KR101215479B1 - 선박 기관용 소음기 - Google Patents

Abstract

선박 기관용 소음기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박 기관용 소음기는 상기 선박의 배기가스 관로 상에 설치되는 고주파 소음기 및 상기 고주파 소음기 전방 및 후방 중 하나 이상의 배기가스 관로 상에 이 고주파 소음기와 연통 가능하게 장치되는 저주파 소음기를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

선박 기관용 소음기{Exhaust Silencer}

본 발명은 선박 기관용 소음기에 관한 것이다.

중대형 선박 엔진 등의 내연기관에서 배출되는 고온 고압의 배기가스가 대기중에 그대로 방출되면 배기가스의 급격한 팽창으로 인하여 폭발음이 발생한다. 이에 따라 선박의 배기가스 이동 경로, 예컨대 선박의 기관에는, 엔진에서 배출되는 배기가스에 의한 소음을 방지할 목적으로 소음기(消音器, Muffler)를 설치하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박 기관용 소음기의 설치상태를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 따른 종래 선박 기관용 소음기의 내부 구성을 보여주기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 선박 기관용 소음기(10)는 선박을 구동시키는 내연기관 즉, 엔진으로부터 연장된 배기관(20)과 감음(減音) 처리된 배기가스 배출을 위한 배출관(30) 사이에 설치되며, 이는 배기가스 이동 경로 상에 설치되는 중공관(11)과, 이 중공관(11)의 벽면에 충진되는 흡음재(12)를 포함한다.

이때 상기 중공관(11) 벽면에는 상기 흡음재(12)가 충진된 공간과 통하는 흡음홀(11a)이 다수로 형성되며, 중공관(11) 내측에는 이 중공관(11)의 길이방향으로 연장되는 복수의 격판이 중공관(11) 길이방향을 따라 소정의 간격으로 평행하게 이격 설치되어 있다. 격판에 대해서는 이후 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 도 2에 나타난 소음기의 A-A선 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 격판(13)은 내부에 공간을 형성한 판상의 직육면체 형상으로 구획되며, 그 상?하면에는 흡음홀(13a)이 다수로 형성되어 있다. 또한 그 내부에는 상기 흡음홀(13a)을 통해 전해지는 소음을 흡수하기 위한 흡음재(14)가 충진된 구성으로 이루어진다.

따라서 상기 배기관(20)을 통해 배기가스가 소음기(10)로 전달되면, 상기 흡음홀(11a)을 통해 흡음재(12)가 충진된 공간으로 유입됨으로써 그 배기가스에 포함되어 있던 소음성분이 흡수/감음 처리되며, 동시에 상기 격판(13)에 의해 분리 구획된 경로를 거치면서도 흡음홀(13a)을 통해 흡음재(14)가 충진된 격판 내부공간으로 유입되어 마찬가지로 소음성분이 흡수/감음 처리된다.

위와 같이 구성된 종래 선박 기관용 소음기의 경우, 중?고음 주파수 대역의 소음에 대한 흡음처리 효과는 우수하다. 그러나 배압특성 및 설계 레이아웃(Lay-out) 제약에 따른 공간의 협소함으로 인해 유효 흡음면적이 작고, 이에 따라 현재 선박에서 크게 문제시 되고 있는 저 주파수 대역(200Hz)에 대한 흡음효율 현저히 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은, 중?고음 주파수 대역의 소음은 물론, 문제시 되는 저 주파수 대역의 소음까지도 효과적으로 흡음 또는 감쇄시켜 소음 저감성능 향상을 이루고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 배기가스 관로 상에 설치되는 고주파 소음기; 및 상기 고주파 소음기 전방 및 후방 중 하나 이상의 배기가스 관로 상에 이 고주파 소음기와 연통 가능하게 장치되는 저주파 소음기;를 포함하되, 상기 고주파 소음기는, 입구 측 벽면과 출구 측 벽면이 개방 형성된 중공의 소음기 바디와, 이 소음기 바디의 내벽면에 충진되는 흡음재와, 상기 중공의 소음기 바디 내부 공간에 이 소음기 바디의 길이방향으로 연장 설치되며 각각은 소음기 바디 내에서 소정의 간격으로 평행하게 이격되는 복수의 흡음패널을 포함하고, 상기 저주파 소음기는, 상기 고주파 소음기의 상기 개방된 바디의 입구 측 벽면 및 출구 측 벽면과 마주하는 벽면이 개방된, 속이 빈 중공의 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기가 제공될 수 있다.

이때 상기 저주파 소음기는, 적어도 2개 이상의 단위 중공체로 분할 형성된 구성일 수 있다.

또한, 상기 분할 형성된 저주파 소음기의 단위 중공체 선단에는 조립을 위한 플랜지가 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 저주파 소음기는, 특정 저주파수 대역의 소음을 저감시키기에 적합한 축 방향 길이로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 저주파 소음기에 형성되며 유입되는 배기가스의 음파에 의해 진동하여 소리에너지를 소모시키는 진동판;을 더 포함하는 선박 기관용 소음기가 제공될 수 있다.

