KR20180019814A

KR20180019814A - 잠수함

Info

Publication number: KR20180019814A
Application number: KR1020160103985A
Authority: KR
Inventors: 신수용; 서명갑; 김정해
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-02-27
Also published as: KR102505245B1

Abstract

본 발명은 잠수함에 관한 것으로, 본 발명에 따른 잠수함은 내부에 탑재장비와 구조물이 설치되는 내부 압력선체; 및 상기 내부 압력선체로부터 이격되어 배치되어 상기 내부 압력선체를 감싸며, 잠수함의 잠항심도에 따른 수압을 견디는 외부 압력선체를 포함한다.

Description

잠수함{Submarine}

본 발명은 잠수함에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠수함의 내부 공간을 감소시키지 않으면서 임피던스 부정합을 증가시킴으로써 잠수함의 구조 전달음과 공기 전달음을 감소시킬 수 있는 잠수함에 관한 것이다.

일반적으로 잠수함은 수중과 수상에서 자체의 추진력으로 이동할 수 있는 선박으로서 주로 군사용으로 사용된다. 이러한 잠수함은 대부분의 시간 동안 수중에서 적에게 노출되지 않게 작전을 수행해야 한다.

수중에서 작전을 수행하는 잠수함은 잠수함의 잠수심도에 따라 변하는 압력에 견뎌야 한다. 따라서 잠수함은 잠수함의 잠수심도에 따른 수압에 의해 영향을 받지 않도록 원통형 구조를 압력선체를 가진다. 압력선체는 수중에서 압력을 견딜 수 있도록 한국공개특허공보 제10-2006-0111858호에 개시된 링 프레임(ring frame), 압력선체의 내부가 각 기능에 맞게 구획되게 하는 격벽(bulkhead) 등으로 이루어지는 것이 일반적이다.

이러한 잠수함은 정숙 잠항하는 경우에 작전 수행을 완수할 수 있게 된다. 따라서 수중에 있는 잠수함에서 발생되는 소음 수준이 매우 낮아야 한다. 이러한 이유로, 수중에 있는 잠수함에서 수중으로 방사되는 수중방사소음을 감소시키는 다수의 기술이 개발되었다.

그런데 잠수함의 공간적 제약 및 중량 제한으로 잠수함에 수중방사소음을 감소시키는 다수의 기술 모두를 적용에 한계가 있는 문제점이 있다. 다시 말하면, 잠수함의 구조 전달음과 공기 전달음을 감소시키기 위해서는 임피던스 부정합(impedance mismatching)을 증가시켜야 한다. 따라서 임피던스 부정합(impedance mismatching)을 증가시키기 위해서는 잠수함의 구조 각재(structure scantling)를 증가시키고 수중방사소음을 감소시키는 잠수함에 수중방사소음 감소장치를 설치해야 한다. 그런데 잠수함의 구조 각재를 증가시키면서 잠수함에 수중방사소음 감소장치를 설치하는 것은 잠수함의 내부 공간을 감소시키며 잠수함의 중량을 증가시키는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2006-0111858호(공개일: 2006.10.31.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 잠수함의 내부 공간을 감소시키지 않으면서 임피던스 부정합을 증가시킴으로써 잠수함의 구조 전달음과 공기 전달음을 감소시킬 수 있는 잠수함을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 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 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 잠수함은 내부에 탑재장비와 구조물이 설치되는 내부 압력선체; 및 상기 내부 압력선체로부터 이격되어 배치되어 상기 내부 압력선체를 감싸며, 잠수함의 잠항심도에 따른 수압을 견디는 외부 압력선체를 포함한다.

