KR20190047600A - 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템 - Google Patents

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KR20190047600A
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정석종
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Abstract

본 발명은 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템에 관한 것으로써, 선박에 설치되는 베이스부; 상기 베이스부에 회전가능하게 설치되며, 일측면에서 회전축에 수직하는 방향으로 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀에서 상기 회전축과 평행한 방향으로 보조 삽입홀이 형성되는 회전체; 상기 베이스부에 설치되며, 외부에서 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 제1전력부; 상기 회전체에 설치되며, 상기 제1전력부에서 생성되는 전자기장에 의해 공진됨으로써 직류전류를 생성하며, 생성된 직류전류를 케이블로 전달하는 제2전력부; 상기 회전체에 회전력을 제공하는 모터부; 상기 베이스부에 설치되며, 상기 회전체가 회전되는 것이 방지되도록 동작하는 스토퍼부; 상기 스토퍼부가 작동되도록 상기 스토퍼부에 유압을 제공하는 유압부; 상기 회전체의 일측면에 설치되는 마커부와, 상기 베이스부의 일측면에 설치되는 리더부를 포함하는 센서부; 및 상기 모터부와 상기 유압부와 상기 센서부에 전기적으로 연결되며, 상기 마커부가 상기 리더부에 마주하는 경우 상기 모터부를 정지시키며, 상기 스토퍼부가 상기 삽입홀에 삽입될 수 있도록 상기 유압부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제2전력부는, 상기 제1전력부에 마주보게 설치되되, 상기 회전체의 내주면 또는 외주면을 따라 복수개로 설치되며, 상기 제1전력부는, 외부에서 공급받는 교류전류를 직류전류로 변환시키는 컨버터부와, 컨버터부로부터 공급받는 직류전류를 교류전류로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 공급받는 교류전류를 이용하여 전자기장을 생성하는 제1코일부를 포함하며, 상기 제2전력부는, 상기 제1코일부에 공진됨으로써 유도교류전류를 생성하는 제2코일부와, 상기 제2코일부에서 생성된 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부로부터 변환된 직류전류를 전달받아 기설정된 직류전류로 변환시키는 변환부를 포함하며, 상기 스토퍼부는, 상기 베이스부에 설치되며 제1내부공간을 형성하는 하우징부와, 유압에 의해 상기 삽입홀로 삽입되도록 상기 제1내부공간에 이동가능하게 설치되는 제1삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제1삽입부의 단부에 설치되는 제1탄성부와, 유압에 의해 상기 보조 삽입홀에 삽입되도록 상기 제1삽입부에 형성된 제2내부공간에 이동가능하게 설치되는 제2삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제2삽입부의 단부에 설치되는 제2탄성부를 포함하며, 상기 유압부는, 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간에 각각 유압을 제공할 수 있게 마련되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해서, 자기공진 방식을 이용하여 회전체에 무선으로 전력이 공급될 수 있다.

Description

무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템{TURRET MOORING SYSTEM FOR CAPABLE OF WIRELESS POWER DELIVERY}
본 발명은 회전체의 무선 전력 전달 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 자기공진 방식을 이용하여 무선으로 전력을 공급할 수 있는 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템에 관한 것이다.
부유식 원유생산 및 저장설비 및 부유식 저장설비가 설치되는 선박은 해상의 작업 위치에 계류 상태를 유지하면서 작업을 수행한다.
이때, 터렛 무어링 시스템(Turret Mooring System)은 선박으로부터 내린 체인을 해저면에 고정시키는 방식으로 선박을 해상의 작업위치에 계류시키는데 이용된다. 또한, 터렛 무어링 시스템(Turret Mooring System)은 해저에서 가스 또는 원유를 시추하는 시추선에 전원을 공급하거나 시추선과 전기적인 통신을 하는데 필요한 케이블을 제공하는데 이용된다.
상술한 바와 같은 시추선에 제공되는 케이블은 시추선이 이동함에 따라 꼬일 수 있기 때문에, 터렛 무어링 시스템은 이러한 꼬임을 방지하기 위해 문풀과 터렛 및 기타 장치들로 구성된다.
상술한 문풀 및 터렛은 케이블 꼬임 방지를 위한 각종 부품들을 포함하는데, 이러한 부품들은 비교적 고가일 뿐만 아니라, 구조가 복잡하여 고장이 잦고, 사용에 의해 마모 등이 자주 발생한다.
