KR102146902B1 - Vibration reducing apparatus for radar mast - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출하는 진동감지부(20); 상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 진동감쇠부(30); 및 상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시키는 제어부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상선 등의 선박에서 레이더 마스트의 형상을 그대로 유지하면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 유발하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a device for reducing the vibration of the radar mast 15 of a ship having a vibration source 10: Vibration detection unit 20 for detecting the vibration state of the vibration source 10 and the radar mast 15 ); A vibration damping unit 30 having a mass body 33 capable of changing its position inside the radar mast 15; And a control unit 40 for changing the natural frequency of the radar mast 15 by a positional change of the mass body 33 corresponding to the signal from the vibration detection unit 20.
Accordingly, while maintaining the shape of the radar mast in a ship such as a merchant ship, there is an effect of inducing a change in the natural frequency due to a change in the position of the mass body, thereby avoiding resonance due to the vibration frequency.

Description

레이더 마스트의 진동저감 장치{Vibration reducing apparatus for radar mast}Vibration reducing apparatus for radar mast TECHNICAL FIELD

본 발명은 레이더 마스트의 진동저감 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이더 마스트의 형상 변경을 수반하지 않으면서 고유진동수 변화를 통하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 레이더 마스트의 진동저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction device for a radar mast, and more specifically, to a vibration reduction device for a radar mast capable of avoiding resonance due to a vibration frequency through a change in natural frequency without involving a change in the shape of the radar mast. will be.

일반적으로 상선의 거주구 상부에 설치되는 기존의 레이더 마스트(Radar mast)는 수직형 외팔보 구조 형태로 일정한 고유 진동수를 가지고 있다. 이는 상선의 주요 기진원인 엔진 및 프로펠러 기진주파수와 일치되는 경우 과도 진동을 발생할 우려가 크다. In general, the existing radar mast installed on the upper part of the residence of a merchant ship has a certain natural frequency in the form of a vertical cantilever structure. This is highly likely to cause excessive vibration if it matches the engine and propeller vibration frequencies, which are the main sources of vibration of merchant ships.

실제로 상선의 평상적 운항 과정에서 공진이 발생하여 레이더 마스트 상부 구조물의 파손 사례가 많이 발생하고 있다. 그럼에도 레이더 마스트 상부에 설치되는 레이더, 각종 전등들은 높이 및 각도가 제한되어 있어 레이더 마스트의 형상을 변경하는 것은 한계가 있다.In fact, there are many cases of damage to the upper structure of the radar mast due to resonance during the normal operation of the merchant ship. Nevertheless, there is a limit to changing the shape of the radar mast because the height and angle of the radar and various lights installed on the radar mast are limited.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행특허의 일예로서, 한국 공개특허공보 제1996-0004155호는 선박의 마스트의 진동값을 측정하는 제1단계와, 측정된 진동값과 일치되는 시점까지 마스트상의 비닐용기에 해수를 주입하는 제2단계와, 규격화된 강판의 조합으로 된 훼이트를 해수량과 동일한 중량을 갖는 것으로 치환하여 마스트상에 보울트 및 너트로써 고정시키는 제3단계로 구현된다.As an example of a prior patent that can be referred to in this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1996-0004155 discloses a first step of measuring the vibration value of a ship's mast, and a vinyl container on the mast until the point coincides with the measured vibration value. It is implemented in the second step of injecting seawater into the water, and the third step of replacing the face made of a combination of standardized steel sheets with one having the same weight as the seawater amount and fixing it with a bolt and a nut on the mast.

그러나, 상기한 선행특허의 해수 주입과 웨이트 치환 방식은 선박건조에 의한 시운전시에 실현하기 적절하므로 정상적인 운항에 투입되는 상선 등의 선박에 적용하기 곤란한 단점을 보인다.However, since the seawater injection and weight substitution method of the above-described prior patent is suitable to be realized during test operation by ship construction, it is difficult to apply to ships such as commercial ships that are put into normal operation.

1. 한국 공개특허공보 제1996-0004155호 "선박용 레이더 마스트 방진방법"(공개일자 : 1996. 2. 23.)1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 1996-0004155 "Vibration protection method for radar masts for ships" (Publication date: Feb. 23, 1996)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 레이더 마스트의 형상 변경을 수반하지 않으면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 통하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 레이더 마스트의 진동저감 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for improving the conventional problems as described above is of a radar mast capable of avoiding resonance due to a vibrating frequency through a change in natural frequency due to a change in the position of a mass body without changing the shape of the radar mast. It is to provide a vibration reduction device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기진원을 지닌 선박의 레이더 마스트에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 기진원과 레이더 마스트의 진동 상태를 검출하는 진동감지부; 상기 레이더 마스트의 내부에 위치변동 가능한 질량체를 구비하는 진동감쇠부; 및 상기 진동감지부의 신호에 대응한 질량체의 위치 변동으로 레이더 마스트의 고유진동수를 변화시키는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for reducing vibrations on a radar mast of a ship having a vibration source, comprising: a vibration detection unit detecting a vibration state of the vibration source and the radar mast; A vibration damping unit having a mass body capable of changing its position inside the radar mast; And a control unit for changing the natural frequency of the radar mast by a position change of the mass corresponding to the signal of the vibration detection unit.

