KR20190087128A - Air lubrication apparatus and ship including the same - Google Patents

Air lubrication apparatus and ship including the same

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KR20190087128A
KR20190087128A KR1020180005533A KR20180005533A KR20190087128A KR 20190087128 A KR20190087128 A KR 20190087128A KR 1020180005533 A KR1020180005533 A KR 1020180005533A KR 20180005533 A KR20180005533 A KR 20180005533A KR 20190087128 A KR20190087128 A KR 20190087128A
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Abstract

Disclosed are an air lubrication apparatus and a ship having the same. According to one embodiment of the present invention, the air lubrication apparatus includes: a compressed air generation unit generating first compressed air; a turbo charger generating second compressed air supplied to an engine; a spray unit supplied with the first compressed air or the second compressed air to spray the same to the bottom surface of a hull; and a control unit controlling the apparatus to be operated in a first mode in which the only first compressed air is supplied to the spray unit or a second mode in which a part of the second compressed air is supplied to the spray unit.

Description

공기윤활장치 및 이를 포함하는 선박{Air lubrication apparatus and ship including the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air lubrication apparatus,

본 발명은 공기윤활장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an air lubrication apparatus and a vessel including the same.

선박의 마찰저항을 저감하는 기술로서 공기윤활장치가 알려져 있다. 공기윤활장치는, 선체의 선저면에 기포를 공급함으로써 선박과 물 사이의 마찰을 저감시켜 항행의 효율을 향상시키는 기술이다. 일본 공개특허공보 2009-248831호에 기재된 기술은 그 일례이다.BACKGROUND ART Air lubrication apparatuses are known as techniques for reducing frictional resistance of a ship. The air lubrication system is a technique for improving the efficiency of navigation by reducing the friction between the ship and water by supplying air bubbles to the bottom surface of the hull. The technique described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-248831 is an example thereof.

이와 같은 공기윤활장치는 압축공기를 생성하기 위한 에어 컴프레서 또는 에어 블로워를 포함하는데 에어 컴프레서 또는 에어 블로워를 사용하고 운용하는 과정에서 많은 양의 에너지가 소비된다.Such an air lubrication apparatus includes an air compressor or an air blower for generating compressed air, and a large amount of energy is consumed in using and operating an air compressor or an air blower.

본 발명의 실시예는, 에너지 효율이 향상된 공기윤활장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an air lubrication apparatus with improved energy efficiency and a ship including the same.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제 1 압축공기를 생성하는 압축공기 생성부; 엔진으로 공급되는 제 2 압축공기를 생성하는 터보차저; 상기 제 1 압축공기 또는 상기 제 2 압축공기를 공급받아 선체의 선저면으로 분사하는 분사부; 및 상기 제 1 압축공기만이 상기 분사부로 공급되는 제 1 모드 또는 상기 제 2 압축공기의 일부만이 상기 분사부로 공급되는 제 2 모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는, 공기윤활장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a compressed air generator for generating first compressed air; A turbocharger for generating second compressed air supplied to the engine; A jetting portion for receiving the first compressed air or the second compressed air and jetting the compressed air to the bottom surface of the hull; And a control section for controlling the first mode in which only the first compressed air is supplied to the jetting section or in the second mode in which only a part of the second compressed air is supplied to the jetting section have.

상기 제어부는, 상기 엔진의 부하가 제 1 설정값보다 작거나 같으면 상기 제 1 모드로 동작하고, 상기 엔진의 부하가 상기 제 1 설정값보다 크면 상기 제 2 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.The controller may operate in the first mode if the load of the engine is less than or equal to the first set value and may operate in the second mode if the load of the engine is greater than the first set value.

상기 제어부는, 상기 엔진의 부하와 상기 터보차저의 제 2 압축공기의 공기압에 관해 미리 결정된 부하-공기압 곡선 상에서 상기 선체의 흘수에서 상기 분사부에 걸리는 정수압에 마진을 더한 값과 동일한 공기압값을 가지는 포인트의 부하값을 상기 제 1 설정값으로 결정할 수 있다.Wherein the controller is configured to calculate the air pressure of the second compressed air of the turbocharger and the air pressure of the second compressed air of the turbocharger with the air pressure value equal to a value obtained by adding a margin to the hydrostatic pressure applied to the jetting section at the draft of the hull on a predetermined load- The load value of the point can be determined as the first set value.

상기 제 1 설정값은, 상기 선체의 흘수에 따라 가변될 수 있다.The first set value may vary depending on the draft of the hull.

