KR101550475B1 - 탄성중합체를 기반으로 하는, 진동 및 충격에 대한 다축식 차단용 모듈형 장치 - Google Patents

탄성중합체를 기반으로 하는, 진동 및 충격에 대한 다축식 차단용 모듈형 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 장비(2) 둘레에 배치된 적어도 3개의 차단 모듈(4)을 포함하는 장치에 관한 것이다. 각각의 차단 모듈은 적어도 2개의 강성부(6, 9a, 9b)를 포함하며, 이들 강성부 중 적어도 하나는 지지 구조(5)에 고정되는 외측부이고, 이들 강성부 중 적어도 하나는 장비 또는 장비의 지지체(3)에 고정되는 내측부(6)이다. 적어도 하나의 탄성중합체 차단 패드는 내측부와 외측부를 연결하고, 상기 강성부들 중 적어도 하나(9b)는 2개의 종방향 가요성 접합부(14a)와 2개의 접선 방향 가요성 접합부(14b)를 포함하며, 이들 가요성 접합부 각각은 다른 각각의 외측 강성부 또는 내측 강성부를 향하는 자유단을 갖고, 이 자유단은 휴지 상태에서 내측 강성부로부터 소정 거리에 있다. 본 발명은 위성 장비에 적용될 수 있다.

Description

탄성중합체를 기반으로 하는, 진동 및 충격에 대한 다축식 차단용 모듈형 장치{MODULAR DEVICE FOR MULTI-AXIAL INSULATION AGAINST VIBRATION AND IMPACTS, BASED ON ELASTOMER}
본 발명은, 예컨대 진동 장비의 아이템이 회전하거나/회전하고 주기적인 병진 운동 방식으로 이동되는 적어도 하나의 요소를 포함하는 경우에서와 같이, 진동 장비의 아이템에 의해 생성되고 이러한 장비의 지지 구조에 전달되는 진동의 다축식 차단용 장치에 관한 것으로, "차단(insulation)"이라는 용어는 진동 장비의 아이템인 진동원과 지지 구조인 격리되는 지지체 사이에 직렬로 배치되는 요소에 의한 적어도 하나의 감쇠의 의미로 이해되어야만 한다.
차단 장치는 또한 어떠한 경우에는, 전술한 것과 선험적으로 대립하는 것으로, 지지 구조에 인가되고 차단 장치를 거쳐 동적 하중에 민감할 수 있는 장비의 아이템으로 전달되는 상당량의 일시적인 진동 및 충격과 같은 동적 하중을 감쇠시키는 다른 기능을 이행해야만 한다.
본 발명을 보다 쉽게 이해하도록 하기 위해 , 후자는 우주 탐사 분야와 관련된 소정 적용예의 관하여 아래에서 더 구체적으로 설명되며, 이에 있어서 본 발명은 본 출원인에게 유용한 것이다.
위성의 자세 제어를 위해 널리 사용되는 소정 액추에이터가 하나 이상의 회전 요소를 구비하며, 이 회전 요소의 균형은 실제로는 항시 불완전하고, 위성 구조를 통해 전달되는 진동을 생성하는 것이 잘 알려져 있다. 예컨대, 반작용 휠(reaction wheel), 모멘텀 휠, 자이로다인(gyrodine)(다른 말로는, 자이로스코픽 액추에이터 또는 CMG라고도 함), 에너지 저장 휠 등의 경우가 이에 해당된다.
예컨대 압축기 기반 냉각기(comperessor-based cooler)와 같은 위성 탑재용 장치의 다른 아이템은 또한 그러한 진동을 생성할 수 있다.
장비의 이러한 아이템에 의해 생성되는 진동은, 예컨대 획득되는 이미지의 품질에 유해한 시계(視界) 라인의 이동에 특히 민감한 광학적 관찰 장치에 대한 경우에서와 같이, 위성의 페이로드(payload)에 전달되어, 위성의 페이로드의 성능을 손상시킬 수 있다.
이러한 유해한 영향을 없애기 위해서, 종래 기술에 따르면 장비의 방해 아이템 또는 장비의 방해 아이템 세트가, 지지 구조에 장치의 아이템 또는 장비의 아이템 세트를 장착하기 위한 인터페이스로 이루어진 차단 장치에 장착된다. 이러한 장착 기능뿐만 아니라, 차단 장치는 용도에 좌우되는 소정 주파수 템플릿에 따라 장비의 적어도 하나의 아이템에 의해 생성되는 진동의 전달을 감쇠시켜야만 한다. 장비의 적어도 하나의 아이템이 토크를 받거나 힘을 받는 액추에이터이면, 차단 장치는 또한 사용자에 의해 또한 특정되는 전달율의 주파수 템플릿에 따라 장비의 이 아이템에 의해 생성되는 유효 토크 또는 힘을 전달해야만 한다. 게다가, 필요하다면 차단 장치가 위성의 발사 단계 중에 지지 구조에 인가되는 매우 높은 동적 하중을 감쇠시키는 것도 또한 바람직하며, 이는 장치의 적어도 하나의 아이템의 진동 - 발사시의 동적 하중보다 수십배 정도 작은 - 의 차단 기능과 대조적인 것으로 생각된다.
