KR101325470B1

KR101325470B1 - 고속수로 장치

Info

Publication number: KR101325470B1
Application number: KR1020120045739A
Authority: KR
Inventors: 박재현; 김영도
Original assignee: 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2013-11-04

Abstract

본 발명은 호안시설 등을 유속에 따른 안정성을 테스트하기 위한 고속수로 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테스트샘플이 놓이는 개수로를 따라 흐르는 유체의 유속을 개수로의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고 그 출구측 높이의 조절을 통해 제트류를 발생시켜 안정적으로 강화시킴으로써 유속에 따른 안정성 테스프를 보다 정밀하고 편리하게 행할 수 있도록 한 고속수로 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 고속수로 장치에 있어서, 유체가 저수되는 저수조; 상기 저수조의 상부에 설치되어 유체가 압송펌프에 의해 일정 압력으로 공급되는 압력수조; 상기 압력수조의 일측에 하향 경사지게 설치되어 유체가 내저면에 놓이는 테스트샘플을 향하여 흘러 내려가 저수조로 낙하하여 회귀되는 개수로; 상기 개수로의 출구측 내저면에 높이 조절 가능하게 설치되어 개수로의 출구측 유체 수위를 조절 유지하는 수위조절게이트; 상기 개수로의 하부면에 설치되어 내부에 유체의 유속에 따른 테스트샘플의 실험 데이터를 측정하는 측정용 센서가 장치되는 테스트버킷; 상기 개수로의 입구측 상부에 회동 가능하게 설치되어 회동각에 따라 개수로의 입구측 높이를 변경시켜 유체의 유속을 조절하는 유속조절플랩;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고속수로 장치를 기술적 요지로 한다.

Description

고속수로 장치{High speed waterway installation}

본 발명은 호안시설 등을 유속에 따른 안정성을 테스트하기 위한 고속수로 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테스트샘플이 놓이는 개수로를 따라 흐르는 유체의 유속을 개수로의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고 그 출구측 높이의 조절을 통해 제트류를 발생시켜 안정적으로 강화시킴으로써 유속에 따른 안정성 테스프를 보다 정밀하고 편리하게 행할 수 있도록 한 고속수로 장치에 관한 것이다.

일반적으로 호안블럭 등의 호안시설은 해안이나 하안 등의 앞 비탈 경사면에 설치되어 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 해안이나 하안 등을 직접 보호하기 위한 것이다.

이러한 호안시설은 유수의 흐름 특성에 의해 안정성에 영향을 많이 받는다. 따라서 호안시설을 해안이나 하안 등에 설치하기 앞서서 유수의 흐름 특성에 따른 해당 호안시설에 대한 안정성 테스트가 매우 중요하다.

따라서 호안시설을 설치하기 전에 설치 환경에 대응되는 조건으로 안정성 테스트를 거치게 된다. 즉, 개수로 장치를 이용하여 경사지게 설치된 개수로 위에 테스트샘플을 올려놓고 그 설치 환경에 준하는 유속으로 유체를 흘러 내려보내면서 각종 측정용 센서를 통한 안정성 테스트를 거치게 된다.

이때 개수로 장치에는 다양한 설치 환경에 맞도록 유체의 유속을 변화시키는 기능이 요구되는데, 이러한 종래의 개수로 장치는 유체의 유속을 강화시키는데 많은 어려움이 있다.

즉, 종래의 개수로 장치는 유체의 유속을 강화시키기 위해 개수로의 과도한 경사 증가가 요구됨에 따라 테스트샘플을 개수로 위에 안정적으로 놓을 수 없고 개수로의 유체 수위도 유지할 수 없다. 따라서 유속에 따른 안정성 테스트의 정밀함이 떨어지고 테스트 환경도 안정적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 호안시설 등에 대한 유속에 따른 안정성 테스트를 보다 정밀하고 편리하게 행할 수 있도록 개수로의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고도 개수로를 따라 흐르는 유체의 유속을 안정적으로 강화시키는 구조를 가진 고속수로 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 고속수로 장치는, 유체가 저수되는 저수조; 상기 저수조의 상부에 설치되어 유체가 압송펌프에 의해 일정 압력으로 공급되는 압력수조; 상기 압력수조의 일측에 하향 경사지게 설치되어 유체가 내저면에 놓이는 테스트샘플을 향하여 흘러 내려가 저수조로 낙하하여 회귀되는 개수로; 상기 개수로의 출구측 내저면에 높이 조절 가능하게 설치되어 개수로의 출구측 유체 수위를 조절 유지하는 수위조절게이트; 상기 개수로의 하부면에 설치되어 내부에 유체의 유속에 따른 테스트샘플의 실험 데이터를 측정하는 측정용 센서가 장치되는 테스트버킷; 상기 개수로의 입구측 상부에 회동 가능하게 설치되어 회동각에 따라 개수로의 입구측 높이를 변경시켜 유체의 유속을 조절하는 유속조절플랩;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 압력수조는 하부 타측에 연결되고 저수조의 상부에 고정된 유압실린더; 하부 일측에 회동 가능하게 연결되고 저수조의 상부에 고정된 회동지지대;로 구성된 개수로경사조절구에 의해 타측이 일측을 중심으로 상부로 회동되어 개수로의 경사도를 증가시킬 수 있게 됨을 특징으로 한다.

