KR100830055B1 - Thrsust stand - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 추진기관에 의해 발생되는 추력벡터에 의한 6축 하중을 나타내는 추진기관의 사시도이다.1 is a perspective view of a propulsion engine showing a six-axis load by the thrust vector generated by the propulsion engine.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추력 계측용 시험대의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a thrust measurement test bench according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 추력 계측용 시험대의 출력 계측유닛이 장착된 제1 고정유닛의 사시도이다.3 is a perspective view of a first fixed unit equipped with an output measuring unit for a thrust measurement test bench according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 제1 고정유닛의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 취한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the first fixing unit shown in FIG.
도 5는 도 3에 도시된 제1 고정유닛의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 취한 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line VV of the first fixing unit shown in FIG. 3.
도 6은 도 3에 도시된 제1 고정유닛의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 취한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the VI-VI line of the first fixing unit shown in FIG. 3.
도 7은 양단에 플렉셔가 장착된 출력 계측유닛의 정면도이다.7 is a front view of the output measuring unit equipped with the flexure at both ends.
도 8은 주 추력 축 방향의 계측 유닛에 가해진 하중에 따른 출력 계측유닛 어셈블리의 하중 방향 변형을 도시한 그래프이다.8 is a graph showing the deformation in the load direction of the output measuring unit assembly according to the load applied to the measuring unit in the main thrust axis direction.
도 9는 도 4의 제1 고정유닛에 출력 계측유닛을 더 장착된 것을 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating that the output measuring unit is further mounted on the first fixed unit of FIG. 4.
도 10은 도 5의 제1 고정유닛에 출력 계측유닛을 더 장착된 것을 나타내는 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating that an output measuring unit is further mounted on the first fixing unit of FIG. 5.
도 11은 도 6의 제1 고정유닛에 출력 계측유닛을 더 장착된 것을 나타내는 단면도이다.FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating that the output measuring unit is further mounted on the first fixing unit of FIG. 6.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 추진기관 200: 제1 고정유닛100: propulsion engine 200: first fixed unit
300: 출력 계측유닛 310: 주 추력 출력 계측부300: output measurement unit 310: main thrust output measurement unit
320: 피치 출력 계측부 330: 요 출력 계측부320: pitch output measurement unit 330: yaw output measurement unit
400: 제2 고정유닛 500: 입력 계측유닛400: second fixed unit 500: input measuring unit
510: 주 추력 입력 계측부 520: 피치 출력 계측부510: main thrust input measurement unit 520: pitch output measurement unit
530: 요 출력 계측부530: yaw output measurement unit
본 발명은 추진기관의 추력을 계측하기 위한 추력 계측용 시험대에 관한 것이다.The present invention relates to a thrust measurement test bench for measuring the thrust of the propulsion engine.
추진기관은 탑재물을 목표 위치로 이동시키기 위한 동력을 제공하는 장치이다. 최근 우주항공 산업과 유도무기 분야에서는 탑재물을 보다 더 정확하게 이동시킬 수 있는 추진기관에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.The propulsion engine is a device that provides power to move the payload to the target position. Recently, a lot of research is being conducted on the propulsion engine that can move payload more accurately in the aerospace industry and guided weapon field.
이에 따라, 보다 더 정확한 추력제어, 추력방향 제어 기술이 개발되고 있으며, 이에 상응하여 추력 계측 기법도 보다 높은 정확도가 요구되고 있다.Accordingly, more accurate thrust control and thrust direction control technologies have been developed, and accordingly, thrust measurement techniques have also required higher accuracy.
추진기관의 추력 계측은 추진 기관의 추진에 의해 추진기관이 받는 외력, 즉추력 벡터를 측정하는 것이다. 여기서 추력 벡터의 크기와 작용점을 구하기 위해 사용되는 시험대가 추력 계측용 시험대이다. 추력 계측용 시험대의 작동 원리는 추진기관에 의해 발생되는 추력벡터를 6축 하중으로 적절하게 배열하고, 이에 대응되게 배열된 측정센서로부터 출력된 데이터를 이용하여 상기 6축 하중, 즉 6분력을 구할 수 있다. 여기에서 6분력은 추진기관에 작용하는 3축 하중과 3축 모멘트 또는 3축 하중과 각 축에 대한 작용점 및 작용각을 말한다.Thrust measurement of the propulsion engine measures the external force, ie thrust vector, received by the propulsion engine by the propulsion of the propulsion engine. The test bench used to find the magnitude and the operating point of the thrust vector is the test bench for measuring the thrust. The operating principle of the test bench for thrust measurement is to properly arrange the thrust vectors generated by the propulsion engine with 6-axis loads, and to calculate the 6-axis loads, that is, the 6 component forces, using the data output from the correspondingly arranged measuring sensors. Can be. Here, the six-component means the three-axis load and three-axis moment or triaxial load acting on the propulsion engine and the working point and angle of action for each axis.