본 발명이 주안점을 두고 있는 과제는 전술한 것과 유사하고, 종래 기술의 상기 결점을 해결하며, 구체적으로는 상기 WO 2007/077350에 따른 공지의 장치보다 다양한 실제 요건에 적합한, 진동 생성 장비의 적어도 하나의 아이템의 다축식 차단용 장치를 제안하는 것이다.
본 발명에 따른 차단 장치는 이에 따라
- 지면에서, 구체적으로는 위성 발사 이전에 실시되는 성능 테스트 및 요건 테스트 중에,
- 위성의 발사 중에, 구체적으로는 극심한 진동과 소음 및 충격을 일으키는 충격 환경 중에, 그리고
- 위성이 궤도에 있을 때, 매우 작은 진동을 차단하는 성능이 예상되는 레벨로 달성되어야만 하는 경우에
작동된다.
마지막으로, 본 발명에 따른 차단 장치는 또한 때때로 시간이 경과함에 따라 지지 구조에 대해 진동 장비의 아이템(들)의 정렬에 관한 소정의 안정성을 유지해야만 한다.
아래의 수치값은 위성 탑재용 반작용 휠 또는 자이로다인과 같은 액추에이터의 차단에 적용될 때 본 발명의 장치에 관한 특정 실시예의 통상적인 작동 범위에 대응한다.
- 차단 대상 진동 장비의 아이템의 중량 : 통상 1 kg 내지 30 kg,
- 진동 장비에 의해 생성되는 파괴적인 힘 및 토크 : 10 Hz 내지 1000 Hz의 주파수 범위에 대해 1 N 내지 100 N,
- 진동 및 충돌에 있어서 요구되는 감쇠율 : 10 Hz 내지 1000 Hz 범위에서 3 내지 50(통상적으로, 주파수 도메인에서 로그 스케일로 경사도 -2의 감쇠),
- 차단 장치의 오버스트레치율(factor of overstretch) : 2 미만,
- 요구되는 전달율 : 0 내지 10 Hz 범위에서 1 ± 5 %,
- 시간 경과에 따른 정렬 안정성 : 통상적으로 0.05 °까지 가능함,
- 발사시 환경 : 통상적으로, 10 내지 100 Hz 범위(진동)에서 20 내지 100 g, 100 내지 1000 Hz 범위(충격)에서 1000 g(g는 지구의 중력 가속도임).
이러한 점에서 명세서에서는, 본 발명에 의해 제안되고 아래에서 제시되는 장치가 또한 장비의 단일 아이템이 아니라, 장비의 아이템의 세트를 차단하는 데 사용될 수 있다는 점에 유념해야 하며, 장비의 아이템의 세트 중 적어도 하나는 진동하기 때문에 파괴성이 있으며, 이들 모두는 하나의 동일한 장비 유지 테이블에 장착된다. 본 발명에 따른 차단 장치는 또한 인터페이스로서 사용될 수 있으며, 위성의 일부, 예컨대 서비스 모듈을 위성의 다른 부분, 예컨대 페이로드로부터 차단하는 데 사용될 수 있다. 이들 2가지 경우에, 표지로서 주어지는 상기 수치값이 반드시 적용 가능한 것은 아니다.
본 출원인 명의의 WO 2007/077350을 통해, 지지 구조에 탑재된 진동 생성 장비의 적어도 하나의 아이템을 차단하기 위한 다축식 차단용 장치가 공지되어 있으며, 상기 다축식 차단용 장치는 진동 장비의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체의 둘레 상에 배치되는 적어도 3개, 통상적으로는 4개의 차단 모듈을 포함하며, 각각의 차단 모듈은 2개의 강성부를 포함하는데, 이들 강성부 중 외측부라고 부르는 하나의 강성부는 지지 구조에 부착되도록 구성되고, 내측부라고 부르는 나머지 하나의 강성부는 진동 장비의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체에 부착되도록 구성되며, 상기 내측부와 외측부는 적어도 하나의 탄성중합체 차단 패드에 의해 서로 연결되어, 장력, 압축력 또는 전단력을 받을 때 그 축들 중 적어도 하나에 있어서의 변형을 통해 장비의 상기 아이템에 의해 생성되는 진폭이 작은 진동의 전달을 감쇠하고, 각각의 차단 모듈은 또한 반대 방향으로 작동하는 측방향(또는 반경 방향) 가요성 접합부 및 종방향 가요성 접합부를 포함하며, 각각의 가요성 접합부는 내측부와 외측부 중 하나에만 장착되며, 휴지시에 상기 내측부와 외측부 중 다른 부분과 접촉하는 일 없이 상기 내측부와 외측부 중 다른 부분을 향하는 자유단을 구비한다.
