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WO2013081289A1 - 스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

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Publication number
WO2013081289A1
WO2013081289A1 PCT/KR2012/007892 KR2012007892W WO2013081289A1 WO 2013081289 A1 WO2013081289 A1 WO 2013081289A1 KR 2012007892 W KR2012007892 W KR 2012007892W WO 2013081289 A1 WO2013081289 A1 WO 2013081289A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
canister
ballast tank
wire
thruster
thruster system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2012/007892
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
안철수
신순성
김대경
이재창
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Heavy Industries Co Ltd
Original Assignee
Samsung Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Heavy Industries Co Ltd filed Critical Samsung Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP2014544649A priority Critical patent/JP5826948B2/ja
Priority to EP12854102.6A priority patent/EP2786931B1/en
Priority to US14/360,967 priority patent/US9725147B2/en
Priority to CN201280058275.XA priority patent/CN104010939B/zh
Publication of WO2013081289A1 publication Critical patent/WO2013081289A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B63H2025/425—Propulsive elements, other than jets, substantially used for steering or dynamic anchoring only, with means for retracting, or otherwise moving to a rest position outside the water flow around the hull

Definitions

  • the present invention relates to a thruster system and a ship comprising the same, and more particularly, to a retractable thruster system and a ship including the same.
  • Thrust systems are used to position and control ships and offshore structures that float above water.
  • the thruster system is mainly installed on or under the ship or offshore structure and rotates in the transverse or arbitrary direction to move the ship or offshore structure to the required position or maintain its current position.
  • the thruster system measures the current position and performs dynamic positioning to compensate for disturbances such as tidal currents and waves, or adjusts the current position of a ship or offshore structure to dock at a port or offshore structure. It can be maintained.
  • the thruster system can be divided into an omnidirectional thruster system and a tunnel thruster system.
  • the omnidirectional thruster system can control the position of a ship or offshore structure through one or more propulsion control.
  • Tunneled thruster systems have two degrees of freedom for lateral movement and rotation and are primarily used for berthing.
  • the thruster system is installed in the lower part of the hull, thereby protruding from the lower part of the hull. Therefore, the thruster system becomes a resistor during the operation of the ship, thereby degrading the ship's operating efficiency.
  • the work by the diver is essential, and thus the installation / dismantling operation of the thruster is dangerous and complicated, thereby lowering the installation / disassembly efficiency of the thruster.
  • the failure of the thruster system during ship operation complicates repair work, and the thruster system protruding from the bottom of the ship makes it difficult to redock the ship's dock for hull repair.
  • the retractable thruster system projects the thruster out of the hull in dynamic mode (DP mode) and pushes the thruster into the hull during operation.
  • DP mode dynamic mode
  • the retractable thruster system retrieves the thruster into a structure called a canister and can move the canister to a position for maintenance of the thruster.
  • the retractable thruster system moves the canister through rack gears and pinion gears or moves the canister through repetitive motions of cylinders with short strokes.
  • the length of the rack gear When moving the canister through rack gears and pinion gears, the length of the rack gear must be greater than the stroke of the canister. Therefore, the length of the rack gear and the height of the canister may increase. If the length of the rack gear is increased, evenness (evenness) should be kept constant, there is a problem that the installation accuracy is increased.
  • the thruster system using a cylinder has a problem that the installation and dismantling of the cylinder must be repeated since the fixed position of the cylinder must be continuously changed in order to prevent an increase in the length of the cylinder lifting the canister.
  • buoyancy acts on the canister, so that the weight of the canister can be less than buoyancy. In this case, a reverse load due to buoyancy may occur and the canister connected to the wire may not be lowered normally.
  • the thruster system and the ship including the same is to cancel the buoyancy when the canister descends.
  • the canister is installed and movable up and down in the hull, the wire controller to control the wire connected to the canister to enable the vertical movement of the canister and the canister to offset the buoyancy applied to the canister
  • a thruster system may be provided that includes a ballast tank installed at and filled with water therein.
  • the ballast tank may be installed in the height direction of the canister.
  • the ballast tank may have one or more holes capable of inflow or outflow of water.
  • the hole may be located adjacent the bottom of the ballast tank.
  • the thruster system of the present invention may further include a strainer installed in the hole.
  • the thruster system of the present invention may further include a pump for inflow or outflow of water into the ballast tank.
  • It may further include a first pipe connected to the pump and in communication with the outside of the canister, and a second pipe connected to the pump and in communication with the inside of the ballast tank.
