KR102683168B1 - 피뢰침 겸용 진동흡수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피뢰침 겸용 진동흡수기로써, 보다 상세하게 안테나의 일측에 구비되는 진동흡수부와, 상기 진동흡수부로부터 돌출되어 구비되는 피뢰침부를 포함하여, 상기 진동흡수부를 통해 상기 안테나에 가해지는 진동을 흡수함과 동시에, 상기 피뢰침부를 통해 낙뢰로부터 상기 안테나의 손상을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

Description

피뢰침 겸용 진동흡수기{The lightning rod and vibration absorber}

본 발명은 피뢰침 겸용 진동흡수기로써 더욱 자세하게는, 진동을 흡수하면서 피뢰침 역할을 할 수 있도록 안테나 등에 설치되는 피뢰침 겸용 진동흡수기에 관한 것이다.

일반적으로 피뢰침은, 천둥 번개와 벼락으로 인하여 생기는 피해를 방지하기 위해 설치하는 금속제의 막대기를 의미한다. 일례로, 대한민국 등록특허공보 제10-1621501호(2016.05.16.)에는 낙뢰로부터 안테나 등을 보호하는 조립가능한 피뢰침에 관한 내용이 개시되어 있다. 또한, 진동 흡수기는 진동 발생시 진동에너지 흡수를 통하여 진동의 세기를 감소시키기 위하여 설치하는 기기를 의미한다.

한편, 선박 및 항만에 사용되는 레이더 장치에 진동이 발생하게 되면 선박의 위치가 불명확해지는 문제점이 있었다. 또한, 낙뢰에 의해 안테나가 손상되는 문제점을 해결하기 위하여 피뢰침이 구비되나 보다 공간적 효율을 더 높일 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1621501호(2016.05.16.)

본 발명은 상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 안테나의 진동을 흡수함과 동시에 피뢰침 역할을 수행할 수 있는 피뢰침 겸용 진동흡수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기에 있어서, 안테나의 일측에 구비되는 진동흡수부와, 상기 진동흡수부로부터 돌출되어 구비되는 피뢰침부를 포함하여, 상기 진동흡수부를 통해 상기 안테나에 가해지는 진동을 흡수함과 동시에, 상기 피뢰침부를 통해 낙뢰로부터 상기 안테나의 손상을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 진동흡수부는, 상기 안테나의 표면에 구비되는 메인진동흡수기를 포함하고, 상기 메인진동흡수기는, 판스프링과, 상기 판스프링과 연결되는 메인질량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 진동흡수부는, 상기 피뢰침부의 일측에 구비되어, 상기 안테나에 가해지는 진동을 흡수하는 서브진동흡수기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 서브진동흡수기는, 상기 메인진동흡수기로부터 돌출되어 구비되는 곡선빔과, 상기 곡선빔과 피뢰침부 사이에 구비되는 서브질량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 진동흡수부는, 복수개로, 상기 안테나를 따라 일렬로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 피뢰침 겸용 진동흡수기는 낙뢰로부터 안테나 시스템을 보호함과 동시에 안테나 시스템에서 발생하는 진동을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있으며, 진동이 손상을 일으키거나 성능저하 및 소음을 유발할 수 있는 산업 기계, 항공 우주 및 자동차 공학을 포함한 다양한 응용 분야에 적용될 수 있고, 회전 기계로 인한 진동을 줄이는데 사용할 수 있는 피뢰침 겸용 진동흡수기를 제공하는데 그 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명의 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 구성을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 내부구성 및 결합관계를 나타낸 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 질량-스프링-댐퍼 모델링을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기의 구성을 나태난 평면도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 피뢰침 겸용 진동흡수기에 있어서, 안테나(10)의 일측에 구비되는 진동흡수부(100)와, 상기 진동흡수부(100)로부터 돌출되어 구비되는 피뢰침부(200)를 포함하여, 상기 진동흡수부(100)를 통해 상기 안테나(10)에 가해지는 진동을 흡수함과 동시에, 상기 피뢰침부(200)를 통해 낙뢰로부터 상기 안테나(10)의 손상을 최소화한다.

먼저, 상기 진동흡수부(100)가 마련된다. 상기 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 표면에 설치되어, 상기 안테나(10)에 가해지는 진동을 흡수하는 역할을 한다. 여기서, 상기 안테나(10)는 회전가능한 레이더 안테나 형태로 형성되며, 모터, 기어박스, 엔코더, 브레이크 및 기타 구동 부품을 수용하여 상기 안테나(10)를 회전시키는 안테나 회전 장치(20)를 포함한다. 즉, 상기 진동흡수부(100)는 안테나(10)의 회전 등과 같은 작동 시 발생하는 진동을 감소시키거나 제거하는 역할을 한다.