여기서, 상기 내부 압력선체는, 링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 내부 압력선체 링 프레임; 및 상기 복수의 내부 압력선체 링 프레임의 외면에 결합되는 내부 압력선체 외판을 포함하고, 상기 외부 압력선체는, 링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 외부 압력선체 링 프레임; 및 상기 복수의 외부 압력선체 링 프레임의 외면에 결합되는 외부 압력선체 외판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부 압력선체와 상기 외부 압력선체의 사이에는 공기층이 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 압력선체와 상기 외부 압력선체의 사이에 배치되어 상기 외부 압력선체의 내부에 상기 내부 압력선체가 지지되게 하면서 상기 내부 압력선체에서 상기 외부 압력선체로 전달되는 구조 전달음을 감소시키는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 댐퍼는 유체의 점성 저항이나 난류 저항을 이용하는 유압 댐퍼일 수 있다. 이때 상기 댐퍼는, 일단이 상기 외부 압력선체의 내면에 면결합되며 밀폐된 외부 실린더; 상기 외부 실린더의 내부에 배치되는 내부 실린더; 상기 내부 실린더에 배치되는 피스톤; 및 일단은 상기 내부 압력선체의 외면에 결합되고 타단은 상기 외부 실린더를 관통하여 상기 피스톤에 결합되는 피스톤 로드를 포함하고, 상기 피스톤에는 피스톤 오리피스가 형성되고, 상기 내부 실린더의 측벽에는 내부 실린더 오리피스가 형성되고, 상기 외부 실린더의 내부와 상기 내부 실린더의 내부에는 유체가 채워질 수 있다. 또한, 상기 댐퍼는 상기 피스톤 로드와 상기 내부 압력선체의 사이에 설치되어 상기 피스톤 로드와 상기 내부 압력선체가 서로 면접촉하게 하는 안정판을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 댐퍼는 복수 개로 이루어져, 상기 내부 압력선체의 외면에 상기 내부 압력선체의 둘레를 따라 일정 거리로 이격되어 배치되고, 상기 내부 압력선체의 길이를 따라 일정 거리로 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 외부 압력선체를 감싸며 유선형 형상을 가진 외부선체를 더 포함할 수 있다.

앞에서 언급된 바와 같은 본 발명에 따른 잠수함에 의하면, 잠수함의 내부 공간을 감소시키지 않으면서 임피던스 부정합을 증가시킴으로써 잠수함의 구조 전달음과 공기 전달음을 감소시킬 수 있게 된다.

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 일실시예에 따른 잠수함을 폭 방향으로 자른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함을 길이방향으로 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함의 댐퍼의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함의 작용 및 효과를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

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.

본 명세서에서 사용되는 공기 전달음은 공기를 매체로 하여 전달되는 음을 의미 하고, 구조 전달음은 구조물을 매체로 하여 전달되는 음을 의미한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함을 폭 방향으로 자른 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함을 길이방향으로 자른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 댐퍼의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함(10)은 내부에 탑재장비(20)와 구조물(30)이 배치되는 내부 압력선체(100) 및 내부 압력선체(100)로부터 이격되어 배치되어 내부 압력선체(100)를 감싸며, 잠수함의 잠항심도에 따른 수압을 견디는 외부 압력선체(200)를 포함할 수 있다.

내부 압력선체(100)는 링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 내부 압력선체 링 프레임(110)과 복수의 내부 압력선체 링 프레임(110)의 외면에 결합되는 내부 압력선체 외판(120)을 포함할 수 있다. 복수의 내부 압력선체 링 프레임(110) 각각은 원통형 링 형상을 가진 플랜지(111)와 플랜지(111)의 외면에 플랜지(111)의 외경을 따라 결합된 웹(112)을 포함할 수 있다.

내부 압력선체(100)의 내부는 기관실, 승조원 등의 격실이 형성되도록 격벽(C)에 의해 구획될 수 있다. 내부 압력선체(100)의 내부에는 엔진, 어뢰발사관과 같은 탑재장비(20)와 탑재장비(20)를 내부 압력선체(100) 내부에 고정시키기 위한 구조물(30)이 설치될 수 있다.

외부 압력선체(200)는 링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 외부 압력선체 링 프레임(210)과 복수의 외부 압력선체 링 프레임(210)의 외면에 결합되는 외부 압력선체 외판(220)을 포함할 수 있다. 복수의 외부 압력선체 링 프레임(210) 각각은 원통형 링 형상을 가진 플랜지(211)와 플랜지(211)의 외면에 플랜지(211)의 외경을 따라 결합된 웹(212)을 포함할 수 있다.

