KR101318904B1 - 해상 부하 가진 장치 및 이를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치, 그리고 내구 테스트 방법 - Google Patents

해상 부하 가진 장치 및 이를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치, 그리고 내구 테스트 방법 Download PDF

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윤소남
박중호
박성재
이성휘
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Abstract

해상 구조물 내구 테스트를 위한 해상 부하 가진 장치 및 이를 포함하는 내구 테스트 장치, 그리고 내구 테스트 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 부하 가진 장치는, 해상에 부유(浮遊)하고 자체 동력으로 움직일 수 있는 동력선과, 동력선에 설치되는 지지구조물에 굴절 가능하게 연결되는 선형 액추에이터로 이루어져, 해상에서 상기 동력선의 수평 이동 추진력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력 또는 해상에서 동력선의 자중 및 해수면 표면장력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력으로 시험 대상 해상 구조물에 내구 테스트를 위한 외력 부하를 인가시킬 수 있게 구성된 것을 요지로 한다.

Description

해상 부하 가진 장치 및 이를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치, 그리고 내구 테스트 방법{Horizontal and vertical load excitation device for offshore structures and endurance test device with the same and endurance test methods}
본 발명은 해상 부하 가진 장치에 관한 것으로, 상세하게는 풍력 발전기 타워와 같은 해상 구조물의 내구성을 시험함에 있어 시험 대상 해상 구조물에 다양한 형태의 외력 부하를 가하는 해상 부하 가진 장치 및 이를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치, 그리고 내구 테스트 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 해상 구조물 중 해상 풍력발전기와 같이 해상에 고정식으로 설치되는 대형의 해상 구조물은 파랑, 풍랑, 조수간만 등에 의해 지속적이면서도 반복적인 외력(동적 하중)이 작용하는 가혹한 환경에 항상 노출되어 있다.
이와 같은 외력은 크기와 방향이 각기 다른 양상으로 작용하며, 따라서 다양한 양상으로 작용하는 외력이 가해지더라도 해상구조물이 변형되거나 파손되지 않고 견딜 수 있는 지를 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 실제 환경에서와 같은 조건으로 내구성을 테스트할 필요가 있다.
즉, 다양한 양상의 외력에도 변형되거나 파손되지 않고 오랜 시간을 견뎌낼 수 있는 신뢰도 높은 해상 구조물의 제작을 위해서는, 다양한 형태로 작용하는 실제 하중 조건에서 내구성을 테스트하고 이를 통해 획득된 결과를 기반으로 구조물을 설계하고 보완하거나, 구조물을 검증하는 작업이 필요하다.
대한민국 특허공개 제2012-0126815호에는 실제 조건에서와 비슷한 외력 부하를 인공적으로 가하고 이를 통해 내구성을 테스트하는 가진 시험 장치가 공개되어 있다. 상기 선행문헌의 가진 장치는 외력 부하 발생을 위한 복수의 선형 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 선행문헌에 나타나 있는 가진 장치는 어디까지나 일반적인 소형의 기계부품 내구 테스트에 이용되는 장비로서 테스트 대상물이 소형 기계 부품에나 국한되며, 아직까지는 해상 구조물 내구 테스트를 위해 실제 상황에 가까운 외력 인가 특성을 구현해내는 외력 부하를 발생시키는 해상 시험 장치는 마땅히 없는 실정이다.
다시 말해, 대형 해상 구조물의 정확한 내구 테스트를 위해서는, 실제 해상 구조물이 받는 외력 부하 예컨대, 해풍 또는 조수 등의 영향으로 지속적인 외력을 받고 있는 상황에서 풍랑, 파랑, 조수간만 등에 의해 순간적이면서도 불규칙하게 작용하는 하중과 같은 실제 환경에서 나타나는 형태의 외력 부하를 구현해 내는 것이 요구되지만, 현재는 전용 장비가 없어 이를 구현해내기 어려운 실정이다.