일례로, 상기 진동흡수부(100)는 매스-스프링-댐퍼 시스템 구성으로 스프링에 부착된 질량과 기본 구조에 연결된 댐퍼로 구성될 수 있으며, 상기 진동흡수부(100)의 고유 주파수는 상기 안테나(10) 및 안테나 회전 장치(20)의 진동 주파수와 일치하도록 설계되어, 상기 안테나(10)의 진동 시 상기 진동흡수부(100)는 다른 위상으로 진동하여, 상기 안테나(10)의 진동을 효과적으로 상쇄할 수 있다. 이때, 상기 진동흡수부(100)는 진동 흡수기로, 주진동의 에너지를 흡수하여 다른 에너지로 변환해서 주진동의 크기를 완화하는 장치를 의마한다. 즉, 상기 안테나(10)에서 발생한 진동은 매스의 왕복운동 전환되며, 매스의 왕복운동은 스프링 및 댐퍼에 의해 서서히 저감되어 정지됨으로써, 상기 안테나(10)의 진동을 상쇄시킨다.

보다 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 표면에 구비되는 메인진동흡수기(110)를 포함하고, 상기 메인진동흡수기(110)는 판스프링(111)과, 상기 판스프링(111)의 양측에 각각 연결되는 2개의 메인질량체(112)와, 상기 판스프링(111)의 중앙부에 구비되어 상기 판스프링(111)을 지지하는 기둥부(113)와, 상기 기둥부(113)의 상부에 구비되어 상기 기둥부(113)와 후술할 서브진동흡수기(120)를 지지하는 지지부(114)와, 상기 지지부(114)의 상부에 구비되어 후술할 서브진동흡수기(120)를 지지하는 홀딩부(115)와, 상기 상기 메인진동흡수기(110)의 적어도 일부를 커버하는 케이스(116)를 포함한다.

일례로, 상기 판스프링(111)은 중앙부로부터 양측 단부로 향할수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 마련된다. 다시 말하면, 상기 판스프링(111)은 중앙부로부터 양단부를 향하는 방향으로 각각 테이퍼지게 마련된다. 상기 판스프링(111)은 상기 메인질량체(112)와 결합되어 상기 안테나(10)에서 발생한 진동을 흡수하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 판스프링(111)은 상기 판스프링(111)과 메인질량체(112) 또는 기둥부(113)를 결합하기 위한 스프링나사(111-2)가 관통될 수 있는 슬릿형상의 나사가이드(111-1)를 포함한다. 이때, 상기 나사가이드(111-1)에 의해 상기 메인질량체(112)가 상기 판스프링(111)에 설치되는 위치를 가변시킬 수 있어 유효 강성을 변경할 수 있다.

또한, 상기 메인질량체(112)는 상기 판스프링(111)의 상부면과 하부면 각각을 커버하는 2개의 직육면체가 스프링나사(111-2)에 의해 체결되는 형태로 마련되며, 상기 판스프링(111)의 양측에 각각 마련된다. 상기 메인질량체(112)는 상기 안테나(10)의 진동에 따라 진동하여 상기 안테나(10)의 진동이 감쇄되도록 한다.

또한, 상기 기둥부(113)는 직육면체 형상으로, 상기 판스프링(111)의 중앙측 상부에 스프링나사(111-2)에 의해 상기 판스프링(111)과 결합되어 상기 판스프링(111)에 중심을 지지하는 역할을 한다.

또한, 상기 지지부(114)는 원반 형상으로 상기 기둥부(113)의 상부에 설치되어 상기 기둥부(113)를 지지함으로써, 상기 판스프링(111)을 외팔보(cantilever) 형태로 지지하는 판스프링지지부(114-1)와, 원반 형상으로 상기 판스프링지지부(114-1)의 상부에 이격되어 구비되어, 상기 홀딩부(115)를 지지함으로써 상기 피뢰침부(200)를 지지하는 피뢰침지지부(114-2)와, 상기 판스프링지지부(114-1)와 피뢰침지지부(114-2)가 이격되어 고정되도록 하는 커넥팅나사(114-3)로 구성된다.

또한, 상기 홀딩부(115)는 중공체로, 상부를 향할수록 단면적이 점차적으로 감소하는 원기둥 형상으로 상기 지지부(114)의 상부에 설치되고, 내부에 후술할 곡선빔(121)이 삽입되어 후술할 곡선빔(121)을 지지하는 역할을 한다.

