KR20200086778A - 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물 - Google Patents

스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게, 본체부와 상기 본체부의 양단부에 각각 구비되며, 상기 본체부의 단면보다 더 큰 직경의 단면을 가지도록 형성되는 연결부와 양단부가 상기 연결부와 결합되어, 상기 본체부의 외주면에 이격되게 형성되는 스트링을 포함하고, 유체가 상기 본체부의 주변을 유동할 때, 상기 스트링의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부의 와유기진동을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물{Cylindrical structure with string to reduce lift}
본 발명은 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물로써 더욱 자세하게는, 원통형 본체부의 외주면에 이격되게 방사형으로 다수개의 스트링을 설치하여 유체가 본체부를 지나갈 때, 스트링의 진동으로 인하여 난류가 촉진될 수 있도록 함으로써, 유체에 의해 본체부가 받는 와유기진동을 감소시키는 것에 관한 기술이다.
실린더와 같은 형태의 물체의 경우, 유체의 상대 흐름 속에 놓인 물체 주위에서 발생하는 변동 와류에 의한 물체의 진동을 뜻하는 와유기진동이 자주 발생하게 된다. 이러한 진동은 표면에 가해지는 동역학적 힘의 변동으로 인해 유발될 수 도 있으며, 특히, 가해진 힘의 주파수가 물체의 고유 주파수와 같거나 유사한 경우 물체의 실질적인 진동을 유발할 수 있다.
와유기진동에 노출되는 장비로는 일례로, 수중 작업에 필요한 항해 돛이나 스피나커 폴 아래 활대 등의 막대(Spar), 해저 유정과 해상 플랫폼을 잇는 파이프 형태의 라이저(Riser), 플로워라인(Flowline), 선박을 부두에 고정하기 위한 계선줄(Mooring line) 등이 있다.
유동 유체 환경에서 유속에 의해 야기되는 응력의 종류에는 크게 두 가지가 있다. 그 첫 번째 종류의 응력은 유속의 방향과 주로 직교하는 방향으로 구조체를 진동시키는 와유기진동이다. 유체가 구조체를 통과하여 유동할 때, 구조체의 각각의 측면으로부터 교번적으로 와류가 발산될 수 있다. 이러한 와류 발산은 유속에 대해 횡 방향으로 구조체가 요동치도록 하는 힘을 생성하게 된다. 이러한 고조파 부하의 주파수가 구조체의 고유 주파수 중 하나와 유사하다면, 유속에 대해 횡 방향으로 큰 폭의 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동은 구조체 및 용접부의 경도 및 강도에 따라 허용할 수 없는 수준의 짧은 피로 수명을 초래할 수 있다. 사실, 해상 환경에서 높은 유속 조건에 의해 유발되는 응력으로 인해 라이저와 같은 구조체의 파단 및 해저로의 추락이 야기되는 것으로 알려져 왔다.
두 번째 종류의 응력은 유체 유동에 대한 구조체의 저항력으로 인해 유속 방향으로 구조체를 미는 힘인 항력에 의해 유발될 수도 있다. 이러한 항력은 구조체의 와유기진동에 의해 증폭될 수도 있다. 예를 들어, 와류 발산으로 인해 진동하는 라이저의 경우 일반적으로, 그 주위에서 수류가 분열될 확률이 정지 상태의 라이저에서 보다 높다. 그 결과, 수류로부터 라이저로 전달되는 에너지의 양이 증가될 수 있어, 항력이 증가될 수 있다. 즉, 이러한 와유기진동은 파이프와 같은 구조체에 동적 불안정을 일으켜 해양 시설물의 손상을 야기하거나, 심지어 해양 시설물이 전복되는 현상이 일어날 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 수중 구조체의 와유기진동을 감소시키기 위하여 많은 유형의 장치가 개발되어 왔다. 일례로, 대한민국공개특허공보 제10-0057153호를 살펴보면, 수중에 설치되는 파이프(100) 주변에 발생하는 와류에 의해 유체 흐름과 수평 또는 수직한 방향으로 진동이 발생되는 와유기진동(VIV)을 저감할 수 있도록, 상기 파이프(100)의 외부를 둘러싸면서 유체 흐름에 의해 유속 방향으로 회전되어 와유기진동(VIV)을 줄일 수 있도록 하는 회전장치(200)가 설치되는 와류기진동 저감 회전장치에 대해 개시되어 있다.
그러나, 지금까지 개발된 해저에 설치되는 라이저 등과 같은 구조체의 와유기진동 저감장치는 본체와 별도로 제작하여야 하고, 무게가 많이 나가 실 해역에서 조립하는데 날씨와 장소의 제약이 크고 비용이 많이 소요되는 등의 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-0057153호(2016.05.23.)