본 명세서에서 사용되는 용어를 명확히 규정하기 위해, 독자는, 각각의 방위 모듈에 관하여 "종방향 " Z, "반경 방향" Y 및 "접선 방향" X라고 불리우는 방향이 표시된 첨부 도면 도 1 내지 도 3과 도 6 내지 도 8을 참고한다. 이들 방향(X, Y, Z)은 각각 다음 방향을 나타낸다.
- 종방향 Z의 경우: 진동 장비의 지지체 및/또는 지지 구조에 대해 거의 수직이기 때문에 진동 장비의 아이템의 종방향이라고 칭하는 축(-ZZ) 상에 있음,
- 반경 방향 Y의 경우: 종방향(Z)에 대해 수직이고 차단 대상 장비의 아이템의 기하학적 중심 또는 대칭 중심을 통과하는, 반경 방향이라고 칭하는 축(-YY) 상에 있음,
- 접선 방향 X의 경우: 2개의 방향(Z 및 Y)에 대해 수직인, 접선 방향이라고 칭하는 축(-XX) 상에 있음.
차단 모듈의 가요성 접합부 각각은 적어도 하나의 탄성중합체 요소를 포함하며, 이러한 탄성중합체 요소는 가요성 접합부의 작동 위치에서 차단 패드(들)가 충분한 크기로 변형하는 동안, 가요성 접합부가 작동중일 때 가요성 접합부의 탄성중합체 요소가 압축되도록 가요성 접합부의 탄성중합체 요소를 향하는 상기 다른 강성부와 접촉하게 된다.
그러나, WO 2007/077350에 따른 이러한 타입의 탄성중합체 차단기의 실시예는 여러 가지 한계를 갖는다.
한편으로, 접합부가 비작동중일 때, 즉 차단 장치의 공칭 작동 모드 중에, [즉, 종축(Z)을 중심으로 한] 차단 장치 전체의 비틀림에 있어서의 강성은 단지 종방향(Z) 및/또는 반경 방향(Y)으로 배치되는 차단 패드의 전단 강도에 좌우된다. 이러한 패드의 전단 강도는 대개 장력/압축력에 있어서의 패드의 강성보다 훨씬 약하며, 어떠한 경우에는 종방향(Z)으로 비틀림을 받는 장비의 아이템에 의해 전달되어야만 하는 유효 응력을 견디기에 불충분하다.
다른 한계는, 종래 기술에 따른 구성에 있어서, 비틀림 모드가 [반경 방향(Y)과 접선 방향(X)으로의] 틸팅 모드에 대해 주파수에 있어서 잘 분리되지 않는다는 사실에서 비롯된다.
본 발명이 주안점을 두고 있는 과제는 전술한 것과 유사하고, 종래 기술의 상기 결점을 해결하며, 구체적으로는 상기 WO 2007/077350에 따른 공지의 장치보다 다양한 실제 요건에 적합한, 진동 생성 장비의 적어도 하나의 아이템의 다축식 차단용 장치를 제안하는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 종래 기술의 공지의 한계에 대한 간단한 해결책을 제공하는 것이다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 본 발명은 진동 장비의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체의 둘레 상에 배치되는 적어도 3개의 차단 모듈을 포함하는 장치를 제안하며, 각각의 차단 모듈은 적어도 2개의 강성부를 포함하고, 이들 강성부 중 외측부라고 하는 적어도 하나의 강성부는 지지 구조에 부착되도록 구성되고, 이들 강성부 중 내측부라고 하는 적어도 하나의 다른 강성부는 진동 장비의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체에 부착되도록 구성되며, 적어도 하나의 내측부와 적어도 하나의 외측부는, 그 변형에 의해 장비의 상기 아이템에 의해 생성되는 진폭이 낮은 진동의 전달을 감쇠시키는 적어도 하나의 탄성중합체 차단 패드에 의해 서로 연결되며, 각각의 차단 모듈은 또한 적어도 하나의 내측부 또는 적어도 하나의 외측부 상에 장착되는 적어도 2개의 가요성 접합부를 포함하고, 가요성 접합부 각각은 휴지시에 다른 외측부 또는 내측부와 접촉하는 일 없이 이러한 다른 외측부 또는 내측부를 각각 향하는 자유단을 구비하며, 상기 적어도 2개의 가요성 접합부 각각은 상기 적어도 하나의 차단 패드의 적어도 하나의 변형축에 작용하고, 종방향 가요성 접합부 중 2개의 접합부는 종축 상에서 양방향으로 작동하고, 상기 장치는 각각의 차단 모듈이 접선 방향 축 상에서 양방향으로 작동하는 2개의 접선 방향 가요성 접합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 각각의 모듈이 WO 2007/0077350에서 필요한 바와 같은 반경 방향 축 상의 가요성 접합부를 포함하는 것이 필수적인 것은 아니다.
