KR20130113675A - 선박용 래싱브리지 진동저감장치 - Google Patents

선박용 래싱브리지 진동저감장치 Download PDF

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Abstract

선박용 래싱브리지 진동저감장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 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 포함하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치가 제공된다.

Description

선박용 래싱브리지 진동저감장치 {VIBRATION REDUCING SYSTEM FOR LASHING BRIDGE OF SHIP}
본 발명은 진동저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 래싱브리지로 인한 소음진동을 저감시킬 수 있는 선박용 래싱브리지 진동저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 컨테이너선 등에서는 상부데크에 다수개의 래싱브리지(lashing bridge)가 설치된다. 래싱브리지는 해치커버 상부에 적재되는 컨테이너를 래싱와이어(lashing wire) 등을 통해 고박하기 위한 구조물로서, 폭이 좁고 높은 형태로 선폭방향으로 길게 연장되어 형성된다. 상기와 같은 래싱브리지는 컨테이너선에서 컨테이너를 고정 지지하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있으며, 특허문헌 1(등록특허공보 제10-0588380호)에서는 종래 사용되던 래싱브리지의 일 예를 개시하고 있다.
한편, 컨테이너선과 같은 선박의 경우, 엔진 및 프로펠러를 탑재하고 해상에서 이동 가능한 구조물로, 엔진이나 프로펠러로 인한 소음진동이 지속적으로 발생된다. 보다 구체적으로, 엔진의 경우, 피스톤이나 크랭크 축 등의 불평형력 및 불평형모멘트, 실린더 내의 가스압력변동, 배기관 내의 압력변동 등에 의해 선체에 진동을 일으키게 되며, 프로펠러의 경우에도, 불평형력, 축전달력, 표면전달력 등에 의해 선체에 지속적인 진동을 발생시키게 된다.
상기와 같은 엔진 및 프로펠러의 진동은 선체에 지속적으로 누적되어 구조물의 진동 파괴를 일으키거나, 선내에 탑재된 각종 전기장 설비의 오작동을 일으키는 등 선박의 성능 저하를 가져올 수 있다. 또한, 선내의 거주구 등에도 영향을 주어, 선박에 승선한 승무원의 건강 등에도 악영향을 끼칠 수 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제10-0588380호 (2006년 06월 02일 등록)
본 발명의 실시예들은, 선박의 래싱브리지로 인한 소음진동을 저감시킬 수 있는 선박용 래싱브리지 진동저감장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 높이 조절이 가능하도록 형성되는 래싱브리지 모듈; 선박의 엔진 및 프로펠러 중 적어도 하나의 가진진동수를 산출하는 가진진동수 산출부; 및 상기 가진진동수를 상기 래싱브리지 모듈의 고유진동수와 비교하고, 상기 고유진동수가 상기 가진진동수에 대하여 공진 회피되도록 상기 래싱브리지 모듈의 높이를 조절하는 높이조절부;를 포함하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가진진동수 산출부는, 상기 엔진의 회전수를 입력받아 상기 엔진의 가진진동수를 산출하는 제 1 가진진동수 산출부; 및 상기 프로펠러의 회전수 및 날개수를 입력받아 상기 프로펠러의 가진진동수를 산출하는 제 2 가진진동수 산출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 가진진동수 산출부는, 상기 엔진의 하나 이상의 주요 가진차수를 입력받아 하나 이상의 상기 주요 가진차수에 대응되는 상기 엔진의 하나 이상의 가진진동수를 산출할 수 있다.
이때, 상기 래싱브리지 모듈은, 상기 선박의 해치커버 상부에 설치되는 하부 래싱브리지; 상기 하부 래싱브리지에 상하 슬라이딩 가능하도록 설치되는 상부 래싱브리지; 및 상기 상부 래싱브리지를 상하 슬라이딩 이동시키는 유압실린더;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치는, 선박의 주 기진원인 엔진과 프로펠러의 가진진동수에 따라 래싱브리지 모듈의 높이를 조절하도록 형성된다. 따라서 본 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치는 래싱브리지 모듈의 공진을 방지하고, 이로 인한 선박 및 래싱브리지 모듈의 소음진동을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 래싱브리지 모듈을 보여주는 사시도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치를 보여주는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치(100)는, 래싱브리지 모듈(110), 가진진동수 산출부(120) 및 높이조절부(130)를 포함할 수 있다.
래싱브리지 모듈(110)은, 선박에 적재된 컨테이너(미도시)를 지지 및 고정하기 위한 구조물로서, 선박의 상부데크에 선폭 방향으로 설치될 수 있다. 래싱브리지 모듈(110)은 래싱 와이어(lashing wire, 미도시) 등을 통해 컨테이너를 고정 지지하게 된다.
