KR102278285B1 - 능동진동제어장치 및 동조질량감쇠기를 활용한 함정 마스트 구조물 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법 - Google Patents

능동진동제어장치 및 동조질량감쇠기를 활용한 함정 마스트 구조물 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법 Download PDF

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KR102278285B1
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손동훈
이종학
라영은
이건민
김준
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

탑재 구조물의 진동을 저감시키는 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템은, 탑재 구조물의 내부에 설치되고, 진동에 의한 상기 탑재 구조물의 움직임을 저감시키는 제1 진동 제어 장치; 제1 진동 제어 장치의 진동 패턴을 감지하고, 감지된 진동 패턴을 포함하는 감지 결과 신호를 생성하는 센싱부; 감지 결과 신호에 기초하여 탑재 구조물의 기울기를 검출하고 검출된 기울기에 기초하여 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 처리부; 및 제어 신호에 기초하여 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 제2 진동 제어 장치를 포함할 수 있다.

Description

능동진동제어장치 및 동조질량감쇠기를 활용한 함정 마스트 구조물 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법{Trap mast structure vibration reduction system and vibration reduction method using active vibration control device and tuned mass damper}
본 발명은 탑재 구조물의 진동을 저감하는 능동진동제어장치와 동조질량감쇠기를 활용한 함정 마스트 구조물의 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선박, 함정 등에는 신호기, 항해등, 통신 안테나, 레이더와 같은 전자 통신 장비를 설치하기 위한 마스트(mast)가 설치된다. 이러한 마스트는 마스트 내부 및 외부에 설치되는 전자 통신 장비를 통해 항해에 필요한 기초적인 정보뿐만 아니라, 적함, 비행체 등의 탐색에 핵심적인 역할을 수행하므로, 함정에서는 필수적으로 설치되고 있다.
한편, 최근의 함정은 대함, 대공, 대잠, 대지 등의 다양한 위협 환경에 노출되어 있다. 적의 공격 무기 체계가 고도화 및 정밀화됨에 따라 기존의 전통형 또는 폐위형 함정용 마스트 대신 통합 마스트(Integrated Mast)를 탑재하여 함정의 생존성을 확보하고 있는 추세이다. 통합 마스트는 기존의 함정용 마스트에 비하여 장비 간의 전자기적 간섭 해소, 충분한 장비 탑재 공간 제공, 함상 탑재 공정 최소화, 그리고 기존 마스트 형상 대비 설치 대상 함정의 피격 신호 감소를 위한 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)의 감소 등과 같은 다양한 이점이 있다.
함정의 구조 특성상 마스트와 같은 구조물은 함정 외부의 비교적 최상단에 위치하므로 함정 선체로부터 전달되는 각종 진동 유발 탑재 장비(예를 들어, 엔진, 프로펠러 추진기 등)에 의한 선체 진동(Vibration)과, 어뢰나 기뢰 등의 비접촉 수중 폭발에 의한 충격 하중(Shock Loading)에 많은 영향을 받게 된다.
종래에는 함정용 통합 마스트와 같은 탑재 구조물에 인가되는 전체 진동 에너지를 감소하는 방법보다 마스트 탑재 장치에 충격 완화 및 진동 절연 역할을 하는 댐퍼를 장착하여 외부에서 발생하는 진동을 탑재 장비에서 수동적으로 절연하는 방식이 주로 활용되었다.
