KR20170124747A

KR20170124747A - 전기선박 안정화장치

Info

Publication number: KR20170124747A
Application number: KR1020160054510A
Authority: KR
Inventors: 원준희; 배진형
Original assignee: 주식회사 엘지엠
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2017-11-13

Abstract

본 발명은 전기선박 안정화장치에 관한 것으로, 전기선박의 내부에 구비되어 전기선박의 외부에 노출되는 프로펠러까지 회전축으로 직결되며, 구동 단속을 위한 구동클러치를 포함하여 전기선박의 추진을 위해 구동력을 갖는 구동부와; 상기 구동부의 회전축에 자유회전 가능하게 축결되는 자이로더미와, 상기 회전축과 자이로더미의 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전력을 자이로더미에 단속 전달하는 자이로클러치를 포함하는 안정화모듈과; 상기 회전축의 회전력을 상기 프로펠러 또는 자이로더미에 선택적으로 단속 전달할 수 있도록 상기 구동클러치 및 자이로클러치를 단속 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치를 제공함으로써, 전기선박의 안정화를 도모함은 물론, 기존의 안정화장치에 비해 그 규모와 중량을 축소하여 전기선박의 사용 공간을 확보함은 물론, 전기 소모를 최소화 함에 따라 추진력 확보 및 경제적인 손실이 감소하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

전기선박 안정화장치{Using the gyro stabilization device for Electric vessels}

본 발명은 전기선박 안정화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기선박에 기본적으로 제공되는 구동모터의 동력만으로 자이로더미를 회전시켜 전기선박의 안정화를 도모함과 아울러, 경제적인 손실을 감소시키며, 전기선박의 사용 공간을 확보 및 중량 감소하는 전기선박 안정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 항해 시에 비바람, 해일 등의 기상악화로 인해 선박의 외형 구조상 좌, 우로 흔들리는 롤링(rolling)현상이 발생하게 되며, 이 롤링현상에 의해 승객의 안전은 물론, 적재물의 파손 및 유실되는 문제를 안고 있었다.

이러한, 롤링현상은 항해 중인 해상의 풍속과 화물의 적재위치 등 무게중심의 위치에 따라 더욱 악화될 수 있다.

이에 선박의 롤링현상을 억제하기 위하여 다양한 선박 안정화장치가 개발되어 사용되고 있다.

현재, 사용되고 있는 대표적은 선박 안정화장치로는 빌지 키일 (Bilge Keel), 앤티 롤링 탱크 (Anti - Rolling Tank), 핀 스테빌라이져 (Fin Stabilizer), 자이로 스코프 (Gyro scope) 등이 있다.

이러한, 선박 안정화장치 중 상기 빌지키일은 경제적으로 저렴하며, 운항 중이거나 정지 중에도 유효하지만 감쇠력이 낮은 단점이 있고, 앤티롤링탱크는 구조적으로 간단하며 운항 중이거나 정지 중에도 유효하지만 선체 내부에서 많은 공간을 차지하므로 소형 보트에는 적용되기 어렵고, 자유표면 효과에 의해 복원성이 낮은 단점이 있으며, 핀스테빌라이져는 횡요 주기의 변화에 따라서 최적 제어가 가능하며 큰 감쇠효과를 가지고 있는 장점이 있지만, 저속 및 정지 상태에서 감쇠 효과가 작고, 고가이며, 선체 부가물로 작용하여 운항 중 저항을 증가시키는 요인이 되는 단점이 있고, 기존의 자이로스코프를 이용한 선박 안정화장치는 운행 및 정지 중에도 유효하며, 감쇠 성능이 큰 장점이 있지만, 선체에서 많은 공간을 차지하며, 고가여서 많은 비용이 요구되는 단점이 있다.