상기 제어부는, 상기 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 상기 엔진의 효율 감소율이 2%를 넘으면 상기 제 1 모드로 전환시키고, 상기 엔진의 효율 감소율이 0%보다 크고 2%보다 작거나 같으면 상기 제 2 모드를 유지시킬 수 있다.The control unit switches to the first mode if the efficiency reduction rate of the engine exceeds 2% in the course of operating in the second mode, and if the efficiency reduction rate of the engine is greater than 0% and less than or equal to 2% 2 mode can be maintained.

상기 제어부는, 상기 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 상기 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 총량에 대한 상기 분사부로 공급되는 제 2 압축공기의 양의 비인 유량비가 제 2 설정값을 초과하면 상기 제 1 모드로 전환시키고, 상기 제 2 설정값 이하이면 상기 제 2 모드를 유지시킬 수 있다.If the flow rate ratio, which is the ratio of the amount of the second compressed air supplied to the spray portion to the total amount of the second compressed air generated in the turbocharger in the process of operating in the second mode, exceeds the second set value The first mode is switched to the first mode and the second mode is maintained if the second set value is less than the second set value.

상기 제 2 설정값은 5% 이상 10% 이하의 범위에서 결정될 수 있다.The second set value may be determined in a range of 5% to 10%.

상기 제어부는, 상기 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 대한 제 2 공기압 측정값이 상기 분사부에서 요구되는 요구 공기압보다 작거나 같으면 상기 제 1 모드로 동작하고, 상기 제 2 공기압 측정값이 상기 요구 공기압보다 크면 상기 제 2 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.Wherein the controller operates in the first mode if the second air pressure measurement value for the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger is less than or equal to the required air pressure required by the jetting section, Is greater than the required air pressure, it can be controlled to operate in the second mode.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 공기윤활장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a vessel including the air lubrication apparatus can be provided.

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진의 부하가 제 1 설정값보다 작거나 같으면 압축공기 생성부에서 생성된 제 1 압축공기만이 분사부로 공급되는 제 1 모드로 동작하고, 엔진의 부하가 제 1 설정값보다 크면 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 일부만이 분사부로 공급되는 제 2 모드로 동작함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, when the load of the engine is smaller than or equal to the first set value, only the first compressed air generated in the compressed air generator operates in the first mode in which the compressed air is supplied to the sprayer, The second mode in which only a part of the second compressed air generated in the turbocharger is supplied to the jetting section is operated, thereby increasing the energy efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활장치를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 공기윤활장치가 제 1 모드로 동작하는 모습을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 공기윤활장치가 제 2 모드로 동작하는 모습을 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 1 제어방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 엔진의 부하와 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 관한 부하-공기압 곡선의 일례를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 2 제어방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 3 제어방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 4 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a ship including an air lubrication apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a view showing an air lubrication apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a state in which the air lubrication apparatus of the present invention operates in the first mode,
4 is a view showing a state in which the air lubrication apparatus of the present invention operates in the second mode,
5 is a view for explaining a first control method of a control unit according to an embodiment of the present invention,
6 is a view showing an example of a load-air pressure curve relating to the load of the engine and the air pressure of the second compressed air generated in the turbocharger,
7 is a view for explaining a second control method of the control unit according to an embodiment of the present invention,
8 is a view for explaining a third control method of the controller according to an embodiment of the present invention,
9 is a view for explaining a fourth control method of the control unit according to the embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활장치를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a ship including an air lubrication apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an air lubrication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 선박(10)은 선체(100)와, 공기윤활장치(200)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a ship 10 includes a hull 100 and an air lubrication apparatus 200.

공기윤활장치(200)는 선체(100)에 탑재된다. 공기윤활장치(200)는 선박(10)이 운항되는 과정에서 선체(100)의 선저면으로 압축공기를 분사한다. 선체(100)의 선저면에 분사된 압축공기는 선체(100)의 선저면에 공기층을 형성하여 선체(100)의 마찰 저항을 저감시킨다.The air lubrication apparatus 200 is mounted on the hull 100. The air lubrication apparatus 200 injects compressed air to the bottom surface of the hull 100 during the operation of the ship 10. Compressed air sprayed on the bottom surface of the ship 100 forms an air layer on the bottom surface of the ship 100 to reduce frictional resistance of the ship 100.

공기윤활장치(200)는 압축공기 생성부(210)와, 분사부(230)와, 터보차저(250)와, 제어부(270)를 포함한다.The air lubrication apparatus 200 includes a compressed air generating unit 210, a jetting unit 230, a turbocharger 250, and a control unit 270.

