KR20150047678A

KR20150047678A - 레이더 마스트의 진동저감 장치

Info

Publication number: KR20150047678A
Application number: KR1020130126934A
Authority: KR
Inventors: 곽동희
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-05-06
Also published as: KR102146902B1

Abstract

본 발명은 기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출하는 진동감지부(20); 상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 진동감쇠부(30); 및 상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시키는 제어부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상선 등의 선박에서 레이더 마스트의 형상을 그대로 유지하면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 유발하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 효과가 있다.

Description

레이더 마스트의 진동저감 장치{Vibration reducing apparatus for radar mast}

본 발명은 레이더 마스트의 진동저감 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이더 마스트의 형상 변경을 수반하지 않으면서 고유진동수 변화를 통하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 레이더 마스트의 진동저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 상선의 거주구 상부에 설치되는 기존의 레이더 마스트(Radar mast)는 수직형 외팔보 구조 형태로 일정한 고유 진동수를 가지고 있다. 이는 상선의 주요 기진원인 엔진 및 프로펠러 기진주파수와 일치되는 경우 과도 진동을 발생할 우려가 크다.

실제로 상선의 평상적 운항 과정에서 공진이 발생하여 레이더 마스트 상부 구조물의 파손 사례가 많이 발생하고 있다. 그럼에도 레이더 마스트 상부에 설치되는 레이더, 각종 전등들은 높이 및 각도가 제한되어 있어 레이더 마스트의 형상을 변경하는 것은 한계가 있다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행특허의 일예로서, 한국 공개특허공보 제1996-0004155호는 선박의 마스트의 진동값을 측정하는 제1단계와, 측정된 진동값과 일치되는 시점까지 마스트상의 비닐용기에 해수를 주입하는 제2단계와, 규격화된 강판의 조합으로 된 훼이트를 해수량과 동일한 중량을 갖는 것으로 치환하여 마스트상에 보울트 및 너트로써 고정시키는 제3단계로 구현된다.

그러나, 상기한 선행특허의 해수 주입과 웨이트 치환 방식은 선박건조에 의한 시운전시에 실현하기 적절하므로 정상적인 운항에 투입되는 상선 등의 선박에 적용하기 곤란한 단점을 보인다.

1. 한국 공개특허공보 제1996-0004155호 "선박용 레이더 마스트 방진방법"(공개일자 : 1996. 2. 23.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 레이더 마스트의 형상 변경을 수반하지 않으면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 통하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 레이더 마스트의 진동저감 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기진원을 지닌 선박의 레이더 마스트에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서: 상기 기진원과 레이더 마스트의 진동 상태를 검출하는 진동감지부; 상기 레이더 마스트의 내부에 위치변동 가능한 질량체를 구비하는 진동감쇠부; 및 상기 진동감지부의 신호에 대응한 질량체의 위치 변동으로 레이더 마스트의 고유진동수를 변화시키는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 진동감지부는 기진원의 회전수를 검출하는 rpm센서와, 레이더 마스트의 진동 패턴을 검출하는 가속도센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 진동감쇠부의 질량체는 승강대 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터에 의하여 상하로 위치변동을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어부는 설정된 다수의 높이에서 질량체를 검출하는 위치센서와, 공진 발생을 검출하여 질량체를 최적의 높이로 이동시키는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 상선 등의 선박에서 레이더 마스트의 형상을 그대로 유지하면서 질량체의 위치 변동에 의한 고유진동수 변화를 유발하여 기진주파수에 의한 공진을 회피할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 레이더 마스트 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 질량체 작동상태를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 작동 원리를 설명하는 도표

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 관하여 제안한다. 선박에 있어서 주요 기진원(10)은 선미에 배치되는 메인엔진과 프로펠러를 들 수 있다. 기진원(10)의 가진력은 데크 하측의 조타장치실에서 데크 상측의 레이더 마스트(15) 또는 데크하우스(도시 생략)까지 영향을 미치게 된다.

본 발명에 따르면 진동감지부(20)가 상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출한다. 진동감지부(20)는 기진원(10)이 위치하는 선미 영역에서 진동의 진폭과 주파수를 검출한다. 이해의 편의상 기진원(10)으로 메인엔진(12)을 예시하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 진동감지부(20)는 기진원(10)의 회전수를 검출하는 rpm센서(22)와, 레이더 마스트(15)의 진동 패턴을 검출하는 가속도센서(25)를 구비하는 것을 특징으로 한다. rpm센서(22)는 기진원(10)인 메인엔진의 회전수(rpm) 뿐만 아니라 플라이휠이나 크랭크샤프트 상의 기준 위치를 지속적으로 검출한다. 가속도센서(25)는 레이더 마스트(15)의 상단 영역에서 복수의 위치에 진동신호(진폭과 주파수)를 측정하도록 설치된다. 레이더 마스트(15)의 상단은 레이더, 각종 전등과 같은 부착물을 배제한 부분을 의미한다.

