의한 알고리즘을 수행한다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(30)이 상기 선박의 순항모드가 유지되는 동안 설정된 모터(22)의 가동을 정지하는 구조를 지닌다. 제어수단(30)은 메인ECU(31)와 제어패널(32)로 구분하지만 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 메인ECU(31)는 조타ECU(21)와 마찬가지로 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 지닌 마이컴회로이다. 제어패널(32)은 터치스크린이 선호되지만 별도의 입력단 스위치(버튼)와 출력단 모니터(램프)를 구비할 수 있다. 메인ECU(31)는 선박의 정방향ㆍ정속도 순항모드를 수행하기 위한 알고리즘을 탑재하고, 이에 더하여 복수의 모터(22) 중에 일부를 감속 또는 정지시키는 알고리즘도 탑재한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조타모듈(20)은 모터(22)의 작동을 감시하는 조타센서(23) 및 러더(15)의 작동을 감시하는 회전각센서(24)에 연결되는 것을 특징으로 한다. 조타센서(23)는 복수의 모터(22)에 각각 설치되어 작동 상태와 관련된 정보(시간, 회전수)를 획득한다. 회전각센서(24)는 러더(15)의 회전각도를 감지하도록 설치되나 조타휠(12)에 부가적으로 설치하면 작동 신뢰성이 높아진다. 러더(15)의 회전각 변동이 설정범위 내에서 설정시간 동안 지속되면 순항모드로 인식할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(30)은 메인ECU(31) 상에 순항을 지속하는 순항모드부(33) 및 순항을 해제하는 순항경보부(34)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 순항모드부(33)는 현재 순항모드의 온ㆍ오프 상태를 표시하는 외에 순항모드를 수동으로 입력하는 기능도 포함할 수 있다. 순항경보부(34)는 현재 순항모드 조건에서 벗어남을 표시하는 외에 순항모드를 자동으로 오프하는 기능을 포함할 수 있다. 도 2에서 순항모드부(33)와 순항경보부(34)가 제어패널(32)에 구성됨을 예시하지만 메인ECU(31)에 의한 알고리즘 수행에 연계된다.

본 발명의 변형예로서, 상기 제어수단(30)은 추진엔진(16)의 회전을 감지하는 rpm센서(36) 및 선박의 속도를 감지하는 선속센서(37)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 메인ECU(31)는 회전각센서(24)의 고장이나 신뢰성 저하에 대비하여 rpm센서(36)와 선속센서(37)의 입력으로 순항모드를 판단한다. 일예로, 추진엔진(16)의 속도 변동이 설정범위로 설정시간동안 지속되면서 선박의 정속 운항 상태가 감지되는 경우 순항모드로 판단할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(30)의 메인ECU(31)는 복수의 모터(22)에 대한 가동정보를 저장ㆍ갱신하면서 고른 마모상태를 유지하도록 교번하여 정지하는 것을 특징으로 한다. 메인ECU(31)는 전술한 회전각센서(24), rpm센서(36), 선속센서(37)의 신호를 입력하여 선박의 순항모드로 판단되면, 조타센서(23)의 신호를 입력하여 복수의 모터(22) 각각에 대한 사용상태를 연산하고, 예상되는 수명이 가장 짧은 모터(22)를 감속 또는 정지시킨다. 모터(22)의 예상수명은 가동시간 외에 가동회전수를 고려하여 연산할 수 있다.

본 발명의 메인ECU(31)는 설정된 알고리즘을 수행하는 도중에 조타휠(12)의 수동 작동을 최우선 인터럽트로 처리하여 모든 모터(22)를 즉시 가동한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 선박 11: 추진기
12: 조타휠 15: 러더
16: 추진엔진 20: 조타모듈
21: 조타ECU 22: 모터
23: 조타센서 24: 회전각센서
26: 구동부 30: 제어수단
31: 메인ECU 32: 제어패널
33: 순항모드부 34: 순항경보부
36: rpm센서 37: 선속센서

Claims (5)

1. 선박 운항모드와 연계하여 조타를 제어하는 장치에 있어서:
   구동부(26)의 유압회로 상에 복수의 모터(22)를 구비하고, 조타ECU(21)에 의해 유압력으로 조타를 제어하는 조타모듈(20); 및
   상기 선박의 순항모드가 유지되는 동안 설정된 모터(22)의 가동을 정지하는 제어수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 조타모듈(20)은 모터(22)의 작동을 감시하는 조타센서(23) 및 러더(15)의 작동을 감시하는 회전각센서(24)에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수단(30)은 메인ECU(31) 상에 순항을 지속하는 순항모드부(33) 및 순항을 해제하는 순항경보부(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수단(30)은 추진엔진(16)의 회전을 감지하는 rpm센서(36) 및 선박의 속도를 감지하는 선속센서(37)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수단(30)의 메인ECU(31)는 복수의 모터(22)에 대한 가동정보를 저장ㆍ갱신하면서 고른 마모상태를 유지하도록 교번하여 정지하는 것을 특징으로 하는 선박 운항모드와 연계한 조타제어 장치.

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