한국공개특허 제2012-0126815호(공개일 2012. 11. 21)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 해상 풍력발전기와 같은 대형의 해상 구조물에 풍랑, 파랑, 조수간만 등에 의해 다양한 형태로 반복 작용하는 실제 하중에 가까운 외력 부하를 인공적으로 발생시킬 수 있는 해상 부하 가진 장치 및 해상 구조물 내구 테스트 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는, 해상 구조물이 실제로 받는 부하 환경과 유사한 하중이 작용하는 환경을 구현할 수 있고, 그러한 환경에서의 내구성 측정을 통해 구조물의 검증과 개선을 도모할 수 있는 해상 구조물 내구 테스트를 위한 테스트 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면, 해상 구조물 내구 테스트를 위해 부하를 발생시키는 장치이며, 해상에 부유(浮遊)하고 자체 동력으로 움직일 수 있는 동력선; 동력선에 설치되는 지지구조물에 굴절 가능하게 연결되는 선형 액추에이터;로 이루어져, 해상에서의 상기 동력선의 수평 이동 추진력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력 또는 해상에서의 동력선의 자중 및 해수면 표면장력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력으로 시험 대상 해상 구조물에 내구 테스트를 위한 외력 부하를 인가시키는 해상 부하 가진 장치를 제공한다.
일 측면에서 상기 동력선은 예인선(曳引船, tugboat)일 수 있다.
그리고, 선형 액추에이터가 굴절 가능하게 연결되는 상기 지지구조물은 동력선의 선수(船首) 또는 선미(船尾)에 장치될 수 있으며, 상기 지지구조물에 대한 선형 액추에이터의 굴절각 조절이 전동부재를 통해 전동식으로 조절될 수 있다.
상기 선형 액추에이터는 시험 대상 해상 구조물과의 연결을 위한 커넥터를 선단에 구비하는 피스톤이 유압, 수압 또는 공압에 의해 왕복운동을 하면서 해상 시험 대상 해상 구조물을 가진 시키는 유압, 수압 또는 공압 실린더일 수 있다.
본 발명의 일 측면에서는, 상기 선형 액추에이터 말단의 시험 대상 해상 구조물과의 연결부에 구비되는 로드 셀(load cell);을 더 포함할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면, 동력선과 동력선의 지지구조물에 설치되며 시험 대상 해상 구조물에 연결되는 선형 액추에이터로 구성된 부하 가진 장치; 시험 대상 해상 구조물의 마스트에 설치되며 상기 부하 가진 장치에 의한 외력 부하로 시험 대상 해상 구조물이 가진되는 때 상기 마스트의 기계적 성질의 변화를 측정하고 측정을 통해 획득된 정보를 무선 송신하는 데이터 측정부; 상기 데이터 측정부에서 무선으로 송신되는 기계적 성질 변화와 관련한 데이터를 수신하고 수신 데이터를 기반으로 측정 결과를 산출하는 데이터 처리부;를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치를 제공한다.
여기서, 상기 선형 액추에이터 말단의 시험 대상 해상 구조물과의 연결부에 구비되며, 상기 가진 장치에 의해 시험 대상 구조물의 상기 마스트에 가해지는 하중을 측정하고 측정 결과를 상기 데이터 처리부에 무선으로 송신하는 로드 셀(load cell);을 더 포함할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 동력선의 지지구조물에 설치된 선형 액추에이터를 시험 대상 해상 구조물에 수직으로 연결하고 동력선을 전, 후진 구동시켜 해상 구조물에 수평방향으로 당기거나(PULL) 미는(PUSH) 힘을 가하고, 이 상태에서 선형 액추에이터를 작동시켜 해상 구조물에 수평방향으로 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트 하는 해상 구조물 내구 테스트 방법을 제공한다.
