KR102227893B1 - Supplementary Towing System for Enhancing Stability using Thrusters - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대상물을 예인하는 과정에서 안정성을 부가하는 시스템에 있어서: 상기 대상물에 설치되는 스러스터(20); 상기 대상물의 자유도 변동과 관련된 정보를 검출하는 모션감지수단(30); 상기 대상물에 작용하는 외력 정보를 검출하는 환경감지수단(40); 및 상기 모션감지수단(30)과 환경감지수단(40)의 입력에 대응하여 스러스터(20)에 인가되는 출력을 변동하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, FPSO와 같은 해양구조물을 목적지로 예인하는 과정에서 선미의 위치를 설정된 범위로 유지하도록 직선안정성을 확보하여 운송지연과 해상사고를 방지하는 효과가 있다.The present invention provides a system for adding stability in the process of towing an object, comprising: a thruster 20 installed on the object; Motion detection means (30) for detecting information related to the variation of the degree of freedom of the object; Environment sensing means (40) for detecting external force information acting on the object; And a control means (50) for varying the output applied to the thruster (20) in response to inputs of the motion detection means (30) and the environment detection means (40).
Accordingly, in the process of towing an offshore structure such as FPSO to a destination, it is effective to prevent transportation delays and maritime accidents by securing linear stability to maintain the position of the stern within a set range.
Description
본 발명은 예인 안정성을 부가하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양구조물을 목적지로 예인하는 과정에서 직선안정성을 유지하기 위한 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for adding towing stability, and more particularly, to a towing stability adding system using a thruster for maintaining linear stability in a process of towing an offshore structure to a destination.
해상에서 작업하는 FPSO/FSRU와 같은 해양구조물은 자체 추진능력이 없기 때문에, TUG선의 도움을 받아 작업해역까지 이동하게 된다. 하지만, 예인선과 해양구조물 자체의 동적 특성에 따라 직선안정성이 부족한 경우가 있는데, 이 경우 예인되는 FPSO/FSRU가 TUG선을 기준으로 좌, 우 방향으로 주기운동을 일으킬 수 있다. 이러한 주기운동은 추가적인 TUG의 투입, 예인 시간의 증가, 예인삭에 걸리는 과도한 하중 등과 같은 문제를 야기할 수 있다.Since offshore structures such as FPSO/FSRU working at sea do not have their own propulsion capability, they are moved to the working sea area with the help of TUG ships. However, linear stability may be insufficient depending on the dynamic characteristics of the tugboat and the offshore structure itself. In this case, the towed FPSO/FSRU may cause periodic movement in the left and right directions based on the TUG line. This cyclical motion can cause problems such as input of additional TUG, increase in towing time, and excessive load on towing line.
자항 능력을 가진 선박에서도 직선안정성에 관한 문제가 발생할 수 있는데, 이 때 선미부분에 스케그를 장착함으로써 선박의 직선안정성을 향상시켜왔다. 하지만 FPSO/FSRU와 같은 해양구조물에서는 스케그를 장착할 경우, 설계단계에서 검증된 운동 특성과 달라질 수 있으며 예인이 끝난 뒤 스케그를 제거하는 것이 매우 어렵기 때문에 보통 TUG 1대를 추가 투입하는 방법을 이용해 왔다. 또는 해양구조물의 후미를 부가 구조물에 연결함으로써, 부가구조물의 저항을 이용하여 선박의 좌우동요를 줄이려는 방안이 연구되었다. 하지만 부가구조물이 해양구조물과 충돌할 수 있고, 바람과 조류 같은 환경하중에 의하여 부가구조물이 한쪽으로 치우칠 경우 예인되는 해양구조물의 직선안전성을 더 안 좋게 할 수 있다.Even in ships with self-navigation capability, problems related to linear stability may occur. In this case, the ship's linear stability has been improved by installing a skeg at the stern. However, in offshore structures such as FPSO/FSRU, if a skeg is installed, it may differ from the motion characteristics verified at the design stage, and it is very difficult to remove the skeg after the towing is finished. come. Or, by connecting the tail of the offshore structure to the additional structure, a method of reducing the sway of the ship by using the resistance of the additional structure has been studied. However, the auxiliary structure may collide with the offshore structure, and if the auxiliary structure is skewed to one side due to environmental loads such as wind and current, the linear safety of the towed offshore structure may be worse.
