KR20220013104A - Air lubrication device of ships - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박의 공기윤활 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 발전용 엔진으로 구동되는 경우에 비해 높은 효율을 갖는 공기윤활 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air lubrication system for a ship, and more particularly, to an air lubrication system having high efficiency compared to the case driven by a conventional engine for power generation.
선박이 해수면 위를 항해할 때, 선체에는 조파저항, 점성저항 및 공기저항이 발생한다. 이러한 저항들을 감소시키기 위해 선박의 대부분은 유선형으로 설계된다.When a ship sails above sea level, wave resistance, viscous resistance and air resistance occur in the hull. To reduce these resistances, most of the ships are designed to be streamlined.
조파저항은, 선박이 전진할 때 선수부에 규칙적으로 파도가 발생하여 선체의 모든 부분에 수직하게 발생하며, 선박의 에너지 손실이 발생한다. 점성저항은 물의 점성으로 인해 발생하고, 크게 표면마찰저항과 형상저항으로 구분될 수 있다. 이 중 표면마찰저항은 침수된 선체에 닿는 해수의 부착력인 물의 점성으로 인해 선체의 진행을 방해하는 힘에 의해 발생한다.Wave wave resistance is generated perpendicular to all parts of the hull as regular waves are generated in the bow part when the ship advances, and energy loss of the ship occurs. Viscous resistance is caused by the viscosity of water and can be largely divided into surface friction resistance and shape resistance. Among them, the surface friction resistance is caused by the force that prevents the progress of the hull due to the viscosity of the water, which is the adhesion force of the seawater in contact with the submerged hull.
이러한 표면마찰저항을 줄이기 위해, 해수와 선체가 접촉하는 면적을 최소화하는 수중 날개선 설계, 침수된 선체의 선저 및 침수면의 상태 등을 개선하기 위한 공기윤활선 설계 및 초공동 수중운동체 설계 등의 방법이 이용된다.In order to reduce such surface friction resistance, methods such as underwater wing design that minimizes the contact area between seawater and hull, air lubrication boat design and supercavity underwater vehicle design to improve the condition of the bottom and submerged surface of the submerged hull this is used
또한, 이러한 표면마찰저항을 줄이기 위한 방법 중 하나로, 선체 표면을 공기층으로 단절시켜 물의 점성에 의해 에너지 손실을 줄이는 방식으로, 공기윤활 시스템이 이용된다.In addition, as one of the methods for reducing the surface friction resistance, an air lubrication system is used in a way to reduce energy loss due to the viscosity of water by cutting off the surface of the hull with an air layer.
일반적인 공기윤활 시스템은, 선체의 표면에 공기 공동(air cavity)를 배치하여 선박의 침수 표면적을 줄여 마찰 저항을 감소시켜 가장 친환경적이면서 실제 선박에 적용하기 용이한 장점이 있다.The general air lubrication system has the advantage of being the most environmentally friendly and easy to apply to an actual ship by reducing frictional resistance by reducing the submerged surface area of a ship by arranging an air cavity on the surface of the hull.
도 1은 종래의 공기윤활 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional air lubrication system.