여기서, 기존의 자이로스코르를 이용한 선박 안정화장치의 단점을 보안하고자, 특허문헌 1이 제안된 바 있으며, 이 특허문헌 1은 선박의 좌우방향으로 이어진 축을 피치축, 선박의 전후방향으로 이어진 축을 롤축, 선박의 상하 방향으로 이어진 축을 요축으로 각각 정의할 때, 선박의 선체에 고정되는 베이스블록과, 상기 베이스블록에 고정되며 선박의 피치축을 중심으로 회전하는 짐벌축을 구비한 짐벌모터와, 요축을 중심으로 회전하는 스핀축을 구비하며 상기 짐벌모터의 짐벌축에 결합되어 피치축을 중심으로 회전하는 스핀모터와, 상기 스핀축에 결합되어 스핀모터에 의해 요축을 중심으로 회전하여 모멘트를 발생시키는 휠을 포함하여 구성되어, 선박의 롤축을 중심으로 한 동요를 억제하는 롤축 제진용 자이로스코프와; 상기 롤축 제진용 자이로스코프의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 선박 안정화장치를 제공하였다.

그러나, 종래 선박 안정화장치에 경우, 복수의 자이로스코프와 이를 설치하기 위한 베이스블록은 물론 구동하기 위한 모터를 각각 설치해야 하므로 각 위치에 설치해야 하는 공간을 확보해야 하고, 중량이 증가됨에 따라 추진력 소실되는 문제가 있으며, 각 모터를 구동해야 하는 전기 소모가 상당하여 경제적 손실이 증가되는 문제점이 있다.

특히, 전기선박에 경우 현재까지 개발된 충전치 및 모터의 용량으로 구현할 수 있는 규모는 소형선박으로 제한되며, 롤링현상이 극심하여 선체가 쉽게 전복됨에 따라 승객의 생명을 위협하고, 전기선박의 적재물을 망실하는 등 인적, 재산적 손실을 초래하는 것은 물론, 종래 선박 안정화장치를 추가적으로 설치할 경우 실제 전기선박을 활용할 수 있는 공간이 매우 부족해지는 문제점이 있다.

KR 10-2010-0082565 A

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전기선박에 기본적으로 제공되는 구동모터의 동력만으로 구동되는 단일의 안정화모듈을 포함함으로써, 전기선박의 안정화를 도모함은 물론, 기존의 안정화장치에 비해 그 규모와 중량을 축소하여 전기선박의 사용 공간을 확보함은 물론, 전기 소모를 최소화 함에 따라 추진력 확보 및 경제적인 손실이 감소하는 전기선박 안정화장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기선박의 내부에 구비되어 전기선박의 외부에 노출되는 프로펠러까지 회전축으로 직결되며, 구동 단속을 위한 구동클러치를 포함하여 전기선박의 추진을 위해 구동력을 갖는 구동부와; 상기 구동부의 회전축에 자유회전 가능하게 축결되는 자이로더미와, 상기 회전축과 자이로더미의 사이에 구비되어 상기 회전축의 회전력을 자이로더미에 단속 전달하는 자이로클러치를 포함하는 안정화모듈과; 상기 회전축의 회전력을 상기 프로펠러 또는 자이로더미에 선택적으로 단속 전달할 수 있도록 상기 구동클러치 및 자이로클러치를 단속 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치를 제공한다.

여기서, 상기 자이로클러치와 대응되는 자이로더미의 반대측에는 자이로더미의 회전속도 증가 또는 미세조정을 위해 회전력을 추가 공급할 수 있는 보조구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 전기선박의 안정화를 도모함은 물론, 기존의 안정화장치에 비해 그 규모와 중량을 축소하여 전기선박의 사용공간을 확보함은 물론, 전기 소모를 최소화 함에 따라 추진력 확보 및 경제적인 손실이 감소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기선박 안정화장치의 제1실시예를 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 전기선박 안정화장치의 제2실시예를 나타내는 개념도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

<제1실시예>

본 발명의 전기선박 안정화장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전기선박(1)의 내부에 구비되어 전기선박(1)의 외부에 노출되는 프로펠러(160)까지 회전축(120)으로 직결되며, 구동 단속을 위한 구동클러치(130)를 포함하여 전기선박(1)의 추진을 위해 구동력을 갖는 구동부(100)를 갖는다.