하기의 선행문헌 1은 해상 구조물의 예인 시스템에 있어서, 상기 해상 구조물의 선수에 연결되는 예인선; 및 상기 해상 구조물의 선미에 연결되며 수중에서 낙하산 형상으로 펼쳐져 상기 해상 구조물의 선체동요를 억제하는 침로안정부를 포함한다. 이에 따라, 예인 시 침로 안정성을 확보하고 예인 후에는 수월하게 제거할 수 있는 효과를 기대한다.
하기의 선행문헌 2는 예인 대상물의 선미를 부분적으로 감싸도록 형성되는 프레임; 상기 프레임의 후방으로 고정되는 부가체; 및 상기 프레임의 상하 요동을 구속하도록 설치되는 보강수단;을 포함한다. 이에 따라, 해양구조물의 선미부에 대한 손상 없이 탈부착이 용이하면서 예인 과정에서 요동을 축소하여 예인선 항해의 안정성을 유지할 수 있는 효과를 기대한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의한 낙하산이나 보강수단을 부착하는 방식은 다양한 예인 환경의 변화에 능동적으로 대응하기 미흡하므로 대상물의 선형에 따라서는 심각한 피시테일링(fish tailing) 현상을 유발하여 운송지연과 해양사고를 초래할 우려가 크다.However, the method of attaching a parachute or reinforcing means according to the preceding literature is insufficient to actively respond to changes in the environment, which is a variety of examples, so depending on the linearity of the object, it causes severe fish tailing, resulting in transport delays and marine There is a high risk of causing an accident.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, FPSO와 같은 해양구조물을 목적지로 예인하는 과정에서 선미의 위치를 설정된 범위로 유지하여 직선안정성을 확보하기 위한 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, adding towing stability using a thruster to secure linear stability by maintaining the position of the stern within a set range in the process of towing an offshore structure such as FPSO to a destination. It is in providing the system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상물을 예인하는 과정에서 안정성을 부가하는 시스템에 있어서: 상기 대상물에 설치되는 스러스터; 상기 대상물의 자유도 변동과 관련된 정보를 검출하는 모션감지수단; 상기 대상물에 작용하는 외력 정보를 검출하는 환경감지수단; 및 상기 모션감지수단과 환경감지수단의 입력에 대응하여 스러스터에 인가되는 출력을 변동하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a system for adding stability in the process of towing an object, comprising: a thruster installed on the object; Motion sensing means for detecting information related to a change in the degree of freedom of the object; Environment sensing means for detecting external force information acting on the object; And a control means for varying an output applied to the thruster in response to inputs of the motion detection means and the environment detection means.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 대상물은 블레이드와 구동기를 지닌 스러스터를 선미에 복수로 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the object is characterized in that a plurality of thrusters having blades and actuators are provided at the stern.
