KR101232942B1 - 로드 셀 장착용 균일하중부가장치 - Google Patents

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Abstract

가스터빈엔진의 추력을 측정하기 위한 장치에서 로드 셀에 동일하게 하중을 부가할 수 있는 하중부가유닛을 구비하는 추력측정장치가 개시된다. 가스터빈엔진의 추력측정장치는, 추력 측정을 위한 로드 셀과 상기 로드 셀의 양측에 구비되는 인터페이스 블록으로 이루어지고, 일정간격 이격되어 구비되는 제1 및 제2 로드 셀, 상기 제1 및 제2 로드 셀 양쪽에 각각 한 쌍씩 구비되는 인터페스이스 블록 및 상기 제1 로드 셀의 인터페이스 블록과 상기 제2 로드 셀의 인터페이스 블록을 연결하여 상기 제1 및 제2 로드 셀에 동시에 하중을 부가하는 하중부가유닛으로 이루어진다.

Description

로드 셀 장착용 균일하중부가장치{THE UNIT SUBJECTED TO UNIFORMLY LOAD FOR LOAD CELL MOUNTING}
본 발명은 가스터빈 엔진의 추력 측정을 위한 로드 셀 장치에서 균일한 하중을 부가하기 위한 추력측정장치에 관한 것이다.
가스터빈 엔진은 보통 높은 고도에서 작동하므로 고도 변화에 따른 온도, 압력, 밀도의 영향을 직접적으로 받는다. 고고도에서는 지상에 비해 대기의 온도, 압력, 밀도가 매우 낮기 때문에 이러한 고공 환경에서 작동하는 가스터빈 엔진은 외부 압력과 온도 변화에 따라 공기역학적, 열역학적 특성이 달라지므로 그 성능이 지상 성능과는 크게 다르게 된다.
한편, 가스터빈 엔진을 실제 비행체에 장착하여 성능시험을 할 경우 엔진의 성능을 검증하기 위해 많은 비용과 시간이 소요되므로, 지상에서 고고도의 환경을 조성할 수 있는 설비를 이용하는 방법이 실제 비행시험보다 널리 사용되고 있다.
고공환경 엔진시험 설비는 이러한 목적을 위한 것으로 가스터빈 엔진의 공기역학적, 열역학적, 구조역학적 성능해석을 위해 장착된 수백에서 수천에 이르는 센서들로부터 힘, 압력, 온도, 진동, 유량 등을 측정하고 분석하고 평가하여 엔진의 성능(performance), 운용성(Operability), 내구성(Reliability) 등을 파악하기 위한 설비이다.
이러한 고공환경 엔진시험 설비를 이용한 엔진 성능시험에 있어서 엔진의 추력을 측정하는 경우, 다른 측정 시스템(압력, 온도 등)과는 다르게 추력을 측정하기 위한 로드 셀의 장착작업이 좀 더 복잡하며 신뢰성을 유지하기가 어려운 면이 있어서 엔진 성능시험에 앞서 장착에 따른 위험성을 최소화하는 것이 선행되어야 한다.
한편, 고공환경 엔진시험 설비에서 사용되는 추력측정장치는 2개의 로드 셀을 인터페이스 블록으로 고정하여 구성된다. 여기서, 체결 시 인터페이스 블록을 너무 세게 조이면 로드 셀에 압축력이 너무 강하게 작용하고, 너무 약하게 조이는 경우에는 로드 셀 장착 시 풀리는 경향이 있으므로 적당한 크기의 토크를 가해서 조여야 한다. 또한, 기존의 추력측정장치에서는 로드 셀을 장착하는 데 시간이 오래 걸리고 장착 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 로드 셀에 균일하게 하중을 가할 수 있는 하중부가유닛을 구비하는 추력측정장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 가스터빈엔진의 추력을 측정하기 위한 추력측정장치에서 로드 셀에 균일하중을 부가하기 위한 하중부가유닛을 구비하는 추력측정장치는 추력 측정을 위한 로드 셀과 상기 로드 셀의 양측에 구비되는 인터페이스 블록으로 이루어지고, 일정간격 이격되어 구비되는 제1 및 제2 로드 셀, 상기 제1 및 제2 로드 셀 양쪽에 각각 한 쌍씩 구비되는 인터페스이스 블록 및 상기 제1 로드 셀의 인터페이스 블록과 상기 제2 로드 셀의 인터페이스 블록을 연결하여 상기 제1 및 제2 로드 셀에 동시에 하중을 부가하는 하중부가유닛을 포함하여 이루어진다.
일 측면에 따르면, 상기 제1 로드 셀과 상기 제2 로드 셀은 출력 값의 합이 0V가 되도록 장착될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 하중부가유닛은, 상기 제1 로드 셀에 결합된 인터페이스 블록 중 일 측 인터페이스 블록과 상기 제2 로드 셀에 결합된 인터페이스 블록 중에서 상기 제1 블록과 대응되는 인터페이스 블록의 하부에 각각 형성된 제2 기어부 및 상기 인터페이스 블록의 제2 기어부에 각각 기어 결합되도록 양 단부에 제1 기어부가 형성된 결합로드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 기어부는 서로 기어 결합 가능한 베벨기어 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 결합로드는 육각형을 포함하여 다각형 단면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 상기 결합로드 일측에는 상기 결합로드를 회전시켜서 상기 제1 및 제2 블록에 하중을 가하기 위한 조절부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 조절부는 파이프렌치를 포함할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 하중부가유닛을 이용하여 2개의 로드 셀에 동시에 균일한 하중을 가할 수 있다.