상기 유속조절플랩의 단부는, 외측으로 만곡된 형상으로 형성되어 유체의 흐름을 부드럽게 유도할 수 있게 됨을 특징으로 한다.

상기 유속조절플랩은, 수동으로 회동각을 조절하거나 유압실린더에 의해 자동으로 회동각이 조절됨을 특징으로 한다.

상기 유속조절플랩과 개수로의 연결부에는, 연결부로의 유체 유입을 차단하여 연결부의 부식을 방지하는 고무재질의 수밀패드가 설치됨을 특징으로 한다.

상기 개수로의 양측부에는, 투명한 재질의 투시창이 각각 설치됨을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명은, 개수로의 경사도를 과도하게 증가시키지 않고 유속조절플램의 회동각을 따라 개수로의 입구측에 발생하는 제트류를 조절하여 유속의 유속을 강화시킴으로써 정밀한 테스트 결과와 함께 안정적인 테스트 환경을 제공하여 호안시설 등의 안정성 테스트를 편리하게 행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 구성에 대한 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개수로경사조절구의 작동 상태에 대한 단면도.
도 3은 도 2의 A부 확대 단면도.

본 발명에 따른 고속수로 장치는, 하안이나 해안 등에 설치되는 호안시설 등과 같이 유체의 영향을 받는 시설물의 유속에 따른 안정성을 테스트하기 위한 장치로, 경사지게 설치된 개수로의 내저면에 테스트샘플을 올려놓은 상태에서 개수로에 유체를 흘러보내 유체의 유속에 따른 테스트샘플에 상태를 각종 측정용 센서를 통해 측정하여 안정성을 테스트하는 것이다.

이러한 본 발명에 따른 고속수로 장치는, 상부에 테스트샘플이 놓이는 개수로의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고 개수로를 따라 흘러 내려가는 유체의 유속을 개수로 입구측에 설치되어 제트류를 형성시키는 유속조절플랩을 통해 안정적으로 강화시킨 것이 특징이다.

또한, 본 발명에 따른 고속수로 장치는, 유체를 개수로에 일정압력으로 공급하는 압력수조를 상방으로 소정 회동시켜 상기 개수로의 경사도를 소정 증대시켜 유체의 유속을 강화시킨 것도 특징이다.

이에 따라 본 발명에 따른 고속수로 장치는, 정밀한 테스트 결과와 안정적인 테스트 환경을 동시에 제공함으로써 이를 통해 호안시설 등의 유속에 따른 안정성 테스트를 편리하고 정밀하게 행할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 구성에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개수로경사조절구의 작동 상태에 대한 단면도이며, 도 3은 도 2의 "A"부 확대 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고속수로 장치(100)는 저수조(1), 압력수조(3), 개수로(4), 수위조절게이트(5), 테스트버킷(6) 및 유속조절플랩(7)으로 크게 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 저수조(1)는 유체가 저수되는 것으로, 압력수조(3)로 유체를 공급하는 곳이며 개수로(4)에서 낙하하는 유체가 집수되는 곳이기도 하다.

여기서 상기 저수조(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체가 저수되는 저수부(1a), 개수로(4)에서 낙하하는 유체가 집수되는 집수부(1b) 및 집수부(1b)에서 집수된 유체가 다시 저수부(1a)로 회귀되는 회귀부(1c)로 분리 구성하는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 압력수조(3)는 저수조(1)의 상부에 설치되는데, 저수조(1)에 저수된 유체가 일정압력으로 공급되도록 저수조(1)와는 압송펌프(2)를 통해 연결된다. 따라서 저수조(1)에 저수된 유체는 압송펌프(2)의 작동에 의해 일정압력으로 압력수조(3)로 공급된다.

그리고 상기 압력수조(3)의 내부 압력이 강할수록 강한 수류가 방류되어 유속이 증가하게 되는데, 이러한 압력수조(3)의 외벽에는 압력수조(3)의 내부 압력을 관측할 수 있는 압력계(17)가 부착되어 실험 중 압력수조(3)의 내부 압력을 모니터링할 수 있다.

