KR102322082B1 - Vibration control apparatus capable of changing control power and vessel or offshore structure including the same - Google Patents
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
- F16F15/1204—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon with a kinematic mechanism or gear system
Abstract
Description
본 발명은 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물의 진동을 제어하여 억제시키는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration control device capable of changing a control force, and a ship or an offshore structure including the device, and more particularly, to a vibration control device capable of changing a control force for controlling and suppressing vibration of a structure and a vessel including the device Or it relates to offshore structures.
최근 선박에 설치된 장비나 구조물에서 과도한 진동이 발생하는 경우, 진동 보강을 위한 보강재를 구조물에 용접하여 진동을 제어하는 방식을 사용하지만, 선박과 같이 수시로 진동이 발생되는 구조물의 진동 억제에 있어서는 충분치 못하다.Recently, when excessive vibration occurs in equipment or structures installed on ships, a method of controlling vibration by welding reinforcement for vibration reinforcement to the structure is used, but it is not sufficient for suppressing vibration of structures that frequently generate vibrations such as ships. .
동흡진기는 구조물의 진동 상쇄를 위한 동적 물체를 구비한 것으로서, 구조물의 고유진동수에 대응한 상쇄 진동을 제공하는 경우, 구조물의 진동을 상당히 억제시킬 수 있는 장점이 있지만, 대부분 고유진동수 튜닝이 어려운 구조이다.The dynamic reducer is provided with a dynamic object for canceling the vibration of the structure. When the offset vibration corresponding to the natural frequency of the structure is provided, it has the advantage of significantly suppressing the vibration of the structure, but most of the structure is difficult to tune the natural frequency. am.
구조물의 진동을 억제하기 위하여 동흡진기를 사용하면, 동흡진기의 고유진동수 튜닝을 잘 해야만 진동이 제어된다. 고유진동수 튜닝을 위해 스프링의 개수를 증가시키거나 질량을 추가하는 방법이 사용되고 있으나 정밀한 튜닝에는 어려움을 겪게 된다.If a dynamic absorber is used to suppress the vibration of the structure, the vibration is controlled only if the natural frequency of the dynamic absorber is well tuned. For natural frequency tuning, methods of increasing the number of springs or adding mass are used, but precise tuning is difficult.
특히, 선박의 전선 진동 문제 발생시 진동제어를 위해서는 모멘트 컴펜세이터(moment compensator)가 사용된다. 모멘트 컴펜세이터는 2개의 회전하는 불평형 질량이 기어로 맞물려 있으며, 회전 불평형 질량을 이용하여 진동 제어력을 발생시키는 것이다.In particular, a moment compensator is used for vibration control when a ship's wire vibration problem occurs. In the moment compensator, two rotating unbalanced masses are meshed with a gear, and vibration control force is generated using the rotating unbalanced mass.
이러한 모멘트 컴펜세이터는 진동 제어력 변경 시 불평형 질량조절을 위해 엔지니어가 시행착오(Trial and error) 방식으로 기계를 조작하게 된다. 또한, 최적 제어 위상을 찾기 위해서는, 사람이 시행착오(Trial and error) 방법으로 각도를 하나씩 변경시켜가며 수동으로 선정해야 하는 문제점이 존재했다.In such a moment compensator, an engineer operates the machine in a trial and error method to adjust the unbalanced mass when the vibration control force is changed. In addition, in order to find the optimal control phase, there was a problem in that a person had to manually select the angles one by one by a trial and error method.
더욱이, 기존의 진동제어장치는 진동 제어력 변경 시 질량체 사이의 각도 조절 또는 질량체의 위치를 이동시키는 수동적인 조작이 필요하므로, 장치 작동 시 정밀한 제어력 조절이 불가능했으며, 큰 불평형력으로 인한 장치 자체의 진동에 의한 손상 문제 발생 가능성이 높았다.Moreover, since the existing vibration control device requires manual operation to adjust the angle between masses or move the position of the masses when changing the vibration control force, it was impossible to precisely control the control force when operating the device. There is a high possibility of damage problems caused by
게다가, 실제 선박의 적재하중(Load) 변경 시 선박의 동특성이 변경되어, 특정 하중 조건에서 설정한 제어력과 위상이 맞지 않아, 진동저감 효과를 보지 못하는 경우가 발생하고 있다.In addition, when the actual load of the ship is changed, the dynamic characteristics of the ship are changed, and the control force and phase set under a specific load condition do not match, and the vibration reduction effect is not seen.
결과적으로 기존의 진동제어장치의 경우 제어력 변경 및 제어 위상 설정이 어렵기 때문에 전문가가 승선하여 조정 또는 조절하지 않고서는 진동 저감이 어려운 문제가 있었으므로, 제어력 변경과 제어 위상 설정을 용이하게 하여, 선원이 직접 쉽게 조정 또는 조절할 수 있어, 선내 진동 저감을 통하여 보다 안락한 환경을 선원에게 제공하는 진동제어장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.As a result, in the case of the existing vibration control device, it is difficult to change the control force and set the control phase, so there was a problem in that it was difficult to reduce the vibration without an expert on board and adjusting or adjusting it. Since this can be easily adjusted or adjusted directly, there is a demand for the development of a vibration control device that provides a more comfortable environment to the crew by reducing the vibration inside the ship.
전술한 기존의 진동제어장치에 관한 선행기술로서는, 선박에 사용되는 3축 방향 제어 가능한 진동 저감 장치가 등록특허 제10-1199162호에 개시되어 있으며, 진동 저감 장치가 공개특허 제10-2013-0005071호 개시되어 있으므로, 이를 참조할 수 있다.As a prior art related to the above-described conventional vibration control device, a vibration reduction device capable of 3-axis direction control used in a ship is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1199162, and the vibration reduction device is disclosed in Patent Publication No. 10-2013-0005071 Since the call is disclosed, it can be referred to.
