KR100969242B1 - 교량용 이동식 풍동 실험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 내풍안전성을 실험하기 위해 교량의 축소 모형을 가지고 각종 풍동실험을 진행하는데 사용되는 교량용 이동식 풍동 실험기에 관한 것이고, 본 발명에 따른 교량용 이동식 풍동 실험기는 수직부재와 수평부재에 의해 제작되는 주프레임, 주프레임의 내부 양측에 수직으로 설치되고 주프레임의 내부에서 수평방향으로 이동되는 이동프레임, 양측의 이동프레임의 측면에 각각 설치되고 교량의 축소모형이 부착되는 실험프레임이 부착되는 원형 링 형상의 휠 및 양측의 휠을 이동프레임으로부터 회전시키는 휠 회전장치를 포함하는 것이 특징이며, 하나의 풍동 실험기로 다양한 유형의 실험을 진행할 수 있으므로 풍동 실험기를 구비 및 운용하는데 사용되는 경비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이동식 풍동 실험기, 주프레임, 이동프레임, 휠, 휠회전장치, 폭조절장치, 교량

Description

교량용 이동식 풍동 실험기{PORTABLE WIND TUNNEL TESTING APPARATUS FOR A BRIDGE}

본 발명은 교량의 내풍안전성을 실험하기 위한 풍동 실험에 있어서, 교량의 축소 모형과 각종 측정장비를 풍동 내부에 설치하는데 사용되는 교량용 이동식 풍동 실험기에 관한 것이다.

교통수단으로 중요한 역할을 하는 교량은 교각과 교각의 상부에 설치되는 상판으로 구성된다. 이러한 교량은 길이에 따라 일정한 간격으로 교각을 설치하고 상기 교각들의 사이에 상판을 가설하는 방법으로 건설된다.

교량의 최근 건설되는 동향은 교량에 대해 유속으로 인한 지장을 최소화 하는 한편, 미관 및 상징성을 함께 부여하고자 하는 방향으로 진행되고 있다.

따라서 상기의 관점을 종합적으로 고려하여 교각과 교각의 사이가 긴 사장교나 현수교와 같은 케이블 교량 형식으로 건설되는 경우가 많다.

이와 같이 교각 사이가 긴 교량을 선호하는 것은 교각의 설치 수가 적으므로 장마철에 집중 폭우가 발생하여도 부유물이 교각에 걸려 유속에 지장을 주는 것을 최소화할 수 있는 한편, 디자인적인 측면에서도 종래의 교량에 비해 심미감이 뛰어나기 때문이다.

그러나 상기와 같이 교각 사이가 긴 장대교량은 풍하중의 영향을 많이 받는다는 단점이 있고, 이로 인해 잘못된 설계에 의해 제작된 교량은 태풍 및 강풍에 의해 붕괴될 수 있는 문제점이 있다.

특히, 근래 지구 온난화로 인한 초대형 태풍이 전 세계적으로 빈번히 발생하고 있고, 상기 언급된 바와 같이 교량 역시 장대 교량의 건설이 증가하고 있는 현실에서 고가의 교량을 건설하기 이전에 설계단계에서 건설하고자 하는 교량에 발생되는 풍하중을 실험으로 미리 알 수 있는 것은 교량의 내풍안전성을 확보하는데 매우 중요한 일이다.

이러한 이유로 전 세계적으로 장대교량을 다수 수주하여 건설하고 있는 대형 건설사에서는 풍동실험설비를 자체적으로 보유하거나 실험기관의 풍동실험설비를 임대하여 사용하고 있는 것이 현실이고, 풍동실험을 통해 새롭게 건설하고자 하는 교량에 대한 풍하중을 측정하여 설계에 반영하여 내풍안전성이 확보된 안전한 교량을 설계 및 시공하고 있다.

교량의 풍동실험은 교량을 일정 비율로 축소한 모형을 제작한 뒤 상기 축소 모형을 풍동 내부에 설치하고 모형에 풍압을 가하여 모형에 작용하는 풍하중 및 모형의 변형 여부를 관찰하는 것이다.

풍동실험의 예로는 대표적으로 동적 응답 측정 및 정적 공기력 계수 측정 등을 들 수 있으며, 동적 응답 측정은 영각별로 단면의 변위량을 측정하는 것이고, 정적 공기력 계수 측정은 영각에 따른 단면의 정적하중 및 모멘트 측정하여, 항력, 양력, 모멘트 계수를 산정하는 것이다.

