KR101304923B1 - 방향타 동력계 캘리브레이션 장치 - Google Patents

방향타 동력계 캘리브레이션 장치 Download PDF

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안종우
김건도
박영하
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한국해양과학기술원
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Abstract

본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치는 방향타 동력계가 고정되는 프레임; 상기 프레임에 설치된 복수개의 풀리; 상기 방향타 동력계에 삽입되어 고정가능한 방향타 축; 상기 방향타 축에 고정가능한 복수개의 와이어; 및 복수개의 상기 와이어 말단에 고정된 무게추 받침대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방향타 동력계 캘리브레이션 장치{A device for calibrating Rudder Force Dynamometer}
본 발명은 방향타 동력계 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.
유체는 그 속도가 증가할 때 물에 접하고 있는 물체의 표면 근처에서는 압력이 낮아져서 물이 수증기로 변화하게 되는 바, 이때 수증기의 밀도는 물의 밀도에 비하여 무시할 수 있을 정도로 작으므로 마치 물속에 빈 공간이 형성되는 것과 같게 된다.
이와 같이 흐르는 유체 중에 공동부가 형성되는 것을 캐비테이션(공동현상)이라 하며, 이런 캐비테이션은 선박의 추진장치로 사용되는 프로펠러와 같이 수중에서 작동하는 각종 기구에서 발생된다.
캐비테이션은 프로펠러의 날개를 침식으로 손상시키는 작용을 할 뿐만 아니라 선박의 추진 효율을 감소시키고 선체의 진동이나 소음을 증가시키는 등 여러 가지 바람직하지 않은 부작용을 유발한다.
따라서, 선박을 설계 및 제작함에 있어서는 조선소에서 실제로 선박을 건조하기에 앞서, 모형 프로펠러에 대한 캐비테이션 시험, 모형 프로펠러를 장착한 모형 선박에 미치는 캐비테이션 영향 등을 테스트한 후에 해당 선박에 맞는 최적의 프로펠러를 개발할 필요가 있다. 특히, 최근 선박의 대형화와 고속화 경향에 따라 프로펠러에 관한 캐비테이션 연구는 그 중요성이 더욱 커지고 있다.
이와 같은 캐비테이션 시험은, 밀폐된 순환 채널 내에 모형 프로펠러나 선박과 같은 시험 대상을 장착한 상태에서 일정한 유속으로 물을 순환시켜 마치 프로펠러나 선박이 일정 속도로 추진되고 있는 것과 같은 상황을 인위적으로 형성한 순환식 캐비테이션 터널이라는 장치에 의해 수행되고 있다.
순환식 캐비테이션 터널에서는 모형 프로펠러에 대한 캐비테이션 시험과 모형 프로펠러를 장착한 모형선박에 미치는 캐비테이션 영향 등뿐만 아니라, 모형 선박에 탑재된 방향타가 받게 되는 힘도 측정할 수 있다.
항해 중인 선박의 방향타는 선박의 이동이나 프로펠러에 의한 캐비테이션 현상 등의 영향으로, 선수와 선미를 잇는 길이 방향에 대응하는 항력(Fx)과 선체의 횡방향에 대응하는 양력(Fy)을 받게 되며, 또한 러더의 축을 중심으로 토크(M:모멘트)를 받게 된다.
이와 같이 방향타에 작용하는 힘과 모멘트는 방향타의 수명과 선박의 조종 성능 등에 상당한 영향을 미치게 되므로, 선박을 설계함에 있어서는 러더가 받는 힘과 모멘트에 대한 충분한 시험을 거쳐서 해당 선박과 프로펠러에 맞는 최적의 방향타가 장착될 수 있도록 하는 것이 중요하다.
방향타가 받는 힘과 모멘트는 방향타 동력계에 의해 계측되며, 방향타 동력계가 정밀하게 방향타에 가해지는 힘과 모멘트를 측정하기 위해서는 방향타 동력계가 방향타에 가해진 힘과 모멘트를 정확한 수치로 출력해야 되고 이를 위해 방향타 동력계는 캘리브레이션 과정이 필요하다.
이를 위해 방향타 동력계의 캘리브레이션을 하는 장치가 방향타 동력계 캘리브레이션 장치이다. 모든 캘리브레이션 장치가 그렇듯이 방향타 동력계 캘리브레이션 장치도 동일한 힘과 모멘트에 대하여 동일한 계측치를 반복적으로 정확하게 계측해 낼 수 있어야 그 측정 데이터를 신뢰할 수 있으며, 이를 위해서는 사용할 때마다 캘리브레이션 작업을 할 필요가 있다.
