KR101753421B1 - 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 주기관 진동을 감쇠하기 위한 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터에 관한 것으로서, 오일과의 접촉면적을 넓혀 진동의 감쇠력을 향상시킬 수 있게 구성한 어큐뮬레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터는 오일이 채워진 제1실린더(101)와, 상기 제1실린더(101)의 내부에 위치하는 제1피스톤(103)과, 상기 제1피스톤(103)에서 연장되어 선박의 진동 발생부에 연결된 제1피스톤로드(105)를 구비한 탑 브레이싱의 어큐뮬레이터에 있어서,
상기 제1실린더(101)에서 연장되며 오일이 유동하는 연결관(107)과; 상기 연결관(107)의 끝에 연통되는 제2실린더(111)와; 상기 제2실린더(111)의 내부에 위치하며 오일에 의해 상기 제2실린더(111)의 길이방향으로 이동하는 제2피스톤(113)과; 상기 제2피스톤(113)에서 연장되며 상기 제2실린더(111)를 관통해 외부로 연장된 제2피스톤로드(115)와; 상기 제2피스톤로드(115)가 연결되며 내부에 오일이 채워져 상기 제2피스톤로드(115)와 연동하며 상기 제2피스톤(113)에 가해지는 유압을 축압하는 축압부를 포함하고, 상기 축압부는 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)로 분할되며, 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)가 제2피스톤로드(115)로 연결되고, 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)에는 상기 오일이 채워진 것이다.

Description

선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터{Accumulator for ship top bracing}

본 발명은 선박의 주기관 진동을 감쇠하기 위한 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오일과의 접촉면적을 넓혀 진동의 감쇠력을 향상시킬 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로, 선박의 엔진은 작동 중에 상당한 진동이 발생한다. 이러한 진동으로 인하여 엔진과 그 주변의 구조물에 피로파괴를 촉진시키는 단점 및 나사 체결된 부위의 풀림 등의 문제점이 있다.

따라서, 선박 엔진은 출력이 크기 때문에, 엔진에서 발생하는 진동이 그대로 선체에 전달되는 경우, 선체 진동이 증대되어 주변 설비의 내구성을 저하시키고, 엔진에도 무리가 가기 때문에, 엔진의 진동을 흡수 및 상쇄시켜 선체에 전달되는 진동량을 줄이기 위한 브레이싱이 설치된다.

첨부된 예시도면 도 1 및 도 2는 종래의 탑 브레이싱 구조를 나타낸 개념도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 엔진진동에 따른 문제점을 해결하기 위해 탑 브레이싱이 설치된다.

종래 선박엔진의 탑 브레이싱(10)은, 기본적으로 실린더(13)와, 상기 실린더 내에 수용된 피스톤(11)과, 상기 피스톤(11)과 일측이 결합되고 타측은 선박의 엔진과 결합된 피스톤로드(12) 및 상기 실린더(13)의 일측에서 연장된 연결관(14)의 끝에 구비된 어큐뮬레이터(15)로 구성되어 있다.

선박의 엔진에서 진동이 발생되면 진동은 엔진 연결부에 결합된 피스톤로드(12)를 통하여 실린더(13) 내의 피스톤(11)을 전,후방으로 밀게 된다. 이때, 상기 피스톤(11)이 전방으로 밀리면 전방의 제1챔버(13a) 내에 채워진 오일은 압축되고, 제2챔버(13b) 내의 오일은 팽창하는 오일압력이 발생하게 되며, 이렇게 발생된 상기 오일압력은 연결관(14)에 설치되어 있는 오리피스(17)를 통하여 제2챔버(13b) 옆에 장착된 어큐뮬레이터(15)로 전달되어 일정압력을 유지하게 함으로써 주기관 진동의 감쇠효과를 얻을 수 있다.