  • It may include a strainer installed in any one or more of the first pipe and the second pipe.
  • the wire controller is fixed to the hull auxiliary drum for changing the direction of the wire; Pulley for changing the direction of the wire; And it may include a hydraulic cylinder for raising or lowering the pulley.
  • the wire controller is fixed to the hull auxiliary drum for changing the direction of the wire; Drum winding the wire; And it may include a motor for rotating the drum.
  • the canister may include a stopper pin installed in the canister to be inserted into a groove formed at a specific position of the hull.
  • the canister may further include a guide roller installed on the inner surface of the hull or the side of the canister.
  • the amount of water stored in the ballast tanks may increase.
  • the amount of water stored in the ballast tanks may decrease.
  • a vessel including the thruster system may be provided.
  • the thruster system according to the embodiment of the present invention may cancel the buoyancy applied to the canister through the ballast tank.
  • FIG. 1 shows a thruster system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a top view of a canister of a thruster system according to an embodiment of the invention.
  • FIG 3 shows another example of a thruster system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 through 6 illustrate the operation of a thruster system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a thruster system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a thruster system according to another embodiment of the present invention.
  • a thruster system according to an embodiment of the invention.
  • a thruster system according to an embodiment of the present invention includes a canister 110, a wire controller 120, and a ballast tank 130.
  • the thruster 111 is installed in the canister 110, and the canister 110 is movable inside the hull 113.
  • the canister 110 may descend so that the thruster 111 protrudes from the lower portion of the hull 113.
  • the canister 110 is raised so that the thruster 111 may enter the hull 113.
  • the canister 110 is further raised so that the thruster 111 may be completely exposed out of the water surface.
  • the wire controller 120 controls the wire 121 connected to the canister 110 to enable the canister 110 to move up and down.
  • the wire controller 120 moves the canister 110 connected to the wire 121 up and down by pulling or releasing the wire 121. A detailed description of the wire controller 120 will be made later with reference to the drawings.
  • the ballast tank 130 is installed inside the canister 110 to cancel the buoyancy applied to the canister 110 when the canister 110 moves below the water surface. As described above, when the canister 110 descends below the water surface, if buoyancy is greater than gravity applied to the canister 110, the downward force of the canister 110 may be difficult because the tensile force acts on the wire 121. In order to reduce the influence of this buoyancy seawater is introduced into the ballast tank 130 when the canister 110 is lowered.
  • the trunk 113 which is part of the hull, may serve as a moving passage for lifting the canister 110.
  • a drive motor 115 for driving the thruster 111 is installed inside the canister 110.
  • One or more wire controllers 120 are installed between the trunk 113 and the canister 110.
  • the wire controller 120 may include one or more hydraulic cylinders 123, pulleys 125, and an auxiliary drum 127.
  • Pulley 125 is installed at the rod end of the hydraulic cylinder (123).
  • One end of the wire 121 is fixed to the bottom of the deck (117) installed on the upper portion of the trunk (113).
  • the wire 121 passes through the pulley 125 and is connected to the side end of the canister 110 via the auxiliary drum 127. Therefore, when the wire 121 of the hydraulic cylinder 123 is pulled down and the wire 121 is pulled up, the canister 110 is raised. When the rod of the hydraulic cylinder 123 is raised, the pull of the wire 121 is released and applied to the canister 110. The canister 110 descends according to the gravity being.
  • the hydraulic cylinder 123 Since the hydraulic cylinder 123 has a maximum load when the rod is pulled, there is no influence on the buckling, and the moving distance of the canister 110 can be secured by double the stroke of the hydraulic cylinder 123 by the pulley 125 at the rod end. have.
  • a guide roller 119 is installed at a side of the trunk 113 and supports an outer surface of the canister 110. Unlike the embodiment of the present invention, the guide roller 119 may be installed on the outer side of the canister 110 and guide the inner side of the trunk 113.
  • a stopper 118 may be installed to secure the canister 110 in a designated position.
  • the stopper 118 may be installed at any position outside the trunk 113 and may include a stopper pin 118a and a groove 118b.
  • the limit sensor (not shown) installed above the canister 110 senses the stop position of the canister 110, the canister 110 is stopped and the stopper pin 118a is advanced by hydraulic pressure to a structure such as the groove 118b. Is inserted. Accordingly, the stopper pin 118a is fastened to the groove 118b.
  • the stopper 118 may be installed at a position where each of the dynamic position maintenance mode, the transition mode, and the maintenance is performed, and thus the canister 110 may be fixed at the required height in each mode.
