KR20030047083A - 무향수조용 흡음판 및 그 설치 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무향수조용 흡음판 및 그 설치방법에 관한 것으로, 특히 실제 해양 환경에 가까운 음장(소리가 퍼져나가는 모양) 조건에서 수중 음향 장비의 시험이나 수중 소음원 및 방사 음장의 해석을 할 수 있도록 하는 무향 수조를 구현하기 위하여, 수중에서의 적은 재료로서 내구성을 높임과 동시에 벽면에 반사되는 음향 에너지를 최소화하는 흡음재의 형상을 개발하고, 외부로부터의 소음원을 차단하여 배경잡음을 최대한으로 낮추는 무향수조용 흡음판 및 그 설치 방법에 관한 것이다.

좀더 구체적으로 설명하면, 각각의 몸체(10)는 원뿔형이며, 상기 몸체(10)의 밑면(2)은 원뿔측면(4)을 수직 절단하여 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)인 정사각형이며, 상기 원뿔측면(4)을 수직 절단하여 생성된 절단측면(1)은 다른 몸체의 절단측면과 결합 연결되고, 상기 정사각형 밑면(2)들은 아크릴판(50)에 결착되어 흠음판(100)이 형성되게 하여 상기 흠음판(100)이 수조벽면(300)에 결착된 프레임(200)의 상면에 결합되는 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판 및 그 설치방법을 본 발명의 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제작된 무향 수조는 기존의 공기중에서 주로 사용되어 왔던 방법을 보완하여 수중에서도 배경잡음이 작고 벽면에서의 흡음 효과가 뛰어난 환경 구축이 가능하며 이를 이용하여 수중 음향 센서의 성능 평가 및 수중 소음원의 위치 파악 및 파워 측정, 방사 음장 형상의 가시화를 용이하게 하는 효과를 가져다 준다. 흡음판의 형상을 원뿔형 구조로 되어 있으며 원뿔형 내부가 비어있어 재료의소모를 최소화하는 구조를 가진다. 이는 비용의 절감 효과를 가져온다.

Description

무향수조용 흡음판 및 그 설치 방법 {Shape of Absorbing Material and Its Installation Method for Anechoic Underwater Basin}

본 발명은 무향수조용 흡음판 및 그 설치방법에 관한 것으로, 특히 실제 해양 환경에 가까운 음장(소리가 퍼져나가는 모양) 조건에서 수중 음향 장비의 시험이나 수중 소음원 및 방사 음장의 해석을 할 수 있도록 하는 무향 수조를 구현하기 위하여, 수중에서의 적은 재료로서 내구성을 높임과 동시에 벽면에 반사되는 음향 에너지를 최소화하는 흡음재의 형상을 개발하고, 외부로부터의 소음원을 차단하여 배경잡음을 최대한으로 낮추는 무향수조용 흡음판 및 그 설치 방법에 관한 것이다.

일반적으로 음향 장비의 성능 시험 및 보정을 위해서 또한 기계류에서 발생되는 소음원 파악 및 방사 음장의 정확한 해석을 위해서는 다른 소음원으로부터 차단되고 벽면에 의한 반사가 존재하지 않는 공간(무향실)이 필요하다. 이와 같은 환경은 조용하고 넓은 공간에서 나타나는 현상을 좁은 공간에서 재현하기 위한 것으로 사람이 겨우 들어갈 수 있는 크기에서부터 비행기나 자동차 등의 소음원 파악을 위해 크게 제작된 것까지 다양한 크기를 갖는 무향실이 사용되고 있다. 이때 사용되는 벽면 흡음판 형상은 판이 겹겹이 쌓여 있는 적층 구조나 반사 횟수를 증가시켜 흡음률을 보다 높이고자 쐐기형 및 굴곡형 등의 다양한 형태로 제작되어 사용되고 있다. 이에 대한 종래의 기술로는 일본국에서 국내에 출원한 전기청소기에 관한 특허출원(1998-1990호:1998.01.23)에서 소음부의 원뿔형 뿔체가 안내벽 내부측면에 설치되어 있으나, 소음의 실질적인 역할은 내부의 다공형 흡음재가 하는 것이고, 미국에서 국내에 출원한 무향구조체와 무향실에 관한 특허출원(1994-704771호:1994.12.28)에서 삼각형 모양의 무향웨지가 있으나 이 발명도 흠음부가 쐐기 형태로 공기중에서 사용하기 위한 것이다. 이와 같이 무향실의대부분이 공기중에서의 시험을 목적으로 만들어진 것이다.