그러나 상기한 도 1 및 도 2와 같은 구성을 같은 종래의 탑 브레이싱(10)은, 실린더(13) 내의 압력을 유지시켜 주는 어큐뮬레이터(15)가 오일 흐름관인 연결관(14)에 직접 연결된 구성(즉, 어큐뮬레이터(15)와 연결관(14) 사이의 연결관 길이가 짧게 연결된 구성)으로 되어 있어, 실린더(13) 내의 오일이 압축 또는 팽창됨에 부응하여 어큐뮬레이터(15)로 오일이 이동하거나 어큐뮬레이터로부터 오일이 유입될 때 연결관의 내면과 오일의 점성 마찰 면적이 작게 되므로 오일의 점성에 의한 에너지의 소산이 적게 이루어지게 되어 결국 진동 감쇠력이 좋지 않은 문제점이 있다.

이러한 브레이싱의 다른 일례로서, 대한민국 등록특허공보 제 10-903087호(이하 "특허문헌 1"이라 함)에 개시된 "선박 엔진의 진동 감쇄용 쌍방향 작동식 유압 탑 브레이싱"이 있는데, 감쇠작용은 축압기(어큐뮬레이터)에서 발생하기 때문에, 이를 극대화하기 위해서는 축압기로 가는 오일량을 늘려야 한다.

축압기로 가는 오일량은 저주파수 대역에서는 잘 흘러가기 때문에, 감쇠값이 크게 나오지만, 고주파수 대역에서는 오리피스 효과 때문에, 오일 흐름에 방해물이 생기고 결과적으로 감쇠값이 줄어들게 된다.

따라서, 특허문헌 1에 개시된 톱 브레이싱은 고주파수 대역에서는 원활한 오일 흐름이 이루어지기 어려운 구조로 되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제 10-903087호(공고일 : 2009.6.15)

따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 오일과의 면접촉을 확장하여 진동의 감쇠력을 향상시킬 수 있도록 한 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터는 오일이 채워진 제1실린더와 상기 제1실린더의 내부에 위치하는 제1피스톤과 상기 제1피스톤에서 연장되어 선박의 진동 발생부에 연결된 제1피스톤로드를 구비한 탑 브레이싱의 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 상기 제1실린더에서 연장되며 오일이 유동하는 연결관과, 상기 연결관의 끝에 연통되는 제2실린더와, 상기 제2실린더의 내부에 위치하며 오일에 의해 상기 제2실린더의 길이방향으로 이동하는 제2피스톤과, 상기 제2피스톤에서 연장되며 상기 제2실린더를 관통해 외부로 연장된 제2피스톤로드와, 상기 제2피스톤로드가 연결되며 내부에 오일이 채워져 상기 제2피스톤로드와 연동하며 상기 제2피스톤에 가해지는 유압을 축압하는 축압부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 축압부는 상부 축압부와 하부 축압부로 분할되며, 상부 축압부와 하부 축압부는 제2피스톤로드로 연결되고, 상부 축압부와 하부 축압부에는 상기 오일이 채워진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 하부 축압부는 제2실린더의 외측에 고정되고, 제2피스톤로드는 상기 하부 축압부를 관통해 상기 상부 축압부에 고정된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 상부 축압부에는 하부 축압부를 향해 내벽들이 간격을 두고 형성되고, 상기 하부 축압부에는 상부 축압부를 향해 내벽들이 간격을 두고 형성되며, 상기 하부 축압부의 내벽들 사이에 상부 축압부의 내벽이 삽입된 상태로 하부 축압부와 상부 축압부의 사이에 오일이 채워진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제2피스톤로드의 둘레를 감싸며 양단이 상기 제2피스톤과 상기 제2실린더의 내측에 접해 위치하는 코일스프링을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 축압부 내에 채워진 오일은 실리콘오일이다.

또한, 상기 축압부의 둘레면에 코일을 권선하고, 축압부의 내부에 실리콘 오일 대신에 MR유체를 구비할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터는 오일과의 면접촉을 확장하여 엔진 진동의 감쇠력을 향상시킬 수 있게 구성한 것으로서, 에너지 소산효과가 있어 소음을 감소할 뿐만 아니라, 엔진과 그 주변의 구조물에 피로파괴를 촉진시키는 단점 및 나사 체결된 부위의 풀림 등의 문제점을 해결할 수는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 탑 브레이싱 구조를 나타낸 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 탑 브레이싱 구조를 나타낸 개념도이며,
도 4는 도 3에 도시된 탑 브레이싱의 어큐뮬레이터를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