외부 압력선체(200)의 외부에는 외부 압력선체(200)를 감싸며 유선형 형상을 가진 외부선체(300)가 결합될 수 있다. 외부선체(300)는 수중에서의 물에 대한 저항을 감소시킨다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 내부 압력선체(100)와 외부 압력선체(200)의 사이에는 공기층(A)이 형성될 수 있다. 공기층(A)은 내부 압력선체(200)와 공기층(A)의 임피던스 부정합(impedance mismatching)과 공기층(A)과 외부 압력선체(200)의 임피던스 부정합을 발생시킨다. 따라서 탑재장비(20)에서 발생한 소음이 구조물(30)을 통하여 내부 압력선체(100)로 전달되는 구조 전달음과 탑재장비(20)에서 발생한 소음이 압력선체(100)의 내부 공간을 통하여 내부 압력선체(100)로 전달되는 공기 전달음이 외부 압력선체(200)로 전달되는 것이 차단됨으로써, 외부 압력선체(200)에서 방사되는 소음이 감소하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함(10)은 내부 압력선체(100)와 외부 압력선체(200)의 사이에 배치되어 외부 압력선체(200)의 내부에 내부 압력선체(100)가 지지되게 하면서 내부 압력선체(100)에서 외부 압력선체(200)로 전달되는 구조 전달음을 감소시키는 댐퍼(400)를 더 포함할 수 있다.

댐퍼(400)는 유체의 점성 저항이나 난류 저항을 이용하는 유압댐퍼로 구현될 수 있다. 구체적으로, 댐퍼(400)는 도 3에서 도시되는 바와 같이, 일단이 외부 압력선체(200)의 내면에 면 결합되는 외부 실린더(410), 외부 실린더(410)의 내부에 배치되는 내부 실린더(420), 내부 실린더(420)에 배치되는 피스톤(430) 및 일단은 내부 압력선체(100)의 외면에 결합되고 타단은 외부 실린더(410)을 관통하여 피스톤(430)에 결합되는 피스톤 로드(440)를 포함할 수 있다. 그리고 피스톤(430)에는 피스톤 오리피스(431)가 형성되고 내부 실린더(420)의 측벽에는 내부 실린더 오리피스(421)가 형성되고, 외부 실린더(410)의 내부와 내부 실린더(420)의 내부에는 유체(F)가 채워질 수 있다.

댐퍼(400)는 피스톤 로드(440)와 내부 압력선체(100)의 사이에 설치되어 피스톤 로드(440)와 내부 압력선체(100)가 서로 면 접촉하게 하는 안정판(450)을 더 포함할 수 있다. 따라서 피스톤 로드(440)와 내부 압력선체(100)는 안정적으로 접촉하게 된다.

이러한 댐퍼(400)는 도 4에 도시되는 바와 같이, 내부 압력선체(100)로 전달된 공기 전달음 또는 구조 전달음에 의한 충격력(F)이 피스톤 로드(440)에 가해지면, 외부 실린더(410)의 내부에 채워진 유체(IF)는 내부 실린더 오리피스(421)를 통과하여 내부 실린더(420)의 내부로 이동하고, 내부 실린더(420) 내부의 피스톤(430)을 기준으로 피스톤 로드(440)의 반대쪽에 채워진 유체(IF)는 피스톤 오리피스(431)를 통과하여 내부 실린더(420) 내부의 피스톤(430)을 기준으로 피스톤 로드(440) 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 유체(IF)는 내부 실린더 오리피스(421)와 피스톤 오리피스(431)에 의한 저항을 받으면서 이동하게 되어, 피스톤 로드(440)에 가해진 내부 압력선체(100)로 전달된 소음에 의한 충격력(IF)을 감소시킨다.

댐퍼(400)는 복수 개로 이루어져, 내부 압력선체(100)의 외면에 내부 압력선체(100)의 둘레를 따라 일정 거리로 이격되어 배치되고, 내부 압력선체(100)의 길이를 따라 일정 거리로 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 일정 거리는 외부 압력선체(200)에 가해지는 수압이 고려되어 선택될 수 있다.