상기와 같은 실험들은 실험의 특성상 서로 다른 별도의 실험기가 필요하고, 이에 따라 풍동실험장에서는 상기 각각의 실험에 적합한 실험기를 각각 구비하고 있어야만 풍동실험을 원할하게 수행할 수 있다.

또한, 실험하고자 하는 교량에 대한 축소 모형 역시 설계하는 교량이 변함에 따라 계속해서 변형되고, 이 변형된 축소 모형을 해당 실험기에 부착시키기 위해서는 실험기 역시 해당 축소 모형에 맞게 일부 변형시켜야만 하는 어려움이 있다.

또한, 풍동실험을 위해 풍동 내부에서 실험기에 축소 모형을 부착시키는 것은 축소 모형을 설치하는 동안 풍동실험을 진행 할 수 없는 문제가 있다.

또한, 실험기의 형상으로 인해 풍동실험 시 예상하지 않은 난기류가 발생할 수 있고, 상기 난기류는 실험데이터에 오차범위를 확대시킴으로 인해 정확한 데이터를 얻을 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 하나의 풍동 실험기를 사용하여 여러 유형의 실험을 진행할 수 있는 교량용 풍동 실험기를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 자동차용 및 항공우주용 등과 같은 다양한 종류의 풍동에서 교량에 대한 풍동실험이 가능하게 하는 이동이 가능한 풍동 실험기를 제공하는 것이 목적이 다.

또한, 풍동 실험시 실험 대기시간을 단축시킬 수 있게 이동이 가능한 풍동 실험기를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 풍동 실험시 풍동 실험기의 형상으로 인해 예상하지 않은 난기류가 발생되어 실험데이터에 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있는 풍동 실험기를 제공하는 것이 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량용 이동식 풍동 실험기는 교량의 풍동실험을 위해 교량의 축소모형이 설치되는 풍동 실험기에 있어서, 수직부재와 수평부재에 의해 제작되는 주프레임; 상기 주프레임의 내부 양측에 수직으로 설치되고 상기 주프레임의 내부에서 수평방향으로 이동되는 이동프레임; 상기 양측의 이동프레임의 측면에 각각 설치되고 교량의 축소모형이 부착되는 실험프레임이 부착되는 원형 링 형상의 휠 및 상기 양측의 휠을 이동프레임으로부터 회전시키는 휠 회전장치를 포함하는 것이 특징이다.

또한, 상기 휠에는 상기 교량의 축소모형에 실시하는 실험의 목적에 맞는 해당 실험프레임이 정확한 위치에 설치될 수 있게 안내하는 고정지그 및 상기 고정지그에 안내된 실험프레임을 상기 휠에 고정시키는 클램프가 포함된 것이 특징이다.

또한, 상기 휠 회전장치는 상기 휠의 외주면에 접하도록 상기 이동프레임의 측면에 설치되고 상기 휠이 상기 이동프레임에 이탈하는 것을 방지하며 휠이 회전되는 것을 가이드하는 휠가이드, 상기 휠의 하부에 설치되는 웜휠과 상기 웜휠과 치합되어 상기 웜휠을 회전시키는 웜, 상기 웜을 회전시키는 구동모터 및 상기 휠의 회전정도를 확인할 수 있게 상기 웜휠의 상부에 부착되는 각도판을 포함하며, 전동제어를 통해 정확한 각도 조절을 가능하게 하는 것이 특징이다.

또한, 상기 주프레임에는 상기 양측의 이동프레임이 서로 이격되거나 근접되게 하는 폭조절장치가 포함된 것이 특징이다.

또한, 상기 폭조절장치는 상기 주프레임의 상부와 하부의 양측에 평행하게 설치되는 레일과 상기 레일을 따라 이동되고 상기 이동프레임의 상부와 하부에 고정되에 상기 이동프레임이 상기 레일 방향으로 이동되게 안내하는 러너블록을 포함하는 엘엠가이드, 상기 주프레임의 상부와 하부에 설치되고 상기 양측의 이동프레임의 상부와 하부에 접하게 설치되며 상기 이동프레임과 접하는 양측에는 나선이 형성되되 상기 양측의 나선은 서로 역방향으로 회전되게 형성된 구동샤프트와 상기 양측의 이동프레임의 상부와 하부에 구비되고 내부에는 상기 구동샤프트의 나선과 대응되는 너트가 형성된 이동블록을 포함하는 볼 스크류 및 상기 주프레임의 상부와 하부에 설치되는 구동샤프트를 회전시키는 샤프트회전구를 포함하는 것이 특징이다.