이때 상기 저수조(1)와 압력수조(3)의 사이에는 유량조절밸브(16)와 유량계(15)가 각각 연결 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 유량조절밸브(16) 및 유량계(15)를 통해 저수조(1)에서 압력수조(3)로 압송되는 유체의 유량을 편리하게 관리할 수 있다.

그리고 상기 압력수조(3)의 일측에는 연통하는 개수로(4)가 하향 경사지게 설치된다. 따라서 일정압력으로 압력수조(3)로 공급되는 유체는 개수로(4)를 따라 일정압력으로 흘러 내려가게 된다.

또한, 상기 압력수조(3)는 저수조(1)의 상부에 개수로(4)가 설치된 일측을 중심으로 타측이 상방으로 회동 가능하게 설치되는데, 이는 압력수조(3)와 저수조(1)의 사이에 설치된 개수로경사조절구(11)에 의해 가능하게 되는데, 상기 개수로경사조절구(11)는 본 발명의 특징적인 구성이다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 개수로경사조절구(11)는 압력수조(3)의 타측을 상승시키는 유압실린더(9)와 압력수조(3)의 일측을 회동되게 지지하고 회동지지대(10)로 구성된다.

상기 회동지지대(10)의 회동축은 압력수조(3)의 하부 일측에 회동 가능하게 연결되고 상기 회동지지대(10)의 고정판은 저수조(1)의 상부 일측에 고정되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 유압실린더(9)의 몸체는 저수조(1)의 상부 타측에 고정되고 상기 유압실린더(9)의 작동로드는 압력수조(3)의 하부 타측에 회동 가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 단, 상기 압력수조(3)는 회동 동작이 가능하도록 도 2에 도시된 바와 같이 압송펌프(2)와는 움직임이 자유로운 플렉시블관(8)으로 연결되는 것이 바람직하다.

따라서 도 2에 도시된 바와 같이 상기 압력수조(3)는 유압실린더(9)의 작동을 통해 그 작동로드가 상승하여 일측을 중심으로 타측이 상부로 회동하면서 그 일측에 설치된 개수로(4)의 경사도를 소정 증대시켜 안정적인 구조에서 유체의 유속을 강화시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 개수로(4)는 압력수조(3)의 일측에 하향 경사지게 설치되어 그 내저면을 타고 유체가 흘러 내려가고 그 내저면에는 안정성 테스트를 하고자 하는 호안시설 등의 테스트샘플이 놓이게 된다.

상기 개수로(4)의 출구측 내저면에는 개수로(4)의 출구측 유체 수위를 유지시키는 수위조절게이트(5)가 설치된다. 또한, 상기 개수로(4)의 하부면 일측에는 개수로(4)를 따라 흘러 내려가는 유체의 유속에 따른 테스트샘플에 대한 실험 데이터를 측정하기 위한 각종 측정용 센서가 장치되는 테스트버킷(6)이 설치된다.

상기 수위조절게이트(5)는 높이 조절 가능하게 설치되어 개수로(4)의 출구측 유체 수위를 자유롭게 조절 가능하다. 따라서 상기 유체는 수위조절게이트(5)에 의해 일정 수위를 유지하면서 테스트샘플을 향하여 개수로(4)의 내저면을 타고 흘러 내려가게 된다.

상기 테스트버킷(6)에 설치된 각종 측정용 센서에서 개수로(4)의 내저면에 놓여 유체의 유속에 영향을 받는 테스트샘플에 대한 각종 실험 데이터가 측정된다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 개수로(4)의 양측부에는 투시창(12)이 각각 설치되는 것이 바람직하다. 상기 투시창(12)은 양측부에서 테스트샘플의 상태 등을 카메라나 캠코더 등으로 촬영하거나 육안으로 직접 관측하기 위한 것이다.

상기 투시창(12)으로는 강화유리, 투명아크릴판 등과 같이 투시가 가능하면서 유체의 압력을 충분히 견딜 수 있는 강도를 가진 것이면 되는데, 유체의 강한 유속에 쉽게 파손되지 않는 우수한 강도를 가진 강화유리로 구성되는 것이 가장 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 개수로(4)의 입구측에는 유속조절플랩(7)이 회동 가능하게 설치된다. 상기 유속조절플랩(7)은 이는 회동각에 따라 개수로(4)의 입구측 높이를 조절하여 개수로(4)를 타고 흘러 내려가는 유체의 유속을 강화시키는 역할을 하는 것으로 본 발명에 있어서 가장 특징적인 구성이다.

즉, 상기 유속조절플랩(7)은 개수로(4)의 입구측 높이를 조절함으로써 유체의 흐름을 방해하여 개수로(4)의 입구측에 제트류(jet-flow)를 발생시켜 유체의 유속을 강화시키게 된다. 이때 개수로(4)의 회동각이 증대될수록 개수로(4)의 입구측 높이가 낮아지면서 유체의 유속이 극대화된다.