바람직하게는, 동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서 동력선이 해상 구조물을 밀고 있는 방향으로 선형 액추에이터를 순간적으로 작동시켜 해상 구조물에 외력 부하를 가하거나, 동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서 동력선이 해상 구조물을 당기고 있는 방향으로 선형 액추에이터를 순간적으로 작동시켜 해상 구조물에 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트할 수 있다.
이와는 다르게, 동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서 선형 액추에이터를 신축 작동시켜 해상 구조물에 반복적인 외력 부하를 가하거나, 동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서 선형 액추에이터를 신축 작동시켜 해상 구조물에 반복적인 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트할 수도 있다.
또 다르게는, 동력선의 지지구조물에 설치된 선형 액추에이터를 시험 대상 해상 구조물 상단에 길이방향으로 연결하고, 이 상태에서 선형 액추에이터를 작동시키고, 해상 구조물에 해저면과 수직한 외력 부하를 동력선 자체중량과 해수면 표면장력을 반력으로 이용하여 가함으로써 내구성을 테스트할 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 가진 장치에 의하면, 동력선의 추진력과 동력선에 장치되는 선형 액추에이터의 작동력을 이용하여, 해상에서 대형의 시험 대상 해상 구조물에 풍랑, 파랑, 조수간만 등에 의해 발생하는 다양한 형태의 실제 하중에 가까운 다양한 외력 부하를 인공적으로 발생시킬 수 있고, 따라서 실제 부하 환경과 유사한 다양한 시험환경을 연출할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 측면에 따른 내구성 테스트 장치는, 일 측면에 따른 가진 장치가 연출하는 실제 부하 환경에 유사한 부하 조건에서 내구성을 측정함으로써, 실제 부하 환경에서 나타나는 기계적 성질(mechanical property) 변화에 매우 근접한 정확도 높은 데이터의 획득이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 해상 부하 가진 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 측면 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 해상 구조물 내구 테스트 장치의 개요를 나타낸 블록 구성도.
도 3은 도 2의 개요를 통해 나타난 해상 구조물 내구 테스트 장치에 대한 실시 예를 개략적으로 나타낸 개략 구성도.
도 4 내지 도 9는 파랑, 풍랑, 조수간만 등에 의해 해상 구조물에 실제 가해지는 여러 형태의 하중과 유사한 인공적인 외력 부하의 연출을 위하여, 일 측면에 따른 가진 장치를 다양하게 작동시켜 내구 테스트하는 모습을 나타낸 도면들.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 해상 부하 가진 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 측면 개략도이다.
도 1을 통해 나타난 일 측면에 따른 해상 부하 가진 장치(1)는, 풍랑, 파랑, 조수간만 등에 의해 다양한 양상으로 대형 해상 구조물에 가해지는 실제 부하에 가까운 외력 부하를 인공적으로 발생시키는 장치로서, 동력선(10)과, 동력선(10)에 설치되는 선형 액추에이터(12)로 구성된다.
동력선(10)은 해상에 부유(浮遊)하고 자체 동력을 가져 해상에서 자유롭게 움직일 수 있는 선박일 수 있으며, 상기 선형 액추에이터(12)는 시험 대상 해상 구조물(5) 예컨대, 고정식 해상 풍력발전기의 마스트(mast) 측에 연결됨으로써 마스트 가진을 위한 조력(助力)을 발생시킨다.
동력선(10)은 해상에서의 기동성을 고려해 비교적 소형이면서도 대형의 해상 구조물(5)에 큰 하중을 작용시킬 수 있을 정도의 강력한 힘을 낼 수 있는 예인선(曳引船, tugboat)이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 선형 액추에이터(12)는 동력선(10)에 설치되는 지지구조물(11) 예컨대, 도면과 같이 마스트와 붐으로 구성된 타워구조물에 굴절 가능하게 연결된다.