또한, 상기 샤프트회전구는 주프레임의 일측 수직부재의 중심에 설치되는 제 1 기어박스, 상기 기어박스에 회전력을 공급하는 핸들, 상기 제 1 기어박스의 상부와 하부 수직방향으로 각각 연결되고 제 1 기어박스로부터 회전력을 공급받는 수직샤프트, 상기 양측의 수직샤프트의 단부에 연결되고 상기 수직샤프트에서 공급받은 회전력을 수평방향을 향해 수직으로 변환시키는 제 2 기어박스, 상기 제 2 기어박 스에 연결되고 상기 제 2 기어박스에 의해 변환된 회전력을 공급받는 수평샤프트, 상기 주프레임의 상부와 하부에 각각 설치되고 상기 수평샤프트의 회전력을 공급받아 상기 수평샤프트의 회전력을 수직으로 변환시키고 변환된 회전력을 상기 주프레임의 상부와 하부에 설치된 상기 각각의 볼 스크류의 구동샤프트에 전달하는 제 3 기어박스를 포함하는 것이 특징이다.

또한, 상기 이동프레임에는 상기 이동프레임과 상기 휠을 감싸는 덕트가 설치되고 상기 덕트는 실험시 난기류가 발생되는 것을 억제하기 위해 모서리가 라운드로 형성된 것이 특징이다.

또한, 상기 덕트는 내부가 투시되는 투광판으로 제작되고 외부로 개폐되는 도어가 설치되는 것이 특징이다.

또한, 상기 주프레임에는 상기 주프레임을 이동시킬 수 있게 하단부에 이동롤러가 구비되는 것이 특징이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 교량용 이동식 풍동 실험기는 하나의 풍동 실험기로 다양한 유형의 실험을 진행할 수 있으므로 풍동 실험기를 구비 및 운용하는데 사용되는 경비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 풍동 실험기를 이동 시킬 수 있으므로 실험을 준비하는 시간과 실험을 진행하는 시간을 분리하고, 실험을 준비하는 과정은 풍동 실험장 외부에서 진행하고 풍동 실험시에만 실험기를 풍동 실험장 내부로 이동시킬 수 있으므로 풍동 실험실의 활용율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 자동차용, 항공우주용, 건축용 등과 같은 용도가 다른 형태의 풍동에서도 다양한 교량용 풍동실험을 가능하게 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량용 풍동 실험기를 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교량용 풍동 실험기를 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 풍동 실험기의 평면을 도시한 단면도, 도 3은 도 1에 도시된 이동프레임, 휠 및 휠회전장치를 상세히 도시한 사시도, 도 4는 도 1에 도시된 이동프레임과 폭조절장치를 도시한 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 폭저절장치 중 샤프트회전구와 구동샤프트를 상세히 도시한 사시도, 도 6은 도 1과 도 2에 도시된 덕트를 상세히 도시한 사시도, 도 7은 도 6의 덕트에서 도어가 개방된 것을 도시한 사시도, 도 8은 도 1내지 도 8에 도시된 교량용 풍동실험기에 실험프레임 및 교략 축소 모형이 장착된 것을 도시한 사용상태도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 교량용 풍동 실험기(1 : 이하, 풍동 실험기라 함)는 주프레임(100)과 상기 주프레임(100)의 내부에서 양측으로 이동되는 이동프레임(200), 상기 이동프레임(200)의 측면에 설치되는 휠(300) 및 상기 휠(300)을 회전시키는 휠회전장치(400), 상기 이동프레임(200)이 주프레임(100)의 양측으로 이동되게 하는 폭조절장치(500) 및 풍동 실험 시 상기 이동프레임(200)과 휠(300)에 의해 난기류가 발생되어 실험 데이터에 오차가 발생되는 것을 방지하는 덕트(600)로 구성된다.

