KR20180090593A - 선박의 엔진 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 장치는, 선박에 구비되는 복수의 추진 축을 각각 제어하는 복수의 주기관 및 상기 복수의 주기관에 구비되는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 복수의 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 포함되도록, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나에 대한 엔진의 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 엔진 제어 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling an engine of a ship}
본 발명은 선박의 엔진 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 LNG 운반선의 운용 성능 및 연비 개선을 위해 기존 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 방식의 전기 모터 추진 방식을 대신하여, 2행정 디젤 엔진(쌍축 디젤 엔진)을 이용한 추진 방식이 활발하게 연구되고 있다.
쌍축 디젤 엔진 추진 방식을 이용하는 선박(이하, 쌍축 선박)에서는, 양 추진 축(이하, 양축) 간 회전 속도가 서로 다른 경우, 각각의 축을 제어하는 주기관들 사이에서 가진력들에 의한 맥놀이(beating)가 발생할 수 있다.
특히, 이러한 맥놀이의 주파수가 선체 거주구의 고유 진동수와 일치하여 공진이 발생하는 경우에는, 선체에 높은 수준의 진동이 발생할 수 있다.
쌍축 선박에서는, 양축의 회전 속도가 완전히 동일하지 않는 한, 양 주기관에 의한 가진력들의 미세한 주파수 차이만으로도 맥놀이가 발생할 수 있다. 따라서, 쌍축 선박의 운행에 있어서 맥놀이 제어는 매우 중요한 문제로 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 쌍축 선박에서 맥놀이를 저감시킬 수 있는 선박의 엔진 제어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 장치는, 선박에 구비되는 복수의 추진 축을 각각 제어하는 복수의 주기관 및 상기 복수의 주기관에 구비되는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 복수의 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 포함되도록, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관은, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 엔진에 연료를 투입하는 연료 공급부, 상기 연료 공급부로부터 투입되는 연료를 이용하여 동력을 생성하는 상기 엔진 및 축을 통해 상기 엔진으로부터 전달되는 상기 동력을 이용하여, 상기 선박의 선체에 추진력을 제공하는 프로펠러를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 정보를 추출하여 상기 제어부로 전달하는 적어도 하나의 감지부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가진력에 대한 정보는, 상기 프로펠러에 대한 회전 신호를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 가진력에 대한 정보를 기초로, 상기 복수의 주기관의 가진력 간 누적 위상차를 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 상기 연료 공급부로, 상기 연료의 투입량을 일시적으로 증가시키기 위한 제어 신호를 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 프로펠러의 크랭크 각이 변동될 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 대한 가진력의 위상이 변동될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달할 때까지 반복적으로 상기 제어 신호를 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 신호가 반복적으로 전달됨에 따라, 상기 누적 위상차가 단계적으로 보상되어 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달하도록 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 선박은, 쌍축 디젤 엔진 추진 방식을 이용하는 선박일 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관은, 제1 축을 제어하는 제1 주기관 및 제2 축을 제어하는 제2 주기관을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 제1 주기관의 가진력과 상기 제2 주기관의 가진력 간 누적 위상차를 판단하고, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 제1 주기관 및 상기 제2 주기관 중 어느 하나에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 방법은, 선박에 구비되는 복수의 추진 축을 각각 제어하는 복수의 주기관에 대한 가진력 간 누적 위상차를 판단하는 단계, 상기 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않으면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 누적 위상차를 판단하는 단계는, 상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 정보로부터 상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 위상을 판단하는 단계 및 상기 판단된 위상을 비교하여, 상기 누적 위상차를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가진력에 대한 정보를 추출하는 단계는, 상기 복수의 주기관에 마련되는 각각의 프로펠러에 대한 회전 신호를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 마련되는 엔진의 연료 투입량을 일시적으로 증가시키도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 상기 프로펠러의 크랭크 각이 변동될 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 대한 가진력의 위상이 변동될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달할 때까지 반복적으로 상기 엔진의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 신호가 반복적으로 전달됨에 따라, 상기 누적 위상차가 단계적으로 보상되어 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달하도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 방법 및 장치는 별도의 구조 보강 또는 진동 저감 장치의 추가 없이 기존의 선박 시스템을 활용하여 맥놀이를 제어할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 방법 및 장치는, 맥놀이 제어를 위한 실시간 제어 기법과 대비하여 선박 시스템에 과도한 부하 없이 맥놀이를 효율적으로 제어할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 방법 및 장치는, 쌍축 선박에서, 맥놀이를 효율적으로 제어함으로써 선체에 과도한 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있도록 한다.