댐퍼를 활용하여 탑재 장비의 진동 및 충격을 저감하는 방안은 탑재 구조물에 인가되는 외란을 감소하지 못하는 환경에서 탑재 장비를 보호하기 위해 적용되는 기술이다. 이와 같이 함정용 통합 마스트와 같은 탑재 구조물에 인가되는 외란을 줄이지 못할 경우 탑재 장비는 댐퍼를 이용하여 입력 진동을 저감할 수 있으나 탑재 구조물은 외란에 대한 구조적 안정성을 스스로 보유하여야 한다. 이를 위해서는 탑재 구조물에 구조 보강재를 다수 적용하여 강성을 높이는 방법이 필요하다. 이는 탑재 구조물의 전체 중량을 상승시켜 함정의 무게 중심을 높이는 결과를 초래하므로 함정 복원력은 낮아지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 탑재 구조물의 상단에 제1 진동 제어 장치를 설치하고 탑재 구조물의 하단에 제2 진동 제어 장치를 설치하여, 탑재 구조물에 발생하는 진동을 저감시키는 진동 저감 시스템 및 진동 저감 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탑재 구조물의 진동 저감 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템은, 상기 탑재 구조물의 내부에 설치되고, 진동에 의한 상기 탑재 구조물의 움직임을 저감시키는 제1 진동 제어 장치; 상기 제1 진동 제어 장치의 진동 패턴을 감지하고, 상기 감지된 진동 패턴을 포함하는 감지 결과 신호를 생성하는 센싱부; 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 검출하고 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 제2 진동 제어 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 상면으로부터 사전 설정된 거리 이격된 위치에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물이 움직이는 방향과 반대되는 방향으로 이동하는 질량체; 및 상기 탑재 구조물과 상기 질량체를 연결하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 질량체는 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄성 부재는 스프링을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 상기 질량체에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 상기 질량체의 진동 패턴을 검출하는 가속도 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 센싱부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 각각 설치되는 복수의 엑추에이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 감지 결과 신호의 진동 패턴과 사전 설정된 진동 패턴을 비교하고, 상기 감지 결과 신호의 진동 패턴이 상기 사전 설정된 진동 패턴 이상인 것으로 판단되면, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울어진 정도를 결정하고, 상기 기울어진 정도에 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 각각에 대한 상승 및 하강을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 복수의 엑추에이터 각각에 해당하는 상승율 또는 하강율을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 제어 신호의 상승율에 따라 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 상승시키고 상기 제어 신호의 하강율에 따라 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 하강시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탑재 구조물의 진동을 저감시키는 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 진동 저감 방법은, 진동 저감 시스템의 센싱부에서, 상기 진동 저감 시스템의 제1 진동 제어 장치가 진동하는 진동 패턴을 감지하고 감지 결과 신호를 생성하는 단계; 상기 진동 저감 시스템의 신호 처리부에서, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 검출하는 단계; 상기 신호 처리부에서, 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 진동 저감 시스템의 제2 진동 제어 장치에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 감지 결과 신호의 진동 패턴과 사전 설정된 진동 패턴을 비교하는 단계; 및 상기 감지 결과 신호의 진동 패턴이 상기 사전 설정된 진동 패턴 이상인 것으로 판단되면, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 각각 설치되는 복수의 엑추에이터를 포함하고, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울어진 정도를 결정하는 단계; 및 상기 기울어진 정도에 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 각각에 대한 상승 및 하강을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 복수의 엑추에이터 각각에 해당하는 상승율 또는 하강율을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 단계는 상기 제어 신호의 상승율에 따라 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 상승시키는 단계; 및 상기 제어 신호의 하강율에 따라 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 하강시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 진동 저감 시스템의 전체 질량에 비해 제1 진동 제어 장치 및 제2 진동 제어 장치에 해당하는 아주 작은 크기의 질량이 추가되지만, 탑재 구조물에 발생하는 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 제1 진동 제어 장치 및 제2 진동 제어 장치를 이용하여, 수중 폭발 등에 의해 발생하는 진동 및 충격에 의해 탑재 구조물에 인가되는 전체 진동의 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 탑재 구조물의 탑재 장비를 간소화할 수 있으며, 탑재 구조물의 전체 질량을 크게 감소시킬 수 있어, 함정의 복원력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 동적 환경에서 발생하는 진동을 저감시키는데 필요한 대형 구조물(예를 들어, 함정 탑재 구조물, 차륜/궤도 차량 탑재 구조물 등)에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 진동 제어 장치의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 진동에 의해 탑재 구조물이 기울어진 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 진동 제어 장치에 의해 탑재 구조물의 기울기가 저감된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 진동을 저감시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감 시스템(100)은 제1 진동 제어 장치(110), 센싱부(120), 신호 처리부(130) 및 제2 진동 제어 장치(140)를 포함할 수 있다.