캘리브레이션 작업을 위해 방향타 동력계 캘리브레이션 장치를 사용하기에 앞서 정밀하게 제작된 무게를 달리하는 여러 개의 추를 사용하여 알려진 힘과 모멘트를 방향타 동력계 캘리브레이션 장치에 가하고, 이런 알려진 힘과 모멘트에 대해서 방향타 동력계 캘리브레이션 장치가 계측한 출력치와 가해진 힘 또는 모멘트와의 관계를 분석하여 교정치를 산출한 후에, 실제 방향타에 대하여 측정된 힘과 모멘트에 상기 교정치를 적용하여 보다 정확한 실측치를 얻고자 하는 일련의 과정을 거치게 된다.
이와 같은 교정 작업을 함에 있어서는, 알려진 힘과 모멘트를 캘리브레이션 장치에 가해줄 수 있는 캘리브레이션 장치를 필요로 하며, 본 발명은 이와 같은 장치에 관한 것이다.
종래에는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치를 교정하기 위해서는 3가지의 분력을 교정하기 위해 500kg이 넘는 하중을 필요로 했고, 이로 인해 장비가 거대화되는 문제점이 있었고 3가지 분력을 교정할 때마다 방향타 동력계 캘리브레이션 장치를 재세팅해야 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방향타 동력계의 각 분력에 대한 캘리브레이션을 할 때, 세팅이 용이하며, 각 분력 교정시 다른 분력에 의한 간섭을 최소화하므로써 보다 정확한 교정을 이룰 수 있는 있도록 하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치는 방향타 동력계가 고정되는 프레임; 상기 프레임에 설치된 복수개의 풀리; 상기 방향타 동력계에 삽입되어 고정가능한 방향타 축; 상기 방향타 축에 고정가능한 복수개의 와이어; 및 복수개의 상기 와이어 말단에 고정된 무게추 받침대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 프레임은 상기 방향타 동력계가 고정가능한 제1단부와 상기 제1단부보다 낮은 위치에 위치한 제2단부를 포함하고, 상기 제2단부에 복수개의 상기 풀리가 고정된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 제2단부는 사각 프레임인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 풀리는 8개이고, 방향타 축에 설치된 방향타의 길이 방향과 수직인 횡방향과 상기 사각 프레임이 만나는 지점에 각각 1개씩 2개의 상기 풀리가 설치되어 제1풀리를 형성하고, 상기 제1풀리의 양 측면으로 상기 사각 프레임에 각각 2개씩 4개의 상기 풀리가 설치되어 제2풀리를 형성하며, 상기 방향타의 길이방향과 상기 사각 프레임이 만나는 지점에 각각 1개씩 2개의 상기 풀리가 설치되어 제3풀리를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1풀리 또는 상기 제3풀리는 상기 방향타 축과 연결된 상기 와이어가 걸리는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 방향타 축에 홀을 포함하는 바(bar)를 탈착가능하게 고정가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 바의 양 끝단에 상기 와이어가 고정가능한 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 연결부에 고정된 상기 와이어는 상기 제2풀리에 걸리는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 양력(Fy)을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제3풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 항력(Fx)을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 제2풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 모멘트(Mz)를 캘리브레이션하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 방향타 동력계는, 상기 프레임에 고정시키는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트의 상부에 형성되며, 방향타가 부착된 방향타 축이 상기 베이스플레이트를 관통하여 삽입가능하도록 형성된 가이드; 상기 방향타에 가해지는 항력, 양력, 및 모멘트를 측정하기 위해 상기 방향타 축과 연결된 부하전달판; 및 상기 부하전달판으로 전달된 상기 항력, 양력 및 모멘트를 측정하는 복수개의 하중 센서을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 하중 센서는 4개가 상기 방향타 축 주위로 설치되고, 상기 베이스플레이트와 상기 부하전달판 사이에 설치되며, 상기 방향타와 동일 선상에 설치된 2개의 상기 하중 센서는 상기 방향타의 항력을 측정하고, 상기 방향타와 수직인 선상에 설치된 2개의 상기 하중 센서는 상기 방향타의 양력을 측정하며, 모멘트는 4개의 상기 하중 센서에서 측정되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 부하전달판과 상기 베이스플레이트 사이에 복수개의 용량 가변판이 부착되어 계측용량을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 방법은 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치를 이용하여 방향타 동력계의 항력, 양력, 모멘트의 캘리브레이션을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 방법은 방향타 동력계가 고정되는 프레임; 상기 프레임에 설치된 복수개의 풀리; 상기 방향타 동력계에 삽입되어 고정가능한 방향타 축; 상기 방향타 축에 고정가능한 복수개의 와이어; 및 복수개의 상기 와이어 말단에 고정된 무게추 받침대를 포함하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치에 상기 방향타 동력계를 설치하는 설치단계; 및 상기 무게추 받침대에 무게추를 변화시키면서 상기 방향타 동력계에서 측정되는 전기적 신호로 항력, 양력, 모멘트를 각각 캘리브레이션 하는 캘리브레이션 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션장치에 의하면, 각 분력에 대한 캘리브레이션을 할 때 세팅이 용이하고, 각 분력 캘리브레이션시 다른 분력에 의한 간섭을 최소화함으로써 보다 정확한 교정을 이룰 수 있는 효과가 있다.
