KR0126006Y1 - 내심형 원통형 튜브체를 구비한 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원통형 튜브체, 원통형 튜브체에 내장되어 수중음원으로부터의 음파를 탐지하는 음향센서유니트, 원통형 튜브체내에 충진되어 있는 부력유지용 충진유, 원통형 튜브체 양끝 개구부에 각각 끼워져 있는 내인장 커넥터 조립체, 원통형 튜브체내에서 음향센서유니트를 관통하여 원통형 튜브체에 축선방향으로 뻗어 커넥터 조립체에 몰딩 접합된 내인장용 로프로 구성된 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈에 있어서, 원통형 튜브체에는 자체의 외주벽면 내부에 내인장 재질의 섬유로 이루어진 가늘고 긴 내심이 원통형 튜브체의 중심축선과 평행하게 길이 방향으로 심어 넣어져 있는 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈에 관한 것이다.

Description

내심형 원통형 튜브체를 구비한 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈

제1도는 본 고안의 내심형 원통형 튜브체를 구비한 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈이 구체화된 예인형 수중음파탐지기의 사용상태를 개략적으로 도시하는 도면.

제2도는 본 고안에 따른 내심형 원통형 튜브체를 구비한 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈을 수중청음기 측면에서 절단한 개략측면도.

제3도는 제2도중 인장로프가 생략된 수중청음기 부분을 중심축선을 따라 절단한 개략단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수중음파탐지기 2 : 센서부

3 : 케이블 7 : 윈치

13 : 음향모듈 18 : 충진유

19 : 커넥터 조립체 20 : 원통형 튜브체

22 : 인장로프 23 : 내심

26 : 센서유니트 31,33,34 : 오픈셀스폰지

본 고안은 내심형 원통형 튜브체를 구비한 수중음파탐지장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 예컨데 인영형 수중음파탐지기(Towed Array Sonar System, TASS) 또는 음향대항체계(Acoustic Counter Measure, ACM) 센서부의 단위 모듈중 음향 모듈 특히 수중청음기에 작용하는 유체저항으로 인해 발생되는 저주파 노이즈를 감소시키기 위한 내심형 호스에 관한 것이다.

전자 전기 장치, 송수신 장치, 센서 또는 전기접속장치 등에 사용되는 전기적 장치들을 튜브, 파이프 또는 호스와 같이 원통형 밀봉체 내부에 수밀하게 장착하여 해양이나 하천 등 수밀을 요하는 설치 위치에서 전기적 접속에 하등의 영향을 받지 않으면서도 내압력, 인장강도, 굽힘강도 또는 운동성 등 기계적 성질들은 양호하게 유지되는 원통형 연결 구조물이 주지되어 있다.

종래 주지된 이러한 연결 구조물은 수중 설치케이블에 사용되는 것과 같이 중심에 위치하는 도체와 절연물 또는 케이블의 형상을 유지시켜 주는 스페이서 등이 동축 방향으로 배열되어 전기적인 접속을 행할뿐만 아니라 자체로 기계적인 강도까지 유지시키도록 되어 있다.

또한 수중에서 사용되는 다른 형태의 전기 접속구조물로서 선박등에 의해 예인되어 수면하부에서 발생되는 음파를 탐지하는 예인형 수중음파탐지장치가 알려져 있다.

이와 같은 예인형 수중음파탐지장치는 대체로 선박 고정 및 보관용 윈치부, 예인용 케이블, 외부 원통형 튜브체, 센서 등의 각종 전기장치, 이 전기장치 상호간의 접속을 위한 커넥터 등으로 구성되어 있으며, 이러한 구성을 갖는 수중음파탐지기의 센서부의 형태로는 예컨데 예인형 수중지진탐사장치(seismic streamer)와 같이 외부호스, 수중청음기(hydrophone), 스페이서 요소(spacer element), 인장와이어(strain wire), 칸막이(bulkhead), 수중청음기 장착부(hydrophone mount)로 구성되어 있는 것이 있다.

이러한 수중지진탐사장치는 외부 튜브 또는 호스가 단일층의 폴리비닐클로라이드 또는 폴리우레탄 재질로 이루어져 있기 때문에 지진탐사가 이루어지는 동안 탐사장치 본체가 수중에서 예인될 때 탐사장치 외부호스 주변에 난류 경계층이 형성되며 이로 인하여 호스외벽을 경계로 하여 호스 내부와 외부 사이에 압력차이가 발생한다. 이 압력차 때문에 호스 외벽에는 반경방향으로 수축과 팽창이 반복해서 주기적으로 일어나게 되며 이러한 반복적인 수축 팽창은 호스 내부에 충진되어 있는 유체의 유동을 야기시키게 되며 결국은 내장되어 있는 수중청음기에 대해 하나의 소음으로서 작용하게 된다.