지지구조물(11)은 도면의 도시와 같이 동력선(10)의 선수(船首) 또는 선미(船尾)에 설치될 수 있고, 선형 액추에이터(12)와 상기 지지구조물(11)이 굴절 가능하게 연결된 연결부에는 전동부재(미도시)가 설치될 수 있으며, 따라서 지지구조물(11)에 대한 선형 액추에이터(12)의 굴절각이 전동식으로 조절될 수 있다.
선형 액추에이터(actuator, 12)는 유압이나 수압 또는 공압으로 실린더 내 피스톤이 움직여 가진력을 발생시키는 유압, 수압 또는 공압 실린더일 수 있으며, 피스톤의 운동을 실린더 밖으로 전달하는 피스톤 로드의 자유단에는 시험 대상 해상 구조물(5)과의 연결을 위한 커넥터(도시 생략)가 구비될 수 있다.
시험 대상 해상 구조물(5)에 상기 선형 액추에이터(12)를 연결시킨 상태에서의 상기 동력선(10)의 수평 이동 추진력 또는 동력선 자체중량과 해수면 표면장력과 선형 액추에이터(12)의 작동력을 이용함으로써, 시험 대상 해상 구조물(5)에 다양한 크기와 양상으로 외력 부하를 제공할 수 있으며, 가진 장치(1)가 발생하는 외력 부하를 로드 셀(load cell, 14)이 측정한다.
일 측면에서 로드 셀(load cell, 14)은, 상기 지지구조물(10)과 선형 액추에이터(12)의 연결부 또는 도면과 같이 선형 액추에이터(12) 말단의 시험 대상 해상 구조물(5)과의 연결부에 마련됨으로써 하중을 계측하며, 로드 셀(14)이 계측한 정보는 동력선(10)이나 육상에 별도로 마련되는 처리장치에 유/무선 통신방식으로 전달될 수 있다.
이와 같은 구성의 일 측면에 따른 가진 장치(1)는, 동력선(10)의 추진력 또는 동력선 자체중량과 해수면 표면장력 및 선형 액추에이터(12)의 작동력을 이용하여 해상에서 대형의 시험 대상 해상 구조물(5)이 해풍의 영향을 받고 있는 상태에서 풍랑, 파랑, 조수간만 등에 의해 순간적이면서 규칙 또는 불규칙하게 발생하는 다양한 양상의 실제 하중에 가까운 외력 부하를 인공적으로 발생시킬 수 있다.
실제 외력 부하에 가까운 다양한 형태의 인공적인 외력 부하를 발생시키는 것에 대해서는 이하 설명하게 될 내구 테스트 장치를 통해 행해지는 테스트 방법을 통해 살펴보기로 한다.
다음은 본 발명의 다른 측면에 따른 해상 구조물 내구 테스트 장치에 대해 첨부도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 해상 구조물 내구 테스트 장치의 개요를 나타낸 블록 구성도이며, 도 3은 도 2의 개요를 통해 나타난 해상 구조물 내구 테스트 장치에 대한 실시 예를 개략적으로 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 다른 측면에 따른 상기 해상 구조물 내구 테스트 장치는, 시험 대상 해상 구조물(5)에 다양한 양상의 외력 부하를 제공하는 부하 가진 장치(1)를 구비하며, 외력 부하가 작용했을 때 시험 대상 해상 구조물(5)의 기계적 성질(mechanical property) 변화를 측정하는 데이터 측정부(2)를 포함한다.
부하 가진 장치(1)는 동력선(10)과 선형 액추에이터(12)로 구성된 전술한 일 측면에 따른 부하 가진 장치(1)와 동일하며, 상기 데이터 측정부(2)는 시험 대상 해상 구조물(5)의 마스트에 설치되며 상기 가진 장치(1)에 의한 가진력으로 시험 대상 해상 구조물(5) 변위가 발생했을 때 마스트의 기계적 성질의 변화를 측정한다.