본 발명은, 복수의 불평형 질량 간의 상대적 위상을 기계적으로 조작하는 것이 아니라, 전자제어방식으로 조절하여 손쉽게 제어력 크기 변경 가능할 뿐만 아니라, 제어력의 방향을 한 평면에서 원하는 방향으로 자유롭게 변경 가능하며, 진동제어을 위한 최적 위상을 GSSM(Golden section serach method)을 사용하여 선박 화물(loading) 적재로 인하여 구조물의 동특성이 변경되는 경우에도 실시간으로 자동으로 제어력과 위상을 조절할 있는 동시에, 기어가 없으므로 이로 인한 소음 진동이 없고 윤활 시스템이 필요 없는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공하는 것이다.In the present invention, the relative phase between a plurality of unbalanced masses is not mechanically manipulated, but by electronic control method to easily change the size of the control force, and the direction of the control force can be freely changed from one plane to a desired direction, and vibration control is performed. By using GSSM (Golden section serach method) for the optimum phase, even when the dynamic characteristics of the structure are changed due to the loading of the ship, the control force and phase are automatically adjusted in real time, and at the same time, there is no gear, so the noise and vibration caused by this is reduced. It is to provide a vibration control device capable of changing the control force without the need for a lubrication system and a ship or offshore structure including the device.
더욱이, 본 발명은 종래 기술에 비해 저중심 설계 및 동일한 평면에 불평형 질량이 배치되어 있어 장비자체에서 외부 모멘트(external moment)가 발생하기 않는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공하는 것이다.Furthermore, the present invention has a low center of gravity design and an unbalanced mass disposed on the same plane compared to the prior art, so that an external moment does not occur in the equipment itself, and a vibration control device capable of changing the control force and a vessel or marine including the device to provide a structure.
본 발명에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치는, 케이싱; 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 복수로 수평하게 배치되며, 상기 케이싱에 각각 불평형 회전 가능하게 결합된 복수의 불평형 질량부; 상기 복수의 불평형 질량부에 대응하여 상기 케이싱의 외부에 설치되며, 상기 불평형 질량부에 연결되어 상기 불평형 질량부를 회전 구동시키는 복수의 회전 구동부; 및 상기 케이싱의 외부에서 발생되는 외부 진동을 감지하여 상기 복수의 회전 구동부를 각각 위상 제어함으로써 상기 외부 진동을 상쇄시키는 진동력 제어부를 포함한다.A vibration control device capable of changing a control force according to the present invention includes: a casing; a plurality of unbalanced mass portions arranged horizontally on both sides of the casing based on the central portion of the casing and rotatably coupled to the casing in an unbalanced manner; a plurality of rotation driving units installed outside the casing corresponding to the plurality of unbalanced mass portions and connected to the unbalanced mass portions to rotate the unbalanced mass portions; and a vibration force control unit for canceling the external vibration by sensing external vibration generated from the outside of the casing and controlling the phases of the plurality of rotation driving units, respectively.
또한, 상기 불평형 질량부는, 상기 케이싱에 수직으로 설치되는 하나 이상의 회전축; 및 상기 회전축에 결합되는 하나 이상의 불평형 질량체를 포함할 수 있다.In addition, the unbalanced mass portion, one or more rotating shafts installed perpendicular to the casing; and one or more unbalanced masses coupled to the rotation shaft.
또한, 상기 불평형 질량체는 상기 회전축에 대해 무게 중심부가 편심 결합되는 반원판 블록형상일 수 있다.In addition, the unbalanced mass may have a semi-disk block shape in which a center of gravity is eccentrically coupled to the rotation shaft.
또한, 상기 불평형 질량체는, 메인 질량판; 및 상기 메인 질량판 상에 적층되며, 질량을 조절하기 위한 하나 이상의 서브 질량판을 포함할 수 있다.In addition, the unbalanced mass may include a main mass plate; and one or more sub-mass plates stacked on the main mass plate to control mass.
또한, 상기 회전 구동부는, 구동모터; 상기 구동모터에 마련되는 구동풀리;In addition, the rotation driving unit, a driving motor; a driving pulley provided in the driving motor;
상기 회전축에 마련되는 종동풀리; 상기 구동풀리와 상기 종동풀리를 연결하는 벨트; 및 상기 벨트의 장력을 조절하도록 상기 케이싱 상에 설치되는 텐션 롤러를 포함할 수 있다.a driven pulley provided on the rotating shaft; a belt connecting the driving pulley and the driven pulley; and a tension roller installed on the casing to adjust the tension of the belt.
또한, 상기 불평형 질량체에는 회전에 따른 회전속도를 감지하기 위한 감지부재가 설치되며, 상기 케이싱의 벽부에 상기 감지부재의 통과에 따른 상기 불평형 질량체의 회전속도를 감지할 수 있는 엔코더가 설치될 수 있다.In addition, a sensing member for detecting the rotational speed according to rotation is installed in the unbalanced mass, and an encoder capable of detecting the rotational speed of the unbalanced mass according to the passage of the sensing member is installed on the wall of the casing. .
또한, 상기 불평형 질량부는, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 한 쌍씩 네 개가 배치되되, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 제1 영역에 설치되는 한 쌍의 제1 불평형 질량체; 및 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 제2 영역에 설치되는 한 쌍의 제2 불평형 질량체를 포함하며, 상기 제1 불평형 질량체와 상기 제2 불평형 질량체는, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 동일하게 배치될 수 있다.In addition, the unbalanced mass portion may include: a pair of first unbalanced masses arranged in four pairs on both sides based on the central portion of the casing, and installed in both first regions with respect to the central portion of the casing; and a pair of second unbalanced masses installed in second regions on both sides with respect to the central portion of the casing, wherein the first unbalanced mass and the second unbalanced mass are identical to both regions based on the central portion of the casing can be arranged.
또한, 상기 한 쌍의 제1 불평형 질량체와 상기 한 쌍의 제2 불평형 질량체는, 두 개씩 상호 반대로 회전됨으로써 상기 외부 진동에 대응한 상호 반대의 조합된 직선력을 발생시키되, 상기 진동력 제어부의 위상차 제어에 의해 조합 방향과 진동력이 조절될 수 있다.In addition, the pair of first unbalanced masses and the pair of second unbalanced masses are rotated two by two to generate mutually opposite combined linear forces corresponding to the external vibration, and the phase difference of the vibration force controller Combination direction and vibration force can be adjusted by control.
또한, 상기 한 쌍의 제1 불평형 질량체와 상기 한 쌍의 제2 불평형 질량체는, 상기 케이싱의 중앙부에서 직각 교차하는 복수의 라인에 대해 선택적으로 상호 반대로 회전됨으로써 상기 복수의 라인 중 어느 하나를 따른 상호 반대의 직선력을 발생시킬 수 있다.In addition, the pair of first unbalanced masses and the pair of second unbalanced masses are selectively rotated opposite to each other with respect to a plurality of lines intersecting at right angles at the central portion of the casing, thereby mutually along any one of the plurality of lines. Opposite linear force can be generated.
