KR20150011663A - 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진기(12)를 지닌 선박의 선미부(10)에 진동소음을 저감하는 구조체에 있어서: 상기 추진기(12)의 상방향으로 선미부(10)의 선체에 격리공간을 형성하도록 설치되는 면판(20); 및 상기 면판(20)에 의한 격리공간에 액상으로 충진되어 경화되는 다공성의 복합재(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선박의 추진효율에 영향을 끼치는 선형이나 추진기의 수정없이 현 설계에서 발생한 변동압력을 선체로 전달하는 표면에 구조복합재를 설치하여 진동ㆍ소음 감소의 경제성을 확보하는 효과가 있다.

Description

선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체{Stern construction for reducing hull vibration and noise}

본 발명은 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 추진효율에 영향을 끼치는 선형이나 추진기의 수정없이 현 설계에서 발생한 변동압력을 선체로 전달하는 표면에 구조복합재를 설치하는 기술에 관한 것이다.

통상적으로 선박의 경우 추진기에 의한 변동압력이 선체로 전달되어 선체구조 및 거주구 영역에 과대진동소음 발생한다. 추진기 진동소음을 줄이기 위하여 선형 변경이나 추진기 변경을 통하여 변동압력을 줄이는 방법을 추구하나, 스피드는 물론 추진효율 등에 문제가 있기에 한계를 드러낸다.

따라서 추진기 직상부 및 주변 헐(Hull) 구조물에 다양한 장치를 부착함으로서 진동소음을 저감하려는 노력이 이어지고 있다.

이와 관련되는 선행특허의 일예로서, 한국 공개특허공보 제1991-0000474호는 프로펠러에서 유기되는 힘이 선체에 직접적으로 전달되는 선미부 외판을 뚫고서 흡진제를 넣어 외판이 진동할 수 있도록 시공한 구조, 탱크를 설치하여 이에 물이 자유롭게 드나들수 있게 하고 탱크의 위를 뚫어서 공기가 통하게 하는 구조, 탱크를 설치하여 선체의 외판에는 물이 드나들 수 있도록 파이프를 장치하고 탱크의 상부를 밀폐한 구조를 제안한다.

선행특허의 다른 예로서, 한국 공개특허공보 제2010-0057247호는 선박의 선저외판에서 수직 하방향으로 설치된 연결 부재와, 일단부가 상기 연결 부재와 힌지결합되어 일정각도로 상하 운동되며, 프로펠러의 상부에 일정한 간격으로 이격배치되는 보호판으로 구성되어, 프로펠러가 회전됨에 따라 발생되는 기포가 상기 보호판에 접촉되어 선박의 선저외판에 직접적으로 접촉되는 것을 방지하는 구성을 제안한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 선박의 선미 구조에 따라 설계 조건을 달리 산정하기 어려움이 수반되고 신규 건조 선박이 아닌 기존 선박에 적용시 많은 제약이 수반된다.

1. 한국 공개특허공보 제1991-0000474호 "선미흡진장치"(공개일자 : 1991. 1. 29.) 2. 한국 공개특허공보 제2010-0057247호 "선박의 프로펠러에 의한 진동과 소음을 차단하기 위한 장치"(공개일자 : 2010. 5. 31.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박의 추진효율에 영향을 끼치는 선형이나 추진기의 수정없이 현 설계에서 발생한 변동압력을 선체로 전달하는 표면에 구조복합재를 설치하여 진동ㆍ소음 감소의 경제성을 확보하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 추진기를 지닌 선박의 선미부에 진동소음을 저감하는 구조체에 있어서: 상기 추진기의 상방향으로 선미부의 선체에 격리공간을 형성하도록 설치되는 면판; 및 상기 면판에 의한 격리공간에 액상으로 충진되어 경화되는 다공성의 복합재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 면판은 다수의 스티프너를 개재하여 분할된 격리공간을 형성하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 변형예로서, 상기 면판은 격리공간의 선단과 후단으로 갈수록 높이가 축소되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 복합재는 폴리우레탄과 실리콘을 포함하고 발포에 의해 다공성으로 경화되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 변형예로서, 상기 복합재는 상면과 하면 중 적어도 하나에 고무판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박의 추진효율에 영향을 끼치는 선형이나 추진기의 수정없이 현 설계에서 발생한 변동압력을 선체로 전달하는 표면에 구조복합재를 설치하여 진동ㆍ소음 감소의 경제성을 확보하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선미 구조체의 설치 과정을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명의 변형예에 따른 선미 구조체를 나타내는 모식도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 선미 구조체를 적용하여 진동과 소음 감소를 실험한 데이터

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 추진기(12)를 지닌 선박의 선미부(10)에 진동소음을 저감하는 구조체에 관련된다. 선박의 선미부(10)는 스티어링기어품과 함께 그 하측으로 추진기(12)와 방향타(14)를 구비한다. 추진기(12)에 의한 충격, 특히 캐비테이션은 선미부(10)의 진동 및 소음을 유발하는 최대의 가진원이다.