상기 주프레임(100)은 본 발명에 따른 풍동 실험기(1)의 기본 골격을 이루는 것으로서, 사각 프로파일로 각각 제작된 수직부재(101)와 수평부재(102)로 구성되고, 상기 수직부재(101)와 수평부재(102)가 서로 결합되어 직육면체 형상의 골격으로 제작된다.

또한, 상기 주프레임(100)의 하단에는 주프레임(100)을 이동시킬 수 있는 이동롤러(120)가 구비되고, 상기 이동롤러(120)는 주프레임(100)을 이동시킬 때에만 사용되고 주프레임(100)에 교량 축소 모형을 설치시키거나 풍동실험을 실시할 때에는 주프레임(100)이 이동되지 않게 고정되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 주프레임(100)의 내부에는 주프레임(100)의 측면과 평행하게 설치되고 주프레임(100)의 평면 방향을 따라 양측으로 이동되는 이동프레임(200)이 설치된다. 상기 이동프레임(200)은 주프레임(100)과 같이 프로파일로 제작되는 수직부재(201)와 수평부재(202)에 의해 격자 모양으로 제작되고, 상기 수직부재(201)의 양측 단부에는 수직부재(201)의 단면보다 넓은 면을 갖는 고정판(210)이 구비된다.

도 1과 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기와 같이 구성된 이동프레임(200)은 상기 주프레임(100)의 평면의 양측 방향으로 이동가능하게 주프레임(100)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 주프레임(100)의 수평부재(102) 내부에는 상기 수평부재(102)와 평행하게 내부 양측의 상/하부에 프로파일(130)이 설치되고, 상기 주프레임(100)과 상기 프로파일(130)에는 이동프레임(200)을 이동시키는 폭조절장치(500)가 설치된다.

상기 폭조절장치(500)는 엘엠가이드(510), 볼스크류(520) 및 샤프트회전구(530)로 구성된다. 상기 엘엠가이드(510)는 레일(511)과 러너블록(512)으로 구성되고, 상기 이동프레임(200)이 주프레임(100)의 내부에서 이동될 때 일정 경로를 정해주는 역할과 상기 경로를 따라 이동되게 한다.

상기 레일(511)은 상기 주프레임(100)의 내부 양측의 상/하부에 설치된 프로파일(130)의 표면에 설치되고, 상기 러너블록(512)은 상기 레일(511)을 따라 이동되며 상기 레일(511)과의 사이에 마찰이 발생되는 것을 방지하고 상기 이동프레임(200)의 상/하부 양측에 고정된다.

상기 러너블록(512)이 이동프레임(200)에 고정되는 방법은, 엘엠가이드(510)의 러너블록(512)이 상기 이동프레임(200)의 상/하부 양측에 구비된 고정판(210)에 체결되는 것으로 가능하다.

상기 볼스크류(520)는 구동샤프트(521)와 이동블록(523)으로 구성되고, 구동샤프트(521)는 상기 주프레임(100)의 상/하부의 내부 중심부근에 상기 엘엠가이드(510)의 레일(511)과 평행하게 각각 설치된다.

이러한 구동샤프트(521)는 이동프레임(200)과 접하는 양측에 나선(522)이 형성되고, 상기 양측의 나선(522)은 서로 역방향으로 회전되게 형성된다.

상기 이동블록(523)은 상기 이동프레임(200)의 상/하부의 중심부근에 각각 설치되는 것으로서, 상기 구동샤프트(521)가 내부에 삽입되고, 상기 구동샤프트(521)에 형성된 나선(522)에 대응되는 너트(524)가 형성되어 상기 구동샤프트(521)의 회전에 따라 구동샤프트(521)의 길이방향으로 이동하게 된다.

상기 샤프트회전구(530)는 상기 주프레임(100)의 상부와 하부에 설치된 각각의 구동샤프트(521)를 동시에 회전시키기 위한 것으로서, 제 1 기어박스(531), 제 2 기어박스(532), 제 3 기어박스(533), 핸들(534), 수직샤프트(535) 및 수평샤프트(536) 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 샤프트회전구(530)를 보다 상세히 살펴보면, 제 1 기어박스(531)는 주프레임(100)의 일측 수직부재(101)에 설치되는 것으로서, 전면에 설치되는 수직부재(101)의 중심에 설치된다. 또한, 상기 제 1 기어박스(531)의 전면에는 상기 제 1 기어박스(531)에 회전력을 공급하는 핸들(534)이 부착된다.