도 1에 도시된 바와 같이, 선체(20)의 선수부에 공기 분사기(11)가 배치되고, 공기 분사기(11)에 인접하게 두 개의 공기압축기(13, 14) 및 공기압축기(13, 14)를 구동시키기 위한 모터(15, 16)가 배치된다. 그리고 모터(15, 16)를 구동하기 위한 배전반(17)이 배치될 수 있다. 이때, 공기압축기(13, 14)에서 공기 분사기(11) 사이를 연결하는 공기 공급관(AP)이 구비된다.As shown in Figure 1, the
그리고 선미에 발전 엔진(GE)이 배치되며, 배전반(17)은 발전 엔진(GE)에서 생산된 전력을 공급받아 모터(15, 16)로 분배한다. 또한, 선미에 메인 엔진(ME)이 배치될 수 있다.And a power generation engine (GE) is disposed at the stern, and the
이때, 발전 엔진(GE)은 복수 개가 구비되고, 스위치보드(SB)가 발전 엔진(GE)에서 생산된 전력을 관리할 수 있다. 즉, 스위치보드(SB)와 배전반(17)이 전기적으로 연결될 수 있다.In this case, the power generation engine GE may be provided in plurality, and the switchboard SB may manage the power generated by the power generation engine GE. That is, the switchboard SB and the
도시하지 않았지만, 필요에 따라 공기 분사기(11)를 통해 배출되는 공기 분사를 조절하는 장치가 구비될 수 있다.Although not shown, a device for controlling the air injection discharged through the
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 발전용 엔진으로 구동되는 경우에 비해 높은 효율을 갖는 선박의 공기윤활 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an air lubrication system for a ship having higher efficiency compared to the case where it is driven by a conventional engine for power generation.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활 시스템은, 선박의 메인 엔진에 연결된 메인 추진축에 연결되어, 상기 메인 추진축의 회전수를 변화시켜 출력하는 조속기; 상기 조속기에 연결되어 상기 조속기에서 출력되는 회전수에 따라 회전하여 공기를 압축하여 배출하는 하나 이상의 공기압축기; 상기 선박의 선수에 배치되고, 상기 공기압축기에서 배출된 공기를 상기 선박의 외부로 배출하는 공기 분사기; 및 상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출된 공기를 상기 공기 분사기로 공급하는 공기 공급관을 포함할 수 있다.An air lubrication system according to an embodiment of the present invention includes: a governor connected to a main propulsion shaft connected to a main engine of a ship, and outputting by changing the rotation speed of the main propulsion shaft; one or more air compressors connected to the governor and rotating according to the number of revolutions output from the governor to compress and discharge air; an air injector disposed at the bow of the ship and discharging the air discharged from the air compressor to the outside of the ship; And it may include an air supply pipe for supplying the air discharged from the at least one air compressor to the air injector.
상기 조속기는, 상기 메인 추진축의 회전수를 변환하기 위한 하나 이상의 기어를 포함할 수 있다.The governor may include one or more gears for converting the rotation speed of the main propulsion shaft.
상기 조속기는, 변환된 회전수가 출력되는 것을 차단하기 위한 클러치를 더 포함할 수 있다.The governor may further include a clutch for blocking output of the converted rotation speed.
상기 하나 이상의 공기압축기에 설치되고, 상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출되는 공기의 압력을 조절하는 하나 이상의 조절밸브를 더 포함할 수 있다.It is installed in the one or more air compressors, may further include one or more control valves for controlling the pressure of the air discharged from the one or more air compressors.
상기 공기 공급관에 설치되고, 상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출된 공기의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기를 더 포함할 수 있다.It is installed in the air supply pipe, it may further include a temperature controller for controlling the temperature of the air discharged from the one or more air compressors.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 전술한 공기윤활 시스템에 있어서, 상기 선박의 선속에 따른 공기 분사량 정보가 저장된 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부에서 선속에 따른 미리 정해진 공기 분사량을 결정하고; 상기 공기 분사량에 따른 상기 공기압축기의 압력을 결정하고; 상기 메인 추진축에 설치된 상기 조속기 및 상기 공기압축기의 상기 조속기 중 적어도 어느 하나의 회전수를 결정하고; 및 상기 선박 외부로 분사되는 공기의 압력을 조절하는 것;을 포함하는, 공기윤활 시스템의 구동방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention, in the above-described air lubrication system, further comprising a control unit in which the air injection amount information according to the ship speed of the ship is stored, and the control unit determines a predetermined air injection amount according to the ship speed; determining the pressure of the air compressor according to the air injection amount; determining the rotation speed of at least one of the governor installed on the main propulsion shaft and the governor of the air compressor; and adjusting the pressure of the air injected to the outside of the ship.
본 발명에 의하면, 종래에 비해 발전 엔진에서 생산된 전력을 이용하지 않고, 조속기를 통해 메인 추진축과 연결됨에 따라 연료 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of reducing fuel consumption as it is connected to the main propulsion shaft through the governor without using the electric power produced by the power generation engine compared to the prior art.