따라서, 이러한 종래의 문풀, 터렛을 이용하는 경우, 부품들의 고장 또는 마모 등에 의해, 전원선이 꼬이게 되는 경우가 잦고, 이러한 꼬임에 따라 전원선이 단선 되면, 안전의 중대한 문제가 초래될 수 있어 크게 문제된다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 자기공진 방식을 이용하여 무선으로 전력을 공급할 수 있는 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 선박에 설치되는 베이스부; 상기 베이스부에 회전가능하게 설치되며, 일측면에서 회전축에 수직하는 방향으로 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀에서 상기 회전축과 평행한 방향으로 보조 삽입홀이 형성되는 회전체; 상기 베이스부에 설치되며, 외부에서 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 제1전력부; 상기 회전체에 설치되며, 상기 제1전력부에서 생성되는 전자기장에 의해 공진됨으로써 직류전류를 생성하며, 생성된 직류전류를 케이블로 전달하는 제2전력부; 상기 회전체에 회전력을 제공하는 모터부; 상기 베이스부에 설치되며, 상기 회전체가 회전되는 것이 방지되도록 동작하는 스토퍼부; 상기 스토퍼부가 작동되도록 상기 스토퍼부에 유압을 제공하는 유압부; 상기 회전체의 일측면에 설치되는 마커부와, 상기 베이스부의 일측면에 설치되는 리더부를 포함하는 센서부; 및 상기 모터부와 상기 유압부와 상기 센서부에 전기적으로 연결되며, 상기 마커부가 상기 리더부에 마주하는 경우 상기 모터부를 정지시키며, 상기 스토퍼부가 상기 삽입홀에 삽입될 수 있도록 상기 유압부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제2전력부는, 상기 제1전력부에 마주보게 설치되되, 상기 회전체의 내주면 또는 외주면을 따라 복수개로 설치되며, 상기 제1전력부는, 외부에서 공급받는 교류전류를 직류전류로 변환시키는 컨버터부와, 컨버터부로부터 공급받는 직류전류를 교류전류로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 공급받는 교류전류를 이용하여 전자기장을 생성하는 제1코일부를 포함하며, 상기 제2전력부는, 상기 제1코일부에 공진됨으로써 유도교류전류를 생성하는 제2코일부와, 상기 제2코일부에서 생성된 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부로부터 변환된 직류전류를 전달받아 기설정된 직류전류로 변환시키는 변환부를 포함하며, 상기 스토퍼부는, 상기 베이스부에 설치되며 제1내부공간을 형성하는 하우징부와, 유압에 의해 상기 삽입홀로 삽입되도록 상기 제1내부공간에 이동가능하게 설치되는 제1삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제1삽입부의 단부에 설치되는 제1탄성부와, 유압에 의해 상기 보조 삽입홀에 삽입되도록 상기 제1삽입부에 형성된 제2내부공간에 이동가능하게 설치되는 제2삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제2삽입부의 단부에 설치되는 제2탄성부를 포함하며, 상기 유압부는, 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간에 각각 유압을 제공할 수 있게 마련되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 터렛 무어링 시스템에 있어, 자기공진 방식을 이용함으로써, 선박에서 회전체로 무선의 전력이 공급될 수 있다. 이에 의해서, 회전체의 회전에 따라 케이블의 꼬임이 발생되는 종래의 문제가 원천적으로 해소되는 효과가 있고, 종래에 비해, 회전체 내부의 기계적인 구조가 단순화되어 회전체의 설계시 비용이 절감되며, 유지 및 보수가 용이해 지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전체를 물리적으로 용이하게 정지시킬 수 있다. 이에 따르면, 해류의 유동이 커지는 경우에도 회전체가 회전되지 않으므로, 해저에 배치되는 장치에 연결된 케이블의 단부가 파손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 전체 구성을 간략하게 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템을 전체 구성을 자세하게 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 제1전력부와 제2전력부의 무선전력전달 과정을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템 베이스부와 회전부를 자세하게 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 스토퍼부를 자세하게 도시한 것이고,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 스토퍼부의 동작을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
지금부터, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 전체 구성을 간략하게 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템을 전체 구성을 자세하게 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 제1전력부와 제2전력부의 무선전력전달 과정을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템 베이스부와 회전부를 자세하게 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 스토퍼부를 자세하게 도시한 것이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템의 스토퍼부의 동작을 도시한 것이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템(100)은 베이스부(110)와, 회전체(120)와, 제1전력부(130)와, 제2전력부(140)와, 모터부(150)와, 스토퍼부(160)와, 유압부(170)와, 센서부(180)와, 제어부(190)를 포함한다.