또한, 상기 케이싱은 상부 공간과 하부 공간 및 상기 상부 공간과 하부 공간을 구분하는 중간부가 있는 복층으로 마련되며, 상기 불평형 질량부는 상기 케이싱의 상부 공간과 하부 공간에 복수개씩 구분 배치될 수 있다.In addition, the casing is provided as a multi-layer having an upper space and a lower space and a middle part dividing the upper space and the lower space, and the unbalanced mass part may be separately disposed in the upper space and the lower space of the casing.
또한, 상기 회전축은 상기 케이싱의 상부 공간과 하부 공간에 각각 배치되는 복수의 제1 회전축과 복수의 제2 회전축을 포함하며, 상기 회전 구동부는, 상기 케이싱의 상부에 설치되는 구동모터; 및 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축을 연결하도록, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축에 결합되는 복수의 기어를 포함할 수 있다.In addition, the rotation shaft includes a plurality of first rotation shafts and a plurality of second rotation shafts respectively disposed in the upper space and the lower space of the casing, the rotation drive unit, a drive motor installed on the upper portion of the casing; and a plurality of gears coupled to the first rotation shaft and the second rotation shaft to connect the first rotation shaft and the second rotation shaft.
본 발명에 따른 선박 또는 해양 구조물은 전술한 제어력 변경이 가능한 진동제어장치를 포함한다.The ship or offshore structure according to the present invention includes a vibration control device capable of changing the aforementioned control force.
상기와 같이 기술된 본 발명은, 복수의 불평형 질량 간의 상대적 위상을 기계적으로 조작하는 것이 아니라, 전자제어방식으로 조절하여 손쉽게 제어력 크기 변경 가능할 뿐만 아니라, 제어력의 방향을 한 평면에서 원하는 방향으로 자유롭게 변경 가능하며, 진동제어을 위한 최적 위상을 GSSM을 사용하여 선박 화물 적재로 인하여 구조물의 동특성이 변경되는 경우에도 실시간으로 자동으로 제어력과 위상을 조절할 있는 동시에, 기어가 없으므로 이로 인한 소음 진동이 없고 윤활 시스템이 필요 없는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공할 수 있다.According to the present invention described above, the relative phase between a plurality of unbalanced masses is not mechanically manipulated, but by electronic control, so that the magnitude of the control force can be easily changed, and the direction of the control force can be freely changed from one plane to a desired direction. By using GSSM as the optimal phase for vibration control, even when the dynamic characteristics of the structure are changed due to ship cargo loading, the control force and phase are automatically adjusted in real time. It is possible to provide a vibration control device capable of changing unnecessary control force and a ship or offshore structure including the device.
더욱이, 본 발명은 종래 기술에 비해 저중심 설계 및 동일한 평면에 불평형 질량이 배치되어 있어 장비자체에서 외부 모멘트가 발생하기 않는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention provides a vibration control device capable of changing the control force that does not generate an external moment in the equipment itself due to a low center of gravity design and an unbalanced mass disposed on the same plane compared to the prior art, and a ship or offshore structure including the device. can
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 입체도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 불평형 질량부의 입체도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치에서 엔코더와 감지부재를 나타내기 위한 다른 방향 입체도이다.
도 6은 도 5의 엔코더의 상세도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 불평형 질량체들의 XY 평면에서 각 조합 개수와 회전 조합 상태에 따른 진동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 불평형 질량체들의 XY 평면에서 회전 조합 상태에 따른 가로 및 세로의 진동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 불평형 질량체들의 XY 평면에서 임의의 회전 조합 상태에 따른 경사진 진동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 진동력 제어부의 블록도이다.
도 11은 도 10의 진동력 제어부의 자동제어개념을 나타낸 블록선도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 진동제어 시뮬레이션을 위한 프로그램에서 전달함수가 포함된 자동제어 블록선도를 구현한 프로그램 화면이다.
도 13은 도 12의 프로그램에 구현한 자동제어 블록선도의 위상추적 알고리즘에 따른 주파수 선도이다.
도 14 및 도 15는 두 기진력의 위상차에 따른 기진력 변화를 설명하기 위한 선도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 여러 차수에 따른 진동 제어 실험의 진동 주파수를 나타낸 실험 결과도이다.
도 17과 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치에서 가진력 변경 또한 골든 섹션 서치 방법(Golden section search method)을 사용해서 자동으로 최적의 레벨을 찾아 나타낸 여러 차수에 따른 야드 테스트 결과도이다.
도 19은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 개념도이다.1 is a three-dimensional view of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
4 is a three-dimensional view of an unbalanced mass of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view in another direction for illustrating an encoder and a sensing member in a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of the encoder of FIG. 5 .
7 is a conceptual diagram illustrating the vibration force direction according to the number of combinations and the rotational combination state in the XY plane of the unbalanced masses of the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating horizontal and vertical vibration force directions according to a rotation combination state in an XY plane of unbalanced masses according to an embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram illustrating an inclined vibration force direction according to an arbitrary combination of rotations in the XY plane of unbalanced masses according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of a vibration force control unit of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram showing the automatic control concept of the vibration force control unit of FIG.
12 is a program screen in which an automatic control block diagram including a transfer function is implemented in a program for a vibration control simulation of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention.
13 is a frequency diagram according to a phase tracking algorithm of an automatic control block diagram implemented in the program of FIG. 12 .
14 and 15 are diagrams for explaining a vibrational force change according to a phase difference between two vibrational forces.
16 is an experimental result diagram showing the vibration frequency of the vibration control experiment according to various orders of the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention.
17 and 18 show the change of the excitation force in the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention and automatically find the optimal level using the Golden section search method according to various orders Yard test results.