도 1는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 정면도이다.
도 2은 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 사시도로서 항력 및 양력 캘리브레이션시의 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 사시도로서 모멘트 캘리브레이션시의 도면이다.
도 6는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치에 설치되는 방향타 동력계의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치에 설치되는 방향타 및 방향타동력계 설치 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 x방향 힘(항력) 캘리브레이션(calibaration) 결과이다.
도 9은 본 발명에 따른 y방향 힘(양력) 캘리브레이션(calibaration)결과이다.
도 10은 본 발명에 따른 모멘트 캘리브레이션(calibaration) 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 정면도이고, 도 2는 측면도, 도 3은 평면도이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치(A)는 방향타 축(10), 프레임(20), 풀리(30), 와이어(40), 무게추 받침대(50)를 포함한다.
프레임(20)은 방향타 동력계(1)가 고정되고, 방향타 축(10)은 방향타 동력계(1)에 삽입되어 회전가능하게 고정된다.
구체적으로 프레임은 상단부와 하단부의 2단 구조로 되어 있고, 상단부인 제1단부(21)의 상부에 방향타 동력계(1)가 중앙에 탈부착가능하게 설치된다.
제1단부(21)보다 아랫쪽에 위치한 하단부인 제2단부(22)의 외주면에는 복수개의 풀리(30)가 고정설치된다.
제2단부(22)는 중공형의 사각 프레임으로서, 방향타 축(10)이 자유롭게 통과하고, 방향타 축(10)에 삽입 고정가능한 긴 바(bar; 60)도 방향타 축(10)의 회전에 따라 자유롭게 회전가능한 충분한 빈 공간을 갖고 있다.
사각 프레임에 설치되는 복수개의 풀리(30)는 구체적으로 8개가 사각 프레임의 외주면에 설치되는데, 방향타 축(10)에 고정된 방향타의 길이방향과 수직을 이루면서 방향타 축(10)을 관통하는 선(횡방향의 선)이 사각 프레임의 제2단부(22)와 만나는 지점에 각각 1개씩의 제1풀리(31)가 설치되고,
제1풀리(31)로터 동일 간격 이격된 양측선상의 사각 프레임에 각각 2개씩의 제2풀리(32)가 서로 대응되게 설치되며 이로 인해 총 4개의 제2풀리(32)가 설치되게 된다.
또한, 방향타의 길이방향을 관통하는 방향타 축(10)의 일직선상과 사각 프레임의 제2단부(22)가 만나는 지점에는 각각 1개씩의 제3풀리(33)가 설치되어 총 2개의 제3풀리(33)가 서로 마주보는 위치에 대응되게 설치된다.
도 4는 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 장치의 사시도로서 항력 및 양력 캘리브레이션시의 도면이고, 도 5는 모멘트 캘리브레이션시의 도면이다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 방향타의 항력(Fx)을 캘리브레이션하기 위해서는 방향타 축(10)에 와이어(40)를 걸어 고정시키고, 와이어(40)를 제3풀리(33)에 걸어 와이어(40)의 말단에 고정된 무게추 받침대(50)에 무게추를 변화시키면서 방향타 동력계(1)에서 검출된 전기적 출력을 분석하여 캘리브레이션을 하게 된다.
