KR101295886B1 - 음향하중 저감 구조체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음향 하중 저감 구조체를 제공한다. 이 구조체는, 기판과 부착되는 부착부와, 상기 기판으로부터 이격되며 적어도 하나의 통기구멍이 형성된 이격부를 포함하는 테이프 구조체를 가진다. 이로써 상기 부착부의 탄성작용과 상기 이격부와 상기 기판 사이에 형성되는 공기층의 완충 작용으로 음향 하중을 저감시킬 수 있다. 또한 상기 통기구멍을 통해 공기의 유입이 가능하여 공기압의 변화에 따른 테이프 부착부의 분리를 방지할 수 있다.
음향하중, 캡톤 테이프
Description
본 발명은 음향하중 저감 구조체에 관한 것이다.
본 발명은 방송통신위원회의 통신해양기성위성 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-301-05, 과제명: 통신해양기상위성 위성통신시스템기술개발]
음향소음하중은 위성체가 발사체에 탑재되어 발사될 때, 발사체의 추진기관에서 발생할 수 있다. 이때 음향 소음 하중은 발사체의 종류나 크기에 따라 음향소음 하중이 달라지게 되며, 음향소음 특성상 태양 전지판이나 안테나 등 박판의 구조물에 매우 심각한 영향을 끼치게 된다. 이에 따라 우주 구조물의 경우 통상적으로 145.5dB이상까지 견딜 수 있도록 설계되고 발사 전 음향 챔버에서 음향시험을 거쳐 안전성이 입증되어야 한다. 이러한 조건을 만족하기 위해서는 우주 구조물이 음향소음하중조건에서 충분한 설계마진을 가지도록 제작되어야 하고, 결과적으로 구조물의 무게증가 및 비용증가를 초래하게 된다. 또 음향소음을 일정수준 이하로 차폐하기 위해서는 부가적인 장치들이 설치되거나 부착되어야 하므로 시스템이 복잡해지고 별도의 공정이 필요하게 되어 구조물의 무게나 체적이 증가하여 우주구조 물로서의 효율성이 저하한다고 볼 수 있다. 또 추가되는 차폐재질은 광범위한 온도변화와 고진공 환경,태양 복사선,우주 방사선 환경에도 물성의 변화가 최소화되어야 하며 이상 누기(outgasing) 유출이 우주용 소재로 규정된 허용치 이내가 되어야 하는 등 여러가지 우주용 요구사항을 만족하여야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 음향 하중에 매우 민감한 박판 구조물이 음향 하중에 의해 손상이나 파괴되는 것을 방지할 수 있는 음향 하중 저감 구조체를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 음향 하중 저감 구조체는, 기판; 및 상기 기판의 일면에 부착되어 있는 테이프 구조체를 포함하되, 상기 테이프 구조체는 상기 기판과 부착되는 부착부와, 상기 기판으로부터 이격되며 적어도 하나의 통기구멍이 형성된 이격부를 포함하되, 상기 테이프 구조체는 캡톤(Kapton) 테이프를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 부착부는 폐곡선 형태를 가지며, 상기 이격부와 상기 기판 사이에 공기층이 형성될 수 있다.
삭제
상기 테이프 구조체는 동일한 형태로 상기 기판의 일면을 따라 반복적으로 부착될 수 있다.
상기 기판은 박판 구조물일 수 있다.
상기 박판 구조물은 위성체용 태양전지판 또는 위성체용 안테나일 수 있다.
상기 이격부는 복수층의 폴리아미드막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 음향 하중 저감 구조체는, 기판과 부착되는 부착부 와, 상기 기판으로부터 이격되며 적어도 하나의 통기구멍이 형성된 이격부를 포함하는 테이프 구조체를 가진다. 이로써 상기 부착부의 탄성작용과 상기 이격부와 상기 기판 사이에 형성되는 공기층의 완충 작용으로 음향 하중을 저감시킬 수 있다. 또한 상기 통기구멍을 통해 공기의 유입이 가능하여 공기압의 변화에 따른 테이프 부착부의 분리를 방지할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 평면도이다. 도 2는 도 1을 I-I'선으로 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 예에 따른 음향 하중 저감 구조체(100)는 기판(10)과 상기 기판(10)의 일 면에 부착된 테이프 구조체(30)를 포함한다. 상기 기판은 박판 구조물일 수 있다. 상기 기판(10)은 예를 들면, 위성체용 태양전지판이나 안테나일 수 있다. 상기 기판(10)이 위성체용 태양전지판이나 안테나일 경우, 상기 테이프 구조체(30)는 상기 기판(10)의 뒷면에 부착될 수 있다. 상기 테이프 구조체(30)는 상기 기판(10)과 부착되는 부착부(25)와, 상기 기판(10)으로부터 이격되며 적어도 하나의 통기구멍(27)이 형성된 이격부(21)를 포함할 수 있다. 상기 부착부(25)는 상기 이격부(21)를 둘러싸는 페곡선 형태를 가질 수 있다. 상기 테이프 구조체(30)는 합성수지막(22a)과 그 하부에 도포된 접착제(22b)로 구성되는 테이프를 이용하여 만들어질 수 있다. 상기 이격부(21)가 상기 기판(10)으로부터 이격되도록 하기 위하여 보조 패턴(23)이 상기 이격부(21)의 상기 합성수지막(22a)에 부착될 수 있다. 상기 기판(10)이 위성체용 태양전지판이나 안테나와 같이 우주 산업에 사용되는 박판 구조물일 경우에, 상기 합성수지막(22a)과 상기 보조패턴(23)은 광범위한 온도 변화에도 안정적인 특성을 나타내는 폴리아미드막일 수 있다. 이때 상기 테이프 구조체(30)는 폴리아미드 필름을 포함하는 캡톤(Kapton) 테이프로 만들어질 수 있다. 또는 상기 기판(10)이 대기압하에서 사용되는 박판 구조물일 경우에 상기 테이프 구조체(30)는 일반적으로 사용되는 테이프로 만들어질 수 있다. 상기 테이프 구조체(30)는 동일한 형태로 상기 기판(10)의 일면을 따라 반복적으로 부착될 수 있다. 상기 통기구멍(27)의 직경은 예를 들면 0.1mm일 수 있고, 이웃하는 통기구멍들(27) 간의 간격(D)은 일정할 수 있으며, 예를 들면 10mm일 수 있다. 상기 간격(D)은 일정하지 않을 수도 있다. 상기 이격부(21)와 상기 기판(10) 사이에는 공기층(35)이 형성될 수 있으며, 상기 공기층(35) 안의 공기는 상기 통기구멍(27)을 통해 외부로의 흐름이 자유로울 수 있다. 즉, 외부의 압력과 상기 공기층(35) 안의 압력이 동일/유사할 수 있다.