그리고, 상기 진동흡수부(100)는 어레스터 케이블을 연결하여 낙뢰의 전류를 대지로 유도할 수 있도록 하는 커넥터(도면 미도시)와, 상기 진동흡수부(100)를 상기 안테나(10)에 설치할 수 있도록 하는 나사홀(117)을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 진동흡수부(100)는 상기 피뢰침부(200)의 일측에 구비되어, 상기 안테나(10)에 가해지는 진동을 흡수하는 서브진동흡수기(120)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 서브진동흡수기(120)는 상기 메인진동흡수기(110)로부터 돌출되어 구비되는 곡선빔(121)과, 상기 곡선빔(121)과 피뢰침부(200) 사이에 구비되는 서브질량체(122)를 포함한다.

우선, 상기 곡선빔(121)은 상기 홀딩부(115)로부터 상측방향으로 곡률지게 마련되며, 탄성재질로 형성되어 진동을 흡수하는 비틀림 및 병진 스프링-댐퍼의 역할을 수행한다. 즉, 상기 곡선빔(121)은 상기 서브질량체(122)와 결합되어 상기 안테나(10)에서 발생한 회전 진동을 억제하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 곡선빔(121)의 상단부에는 상기 서브질량체(122)가 마련된다. 이때, 상기 곡선빔(121)은 상기 서브질량체(122)를 관통하는 형태로 결합되며, 상기 피뢰침부(200)까지 연장마련될 수 있다. 상기 곡선빔(121)은 공기역학적으로 유리한 유선형으로 굴곡지게 마련되어, 공기 저항을 최소화할 수 있다.

앞서 상술한 상기 진동흡수부(100)는 도 4와 같이 모델링할 수 있으며, 수직방향으로 설치되는 상기 메인진동흡수기(110)는 상기 안테나(10)의 측면 진동을 억제하는 역할을 할 수 있고, 수평방향으로 설치되는 상기 서브진동흡수기(120)는 상기 안테나(10)의 수직방향 진동을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이때, k1,c1은 상기 판스프링(111)의 탄성 및 댐핑계수, k2,c2는 상기 기둥부(113), 지지부(114) 및 홀딩부(115) 자체의 탄성 및 댐핑계수, k3,c3는 상기 곡선빔(121)의 탄성 및 댐핑계수를 의미할 수 있다.

다른 한편으로, 상기 진동흡수부(100)는 복수개로, 상기 안테나(10)의 길이방향을 따라 일렬로 배열되어, 상기 안테나(10)의 진동이 상기 복수개의 진동흡수부(100)로 나뉘어 전달되도록 함으로써, 상기 안테나(10)의 진동감쇄에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있도록 한다. 또한, 상기 진동흡수부(100)의 하부면 길이는 상기 안테나(10)의 폭방향 길이와 대응되게 마련되어, 상기 안테나(10)의 진동이 온전히 상기 진동흡수부(100)로 전달될 수 있도록 할 수도 있다.

일례로, 상기 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 중심을 기준으로 양측에 각각 2개씩 총 4개로 마련될 수 있다. 또한, 상기 제1진동흡수부(100-1)는 상기 안테나(10)의 중심으로부터 상기 안테나(10)의 길이방향 길이에 0.1배 내지 0.4배 이격된 지점에 설치될 수 있다. 여기서, 상기 제1진동흡수부(100-1)가 상기 안테나(10)의 중심으로부터 상기 안테나(10)의 길이방향 길이에 0.1배 미만으로 이격된 지점에 마련되는 경우, 끝단 부분의 진동이 잔존하는 문제점이 있고, 상기 제1진동흡수부(100-1)가 상기 안테나(10)의 중심으로부터 상기 안테나(10)의 길이방향 길이에 0.4배 초과하는 지점에 설치되는 경우, 중심부의 진동이 잔존하는 문제가 있다. 따라서, 상기 제1진동흡수부(100-1)는 상기 안테나(10)의 중심으로부터 상기 안테나(10)의 길이방향 길이에 0.1배 내지 0.4배 이격된 지점에 설치되는 것이다. 또한, 상기 진동흡수부(100)와 인접한 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 길이방향의 길이에 0.1배 내지 0.2배의 길이만큼 이격되어 마련될 수 있다.

다음으로, 상기 피뢰침부(200)가 마련된다. 일례로, 상기 피뢰침부(200)는 상기 서브질량체(122)로부터 상측방향으로 굴곡지게 연장되어 전체적으로 곡선으로 형성된다. 다시 말하면, 상기 피뢰침부(200)는 상기 곡선빔(121)과 유사한 곡률을 가지도록 형성되어, 상기 곡선빔(121)으로부터 연장되어 형성되는 형태로 마련될 수 있다. 따라서, 상기 피뢰침부(200)는 낙뢰로부터 상기 안테나(10)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 결과적으로, 상기 피뢰침부(200)가 상기 진동흡수부(100)에 설치됨에 따라 컴팩트한 구성으로 상기 안테나(10)의 진동을 감소시키고, 낙뢰로 인한 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