이러한 호스 외벽의 반경방향 수축·팽창운동을 소위 벌지파동(bulge wave)이라고 하는데, 이러한 벌지파동으로 인해 원통형 튜브체에 내장된 수중청음기의 집음성능을 저하시키는 소음 또는 잡음을 감소시키고자 하는 시도가 이루어져 왔다.

이러한 집음성능 저하를 방지하기 위해, 일래스토머 또는 플라스틱 재질의 복수의 동축 표면층, 이 표면층으로 둘러싸여진 수중청음기, 수중청음기를 접속하는 커넥터 및 표면층 내부를 충진하고 있는 충진유로 구성된 센서부를 포함하는 원통형 튜브체와 진동격리 모듈로 이루어진 것이 있다. 이러한 예인형 수중음파탐지기의 경우에는 전방 및 후미에 위치하는 진동격리 모듈을 제외하고는 센서부 전체가 수중청음기를 복수의 표면층으로 둘러싸 일정간격 유지한 채로 일렬로 배열하여 상대적으로 가느다란 커넥터를 이용해 중심선을 따라 서로 반복적으로 연결하고 있고 또한 표면층의 재질로서 상대적으로 감쇠 특성은 양호하게 유지되면서도 높은 강성을 가지고 있어 기계적 감쇠에 의한 소음 감소 효과가 뛰어나고, 난류경계층으로 인한 벌지파동이 발생되지 않도록 되어 있는 수증음파탐지장치가 제안된 바 있으나, 이 장치에 있어서는 원통형 튜브체가 우레탄 또는 일래스토머 등으로 이루어진 복수의 표면층으로 복합구성되어 있기 때문에 이 복수층으로 둘러싸여진 음향센서에 의한 음향신호의 탐지가 충분히 이루어지지 못했고 또한 별도의 인장부재를 가지고 있지 않아 높은 인장력이 작용하는 경우에는 종방향으로 파단되는 단점을 가지고 있었다.

본원 고안은 예컨대 수중음파탐지기 또는 음향대향체계와 같은 종래의 수중음파탐지장치에 사용되는 원통형 튜브체 즉, 외부호스의 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단일층의 폴리우레탄 또는 일래스토머재질의 원통형 튜브체를 외부호스로 사용하는 경우 발생되는 소음 또는 잡음을 감소시키도록 원통형 튜브체 외주벽면내에 케블라(kevlar) 재질의 섬유로 이루어진 가늘고 긴 내심을 원통형 튜브체의 중심축선과 평행하게 길이방향으로 심어 넣어 원통형 튜브체의 외주벽면을 보강함으로써 벌지파동으로 인한 외주벽면의 수축·팽창의 주기적인 작용을 억제하며 또한 원통형 튜브체의 인장강도를 증대시키는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 고안은 음향센서와 센서 사이에 흡음용 스폰지를 개재시킴으로써 케블라 내심의 삽입에 의해서도 억제되지 않고 원통형 튜브체 내부의 충진유로 전파되는 잔류 파동을 재차 격리시켜 음향센서 주위에서의 충진유 유동을 감소시키는데 그 목적이 있는 것이다.

본원 고안은 이러한 목적을 달성하기 위해 원통형 튜브체, 상기 원통형 튜브체에 내장되어 수중음원으로부터의 음파를 탐지하는 음향센서유니트, 상기 원통형 튜브체내에 충진되어 있는 부력유지용 충진유, 상기 원통형 튜브체 양끝 개구부에 각각 끼워져 있는 내인장 커넥터 조립체, 상기 원통형 튜브체내에서 상기 음향센서유니트를 관통하여 상기 원통형 튜브체의 축선방향으로 뻗어 상기 커넥터 조립체에 몰딩 접합된 내인장용 로프로 구성된 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈에 있어서, 상기 원통형 튜브체에는 자체의 외주벽면 내부에 내인장 재질의 섬유로 이루어진 가늘고 긴 내심이 상기 원통형 튜브체의 중심축선과 평행하게 길어방향으로 심어 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

본 고안의 실시예를 첨부도면을 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 내심형 원통형 튜브체로 이루어진 음향 모듈을 구비한 예인형 수중음파탐지장치(1)의 사용상태를 도시하고 있다. 이 수중음파탐지장치(1)는 센서부(2), 케이블(3), 꼬리로프(17)로 구성되어 있으며, 이 센서부(2)는 다시 진동격리모듈(9), 신호전송모듈(11), 음향 모듈(13) 및 배열안정화모듈(15)로 모듈화되어 커넥터 조립체(19)에 의해 각각 연결 접속되어 있다.