압축공기 생성부(210)는 제 1 압축공기를 생성한다. 압축공기 생성부(210)는 외부에서 공기를 흡입하여 제 1 압축공기를 생성한다. 예컨대, 압축공기 생성부(210)는 에어 컴프레서 또는 에어 블로워를 포함할 수 있다.The compressed air generating section 210 generates the first compressed air. The compressed air generating unit 210 sucks air from the outside to generate the first compressed air. For example, the compressed air generating section 210 may include an air compressor or an air blower.

분사부(230)는 압축공기 생성부(210)로부터 제 1 압축공기를 공급받아 선체(100)의 선저면으로 분사한다. 압축공기 생성부(210)로부터 생성된 제 1 압축공기는 제 1 압축공기 이동라인(223)을 통해 분사부(230)로 전달된다. 제 1 압축공기 이동라인(223)에는 밸브(227)가 설치될 수 있다.The jetting section 230 receives the first compressed air from the compressed air generating section 210 and injects the compressed air to the bottom surface of the ship 100. The first compressed air generated from the compressed air generating unit 210 is transmitted to the jetting unit 230 through the first compressed air moving line 223. The first compressed air moving line 223 may be provided with a valve 227.

일례로, 분사부(230)는 선체(100)의 저부에 형성된 챔버를 포함할 수 있다. 챔버에는 압축공기 생성부(210)에서 생성된 제 1 압축공기가 유입되는 유입구와, 유입된 제 1 압축공기를 선체(100)의 선저면으로 배출시키기 위한 다수의 배출구가 형성될 수 있다.In one example, the jetting section 230 may include a chamber formed at the bottom of the hull 100. The chamber may include an inlet through which the first compressed air generated by the compressed air generating unit 210 flows and a plurality of outlets through which the introduced first compressed air is discharged to the bottom surface of the ship 100.

다른 예로, 선체(100)의 선저면으로 제 1 압축공기를 분사하기 위한 다양한 구조의 분사부(230)가 제공될 수 있음은 물론이다.As another example, it is needless to say that jetting parts 230 having various structures for jetting the first compressed air to the bottom surface of the hull 100 may be provided.

터보차저(250)는 엔진(150)의 배기가스를 이용하여 엔진(150)으로 공급되는 제 2 압축공기를 생성한다. 엔진(150)은 추력을 제공하는 프로펠러를 회전시키기 위한 구동력을 제공한다.The turbocharger 250 generates the second compressed air supplied to the engine 150 by using the exhaust gas of the engine 150. The engine 150 provides a driving force for rotating the propeller that provides thrust.

엔진(150)의 배기가스는 배기가스 이동라인(261)을 통해 터보차저(250)로 유입되고, 터보차저(250)는 유입된 배기가스의 압력을 이용하여 제 2 압축공기를 생성한다. 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기는 제 2 압축공기 이동라인(263)을 통해 엔진(150)으로 유입된다. 이러한 터보차저(250)의 작동으로 인해 엔진(150)의 엔진(150) 효율이 향상된다.The exhaust gas of the engine 150 flows into the turbocharger 250 through the exhaust gas moving line 261 and the turbocharger 250 generates the second compressed air by using the pressure of the introduced exhaust gas. The second compressed air generated in the turbocharger 250 flows into the engine 150 through the second compressed air movement line 263. The operation of the turbocharger 250 improves the efficiency of the engine 150 of the engine 150.

본 실시예에 따르면, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 일부는 분사부(230)로 공급될 수 있다. 이때, 제 2 압축공기의 일부는 제 2 압축공기 이동라인(263)에서 분기된 분기라인(265)을 통해 분사부(230)로 공급될 수 있다. 분기라인(265) 상에는 밸브(267)가 설치될 수 있다.According to the present embodiment, a part of the second compressed air generated in the turbocharger 250 may be supplied to the jetting unit 230. At this time, a part of the second compressed air may be supplied to the jetting unit 230 through the branch line 265 branched from the second compressed air movement line 263. A valve 267 may be provided on the branch line 265.

본 실시예에서, 공기윤활장치(200)는 도 3과 같이 제 1 모드로 동작하거나 도 4와 같이 제 2 모드로 동작할 수 있다. 참고로, 도 3은 본 발명의 공기윤활장치가 제 1 모드로 동작하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 공기윤활장치가 제 2 모드로 동작하는 모습을 나타내는 도면이다.In this embodiment, the air lubrication apparatus 200 may operate in the first mode as shown in FIG. 3 or in the second mode as shown in FIG. 3 is a view showing a state in which the air lubrication apparatus of the present invention operates in a first mode, and Fig. 4 is a view showing an operation of the air lubrication apparatus of the present invention in a second mode.

