KR102040889B1 - shock absorbing seat for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 완충의자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동이 저감되며 충격이 방지되는 선박용 완충의자에 관한 것이다.The present invention relates to a shock absorber chair for ships, and more particularly to a shock absorber for ships that vibration is reduced and shock is prevented.
일반적으로 해난구조 또는 불법조업 등의 단속에 사용되는 고속 선박은 빠른 이송을 위하여 가벼우면서도 견고한 유리섬유 강화플라스틱이나 선박용 알미늄 재질을 사용하여 선체가 형성된다. 이러한 고속 선박은 갑판에 조종자에 의해 선박의 방향을 제어할 수 있는 조종핸들이 형성되며 갑판에 조종자 외에도 다수의 탑승자가 착석하기 위한 다수개의 의자가 구비된다. In general, high-speed ships used for crackdowns such as maritime rescue or illegal fishing are hulled using light and rigid glass fiber reinforced plastics or aluminum for ships. Such a high speed vessel is provided with a steering wheel to control the direction of the ship by the operator on the deck, and a plurality of chairs for seating a number of occupants in addition to the operator is provided on the deck.
여기서, 고속 선박은 후방에 연료에 의해 추진력이 생성되는 추진기가 형성됨에 따라 추진시 선수가 상승되며 전진된다. 이때, 고속 선박의 저면이 파도에 부딪히며 선박에 가해지는 충격이 탑승자에게 그대로 가해짐으로써 탑승자가 목 또는 허리에 상해를 입을 우려가 있었다. 더욱이, 의자에 앉은 승선자는 충격에 의해 의자에서 벗어나지 않도록 전신에 힘을 주어야 하는데 이 경우 승선자가 쉽게 피로해지며 심한 경우에는 허리관절 부분 등의 부상으로 악화될 우려가 있었다. Here, the high speed ship is advanced forward with the bow when the propulsion is formed as the propulsion force is generated by the fuel at the rear. At this time, the bottom of the high-speed vessel hits the wave and the impact on the ship is applied to the occupant as it is, there is a fear that the occupant may be injured in the neck or waist. Moreover, the rider sitting on the chair should give strength to the whole body so as not to get out of the chair due to the impact. In this case, the rider is easily tired and in severe cases, there is a risk of deterioration due to injuries of the lumbar joint.
또한, 종래 고속 선박의 의자는 프레임에 쿠션이 적용된 고정형으로 구비되어 고속 선박의 주행으로부터 선체에 충격이 가해질 때 그 충격이 의자를 통해 승선자에게 그대로 전달되었다. 더욱이, 고정식 의자의 경우 각각 다른 승선자의 신체구조에 적합하지 않으므로 불안정한 자세를 취하도록 되어 있어 전반적으로 승선자를 보호하는 기능이 미비한 실정이다.In addition, the chair of the conventional high speed ship is provided with a fixed type with a cushion applied to the frame, when the shock is applied to the hull from the running of the high speed ship, the shock is transmitted to the passengers through the chair as it is. Moreover, the fixed chairs are not suitable for the body structure of each other, so that the unstable posture is taken, and thus the overall function of protecting the passengers is insufficient.
이를 해결하기 위해, 종래에 충격완화를 위한 완충스프링이 적용된 구성이 개시되어 있으나 정해진 압력이나 범위 내에서 제한적인 완충 기능만을 제공하는 한계점이 있었다.In order to solve this problem, a configuration in which a shock absorbing spring is applied in the related art has been disclosed, but there is a limit of providing only a limited shock absorbing function within a predetermined pressure or range.
특히, 완충스프링의 공진주파수에 대응되는 진동이 발생하면 진동이 보강간섭되어 진동폭이 오히려 증가되므로 발생되는 진동 및 충격이 승선자에게 그대로 전달되는 문제점이 있었다.In particular, when a vibration corresponding to the resonant frequency of the shock absorbing spring occurs, the vibration is reinforced and thus the amplitude of the vibration is increased so that the generated vibration and shock are transmitted to the passenger as it is.
또한, 완충스프링이 충격을 흡수하며 기압축된 상태에서, 다시 한번 파도 등에 의해 선체에 재충격이 가해지면 완충스프링이 기압축된 상태에서 더 압축될 수 없어 충격 흡수가 제한되므로 충격 방지가 어려워지는 문제점이 있었다.In addition, when the shock absorbing shock absorbs the shock and is pre-compressed, once again a shock is applied to the hull by waves or the like, the shock absorbing is hardly compressed because the shock absorbing spring cannot be compressed further in the pre-compressed condition, which makes it difficult to prevent shock. There was a problem.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 진동이 저감되며 충격이 방지되는 선박용 완충의자를 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a shock absorbing chair for ships that vibration is reduced and the impact is to be solved.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 선체의 바닥면과 기설정된 간격으로 이격 배치되는 시트부; 상기 시트부의 하부에 구비되며, 상기 선체의 바닥면과의 이격 거리를 측정하는 초음파센서; 상기 시트부 및 상기 선체의 바닥면 사이에 적어도 하나 이상 구비되는 완충스프링; 상기 완충스프링과 병렬로 배치되되 댐핑감쇠력을 조절하는 오리피스관의 통로면적이 조절되도록 전류 인가시 점성이 증가됨에 따라 고체화되는 자기유변유체가 내부에 주입된 하우징부와, 상기 하우징부 내주에 배치되되 상기 자기유변유체에 선택적으로 전류가 인가되도록 내부에 코일이 권선된 피스톤부를 포함하는 자기유변유체 댐퍼부; 상기 자기유변유체 댐퍼부의 외측에 구비되며, 상기 완충스프링 및 상기 자기유변유체 댐퍼부의 동작시 가속도를 측정하는 가속도센서; 및 상기 가속도센서로부터 측정된 가속도값의 적분을 통해 제1속도값을 산출하고, 상기 초음파센서로부터 측정된 변위값의 미분을 통해 상대속도값을 산출하며, 각 측정값 및 산출값을 각 기준값과 비교 판단하여 상기 코일에 인가되는 전류를 제어하는 연산제어부를 포함하되, 상기 제1속도값 및 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 이상인 경우, 상기 연산제어부가 상기 가속도값이 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 제3기준값을 초과하는지 비교 판단함을 특징으로 하는 선박용 완충의자를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a seat portion spaced apart from the bottom surface of the hull at a predetermined interval; An ultrasonic sensor provided at a lower portion of the sheet part and measuring a distance from the bottom surface of the hull; At least one buffer spring provided between the seat portion and the bottom surface of the hull; It is arranged in parallel with the buffer spring, the housing portion in which the magnetorheological fluid which is solidified as the viscosity increases when the current is applied to adjust the passage area of the orifice tube to control the damping damping force is disposed inside the housing portion, A magnetorheological fluid damper unit including a piston unit in which a coil is wound therein such that a current is selectively applied to the magnetorheological fluid; An acceleration sensor provided on an outer side of the magnetorheological fluid damper and configured to measure an acceleration during operation of the buffer spring and the magnetorheological fluid damper; And calculating a first speed value through integration of the acceleration values measured by the acceleration sensor, calculating a relative speed value through the derivative of the displacement value measured by the ultrasonic sensor, and comparing each measured value and the calculated value with each reference value. Comprising a comparison control to control the current applied to the coil, if the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value, the operation control unit and the acceleration value is less than the first reference value At the same time, there is provided a ship buffer chair characterized in that the comparison is determined whether the first speed value exceeds the third reference value.