그리고, 수중에서 사용되는 흡음판의 가장 큰 특징은 공기보다 밀도가 큰 매질과의 접촉이 계속적으로 이루어 지어야 하기 때문에 공기중에서보다 큰 마모가 발생하므로 흡음 특성을 계속 유지하면서 내구성이 강한 형상을 가지는 것이 중요하며, 또한 외부 소음을 차단하기 위한 흡음판의 설치도 공기중의 것과는 달라져야 하나, 현재 이에 대한 개발 및 연구가 전무한 상태이다.

이에 본 발명은 상기에 설명한 바와 같이 신규한 기술로 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 공기중에서 사용될 목적으로 제작된 무향실과는 달리 무향 수조는 흡음재가 항상 물과 접촉하여 있기 때문에 수중에서도 오래 견딜 수 있는 형상의 선정이 무엇보다도 중요하다. 수중에서도 공기중과 같이 흡음률이 상대적으로 적은 적층 구조보다 쐐기형의 사용이 가능한데 이는 제작 단가가 증가함은 물론 보다 많은 재료가 필요하므로 비용 또한 비례해서 증가한다는 단점이 존재한다. 따라서 가능한 적은 재료로 원하고자 하는 흡음 효과를 얻을 수 있는 형상을 제공하는 데 있다. 또한, 공기중에서 사용되는 무향실의 경우 외부로부터의 소음과 진동을 차단하기 위하여 무향실 내부 흡음 벽면을 지면 및 외부 벽면과 분리시키고 스프링과 감쇠요소를 이용하여 고정하는 방법을 사용한다. 그러나 무향 수조의 경우에는 큰 질량을 갖는 물이 내부에 존재하여 다른 방법으로 외부 소음 및 진동을 최소화하는 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 무향수조의흡음판은 각각의 몸체는 원뿔형이며, 상기 몸체의 밑면은 원뿔측면을 수직 절단하여 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)인 정사각형이며, 상기 원뿔측면을 수직 절단하여 생성된 절단측면은 다른 몸체의 절단측면과 결합 연결되고, 상기 정사각형 밑면들은 아크릴판에 결착되어 흠음판이 형성되게 하여 상기 흠음판이 수조벽면에 결착된 프레임의 상면에 결합되는 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판및 그 설치방법을 본 발명의 특징으로 한다.

도 1은 본원의 원뿔형 흡음판의 구성도

(가)는 단일 몸체의 사시도, (나)는 몸체의 결합 일부 사시도,

(다)는 흡음판의 일부 평면도, (라)는 단일 몸체의 일측 단면도,

도 2는 본원의 다른 실시예로서 몸체의 다른 구성 단면도

도 3은 무향수조의 일부 평단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : (수직)절단측면 2 : (정사각)밑면

3 : 꼭지점 3' : 구형꼭지점

4 : 뿔측면 10 : 몸체

50 : 아크릴판 100 : 흠음판

200 : 프레임 250 : 고무판

300 : 수조벽면

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원뿔 모양의 흡음판을 만들고 이를 수조벽면에 부착하여 무향수조의 기능을 수행할 수 있도록 한다. 발명에 대한 상세 설명은 다음과 같다.

이하, 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본원의 원뿔형 흡음판의 구성도로서, 도 1의 (가)는 단일 몸체의 사시도이며, (나)는 몸체의 결합을 나타내는 일부 사시도이고, (다)는 흡음판의 일부 평면도이며, (라)는 단일 몸체의 일측 단면도이다. 그리고, 도 2는 본원의 다른 실시예로서 몸체의 다른 구성 단면도이고, 도 3은 무향수조의 일부 평단면도이다.

상기 도 1의 (가)는 일반적인 원뿔형 구조에서 밑면을 정사각형으로 하기 위하여 원뿔측면(4)이 수직절단되어 절단측면(1)이 형성된 본 발명의 단일 몸체(10)를 보여주는 것이며, 도 1의 (나)는 상기 몸체(10)가 결합되는 형상을 보여 주는 것이고, 도 1의 (다)는 상기 단일 몸체(10) 4개가 결합된 형상을 평면도로 보여 주는 것인데, 절단측면(1)들이 결합되어 정사각형 밑면(2) 4개가 정사각형을 형성함과동시에 각각의 원뿔 꼭지점(3)들은 정사각형 모양을 갖도록 배치된다.