이때, 상기 스러스터는 블레이드의 방향을 정역으로 교번시켜 배치하되 동일한 방향으로 추력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the thruster is arranged by alternating the direction of the blades in the forward and reverse direction, but is characterized in that the thrust is generated in the same direction.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 모션감지수단은 대상물의 자세를 검출하는 자세센서, 대상물의 속도를 검출하는 속도센서, 스러스터의 작동상태를 검출하는 카메라 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the motion detection means includes at least one of a posture sensor for detecting a posture of an object, a speed sensor for detecting a speed of the object, and a camera for detecting an operating state of the thruster.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 환경감지수단은 대상물의 예인력 변동을 검출하는 하중센서, 대상물에 작용하는 유효 풍속을 검출하는 풍속센서, 대상물에 작용하는 유효 조류속도를 검출하는 조류센서 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the environmental sensing means includes at least one of a load sensor for detecting a change in towing force of an object, a wind speed sensor for detecting an effective wind speed acting on the object, and a current sensor for detecting an effective current speed acting on the object. It characterized in that it comprises a.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 대상물의 예인과 관련된 정보를 유무선으로 송수신하는 통신부, 설정된 알고리즘을 수행하여 스러스터의 블레이드에 대한 회전속도를 변동하는 마이컴부를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the control means includes a communication unit that transmits and receives information related to a towing of an object by wire or wireless, and a microcomputer unit that performs a set algorithm to change the rotational speed of the blades of the thruster.
이때, 상기 마이컴부는 대상물의 예인속도에 대응한 블레이드의 적정 rpm 데이터를 저장하고 갱신하는 것을 특징으로 한다.At this time, the micom unit is characterized in that it stores and updates the appropriate rpm data of the blade corresponding to the towing speed of the object.
한편, 상기 블레이드의 적정 rpm 데이터는 캐비테이션 발생 여부로 축적된 것을 특징으로 한다.On the other hand, it is characterized in that the proper rpm data of the blade is accumulated by the occurrence of cavitation.
이상과 같이 본 발명에 의하면, FPSO와 같은 해양구조물을 목적지로 예인하는 과정에서 선미의 위치를 설정된 범위로 유지하도록 직선안정성을 확보하여 운송지연과 해상사고를 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the process of towing an offshore structure such as FPSO to a destination, there is an effect of securing linear stability to maintain the position of the stern within a set range, thereby preventing transportation delays and maritime accidents.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 시스템을 보다 세부적으로 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 모형실험 결과를 나타내는 그래프
도 4는 도 3의 모형실험을 통하여 캐비테이션 현상을 나타내는 사진
도 5 내지 도 8은 도 3의 모형시험에서 도출된 예인 안정성 범위를 나타내는 그래프
도 9는 도 5 내지 도 8의 결과를 동일 좌표 상으로 나타내는 그래프1 is a schematic diagram showing the overall system according to the present invention
Figure 2 is a block diagram showing in more detail the system according to the present invention
3 is a graph showing the results of a model experiment of the system according to the present invention
4 is a photograph showing a cavitation phenomenon through the model experiment of FIG. 3
5 to 8 are graphs showing the stability range, which is an example derived from the model test of FIG. 3
9 is a graph showing the results of FIGS. 5 to 8 on the same coordinates
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 대상물을 예인하는 과정에서 안정성을 부가하는 시스템에 관하여 제안한다. FPSO를 대상물(15)로 하여 예인선(10)으로 이동시키는 과정에서 피시테일링을 축소하여 위치(자세) 유지에 의한 예인 안정성 향상을 도모한다. 이는 명세서 전반에서 부분적으로 설명되는 모형실험을 통하여 도출되는 원리를 근거로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.The present invention proposes a system that adds stability in the process of towing an object. In the process of moving to the
참고로, 실험에 적용된 모형 FPSO는 1/64 스케일로 제작되었으며 목표 예인속도는 6노트(Knot)를 기준으로 하였다. 다만 실험결과의 대비를 위해 예인속도를 0노트, 4노트, 6노트, 8노트로 구분하였다. 이에, 본 발명에 제시된 도 3 내지 도 9는 공히 상기한 모형실험에서 도출된 결과임을 밝힌다.For reference, the model FPSO applied in the experiment was made in 1/64 scale, and the target towing speed was based on 6 knots. However, for comparison of the experimental results, the towing speed was divided into 0 knots, 4 knots, 6 knots, and 8 knots. Accordingly, it is revealed that Figs. 3 to 9 presented in the present invention are both results derived from the above-described model experiment.