제2도 및 제3도를 참조하면 내심(23)이 외주벽면(25)에 심어져 있는 원통형 튜브체 즉 호스(20)는 음향 모듈(13)의 센서유니트(26)를 둘러싸고 있으며 이 센서부유니트(26)는 수중청음기용 패키지(27)를 포함하고 있다. 원통형 튜브체의 내심은 가느다란 케블라 섬유사로 제작된다. 수중청음기용 패키지(27)는 외주면에 복수의 돌출부(29)를 구비하고 있고 이 돌출부(29,29)는 그들사이의 공간에 오픈셀스폰지(31:open cell sponge)가 끼워진 상태로 호스(20)와 맞닿음되어 있다. 패키지(27)에는 제2도에 도시된 바와 같이 좌우측에 2개의 케블라로프(22)가 관통삽입되어 있고 내부에는 2개의 쉴드홀(32)을 가진 동(銅) 재질의 원통형 쉴드(30)가 패키지(27) 내주면과 맞닿음되어 끼워지고 그 안에 오픈셀스폰지(33)를 사이에 두고 수중청음기(14)가 설치되어 있다. 패키지(27) 양끝 개구부(35)에도 또한 오픈셀스폰지(33)가 끼워진다. 오픈셀스폰지(33)가 개구부(35)를 통하여 이탈되는 것을 방지하도록 단품으로 된 와이어타이(37)가 패키지(27) 양측면에 구비된 관통공(39)에 끼워져 결박되어 있다.

오픈셀스폰지(31,33,34)는 또한 해면구조를 가지고 있어 자체의 조직내에 부력 유지를 위한 충진유를 담지하고 있다.

이러한 구성의 본 고안의 내심형 원통형 튜브체(20)를 구비한 음향 모듈에 의하면, 수중음파탐지장치 예인시 원통형 튜브체(20) 외주부에 난류가 형성됨으로 인해 호스 내외부 사이에 압력차가 발생하더라도 호스외벽내의 케블라 재질의 내심이 압력차에 따른 인장력을 받아 벌지파동이 발생되지 않도록 함으로써 호스(20) 내부 센서유니트(26)에서의 충진유 유동에 기인한 유동소음을 감소시킬 수 있게 된다.

아울러, 이러한 케블라내심(23)에 의해서도 완전히 억제되지 않고 내부충진유(18)로 전달되는 잔류유동은 수중청음기용 패키지(27)와 패키지(27)사이에 개재시킨 오픈셀스폰지(34)에 의해서 차단하도록 되어 있다. 또한 복수의 케블라내심(23)에 의해 벌지파동 방지뿐만 아니라 인장강도 향상을 도모할 수 있게 된다.

따라서, 본 고안에 따르면 내심이 없는 일반 폴리우레탄 호스를 사용할 때 나타나는 35∼60Hz 대역의 노이즈 레벨을 내심을 넣은 호스를 사용함으로써 동일 대역에서 약 10∼15dB 정도 감소시킬 수 있어 이 호스를 사용한 예인형 수중음파탐지장치의 잡음성능을 보다 향상시킬 수 있으며 호스자체의 인장강도를 증대시키게 되는 것이다.

본 고안의 상술한 바와 같은 특징적 기술 구성은 첨부 실용신안등록청구의 범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 고안의 상세한 설명 및 도면을 통하여 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 수정 및 변경이 가능하다 할 것이다.

Claims (2)

1. 원통형 튜브체(20), 상기 원통형 튜브체(20)에 내장되어 수중음원으로부터의 음파를 탐지하는 음향센서유니트(26), 상기 원통형 튜브체(20)내에 충진되어 있는 부력유지용 충진유(18), 상기 원통형 튜브체(20) 양끝 개구부(35)에 각각 끼워져 있는 내인장 커넥터 조립체(19), 상기 원통형 튜브체(20)내에서 음향센서유니트(26)를 관통하여 상기 원통형 튜브체(20)에 축선방향으로 뻗어 상기 커넥터 조립체(19)에 몰딩 접합된 내인장용 로프(22)로 구성된 예인형 수중음파탐지장치(1)의 음향 모듈(13)에 있어서, 상기 원통형 튜브체(20)에는 자체의 외주벽면(25) 내부에 내인장 재질의 섬유로 이루어진 가늘고 긴 내심(23)이 상기 원통형 튜브체(20)의 중심축선과 평행하게 길이 방향으로 심어 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 수중청음기용 패키지(27)와 패키지(27) 사이에는 충진유(18)를 담지하며 상기 충진유(18)의 길이방향 유동을 방지하도록 오픈셀스폰지(34)가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 예인형 수중음파탐지장치의 음향 모듈.