  • the wire controller 120 controls the pulling or releasing of the wire 121, including the hydraulic cylinder 123, but instead of the hydraulic cylinder 123 and the pulley 125, the winch system of FIG. ) 310 may control the pulling or releasing of the wire 121.
  • the winch system 310 winds the wire 121 around the cylindrical drum 311 to raise or lower the canister 110.
  • the motor 313 rotates the drum 311.
  • the driving of the motor 313 is controlled through a sensor (not shown) that senses an amount of winding the wire 121 on the drum 311, so that the canister 110 may stop at a stop position. have.
  • the ballast tank 130 has a space for storing water, such as seawater, the ballast tank 130 may be installed in the height direction of the canister 110.
  • the ballast tank 130 may have a partition 135 that divides the space of the ballast tank 130 and the internal space of the canister 110.
  • the ballast tank 130 may have one or more holes 131 capable of inflow or outflow of seawater.
  • the ballast tank 130 may include a mesh sieve 133 to prevent the inflow of foreign matters such as seaweed when seawater is introduced through the hole 131.
  • the sieve 133 may be installed in the ballast tank 130 area around the hole 131.
  • ballast tank 130 When the canister 110 descends and the hole 131 of the ballast tank 130 is located below the water surface, water flows into the ballast tank 130 through the hole 131. Accordingly, the ballast tank 130 is filled with water to cancel the buoyancy applied to the canister 110. In addition, when the canister 110 rises, the water of the ballast tank 130 flows out through the hole 131 of the ballast tank 130.
  • the canister 110 descends to the maximum and the thruster 111 protrudes out of the hull.
  • seawater flows into the ballast tank 130 through the hole 131 from the time when the hole 131 of the ballast tank 130 is located below the surface of the water.
  • the amount of water stored in the ballast tank 130 increases.
  • the amount of seawater introduced into the ballast tank 130 also becomes maximum. Accordingly, the buoyancy applied to the descending canister 110 is canceled.
  • the canister 110 when the thruster system operates in a transit mode for the operation of a ship or an offshore structure, the canister 110 is raised so that the thruster 111 is moved into the hull 113. Can enter. When the canister 110 starts to rise, the seawater in the ballast tank 130 begins to flow out through the hole 131. When the rise of the canister 110 is stopped, the seawater fills the ballast tank 130 to the height of the sea level.
  • the hole 131 is located higher than the sea level and the amount of sea water in the ballast tank 130 is minimized.
  • the amount of water stored in the ballast tank 130 may decrease.
  • the amount of seawater in the ballast tank 130 may change according to the rising height of the canister 110.
  • seawater may flow into or out of the ballast tank 130 through the hole 131, it may flow into or out of the ballast tank 130 through a pump.
  • the thruster system may include a pump 510.
  • the pump 510 may force seawater into the ballast tank 130.
  • one of the pipes 511 and 513 connected to the pump 510 is in communication with the outside of the canister 110 and the other 513 is in communication with the inside of the ballast tank 130.
  • the pump 510 draws seawater outside the canister 110 into the ballast tank 130 as the canister 110 descends. Therefore, the gravity applied to the canister 110 is increased due to the water in the ballast tank 130, so that the buoyancy generated when the canister 110 descends below the water surface may be offset.
  • the pump 510 discharges seawater inside the ballast tank 130 to the outside of the canister 110 as the canister 110 rises. Therefore, as the water from the ballast tank 130 flows out, the gravity applied to the canister 110 is reduced, so that the canister 110 may be smoothly raised.
  • Another embodiment of the present invention may also further include a strainer 520 for filtering foreign matter from the water sucked by the pump 510.
  • the strainer 520 may be installed in the pipe 511 in communication with the outside of the canister 110 or in the pipe 520 in communication with the ballast tank 130.
  • another thruster system in another embodiment of the present invention may include a ballast tank 130 with a hole 131 and a pump 510. That is, as the canister 110 descends, the external seawater may naturally flow into the ballast tank 130 through the hole 131, and the pump 510 may force the external seawater to the ballast tank 130. Inflow inside. Therefore, since a large amount of seawater can be quickly introduced into the ballast tank 130, the offset of buoyancy can also be made smoothly.
