KR101061938B1

KR101061938B1 - 연료탱크의 누유 검사 시스템

Info

Publication number: KR101061938B1
Application number: KR1020080134501A
Authority: KR
Inventors: 남용석
Original assignee: 재단법인 국방기술품질원
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2011-09-05
Also published as: KR20100076451A

Abstract

본 발명은 연료탱크의 누유 검사 시스템에 관한 것으로, 연료탱크의 압력을 검출하는 압력센서, 연료탱크의 내부의 온도를 검출하는 온도센서를 포함하며, 제어부는 온도센서에서 제1 시점에서 검출된 제1 온도와 제2 시점에서 검출된 제2 온도의 온도 변화량에 따른 제1 압력 변화량을 계산하고, 상기 압력센서에서 상기 제1 시점에서 검출된 제1 압력과 상기 제2 시점에서 검출된 제2 압력 사이의 제2 압력 변화량을 계산하고, 상기 제2 압력 변화량에서 상기 제1 압력 변화량을 감산하여 실제 압력 변화량을 계산하고, 상기 실제 압력 변화량이 기준 압력 변화량 이상이면 상기 연료탱크에 누유가 발생한 것으로 판단한다.

이로 인해, 본 발명에서는 연료탱크 내부의 온도 변화에 따른 압력 변화량을 보상하여 실제 압력 변화량을 정확하게 계산함으로써, 온도 변화에 따른 누유 판단 오류를 방지하여 보다 정확하게 연료탱크의 누유 여부를 판단할 수 있다.

항공기, 연료탱크, 누유, 압력, 온도

Description

연료탱크의 누유 검사 시스템{An inspecting system of oil storage tank}

본 발명은 연료탱크의 누유 검사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크의 압력과 온도를 동시에 측정하여 온도변화에 따른 압력을 보상하여 연료탱크의 누유 여부를 확인하는 연료탱크의 누유 검사 시스템에 관한 것이다.

항공기의 비행 단계 및 비행 전, 후 단계에 걸쳐 연료 누유는 항공기 및 인명 피해를 동반하는 치명적인 사고로 이어질 수 있어서 생산 단계에서부터 운영 단계까지 매우 엄격하게 규제하고 있다.

종래 T-50 항공기의 연료탱크 누유 검사에서는 연료탱크를 5.0±0.5psig의 공압으로 가압하여 45분 경과된 후, 초기압력과 45분 경과된 후의 압력을 비교했을 때 0.02psig 이상의 압력강하가 발생하면 연료가 누유되었다고 판단한다.

이와 같이 종래에는 연료탱크내의 압력 변화만을 측정하여 연료탱크의 누유 여부를 판단한다. 연료탱크는 항공기 동체에 포함되어 있어 연료뿐만 아니라 그 내부에 연료펌프 등과 기능부품이 장착되어 있으며, 유압튜브를 통하여 유압유가 통과하는 등 탱크 내부가 여러 셀로 구성되어 복잡하며 누유 검사 시간 동안 탱크 주변에서 항공기 제조작업이 수행된다. 그러나, 기체는 온도에 따라 변하는 성질이 있어서, 기체가 연료탱크 주변의 온도 변화에 따라 기압이 변화하는 성질을 않고 연료탱크의 누유를 검사할 경우, 연료탱크 내의 전체 압력 값이 정확하지 못하여 그 결과 누유 여부 검사의 정확성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 연료탱크의 압력과 온도 변화를 이용하여 연료탱크의 누유 여부를 정확하게 검사할 수 있는 연료탱크의 누유 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 연료탱크의 압력을 검출하는 압력센서, 상기 연료탱크의 내부의 온도를 검출하는 온도센서, 상기 온도센서에서 제1 시점에서 검출된 제1 온도와 제2 시점에서 검출된 제2 온도의 온도 변화량에 따른 제1 압력 변화량을 계산하고, 상기 압력센서에서 상기 제1 시점에서 검출된 제1 압력과 상기 제2 시점에서 검출된 제2 압력 사이의 제2 압력 변화량을 계산하고, 상기 제2 압력 변화량에서 상기 제1 압력 변화량을 감산하여 실제 압력 변화량을 계산하고, 상기 실제 압력 변화량이 기준 압력 변화량 이상이면 상기 연료탱크에 누유가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 연료탱크의 누유 검사 시스템이 제공된다.

이때, 상기 제2 시점은 상기 제1 시점으로부터 설정된 시간만큼 경과된 시점이다.