도 1은 맥놀이를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 맥놀이 제어 방법을 적용했을 때 주파수 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 맥놀이를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 일반적인 맥놀이 제어 방법을 적용했을 때 주파수 변화를 나타낸 도면이다.
맥놀이는 주파수가 비슷한 두 신호가 중첩되는 경우에, 중첩 신호의 진폭이 도 1에 도시된 바와 같이 주기적으로 커졌다 작아졌다를 반복하는 현상을 말한다.
쌍축 선박에서는 양축을 제어하는 주기관들로부터 선체로 전달되는 가진력들의 주파수(이하, 가진 주파수)가 완전히 동일할 수 없기 때문에, 필연적으로 가진력들에 의한 맥놀이가 발생한다.
선체의 임의의 위치에서, 양 주기관에서 발생하는 가진력들에 의한 진동 응답들은 각각 수학식 1 및 2와 같은 정현파 신호로 가정할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이때, 두 정현파 신호의 중첩 신호는 다음의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
이다.
수학식 3에서 두 진동 응답 간 주파수의 차이
Figure pat00006
을 맥놀이 주파수라고 한다. f1과 f-2의 차이가 크면 단주기의 맥놀이가 발생하고, 차이가 작으면 장주기의 맥놀이가 발생한다.
도 1의 (a)는 f1이 1Hz, f2가 0.96Hz로 두 진동 응답 간 주파수 동기화가 96%인 경우의 맥놀이 나타낸 그래프, 도 1의 (b)는 f1이 1Hz, f2가 0.99Hz로 두 진동 응답 간 주파수 동기화가 99%인 경우의 맥놀이를 나타낸 그래프, 도 1의 (c)는 f1이 1Hz, f2가 0.90Hz로 두 진동 응답 간 주파수 동기화가 90%인 경우의 맥놀이를 나타낸 그래프이다.
도 1의 (a) 내지 (c)를 비교하면, 두 진동 응답의 주파수의 차이가 상대적으로 커질수록 단주기의 맥놀이가 나타남을 알 수 있다. 또한, 도 1의 (b)를 참조하면, 두 진동 응답의 주파수가 99%로 동기화된 경우라도, 맥놀이가 발생함을 알 수 있다.
쌍축 선박에서 맥놀이는 선체에 강한 진동을 유발할 수 있으므로, 맥놀이를 제어하기 위한 방법들이 연구되고 있다.
맥놀이의 주된 제어 방법으로는, 첫째, 가진력들의 가진 주파수를 동일하게 제어하는 방법, 둘째, 가진력들 중 상대적으로 크기가 큰 가진력의 크기를 저감시키는 방법, 셋째, 가진력들의 위상을 제어하는 방법이 있다.
수학식 3을 참조하면 중첩 신호의 크기(진폭)를 나타내는 A는, 하기의 수학식 4 및 도 2의 (a)의 그래프에 실선으로 도시된 바와 같이 두 진동 응답의 크기에 대한 합과 차 사이에서 주기적으로 변화한다.
Figure pat00007
첫 번째 맥놀이 제어 방법에 따라, 양 주기관에서 발생하는 가진력들의 가진 주파수를 동일하게 제어하면, 두 진동 응답의 중첩 신호는 도 2의 (a)의 그래프에 점선으로 도시된 바와 같이, 단일 가진력에 대한 진동 응답의 2배 크기를 갖는 정현파로 나타난다.
이 경우, 맥놀이 현상은 제거되지만, 중첩 신호의 크기가 가장 크게 유지된다는 문제점이 있다.
두 번째 맥놀이 제어 방법으로, 양 주기관에 의한 가진력들 중 상대적으로 크기가 큰 가진력의 크기를 저감시키는 방법은, 맥놀이의 크기가 상대적으로 크기가 큰 가진력의 크기에 비례하여 나타난다는 점에서 착안되었다.
양 주기관들 중 어느 한 주기관에 의한 가진력이 0이 되면, 맥놀이 현상이 발생하지 않으며, 두 진동 응답의 중첩 신호는 단일 가진력에 의한 진동 응답이 된다.
도 2의 (b)에는 한쪽 주기관에 의한 가진력의 크기를 50%로 저감한 경우, 중첩 신호에서 맥놀이의 크기가 줄어드는 것을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
세 번째 맥놀이 제어 방법으로, 양 주기관에 의한 가진력들의 위상을 제어하는 방법은, 양 주기관의 가진 주파수들을 상호 반대 위상으로 유지하여 진동 응답을 상쇄시키는 방법이다.