이때, 본 실시예에 따른 래싱브리지 모듈(110)은, 높이 조절이 가능하도록 형성된다. 즉, 통상적인 래싱브리지의 경우, 상하 방향으로 소정높이를 가지는 고정식 구조물로 형성되는데 반해, 본 실시예에 따른 래싱브리지 모듈(110)의 경우, 필요에 따라, 상하 높이를 조절 가능하도록 형성될 수 있다. 상기와 같이 래싱브리지 모듈(110)의 높이가 조절 가능한 경우, 래싱브리지 모듈(110)의 높이에 따라 고유진동수가 달라질 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 래싱브리지 모듈(110)은 높이 변화를 통해 고유진동수의 조절이 가능하게 되며, 고유진동수를 엔진이나 프로펠러의 가진진동수와 공진 회피되도록 조절하여, 래싱브리지 모듈(110)로 인한 소음진동을 저감시킬 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 래싱브리지 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는 높이 조절이 가능하도록 형성된 래싱브리지 모듈(110)의 일 예를 도시하고 있다. 다만, 도 2에서 도시된 래싱브리지 모듈(110)은 높이 조절이 가능하도록 형성된 일 예에 불과하며, 본 발명에 따른 래싱브리지 모듈(110)은 도 2에서 도시된 바 이외에도 다양하게 형성될 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 래싱브리지 모듈(110)은, 하부 래싱브리지(111), 상부 래싱브리지(112) 및 유압실린더(113)를 포함할 수 있다.
하부 래싱브리지(111)는 선박의 해치커버(미도시) 상부에 설치될 수 있다. 이때, 하부 래싱브리지(111)는 상기 해치커버 등에 고정된 구조물로 형성될 수 있다.
한편, 상부 래싱브리지(112)는 하부 래싱브리지(111)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 상부 래싱브리지(112)는 하부 래싱브리지(111)에 상하 슬라이딩 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 상부 래싱브리지(112)의 하단에는 슬라이딩 홀(미도시)이 형성되고, 상기와 같은 슬라이딩 홀에 하부 래싱브리지(111)의 상단이 끼움 결합되어, 상부 래싱브리지(112)가 상하로 슬라이딩 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 래싱브리지 모듈(110)은 상부 래싱브리지(112)가 상하로 슬라이딩 됨에 따라 소정정도 높이가 조절될 수 있다.
유압실린더(113)는 상부 래싱브리지(112)를 상하 슬라이딩 이동시켜 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절한다. 즉, 유압실린더(113)는 상부 래싱브리지(112)의 하부를 지지하여 상부 래싱브리지(112)를 상하 이동시키도록 형성될 수 있다. 이때, 필요에 따라, 유압실린더(133)는 다수개가 배치될 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참고하면, 가진진동수 산출부(120)는 공진 회피에 필요한 가진진동수를 산출하기 위한 것으로, 엔진 회전수, 프로펠러 회전수, 또는 프로펠러 날개수 등을 통해 엔진이나 프로펠러의 가진진동수를 산출한다. 이때, 가진진동수 산출부(120)는 엔진 또는 프로펠러 중 어느 하나의 가진진동수만을 산출하거나, 필요에 따라, 엔진 및 프로펠러의 가진진동수를 모두 산출하도록 형성될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 본 실시예에서는 가진진동수 산출부(120)가 제 1, 2 가진진동수 산출부(120)를 가지고, 엔진 및 프로펠러의 가진진동수를 모두 산출하도록 형성된 경우를 예시하였다.
보다 상세히 설명하면, 가진진동수 산출부(120)는 엔진의 가진진동수를 산출해내기 위한 제 1 가진진동수 산출부(121)와, 프로펠러의 가진진동수를 산출해내기 위한 제 2 가진진동수 산출부(122)를 구비할 수 있다.
제 1 가진진동수 산출부(121)는 선박의 엔진 컨트롤 콘솔(미도시) 등으로부터 엔진의 회전수를 입력받고, 입력된 엔진의 회전수에 대응되는 엔진의 가진진동수를 산출해낸다. 이때, 엔진의 회전수에 따른 가진진동수는 엔진 제조사에 의해 제공되거나 실험적인 방법을 통해 얻어질 수 있으며, 제 1 가진진동수 산출부(121)에는 상기와 같은 엔진의 회전수에 따른 가진진동수가 데이터베이스화되어 기 저장될 수 있다. 따라서 제 1 가진진동수 산출부(121)는 엔진 컨트롤 콘솔 등으로부터 입력받은 엔진의 회전수를 기 저장된 데이터베이스와 비교하여, 상기 엔진의 회전수에 대응되는 엔진의 가진진동수를 산출해낼 수 있다.
한편, 엔진의 가진진동수는 1차, 2차, n차 등으로 무한개 존재할 수 있다. 즉, 일반적으로 물체의 고유진동수는 각 차수에 따라 무한개 존재하는 바, 엔진의 가진진동수 또한 각 차수에 따라 1차 가진진동수, 2차 가진진동수, n차 가진진동수 등으로 존재할 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 제 1 가진진동수 산출부(121)는 필요한 차수의 가진진동수만을 산출하도록 주요 가진차수를 입력받을 수 있다. 이러한 경우, 제 1 가진진동수 산출부(121)는 입력받은 주요 가진차수에 대응되는 가진진동수를 산출한다. 예를 들면, 선박의 소음진동에 영향을 주는 주요 가진차수가 3차인 경우, 제 1 가진진동수 산출부(121)는 기 저장된 데이터베이스에서 3차에 해당하는 엔진의 가진진동수를 산출하고, 이를 후술할 높이조절부(130)에 전달하여 래싱브리지 모듈(110)의 높이 조절에 반영할 수 있다.
또한, 가진진동수 산출부(120)에 입력되는 주요 가진차수는 복수개를 포함할 수 있다. 즉, 소음진동에 영향을 주는 엔진의 주요 가진차수가 2개 이상인 경우, 제 1 가진진동수 산출부(121)에는 복수개의 주요 가진차수가 입력될 수 있다. 예를 들면, 소음진동에 영향을 주는 엔진의 주요 가진차수가 2차 및 3차인 경우, 제 1 가진진동수 산출부(121)는 주요 가진차수로 2차 및 3차를 입력 받고, 기 저장된 데이터베이스에서 엔진의 2차 가진진동수와 3차 가진진동수를 산출할 수 있다.
