Acoustic tiles are typically installed on the surface of pressure vessels in submarines to minimize echoes based on the ship's own noise and active sonar. In this study, we studied low frequency active echo reduction techniques to reduce underwater target echo signals. Active control algorithms using tile type projectors and FxLMS logic have been developed and the projectors have been installed in the assumed hull structure. The effectiveness of projectors and control algorithms has been evaluated in time and frequency domain analysis through experiments in the tank.
본 연구에서는 승선 중인 해기사의 피로도 유발요인에 대한 현황과 개인별 피로도 자각증상 항목들에 대한 실태를 파악하기 위하여 설문조사를 실시하고 그 결과를 선종별로 분석하였다. 설문조사 분석결과 선종별로 많은 해기사들이 수면과 휴식시간의 부족을 겪고 있음을 확인할 수 있었고, 수면을 방해하는 요인은 다양하지만 특히 날씨, 선체의 운동 및 진동, 소음, 거주시설 등 환경적 요인이 많이 작용하는 것을 파악하였다. 그리고 일부 선종의 경우는 하루 평균 10시간 이상 당직근무를 수행하고 있었으며, 과다한 업무로 기인한 스트레스와 더불어 많은 피로감을 느끼는 것으로 조사되었고, 영역별(육체적, 정신적, 감정적) 피로도 증상 측정항목에 대해서 일부항목의 경우는 많은 해기사들이 상당한 피로도 증상을 경험하고 있는 것으로 분석되었다.
선체(船體) 해양구조물(海洋構造物)과 같은 대형(大型) 구조물(構造物)은 대부분 판(板) 구조물(構造物)로 이루어져 있으며, 이에 각종(各種) 기기류(機器類), cable류(類). Pillar, 탄성지지(彈性支待)된 장비(裝備) 등과 같이 집중질량(集中質量), 분포질량(分布質量), 지지(支持)스프링 , 질량(質量)-스프링 계(系) 등이 부가(附加)되는 경우가 많다. 이러한 판(板) 구조물(構造物)의 진동해석(振動解析) 방법(方法)으로 매우 단순(單純)한 경우를 제외하고는 엄밀해(嚴密解)를 얻기 어렵기 때문에 Rayleigh-Ritz방법(方法), assumed mode method와 같은 해석적(解析的) 방법(方法)이 주로 적용(適用)되고 있다. 국부(局部) 팬널의 형상(形狀)은 직사각형(直四角形) 뿐만 아니라 사다리꼴, 삼각형(三角形) 등 매우 다양(多樣)한데 상기(上記) 해석적(解析的) 방법(方法)을 적용한 연구(硏究)는 대부분 직사각형(直四角形)인 경우에 대하여 이루어졌다. 따라서 본(本) 연구(硏究)에서는 임의(任意) 사각형(四角形) 형상(形狀) 평판(平板)에 집중질량(集中質量), Pillar와 같은 지지(支持)스프링, 질량(質量)-스프링 계(系) 등이 부가(附加)된 전체계(全體系)의 진동해석(振動解析)을 효율적(效率的)으로 수행(遂行)하는 방법으로서 임의(任意) 사각형(四角形) 형상(形狀)을 효과적(效果的)으로 취급하기 위해 특성좌표계(特性座標系)를 활용하고 assumed mode method을 적용하는 정식화(定式化)를 제시하였다. 질량(質量)-스프링 계(系)가 부가(附加)된 사다리꼴 평판(平板)을 대상(對象)으로 일련의 수치(數値) 계산(計算)을 수행(遂行)하고 유한요소법(有限要素法)에 의한 결과(結果)와 비교(比較) 검토(檢討)하므로써 본(本) 연구(硏究)에서 제시한 방법(方法)의 타당성(妥當性)을 입증하였다.
The good sea-keeping capability of the SWATH(Small Waterplane Area Twin Hull) ship has been attractive for research or surveillance vessels. Especially, for the naval ships accomplishing the underwater acoustic missions, it is necessary to access and minimize the underwater radiated noise level generated by the ships. Therefore, acoustic signature management and control are very important topics for these vessels. Underwater radiation pattern in the low frequency range is dominated by the tonals from the vibration of onboard machinery. In this work, the radiated noise level generated by the propulsion machine in the submerged hull is predicted using the transfer function technique and the hull transfer function for the submerged hull is determined by analyzing the longitudinal/circumferential stiffened infinitely long cylindrical shell and considering the empirical database of the previous vessels. It is confirmed that the transfer function technique can give useful information for identifying the noise source and estimating its contribution to the total radiatied noise level.
본 문에서는 선체 중앙부의 유한요소 모델링과 진동해석이 수행되었다. 횡부재와 종통부재가 만나 3차원적으로 연결되어 있는 선체구조는 복잡한 구조적 특성 때문에 모델링에 많은 노력이 필요하다. 선수, 선미부에 비해 비교적 부재간의 접속이 간단한 중앙평행부의 진동해석과 같은 경우에는 모델링 기법을 개발해 사용할 수도 있다. 중앙부 횡부재와 종통부재가 만나는 부분의 접속성과 형상표현을 위해 keypoint, super element(SE) 개념을 도입하였고 형성된 SE 들을 isoparametric mapping 기법을 접속된 3차원 부재용으로 개선하여 유한요소로 분할하였다. 진동해석용으로 형성된 선체중앙부 요소망을 ANSYS로 가시화하였고 자유진동해석을 수행하였다.