본 발명에 따르면 상기 대상물에 스러스터(20)가 설치되는 구조이다. 스러스터(20)는 대상물(15)의 피시테일링의 반대방향으로 힘을 내도록 하는 원리에 근거한다. 대상물(15)인 예인선의 6자유도(6-Degree) 운동은 직교 좌표축을 기준으로 하면 서어징(Surging), 스웨잉(Swaying) 및 히이빙(Heaving)의 병진운동 및 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 및 요잉(Yawing)의 회전운동 성분으로 구성된다. 모형실험에서 대상물(15)의 스웨잉으로 피시테일링을 감시하였으나 실제 선박에 있어서 다른 운동 성분을 더 포함하여 감시하도록 구성할 수 있다.According to the present invention, the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 대상물은 블레이드(22)와 구동기(25)를 지닌 스러스터(20)를 선미에 복수로 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 구동기(25)를 블레이드(22)의 중심에 예시한 것은 단지 이해의 편의성을 고려함이다. 구동기(25)는 rpm제어의 응답성이 좋은 모터를 대상으로 하지만 여타의 구동원을 배제하는 것은 아니다.As a detailed configuration of the present invention, the object is characterized in that a plurality of
모형실험에서 FPSO의 예인 안정성을 향상시키기 위한 몇 가지 방법을 선수예인(Bow Towing)과 선미예인(Stern Towing)으로 대별할 수 있다. 선수예인의 경우 1개의 스러스터(20)를 사용하면 예인속도가 8노트에 이르면서 안정성이 저하되고, 선미예인은 안전과 관련된 장치(Fore Peak, Collision Bulkhead 등)가 부재하여 현실적으로 부적절하다. 이에 선수예인을 적용하면서 복수의 스러스터(20)를 사용하는 것이 안정성 확보 및 현실성 측면에서 유리한 것으로 나타났다. In the model experiment, several methods to improve the stability of FPSO's tow can be roughly divided into Bow Towing and Stern Towing. In the case of a bow towing, if one thruster (20) is used, the towing speed reaches 8 knots and the stability decreases, and the stern tow is practically inappropriate due to the absence of safety-related devices (Fore Peak, Collision Bulkhead, etc.). Accordingly, it was found that the use of a plurality of
이때, 상기 스러스터(20)는 블레이드(22)의 방향을 정역으로 교번시켜 배치하되 동일한 방향으로 추력을 발생시키는 것을 특징으로 한다. 도 1의 확대도는 3개의 스러스터(20)를 적용한 상태를 예시하며, 선수측은 부호 20F 선미측은 부호 20A 중간은 부호 20M로 나타낸다. 부호 20F 및 20A가 우현을 향하도록 설치된다면 부호 20M은 좌현을 향하도록 설치하여 복수의 스러스터(20)는 정역으로 교번하는 배치 구조를 이루게 된다. 이에 모든 스러스터(20)가 동일한 방향으로 설치되는 것에 비하여 우현 및 좌현 방향의 추력을 안정적으로 발생하는 측면에서 유리하다. 물론 20F 및 20A를 정방향(시계 방향)을 구동하는 경우 부호 20M을 역방향(반시계 방향)으로 구동하여 동일한 방향으로 추력을 발생한다.At this time, the
물론 복수의 스러스터(20)의 배치는 선택적 설계요소로서 다양한 변경이 가능하다. 다만, 대상물이 직진 안정성이 부족하여 좌우현의 어느 한 쪽 방향으로 치우쳤을 때, 반대 방향으로 이동할 수 있도록 추력을 발생시켜야 하므로 교번 방식의 배치가 효과적이다. 교번 방식의 경우라 할지라도 직진 안정성을 확보하기 위하여 각 스러스터(20)의 추력 방향이 동일하게 일치하도록 각 블레이드(22)의 회전 방향을 조절한다.Of course, the arrangement of the plurality of
도 3을 참조하면 모형실험에서 대상물(15)의 스웨잉 운동을 관찰한 결과를 알 수 있다. 도 3(a)는 일반적인 방식의 예인의 경우 시간의 경과에 따라 피시테일링이 심화되고 특히 예인속도 8노트에서 극심한 스웨잉 상태를 나타낸다. 도 3(b)는 1개의 스러스터(20)를 사용한 예인의 경우 도 3(a)보다 피시테일링이 다소 약화되지만 예인속도 8노트에서 극심한 스웨잉 상태를 나타낸다. 도 3(c)는 3개의 스러스터(20)를 사용한 예인의 경우 도 3(b)보다 피시테일링이 많이 약화되면서 예인속도 8노트에서도 비교적 안정적인 상태를 나타낸다.Referring to FIG. 3, the result of observing the swinging motion of the
한편, 본 발명에 의한 모형실험의 결과로서 스웨잉 운동을 발췌하여 예시하지만 요잉 운동에 대하여도 유사한 특성을 나타내고 있다.On the other hand, as a result of the model experiment according to the present invention, an excerpt and exemplifies the swinging exercise, but shows similar characteristics to the yawing exercise.