또한, 별도의 배전반을 이용하지 않더라도 공기압축기를 구동할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the air compressor can be driven without using a separate switchboard.
도 1은 종래의 공기윤활 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템의 공기압축기와 공기 분사기가 공기 공급관을 통해 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템의 조속기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a conventional air lubrication system.
2 is a view showing an air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a state in which the air compressor and the air injector of the air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention are connected through an air supply pipe.
4 is a view for explaining a governor of an air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a component is 'connected', 'supported', 'connected', 'supplied', 'transferred', or 'contacted' to another component, it is directly connected, supported, connected, It should be understood that supply, delivery, and contact may occur, but other components may exist in between.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in the present specification, the expressions of the upper side, the lower side, the side, etc. are described with reference to the drawings, and it is to be noted in advance that if the direction of the corresponding object is changed, it may be expressed differently. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings, and the size of each component does not fully reflect the actual size.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템의 공기압축기와 공기 분사기가 공기 공급관을 통해 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활 시스템의 조속기를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view showing an air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention. 3 is a view for explaining a state in which an air compressor and an air injector of an air lubrication system of a ship according to an embodiment of the present invention are connected through an air supply pipe, and FIG. It is a figure for demonstrating the governor of a lubrication system.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 공기윤활 시스템(100)는, 두 개의 공기압축기를 이용하여 생성된 공기를 공기 분사기(110)를 통해 선체(200)의 외부로 배출한다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 공기윤활 시스템(100)는, 공기 분사기(110), 조속기(120), 제1 공기압축기(130), 제2 공기압축기(140) 및 공기 공급관(AP)을 포함한다.2 to 4 , the
공기 분사기(110)는, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 생성된 공기를 선체(200)의 외부로 배출하기 위해 구비된다. 이때, 공기 분사기(110)는 선체(200)의 선수부분에 설치되고, 공기 분사기(110)에는, 분사되는 공기의 정도를 조절하는 장치가 설치되어 있을 수 있다.The
이때, 공기 분사기(110)에는 공기 분사기(110)로 공기가 배출되는 것을 정지시키기 위한 비상정지밸브(170)가 설치될 수 있다. 비상정지밸브(170)는 공기 공급관(AP)을 통해 이송되는 공기의 압력에 이상이 발생하는 등과 같이, 정상적으로 공기가 분사되지 않는 경우에 선체(200)의 외부로 공기가 배출되는 것을 차단할 수 있다.At this time, the
조속기(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 엔진(ME)에 연결된 메인 추진축(MA)과 연결된다.The governor 120 is connected to the main propulsion shaft MA connected to the main engine ME, as shown in FIG. 4 .
조속기(120)는, 메인 엔진(ME)에 의해 회전하는 메인 추진축(MA)의 회전수를 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)의 회전수에 맞게 변환한다. 이를 위해 조속기(120)는 클러치(122)와 기어(124)를 포함할 수 있다.The
클러치(122)는, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)가 이용되지 않을 때 동력을 차단하기 위해 구비된다.The
기어(124)는 메인 추진축(MA)의 회전수를 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)의 회전수에 맞게 변환하기 위해 구비된다. 기어(124)는 회전수의 변환을 위해 하나 이상이 구비될 수 있으며, 구비되는 기어(124)의 기어비는 필요에 따라 달라질 수 있다.The
본 실시예에서, 조속기(120)에 네 개의 기어(124)가 구비되며, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에 각각 두 개의 기어(124)가 배치된 것으로 설명한다. 이때, 각 기어(124)의 기어비에 따라 메인 추진축(MA)의 회전수를 각 두 개의 기어(124)를 통해 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)가 해당 회전수로 회전할 수 있도록 회전수를 변환한다.In this embodiment, it will be described that the
본 실시예에서, 조속기(120)는 메인 추진축(MA)의 약 100rpm에 대한 회전수를 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에 맞도록 약 1000rpm 내지 3000rpm으로 변환할 수 있다.In this embodiment, the