다른 한편으로, 도 5를 참조하면, 상기 안테나(10)의 중앙부를 기준으로 일측에 배열되는 상기 진동흡수부(100)와 인접한 진동흡수부(100)는 서로 다른 방향을 향하도록 교차되게 배열될 수 있다. 동일하게, 상기 안테나(10)의 중앙부를 기준으로 타측에 배열되는 상기 진동흡수부(100)와 인접한 진동흡수부(100)는 서로 다른 방향을 향하도록 교차되게 배열될 수 있다. 일례로, 상기 안테나(10)의 중앙부 측에 인접하게 배열되는 2개의 진동흡수부(100)가 동쪽을 향하도록 설치되는 경우, 인접한 2개의 진동흡수부(100)는 서쪽을 향하도록 설치되어, 상기 안테나(10)에서 발생하는 진동의 감쇄작용이 전체적으로 균일하게 진행될 수 있도록 한다.

또한, 도 6을 참조하면, 상기 복수개의 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 길이방향을 따라 형성되는 가상의 선(L1)을 기준으로 횡방향으로 교호되게 지그재그형태로 배열될 수 있다. 이때, 상기 진동흡수부(100)는 상기 안테나(10)의 폭방향 길이에 절반의 길이를 가지도록 마련될 수 있다. 일례로, 상기 안테나(10)의 일단부 인근에 설치되는 제1진동흡수부(100-1)는 상기 가상의 선(L1)을 기준으로 좌측에 좌측을 향하는 방향으로 설치되고, 상기 제1진동흡수부(100-1)에 인접하게 배열되는 제2진동흡수부(100-2)는 상기 가상의 선(L1)을 기준으로 우측에 우측을 향하는 방향으로 설치될 수 있다. 또한, 상기 안테나(10)의 타단부 인근에 설치되는 제4진동흡수부(100-4)는 상기 가상의 선(L1)을 기준으로 우측에 우측을 향하는 방향으로 설치되고, 상기 제4진동흡수부(100-4)에 인접하게 배열되는 제3진동흡수부(100-3)는 상기 가상의 선(L1)을 기준으로 좌측에 좌측을 향하는 방향으로 설치되어, 상기 안테나(10)에서 발생하는 진동의 감쇄작용이 전체적으로 균일하게 진행될 수 있도록 한다.

결과적으로, 본 발명의 피최침 겸용 진동흡수기는, 낙뢰로부터 안테나 시스템을 보호함과 동시에 안테나 시스템에서 발생하는 진동을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있으며, 진동이 손상을 일으키거나 성능저하 및 소음을 유발할 수 있는 산업 기계, 항공 우주 및 자동차 공학을 포함한 다양한 응용 분야에 적용될 수 있고, 회전 기계로 인한 진동을 줄이는데 사용할 수 있으며 바람 또는 기타 외부 힘으로 인한 진동을 감소시키는데 적용될 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 안테나
20 : 안테나 회전 장치
100 : 진동흡수부
100-1 : 제1진동흡수부
100-2 : 제2진동흡수부
100-3 : 제3진동흡수부
100-4 : 제4진동흡수부
110 : 메인진동흡수기
111 : 판스프링
111-1 : 나사가이드
111-2 : 스프링나사
112 : 메인질량체
113 : 기둥부
114 : 지지부
114-1 : 판스프링지지부
114-2 : 피뢰침지지부
114-3 : 커넥팅나사
115 : 홀딩부
116 : 케이스
117 : 나사홀
120 : 서브진동흡수기
121 : 곡선빔
122 : 서브질량체
200 : 피뢰침부
L1 : 가상의 선

Claims (5)

1. 안테나의 일측에 구비되는 진동흡수부; 및
   상기 진동흡수부로부터 돌출되어 구비되는 피뢰침부;를 포함하고,
   상기 진동흡수부를 통해 상기 안테나에 가해지는 진동을 흡수함과 동시에, 상기 피뢰침부를 통해 낙뢰로부터 상기 안테나의 손상을 최소화하며,
   상기 진동흡수부는,
   상기 안테나의 표면에 구비되는 메인진동흡수기; 및
   상기 피뢰침부의 일측에 구비되어, 상기 안테나에 가해지는 진동을 흡수하는 서브진동흡수기;를 포함하고,
   상기 서브진동흡수기는,
   상기 메인진동흡수기로부터 돌출되어 구비되는 곡선빔; 및
   상기 곡선빔과 피뢰침부 사이에 구비되는 서브질량체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피뢰침 겸용 진동흡수기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인진동흡수기는,
   판스프링; 및
   상기 판스프링과 연결되는 메인질량체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피뢰침 겸용 진동흡수기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 진동흡수부는, 복수개로, 상기 안테나를 따라 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 피뢰침 겸용 진동흡수기.
   
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