앞에서 설명된 바와 같은 댐퍼(400)에 의해, 내부 압력선체(100)와 외부 압력선체(200) 사이에 공기층(A)이 형성되면서 내부 압력선체(100)에서 외부 압력선체(200)로 전달되는 공기 전달음과 구조 전달음이 감소되어 외부 압력선체(200)에서 방사되는 소음이 감소된다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함의 작용 및 효과를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함의 작용 및 효과를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 탑재장비(20)에서 소음이 발생하면, 탑재장비(20)에서 발생한 소음은 구조물(30)을 통과하는 제1 경로(P1)를 따라 진행하는 구조 전달음 형태로 내부 압력선체(100)로 전달되면서, 내부 압력선체(100)의 내부에 채워진 공기를 통과하는 제2 경로(P1)를 따라 진행하는 공기 전달음 형태로 내부 압력선체(100)로 전달된다. 이때, 내부 압력선체(100)와 공기층(A)의 임피던스 부정합과 공기층(A)와 외부 압력선체(200)의 임피던스 부정합에 의해, 내부 압력선체(100)로 전달된 구조 전달음과 공기 전달음이 외부 압력선체(200)로 전달되는 것이 차단된다. 따라서 외부 압력선체(200)에서 방사되는 소음이 감소된다.

한편, 내부 압력선체(100)로 전달된 구조 전달음 및 공기 전달음이 댐퍼(400)를 통과하는 제3 경로(P3)를 따라 진행하는 경우에는 댐퍼(40)의 완충작용에 의해 내부 압력선체(100)로 전달된 구조 전달음 및 공기 전달음이 감쇠된다. 따라서 외부 압력선체(200)에서 방사되는 소음이 감소된다.

앞에서 설명된 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 잠수함(10)에 의하면, 잠수함(10)의 공간을 과도하게 감소시키지 않으면서 잠수함(10)의 구조 전달음과 공기 전달음을 감소시킬 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 잠수함 20: 탑재장비
30: 구조물 100: 내부 압력 선체
200: 외부 압력선체 300: 외부 선체
400: 댐퍼

Claims

내부에 탑재장비와 구조물이 설치되는 내부 압력선체; 및
상기 내부 압력선체로부터 이격되어 배치되어 상기 내부 압력선체를 감싸며, 잠수함의 잠항심도에 따른 수압을 견디는 외부 압력선체를 포함하는 잠수함.
제1항에 있어서,
상기 내부 압력선체는,
링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 내부 압력선체 링 프레임; 및
상기 복수의 내부 압력선체 링 프레임의 외면에 결합되는 내부 압력선체 외판을 포함하고,
상기 외부 압력선체는,
링 형상을 가지며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 외부 압력선체 링 프레임; 및
상기 복수의 외부 압력선체 링 프레임의 외면에 결합되는 외부 압력선체 외판을 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제1항에 있어서,
상기 내부 압력선체와 상기 외부 압력선체의 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제1항에 있어서,
상기 내부 압력선체와 상기 외부 압력선체의 사이에 배치되어 상기 외부 압력선체의 내부에 상기 내부 압력선체가 지지되게 하면서 상기 내부 압력선체에서 상기 외부 압력선체로 전달되는 구조 전달음을 감소시키는 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제4항에 있어서,
상기 댐퍼는 유체의 점성 저항이나 난류 저항을 이용하는 유압 댐퍼인 것을 특징으로 하는 잠수함.
제5항에 있어서,
상기 댐퍼는,
일단이 상기 외부 압력선체의 내면에 면 결합되며 밀폐된 외부 실린더;
상기 외부 실린더의 내부에 배치되는 내부 실린더;
상기 내부 실린더에 배치되는 피스톤; 및
일단은 상기 내부 압력선체의 외면에 결합되고 타단은 상기 외부 실린더를 관통하여 상기 피스톤에 결합되는 피스톤 로드를 포함하고,
상기 피스톤에는 피스톤 오리피스가 형성되고, 상기 내부 실린더의 측벽에는 내부 실린더 오리피스가 형성되고, 상기 외부 실린더의 내부와 상기 내부 실린더의 내부에는 유체가 채워지는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제5항에 있어서,
상기 댐퍼는 상기 피스톤 로드와 상기 내부 압력선체의 사이에 설치되어 상기 피스톤 로드와 상기 내부 압력선체가 서로 면 접촉하게 하는 안정판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제5항에 있어서,
상기 댐퍼는 복수 개로 이루어져, 상기 내부 압력선체의 외면에 상기 내부 압력선체의 둘레를 따라 일정 거리로 이격되어 배치되고, 상기 내부 압력선체의 길이를 따라 일정 거리로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 잠수함.
제1항에 있어서,
상기 외부 압력선체를 감싸며 유선형 형상을 가진 외부선체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함.