탄성지지를 갖는 유압공급장치의 고체소음 저감에 관한 연구

Abstract

함정 탑재장비의 경우 장비에서 발생하는 공기소음과 고체소음이 최종적으로 선체로 전달되어 수중으로 전파되며 적에게 노출될 가능성을 높여 함정의 생존과도 직접적으로 연결된다. 이러한 공기소음과 고체소음은 승조원의 거주성 관점에서도 매우 중요한 요소이다. 공기소음과 고체소음은 미국 해군기준에 따라 엄격하게 관리되고 있으며 저진동 및 저소음에 대한 요구는 함 정 탑재장비가 갖추어야 할 기본적인 품질로서 날로 인식되고 그에 대한 연구와 개선이 이루어지고 있다.

본 연구에서는 고체소음 시험을 통해 유압공급장치에서 발생하는 모터의 회전운동과 유압펌프의 피스톤 왕복운동에 따른 과도한 진동이 발생되는 원인을 분석하고, 유압탱크 내부 설계 변경을 통한 유압공급장치의 고체소음 저감 방안에 대해 검토하였다. 고체소음 평가에서 높은 가속도레벨을 나타내는 주파수 회피를 위한 유압탱크의 유한요소 모델을 생성하여 모달 해석을 수행하였고, 고체소음의 유효성을 검증하기 위하여 조화 해석을 수행하였으며 해석 결과 높은 가속도 레벨을 나타내던 주요한 주파수의 가속도 레벨이 줄어 든 것을 확인함으로써 개선된 형상에 대한 검증을 완료하였다. 최종적으로 유한요소해석을 통하여 검증이 완료된 설계 변경을 반영하여 최종 시험 평가에서의 고체소음을 줄이는 데 효과가 있음을 확인하였다.

| In the case of the naval vessel equipment, air-borne noise and structure-borne noise generated from the equipment are ultimately transmitted to the hull, propagated in the water, and the possibility of being exposed to the enemy is increased, and the survival of the naval vessel is also directly connected. These air-borne noise and structure-borne noise are also very important factors from the viewpoint of crew members' comfort. Air-borne noise and structure-borne noise are strictly managed based on the standards of the US Navy, and the requirement for low vibration and noise is recognized as basic quality that equipment for a naval vessel must have, and research and improvements are being made.

In this study, the cause of excessive vibration due to the rotational motion of the motor and the reciprocating motion of the hydraulic pump in the hydraulic power unit was analyzed through the structure-borne noise test.

The study on the reduction of the structure-borne noise of the hydraulic power unit through the design change of the hydraulic tank was examined.

Modal analysis was performed by generating a finite element model of a hydraulic tank for frequency avoidance that exhibited a high acceleration level in the structure-borne noise evaluation and harmonic analysis was performed to verify the validity of the structure-borne noise. Verification of the improved shape was confirmed by confirming that the acceleration level of the frequency was reduced.

Finally, it is confirmed that the finite element analysis is effective to reduce the structure-borne noise in the final test evaluation by reflecting the modified design change.