선박 추진 제어 시스템

소개글

선박 추진 제어 시스템에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

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1) 진동(진폭과 주파수)
대부분의 회전 기계 문제는 과도한 진동으로 나타나게 되므로 설비의 기계적인 상태의 지표로서 진동 신호를 사용한다. 또한 각각의 기계적 결함이나 손상은 각 손상 고유의 진동 신호를 발생함으로 분석이 용이하다. 따라서 기계적 문제의 원인을 명확하게 파악하기 위하여 진동의 형태를 분석하고, 이에 따른 적절한 Repair 양식을 결정할 수 있다. 진동을 분석할 때, 진동 신호의 두 가지(진폭과 주파수) 구성 요소을 관찰하는 것이 필요하다.
기계적인 진단을 위해서 LDT Flexible 진동센서를 프로펠러부와 선체의 선미부분에 해당하는 곳에 두 개를 달아서 진동 상태를 Labview를 통해 계측을 할 수 있다.
또한 두 센서를 비교, 분석함으로써 어느 부분에 진동이 많이 가는지를 쉽게 관찰한다.
◈ 진동 센서(프로펠러 근접부분)의 사진 ◈ 진동 센서(선미부분)의 사진
4.4 DC 모터 제어 프로그램
DC모터의 입력 및 관리를 위해서 다음과 같은 프로그램을 만들었다. 그림 4.5의 프런트 패널은 프로그램을 시작 하였을 때 DC모터의 입력 및 상태를 파악 조정하고 운전 상태에 대해서 쉽게 파악할 수 있도록 그래프의 형태로 쉽게 표현 되어 있다. 그림 4.6의 블록 다이어그램은 모터의 입출력에 관련된 각각의 함수들이 아이콘의 형태로 표시된 것으로 각 함수들의 설정을 조정하여 실제 추진체 부하의 상황에 알맞게 프로그램을 구성할 수 있다.
1) 입력 설정
위 그림 4.7은 DC모터의 입력 설정부분으로 그림 6.3 (a)의 Frequency 와 입력 전압 진폭은 전원 설정으로 입력되는 전원의 사용 환경과 DC모터의 정격 출력에 따라서 최대 값을 변경 시킬 수 있으며 한계 값을 넘어갈 경우 올바른 동작이 불가능 할 수도 있다. 그리고 Duty Cycle과 Duty Cycle 2는 각각의 모터에 입력되는 전압의 Duty Cycle을 조정하는 부분으로 상황에 따라 그림 6.3 (b)에서 직접 변화시킬 수 있다.
2) 전류 측정 및 과부하 감지
위 그림 4.8는 DC모터에 입력되는 전류를 측정하는 것으로 DAQ보드를 통해 각각의 DC모터에 흐르는 전류를 그림4.8 (b)에 출력하고 미리 설정한 값 이상의 전류가 흐를 경우 과부하 되었음을 표시하여 이에 알맞은 조치를 취할 수 있도록 해준다. 실제 선박에서 과부하의 설정을 선박 추진 기관의 정격과 선박의 전체 사용 부하의 양을 계산하여 산출된 값으로 조정하여야 한다.
3) 데이터 파일 작성
아래 그림 6.6은 각각 DC모터의 전류 값을 시간에 따라 저장할 수 있도록 만들어진 부분이다. 그림 6.6 (a)의 블록 다이어그램에서는 DAQ 보트를 통해 계측된 각각 DC모터에 흐르는 전류 값을 일정 시간에 따라 그림 6.6 (b)의 프런트 패널에 Data Table로 출력하고 또 Data Table의 값들을 파일로 만들어서 저장할 수 있도록 도와준다. 저장된 Data Table은 DC모터의 상태를 점검할 때 도움을 주며 DC모터의 동작이상 시점을 파악 할 수 있게 도와주며 교체시기를 선정하는 자료로 활용할 수도 있다.
5장. 결론
앞으로 전기추진기관의 지속적인 관리와 안전하고 효율적인 운행에 관한 연구가 필요로 하고 있다. 이번 작품의 목적은 선박의 관리와 효율적인 운행을 위하여 선박 운행시 실제로 미치는 부분들을 계측하여 관리하는데 있다. 이러한 목적에 부합하기 위하여 선박의 모형을 제작하고 계측 및 제어하는 시스템을 만들었다. 이것을 Labview를 이용하여 DC모터를 제어하고 모형에서 DC모터의 동작 상태를 나타내어 효과적인 제어가 가능하게 하고, 운행 중에 나타나는 모형의 상태를 계측하여 유연한 관리가 되도록 만들었다.
선박 모형을 아크릴 판으로 제작하는 과정에서 많은 시간과 노력이 들어 갔다.
그리고 수조를 직접 아크릴 판으로 제작 하였는데 방수문제에 어려움을 겪었다.
모형을 제작을 하고 다음 회로를 제작 하고 LabVIEW를 통한 프로그램을 연결하였다. 부하의 유무와 사용 전원의 차이 등 실제 선박의 환경과는 차이가 발생하였고, 전기추진선에 이용되고 있는 최신 기술을 선박 모형 제작에 접목 시키지 못하여 동력 연결 축을 이용 하는 등의 아쉬움이 남았다.
그래도 이번 과제를 통하여 몇 가지를 알 수 있는 좋은 기회였다고 생각된다.
Labview를 사용하여 DC 모터 제어를 할 수 있었고 흐르는 전류를 측정하여 모터의 상태를 컴퓨터로 확인 하여서 제어를 할 수 있었다. 물론 실제로 쓰이기에는
아직 부족하겠지만 보다 더욱 더 개발한다면 선박 항해시 많은 도움이 될 것이다.
그리고 센서의 설치로 인하여 모터의 상태를 쉽게 파악할수 있고 이러한 상태의 값들을 데이터로 기록할수 있으므로 데이터를 연구하여 더 낳은 선박 항해에 도움을 줄 것 이라고 생각한다.
#참고 문헌
[1] S. G. Gathman, "A Field mill for Tethered Balloons", Rev. Sci. Instrum., Vol.43, No. 12, pp. 1751～1754, 1972.
[2] S. G. Gathman, "Improved Field-meter for Electrostatic Measurements", Rev. Sci. Instrum., Vol. 36, No. 10, pp. 1490～1493, 1965.
[3] S. G. Gathman, "Guarded Double Field Meter", Rev. Sci. Instrum., Vol. 39, No.1, pp. 43～47, 1968.
[4] 선박 -항해학-해사개론 다솜 출판사
[5] 한국 조선 협회 홈페이지 www.koshipa.or.kr
[6] Labview 시스템 제어에의 응용 허훈 정익사
[7] Labview8 그래픽컬 프로그래밍(한글판) 박흥복 정익사
[8] DC모터의 제어회로 설계 김동진 기전연구사.
[9] 센서 전자공학 민남기 동일출판사
[10] 한국 조선공업협동조합 www.kosic.or.kr

키워드

선박 추진,   LABVIEW,   제어,   졸업 논문