이를 위해서 기하학적으로 정확한 시험대를 제작하여야 한다. 그러나 시험대는 하중을 받으면 변형이 일어나고, 이에 따라 6분력의 각 성분 간의 직교성이 더 이상 유지되지 않아 측정센서 간에 상호 간섭이 발생하는 등 계측의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.For this purpose, geometrically accurate test benches should be manufactured. However, the test bench is deformed when the load is applied, and as a result, orthogonality between the components of the six-component force is no longer maintained, and thus there is a problem that the accuracy of measurement is inferior, such as mutual interference between the measuring sensors.
본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시험대에 가해지는 하중에 의한 시험대의 변형을 줄여 계측의 정확도를 향상시키는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the deformation of the test bench by the load applied to the test bench, thereby improving the accuracy of the measurement.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 추력 계측용 시험대는 추진기관이 장착되는 제1 고정유닛, 일단이 상기 제1 고정유닛에 장착되어, 상기 추진기관에 가해진 외력에 의한 출력 하중을 계측하는 출력 계측유닛 및 상기 제1 고정유닛을 감싸도록 배치되어, 상기 계측유닛의 타단과 연결되는 제2 고정유닛을 포함하고, 상기 출력 계측유닛은 상기 추진기관의 추진 방향을 따르는 주 추력 축의 하중을 계측하도록 상기 추진기관의 선단부에 적어도 2개 이상 분산되어 배치되 는 주 추력 출력 계측부, 상기 주 추력 축에 수직한 피치축 방향의 하중을 계측하는 피치 출력 계측부 및 상기 주 추력 축과 상기 피치축 방향에 수직한 요축 방향의 하중을 계측하는 요 출력 계측부로 구성된다.In order to achieve the above object, the thrust measuring test bench according to the present invention is a first fixed unit, which is equipped with a propulsion engine, one end is mounted to the first fixed unit, the output load by the external force applied to the propulsion engine An output measuring unit for measuring and a second fixing unit arranged to surround the first fixing unit, the second measuring unit being connected to the other end of the measuring unit, wherein the output measuring unit has a load on the main thrust shaft along the propulsion direction of the propulsion engine; At least two main thrust output measuring units arranged to be dispersed at a distal end of the propulsion engine, a pitch output measuring unit measuring a load in a pitch axis direction perpendicular to the main thrust axis, and the main thrust axis and the pitch axis Yaw output measuring section for measuring the load in the yaw axis direction perpendicular to the direction.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 출력 계측유닛은 로드셀(Load Cell)일 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the output measuring unit may be a load cell.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 피치 출력 계측부는 상기 추진기관의 전단부와 후단부에 각각 배치되는 제1 피치 출력 계측부재 및 제2 피치 출력 계측부재로 구성될 수 있다.As an embodiment according to the present invention, the pitch output measuring unit may be composed of a first pitch output measuring member and a second pitch output measuring member disposed respectively at the front end and the rear end of the propulsion engine.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 요 출력 계측부는, 상기 추진기관의 전단부에 배치되는 제1 요 출력 계측부재, 상기 추진기관의 후단부의 대향되는 면들에 각각 배치되는 제2 및 제3 요 출력 계측부재로 구성될 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the yaw output measuring unit includes a first yaw output measuring member disposed at a front end of the propulsion engine, and second and third yaw outputs disposed at opposite surfaces of the rear end of the propulsion engine, respectively. It may be composed of a measuring member.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 출력 계측유닛의 양단에는 한 쌍의 플렉셔(Flexure)가 장착될 수 있다.As an embodiment according to the present invention, a pair of flexures may be mounted at both ends of the output measuring unit.