본 발명은 상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유체가 상기 본체부의 주변을 유동할 때, 상기 스트링의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부의 와유기진동을 최소화하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물은, 본체부와 상기 본체부의 양단부에 각각 구비되며, 상기 본체부의 단면보다 더 큰 직경의 단면을 가지도록 형성되는 복수개의 연결부와 양단부가 상기 복수개의 연결부에 각각 고정되어, 상기 본체부의 외주면에 이격되게 배치되는 스트링을 포함하고, 유체가 상기 본체부의 주변을 유동할 때, 상기 스트링의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부의 와유기진동을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 상기 스트링은, 50Hz의 고유진동수를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 상기 스트링은, 다수개로 상기 본체부의 단면의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 상기 본체부는, 원형 단면을 가지는 봉 형상으로 형성되고, 상기 스트링은 다수개로 상기 본체부의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부의 단면의 반지름에 1.1배에 해당하는 위치에 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 스트링은, 니켈 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물은, 유체가 상기 본체부의 주변을 유동할 때, 상기 스트링의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부의 와유기진동을 최소화하는데 그 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물에서 스트링은, 기존의 와유기진동 저감장치에 비해 본체부에 무게가 가볍고 부착하기 용이하여, 실 해역에서 조립하는데 날씨와 장소의 제약을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물은, 기존의 와유기진동 저감장치에 비해 제작하기 용이하여 경제적이고 효율적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험조건을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 스트링의 고유진동수별 본체부의 움직임을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 스트링이 본체부의 단면의 중심을 기준으로 본체부의 단면의 반지름에 1.05배에 해당하는 위치에 형성된 경우의 본체부 주위의 유체의 유동을 나타낸 것이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 스트링이 본체부의 단면의 중심을 기준으로 본체부의 단면의 반지름에 1.1배에 해당하는 위치에 형성된 경우의 본체부 주위의 유체의 유동을 나타낸 것이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물의 스트링이 본체부의 단면의 중심을 기준으로 본체부의 단면의 반지름에 1.15배에 해당하는 위치에 형성된 경우의 본체부 주위의 유체의 유동을 나타낸 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물은, 본체부(100)와 상기 본체부(100)의 양단부에 각각 구비되며, 상기 본체부(100)의 단면보다 더 큰 직경의 단면을 가지도록 형성되는 복수개의 연결부(200)와 양단부가 상기 복수개의 연결부(200)에 고정되어, 상기 본체부(100)의 외주면에 이격되게 배치되는 스트링(300)을 포함하고, 유체가 상기 본체부(100)의 주변을 유동할 때, 상기 스트링(300)의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부(100)의 와유기진동을 감소시킨다.
먼저, 상기 본체부(100)가 마련된다. 상기 본체부(100)는 원형 실린더 형상으로 아크릴 재질로 제작될 수 있다. 일례로, 상기 본체부(100)는 수중 작업에서 가장 흔히 사용되는 원통 형상의 라이저를 의미하는 것이다.
다음으로, 상기 연결부(200)가 마련된다. 상기 연결부(200)는 단면이 원형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결부(200)의 단면은 상기 본체부(100)의 단면보다 더 큰 직경을 가지도록 형성된다.
다음으로, 상기 스트링(300)이 마련된다. 상기 스트링(300)은 양단부가 상기 연결부(200)에 각각 고정된다. 즉, 상기 스트링(300)의 일단부는 상기 본체부(100)의 상단부에 위치한 연결부(200)에 고정되고, 상기 스트링(300)의 타단부는 상기 본체부(100)의 하단부에 위치한 연결부(200)에 고정되는 것이다. 또한, 상기 스트링(300)은 상기 본체부(100)와 이격되게 구비되어, 상기 스트링(300)이 외력에 의해 진동이 발생하더라도 상기 스트링(300)과 본체부(100)가 서로 간섭되지 않도록 한다.
따라서, 상기 유체가 상기 본체부(100)의 주변을 유동하는 경우, 상기 유체가 상기 스트링(300)에 힘을 가하게 되어 상기 스트링(300)에 진동이 발생하게 된다. 이로 인해, 상기 유체의 난류화가 촉진되어 상기 유체의 유동에 의해 발생되는 상기 본체부(100)의 와류기진동이 감소되는 것이다. 즉, 상기 유체 속에서 상기 유체의 난류를 촉진시킴으로써 상기 본체부(100)의 양력이 감소하게 되는 것이다.
또한, 상기 연결부(200)에는 상기 스트링(300)이 상기 연결부(200)로부터 이탈하지 않도록 하는 고정부(도면 미도시)가 마련될 수 있다.