베이스부(110)는 선박에 설치되는 문풀로 마련되는 것으로써, 수용공간이 형성된다. 이러한 베이스부(110)에는 베이스부(110)의 외주면 또는 내주면을 따라 후술하는 제1전력부(130)가 설치된다.
회전체(120)는 상술한 수용공간에 회전가능하게 설치되는 것으로써, 원통형의 터렛으로 마련된다.
회전체(120)에는 후술하는 제1삽입부(162)가 삽입되는 삽입홀(V1)이 형성되며, 삽입홀(V1)을 형성하는 회전체(120)의 일측면은 상측방향으로 함몰되어 후술하는 제2삽입부(163)가 삽입되는 보조 삽입홀(V2)이 형성된다.
한편, 삽입홀(V1)은 회전체(120)의 회전축에 수직하는 방향으로 형성되며, 보조 삽입홀(V2)은 회전체(120)의 회전축에 평행하는 방향으로 형성된다.
또한, 회전체(120)에는 후술하는 제2전력부(140)가 설치되는데, 제2전력부(140)는 제1전력부(130)에 마주보게 설치되되, 회전체(120)의 내주면 또는 외주면을 따라 복수개로 설치될 수 있다.
상술한 바와 같은 제1전력부(130)와 제2전력부(140)의 배치에 의해서, 제1전력부(130)의 제1코일부(133)에 제2전력부(140)의 제2코일(141)이 마주보게 될 수 있고, 이에 따라, 무선 전력 전송이 효율이 크게 증대될 수 있다.
한편, 제2전력부(140)가 제1전력부(130)에 마주보게 되는 면적이 최적화되도록, 이러한 복수개의 제2전력부(140)의 배치간격은 회전체(120)의 회전 속도 및 회전 각도에 따라 조절되어야 한다. 즉, 회전체(120)의 회전 속도 또는 회전 각도가 비교적 큰 경우에는 배치간격은 상대적으로 크게 설정되어야 하며, 회전체(120)의 회전 속도 또는 회전각도가 비교적 작은 경우에는 배치간격은 상대적으로 작게 설정되어야 한다.
제1전력부(130)는 외부에서 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 것으로써, 상술한 베이스부(110)에 설치된다. 이러한 제1전력부(130)는 컨버터부(131)와 인버터부(132)와 제1코일부(133)를 포함한다.
컨버터부(131)는 외부에서 교류전류를 공급받아 직류전류로 변환하는 것으로써, 후술하는 인버터부(132)에 연결된다.
이러한 컨버터부(131)는 후술하는 인버터부(132)가 제1코일부(133)로 전달하기에 적합한 크기의 교류전압을 생성하도록, 외부의 전원공급장치로부터 교류전류를 공급받아 직류전류로 변환시킨다.
인버터부(132)는 상술한 컨버터부(131)로부터 직류전류를 공급받아 교류전류로 변환하는 것으로써, 상술한 컨버터부(131)와 후술하는 제1코일부(133)에 각각 연결된다.
이러한 인버터부(132)는 제1코일부(133)가 전자기장을 형성하도록, 상술한 컨버터부(131)로부터 공급받은 직류전류를 교류전류로 변환시켜 제1코일부(133)로 전달한다.
즉, 외부의 전원공급장치에서 공급되는 교류전류가 상술한 컨버터부(131)와 인버터부(132)를 거치면서, 제1코일부(133)가 전자기장을 형성하기에 적합한 형태의 교류전류로 변환된다.
제1코일부(133)는 상술한 인버터부(132)로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 것으로써, 인버터부(132)에 연결된다.
이러한 제1코일부(133)는 상술한 인버터부(132)로부터 교류전류를 공급받아 전자기장을 형성한다. 이때, 제2코일부(141)는 제1코일부(133)의 진동수와 동일한 진동수로 구비되므로, 제1코일부(133)에서 발생되는 전자기장에 의해 제2코일부(141)가 공진(共振)된다.
