KR20160029916A - 주기관 진동 감쇠용 댐퍼 - Google Patents

주기관 진동 감쇠용 댐퍼 Download PDF

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼는 내부에 자기유변유체가 수용되며 일측이 선박의 선체에 결합되는 하우징; 상기 하우징을 관통하여 결합되며 일단은 주기관측과 결합되고, 타단은 하우징의 외부로 노출되어 자유단으로 구비되는 중심축; 및 상기 하우징의 내측에 구비되어 상기 중심축과 결합되며, 외주면에 코일이 권선되는 피스톤;을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 코일이 권선되는 코일 권선부 및 상기 중심축에 결합되는 결합부로 구비되고 상기 코일 권선부와 결합부 사이에는 상기 자기 유변유체가 이동가능한 유로가 구비될 수 있다.

Description

주기관 진동 감쇠용 댐퍼{Damper for decreasing vibration of main engine}
본 발명은 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 주기관(메인 엔진)과 선체 사이를 연결하여 주기관에서 발생되는 진동이 거주구(deck house)로 전달되는 것을 감쇠시키기 위한 자기유변유체를 이용한 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에 관한 것이다.
선박의 주기관(메인 엔진)은 작동 중에 심한 진동을 발생시키며, 그러한 주기관의 진동은 거주구(deck house)가 위치하는 선체로 전해진다. 따라서 선체에 구비되는 여러 구조물이 진동에 의해 손상되며, 특히, 거주구에서의 승선감이 진동에 의해 크게 저하된다.
이에 따라, 주기관에서 선체에 전달되는 진동을 완화시키기 위한 탑브레이싱 장치가 선박에 구비된다.
통상의 탑브레이싱 장치는 실린더와 피스톤에 의해 한정된 고압챔버의 유체 압력에 의해 주기관과 선체 사이에 연결 강성을 변화시켜 주기관의 고유 진동수를 변화시킴으로써 주기관에서 선체로 전달되는 횡방향 진동을 저감하도록 설계된다.
대부분의 탑브레이싱 장치는 자체 고압챔버 내에 오일 또는 압축 기체 등의 유체가 특정 압력 상태로 충전된 채 밀봉되어 있다. 따라서 탑브레이싱 장치는 선박의 다양한 운항조건의 변화에 대응하지 못하였다.
또한, 기존의 탑브레이싱 장치는 선박의 노화에 따라 고압챔버로부터의 유체 누설이 발생하는데 이는 탑브레이싱 장치의 최초 진동 감쇠 특성을 변화시키는 결과를 초래해 장치 성능의 저하가 발생하게 된다.
따라서 상기한 탑브레이싱을 대체하여 주기관의 진동을 제어할 수단이 필요한 실정이다.
본 발명은 자기유변유체를 이용하여 주기관의 진동을 저감시킬 수 있는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피스톤에 추가 유로를 구비하여 감쇠력이 증가된 주기관 진동 감쇠용 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼는 내부에 자기유변유체가 수용되며 일측이 선박의 선체에 결합되는 하우징; 상기 하우징을 관통하여 결합되며 일단은 주기관측과 결합되고, 타단은 하우징의 외부로 노출되어 자유단으로 구비되는 중심축; 및 상기 하우징의 내측에 구비되어 상기 중심축과 결합되며, 외주면에 코일이 권선되는 피스톤;을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 코일이 권선되는 코일 권선부 및 상기 중심축에 결합되는 결합부로 구비되고 상기 코일 권선부와 결합부 사이에는 상기 자기 유변유체가 이동가능한 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 코일 권선부와 결합부는 각각 별개의 부재로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 결합부는 상기 중심축에 결합되고 적어도 일면이 상기 코일 권선부와 결합하는 복수 개의 대경부 및 상기 복수 개의 대경부 사이에 상기 코일 권선부와 이격되게 배치되어 상기 자기유변유체가 이동가능한 유로를 형성하는 적어도 하나의 소경부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 소경부 중 적어도 하나는 상기 대경부와 일체로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 하우징의 양측의 중심에는 상기 중심축이 관통하는 관통홀이 구비되고, 상기 관통홀에는 오링이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 하우징의 일측에는 상기 하우징의 테두리를 따라 돌출 형성되어 상기 선체와 결합하는 돌출 결합부가 구비되고, 상기 중심축의 타단은 상기 돌출 결합부 내측에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 선체의 상기 중심축과 대면하는 일측에는 상기 선체 내측으로 함몰되어 상기 중심축과의 충돌을 피할 수 있는 충돌 회피부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에서 상기 중심축은 비자성체로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼에 의하면 자기유변 유체를 사용함으로써 효과적으로 진동을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 피스톤 내부에 자기 유변 유체가 흐르는 유로를 형성하여 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 감쇠력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 코일에 전류가 인가 되었을 시 파티클 체인이 형성되는 구간의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 조인트부가 이동한 모습을 도시한 개략 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 코일에 전류가 인가 되었을 시 파티클 체인이 형성되는 구간의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼(500)는 내부에 자기유변 유체(30)가 수용되며 일측이 선박의 선체(20)에 결합되는 하우징(100)을 구비할 수 있다.
여기서, 하우징(100)의 일측에는 하우징(100)의 테두리를 따라 돌출 형성되어 선체(20)에 결합하는 돌출 결합부(110)가 구비될 수 있으며, 돌출 결합부(110)의 내측과 선체(20) 사이에는 내부공간(S)이 형성될 수 있다.
또한, 하우징(100)의 길이 방향 양측 중심에는 후술할 중심축(200)이 관통되는 관통홀(120)이 구비될 수 있으며, 관통홀(120)과 중심축(200)이 접하는 부분에는 자기유변 유체(30)의 유출을 방지하기 위한 오링(121)이 개재될 수 있다.
여기서 방향에 대한 용어를 정의하면 하우징(100)의 길이방향이란, 도 1을 기준으로 선체(20)와 결합된 하우징(100)의 일측에서 타측으로 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미한다.