상기 음향 하중 저감 구조체(100)가 위성체등에 탑재되어 발사되면, 상기 테이프 구조체(30)에서 상기 부착부(25)에서 상기 합성수지막(22a)이 탄성작용을 하고, 상기 이격부(21)에서 공기층의 완충작용을 함으로써, 상기 기판(10)에 인가되는 음향하중을 저감시킬 수 있다.
<실험예>
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 센서 배치도이다. 도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 사진이다.
본 발명에 따른 음향하중 저감 구조체에서 실제로 얼마나 효과가 있는지를 테스트하였다. 먼저, 도 3을 참조하면, 위성체용인 원형의 안테나 반사판(110) 뒷면을 프레임(40)으로 고정시켰다. 그리고, 도 3에 표시된 위치들에 가속도 센서들 M1n, M2n, M3n, M4n, M5n, M6n, M7t, M8t, M9x, M9t, M10x, M10t, M11n, M11x를 각각 설치하였다. 상기 안테나 반사판(110)을 음향챔버에서 음향실험을 하였다. 그리고 다시 상기 안테나 반사판(110)의 뒷면에 도 4에서처럼, 도 1 및 2를 참조하여 설명된 테이프 구조체(30)를 부착시키고, 음향챔버에서 음향 실험을 하였다. 그리고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과치들은 측정된 중력가속도들의 제곱평균값들(root-mean-square, RMS)이다.
| 가속도 센서 | 제곱평균 가속도(g-force) | |
| 테이프구조체 부착전 | 테이프 구조체 부착후 | |
| M1n | 31.5 | 21.6 |
| M2n | 50.7 | 43.1 |
| M3n | 85.6 | 37.1 |
| M4n | 52.3 | 35.5 |
| M5n | 86.0 | 40.5 |
| M6n | 98.0 | 64.2 |
| M7t | 19.3 | 6.4 |
| M8t | 19.7 | 6.9 |
| M9x | 36.0 | 18.6 |
| M9t | 22.1 | 7.1 |
| M10x | 38.2 | 21.2 |
| M10t | 23.2 | 7.3 |
| M11n | 32.4 | 17.3 |
| M11x | 31.5 | 19.7 |
표 1에서 알 수 있듯이, 최대로 측정된 가속도 값은 M6n 지점에서 측정된 98.0g이며, 이지점에서 테이프 구조체 부착후에 64g로 약 35% 감소되었다. 다른 지점의 가속도 센서들의 g 값들도 30~50% 이상 줄어든 것을 확인할 수 있어 본 발명의 음향 하중 저감 구조체가 음향 하중을 획기적으로 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.
결과적으로 본 발명의 음향 하중 저감 구조체를 적용함에 따라 동일한 구조물의 경우 더 가혹한 음향 소음 하중 환경에서 구조물이 견딜 수 있다는 것을 입증하였으며, 같은 설계 안전계수에서는 보다 경량의 구조물 설계/제작이 가능하여 구조체의 효율 개선이 가능하다는 것을 입증하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 평면도이다.
도 2는 도 1을 I-I'선으로 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 센서 배치도이다.
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 음향 하중 저감 구조체의 사진이다.
Claims (6)
- 기판; 및상기 기판의 일면에 부착되어 있는 테이프 구조체를 포함하되,상기 테이프 구조체는 상기 기판과 부착되는 부착부와, 상기 기판으로부터 이격되며 적어도 하나의 통기구멍이 형성된 이격부를 포함하며,상기 테이프 구조체는 캡톤(Kapton) 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향하중 저감 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 부착부는 폐곡선 형태를 가지며,상기 이격부와 상기 기판 사이에 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 음향하중 저감 구조체.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 테이프 구조체는 동일한 형태로 상기 기판의 일면을 따라 반복적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 음향 하중 저감 구조체.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 박판 구조물인 것을 특징으로 하는 음향하중 저감 구조체.
- 제 1 항에 있어서,합성수지막;상기 합성수지막 하부에 도포된 접착제; 및상기 접착제 하부에 부착된 보조 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 하중 저감 구조체.
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