KR100461374B1

KR100461374B1 - 풍동실험 차량의 압력측정장치

Info

Publication number: KR100461374B1
Application number: KR10-2002-0017745A
Authority: KR
Inventors: 이정호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2004-12-13
Also published as: KR20030079008A

Abstract

본 발명은 풍동실험 차량의 압력측정장치에 관한 것으로, 풍동 실험되는 차량의 전방과 후방은 물론 중앙부위에서 풍속에 대한 압력을 측정해 개발 차량(V)의 엔진 냉각과 브레이크 냉각 및 주행중 바람에 의한 차체의 부상정도를 알 수 있는 풍부한 데이터와 이들의 정확한 분석을 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 테스트공간(Ts)에 위치된 차량(V)으로 서로 이어진 풍동터널(T)을 따라 풍속(W)을 통과시켜 차량(V)에 발생되는 압력을 측정하기 위한 윈드터널 장치의 측정유니트(A)가 테스트공간(Ts)을 따라 차량(V)의 전·후 방향으로 이동되도록 상부부위로 설치되는 트래버스시스템(1 : Traverse System)과, 이 트래버스시스템(1)에 트래버스어댑터(1')를 매개로 장착되어 차량(V)을 따라 자유롭게 회전 및 이동되면서 차량(V)의 임의지점에 대한 압력을 측정하는 회전암어셈블리 및 이 회전암어셈블리를 조작·제어하고 측정된 풍속압력에 대한 데이터를 처리·분석하는 제어수단(30)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

풍동실험 차량의 압력측정장치{Pressure measurement apparatus for wind tunnel experimental vehicle}

본 발명은 풍동실험 차량의 압력측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실험 차량의 임의 부위에서 차량을 지나는 풍속의 압력을 측정할 수 있도록 된 풍동실험 차량의 압력측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행중에 많은 공기저항을 받게 되고, 이의 공기저항에 의하여 동력의 손실이 대단히 큰데, 이에 따라 차체는 가장 적은 공기저항을 받을 수 있도록 설계되고 있으며, 이를 위하여 차체의 설계시에는 차체를 따라 흐르는 풍속의 공기저항에 의한 양력과 항력, 측력, 피칭 , 요우잉 및 롤의 6분력을 시험하여 가장 이상적인 상태로 설계되도록 풍동 시험을 실시하게 된다.

이와 같이 차량의 공력특성을 분석하기 위한 풍동시험은 대개 윈드(Wind) 터널을 이용한 퐁력시험으로 실시하게 되는데, 이와 같은풍력 시험시에는 동력학적 상사성을 맞춰 주기 위하여는 다음과 같은 식으로 정의되는 레이놀즈 수를 실제상황과 동일하게 하여야 한다.

Re=ρul/μ(ρ는 밀도,u는 속도, μ는 동점성계수이다.)

이러한 풍동시험을 위한 윈드터널 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 차량(V)을 위치시킬 수 있는 테스트공간(Ts)의 양측으로 팬(Fan)에 의해 발생된 바람을 층류인 라미나(Lamina)흐름의 풍속(W)으로 만들어 차량(V)을 지나는 풍동터널(T)을 구비하게 되고, 이때 상기 테스트공간(Ts)상에는 위치된 차량(V)을 지나는 풍속(W)에 의한 압력을 측정하기 위해 측정유니트(A)가 구비되어지게 된다.

여기서, 상기 측정유니트(A)는 테스트공간(Ts)을 따라 상부부위로 설치되어 차량(V)의 전·후 방향으로 이동되는 트래버스시스템(1 : Traverse System)과, 이 트래버스시스템(1)에 의해 차량(V)부위로 이동되면서 차량(V)을 지나는 풍속(W)의 압력을 측정하도록 일단에 측정센서(3)가 구비된 지지프레임(2)으로 이루어지게 된다.

그러나, 이와 같은 측정유니트(A)는 차량(V)을 지나는 풍속(W)의 압력을 측정하는 측정센서(3)가 풍속(W)의 흐름 방향에 대향되는 위치에서만 압력을 측정할 수밖에 없고 이에 따라, 상기 측정센서(3)를 이동시키는 트래버스시스템(1)이 차량(V)의 전후 방향을 따라 직선 이동될 수밖에 없어 결국, 차량(V)의 트렁크 하단 부위에서 압력 특성을 분석할 수밖에 없는 한계를 갖게 된다.