특히, 선박이나 래싱브리지 모듈(110)의 경우, 일부 저차 가진진동수에 의해 전체적인 소음진동의 성능이 결정될 수 있으므로, 상기와 같이 공진회피가 필요한 몇몇의 주요 가진차수에 대하여만 가진진동수를 산출하고, 이를 래싱브리지 모듈(110)의 높이 조절에 반영하여도, 충분한 소음진동의 저감효과를 기대할 수 있다.
한편, 제 2 가진진동수 산출부(122)는 선박 추진에 사용되는 프로펠러의 날개수 및 회전수를 입력받고, 입력된 날개수 및 회전수에 대응되는 프로펠러의 가진진동수를 산출해낸다. 일반적으로 프로펠러로 인한 가진진동수는 프로펠러의 날개수 및 회전수에 의해 결정되는 것으로 알려져 있으며, 날개수 및 회전수에 따른 프로펠러의 가진진동수는 제조사 등에 의해 제공되거나, 실험적인 방법을 통해 얻어져 데이터베이스화될 수 있다. 제 2 가진진동수 산출부(122)에는 상기와 같은 날개수 및 회전수에 따른 프로펠러의 가진진동수가 데이터베이스화되어 기 저장될 수 있으며, 이를 입력된 프로펠러의 회전수 및 날개수와 비교하여, 대응되는 프로펠러의 가진진동수를 산출해낼 수 있다.
또한, 엔진의 경우, 실린더의 개수, 착화순서 등에 따라 다수개의 저차 가진진동수가 선박이나 래싱브리지 모듈(110)의 소음진동에 큰 영향을 줄 수 있으나, 프로펠러의 경우, 하나의 동축을 가지고 회전되는 바, 주로 1차 가진진동수가 소음진동에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 필요에 따라, 제어의 용이성 등을 위해, 제 2 가진진동수 산출부(122)는 프로펠러의 가진진동수 중 1차 가진진동수만을 산출하도록 형성될 수도 있다.
한편, 높이조절부(130)는 가진진동수 산출부(120)에서 산출된 엔진 및 프로펠러의 가진진동수에 기반하여, 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절한다. 이는 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수를, 엔진 및 프로펠러의 가진진동수에 대하여 공진 회피되도록 조절하여, 래싱브리지 모듈(110)로 인한 소음진동을 저감시키기 위함이다.
구체적으로, 높이조절부(130)는 가진진동수 산출부(120)에서 엔진의 가진진동수 및 프로펠러의 가진진동수를 입력받는다. 이때, 상기 엔진의 가진진동수 및 프로펠러의 가진진동수는 복수개일 수 있다. 높이조절부(130)는 입력받은 엔진 및 프로펠러의 가진진동수를 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수와 비교한다. 이때, 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수는 래싱브리지 모듈(110)의 높이에 따라 달라질 수 있으며, 이와 같은 래싱브리지 모듈(110)의 높이별 고유진동수는 실험적인 방법 등으로 데이터베이스화되어 높이조절부(130)에 기 저장될 수 있다. 높이조절부(130)는 상기와 같이 기 저장된 래싱브리지 모듈(110)의 높이별 고유진동수를 가진진동수 산출부(120)에서 산출된 엔진 및 프로펠러의 가진진동수와 비교하고, 상기 가진진동수에 대해 공진 회피가 가능한 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수 및 그에 따른 높이를 산출한다. 또한, 높이조절부(130)는 유압실린더(113)를 제어하여 상기 산출된 높이로 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절한다.
즉, 높이조절부(130)는 입력된 엔진 및 프로펠러의 가진진동수로부터 설정범위 이상 공진 회피될 수 있는 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수 및 높이를 산출하고, 산출된 높이로 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절함으로써, 래싱브리지 모듈(110)의 공진으로 인한 소음진동을 저감시키게 된다.
예를 들면, 엔진의 주요 가진차수가 3차 및 4차이고, 프로펠러의 날개수가 6개이며, 엔진 및 프로펠러의 회전수가 80 rpm인 경우를 가정할 수 있다. 상기와 같은 경우, 가진진동수 산출부(120)에서 산출된 가진진동수는, 엔진의 3차 가진진동수가 4 Hz, 엔진의 4차 가진진동수가 5.3 Hz, 프로펠러의 1차 가진진동수가 8 Hz일 수 있다.
이때, 높이조절부(130)에서는 래싱브리지 모듈(110)의 고유진동수가 상기와 같은 가진진동수에 대하여 공진 회피될 수 있도록 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절한다. 즉, 높이조절부(130)는 상기의 가진진동수 중 최대값인 8 Hz에 대하여 10 퍼센트 이상 공진 회피될 수 있도록, 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 소정정도 낮춰 고유진동수를 8.8 Hz로 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치(100)는, 선박의 주 기진원인 엔진과 프로펠러의 가진진동수에 따라 래싱브리지 모듈(110)의 높이를 조절하도록 형성된다. 따라서 본 실시예에 따른 선박용 래싱브리지 진동저감장치(100)는 래싱브리지 모듈(110)의 공진을 방지하고, 이로 인한 선박 및 래싱브리지 모듈(110)의 소음진동을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 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 포함된다고 할 것이다.
100: 선박용 래싱브리지 진동저감장치 110: 래싱브리지 모듈
110: 가진진동수 산출부 130: 높이조절부