공기윤활장치(200)가 도 3과 같이 제 1 모드로 동작할 때, 압축공기 생성부(210)에서 생성된 제 1 압축공기는 분사부(230)로 공급되고 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 일부는 분사부(230)로 공급되지 않는다.When the air lubrication apparatus 200 operates in the first mode as shown in FIG. 3, the first compressed air generated in the compressed air generating unit 210 is supplied to the jetting unit 230 and the first compressed air generated in the turbocharger 250 And a part of the second compressed air is not supplied to the jetting section 230.

공기윤활장치(200)가 도 4와 같이 제 2 모드로 동작할 때, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 일부는 분사부(230)로 공급되고 압축공기 생성부(210)에서 생성된 제 1 압축공기는 분사부(230)로 공급되지 않는다.When the air lubrication apparatus 200 operates in the second mode as shown in FIG. 4, a part of the second compressed air generated in the turbocharger 250 is supplied to the jetting unit 230, The generated first compressed air is not supplied to the jetting section 230.

한편, 공기윤활장치(200)가 도 3과 같이 제 1 모드로 동작하거나 도 4와 같이 제 2 모드로 동작할 때, 분사부(230)에서 분사되는 압축공기의 유량은 선체(100)의 선저면의 넓이, 형상 그리고 요구되는 공기층 두께를 고려하여 결정될 수 있다.3, when the air lubrication apparatus 200 operates in the first mode as shown in FIG. 3 or in the second mode as shown in FIG. 4, the flow rate of the compressed air injected from the jetting section 230 is controlled by the line The shape of the bottom surface, the required air layer thickness, and the like.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 1 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 2 내지 5를 참조하여 본 실시예에 따른 제어부(270)의 제 1 제어방법을 설명한다.5 is a diagram for explaining a first control method of a control unit according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a first control method of the controller 270 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

제어부(270)는 엔진(150)의 부하와 제 1 설정값을 비교한다. 이때, 제어부(270)는 엔진(150)의 부하가 제 1 설정값보다 큰지를 판단한다. 엔진(150)의 부하는 공지된 측정 장비 또는 방법으로 측정될 수 있다. 제 1 설정값에 대해서는 후술한다.The control unit 270 compares the load of the engine 150 with the first set value. At this time, the controller 270 determines whether the load of the engine 150 is larger than the first set value. The load of the engine 150 can be measured by a known measuring equipment or method. The first set value will be described later.

엔진(150)의 부하가 제 1 설정값보다 작거나 같으면, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)가 압축공기 생성부(210)에서 생성된 제 1 압축공기만이 분사부(230)로 공급되는 제 1 모드(도 3 참조)로 동작하도록 제어한다.If the load of the engine 150 is less than or equal to the first set value, the control unit 270 determines that the air lubrication apparatus 200 has only the first compressed air generated by the compressed air generating unit 210, (See FIG. 3).

엔진(150)의 부하가 제 1 설정값보다 크면, 공기윤활장치(200)가 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 일부만이 분사부(230)로 공급되는 제 2 모드(도 4 참조)로 동작하도록 제어한다.When the load of the engine 150 is larger than the first set value, the air lubrication apparatus 200 performs the second mode (Fig. 4B) in which only a part of the second compressed air generated in the turbocharger 250 is supplied to the jetting section 230 ).

제어부(270)는 밸브들(227, 267)을 개폐시키는 방식으로 공기윤활장치(200)가 제 1 모드 또는 제 2 모드로 동작하는 것을 제어할 수 있다. 또는 제어부(270)는 압축공기 생성부(210)를 온-오프시키는 방식으로 공기윤활장치(200)가 제 1 모드 또는 제 2 모드로 동작하는 것을 제어할 수 있다.The control unit 270 may control the operation of the air lubrication apparatus 200 in the first mode or the second mode by opening and closing the valves 227 and 267. Alternatively, the control unit 270 may control the operation of the air lubrication apparatus 200 in the first mode or the second mode in such a manner that the compressed air generating unit 210 is turned on and off.

제어부(270)가 공기윤활장치(200)를 제 1 모드로 동작시키거나 제 2 모드로 동작시키기 위한 기준이 되는 제 1 설정값은 예를 들어 다음과 같은 과정으로 도출될 수 있다.The first set value, which serves as a reference for the control unit 270 to operate the air lubrication apparatus 200 in the first mode or to operate the air lubrication apparatus 200 in the second mode, may be derived, for example, as follows.