이와 같이 차량(V)의 트렁크 하단 부위에서 만 압력을 측정하게 되면, 차량(V)의 엔진 냉각과 브레이크 냉각 및 차체의 부상정도를 분석하는데 가장 중요한 차량의 전방과 중앙부위에 대한 풍속 압력을 측정할 수 없고 이에 따라, 개발하는 차량(V)의 전체적인 속도와 압력 및 온도와 소음장에 대한 데이터를 얻을 수 없음은 물론 이에 대한 분석이 정확하게 이루어질 수 없는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 풍동 실험되는 차량의 전방과 후방은 물론 중앙부위에서 풍속에 대한 압력을 측정해 개발 차량의 엔진 냉각과 브레이크 냉각 및 주행중 바람에 의한 차체의 부상정도를 알 수 있는 풍부한 데이터와 이들의 정확한 분석을 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 풍동실험 차량의 압력측정장치가 테스트공간에 위치된 차량으로 서로 이어진 풍동터널을 따라 풍속을 통과시켜 차량에 발생되는 압력을 측정하기 위한 윈드터널 장치내 상기 측정유니트가테스트공간을 따라 차량의 전·후 방향으로 이동되도록 상부부위로 설치되는 트래버스시스템과;트래버스시스템의 트래버스어댑터에 결합된 지지프레임과, 이 지지프레임에 결합되어 제어수단에서 발생되는 제어신호에 따라 구동력을 발생하는 구동수단 및 이 구동수단에 의해 차량을 따라 자유롭게 회전 및 이동되면서 차량의 임의지점에 대한 압력을 측정하는 회전수단으로 이루어진 회전암어셈블리 및;조작자가 제어상태를 조절할 수 있는 개인용 컴퓨터와 같은 조작기와, 이 조작기의 제어신호를 신호라인을 통해 구동수단으로 보내는 콘트롤러, 풍속압력을 측정하는 측정센서로부터 신호를 받는 압력모듈의 신호를 처리하는 EPS 및 이 EPS에서 처리된 데이터와 조작기를 통해 측정된 풍속압력에 대해 처리·분석된 데이터를 저장 및 제공하는 데이터서버로 이루어진 제어수단;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 풍동실험 차량의 압력측정장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 풍동실험 차량의 압력측정장치의구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 트래버스시스템 1' : 트래버스어댑터

2 : 지지프레임 3 : 측정센서

10 : 구동수단 11 : 지지케이스

11a : 지지보스 12 : 구동모터

13 : 결합허브 14 : 회전축

14a : 캐비티 14b,21a : 개구홀

14c : 리미트스위치 15 : 베어링

16,17 : 터치센서 16a : 지지브라켓트

20 : 회전수단 21 : 회전케이스

21b : 돌출보스 22 : 연결암

22a : 가이드채널 23 : 윙콘

24 : 압력튜브

30 : 제어수단 31 : 조작기

31a,31b : 신호라인 32 : 콘트롤러

33 : 압력모듈 34 : EPS

35 : 데이터서버

A : 측정유니트 T : 풍동터널

Ts : 테스트공간 V : 차량

W : 풍속

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 풍동실험 차량의 압력측정장치의구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 테스트공간(Ts)에 위치된 차량(V)으로 서로 이어진 풍동터널(T)을 따라 풍속(W)을 통과시켜 차량(V)에 발생되는 압력을 측정하기 위한 윈드터널 장치의 측정유니트(A)가 테스트공간(Ts)을 따라 차량(V)의 전·후 방향으로 이동되도록 상부부위로 설치되는 트래버스시스템(1 : Traverse System)과, 이 트래버스시스템(1)에 트래버스어댑터(1')를 매개로 장착되어 차량(V)을 따라 자유롭게 회전 및 이동되면서 차량(V)의 임의지점에 대한 압력을 측정하는 회전암어셈블리 및 이 회전암어셈블리를 조작·제어하고 측정된 풍속압력에 대한 데이터를 처리·분석하는 제어수단(30)으로 이루어진다.

여기서, 상기 회전암어셈블리는 트래버스시스템(1)의 트래버스어댑터(1')에 결합된 지지프레임(2)과, 이 지지프레임(2)에 결합되어 제어수단(30)에서 발생되는 제어신호에 따라 구동력을 발생하는 구동수단(10) 및 이 구동수단(10)에 의해 차량(V)의 양 측면에 위치되도록 약 180°회전하는 회전수단(20)으로 이루어진다.