또, 본 발명에 따르면 모션감지수단(30)이 상기 대상물의 자유도 변동과 관련된 정보를 검출하는 구조이다. 모션감지수단(30)은 대상물의 스웨잉과 요잉 운동을 기본적인 입력으로 검출하지만 서어징 운동을 비롯한 여타 성분을 검출할 수도 있다. 이외에 모션감지수단(30)은 대상물(15)의 자유도 변동에 영향을 주는 내부적 요인과 관련된 정보도 검출한다.In addition, according to the present invention, the motion detection means 30 is a structure for detecting information related to the variation of the degree of freedom of the object. The motion detection means 30 detects the swinging and yawing motions of the object as basic inputs, but may also detect other components including the surging motion. In addition, the motion detection means 30 also detects information related to internal factors that influence the variation of the degree of freedom of the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 모션감지수단(30)은 대상물의 자세를 검출하는 자세센서(32), 대상물의 속도를 검출하는 속도센서(34), 스러스터(20)의 작동상태를 검출하는 카메라(36) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다. 자세센서(32)는 자이로센서, 가속도센서, GPS센서 등으로 구성하여 예인선(10)의 운동 상태를 검출한다. 속도센서(34)는 대상물의 예인속도를 검출하는 외에 스러스터(20)의 블레이드(22)의 rpm 검출을 포함할 수 있다. 카메라(36)는 스러스터(20)의 블레이드(22)에서 캐비테이션을 판별하기 위한 정보 외에 주요부의 작동상태를 판별하기 위한 정보를 화상으로 생성한다.As a detailed configuration of the present invention, the motion detection means 30 includes a
또, 본 발명에 따르면 환경감지수단(40)이 상기 대상물에 작용하는 외력 정보를 검출하는 구조이다. 환경감지수단(40)은 대상물(15)의 자유도 변동에 영향을 주는 외부적 요인과 관련된 정보를 검출한다. 모션감지수단(30)은 대부분 대상물(15)에 일시적으로 탑재되는 반면 환경감지수단(40)은 모두 예인선(10)에 영구적으로 탑재되는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the environment sensing means 40 is a structure for detecting external force information acting on the object. The environmental sensing means 40 detects information related to external factors that influence the variation of the degree of freedom of the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 환경감지수단(40)은 대상물의 예인력 변동을 검출하는 하중센서(42), 대상물에 작용하는 유효 풍속을 검출하는 풍속센서(44), 대상물에 작용하는 유효 조류속도를 검출하는 조류센서(46) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다. 하중센서(42)는 예인선(10)에서 대상물(15)로 연결되는 윈치에 설치되어 예인력 변동에 따른 신호를 검출한다. 예인력의 극심한 변동은 결과적으로 피시테일링을 예견하는 직접적이고 우선적인 정보로 활용 가능하다. 풍속센서(44)는 다방향을 지향하도록 복수로 설치하여 대상물의 피시테일링과 관련되는 유효한 성분을 검출한다. 조류센서(46)는 다방향의 음원에서 발생하는 신호의 도플러 효과로 피시테일링과 관련되는 유효한 성분을 검출할 수 있다. 물론 풍속 및 조류 정보는 후술하는 제어수단(50)의 통신부(52)를 통하여 원격의 기지국 서버(도시 생략)에서 수신되는 것을 참조할 수 있다.As a detailed configuration of the present invention, the environmental sensing means 40 includes a