이 때 사각 프레임의 전, 후방에 각각 대응되게 설치된 제3풀리(33)는 한쪽은 양의 항력을 다른 한 쪽은 음의 항력을 측정하게 된다.
마찬가지로, 방향타의 양력(Fy)을 캘리브레이션하기 위해서는 방향타 축(10)에 와이어(40)를 걸어 고정시키고, 와이어(40)를 제1풀리(31)에 걸어 와이어(40)의 말단에 고정된 무게추 받침대(50)에 무게추를 변화시키면서 방향타 동력계(1)에서 검출된 전기적 출력을 분석하여 캘리브레이션을 하게 된다.
이 때 사각 프레임의 측방에 각각 대응되게 설치된 제1풀리(31)는 한쪽은 양의 항력을 다른 한 쪽은 음의 항력을 측정하게 된다.
또한, 방향타의 모멘트(Mz)를 캘리브레이션하기 위해서는 방향타 축(10)에 먼저, 홀(61)을 포함하는 바(60)를 고정시킨다.
바(60)는 방향타 축(10)에 삽입되어 탈착가능하고 삽입후 방향타 축(10)에 고정된다.
따라서, 방향타 축(10)이 회전하면 바(60)도 같이 회전하게 모멘트가 전달된다.
바(60)의 양 끝단에는 와이어(40)를 용이하게 탈착할 수 있는 연결부(62)를 포함한다.
연결부(62)에는 구멍이 형성되어 와이어(40)를 관통시켜 묶어서 고정하거나 와이어 말단에 고리가 고정되어 있으면 고리를 구멍에 삽입시켜 쉽게 탈부착이 가능하다.
연결부(62)에 고정된 와이어(40)는 제2풀리(32)에 걸리고 제2풀리(32)에 걸린 와이어(40)의 말단에 고정된 무게추 받침대(50)에 무게추를 설치하여 무게추를 변화시키면서, 방향타 동력계(1)에서 검출된 전기적 출력을 분석하여 방향타의 모멘트(Mz)를 캘리브레이션한다.
바(60)의 연결부(62)에 설치된 와이어(40)에 시계방향, 또는 반시계방향의 모멘트를 형성하는지에 따라 도 2와 같이, 양의 모멘트, 음의 모멘트를 측정하게 된다.
본 발명의 방향타 동력계 캘리브레이션 장치(A)에 설치가능한 방향타 동력계는 어떠한 것이라도 무관하나, 본 발명에 설치되어 실험된 방향타 동력계(1)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 아래의 특징이 있다.
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 실험에 사용된 방향타 동력계(1)는 베이스플레이트(100), 가이드(200), 부하전달판(300), 하중 센서(400)를 포함한다.
베이스플레이트(100)는 방향타 동력계(1)를 방향타 동력계 캘리브레이션 장치(A)에 고정시키고, 그 상부에 가이드(200), 부하전달판(300), 하중 센서(400)가 설치된다.
가이드(200)는 베이스플레이트(100)의 상부에 형성되어, 방향타가 부착된 방향타 축(10)이 삽입가능하다.
방향타 축(10)은 베이스플레이트(100)를 관통하여 가이드(200)를 따라 삽입되어 가이드(200)를 관통한 방향타 축(10)은 부하전달판(300)과 연결된다.
부하전달판(300)은 방향타 축(10)이 관통하는 판상 부재이고, 방향타에 가해지는 항력(Fx), 양력(Fy), 및 모멘트(M)가 방향타 축(10)에 전달되고 방향타 축(10)에 전달된 항력(Fx), 양력(Fy), 및 모멘트(M)는 부하전달판(300)을 거쳐 부하전달판(300)에 연결된 복수개의 하중센서(400)에서 측정된다.
복수개의 하중 센서(400)는 베이스플레이트(100)와 부하전달판(300) 사이에 수직으로 설치되며, 방향타 축(10) 주위에 4개가 설치되어 부하전달판(300)에 가해지는 하중이 4개의 하중 센서(400)에서 측정가능하다.
방향타와 동일한 선상에 설치된 2개의 하중 센서(400)는 방향타에 가해지는 양력(Fx)을 측정하고, 방향타와 수직한 선상에 설치된 2개의 하중 센서(400)는 방향타에 가해지는 항력(Fy)을 측정가능하다.
이들 4개의 하중 센서(400) 각각은 모두 모멘트(M) 측정도 가능하므로, 4개의 하중센서(400)를 통해 방향타에 가해지는 양력, 항력, 모멘트를 모두 측정가능한 것이다.