이때, 기어(124)는 무단으로 변속될 수 있고, 또는 필요에 따라 2단이나 3단으로 변속될 수 있다. 또는, 필요에 따라 기어(124)는 변속되지 않고 1단으로 고정될 수도 있다.At this time, the
제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)는, 조속기(120)의 출력 측에 배치되고, 조속기(120)에서 변환된 회전수에 맞게 회전되어 공기를 압축하고, 압축된 공기를 공기 공급관(AP)으로 배출한다.The
본 실시예에서, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)는, 원심압축기, 스크루 및 양 변위(Positive Displacement) 방식 중 하나가 이용될 수 있다.In this embodiment, one of the
그리고 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)는 각각 입구 및 출구에 가이드 베인 등과 같은 입구 및 출구의 단면적을 변화시킬 수 있는 단면적 조절 장치(미도시)가 설치될 수 있다.In addition, the
또는, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)는, 내부 회전수를 조절할 수 있는 장치가 설치될 수 있다.Alternatively, the
이때, 본 실시예에서, 클러치(122)가 조속기(120)에 배치된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라 클러치(122)는 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에 각각 배치될 수도 있다.At this time, although it is described that the clutch 122 is disposed on the
온도 조절기(150)는, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 분사된 공기의 온도를 조절하기 위해 구비된다. 온도 조절기(150)는, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 분사된 공기의 온도를 조절하여 온도에 따른 압력의 변화를 줄일 수 있다.The
또한, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 분사되는 공기의 압력을 조절하기 위해 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에 각각 조절밸브(160)가 설치될 수 있다. 예컨대, 조절밸브(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 공기압축기(130)에 병렬로 연결될 수 있다.In addition, in order to control the pressure of the air injected from the
공기 공급관(AP)은, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 발생된 공기를 공기 분사기(110)로 공급한다. 이를 위해 공기 공급관(AP)은 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)와 각각 연결되어 하나의 공급관으로 합쳐져 공기 분사기(110)로 연결될 수 있다.The air supply pipe AP supplies the air generated by the
본 실시예에서, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)가 선체(200)의 선미에 배치되고, 공기 분사기(110)는 선체(200)의 선수에 배치됨에 따라 공기 공급관(AP)은 선체(200)의 선미에서 선수까지 연장되어 배치될 수 있다.In this embodiment, the
본 실시예에 따른 공기윤활 시스템(100)는, 선박의 선속에 따라 공기 분사량이 설정되어 공기를 분사할 수 있다. 이를 위해, 필요한 공기 분사량에 따라 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 발생하는 공기의 압력이 결정될 수 있다.The
따라서 메인 추진축(MA)에 연결된 조속기(120)에서 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 발생하는 공기의 압력을 제어하도록 출력되는 회전수가 조절될 수 있다.Accordingly, the number of rotations output to control the pressure of air generated by the
또한, 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)의 입구 및 출구의 단면적을 변화시키는 단면적 조절 장치는 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 분사되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.In addition, the cross-sectional area adjusting device for changing the cross-sectional area of the inlet and outlet of the
즉, 본 실시예에서, 공기윤활 시스템(100)는, 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는, 조속기(120)에서 출력되는 회전수를 제어하기 위해 조속기(120)의 기어(124) 단수를 조절할 수 있다.That is, in this embodiment, the
그리고 제어기는 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에 각각 설치된 입구 및 출구의 단면적을 변화시키는 단면적 조절 장치를 제어할 수 있다.In addition, the controller may control a cross-sectional area adjusting device for changing the cross-sectional area of the inlet and the outlet installed in the
또한, 제어기는 조절밸브(160)를 제어할 수 있다. 즉, 제어기는 조절밸브(160)를 제어하여 제1 공기압축기(130) 및 제2 공기압축기(140)에서 배출되는 공기의 압력을 제어할 수 있다.Also, the controller may control the
제어기는 비상정지밸브(170)를 제어할 수 있다. 따라서 공기 공급관(AP) 내의 공기 압력에 이상이 발생하는 경우, 비상정지밸브(170)를 제어하여 공기 분사기(110)를 통해 공기가 분사되는 것을 정지시킬 수 있다.The controller may control the
이러한 제어기는, 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.Such a controller may be implemented by an arithmetic device including a microprocessor, a memory, and the like, and since the implementation method is obvious to those skilled in the art, further detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 또한, 공기윤활 시스템의 구동방법을 제공한다.The present invention also provides a method of driving an air lubrication system.