부하 가진 장치(1)는 이를 통해 시험 대상 해상 구조물(5)의 마스트에 가해지는 외력 부하를 측정하는 로드 셀(rod cell, 14)을 포함할 수 있으며, 데이터 측정부(2)는 외력 부하가 작용해 마스트가 가진하는 때 가속도, 진동, 충격 등 동적 힘을 측정하는 가속도 센서(20)와 변위 측정을 위한 변위 측정부재(22) 등을 포함할 수 있다.
데이터 측정부(2)를 통해 측정된 시험 대상의 기계적 성질의 변화와 관련한 데이터는 데이터 처리부(3) 예컨대, PC와의 무선 통신을 통해 상기 데이터 처리부(3)로 전달되고, 데이터 처리부(3)는 수신되는 기계적 성질 변화와 관련한 데이터를 기반으로 측정 결과를 산출한다.
이와 같은 구성의 내구 테스트 장치를 통해 행해지는 해상 구조물 내구 테스트 방법에 대해 간단히 살펴보기로 한다.
다른 측면에 따른 테스트 장치를 이용해 내구 테스트를 함에 있어서는 크게, 시험 대상 해상 구조물에 수평방향(구조물 상하 길이 또는 높이 방향에 대해 직각인 방향)으로 외력 부하를 작용시켜 내구성을 테스트하는 방법과, 수직방향(구조물의 상하 길이 또는 높이 방향)으로 외력 부하를 작용시켜 내구성을 테스트하는 방법으로 구분될 수 있다.
수평방향으로 외력 부하를 작용시켜 내구성을 테스트함에 있어서는, 부하 가진 장치(1)를 구성하는 선형 액추에이터(12)를 시험 대상 해상 구조물(5)의 마스트에 연결하고, 동력선(10)을 구동시켜 마스트에 수평방향으로 당기거나(PULL) 미는(PUSH) 힘을 가하며, 이 상태에서 선형 액추에이터(12)의 피스톤 로드를 작동시켜 내구성을 테스트할 수 있다.
수평방향 외력 부하를 발생시켜 내구성을 테스트하는 다양한 양태에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4 내지 도 7은 해풍 등의 영향으로 큰 외력을 받고 있는 상황에서 파랑, 풍랑, 조수간만 등에 의해 해상 구조물에 실제 여러 형태로 가해지는 하중과 유사한 인공적인 외력 부하의 연출을 위하여, 상기한 가진 장치를 다양하게 작동시켜 내구 테스트하는 모습을 나타낸 도면들이다.
먼저 도 4는, 동력선(10)을 이용해 해상 구조물(5)의 마스트를 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서, 동력선(10)이 마스트를 밀고 있는 방향으로 선형 액추에이터(12)를 순간적으로 작동시켜 마스트를 가진하고, 이때 나타나는 마스트의 기계적 성질의 변화를 데이터 측정부(2)를 이용하여 측정하도록 한 것이다.
도 4를 통해 도시한 테스트 방법은, 해풍의 영향으로 마스트가 일측(도면상 좌측에서 우측) 방향으로 큰 외력을 받고 있는 상황에서, 파랑, 풍랑, 조수간만 등에 의해 마스트에 같은 방향으로 순간적인 하중이 더해진 경우와 같은 실제 부하 환경을 연출하여 마스트의 내구성을 테스트할 수 있도록 한 것이다.
도 5를 통해 나타난 테스트 방법은, 동력선(10)을 이용해 도 4와는 반대방향으로 마스트를 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서, 동력선(10)이 마스트를 당기고 있는 방향으로 선형 액추에이터(12)를 순간적으로 작동시켜 마스트를 가진하고, 이때 나타나는 마스트의 기계적 성질의 변화를 데이터 측정부(2)를 이용하여 측정하도록 한 것이다.
이와 같은 도 5의 테스트 방법은, 해풍의 영향으로 마스트가 일측(도면상 우측에서 좌측) 방향으로 큰 외력을 받고 있는 상황에서, 파랑, 풍랑, 조수간만 등에 의해 마스트에 같은 방향으로 순간적인 하중이 더해진 경우와 같은 실제 부하 환경을 연출하여 마스트의 내구성을 테스트할 수 있도록 한 것이다.