따라서 개수로(4)의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고도 상기 유속조절플랩(7)을 통해 개수로(4)의 입구측에 제트류를 발생시킴으로써 개수로(4)를 고속수로로 만들어 유체의 유속을 안정적으로 강화시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 유속조절플랩(7)은 유속조절플랩(7)의 상측에 별도로 몸체를 고정시킨 유압실린더(13)의 로드를 유속조절플랩(7)의 상면에 고정시켜 유압실린더(13)의 작동을 통해 회동각이 자동으로 조절되는 구조로 구성될 수 있다.

또한, 상기 유속조절플랩(7)은 도시하지 않았지만 수동으로 회동각이 조절되도록 수동으로 유속조절플랩(7)을 회동한 후 별도의 고정수단으로 고정시켜 회동각을 조절하는 구조로 구성될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 유속조절플랩(7)의 단부는 외측으로 만곡된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 유체의 유속을 강화시킨 상태에서도 유체의 흐름을 부드럽게 유도하여 그 유속 그대로 테스트샘플에 전달되도록 하기 위한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 유속조절플랩(7)과 개수로(4)의 연결부에는 수밀패드(14)가 설치된다. 상기 수밀패드(14)는 상기 연결부로 유체가 유입되지 않게 차단함으로써 유속조절플랩(7)의 작동성을 보장하는 역할을 한다.

여기서 상기 수밀패드(14)는 유속조절플랩(7)의 회동이 자유롭도록 유연성이 있는 고무재질로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 수밀패드(14)는 상기 연결부를 충분히 감싸도록 연결부보다 넓게 설치되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고속수로 장치(100)는, 개수로(4)의 경사도를 과도하게 증대시키지 않고 제트류를 이용하여 유체의 유속을 안정적으로 강화시킬 수 있다. 이에 따라 호안시설 등의 안정성 테스트시 정밀한 결과와 안정된 환경을 동시에 제공함으로써 유속에 따른 안정성을 정확하게 진단 평가할 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예 뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

1: 저수조 1a: 저수부
1b: 집수부 1c: 회귀부
2: 압송펌프 3: 압력수조
4: 개수로 5: 수위조절게이트
6: 테스트버킷 7: 유속조절플랩
8: 플렉시블관 9: 유압실린더
10: 회동지지대 11: 개수로경사조절구
12: 투시창 13: 유압실린더
14: 수밀패드 15: 유량계
16: 유량조절밸브 17: 압력계
100: 고속수로 장치

Claims

유체가 저수되는 저수조(1);
상기 저수조(1)의 상부에 설치되어 유체가 압송펌프(2)에 의해 일정 압력으로 공급되는 압력수조(3);
상기 압력수조(3)의 일측에 하향 경사지게 설치되어 유체가 내저면에 놓이는 테스트샘플을 향하여 흘러 내려가 저수조(1)로 낙하하여 회귀되는 개수로(4);
상기 개수로(4)의 출구측 내저면에 높이 조절 가능하게 설치되어 개수로(4)의 출구측 유체 수위를 조절 유지하는 수위조절게이트(5);
상기 개수로(4)의 하부면에 설치되어 내부에 유체의 유속에 따른 테스트샘플의 실험 데이터를 측정하는 측정용 센서가 장치되는 테스트버킷(6);
상기 개수로(4)의 입구측 상부에 회동 가능하게 설치되어 회동각에 따라 개수로(4)의 입구측 높이를 변경시켜 유체의 유속을 조절하는 유속조절플랩(7);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.
제1항에 있어서,
상기 압력수조(3)는,
하부 타측에 연결되고 저수조(1)의 상부에 고정된 유압실린더(9);
하부 일측에 회동 가능하게 연결되고 저수조(1)의 상부에 고정된 회동지지대(10);로 구성된 개수로경사조절구(11)에 의해 타측이 일측을 중심으로 상부로 회동되어 개수로(4)의 경사도를 증대시킬 수 있게 됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.
제1항에 있어서,
상기 유속조절플랩(7)의 단부는,
외측으로 만곡된 형상으로 형성되어, 유체의 흐름을 부드럽게 유도할 수 있게 됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.
제1항에 있어서,
상기 유속조절플랩(7)은,
수동으로 회동각을 조절하거나 유압실린더(13)에 의해 자동으로 회동각이 조절됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.
제1항에 있어서,
상기 유속조절플랩(7)과 개수로(4)의 연결부에는,
연결부로의 유체 유입을 차단하여 연결부의 부식을 방지하는 고무재질의 수밀패드(14)가 설치됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.
제1항에 있어서,
상기 개수로(4)의 양측부에는,
투명한 재질의 투시창(12)이 각각 설치됨을 특징으로 하는 고속수로 장치.