일 실시예에 있어서, 공기윤활 시스템은 제어부를 포함할 수 있다. 제어부에는, 선속에 따른 최적의 공기 분사량 정보가 저장될 수 있다.In one embodiment, the air lubrication system may include a control unit. The control unit may store information on the optimum air injection amount according to the ship speed.
일 예로, 공기윤활 시스템은, 제어부에서 선속에 따른 미리 정해진 공기 분사량을 결정하는 단계, 상기 공기 분사량에 따른 압축기의 압력을 결정하는 단계, 추진축에 설치된 조속기 또는 공기압축기의 조속기의 회전수를 결정하는 단계, 및 선박 외부로 분사되는 공기의 압력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.For example, in the air lubrication system, the control unit determines a predetermined air injection amount according to the ship speed, determines the pressure of the compressor according to the air injection amount, and determines the rotation speed of a governor installed on a propulsion shaft or a governor of the air compressor. Step, and may include the step of adjusting the pressure of the air injected to the outside of the vessel.
이때, 상기 공기의 압력을 조절하는 단계는, 입, 출구 측의 가이드배인과 입, 출구가 연결된 배관의 조절밸브를 조절함으로써 수행될 수 있다.In this case, the step of adjusting the pressure of the air may be performed by adjusting the guide vane on the inlet and outlet side and the control valve of the pipe connected to the inlet and the outlet.
이에 따라, 본 발명에 따른 공기윤활시스템은, 종래 발전용 엔진으로 구동되는 경우에 비해 높은 효율로 윤용됨으로써, 연료 절감 효과를 증대시킬 수 있다.Accordingly, the air lubrication system according to the present invention is lubricated with higher efficiency compared to the case where the air lubrication system is driven by a conventional power generation engine, thereby increasing the fuel saving effect.
실시예Example
실시예 1: 종래 발전용 엔진으로 구동되는 공기윤활 시스템이 적용된 선박Example 1: A ship to which an air lubrication system driven by a conventional power generation engine is applied
선박의 저부로 공기를 분사하는 공기분사장치가 적용되지만, 종래 발전용 엔진으로 구동되는 공기윤활 시스템이 적용되는 선박에서의 연료 소모량을 계산하여 이를 표 1에 나타내었다.Although an air injection device that injects air into the bottom of a ship is applied, the fuel consumption in a ship to which an air lubrication system driven by a conventional power generation engine is applied is calculated and shown in Table 1.
이때, ME Power는 15187.4 kW이며, 동일 선속 대비 약 10.4 %의 Power saving이 되고, ME의 Load는 60.3%로 ME의 SGC는 129.2 g/kWh이며, ME가 소모하는 Gas는 47.1 ton/day가 적용된다. At this time, the ME Power is 15187.4 kW, which saves about 10.4% of power compared to the same ship speed, the ME load is 60.3%, the ME SGC is 129.2 g/kWh, and the gas consumed by the ME is 47.1 ton/day. do.
그리고, 발전용엔진의 경우 공기윤활 시스템 용 공기압축기가 운전되므로 비교예 1의 경우 대비 각 발전용엔진의 부하가 증가하였으며, 그 차이를 가지고 추가되는 가스의 소모량을 계산하였다.And, in the case of the engine for power generation, since the air compressor for the air lubrication system is operated, the load of each engine for power generation is increased compared to the case of Comparative Example 1, and the consumption of the added gas was calculated with the difference.
발전용 엔진의 경우 2 sets 운전 상태에서, 각 엔진의 ALS운전 전/후 부하에 따른 SGC를 구하고, 마력을 곱하여 서로 빼서 2.1 ton/day가 추가 소모됨을 계산하였다. In the case of engines for power generation, the SGC according to the load before and after ALS operation of each engine was obtained under 2 sets of operation, and the horsepower was multiplied and subtracted to calculate the additional consumption of 2.1 ton/day.