19 is a conceptual diagram of a vibration control device capable of changing a control force according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to specific embodiments shown in the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치는, 케이싱(100), 케이싱(100)의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 복수로 수평하게 배치되며 케이싱(100)에 각각 불평형 회전 가능하게 결합된 복수의 불평형 질량부(110), 복수의 불평형 질량부(110)에 대응하여 케이싱(100)의 외부에 설치되며 불평형 질량부(110)에 벨트(124) 연결되어 불평형 질량부(110)를 회전 구동시키는 복수의 회전 구동부(120), 및 케이싱(100)의 외부에서 발생되는 외부 진동을 감지하여 복수의 회전 구동부(120)를 각각 위상 제어함으로써 외부 진동을 상쇄시키는 진동력 제어부(130)(도 10 참조)를 포함한다.1 to 4, the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention is a
케이싱(100)은 일부가 개방된 직육면체 형상으로서, 불평형 질량부(110)와 회전 구동부(120)가 설치되는 판상 프레임 구조이다. 이러한 제어력 변경이 가능한 진동제어장치는 외부 진동을 상쇄시키기 위한 선박 또는 해양구조물과 같은 사용처에 고정 설치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 등에 의해 거주구 등의 진동 신호를 검출하고, 진동력 제어부(130)를 통해 진동제어장치의 제어력, 제어위상을 제어하여 거주구 등에 진동 제어력을 발생시킬 수 있다.The
불평형 질량부(110)는 케이싱(100)의 복수 영역에 설치되어 외부 진동을 상쇄하는 방향으로 진동력을 만드는 것으로서, 케이싱(100)에 수직으로 설치되는 회전축(111), 및 회전축(111)에 결합되는 하나 이상의 불평형 질량체(115)를 포함한다.The unbalanced
회전축(111)은 케이싱(100)에 상부 베어링 서포트(113)와 하부 베어링 서포트(114)에 의해 회전 가능하게 설치된다.The
불평형 질량체(115)는 회전축(111)에 대해 무게 중심부가 편심 결합되는 반원판 블록형상으로서, 메인 질량판 상에 질량을 쉽게 조절하기 위한 여러 장의 서브 질량판들을 적층하여 구현할 수 있다.The
불평형 질량부(110)는, 케이싱(100)의 중앙부를 기준으로 양측 한 쌍씩 네 개가 배치되며, 케이싱(100)의 중앙부를 기준으로 양측 제1 영역에 설치되는 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116), 및 케이싱(100)의 중앙부를 기준으로 양측 제2 영역에 설치되는 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)을 포함한다.Four unbalanced
제1 불평형 질량체(116)와 제2 불평형 질량체(117)는, 케이싱(100)의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 동일한 양상으로 배치될 수 있다. 즉 제1 불평형 질량체(116)와 제2 불평형 질량체(117)은 쌍을 이루면서, 동일한 구조로 케이싱(100)의 구분된 동일 면적에 배치된다. 이때, 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)를 구동시키는 각각 한 쌍의 구동모터(121, 121') 중 하나는 마스터가 다른 하나는 슬레이브가 된다.The first
이러한 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)는, 상호 간의 위상을 전자적으로 조절함으로써 외부 진동 제어에 대응하는 적절한 크기의 제어력을 발생시킬 수 있다.The pair of first
회전 구동부(120)는, 구동모터(121, 121'), 구동모터(121, 121')에 마련되는 구동풀리(122), 회전축(111)에 마련되는 종동풀리(123), 구동풀리(122)와 종동풀리(123)를 연결하는 벨트(124), 및 벨트(124)의 장력을 조절하도록 케이싱(100) 상에 설치되는 텐션 롤러(125)를 포함한다.The
구동모터(121, 121')는 구동풀리(122)를 회전시키며, 구동풀리(122)와 벨트(124)에 의해 종동풀리(123)가 회전됨에 따라 종동풀리(123)가 결합된 회전축(111)이 회전됨으로써 불평형 질량체(116, 117)가 개별적으로 회전되어 외부 진동을 상쇄시키기 위한 진동이 발생된다.The driving
도 5와 도 6을 참조하면, 불평형 질량체(116, 117)에는 회전에 따른 회전속도를 감지하기 위한 감지부재(126)이 설치되며, 케이싱(100)의 벽부에는 감지부재(126)의 통과에 따른 불평형 질량체(116, 117)의 회전속도를 감지할 수 있는 엔코더(127)가 설치된다. 이러한 엔코더(127)는 후술되는 엔코더 스플리터(136)에 연결된다.5 and 6, the
다음으로, 도 7 내지 도 9을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 불평형 질량체들의 XY 평면에서 회전 조합 상태에 따른 진동력 방향을 살펴본다. Next, with reference to FIGS. 7 to 9 , a direction of a vibration force according to a rotational combination state in the XY plane of the unbalanced masses according to various embodiments of the present invention will be described.
도 7의 (a)는 불평형 질량체가 1개인 경우로서 불평형 질량체의 회전에 따라 원주 방향의 원심력이 발생하는 것을 도시한 것이고, 도 7의 (b)는 불평형 질량체가 2개인 경우로서 직선 방향의 힘이 발생하고 수직 방향의 힘은 상쇄되는 것을 도시한 것이다. 도 7의 (c)는 본 발명의 일 실시예와 같이 불평형 질량이 4개인 경우로서 직선 방향의 2개의 힘이 발생하되, 위상차를 주면 제어력의 크기 조절이 가능하며 수직 방향의 힘은 상쇄되는 것을 도시한 것이다. 이러한 진동력의 방향은 불평형 질량체들의 위상차에 의해 발생되는 것이다. 진동력 제어부(130)는 각각의 구동모터(121, 121')를 통해 개별 제어하여, 외부 진동에 대응하여 제1 불평형 질량체(116)와 제2 불평형 질량체(117)의 회전 위치에 따른 위상차 제어를 전자적으로 수행함으로써 진동력의 조합 방향과 조합된 진동력의 크기를 조절하게 된다.FIG. 7(a) shows that centrifugal force in the circumferential direction is generated according to the rotation of the unbalanced mass as a case of one unbalanced mass, and FIG. It is shown that this occurs and the force in the vertical direction cancels out. 7 (c) is a case in which there are four unbalanced masses as in an embodiment of the present invention, and two forces in the linear direction are generated, but the magnitude of the control force can be adjusted by giving a phase difference, and the force in the vertical direction is canceled it will be shown The direction of the vibration force is generated by the phase difference between the unbalanced masses. The
일예로, 도 8을 참조하면, 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)는, 케이싱(100)의 중앙부에서 직각 교차하는 복수의 라인에 대해 선택적으로 상호 반대로 회전됨으로써 복수의 라인 중 어느 하나를 따른 상호 반대의 직선력을 발생시킬 수 있으며, 도 8의 (a)는 수평 방향을, 도 8의 (b)는 수직 방향을 예시한 도면이다. 또한, 도 9를 참조하면, 제1 불평형 질량체(116)와 제2 불평형 질량체(117) 등 4개의 불평형 질량체의 임의의 회전 조합 상태에서는 경사진 진동력 방향으로 진동력이 나타나게 된다.As an example, referring to FIG. 8 , the pair of first
이러한 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)의 조합된 진동에 따른 직선력의 발생은 진동력 제어부의 전자적 위상차 제어에 의해 외부 진동을 상쇄시킬 수 있는 방향으로 크기가 자동 조절될 수 있다. 즉, 진동력 제어부(130)는 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)을 사용하여 외부 진동에 대한 상쇄 진동을 만들어 사용처(구조물)의 진동을 감소시킬 수 있다.The generation of linear force according to the combined vibration of the pair of first
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 진동력 제어부(130)는, 메인 컨트롤러(131), 메인 컨트롤러(131)에 연결되는 복수의 서브 컨트롤러(132), 서브 컨트롤러(132)에 마련되는 복수의 엔코더 카운터(133), 서브 컨트롤러(132)에 마련되는 복수의 디지털 아날로그 컨버터(134), 복수의 디지털 아날로그 컨버터(134)에 연결되는 복수의 모터 드라이버(135), 및 모터 드라이버(135)에 연결되는 엔코더 스플리터(136) 등을 주요한 제어 요소로 포함할 수 있으며, 이들은 진동력의 자동 제어를 구현하도록 적절히 배선되거나 기판 상에서 연결된다.Referring to FIG. 10 , the