여기서, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 이상이거나 상기 제1속도값이 상기 제3기준값 이하인 경우 상기 자기유변유체의 점성이 증가되도록 상기 코일에 전류가 인가되며, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 상기 자기유변유체의 점성이 감소되도록 상기 코일에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다.Here, when the acceleration value is greater than or equal to the first reference value or the first speed value is less than or equal to the third reference value, a current is applied to the coil to increase the viscosity of the magnetorheological fluid, and the acceleration value is less than the first reference value. At the same time, when the first speed value exceeds the third reference value, it is preferable that current is applied to the coil so that the viscosity of the magnetorheological fluid is reduced.
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여기서, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건과, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 이상인 조건이 중복되는 경우 상기 코일에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다.Here, the condition that the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value and the condition that the product of the first speed value and the relative speed value are equal to or greater than a second reference value overlap In this case, it is preferable that the application of current to the coil is stopped.
그리고, 상기 제1속도값 및 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 미만인 경우 상기 자기유변유체의 점성이 감소되도록 상기 코일에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. In addition, when the product of the first speed value and the relative speed value is less than a second reference value, it is preferable that current is applied to the coil so that the viscosity of the magnetorheological fluid is reduced.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solution, the present invention provides the following effects.
첫째, 선체의 요동에 의해 자기유변유체 댐퍼부가 기압축된 상태에서 피스톤부 내부의 코일에 전류 인가가 중지됨에 따라 자기유변유체 댐퍼부가 신속하게 팽창되어 시트부에 파도 등에 의한 충격 전달이 방지되므로 사용안전성이 개선될 수 있다.First, the magnetorheological fluid damper is rapidly expanded as the magnetorheological fluid damper stops applying current to the coil inside the piston in the state where the magnetorheological fluid damper is pre-compressed due to the swing of the hull. Safety can be improved.
둘째, 가속도값이 제1기준값 미만임과 동시에 제1속도값이 제3기준값을 초과하는 조건과, 제1속도값과 상대속도값의 곱이 제2기준값 이상인 조건이 중복되는 경우 상기 코일에 전류 인가가 중지되어 각 상이한 알고리즘이 혼합 적용되되 중복되지 않아 오류 발생 확률이 감소되므로 작동정밀성이 현저히 개선될 수 있다.Second, when the acceleration value is less than the first reference value and the condition that the first speed value exceeds the third reference value and the condition that the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value is applied, the current is applied to the coil. Can be significantly improved because the different algorithms are mixed and not overlapped, reducing the probability of error.
셋째, 선체의 상하방향 요동시 선체의 절대속도와 시트부 및 선체의 상대속도를 비교하여 자기유변유체 댐퍼부의 감쇠력이 자동 조절되므로 승선자에게 전달되는 진동이 저감되어 안락한 승선환경을 제공하며 급격한 해상환경 변화에 의한 안전사고가 예방되어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.Third, the damping force of the magnetorheological fluid damper is automatically adjusted by comparing the absolute speed of the hull with the relative speed of the seat and the hull when the hull oscillates up and down, thus reducing the vibration transmitted to the rider and providing a comfortable boarding environment. Safety accidents caused by environmental changes can be prevented and safety of use can be significantly improved.
넷째, 선체 및 시트부가 동일한 방향으로 요동되는 경우 피스톤부 내부의 코일에 전류가 인가되어 피스톤부의 오리피스관 내부로 유동되는 자기유변유체가 고체화되며 오리피스관 내주에 자성 흡착되어 통로가 협소화되므로 자기유변유체 댐퍼부의 댐핑 감쇠력이 자동 조절되어 승선자에게 전달되는 진동이 저감될 수 있다. Fourth, when the hull and the seat part are swinging in the same direction, a current is applied to the coil inside the piston part and the magnetorheological fluid flowing into the orifice tube of the piston part is solidified. The damping damping force of the damper portion is automatically adjusted to reduce the vibration transmitted to the passenger.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자에서 자기유변유체 댐퍼부를 나타낸 단면예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자를 나타낸 블록도.
도 4 및 도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자의 제어방법을 나타낸 흐름도.1 is an exemplary view showing a ship buffer chair according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary cross-sectional view showing a magnetorheological fluid damper in a ship buffer chair according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a buffer chair for a vessel according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 and 6 is a flow chart showing a control method of the ship buffer chair according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 완충의자를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a shock absorber for a ship according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자에서 자기유변유체 댐퍼부를 나타낸 단면예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자를 나타낸 블록도이다.1 is an exemplary view showing a shock absorber chair for a ship according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a magnetorheological fluid damper portion in a ship buffer chair according to an embodiment of the present invention, Figure 3 A block diagram showing a shock absorber chair for a ship according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자(100)는 시트부(10), 초음파센서(20), 완충스프링(30), 자기유변유체 댐퍼부(40), 가속도센서(50), 그리고 연산제어부(60)을 포함한다.As shown in Figure 1 to Figure 3, the