부하전달판(300)과 베이스플레이트(100)의 사이에 수직으로 복수개의 용량 가변판(500)이 추가로 설치가능하고, 하중센서(400)가 측정가능한 일정범위의 하중용량을 초과하여 방향타의 양력, 항력, 모멘트를 측정해야 되는 경우, 용량 가변판(500)을 부착하여 용량 가변판(500)에서 일정 하중을 흡수하고, 나머지 하중만이 하중센서(400)에 가해져서 하중센서(400)가 측정가능한 하중용량 범위내에 들어오도록 하고, 용량 가변판(500)에서 흡수되는 하중에 따른 하중센서(400)의 용량 변화는 캘리브레이션을 통해 하중센서(400)에서 실제 측정된 값을 환산하여 구할 수 있다.
하중 센서(400) 주위로는 수밀을 위해 제1수밀부재(600)가 형성되어 하중센서(400)가 물에 의해 부식되거나 물이 스며들어 작동오류를 일으키는 것을 방지한다.
이때, 하중센서(400)는 부하전달판(300)과 베이스플레이트(100)의 사이에 수직으로 설치되어 하중에 따라 수직 거리가 변화하게 되고 이를 감지하는 것인데, 제1수밀부재(600)가 하중센서(400)의 수직거리 변화를 측정하는데 오차를 야기하지 않도록 제1수밀부재(600)도 수직거리가 자연스럽게 가변될 수 있도록 벨로우즈 형태로 구성되어 신축가능하다.
방향타 축(10)을 안내하는 가이드(200) 주위에는 방향타 축(10)의 수밀을 위한 제2수밀부재(601)가 설치되어 있다.
가이드(200)를 따라 안내된 방향타 축(10)은 감속기어와 연결되어 방향타의 타각 변화시 감속기어에 의해 조절가능하며, 방향타 축(10)에는 회전모터가 연결되어 타각을 자동으로 조절가능하다.
본 발명에서는 감속기어와 회전모터의 일체형인 하모닉 드라이브 액츄에이터(700)를 사용한다.
하모닉 드라이브 액츄에이터(700) 및 가이드(200)를 둘러싼 제2수밀부재(601)는 또 다른 수밀부재인 제3수밀부재(602)에 의해 둘러싸여 방향타 축(10)은 결과적으로 이중수밀 구조를 형성하여 부식방지 효과가 우수하다.
방향타 축(10)은 가이드(200)를 관통하여 하모닉 드라이브 액츄에이터(700)와 연결되고, 하모닉 드라이브 액츄에이터(700)를 관통한 방향타 축(10)은 하모닉 드라이브 액츄에이터(700)의 상부에 결합된 파워록(800)에 결합된다.
파워록(800)은 방향타 축(10)의 압입되어 관통함으로써, 방향타 축(10)이 방향타 동력계(1)에 고정되고, 탈착도 가능하게 한다.
파워록(800)의 상부에는 눈금자(810)가 표시되고, 방향타 축(10)의 회전에 따라 파워록(800)도 회전하면서 눈금자(810)를 지시하는 눈금자 침(820)을 통해 방향타의 타각을 측정가능하다.
파워록(800) 및 파워록을 관통한 방향타 축은 제4수밀부재(603)에 의해 둘러싸여 수밀상태를 유지한다.
제4수밀부재(603)는 투명한 관측창(610)을 포함하여, 눈금자(810)를 지시하는 눈금자 침(820)을 통해 방향타의 타각을 육안으로 관찰가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 x방향 힘(항력) 캘리브레이션(calibaration) 결과이고, 도 9는 y방향 힘(양력) 캘리브레이션(calibaration)결과이며, 도 10은 모멘트 캘리브레이션(calibaration) 결과이다.
도 8 내지 10에 도시된 바와 같이, 각각의 캘리브레이션 결과를 살펴보면, 하중간의 상호 작용이 나타나지 않음을 알 수 있다.
즉 항력 캘리브레이션 시 양력 및 모우멘트는 거의 발생하지 않고, 실험에 사용된 방향타 동력계(10)는 하중간에 상호작용이 없으며, 방향타 동력계 캘리브레이션 장치(A)도 정확히 캘리브레이션이 이루어졌음을 보여준다.