하나의 서브 컨트롤러(132)에는 각각 복수의 구동모터(121, 121')가 연결될 수 있으며, 복수의 구동모터(121, 121')는 서브 컨트롤러(132)에 연결된 각각의 모터 드라이버(135)에 의해 마스터와 서브로 작동하게 된다.A plurality of driving
도 10과 도 11을 참조하면, 엔진 등의 물체의 진동은 진동센서 등을 통해 엔코더 카운터(133)로 입력되며, 엔코더 스플리터(136)에 입력된 회전 측정치는 복수의 구동모터(121)에 연결되는 각각의 서브 컨트롤러(132)에서 각각 다른 엔코더 카운터(133)에 입력된다.10 and 11 , vibration of an object such as an engine is input to the
진동력 제어부(130)의 한 쌍의 제1 불평형 질량체(116)와 한 쌍의 제2 불평형 질량체(117)에 대한 전자적 자동 제어는 외부 진동을 입력 받아 외부 진동에 대해 자동으로 진동력을 제어하는 PID제어 방법을 사용할 수 있다.The electronic automatic control of the pair of first
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 진동제어 시뮬레이션을 위한 프로그램에서 전달함수가 포함된 자동제어 블록선도를 구현한 프로그램 화면이며, 도 13은 도 12의 프로그램에 구현한 자동제어 블록선도의 위상추적 알고리즘에 따른 주파수 선도이며, 도 14 및 도 15는 두 기진력의 위상차에 따른 기진력 변화를 설명하기 위한 선도이다.12 is a program screen in which an automatic control block diagram including a transfer function is implemented in a program for a vibration control simulation of a vibration control device capable of changing a control force according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is the program of FIG. It is a frequency diagram according to the phase tracking algorithm of the implemented automatic control block diagram, and FIGS. 14 and 15 are diagrams for explaining the vibrational force change according to the phase difference between the two vibrational forces.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 진동력 제어부(130)의 자동 제어에 따른 조합된 진동력의 크기와 외부 진동의 상쇄 정도는, 매트랩(MATLAB)과 같은 자동제어 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 시뮬레이션할 수 있다.12 to 15 , the magnitude of the combined vibration force according to the automatic control of the vibration
매트랩(MATLAB)과 같은 자동제어 시뮬레이션 프로그램에서는 제어논리회로 블록선도를 미리 가상적으로 구현할 수 있으며, 제어논리회로 블록선도에서 시간에 따른 자동 계산된 진동의 위상을 출력할 수 있다.In an automatic control simulation program such as MATLAB, the control logic circuit block diagram can be implemented virtually in advance, and the automatically calculated phase of vibration according to time can be output from the control logic circuit block diagram.
이하, 도 13 내지 15를 참조하여, 두 기진력의 위상차에 따른 기진력 변화를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 13 to 15 , a change in the vibratory force according to the phase difference between the two excitation forces will be described in detail.
도 13에 도시한 바와 같이, 선체에서 발생한 진동을 제어하기 위해서는 동일한 크기의 반대 위상을 가진 진동을 발생시켜야 한다. 동일한 크기의 진동을 발생시키기 위해서는 그에 상응하는 제어력이 필요하며, 이러한 제어력을 정리하게 제어하는 기술이 필요하다. 그러나 기존의 기계적이고 수동적인 방법으로는 이러한 제어력의 정밀한 제어에 한계가 있으며, 그에 따라 오차가 발생할 수밖에 없는 문제가 있다. As shown in Fig. 13, in order to control the vibration generated in the hull, it is necessary to generate vibration having the same magnitude and opposite phase. In order to generate vibrations of the same magnitude, a corresponding control force is required, and a technique for controlling these control forces in an organized manner is required. However, there is a limit to the precise control of such a control force in the existing mechanical and manual methods, and thus there is a problem that an error is inevitable.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동제어장치의 경우, 제어력을 기계적으로 제어하지 않고, 두 개의 조화력에 위상차를 주어 그 크기를 미세하게 조정 또는 조절할 수 있다.In the case of the vibration control device according to an embodiment of the present invention, the size of the vibration control device may be finely adjusted or adjusted by giving a phase difference to two harmonic forces without mechanically controlling the control force.
전술한 바와 같이, 기존의 진동제어장치의 경우, 실제 선박의 적재하중 변경 시 선박의 동특성이 변경되어, 특정 하중 조건에서 설정한 제어력과 위상이 맞지 않아, 진동저감 효과를 보지 못하는 경우가 발생하고 있고, 결과적으로 기존의 진동제어장치의 경우 제어력 변경 및 제어 위상 설정이 어렵기 때문에 전문가가 승선하여 조정 또는 조절하지 않고서는 진동 저감이 어려운 문제가 있고, 전문가에 의해 적재하중이 변경될 때마다 매번 조정 또는 조절을 하는 경우 그 비용이 증가할 수밖에 없다.As described above, in the case of the existing vibration control device, when the actual loading of the ship is changed, the dynamic characteristics of the ship are changed, and the phase does not match with the control force set under a specific load condition, so that the vibration reduction effect cannot be seen. As a result, in the case of the existing vibration control device, it is difficult to change the control force and set the control phase, so there is a problem in that it is difficult to reduce the vibration without an expert on board and adjusting or adjusting it. In case of adjustment or adjustment, the cost is inevitably increased.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동제어장치의 경우, 제어력 변경을 전자적으로 변경 가능하도록 구성하고, 최적의 제어 위상을 추정하는 알고리즘을 탑재하고 있어, 선원이 직접 쉽게 조정 또는 조절할 수 있으므로, 선내 진동 저감을 통하여 보다 안락한 환경을 선원에게 제공할 수 있다. In the case of the vibration control device according to an embodiment of the present invention, the control force change is configured to be electronically changeable, and an algorithm for estimating the optimal control phase is mounted, so that the crew can easily adjust or adjust the in-board vibration. A more comfortable environment can be provided to seafarers through reduction.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동제어장치의 제어력 조정 또는 조절 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for adjusting or adjusting the control force of the vibration control device according to an embodiment of the present invention will be described.
