KR20230086432A - 선박 - Google Patents

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박은 선체; 동력을 발생하기 위하여 상기 선체에 설치되는 메인 엔진; 제1방향으로 제공되고, 상기 메인 엔진의 동력에 의해 회전하는 엔진 구동축; 상기 엔진 구동축과는 직교하는 제2방향을 따라 제공되는 프로펠러 구동축; 상기 프로펠러 구동축에 연결되는 프로펠러; 및 상기 엔진 구동축과 상기 프로펠러 구동축 사이에 제공되는 축 발전기를 포함할 수 있다.

Description

선박{Ship}

본 발명은 축 발전기를 갖는 선박에 관한 것이다.

최근 친환경 및 에너지 절약 등의 이유로 샤프트 제너레이터(shaft generator(SG) 및 동력 인출장치(power take off: PTO) 설치를 통해서 발전(發電)하는 방식이 증가하는 추세이다.

특히, 대형 컨테이너(container) 선박의 경우, 선박 운항 시 주로 샤프트 제너레이터(SG)를 많이 사용하며, 또한 냉동컨테이너(reefer container)가 많이 실리기에 많은 전력 공급이 필요하다.

도 1은 종래 선박의 발전 시스템의 일 예를 설명하는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 선박의 발전 시스템은 엔진 룸 안에 ME-GI와 같은 메인 엔진(2)을 구비한다. 상기 메인 엔진(2)에는 컨테이너선의 추진을 위한 프로펠러(3)가 샤프트(4)에 의해 연결된다. 상기 샤프트(4)에 연결된 샤프트 제너레이터(5)는 샤프트(4)의 회전력을 이용하여 발전을 한다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 선박의 발전 시스템은 2-stroke(2행정) 엔진의 효율이 높은 장점을 이용하여 프로펠러를 회전하는 축에 샤프트 제너레이터를 장착하여 전력을 생산하고 있다.

이러한 기존 선박의 발전 시스템에 적용되는 샤프트 제너레이터는 주로 직렬형으로 구성되어 있어, 선체 내에서 차지하는 공간 비중이 크기 때문에 좁은 선미 공간에 위치하는 엔진룸의 길이 증가가 불가피하게 발생할 수 밖에 없다.

본 발명은 효율적인 공간 배치가 가능한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 선박이 계류중이거나 운항중에도 축발전이 용이한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 동력을 발생하기 위하여 상기 선체에 설치되는 메인 엔진; 제1방향으로 제공되고, 상기 메인 엔진의 동력에 의해 회전하는 엔진 구동축; 상기 엔진 구동축과는 직교하는 제2방향을 따라 제공되는 프로펠러 구동축; 상기 프로펠러 구동축에 연결되는 프로펠러; 및 상기 엔진 구동축과 상기 프로펠러 구동축 사이에 제공되는 축 발전기를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.

또한, 상기 엔진 구동축의 회전력을 상기 프로펠러 구동축으로 전달하는 기어부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1방향은 수직한 방향이고, 상기 제2방향은 수평방향일 수 있다.

또한, 상기 축 발전기는 상기 메인 엔진 아래에 배치될 수 있다.

또한, 상기 메인 엔진은 상기 프로펠러 구동축의 축선과는 다른 층간에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 메인 엔진과 축발전기를 병렬/층간으로 배치함으로써 공간 효율화 및 전체 축 길이를 줄일 수 있는 각별한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 선박의 발전 시스템의 일 예를 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 선미부를 보여주는 측면 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발전 및 추진 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 기어부재의 일 예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 선미부를 보여주는 측면 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 발전 및 추진 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서, 선박(10)은 자항 능력을 갖춘 FPSO, LNG 운반선, 여객선, 화물선, 유조선 등일 수도 있고, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas) 등 극저온의 액화가스를 엔진의 연료로써 사용하는 다양한 선박으로 제공될 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 선박(10)은 선체(100)와, 선체(100)의 후미에 결합되는 프로펠러(290)를 회전시켜 선체(100)를 추진시키는 동시에 선박(10) 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시킬 수 있는 발전 및 추진 시스템(200)을 제공한다. 선체(100)의 선미에는 엔진이 설치되는 엔진룸(110)과 프로펠러와 연결되는 프로펠러 구동축(240)이 설치되는 추진 공간부(120)가 서로 다른 층간에 배치된다.

일 예로, 발전 및 추진 시스템(200)은 메인 엔진(210), 프로펠러(290), 축 발전기(300) 그리고 기어부재(400)를 포함할 수 있다.

메인 엔진(210)은 프로펠러(290)로 이루어진 추진체와 병렬 연결되어 동력을 직접 전달하도록 구성될 수 있다. 메인 엔진(210)은 선체(100)의 엔진룸(110)에 설치될 수 있다. 엔진룸(110)은 프로펠러 구동축이 위치되는 추진 공간부(120)보다 상부에 위치되도록 배치될 수 있다. 메인 엔진(210)은 연료를 연소시켜 동력을 얻을 수 있는 내연기관을 의미하며, 2행정 또는 4행정 기관일 수 있고, 디젤 엔진 등과 같이 오일을 연료로 할 수도 있으며, ME-GI 엔진 및 DFDE 등 LNG와 같은 액화가스를 기화시켜 가스 연료로 공급받을 수 있는 이중연료 엔진일 수도 있다. 본 발명에서 메인 엔진(210)은 2행정 엔진인 것이 바람직하다. 메인 엔진(210)은 선체(100)의 엔진룸(110)의 바닥으로부터 이격되고 출력측 샤프트보다 높은 층간에 배치된다.