여기서, 상기 선박용 완충의자(100)는 고속 주행되는 선박의 선체에 적어도 하나 이상 배치 및 설치되어 파도 등에 의해 발생된 진동 및 충격을 흡수 및 완화시키는 장치로 이해함이 바람직하다.Here, the
먼저, 상기 시트부(10)는 선체의 바닥면과 기설정된 간격으로 이격 배치되는 좌석시트(11)와, 상기 좌석시트(11) 및 상기 선체의 상호간 연결을 매개하는 지지부(12)를 포함할 수 있다. First, the
여기서, 상기 좌석시트(11)는 승선자가 착석 가능하도록 상기 선체에 적어도 하나 이상 구비됨이 바람직하며 등받이부가 더 구비될 수 있다. 이때, 상기 좌석시트(11)는 하부에 상기 초음파센서(20), 상기 완충스프링(30), 상기 자기유변유체 댐퍼부(40), 상기 가속도센서(50)가 배치되도록 상기 선체의 바닥면과 기설정된 간격을 두고 배치됨이 바람직하다. Here, the
그리고, 상기 지지부(12)는 상기 좌석시트(11)가 상기 선체의 바닥면과 이격됨과 동시에 지지 및 고정되도록 상기 좌석시트(11) 및 상기 선체 사이에 배치됨이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에서는 상기 좌석시트(11)가 상하방향으로 선택적으로 레일 이동되도록 상기 지지부(12)는 상기 선체의 벽면에 상하방향으로 배치 및 설치됨으로 도시 및 설명되나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the
여기서, 상기 지지부(12)의 내부에는 길이방향을 따라 레일부(12b)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 레일부(12b)에 연결부재(13)를 통해 상기 좌석시트(11)에 연결된 레일차량(12a)이 선택적으로 길이방향으로 이동 가능하도록 배치될 수 있다. Here, the
이에 따라, 상기 좌석시트(11)는 상기 레일차량(12a)에 연결되어 상기 지지부(12)에 의해 지지 및 고정되되 선택적으로 상하방향으로 이동 가능하게 배치될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상술된 상기 지지부(12)의 구성을 대체하는 구성도 가능하다. 예컨대, 상기 좌석시트(11)가 상하 및 전후방향으로 선택적으로 이동 가능하도록 상기 좌석시트(11)의 하부에 링크부재가 구비될 수도 있다. Accordingly, the
또한, 상기 좌석시트(11)의 하부에는 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)를 커버하도록 접철식 커버가 더 구비될 수도 있다. 이때, 상기 접철식 커버는 합성수지 재질 등으로 구비될 수 있으며 상기 좌석시트(11)의 하강시 접철될 수 있다.In addition, the lower portion of the
한편, 상기 초음파센서(20)는 상기 선체의 바닥면과의 이격 거리를 측정하도록 상기 좌석시트(11)의 하부에 구비된다. 여기서, 상기 초음파센서(20)는 상기 좌석시트(11)가 상하방향으로 진동시 상기 좌석시트(11) 및 상기 선체의 바닥면 사이의 거리를 측정한다. On the other hand, the
여기서, 상기 초음파센서(20)는 기설정된 마디 시간 간격으로 초음파를 발생시키며, 상기 초음파가 상기 선체의 바닥면에 반사되어 상기 초음파센서(20)에 도달하기까지 걸리는 시간을 측정하여 거리값을 산출한다. 즉, 상기 초음파센서(20)는 상기 초음파를 발생시키는 초음파발생부와, 외부로부터 반사되어 돌아온 상기 초음파를 수신하는 초음파수신부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 초음파센서(20)를 통해 측정된 상기 좌석시트(11)와 상기 선체의 바닥면 사이의 이격 거리는 실질적으로 상기 좌석(11)의 하부에 구비된 상기 초음파센서(20)로부터 상기 선체의 바닥면까지의 이격 거리로 이해함이 바람직하다.Here, the
그리고, 상기 초음파센서(20)는 상기 좌석시트(11)의 하면 일측에 부착되어 고정될 수 있다. 또는, 상기 초음파센서(20)는 상기 좌석시트(11)의 하부에 별도로 구비되는 장착공간 내부에 삽입 및 배치될 수도 있다. In addition, the
또한, 상기 초음파센서(20)는 상기 연산제어부(60)와 회로 연결되어 상기 연산제어부(60)에 의해 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 좌석시트(11) 및 상기 선체의 바닥면 사이의 측정된 거리값의 변화를 통해 상기 연산제어부(60)가 변위값을 연산할 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 초음파센서(20)는 적외선 센서 등의 거리 측정용 센서로 대체되어 사용될 수도 있다.In addition, the
한편, 상기 완충스프링(30)은 상기 시트부(10) 및 상기 선체의 바닥면 사이에 적어도 하나 이상 구비되며, 탄성복원력이 선택적으로 조절되도록 일측에 탄력조절부(31)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 완충스프링(30)은 상기 시트부(10)의 상하방향 진동시 완충되는 스프링과, 상기 스프링의 탄성복원력이 선택적으로 조절되도록 상기 스프링의 일단부에 구비되는 상기 탄력조절부(31)를 포함할 수 있다. On the other hand, at least one
그리고, 상기 완충스프링(30)은 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)와 병렬로 배치됨이 바람직하다. 이때, 병렬로 배치된다 함은, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 완충스프링(30)이 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 외주를 감싸도록 배치될 수도 있으며, 상기 완충스프링이 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)와 별개로 이격 배치되어 상기 시트부(10)의 하부에 배치될 수도 있음으로 이해함이 바람직하다. 즉, 본 발명의 일실시예에서 상기 완충스프링(30)은 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 외주를 감싸도록 배치됨으로 도시 및 설명되나 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the
이에 따라, 상기 완충스프링(30)이 상기 시트부(10)의 하부에 구비되어 파도 등에 의한 선박의 상하 요동시 압축 및 팽창을 반복하며 운동에너지가 저장될 수 있다. Accordingly, the
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 상기 완충스프링(30)과 병렬로 배치되되 상기 시트부(10) 및 상기 선체의 바닥면 사이에 적어도 하나 이상 구비됨이 바람직하다. Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 2, the magnetorheological
여기서, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 전류 인가에 따라 점성이 변화되는 자기유변유체(f)가 구비된 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼를 이용한 반능동형 서스펜션으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 반능동형 서스펜션이라 함은 오리피스(Orifice)의 조절에 따른 감쇠력의 증감으로 제어력을 발생시키는 서스펜션을 의미한다. 또한, 상기 자기유변유체(f)는 자기장의 변화에 따라 자화(Magnetized)되어 유체의 점도가 변화하는 MR유체(Magneto-Rheological Fluid)로 이해함이 바람직하다. 상세히, 상기 자기유변유체(f)는 반자성의 강자로 이루어진 콜로이드 액체이며 유기 용매 또는 물로 제조된다. 이때, 상기 자기유변유체(f)에는 자철석, 마그네슘 또는 철 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 각각의 작은 나노 입자가 계면 활성제로 완전히 코팅되어 구비되며 상기 나노 입자들이 강력한 자기장에 노출될 때 콜로이드 혼합물에서 분리될 수 있다. Here, the