하기의 수학식 1 내지 3을 참조하면, 동일한 크기의 두 개의 힘(F1, F2)이 동일한 회전속도()로 일정한 위상차()를 가지며 회전하는 경우, 두 개의 힘의 합성력()은 수학식 3과 같이 삼각함수의 합차 공식을 이용하여 계산할 수 있다.Referring to
수학식 3을 참조하면, 두 개의 힘의 합성력의 크기는 로 두 개의 힘의 위상차를 조절함으로써, 원래 힘의 0에서 2배까지 임의로 크기를 변화시킬 수 있다. 즉, 동일한 크기의 두 쌍(4개)의 불평형 질량을 동일한 속도와, 적절한 방향으로 회전시킬 경우 동일한 크기와 동일한 방향의 힘 F1과 F2가 발생한다. 이 두 쌍의 힘이 발생하는 위상()을 조절하면 불평형 질량의 기계적인 수정 없이도 전자적으로 힘의 크기를 임의로 조절할 수 있게 된다.Referring to Equation 3, the magnitude of the combined force of the two forces is By adjusting the phase difference between the two forces, the magnitude can be arbitrarily changed from 0 to 2 times the original force. That is, when two pairs (four) of the same size of unbalanced mass are rotated at the same speed and in an appropriate direction, forces F 1 and F 2 of the same size and in the same direction are generated. The phase in which these two pairs of forces occur ( ), it is possible to arbitrarily control the magnitude of the force electronically without mechanical correction of the unbalanced mass.
예를 들어, 두 힘의 크기가 1이고 회전하는 주파수가 1Hz일 경우를 가정하면, 도 14의 (a)와 같이 F1 및 F2는 파란색선과 빨간색선으로, 그 합성력은 검정색선으로 나타날 수 있다. 이때 두 개의 힘을 각각의 시간에서 합성하게 되면 합성력이 나오는데, F1과 F2의 위상차가 없을 경우 두 힘의 합성력은 수학식 3에 의해 2가 된다.For example, assuming that the magnitude of the two forces is 1 and the rotation frequency is 1 Hz, F 1 and F 2 are blue and red lines as shown in FIG. have. At this time, when the two forces are synthesized at each time, a resultant force is obtained. If there is no phase difference between F 1 and F 2 , the combined force of the two forces becomes 2 by Equation 3 (Equation 3).
이때, 두 힘 간에 임의의 위상차를 주는 경우 두 힘의 합성력을 미세하게 조정 또는 조절할 수 있는데, 도 14의 (b)와 같이 F1 및 F2의 위상차가 60도일 경우 두 힘의 합성력은 이 되며, 도 15의 (a)와 같이 F1 및 F2의 위상차가 120도일 경우 두 힘의 합성력은 1이 되고, 도 15의 (b)와 같이 F1 및 F2의 위상차가 180도일 경우 두 힘은 서로 반대로 작용하게 되어 그 합성력은 0이 된다.At this time, in the case that any phase difference between the two strength may fine-tune or adjust the resultant force of two forces, F 1 and if the phase difference is 60 degrees in the F 2 as shown in (b) of Fig. 14 is a resultant force of two forces When the phase difference between F 1 and F 2 is 120 degrees as shown in (a) of FIG. 15, the combined force of the two forces becomes 1, and when the phase difference between F 1 and F 2 is 180 degrees as shown in FIG. 15 (b) The two forces act opposite each other, and the resultant force is zero.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동제어장치는 동일한 크기의 두 쌍의 불평형 질량을 동일한 속도와 적절한 방향으로 회전시켜 이 두 쌍의 힘 간에 위상을 조절하여 합성력의 크기를 미세하게 조정 또는 조절할 수 있게 된다.Accordingly, the vibration control device according to an embodiment of the present invention rotates two pairs of unbalanced masses of the same size at the same speed and in an appropriate direction to adjust the phase between the two pairs of forces to finely adjust or adjust the magnitude of the combined force. be able to
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 여러 차수에 따른 진동 제어 실험의 진동 주파수를 나타낸 실험 결과도로서, 불평형 질량체들의 여러 차수에 따른 위상 차이 조절에 의해 진동 주파수가 감소됨을 알 수 있다.16 is an experimental result diagram showing the vibration frequency of a vibration control experiment according to various orders of the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention. It can be seen that is decreased.
도 17과 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치에서 가진력 변경 또한 골든 섹션 서치 방법(Golden section search method)을 사용해서 자동으로 최적의 레벨을 찾아 나타낸 여러 차수에 따른 야드 테스트 결과도이다.17 and 18 show the change of the excitation force in the vibration control device capable of changing the control force according to an embodiment of the present invention and automatically find the optimal level using the Golden section search method according to various orders Yard test results.
본 실시예에서는, 진동력 제어부(130)에 의한 가진력 변경 또한 골든 섹션 서치 방법(Golden section search method)을 사용해서 자동으로 최적의 레벨을 찾을 수 있다. 이에 따르면, 진동력 제어부(130)는 자동으로 최적 위상과 최적 힘을 찾을 수 있도록 구현되어 있기 때문에, 전문적인 진동 지식이 없는 선원이 불편한 진동을 감지했을 때, 실시간으로 쉽게 전자적으로 제어 가능하며, 충분히 불편한 진동을 상쇄시킬 수 있다. In this embodiment, it is possible to automatically find the optimal level by using the change of the excitation force by the vibration
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어력 변경이 가능한 진동제어장치의 개념도이다.19 is a conceptual diagram of a vibration control device capable of changing a control force according to another embodiment of the present invention.