본 발명의 실시 예에서는 연료탱크 내부의 온도 변화를 검출함으로써, 누유 검사를 진행하는 과정에서 항공기의 주요 구성품이 동작하여 발생하는 열에 의해 연료탱크의 온도가 변화하는 것을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 연료탱크 내부의 온도 변화에 따른 압력 변화량을 보상하여 실제 압력 변화량을 정확하게 계산함으로써, 온도 변화에 따른 누유 판단 오류를 방지하여 보다 정확하게 연료탱크의 누유 여부를 판단할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 연료탱크의 누유 검사 시스템에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료탱크의 누유 검사 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 연료탱크와 압력센서 및 온도센서의 연결 관계를 나타내는 도면 이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 누유 검사 장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 누유 검사 장치의 디스플레이부의 예시도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 연료탱크의 누유 검사 시스템은 압력센서(10), 온도센서(20), 누유 검사 장치(30)를 포함한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 압력센서(10)는 항공기의 연료탱크(1)에 연결되어 실시간으로 연료탱크(1)의 압력을 검출한다.

온도센서(20)는 항공기의 연료탱크(1)에 연결되어 실시간으로 연료탱크(1)의 온도를 검출한다. 본 발명은 T-50 항공기의 연료탱크의 누유 여부를 판단하는 시스템에 관한 것으로, T-50 항공기의 연료탱크는 깊이가 대략 15인치(inch)이다. 본 발명의 온도센서(20)는 연료탱크(1)의 바닥과 천상 사이의 중간 지점의 온도를 검출하도록 설치되며, 온도센서(20)는 바닥으로부터 대략 7.5인치(inch)(l)위인 지점의 온도를 검출하도록 연료탱크(1) 내부에 설치된다. 상기 지점은 연료탱크 주변 내·외부의 환경변화에 따른 최적의 온도를 검출지점을 적용하였다.

연료탱크(1)를 이용하여 누유 검사를 실시하는 과정에서 연료탱크(1)의 내부 온도는 외부 온도에 의해 변화한다. 그러나, 누유 검사가 20분을 경과하는 시점부터는 연료탱크(1)의 외부 온도에 변화가 없더라도 연료탱크(1)의 내부 온도는 연료탱크(1)의 주변 기능품이 동작하는 과정에서 발생하는 열에 의해 변화한다. 본 발명에서는 연료탱크(1)의 외부가 아닌 내부 온도를 검출함으로써, 검사 시간이 지날수록 보다 정확한 연료탱크(1)의 온도 변화를 검출할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 누유 검사 장비(30)는 타이머(31), 기록부(32), 제어부(33), 디스플레이부(34)를 포함한다.

타이머(31)는 사용자가 입력하는 값에 대응하여 연료탱크의 누유 검사를 시작하는 시작 시간(S1), 검사를 종료하는 종료 시간(S2), 검사를 유지하는 유지 시간(S3) 등 다양한 동작 시간이 설정된다.

타이머(31)가 동작하면, 기록부(32)는 시작 시간(S1)부터 종료 시간(S2)까지 압력센서(10)와 온도센서(20)에 의해 검출된 압력값과 온도값을 제어부(33) 및 디스플레이부(34)로 전달한다.

제어부(33)는 시작 시간(S1)과 종료 시간(S2)에서 온도센서(20)에 의해 검출된 시작 온도(T1)와 종료 온도(T2)의 온도 변화량(온도 상승(+) 또는 온도 하강(-))에 따른 제1 압력 변화량(PP1)를 계산한다. 이때, 계산방법은 "보일-샤를의 법칙"에 따라 부피가 일정할 때 온도 변화에 따른 압력 변화로 구할 수 있으며, 아래 수학식1과 같다.

PP1=P1 X (T2/T1)

여기서, P1은 시작 시간(S1)에서 압력센서(10)에 의해 검출된 압력값이고, T1은 시점 시간(S1)에서 온도센서(20)에 의해 검출된 온도값이고, T2는 종료 시간(S2)에서 온도센서(20)에 의해 검출된 온도값이다.

이는 당업자에게 일반적인 사항으로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 제어부(33)는 시작 시간(S1)과 종료 시간(S2)에서 압력센서(10)에 의해 검출된 시작 압력(P1)과 종료 압력(P2) 사이의 압력 차인 제2 압력 변화 량(PP2)을 계산한다.

제어부(33)는 제2 압력 변화량에 온도 변화량에 따른 제1 압력 변화량을 보상하여 제3 압력 변화량(PP3)을 계산한다. 이와 같이, 본 발명에서는 압력센서(10)에 의해 검출된 제2 압력 변화량(PP2)에서 온도 변화에 따른 연료탱크(1)의 압력변화인 제1 압력 변화량(PP1)을 감산함으로써, 연료탱크(1)의 실제 압력 변화량인 제3 압력 변화량(PP3)을 계산할 수 있다.