이러한 방법은, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 두 진동 응답의 위상 차가 시간 영역에서 누적되는 특성 때문에, 실시간 제어를 통해 두 가진 주파수를 상호 반대 위상으로 유지시켜야만 맥놀이 제어가 효과적으로 수행될 수 있다는 단점을 갖는다.
상술한 맥놀이 제어 방법들 중 실시간 제어 부담이 비교적 작은 방법은 두 번째 방법이나, 이러한 방법은 별도의 가진력 저감 장치의 설치를 필요로 하거나, 가진력을 발생시키는 장치의 출력을 감소시켜야 하므로 실제 선박의 운용 측면에서 효율적이지 않은 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 양 주기관의 운전 속도 동기화 수준을 높게 유지하고, 가진 주파수들의 위상차를 일정하게 유지하면서 맥놀이를 제어할 수 있는 선박의 엔진 제어 방법 및 그 장치를 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 선박의 엔진 제어 장치는 양 주기관에서 각각 감지된 가진력들 간의 누적 위상차가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 한쪽 주기관의 엔진 출력을 일시적으로 높여 누적 위상차를 단계적으로 보상하는 방법으로 맥놀이를 제어한다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
쌍축 선박에서 양 주기관의 가진력들이 도 3의 (a)에 도시된 바와 같다고 가정한다. 도 3의 (a)에서 가진력들의 가진 주파수는 96%로 동기화되었으며, 초기 위상 차는 0이다.
이 경우 양 주기관에 의한 가진력들 사이에서, 가진 주파수 간의 차이에 의해 도 3의 (b)에 도시된 것과 같은 맥놀이가 발생한다. 이때, 맥놀이 주파수는, 가진 주파수 간의 차이에 대응하고, 맥놀이 파장은 맥놀이 주파수의 역수에 대응한다.
또한, 양 주기관의 가진력들은 가진 주파수 간의 차이에 의해, 시간이 지날수록 위상 차가 증가하게 된다. 즉, 도 3의 (c)에서, 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차는 시간에 따라 증가한다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 선박의 엔진 제어 장치는 누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우에, 둘 중 어느 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 증가시켜, 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 다시 도달할 때까지 해당 주기관의 가진력에 대한 위상을 증가시킨다.
여기서, 임계 범위는 실험적으로 두 신호 간 맥놀이 크기가 최소가 되는 위상 차에 따라 결정될 수 있으며, 일 실시 예에서 임계 범위는 상호 반대 위상(180°)으로부터 ±1/4 맥놀이 파장으로 기설정될 수 있다.
구체적으로, 선박의 엔진 제어 장치는 누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 양 주기관 중 어느 한 주기관의 엔진에 대한 연료 투입량을 증가시켜 해당 엔진의 출력을 증가시킬 수 있다.
엔진의 출력이 증가하면, 증가된 출력에 대응하여 해당 주기관의 가진력에 대한 위상이 변경된다. 일 예로, 해당 주기관의 가진력에 대한 위상은 증가할 수 있다.
위상은 360°를 주기로 반복되기 때문에, 어느 한 주기관의 가진력에 대한 위상이 지속적으로 증가하면, 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 다시 기설정된 임계 범위 내에 도달할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에서는 선박의 엔진 제어 장치는 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에서 유지되도록 양 주기관을 제어함으로써, 양 주기관의 가진력에 의한 맥놀이를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 선박의 엔진 제어 장치는 누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우에, 둘 중 어느 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 일시적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 선박의 엔진 제어 장치는, 누적 위상차가 기설정된 임계 범위에 다시 도달할 때까지 해당 주기관에 대한 엔진의 출력을 일시적으로 증가시키는 동작을 반복적으로 수행하여 단계적으로 누적 위상차를 제어할 수 있다.
도 3의 (c)와 같이 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 시간에 따라 증가할 때, 선박의 엔진 제어 장치는, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 어느 한쪽의 주기관에 대한 가진력의 위상을 단계적으로 보상하여 누적 위상차가 기설정된 임계 범위에 다시 도달할 수 있도록 제어할 수 있다.
이 경우, 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차는 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 단계적으로 변경될 수 있다.
도 3의 (f)를 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 장치는, 양 주기관의 가진력에 의한 맥놀이가 선체에 심각한 진동을 유발(1)하기 이전에 미리 가진력의 위상에 대한 단계적인 제어(2)를 통해 맥놀이를 억제할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에서 선박의 엔진 제어 장치(100)는 쌍축 선박에 마련되며, 양축을 제어하는 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120)의 가진력을 제어하는 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120)에 구비되는 연료 공급부(111, 121)는 제어부(130)의 제어에 따라 엔진(112, 122)에 연료를 투입한다. 엔진(112, 122)은 투입되는 연료를 이용하여 생성되는 동력을, 축을 통해 연결된 프로펠러(113, 123)로 전달한다. 프로펠러(113, 123)는 전달된 동력에 따라 회전하여, 선체에 추진력을 제공한다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120)에는 감지부(114, 124)가 마련된다. 감지부(114, 124)는 축 및 축을 통해 연결된 프로펠러(113, 123)에 대한 회전 신호(Tachometer signal)를 추출하여, 주기적으로 제어부(130)에 전달할 수 있다.