한편, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 내부에 선택적으로 점성 변화됨에 따라 감쇠력을 조절하는 상기 자기유변유체(f)가 주입된 하우징부(41)와, 상기 하우징부(41) 내주에 길이방향으로 이동되도록 배치되되 상기 자기유변유체(f)의 점성 변화를 위한 전류가 인가되도록 내부에 코일(42b)이 권선된 피스톤부(42)룰 포함함이 바람직하다. 또한, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 상기 피스톤부(42)와 연결되어 상기 하우징부(41)의 일단부로 노출 배치되며, 내부에 상기 코일(42b)과 연결된 전선이 배치되는 로드부(43)를 포함함이 바람직하다. On the other hand, the magnetorheological
먼저, 상기 하우징부(41)의 일단부에는 고무 재질 등으로 링 형상의 실링부재(41a)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 실링부재(41a)의 반경방향 중앙부는 관통 형성되되, 내주에 금속 재질의 베어링이 구비될 수 있다. 이때, 상기 실링부재(41a)의 내주에 상기 로드부(43)가 삽입될 수 있다. First, one end of the
이에 따라, 상기 로드부(43)가 상기 실링부재(41a)의 반경방향 중앙측으로 삽입되되 상기 하우징부(41)의 길이방향으로 선택적으로 이동되면서도 실링되므로 상기 하우징부(41)의 내부에 주입된 상기 자기유변유체(f)가 누설되지 않고 밀폐될 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 하우징부(41)의 타단부에는 다이어프램(41b) 및 어큐뮬레이터(41c)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 다이어프램(41b)은 상기 피스톤부(42)의 압축시 상기 하우징부(41)의 타측 방향 즉, 상기 어큐뮬레이터(41c)측으로 팽창될 수 있다. In addition, a
이에 따라, 상기 하우징부(41) 내부 압력 발생시 상기 다이어프램(41b) 및 상기 어큐뮬레이터(41c)에 의해 운동에너지가 흡수될 수 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서는 다이어프램 방식으로 운동에너지를 흡수하는 구성으로 도시 및 설명되지만 고무튜브식, 스프링식 등으로 대체될 수도 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.Accordingly, kinetic energy may be absorbed by the
한편, 상기 피스톤부(42)는 상기 하우징부(41) 내주에 길이방향으로 이동되도록 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 피스톤부(42)는 상기 하우징부(41)의 내측으로 삽입된 상기 로드부(43)의 단부에 일체로 구비됨이 바람직하며, 상기 피스톤부(42) 및 상기 로드부(43)는 개별 구비되어 결합될 수도 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 피스톤부(42)는 상기 하우징부(41)의 내경과 대응되는 원통 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 피스톤부(42)의 외경은 상기 하우징부(41)의 내경과 실질적으로 대응되도록 구비됨이 바람직하다.In addition, the
또한, 상기 피스톤부(42)에는 상기 자기유변유체(f)가 유동되도록 상기 하우징부(41)의 길이방향으로 적어도 하나 이상의 오리피스관(42a)이 관통 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 오리피스관(42a)은 상기 피스톤부(42)의 원주방향으로 기설정된 간격을 두고 복수개소 관통 형성될 수 있다.In addition, it is preferable that at least one
여기서, 각 상기 오리피스관(42a)의 반경방향 면적, 즉 통로의 넓이가 선택적으로 조절됨에 따라 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 감쇠력이 조절될 수 있다. 이때, 각 상기 오리피스관(42a)의 통로 넓이는 상기 오리피스관(42a)을 통과하는 상기 자기유변유체(f)의 전류 인가에 따른 상변화 특성을 이용하여 조절될 수 있다.Here, the damping force of the magnetorheological
상세히, 상기 오리피스관(42a)과 인접한 위치의 상기 피스톤부(42)의 내부에는 상기 자기유변유체(f)의 점성 변화 또는 상변화를 위한 전류가 선택적으로 인가되도록 상기 코일(42b)이 상기 피스톤부(42)의 원주방향을 따라 권선됨이 바람직하다.In detail, the coil 42b is configured to selectively apply a current for the viscosity change or the phase change of the magnetorheological fluid f to the inside of the
그리고, 상기 자기유변유체(f)는 댐핑 감쇠력이 조절되도록 상기 하우징부(41)의 내부에 배치되어 상기 피스톤부(42)의 길이방향 압축 이동시 상기 오리피스관(42a)을 통해 유동될 수 있다.In addition, the magnetorheological fluid f may be disposed inside the
여기서, 상기 자기유변유체(f)는 자기장의 변화에 따라 유체의 점도가 변화하는 MR유체로 이해함이 바람직하다. 이에 따라, 상기 자기유변유체(f)는 자기장을 통해 유체의 물성이 선택적으로 변환될 수 있다. 즉, 상기 자기유변유체(f)에 전류가 인가됨에 따라 점도가 증가되며 액체에서 고체로 상변화되며, 상기 자기유변유체(f)에 전류 인가가 중지되면 고체에서 액체로 상변화될 수 있다. 따라서, 상기 코일(42b)에 전류가 인가됨에 따라 상기 오리피스관(42a) 내부로 유동되는 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가될 수 있다. Here, the magnetorheological fluid (f) is preferably understood as an MR fluid in which the viscosity of the fluid changes in accordance with the change in the magnetic field. Accordingly, the magnetorheological fluid f may be selectively converted to physical properties of the fluid through a magnetic field. That is, as the current is applied to the magnetorheological fluid f, the viscosity increases and the phase is changed from liquid to solid. When the current is stopped, the magnetorheological fluid f may be changed from solid to liquid. Therefore, as the current is applied to the coil 42b, the viscosity of the magnetorheological fluid f flowing into the
이에 따라, 상기 오리피스관(42a) 내부로 유동되는 상기 자기유변유체(f)가 점성이 증가됨에 따라 고체화되며 상기 오리피스관(42a) 내주에 자성 흡착되어 상기 오리피스관(42a)의 통로가 협소화되므로 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 댐핑 감쇠력이 선택적으로 조절될 수 있다. Accordingly, the magnetorheological fluid (f) flowing into the orifice tube (42a) is solidified as the viscosity increases, and magnetically adsorbed to the inner circumference of the orifice tube (42a) narrows the passage of the orifice tube (42a) The damping damping force of the
이를 통해, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 상기 오리피스관(42a)의 통로를 통과하는 상기 자기유변유체(f)의 점성을 조절하여 댐핑의 감쇠력을 조절하는 서스펜션으로 별도의 유압밸브가 요구되지 않아 사용편의성이 증가될 수 있다. Through this, the
이러한 자기유변유체 댐퍼부(40)는 전자식으로 제어되면서도 가볍고 에너지 소모가 적고, 기계적 동작이 없어 모듈이 단순하므로 반응성이 높으면서도 고장률이 낮으며, 액츄에이터에 전기에너지가 투입되지 않을 경우 기존의 댐퍼와 같은 성능을 가지므로 기존의 서스펜션에 쉽게 대체될 수 있어 호환성이 높은 특징이 있다.The
한편, 상기 로드부(43)는 상기 피스톤부(42)와 연결되어 상기 하우징부(41)의 일단부로 노출될 수 있다. 이때, 상기 로드부(43)의 외경은 상기 하우징부(41)의 내경보다 작게 구비되며, 상기 실링부재(41a)의 내경과 실질적으로 대응되도록 구비될 수 있다.Meanwhile, the
그리고, 상기 하우징부(41)의 타단부 및 상기 로드부(43)의 단부에는 링 형상의 결합고리가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)는 양단부에 구비된 상기 결합고리가 상기 좌석시트(11)의 하부 및 상기 선체의 바닥면에 각각 구비된 연결부재에 연결 및 결합될 수 있다.A ring-shaped coupling ring may be provided at the other end of the
