KR102455871B1 - 대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치 - Google Patents

대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨테이너선의 라싱브릿지에 설치되어 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 라싱브릿지(10)에 수평으로 위치이동 가능하게 지지되는 질량체(20); 상기 질량체(20)의 위치를 이동하도록 외력을 작용하는 구동수단(30); 및 상기 컨테이너선의 진동 패턴에 대응하여 구동수단(30); 및 상기 컨테이너선의 진동 패턴에 대응하여 구동수단(30)에 출력을 인가하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각각의 라싱브릿지에 설치되는 질량체의 위치에 따른 라싱브릿지의 고유진동수 변경으로 주기관과 프로펠러에 의한 공진회피가 가능하므로 이를 통하여 라싱브릿지의 진동을 능동적으로 저감시키는 효과가 있다.

Description

대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치 {Horizontal type anti-vibration apparatus for lashing bridge of large container ship}
본 발명은 컨테이너선 라싱브릿지의 진동저감에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대형의 컨테이너선에 배치되는 라싱브릿지에 설치하기 위한 수평형 진동저감 장치에 관한 것이다.
대형 컨테이너선의 라싱브릿지는 구조상의 취약성으로 인하여 주기관과 프로펠러 기진력에 의한 공진으로 진동문제가 빈번하게 발생하므로 공진회피 및 진동저감을 위한 장치가 필요로 된다.
이와 관련되는 선행기술문헌의 일예로서, 한국 공개특허공보 제2012-0113365호는 라싱 브리지의 측면에 트러스 구조로 설치되는 상부 서포트 및; 계선 갑판 상부, 양측 선미 갑판 사이에 설치되는 하부 서포트;를 포함한다.
그러나, 각 라싱브릿지의 공진발생 조건은 라싱브릿지별로 상이하므로 서포트를 설치하는 방진대책은 그 효과가 미미할 것으로 예상된다.
선행기술문헌의 다른 예로서, 한국 등록특허공보 제1390231호는 높이 조절이 가능하도록 형성되는 래싱브리지 모듈; 선박의 엔진 및 프로펠러 중 적어도 하나의 가진진동수를 산출하는 가진진동수 산출부; 및 가진진동수를 래싱브리지 모듈의 고유진동수와 비교하고, 고유진동수가 가진진동수에 대하여 공진 회피되도록 래싱브리지 모듈의 높이를 조절하는 높이조절부;를 포함한다.
그러나, 대형 컨테이너선의 경우에는 래싱브리지 모듈의 높이 조절이 장치의 복잡화를 초래하기 때문에 현실 적용의 유용성을 기대하기 곤란하다.
한국 공개특허공보 제2012-0113365호 "컨테이너 선박의 라싱 브리지의 방진 구조" (공개일자 : 2012.10.15.) 한국 등록특허공보 제1390231호 "선박용 래싱브리지 진동저감장치" (공개일자 : 2013.10.16.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 대형 컨테이너선의 라싱브릿지 최상단에 수평으로 이동 가능한 질량체를 설치하여 공진이 발생하는 라싱브릿지에 대한 질량체 이동으로 고유진동수 변경을 통한 공진회피와 진동저감을 유발하기 위한 대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 컨테이너선의 라싱브릿지에 설치되어 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 라싱브릿지에 수평으로 위치이동 가능하게 지지되는 질량체; 상기 질량체의 위치를 이동하도록 외력을 작용하는 구동수단; 및 상기 컨테이너선의 진동 패턴에 대응하여 구동수단에 출력을 인가하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 질량체는 라싱브릿지 상에서 이동경로를 한정하는 가이드레일을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 구동수단은 라싱브릿지의 일측과 타측에서 질량체와 각각 연결되는 윈치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 라싱브릿지에 복수로 설치되는 진동센서, 질량체의 이동된 위치를 검출하는 위치센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 질량체는 회동 가능한 아암 상에 원웨이클러치를 개재하여 지지되는 제동휠을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 각각의 라싱브릿지에 수평형 질량체를 설치하여 질량체 위치에 따른 라싱브릿지의 고유진동수 변경으로 주기관과 프로펠러에 의한 공진회피가 가능하므로 이를 통하여 라싱브릿지의 진동을 능동적으로 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 전체적으로 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 변형예를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제어수단을 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 컨테이너선의 라싱브릿지에 설치되어 진동을 저감하는 장치에 관하여 제안한다. 대형 컨테이너선의 라싱브릿지(10)는 4~5단으로 그 높이가 십수미터가 되고 폭은 1.0미터 내외로 진동에 취약한 구조이다. 또한 각각의 라싱브릿지(10)의 공진 주파수(고유진동수)는 상이하게 발생된다. 