한편, 상기 하우징(100)에는 하우징(100)의 관통홀(120)을 관통하여 결합되며 일단은 주기관측과 결합되고 타단은 하우징(100)의 외부로 노출되어 자유단으로 구비되는 중심축(200)이 구비될 수 있다.
여기서 중심축(200)의 일단과 주기관(10) 사이에는 스페리컬(spherical) 조인트부(400)가 결합될 수 있다.
상기 스페리컬(spherical) 조인트부(400)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 스페리컬(spherical) 조인트부(400)는 중심축(200) 및 주기관(10)에 결합되는 한 쌍의 조인트 하우징(410)과, 상기 한 쌍의 조인트 하우징(410)에 삽입되어 회전하는 이너볼(420) 및 상기 각 이너볼(420)을 연결하는 로드(430)로 구성될 수 있다.
즉, 로드(430)의 양단부에는 각각 이너볼(420)이 결합될 수 있으며, 상기 이너볼(420)은 상기 조인트 하우징(410)에 삽입되어 회전할 수 있다.
스페리컬(spherical) 조인트부(400)는 선체(20)가 수압에 의하여 수축되는 경우를 대비하기 위해 구비되는 것으로 선박이 물에 잠기게 되어 선체(20)가 수압에 의해 수축되는 경우에도 스페리컬(spherical) 조인트부(400)에 의해서 중심축(200)의 비틀림은 방지될 수 있다. 다만, 스페리컬(spherical) 조인트부(400)는 중심축(200) 및 주기관(10)을 연결하는 다양한 조인트 부로 변경 가능함을 밝혀둔다.
또한, 중심축(200)의 타단은 하우징(100)의 관통홀(120)을 관통하여 상기 돌출 결합부(110)의 내측, 즉 돌출 결합부(110)와 선체(20) 사이에 구비되는 내부공간(S)에 위치할 수 있다.
또한, 중심축(200)은 비자성체로 구비될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄으로 구비될 수 있다. 이는 후술할 코일(40)에 전류가 인가될 시 자성이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 피스톤(300)은 상기 하우징(100)의 내측에 구비되어 중심축(200)에 결합될 수 있다. 또한, 피스톤(300)의 외주면에는 코일(40)이 권선될 수 있으며 내부에는 자기유변 유체(30)가 이동가능한 유로(300a)가 구비될 수 있다.
보다 상세하게, 도 3을 참조하면, 상기 피스톤(300)은 코일(40)이 권선되는 코일 권선부(310) 및 상기 중심축(200)에 결합되는 결합부(320)를 포함할 수 있다.
여기서, 결합부(320)는 중심축(200)에 결합되고 적어도 일면이 코일 권선부(310)와 결합하는 복수개의 대경부(321) 및 복수개의 대경부(321) 사이에 코일 권선부(310)와 이격되게 배치되어 자기유변 유체(30)가 이동 가능한 유로(300a)를 형성하는 적어도 하나의 소경부(322)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소경부(322) 중 적어도 하나는 대경부(321)와 일체로 형성하는 것도 가능하다.
즉, 피스톤(300)은 각각 별개의 부재로 구비되는 코일 권선부(310) 및 결합부(320)를 중심축(200)에 결합하여 구비될 수 있다.
또한, 소경부(322)의 바깥지름은 코일 권선부(310)의 안지름 보다 작게 구비되며, 소경부(322)의 길이방향 두께는 코일 권선부(310)의 길이방향 두께보다 두껍게 구비될 수 있다.
따라서, 코일 권선부(310)와 결합부(320) 사이에는 자기유변 유체(30)가 이동할 수 있는 유로(300a)가 형성될 수 있다.
또한, 코일 권선부(310)와 결합부(320)는 복수개의 고정핀(311)에 의해 고정될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼는 피스톤(300) 내부에 추가적으로 자기유변 유체(30)가 이동할 수 있는 유로(300a)를 형성함으로써 감쇠력을 향상시킬 수 있다.
한편, 코일(40)에 전류가 인가되는 경우, 자기장이 형성되는 구간에는 파티클 체인(330)이 형성될 수 있으며, 이러한 파티클 체인(330)은 주기관(10)에서 발생되는 진동을 지지할 수 있다.
선체(20)의 중심축(200)과 대면하는 일측에는 선체(20) 내측으로 함몰되어 중심축(200)과 선체(20) 간의 충돌을 방지하는 충돌 회피부(21)가 구비될 수 있다. 즉, 주기관(10)에서 진동이 발생하거나 선체(20)가 수압에 의해서 수축하는 경우 중심축(200)은 길이방향으로 이동하게 되는데 이때 선체(20)와 중심축(200)의 충돌을 방지하기 위해 선체(20)의 일측에는 중심축(200)을 수용하는 충돌 회피부(21)가 구비될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼의 작동과정에 대하여 살펴보기로 한다.
선박의 주기관(10)이 구동되면 진동이 발생하게 되고, 이때 코일(40)에 전류가 인가될 수 있다.
코일(40)에 전류가 인가되면 인가된 전류에 의해 자기장(50)이 발생하게 되며, 도 2에 도시된 바와 같이 자기장(50)이 형성되는 부분에 파티클 체인(31)이 형성될 수 있다. 따라서 피스톤(300)은 상기 파티클 체인(31)에 의해 지지되어 움직임이 제한될 수 있다.
또한, 주기관(10)에서 발생되는 진동의 크기는 일정하지 않기 때문에 진동의 크기가 파티클 체인(31)의 결속력보다 클 경우 파티클 체인(31)의 결속이 일시적으로 해제될 수 있으며, 이때 피스톤(300)은 길이 방향 전/후방으로 이동될 수 있다.
이 경우, 하우징(100) 내부에 구비되는 자기유변 유체(30)의 완충작용에 의해 피스톤(300)은 원위치로 복귀하게 되는데 본 발명의 실시예에 따른 주기관 진동 감쇠용 댐퍼(500)는 피스톤(300) 내부에 자기유변 유체(30)가 흐르는 유로(300a)를 구비하고 있기 때문에 효율적으로 완충작용을 수행할 수 있다.
결과적으로 상기 파티클 체인(31)의 결속 및 해제 과정에서 주기관(10)에서 발생되는 진동은 감쇠될 수 있으며, 거주구로 전달되는 진동의 양이 감소될 수 있다.
한편, 선박이 물속에 잠기게 되면 수압에 의해 선체(20)가 수축될 수 있다. 이때 수축된 선체(20)에 의해 중심축(200)이 비틀릴 수 있는데 이를 방지하기 위하여 스페리컬(spherical) 조인트부(400)가 구비된다.
즉, 선체(20)가 수압에 의해 수축하게 되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 이너볼(420) 및 로드(430)가 회전되어 중심축(200)의 비틀림을 방지하게 되며, 주기관 진동 감쇠용 댐퍼(500)는 이와 같은 상태에서 상기 파티클 체인(31)에 의해 주기관(10)에서 전달되는 진동을 감쇠할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10: 주기관 20: 선체
30: 자기유변 유체 40: 코일
50: 자기장 100: 하우징
110: 돌출 결합부 120: 관통홀
200: 중심축 300: 피스톤
310: 코일 권선부 320: 결합부
400: 스페리컬 조인트부