상기 핸들(534)이 부착된 제 1 기어박스(531)는 핸들(534)로부터 입력된 회전력을 주프레임(100)의 상단과 하단 양측으로 출력시키고, 상기 제 1 기어박스(531)의 상단과 하단 양측 출력 측에는 수직샤프트(535)가 각각 설치된다.

상기 수직샤프트(535)는 상기 제 1 기어박스(531)에서 출력되는 회전력을 제 2 기어박스(532)에 전달하는 것으로서, 수직샤프트(535)의 타측에는 제 2 기어박스(532)가 설치된다.

상기 수직샤프트(535)에 의해 회전력을 전달받은 제 2 기어박스(532)는 상기 공급받은 회전력을 수평방향으로 90도 전환시킨 뒤 출력 측에 연결된 수평샤프트(536)로 출력한다.

상기와 같이 제 2 기어박스(532)의 출력 측에는 수평샤프트(536)가 설치된다. 상기 수평샤프트(536)는 상기 제 2 기어박스(532)에서 출력된 회전력을 주프레임(100)의 상부와 하부에 구비된 볼스크류(520)의 구동샤프트(521)를 향해 전달한 다. 그러나 수평샤프트(536)의 회전력은 구동샤프트(521)로 직접 전달되지 않고 제 3 기어박스(533)를 통해 회전방향이 전환된 뒤 전달된다.

상기 수평샤프트(536)와 구동샤프트(521) 사이에는 제 3 기어박스(533)가 구비된다. 상기 제 3 기어박스(533)는 수평샤프트(536)에서 회전력을 전달 받고, 상기 입력된 회전력을 수평방향에서 90도 회전되게 하여 상기 구동샤프트(521)로 출력한다.

즉, 상기 샤프트회전구(530)의 핸들(534)을 회전시킴으로 발생된 회전력은 제 1 기어박스(531), 수직샤프트(535), 제 2 기어박스(532), 수평샤프트(536) 및 제 3 기어박스(533)를 통해 순차적으로 전달되어 최종적으로 주프레임(100)의 상부와 하부에 구비된 볼스크류(520)의 구동샤프트(521)를 회전시키는데 사용된다.

상기와 같이 구동샤프트(521)가 회전되면, 상기 구동샤프트(521)의 양측 나선(522)에 결합되어 있는 이동블록(523)은 상기 구동샤프트(521)의 회전에 따라 구동샤프트(521)의 길이방향으로 이동하게 된다.

즉, 핸들(534)을 정/역 회전시킴에 따라 이동블록(523)이 구동샤프트(521)의 길이방향을 따라 이동하게 되고, 상기 이동블록(523)과 결합된 이동프레임(200)은 상기 이동블록(523)의 이동에 따라 주프레임(100)의 수평방향 양측으로 이동되어 서로 이격되거나 근접되게 된다.

상기 주프레임(100)의 양측에 설치되는 각각의 이동프레임(200)에는 휠(300)과 상기 휠(300)을 회전시킬 수 있는 휠회전장치(400)가 설치된다.

먼저, 상기 휠(300)은 실험에 사용되는 실험프레임(10)이 탈착되는 것으로 서, 상기 휠(300)은 원형의 링 형상으로 제작되고, 교량의 축소 모형에 실시하는 실험의 목적에 맞는 각각의 실험프레임(10)이 교체되어 신속하게 탈착될 수 있게 구성된다. 이와 같은 실험프레임(10)이 교체될 수 있게 하기 위해 상기 휠(300)에는 실험프레임(10)이 정확한 위치에 안내되게 하는 고정지그(310)와 상기 고정지그(310)에 안내된 실험프레임(10)을 상기 휠(300)에 고정시키는 클램프(320)가 구비된다.

