KR20180009349A - 선박의 추진 효과를 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가능한 한 연료의 효율적 사용을 가능하게 하기 위해 선박의 속도 및 연료 소모량을 제어하는 장치이다. 선박의 추진 효과를 변경함으로써 제어가 수행된다. 본 발명은 속도 및 소모량 모두 별도의 입력 장치들을 통해 공급되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 실제 연료 소모량이 입력된 최대 연료 소모량보다 낮기만 하다면 선박이 희망의 값으로 제어되는 것을 특징으로 한다. 그렇지 않은 경우에, 추진 효과는 최대 소모량이 초과되지 않도록 제어된다. 본 발명은 임의의 타입의 선박용 추진 시스템에 사용될 수 있다.

Description

선박의 추진 효과를 제어하는 장치 및 방법

본 발명은 청구항 제1항의 서두에 따른 선박의 추진 효과를 제어하는 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 선박의 추진 효과를 제어하는 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 제어 유닛에 관한 것이다.

해운에서, 전체 운전 비용의 대부분이 연료 비용이다. 연료를 절약하기 위해, 현재의 추세는 "슬로우 스티밍(slow steaming)"인데, 이는 선박이 설계 조건보다 낮은 속도 및 낮은 효과로 운전되는 것을 의미한다. 또한, 선박 소유자가 더 나은 선박 운전 제어를 추구하는 것이 추세이다.

여기 제공된 본 발명은 한편으로 정시에 목적지에 도착하기 위해 정해진 필요 속도를 허용함과 동시에, 날씨 또는 적재 상태로 인해 그 요구 속도가 유지될 수 없는 경우 자동으로 최대 소모량을 제한시키는 것이 가능한 해법을 제공한다.

(최신 기술)

선박에 대하여 일정 속도를 제어하는 시스템은 일반적으로 복잡한 다이내믹 포지셔닝 시스템, "DP 시스템"의 일부분으로서 수 년 동안 판매되고 있다. 이러한 시스템에서는, 정지상태에서 최고 속도까지의 속도 및 위치가 높은 정밀도로 설정될 수 있다. 이러한 시스템들은 매우 비싸고 추가적인 프로펠러를 필요로 한다.

또한, 시중에, 원하는 시간에 도착하기 위해 유지될 필요가 있는 선박 속도를 계산하는 소위 ETA 시스템(ETA 파일럿)이 존재한다. 종종, 이들은 현재 루트의 각각의 레그(leg)에 대하여 코스 및 속도가 설정될 수 있는 내비게이션 시스템에 연결된다. 그 다음, ETA 시스템은 메인 프로펠러용 제어 시스템을 통해 선박의 속도를 제어한다.

내비게이션 시스템에 어떤 연결 없이, 오직 정상 속도 범위 내에서 보트의 속도를 제어하는 것만 가능한 간단한 시스템은 상업적으로 이용 가능하지 않은 것으로 생각된다.

연료 소모량을 측정하고 그것을 선원에게 제공하는 시스템은 평범하지만, 정해진 소모량이 되도록 제어하는 시스템 또한 상업적으로 이용 가능하지 않은 것으로 생각된다.

여기 서술된 본 발명의 목적은 고정식 또는 조절 가능한 프로펠러를 가지는 선박의 운전을 용이하게 하는 것이고, 여기서 특정 도착 시간을 고려할 필요성이 존재하고, 이와 동시에 연료 소모량이 수용 가능한 값을 초과하는 것을 회피하는 것이 바람직하다. 본 발명의 고유성은 동시에, 별도의 입력 장치들을 통해, 선원 및/또는 선박 소유자가 요구 속도 및 요구 소모량을 판정하고, 그 후 최저 연료 소모량을 야기하는 엔티티(entity)가 되도록 선박의 추진 효과를 제어하는 것을 가능하게 한다는 점이다.

현재 설정 포인트 값은 내비게이션 데이터 및 최대 화물운송 비용의 계산으로부터 결정될 수 있다.

본 발명은 희망 속도에 하나, 그리고 최대 소모량에 하나, 2개의 별도의 설정 포인트 값이 존재하도록 이루어진다. 실제 소모량을 최대 소모량에 대한 설정 포인트 값과 비교함으로써, 적용할 설정 포인트 값의 선택이 이루어진다. 실제 소모량이 최대 소모량보다 크거나 같다면, 선박의 추진 효과는 소모량을 기초로 제어된다. 실제 소모량이 요구되는 최대 소모량보다 작다면, 추진 효과는 요구 속도가 유지되도록 제어된다.