본 발명에 따른 실시예로서,상기 플렉셔(Flexure)의 하중용량은 상기 출력 계측유닛의 하중용량의 3배 이상이 될 수 있다.As an embodiment according to the invention, the load capacity of the flexure (flexure) may be at least three times the load capacity of the output measuring unit.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 출력 계측유닛과 상기 플렉셔(Flexure)를 연결하는 체결나사를 더 포함하고,상기 체결나사의 크기는 상기 출력 계측유닛과 상기 플렉셔에 가해진 하중이 증가함에 따라 상기 출력 계측유닛과 상기 플렉셔의 하중 방향의 변형이 선형적으로 증가되도록 하는 범위에서 결정될 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, the output screw unit further comprises a fastening screw connecting the flexure, and the size of the fastening screw is increased as the load applied to the output measuring unit and the flexure increases. The deformation of the load direction of the output measuring unit and the flexure can be determined in a range such that the linear increase.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제1 고정유닛에는, 추력 계측 정확도를 향 상시키기 위한 교정장치가 더 장착되고, 상기 교정장치는 상기 제1 고정유닛에 하중을 입력하는 입력 유닛과, 상기 제1 고정유닛과 상기 입력 유닛에 연결되어 상기 입력되는 하중을 계측하는 입력 계측유닛으로 구성될 수 있다.As an embodiment according to the invention, the first fixing unit is further equipped with a calibration device for improving the thrust measurement accuracy, the calibration device is an input unit for inputting a load to the first fixed unit, and the first 1 may be configured as a fixed unit and an input measuring unit connected to the input unit to measure the input load.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 입력 계측유닛은 상기 추진기관의 추진 방향을 따르는 주 추력 축의 하중을 계측하는 주 추력 입력 계측부, 상기 주 추력 축에 수직한 피치 축 방향의 하중을 계측하는 피치 입력 계측부 및 상기 주 추력 축과 상기 피치축 방향에 수직한 요 축 방향의 하중을 계측하는 요 입력 계측부로 구성될 수 있다.As an embodiment according to the invention, the input measurement unit is a main thrust input measuring unit for measuring the load of the main thrust axis along the propulsion direction of the propulsion engine, pitch input for measuring the load in the pitch axis direction perpendicular to the main thrust axis The measuring unit and the yaw input measuring unit for measuring the load in the yaw axis direction perpendicular to the main thrust axis and the pitch axis direction.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 입력 계측유닛은 로드셀(Load Cell)일 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the input measurement unit may be a load cell.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 주 추력 입력 계측부는 상기 추진기관의 선단부에 배치될 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the main thrust input measurement unit may be disposed at the tip of the propulsion engine.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 피치 입력 계측부는 상기 추진기관의 전단부와 후단부에 각각 배치되는 제1 및 제2 피치 입력 계측부재로 구성될 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the pitch input measuring unit may be configured of first and second pitch input measuring members disposed respectively at the front end and the rear end of the propulsion engine.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 요 입력 계측부는, 상기 추진기관의 전단부에 배치되는 제1 요 입력 계측부재, 상기 추진기관의 후단부에 배치되는 제2 요 입력 계측부재 및 상기 추진기관의 후단부의 대향되는 면들에 각각 배치되어 상기 제1고정부에 모멘트를 입력하는 제3 및 제4 요 입력 계측부재로 구성될 수 있다.In an embodiment according to the present invention, the yaw input measuring unit may include a first yaw input measuring member disposed at a front end of the propulsion engine, a second yaw input measuring member disposed at a rear end of the propulsion engine, and the propulsion engine. It may be composed of a third and fourth yaw input measuring member disposed on opposite surfaces of the rear end to input a moment to the first fixing part.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추력 계측용 시험대에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a thrust measuring test bench according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 추진기관(100)에 의해 발생되는 추력벡터에 의한 6축 하중을 나타내는 추진기관(100)의 사시도이다.1 is a perspective view of a
추진기관(100)의 추진력이 발생됨에 의하여 추진기관은 외력을 받게 된다. 이렇게 추진 기관에 가해지는 외력을 추력벡터(T)라고 한다.As the propulsion force of the
추진기관의 추력을 계측하기 위해 추진기관을 시험대에 고정하는 경우, 추진기관이 시험대에 고정된 부분에는 상기 추력벡터와 크기가 같고, 방향이 반대인 하중이 가해지게 된다. 도 1은 추력벡터와 크기가 같고, 방향이 반대인 하중을 FX, FP1, FP2, FY1, FY2, MX의 6개의 직교하는 성분의 하중으로 분해하고, 재배열하여 나타낸 도면이다.When the propulsion engine is fixed to the test bench to measure the thrust of the propulsion engine, a load having the same magnitude as the thrust vector and having the opposite direction is applied to the part of the propulsion engine fixed to the test bench. FIG. 1 is a diagram illustrating the loads having the same magnitude as the thrust vector and having opposite directions, decomposed into six orthogonal components of F X , F P1 , F P2 , F Y1 , F Y2 , and M X , and rearranged. to be.