또, 본 발명에 따르면 상기 진동감지부는 기진원의 회전수를 검출하는 rpm센서와, 레이더 마스트의 진동 패턴을 검출하는 가속도센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the vibration detection unit is characterized in that it comprises an rpm sensor for detecting the rotation speed of the vibration source and an acceleration sensor for detecting the vibration pattern of the radar mast.

또, 본 발명에 따르면 상기 진동감쇠부의 질량체는 승강대 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터에 의하여 상하로 위치변동을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the mass body of the vibration damping unit is mounted so as to be able to move up and down on a hoisting platform, and it is characterized in that it performs vertical position change by an elevating motor.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어부는 설정된 다수의 높이에서 질량체를 검출하는 위치센서와, 공진 발생을 검출하여 질량체를 최적의 높이로 이동시키는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the control unit is characterized in that it includes a position sensor that detects the mass body at a plurality of set heights, and a controller that detects the occurrence of resonance and moves the mass body to an optimum height.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 상선 등의 선박에서 레이더 마스트의 형상을 그대로 유지하면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 유발하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, while maintaining the shape of the radar mast in a ship such as a merchant ship, it is possible to avoid resonance due to the vibration frequency by causing a change in natural frequency due to a change in the position of the mass body.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 레이더 마스트 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 질량체 작동상태를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 작동 원리를 설명하는 도표1 is a schematic diagram of a radar mast showing a main part of an apparatus according to the present invention
Figure 2 is a schematic diagram showing the operating state of the mass body of the device according to the present invention
Figure 3 is a diagram illustrating the principle of operation of the device according to the invention

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 관하여 제안한다. 선박에 있어서 주요 기진원(10)은 선미에 배치되는 메인엔진과 프로펠러를 들 수 있다. 기진원(10)의 가진력은 데크 하측의 조타장치실에서 데크 상측의 레이더 마스트(15) 또는 데크하우스(도시 생략)까지 영향을 미치게 된다.The present invention proposes a device for reducing vibrations against the radar mast 15 of a ship having a source 10. In a ship, the main engine source 10 may be a main engine and a propeller disposed at the stern. The excitation force of the vibration source 10 affects from the steering system room on the lower side of the deck to the radar mast 15 or the deckhouse (not shown) on the upper side of the deck.

본 발명에 따르면 진동감지부(20)가 상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출한다. 진동감지부(20)는 기진원(10)이 위치하는 선미 영역에서 진동의 진폭과 주파수를 검출한다. 이해의 편의상 기진원(10)으로 메인엔진(12)을 예시하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.According to the present invention, the vibration detection unit 20 detects the vibration state of the vibration source 10 and the radar mast 15. The vibration detection unit 20 detects the amplitude and frequency of the vibration in the stern region where the vibration source 10 is located. For convenience of understanding, the main engine 12 is illustrated as the base source 10, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 진동감지부(20)는 기진원(10)의 회전수를 검출하는 rpm센서(22)와, 레이더 마스트(15)의 진동 패턴을 검출하는 가속도센서(25)를 구비하는 것을 특징으로 한다. rpm센서(22)는 기진원(10)인 메인엔진의 회전수(rpm) 뿐만 아니라 플라이휠이나 크랭크샤프트 상의 기준 위치를 지속적으로 검출한다. 가속도센서(25)는 레이더 마스트(15)의 상단 영역에서 복수의 위치에 진동신호(진폭과 주파수)를 측정하도록 설치된다. 레이더 마스트(15)의 상단은 레이더, 각종 전등과 같은 부착물을 배제한 부분을 의미한다.According to the detailed configuration of the present invention, the vibration detection unit 20 includes an rpm sensor 22 that detects the rotation speed of the vibration source 10 and an acceleration sensor 25 that detects the vibration pattern of the radar mast 15. It characterized in that it comprises a. The rpm sensor 22 continuously detects a reference position on the flywheel or crankshaft as well as the rotational speed (rpm) of the main engine, which is the source 10. The acceleration sensor 25 is installed to measure vibration signals (amplitude and frequency) at a plurality of positions in the upper region of the radar mast 15. The upper end of the radar mast 15 refers to a portion excluding attachments such as radar and various lights.