다음으로, 상기 스트링(300)은 50Hz의 고유진동수를 가진다. 도 20을 참조하면, 상기 스트링(300)의 진동수가 50Hz 미만이거나 50Hz를 초과하는 경우, 상기 스트링(300)의 진동수가 50Hz일 때보다 상기 본체부(100)의 움직임이 더 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 스트링(300)은 50Hz의 진동수를 가지는 것이 상기 본체부(100)의 움직임을 최소화 하는 것이다.
다음으로, 상기 스트링(300)은 다수개로 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 방사형으로 배치된다. 보다 상세하게, 상기 다수개의 스트링(300)은 각각 인접한 스트링(300)과 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 45°각도의 간격으로 이격되게 형성된다. 이때, 상기 다수개의 스트링(300)이 각각 인접한 스트링(300)과 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 45°각도 미만으로 이격되게 형성되면, 상기 스트링(300)을 다수개로 제작해야하여 많은 비용이 소요되고, 상기 스트링(300)을 설치하는 시간이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 상기 다수개의 스트링(300)이 각각 인접한 스트링(300)과 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 45°각도를 초과하여 이격되게 형성되면, 상기 스트링(300)의 개수가 적어 상기 유체의 난류화를 충분히 촉진할 수 있을 만큼의 상기 스트링(300)의 진동을 확보할 수 없게 되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 다수개의 스트링(300)은 각각 인접한 스트링(300)과 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 45°각도의 간격으로 이격되게 형성되는 것이다.
다음으로, 상기 본체부(100)는 원형 단면을 가지는 봉 형상으로 형성되고, 상기 스트링(300)은 다수개로 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부(100)의 단면의 반지름에 1.1배에 해당하는 위치에 방사형으로 형성된다. 즉, 상기 스트링(300)은 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부(100) 반지름의 1.1배 거리만큼 떨어진 지점에 위치하도록 배치되는 것이다. 다른 한편으로는, 상기 스트링(300)은 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부(100)의 직경에 대하여 1.1배의 직경을 가지는 가상의 원을 따라 배치된다. 즉, 상기 스트링(300)은 상기 본체부(100)의 중심축을 기준으로 1.1배의 크기로 형성되는 가상의 원통을 따라 배치는 것이다.
이때, 상기 다수개의 스트링(300)이 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부(100)의 단면의 반지름에 1.1배 미만에 해당하는 위치에 방사형으로 형성되면, 상기 유체에 의해 상기 다수개의 스트링(300)에 진동이 발생하였을 때, 상기 본체부(100)와 스트링(300)이 간섭되어 상기 스트링(300)의 진동이 상쇄될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상기 다수개의 스트링(300)이 상기 본체부(100)의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부(100)의 단면의 반지름에 1.1배를 초과하는 위치에 방사형으로 형성되면, 상기 본체부(100)와 스트링(300)의 간격이 멀어져 상기 스트링(300)의 진동으로 인해 난류화된 유체가 상기 본체부(100)와 접촉되지 않게 되는 문제점이 있다. 즉, 상기 난류화된 유체가 상기 본체부(100)로 유동하면서 상기 유체의 난류성이 감소하게 되는 것이다. 또한, 도 21 내지 도 23을 참조하면, 상기 다수개의 스트링(300)이 상기 본체부(100)의 단면의 중앙을 중심으로 상기 본체부(100)의 단면의 반지름에 1.1배에 해당하는 위치에 설치된 경우, 상기 본체부(100)가 받는 힘이 가장 작은 것으로 나타난다.
다음으로, 상기 스트링(300)은 니켈 재질로 형성된다. 즉, 상기 스트링(300)은 내식성이 높은 니켈 재질로 형성되어, 일례로 상기 유체가 해수인 경우, 상기 해수로 인해 상기 스트링(300)이 부식되는 것을 최소화하고, 다양한 유속의 조류 속에서 피로에 의한 파손을 최소화한다. 또한, 상기 스트링(300)이 니켈 재질로 형성될 경우 일정한 떨림을 유지할 수 있어, 변화되는 유속 속에서도 상기 본체부(100)의 움직임을 최소화할 수 있도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 효과를 증명하는 실험방법과 그 실험결과에 대해 설명한다.
도 3을 참조하면, 상기 본 발명의 효과를 증명하는 실험은 길이 12.5m, 폭 2.2m, 높이 5.2m의 수조에서 진행하며, 측정영역은 길이 12.5m, 폭 1.8m, 높이 1.2m이다. 또한, 물의 깊이는 0.915m이고, 최대 해류 유속(Maximum current velocity)은 2.0m/s이다. 또한, 상기 본 발명의 효과를 증명하는 실험용 기자재는 MCU-24 3D 운동량계(Three-dimensional motion meter)이며, 자세한 사항은 도 4와 같다.