또한, 상기 로드부(43)의 내부에는 상기 코일(42b)과 연결된 전선이 배치되어 상기 연산제어부(60)에 회로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 연산제어부(60)의 제어를 통해 선택적으로 상기 코일(42b)에 전류가 인가될 수 있다.In addition, a wire connected to the coil 42b may be disposed in the
그리고, 본 발명의 일실시예에서 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 외주에 상기 완충스프링(30)이 배치됨으로 도시 및 설명된다. 상세히, 상기 하우징부(41)의 타단부 외주에는 상기 탄력조절부(31)가 길이방향으로 나사 이동되어 상기 완충스프링(30)의 탄성복원력이 조절되도록 나사산이 형성될 수 있다. In addition, the
이에 따라, 상기 탄력조절부(31)의 내주에 상기 나사산에 대응되는 나사홈이 형성되어 상기 탄력조절부(31)가 상기 하우징부(41)의 길이방향으로 선택적으로 이동됨에 따라 상기 완충스프링(30)의 탄성복원력이 조절될 수 있다.Accordingly, a screw groove corresponding to the screw thread is formed on the inner circumference of the
또한, 상기 로드부(43)의 일측에는 상기 완충스프링(30)의 단부가 연결 및 고정되도록 스토퍼부가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 완충스프링(30)이 상기 탄력조절부(31) 및 상기 스토퍼부 사이에 배치되어 상기 시트부(10)의 상하방향 진동시 압축될 수 있다.In addition, a stopper part may be provided at one side of the
한편, 상기 가속도센서(50)는 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 외측에 구비되며, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 동작시 가속도를 측정하도록 구비됨이 바람직하다. On the other hand, the
상세히, 상기 가속도센서(50)는 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 외측 양단부에 센서가 각각 배치되되, 각 상기 센서가 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 반경방향 외측으로 상호 대향되며 돌출되어 배치될 수 있다.In detail, the
여기서, 상기 가속도센서(50)는 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 압축 및 팽창시 가속도를 측정한다. 이때, 상기 가속도센서(50)는 상기 연산제어부(60)와 회로 연결되어 상기 연산제어부(60)에 의해 제어될 수 있다. Here, the
한편, 상기 연산제어부(60)는 상기 가속도센서로(50)부터 측정된 가속도값의 적분을 통해 제1속도값을 산출(s10)하고, 상기 초음파센서(20)를 통해 측정된 상기 변위값의 미분을 통해 상대속도값을 산출(s20)하여, 각 측정값 및 산출값을 각 기준값과 비교 판단하여 상기 코일(42b)에 인가되는 전류를 제어함이 바람직하다. On the other hand, the
여기서, 각 상기 측정값은 상기 가속도값과 상기 변위값을 포함하며, 각 상기 산출값은 상기 제1속도값, 제2속도값, 그리고 상기 상대속도값을 포함하고, 각 상기 산출값은 제1기준값, 제3기준값, 제2기준값을 포함한다.Here, each of the measured values includes the acceleration value and the displacement value, and each of the calculated values includes the first speed value, the second speed value, and the relative speed value, and each of the calculated values is a first value. A reference value, a third reference value, and a second reference value.
상세히, 상기 제1속도값은 상기 선체의 상하 요동시 상기 가속도센서로(50)부터 측정된 상기 가속도값을 상기 연산제어부(60)에 구비된 적분기 회로를 통해 적분하여 산출될 수 있다. In detail, the first speed value may be calculated by integrating the acceleration value measured from the
그리고, 상기 상대속도값은 상기 시트부(10)의 상하 진동시 상기 초음파센서(20)를 통해 측정된 각 거리값의 변화량, 즉 상기 변위값을 상기 연산제어부(60)에 구비된 미분기 회로를 통해 미분하여 산출될 수 있다. 즉, 상기 선체의 상하방향 속도인 상기 제1속도값 및 상기 시트부(10)의 상하방향 속도인 상기 제2속도값의 차를 연산하여 상기 상대속도값이 연산될 수 있다. In addition, the relative speed value is the amount of change of each distance value measured by the
여기서, 상기 제1속도값은 상기 선체의 상하방향 요동시의 속력 및 방향 정보를 포함하며, 상기 상대속도값은 상기 선체 및 상기 시트부(10) 간의 상하방향 상대속력 및 방향 정보를 포함함이 바람직하다.Here, the first speed value includes the speed and direction information during the up and down swing of the hull, and the relative speed value includes the up and down relative speed and direction information between the hull and the
한편, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가되도록 상기 코일(42b)에 전류가 인가되며, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 미만인 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. On the other hand, when the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value, a current is applied to the coil 42b so that the viscosity of the magnetorheological fluid f is increased, and the first speed value and the When the product of the relative speed value is less than the second reference value, the application of current to the coil 42b is preferably stopped.
이때, 상기 제2기준값은 0(단위)으로 설정됨이 바람직하다. 즉, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 0 또는 양수인 경우 상기 코일(42b)에 전류가 인가되며, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 음수인 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. In this case, the second reference value is 0 (unit) Is preferably set to That is, a current is applied to the coil 42b when the product of the first speed value and the relative speed value is zero or a positive value, and a current is applied to the coil 42b when the product of the first speed value and the relative speed value is negative. It is preferable that the application of current is stopped.
상세히, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 0 또는 양수라 함은 상기 선체의 상하요동방향 중 어느 일방향과 상기 시트부(10)의 상하진동방향 중 어느 일방향이 일치된 상태로 이해함이 바람직하다. In detail, the product of the first speed value and the relative speed value being 0 or positive means that any one direction of the up and down swing direction of the hull and any one of the up and down vibration directions of the
이에 따라, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 0 또는 양수인 경우 상기 코일(42b)에 전류가 인가되어 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가될 수 있다. Accordingly, when the product of the first speed value and the relative speed value is 0 or a positive number, a current is applied to the coil 42b to increase the viscosity of the magnetorheological fluid f.