공진이란, 특정 진동수를 가진 물체가 같은 진동수의 힘이 외부에서 가해질 때 진폭이 커지면서 에너지가 증가하는 현상을 의미한다. 따라서, 상술한 공진에 의하면, 제1코일부(133)에 의해, 제2코일부(141)에서 에너지(유도교류전류)가 생성될 수 있다.
제2전력부(140)는 제1전력부(130)에서 생성되는 전자기장에 의해 공진되어 직류전류를 생성하는 것으로써, 상술한 회전체(120)에 설치된다. 이러한 제2전력부(140)는 제2코일부(141)와 정류부(142)와 변환부(143)를 포함한다.
제2코일부(141)는 상술한 제1코일부(133)에서 생성되는 전자기장에 의해 공진됨으로써, 유도교류전류를 생성하는 것으로써, 정류부(142)와 연결된다.
이러한 제2코일부(141)는 상술한 바와 같이, 제1코일부(133)와 동일한 진동수로 구비된다. 따라서, 제1코일부(133)가 전자기장을 생성하는 경우, 제2코일부(141)는 공진 되어 에너지, 즉, 유도교류전류를 생성한다. 이후, 생성된 유도교류전류는 정류부(142)로 공급된다.
정류부(142)는 제2코일부(141)에서 생성된 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 것으로써, 상술한 제2코일부(141)와 후술하는 변환부(143)에 각각 연결된다.
일반적인 기계장치 내부에 설치된 각종 부품들 중 기계장치의 제어, 감지 등 위해 설치되는 장치 및 부품들은 대부분 전자기적으로 민감하며, 따라서, 이러한 장치 및 부품들은 전자기적인 교란이 적은 직류전류에 의해 구동되어야 한다. 따라서, 제2코일부(141)에 의해 생성된 유도교류전류를 정류(定流)시켜 직류전류로 변환시킨 다음, 변환된 직류전류를 각종 장치 및 부품들로 공급해야 할 필요성이 있다.
상술한 정류부(142)에 의하면, 제2코일부(141)에서 생성된 유도교류전류가 용이하게 직류전류로 정류되고, 이에 의해서, 해저에 배치되는 기계장치의 내부에 설치된 각종 부품들로 직류전류가 공급될 수 있다.
변환부(143)는 상술한 정류부(142)로부터 변환된 직류전류를 전달받아 기설정된 직류전류로 변환시키는 것으로써, 정류부(142)에 연결되며, 케이블에 의해서 해저에 배치되는 기계장치 내부의 각종 부품들로 연결된다.
상술한 정류부(142)에 의해, 제2코일부(141)에서 생성된 유도교류전류가 직류전류도 변환되었음에도 불구하고, 변환된 직류전류는 곧바로 기계장치 내부에 설치된 각종 부품들로 공급되기에 부적합하다. 따라서, 변환된 직류전류를 기계장치 내부에 설치된 각종 부품들의 구동시 요구되는 적절한 전압의 직류전류(기설정된 직류전류)로 다시 변환시켜야 할 필요성이 있다.
따라서, 상술한 변환부(143)에 따르면, 정류부(142)에서 전달되는 직류전류가 기설정된 직류전류로 용이하게 변환될 수 있으며, 이에 의해서, 기계장치 내부의 각종 부품들을 구동시키기에 적합한 직류전류(기설정된 직류전류)가 해저에 배치되는 기계장치 내부의 각종 부품들로 공급될 수 있다.
상술한 컨버터부(131)와 인버터부(132)와 제1코일부(133)를 포함하는 제1전력부(130) 및 제2코일부(141)와 정류부(142)와 변환부(143)를 포함하는 제2전력부(140)에 의하면, 터렛 무어링 시스템에 있어서, 자기공진방식의 무선전력공급이 구현된다.
따라서, 베이스부(110)와 회전체(120)와 제1전력부(130)와 제2전력부(140)에 따르면, 자기공진 방식으로 선박에서 회전체로 무선의 전력이 공급될 수 있다. 이에 의해서, 회전체의 회전에 따라 케이블의 꼬임이 발생되는 종래의 문제가 원천적으로 해소되는 효과가 있고, 종래에 비해, 회전체 내부의 기계적인 구조가 단순화되어 회전체의 설계시 비용이 절감되며, 유지 및 보수가 용이해 지는 효과가 있다.