이때 상기 진동판은, 상기 저주파 소음기 내에 다수가 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동판은, 소음의 특정 주파수 대역 별로 공진을 형성시키기에 적합한 길이로 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 진동판은, 댐퍼를 매개로 저주파 소음기 내벽에 부착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 고주파 소음기와 저주파 소음기가 상호연통 가능하게 구조로 이루어짐으로써, 중?고음 영역대 소음뿐 아니라 선박에서 크게 문제시 되고 있는 저주파수 대역의 소음까지도 보다 효과적으로 흡음 또는 감쇄시킬 수 있는 효과가 발현된다.

또한, 공지된 종래 고주파 소음기 전?후방의 관로 상에 간단한 구성의 저주파 소음기를 추가 장치하는 것 만으로, 기존 선박에 장착되어 있던 소음기의 전체적인 구조를 크게 변경하지 않고도 유효 흡음면적을 극대화 시켜 흡음/감쇄 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박 기관용 소음기의 설치상태를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 따른 종래 선박 기관용 소음기의 단면도.
도 3은 도 2에 따른 소음기의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 선박 기관용 소음기의 분해 사시도.
도 5는 도 4에 따른 소음기의 결합 사시도.
도 6은 도 5에 따른 소음기의 횡 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 기관용 소음기의 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 선박 기관용 소음기의 분해 사시도 이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박 기관용 소음기는, 선박의 배기가스 관로 상에 설치되는 고주파 소음기(100) 및 상기 고주파 소음기(100) 전?후방의 배기가스 관로(부호 생략) 상에 이 고주파 소음기(100)와 연통 가능하게 장치되는 복 수의 저주파 소음기(200)를 포함한다.

상기 고주파 소음기(100)는 도면의 도시와 같이, 그 입구 측 벽면과 출구 측 벽면이 개방 형성된 중공의 소음기 바디(110)를 포함하며, 저주파 소음기(200)는 상기 개방된 소음기 바디(110)의 입구 측 벽면 및 출구 측 벽면과 마주하는 일 측 벽면이 개방된 속이 빈 중공의 구조물 형태로 이루어진다.

본 실시예에서 상기 저주파 소음기(200)는 도면에서와 같이 적어도 2개 이상의 단위 중공체로 분할 형성된 구성일 수 있으며, 따라서 상기 고주파 소음기(100)의 소음기 바디(110) 전?후방 배기가스 관로 상에 이 배기가스 관로를 감싸는 형태로 간단하게 부착 설치될 수 있다.

소음기 바디(110) 전?후방 배기가스 관로 상으로의 설치를 위해, 상기 분할 형성된 저주파 소음기(200)의 단위 중공체 선단에는 상호 조립을 위한 플랜지(210)가 각각 구비되며, 상기 고주파 소음기(100)의 소음기 바디(110) 양 선단 및 상기 저주파 소음기(200) 개방부 측 선단에도 상기 고주파 소음기(100)와 저주파 소음기(200) 상호 연결을 위한 플랜지(105)(205)가 각각 형성된다.

따라서 도 5의 결합 사시도와 같이, 각각의 구성요소들은 상기 플랜지들을 매개로 상호 결합되어 하나의 선박용 소음기를 구현할 수 있다.

본 실시예에서는 2개의 단위 중공체로 분할 형성된 저주파 소음기(200)의 조립 및 이 저주파 소음기(200)와 고주파 소음기(100) 연결을 위한 수단으로서 위와 같이 플랜지를 채택한 구성을 예를 들어 설명하고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개의 구성요소를 긴밀히 상호 연결할 수 있는 구성이면, 특정한 형태에 구애됨이 없이 적용 가능함을 밝혀둔다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소음기의 내부 구성을 보여주기 위한 결합 단면도로서, 이하 도 6을 참조하여 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 6을 참조하면, 상기 고주파 소음기(100)는 소음기의 외형을 이루는 소음기 바디(110)와 이 소음기 바디(110) 내부 공간에 설치되는 복수의 흡음패널(130)로 구성된다. 상기 소음기 바디(110) 내벽에는 흡음재(120)가 충진되어 있으며, 이처럼 흡음재(120)가 충진된 공간과 통하는 흡음홀(122)이 소음기 바디(110) 내벽면에 다수로 형성된다.

흡음패널(130)은 상기 소음기 바디(110)의 길이방향으로 연장되는 길이를 갖고, 각각은 소음기 바디(110) 내에서 소정의 간격으로 평행하게 이격 배치된다.

저주파 소음기(200)는 도면의 도시와 같이 내부가 비어 있으며, 상기 고주파 소음기(100)의 소음기 바디(110) 양측 벽면과 접하는 일 측만이 개방된 구조로 되어 있다. 따라서 배기관을 통해 상기 고주파 소음기(100) 내부로 유입된 소음성분은 고주파 소음기(100)를 거쳐 상기 저주파 소음기(200)에도 전달될 수 있다.

본 실시예 적용된 상기 저주파 소음기(200)는, 특정 저주파 대역의 소음을 저감시키기에 적합한 길이로 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 저주파 소음기(200)의 내부 길이(L)는, 흡음/감쇄시키고자 하는 특정 주파수 파장의 1/4일 수 있다.