제 1 설정값을 도출하는 과정에서, 엔진(150)의 부하와 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 관한 도 6과 같은 부하-공기압 곡선이 사용된다. 참고로, 도 6은 엔진의 부하와 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 관한 부하-공기압 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.In deriving the first set value, a load-air pressure curve as shown in FIG. 6 relating to the load of the engine 150 and the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 is used. 6 is a diagram showing an example of a load-air pressure curve relating to the load of the engine and the air pressure of the second compressed air generated in the turbocharger.

도 6을 참조하면, 부하-공기압 곡선에서 X축은 엔진(150)의 부하이고, Y축은 터보차저(250)에서 발생되는 제 2 압축공기의 공기압이다. 만약, 엔진(150)의 부하가 임의의 부하값(Q1)을 갖도록 동작할 때, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 공기압은 부하-공기압 곡선 상에서 상기 임의의 부하값(Q1)을 가지는 포인트(P1)의 공기압값(R1)이 된다.6, the X axis in the load-air pressure curve is the load of the engine 150, and the Y axis is the air pressure of the second compressed air generated in the turbocharger 250. When the load of the engine 150 is operated to have an arbitrary load value Q 1 , the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 is set to a predetermined load value Q 1) is the air pressure value (R 1) of the point (P 1) having a.

이러한 부하-공기압 곡선은 실험적 또는 수치해석적으로 도출될 수 있으며, 엔진(150) 및 터보차저(250)의 메이커에서 제공될 수 있다. 부하-공기압 곡선은 별도의 저장부에 미리 저장될 수 있다.This load-air pressure curve can be derived empirically or numerically, and can be provided by the engine 150 and the manufacturer of the turbocharger 250. The load-air pressure curve can be stored in advance in a separate storage unit.

제어부(270)는 제 1 설정값을 도출하기 위해 선체(100)의 흘수에서 분사부(230)에 걸리는 정수압을 도출한다. 선체(100)의 흘수는 공지된 흘수 센서에 의해 수집될 수 있다. 제어부(270)는 흘수 센서에 의해 감지된 흘수를 통해 수면에서 분사부(230)까지의 거리를 계산하고 이를 기초로 분사부(230)에 걸리는 정수압을 도출한다.The control unit 270 derives the hydrostatic pressure applied to the jetting unit 230 at the draft of the hull 100 to derive the first set value. The draft of the hull 100 can be collected by a known draft sensor. The control unit 270 calculates the distance from the water surface to the sprayer 230 through the draft sensed by the draft sensor and derives hydrostatic pressure applied to the sprayer 230 based on the distance.

제어부(270)는 미리 저장된 부하-공기압 곡선 상에서 도출된 정수압에 마진을 더한 값과 동일한 공기압값(Rc)을 가지는 포인트(Pc)의 부하값(Qc)을 도출하고 이를 제 1 설정값으로 결정한다. 이때, 마진은 분기라인(265)을 통해 제 2 압축공기가 분사부로 이동하는 과정에서 발생되는 압력 손실 등을 고려하여 결정될 수 있다.The control unit 270 derives the load value Qc of the point Pc having the air pressure value Rc equal to a value obtained by adding the margin to the hydrostatic pressure derived on the previously stored load-air pressure curve and determines the load value Qc as the first set value . In this case, the margin may be determined in consideration of the pressure loss occurring in the process of the second compressed air moving through the branch line 265 to the jetting portion.

본 실시예에서, 엔진(150)의 부하가 제 1 설정값보다 작거나 같으면, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 공기압이 분사부(230)에서 요구되는 공기압(분사부(230)에 걸리는 정수압에 마진을 더한 값)보다 작거나 같아진다. 이때, 분사부(230)에 걸리는 정수압과 분기라인(265)에서의 압력 손실 등에 의해 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기가 분사부(230)로 전달되기 어렵다.If the load of the engine 150 is less than or equal to the first set value, the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 is lower than the air pressure required by the jetting unit 230 ) Plus a margin to the hydrostatic pressure). At this time, the second compressed air generated by the turbocharger 250 is difficult to be transmitted to the jetting unit 230 due to the hydrostatic pressure applied to the jetting unit 230 and the pressure loss at the branching line 265.

이 경우, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)가 제 1 압축공기만이 분사부(230)로 공급되는 제 1 모드로 동작하도록 제어한다.In this case, the control unit 270 controls the air lubrication apparatus 200 to operate in the first mode in which only the first compressed air is supplied to the jetting unit 230.

그리고 엔진(150)의 부하가 제 1 설정값보다 크면, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기의 공기압이 분사부(230)에서 요구되는 공기압(분사부(230)에 걸리는 정수압에 마진을 더한 값)보다 커진다. 이때, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축공기가 분사부(230)로 전달될 수 있다.When the load of the engine 150 is larger than the first set value, the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 is lower than the air pressure required by the jetting unit 230 . At this time, the second compressed air generated by the turbocharger 250 may be transmitted to the jetting unit 230.