한편, 가스 또는 원유를 시추하는 시추선 등의 해저에 배치되는 각종 장치들로 전원을 공급할 때에, 해저의 조건 및 기상의 조건 등에 따라 해류의 유동이 커지는 경우가 있다. 이때, 회전체(120)를 정지시키지 않는 경우, 회전체(120)의 회전량 및 회전의 변화량이 크게 증대되는데, 이에 의해서, 케이블이 요동치게 되며, 이에 따라, 해저에 배치되는 장치에 연결된 케이블의 단부가 요동에 의해 파손될 우려가 있다. 따라서, 이러한 경우, 회전체(120)를 정지시켜야 한다.
후술하는 모터부(150)와, 스토퍼부(160)와, 유압부(170)와, 센서부(180)와, 제어부(190)는 상술한 바와 같이 회전체(120)를 강제로 정지시켜야 하는 경우, 필요한 구성이다.
모터부(150)는 상술한 회전체(120)에 회전력을 제공하는 것으로써, 회전체(120)에 기어 결합된다. 이러한 모터부(150)는 후술하는 제어부(190)의 제어에 의해 회전하여 회전체(120)를 강제로 회전시킨다.
스토퍼부(160)는 회전체(120)가 회전되는 것이 방지되도록 동작하는 것으로써, 베이스부(110)에 설치된다.
이러한 스토퍼부(160)는, 보다 상세하게, 하우징부(161)와, 제1삽입부(162)와, 제1탄성부(162a)와, 제2삽입부(163)와, 제2탄성부(163a)를 포함한다.
하우징부(161)는 베이스부(110)에 설치되는 것으로써, 제1내부공간을 형성한다. 이러한 제1내부공간에는 후술하는 제1삽입부(162)가 이동가능하게 설치된다. 한편, 제1내부공간은 후술하는 유압부(170)가 유체를 제공할 수 있도록 유압부(170)와 연통된다.
제1삽입부(162)는 막대형으로 마련되며 유압에 의해 회전체(120)에 형성된 삽입홀(V1)로 삽입되는 것으로써, 하우징부(161)에 형성된 제1내부공간에 이동가능하게 설치된다.
이러한 제1삽입부(162)는 후술하는 유압부(170)가 제1내부공간에 유체를 제공하는 것에 의해 유압이 발생되는 경우, 회전체(120)의 회전축에 수직하는 방향으로 직선이동하여 회전체(120)에 형성된 삽입홀(V1)로 이동된다. 이에 따르면, 회전체(120)의 회전이 제1삽입부(162)에 의해 물리적으로 저지된다.
또한, 제1삽입부(162)의 내부에는 제2내부공간이 형성된다. 이러한 제2내부공간에는 후술하는 제2삽입부(163)가 수용된다. 또한, 제2내부공간은 제2삽입부(163)가 유압에 의해 보조 삽입홀(V2)로 이동될 수 있도록 후술하는 유압부(170)와 연통된다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 삽입홀(V1)의 저면과 하우징부(161)의 저면은 해수면을 기준으로 하측방향으로 경사지게 마련될 수 있다. 이에 따르면, 유압부(170)에서 제1내부공간으로 유압의 제공이 중단되는 경우, 제1삽입부(162)가 경사면을 따라 다시 삽입홀(V1)을 빠져나와 제1내부공간에 위치될 수 있다.
제1탄성부(162a)는 제1삽입부(162)의 단부에 설치되는 것으로써, 탄성소재로 마련된다. 이러한 제1탄성부(162a)에 따르면, 제1삽입부(162)가 유압에 의해 제1삽입홀(V1)로 이동되다가 제1삽입홀(V1)을 형성하는 회전부의 일측면에 충돌하는 경우에 발생되는 충돌력이 크게 감소될 수 있는 효과가 있다.
제2삽입부(163)는 막대형으로 마련되어 유압에 의해 회전체(120)에 형성된 보조 삽입홀(V2)에 삽입되는 것으로써, 제1삽입부(162)에 형성된 제2내부공간에 이동가능하게 설치된다.
이러한 제2삽입부(163)는 후술하는 유압부(170)가 제2내부공간에 유체를 제공하는 것에 의해 유압이 발생되는 경우, 회전체(120)의 회전축 방향을 따라 직선이동하여 회전체(120)에 형성된 보조 삽입홀(V2)로 이동된다. 이에 의해서, 제1삽입부(162)가 삽입홀(V1)에서 이탈되는 것을 물리적으로 저지된다.