또한, 양쪽 로드 셀 장착이 용이하고 로드 셀을 장착하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 엔진의 추력측정장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 추력측정장치의 주요 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 추력측정장치에서 하중부가유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3의 하중부가유닛의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 추력측정장치(10) 및 하중부가유닛(20)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 엔진의 추력측정장치(10)의 구성을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1의 추력측정장치(10)에서 주요 부분을 확대 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 추력측정장치(10)에서 하중부가유닛(20)을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 3의 하중부가유닛(20)의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도면을 참조하면, 가스터빈엔진의 추력을 측정하기 위한 추력측정장치(10)의 구성은, 추력의 측정을 위한 측정용 로드 셀(11), 상기 측정용 로드 셀(11)을 고정하기 위한 인터페이스 블록(interface block)(12)과 추력측정장치(10)를 교정하기 위한 교정용 로드 셀(13)을 포함하여 이루어진다. 그리고 추력측정장치(10)의 외관을 구성하는 업스트림 프레임(upstream frame)(14), 스러스트 버트(thrust butt)(15) 및 다운스트림 프레임(downstream frame)(16) 등을 포함하여 구성된다. 여기서, 추력측정장치(10)의 업스트림 프레임(14), 스러스트 버트(15) 및 다운스트림 프레임(16)의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
추력측정장치(10)는 측정용 로드 셀(11)에서 출력되는 전압을 통해 가스터빈 엔진의 추력을 측정할 수 있다. 측정용 로드 셀(11)에서 출력되는 출력 값은 수 mV로 로드 셀 엠프(미도시)를 거쳐 최대 -5 ~ 5V까지 증폭되어 DAS(Data Acquisition System)를 통해 측정된다.
여기서, 추력측정장치(10)는 측정용 로드 셀(11) 2개가 장착되며, offset이 발생하지 않도록 측정용 로드 셀(11)의 출력 값의 합이 0V에 가깝도록 장착된다. 즉, 상기 측정용 로드 셀(11)은 2개가 한 쌍이므로 하나의 측정용 로드 셀(11)에 압축이 인가되면 다른 측정용 로드 셀(11)에는 인장이 인가된다. 그리고 이와 같이 측정용 로드 셀(11)에 인가되는 압축 및 인장의 출력 값의 합이 0V가 되도록 상기 측정용 로드 셀(11)에 압축 및 인장을 적절하게 인가하여 설치한다.
한편, 하중부가유닛(20)은 상기 측정용 로드 셀(11)을 장착하기 위해서 양쪽 측정용 로드 셀(11)에 적절한 크기의 하중을 부가한다. 측정용 로드 셀(11)을 장착하기 위한 하중부가유닛(20)은 2개의 로드 셀(11) 양측에 구비된 인터페이스 블록(12)에 동시에 인장 및 압축을 인가할 수 있도록 형성된다.
상세하게는, 각 측정용 로드 셀(11)의 양쪽에는 각각 인터페이스 블록(12)이 결합된다. 그리고 각 인터페이스 블록(12) 하부에는 블록 연결부(23, 24)가 형성되고, 하중부가유닛(20)은 상기 블록 연결부(23, 24)에 동시에 결합할 수 있도록 형성된 결합로드(21)로 이루어진다. 예를 들어, 결합로드(21)는 제1 측정용 로드 셀(111)에서 일 측 인터페이스 블록(121)과 제2 측정용 로드 셀(112)에서 상기 인터페이스 블록(121)과 대응되는 위치에 구비된 인터페이스 블록(123)에 결합된다.
한편, 도면에서는 도면부호 121과 123으로 도시된 인터페이스 블록(121, 123)에 결합로드(21)를 연결하는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 인터페이스 블록(122, 124)에 연결되는 것도 가능하다.
또한, 결합로드(21)는 베벨 기어로 형성되어 인터페이스 블록(12)에 기어 결합된다. 각 인터페이스 블록(12) 하부에는 결합로드(21)와 기어 결합 가능하도록 제2 기어부(231, 241)가 형성되고, 결합로드(21)는 상기 제2 기어부(231, 241)와 기어 결합되고 베벨 기어 형태를 갖는 제1 기어부(211, 212)가 양 단부에 형성될 수 있다.
그리고 결합로드(21)의 일측에 구비되어 상기 결합로드(21)를 회전시킴으로써 인터페이스 블록(12) 및 제1 및 제2 로드 셀(111, 112)에 하중을 인가하는 조절부(25)가 구비된다.
결합로드(21)는 양쪽 인터페이스 블록(121, 123)에 동시에 기어 결합 가능한 형태로 형성되며, 조절부(25)에 의해 동시에 측정용 로드 셀(11)에 하중을 인가할 수 있도록 단면이 육각형 형태로 형성되고, 조절부(25)는 파이프렌치 일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 결합로드(21) 및 조절부(25)의 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 결합로드(21)를 회전시켜 제1 로드 셀(111)에 인장이 인가되면 제2 로드 셀(112)이 압축이 인가된다. 그리고 작업자는 DAS를 이용하여 제1 및 제2 로드 셀(111, 112)이 인가된 출력 값의 합이 0V가 되도록 하중부가유닛(20)을 통해 조절한다.
본 실시예에 따르면, 하중부가유닛(20)을 이용하여 양쪽 로드 셀(11)에 균일하게 하중을 인가할 수 있다. 또한, 하중부가유닛(20)은 인터페이스 블록(12) 사이를 하나의 베벨 기어로 연결함으로써 작업자가 로드 셀(11)에 적정 하중을 인가하기가 용이하며, 하중을 조절하기가 용이하다. 또한, 하중부가유닛(20)은 로드 셀(11) 장착에 걸리는 시간과 노력을 줄여주고 장착 신뢰성을 높여주면 가스터빈 엔진의 고공환경 시험에서 가스터빈 엔진의 추력 측정이 가능하도록 한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 추력측정장치
11, 111, 112: 측정용 로드 셀
12, 121, 122, 123, 124: 인터페이스 블록
13: 교정용 로드 셀
14: 업스트림 프레임(Upstream frame)
15: 스러스트 버트(Thrust butt)
16: 다운스트림 프레임(Downstream frame)
20: 하중부가유닛
21: 결합로드
23, 24: 블록 연결부
25: 조절부
211, 212: 제2 기어부
231, 241: 제1 기어부