이 경우, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)가 제 2 압축공기의 일부만이 분사부(230)로 공급되는 제 2 모드로 동작하도록 제어한다. 이 경우, 압축공기 생성부(210)에서 생성되는 제 1 압축공기를 사용하지 않고, 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 일부를 사용하여 선체(100)의 선저면에 공기층을 형성하여 마찰저항을 저감할 수 있다. 이에 따라 압축공기 생성부(210)를 작동하기 위해 필요한 에너지를 절약할 수 있다.In this case, the control unit 270 controls the air lubrication apparatus 200 to operate in the second mode in which only a part of the second compressed air is supplied to the jetting unit 230. In this case, an air layer is formed on the bottom surface of the ship 100 by using a part of the second compressed air generated by the turbocharger 250 without using the first compressed air generated by the compressed air generating unit 210 So that the frictional resistance can be reduced. Accordingly, the energy required to operate the compressed air generating unit 210 can be saved.

본 실시예에서, 제 1 설정값은 선체(100)의 흘수에 따라 가변될 수 있다. 예컨대, 선박(10)이 운항하는 과정에서 선체(100)의 흘수가 변하면 이에 따라 제 1 설정값은 변할 수 있다.In the present embodiment, the first set value may vary depending on the draft of the hull 100. For example, when the draft of the hull 100 changes during the operation of the ship 10, the first set value may change accordingly.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 2 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 7을 참조하면, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)를 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 엔진(150)의 효율 감소율이 2%를 넘으면 제 1 모드(도 3 참조)로 전환시키고 엔진(150)의 효율 감소율이 0%보다 크고 2%보다 작거나 같으면 제 2 모드를 유지시킬 수 있다.Meanwhile, FIG. 7 is a view for explaining a second control method of the controller according to an embodiment of the present invention. 4 and 7, when the efficiency reduction rate of the engine 150 exceeds 2% in the course of operating the air lubrication apparatus 200 in the second mode, the controller 270 controls the first mode (see FIG. 3) And if the efficiency reduction rate of the engine 150 is greater than 0% and less than or equal to 2%, the second mode can be maintained.

이와 관련하여, 공기윤활장치(200)가 제 2 모드로 동작하는 과정에서 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 일부가 분사부(230)로 공급되는데, 이때 엔진(150)의 효율저하가 발생될 수 있다.In this regard, a part of the second compressed air generated in the turbocharger 250 is supplied to the jetting unit 230 during the operation of the air lubrication apparatus 200 in the second mode. At this time, the efficiency of the engine 150 Degradation may occur.

그런데 공기윤활장치(200)가 제 2 모드로 동작하는 과정에서 엔진(150)의 효율 감소율이 2%를 넘으면 엔진(150)의 효율 감소로 인한 에너지 손실이 위에서 설명한 공기윤활장치(200)가 제 2 모드로 동작함으로써 얻게 되는 에너지 저감효과를 상회하게 되어 오히려 에너지 낭비를 초래할 수 있다.However, if the efficiency reduction rate of the engine 150 exceeds 2% in the process of operating the air lubrication apparatus 200 in the second mode, the energy loss due to the reduction of the efficiency of the engine 150 is reduced 2 mode, the energy-reducing effect obtained may be wasted.

따라서 제어부(270)는 공기윤활장치(200)를 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 엔진(150)의 효율 감소율이 2%를 넘으면 제 1 모드(도 3 참조)로 전환시키고 엔진(150)의 효율 저하가 0%보다 크고 2%보다 작거나 같으면 제 2 모드를 유지시킨다.3) when the efficiency reduction rate of the engine 150 exceeds 2% in the process of operating the air lubrication apparatus 200 in the second mode, and the control unit 270 switches the operation mode of the engine 150 If the efficiency decrease is greater than 0% and less than or equal to 2%, the second mode is maintained.

한편, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 3 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 8을 참조하면, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)를 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 총량에 대한 분사부(230)로 공급되는 제 2 압축공기의 량의 비인 유량비가 제 2 설정값을 초과하면 제 1 모드(도 3 참조)로 전환시키고, 제 2 설정값 이하이면 상기 제 2 모드를 유지시키는 수 있다.8 is a view for explaining a third control method of the controller according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 4 and 8, the controller 270 controls the air lubricating device 200 to operate the air lubricating device 200 in the second mode, To the first mode (see FIG. 3) when the flow rate ratio, which is the ratio of the amount of the second compressed air supplied to the first mode, exceeds the second set value, and to keep the second mode when the flow rate is below the second set value.