상기 구동부(100)는 전기선박(1)의 전, 후진을 위한 추진력을 갖기 위해 구성되는 통상적인 구동장치의 중요 요소만을 구성한 것이다.

즉, 상기 구동부(100)는 전기선박(1)의 동력원으로 회전축(120)을 갖는 구동모터(110)가 제공되며, 상기 프로펠러(160)에 축결됨과 아울러, 상기 회전축(120)에 맞대어 회전축(120)의 회전력을 프로펠러(160)에 전달하는 출력축(150)을 갖는다.

그리고, 상기 회전축(120)과 출력축(150)의 사이에 구비되어 회전축(120)의 회전력을 출력축(150)에 단속 전달하는 구동클러치(130)와; 상기 구동클러치(130)와 출력축(150)에 사이에 구비되어 상기 회전축(120)의 회전 속도에 비례하여 출력축(150)의 회전 속도를 가변시키는 변속기(140)를 포함한다.

여기서, 상기 회전축(120)에는 자이로더미(210)가 자유회전 가능하게 축결되고, 상기 회전축(120)과 자이로더미(210)의 사이에 상기 회전축(120)의 회전력을 자이로더미(210)에 전달하는 자이로클러치(220)를 포함하여 안정화모듈(200)이 구비된다.

상기 안정화모듈(200)의 자이로더미(210)에 경우, 자이로란 ‘회전하는 것’이라는 라틴어의 어원으로 회전체를 사용하여 공간축의 보존성과 회전축에 걸리는 모멘트의 크기에 비례하여 세차(歲差)운동을 하는 특성을 가지고 있다.

즉, 상기 회전축(120)에 자유회전 가능하게 축결된 자이로더미(210)가 상기 회전축(120)의 회전력을 전달받아 팽이처럼 가로방향으로 회전하면서 공간축을 보존하게 되므로 전기선박(1)의 좌, 우 롤링현상을 방지하게 된다.

그리고, 상기 회전축(120)의 회전력을 상기 프로펠러(160) 또는 자이로더미(210)에 선택적으로 단속 전달할 수 있도록 상기 구동클러치(130) 및 자이로클러치(220)를 단속 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

<제2실시예>

한편, 상기 구동모터(110)의 구동력 만으로 자이로더미(210)를 회전시키거나, 외부환경의 변화로 전기선박(1)의 좌, 우 롤링형상이 심각하게 일어나는 경우, 상기 자이로더미(210)의 회전속도를 더욱 증가시키거나 보조적인 구동수단이 필요하다.

이를 위해, 상기 자이로클러치(220)와 대응되는 자이로더미(210)의 반대측에는 자이로더미(210)의 회전속도 증가 또는 미세조정을 위해 회전력을 추가 공급할 수 있는 보조구동부(400)가 더 구비된다.

즉, 상기 보조구동부(400)의 구동력을 상기 자이로더미(210)에 추가적으로 전달하여 상기 구동모터(110)의 일부 동력 손실을 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 보조구동부(400)는 상기 자이로더미(210)에 동일 축으로 직결되어 회전력을 전달하도록 보조축(411)을 갖는 보조모터(410)가 상기 자이로더미(210)의 하측에 설치된다.

또한, 제1실시예와 동일하게 상기 회전축(120)의 회전력을 상기 프로펠러(160) 또는 자이로더미(210)에 선택적으로 단속 전달할 수 있도록 상기 구동클러치(130) 및 자이로클러치(220)를 단속 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

그리고, 상기 자이로더미(210)와 보조축(411) 사이에는 제어부(300)의 단속제어를 통해 자이로더미(210)에 선택적으로 회전력을 전달하는 보조클러치(420)가 구비된다.