그 결과, 총 소모량은 47.1 + 15.5 + 2.1 = 64.7 ton/day로 계산되었다.As a result, the total consumption was calculated as 47.1 + 15.5 + 2.1 = 64.7 ton/day.
실시예 2: 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활 시스템이 적용된 선박Example 2: A ship to which an air lubrication system according to an embodiment of the present invention is applied
본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활 시스템이 적용된 선박에서의 연료 소모량을 계산하여 이를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the calculation of fuel consumption in a ship to which the air lubrication system according to an embodiment of the present invention is applied.
구체적으로, 공기윤활 시스템의 운전시 Shaft Power가 15187.3 kW가 소모되며, 이것에 조속장치에 연결된 공기압축기를 구동하기 위해 705(698/0.99) kW의 Power가 추가된다.Specifically, 15187.3 kW of shaft power is consumed during the operation of the air lubrication system, and 705 (698/0.99) kW of power is added to this to drive the air compressor connected to the governor.
ME Power = 15892.3 kWME Power = 15892.3 kW
ME Load = 63%ME Load = 63%
ME SGC = 128.6 g/kWhME SGC = 128.6 g/kWh
ME Gas Consumption = 49.0 ton/dayME Gas Consumption = 49.0 ton/day
이때, 발전용 엔진은 변화가 없으므로 15.5 ton/day가 되며, 그 결과 총 소모량은 64.5 ton/day로 계산된다.At this time, since there is no change in the engine for power generation, it becomes 15.5 ton/day, and as a result, the total consumption is calculated as 64.5 ton/day.
비교예 1: 공기분사장치가 적용되지 않은 선박Comparative Example 1: Ship to which air injection device is not applied
선박의 저부로 공기를 분사하는 공기분사장치가 적용되지 않는 종래 선박에서의 연료 소모량을 계산하여 이를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the fuel consumption in a conventional ship to which an air injection device that injects air into the bottom of the ship is not applied.
이때, 18.5knots에서 효율을 계산하였으며, 축마력 16950 kW(ME 67% load), ME 67% load 에서 Specific Fuel Gas Consumption(SGC) 129.0 g/kWh, Gas consumption 는 52.5 ton/day, 발전용 엔진의 경우, 약 15.5 ton/day를 소모를 가정하였다.At this time, the efficiency was calculated at 18.5 knots, Specific Fuel Gas Consumption (SGC) 129.0 g/kWh at axial horsepower 16950 kW (ME 67% load), ME 67% load, Gas consumption was 52.5 ton/day, In this case, it was assumed that about 15.5 ton/day was consumed.
실험예Experimental example
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 공기윤활 시스템이 적용되는 실시예 1의 경우 공기윤활 시스템이 적용되지 않은 비교예 1 대비 연료가 4.853% 감소됨을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, in the case of Example 1 to which the conventional air lubrication system is applied, it can be seen that the fuel is reduced by 4.853% compared to Comparative Example 1 to which the air lubrication system is not applied.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활 시스템이 적용되는 실시예 2의 경우 종래의 공기윤활 시스템이 적용된 실시예 1 대비 연료가 0.5% 추가로 절감됨을 확인할 수 있다.In addition, in the case of Example 2 to which the air lubrication system according to an embodiment of the present invention is applied, it can be seen that fuel is further reduced by 0.5% compared to Example 1 to which the conventional air lubrication system is applied.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기윤활 시스템이 적용되는 선박은, 종래와 같이 공기윤활 시스템 용 압축기 구동을 위한 발전기 용량 증대가 불필요하며, 별도의 스타터 등의 구성을 생략할 수 있으며, 공급용 압축공기를 기관실에서 석션(Suction) 하므로 기존 선수 구역 설치 대비 엔진룸 팬(ER FAN)을 공용으로 사용이 가능하여 장비 설치 댓수를 줄임으로써, 선박 내부 공간 활용 효율을 크게 향상시킬 수 있다.That is, in the ship to which the air lubrication system according to an embodiment of the present invention is applied, it is not necessary to increase the generator capacity for driving the compressor for the air lubrication system as in the prior art, and the configuration of a separate starter can be omitted, and the supply Since the compressed air for use is sucked in the engine room, the engine room fan (ER FAN) can be used for common use compared to the existing bow area installation.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.As described above, the specific description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings, but since the above-described embodiments have only been described with preferred examples of the present invention, the present invention is limited only to the above embodiments. It should not be understood, and the scope of the present invention should be understood as the following claims and their equivalents.