상기 고정지그(310)는 상기 실험프레임(10)의 상단과 하단의 양 모서리 부분을 안내할 수 있게 'ㄱ'자 형상으로 절곡되는 것이 바람직하고, 상하좌우의 대면되는 각각의 고정지그(310)는 대면되는 고정지그(310)끼리 서로 역상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 클램프(320)는 상기 고정지그(310)에 실험프레임(10)이 설치되었을 때 실험프레임(10)의 표면을 압박하여 실험프레임(10)이 휠(300)로부터 분리되는 것을 차단하는 것으로서, 신속하게 고정 및 해제할 수 있도록 피벗축에 의해 작동되는 클램프(320)가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 휠회전장치(400)는 교량 축소 모형을 일정각으로 회전시키는데 사용되는 것으로서, 상기 교량 축소 모형을 회전시키기 위해 휠(300)을 회전시키는데 사용되고, 휠가이드(460), 웜휠(420), 웜(410), 구동모터(430) 및 각도판(450)으로 구성된다.

상기 휠가이드(460)는 상기 휠(300)의 외부면에 접하도록 상기 이동프레임(200)의 측면에 설치되는 일종의 가이드로서, 롤러 형상으로 제작되고 그 표면에 는 단턱이 형성되어 상기 휠(300)이 상기 단턱에 걸려 이동프레임(200)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

상기 웜휠(420)은 호형으로 제작되고 상기 휠(300)의 하부에 설치되며 외주면에는 상기 웜(410)의 치형과 치합되는 치형이 형성된다. 상기 웜(410)은 상기 웜휠(420)을 회전시키는데 사용되는 것이며 상기 웜휠(420)의 하부에 형성된 치형과 치합되게 설치된다.

상기 구동모터(430)는 웜(410)을 회전시키는 것으로서, 구동모터(430)의 회전력은 웜샤프트(440)에 의해 웜(410)에 전달되어 웜(410)을 정/역회전시킨다.

상기 각도판(450)은 상기 휠(300)의 회전된 정도를 육안으로 확인하는데 사용되는 것으로서, 상기 웜휠(420)의 상부에 부착되어 휠(300)의 회전정도를 식별할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성된 휠회전장치(400)는 풍동 실험장의 외부에서 원격으로 제어되는 것이 바람직하며, 외부의 조종기(미 도시됨)에 의해 구동모터(430)가 정/역회전되면 웜샤프트(440)에 의해 구동모터(430)와 연결된 웜(410)이 회전되고, 상기 웜(410)의 회전에 의해 웜휠(420)이 회전되어 휠(300)이 회전된다. 이때, 휠(300)의 회전되는 정도는 각도판(450)을 보며 확인한다.

이와 같이 전동제어에 의해 구동되는 휠회전장치(400)를 사용하여 휠(300)을 회전시키면 수동으로 휠(300)을 회전시키는 경우에 비해 신속하게 실험환경을 변경할 수 있으므로 각 실험 간의 대기시간을 단축시킬 수 있는 것은 물론, 정확한 실험환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1 과 도 2, 도 6과 도 7을 참조하면, 상기와 같이 구성된 풍동 실험기(1)의 이동프레임(200)에는 덕트(600)가 더 설치될 수도 있다. 상기 덕트(600)는 이동프레임(200)을 감싸게 설치되되 그 내부에는 이동프레임(200), 휠(300) 및 휠회전장치(400)등이 위치되는 것으로서, 풍동실험 도중 이동프레임(200), 휠(300) 및 휠회전장치(400)에 의해 난기류가 발생되는 것을 억제하여 정확한 실험데이터를 얻기 위해 설치된다.

상기와 같은 목적으로 사용되는 덕트(600)는 풍동실험 시 최대한 난기류가 발생되는 것을 차단하기 위해 모서리가 라운드로 형성되는 것이 바람직하고, 내부의 휠(300)의 회전정도 등을 육안으로 확인할 필요가 있으므로 투시가능한 투광판으로 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 실험 중 실험프레임(10)을 교환할 수 있도록 외부에는 개폐가능한 도어(610)가 설치되는 것이 바람직하다.

이하. 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 교량용 풍동 실험기(1)의 사용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1 내도 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍동 실험기(1)는 풍동 실험실 외부에서 교량 축소 모형 및 상기 교량 축소 모형이 장착되는 실험프레임(10)이 탈/부착된다. 따라서 하나의 풍동 실험기(1)에 실험프레임(10) 및 교량 축소 모형을 탈/부착시킬 때 다른 풍동 실험기(1)를 통해 다른 교량에 대한 풍동실험을 진행할 수 있다.