본 발명에 따르면 상기 추진기(12)의 상방향으로 선미부(10)의 선체에 격리공간을 형성하도록 면판(20)이 설치된다. 통상 선박의 선미부(10)는 보이드 스페이스(void space)로서 전체적으로 곡면을 이루고 있다. 면판(20)은 보이드 스페이스에서 선미부(10)의 외판의 상측으로 이격되어 진동과 소음을 차단하기 위한 격리공간을 형성하도록 고정된다. 면판(20)은 선미부(10)와 동일한 소재의 강판으로서 4~6㎜ 범위의 두께로 선정한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 면판(20)은 다수의 스티프너(25)를 개재하여 분할된 격리공간을 형성하도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 선미부(10)의 보이드 스페이스가 커질수록 격리공간을 스티프너(25)를 이용하여 분할되도록 형성한다. 기존에 스티프너(25)가 설치된 경우에는 변형없이 그대로 다수의 면판(20)을 용접으로 부착한다.

본 발명에 따르면 상기 면판(20)은 격리공간의 선단과 후단으로 갈수록 높이가 축소되도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 도 2처럼 3개로 분할된 격리공간이 설정된 경우 중앙은 추진기(12)의 직상방에 배치하고, 그에 인접한 격리공간은 중앙에서 멀어질수록 높이가 축소된다. 이와 같이 하면 진동과 소음의 차단성능을 유지하면서 후술하는 복합재(30)의 소요량을 축소하여 경제적이다.

또, 본 발명에 따르면 상기 면판(20)에 의한 격리공간에 액상으로 충진되어 경화되는 다공성의 복합재(30)를 포함한다. 액상의 복합재(30)는 기존 선미부(10)의 헐(Hull) 구조를 그대로 이용하는 장점을 나타낸다. 복합재(30)의 다공성은 진동과 소음의 차단기능은 물론 단열의 기능도 수행한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 복합재(30)는 폴리우레탄과 실리콘을 포함하고 발포에 의해 다공성으로 경화되는 것을 특징으로 한다. 폴리우레탄과 실리콘은 액상으로 주입하고 용이하고, 차음성은 물론 내열성, 내한성 등의 기본적 물성도 양호하다.

이때, 상온에서 액상으로 있는 수지와 화이버의 조합으로 구성된 프리프레그를 사용하는 것도 무방하다.

시공에 있어서, 면판(20)의 가장 높은 위치에 홀을 가공하고 액상의 복합재(30)를 주입한 다음 홀을 마개로 막고, 일정 시간 후에 복합재(30)가 경화되고 나면 마개를 빼고 용접으로 홀을 막는다. 스티프너(25)에 틈새가 있는 경우에는 면판(20) 중에서 일측에만 홀을 가공하여 복합재(30)를 주입할 수도 있다.

본 발명의 변형예로서, 상기 복합재(30)는 상면과 하면 중 적어도 하나에 고무판(40)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 고무판(40)은 면판(20)을 설치하기 전에 외판의 상면에 부착하거나 면판(20)의 저면에 부착한다. 물론 복합재(30)의 상면과 하면을 동시에 구성하도록 양측에 모두 부착할 수도 있다. 어느 경우에나 복합재(30)를 주입하는 공정에는 전혀 영향을 주지 않는다.

한편, 고무판(40)은 적어도 일면에 요철을 구비하여 진동소음의 차단성은 물론 단열성과 완충성을 높일 수 있다.

도 3은 가진원인 추진기(12)에 인접한 장소에서 진동저감 성능을 실함한 결과를, 도 4는 같은 장소에서 소음저감 성능을 실험한 결과를 나타낸다. 목업(Mock-up) 및 실선 실험을 병행하는 방식을 택한다. 도표에서 "before"는 시공전 상태를 의미하고 "after"는 시공후 상태를 의미한다. 결과에 의하면 저주파역에서의 진동저감 성능은 약 5dB 정도이고 소음저감 성능은 약10dB 정도이다.

이와 같이 본 발명은 가장 중요한 추진기(12) 및 선형 수정의 한계를 극복하여 발생된 변동압력이 선체의 선미부(10)에 미칠 때 가장 근접한 부분에서 진동소음을 줄임으로서 변동압력의 소스(Source)를 줄이는 방식으로 원하는 영역에서의 진동소음의 감소 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 선미부 12: 추진기
14: 방향타 20: 면판
25: 스티프너 30: 복합재
40: 고무판

Claims (5)

1. 추진기(12)를 지닌 선박의 선미부(10)에 진동소음을 저감하는 구조체에 있어서:
   상기 추진기(12)의 상방향으로 선미부(10)의 선체에 격리공간을 형성하도록 설치되는 면판(20); 및
   상기 면판(20)에 의한 격리공간에 액상으로 충진되어 경화되는 다공성의 복합재(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 면판(20)은 다수의 스티프너(25)를 개재하여 분할된 격리공간을 형성하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 면판(20)은 격리공간의 선단과 후단으로 갈수록 높이가 축소되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 복합재(30)는 폴리우레탄과 실리콘을 포함하고 발포에 의해 다공성으로 경화되는 것을 특징으로 하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복합재(30)는 상면과 하면 중 적어도 하나에 고무판(40)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박진동소음 저감을 위한 선미부 구조체.

Images