100: 공기윤활 시스템
110: 공기 분사기
120: 조속기
122: 클러치
124: 기어
130: 제1 공기압축기
140: 제2 공기압축기
150: 온도 조절기
160: 조절밸브
170: 비상정지밸브
200: 선체
AP: 공기 공급관
MA: 메인 추진축
ME: 메인 엔진
100: air lubrication system
110: air blower
120: governor
122: clutch
124: gear
130: first air compressor
140: second air compressor
150: thermostat
160: control valve
170: emergency stop valve
200: hull
AP: air supply pipe
MA: main propulsion shaft
ME: main engine
Claims (6)
상기 조속기에 연결되어 상기 조속기에서 출력되는 회전수에 따라 회전하여 공기를 압축하여 배출하는 하나 이상의 공기압축기;
상기 선박의 선수에 배치되고, 상기 공기압축기에서 배출된 공기를 상기 선박의 외부로 배출하는 공기 분사기; 및
상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출된 공기를 상기 공기 분사기로 공급하는 공기 공급관을 포함하는, 공기윤활 시스템.a governor connected to the main propulsion shaft connected to the main engine of the ship, and outputting by changing the rotation speed of the main propulsion shaft;
one or more air compressors connected to the governor and rotating according to the number of revolutions output from the governor to compress and discharge air;
an air injector disposed at the bow of the ship and discharging the air discharged from the air compressor to the outside of the ship; and
and an air supply pipe for supplying the air discharged from the one or more air compressors to the air injector.
상기 조속기는,
상기 메인 추진축의 회전수를 변환하기 위한 하나 이상의 기어를 포함하는, 공기윤활 시스템.The method according to claim 1,
The governor is
and one or more gears for converting the number of revolutions of the main propulsion shaft.
상기 조속기는,
변환된 회전수가 출력되는 것을 차단하기 위한 클러치를 더 포함하는, 공기윤활 시스템.3. The method according to claim 2,
The governor is
The air lubrication system further comprising a clutch for blocking output of the converted rotation speed.
상기 하나 이상의 공기압축기에 설치되고, 상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출되는 공기의 압력을 조절하는 하나 이상의 조절밸브를 더 포함하는, 공기윤활 시스템.The method according to claim 1,
The air lubrication system, which is installed in the one or more air compressors, further comprising one or more control valves for controlling the pressure of air discharged from the one or more air compressors.
상기 공기 공급관에 설치되고, 상기 하나 이상의 공기압축기에서 배출된 공기의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기를 더 포함하는, 공기윤활 시스템.The method according to claim 1,
Installed in the air supply pipe, the air lubrication system further comprising a temperature controller for controlling the temperature of the air discharged from the at least one air compressor.
상기 선박의 선속에 따른 공기 분사량 정보가 저장된 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부에서 선속에 따른 미리 정해진 공기 분사량을 결정하고;
상기 공기 분사량에 따른 상기 공기압축기의 압력을 결정하고;
상기 메인 추진축에 설치된 상기 조속기 및 상기 공기압축기의 상기 조속기 중 적어도 어느 하나의 회전수를 결정하고; 및
상기 선박 외부로 분사되는 공기의 압력을 조절하는 것;
을 포함하는, 공기윤활 시스템의 구동방법.In the air lubrication system according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a control unit in which air injection amount information according to the ship's speed is stored,
determining a predetermined air injection amount according to the ship speed in the control unit;
determining the pressure of the air compressor according to the air injection amount;
determining the rotation speed of at least one of the governor installed on the main propulsion shaft and the governor of the air compressor; and
adjusting the pressure of the air injected to the outside of the vessel;
A method of driving an air lubrication system, comprising:
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