도 11은 본 발명에 따른 방향타 동력계 캘리브레이션 방법에 관한 순서도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 방향타 동력계(1)가 고정되는 프레임(20); 상기 프레임(20)에 설치된 복수개의 풀리(30); 상기 방향타 동력계(1)에 삽입되어 고정가능한 방향타 축(10); 상기 방향타 축에 고정가능한 복수개의 와이어(40); 및 복수개의 상기 와이어 말단에 고정된 무게추 받침대(50)를 포함하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치(A)에 상기 방향타 동력계(1)를 설치하는 설치단계(S100); 및 상기 무게추 받침대에 무게추를 변화시키면서 상기 방향타 동력계에서 측정되는 전기적 신호로 항력, 양력, 모멘트를 각각 캘리브레이션 하는 캘리브레이션 단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
A: 방향타 동력계 캘리브레이션 장치 1: 방향타 동력계
10: 방향타 축 20: 프레임
21: 제1단 22: 제2단
30: 풀리 31: 제1풀리
32: 제2풀리 33: 제3풀리
40: 와이어 50: 무게추 받침대
60: 바 61: 홀
62: 연결부
100: 베이스플레이트
200: 가이드 300: 부하전달판
400: 하중 센서 500: 용량 가변판
600: 제1수밀부재 601: 제2수밀부재
602: 제3수밀부재 603: 제4수밀부재
610: 관측창 700: 하모닉 드라이브 액츄에이터
800: 파워록 810: 눈금자
820: 눈금자 침
S100: 설치단계 S200: 캘리브레이션 단계

Claims (16)

  1. 방향타 동력계가 고정되는 프레임;
    상기 프레임에 설치된 복수개의 풀리;
    상기 방향타 동력계에 삽입되어 고정가능한 방향타 축;
    상기 방향타 축에 고정가능한 복수개의 와이어; 및
    복수개의 상기 와이어 말단에 고정된 무게추 받침대를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 방향타 동력계가 고정가능한 제1단부와 상기 제1단부보다 낮은 위치에 위치한 제2단부를 포함하며,
    상기 제2단부는 사각 프레임이고 복수개의 상기 풀리가 고정되며,
    복수개의 상기 풀리는 8개이고, 방향타 축에 설치된 방향타의 길이 방향과 수직인 횡방향과 상기 사각 프레임이 만나는 지점에 각각 1개씩 2개의 상기 풀리가 설치되어 제1풀리를 형성하고,
    상기 제1풀리의 양 측면으로 상기 사각 프레임에 각각 2개씩 4개의 상기 풀리가 설치되어 제2풀리를 형성하며,
    상기 방향타의 길이방향과 상기 사각 프레임이 만나는 지점에 각각 1개씩 2개의 상기 풀리가 설치되어 제3풀리를 형성하고,
    상기 방향타 축에 홀을 포함하는 바(bar)를 탈착가능하게 고정가능한 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1풀리 또는 상기 제3풀리는 상기 방향타 축과 연결된 상기 와이어가 걸리는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바의 양 끝단에 상기 와이어가 고정가능한 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부에 고정된 상기 와이어는 상기 제2풀리에 걸리는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 양력(Fy)을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 항력(Fx)을 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2풀리에 걸린 상기 와이어의 말단에 고정된 상기 무게추 받침대에 무게추를 설치하여 상기 방향타의 모멘트(Mz)를 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방향타 동력계는,
    상기 프레임에 고정시키는 베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트의 상부에 형성되며, 방향타가 부착된 방향타 축이 상기 베이스플레이트를 관통하여 삽입가능하도록 형성된 가이드;
    상기 방향타에 가해지는 항력, 양력, 및 모멘트를 측정하기 위해 상기 방향타 축과 연결된 부하전달판; 및
    상기 부하전달판으로 전달된 상기 항력, 양력 및 모멘트를 측정하는 복수개의 하중 센서을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    복수개의 상기 하중 센서는 4개가 상기 방향타 축 주위로 설치되고,
    상기 베이스플레이트와 상기 부하전달판 사이에 설치되며,
    상기 방향타와 동일 선상에 설치된 2개의 상기 하중 센서는 상기 방향타의 항력을 측정하고,
    상기 방향타와 수직인 선상에 설치된 2개의 상기 하중 센서는 상기 방향타의 양력을 측정하며,
    모멘트는 4개의 상기 하중 센서에서 측정되는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부하전달판과 상기 베이스플레이트 사이에 복수개의 용량 가변판이 부착되어 계측용량을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 방향타 동력계 캘리브레이션 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
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