제1 진동 제어 장치(110)는 탑재 구조물(MS) 내부에 설치되어 진동에 의한 탑재 구조물(MS)의 진동을 감쇠시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 탑재 구조물(MS)은 함정의 통합 마스트 구조물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 탑재 구조물(MS)은 차륜/궤도 차량의 탑재 구조물을 포함할 수 있다. 그러나, 탑재 구조물(MS)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 제1 진동 제어 장치(110)는 탑재 구조물(MS)의 상단에 설치될 수 있다. 예를 들면, 탑재 구조물(MS)의 상단은 탑재 구조물(MS)의 내부에 설치된 신호기, 항해등, 통신 안테나, 레이더와 같은 전자 통신 장비 등을 배제한 부분을 의미하며, 탑재 구조물(MS)의 상면으로부터 바닥면을 향하여 사전 설정된 거리 이격된 위치를 의미할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 진동 제어 장치(110)는 진동에 의해 탑재 구조물(MS)이 일방향으로 기울어지면 탑재 구조물(MS)의 움직임 방향과 반대되는 방향으로 움직여 실시간으로 탑재 구조물(MS)의 진동을 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 진동 제어 장치(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 질량체(211) 및 탄성 부재(212)를 포함하는 동조 질량 감쇠기(210)를 포함할 수 있다.
동조 질량 감쇠기(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 진동에 의해 탑재 구조물(MS)이 일방향으로 기울어지면 탄성 부재(212)를 통해 탑재 구조물(MS)에 연결된 질량체(211)가 관성에 의해 탑재 구조물(MS)의 움직임 방향(예를 들어, 전후좌우 방향)과 반대되는 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 탑재 구조물(MS)의 진동이 실시간으로 저감될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 질량체(211)는 탑재 구조물(MS)의 내부에 설치하기 위해 외형 크기를 축소하면서 중량이 큰 금속을 사용할 수 있다. 또한, 탄성 부재(212)는 스프링을 포함할 수 있다. 그러나, 질량체(211) 및 탄성 부재(212)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 탑재 구조물(MS)이 설치된 함정의 엔진, 프로펠러 추진기 등과 같은 진동 유발 탑재 장비에 의한 선체 진동과, 어뢰나 기뢰 등의 비접촉식 수중 폭발에 의한 충격 하중(shock loading)에 따른 진동으로 인해 탑재 구조물(MS)에 진동(움직임)이 발생하여도, 제1 진동 제어 장치(110)의 동조 질량 감쇠기(210)는 진동에 의해 탑재 구조물(MS)이 움직이는 방향과 반대되는 방향으로 이동하여 진동을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 탑재 구조물(MS)은 좌우측 및/또는 전후측이 유사한 무게로 균형을 맞추게 되어 움직임(흔들림)이 저감될 수 있다.
센싱부(120)는 제1 진동 제어 장치(110)의 진동량을 감지하고, 감지된 진동량을 포함하는 감지 결과 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱부(120)는 제1 진동 제어 장치(110)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 센싱부(120)는 동조 질량 감쇠기(210)의 질량체(211)에 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱부(120)는 동조 질량 감쇠기(210)의 질량체(211)의 진동 패턴(예를 들어, 전후 방향 또는 좌후 방향의 진동 패턴)을 감지하는 가속도 센서를 포함할 수 있다.