여기에서 추진기관의 추진방향을 따르는 축을 주 추력 축(X), 주 추력 축(X)에 수직한 방향을 따르는 축을 피치 축(P), 주 추력 축(X)과 피치 축(P) 방향에 수직한 방향을 따르는 축을 요 축(Y)이라고 한다.Here, the axis along the direction of propulsion of the propulsion engine is the main thrust axis (X), and the axis along the direction perpendicular to the main thrust axis (X) is the pitch axis (P), the main thrust axis (X) and the pitch axis (P) directions. The axis along the vertical direction is called yaw axis (Y).
도 1에 도시된 바와 같이, 주 추력 축(X) 방향의 하중(FX)이 추진기관(100)의 선단부에 작용하고, 피치 축(P) 방향의 두 하중(FP1, FP2)이 추진기관(100)의 전단부와 후단부에 작용한다. 여기서 선단부는 추진기관의 추진 방향에 대응되는 추진기관의 앞 부분을 말하고, 후단부는 추진기관의 추력 발생을 위해 연소 가스 등이 배출되는 부분이 위치한 추진기관의 뒷 부분을 말한다. As shown in FIG. 1, the load F X in the direction of the main thrust axis X acts on the tip of the
요 축(Y) 방향의 두 하중(FY1, FY2)은 추진기관(100)의 전단부와 후단부에 각 각 작용하며, 주 추력 축(X)을 중심으로 하는 모멘트(MX)는 추력벡터(T)가 추진기관(100)의 중심축에 정확하게 작용하지 않으므로 인하여 추진기관(100)의 후단부에 작용한다.Two loads (F Y1 , F Y2 ) in the yaw axis (Y) direction act on the front and rear ends of the
이와 같은 6개의 직교하는 성분의 하중을 계측하기 위해 본 발명에 따른 추력 계측용 시험대가 구비된다.A thrust measurement test bench according to the present invention is provided to measure the loads of six such orthogonal components.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추력 계측용 시험대의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a thrust measurement test bench according to an embodiment of the present invention.
본 발명에의 일실시예에 따른 추력 계측용 시험대는 추진기관(100)이 장착되는 제1 고정유닛(200)과 추진기관(100)에 가해진 외력에 의한 하중을 계측하는 출력 계측유닛(300), 및 제1 고정유닛(200)을 감싸도록 배치되어 출력 계측유닛(300)과 연결되는 제2 고정유닛(400)을 포함한다.Thrust measurement test bench according to an embodiment of the present invention is the
계측하고자 하는 추력을 분사하는 추진기관(100)은 제1 고정유닛(200)에 고정되어 장착된다. The
상기 제1 고정유닛(200)에는 도 1에 도시된 바와 같은 서로 수직한 성분의 6개의 하중(이하, 6분력이라고 한다)을 계측할 수 있도록 출력 계측유닛(300)이 장착된다. 여기에서, 상기 출력 계측유닛(300)을 지지하도록 질량이 매우 큰 재질의 제2 고정유닛(400)이 장착된다. 상기 제2 고정유닛(400)은 제1 고정유닛(200)을 감싸도록 고정되어 배치된다.The first
상기 출력 계측유닛(300)은 제1 고정유닛(200)을 제2 고정유닛(400)에 대하여 고정 및 지지하도록 일단은 제1 고정유닛(200)에 연결되고, 타단은 제2 고정유 닛(400)에 연결된다. 제1 고정유닛(200)이 출력 계측유닛(300)에 의해 제2 고정유닛(300)에 고정되어 있으므로, 추진기관(100)에 의해 발생되는 추력에 의하여 추진기관(100)이 외력(T)을 받으면 도 1에 도시된 바와 같은 6분력이 출력 계측유닛(300)에 작용하게 된다.The
상기 출력 계측유닛(300)은 하중을 측정할 수 있는 센서이면 어느 것이나 무방하고, 예를 들어 로드셀(Load Cell)이 사용될 수 있다. 로드셀이란 하중으로 인한 변형량을 변형측정장치가 전기신호로 검출한 후 컴퓨터 장치에 의해 디지털신호로 바뀌어 하중이 숫자로 나타내어지는 장치를 말한다.The
상기 출력 계측유닛(300)은 주 추력 축(X) 방향의 하중을 계측하는 주 추력 출력 계측부(310)와 피치 축(P) 방향의 하중을 계측하는 피치 출력 계측부(320) 및 요 축(Y) 방향의 하중을 계측하는 요 출력 계측부(330, 도 3 참조)로 구성될 수 있다.The
이하에서는 상기 주 추력 출력 계측부(310), 피치 출력 계측부(320) 및 요 출력 계측부(330)의 배열에 대해 살펴본다.Hereinafter, the arrangement of the main thrust