  • the ballast tank 130 is in the ballast tank 130 until the hole 131 is at the sea level after the canister 110 is lowered below the water surface. No inflow
  • the hole 131 of the ballast tank 130 may be located adjacent to the bottom surface of the ballast tank 130 to prevent the delay of seawater inflow. Accordingly, when the canister 110 begins to descend below the surface of the water, the inflow of seawater may be quickly performed through the hole 131.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

스러스터 시스템 및 이를 포함한 선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템은 스러스터가 설치되며 선체 내부에서 상하 이동가능한 캐니스터, 캐니스터와 연결된 와이어를 제어하여 캐니스터의 상하 이동을 가능하게 하는 와이어 제어기 및 캐니스터에 인가되는 부력을 상쇄시키기 위하여 상기 캐니스터에 설치되어 내부에 물이 채워질 수 있는 밸러스트 탱크를 포함한다.

Description

스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박
본 발명은 스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리트랙터블(retaractable) 스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
스러스터 시스템은 수면 위에 부유하는 선박이나 해양 구조물 등의 위치 조정 및 제어에 사용된다. 스러스터 시스템은 주로 선박 또는 해양 구조물의 하부 또는 내부에 설치되며 횡방향 또는 임의의 방향으로 회전하면서 선박 또는 해양 구조물을 필요한 위치로 이동시키거나 현재의 위치를 유지시킨다.
스러스터 시스템은 현재의 위치를 측정하여 조류 및 파도 등 외란에 대한 목적하는 위치로 보상이동하는 동적위치유지(Dynamic Positioning)를 수행하거나 항구나 해상 구조물에 접안하기 위하여 선박이나 해양 구조물의 현재 위치를 유지시킬 수 있다.
스러스터 시스템은 전방위 스러스터 시스템 및 터널식 스러스터 시스템으로 나뉠 수 있다. 전방위 스러스터 시스템은 하나 또는 다수의 추진방향제어를 통하여 선박이나 해상구조물의 위치를 제어할 수 있다. 터널식 스러스터 시스템은 횡방향 이동과 회전를 구현할 수 있어 2가지 자유도를 지니며 주로 접안용으로 사용된다.
스러스터 시스템은 선체 하부에 설치되며 이로 인해 선체하부로부터 돌출된다. 따라서 스러스터 시스템은 선박 운항 중에는 저항체가 되어 선박의 운항효율을 저하시킨다. 또한 스러스터의 설치가 대부분 선체 하부에서 진행되므로 다이버(diver)에 의한 작업이 필수적이어서 스러스터에 대한 설치/해체 작업이 위험하고 복잡하여 스러스터에 대한 설치/해체 효율이 저하된다. 뿐만 아니라 선박운항 중 스러스터 시스템이 고장나면 수리 작업이 복잡해지고, 선박 하부로부터 돌출된 스러스터 시스템은 선체 수리를 위한 선박의 도크 재진입(redocking)을 어렵게 만든다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 리트랙터블 스러스터 시스템이 제안되었다. 리트랙터블 스러스터 시스템은 동적위치유지 모드(DP mode)에서 스러스터를 선체 외부로 돌출시키고, 운항 중에는 스러스터를 선체 내부로 집어넣는다.
리트랙터블 스러스터 시스템은 캐니스터(canister)라는 구조물에 스러스터를 회수하며, 캐니스터를 스러스터의 유지보수(maintenance)를 위한 위치까지 이동시킬 수 있다.
리트랙터블 스러스터 시스템은 랙 기어(rack gear)와 피니언 기어(pinion gear)를 통하여 캐니스터를 이동시키거나 짧은 스트로크(stroke)를 지닌 실린더(cylinder)의 반복동작을 통하여 캐니스터를 이동시킨다.
랙 기어(rack gear)와 피니언 기어(pinion gear)를 통하여 캐니스터를 이동시킬 경우 랙기어의 길이는 캐니스터의 스트로크보다 커야한다. 따라서 랙기어의 길이 및 캐니스터의 높이가 증가할 수 있다. 랙기어의 길이가 증가할 경우 이븐니스(evenness)가 일정하게 유지되어야 하므로 설치 정밀도가 높아지는 문제점이 있다.
또한 실린더를 이용하는 스러스터 시스템은, 캐니스터를 들어올리는 실린더 길이의 증가를 방지하기 위하여 실린더의 고정위치를 지속적으로 변경해야 하므로 실린더의 설치 및 철거를 반복해야 하는 문제점을 지니고 있다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 와이어(wire)를 이용한 스러스터 시스템(삼성중공업, 한국출원　10-2011-0037188)이 제안되었다. 제안된 스러스터 시스템의 경우 캐니스터의 상승은 와이어를 위로 당기는 인장력을 통하여 이루어지고, 캐니스터의 하강은 캐니스터의 자중을 통하여 이루어진다.