WO 2007/077350에서와 같이, 차단 모듈의 가요성 접합부 각각은 대응하는 가요성 접합부의 작동 위치에서 가요성 접합부를 향하는 다른 강성부와 접촉하는 적어도 하나의 탄성중합체 요소를 포함하는 것이 유리하다.
따라서, 가요성 접합부의 특정 실시예에서는, 적어도 하나의 차단 모듈에 있는 적어도 하나의 가요성 접합부의 탄성중합체 요소는, 휴지시에 상기 다른 외측부 또는 내측부와 접촉하는 일 없이 다른 외측부 또는 내측부를 향하는 자유단을 구비하며, 이 자유단은 상기 탄성중합체 요소를 향하고 상기 다른 외측부 또는 내측부의 금속 보스로 이루어진 부분을 포함한다.
그러나 가요성 접합부의 다른 특정 실시예에서, 후자는 적어도 하나의 모듈 상에, 접합부를 지지하는 모듈 부분의 금속 보스로 이루어진 강성부를 포함하며, 이 금속 보스는 접합부의 탄성중합체 요소를 지지한다.
유리하게는, 접선 방향과 종방향에 있어서의 보다 양호한 차단을 위해, 적어도 하나의 차단 모듈, 그러나 바람직하게는 차단 모듈 각각이 실질적으로 접선 방향 축 상에 장착되는 적어도 하나의 접선 방향 차단 패드 및/또는 실질적으로 종축 상에 장착되는 적어도 하나의 종방향 차단 패드를 포함한다.
게다가, 종방향과 접선 방향에서의 2개의 반대 방향으로의 양호한 차단을 위해, 적어도 하나의 차단 모듈, 그러나 바람직하게는 차단 모듈 각각이 종축 상에서 상기 모듈의 내측부의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착되는, 바람직하게는 동일한 2개의 종방향 차단 패드 및/또는 접선 방향 축 상에서 상기 모듈의 내측부의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착되는, 바람직하게는 동일한 2개의 접선 방향 차단 패드를 포함한다.
장치의 균형 잡힌 거동을 위해, 종방향과 접선 방향에서의 2개의 반대 방향으로의 주요 운동에 대해, 적어도 하나의 차단 모듈 상에, 바람직하게는 각각의 차단 모듈 상에, 바람직하게는 동일한 2개의 종방향 가요성 모듈이 종축 상에서 내측부의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착되고, 바람직하게는 동일한 2개의 접선 방향 가요성 접합부가 접선 방향 축 상에서 내측부의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착되는 것이 또한 유리하다.
게다가, 본 발명에 따른 장치의 구조를 단순화하기 위해, 그리고 본 발명에 따른 장치의 제조비를 줄이기 위해, 적어도 하나의 차단 모듈, 바람직하게는 각각의 차단 모듈의 가요성 접합부 모두는 내측 강성부와 외측 강성부 중 어느 하나에 부착되는 단일 탄성중합체 요소로 이루어지는 것이 바람직하며, 가요성 접합부는 외측 또는 내측 강성부를 각각 향한다.
그러나, 보다 더 유리하게는 적어도 하나의 모듈, 바람직하게는 각각의 모듈의 패드와 가요성 접합부 모두가 단일 탄성중합체 요소로 이루어진다.
가요성 접합부의 교환성을 용이하게 하는 제1 실시예에서는 그 용례에 대한 장치의 적응을 향상시키기 위해, 적어도 하나의 모듈, 바람직하게는 모듈 각각이 2개의 외측 강성부를 포함하며, 이들 외측 강성부 중 하나의 강성부는 가요성 접합부 모두를 지지하며, 나머지 강성부는 상기 적어도 하나의 차단 패드를 통해 상기 모듈의 내측 강성부, 즉 하나의 내측 강성부에 연결되며, 상기 가요성 접합부의 가요성부는 가요성 접합부 모두를 지지하는 상기 외측 강성부의 내면이나 내측 강성부의 외면이나 내측 강성부, 즉 하나의 내측 강성부에 부착된다.
이러한 경우에 유리하게는, 가요성 접합부를 지지하는 외측 강성부는 상기 모듈의 다른 외측 강성부에 대해 반경 방향 외측 위치에서 상기 지지 구조에 착탈 가능하게 부착된다.