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 추력 계측용 시험대의 출력 계측유닛(300)이 장착된 제1 고정유닛(200)의 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3에 도시된 제1 고정유닛(200)의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 제1 고정유닛(200)의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 취한 단면도이며, 도 6은 도 3에 도시된 제1 고정유닛(200)의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 취한 단면도이다.3 is a perspective view of a first
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주 추력 출력 계측부(310)는 주 추력 축(X) 의 하중을 계측하도록 추진기관(100)의 선단부에 복수로 배치된다. 본 실시예에서는 주 추력 출력 계측부(310)는 제1 주 추력 출력 계측부재(311)와 제2 주 추력 출력 계측부재(312)로 이루어진다. 다시 말해서, 2개의 주 추력 출력 계측부재(311, 312)가 추진기관(100)의 선단부에 배치된다. 여기에서, 제1 고정유닛(200)에 주 추력 축(X)의 양의 방향의 하중이 작용하는 경우, 제1 및 제2 주 추력 출력 계측부재(311, 312)는 압축 하중을 받게 된다.As shown in FIG. 4, the main thrust
이러한 압축 하중에 의하여, 시험대의 주 추력 축(X) 방향의 변형량이 크고, 이는 계측 결과의 정확도에 가장 많은 영향을 미치게 된다. 따라서, 주 추력 축(X) 방향의 하중을 지지하도록 복수의 주 추력 출력 계측부재(311, 312)를 추진기관(100)의 선단부에 분산 배치하여 주 추력 출력 계측부(310)를 구성함으로써, 시험대의 주 추력 축(X) 방향의 변형을 최소화할 수 있다.By this compressive load, the deformation amount in the direction of the main thrust axis X of the test bench is large, which most affects the accuracy of the measurement result. Therefore, by distributing the plurality of main thrust
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 피치 출력 계측부(320)는 추진기관(100)의 전단부와 후단부에 각각 배치되는 제1 피치 출력 계측부재(321)와 제2 피치 출력 계측부재(322)로 구성된다. 그리고, 요 출력 계측부(330)는 추진기관의 전단부에 배치되는 제1 요 출력 계측부재(331)와 추진기관(100)의 후단부의 대향하는 면들에 각각 배치되는 제2 및 제3 요 출력 계측부재(332, 333)로 구성된다. 여기서 제2 및 제3 요 출력 계측부재(332, 333)는 제2 피치 출력 계측부재(322)가 장착된 면에 인접하는 서로 대향하는 면들에 각각 배치된다. 여기서 제2 및 제3 요 출력 계측부재(332, 333)은 제1 고정유닛(200)에 주 추력 축(X)을 중심으로 하는 모멘트가 작용하는 경우 이를 지지할 수 있도록 배치된다.As shown in FIGS. 5 and 6, the pitch
제1 고정유닛(200)에 피치 축(P)의 양의 방향으로 하중이 작용하는 경우, 제1 및 제2 피치 출력 계측부재(321, 322)는 인장 하중을 받게 된다. 그리고, 제1 고정유닛(200)에 요 축(Y)의 음의 방향으로 하중이 작용하는 경우, 제1 및 제2 요 출력 계측부재(331, 332)는 압축 하중을 받게 되고, 제3 요 출력 계측부재(333)는 인장 하중을 받게 된다.When a load acts on the
제1 고정유닛의 후단부에 배치된 제2 및 제3 요 출력 계측부재(332, 333)는 요 축(Y) 방향의 하중과 주 추력 축(X)을 중심으로 하는 모멘트를 동시에 계측할 수 있다. 이러한 배치는 모멘트에 대한 강성이 강하여, 시험대의 변형을 줄일 수 있어 계측하고자 하는 6분력 간의 직교성이 유지되는 이점이 있다. The second and third yaw
도 7은 양단에 플렉셔(350)가 장착된 출력 계측유닛(300)의 정면도이다. 7 is a front view of the
상기 출력 계측유닛(300), 예를 들면 제1 주 추력 출력 계측부재(311)의 양단에는 한 쌍의 플렉셔(Flexure, 350)가 장착될 수 있다. 플렉셔(Flexure)는 계측유닛과 조립되어 계측유닛의 중심축과 일치하는 방향의 힘은 손실없이 계측유닛에 전달시키고, 다른 방향의 힘과 모멘트는 플렉셔 변형으로 흡수하여 계측유닛에 전달되지 않도록 하는 부품이다. 상기 플렉셔(350)로 예를들어 유니버설 플렉셔(Universal Flexure)가 사용될 수 있다. 상기 출력 계측유닛(300)과 플렉셔(350)를 연결하기 위해서 체결나사(360)가 사용된다. 이하 출력 계측유닛(300), 플렉셔(350), 및 체결나사의 조립체를 출력 계측 어셈블리(370)라 한다.A pair of