물론, 본 발명은 대형 컨테이너선의 라싱브릿지(10)에 대한 진동 저감에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면 질량체(20)가 상기 라싱브릿지(10)에 수평으로 위치이동 가능하게 지지되는 구조이다. 라싱브릿지(10)는 수직부재(11)와 수평부재(12)가 격자 형태로 결합되는 구조이며, 도 1에서 최상단 수평부재(12)에 질량체(20)를 설치하는 상태를 예시한다. 질량체(20)는 해당 라싱브릿지(10)의 고유진동수 변동을 위한 요소로서 라싱브릿지(10)의 중량과 강성을 고려하여 최소의 크기와 중량으로 결정한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 질량체(20)는 라싱브릿지(10) 상에서 이동경로를 한정하는 가이드레일(22)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 수평부재(12)의 상면에 가이드레일(22)이 설치된 상태를 예시하지만 이에 한정되지 않고 여타의 부분에 대체적/병용적으로 설치가 가능하다. 가이드레일(22)은 라싱브릿지(10)의 손상을 방지하면서 질량체(20)의 원활한 수평 이동을 유도한다.
또, 본 발명에 따르면 구동수단(30)이 상기 질량체(20)의 위치를 이동하도록 외력을 작용하는 구조이다. 구동수단(30)은 질량체(20)가 라싱브릿지(10)의 중심으로 복귀하거나 일측(좌현) 또는 타측(우현)으로 편재하도록 외부에서 구동력을 제공한다. 질량체(20)의 위치 이동에 의하여 라싱브릿지(10)의 고유진동수 변동이 유발된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 구동수단(30)은 라싱브릿지(10)의 일측과 타측에서 질량체(20)와 각각 연결되는 윈치(36)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 일측 윈치(36)가 와이어(32)를 개재하여 질량체(20)의 일측에 연결된 상태를 예시한다. 와이어(32)는 다수의 가이드롤러(34)를 개재하여 설치되는 것으로서 도 1과 같은 수평부재(12)의 저면이 아닌 상면으로 유도될 수도 있다. 윈치(36)는 도 1과 같은 데크가 아닌 수평부재(12)의 단부에 배치될 수도 있다. 윈치(36)는 정역구동 가능하면서 제동 기능을 포함하는 방식으로 구성한다.
또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 컨테이너선의 진동 패턴에 대응하여 구동수단(30)에 출력을 인가하는 구조이다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어기(46)를 기반으로 한다. 구동수단(30)의 윈치(36)는 제어기(46)의 출력인터페이스에 연결된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 라싱브릿지(10)에 복수로 설치되는 진동센서(41)(42), 질량체(20)의 이동된 위치를 검출하는 위치센서(44)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 라싱브릿지(10)의 중앙부에 설치되는 진동센서(41)와 양단부에 설치되는 진동센서(42)를 예시한다. 위치센서(44)는 가이드레일(22) 또는 윈치(36)에 설치되어 질량체(20)의 위치를 검출한다. 진동센서(41)(42)와 진동센서(42)는 제어기(46)의 입력인터페이스에 연결된다.
본 발명의 변형예로서, 상기 질량체(20)는 회동 가능한 아암(26) 상에 원웨이클러치(28)를 개재하여 지지되는 제동휠(25)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 질량체(20)의 양측으로 연결되는 와이어(32)가 절단되거나, 윈치(36)의 고장이 발생하는 등의 사고 시에 질량체(20)가 컨테이너선의 요동에 의하여 임의로 이동하지 않도록 제동휠(25)이 구성된다. 도 2를 참조하면, 아암(26)이 질량체(20)의 내부에 힌지를 개재하여 회동하도록 수용되고, 아암(26)의 단부에 제동휠(25)이 원웨이클러치(28)를 개재하여 결합되고, 아암(26)의 일측에는 하방향 회동을 유발하도록 스프링이 설치된다.
이에 따라, 도 2와 같이 좌측의 윈치(36)와 와이어(32)로 외력(구동력)이 인가되면 좌측 제동휠(25)이 가이드레일(22)와 분리되고 우측 제동휠(25)은 접촉되지만 부호 B처럼 일방향 회전이 허용된다. 우측의 윈치(36)와 와이어(32)에 의하여 외력이 인가되면 반대로 좌측 제동휠(25)이 부호 A처럼 일방향 회전을 허용한다. 양측의 와이어(32)에서 외력의 인가가 없으면 스프링의 탄성력으로 양측 제동휠(25)이 가이드레일(22)에 밀착되어 임의적 이동을 구속한다. 제동휠(25)의 제동력을 높이도록 가이드레일(22)에 치형부(23)를 설치할 수도 있다.
작동의 일예로서, 초기의 질량체(20)의 위치는 해당 라싱브릿지(10)의 수평부재(12)에서 중앙부이며, 라싱브릿지(10)에 진동이 발생하면 일측 또는 타측으로 질량체(20)의 위치를 변경했다가 다시 중앙으로 복귀한다. 즉, 제어기(46)는 진동센서(41)(42)와 위치센서(44)의 입력을 실시간으로 확인하면서 메모리에 설정된 알고리즘(프로그램 및 데이터)에 따라서 질량체(20)의 편재되는 거리를 조절하여 고유진동수 변동을 유발하므로 공진회피 및 진동저감을 도모한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 라싱브릿지 11: 수직부재
12: 수평부재 20: 질량체
22: 가이드레일 23: 치형부
25: 제동휠 26: 아암
28: 원웨이클러치 30: 구동수단
32: 와이어 34: 가이드롤러
36: 윈치 40: 제어수단
41, 42: 진동센서 44: 위치센서
46: 제어기