이로 인해, 가요성 접합부를 지지하는 상기 외측 강성부만을 분리하고, 다른 부품, 구체적으로는 장치의 차단 패드(들)를 지지하는 다른 부품을 분리할 필요 없이 상기 외측 강성부를, 다른 가요성 접합부를 지지하는 다른 외측 강성부로 대체하는 것이 가능하다.
역시 가요성 접합부의 교환성을 용이하게 하는 제2 실시예에서는, 적어도 하나의 모듈, 바람직하게는 각각의 모듈 상에서 제1 내측부가 진동 장비의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체에 부착되고, 상기 적어도 하나의 차단 패드를 통해 상기 모듈의 외측부, 즉 하나의 외측부에 연결되며, 가요성 접합부 모두는 착탈 가능하며 위치 조정 가능한 방식으로 상기 제1 내측부에 부착된 제2 내측부에 의해 지지된다. 따라서, 그 용례에 대한 장치의 적응을 향상시키기 위해서는 제2 내측부와 제2 내측부에 의해 지지되는 가요성 접합부를 다른 가요성 접합부를 구비하는 다른 제2 내측부로 교환하는 것만으로 충분하며, 상기 가요성 접합부의 가요성부는 외측부, 즉 하나의 외측부의 내면 또는 상기 제2 내측 강성부의 외면에 부착된다.
이러한 제2 실시예에서, 가요성 접합부는 유리하게는, 상기 제1 내측부에 착탈 가능하게 반경 방향으로 조정되도록 부분적으로 설치되는 반경 방향 단부 부재로서 배치되는 상기 제2 내측부의 반경 방향 외측 단부 상에 또는 이 외측 단부 둘레에서 지지되며, 상기 제1 내측부는 적어도 하나의 패드를 통해, 상기 제1 내측부 및 제2 내측부가 반경 방향으로 맞물리는 하나의, 즉 유일한 외측부의 프레임에 연결된다. 따라서, 이 실시예는 제조 및 설치가 간단하고 경제적인 구조를 갖는다.
보다 경제적으로 제조되고 또한 보다 간단한 구조의 제3 실시예에서는, 적어도 하나의 모듈, 바람직하게는 각각의 모듈 상에서, 가요성 접합부의 가요성부가 하나의 동일한 내측부에 부착되며, 가요성 접합부의 가요성부는, 예컨대 사각형 또는 원형의 단면을 갖고, 반경 방향 외측 단부에 또는 반경 방향 외측 단부 둘레에 부착되며, 각각 대체로 평행육면체 또는 원통형인 상기 내측부의 형상을 갖고, 휴지시에 접촉하는 일 없이 적어도 하나의 외측부의 결합 형상의 프레임에 맞물리는 단일 탄성중합체 요소로 이루어진다.
그러나 다른 변형예에 따르면, 적어도 하나의 모듈, 바람직하게는 각각의 모듈 상에서, 가요성 접합부의 가요성부는 하나의 동일한 외측부에 부착되고, 가요성 접합부의 가요성부는, 예컨대 사각형 또는 원통형의 단면을 갖고 그 외면을 통해 상기 외측부의 프레임의 내측에 부착되며 반경 방향 외측으로 돌출하고 외측부의 프레임에 맞물리는 내측부의 반경 방향 단부 부재 상에 장착되는 결합 형상의 외측 접합부를 휴지시에 접촉하는 일 없이 에워싸는 슬리브 형상의 단일 탄성중합체 요소로 이루어진다.
이러한 다른 변형예에서, 강성 접합부는 유리하게는 교환 가능할 수 있으며, 거의 평행육면체 또는 원통 형상을 가질 수 있고, 가요성 접합부의 휴지 위치와 작동 위치 사이의 작은 기능성 공간(interstice)을 용이하게 조정 가능하게 하도록 하기 위해 바람직하게는 착탈 가능하고 조정 가능한 방식으로 내측부의 반경 방향 단부 부재의 반경 방향 외측 단부에 부착될 수 있다.
WO 2007/077350에서와 같이, 장치의 차단 모듈 각각은, 그 반경 방향 축이 상기 차단 모듈의 내측부가 고착되는 장비 유지 테이블 상의 진동 장비의 아이템의 설치면에 대해 하나의 동일한 각도로 경사지도록 되어 있는 것이 가능하다. 이 경우에, "종방향"이라는 용어는 더 이상 장비의 아이템의 설치면에 대해 수직인 것을 나타내지 않으며, 이 설치면에 대해 경사지고 설치면에 대해 수직인 주요 구성 성분을 갖는 방향을 나타내며, 반경 방향 및 접선 방향의 정의는 변경되지 않고 유지된다.