앞서 말한 바와 같아. 추력 계측시 추력 계측용 시험대의 주 추력 축(X) 방향의 변형이 가장 크고, 이는 6분력 중 다른 성분의 비선형성에 가장 큰 영향을 준다. 특히 제1 피치 출력 계측부재(321)와 제1 요 출력 계측부재(331)에 미치는 영향이 매우 크다. 따라서 주 추력 축(X) 방향의 변형을 최소화시키는 것이 중요하다. 이를 위하여, 상기 플렉셔(350)의 하중용량을 출력 계측유닛(300)의 하중용량의 3배 이상으로 하여 주 추력 축(X) 방향의 변형을 최소화시킨다. Like I said earlier. In thrust measurement, the deformation in the direction of the main thrust axis (X) of the test bench for thrust measurement is greatest, which has the greatest influence on the nonlinearity of other components of the six components. In particular, the influence on the first pitch
도 8은 출력 계측유닛 어셈블리(370)의 하중 방향 변형을 도시한 그래프이다. 여기에서 x축은 출력 계측유닛 어셈블리(370)의 하중 방향 변형을 나타내고, F축은 출력 계측유닛 어셈블리(370)에 작용하는 하중을 나타낸다8 is a graph showing a deformation in the load direction of the output measuring
체결나사(360) 부분은 출력 계측유닛 어셈블리(370)가 하중을 받으면 출력 계측유닛 어셈블리(370) 중 가장 큰 변형이 일어나는 부분이고, 도 8의 Ⅷ에 나타난 바와 같이 초기 변형이 비선형적으로 일어난다. 따라서 상기 출력 계측유닛 어셈블리(370)의 하중 방향의 변형을 최소화하고, 초기 변형을 선형적으로 증가시키기 위하여 체결나사(360)의 크기를 최대한 증가시킨다.The
이와 같이 체결나사(360)의 크기를 증가시킴으로써, 출력 계측유닛 어셈블리(370)의 하중에 의한 변형이 감소될 수 있다. 이에 따라, 출력 계측 유닛(300) 간의 상호 간섭효과가 줄어들어, 추력 계측용 시험대의 계측 정확도가 향상될 수 있다.In this way, by increasing the size of the
다음으로, 추력 계측용 시험대의 계측 정확도를 보다 향상시키기 위한 교정 방법에 대해 살펴본다.Next, a calibration method for further improving measurement accuracy of the thrust measurement test bench will be described.
도 9은 도 4의 제1 고정유닛(200)에 입력 계측유닛(500)이 더 장착된 것을 나타내는 단면도이고, 도 10은 도 5의 제1 고정유닛(200)에 입력 계측유닛(500)이 더 장착된 것을 나타내는 단면도이며, 도 11은 도 6의 제1 고정유닛(200)에 입력 계측유닛(500)이 더 장착된 것을 나타내는 단면도이다. 도 4 내지 도 6에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하였으며, 이하 입력 계측유닛(500)과 입력 유닛(미도시)으로 구성되는 교정장치에 대하여 살펴본다.9 is a cross-sectional view showing that the
추력 계측용 시험대에서, 각 출력 계측유닛(300)간의 직교성이 유지되면 이상에서 설명한 바와 같이 6분력을 계측할 수 있는 주 추력 출력 계측부(310), 피치 출력 계측부(320), 및 요 출력 계측부(330)를 배열하고 그 값을 계측하면 된다. 그러나, 추력 계측용 시험대는 하중을 받으면 변형이 되어 각 출력 계측유닛(300) 사이에 상호 간섭이 일어나게 되고, 출력 계측유닛(300)의 변형이 증가할수록 상호 간섭의 크기는 더욱 증가하여 추력 계측용 시험대의 계측 정확도가 떨어지게 된다. 따라서, 이와 같은 상호 간섭을 보상하기 위한 교정장치 대하여 설명하면 다음과 같다.In the thrust measurement test bench, if the orthogonality between the respective
상기 제1 고정유닛(200)에는, 제1 고정유닛에 하중을 입력하는 입력 유닛(미도시) 및 제1 고정유닛(200)과 입력 유닛에 연결되어, 상기 입력되는 하중을 계측하는 입력 계측유닛(500)으로 구성되는 교정장치가 장착될 수 있다.The
상기 설명한 출력 계측유닛(300)에 대응하는 입력 계측유닛(500)을 배치하고, 입력 계측유닛(500)과 연결된 입력 유닛(미도시)를 통해 6분력을 가한다. 그리고 입력된 하중에 의해 발생되는 출력 하중을 출력 계측유닛(300)을 통하여 계측한다. 이에 따라, 입력 계측유닛(500)을 통해 계측된 입력 하중과 출력 계측유닛(300)을 통해 계측된 출력 하중의 관계식을 구할 수 있다. 상기 관계식은 다음과 같이 나타내어 질 수 있다.The
C = AijM C = A ij M
여기서, C는 입력 하중을 나타낸 행렬이고, M은 출력 하중을 나타낸 행렬이다. 그리고 Aij는 교정계수이다. Where C is a matrix representing the input load and M is a matrix representing the output load. And A ij is the correction factor.