신호 처리부(130)는 센싱부(120)에 연결되어 센싱부(120)로부터 감지 결과 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 센싱부(120)와 유선으로 연결되어 유선 데이터 통신을 수행할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 센싱부(120)와 무선으로 연결되어 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 감지 결과 신호에 기초하여 탑재 구조물(MS)의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기에 기초하여 탑재 구조물(MS)의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)에 연결되어 신호 처리부(130)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)와 유선으로 연결되어 유선 데이터 통신을 수행할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)와 무선으로 연결되어 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다. 제2 진동 제어 장치(140)는 제어 신호에 기초하여 탑재 구조물(MS)의 진동을 저감시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 탑재 구조물(MS)의 하단에 설치될 수 있다. 예를 들면, 제2 진동 제어 장치(140)는 탑재 구조물(MS)의 바닥면에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 탑재 구조물(MS)의 바닥면에 설치되는 복수의 엑추에이터(actuator)(221 내지 224)를 포함할 수 있다. 전술한 실시예에서는 4개의 엑추에이터(221 내지 224)가 탑재 구조물(MS)의 바닥면에 설치되는 것으로 설명되었지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 다양한 조건(예를 들어, 중량, 설치 위치 등)에 따라 임의의 개수가 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 도 4a에 도시된 바와 같이 진동에 의해 기울어진 탑재 구조물(MS)에 대해, 제어 신호에 기초하여 도 4b에 도시된 바와 같이 탑재 구조물(MS)이 기울어진 위치에 해당하는 엑추에이터(221 및 222)를 상승시키고, 반대 위치에 해당하는 엑추에이터(223 및 224)를 하강시킬 수 있다. 따라서, 탑재 구조물(MS)은 탑재 구조물(MS)이 탑재된 함정의 기울어짐과 상관없이 높이가 일정하게 유지될 수 있어, 탑재 구조물(MS)의 진동(즉, 기울어짐)이 저감될 수 있다.
본 발명에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동되도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 발명에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 탑재 구조물의 진동을 저감시키는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 단계 S502에서, 센싱부(120)는 제1 진동 제어 장치(110)의 진동을 감지하여 감지 결과 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱부(120)는 제1 진동 제어 장치(110)의 질량체(211)의 진동 패턴을 감지하여 감지 결과 신호를 생성할 수 있다.
단계 S504에서, 신호 처리부(130)는 센싱부(120)로부터 감지 결과 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 센싱부(120)로부터 감지 결과 신호를 유선으로 수신할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 센싱부(120)로부터 감지 결과 신호를 무선으로 수신할 수 있다.
단계 S506에서, 신호 처리부(130)는 감지 결과 신호의 진동 패턴과 사전 설정된 진동 패턴을 비교하여, 감지 결과 신호의 진동 패턴이 사전 설정된 진동 패턴 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
단계 S506에서 감지 결과 신호의 진동 패턴이 사전 설정된 진동 패턴 이상인 것으로 판단되면, 단계 S508에서, 신호 처리부(130)는 감지 결과 신호에 기초하여 제2 진동 제어 장치(140)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(130)는 감지 결과 신호에 기초하여 탑재 구조물(MS)의 기울어진 정도(예를 들어, 기울어진 각도 및 기울어진 방향)을 결정할 수 있다. 신호 처리부(130)는 기울어진 정도에 기초하여 제2 진동 제어 장치(140)의 엑추에이터(221 내지 224)의 상승 및 하강을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 신호는 엑추에이터(221 내지 224)의 상승율 및/또는 하강율을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 탑재 구조물(MS)이 진동에 의해 기울어져, 엑추에이터(221 및 222)가 하강되고 엑추에이터(223 및 224)가 상승된 경우, 신호 처리부(130)는 기울어진 정도(기울어진 각도 및 기울어진 방향)에 기초하여 도 4b에 도시된 바와 같이, 엑추에이터(221 및 222)의 상승율을 포함하는 제어 신호(이하, "제1 제어 신호"라 함) 및 엑추에이터(223 및 224)의 하강율을 포함하는 제어 신호(이하, "제2 제어 신호"라 함)를 생성할 수 있다.
단계 S510에서, 제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)로부터 제어 신호를 유선으로 수신할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 신호 처리부(130)로부터 제어 신호를 무선으로 수신할 수 있다.