게다가, 응력과 토크의 균형을 맞추는 것을 용이하게 하면서 장치의 구성을 간단하게 하기 위해서는, 본 발명의 장치의 다양한 차단 모듈이 서로 실질적으로 동일하거나/동일하고 장치가 바람직하게는 정삼각형의 꼭지점에 배치되는 3개의 동일한 모듈을 포함하거나 이들 모듈로 이루어지는 것이 유리하다.
그러나, 대칭 효과에 의해 조립체의 설계를 용이하게 하기 위해, 장치는 또한 바람직하게는 정사각형의 꼭지점에 배치되고 바람직하게는 정사각형의 대각선에 대해 대칭으로 배치되는 4개의 동일한 모듈을 포함하거나 4개의 동일한 모듈로 이루어질 수 있다.
또한 유리하게는, 단면과, 높이와, 점탄성율과, 종방향 패드와 내측 강성부(들)의 중간면 간의 각도, 그리고 차단 모듈의 반경 방향 축과 장비의 아이템의 설치면 간의 각도의 관점에서 차단 패드의 특성은, 가요성 접합부의 작동 위치 아래 또는 이 작동 위치 근처에서의 소량의 이동을 위한 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 응력의 전달율의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 이에 따라 예컨대 장비의 아이템에 의해 위성의 지지 구조에 전달되는 힘 및 토크에 있어서 진폭이 낮은 진동은 주어진 주파수를 넘는 범위에 대해 정확하게 필터링되는 것을 보장하고 장비의 아이템에 의해 생성되는 유효 힘 및 토크가 상기 주어진 주파수 아래에서 유해한 손상을 일으키는 일 없이 전달되는 것을 보장하도록 하기 위해 선택된다.
이와 마찬가지로, 탄성중합체의 단면 및 높이와, 탄성중합체의 점탄성율과, 가요성 접합부의 대향 부분 사이의 공간의 치수의 관점에서 가요성 접합부의 특성은, 큰 하중이 장치에 인가될 때 차단 패드의 너무 큰 변형이 회피되고, 이에 따라 임의의 손상 또는 바람직하지 않은 비가역적인 현상을 방지하며, 이와 동시에 장치를 위해 제공되는 전체 작동 범위에서 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 응력의 전달률의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 따라서 위성의 지지 구조에 의해 장비의 아이템에 전달되는 힘 및 토크에 있어서의 진폭이 낮은 진동 및 충격이 정확하게 필터링되도록 선택된다.
본 발명은 또한, 장비의 아이템은 위성에 탑재되는 항공 우주용 장비의 아이템이고, 상기 장비의 아이템은, 예컨대 반작용 휠, 키네틱 휠(kinetic wheel), 모멘텀 휠, 에너지 저장 휠, 자이로다인, 즉 자이로스코픽 액추에이터 또는 CMG 중 적어도 하나와 같은 적어도 하나의 진동 생성 회전부를 포함하며, 상기 장비의 아이템에는 위성의 발사시에 발생하는 진동 또는 충격과 같은 정적 하중 및 동적 하중을 견뎌야만 하는 다축식 차단용 장치가 마련되는 것인 앞서 제시한 바와 같은 다축식 차단용 장치의 용례에 관한 것이다.
다축식 차단용 장치의 용례는 또한, 위성에 탑재된 항공 우주용 장비의 상기 아이템이, 예컨대 냉각기를 발전하는 데 사용되는 압축기와 같은 시간 경과에 따라 진동을 생성하는 적어도 하나의 주기적 요소를 포함하는, 소정 이동에 의해 병진 운동하도록 작동되는 적어도 하나의 부분을 포함하며, 차단 장치가 마련된 상기 장비의 아이템은 위성의 발사시에 발생하는 진동 또는 충격과 같은 동적 하중 및 정적 하중을 견뎌야만 하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 비제한적인 설명으로서 첨부 도면을 참고로 하여 설명되는 예시적인 실시예에 관한, 아래에 주어진 설명으로부터 드러날 것이다.