또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 모션감지수단(30)과 환경감지수단(40)의 입력에 대응하여 스러스터(20)에 인가되는 출력을 변동하는 구조이다. 제어수단(50)은 예인선(10)에 설치되고 이동중인 예인선(10)과 대상물(15)에서 생성되는 신호를 보정하며, 검출된 신호를 기반으로 연산하여 대상물(15)에 설치된 스러스터(20)에 대한 출력(추력) 제어를 수행한다. 스러스터(20)의 추력은 블레이드(22)에 연결된 구동기(25)의 rpm과 비례적이다.In addition, according to the present invention, the control means 50 has a structure in which the output applied to the
물론, 제어수단(50)의 설치 위치는 반드시 예인선(10)에 한정되지 않으며 적어도 일부를 대상물(15)에 구비할 수 있다.Of course, the installation position of the control means 50 is not necessarily limited to the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 대상물의 예인과 관련된 정보를 유무선으로 송수신하는 통신부(52), 설정된 알고리즘을 수행하여 스러스터(20)의 블레이드(22)에 대한 회전속도를 변동하는 마이컴부(55)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 통신부(52)는 대상물(15)과 유무선으로 신호를 송수신하는 외에 원격의 기지국 서버와 무선으로 신호를 송수신한다. 서버는 기상청 등과 연계하여 해당 수역의 조류방향, 유속, 간만의 차, 파고 등에 대한 정보를 갱신한다. 마이컴부(55)는 마이크로프로세서, 메모리, I/O인터페이스로 구성된다. 설정된 알고리즘은 메모리에 저장되고 갱신된다. 스러스터(20)의 구동기(25)에 대한 출력은 I/O인터페이스를 통하여 인가된다.As a detailed configuration of the present invention, the control means 50 is a
이때, 상기 마이컴부(55)는 대상물의 예인속도에 대응한 블레이드(22)의 적정 rpm 데이터를 저장하고 갱신하는 것을 특징으로 한다. 전술한 실험에서 알 수 있듯이 예인속도가 증가할수록 피시테일링이 증가되지만, 이를 해소하기 위한 스러스터(20)의 구동은 설정된 범위 내에서 수행되어야 한다. 즉, 블레이드(22)의 rpm이 적정 범위를 초과하면 캐비테이션 등의 문제를 초래한다. 이는 도 5 내지 도 9의 그래프를 통하여 보다 명확하게 이해된다.At this time, the
이에, 상기 블레이드(22)의 적정 rpm 데이터는 캐비테이션 발생 여부로 축적된 것을 특징으로 한다. 캐비테이션은 스러스터(20)에 대한 추력 제어의 정확성을 저하시키는 동시에 블레이드(22) 등에 손상을 초래하므로 중요한 설계 변수로 작용한다. 도 4에서 부호 27은 블레이드(22)의 외단부에 발생되는 캐비테이션을 의미한다. 물론 3개의 스러스터(20)를 도 1과 같이 설치하는 경우 가장 심도가 낮은 선미측에서 캐비테이션이 심화된다.Thus, the appropriate rpm data of the