단계 S512에서, 제2 진동 제어 장치(140)는 제어 신호에 기초하여 탑재 구조물(MS)의 진동(즉, 기울어짐)을 저감시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 진동 제어 장치(140)는 제어 신호의 상승율 및/또는 하강율에 기초하여 엑추에이터(221 내지 224)를 상승 및/또는 하강시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 진동 제어 장치(140)는 제1 제어 신호의 상승율에 따라 엑추에이터(221 및 222)를 상승시키고, 제2 제어 신호의 하강율에 따라 엑추에이터(223 및 224)를 하강시킬 수 있다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 진동 저감 시스템 110: 제1 진동 제어 장치
120: 센싱부 130: 신호 처리부
140: 제2 진동 제어 장치 210: 동조 질량 감쇠기
211: 질량체 212: 탄성 부재
221 내지 224: 엑추에이터 MS: 탑재 구조물

Claims (19)

  1. 탑재 구조물의 진동 저감 시스템으로서,
    상기 탑재 구조물의 내부에 설치되고, 진동에 의한 상기 탑재 구조물의 움직임을 저감시키는 제1 진동 제어 장치;
    상기 제1 진동 제어 장치의 진동 패턴을 감지하고, 상기 감지된 진동 패턴을 포함하는 감지 결과 신호를 생성하는 센싱부;
    상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 검출하고 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 처리부; 및
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 제2 진동 제어 장치
    를 포함하는 진동 저감 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 상면으로부터 사전 설정된 거리 이격된 위치에 설치되는, 진동 저감 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 진동 제어 장치는
    상기 탑재 구조물이 움직이는 방향과 반대되는 방향으로 이동하는 질량체; 및
    상기 탑재 구조물과 상기 질량체를 연결하는 탄성 부재
    를 포함하는 진동 저감 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 질량체는 금속으로 형성되는 진동 저감 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 탄성 부재는 스프링을 포함하는 진동 저감 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 질량체에 설치되는 진동 저감 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 질량체의 진동 패턴을 검출하는 가속도 센서를 포함하는 진동 저감 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 센싱부와 유선 또는 무선으로 연결되는 진동 저감 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 설치되는 진동 저감 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 각각 설치되는 복수의 엑추에이터를 포함하는 진동 저감 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 감지 결과 신호의 진동 패턴과 사전 설정된 진동 패턴을 비교하고,
    상기 감지 결과 신호의 진동 패턴이 상기 사전 설정된 진동 패턴 이상인 것으로 판단되면, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 진동 저감 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울어진 정도를 결정하고,
    상기 기울어진 정도에 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 각각에 대한 상승 및 하강을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는 진동 저감 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 복수의 엑추에이터 각각에 해당하는 상승율 또는 하강율을 포함하는 진동 저감 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 제어 신호의 상승율에 따라 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 상승시키고 상기 제어 신호의 하강율에 따라 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 하강시키는 진동 저감 시스템.
  15. 탑재 구조물의 진동을 저감시키는 방법으로서,
    진동 저감 시스템의 센싱부에서, 상기 진동 저감 시스템의 제1 진동 제어 장치가 진동하는 진동 패턴을 감지하고 감지 결과 신호를 생성하는 단계;
    상기 진동 저감 시스템의 신호 처리부에서, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 검출하는 단계;
    상기 신호 처리부에서, 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 진동 저감 시스템의 제2 진동 제어 장치에서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 검출된 기울기에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키기 위한 제어 신호를 생성하는 단계는
    상기 감지 결과 신호의 진동 패턴과 사전 설정된 진동 패턴을 비교하는 단계; 및
    상기 감지 결과 신호의 진동 패턴이 상기 사전 설정된 진동 패턴 이상인 것으로 판단되면, 상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 진동 제어 장치는 상기 탑재 구조물의 바닥면에 각각 설치되는 복수의 엑추에이터를 포함하고,
    상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계는
    상기 감지 결과 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울어진 정도를 결정하는 단계; 및
    상기 기울어진 정도에 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 각각에 대한 상승 및 하강을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 복수의 엑추에이터 각각에 해당하는 상승율 또는 하강율을 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 탑재 구조물의 기울기를 저감시키는 단계는
    상기 제어 신호의 상승율에 따라 기초하여 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 상승시키는 단계; 및
    상기 제어 신호의 하강율에 따라 상기 복수의 엑추에이터 중 적어도 하나의 엑추에이터를 하강시키는 단계
    를 포함하는 방법.
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