본 발명에 따른 장치로부터의 출력 신호는 선박의 추진 시스템에 대한 설정 포인트 값이다. 이러한 설정 포인트 값은 선박의 추진 효과에 직간접적으로 영향을 준다.

추진력 및 속도를 변경하는 것은 항해를 위한 더 많은 총 소모량을 야기한다. 추진력의 자동 제어에 의해, 예컨대, 앞서 제공된 본 발명에 의해, 예컨대, 나쁜 해상 상태 동안의 불필요한 효과 피크 또한 회피될 수 있다.

도 1은 전형적인 제어 패널이다.
도 2는 제어 로직의 다이어그램이다.
도 3은 하나의 실시예의 블록도이다.

일반적인 상황에서, 기능들은 마이크로프로세서 기반의 제어 시스템(3)에 의해 실현될 수 있다. 예시는 고정식 프로펠러를 가지는 시스템을 개시하지만, 선박의 추진 원리와는 무관하게, 이 시스템은 동일한 방식으로 실현될 수 있다.

도 3

3.1 유저 보드

3.2 전자 유닛

3.3 메인 엔진의 엔진 속도 레귤레이터

3.4 메인 엔진

3.5 프로펠러

이 시스템은 브릿지 유저 보드(3.1)로부터 제공된다. 이것으로부터, 요구 속도 및 연료 소모량이 시스템으로 입력될 수 있다. 유저 보드는 시스템을 활성화 및 비활성화시키는 것은 물론 실제 값 및 설정 포인트 값을 판독하기 위한 제어 유닛 및 지시기를 더 포함한다. 희망의 속도 및 최대 소모량에 대한 요구되는 설정 포인트 값은 그것들을 실제 판독 값과 비교하는 전자 유닛(3.2)으로 전송된다. 사용되는 레귤레이터, 속도 또는 소모량의 선택은 실제 소모량과 설정된 최대 소모량을 비교함으로써 이루어진다.

실제 연료 소모량은 용적 유량 센서 또는 질량 유량 센서를 이용하는 것과 같은 측정 기술에 의해 측정될 수 있다. 연료 소모량은 또한 연료 펌프 배수량(displacement) 및 회전 속도와 같은 다른 센서로부터의 계산을 기초로 한 추정된 소모량으로부터 구해질 수도 있다. 이러한 계산은 또한 메인 엔진의 어느 소모량을 추정하는 현재 효과를 기초로 할 수도 있다. 엔진 속도와 함께 펌프 로드(rod) 위치, 최고 압력 측정값 또는 토크의 측정값에 의해 파워 출력이 추정될 수 있다.

추진 효과는 프로펠러(3.5) 효과에 대응하고, 메인 엔진의 속도 레귤레이터로 전송되고 있는, 액티브 레귤레이터로부터의 출력 신호에 의해 제어된다.

전자 유닛(3.2), 또는 제어 유닛은 선박의 추진 효과를 제어하기 위한 장치의 일부분일 수 있고, 심지어 그것을 구성할 수도 있다. 이 장치는 메인 엔진(3.4)의 엔진 속도를 제어하는 엔진 속도 레귤레이터로 신호를 전송함으로써 추진 효과를 제어할 수 있다.

제한하지 않는 예로서, 추진 효과의 제어는 샤프트 효과(shaft effect)의 제어를 기초로 할 수 있고, 이 때 희망의 샤프트 효과가 설정 포인트 값이며, 예컨대, 이 설정 포인트 값은 고정된 사전 정의 단계에서 제공될 수 있고, 선택적으로 이 설정 포인트 값은 지속적으로 가변적일 수 있다. 실제 값은 샤프트 효과 또는 추정된 샤프트 효과에 의해 제공된다.

예컨대, 전자 유닛(3.2) 또는 제어 유닛은 도 2에 도시된 제어 로직과 같은 제어 로직을 포함할 수 있다.