제 2 설정값은 5% 이상 10% 이하의 범위에서 결정된다. 예컨대, 제 2 설정값은 8%로 결정될 수 있다. 제 2 설정값은 엔진(150)과 터보차저(250)의 종류에 따라 5% 이상 10% 이하의 범위에서 결정될 수 있다.The second set value is determined in the range of 5% or more and 10% or less. For example, the second set value may be determined as 8%. The second set value may be determined in a range of 5% or more and 10% or less depending on the types of the engine 150 and the turbocharger 250.

유량비가 제 2 설정값을 초과하면, 터보차저(250)에서 생성된 제 2 압축가스 중에서 분사부(230)로 공급되는 공기량이 지나치게 많다고 볼 수 있다. 이 경우, 엔진(150)의 효율이 현저히 저감될 수 있다.If the flow rate ratio exceeds the second set value, it can be seen that the amount of air supplied to the jetting section 230 from the second compressed gas generated by the turbocharger 250 is excessively large. In this case, the efficiency of the engine 150 can be remarkably reduced.

따라서 제어부(270)는 공기윤활장치(200)를 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 유량비가 제 2 설정값을 초과하면 제 1 모드(도 3 참조)로 전환시키고, 제 2 설정값 이하이면 상기 제 2 모드를 유지시킨다.Therefore, when the flow rate ratio exceeds the second set value, the control unit 270 switches to the first mode (see FIG. 3). When the flow rate ratio is lower than the second set value, And maintains the second mode.

한편, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제 4 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a fourth control method of the controller according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 제어부(270)의 제 1 제어방법을 설명한다.Hereinafter, a first control method of the controller 270 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 9. FIG.

제어부(270)는 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 대한 제 2 공기압 측정값을 분사부(230)에서 요구되는 요구 공기압과 비교한다. 이때, 제어부(270)는 상기 제 2 공기압 측정값이 상기 요구 공기압보다 큰지를 판단한다.The controller 270 compares the second air pressure measurement value of the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 with the required air pressure required by the jetting unit 230. At this time, the controller 270 determines whether the second air pressure measurement value is greater than the required air pressure.

참고로, 요구 공기압은 분사부(230)에 걸리는 정수압에 마진을 더한 값이다. 마진은 분기라인(265)을 통해 제 2 압축공기가 분사부로 이동하는 과정에서 발생되는 압력 손실 등을 고려하여 결정될 수 있다. 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압은 공기압을 측정하는 공지된 방법으로 측정되어 제어부(270)로 전달될 수 있다.For reference, the required air pressure is a value obtained by adding a margin to a hydrostatic pressure applied to the jetting section 230. The margin may be determined in consideration of the pressure loss occurring in the process of the second compressed air moving through the branch line 265 to the jetting portion. The air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger 250 may be measured by a known method of measuring air pressure and transmitted to the controller 270.

상기 제 2 공기압 측정값이 상기 요구 공기압보다 작거나 같으면, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)가 압축공기 생성부(210)에서 생성된 제 1 압축공기만이 분사부(230)로 공급되는 제 1 모드(도 3 참조)로 동작하도록 제어한다.If the second air pressure measurement value is less than or equal to the required air pressure, the control unit 270 determines that the air lubrication apparatus 200 supplies only the first compressed air generated by the compressed air generation unit 210 to the spray unit 230 (See FIG. 3).

상기 제 2 공기압 측정값이 상기 요구 공기압보다 크면, 제어부(270)는 공기윤활장치(200)가 터보차저(250)에서 생성되는 제 2 압축공기의 일부만이 분사부(230)로 공급되는 제 2 모드(도 4 참조)로 동작하도록 제어한다.If the second air pressure measurement value is larger than the required air pressure, the control unit 270 determines that the air lubrication apparatus 200 is in a state in which only the second compressed air generated in the turbocharger 250 is supplied to the ejection unit 230 Mode (see Fig. 4).

본 실시예에서 제어부(270)는 제 4 제어방법으로 공기윤활장치(200)를 제어하면서, 앞서 설명한 제 2 제어방법 또는 제 3 제어방법으로 공기윤활장치(200)를 제어할 수 있음은 물론이다.It is needless to say that the control unit 270 can control the air lubrication apparatus 200 by the second control method or the third control method described above while controlling the air lubrication apparatus 200 by the fourth control method .