Claims (4)

  1. 높이 조절이 가능하도록 형성되는 래싱브리지 모듈;
    선박의 엔진 및 프로펠러 중 적어도 하나의 가진진동수를 산출하는 가진진동수 산출부; 및
    상기 가진진동수를 상기 래싱브리지 모듈의 고유진동수와 비교하고, 상기 고유진동수가 상기 가진진동수에 대하여 공진 회피되도록 상기 래싱브리지 모듈의 높이를 조절하는 높이조절부;를 포함하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가진진동수 산출부는,
    상기 엔진의 회전수를 입력받아 상기 엔진의 가진진동수를 산출하는 제 1 가진진동수 산출부; 및
    상기 프로펠러의 회전수 및 날개수를 입력받아 상기 프로펠러의 가진진동수를 산출하는 제 2 가진진동수 산출부;를 포함하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 가진진동수 산출부는, 상기 엔진의 하나 이상의 주요 가진차수를 입력받아 하나 이상의 상기 주요 가진차수에 대응되는 상기 엔진의 하나 이상의 가진진동수를 산출하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 래싱브리지 모듈은,
    상기 선박의 해치커버 상부에 설치되는 하부 래싱브리지;
    상기 하부 래싱브리지에 상하 슬라이딩 가능하도록 설치되는 상부 래싱브리지; 및
    상기 상부 래싱브리지를 상하 슬라이딩 이동시키는 유압실린더;를 포함하는 선박용 래싱브리지 진동저감장치.
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