물론, 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나, 도 4를 통해 도시한 방법과 도 5를 통해 도시한 방법의 반복을 통해, 외력 부하의 작용 방향이 반복적으로 바뀌는 것과 같은 부하 환경을 연출하여 마스트의 내구성을 측정할 수도 있으며, 따라서 이러한 테스트 방법 또한 본 발명의 범주에 포함될 수 있음은 물론이다.
이와는 다르게 도 6은, 동력선(10)을 이용해 마스트를 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서 선형 액추에이터(12)를 일정시간 일정간격으로 신축(출몰) 동작시켜 마스트에 수평방향으로 반복적인 외력 부하를 작용시키고, 이때 나타나는 마스트의 기계적 성질의 변화를 데이터 측정부(2)를 이용하여 측정하는 것이다.
이와 같은 도 6의 테스트 방법은, 해풍의 영향으로 마스트가 일측(도면상 좌측에서 우측) 방향으로 큰 외력을 받고 있는 상황에서, 파랑, 풍랑 등이 수시로 변하여 마스트 수평방향으로 반복적인 외력 부하가 가해지는 경우와 같은 실제 부하 환경을 연출하여 마스트의 내구성을 테스트할 수 있도록 한 것이다.
도 7을 통해 나타난 테스트 방법은 상기 도 6과는 반대로, 동력선(10)을 이용해 상기 마스트를 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서 선형 액추에이터(12)를 일정시간 일정간격으로 신축(출몰) 동작시켜 마스트에 반복적인 외력 부하를 가하고, 이때 나타나는 마스트의 기계적 성질의 변화를 데이터 측정부(2)를 이용하여 측정하도록 한 것이다.
도 8은 수직방향(구조물의 상하 길이 또는 높이 방향)으로 외력 부하를 작용시켜 시험 대상 해상 구조물의 길이방향에 대한 구조 특성이나 내구성을 테스트하는 모습을 나타낸 도면이다.
시험 대상 해상 구조물의 수직방향 내구성을 테스트 함에 있어서는 도면과 같이, 동력선(10)의 지지구조물(11)에 연결된 선형 액추에이터(12)를 수직으로 위치시켜 시험 대상 해상 구조물(5) 상단에 길이방향으로 연결하고, 이 상태에서 선형 액추에이터(12)를 순간 또는 반복적으로 작동시켜 시험 대상 해상 구조물(5)을 가진한다.
선형 액추에이터(12)가 가진할 때 동력선의 자중과 동력선이 접촉하는 해수면의 표면장력이 반력으로 작용하게 되며, 따라서 선형 액추에이터 작동 시 반력이 되는 동력선 자체중량과 해수면 표면장력을 이용해 시험 대상 해상 구조물에 수직방향으로 외력 부하를 가하고 이때 나타나는 기계적 성질의 변화를 데이터 측정부(2)를 이용하여 측정하는 것이다.
한편, 시험 대상 해상 구조물(5)에 연결되는 선형 액추에이터(12)의 각도 조절 또는 연결 위치 조정 등을 통해, 도 9의 (a)와 같은 경사가진이나 도 (b)와 같은 편위가진 등을 발생시킬 수 있으며, 경사가진이나 편위가진 상황에서 나타나는 시험 대상 해상 구조물의 기계적 성질 변화를 데이터 측정부(2)를 이용해 측정할 수도 있다.