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10 : 선박
100 : 선체
150 : 엔진
200 : 공기윤활장치
210 : 압축공기 생성부
223 : 제 1 압축공기 이동라인
227 : 밸브
230 : 분사부
250 : 터보차저
261 : 배기가스 이동라인
263 : 제 2 압축공기 이동라인
265 : 분기라인
267 : 밸브
270 : 제어부10: Ship
100: Hull
150: engine
200: air lubrication device
210: compressed air generating unit
223: first compressed air moving line
227: Valve
230:
250: Turbocharger
261: Exhaust gas transfer line
263: Second compressed air moving line
265: Branch line
267: Valve
270:

Claims (9)

제 1 압축공기를 생성하는 압축공기 생성부;
엔진으로 공급되는 제 2 압축공기를 생성하는 터보차저;
상기 제 1 압축공기 또는 상기 제 2 압축공기를 공급받아 선체의 선저면으로 분사하는 분사부; 및
상기 제 1 압축공기만이 상기 분사부로 공급되는 제 1 모드 또는 상기 제 2 압축공기의 일부만이 상기 분사부로 공급되는 제 2 모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는, 공기윤활장치.A compressed air generating unit for generating the first compressed air;
A turbocharger for generating second compressed air supplied to the engine;
A jetting portion for receiving the first compressed air or the second compressed air and jetting the compressed air to the bottom surface of the hull; And
And a second mode in which only the first compressed air is supplied to the jetting section or only a part of the second compressed air is supplied to the jetting section. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 엔진의 부하가 제 1 설정값보다 작거나 같으면 상기 제 1 모드로 동작하고, 상기 엔진의 부하가 상기 제 1 설정값보다 크면 상기 제 2 모드로 동작하도록 제어하는, 공기윤활장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And operates in the first mode if the load of the engine is less than or equal to the first set value and controls to operate in the second mode if the load of the engine is greater than the first set value. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 엔진의 부하와 상기 터보차저의 제 2 압축공기의 공기압에 관해 미리 결정된 부하-공기압 곡선 상에서 상기 선체의 흘수에서 상기 분사부에 걸리는 정수압에 마진을 더한 값과 동일한 공기압값을 가지는 포인트의 부하값을 상기 제 1 설정값으로 결정하는, 공기윤활장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
A load value of a point having an air pressure value equal to a value obtained by adding a margin to the hydrostatic pressure applied to the jet part at the draft of the hull at a predetermined load-air pressure curve with respect to the load of the engine and the air pressure of the second compressed air of the turbocharger To the first set value. 제2항에 있어서,
상기 제 1 설정값은, 상기 선체의 흘수에 따라 가변되는, 공기윤활장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first set value is variable according to the draft of the hull. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 상기 엔진의 효율 감소율이 2%를 넘으면 상기 제 1 모드로 전환시키고, 상기 엔진의 효율 감소율이 0%보다 크고 2%보다 작거나 같으면 상기 제 2 모드를 유지시키는, 공기윤활장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
If the efficiency reduction rate of the engine exceeds 2% and the efficiency reduction rate of the engine is equal to or greater than 0% and less than or equal to 2% in the course of operating in the second mode, the second mode is maintained Air lubrication device. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2 모드로 동작시키는 과정에서, 상기 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 총량에 대한 상기 분사부로 공급되는 제 2 압축공기의 양의 비인 유량비가 제 2 설정값을 초과하면 상기 제 1 모드로 전환시키고, 상기 제 2 설정값 이하이면 상기 제 2 모드를 유지시키는, 공기윤활장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein when the flow rate ratio, which is a ratio of the amount of the second compressed air supplied to the spray portion to the total amount of the second compressed air generated by the turbocharger, exceeds a second set value in the operation of operating in the second mode, And maintains the second mode when the second set value is not more than the second set value. 제6항에 있어서,
상기 제 2 설정값은 5% 이상 10% 이하의 범위에서 결정되는, 공기윤활장치.The method according to claim 6,
And the second set value is determined in a range of 5% or more and 10% or less. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 터보차저에서 생성되는 제 2 압축공기의 공기압에 대한 제 2 공기압 측정값이 상기 분사부에서 요구되는 요구 공기압보다 작거나 같으면 상기 제 1 모드로 동작하고, 상기 제 2 공기압 측정값이 상기 요구 공기압보다 크면 상기 제 2 모드로 동작하도록 제어하는. 공기윤활장치.The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the second mode is operated in the first mode if the second air pressure measurement value for the air pressure of the second compressed air generated by the turbocharger is less than or equal to the required air pressure required by the jetting section, And controls to operate in the second mode. Air lubrication apparatus. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 공기윤활장치를 포함하는 선박.9. A watercraft comprising an air lubrication apparatus according to any one of claims 1-8.
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