따라서, 상기 오리피스관(42a) 내부로 유동되는 상기 자기유변유체(f)는 점성이 증가됨에 따라 고체화되며 상기 오리피스관(42a) 내주에 자성 흡착됨에 따라 상기 오리피스관(42a)의 통로가 협소화되므로 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 댐핑 감쇠력이 선택적으로 조절될 수 있다. Therefore, the magnetorheological fluid (f) flowing into the orifice tube (42a) is solidified as the viscosity increases, and the passage of the orifice tube (42a) is narrowed as it is magnetically adsorbed to the inner circumference of the orifice tube (42a) The damping damping force of the
또한, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 음수라 함은 상기 선체의 상하요동방향 중 어느 일방향과 상기 시트부(10)의 상하진동방향 중 어느 일방향이 상호 어긋난 상태로 이해함이 바람직하다. In addition, it is preferable to understand that the product of the first speed value and the relative speed value is a negative number in which one of the up and down swing directions of the hull and one of the up and down vibration directions of the
이에 따라, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 음수인 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지되어 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소될 수 있다. 즉, 상기 오리피스관(42a)의 통로 넓이가 고체화된 상기 자기유변유체(f)에 의해 협소화되기 이전의 면적으로 복원될 수 있다. Accordingly, when the product of the first speed value and the relative speed value is negative, application of current to the coil 42b may be stopped, thereby reducing the viscosity of the magnetorheological fluid f. That is, the area before the passage of the
이러한 스카이훅(Skyhook) 제어는 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 상부에 배치된 상기 시트부(10) 및 상기 선체의 상대속도와 선체의 절대속도의 비교만으로 댐퍼 감쇠력을 자동 제어하는 알고리즘으로, 이를 통해 상기 시트부(10)의 진동 감쇠력이 자동 조절될 수 있다. The skyhook control is a damper only by comparing the absolute speed of the hull and the relative speed of the
따라서, 상기 선체의 상하방향 요동시 상기 시트부(10)에 착석한 승선자에게 전달되는 진동이 저감되므로 안락한 승선환경을 제공하며, 파도 등의 급격한 해상환경 변화에 의한 안전사고가 예방되어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.Therefore, the vibration transmitted to the rider seated on the
한편, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인 경우, 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 감쇠력이 비례 조절되도록 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱에 비례 대응되는 전류가 상기 코일(42b)에 인가될 수 있다.On the other hand, when the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value, the proportional force of the
여기서, 상기 연산제어부(60)는 상기 제1속도값과 상기 상대속도값을 곱하여 곱셈값을 연산할 수 있다. 이때, 상기 곱셈값이 상기 제2기준값 이상인 경우 상기 연산제어부(60)는 상기 곱셈값에 비례 대응되는 전류를 상기 코일(42b)에 인가할 수 있다. Here, the
이에 따라, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱셈값에 비례 대응되는 전류가 상기 코일(42b)에 인가되어 상기 오리피스관(42a)의 통로 넓이가 조절됨에 따라 댐핑 감쇠력이 단계적으로 조절되므로 작동정밀성이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, the damping damping force is adjusted stepwise as a current corresponding to the multiplication value of the first speed value and the relative speed value is applied to the coil 42b and the passage width of the
한편, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소되도록 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. On the other hand, when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value, the application of current to the coil 42b is stopped so that the viscosity of the magnetorheological fluid f is reduced. This is preferred.
이때, 상기 제1기준값은 임의의 상수값(ε, 단위 ㎨)으로 설정되며, 상기 제3기준값은 0(단위 ㎧)으로 설정됨이 바람직하다. 이때, 상기 임의의 상수값(ε)은 중력가속도값인 9.8㎨보다 미세하게 큰 수치로 설정될 수 있다. 즉, 상기 가속도값이 임의의 상수값(ε) 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 0을 초과하는 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. In this case, the first reference value is set to an arbitrary constant value (ε, unit ㎨), and the third reference value is preferably set to 0 (unit ㎧). In this case, the arbitrary constant value ε may be set to a value slightly larger than the gravity acceleration value of 9.8 kV. That is, when the acceleration value is less than an arbitrary constant value ε and the first speed value exceeds 0, it is preferable that the current is applied to the coil 42b.
여기서, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 상기 선체 요동에 의해 발생된 충격을 흡수하며 기압축된 상태에서, 다시 한번 파도 등에 의해 상기 선체에 재충격이 가해지면 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 기압축된 상태에서 더 압축될 수 없으므로 충격 흡수가 제한된다. 따라서, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 기압축된 상태에서 신속히 팽창될 필요가 있다.Here, when the
상세히, 상기 선체가 상하요동방향 중 어느 일방향으로 가속되는 경우 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 압축됨과 동시에 가속도값이 중력가속도보다 높게 측정될 수 있다. 이어서, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 압축이 끝나며 변곡점을 거쳐 팽창되기 시작하면 가속도값이 서서히 감소되다가 어느 순간 임의의 상수값(ε) 미만으로 측정될 수 있다. In detail, when the hull is accelerated in one of the up and down swing directions, the
여기서, 상기 가속도값이 임의의 상수값(ε) 미만으로 감소될 때 상기 제1속도값이 0을 초과하는 상태인 경우, 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다. 따라서, 전류가 인가되지 않으므로 상기 오리피스관(42a)에 유동되는 상기 자기유변유체(f)가 증가되어 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 감쇠력이 감소됨에 따라 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 팽창될 수 있다.Here, when the first speed value exceeds 0 when the acceleration value decreases below a certain constant value ε, it is preferable that the application of current to the coil 42b is stopped. Therefore, since the magnetorheological fluid f flowing in the
상세히, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 운동방정식은 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.In detail, the equation of motion of the
상기 수학식 1에서 은 상기 좌석시트(11)의 질량, 은 상기 가속도값, 는 스프링상수 는 상기 변위값, 는 상기 코일(42b)에 인가되는 전류값에 따라 변화되는 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 감쇠력이다. 여기서, 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지되면 가 0이 되어 에너지보존법칙에 의해 상기 변위값이 증가되어야 하므로 상기 좌석시트(11)가 상승될 수 있다.In Equation 1 Is the mass of the
이를 통해, 상기 선체의 요동에 의해 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 기압축된 상태에서 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지되어 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 신속하게 팽창되므로 상기 시트부(10)에 파도 등에 의한 충격 전달이 방지될 수 있다. 따라서, 승선자에게 전달되는 충격이 방지되어 안락한 승선환경을 제공하며 급격한 해상환경 변화에 의한 안전사고가 예방되어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.Through this, the application of current to the coil 42b is stopped in the state in which the
한편, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건(a=0)과, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제3기준값 이상인 조건(b=1)이 중복되는 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지됨이 바람직하다.Meanwhile, a condition (a = 0) in which the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value (a = 0), and the product of the first speed value and the relative speed value is the third value. When the condition (b = 1) that is equal to or greater than the reference value is overlapped, it is preferable that the application of current to the coil 42b is stopped.
상세히, 상기 연산제어부(60)에 의해 상기 코일(42b)에 인가되는 전류는 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다.In detail, the current applied to the coil 42b by the
상기 수학식 2에서 I 및 은 상기 코일(42b)에 인가되는 바이어스 전류이다. 그리고, a는 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 0으로 설정될 수 있으며, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 이상이거나 상기 제1속도값이 상기 제3기준값 이하인 경우 1로 설정될 수 있다. 또한, b는 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제3기준값 이상인 경우 1로 설정될 수 있으며, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제3기준값 미만인 경우 0으로 설정될 수 있다. 따라서, a 및 b의 값이 모두 1인 경우에만 상기 코일(42b)에 전류가 인가될 수 있다.I and 2 in Equation 2 Is a bias current applied to the coil 42b. And, a may be set to 0 when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value, and the acceleration value is greater than or equal to the first reference value or the first reference value. When the speed value is less than or equal to the third reference value, the speed value may be set to one. In addition, b may be set to 1 when the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the third reference value, and set to 0 when the product of the first speed value and the relative speed value is less than the third reference value. Can be. Therefore, the current may be applied to the coil 42b only when the values of a and b are both 1.
이에 따라, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 이상이거나 상기 제1속도값이 상기 제3기준값 이하인 조건과, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제3기준값 이상인 조건을 동시에 만족하는 경우에만 상기 코일(42b)에 전류가 인가될 수 있다.Accordingly, when the acceleration value is equal to or greater than the first reference value or the first speed value is equal to or less than the third reference value, and the condition that the product of the first speed value and the relative speed value is equal to or greater than the third reference value is simultaneously satisfied. Only the current may be applied to the coil 42b.