Claims (5)

  1. 컨테이너선의 라싱브릿지에 설치되어 진동을 저감하는 장치에 있어서:
    상기 라싱브릿지(10)에 수평으로 위치이동 가능하게 지지되는 질량체(20);
    상기 질량체(20)의 위치를 이동하도록 외력을 작용하는 구동수단(30); 및
    상기 컨테이너선의 진동 패턴에 대응하여 구동수단(30)에 출력을 인가하는 제어수단(40);을 포함하되,
    상기 질량체(20)는 라싱브릿지(10) 상에서 이동경로를 한정하는 가이드레일(22)을 더 구비하되,
    상기 가이드레일(22)은 상기 라싱브릿지(10)의 손상을 방지하면서 상기 질량체(20)의 원활한 수평 이동을 유도하며,
    상기 구동수단(30)은 라싱브릿지(10)의 일측과 타측에서 상기 질량체(20)와 각각 연결되는 윈치(36)를 구비하되,
    상기 윈치(36)는 가이드롤러(34)에 지지되는 와이어(32)에 의해 상기 질량체(20)가 상기 가이드레일(22) 상에서 서로 다른 위치를 제공할 수 있게 수평이동하여 상기 라싱브릿지(10)의 고유진동수 변경으로 주기관과 프로펠러에 의한 공진회피가 가능하도록 하며,
    상기 제어수단(40)은 상기 라싱브릿지(10)에 복수로 설치되는 진동센서(41)(42), 질량체(20)의 이동된 위치를 검출하는 위치센서(44)를 포함하되,
    상기 위치센서(44)는 상기 가이드레일(22) 또는 상기 윈치(46)에 설치되어 상기 질량체(20)의 이동에 따른 상기 라싱브릿지(10)의 진동을 감지하면 상기 진동센서(41)(42)와 함께 입력정보가 제어기(46)에 입력되도록 함으로써, 설정된 알고리즘에 의해 상기 질량체(20)의 편재되는 거리를 조절하여 고유진동수 변동을 유발하여 대형 컨테이너선의 공진회피 및 진동저감을 도모할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 질량체(20)는 회동 가능한 아암(26) 상에 원웨이클러치(28)를 개재하여 지지되는 제동휠(25)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 컨테이너선 라싱브릿지의 수평형 진동저감 장치.
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