이처럼 흡음/감쇄시키고자 하는 특정 주파수 파장의 1/4 길이로 저주파 소음기(200)를 구현하면, 해당 주파수를 가진 소음성분이 고주파 소음기(100)를 거쳐 상기 저주파 소음기(200)로 유입되었을 때, 벽면에 부딪혀 반사되는 소음성분과 유입되는 소음성분 사이의 위상차를 이용해 특정 주파수의 소음성분을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.

즉, 저주파 소음기(200)로 감쇄시키고자 하는 특정 주파수 대역의 소음성분이 유입되면, 그 소음성분(음파)은 저주파 소음기(200)의 벽면에 부딪혀 반사되는 때까지 총 이동거리가 파장의 1/4*2=1/2 파장이 되며, 따라서 반사되는 소음성분은 유입되는 소음성분과 180도 위상차를 가져 유입되는 소음성분과 상쇄될 수 있다.

한편 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 기관용 소음기의 단면도로서, 본 실시예에 따른 소음기는, 저주파 소음기(200) 내에 진동판(220)이 다수로 형성된 점을 제외하고는 전술한 일 실시예에 따른 소음기의 구성과 동일하다. 따라서 이하에서는 전술한 일 실시예의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 기관용 소음기는, 배기가스의 음향 에너지에 의해 진동하는 다수의 진동판(220)을 저주파 소음기(200)에 구비한다. 상기 진동판(220)은 저주파 소음기(200)로 유입되는 배기가스 음파에 의해 진동하면서 배기가스에 포함된 소리에너지를 소모시킴으로써 흡음 효과를 발생시킨다.

본 실시예에서 상기 진동판(220)은, 저주파 소음기(200) 내에서 다수가 서로 다른 길이로 형성될 수 있다. 이처럼 진동판(220)이 서로 다른 길이로 형성됨에 있어 각각의 진동판(220)은, 소음의 주파수 대역 별로 공진을 형성시키기에 적합한 길이로 형성될 수 있다. 이 경우 해당 주파수 대역 별로 보다 효율적이면서 효과적인 흡음/감쇄 성능을 기대할 수 있다.

진동판(220)이 해당 주파수 대역의 소음성분에 의해 공진을 하면, 공진에 의한 기구적 소음이 상기 저주파 소음기(200)를 거쳐 외부에 외부에 전달될 우려가 있다. 따라서 상기 진동판(220)과 저주파 소음기(200) 내벽에는 위와 같은 진동소음 저감을 위한 댐퍼(230)가 설치될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 선박 기관용 소음기는, 고주파 소음기와 저주파 소음기가 상호연통 가능하게 구조로 이루어짐으로써, 중?고음 영역대 소음뿐 아니라 선박에서 크게 문제시 되고 있는 저주파수 대역의 소음까지도 보다 효과적으로 흡음 또는 감쇄시킬 수 있다.

또한, 공지된 종래 고주파 소음기 전?후방의 배기가스 관로 상에 간단한 구성의 저주파 소음기를 추가 장치하는 것 만으로, 기존 선박에 장착되어 있던 소음기의 전체적인 구조를 크게 변경하지 않고도 유효 흡음면적을 극대화 시켜 흡음/감쇄 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 고주파 소음기
110 : 소음기 바디
120 : 흡음재
130 : 흡음 패널
200 : 저주파 소음기
220 : 진동판
105, 205 ,210 : 플랜지

Claims (8)

1. 선박의 배기가스 관로 상에 설치되는 고주파 소음기 및 상기 고주파 소음기 전방 및 후방 중 하나 이상의 배기가스 관로 상에 이 고주파 소음기와 연통 가능하게 장치되는 저주파 소음기를 포함하여 구성되되,
   상기 고주파 소음기는, 입구 측 벽면과 출구 측 벽면이 개방 형성된 중공의 소음기 바디와, 이 소음기 바디의 내벽면에 충진되는 흡음재와, 상기 중공의 소음기 바디 내부 공간에 이 소음기 바디의 길이방향으로 연장 설치되며 각각은 소음기 바디 내에서 소정의 간격으로 평행하게 이격되는 복수의 흡음패널을 포함하고,
   상기 저주파 소음기는, 상기 고주파 소음기의 상기 개방된 바디의 입구 측 벽면 및 출구 측 벽면과 마주하는 벽면이 개방된 속이 빈 중공의 구조로 이루어지며,
   상기 저주파 소음기에는 유입되는 배기가스의 음파에 의해 진동하여 소리에너지를 소모시키는 복수의 진동판이 설치되되, 상기 진동판은 소음의 특정 주파수 대역 별로 공진을 형성시킬 수 있도록 각각 다른 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 저주파 소음기는, 적어도 2개 이상의 단위 중공체로 분할 형성된 구성인 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 분할 형성된 저주파 소음기의 단위 중공체 선단에는 조립을 위한 플랜지가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 저주파 소음기는, 특정 저주파수 대역의 소음을 저감시킬 수 있는 축방향 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 진동판은 댐퍼를 매개로 저주파 소음기 내벽에 부착되는 것을 특징으로 하는 선박 기관용 소음기.

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