한편, 도 4 및 도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 완충의자의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. On the other hand, Figures 4 and 5 and 6 is a flow chart showing a control method of the ship buffer chair according to an embodiment of the present invention.
여기서, 도 4에 도시 및 설명된 알고리즘은 충격 방지 알고리즘으로, 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)가 상기 선체 요동에 의해 발생된 충격을 흡수하며 기압축된 상태에서 또 다른 파도에 의한 충격 방지를 위해 신속히 팽창되기 위한 알고리즘으로 이해함이 바람직하다.Here, the algorithm shown and described with reference to FIG. 4 is an impact prevention algorithm, wherein the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가속도값의 적분을 통해 상기 제1속도값이 산출된다(s10). 이어서, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는지 비교 판단한다(s40).As shown in FIG. 4, the first speed value is calculated through integration of the acceleration value (S10). Subsequently, the acceleration value is less than the first reference value and at the same time, the comparison determines whether the first speed value exceeds the third reference value (S40).
여기서, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소되도록 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지된다(s60). 반면, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가되도록 상기 코일(42b)에 전류가 인가된다(s50). 마지막으로, 상기 코일(42b)에 전류가 인가(s50)되거나, 전류 인가가 중지(s60)된 이후에는 리턴되어 상기 알고리즘이 반복될 수 있다.Here, when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value, application of current to the coil 42b is stopped so that the viscosity of the magnetorheological fluid f is reduced. (S60). On the other hand, when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value does not satisfy the condition exceeding the third reference value, the coil 42b may increase in viscosity of the magnetorheological fluid f. ) Is applied (s50). Finally, after the current is applied to the coil 42b (s50) or after the application of the current is stopped (s60), it is returned to repeat the algorithm.
한편, 도 5에 도시 및 설명된 알고리즘은 스카이훅(Skyhook) 제어 알고리즘으로, 진동 저감을 위해 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 상부에 배치된 상기 시트부(10) 및 상기 선체의 상대속도와 선체의 절대속도의 비교하여 댐퍼 감쇠력을 자동 제어하는 알고리즘으로 이해함이 바람직하다.On the other hand, the algorithm shown and described in Figure 5 is a skyhook (Skyhook) control algorithm, the
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가속도값의 적분을 통해 상기 제1속도값이 산출되고(s10). 상기 변위값의 미분을 통해 상기 상대속도값이 산출된다(s20). 이어서, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인지 비교 판단한다(s30). As shown in FIG. 5, the first speed value is calculated through integration of the acceleration value (s10). The relative speed value is calculated through the derivative of the displacement value (S20). Subsequently, it is determined whether the product of the first speed value and the relative speed value is equal to or greater than the second reference value (S30).
여기서, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가되도록 상기 코일(42b)에 전류가 인가된다(s50). 반면, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 미만인 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소되도록 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지된다(s60). 마지막으로, 상기 코일(42b)에 전류가 인가(s50)되거나, 전류 인가가 중지(s60)된 이후에는 리턴되어 상기 알고리즘이 반복될 수 있다.Here, when the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value, a current is applied to the coil 42b to increase the viscosity of the magnetorheological fluid f (S50). On the other hand, when the product of the first speed value and the relative speed value is less than the second reference value, the application of current to the coil 42b is stopped so that the viscosity of the magnetorheological fluid f is reduced (S60). Finally, after the current is applied to the coil 42b (s50) or after the application of the current is stopped (s60), it is returned to repeat the algorithm.
한편, 도 6에 도시 및 설명된 알고리즘은 상술된 충격 방지 알고리즘 및 스카이훅 제어 알고리즘이 동시에 적용된 알고리즘으로 이해함이 바람직하다.Meanwhile, the algorithm illustrated and described in FIG. 6 is preferably understood as an algorithm to which the above-described shock prevention algorithm and the skyhook control algorithm are simultaneously applied.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연산제어부(60)는 상기 가속도센서로(50)부터 측정된 상기 가속도값의 적분을 통해 상기 제1속도값을 산출한다(s10). 여기서, 상기 가속도값은 상기 완충스프링(30) 및 상기 자기유변유체 댐퍼부(40)의 상하방향 진동 발생시 측정될 수 있다. 또한, 상기 제1속도값은 상기 가속도값을 적분하여 산출될 수 있으며, 상기 연산제어부(60는 적분기 회로를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the
그리고, 상기 연산제어부(60)는 상기 초음파센서(20)를 통해 측정된 상기 변위값의 미분을 통해 상기 상대속도값을 산출한다(s20). 여기서, 상기 변위값은 상기 시트부(10)의 상하방향 진동 발생시 측정될 수 있다. 또한, 상기 상대속도값은 상기 변위값을 미분하여 산출될 수 있으며, 상기 연산제어부(60는 미분기 회로를 포함할 수 있다. 이때, 상기 상대속도값은 상기 선체 및 상기 시트부(10)가 파도 등에 의해 상하방향 요동시 각 진동속도가 상이하게 나타나는 구간에서 측정 및 산출될 수 있다. In addition, the
이어서, 상기 연산제어부(60)는 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인지 비교 판단한다(s30). 여기서, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 미만인 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소되도록 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지된다(s60).Subsequently, the
반면, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인 경우, 상기 연산제어부(60)는 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는지 비교 판단한다(s40).On the other hand, when the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to the second reference value, the
여기서, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 상기 자기유변유체(f)의 점성이 감소되도록 상기 코일(42b)에 전류가 인가되지 않는다(s60).Here, when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value, no current is applied to the coil 42b so that the viscosity of the magnetorheological fluid f is reduced. (S60).
반면, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가되도록 상기 코일(42b)에 전류가 인가된다(s50). On the other hand, when the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value does not satisfy the condition exceeding the third reference value, the coil 42b may increase in viscosity of the magnetorheological fluid f. ) Is applied (s50).
다시 말해, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 이상이거나 상기 제1속도값이 상기 제3기준값 미만인 조건과, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제3기준값 이상인 조건이 동시에 만족되는 경우에만 상기 코일(42b)에 전류가 인가됨으로 이해함이 바람직하다.In other words, when the acceleration value is equal to or greater than the first reference value or the first speed value is less than the third reference value, and the condition that the product of the first speed value and the relative speed value is equal to or greater than the third reference value is satisfied at the same time. It is preferable to understand that only the current is applied to the coil 42b.