캐니스터가 수면 아래로 하강할 때 캐니스터에 부력이 작용하게 되며 이에 따라 캐니스터의 자중이 부력을 하회할 수 있다. 이 경우 부력에 의한 역하중이 발생하여 와이어에 연결된 캐니스터가 정상적으로 하강하지 못할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템 및 이를 포함하는 선박은 캐니스터의 하강시 부력을 상쇄시키기 위한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 스러스터가 설치되며 선체 내부에서 상하 이동가능한 캐니스터, 캐니스터와 연결된 와이어를 제어하여 캐니스터의 상하 이동을 가능하게 하는 와이어 제어기 및 캐니스터에 인가되는 부력을 상쇄시키기 위하여 상기 캐니스터에 설치되어 내부에 물이 채워질 수 있는 밸러스트 탱크를 포함하는 스러스터 시스템이 제공될 수 있다.
밸러스트 탱크는 캐니스터의 높이 방향으로 설치될 수 있다.
밸러스트 탱크는 물의 유입 또는 유출이 가능한 하나 이상의 홀을 지닐 수 있다.
홀은 밸러스트 탱크의 밑면에 인접하게 위치할 수 있다.
본 발명의 스러스터 시스템은 홀에 설치된 거름망을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 스러스터 시스템은 물을 밸러스트 탱크에 유입 또는 유출시키는 펌프를 더 포함할 수 있다.
펌프와 연결되어 캐니스터의 외부와 연통하는 제1파이프와, 펌프와 연결되어 밸러스트 탱크 내부와 연통하는 제2파이프를 더 포함할 수 있다.
제1파이프 및 제2파이프 중 어느 하나 이상에 설치되는 거름망을 포함할 수 있다.
상기 와이어 제어기는 상기 선체에 고정되어 상기 와이어의 방향을 전환하는 보조드럼; 상기 와이어의 방향을 전환하는 도르래; 및 상기 도르래를 상승 또는 하강시키는 유압실린더를 포함할 수 있다.
상기 와이어 제어기는 상기 선체에 고정되어 상기 와이어의 방향을 전환하는 보조드럼; 상기 와이어를 감는 드럼; 및 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 캐니스터는 상기 선체의 특정 위치에 형성되는 홈에 삽입될 수 있도록, 상기 캐니스터에 설치되는 스토퍼 핀을 포함할 수 있다.
상기 캐니스터의 상하 이동을 안정적으로 지지하기 위하여, 상기 선체의 내부면 또는 상기 캐니스터의 측면에 설치되는 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.
캐니스터가 수면 아래로 하강함에 따라 밸러스트 탱크에 저장된 물의 양이 증가할 수 있다.
캐니스터가 상승함에 따라 밸러스트 탱크에 저장된 물의 양이 감소할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 스러스터 시스템을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템은 밸러스트 탱크를 통하여 캐니스터에 인가되는 부력을 상쇄시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템의 캐니스터의 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템의 다른 예를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템의 동작을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스러스터 시스템을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 다른 스러스터 시스템을 나타낸다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스러스터 시스템은 캐니스터(110), 와이어 제어기(120) 및 밸러스트 탱크(ballast tank)(130)를 포함한다.
스러스터(111)가 캐니스터(110)에 설치되며, 캐니스터(110)는 선체(113) 내부에서 이동가능하다. 스러스터 시스템이 동적위치유지 모드(DP mode)에서 동작할 경우 캐니스터(110)는 스러스터(111)가 선체(113) 하부로부터 돌출되도록 하강할 수 있다. 스러스터 시스템이 선박이나 해상 구조물의 운항을 위하여 전이 모드(transit mode)에서 동작할 경우 캐니스터(110)가 상승함으로써 스러스터(111)는 선체(113) 내부로 들어갈 수 있다. 또한 스러스터 시스템이 고장 등에 의하여 보수가 필요한 경우 캐니스터(110)는 더욱 상승하여 스러스터(111)는 수면 밖으로 완전히 노출될 수 있다.
와이어 제어기(120)는 캐니스터(110)와 연결된 와이어(121)를 제어하여 캐니스터(110)의 상하 이동을 가능하게 한다. 와이어 제어기(120)는 와이어(121)를 당기거나 당김을 해제함으로써 와이어(121)와 연결된 캐니스터(110)를 상하 이동시킨다. 와이어 제어기(120)에 대한 구체적인 설명은 이후에서 도면을 참조하여 이루어진다.
