KR20150145357A - 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비는, 선체에 횡동요운동을 발생시키는 질량추; 및 상기 질량추를 진자운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비는, 고가의 조파기로 파도를 발생시킬 필요없이 선체에 외력이 작용하는 것과 동일한 효과로 선체를 롤링시켜 횡동요 감쇄장치의 모의 시험을 수행할 수 있다.

Description

횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비{Efficiency Testing apparatus for Roll stabilization device}

본 발명은 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비에 관한 것이다.

선박 또는 해양구조물은 바람이나 해수 유동 등에 의해 여러 방향의 운동을 하게 되는데, 이러한 해양구조물의 운동 중에서 횡동요(rolling)는 피칭(pitching)이나 요잉(yawing) 등과 같은 다른 모드의 운동에 비하여 감쇠 계수가 매우 작으며, 이는 온화한 해상에서도 큰 횡동요 운동을 유발시키는 요인이 되어 왔다.

그러므로 해상에서의 안정성과 작업성을 위하여 횡동요를 감소시키는 장치로 빌지 킬(bilge-keel)을 주로 사용해 왔다. 빌지 킬은 선박 등의 좌우 요동인 횡동요를 감소시키기 위한 것으로서, 판과 같은 부재를 사용하여 선저와 선박 측벽이 만나는 선박의 좌우 빌지 스트레이크(bilge strake)에 길이방향으로 길게 부착되는 장치이다. 이와 같은 빌지 킬 선박이 횡동요를 할 때 와류를 발생시키는데, 설치시 부가적인 비용이 많지 않음에 따라 대부분의 선박에 채택되어 사용되고 있다.

또한, 횡동요를 감소시키기 위한 장치로 안티-롤링 탱크(anti-rolling tank)나 핀 스태빌라이저(fin stabilizer)를 사용하고 있다. 안티-롤링 탱크는 선박에 물탱크를 설치하여 물탱크 내부 유동의 공진현상을 이용하는 것으로 수동식과 능동식이 모두 사용되고 있다. 그리고 핀 스태빌라이저는 빌지에 핀을 부착시켜 횡동요에 따라 핀의 각도를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 부가적인 복원력과 감쇠력을 발생시킨다.

상기한 빌지 킬은 여러 가지 위험성으로 인해 선박의 빌지 반경과 선측 그리고 선저를 벗어나게 설계할 수 없기 때문에 횡동요의 감쇠 성능을 증대시키는데 한계가 있다. 빌지 킬 만으로 횡동요 감쇠효과를 충분히 얻지 못할 경우에는 안티-롤링 탱크나 핀 스태빌라이저와 같은 장비를 부가 설치하여 사용하기도 한다.

안티-롤링 탱크는, 횡동요 고유주기에서의 운동응답을 효율적으로 감소시키기 위해 선박에 장착되고 있으며, 형상이 'U'자형인 U-타입(U-type), 직사각형 형태인 플룸-타입(Flume-type) 등이 있으며, 선박의 횡동요를 억제하기 위한 다양한 기술 개발과 함께, 횡동요 고유주기에서의 운동응답을 효율적으로 감소시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

한편, 선박이나 해양구조물에 발생하는 횡동요 운동을 저감시키는 횡동요 감쇄장치는 설치되는 구조물에 따라 성능이 달리 이루어지거나, 횡동요 운동을 효율적으로 저감시키기 위해 설치되는 구조물에 대응하여 구조를 변경하고 있다. 횡동요 감쇄장치의 형태 변형과 지속적인 개발에 따라, 횡동요 감쇄장치가 실질적으로 효과를 이루는지와 어느정도 효과를 이루는지 파악하기 위해서 효율 성능을 평가하여야 하며, 일반적으로 조파기가 설치된 수조장비를 구비하여 모의 시험하나 이들 장비가 고가이므로 비용이 과도하게 요구되어 이를 개선할 필요가 있다.

국내 등록특허공보 제10-1164085호 (등록일: 2012.07.03.)