여기서, 상기 코일(42b)에 전류가 인가되면 상기 피스톤부(42)에 관통 형성된 상기 오리피스관(42a) 내부로 유동되는 상기 자기유변유체(f)의 점성이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 오리피스관(42a) 내부로 유동되는 상기 자기유변유체(f)가 점성이 증가됨에 따라 고체화되며 상기 오리피스관(42a) 내주에 자성 흡착되어 상기 오리피스관(42a)의 통로가 협소화될 수 있다. 따라서, 상기 피스톤부(42)의 압축을 위해 요구되는 힘이 실질적으로 증가됨에 따라 댐핑 감쇠력이 증가될 수 있다.Here, when a current is applied to the coil 42b, the viscosity of the magnetorheological fluid f flowing into the
마지막으로, 상기 코일(42b)에 전류가 인가(s50)되거나, 전류 인가가 중지(s60)된 이후에는 리턴되어 상기 알고리즘이 반복될 수 있다. 따라서, 도 6의 알고리즘은 충격 방지 알고리즘 및 스카이훅 제어 알고리즘이 동시에 혼합 적용되되 두 알고리즘이 중복되지 않도록 구성되어 상기 시트부(10)에 진동 저감 기능 및 충격 방지 기능을 동시에 제공할 수 있으므로 작동정밀성이 현저히 개선될 수 있다.Finally, after the current is applied to the coil 42b (s50) or after the application of the current is stopped (s60), it is returned to repeat the algorithm. Therefore, the algorithm of FIG. 6 is applied so that the impact prevention algorithm and the skyhook control algorithm are mixed at the same time, but the two algorithms are not overlapped to provide the vibration reduction function and the impact prevention function to the
즉, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건과, 상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 상기 제2기준값 이상인 조건이 중복되는 경우 상기 코일(42b)에 전류 인가가 중지되어 각 상이한 알고리즘이 혼합 적용되되 중복되지 않아 오류 발생 확률이 감소되므로 작동정밀성이 현저히 개선될 수 있다.That is, the condition that the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value and the condition that the product of the first speed value and the relative speed value are equal to or greater than the second reference value are overlapped. When the current is stopped in the coil 42b, the different algorithms are mixed and not overlapped, thereby reducing the probability of error, thereby significantly improving the operation accuracy.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In this case, the terms "comprise", "comprise" or "include" described above mean that the corresponding component may be included, unless otherwise stated, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified and implemented by those skilled in the art without departing from the scope of the claims of the present invention. Such modifications are within the scope of the present invention.
100: 선박용 완충의자 10: 시트부
11: 좌석시트 12: 지지부
20: 초음파센서 30: 완충스프링
40: 자기유변유체 댐퍼부 41: 하우징부
42: 피스톤부 42a: 오리피스관
42b: 코일 43: 로드부
50: 가속도센서 60: 연산제어부
f: 자기유변유체100: ship buffer chair 10: seat
11: seating seat 12: support
20: ultrasonic sensor 30: buffer spring
40: magnetorheological fluid damper portion 41: housing portion
42:
42b: coil 43: rod portion
50: acceleration sensor 60: operation control unit
f: magnetorheological fluid
Claims (5)
상기 시트부의 하부에 구비되며, 상기 선체의 바닥면과의 이격 거리를 측정하는 초음파센서;
상기 시트부 및 상기 선체의 바닥면 사이에 적어도 하나 이상 구비되는 완충스프링;
상기 완충스프링과 병렬로 배치되되 댐핑감쇠력을 조절하는 오리피스관의 통로면적이 조절되도록 전류 인가시 점성이 증가됨에 따라 고체화되는 자기유변유체가 내부에 주입된 하우징부와, 상기 하우징부 내주에 배치되되 상기 자기유변유체에 선택적으로 전류가 인가되도록 내부에 코일이 권선된 피스톤부를 포함하는 자기유변유체 댐퍼부;
상기 자기유변유체 댐퍼부의 외측에 구비되며, 상기 완충스프링 및 상기 자기유변유체 댐퍼부의 동작시 가속도를 측정하는 가속도센서; 및
상기 가속도센서로부터 측정된 가속도값의 적분을 통해 제1속도값을 산출하고, 상기 초음파센서로부터 측정된 변위값의 미분을 통해 상대속도값을 산출하며, 각 측정값 및 산출값을 각 기준값과 비교 판단하여 상기 코일에 인가되는 전류를 제어하는 연산제어부를 포함하되,
상기 제1속도값 및 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 이상인 경우, 상기 연산제어부가 상기 가속도값이 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 제3기준값을 초과하는지 비교 판단함을 특징으로 하는 선박용 완충의자. A seat part spaced apart from the bottom surface of the hull at a predetermined interval;
An ultrasonic sensor provided at a lower portion of the sheet part and measuring a distance from the bottom surface of the hull;
At least one buffer spring provided between the seat portion and the bottom surface of the hull;
It is arranged in parallel with the buffer spring, the housing portion in which the magnetorheological fluid which is solidified as the viscosity increases when the current is applied to adjust the passage area of the orifice tube to control the damping damping force is disposed inside the housing portion, A magnetorheological fluid damper unit including a piston unit in which a coil is wound therein such that a current is selectively applied to the magnetorheological fluid;
An acceleration sensor provided on an outer side of the magnetorheological fluid damper and configured to measure an acceleration during operation of the buffer spring and the magnetorheological fluid damper; And
The first speed value is calculated through the integration of the acceleration values measured by the acceleration sensor, the relative speed value is calculated through the derivative of the displacement value measured by the ultrasonic sensor, and each measured value and the calculated value are compared with each reference value. Comprising the operation control unit for controlling the current applied to the coil,
When the product of the first speed value and the relative speed value is greater than or equal to a second reference value, the operation controller compares and determines whether the acceleration value is less than the first reference value and whether the first speed value exceeds the third reference value. Ship buffer chair.
상기 가속도값이 상기 제1기준값 이상이거나 상기 제1속도값이 상기 제3기준값 이하인 경우 상기 자기유변유체의 점성이 증가되도록 상기 코일에 전류가 인가되며, 상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 경우 상기 자기유변유체의 점성이 감소되도록 상기 코일에 전류 인가가 중지됨을 특징으로 하는 선박용 완충의자. The method of claim 1,
When the acceleration value is greater than or equal to the first reference value or the first velocity value is less than or equal to the third reference value, a current is applied to the coil to increase the viscosity of the magnetorheological fluid, and the acceleration value is less than the first reference value. And at the same time, when the first speed value exceeds the third reference value, the vessel buffer is characterized in that the application of current to the coil is stopped so that the viscosity of the magnetorheological fluid is reduced.
상기 가속도값이 상기 제1기준값 미만임과 동시에 상기 제1속도값이 상기 제3기준값을 초과하는 조건과,
상기 제1속도값과 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 이상인 조건이 중복되는 경우 상기 코일에 전류 인가가 중지됨을 특징으로 하는 선박용 완충의자. The method of claim 3, wherein
A condition in which the acceleration value is less than the first reference value and the first speed value exceeds the third reference value;
When the condition that the product of the first speed value and the relative speed value is equal to or more than the second reference value is overlapping, the current buffer chair for ship characterized in that the stop.
상기 제1속도값 및 상기 상대속도값의 곱이 제2기준값 미만인 경우 상기 자기유변유체의 점성이 감소되도록 상기 코일에 전류 인가가 중지됨을 특징으로 하는 선박용 완충의자. The method of claim 1,
When the product of the first speed value and the relative speed value is less than the second reference value, the current buffer to the coil is stopped so that the current applied to the coil to reduce the viscosity of the magnetorheological fluid.
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