KR20180003231A - 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치 및 이의 소음 감소 방법 - Google Patents

선 배열 예인 소나 소음 감소 장치 및 이의 소음 감소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치는 잠수함에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 전송하거나 디지털 반대 소음 신호를 수신하여 반대 소음을 발생하는 소음 송수신부 및 상기 소음 송수신부가 전송한 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 상기 소음을 상쇄시키기 위한 디지털 반대 소음 신호를 생성하여 상기 소음 송수신부로 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

선 배열 예인 소나 소음 감소 장치 및 이의 소음 감소 방법{Apparatus for reducing noise of towed array sonar and reducing noise method of the same}
본 발명은 선 배열 예인 소나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선 배열 예인 소나에서 발생하는 소음을 감소시키는 선 배열 예인 소나의 소음 감소 장치 및 이의 소음 감소 방법에 관한 것이다.
최근에 건조되는 대부분의 잠수함은 한국공개특허공보 제10-2016-0028744호에 개시되는 바와 같은 장거리 및 저소음 탐지를 위하여 선 배열 예인 소나(Towed Array Sonar)를 설치하고 운용하고 있다.
선 배열 예인 소나는 가이드 튜브, 가이드 튜브에 내장되는 소나 센서 및 한국공개특허공보 제10-2009-0047138호에 개시되는 바와 같은 윈치(Winch)를 포함하는 것이 일반적이다.
한편, 선 배열 예인 소나를 장착한 잠수함이 선 배열 예인 소나를 운용하는 경우 윈치 소음이 발생한다. 이에 따라, 잠수함이 음향센서를 구비한 다른 잠수함 또는 함선에게 탐지될 가능성이 있는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0028744호 한국공개특허공보 제10-2009-0047138호
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 선 배열 예인 소나에서 발생하는 소음을 감소시켜 음향센서를 구비한 다른 잠수함 또는 함선에게 탐지되는 것을 방지할 수 있는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치 및 이의 소음 감소 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 달성 하기 위한 본 발명에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치는 잠수함에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 전송하거나 디지털 반대 소음 신호를 수신하여 반대 소음을 발생하는 소음 송수신부; 및 상기 소음 송수신부가 전송한 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 상기 소음을 상쇄시키기 위한 디지털 반대 소음 신호를 생성하여 상기 소음 송수신부로 전송하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 소음 송수신부는, 상기 소음을 아날로그 소음 신호로 변환하거나 아날로그 반대 소음 신호를 반대 소음으로 변환하는 트랜스듀서; 상기 트랜스듀서가 변환한 상기 아날로그 소음 신호를 상기 디지털 소음 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 소음 수신부; 및 상기 제어부가 전송한 상기 디지털 반대 소음 신호를 상기 아날로그 반대 소음 신호로 변환하여 상기 트랜스듀서로 전송하는 소음 송신부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소음 송수신부는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치가 설치된 인접 부분에 설치될 수 있다.
나아가서, 상기 소음 송수신부는 반대 소음 신호를 송출하기 용이하도록 잠수함 선체 외부에 부착될 수 있다. 더 나아가서, 상기 소음 송수신부에는 수밀 몰딩 및 음향 안내를 위한 음향 윈도우가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 소음 신호 분석부; 및 상기 소음 신호 분석부가 분석한 상기 디지털 소음 신호를 상쇄시키는 상기 디지털 반대 소음 신호 생성하는 반대 소음 신호 생성부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 반대 소음 신호 생성부는 상기 소음 신호 분석부가 분석한 상기 디지털 소음 신호를 반전하여 상기 디지털 반대 소음 신호를 생성하는 것일 수 있다.