Claims (7)

  1. 추력 측정을 위한 로드 셀과 상기 로드 셀의 양측에 구비되는 인터페이스 블록으로 이루어지는 가스터빈 엔진의 추력측정장치에 있어서,
    일정간격 이격되어 구비되고 출력 값의 합이 0V가 되도록 장착되는 제1 및 제2 로드 셀;
    상기 제1 및 제2 로드 셀 양쪽에 각각 한 쌍씩 구비되는 인터페스이스 블록; 및
    상기 제1 로드 셀의 인터페이스 블록과 상기 제2 로드 셀의 인터페이스 블록을 연결하여 상기 제1 및 제2 로드 셀에 동시에 하중을 부가하는 하중부가유닛;
    를 포함하는 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하중부가유닛은,
    상기 제1 로드 셀에 결합된 인터페이스 블록 중 일 측 인터페이스 블록과 상기 제2 로드 셀에 결합된 인터페이스 블록 중에서 상기 제1 블록과 대응되는 인터페이스 블록의 하부에 각각 형성된 제2 기어부; 및
    상기 인터페이스 블록의 제2 기어부에 각각 기어 결합되도록 양 단부에 제1 기어부가 형성된 결합로드;
    를 포함하는 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기어부는 서로 기어 결합 가능한 베벨기어 형태를 갖는 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 결합로드는 육각형을 포함하여 다각형 단면 형상을 갖는 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합로드 일측에는 상기 결합로드를 회전시켜서 상기 제1 및 제2 블록에 하중을 가하기 위한 조절부가 구비된 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조절부는 파이프렌치를 포함하는 가스터빈 엔진의 추력측정장치.
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