한편, 제1실시예와는 달리 제2실시예 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보조구동부(400)를 더 부가하기 위해서는 상기 회전축(120)이 변속기(140)를 지나 더 연장 형성되어야 하며, 그 회전축(120) 단부에 안정화모듈(200)의 자이로더미(210)가 설치 되야 한다.

더불어, 상기 회전축(120)과 자이로더미(210)의 사이에는 상기 회전축(120)의 회전과 무관하게 회전할 수 있도록 부싱 또는 베어링과 같은 미끄럼부재(420)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 전기선박(1)의 용적 및 바람직한 구동관계를 위해 상기 구동부(100)의 설치 방향을 수직으로 하는 것이 가장 적합하다.

상기한, 설명으로 구성된 본 발명을 제공함으로써, 전기선박의 안정화를 도모함은 물론, 기존의 안정화장치에 비해 그 규모와 중량을 축소하여 전기선박의 사용 공간을 확보함은 물론, 전기 소모를 최소화 함에 따라 추진력 확보 및 경제적인 손실이 감소하는 효과를 예상할 수 있다.

한편, 본 발명에 적용되는 전기선박 안정화장치는 모터로 구동되는 전기선박으로 한정되어 작성하였지만, 통상에 엔진으로 작동하는 선박에도 적용할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1: 전기선박
100: 구동부
110: 구동모터
120: 회전축
130: 구동클러치
140: 변속기
150: 출력축
160: 프로펠러
200: 안정화모듈
210: 자이로더미
220: 자이로클러치
230: 미끄럼부재
300: 제어부
400: 보조구동부
410: 보조모터
411: 보조축
420: 보조클러치

Claims

전기선박(1)의 내부에 구비되어 전기선박(1)의 외부에 노출되는 프로펠러(160)까지 회전축(120)으로 직결되며, 구동 단속을 위한 구동클러치(130)를 포함하여 전기선박(1)의 추진을 위해 구동력을 갖는 구동부(100)와;
상기 구동부(100)의 회전축(120)에 자유회전 가능하게 축결되는 자이로더미(210)와, 상기 회전축(120)과 자이로더미(210)의 사이에 구비되어 상기 회전축(120)의 회전력을 자이로더미(210)에 단속 전달하는 자이로클러치(220)를 포함하는 안정화모듈(200)과;
상기 회전축(120)의 회전력을 상기 프로펠러(160) 또는 자이로더미(210)에 선택적으로 단속 전달할 수 있도록 상기 구동클러치(130) 및 자이로클러치(220)를 단속 제어하는 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부(100)는,
전기선박(1)의 동력원으로 회전축(120)을 갖는 구동모터(110)와;
상기 프로펠러(160)에 축결됨과 아울러, 상기 회전축(120)에 맞대어 회전축(120)의 회전력을 프로펠러(160)에 전달하는 출력축(150)과;
상기 회전축(120)과 출력축(150)의 사이에 구비되어 회전축(120)의 회전력을 출력축(150)에 단속 전달하는 구동클러치(130)와;
상기 구동클러치(130)와 출력축(150)에 사이에 구비되어 상기 회전축(120)의 회전 속도에 비례하여 출력축(150)의 회전 속도를 가변시키는 변속기(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 자이로클러치(220)와 대응되는 자이로더미(210)의 반대측에는 자이로더미(210)의 회전속도 증가 또는 미세조정을 위해 회전력을 추가 공급할 수 있는 보조구동부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치.
청구항 3에 있어서,
상기 보조구동부(400)는,
상기 자이로더미(210)에 직결되어 회전력을 전달하도록 보조축(411)을 갖는 보조모터(410)와;
상기 자이로더미(210)와 보조축(411) 사이에 구비되어 제어부(300)의 단속제어를 통해 자이로더미(210)에 선택적으로 회전력을 전달하는 보조클러치(420)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기선박 안정화장치.