상기 풍동 실험기(1)에 교량의 축소 모형을 설치하기 위해서는 먼저, 진행하 고자 하는 실험에 적합한 실험프레임(10)을 휠(300)의 고정지그(310)에 안착시키고 클램프(320)를 고정하여 실험프레임(10)이 휠(300)에 고정되게 한다.

다음으로 실험프레임(10)에 교량의 축소 모형을 설치시키기 위해 휠(300)이 고정된 이동프레임(200)을 주프레임(100)에 설치된 폭조절장치(500)를 사용하여 이동시켜 양측의 실험프레임(10)에 교량 축소 모형이 설치되기 충분한 거리를 유지하도록 이동시킨다. 이동프레임(200)이 적당한 간격으로 이동되면 실험프레임(10)에 교량 축소 모형의 양측 단면을 고정시킨다.

실험프레임(10)에 교량 축소 모형의 설치가 완료되면 휠회전장치(400)를 통해 휠(300)을 회전시켜 교량 축소 모형을 실험하고자 하는 각도로 회전시킨다.

상기 과정을 통해 풍동 실험기(1)에 교량 축소 모형의 설치가 완료되면 주프레임(100)의 이동롤러(120)를 이용해 풍동 실험기(1)를 풍동 실험실로 이동시키고 풍동 실험을 진행한다.

풍동실험 시 풍동 실험기(1)를 향하는 기류는 교량 축소 모형과 풍동 실험기(1)에 의해 영향을 받게 되고, 주프레임(100)의 양측 이동프레임(200)에 설치된 덕트(600)는 상기 기류가 이동프레임(200), 휠(300), 휠회전장치(400) 및 폭조절장치(500) 등과 충돌하면서 난기류가 발생되는 것을 방지하여 교량 축소 모형의 풍동실험에 의해 측정된 데이터가 교량 축소 모형에 의해서만 산출될 수 있게 한다. 즉, 교량 축소 모형 이외의 다른 요소에 의해 데이터 값에 영향이 미치는 것을 방지하는 것이다.

이러한 풍동실험은 교량 축소 모형의 설치각도를 달리하면서 실시되고, 교량 축소 모형의 설치각도를 변경시키기 위해서는 휠회전장치(400)를 작동시켜 횔(300)이 회전되게 하는 것으로 가능하다. 이는 앞에서 언급된 바와 같이 휠회전장치(400)의 전동제어에 의해 가능한 것으로서, 상기 휠회전장치(400)는 풍동실험장의 외부에서 원격으로 제어되어 휠(300)을 수동으로 회전시키는 것보다 신속하면서도 정확하게 희망하는 각도로 회전시킬 수 있다.

상기와 같이 풍동실험이 완료되면 풍동 실험기(1)는 다시금 풍동 실험장에서 외부로 이동되고 다른 풍동 실험기(1)가 풍동 실험장으로 이동되어 풍동 실험장의 활용율을 높이게 된다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 도면과 특허청구범위의 사상 및 그 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하고 그러한 모든 변경 및 수정에 의한 균등물들은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교량용 풍동 실험기를 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 풍동 실험기의 평면을 도시한 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 이동프레임, 휠 및 휠회전장치를 상세히 도시한 사시도,

도 4는 도 1에 도시된 이동프레임과 폭조절장치를 도시한 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 폭저절장치 중 샤프트회전구와 구동샤프트를 상세히 도시한 사시도,

도 6은 도 1과 도 2에 도시된 덕트를 상세히 도시한 사시도,

도 7은 도 6의 덕트에서 도어가 개방된 것을 도시한 사시도,

도 8은 도 1내지 도 8에 도시된 교량용 풍동실험기에 실험프레임 및 교략 축소 모형이 장착된 것을 도시한 사용상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 풍동 실험기 10: 실험프레임

20: 축소 모형 100: 주프레임

120: 이동롤러 130: 프로파일

200: 이동프레임 210: 고정판

300: 휠 310: 고정지그

320: 클램프 400: 휠회전장치

410: 웜 420: 웜휠

430: 구동모터 440: 웜샤프트

450: 각도판 460: 휠가이드

500: 폭조절장치 510: 엘엠가이드

511: 레일 512: 러너블록

520: 볼스크류 521: 구동샤프트

522: 나선 523: 이동블록

524: 너트 530: 샤프트회전구

531: 제 1 기어박스 532: 제 2 기어박스

533: 제 3 기어박스 534: 핸들

535: 수직샤프트 536: 수평샤프트

600: 덕트 610: 도어

Claims (9)