도 19를 참조한 다른 실시예에 따르면, 케이싱(100)은 상부 공간과 하부 공간 및 상부 공간과 하부 공간을 구분하는 중간부(105)가 있는 복층으로 마련되며, 불평형 질량부(110)는 케이싱(100)의 상부 공간과 하부 공간에 복수개씩 불평형 질량체(115)가 구분 배치될 수 있다.According to another embodiment with reference to FIG. 19, the
회전축(111, 111')은 케이싱(100)의 상부 공간과 하부 공간에 각각 배치되는 복수의 제1 회전축(111)과 복수의 제2 회전축(111')을 포함한다. 회전 구동부(120)는, 케이싱(100)의 상부에 설치되는 구동모터(121), 및 제1 회전축(111)과 제2 회전축(111')을 연결하도록 제1 회전축(111)과 제2 회전축(111')에 결합되는 복수의 기어(141, 142)를 포함할 수 있다.The
상기와 같이 기술된 본 발명은, 복수의 불평형 질량 간의 상대적 위상을 기계적으로 조작하는 것이 아니라, 전자제어방식으로 조절하여 손쉽게 제어력 크기 변경 가능할 뿐만 아니라, 제어력의 방향을 한 평면에서 원하는 방향으로 자유롭게 변경 가능하며, 진동제어을 위한 최적 위상을 GSSM을 사용하여 선박 화물 적재로 인하여 구조물의 동특성이 변경되는 경우에도 실시간으로 자동으로 제어력과 위상을 조절할 있는 동시에, 기어가 없으므로 이로 인한 소음 진동이 없고 윤활 시스템이 필요 없는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공할 수 있다.According to the present invention described above, the relative phase between a plurality of unbalanced masses is not mechanically manipulated, but by electronic control, so that the magnitude of the control force can be easily changed, and the direction of the control force can be freely changed from one plane to a desired direction. By using GSSM as the optimal phase for vibration control, even when the dynamic characteristics of the structure are changed due to ship cargo loading, the control force and phase are automatically adjusted in real time. It is possible to provide a vibration control device capable of changing unnecessary control force and a ship or offshore structure including the device.
더욱이, 본 발명은 종래 기술에 비해 저중심 설계 및 동일한 평면에 불평형 질량이 배치되어 있어 장비자체에서 외부 모멘트가 발생하기 않는 제어력 변경이 가능한 진동제어장치 및 동 장치를 포함하는 선박 또는 해양구조물을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention provides a vibration control device capable of changing the control force that does not generate an external moment in the equipment itself due to a low center of gravity design and an unbalanced mass disposed on the same plane compared to the prior art, and a ship or offshore structure including the device. can
이상과 같이 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described as described above, those of ordinary skill in the art based thereon can add or change components within the scope that does not depart from the essential technical spirit of the present invention described in the claims. , it will be possible to variously modify and change the present invention by deletion or addition, which is also included within the scope of the present invention.
100: 케이싱 110: 복수의 불평형 질량부
111: 회전축 112: 휠 어댑터
113: 상부 베어링 서포트 114: 하부 베어링 서포트
115: 불평형 질량체
116: 제1 불평형 질량체 117: 제2 불평형 질량체
120: 복수의 회전 구동부 121: 구동모터
122: 구동풀리 123: 종동풀리
124: 벨트 125: 텐션 롤러
126: 감지부재 127: 엔코더
130: 진동력 제어부 131: 메인 컨트롤러
132: 서브 컨트롤러 133: 엔커더 카운터
134: 아날로그 컨버터 135: 모터 드라이버
136: 엔코더 스플리터100: casing 110: a plurality of unbalanced mass parts
111: axis of rotation 112: wheel adapter
113: upper bearing support 114: lower bearing support
115: unbalanced mass
116: first unbalanced mass 117: second unbalanced mass
120: a plurality of rotation driving unit 121: drive motor
122: drive pulley 123: driven pulley
124: belt 125: tension roller
126: sensing member 127: encoder
130: vibration force control unit 131: main controller
132: sub controller 133: encoder counter
134: analog converter 135: motor driver
136: encoder splitter
Claims (13)
상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 복수로 동일 평면 상에 수평하게 배치되며, 상기 케이싱에 각각 불평형 회전 가능하게 결합된 복수의 불평형 질량부;
상기 복수의 불평형 질량부 각각에 대응하여 상기 케이싱의 외부에 설치되며, 상기 불평형 질량부 각각에 연결되어 상기 불평형 질량부를 각각 회전 구동시키는 복수의 회전 구동부; 및
상기 케이싱의 외부에서 발생되는 외부 진동을 감지하여 상기 복수의 회전 구동부를 각각 위상 제어함으로써 상기 외부 진동을 상쇄시키는 진동력 제어부를 포함하고,
상기 불평형 질량부는, 상기 케이싱에 수직으로 설치되는 하나 이상의 회전축, 및 상기 회전축에 결합되는 하나 이상의 불평형 질량체를 포함하며,
상기 불평형 질량체는 상기 회전축에 대해 무게 중심부가 편심 결합되는 반원판 블록형상이고,
상기 불평형 질량체에는 회전에 따른 회전속도를 감지하기 위한 감지부재가 설치되며, 상기 케이싱의 벽부에 상기 감지부재의 통과에 따른 상기 불평형 질량체의 회전속도를 감지할 수 있는 엔코더가 설치되며,
상기 불평형 질량부는, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 한 쌍씩 네 개가 배치되되, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 제1 영역에 설치되는 한 쌍의 제1 불평형 질량체; 및 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 제2 영역에 설치되는 한 쌍의 제2 불평형 질량체를 포함하고, 상기 제1 불평형 질량체와 상기 제2 불평형 질량체는, 상기 케이싱의 중앙부를 기준으로 양측 영역에 동일하게 배치되며,
상기 회전 구동부는 상기 네 개의 불평형 질량부 각각에 연결된 네 개의 회전 구동부로서, 상기 한 쌍의 제1 불평형 질량체를 구동시키는 제1 마스터 회전 구동부 및 제1 슬레이브 회전 구동부, 상기 한 쌍의 제2 불평형 질량체를 구동시키는 제2 마스터 회전 구동부 및 제2 슬레이브 회전 구동부를 포함하고,
상기 한 쌍의 제1 불평형 질량체와 상기 한 쌍의 제2 불평형 질량체는, 상기 제1 마스터 회전 구동부 및 상기 제2 마스터 회전 구동부의 회전에 각각 대응하여 상기 제1 슬레이브 회전 구동부 및 상기 제2 슬레이브 회전 구동부가 각각 상호 반대로 회전제어됨으로써 상기 외부 진동에 대응한 상호 반대의 조합된 직선력을 발생시키되, 상기 회전 구동부는 상기 진동력 제어부의 위상차 전자제어에 의해 조합 방향과 진동력이 실시간 조절되며,
상기 외부 진동은 선박에 설치되는 엔진 또는 프로펠러에 의한 진동이고,
상기 진동력 제어부는 GSSM을 사용하여 자동으로 위상차 전자제어를 실시간으로 진행하되, 상기 GSSM을 통해 최적 위상 및 최적 제어력을 도출하고, 상기 제1 마스터 회전 구동부 및 상기 제2 마스터 회전 구동부의 위상을 비교하여 상기 최적 제어력을 맞추고, 상기 엔코더를 통해 감지된 회전속도에 의해 산출된 상기 제1 마스터 회전 구동부의 회전속도 및 위상과 상기 엔진 또는 상기 프로펠러의 회전속도 및 위상을 비교하여 상기 최적 위상을 맞춰 상기 외부 진동을 상쇄시키는,
제어력 변경 가능한 진동제어장치.casing;
a plurality of unbalanced mass portions arranged horizontally on the same plane in a plurality of regions on both sides based on the central portion of the casing, each unbalanced rotatably coupled to the casing;
a plurality of rotational driving units installed on the outside of the casing corresponding to each of the plurality of unbalanced mass portions and connected to each of the unbalanced mass portions to rotationally drive the unbalanced mass portions; and