즉, 입력 하중과 출력 하중을 계측함으로써, 상기 관계식의 교정계수(Aij)를 구할 수 있다. 상기와 같은 관계식을 구한 후, 실제 계측에 의해 출력 계측유닛(300)을 통하여 계측된 출력 하중을 상기 관계식에 대입함으로써, 상호 간섭효과가 보상된 추력 벡터(T)를 구할 수 있다. 여기에서 입력 계측유닛(500)의 인가 정확도와 값은 추력 계측용 시험대의 정확도에 큰 영향을 미치므로 입력 계측유닛(500)의 배열이 매우 중요하다. That is, by measuring the input load and the output load, the correction coefficient A ij of the above relation can be obtained. After obtaining the relational expression as described above, by substituting the output expression measured through the
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 입력 계측유닛(500)은 주 추력 축(X)의 하중을 계측하는 주 추력 입력 계측부(510)와 피치 축(P) 방향의 하중을 계측하는 피치 입력 계측부(521, 522) 및 요 축(Y) 방향의 하중을 계측하는 요 입력 계측부(531, 532, 533,334)로 구성될 수 있다. 이 때, 입력 계측유닛(500)은 출력 계측유닛(300)과 마찬가지로 로드셀이 사용될 수 있다.9 to 11, the
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 주 추력 입력 계측부(510)는 제1 고정유닛(200)의 선단부에 제1 및 제2 주 추력 출력 계측부재(311, 312)와 서로 이격되어 배치된다. 이와 같이 2개의 주 추력 출력 계측부재(311, 312)와 주 추력 입력 계측부(510)를 분산되게 배치하여 추력 계측용 시험대의 총 길이를 줄이고 구조를 단순 화할 수 있다.As shown in FIG. 9, the main thrust
도 10과 도 11과 같이, 상기 피치 입력 계측부(521, 522)는 추진기관(100)의 전단부와 후단부에 각각 배치되는 제1 및 제2 피치 입력 계측부재(521, 522)로 구성된다. 제1 및 제2 피치 입력 계측부재(521, 522)는 제1 및 제2 피치 출력 계측부재(321, 322)가 제1 고정유닛(200)에 장착된 면에 대향하는 면에 장착된다.10 and 11, the pitch
요 입력 계측부(531, 532, 533, 534)는 추진기관(100)의 전단부에 배치되는 제1 요 입력 계측부재(531)와, 추진기관(100)의 후단부에 배치되는 제2 요 입력 계측부재(532)와, 추진기관(100)의 후단부의 대향되는 면들에 각각 배치되는 제3 및 제4 입력 계측부재(533, 534)로 구성된다. 여기서 제1 요 입력 계측부재(531)는 제1 고정유닛(200)의 제2 출력 계측부재(322)가 장착된 면에 대향하는 면에 장착되고, 제2 요 입력 계측부재(532)는 제1 고정유닛(200)의 제2 피치 출력 계측부재(322)가 장착된 면에 인접한 두 면 중에 하나의 면에 장착된다. 그리고 제3 및 제4 요 입력 계측부재(533, 534)는 제1 고정유닛(200)의 제2 및 제3 유 출력 계측부재(332, 333)가 장착된 면에 대향하는 면에 각각 장착된다.The yaw
입력 계측유닛(500)에 연결된 입력 유닛(미도시)이 제1 고정유닛(200)에 하중을 가하면, 입력 계측유닛(500)에는 입력된 하중의 값이 계측되고, 출력 계측유닛(300)에는 입력 하중에 의해 발생되는 출력 하중의 값이 계측된다.When an input unit (not shown) connected to the
입력 유닛(미도시)은 입력 계측유닛(500)을 통하여 도 1에 도시된 6분력의 각 성분(FX, FP1, FP2, FY1, FY2, MX)에 대향하는 하중을 을 각각 가한다. 입력 유닛 (미도시)은 주 추력 입력 계측부(510)를 통하여 주 추력 축(X) 방향의 하중을 입력하고, 제1 및 제2 피치 입력 계측부재(521, 522)를 통하여 피치 축(P) 방향의 하중을 입력한다. 그리고 제1 및 제2 요 입력 계측부재(531, 532)를 통하여 요 축(Y) 방향의 하중을 입력하고, 제3 및 제4 입력 계측부재(533, 534)를 통하여 MX에 대향하는 모멘트를 입력한다. 이에 따라, 출력 계측 유닛(300)에 의해 도 1에 도시된 6분력의 각 성분(FX, FP1,FP2,FY1,FY2,MX)들이 계측된다. 상기와 같은 입력 계측유닛(500)의 배열을 통하여 실제 6분력의 각 성분에 대향하는 하중과 거의 동일한 하중을 제1 고정유닛(200)에 가할 수 있다.The input unit (not shown) receives loads opposed to the respective components F X , F P1 , F P2 , F Y1 , F Y2 , M X shown in FIG. 1 through the