1. 교량의 풍동실험을 위해 교량의 축소모형이 설치되는 풍동 실험기에 있어서,

   수직부재와 수평부재에 의해 제작되는 주프레임;

   상기 주프레임의 내부 양측에 수직으로 설치되고 상기 주프레임의 내부에서 수평방향으로 이동되는 이동프레임;

   상기 양측의 이동프레임의 측면에 각각 설치되고 교량의 축소모형이 부착되는 실험프레임이 부착되는 원형 링 형상의 휠; 및

   상기 양측의 휠을 이동프레임으로부터 회전시키는 휠 회전장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 휠에는,

   상기 교량의 축소모형에 실시하는 실험의 목적에 맞는 해당 실험프레임이 정확한 위치에 설치될 수 있게 안내하는 고정지그 및

   상기 고정지그에 안내된 실험프레임을 상기 휠에 고정시키는 클램프가 포함된 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 휠 회전장치는,

   상기 휠의 외주면에 접하도록 상기 이동프레임의 측면에 설치되고 상기 휠이 상기 이동프레임에 이탈하는 것을 방지하며 휠이 회전되는 것을 가이드하는 휠가이 드,

   상기 휠의 하부에 설치되는 웜휠과 상기 웜휠과 치합되어 상기 웜휠을 회전시키는 웜,

   상기 웜을 회전시키는 구동모터 및

   상기 휠의 회전정도를 확인할 수 있게 상기 웜휠의 상부에 부착되는 각도판을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 주프레임에는,

   상기 양측의 이동프레임이 서로 이격되거나 근접되게 하는 폭조절장치가 포함된 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 폭조절장치는,

   상기 주프레임의 상부와 하부의 양측에 평행하게 설치되는 레일과 상기 레일을 따라 이동되고 상기 이동프레임의 상부와 하부에 고정되에 상기 이동프레임이 상기 레일 방향으로 이동되게 안내하는 러너블록을 포함하는 엘엠가이드,

   상기 주프레임의 상부와 하부에 설치되고 상기 양측의 이동프레임의 상부와 하부에 접하게 설치되며 상기 이동프레임과 접하는 양측에는 나선이 형성되되 상기 양측의 나선은 서로 역방향으로 회전되게 형성된 구동샤프트와 상기 양측의 이동프레임의 상부와 하부에 구비되고 내부에는 상기 구동샤프트의 나선과 대응되는 너트가 형성된 이동블록을 포함하는 볼 스크류 및

   상기 주프레임의 상부와 하부에 설치되는 구동샤프트를 회전시키는 샤프트회전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 샤프트회전구는,

   주프레임의 일측 수직부재의 중심에 설치되는 제 1 기어박스, 상기 기어박스에 회전력을 공급하는 핸들, 상기 제 1 기어박스의 상부와 하부 수직방향으로 각각 연결되고 제 1 기어박스로부터 회전력을 공급받는 수직샤프트, 상기 양측의 수직샤프트의 단부에 연결되고 상기 수직샤프트에서 공급받은 회전력을 수평방향을 향해 수직으로 변환시키는 제 2 기어박스, 상기 제 2 기어박스에 연결되고 상기 제 2 기어박스에 의해 변환된 회전력을 공급받는 수평샤프트, 상기 주프레임의 상부와 하부에 각각 설치되고 상기 수평샤프트의 회전력을 공급받아 상기 수평샤프트의 회전력을 수직으로 변환시키고 변환된 회전력을 상기 주프레임의 상부와 하부에 설치된 상기 각각의 볼 스크류의 구동샤프트에 전달하는 제 3 기어박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이동프레임에는,

   상기 이동프레임과 상기 휠을 감싸는 덕트가 설치되고 상기 덕트는 실험 시 난기류가 발생되는 것을 억제하기 위해 모서리가 라운드로 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
8. 제 7항에 있어서, 상기 덕트는,

   내부가 투시되는 투광판으로 제작되고 외부로 개폐되는 도어가 설치되는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 주프레임에는,

   상기 주프레임을 이동시킬 수 있게 하단부에 이동롤러가 구비되는 것을 특징으로 하는 교량용 이동식 풍동 실험기.

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