밸러스트 탱크(130)는 캐니스터(110) 내부에 설치되어 캐니스터(110)가 수면 아래로 이동할 경우 캐니스터(110)에 인가되는 부력을 상쇄시킨다. 앞서 설명된 바와 같이, 캐니스터(110)가 수면 아래로 하강할 때 부력이 캐니스터(110)에 인가되는 중력보다 크면 와이어(121)에는 인장력이 작용하므로 캐니스터(110)의 하강이 어려울 수 있다. 이러한 부력의 영향을 줄이기 위하여 캐니스터(110)의 하강 시 밸러스트 탱크(130)에 해수가 유입된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선체의 일부인 트렁크(113)는 캐니스터(110)를 리프팅 하기 위한 이동 통로의 역할을 할 수 있다. 캐니스터(110)의 내부에는 스러스터(111)를 구동시키는 구동모터(115) 등이 설치된다.
트렁크(113)와 캐니스터(110) 사이에 와이어 제어기(120)가 하나 이상 설치된다. 도 1에서 와이어 제어기(120)는 하나 이상의 유압실린더(123), 도르래(125) 및 보조 드럼(127)을 포함할 수 있다. 도르래(125)는 유압실린더(123)의 로드 끝단에 설치된다.
와이어(121)의 일단은 트렁크(113)의 상부에 설치된 데크(deck)(117)의 하부에 고정된다. 와이어(121)는 도르래(125)를 통과하여 보조드럼(127)을 경유하여 캐니스터(110)의 측단에 연결된다. 따라서 유압실린더(123)의 로드가 하강하면서 와이어(121)를 당기면 캐니스터(110)는 상승하고, 유압실린더(123)의 로드가 상승하면 와이어(121)의 당김은 해제되고 캐니스터(110)에 인가되는 중력에 따라 캐니스터(110)는 하강한다.
유압실린더(123)는 로드를 당길 때 최대하중이 걸리는 구조이므로 좌굴에 영향이 없고, 로드 끝단의 도르래(125)에 의해 유압실린더(123) 스트로크의 두 배로 캐니스터(110) 이동거리를 확보할 수 있다.
스러스터(110)의 상승 또는 하강시 안정성을 확보하기 위하여 트렁크(113)의 측면에는 가이드 롤러(guide roller)(119)가 설치되고 캐니스터(110)의 외측면을 지지한다. 본 발명의 실시예와 달리 가이드 롤러(119)는 캐니스터(110)의 외측면에 설치되고 트렁크(113)의 내측면을 가이드 할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지정된 위치에서의 캐니스터(110) 고정을 위하여 스토퍼(stopper)(118)가 설치될 수 있다. 스토퍼(118)는 트렁크(113) 외측단의 임의의 장소에 설치될 수 있으며, 스토퍼 핀(stopper pin)(118a)과 홈(118b)을 포함할 수 있다. 캐니스터(110) 상부에 설치된 리미트 센서(미도시)가 캐니스터(110)의 정지 위치를 센싱하면 캐니스터(110)가 정지하고 유압에 의하여 스토퍼 핀(118a)이 전진하여 홈(118b)과 같은 구조물에 삽입된다. 이에 따라 홈(118b)에 스토퍼 핀(118a)이 체결된다.
스토퍼(118)는 동적위치유지 모드, 전이 모드 및 유지보수 각각이 이루어지는 위치에 설치될 수 있으며, 이에 따라 각 모드에서 필요한 높이에 캐니스터(110)가 고정될 수 있다.
앞선 설명에서는 와이어 제어기(120)가 유압 실린더(123)를 포함하여 와이어(121)의 당김 또는 당김 해제를 제어하나, 유압 실린더(123) 및 도르래(125) 대신에 도 3의 윈치 시스템(winch system)(310)이 와이어(121)의 당김 또는 당김 해제를 제어할 수 있다. 윈치 시스템(310)은 원통형의 드럼(311)에 와이어(121)를 감아 캐니스터(110)를 상승시키거나 하강시킨다. 모터(313)는 드럼(311)을 회전시킨다.
윈치시스템(310)의 경우 드럼(311)에 와이어(121)가 감기는 양을 센싱하는 센서(미도시)를 통하여 모터(313)의 구동이 제어되어 캐니스터(110)가 정지 위치에 정지할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 밸러스트 탱크(130)는 해수와 같은 물을 저장할 수 있는 공간을 가지며, 밸러스트 탱크(130)는 캐니스터(110)의 높이 방향으로 설치될 수 있다. 밸러스트 탱크(130)는 밸러스트 탱크(130)의 공간과 캐니스터(110)의 내부 공간을 나누는 격벽(135)을 지닐 수 있다.