도 4에서는 감지부(114, 124)가 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120)의 내부에 마련되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 감지부(114, 124)는 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120)의 외부에 별도로 마련될 수 있다.
제어부(130)는 감지부(114, 124)로부터 수신된 회전 신호를 이용하여, 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120) 각각의 가진력에 대한 위상을 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제1 주기관(110)의 가진력에 대한 위상과 제2 주기관(120)의 가진력에 대한 위상 간의 누적 위상차를 판단하고, 누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다.
누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 제어부(130)는 누적 위상차를 다시 임계 범위에 도달시키기 위하여, 제1 주기관(110) 및 제2 주기관(120) 중 적어도 하나의 엔진 출력이 일시적으로 증가하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 제1 주기관(110) 또는 제2 주기관(120) 중 어느 하나의 엔진 출력을 일시적으로 증가시키기 위해, 해당 주기관의 연료 공급부(111, 121)로 연료 투입량을 일시적으로 증가시키기 위한 제어 신호를 전달한다.
제어 신호를 전달받은 연료 공급부(111, 121)는 일시적으로 증가된 양의 연료를 엔진(112, 122)에 공급하여, 엔진의 출력이 증가하도록 한다.
엔진의 출력이 일시적으로 증가하면, 순간적으로 프로펠러(113, 123)의 회전 속도가 빨라져, 프로펠러(113, 123)의 크랭크 각(crank angle)이 변동될 수 있다. 또한, 프로펠러(113, 123)의 크랭크 각이 증가함에 따라, 해당 주기관(110, 120)의 가진력에 대한 위상이 변동된다. 일 예로, 해당 주기관(110, 120)의 가진력에 대한 위상은 증가할 수 있다.
위상은 360°를 주기로 반복되기 때문에, 어느 한 주기관의 가진력에 대한 위상이, 다른 주기관의 가진력에 대한 위상보다 빠르게 변동되면(일 예로, 증가되면), 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 다시 기설정된 임계 범위 내에 도달할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 제어부(130)는 누적 위상차를 단계적으로 보상할 수 있다.
제어부(130)는 제어 신호에 의하여 프로펠러(113, 123)의 변동되는 크랭크 각이 누적 위상차와 기설정된 임계 범위의 차이보다 작은 경우, 제어부(130)는 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 도달할 때까지, 상기한 제어 신호의 전달을 반복 수행하여 누적 위상차를 단계적으로 보상할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 엔진 제어 장치(100)는 먼저, 양 주기관에 대한 가진력 간 누적 위상차를 판단할 수 있다(501).
선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관 각각의 가진력에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보로부터 양 주기관의 가진력 간 누적 위상차를 판단할 수 있다. 일 예로, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관에 마련된 프로펠러의 회전 신호를 추출하고, 회전 신호로부터 양 주기관의 가진력에 대한 위상을 판단할 수 있다. 또한, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관의 가진력에 대한 위상을 비교하여, 가진력 간 누적 위상차를 판단할 수 있다.
다음으로, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 판단된 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다(502).
선박의 엔진 제어 장치(100)는 누적 위상차와 기설정된 임계 범위를 비교하여, 누적 위상차와 기설정된 임계 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다.
누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내이면, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관에 대한 가진력의 위상을 판단하는 단계로 회귀하여 상술한 동작을 반복할 수 있다.
누적 위상차가 기설정된 임계 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관 중 어느 하나의 엔진 출력을 일시적으로 증가시킬 수 있다(503).
선박의 엔진 제어 장치(100)는 양 주기관중 어느 하나에 대한 연료 투입량을 일시적으로 증가시켜, 엔진 출력을 증가시킬 수 있다. 엔진 출력이 증가된 주기관의 프로펠러는 일시적으로 회전 속도가 증가하여 프로펠러의 크랭크 각이 증가할 수 있으며, 그에 따라 해당 주기관의 가진력에 대한 위상이 변동될 수 있다.
이때, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 엔진 출력의 증가량에 대응하는 가진력에 대한 위상의 변동은 누적 위상차와 기설정된 임계 범위의 차이보다 작을 수 있다. 이 경우, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 누적 위상차가 기설정된 임계 범위에 도달할 때까지 상기한 동작을 반복하여 수행할 수 있다.