그리고, 도 1의 (라)는 단일 몸체의 절단측면(1)의 위치를 정하는 일측 단면도인데, 여기서 보는 바와 같이 원뿔의 높이를 H, 원뿔의 각도를 theta라고 했을 때, 정사각형의 한변의 길이(원뿔사이의 간격)는의 두배가 되므로 2R/root2이 된다. 여기서는 원뿔 밑면인 원의 반지름 R에 해당하는 길이다. 따라서, 단일 원뿔의 형상은 제 1도의 (가)와 같은 형상을 갖게 된다.

또한, 하나의 원뿔 몸체(10)를 일일이 벽면에 부착한다면 많은 노력과 비용이 요구되므로 이를 방지하기 위하여 단일 몸체가 아닌 다수의 몸체(10)를 유니트로 해서 한번에 수조의 크기 또는 형상에 따라 필요한 만큼의개(m과 n은 각각 2 이상의 정수)의 몸체(10)들을 조합.성형하여 아크릴판(50)에 부착하면 단위체로서 하나의 흡음판으로 이용할 수도 있다.

그리고, 도 2는 본원의 다른 실시예로서 몸체의 다른 구성 단면도인데, 내부 공간의 형상을 도 1의 (라)에 나타난 바와 같이 원뿔의 각도를 theta로 했을 때, theta를 20도 이하의 각도로 일정두께를 유지하면서 내려오다가 몸체의 절단측면(1)의 높이에서 수직으로 평행하게 내려 도면과 같이 비워둠으로써 강도를 유지하면서 재료를 절약할 수 있으며, 원뿔 밑부분에는 일정두께를 갖도록 하여 각 원뿔사이에 결합이 약해지는 것을 방지한다. 그리고, 원뿔의 꼭지점은 뾰족하지 않고 반지름이 1-5 mm의 구형 모양을 갖도록 구형꼭지점(3')으로 형성시켜 끝부분에서 마모가 되어 쉽게 떨어져나가는 것을 방지하도록 한다. 이때 구형꼭지점(3')의구형 크기는 재질 알갱이의 크기보다 커야한다. 몸체의 구성재질은 감쇠의 특성을 이용하고자 주로 고무를 사용하며 특히, 폐타이어를 분쇄하여 반지름이 1-5 mm의 구형 모양의 고무 알갱이를 접착시킨 것을 압축 성형하여 사용하는 것이 바람직 하다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 기본 구성은 원뿔형 구조를 사용하는데, 이는 쐐기형상에 비해서 흡음 성능은 다소 떨어지나 재료가 적게 들어 비용을 절약할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 구조는 원뿔 사이의 빈 공간이 존재하지 않으며 가장 넓은 면적을 차지하게 하는 구조로서 같은 재료로 가장 넓은 흡음판을 구성할 수 있게 하는 구조다.

그리고, 상기 흡음판(100)을 고정시키는 설치방법은 도 3의 무향수조의 일부 평단면도에 나타난 바와 같이, 외부에서 인입되는 진동을 감쇠시키기 위한 고무판(250)을 수조벽면(300)상에 먼저 부착하고(S 1), 그 상면에 볼트 등으로 프레임(200)을 부착한 후(S 2), 상기 도 1 및 도 2에 관한 설명과 같이 원뿔형 몸체(10)의 원형 밑면(2)을 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)이 되게 정사각형으로 수직 절단하고(S 3), 상기 절단하여 생성된 절단측면(1)은 다른 몸체의 절단측면들과 결합되게 하고(S 4), 상기 밑면(2)들은 아크릴판(50)에 배열 구조로 결착되게 하여 흡음판(100)을 형성시키고(S 5), 배열 구조로 되어 있는 상기 흡음판(100)을 상기 프레임(200) 상면에 볼트 등으로 고정시킨다(S 6).

또한, 상기 원뿔형 몸체(10)의 원형 밑면(2)을 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)이 되게 정사각형으로 수직 절단하는 단계(S 3)와 상기 절단하여 생성된 절단측면(1)을 다른 몸체의 절단측면들과 결합되게 하는 단계(S 4)를 통합하여, 원뿔형 몸체(10)의 원형 밑면(2)이 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)이 되게 정사각형으로 수직 절단된 몸체(10)를개(m과 n은 각각 2 이상의 정수)로 조합.성형하는 하나의 단계(S 3)로하여 아크릴판(50)에 결착되게할 수도 있다.