이 때 밸러스트 탱크(130)는 해수의 유입 또는 유출이 가능한 하나 이상의 홀(131)을 지닐 수 있다. 또한 밸러스트 탱크(130)는 홀(131)을 통하여 해수가 유입될 때 해초와 같은 이물질 등의 유입을 방지하는 메시(mesh) 형태의 거름망(133)을 포함할 수 있다. 이를 위하여 거름망(133)은 홀(131) 둘레의 밸러스트 탱크(130) 영역에 설치될 수 있다.
캐니스터(110)가 하강하여 밸러스트 탱크(130)의 홀(131)이 수면 아래에 위치하면 홀(131)을 통하여 물이 밸러스트 탱크(130)로 유입된다. 이에 따라 밸러스트 탱크(130)가 물로 채워지게 되어 캐니스터(110)에 인가되는 부력이 상쇄된다. 또한 캐니스터(110)가 상승하면 밸러스트 탱크(130)의 홀(131)을 통하여 밸러스트 탱크(130)의 물이 밖으로 유출된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 동적위치유지 모드(DP mode)에서 스러스터 시스템이 동작할 경우, 캐니스터(110)는 최대로 하강하여 스러스터(111)는 선체 밖으로 돌출된다. 캐니스터(110)의 하강에 따라 밸러스트 탱크(130)의 홀(131)이 수면 아래에 위치하게 되는 시점부터 홀(131)을 통하여 밸러스트 탱크(130)로 해수가 유입된다. 캐니스터(110)가 하강함에 따라 밸러스트 탱크(130)에 저장되는 물의 양이 증가한다. 또한 캐니스터(110)가 최대로 하강하면 밸러스트 탱크(130)로 유입된 해수의 양 역시 최대가 된다. 이에 따라 하강하는 캐니스터(110)에 가해지는 부력이 상쇄된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스러스터 시스템이 선박이나 해상 구조물의 운항을 위하여 전이 모드(transit mode)에서 동작할 경우, 캐니스터(110)가 상승함으로써 스러스터(111)는 선체(113) 내부로 들어갈 수 있다. 캐니스터(110)가 상승하기 시작하면 밸러스트 탱크(130)에 있던 해수가 홀(131)을 통하여 유출되기 시작한다. 캐니스터(110)의 상승이 멈추면 해수면의 높이까지 밸러스트 탱크(130)에 해수가 차게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 캐니스터(110)가 스러스터(111)의 유지보수를 위하여 최대 높이까지 상승할 경우, 스러스터(111)와 캐니스터(110)는 해수면 위로 상승한다. 따라서 홀(131)은 해수면 보다 높게 위치하고 밸러스트 탱크(130)에 있는 해수의 양은 최소가 된다.
즉, 도 4 및 도 5를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 캐니스터(110)가 상승함에 따라 밸러스트 탱크(130)에 저장된 물의 양이 감소할 수 있다.
이와 같이 밸러스트 탱크(130)의 공간이 높이 방향으로 형성됨에 따라 캐니스터(110)의 상승 높이에 따라 밸러스트 탱크(130) 안에 있는 해수의 양이 변할 수 있다.
이상에서는 밸러스트 탱크(130)의 홀(131)을 통하여 해수가 유입 또는 유출되는 구성을 설명하였다. 그러나, 해수가 홀(131)을 통하여 밸러스트 탱크(130)로 유입 또는 유출될 수도 있지만 펌프(pump)를 통하여 밸러스트 탱크(130)로 유입 또는 유출될 수도 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스러스터 시스템은 펌프(510)를 포함할 수 있다. 펌프(510)는 강제로 밸러스트 탱크(130) 내부로 해수를 유입시킬 수 있다. 이를 위하여 펌프(510)와 연결된 파이프들(511, 513) 중 하나(511)는 캐니스터(110)의 외부와 연통되고 다른 하나(513)는 밸러스트 탱크(130) 내부와 연통된다.
스러스터 시스템이 동적위치유지 모드에서 동작할 경우, 캐니스터(110)의 하강에 따라 펌프(510)는 캐니스터(110) 외부의 해수를 밸러스트 탱크(130) 내부로 빨아들인다. 따라서 밸러스트 탱크(130)의 물로 인하여 캐니스터(110)에 인가되는 중력이 증가하므로 캐니스터(110)가 수면 아래로 하강 시에 발생하는 부력이 상쇄될 수 있다.