또, 본 발명에 따르면 진동감쇠부(30)가 상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 구조이다. 질량체(33)는 레이더 마스트(15)의 좁은 공간에 설치하기 위해 외형 크기를 축소하면서 중량이 큰 고비중의 금속을 사용하는 것이 좋다. 진동감쇠부(30)의 질량체(33)의 위치변동은 후술하는 것처럼 레이더 마스트(15)의 고유진동수 변화를 유발한다.Further, according to the present invention, the vibration attenuating unit 30 has a structure including a mass body 33 capable of changing its position inside the radar mast 15. In order to install the mass body 33 in a narrow space of the radar mast 15, it is preferable to use a metal having a large weight and a high specific gravity while reducing the external size. The change in the position of the mass body 33 of the vibration damping unit 30 causes a change in the natural frequency of the radar mast 15 as described later.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 진동감쇠부(30)의 질량체(33)는 승강대(31) 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터(35)에 의하여 상하로 위치변동을 수행하는 것을 특징으로 한다. 승강대(31)는 질량체(33)의 상하운동 행정거리에 맞추어 설치한다. 승강모터(35)는 정확한 위치 제어를 위한 서보모터가 바람직하지만 일반적인 감속모터를 사용할 수도 있다. 진동감쇠부(30)의 승강대(31), 질량체(33), 승강모터(35)는 마치 엘리베이터와 같은 원리로 작동될 수 있다.According to the detailed configuration of the present invention, the mass body 33 of the vibration attenuating unit 30 is mounted to be able to move up and down on the hoisting table 31, and the position is changed vertically by the lifting motor 35. To do. The lifting platform 31 is installed according to the vertical movement stroke distance of the mass body 33. The lifting motor 35 is preferably a servo motor for precise position control, but a general reduction motor may be used. The lifting table 31, the mass body 33, and the lifting motor 35 of the vibration damping part 30 may be operated on the same principle as an elevator.

또, 본 발명에 따르면 제어부(40)가 상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시킨다. 제어부(40)는 rpm센서(22)와 가속도센서(25)의 신호를 입력하여 레이더 마스트(15)의 공진을 회피하기 위한 질량체(33)의 위치 변동을 수행한다.In addition, according to the present invention, the control unit 40 changes the natural frequency of the radar mast 15 by a positional change of the mass body 33 corresponding to the signal from the vibration detection unit 20. The controller 40 inputs signals from the rpm sensor 22 and the acceleration sensor 25 to change the position of the mass body 33 to avoid resonance of the radar mast 15.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어부(40)는 설정된 다수의 높이에서 질량체(33)를 검출하는 위치센서(42)와, 공진 발생을 검출하여 질량체(33)를 최적의 높이로 이동시키는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 위치센서(42)는 질량체(33)의 상하운동 행정거리를 3~5등분하는 위치에 분산하여 설치한다. 질량체(33)의 종류와 크기에 따라 근접센서, 광센서, 레이저 센서 등을 적용할 수 있다. 제어기(45)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 구비하는 마이콤 회로로 구성한다. 이외에 선박의 주제어기와 정보를 교환할 수 있도록 통신포트가 제어기(45)에 구비될 수 있다.According to the detailed configuration of the present invention, the control unit 40 includes a position sensor 42 that detects the mass body 33 at a plurality of set heights, and a controller that moves the mass body 33 to an optimum height by detecting the occurrence of resonance. It characterized in that it comprises (45). The position sensor 42 is installed by distributing the vertical movement stroke distance of the mass body 33 to a position divided into 3 to 5 equal parts. Depending on the type and size of the mass body 33, a proximity sensor, an optical sensor, and a laser sensor may be applied. The controller 45 is composed of a microprocessor, a memory, and a microcomputer circuit having an input/output interface. In addition, a communication port may be provided in the controller 45 to exchange information with the main controller of the ship.

이와 같은 구성에 의하면 레이더 마스트(15)의 형상을 그대로 유지하면서 내부에 수직으로 이송이 가능한 질량체(33)를 설치하여 레이더 마스트(15)의 고유진동수 변경에 의한 공진을 회피할 수 있다.According to such a configuration, it is possible to avoid resonance due to a change in the natural frequency of the radar mast 15 by installing a mass body 33 that can be transported vertically inside while maintaining the shape of the radar mast 15 as it is.