다음으로, 상기 본 발명의 효과를 증명하기 위한 4가지 타입의 모델이 제시된다. 도 5를 참조하면, 제1타입(Bare)은 도 5의 (a)와 같이 매끈한 원통으로 아크릴 재질로 형성되며 직경은 0.075m, 길이는 0.75m이다. 또한, 제2타입(Strake)은 도 5의 (b)와 같이 상기 제1타입과 같은 재질 및 크기로 형성된 원통의 외주면에 나선형의 홈이 3개 형성되며, 상기 홈의 높이는 0.0075m이다. 또한, 제3타입(Two string)은 도 5의 (c)와 같이 상기 제1타입과 같은 재질 및 크기로 형성된 원통의 양측에 각각 상기 스트링(300)이 형성되며, 상기 스트링(300)은 니켈 재질로 형성되며, 진동수는 50Hz이다. 마지막으로, 제4타입(Radiational string)은 도 5의 (d)와 같이 본 발명인 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물을 나타낸다.
다음으로, 도 6 및 도 7은 상기 본 발명의 효과를 증명하기 위한 실험장비와 상기 4가지 타입의 모델의 움직임을 측정하는 방법을 나타낸 도면이다. 즉, 상기 4가지 타입의 모델의 움직임을 위에서 바라보는 방향을 기준으로 측정하는 것이다. 또한, 상기 본 발명의 효과를 증명하기 위한 실험의 파라미터(Parameter)는 도 8과 같다.
상기와 같은 실험을 통하여, 도 9 내지 도 19에 도시된 바와 같은 결과를 확인할 수 있다. 먼저, 도 9는 해류 유속 0.5m/s에서 해류의 진행방향과 동일한 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과이다. 그 결과로, 상기 제4타입은 상기 제1타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 도 10은 해류 유속 0.5m/s에서 해류의 진행방향과 수직인 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과이다. 그 결과로, 상기 제4타입은 상기 제1타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 도 11은 해류 유속 1.1m/s에서 해류의 진행방향과 동일한 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과이다. 그 결과로, 상기 제4타입은 상기 제1타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 도 12는 해류 유속 1.1m/s에서 해류의 진행방향과 수직인 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과이다. 그 결과로, 상기 제4타입은 상기 제1타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 13 및 도 14는 상기 제1타입 내지 제4타입의 궤적을 나타낸 것으로, 상기 제4타입은 상기 제1타입과 제2타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 제4타입에서 상기 본체부(100)의 움직임은 상기 제3타입과 달리 원형의 궤적을 그리는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 제4타입은 상기 제3타입과 비교하여 상기 본체부(100)의 움직임이 한 방향으로 쏠리지 않고 일정 범위의 원 내에서 움직이는 것이다. 따라서, 상기 제4타입은 상기 제3타입에 비해 상기 본체부(100)가 안정적이라는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 15 및 도 16은 해류의 진행방향과 동일한 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과를 무차원으로 나타낸 것으로, 상기 제4타입은 상기 제1타입 내지 제3타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 17 및 도 18은 해류의 진행방향과 수직인 방향의 움직임(Amplitude)을 측정한 결과를 무차원으로 나타낸 것으로, 상기 제4타입은 상기 제1타입 내지 제3타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 마지막으로, 도 19는 상기 제1타입 내지 제4타입의 스펙트럼을 나타낸다. 그 결과, 상기 제4타입은 상기 제1타입 내지 제3타입에 비해 상기 본체부(100)의 움직임이 현저히 감소한다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 와유기진동 저감장치에 비해 무게가 가볍고 부착하기 용이하여 실 해역에서 조립하는데 날씨와 장소의 제약을 감소시킬 수 있으며,제작비용을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로써 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 본체부
200 : 연결부
300 : 스트링

Claims (5)

  1. 본체부;
    상기 본체부의 양단부에 각각 구비되며, 상기 본체부의 단면보다 더 큰 직경의 단면을 가지도록 형성되는 복수개의 연결부; 및
    양단부가 상기 복수개의 연결부에 각각 고정되어, 상기 본체부의 외주면에 이격되게 배치되는 스트링;을 포함하고,
    유체가 상기 본체부의 주변을 유동할 때, 상기 스트링의 진동으로 인해 상기 유체가 난류화 되어 상기 유체에 의해 발생하는 상기 본체부의 와유기진동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스트링은, 50Hz의 고유진동수를 가지는 것을 특징으로 하는 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스트링은, 다수개로 상기 본체부의 단면의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 본체부는 원형 단면을 가지는 봉 형상으로 형성되고,
    상기 스트링은, 다수개로 상기 본체부의 단면의 중심을 기준으로 상기 본체부의 단면의 반지름에 1.1배에 해당하는 위치에 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스트링은, 니켈 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트링을 구비하여 와유기진동을 감소시키는 원통형 구조물.
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CN106089108A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 西南石油大学 一种引流喷射破坏绕流边界层的涡激振动抑制装置及方法

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