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고가의 조파기없이 횡동요 감쇄장치의 모의 시험을 수행할 수 있는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비는, 선체에 횡동요운동을 발생시키는 질량추; 및 상기 질량추를 진자운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 구동부는, 상기 질량추와 연결되는 회전축; 및 상기 질량추의 위치가 변동되도록 상기 회전축을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 회전축은 바(bar)로 이루어지고, 위치가 변동된 상기 질량추에 의해 상기 회전축이 자유운동하도록 상기 모터와 상기 회전축 사이에는 클러치가 더 마련되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 모터는, 상기 회전축을 일정범위 내에서 회전시켜 상기 질량추를 좌우 회동시키는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 모터는, 상기 선체에 파도가 주기적으로 형성되는 것에 대응하여 상기 회전축을 동일한 회전각도로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 질량추가 설치되는 상기 선체에 상하이동되는 보조질량추를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 보조질량추는, 기어연결에 의해 상기 선체에서 상하 이동되어 구조물의 무게중심을 변동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비는, 고가의 조파기로 파도를 발생시킬 필요없이 선체에 외력이 작용하는 것과 동일한 효과로 선체를 롤링시켜 횡동요 감쇄장치의 모의 시험을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비의 정면을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비의 측면을 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비의 정면을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비의 측면을 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비(100)는 질량추(110), 구동부(120) 및 보조질량추(140)를 포함한다.

여기서, 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비(100)는 횡동요 감쇄장치(10)의 성능을 시험하기 위한 것으로서, 횡동요 감쇄장치(10)는 선박이나 해양구조물의 선체(1)에 마련되어 선체(1)의 횡동요 운동을 저감시킨다. 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비(100)가 설치되는 횡동요 감쇄장치(10)와 선체(1)는 횡동요 운동의 감쇄 성능을 시험하기 위한 것으로서 모형으로 이루어질 수 있으며, 실제 선체와 동일 비율로 축소된 형태일 수 있다.

또한, 횡동요 감쇄장치(10)는 U-타입(U-type)과 직사각형 형태인 플룸-타입(Flume-type)이 있으며, 본 실시예에서는 플룸-타입(Flume-type)의 형태를 도시하고 이를 예로 들어 설명하도록 한다.

횡동요 감쇄장치(10)는 탱크로 이루어지며, 선박 또는 해양구조물의 선체(1)에 마련되고, 내부에 유체를 수용할 수 있으며, 탱크 내부에 수용된 유체는 선체(1)가 횡동요할 때 선박 또는 해양구조물의 횡단면의 중심선을 기준으로 좌우측을 왕복 이동하며, 반횡동요 모멘트를 발생시켜 선체(1)의 횡동요를 저감시킬 수 있다. 탱크 내부에 수용된 유체는 선박 또는 해양구조물의 적재 조건에 따라 탱크 내부 유동의 수위가 변화할 수 있다.

횡동요 감쇄장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 상부에 위치할 수 있으나, 이에 국한되지 않고 선체(1)의 형상 등에 따라 탱크의 위치가 변경될 수 있고 내부에 격벽이 구비되어 유체의 유동을 제한할 수도 있다.

횡동요 감쇄장치(10)의 탱크는, 선체(1)의 중심선을 기준으로 좌우측으로 연장 형성될 수 있으며, 이 경우 탱크는 선체(1)의 중심선에 대해 좌우대칭으로 이루어질 수 있다. 이러한 탱크의 형상은, 좌측벽과 우측벽을 포함하는 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.

횡동요 감쇄장치(10)의 성능을 시험하기 위해, 횡동요 감쇄장치(10)가 설치되는 선체(1)에 파도에 의해 형성되는 횡동요 운동과 유사한 형태의 횡동요 운동이 발생하도록 선체(1)에 힘을 발생시킨다. 본 실시예에서는 선체(1)의 횡동요 운동 발생을 위해 어느 일측으로 치우쳐 무게를 가하여 선체를 롤링시킬 수 있다.

질량추(110)는 앞서 기술한 바와 같은 선체(1)의 횡동요 운동을 발생시키기 위한 구성으로서, 선체(1)에 외력이 발생하는 것에 대응하여 선체(1)에 횡동요 운동을 발생시킨다.

질량추(110)는 금속재질로 이루어질 수 있고 진자운동이 가능하도록 무게를 가지며, 원형, 타원형, 다면체 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 이러한, 질량추(110)는 선체(1)가 좌우 균형을 이루도록 선체(1)의 횡단면의 중심선에 마련된다.

한편, 질량추(110)는 구동부(120)에 의해 어느 일측으로 치우쳐져 선체(1)의 일측에 무게를 가함으로써 파도와 같은 외력이 발생하여 선체(1)가 롤링되는 것과 같은 효과를 발생시킬 수 있다.

구동부(120)는 선체(1)에 횡동요 운동이 발생하도록 질량추(110)를 진자운동시킨다. 여기서, 구동부(120)는 회전축(121) 및 모터(122)를 포함할 수 있다.