이상의 다른 측면에 따른 내구성 테스트 장치 및 그에 따른 테스트 방법에 의하면, 일 측면에 따른 상기한 가진 장치가 연출하는 실제 부하 환경에 유사한 부하 조건에서 내구성을 측정함으로써, 실제 부하 환경에서 나타나는 기계적 성질(mechanical property) 변화에 매우 근접한 정확도 높은 데이터의 획득이 가능하다는 장점이 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 가진 장치
2 : 데이터 측정부
3 : 데이터 처리부
5 : 해상 구조물
10 : 동력선
11 : 지지구조물
12 : 액추에이터
14 : 로드 셀

Claims (12)

  1. 해상 구조물 내구 테스트를 위해 부하를 발생시키는 장치이며,
    해상에 부유(浮遊)하고 자체 동력으로 움직일 수 있는 동력선;
    동력선에 설치되는 지지구조물에 굴절 가능하게 연결되는 선형 액추에이터;로 이루어져,
    해상에서의 상기 동력선의 수평 이동 추진력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력 또는 해상에서의 동력선의 자중 및 해수면 표면장력과 상기 선형 액추에이터가 발생시키는 작동력으로 시험 대상 해상 구조물에 내구 테스트를 위한 외력 부하를 인가시키는 해상 부하 가진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력선은 예인선(曳引船, tugboat)인 것을 특징으로 하는 해상 부하 가진 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    선형 액추에이터가 굴절 가능하게 연결되는 상기 지지구조물은 동력선의 선수(船首) 또는 선미(船尾)에 장치되는 것을 특징으로 하는 해상 구조물 내구 테스트를 위한 해상 부하 가진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지구조물에 대한 선형 액추에이터의 굴절각 조절이 전동부재를 통해 전동식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 해상 수평 부하 가진 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 선형 액추에이터는 시험 대상 해상 구조물과의 연결을 위한 커넥터를 선단에 구비하는 피스톤이 유압이나 수압 또는 공압에 의해 왕복운동을 하면서 해상 시험 대상 해상 구조물을 가진 시키는 유압이나 수압 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 해상 구조물 내구 테스트를 위한 해상 부하 가진 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형 액추에이터 말단의 시험 대상 해상 구조물과의 연결부에 구비되는 로드 셀(load cell);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물 내구 테스트를 위한 해상 부하 가진 장치.
  7. 동력선과 동력선의 지지구조물에 설치되며 시험 대상 해상 구조물에 연결되는 선형 액추에이터로 구성된 부하 가진 장치;
    시험 대상 해상 구조물의 마스트에 설치되며 상기 부하 가진 장치에 의한 외력 부하로 시험 대상 해상 구조물이 가진되는 때 상기 마스트의 기계적 성질의 변화를 측정하고 측정을 통해 획득된 정보를 무선 송신하는 데이터 측정부;
    상기 데이터 측정부에서 무선으로 송신되는 기계적 성질 변화와 관련한 데이터를 수신하고 수신 데이터를 기반으로 측정 결과를 산출하는 데이터 처리부;를 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선형 액추에이터 말단의 시험 대상 해상 구조물과의 연결부에 구비되며, 상기 가진 장치에 의해 시험 대상 구조물의 상기 마스트에 가해지는 하중을 측정하고 측정 결과를 상기 데이터 처리부에 무선으로 송신하는 로드 셀(load cell);을 더 포함하는 해상 구조물 내구 테스트 장치.
  9. 동력선의 지지구조물에 설치된 선형 액추에이터를 시험 대상 해상 구조물에 수직으로 연결하고 동력선을 전, 후진 구동시켜 해상 구조물에 수평방향으로 당기거나(PULL) 미는(PUSH) 힘을 가하고, 이 상태에서 선형 액추에이터를 작동시켜 해상 구조물에 수평방향으로 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트 하는 해상 구조물 내구 테스트 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서 동력선이 해상 구조물을 밀고 있는 방향으로 선형 액추에이터를 순간적으로 작동시켜 해상 구조물에 외력 부하를 가하거나,
    동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서 동력선이 해상 구조물을 당기고 있는 방향으로 선형 액추에이터를 순간적으로 작동시켜 해상 구조물에 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트 하는 해상 구조물 내구 테스트 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 밀고 있는 상태(PUSH 상태)에서 선형 액추에이터를 신축 작동시켜 해상 구조물에 반복적인 외력 부하를 가하거나,
    동력선을 이용해 상기 해상 구조물을 당기고 있는 상태(PULL 상태)에서 선형 액추에이터를 신축 작동시켜 해상 구조물에 반복적인 외력 부하를 가함으로써 내구성을 테스트 하는 해상 구조물 내구 테스트 방법.