또, 본 발명에 따르면 진동감쇠부(30)가 상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 구조이다. 질량체(33)는 레이더 마스트(15)의 좁은 공간에 설치하기 위해 외형 크기를 축소하면서 중량이 큰 고비중의 금속을 사용하는 것이 좋다. 진동감쇠부(30)의 질량체(33)의 위치변동은 후술하는 것처럼 레이더 마스트(15)의 고유진동수 변화를 유발한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 진동감쇠부(30)의 질량체(33)는 승강대(31) 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터(35)에 의하여 상하로 위치변동을 수행하는 것을 특징으로 한다. 승강대(31)는 질량체(33)의 상하운동 행정거리에 맞추어 설치한다. 승강모터(35)는 정확한 위치 제어를 위한 서보모터가 바람직하지만 일반적인 감속모터를 사용할 수도 있다. 진동감쇠부(30)의 승강대(31), 질량체(33), 승강모터(35)는 마치 엘리베이터와 같은 원리로 작동될 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 제어부(40)가 상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시킨다. 제어부(40)는 rpm센서(22)와 가속도센서(25)의 신호를 입력하여 레이더 마스트(15)의 공진을 회피하기 위한 질량체(33)의 위치 변동을 수행한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어부(40)는 설정된 다수의 높이에서 질량체(33)를 검출하는 위치센서(42)와, 공진 발생을 검출하여 질량체(33)를 최적의 높이로 이동시키는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 위치센서(42)는 질량체(33)의 상하운동 행정거리를 3~5등분하는 위치에 분산하여 설치한다. 질량체(33)의 종류와 크기에 따라 근접센서, 광센서, 레이저 센서 등을 적용할 수 있다. 제어기(45)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 구비하는 마이콤 회로로 구성한다. 이외에 선박의 주제어기와 정보를 교환할 수 있도록 통신포트가 제어기(45)에 구비될 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면 레이더 마스트(15)의 형상을 그대로 유지하면서 내부에 수직으로 이송이 가능한 질량체(33)를 설치하여 레이더 마스트(15)의 고유진동수 변경에 의한 공진을 회피할 수 있다.

도 3에서, 레이더 마스트(15)에서 질량체(33)의 행정거리 영역의 4개소 위치에 42a(레벨 1), 42b(레벨 2), 42c(레벨 3), 42c(레벨 4)로 나타내는 위치센서(42)를 설치한 상태를 가정한다. "Low RPM"은 메인엔진의 저속 운전상태를 의미하고, "NCR"(Normal Continuous Rating)은 메인엔진의 상용출력 운전상태를 의미한다. 만일 "Low RPM" 상태에서 레벨 1 부근에 공진이 발생한다면 질량체(33)를 레벨 4로 이동시키고, "NCR" 상태에서 레벨 4 부근에서 공진이 발생한다면 질량체(33)를 레벨 1로 이동시킨다. 이와 같은 제어용 데이터는 알고리즘과 함께 제어기(45)의 메모리에 저장된다.

물론, 이와 같은 제어기(45)의 작동은 선종마다 요구되는 메인엔진의 형식 및 출력에 따른 기진 주파수의 변경이 발생하여도 추가적인 설계변경 사항 없이 질량체(33)의 이송 프로그램만 변경함으로써 능동적으로 대처할 수 있다.

한편, 본 발명은 레이더 마스트(15)에 대하여 도시하고 설명하였으나 기진원(10)에 대해 진동 영향을 받는 각종 포스트에 대해서도 적용 가능하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 기진원 15: 레이더 마스트
20: 진동감지부 22: rpm센서
25: 가속도센서 30: 진동감쇠부
31: 승강대 33: 질량체
35: 승강모터 40: 제어부
42: 위치센서 45: 제어기

Claims

기진원(10)을 지닌 선박의 레이더 마스트(15)에 대한 진동을 저감하는 장치에 있어서:
상기 기진원(10)과 레이더 마스트(15)의 진동 상태를 검출하는 진동감지부(20);
상기 레이더 마스트(15)의 내부에 위치변동 가능한 질량체(33)를 구비하는 진동감쇠부(30); 및
상기 진동감지부(20)의 신호에 대응한 질량체(33)의 위치 변동으로 레이더 마스트(15)의 고유진동수를 변화시키는 제어부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이더 마스트의 진동저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 진동감지부(20)는 기진원(10)의 회전수를 검출하는 rpm센서(22)와, 레이더 마스트(15)의 진동 패턴을 검출하는 가속도센서(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이더 마스트의 진동저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 진동감쇠부(30)의 질량체(33)는 승강대(31) 상에 상하운동 가능하게 탑재되고, 승강모터(35)에 의하여 상하로 위치변동을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이더 마스트의 진동저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(40)는 설정된 다수의 높이에서 질량체(33)를 검출하는 위치센서(42)와, 공진 발생을 검출하여 질량체(33)를 최적의 높이로 이동시키는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이더 마스트의 진동저감 장치.