이러한 부착 구조는 벽면의 진동을 프레임을 통해 일부 감소시켜 수조 밖에서 발생되는 소음원의 영향을 줄이고 배경 잡음을 낮추는 작용을 한다. 또한 이러한 구조는 흡음판의 부착를 용이하게 하여 유지 보수의 편리성을 증가시킨다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 의해 제작된 무향 수조는 기존의 공기중에서 주로 사용되어 왔던 방법을 보완하여 수중에서도 배경잡음이 작고 벽면에서의 흡음 효과가 뛰어난 환경 구축이 가능하며 이를 이용하여 수중 음향 센서의 성능 평가 및 수중 소음원의 위치 파악 및 파워 측정, 방사 음장 형상의 가시화를 용이하게 하는 효과를 가져다 준다. 흡음판의 형상을 원뿔형 구조로 되어 있으며 원뿔형 내부가 비어있어 재료의 소모를 최소화하는 구조를 가진다. 이는 비용의 절감 효과를 가져온다.

Claims (10)

1. 각각의 몸체(10)는 원뿔형이며, 상기 몸체(10)의 밑면(2)은 원뿔측면(4)을 수직 절단하여 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)인 정사각형이며, 상기 원뿔측면(4)을 수직 절단하여 생성된 절단측면(1)은 다른 몸체의 절단측면과 결합 연결되고, 상기 정사각형 밑면(2)들은 아크릴판(50)에 결착되어 흠음판(100)이 형성되게 하여 상기 흠음판(100)이 수조벽면(300)에 결착된 프레임(200)의 상면에 결합되는 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(10)의 원뿔의 꼭지점(3)은 반지름이 1-5 mm의 구형꼭지점(3')인 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(10) 내부의 상부는 원뿔의 수직 중심선과 20도 이하이며, 절단측면(1)과는 평행하게하여 내부에 공간을 형성시킨 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(10)의 구성재질은 반지름이 1-5 mm의 구형의 고무 알갱이를 접착시킨 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(10)들을개(m과 n은 각각 2 이상의 정수)로 조합.성형하여 단위체로 아크릴판(50)에 부착시킨 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판
6. 인입되는 진동을 감쇠시키기 위한 고무판(250)을 수조벽면(300)상에 부착하는 단계(S 1)와,

   그 상면에 프레임(200)을 부착하는 단계(S 2)와,

   원뿔형 몸체(10)의 원형 밑면(2)을 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)이 되게 정사각형으로 수직 절단하는 단계(S 3)와,

   상기 절단하여 생성된 절단측면(1)을 다른 몸체의 절단측면들과 결합되게 하는 단계(S 4)와,

   정사각형으로된 상기 밑면(2)들을 아크릴판(50)에 결착시켜 흡음판(100)을 형성시키는 단계(S 5)와,

   상기 프레임(200) 상면에 흡음판(100)을 고정시키는 단계(S 6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판의 설치방법
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 몸체(10)의 원뿔의 꼭지점(3)은 반지름이 1-5 mm의 구형꼭지점(3')으로되게 한 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판의 설치방법
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 몸체(10) 내부의 상부는 원뿔의 수직 중심선과 20도 이하이며, 절단측면(1)과는 평행하게하여 내부에 공간을 형성시킨 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판의 설치방법
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 몸체(10)의 구성재질은 폐타이어를 분쇄하여 반지름이 1-5 mm의 구형 고무 알갱이를 접착시킨 것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판의 설치방법
10. 인입되는 진동을 감쇠시키기 위한 고무판(250)을 수조벽면(300)상에 부착하는 단계(S 1)와,

    그 상면에 프레임(200)을 부착하는 단계(S 2)와,

    원뿔형 몸체(10)의 원형 밑면(2)을 한변의 길이가 2R/root2(R:원뿔 밑면인 원의 반지름)이 되게 정사각형으로 수직 절단된 몸체(10)를개(m과 n은 각각 2 이상의 정수)로 조합.성형하는 단계(S 3)와,

    정사각형으로된 상기 밑면(2)들을 아크릴판(50)에 결착시켜 흡음판(100)을 형성시키는 단계(S 4)와,

    상기 프레임(200) 상면에 흡음판(100)을 고정시키는 단계(S 5)를 포함하는것을 특징으로 하는 무향수조용 흡음판의 설치방법