이어, 제어부(33)는 실제 압력 변화량인 제3 압력 변화량(PP3)과 설정된 기준 압력 변화량(Pref)을 비교한다. 제3 압력 변화량(PP3)이 기준 압력 변화량(Pref) 이상이면, 제어부(33)는 연료탱크(1)에 누유가 발생하였다고 판단하여 이상 신호(LEAKAGE)를 출력한다. 그러나, 제3 압력 변화량(PP3)이 기준 압력 변화량(Pref) 미만이면, 제어부(33)는 연료탱크(1)에 누유가 발생하지 않았다고 판단하여 정상 신호(NO LEAKAGE)를 출력한다.

T-50 항공기에 탑재되는 연료탱크는 금속 또는 내유성의 고무 등과 같이 다양한 재료로 구현되나, 그 특성상 누유가 발생하지 않도록 견고하게 설계된다. 본 발명에서는 실험을 통해 연료탱크(1)의 실제 압력 변화량(제3 압력 변화량(PP3))이 대략 0.02psig 이상일 경우 연료탱크(1)에서 누유가 발생되는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에서는 기준 압력 변화량(Pref)이 대략 0.02psig인 것이 바람직하다.

제어부(33)는 제1 내지 제3 압력 변화량(PP1, PP2, PP3) 및 누유 발생 여부 신호(LEAKAGE, NO LEAKAGE)를 디스플레이부(34)로 출력한다.

이와 같이, 본 발명에서는 연료탱크 내부의 온도 변화에 따른 제1 압력 변화량(PP1)을 제2 압력 변화량(PP2)에서 감산하여 실제 연료탱크의 압력 변화량(제3 압력 변화량(PP3)을 계산함으로써, 온도 변화에 따른 압력 변화량에 큰 경우 누유가 발생하지 않았음에도 불구하고 시스템이 누유가 발생한 것으로 판단하는 에러를 방지할 수 있다. 즉, 온도 변화에 따른 압력 변화량을 보상하여 실제 압력 변화량을 계산함으로써, 보다 정확하게 연료탱크의 누유 여부를 판단할 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 디스플레이부(34)는 타이머(31), 기록부(32) 및 제어부(33)로부터 출력되는 다양한 정보를 표시한다. 디스플레이부(34)의 왼쪽 상단 영역에는 왼쪽 상단부에는 누유 검사 시작 시점부터 종료 시점까지 압력센서(10) 및 온도센서(20)에서 검출되는 압력값 및 온도값을 실시간으로 표시한다. 디스플레이부(34)의 오른쪽 영역에는 검사 시작 시간(S1), 검사 종료 시간(S2), 시작 압력(P1), 종료 압력(P2), 시작 온도(T1), 종료 온도(T2), 제1 내지 제3 압력 변화량(PP1, PP2, PP3), 누유 발생 여부 신호(LEAKAGE, NO LEAKAGE) 등을 표시한다.

사용자는 디스플레이부(34)에 표시되는 다양한 정보를 통해 연료탱크(1)의 압력 변화, 온도 변화 및 누유 여부 등을 알 수 있다. 도 4에서는 제3 압력 변화량(PP3)이 0.048psig인 경우를 예로 도시하였으며, 0.048psig는 기준 압력 변화량인 0.02psig 이상이므로 제어부(33)는 누유가 발생된 것으로 판단하고, 디스플레이부(34)에는 누유가 발생되었다는 이상 신호(LEAKAGE)가 표시된다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권 리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료탱크의 누유 검사 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 연료탱크와 압력센서 및 온도센서의 연결 관계를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 누유 검사 장치의 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 누유 검사 장치의 디스플레이부의 예시도이다.

Claims

연료탱크의 압력을 검출하는 압력센서,

상기 연료탱크의 내부의 온도를 검출하는 온도센서, 그리고

상기 온도센서에서 제1 시점에서 검출된 제1 온도와 제2 시점에서 검출된 제2 온도의 온도 변화량에 따른 제1 압력 변화량을 계산하고, 상기 압력센서에서 상기 제1 시점에서 검출된 제1 압력과 상기 제2 시점에서 검출된 제2 압력 사이의 제2 압력 변화량을 계산하고, 상기 제2 압력 변화량에서 상기 제1 압력 변화량을 감산하여 실제 압력 변화량을 계산하고, 상기 실제 압력 변화량이 기준 압력 변화량 이상이면 상기 연료탱크에 누유가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하며,

상기 제2 시점은 상기 제1 시점으로부터 설정된 시간만큼 경과된 시점이고, 상기 연료탱크는 T-50 항공기의 연료탱크이고, 상기 온도센서는 상기 연료탱크의 바닥과 천상 사이의 중간 지점의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 누유 검사 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 온도센서는 상기 연료탱크의 바닥으로부터 7.5인치 지점의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 누유 검사 시스템.
제1항에 있어서,

상기 기준 압력 변화량은 0.02psig인 것을 특징으로 하는 연료탱크의 누유 검사 시스템.