  12. 동력선의 지지구조물에 설치된 선형 액추에이터를 시험 대상 해상 구조물 상단에 길이방향으로 연결하고, 이 상태에서 선형 액추에이터를 작동시키고, 해상 구조물에 해저면과 수직한 외력 부하를 동력선 자체중량과 해수면 표면장력을 반력으로 이용하여 가함으로써 내구성을 테스트하는 해상 구조물 내구 테스트 방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104266812A (zh) * 2014-09-24 2015-01-07 柳州五菱汽车有限责任公司 一种单轴振动试验台加载工装
CN107389286A (zh) * 2017-06-23 2017-11-24 西安交通大学 快堆组件抗弯刚度测试装置及方法
KR20200007567A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 한국해양과학기술원 케이슨 방파제 마찰전단 실험장치 및 그 실험방법
KR20200007568A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 한국해양과학기술원 인터셀, 이를 이용한 인터셀 전단 거동 분석 장치 및 전단 거동 분석 방법
CN113933008A (zh) * 2021-10-18 2022-01-14 钟志鹏 一种海洋工程振动实验装置
CN114689255A (zh) * 2022-03-11 2022-07-01 哈尔滨工程大学 一种舰船复合材料结构的声辐射试验装置及试验方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61234331A (ja) * 1985-04-11 1986-10-18 Oki Electric Ind Co Ltd 振動減衰特性試験機
JP3166499B2 (ja) * 1994-08-31 2001-05-14 日本鋼管株式会社 橋梁の加振装置
JP2001194279A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Saginomiya Seisakusho Inc スード試験方法およびスード試験装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61234331A (ja) * 1985-04-11 1986-10-18 Oki Electric Ind Co Ltd 振動減衰特性試験機
JP3166499B2 (ja) * 1994-08-31 2001-05-14 日本鋼管株式会社 橋梁の加振装置
JP2001194279A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Saginomiya Seisakusho Inc スード試験方法およびスード試験装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104266812A (zh) * 2014-09-24 2015-01-07 柳州五菱汽车有限责任公司 一种单轴振动试验台加载工装
CN104266812B (zh) * 2014-09-24 2017-02-15 广西汽车集团有限公司 一种单轴振动试验台加载工装
CN107389286A (zh) * 2017-06-23 2017-11-24 西安交通大学 快堆组件抗弯刚度测试装置及方法
CN107389286B (zh) * 2017-06-23 2019-02-26 西安交通大学 快堆组件抗弯刚度测试装置及方法
KR20200007567A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 한국해양과학기술원 케이슨 방파제 마찰전단 실험장치 및 그 실험방법
KR20200007568A (ko) * 2018-07-13 2020-01-22 한국해양과학기술원 인터셀, 이를 이용한 인터셀 전단 거동 분석 장치 및 전단 거동 분석 방법
KR102092695B1 (ko) 2018-07-13 2020-03-23 한국해양과학기술원 인터셀, 이를 이용한 인터셀 전단 거동 분석 장치 및 전단 거동 분석 방법
KR102092694B1 (ko) 2018-07-13 2020-03-23 한국해양과학기술원 케이슨 방파제 마찰전단 실험장치 및 그 실험방법
CN113933008A (zh) * 2021-10-18 2022-01-14 钟志鹏 一种海洋工程振动实验装置
CN114689255A (zh) * 2022-03-11 2022-07-01 哈尔滨工程大学 一种舰船复合材料结构的声辐射试验装置及试验方法

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