본 발명의 실험에서 대상물의 예인속도를 0, 2, 4, 6, 8노트로 설정하고 1개의 스러스터(20)에 대하여 rpm을 130.4에서 228.4까지 단계적으로 변동하면서 영상을 통하여 캐비테이션(27)을 확인한 결과 도 5 내지 도 8의 그래프가 완성된다. 그래프에서 적색선의 상측이 캐비테이션의 발생 영역을, 하측이 캐비테이션이 없는 안전영역을 의미한다. 이에 본 발명에서 제어수단(50)의 마이컴부(55)은 이를 알고리즘(테이블)으로 저장한다.In the experiment of the present invention, the towing speed of the object is set to 0, 2, 4, 6, 8 knots, and the rpm for one
도 5는 선미측 스러스터(20)를 정방향으로 구동한 경우를 나타내고, 도 6은 선미측 스러스터(20)를 역방향으로 구동한 경우를 나타내고, 도 7은 중간 스러스터(20)를 정방향으로 구동한 경우를 나타내고, 도 8은 중간 스러스터(20)를 역방향으로 구동한 경우를 나타낸다. 전반적으로 심도가 낮은 선미측 스러스터에서 안전영역이 축소되고, 역방향 구동보다 정방향 구동에서 안전영역이 축소되는 것을 알 수 있다. 흑색 사각점은 3개의 스러스터를 구동할 때 계측되었던 최대 rpm을 추정하여 하나의 스러스터에 의한 추력으로 추정한 것이다. 즉, 흑색점이 적색선 하측에 있는 경우 안전한 예인이 가능함을 의미한다.5 shows the case where the
다만, 2노트의 조류가 발생했을 경우 배의 예인속도는 6노트 이지만, 입사되는 유동의 속도는 최대 8노트, 최소 4노트 가 될 수 있다. 적색 삼각형은 이를 반영하여 최대 추정 추력과 최소 추정 추력을 표시한 것으로, 조류가 2노트 이내에서 발생하면 그 사이에 발생하는 추력이 있을 수 있음을 의미한다.However, in the case of 2 knots of tide, the ship's towing speed is 6 knots, but the incoming flow speed can be a maximum of 8 knots and a minimum of 4 knots. The red triangle reflects this and indicates the maximum and minimum estimated thrust, meaning that if the current occurs within 2 knots, there may be a thrust generated between them.
한편, 도 9에서 3개의 스러스터(20)를 사용하는 경우 우현방향과 좌현방향이 상호 다른 수량으로 혼재되므로 rpm의 정역 변화에 따라 추력이 비대칭적 형태로 나타난다.On the other hand, in the case of using the three
결론적으로, 계산된 결과에 의하면 6노트 경우에 2노트 정도의 조류에는 안전하게 사용 가능한 것으로 보이나, 조류의 속도가 증가하면 제한하고 있는 최대 rpm 값을 더 낮추도록 하여 추가적인 여유(margin)를 확보하는 것이 좋다.In conclusion, according to the calculated results, it seems that it can be safely used for a tide of about 2 knots in the case of 6 knots, but if the speed of the tide increases, it is better to secure an additional margin by lowering the limiting maximum rpm value. good.
이와 같이 본 발명은 예인선(10)으로 대상물(15)을 예인하는 과정에서 안정성이 저하되어 피시테일링이 발생하면, 각종 센서를 통하여 입력되는 정보를 기반으로 안전하게 운용할 수 있는 범위 내에서 스러스터(20)의 rpm을 변동하고, 이에 대상물(15)의 불필요한 거동을 줄여 안전성을 높인다.As described above, in the present invention, when fishtailing occurs due to reduced stability in the process of towing the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such variations or modifications will have to belong to the scope of the claims of the present invention.