이와 같이 각 하중을 제1 고정유닛(200)에 입력하여, 상기 설명한 입력하중과 출력하중의 관계식을 구할 수 있다. 이 때, 하중의 각 성분별로 각각 하중을 입력할 수도 있지만, 실제 추력벡터는 6분력이 분리되어 작용하는 것이 아니고 동시에 작용하므로 실제 하중과 유사한 복합 하중 상태를 고려한 하중 입력이 필요하다. In this way, each load is input to the first
이에 따라 실제 하중과 유사한 하중 상태가 고려된 교정계수를 구하기 위하여 각 성분별로 입력 하중을 가하여 출력 하중을 계측한 후, 실제 하중과 유사한 복합 입력 하중을 가하여 출력 하중을 계측하여, 이 두 경우의 출력하중을 모두 이용하여 최소 자승법으로 상기 교정계수를 구할 수 있다. Accordingly, in order to obtain a correction factor considering the load state similar to the actual load, the output load is measured by applying the input load for each component, and then the output load is measured by applying the complex input load similar to the actual load. By using all the loads, the correction coefficient can be obtained by the least-squares method.
이상에서는 본 발명에 따른 추력 계측용 시험대를 첨부한 도면들을 참조를 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.In the above description, the thrust measurement test bench according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Various modifications can be made by this.
상기한 바와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 추력 계측용 시험대는 시험대에 가해지는 하중에 의한 시험대의 변형을 줄여 계측 정확도를 향상시키는 효과가 있다.The thrust measurement test bench according to the present invention configured and operated as described above has an effect of reducing the deformation of the test bench due to the load applied to the test bench to improve the measurement accuracy.
또한, 출력 계측유닛의 제1 고정유닛에 분산하여 배치함으로써, 시험대의 계측 정확도를 향상시키고, 보다 단순한 구성을 통하여 시험대의 운용성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, by distributing and distributing to the first fixed unit of the output measuring unit, the measurement accuracy of the test bench can be improved, and the operability of the test bench can be improved through a simpler configuration.
또한, 입력 계측유닛을 제1 고정유닛에 더 장착함으로써, 시험대의 변형에 따른 출력 계측유닛 간의 상호 간섭의 영향을 보상하여, 보다 정확한 추력 계측을 할 수 있는 효과가 있다.In addition, by further mounting the input measuring unit to the first fixed unit, the effect of mutual interference between the output measuring unit according to the deformation of the test bench is compensated, there is an effect capable of more accurate thrust measurement.
Claims (13)
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KR101087121B1 (en) * | 2010-09-28 | 2011-11-25 | 김유중 | Apparatus of measuring for multi-component load that can measure moment load independently |
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2007
- 2007-04-24 KR KR1020070039935A patent/KR100830055B1/en not_active IP Right Cessation
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