또한, 상기 잠수함에 탑재되는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하는 별도의 소음 감지 수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 별도의 소음 감지 수단은 상기 잠수함에 탑재되는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치가 설치된 부근에 설치되어 상기 잠수함에서 발생하는 소음을 감지하는 자함 소음 감지부일 수 있다. 이때, 상기 자함 소음 감지부가 감지한 소음을 상기 디지털 소음 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 연동장치를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법은 소음 송수신부가 잠수함에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 송신하는 제1 단계; 제어부가 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 디지털 반대 소음 신호를 생성하는 제2 단계; 및 상기 소음 송수신부가 상기 제어부가 생성한 상기 디지털 반대 소음 신호를 이용하여 반대 소음을 발생시키는 제3 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부가 상기 자함 소음 감지부가 디지털 소음 신호를 전송하는지를 판단하여, 상기 자함 소음 감지부가 디지털 소음 신호를 전송하면 상기 제2 단계로 회귀하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치 및 소음 감소 방법에 의하면, 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 능동적으로 저감하므로 잠수함 운용 소음이 감소하게 되어 음향센서를 구비한 다른 잠수함 또는 함선에게 탐지될 확률이 감소한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 송수신부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 디지털 반대 소음을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 송수신부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 디지털 반대 소음을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)는 잠수함(10)에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 전송하거나 디지털 반대 소음 신호를 수신하여 반대 소음을 발생시키는 소음 송수신부(100) 및 소음 송수신부(100)가 전송한 디지털 소음 신호를 분석하여 소음을 상쇄시키기 위한 디지털 반대 소음 신호를 생성하여 소음 송수신부(100)로 전송하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.
소음 송수신부(100)는 소음을 아날로그 소음 신호로 변환하거나 아날로그 반대 소음 신호를 반대 소음으로 변환하는 트랜스듀서(110), 트랜스듀서(110)가 변환한 아날로그 소음 신호를 디지털 소음 신호로 변환하여 제어부(200)로 전송하는 소음 수신부(120) 및 제어부(200)가 전송한 디지털 반대 소음 신호를 아날로그 반대 소음 신호로 변환하여 트랜스듀서(110)로 전송하는 소음 송신부(130)를 포함할 수 있다.
소음 송수신부(100)는 잠수함(10)의 선 배열 예인 소나의 윈치(W)가 설치된 인접 부분에 설치될 수 있다. 따라서 잠수함(10)의 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음이 효과적으로 감지 및 감소될 수 있게 된다.
소음 송수신부(100)는 수밀 몰딩 기능을 구비한 음향윈도우를 사용할 경우 잠수함 선체 외부면 또는 수밀 부재(140)의 외부에 부착될 수 있다. 이 경우 반대 소음을 더욱 효과적으로 방사할 수 있다. 그리고 수밀 부재(140)에는 트랜스듀서(110)로 소음이 안내하거나 트랜스듀서(110)에서 발생한 반대 소음을 확산하는 음향 안내 윈도우(141)가 형성될 수 있다. 따라서 트랜스듀서(110)로 소음이 효과적으로 전달되고, 트랜스듀서(110)에서 발생한 반대 소음이 효과적으로 확산되어 잠수함(10)의 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음이 더욱 효과적으로 감지 및 감소될 수 있게 된다.
제어부(200)는 디지털 소음 신호를 분석하여 소음 신호 분석부(210) 및 소음 신호 분석부(210)가 분석한 디지털 소음 신호를 상쇄시키는 디지털 반대 소음 신호 생성하는 반대 소음 신호 생성부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 소음 신호 분석부(210)가 분석한 디지털 소음 신호는 도 3의 (a)와 같은 경우, 반대 소음 신호 생성부(220)에 의해 생성된 디지털 반대 소음 신호는 도 3의 (b)와 같이, 소음 신호 분석부(210)가 분석한 디지털 소음 신호가 반전된 신호일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)의 소음 송수신부(100)는 소음 감지와 반대 소음 발생을 선택적으로 수행한다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)는 지속적으로 반대 소음을 발생시키지 못하는 단점이 있다.
위와 같은 단점을 극복하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나(1)는 잠수함(10)에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음을 감지하는 별도의 소음 감지 수단의 소음 계측 신호를 소음 감소 장치(1)에 활용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)는 잠수함(10)에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치(W)가 설치된 부근에 설치되어 잠수함(10)에서 발생하는 소음을 감지하는 자함 소음 감지부(300)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)는 자함 소음 감지부(300)가 감지한 소음을 디지털 소음 신호로 변환하여 제어부(200)로 전송하는 연동장치(400)를 더 포함할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치(1)는 잠수함(10)에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음을 상쇄시키는 반대 소음을 지속적으로 발생시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 우선, 소음 송수신부(100)가 잠수함(10)에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치(W)에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 전송한다(S10). 구체적으로, 트랜스듀서(110)는 소음을 아날로그 소음 신호로 변환하고(S11), 소음 수신부(120)는 트랜스듀서(110)가 변환한 아날로그 소음 신호를 디지털 소음 신호로 변환하여 전송할 수 있다(S12).
