한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.516-523
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1998
Radiation efficiency of a cylindrical shell whose surface vibrates under harmonic distribution is investigated by theoretical solutions and Boundary Element Method. The vibration modes of a cylindrical shell is determined from experiment and is compared with the result of Finite Element Method. Harmonic vibration response of the cylindrical shell under the point excitation and the radiation phenomena from its response is analyzed by Finite Element Method and Boundary Element Method.
도로소음의 주 원인중 하나인 차량의 소음문제가 크게 대두되고 있다. 특히, 차량전체의 소음중에서 타이어 소음이 차지하는 비율이 점점 증가하고 있는 실정을 고려해 볼 때, 앞으로 타이어 소음이 문제시 될 것으로 예상 되어진다. 특히, 승차감 을 향상시키는 차원을 넘어서 환경공해 측면에서 다루어져야 하고, 차외소음을 줄일 수 있는 방사에너지 감소를 위한 연구가 활발히 진행 되어야 할 것으로 사료되어진다.
기동하는 잠수함이나 함정 등의 방사 소음 특성은 토날 신호와 광대역 배경잡음으로 구분된다. 토날 신호는 함정의 모터나 엔진의 회전등으로 인한 것이고, 배경잡음은 기동 시 일어나는 함정 주변의 기포들의 발생과 소멸로 인한 것이다. 본 연구에서는 ATW 알고리즘을 이용하여 수중 기동함정의 방사소음을 분석한다. 또한 분석한 소음을 바탕으로 힐버트 변환을 이용하여 광대역 유사 잡음을 발생시킬 수 있는 시스템을 설계하고 분석한 토날 신호를 합성함으로써 유사 방사 잡음 발생 시스템을 설계한다. 이 시스템은 현장 기동함정과 유사한 소음을 발생시키게 함으로써 적으로부터 아군의 함정이 노출되었을 때 기만기로 사용함으로써 적의 어뢰 등의 공격을 피할 수 있는 시스템으로 활용할 수 있을 것이다.
애자는 송전선 시스템에서 전기적으로나 기계적으로 매우 중요한 소자이다. 송전선 시스템에 설치된 이후 애자의 열화 등에 의해 고장이 난 애자를 찾아내기 위해 애자로 부터의 방사 소음을 측정하여 분석하였다. 대상으로 한 제품은 2종류의 현수 애자, COS, 2종류의 Line Poster, 피뢰기이며, 이들 제품의 정상 상태와 고장 상태의 방사 소음을 각각 측정하여 시간 파형, 주파수 스펙트럼, 피크 검출의 결과를 서로 비교하여 그 차이점을 제시하였다. 또한, 이를 바탕으로 방사 소음으로부터 고장 상태의 애자의 검출의 가능성 및 그 방법을 제시하였다.
빔형성 방법은 측정 범위의 제한에 의해 분해능이 제한되므로, 공간상에 분포되어 있는 소음원에 적용할 경우 소음워싱 형상을 스므딩(smoothing)시켜 표현하는 문제점을 갖게 된다. 특히 기계소음과 같은 저주파수 소음에서는 분해능의 향상이 한계를 갖게 되므로, 빔형성 방법의 적용이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 빔형성 방법에서의 스므딩 현상과 평판의 음향파워 방사 형태와의 관계를 살펴 봄으로써, 낮은 분해능을 갖는 빔형성 방법의 적용가능성을 보이고자 한다. 이 경우 구면파를 가정한 빔형성 방법의 분해능을 조정하므로써, 빔형성 파워의 형태가 아음속(subsonic) 및 초음속(supersonic) 음향 방사의 형태를 따르는 평판에서의 음향 방사파워의 형태가 됨을 알 수 있으며, 단순지지된 평판의 방사음장에서 이를 수치적으로 확인하였다.
일반적으로 음향파워는 소음원으로부터 방사되는 소음의 예측 및 평가를 위한 가장 중요한 요소 중에 하나이다. 그러나 철도차량 주행 시 이 음향파워를 직접 측정하는 것은 불가능하기 때문에 많은 연구자가 소음 레벨을 이용해서 음향파워를 계산하는 간접적인 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 철도차량에서 방사되는 음향파워를 전동소음과 동력소음으로 분리하여 추정하는 방법을 제안하였으며, 이 추정방법의 타당성을 검증하였다. 또한 본 연구에서 제안한 방법을 이용하여 현재 국내에서 운행되는 차량(전동차, 무궁화호, KTX)의 음향파워를 계산하여 분석하였다.
In this report, the underwater sound radiation from finite cylindrical shell with stiffeners which is the basic configuration of submerged vehicle is studied analytically and experimentally. The shell vibrations are obtained by using the shell theory of Sanders-Koitter. The stiffeners and modeled for I-type and the stiffness matrices are obtained by using beam model. In the analytical stuides, the vibrations of cylindrical shell are expressed by using cosine series expansions to consider the arbitrary end boundary conditions. It is agree to the theoretical and experimental results well.
여러 형태의 Tonal 신호로 나타내어지는 선박 수중방사소음 원인을 효율적으로 분류하기 위해서 Tonal 신호를 잡음으로부터 분리하고 임계값을 초과하는 Tonal 신호를 자동으로 추출하였다. 추출된 신호의 발생기원이 속력 종속적인지 속력 비종속적인지 여부를 Q factor및 신경회로망의 패턴인식 기법을 이용하여 자동으로 판별하는 알고리즘을 제안하였다. 또한, 수치 시뮬레이션 및 실제 수중에서 측정된 선박소음에 적용하여 제안된 알고리즘의 유용성 여부에 대하여 검토하였다.
Underwater radiated noise is one of the important performances related to stealth of the naval vessel. However, the evaluation can't be performed frequently due to the cost. Therefore, the estimation method of the underwater radiated noise with average hull vibration is suggested in this paper assuming that the hull of the ship is infinite plate which consists of various unit plates. Through the experiment, the estimated noise is verified from the comparison to the measured data. In addition the difference of underwater radiated noise according to the operating equipments is estimated with measured vibration velocity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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