10: 예인선 15: 대상물
20: 스러스터 22: 블레이드
25: 구동기 30: 모션감지수단
32: 자세센서 34: 속도센서
36: 카메라 40: 환경감지수단
42: 하중센서 44: 풍속센서
46: 조류센서 50: 제어수단
52: 통신부 55: 마이컴부10: tugboat 15: object
20: thruster 22: blade
25: actuator 30: motion detection means
32: attitude sensor 34: speed sensor
36: camera 40: environmental detection means
42: load sensor 44: wind speed sensor
46: tide sensor 50: control means
52: communication unit 55: microcomputer unit
Claims (8)
상기 대상물에 설치되는 스러스터(20);
상기 대상물의 자유도 변동과 관련된 정보를 검출하는 모션감지수단(30);
상기 대상물에 작용하는 외력 정보를 검출하는 환경감지수단(40); 및
상기 모션감지수단(30)과 환경감지수단(40)의 입력에 대응하여 스러스터(20)에 인가되는 출력을 변동하는 제어수단(50);을 포함하되,
상기 제어수단(50)은 대상물의 예인과 관련된 정보를 유무선으로 송수신하는 통신부(52), 설정된 알고리즘을 수행하여 스러스터(20)의 블레이드(22)에 대한 회전속도를 변동하는 마이컴부(55)를 구비하고,
상기 마이컴부(55)는 대상물의 예인속도에 대응한 블레이드(22)의 적정 rpm 데이터를 저장하고 갱신하는 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.In a system that adds stability in the process of towing an object:
A thruster 20 installed on the object;
Motion detection means (30) for detecting information related to the variation of the degree of freedom of the object;
Environment sensing means (40) for detecting external force information acting on the object; And
Including; control means (50) for varying the output applied to the thruster (20) in response to the input of the motion detection means (30) and the environment detection means (40),
The control means 50 is a communication unit 52 for transmitting and receiving information related to the towing of an object by wire or wireless, a microcomputer unit 55 for varying the rotational speed of the blade 22 of the thruster 20 by performing a set algorithm. And,
The micom unit 55 stores and updates the appropriate rpm data of the blade 22 corresponding to the towing speed of the object.
상기 대상물은 블레이드(22)와 구동기(25)를 지닌 스러스터(20)를 선미에 복수로 구비하는 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.The method according to claim 1,
The object is a towing stability additional system using a thruster, characterized in that a plurality of thrusters (20) having a blade (22) and a driver (25) are provided at the stern.
상기 스러스터(20)는 블레이드(22)의 방향을 정역으로 교번시켜 배치하되 동일한 방향으로 추력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.The method according to claim 2,
The thruster 20 is arranged by alternating the direction of the blade 22 in the forward and reverse direction, but generating a thrust in the same direction.
상기 모션감지수단(30)은 대상물의 자세를 검출하는 자세센서(32), 대상물의 속도를 검출하는 속도센서(34), 스러스터(20)의 작동상태를 검출하는 카메라(36) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.The method according to claim 1,
The motion detection means 30 is at least one of a posture sensor 32 that detects the attitude of the object, a speed sensor 34 that detects the speed of the object, and a camera 36 that detects the operating state of the thruster 20 Towing stability additional system using a thruster, characterized in that it comprises a.
상기 환경감지수단(40)은 대상물의 예인력 변동을 검출하는 하중센서(42), 대상물에 작용하는 유효 풍속을 검출하는 풍속센서(44), 대상물에 작용하는 유효 조류속도를 검출하는 조류센서(46) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.The method according to claim 1,
The environmental sensing means 40 includes a load sensor 42 that detects a change in towing force of an object, a wind speed sensor 44 that detects an effective wind speed acting on the object, and a tidal current sensor that detects an effective current velocity acting on the object 46) towing stability additional system using a thruster, characterized in that it comprises at least one of.
상기 블레이드(22)의 적정 rpm 데이터는 캐비테이션 발생 여부로 축적된 것을 특징으로 하는 스러스터를 이용한 예인 안정성 부가시스템.The method according to claim 1,
The proper rpm data of the blade (22) is an example stability addition system using a thruster, characterized in that it is accumulated by the occurrence of cavitation.
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