첨부된 예시도면 도 3은 본 발명에 따른 탑 브레이싱 구조를 나타낸 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 탑 브레이싱의 어큐뮬레이터를 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 탑 브레이싱(100)은 제1실린더(101)와, 제1실린더(101) 내에 수용된 제1피스톤(103)과, 제1피스톤(103)과 일측이 결합되고 타측은 선박의 엔진과 결합된 제1피스톤로드(105) 및 제1실린더(101)의 일측에서 설치된 연결관(107)의 끝에 구비된 어큐뮬레이터(110)로 구성되며, 연결관(107)에는 오리피스(108)가 설치된다.

한편, 어큐뮬레이터(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 연결관(107)의 끝단에 고정된 제2실린더(111)와, 제2실린더(111)의 내부에 위치하며 연결관(107)을 통해 제2실린더(111)로 유입 또는 유출되는 오일에 의해 이동하는 제2피스톤(113)과, 제2피스톤(113)에 연결되며 제2실린더(111)를 관통해 외부로 연장된 제2피스톤로드(115)와, 제2피스톤(113)이 연결관(107) 쪽으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 코일스프링(120)과, 제2실린더(111)의 외측에 고정된 상태로 내벽(133)들이 간격을 두고 형성되며 실리콘오일(151)이 채워진 하부 축압부(131)와, 하부 축압부(131)의 상부에 위치하며 하향으로 내벽(143)들이 형성되어 하부 축압부(131)의 내벽(133)들 사이에 내벽(143)들이 삽입되어 위치하는 상부 축압부(141)를 포함한다.

그리고, 제2피스톤로드(115)는 하부 축압부(131)를 관통해 상부 축압부(141)에 연결되며, 하부 축압부(131)는 제2실린더(111)의 외측에 고정된다. 한편 제2실린더(111)의 내경은 연결관(107)의 내경보다 크다. 그 이유는 파스칼의 원리에 의해 오일에 의한 유압이 제2피스톤(113)에 크게 작용하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 제 2실린더(111)의 상부 일측면에는 제 2피스톤(113)의 움직임에 따라 공기가 입,출입되도록 하는 에어벤트(111a)가 형성된 구조를 가진다.

이와 같이 구성된 탑 브레이싱에 있어서, 엔진에서 발생한 진동은 제1피스톤로드(105)를 통해 전달되며, 제1피스톤로드(105)를 통해 전달된 진동에 의해 제1피스톤(103)이 제1실린더(101)의 내부에서 이동하게 된다. 제1피스톤(103)의 이동에 의해 제1실린더(101)에 채워진 오일이 연결관(107)을 따라 이동하게 되는데, 연결관(107)을 따라 오일이 유동함에 따라 제2실린더(111)에 채워진 오일 또한 연결관(107)으로 유입 또는 유출되면서 제2피스톤(113)이 이동하게 된다.

오일이 제2실린더(111)로 유입되면, 도 4와 같이 설치된 경우 제2피스톤(113)은 상향으로 이동하게 되면서 상부 축압부(141) 또한 상향으로 이동하게 되고, 제2피스톤로드(115)의 둘레를 감싸며 양단이 제2피스톤(113)과 제2실린더(111)의 내측에 접해 위치하는 코일스프링(120)은 수축된다. 상부 축압부(141)가 상부로 이동함에 있어서, 하부 축압부(131)에 채워진 실리콘오일(151)과 내벽(143)들 사이의 접촉면적이 넓음에 따라 상부 축압부(141)가 축압기능을 수행하면서 오일의 압력이 균일하도록 유지한다. 특히 상부 축압부(141)의 내벽(143)들이 고정된 하부 축압부(131)의 내벽(133)들 사이에 삽입되어 있음에 따라, 하부 축압부(131)의 내벽(133)에 접하는 실리콘오일(151)의 유속은 느리게 되어 축압의 효과는 내벽이 없는 구조의 축압부에 비해 더욱 크다.

한편, 오일이 제2실린더(111)에서 연결관(107)으로 유출될 경우, 제2피스톤(113)은 코일스프링(120)의 탄성력에 의해 하향으로 이동하게 되고, 상부 축압부(141) 또한 제2피스톤(113)을 따라 하부 축압부(131) 쪽으로 이동하게 된다.