그리고, 상기 구동수단(10)은 지지프레임(2)의 개구부에 삽입되어 결합되도록 돌출되면서 그 끝단이 절곡된 지지보스(11a)를 갖춘 속이 빈 중공의 지지케이스(11)와, 이 지지케이스(11)의 내부로 구비되어 제어수단(30)의 제어신호에 의해 정·역회전하는 구동모터(12), 이 구동모터(12)에 결합허브(13)를 매개로 그 일단이 결합되면서 타단에는 회전수단(20)을 약 180°회전 영역으로 회전시키도록 리미트스위치(14c)가 구비된 회전축(14) 및 트래버스시스템(1)을 따라 이동시 이동 방향에 위치된 물체의 유·무를 파악해 제어수단(30)으로 신호를 전송하도록 지지케이스(11)내에서 외부로 돌출된 터치센서(16)로 이루어진다.

여기서, 상기 회전축(14)은 개구홀(14b)이 연통되도록 그 내부에 빈 공간인 캐비티(14a)가 형성되면서 그 축 방향을 따라 서로 간격을 두고 회전시 마찰을 줄이도록 다수의 베어링(15)으로 지지되어진다.

또한, 상기 터치센서(16)는 물체와의 접촉시 흔들림이나 위치 변동이 없도록 지지케이스(11)내에서 지지브라켓트(16a)를 매개로 고정됨은 물론이다.

그리고, 상기 회전수단(20)은 구동수단(10)의 지지케이스(11)의 끝단에서 회전축(14)과 함께 회전되도록 결합되면서 회전축(14)의 리미트스위치(14c)의 회전영역의 양 끝단에 돌출된 돌출보스(21b)를 형성한 속이 빈 회전케이스(21)와, 이 회전케이스(21)의 하부부위에서 경사지면서 길게 형성된 연결암(22) 및 이 연결암(22)의 끝단에서 제어수단(30)으로 연결된 측정센서(3)가 돌출된 윙콘(23)으로 이루어진다.

여기서, 상기 회전케이스(21)에는 트래버스시스템(1)을 따라 이동시 이동 방향에 위치된 물체의 유·무를 파악해 제어수단(30)으로 신호를 전송하도록 회전축(14)의 리미트스위치(14c) 끝단에서 회전케이스(11) 외부로 돌출된 터치센서(17)로 이루어진다.

그리고, 상기 측정센서(3)는 차량을 지나는 풍속에 대한 압력을 제어수단으로 보내도록 압력튜브(24)를 이용하게 되는데, 이 압력튜브(24)는 윙콘(23)과 연결암(22)에 연통되도록 형성된 가이드채널(22a)에 삽입되어 회전케이스(21)의 개구홀(21a)과 회전축(14)의 캐비티(14a)와 연통된 개구홀(14b)을 통해 지지보스(11a)와 트래버스어댑터(1')를 거쳐 제어수단(30)으로 이어지게 된다.

한편, 상기 제어수단(30)은 조작자가 제어상태를 조절할 수 있는 일반 개인용 컴퓨터와 같은 조작기(31)와, 신호라인(31a)을 통해 조작기(31)와 터치센서(16,17)의 신호에 의해 구동수단(10)으로 제어신호를 보내는 콘트롤러(32), 측정센서(3)와 연결된 압력튜브(24)에 연결된 압력모듈(33)의 신호를 처리하는 EPS(34) 및 이 EPS(34)에서 처리된 데이터를 저장하고 조작기(31)의 분석자료를 제공 및 보관하는 데이터서버(35)로 이루어진다.

여기서, 상기 EPS(34)는 풍동 실험시 모델(Model)의 압력분포와 풍동내부의 압력을 측정하는 전자식압력스캐너시스템(Electric Pressure Scanner)임은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 모델이 되는 차량(V)을 테스트공간(Ts)상에 위치시킨 다음, 전술한 종래의 경우와 같이 차량의 후방부위에서 압력을 측정하고자 하면 상기 테스트공간(Ts)에 구비된 트래버스시스템(1)을 차량(V)의 후방부위로 이동시킨 후, 상기 트래버스시스템(1)에 의해 차량의 후방부위로 이동된 측정유니트(A)를 통해 즉, 이 측정유니트(A)의 회전암어셈블리를 이루는 회전수단(20)에 구비된 측정센서(3)의 압력튜브(24)를 매개로 제어수단(30)의 압력모듈(33)로 전달된 측정 압력을 EPS(34)를 거쳐 데이터서버(35)로 저장한 다음, 조작자가 조작기(31)를 통해 상기 데이터서버(35)의 데이터를 처리·분석하게 된다.