스러스터 시스템이 전이 모드에서 동작하거나 유지보수될 경우, 캐니스터(110)의 상승에 따라 펌프(510)는 밸러스트 탱크(130) 내부의 해수를 캐니스터(110) 외부로 유출시킨다. 따라서 밸러스트 탱크(130)의 물이 유출됨에 따라 캐니스터(110)에 인가되는 중력이 감소하여 캐니스터(110)의 상승이 원활하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 역시 펌프(510)에 의하여 빨아들이는 물로부터 이물질을 걸러내는 거름망(520)을 더 포함할 수 있다. 거름망(520)은 캐니스터(110) 외부와 연통된 파이프(511)에 설치되거나 밸러스트 탱크(130)와 연통된 파이프(520)에 설치될 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 다른 스러스터 시스템은 홀(131)을 지닌 밸러스트 탱크(130) 및 펌프(510)를 포함할 수 있다. 즉, 캐니스터(110)의 하강에 따라 자연적으로 홀(131)을 통하여 외부의 해수가 밸러스트 탱크(130) 내부에 유입될 수 있을 뿐만 아니라 펌프(510)는 외부의 해수를 강제로 밸러스트 탱크(130) 내부로 유입시킨다. 따라서 밸러스트 탱크(130)에 많은 양의 해수가 빠르게 유입될 수 있으므로 부력의 상쇄 역시 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 홀(131)이 밸러스트 탱크(130)의 중간 영역에 위치하면, 캐니스터(110)가 수면 아래로 하강한 후 홀(131)이 해수면의 위치가 될 때까지 밸러스트 탱크(130)에는 해수의 유입이 이루어지지 않는다. 이러한 해수 유입의 지연을 막기 위하여 밸러스트 탱크(130)의 홀(131)은 밸러스트 탱크(130)의 밑면에 인접하게 위치할 수 있다. 이에 따라 캐니스터(110)가 수면 아래로 하강하기 시작하면 홀(131)을 통하여 해수의 유입이 빠르게 이루어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 스러스터가 설치되며 선체 내부에서 상하 이동가능한 캐니스터;
    상기 캐니스터와 연결된 와이어를 제어하여 상기 캐니스터의 상하 이동을 가능하게 하는 와이어 제어기; 및
    상기 캐니스터에 인가되는 부력을 상쇄시키기 위하여 상기 캐니스터에 설치되어 내부에 물이 채워질 수 있는 밸러스트 탱크
    를 포함하는 스러스터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크는 상기 캐니스터의 높이 방향으로 설치되는 스러스터 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크는 물의 유입 또는 유출이 가능한 하나 이상의 홀을 포함하는 스러스터 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 홀은 상기 밸러스트 탱크의 밑면에 인접하게 위치하는 스러스터 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 홀에 설치된 거름망을 더 포함하는 스러스터 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    물을 상기 밸러스트 탱크에 유입 또는 유출시키는 펌프를 더 포함하는 스러스터 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펌프와 연결되어 상기 캐니스터의 외부와 연통하는 제1파이프와,
    상기 펌프와 연결되어 상기 밸러스트 탱크 내부와 연통하는 제2파이프를 더 포함하는 스러스터 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    제1파이프 및 제2파이프 중 어느 하나 이상에 설치되는 거름망을 포함하는 스러스터 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 제어기는
    상기 선체에 고정되어 상기 와이어의 방향을 전환하는 보조 드럼;
    상기 와이어의 방향을 전환하는 도르래; 및
    상기 도르래를 상승 또는 하강시키는 유압실린더를 포함하는 스러스터 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 제어기는
    상기 선체에 고정되어 상기 와이어의 방향을 전환하는 보조 드럼;
    상기 와이어를 감는 드럼; 및
    상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 스러스터 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 캐니스터는 상기 선체의 특정 위치에 형성되는 홈에 삽입될 수 있도록 상기 캐니스터에 설치되는 스토퍼 핀을 포함하는 스러스터 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캐니스터의 상하 이동을 안정적으로 지지하기 위하여, 상기 선체의 내부면 또는 상기 캐니스터의 측면에 설치되는 가이드 롤러를 더 포함하는 스러스터 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐니스터가 수면 아래로 하강함에 따라 상기 밸러스트 탱크에 저장된 물의 양이 증가하는 스러스터 시스템.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐니스터가 상승함에 따라 상기 밸러스트 탱크에 저장된 물의 양이 감소하는 스러스터 시스템.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 스러스터 시스템을 포함하는 선박.
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