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문제 정의
- 이 연구에서는 기본적으로 Uchida가 제안한 음향 방사효율에 대해 선체의 진동 모드를 고려하여 음향 방사효율을 수정하여 재정리함으로써 선체진동을 통한 수중방사소음 예측의 정확도를 높이는 방법을 제안하고자 한다. 이렇게 수정된 Uchida의 실험식을 가지고 여러 함정에 대해 수중방사소음을 예측하고 이를 실험결과와 비교함으로써 제안된 음향방사효율 계산방법에 대해 검증을 수행하고자 한다.
- 이 연구에서는 이러한 저주파에서의 소음예측 오차가 음향방사효율의 오차에 기인한다고 판단하여 선체를 구성하는 강판의 고유진동수를 고려하여 Uchida의 음향방사효율을 재검토하고자 한다.
- 이 연구에서는 기본적으로 Uchida가 제안한 음향 방사효율에 대해 선체의 진동 모드를 고려하여 음향 방사효율을 수정하여 재정리함으로써 선체진동을 통한 수중방사소음 예측의 정확도를 높이는 방법을 제안하고자 한다. 이렇게 수정된 Uchida의 실험식을 가지고 여러 함정에 대해 수중방사소음을 예측하고 이를 실험결과와 비교함으로써 제안된 음향방사효율 계산방법에 대해 검증을 수행하고자 한다.
가설 설정
- 따라서 이 연구에서 선체의 음향방사효율은 f ≥ f①에서는 Fig. 5의 ①의 유한강판에 대한 음향방사효율을 따르고, f① > f > f②에서는 Fig. 5의 ②의 유한강판의 음향방사효율을 따르며 f < f② 그 이전 주파수에서는 Fig. 5의 ③의 유한강판의 음향방사효율을 따른다고 가정하였다.
- 5에서 ②의 강판의 경우 판 중간 중간의 론지로 인해 ①, ③강판과 1차 모드 형상이 조금 달라지나 1차 고유주파수 이전에서는 ①강판과 동일하게 강체모드로 진동하므로 이 주파수 이전에서의 음향방사효율은 매우 작아질 것으로 예측된다. 따라서 이 연구에서는 Fig. 5의 ①의 유한 강판의 고유진동수 이전에서 수중방사소음은 Fig. 5의 ②의 강판 진동에 기인한다고 가정하였고, Fig. 5의 ②의 유한강판의 고유진동수(f②) 이전에서 수중 방사소음은 Fig. 5의 ③의 강판 진동에 기인한다고 가정하였다.
- 음향방사효율을 결정하기 위해서는 측정된 수중소음에 대한 선체의 진동 특성이 파악되어야만 한다. 따라서 이 연구에서는 선체의 진동이 기본강판의 고유진동수 이상에서는 선체의 론지와 트랜스를 구속조건으로 한 상태에서 기본강판의 진동으로 구성되며, 기본강판의 고유진동수 이전 주파수에서는 선체의 진동 모드가 론지와 트랜스를 포함한 기본강판의 조합으로 하는 유니트로 진동한다고 가정하였다. 이 연구에서 기본강판의 고유주파수 이전에서의 선체의 진동하는 강판의 유니트는 3.
- 선체 구성 기본 강판은 4개의 에지가 모두 보강재로 둘러싸인 강판(0.6 m×2.4 m×0.012 m)으로 가정한다.
- 선체는 “나” 에서 언급한 여러 개의 기본강판의 배열로 구성되어 있다고 가정하며 선체 진동에 의한 수중방사소음은 선체를 구성하는 각각의 강판의 진동에 의한 소음의 합으로 가정한다.
- 선행연구(7)를 통해서 함정 선체의 수중방사소음은 선체를 구성하는 기본 강판의 진동 굽힘파에 의해 전달된다고 가정하고, 여러개의 기본 강판의 조합으로 구성된 판의 경우 개별 판의 끝단 효과(edge effect)가 크지 않기 때문에 음향파워의 계산은 식 (2)를 이용하여 식 (4)와 같이 제안하였다.
- 가. 수중방사소음은 선체의 구조전달소음으로만 구성되어 있다고 가정하며 측정된 선체진동은 공기 소음 및 구조 진동이 모두 포함된 진동레벨이다.
- 2와 같이 함정이 부두에 정박한 상태에서 수면하 선체부의 10지점에서 PCB Type 352C03 가속도계를 가지고 계측한 진동속도 평균값과 식 (4)~(5)를 통해 수중방사소음 음압레벨을 예측하였으며 예측결과에 대해 실제 하이드로폰(B&K Type 8103)을 이용하여 측정한 결과를 비교해 보았다. 식 (4)에서의 음향방사효율은 식 (6)~(9)의 Uchida의 실험식을 사용하였으며 10개 지점에서의 진동 평균값이 선체 전체의 평균 진동값을 대표할 수 있다고 가정하였다.
- 함정의 수중방사소음은 식 (5)를 통해서 측정된 음향파워값을 가지고 음압값으로 환산하여 구하였다. 여기서 측정 면적은 Fig. 1과 같이 함을 육면체 형태로 가정한 후 선체에서 1 m 떨어진 육면체 면적을 사용하였다.
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