제2탄성부(163a)는 제2삽입부(163)의 단부에 설치되는 것으로써, 탄성소재로 마련된다. 이러한 제2탄성부(163a)에 따르면, 제2삽입부(163)가 유압에 의해 보조 삽입홀(V2)로 이동되다가 보조 삽입홀(V2)을 형성하는 회전부의 일측면에 충돌하는 경우에 발생되는 충돌력이 크게 감소될 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 하우징부(161)와, 제1삽입부(162)와, 제1탄성부(162a)와, 제2삽입부(163)와, 제2탄성부(163a)를 포함하는 스토퍼부(160)에 따르면, 회전체(120)의 회전을 물리적으로 저지시킬 수 있는 효과가 있다.
유압부(170)는 상술한 스토퍼부(160)가 작동되도록 스토퍼부(160)에 유압을 제공하는 것으로써, 선박에 설치되며 후술하는 제어부(190)에 의해 제어된다.
보다 상세하게, 유압부(170)는 하우징부(161)에 형성된 제1내부공간과 제1삽입부(162)에 형성된 제2내부공간에 각각 유압을 제공한다. 이러한 유압부(170)에 따르면, 유압을 이용하여 회전체(120)의 회전을 물리적으로 용이하게 저지시킬 수 있는 효과가 있다.
센서부(180)는 회전체(120)에 형성된 삽입홀(V1)이 스토퍼부(160)와 마주할 수 있도록 설치되는 구성으로써, 회전체(120)의 일측면에 설치되는 마커부(181)와, 베이스부(110)의 일측면에 설치되는 리더부(182)를 포함한다.
후술하는 제어부(190)에 의해 모터부(150)가 동작됨으로써 회전체(120)가 회전되다가 리더부(182)가 마커부(181)에 마주되어 리더부(182)가 마커부(181)를 감지하는 경우, 리더부(182)는 제어부(190)로 정지신호를 전달한다. 정지신호를 전달받은 제어부(190)는 모터부(150)의 작동을 즉시 정지시킨다. 이때 회전체(120)가 정치된 위치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입홀(V1)이 스토퍼부(160)와 마주하는 위치가 된다.
상술한 바와 같은 센서부(180)에 의한 제어부(190)의 제어과정에 따르면, 삽입홀(V1)이 스토퍼부(160)와 마주하는 것이 용이하게 실시될 수 있다.
제어부(190)는 마커부(181)가 리더부(182)에 마주하도록 모터부(150)를 제어하며, 스토퍼부(160)가 회전체(120)에 형성된 삽입홀(V1)에 삽입될 수 있도록 유압부(170)를 제어하는 것으로써, 모터부(150)와 유압부(170)와 센서부(180)에 전기적으로 연결된다.
제어부(190)에 따라, 회전체(120)가 강제로 정지되는 과정은 다음과 같다.
먼저, 제어부(190)에 의해 모터부(150)가 동작되면, 회전체(120)가 회전된다. 이때, 리더부(182)가 마커부(181)에 마주되는 경우, 리더부(182)가 제어부(190)로 정지신호를 전달한다. 정지신호를 전달받은 제어부(190)는 모터부(150)의 작동을 즉시 정지시킨다. 상기 과정에 의해서, 도 7에 도시된 바와 같이, 삽입홀(V1)은 스토퍼부(160)와 마주하게 된다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(190)의 제어에 의해 유압부(170)가 작동하여 제1내부공간으로 유체가 공급되며, 이에 의해서 제1내부공간에 유압이 생성된다. 상기와 같은 과정에 의해 생성된 유압에 따라 제1삽입부(162)는 직선이동되어 제1삽입공간으로 이동되며, 이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 삽입홀(V1)로 완전히 삽입된다.
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(190)의 제어에 의해 유압부(170)가 작동하여 제2내부공간으로 유체가 공급되며, 이에 의해서 제2내부공간에 유압이 생성된다. 상기와 같은 과정에 의해 생성된 유압에 따라 제2삽입부(163)는 상측으로 상승하여 보조 삽입홀(V2)에 삽입된다.