이어, 조작자가 차량(V)의 전방과 중앙 하단부위의 풍속에 의한 압력을 측정하고자 하면, 먼저 트래버스시스템(1)을 차량(V)의 전방이나 또는 중앙 하단부위로 이동시킨 후, 조작기(31)를 통해 회전암어셈블리를 차량(V)의 측면으로 회전시켜 측정센서(3)의 압력튜브(24)를 매개로 압력을 측정하게 된다.

즉, 차량(V)의 전방 하단부위의 측면으로 이동된 회전암어셈블리를 차량(V)의 측면에 근접되게 회전(편의상, 차량(V)의 좌측측면이라 가정)시키기 위해 조작기(31)에 명령을 주게 되면, 이 조작기(31)의 제어신호를 전송받은 콘트롤러(32)가 신호라인(31a)을 통해 구동모터(12)를 회전(정회전이라 함)시키게 되고, 이에 따라 이 구동모터(12)에 결합된 허브(13)를 매개로 회전축(14)이 회전되어 회전수단(20)을 차량(V)의 측면쪽으로 회전시키게 된다.

이와 같이, 구동모터(12)의 회전축(14)에 의해 회전되는 회전수단(20)은 회전축(14)의 축상에 억지끼움으로 결합된 회전케이스(21)가 회전되면, 이 케이스(21)에 일체로 형성된 연결암(22)이 동일한 방향으로 회전되면서 그 끝단에 형성된 윙콘(23)을 차량(V)의 측면에 근접되도록 위치시키게 되고 이에 따라, 상기 윙콘(23)의 끝단에 구비된 측정센서(3)가 차량(V)의 전방 측면을 따라 지나는 풍속(W)에 의한 압력을 압력튜브(24)를 매개로 제어수단(30)의 압력모듈(33)로 전달해 EPS(34)를 거쳐 데이터서버(35)로 저장한 다음, 조작자가 조작기(31)를 통해 상기 데이터서버(35)의 데이터를 처리·분석하게 된다.

여기서, 상기 제어수단(30)의 조작기(31)는 차량(V)으로부터 측정된 데이터들을 처리하기 위한 프로그램(Program)을 통해 원하는 자료로 분석하게 됨은 물론이다.

한편, 상기 측정유니트(A)의 회전암어셈블리가 트래버스시스템(1)에 의해 전·후 방향으로 이동될 때 그 이동방향으로 물체를 감지하게 되면 즉, 구동수단(10)의 이동방향으로 물체가 노이거나 또는 회전수단(20)의 이동방향으로 물체가 노이면 이들 수단(10,20)에서 각각 돌출된 터치센서(16,17)가 우선적으로 물체와 접촉하게 되고 이에 따라, 상기 센서(16,17)에서 발생된 접촉신호를 신호라인(31a)을 통해 전달받은 콘트롤러(32)가 조작기(31)로 신호를 보내 트래버스시스템(1)에 의한 측정유니트(A)의 이동을 정지시키게 됨은 물론이다.

또한, 상기 회전수단(20)의 회전시 약 180°를 초과하게 되면 구동수단(10)의 회전축(14)에 구비된 리미트스위치(14c)가 회전케이스(21)의 돌출보스(21b)와 접촉하고 이에 따라, 상기 리미트스위치(14c)의 신호를 신호라인(31a)을 통해 전달받은 콘트롤러(32)가 구동수단(10)의 모터(12)작동신호를 차단해 정지시킴과 더불어 구동모터(12)의 정지 상황을 조작기(31)로 알려 트래버스시스템(1)에 의한 측정유니트(A)의 이동도 함께 정지시키게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 테스트공간에 위치된 차량의 전·후 방향으로 이동되는 트래버스시스템에 구비된 측정유니트가 컴퓨터로 이루어진제어수단을 통해 차량의 전·후·중앙부위를 따라 자유롭게 회전 및 이동되면서 차량의 임의지점에 대한 압력을 측정하는 회전암어셈블리로 이루어져, 차량의 엔진 냉각과 브레이크 냉각 및 차체의 부상정도를 분석하는데 가장 중요한 차량의 전방과 중앙부위에 대한 풍속 압력의 측정은 물론 차량의 전 부위에 대해 압력을 측정할 수 있어 개발하는 차량의 전체적인 속도와 압력 및 온도와 소음장에 대한 정확한 데이터와 분석 자료를 얻을 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