본 발명에 따르면, 위성에 탑재되며 진동을 생성하는 장비의 적어도 하나의 아이템을 차단하여 이로부터 진동 또는 충격이 전달되는 것을 방지하고, 위성의 발사 단계 중에 지지 구조에 인가되는 매우 높은 동적 하중을 감쇠시킬 수 있는 다축식 차단용 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 다축식 차단용 장치의 예의 개략도로, 이 장치의 4개의 동일한 차단 모듈 각각의 상부 패드와 가요성 접합부에 있어서 그 전체를 부분적인 평면 및 부분적인 단면[진동 장비의 아이템의 종축(Z)에 대해 수직임]으로 도시한 것이고,
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 Ⅱa-ⅡA 및 Ⅱb-Ⅱb 상의 단면의 개략도로, 모듈의 탄성중합체 패드와 탄성중합체 가요성 접합부가 각각 설치된 모듈의 2개의 외측부를 도시한 것이며,
도 3은 도 1의 Ⅲ의 세부사항을 도시한 모듈의 변형예이고,
도 4는 도 1에 따른 차단 장치의 2개의 변형예의 2개의 대향하는 차단 장치의 중심을 관통하는 종방향 단면의 개략도로, 각각의 변형예는 각각 도 1의 절반부 중 하나를 도시한 것이며,
도 5는 차단 장치의 변형예의 종방향 및 반경 방향 단면의 부분적인 개략도로, 차단 모듈의 반경 방향축은 진동 장비의 아이템의 설치면 또는 진동 장비의 아이템의 서스펜션에 대해 경사져 있고,
도 6은 차단 모듈의 다른 변형예의 종방향 및 반경 방향 단면의 부분적인 개략도로, 차단 장치의 가요성 접합부 모두는 모듈의 내측 강성부 상에 설치되고 이 모듈의 외측 강성부의 프레임 내부에서 프레임을 향하는 단일 탄성중합체 요소이며,
도 7은 도 6의 VⅡ-VⅡ 상에서의 접전 방향 단면의 부분적인 개략도이고,
도 8은 모듈의 외측 강성부의 프레임 내부에서 이 프레임을 향하고 모듈의 내측 강성부의 일부를 에워싸는 탄성중합체 슬리브인 단일 요소에 있는 가요성 접합부에 있어서의 접선 방향 단면의, 모듈의 다른 변형예의 부분적인 개략도이며,
도 9는 모듈의 또 다른 변형예에 관한, 도 8과 유사한 도면으로, 모듈의 가요성 접합부는 모듈의 외측 강성부의 프레임 내부에서 이 프레임과 맞물리는 모듈의 내측 강성부의 일부분을 향하도록 장착되는 탄성중합체 슬리브인 단일 요소이고,
도 10은 외측 강성부가 일체형인 차단 모듈의 다른 예의 사시도이며,
도 11은 도 10의 모듈의 분해 사시도이고,
도 12 및 도 13은 도 10 및 도 11의 모듈의 종방향 및 반경 방향 단면 각각에서의 2개의 도면이며,
도 14는 도 10 내지 도 13의 모듈의 다른 사시도이고,
도 15는 도 14의 XV-XV 상의 단면에서의 도 10 내지 도 14의 모듈의 도면이다.
도 1에 전체가 도시되어 있는 다축식 차단용 장치(1)는 한편에 있는 진동 장비(2)의 아이템 또는 적어도 하나가 진동하고 있는 장비의 아이템 세트 - 도 1에서 지지 구조(5) 상의 서로 동일한 4개의 차단 모듈(4)에 의해 현수되는 장비 유지 테이블(3) 상에 장착된, 방향 Z로 규정되는 종축을 지닌 원형 단면의 대체로 원통 외측 형상의 것으로 개략적으로 도시되어 있음 - 와, 다른 한편에 있는 위성의 서비스 모듈의 내측 구조 또는 플랫폼과 같은 이 지지 구조(5) 사이의 진동을 필터링하도록 구성되며, 지지 구조에는 설계, 제조 및 장비의 아이템과 장비의 아이템을 지지하는 테이블(3) 둘레에 설치하기가 간단한 모듈(4)에 의해 장치(1)가 부착된다. 이들 모듈(4)은 테이블(3) 및 장비(2)의 아이템에 대해 2쌍의 모듈(4)이 종축(Z)에 대해 대각선 반대 방향에 배치되고, 그리고 4개의 모듈(4)이 정사각형(점선으로 나타냄)의 꼭지점에 센터링되도록 안착되고 이 정사각형의 2개의 대각선(D1 및 D2)에 대해 대칭으로 위치되도록 테이블(3) 둘레에서 원주 방향으로 균일하게 분포되며, 상기 정사각형의 대각선들은 서로 직교하고 각기 2쌍의 모듈(4) 중 한쌍의 모듈 각각의 대향하는 2개의 모듈의 반경 방향(Y)에 대응한다.
변형예로서, 다축식 차단용 장치는 테이블 둘레에 균일하게 배치되고, 바람직하게는 테이블을 에워싸고 Z축에 센터링된 정삼각형의 꼭지점에 배치되는 단지 3개의 동일한 차단 모듈(4)을 포함할 수 있다. 그러나, 4개의 모듈(4)을 구비하는 도 1에 따른 실시예는 보다 양호한 대칭의 장점을 제공한다. 더욱이, 차단 장치(1)의 구성이 단순화되는데, 그 이유는 이때 본 발명의 고유한 각각의 차단 모듈(4)의 구조와 차단 장치(1)의 모듈형 특성으로 인해 힘 및 토크에 있어서의 다양한 자유도가 디커플링되며, 치수를 달성하기가 보다 용이해지기 때문이며, 이는 종래 기술에 대해 현저한 본 발명의 장점을 나타낸다.