회전축(121)은 모터(122)와 질량추(110)를 연결하는 매개물로서, 질량추(110)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 회전축(121)은 질량추(110)의 위치를 변동시키도록 일단을 중심으로 타단이 회전되는 바(bar)로 이루어질 수 있다.

모터(122)는 질량추(110)의 위치가 변동되도록 회전축(121)을 회전시킬 수 있다. 모터(122)와 회전축(121)은 축연결로 이루어지거나 기어연결로 이어지는 등 공지된 기술의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 모터(122)는 일정한 각도 범위(예를 들어 선체의 횡단면의 중심선을 기준으로 좌우 30도) 내에서 회전축(121)을 회전시켜 질량추(110)가 좌우 동일한 각도범위에서 반복적으로 이동하여 동일한 크기의 파도가 형성되는 효과를 이룰 수 있다. 한편, 모터(122)는 회전축(121)의 좌우 회전반경 길이를 점진적으로 줄여 질량추(110)의 진자운동이 줄어 들며 멈추는 것과 동일하게 이루어 파도가 발생된 후 사라진 효과를 이룰 수도 있다.

이와 달리, 모터(122)와 회전축(121) 사이에는 클러치(130)가 마련되고, 클러치(130)는 위치가 변동된 질량추(110)에 의해 회전축(121)이 자유운동하도록 할 수 있다. 이에 따라, 모터(122)에 의해 회전축(121)에 매달린 형태로 질량추(110)의 위치가 변동되면, 모터(122)와 회전축(121)의 연결은 클러치(130)에 의해 풀어져, 질량추(110)는 자중에 의해 반대 위치로 회전하며 원위치로 복귀하여 진자운동을 하게 된다.

여기서, 질량추(110)의 진자운동을 통해 선체(1)에 파도와 같은 외력이 발생한 효과를 줄 수 있음은 물론, 질량추(110)의 진자운동은 횡동요 감쇄장치(10)의 성능에 따라 감쇄율이 달라져 횡동요 감쇄장치(10)의 성능을 검증할 수도 있다.

횡동요 감쇄장치(10)의 성능이 향상될수록, 반횡동요 운동 성능이 좋아지므로, 질량추(110)의 진자운동의 감쇄율이 적어져 횡동요 감쇄장치(10)의 성능을 파악할 수 있다.

보조질량추(140)는 질량추(110)가 설치되는 구조물인 선체(1)에 상하이동될 수 있어, 예를 들어, 보조질량추(140)는 랙기어 등의 기어연결 또는 와이어에 의해 선체에서 상하 이동되어 선체(1)의 무게중심을 변동시킬 수 있다. 이와 달리, 보조질량추(140)는 무게를 이루고 자석에 의해 선체에 부착되며 별도의 모터와 바퀴를 통해 상하이동할 수도 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.

이러한, 보조질량추(140)는 질량추(110)와 구동부(120)의 설치에 의해 변동된 선체(1)의 무게중심을 변동시키도록 상하 이동하거나, 모의 시험을 위해 상하이동하여 선체(1)의 무게중심을 변동시킬 수도 있다.

이와 같이 본 실시예는, 고가의 조파기로 파도를 발생시킬 필요없이 선체(1)에 외력이 작용하는 것과 동일한 효과로 선체(1)를 롤링시켜 횡동요 감쇄장치(10)의 모의 시험을 수행할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선체 10: 횡동요 감쇄장치
100: 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비 110: 질량추
120: 구동부 121: 회전축
122: 모터 130: 클러치
140: 보조질량추

Claims (7)

1. 선체에 횡동요운동을 발생시키는 질량추; 및
   상기 질량추를 진자운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,
   상기 질량추와 연결되는 회전축; 및
   상기 질량추의 위치가 변동되도록 상기 회전축을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 회전축은 바(bar)로 이루어지고,
   위치가 변동된 상기 질량추에 의해 상기 회전축이 자유운동하도록 상기 모터와 상기 회전축 사이에는 클러치가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 모터는,
   상기 회전축을 일정범위 내에서 회전시켜 상기 질량추를 좌우 회동시키는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 모터는,
   상기 선체에 파도가 주기적으로 형성되는 것에 대응하여 상기 회전축을 동일한 회전각도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 질량추가 설치되는 상기 선체에 상하이동되는 보조질량추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조질량추는,
   기어연결에 의해 상기 선체에서 상하 이동되어 구조물의 무게중심을 변동시키는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇄장치의 성능 시험 장비.

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