And a vibration force control unit for canceling the external vibration by sensing the external vibration generated from the outside of the casing and controlling the phase of each of the plurality of rotation driving units,
The unbalanced mass includes one or more rotating shafts installed perpendicularly to the casing, and one or more unbalanced masses coupled to the rotating shaft,
The unbalanced mass has a semi-disk block shape in which a center of gravity is eccentrically coupled to the rotation axis,
A sensing member for detecting the rotational speed according to rotation is installed in the unbalanced mass, and an encoder capable of detecting the rotational speed of the unbalanced mass according to the passage of the sensing member is installed on the wall of the casing,
The unbalanced mass portion may include: a pair of first unbalanced masses disposed in pairs of four on both sides based on the central portion of the casing, and installed in both first regions with respect to the central portion of the casing; and a pair of second unbalanced masses installed in second regions on both sides with respect to the central portion of the casing, wherein the first unbalanced mass and the second unbalanced mass are identical to both regions based on the central portion of the casing is placed neatly,
The rotation driving unit includes four rotation driving units connected to each of the four unbalanced mass units, a first master rotation driving unit and a first slave rotation driving unit driving the pair of first unbalanced masses, and the pair of second unbalanced masses It includes a second master rotation driving unit and a second slave rotation driving unit for driving,
The pair of first unbalanced masses and the pair of second unbalanced masses may rotate the first slave rotation driving part and the second slave rotation driving part corresponding to the rotations of the first master rotation driving part and the second master rotation driving part respectively. Each of the driving units is rotationally controlled opposite to each other to generate mutually opposite combined linear force corresponding to the external vibration, and the rotational driving unit is controlled in real time by the phase difference electronic control of the vibration force control unit to adjust the combination direction and the vibration force,
The external vibration is vibration by an engine or a propeller installed on a ship,
The vibration force control unit automatically performs phase difference electronic control in real time using GSSM, derives an optimum phase and optimum control force through the GSSM, and compares the phases of the first master rotation driving unit and the second master rotation driving unit to match the optimum control force, and compare the rotation speed and phase of the first master rotation drive unit calculated by the rotation speed sensed through the encoder with the rotation speed and phase of the engine or the propeller to match the optimum phase to cancel external vibrations,
Vibration control device that can change the control force.
상기 불평형 질량체는
메인 질량판; 및
상기 메인 질량판 상에 적층되며, 질량을 조절하기 위한 하나 이상의 서브 질량판을 포함하는, 제어력 변경 가능한 진동제어장치.The method of claim 1,
The unbalanced mass is
main mass plate; and
and one or more sub-mass plates stacked on the main mass plate and configured to control mass.
상기 회전 구동부는,
구동모터;
상기 구동모터에 마련되는 구동풀리;
상기 회전축에 마련되는 종동풀리;
상기 구동풀리와 상기 종동풀리를 연결하는 벨트; 및
상기 벨트의 장력을 조절하도록 상기 케이싱 상에 설치되는 텐션 롤러를 포함하는, 제어력 변경이 가능한 진동제어장치.The method of claim 1,
The rotary drive unit,
drive motor;
a driving pulley provided in the driving motor;
a driven pulley provided on the rotating shaft;
a belt connecting the driving pulley and the driven pulley; and
A vibration control device capable of changing the control force, comprising a tension roller installed on the casing to adjust the tension of the belt.
상기 한 쌍의 제1 불평형 질량체와 상기 한 쌍의 제2 불평형 질량체는, 상기 케이싱의 중앙부에서 직각 교차하는 복수의 라인에 대해 선택적으로 상호 반대로 회전됨으로써 상기 복수의 라인 중 어느 하나를 따른 상호 반대의 직선력을 발생시키는, 제어력 변경이 가능한 진동제어장치.The method of claim 1,
The pair of first unbalanced masses and the pair of second unbalanced masses are selectively rotated opposite to each other with respect to a plurality of lines intersecting at right angles at the central portion of the casing so as to be opposite to each other along any one of the plurality of lines. A vibration control device that generates a linear force and can change the control force.
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---|---|---|---|
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
KR100347778B1 (en) * | 1994-08-24 | 2002-09-18 | 게르트센 운트 올루프센 아/에스 | Vibration-compensating apparatus |
KR101089557B1 (en) * | 2011-09-22 | 2011-12-05 | 금오기전 주식회사 | Vibration exciter for vibration compensation |
KR101199162B1 (en) | 2010-08-30 | 2012-11-12 | 현대중공업 주식회사 | 3-Axis controlable vibration compensator |
KR20130005071A (en) | 2011-07-05 | 2013-01-15 | 현대중공업 주식회사 | Vibration reduction device |
KR20140147099A (en) * | 2012-04-20 | 2014-12-29 | 바르실라 핀랜드 오이 | Balancing arrangement and piston engine |
-
2021
- 2021-02-03 KR KR1020210015639A patent/KR102322082B1/en active IP Right Grant
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