Recently, to reduce the noise and vibration levels of ships, high skewed marine propellers with thinner thickness are adopted widely, however, such propeller design trend causes to reduce the strength of blades. Propeller blades are rotating continuously in irregular wake field of ships. So, it is necessary to examine the strength of them precisely including from a viewpoint of fatigue strength. In present paper, the fatigue strength of propeller blades was investigated. Firstly, fatigue tests for Al Bronze, the representative propeller material, were carried out. The S-N curve was obtained for the assessment of the fatigue crack initiation life. And the material properties C, m for the fatigue crack propagation analysis based on the Paris' equation were derived. For the 2nd stage, the structural responses of propeller blades in irregular ship wake field was carried out using the finite element analysis code. And the fatigue strength of propeller blades were considered based on the calculated stress levels and material characteristics for fatigue strength.
이 연구에서는 함정탑재 장비의 진동으로부터 기인되는 고체음의 저감을 목표로 새로운 형태의 복합형 마운트를 개발하였다. 수동형 마운트와 비접촉식 전자기식 작동기 또는 관성력형 작동기로 구성된 복합형 마운트가 우수한 성능을 보유한다는 선행연구 결과를 바탕으로 이 연구에서 개발된 복합형 마운트는 기존의 검증된 수동형 고무마운트와 전자기식 작동기를 비접촉식으로 결합한 형태이며, 내충격 성능을 고려하여 설계하였다. 먼저 장비로부터 유발된 진동이 외부로 전달되는 성분의 차단에 대해 복합형 마운트의 효과적인 구성요소 배치형식을 제안하였으며, 여러 설계인자를 고려한 초기 설계안을 제시하고, 마운트 설치 시 문제원인이 될 수 있는 내충격 성능을 고려한 최종 설계를 수행하였다. 설계된 복합형 마운트를 제작하고, 실험을 통해 성능을 검토하였다.
본 논문에서 알루미늄 하니콤 샌드위치판 구조(AHSP)의 특성에 대해 해석한 결과는 다음과 같다. 1) AHSP의 H/T비가 낮아질수록 응력이 감소하며, 셀 크기(H)보다는 코어의 두께(T)가 두꺼워질수록 강도와 강성이 증가함을 알 수 있다. 2) AHSP 구조가 동일한 질량에서부터 증가하면서 EASP 구조에 비해 2.5~6.0배 정도의 높은 강도를 보이는 것을 알 수 있다. 3) AHSP의 면재의 두께변화는 AHSP 전체의 강성에 별로 영향을 미치지 못했으나, 심재의 두께가 증가할수록 단면 2차 모멘트의 값이 커지기 때문에 AHSP의 강성이 매우 커짐을 알 수 있다. 4) EASP보다 강성이 큰 AHSP의 고유진동수가 크며, 진동 모드 사이의 차도 커짐을 알 수 있다. 5) 비교연구 결과 AHSP 구조가 EASP 구조보다 적은 질량으로 훨씬 더 높은 강성을 갖는, AHSP 구조의 우수성이 입증된다. 따라서 중량경감이 가장 중요한 문제 중의 하나인 초고속선 및 대형선의 경우 AHSP 구조가 높은 굽힘강성을 갖고 다른 재료에 비해 상대적으로 적은 중량이 필요하므로 구조 재료로서의 적합성을 알 수 있다.
최근 극지 선박의 수요가 늘어나고 있고 IACS(국제선급연합)에서는 대빙 선박에 대한 새로운 기준이 적용되고 있다. 이 선박에서는 추진시스템에 대한 대빙 설계 기준으로 빙 충격 토크는 프로펠러 날개 수를 중심으로 한 조화 함수로 규정되어 있다. 그러나 실 상황에서는 이러한 주기적인 기진 토크보다는 불규칙한 빙의 충격 토크가 발생할 수 있는 확률이 오히려 크다. 이 논문에서는 비틀림진동이 비교적 큰 6개의 실린더를 갖는 디젤엔진을 주 기관으로 한 추진시스템의 안정성을 검토하고자 한다. 특히 불규칙한 빙 충격 토크와 디젤엔진에서 발생하는 진동토크를 동시에 고려하여 비틀림진동의 공진점을 통과할 과도 비틀림 진동 응답을 이론적으로 해석하였다. 여기서 빙 충격토크는 빙이 프로펠러에 부딪칠 때를 여러 유형별로 가상하여 선급에서 규정된 방법에 의해서 구하였다. 전체적인 시스템의 과도응답 해석은 직접적분방법의 하나인 뉴마크(Newmark) 법을 이용하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권1호
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pp.48-58
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2002
There is a purpose of this study for the proposal of the optimum technique utilized for the vibration design initial step. The stiffened plate structure for the ship hull is made for analysis model. To begin with, dynamic characteristics of stiffened plate structure is analysed using FEM. Main vibrational mode of the structure is decided in the analytical result of FEM. The simplified equation on the natural frequency of the main vibrational mode is induced. Next, sensitivity analysis is carried out using the simplified equation, and rate of change of dynamic characteristics is calculated. Then, amount of design variable is calculated using this sensitivity value and optimum structural modification method. The change of natural frequency is made to be an objective function. Thickness of panel, cross section moment of stiffener and girder become a design variable. The validity of the optimization method using simplified equation is examined. It is shown that the result effective in the optimum modification for natural frequency of the stiffened plate structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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