즉, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 엔진 출력의 일시적 증가 이후에, 양 주기관에 대한 주기관의 위상을 재판단하고(501), 양 주기관에 대한 가진력의 위상 간 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내인지 여부를 판단하여(502), 누적 위상차가 기설정된 임계 범위에 다시 도달할 수 있도록 제어할 수 있다.
도시되지 않았지만, 다양한 실시 예에서, 선박의 엔진 제어 장치(100)가 상술한 바와 같이 엔진 출력의 일시적 증가를 몇 회 수행하여야 하는지 여부를 미리 판단할 수 있는 경우, 선박의 엔진 제어 장치(100)는 판단된 횟수만큼 상기한 동작을 연속적으로 반복하여 수행할 수 있다.
선박의 엔진 제어 장치(100)는 선박의 운행 종료 등과 같은 종료 이벤트가 발생할 때까지(504), 상기한 동작을 반복하며, 선박이 운행되는 동안 양 주기관의 가진력에 의한 맥놀이를 제어할 수 있다.
물론 본 발명은 앞서 설명된 실시 예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시 예와 공지기술의 조합 또는 적어도 둘 이상의 실시 예의 조합 등에 의해 발생하는 실시 예들을 모두 포괄한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 선박의 엔진 제어 장치
110: 제1 주기관
120: 제2 주기관
111, 121: 연료 공급부
112, 122: 엔진
113, 123: 프로펠러
114, 124: 감지부
130: 제어부

Claims (23)

  1. 선박에 구비되는 복수의 추진 축을 각각 제어하는 복수의 주기관; 및
    상기 복수의 주기관에 구비되는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 주기관의 가진력 간 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 포함되도록, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 주기관은,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 엔진에 연료를 투입하는 연료 공급부;
    상기 연료 공급부로부터 투입되는 연료를 이용하여 동력을 생성하는 상기 엔진; 및
    축을 통해 상기 엔진으로부터 전달되는 상기 동력을 이용하여, 상기 선박의 선체에 추진력을 제공하는 프로펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 정보를 추출하여 상기 제어부로 전달하는 적어도 하나의 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가진력에 대한 정보는,
    상기 프로펠러에 대한 회전 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 가진력에 대한 정보를 기초로, 상기 복수의 주기관의 가진력 간 누적 위상차를 판단하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 상기 연료 공급부로, 상기 연료의 투입량을 일시적으로 증가시키기 위한 제어 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 상기 프로펠러의 크랭크 각이 변동되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 대한 가진력의 위상이 변동되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달할 때까지 반복적으로 상기 제어 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 신호가 반복적으로 전달됨에 따라, 상기 누적 위상차가 단계적으로 보상되어 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 선박은,
    쌍축 디젤 엔진 추진 방식을 이용하는 선박인 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 주기관은,
    제1 축을 제어하는 제1 주기관; 및
    제2 축을 제어하는 제2 주기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 주기관의 가진력과 상기 제2 주기관의 가진력 간 누적 위상차를 판단하고, 상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 제1 주기관 및 상기 제2 주기관 중 어느 하나에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 장치.
  15. 선박에 구비되는 복수의 추진 축을 각각 제어하는 복수의 주기관에 대한 가진력 간 누적 위상차를 판단하는 단계;
    상기 누적 위상차가 기설정된 임계 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않으면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 누적 위상차를 판단하는 단계는,
    상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 정보를 추출하는 단계;
    상기 추출된 정보로부터 상기 복수의 주기관 각각의 가진력에 대한 위상을 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 위상을 비교하여, 상기 누적 위상차를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가진력에 대한 정보를 추출하는 단계는,
    상기 복수의 주기관에 마련되는 각각의 프로펠러에 대한 회전 신호를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대하여 엔진의 출력을 일시적으로 증가하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단되면, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 마련되는 엔진의 연료 투입량을 일시적으로 증가시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 구비되는 프로펠러의 크랭크 각이 변동되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 엔진의 출력이 일시적으로 증가함에 따라, 상기 적어도 하나의 주기관에 대한 가진력의 위상이 변동되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 복수의 주기관 중 적어도 하나의 주기관에 대한 엔진의 출력을 제어하는 단계는,
    상기 누적 위상차가 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달할 때까지 반복적으로 상기 엔진의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어 신호가 반복적으로 전달됨에 따라, 상기 누적 위상차가 단계적으로 보상되어 상기 기설정된 임계 범위 내에 도달하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 제어 방법.
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