샤프트(220)는 메인 엔진(210)과 프로펠러(290)를 연결한다. 샤프트(220)는 메인 엔진(210)측에 연결되는 엔진 구동축(230)과 프로펠러(290)에 연결되는 프로펠러 구동축(240)을 포함할 수 있다.

프로펠러(290)와 연결되는 프로펠러 구동축(240)은 선체(100)의 엔진룸(110)과는 다른 공간인 추진 공간부(120)에서 선체의 선미에 선체의 진행방향(제2방향)을 따라 수평하게 배치된다. 메인 엔진(210)과 연결되는 엔진 구동축(230)은 엔진룸(110)에서 추진 공간부를 향해 프로펠러 구동축(240)과 직교하는 수직방향(제1방향)으로 제공될 수 있다.

축 발전기(300)는 엔진 구동축(230)과 프로펠러 구동축(240) 사이에 제공될 수 있다. 축 발전기(SGM;Shaft Generator Motor)(300)는 메인 엔진(210)에서 동력소비처인 프로펠러(290)로 전달되는 회전력에 제공받아 전력을 생산할 수 있다. 축 발전기(300)는 샤프트(220)의 회전을 저지하여 샤프트(220)에 부하가 발생되고, 샤프트(220)에 발생된 부하는 축 발전기(300)로 전달되어, 축 발전기(300)가 샤프트(220)의 부하에 의해 전력을 생산하게 된다. 축 발전기(300)에서 발생된 전력은 BUS(미도시됨)를 통해 선박 내의 각종 전력수요처에 공급되거나, 충전용 전력으로 변환시키는 컨버터(미도시됨)를 거쳐 배터리에 직접 저장될 수 있다.

도시하지 않았지만, 축 발전기(300)는 클러치가 일체형으로 제공될 수 있다. 축 발전기(300)는 클러치를 해제하고 발전기 토그를 적절하게 제어해주면 메인엔진(210)의 출력중 일부가 프로펠러(290)로 전달되고, 나머지 일부는 발전용으로 사용될 수 있다.

기어부재(400)는 엔진 구동축(230)의 회전력을 프로펠러 구동축(240)으로 전달하기 위해 제공된다. 일 예로, 기어부재(400)는 차동기어(differential gear) 방식으로 제공될 수 있다. 기어부재(400)는 메인 엔진(210)과 축 발전기(300) 사이 또는 축발전기(300) 내에 제공될 수 있다.

도 4는 기어부재의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 4에서와 같이, 기어부재(400)는 엔진 구동축(230)과 연결되어 동력을 전달받는 제1기어부(410)와, 제1기어부(410)와 맞물려 회동되고 프로펠러 구동축(240)으로 동력을 전달하는 제2기어부(420)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1기어부와 제2기어부는 서로 직교하는 2축간의 동력 전달을 위한 베벨기어, 웜과 웜기어, 스크류 기어 등의 다양한 기어가 적용될 수 있다. 발전 및 추진 시스템(200)은 축의 직교를 위해 별도의 기어부재를 적용하여 병렬 배치를 구현하였다.

상기와 같이, 본 발명의 선박은 메인 엔진이 설치되는 엔진룸(110)과 프로펠러(290)에 연결되는 프로펠러 구동축(240)이 설치되는 추진 공간부(120)가 상하로 배치됨으로써, 기존에 엔진룸과 추진 공간부가 동일 층간에 배치되는 구조에 비해 발전 및 추진 시스템(200)이 점유하는 선체 선미의 수평적 공간을 최소화함으로써, 선체의 적재공간을 최대한 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 선박은 메인 엔진을 최대한 선미 가까이에 배치할 수 있어 화물 적재공간의 증가, 프로펠러 구동축의 길이와 중량 감소, 설치 및 유지보수가 용이하여 안전사고가 예방되는 이점이 있다.

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

1100 : 선체 210 : 메인 엔진
220 : 샤프트 300 : 축 발전기
290 : 프로펠러 400 : 기어부재

Claims (2)

1. 선체;
   상기 선체의 선미에 배치되고, 메인 엔진이 설치되는 엔진룸;
   상기 엔진룸 보다 아래에 위치되고, 상기 선체의 선미에 상기 선체의 진행 방향으로 프로펠러 구동축이 배치되는 추진 공간부;
   상기 추진 공간부에 위치되고, 상기 프로펠러 구동축의 동일단에 위치되도록 상기 프로펠러 구동축의 일단에 연결되는 축 발전기; 및
   상기 메인 엔진의 동력을 상기 축 발전기 및 상기 프로펠러 구동축으로 제공하기 위해 상기 엔진룸으로부터 상기 추진 공간부를 향해 수직한 방향으로 상기 축 발전기에 연결되는 엔진 구동축을 포함하는 선박.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 축 발전기는
   상기 엔진 구동축의 회전력을 상기 프로펠러 구동축으로 전달하는 기어부재를 더 포함하는 선박.
   
   

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