그 다음, 제어부(200)는 디지털 소음 신호를 분석하여 디지털 반대 소음 신호를 생성할 수 있다(S20). 구체적으로, 소음 신호 분석부(210)는 디지털 소음 신호를 분석하고(S21), 반대 소음 신호 생성부(220)는 소음 신호 분석부(210)가 분석한 디지털 소음 신호를 반전시켜 디지털 반대 소음 신호 생성할 수 있다(S22).
그 다음, 소음 송수신부(100)는 제어부(200)가 생성한 디지털 반대 소음 신호를 이용하여 반대 소음을 발생시킨다(S30). 구체적으로, 소음 송신부(130)는 제어부(200)가 전송한 디지털 반대 소음 신호를 아날로그 반대 소음 신호로 변환하여 트랜스듀서(110)로 전송하고(S31), 트랜스듀서(110)는 아날로그 반대 소음 신호를 반대 소음으로 변환할 수 있다(S32).
그 다음, 제어부(200)는 자함 소음 감지부(300)가 디지털 소음 신호를 전송하는지를 판단하여(S40), 자함 소음 감지부(300)가 디지털 소음 신호를 전송하면, S20 단계로 회귀한다.
반면에, 자함 소음 감지부(300)가 디지털 소음 신호를 전송하지 않으면, 종료 조건인지를 판단하여(S50), 종료조건이면 종료하고, 종료조건이 아니면 S10단계로 회귀한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치
10: 잠수함
100: 소음 송수신부
110: 트랜스듀서
120: 소음 수신부
130: 소음 송신부
140: 수밀 부재
141: 윈도우
200: 제어부
210: 소음 신호 분석부
220: 반대 소음 신호 생성부
300: 자함 소음 감지부
400: 연동장치
W: 윈치

Claims (12)

  1. 잠수함에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 전송하거나 디지털 반대 소음 신호를 수신하여 반대 소음을 발생하는 소음 송수신부; 및
    상기 소음 송수신부가 전송한 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 상기 소음을 상쇄시키기 위한 디지털 반대 소음 신호를 생성하여 상기 소음 송수신부로 전송하는 제어부를 포함하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소음 송수신부는,
    상기 소음을 아날로그 소음 신호로 변환하거나 아날로그 반대 소음 신호를 반대 소음으로 변환하는 트랜스듀서;
    상기 트랜스듀서가 변환한 상기 아날로그 소음 신호를 상기 디지털 소음 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 소음 수신부; 및
    상기 제어부가 전송한 상기 디지털 반대 소음 신호를 상기 아날로그 반대 소음 신호로 변환하여 상기 트랜스듀서로 전송하는 소음 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소음 송수신부는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치가 설치된 인접 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소음 송수신부는 반대 소음 신호를 송출하기 용이하도록 상기 잠수함 선체 외부에 부착되는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수밀 부재에는 수밀 몰딩 및 음향 안내를 위한 음향 안내 윈도우가 설치되는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 디지털 소음 신호를 분석하여 소음 신호 분석부; 및
    상기 소음 신호 분석부가 분석한 상기 디지털 소음 신호를 상쇄시키는 상기 디지털 반대 소음 신호 생성하는 반대 소음 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반대 소음 신호 생성부는 상기 소음 신호 분석부가 분석한 상기 디지털 소음 신호를 반전하여 상기 디지털 반대 소음 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 잠수함에 탑재되는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하는 별도의 소음 감지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 별도의 소음 감지 수단은 상기 잠수함에 탑재되는 상기 선 배열 예인 소나의 윈치가 설치된 부근에 설치되어 상기 잠수함에서 발생하는 소음을 감지하는 자함 소음 감지부인 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자함 소음 감지부가 감지한 소음을 상기 디지털 소음 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 연동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치.
  11. 소음 송수신부가 잠수함에 탑재되는 선 배열 예인 소나의 윈치에서 발생하는 소음을 감지하여 디지털 소음 신호를 송신하는 제1 단계;
    제어부가 상기 디지털 소음 신호를 분석하여 디지털 반대 소음 신호를 생성하는 제2 단계; 및
    상기 소음 송수신부가 상기 제어부가 생성한 상기 디지털 반대 소음 신호를 이용하여 반대 소음을 발생시키는 제3 단계를 포함하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 자함 소음 감지부가 디지털 소음 신호를 전송하는지를 판단하여, 상기 자함 소음 감지부가 디지털 소음 신호를 전송하면 상기 제2 단계로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선 배열 예인 소나 소음 감소 장치의 소음 감소 방법.
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