테스트공간(Ts)에 위치된 차량(V)으로 서로 이어진 풍동터널(T)을 따라 풍속(W)을 통과시켜 차량(V)에 발생되는 압력을 측정하기 위한 윈드터널 장치내 상기 측정유니트(A)가

테스트공간(Ts)을 따라 차량(V)의 전·후 방향으로 이동되도록 상부부위로 설치되는 트래버스시스템(1)과;

트래버스시스템(1)의 트래버스어댑터(1')에 결합된 지지프레임(2)과, 이 지지프레임(2)에 결합되어 제어수단(30)에서 발생되는 제어신호에 따라 구동력을 발생하는 구동수단(10) 및 이 구동수단(10)에 의해 차량(V)을 따라 자유롭게 회전 및 이동되면서 차량(V)의 임의지점에 대한 압력을 측정하는 회전수단(20)으로 이루어진 회전암어셈블리 및;

조작자가 제어상태를 조절할 수 있는 개인용 컴퓨터와 같은 조작기(31)와, 이 조작기(31)의 제어신호를 신호라인(31a)을 통해 구동수단(10)으로 보내는 콘트롤러(32), 풍속압력을 측정하는 측정센서(3)로부터 신호를 받는 압력모듈(33)의 신호를 처리하는 EPS(34) 및 이 EPS(34)에서 처리된 데이터와 조작기(31)를 통해 측정된 풍속압력에 대해 처리·분석된 데이터를 저장 및 제공하는 데이터서버(35)로 이루어진 제어수단(30);으로 구성된 풍동실험 차량의 압력측정장치.
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제 1항에 있어서, 상기 구동수단(10)은 지지프레임(2)의 개구부에 삽입되어 결합되도록 돌출되면서 그 끝단이 절곡된 지지보스(11a)를 갖춘 속이 빈 중공의 지지케이스(11)와, 이 지지케이스(11)의 내부로 구비되어 제어수단(30)의 제어신호에 의해 정·역회전하는 구동모터(12), 이 구동모터(12)에 결합허브(13)를 매개로 그 일단이 결합되면서 타단에는 회전수단(20)을 회전 영역내로 회전시키도록 리미트스위치(14c)가 구비된 회전축(14)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍동실험 차량의 압력측정장치.
제 3항에 있어서, 상기 회전축(14)은 개구홀(14b)이 연통되도록 그 내부에 빈 공간인 캐비티(14a)가 형성되면서 그 축 방향을 따라 서로 간격을 두고 회전시 마찰을 줄이도록 다수의 베어링(15)으로 지지되어진 것을 특징으로 하는 풍동실험 차량의 압력측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전수단(20)은 구동수단(10)의 지지케이스(11)의 끝단에서 회전축(14)과 함께 회전되도록 결합되면서 회전축(14)의 리미트스위치(14c)의 회전영역의 양 끝단에 돌출된 돌출보스(21b)를 형성한 속이 빈 회전케이스(21)와, 이 회전케이스(21)의 하부부위에서 경사지면서 길게 형성된 연결암(22) 및 이 연결암(22)의 끝단에서 제어수단(30)으로 연결된 측정센서(3)가 돌출된 윙콘(23)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍동실험 차량의 압력측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 측정센서(3)에는 차량을 지나는 풍속에 대한 압력을 제어수단(30)으로 전송하는 압력튜브(24)가 구비되되, 이 압력튜브(24)는 윙콘(23)과 연결암(22)에 연통되도록 형성된 가이드채널(22a)에 삽입되어 회전케이스(21)의 개구홀(21a)과 회전축(14)의 캐비티(14a)와 연통된 개구홀(14b)을 통해 지지보스(11a)와 트래버스어댑터(1')를 거쳐 제어수단(30)으로 이어지는 것을 특징으로 하는 풍동실험 차량의 압력측정장치.
제 3항 또는 제5항에 있어서, 상기 구동수단(10)의 지지케이스(11)와 회전수단(20)의 회전케이스(21)에는 각각 지지케이스(11)내에서 외부로 돌출되고 회전축(14)의 리미트스위치(14c) 끝단에서 회전케이스(11) 외부로 돌출되는 터치센서(16,17)가 구비되어 트래버스시스템(1)을 따라 이동시 이동 방향에 위치된 물체의 유·무를 파악해 신호라인(31a)을 매개로 제어수단(30)으로 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 풍동실험 차량의 압력측정장치.
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