상술한 바와 같은 제어부(190)의 제어에 따르면, 회전체(120)를 물리적으로 용이하게 정지시킬 수 있다. 이에 따르면, 해류의 유동이 커지는 경우에도 회전체(120)가 회전되지 않으므로, 해저에 배치되는 장치에 연결된 케이블의 단부가 케이블의 요동에 의해 파손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
따라서, 베이스부(110)와 회전체(120)와 제1전력부(130)와 제2전력부(140)와 모터부(150)와 스토퍼부(160)와 유압부(170)와 센서부(180)와 제어부(190)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템(100)에 의하면, 터렛 무어링 시스템(Turret Mooring System)에서 무선의 전력 전달의 구현이 가능해진다. 이에 따르면, 터렛의 구조를 단순하게 설계할 수 있고, 터렛의 유지 및 보수가 용이해 지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템(100)에 의하면, 회전체(120)를 물리적으로 용이하게 정지시킬 수 있다. 이에 따르면, 해류의 유동이 커지는 경우에도 회전체(120)가 회전되지 않으므로, 해저에 배치되는 장치에 연결된 케이블의 단부가 파손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 일실시예에 따른 회전체의 무선 전력 전달 시스템
110 : 베이스부
120 : 회전체
130 : 제1전력부
131 : 컨버터부
132 : 인버터부
133 : 제1코일부
140 : 제2전력부
141 : 제2코일부
142 : 정류부
143 : 변환부
150 : 모터부
160 : 스토퍼부
161 : 하우징부
162 : 제1삽입부
162a : 제1탄성부
163 : 제2삽입부
163a : 제2탄성부
170 : 유압부
180 : 센서부
181 : 마커부
182 : 리더부
190 : 제어부
V1 : 삽입홀
V2 : 보조 삽입홀

Claims (1)

  1. 선박에 설치되는 베이스부;
    상기 베이스부에 회전가능하게 설치되며, 일측면에서 회전축에 수직하는 방향으로 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀에서 상기 회전축과 평행한 방향으로 보조 삽입홀이 형성되는 회전체;
    상기 베이스부에 설치되며, 외부에서 교류전류를 공급받아 전자기장을 생성하는 제1전력부;
    상기 회전체에 설치되며, 상기 제1전력부에서 생성되는 전자기장에 의해 공진됨으로써 직류전류를 생성하며, 생성된 직류전류를 케이블로 전달하는 제2전력부;
    상기 회전체에 회전력을 제공하는 모터부;
    상기 베이스부에 설치되며, 상기 회전체가 회전되는 것이 방지되도록 동작하는 스토퍼부;
    상기 스토퍼부가 작동되도록 상기 스토퍼부에 유압을 제공하는 유압부;
    상기 회전체의 일측면에 설치되는 마커부와, 상기 베이스부의 일측면에 설치되는 리더부를 포함하는 센서부; 및
    상기 모터부와 상기 유압부와 상기 센서부에 전기적으로 연결되며, 상기 마커부가 상기 리더부에 마주하는 경우 상기 모터부를 정지시키며, 상기 스토퍼부가 상기 삽입홀에 삽입될 수 있도록 상기 유압부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제2전력부는,
    상기 제1전력부에 마주보게 설치되되, 상기 회전체의 내주면 또는 외주면을 따라 복수개로 설치되며,
    상기 제1전력부는,
    외부에서 공급받는 교류전류를 직류전류로 변환시키는 컨버터부와, 컨버터부로부터 공급받는 직류전류를 교류전류로 변환시키는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 공급받는 교류전류를 이용하여 전자기장을 생성하는 제1코일부를 포함하며,
    상기 제2전력부는,
    상기 제1코일부에 공진됨으로써 유도교류전류를 생성하는 제2코일부와, 상기 제2코일부에서 생성된 유도교류전류를 정류하여 직류전류로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부로부터 변환된 직류전류를 전달받아 기설정된 직류전류로 변환시키는 변환부를 포함하며,
    상기 스토퍼부는,
    상기 베이스부에 설치되며 제1내부공간을 형성하는 하우징부와, 유압에 의해 상기 삽입홀로 삽입되도록 상기 제1내부공간에 이동가능하게 설치되는 제1삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제1삽입부의 단부에 설치되는 제1탄성부와, 유압에 의해 상기 보조 삽입홀에 삽입되도록 상기 제1삽입부에 형성된 제2내부공간에 이동가능하게 설치되는 제2삽입부와, 탄성소재로 마련되며 상기 제2삽입부의 단부에 설치되는 제2탄성부를 포함하며,
    상기 유압부는,
    상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간에 각각 유압을 제공할 수 있게 마련되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달이 가능한 터렛 무어링 시스템.
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