Claims (8)

  1. 내부에 자기유변유체가 수용되며 일측이 선박의 선체에 결합되는 하우징;
    상기 하우징을 관통하여 결합되며 일단은 주기관측과 결합되고, 타단은 하우징의 외부로 노출되어 자유단으로 구비되는 중심축; 및
    상기 하우징의 내측에 구비되어 상기 중심축과 결합되며, 외주면에 코일이 권선되는 피스톤;을 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 코일이 권선되는 코일 권선부 및 상기 중심축에 결합되는 결합부로 구비되고 상기 코일 권선부와 결합부 사이에는 상기 자기 유변유체가 이동가능한 유로가 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 권선부와 결합부는 각각 별개의 부재로 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 중심축에 결합되고 적어도 일면이 상기 코일 권선부와 결합하는 복수 개의 대경부 및 상기 복수 개의 대경부 사이에 배치되며 상기 코일 권선부와 이격되어 배치되어 상기 자기유변유체가 이동가능한 유로를 형성하는 적어도 하나의 소경부를 포함하는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 소경부 중 적어도 하나는 상기 대경부와 일체로 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 양측의 중심에는 상기 중심축이 관통하는 관통홀이 구비되고, 상기 관통홀에는 오링이 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 상기 하우징의 테두리를 따라 돌출 형성되어 상기 선체와 결합하는 돌출 결합부가 구비되고, 상기 중심축의 타단은 상기 돌출 결합부 내측에 위치하는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 선체의 상기 중심축과 대면하는 일측에는 상기 선체 내측으로 함몰되어 상기 중심축과의 충돌을 피할 수 있는 충돌 회피부가 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 중심축은 비자성체로 구비되는 주기관 진동 감쇠용 댐퍼.
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