속도에 대한 설정 포인트 값은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 레귤레이터(1) 또는 제1 입력 장치를 통해 입력될 수 있다. 유사한 방식으로, 도 1은 제2 레귤레이터(2) 또는 제2 입력 장치를 도시하는데, 이들에 의해 최대 허용 연료 소모량인 최대 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값이 입력될 수 있다. 레귤레이터(1, 2)는 도 1에서 각각의 설정 포인트 값을 설정하기 위해 회전될 수 있는 노브(knob)로 도시되어 있다. 또한, 레귤레이터는 다른 방식으로, 예컨대, 레버, 터치스크린, 또는 다른 타입의 컨트롤로 설계될 수도 있다. 컨트롤이 설계된 방법과는 무관하게, 컨트롤이 2개의 설정 포인트 값, 즉, 속도 및 연료 소모량에 대한 설정 포인트가 각각 개별적으로 입력되는 것을 허용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 선박의 추진 효과를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제1 레귤레이터로부터 속도에 대한 설정 포인트 값을 판독하는 단계; 제2 레귤레이터로부터 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값을 판독하는 단계 및 최저 연료 소모량을 야기하는 설정 포인트 값으로 추진 효과를 제어하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 이 방법은 속도에 대한 설정 포인트 값으로의 제어에 의해 획득된 실제 연료 소모량을, 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값으로의 제어에 의해 획득된 실제 연료 소모량과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 아래의 포인트 중 임의의 것에 따라 예시될 수 있다.

선박의 추진 효과를 제어하는 장치로서, 그 입력이 2개의 별도의 설정 포인트 값(요구 속도 및 최대 연료 소모량)에 의해 이루어지고, 최저 연료 소모량을 야기하는 엔티티가 되도록 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.

속도에 대한 설정 포인트 값이, 레귤레이터를 통해, 선박의 추진 효과를 제어함으로써 선박의 속도를 제어하고, 이러한 추진 효과의 제어가 메인 엔진에 대하여 직접적으로 또는 다른 시스템을 통해 간접적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포인트 1에 따른 장치.

연료 소모량에 따른 설정 포인트 값이, 레귤레이터를 통해, 선박의 추진 효과를 제어함으로써 선박의 소모량을 제어하고, 이러한 추진 효과의 제어가 메인 엔진에 대하여 직접적으로 또는 다른 시스템을 통해 간접적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포인트 1에 따른 장치.

임의의 타입의 추진 원리를 가지는 선박에 대하여 사용될 수 있는 포인트 1, 2, 및 3에 따른 장치.

더욱이, 본 발명의 실시예들은 속도 및 소모량 모두 별도의 입력장치를 통해 공급될 수 있는 것으로 설명될 수 있다. 선박의 속도는 실제 연료 소모량이 입력된 최대 연료 소모량보다 작기만 하다면 희망의 값으로 제어된다. 그러한 경우가 아니라면, 추진 효과는 최대 소모량이 초과되지 않도록 제어된다.

본 발명은 임의의 타입의 선박용 추진 시스템에 사용될 수 있다.

Claims (9)

1. 선박의 추진 효과를 제어하는 장치로서,
   속도에 대한 하나의 설정 포인트 값 및 최대 연료 소모량에 대한 하나의 설정 포인트 값 총 2개의 별도의 설정 포인트 값에 의해 입력이 이루어지고, 그리고 최저 연료 소모량을 야기하도록 설정 포인트 값으로의 제어가 이루어는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 속도에 대한 설정 포인트 값은, 레귤레이터를 통해, 선박의 추진 효과를 제어함으로써 선박의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값은, 레귤레이터를 통해, 선박의 추진 효과를 제어함으로써 선박의 연료 소모량을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 추진 효과의 제어는 메인 머신을 통해 직접적으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 장치.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 추진 효과의 제어는 다른 시스템을 통해 간접적으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
7. 선박의 추진 효과를 제어하는 방법으로서,
   제1 레귤레이터로부터 속도에 대한 설정 포인트 값을 판독하는 단계;
   제2 레귤레이터로부터 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값을 판독하는 단계; 및
   최저 연료 소모량을 야기하는 설정 포인트 값으로 추진 효과를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 방법은 속도에 대한 설정 포인트 값으로의 제어에 의해 획득된 실제 연료 소모량과, 연료 소모량에 대한 설정 포인트 값으로의 제어에 의해 획득된 실제 연료 소모량을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 효과를 제어하는 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 방법의 모든 단계를 수행하도록 조절된 바람직하게는 전자 제어 유닛인 제어 유닛.

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