따라서 엔진의 진동이 크게 발생하여 급격한 힘이 탑 브레이싱(100)으로 전달되더라도 어큐뮬레이터(110)에서 진동에너지를 소산하는 효과가 커서 제1실린더(101)를 통해 전달되는 진동에너지를 감축시키며 균일한 압력을 유지할 수 있다.

또한 상부 축압부(141)의 내벽(143)과 하부 축압부(131)의 내벽(133)이 겹치도록 배치하고 내부에 실리콘오일(151)을 채워 실리콘오일(151)과의 접촉면적을 크게 확장하여 에너지 소산 효과를 증대할 수 있다.

또한, 본 발명은 다른 실시 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 구조와 대부분 동일하고, 감쇠를 발생시키는 하부 축압부(131)의 둘레면에 코일(160)을 권선하고, 하부 축압부(131)의 내부에 실리콘 오일 대신에 MR(Magneto Rheological)유체(152)를 구비한 구조가 제공된다.

이러한 경우에는 코일(160)에 흐르는 전류를 조절하여 MR유체(152)의 특성을 변경하고, 그에 따라 탑 브레이싱의 특성도 변경시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의거 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 탑 브레이싱
101 : 제1실린더
103 : 제1피스톤
105 : 제1피스톤로드
107 : 연결관
108 : 오리피스
110 : 어큐뮬레이터
111 : 제2실린더
111a : 에어벤트(air vent)
113 : 제2피스톤
115 : 제2피스톤로드
120 : 코일스프링
131 : 하부 축압부
133, 143 : 내벽
141 : 상부 축압부
151 : 실리콘오일
152 : MR유체

Claims (7)

1. 오일이 채워진 제1실린더(101)와, 상기 제1실린더(101)의 내부에 위치하는 제1피스톤(103)과, 상기 제1피스톤(103)에서 연장되어 선박의 진동 발생부에 연결된 제1피스톤로드(105)를 구비한 탑 브레이싱의 어큐뮬레이터에 있어서,
   상기 제1실린더(101)에서 연장되며 오일이 유동하는 연결관(107)과;
   상기 연결관(107)의 끝에 연통되는 제2실린더(111)와;
   상기 제2실린더(111)의 내부에 위치하며 오일에 의해 상기 제2실린더(111)의 길이방향으로 이동하는 제2피스톤(113)과;
   상기 제2피스톤(113)에서 연장되며 상기 제2실린더(111)를 관통해 외부로 연장된 제2피스톤로드(115)와;
   상기 제2피스톤로드(115)가 연결되며 내부에 오일이 채워져 상기 제2피스톤로드(115)와 연동하며 상기 제2피스톤(113)에 가해지는 유압을 축압하는 축압부;
   를 포함하고,
   상기 축압부는 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)로 분할되며, 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)가 제2피스톤로드(115)로 연결되고, 상부 축압부(141)와 하부 축압부(131)에는 상기 오일이 채워진 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부 축압부(131)는 제2실린더(111)의 외측에 고정되고, 제2피스톤로드(115)는 상기 하부 축압부(131)를 관통해 상기 상부 축압부(141)에 고정된 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 상부 축압부(141)에는 하부 축압부(131)를 향해 내벽(143)들이 간격을 두고 형성되고, 상기 하부 축압부(131)에는 상부 축압부(141)를 향해 내벽(133)들이 간격을 두고 형성되며, 상기 하부 축압부(131)의 내벽(133)들 사이에 상부 축압부(141)의 내벽(143)이 삽입된 상태로 하부 축압부(131)와 상부 축압부(141)의 사이에 오일이 채워진 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2피스톤로드(115)의 둘레를 감싸며 양단이 상기 제2피스톤(113)과 상기 제2실린더(111)의 내측에 접해 위치하는 코일 스프링(120)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 축압부 내에 채워진 오일은 실리콘 오일(151)인 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 하부 축압부(131)의 둘레면에 코일(160)을 권선하고, 축압부의 내부에 오일 대신에 MR유체(152)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 탑 브레이싱용 어큐뮬레이터.

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