도 3에서, 레이더 마스트(15)에서 질량체(33)의 행정거리 영역의 4개소 위치에 42a(레벨 1), 42b(레벨 2), 42c(레벨 3), 42c(레벨 4)로 나타내는 위치센서(42)를 설치한 상태를 가정한다. "Low RPM"은 메인엔진의 저속 운전상태를 의미하고, "NCR"(Normal Continuous Rating)은 메인엔진의 상용출력 운전상태를 의미한다. 만일 "Low RPM" 상태에서 레벨 1 부근에 공진이 발생한다면 질량체(33)를 레벨 4로 이동시키고, "NCR" 상태에서 레벨 4 부근에서 공진이 발생한다면 질량체(33)를 레벨 1로 이동시킨다. 이와 같은 제어용 데이터는 알고리즘과 함께 제어기(45)의 메모리에 저장된다.In Fig. 3, position sensors represented by 42a (level 1), 42b (level 2), 42c (level 3), and 42c (level 4) at four positions in the stroke distance region of the mass body 33 from the radar mast 15 Assume that (42) is installed. "Low RPM" refers to the low speed operation state of the main engine, and "NCR" (Normal Continuous Rating) refers to the commercial output operation state of the main engine. If resonance occurs near level 1 in the "Low RPM" state, the mass body 33 is moved to level 4, and if resonance occurs near the level 4 in the "NCR" state, the mass body 33 is moved to level 1. Such control data is stored in the memory of the controller 45 together with the algorithm.

물론, 이와 같은 제어기(45)의 작동은 선종마다 요구되는 메인엔진의 형식 및 출력에 따른 기진 주파수의 변경이 발생하여도 추가적인 설계변경 사항 없이 질량체(33)의 이송 프로그램만 변경함으로써 능동적으로 대처할 수 있다.Of course, the operation of the controller 45 can be actively coped with by changing only the transfer program of the mass body 33 without additional design changes even if the vibration frequency changes according to the type and output of the main engine required for each ship type. have.

한편, 본 발명은 레이더 마스트(15)에 대하여 도시하고 설명하였으나 기진원(10)에 대해 진동 영향을 받는 각종 포스트에 대해서도 적용 가능하다.On the other hand, the present invention has been shown and described for the radar mast 15, but can also be applied to various posts that are affected by vibration from the source 10.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such variations or modifications will have to belong to the claims of the present invention.

10: 기진원 15: 레이더 마스트
20: 진동감지부 22: rpm센서
25: 가속도센서 30: 진동감쇠부
31: 승강대 33: 질량체
35: 승강모터 40: 제어부
42: 위치센서 45: 제어기10: Kijinwon 15: Radar Mast
20: vibration sensing unit 22: rpm sensor
25: acceleration sensor 30: vibration damping unit
31: platform 33: mass
35: lifting motor 40: control unit
42: position sensor 45: controller

Claims (4)

기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서:
상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출하는 진동감지부(20);
상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 진동감쇠부(30); 및
상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시키는 제어부(40);를 포함하여 이루어지되,
상기 진동감지부(20)는 기진원(10)의 회전수를 검출하는 rpm센서(22)와, 레이더 마스트(15)의 상단에서 진동 패턴을 검출하는 가속도센서(25)를 구비하고,
상기 진동감쇠부(30)의 질량체(33)는 승강대(31) 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터(35)에 의하여 상하로 위치변동을 수행하며,
상기 제어부(40)는 설정된 다수의 높이에서 질량체(33)를 검출하는 위치센서(42)와, 공진 발생을 검출하여 질량체(33)를 특정 위치센서(42)의 높이로 이동시키는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이더 마스트의 진동저감 장치.In the device for reducing vibrations on the radar mast 15 of a ship with a source 10:
A vibration detection unit 20 for detecting a vibration state of the vibration source 10 and the radar mast 15;
A vibration damping unit 30 having a mass body 33 capable of changing its position inside the radar mast 15; And
Including; a control unit 40 for changing the natural frequency of the radar mast 15 by a positional change of the mass body 33 corresponding to the signal of the vibration detection unit 20;
The vibration detection unit 20 includes an rpm sensor 22 that detects the number of rotations of the vibration source 10, and an acceleration sensor 25 that detects a vibration pattern at the top of the radar mast 15,
The mass body 33 of the vibration attenuating part 30 is mounted on the lifting platform 31 so as to move up and down, and performs a position change up and down by the lifting motor 35,
The control unit 40 includes a position sensor 42 that detects the mass body 33 at a plurality of set heights, and a controller 45 that moves the mass body 33 to the height of a specific position sensor 42 by detecting the occurrence of resonance. Vibration reduction device of the radar mast comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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