지지 구조(5)에 대한 부착에 있어서 서로 독립적인 각각의 모듈(4)(도 2a, 도 2b, 도 4 및 도 5에 개략적으로 나타냄)은 원형 디스크 형태의 테이블(3)로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 부착 플랜지(3a)를 향해 반경 방향으로 연장되는 내측 강성부(6)를 포함하며, 이 내측 강성부의 반경 방향 내측 단부(7)[그 중심을 통과하고 종방향(Z)에 대해 수직인 반경 방향 축(-YY) 상에 있음]는 강성의, 그러나 바람직하게는, 예컨대 볼트 결합 요소(7a)에 의해 착탈 가능한 부착 시트로서 구성된다. 내측 강성부(6)는 또한 4개의 탄성중합체 차단 패드(12)에 의해 모듈(4)의 제1 외측 강성부(9a)에 연결되는 반경 방향 외측 단부(8)를 갖는다.
이 외측 강성부(9a)는 접선 방향(X)과 평행하게 지지 구조(5) 위에서 연장되도록, 각기 스크루(13)에 의해 지지 구조(5)에 부착되는 2개의 직사각형 측방 시트(11a)에 고착되는 사각형 프레임(10a)을 포함하며, [반경 방향(Y)으로의] 프레임(10a)의 두께는 [접선 방향(X)으로의] 그 폭보다, 그리고 [종방향(Z)으로의] 그 높이보다 대체로 작다. 프레임(10a)은 종방향(Z)에 대해 수직인 2개의 대향 평탄면(도 2a에서의 수평면)과 접선 방향(X)에 대해 수직인 다른 2개의 대향 평탄면(도 2a에서의 수직면)에 의해 경계가 정해진 역시 사각형(직사각형 또는 정사각형)의 중앙 개구를 가지며, X-Z 방향 평면에서의 이 중앙 개구의 단면은 프레임(10a)을 반경 방향으로 가로지르는, 평행육면체 형상의 반경 방향 외측 단부(8)의 사각형 횡방향 단면보다 실질적으로 크다.
4개의 패드(12)는 이 예에서 서로 동일하고, 각기 2개의 대향면 중 하나가 반경 방향 외측 단부(8)의 평평한 측면에 대해 부착되고 이들 2개의 대향면 중 나머지 하나가 프레임(10a)의 평평한 내면에 대해 부착되는 평행육면체 탄성중합체 불럭 형상이며, 이러한 부착은 인시츄식 탄성중합체의 몰딩에 의한 경화, 접합, 또는 임의의 다른 등가의 수단에 의해 이루어진다.
이들 4개의 패드(12)는 이에 따라, 종방향(Z)과 평행한 힘 및/또는 토크에 있어서의 임의의 응력 또는 응력 성분에 의한 장력/압축력에 대하여 작용하기 때문에 종방향 패드(12a)라고 하는 한쌍의 대향 패드와, 접선 방향(X)과 평행한 힘 및/또는 토크에 있어서의 임의의 응력 또는 응력 성분에 의한 장력/압축력에 대하여 작용하기 때문에 접선 방향 패드(12b)라고 하는 한쌍의 대향 패드로 구성된다.
2개의 종방향 패드(12a)는 종방향(Z)에 있어서 양방향으로 작용하는데, 그 이유는 이들 종방향 패드 중 하나의 패드는 나머지 하나의 패드가 장력에 대하여 작용할 때 반대로 압축력에 대하여 작용하기 때문이며[이때, 접선 방향 패드(12b)들은 Z축 상에서 동일한 방향으로 동시에 전단 작용에 대해 작용함], 이들 2개의 패드(12a)는 종축(-ZZ)상에서 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착된다.
이와 마찬가지로, 2개의 접선 방향 패드(12b)는 접선 방향(X)에 있어서 양방향으로 작용하는데, 그 이유는 이들 접선 방향 패드 중 하나의 패드는 나머지 하나의 패드가 장력에 대하여 작용할 때 반대로 압축력에 대하여 작용하기 때문이며[이때, 종방향 패드는 X축 상에서 동일한 방향으로 동시에 전단 작용에 대해 작용함], 이들 2개의 패드(12b)도 역시 접선 방향 축(-XX) 상에서 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 양측에 실질적으로 대칭으로 장착된다.
각각의 모듈(4)은 또한 제1 외측 강성부(9a)의 구조와 동일한, 즉 프레임(10a) 및 2개의 시트(11a)와 각각 동일한 프레임(10b) 및 2개의 시트(11b)를 포함하고, 또한 각기 제1 내측 강성부(9a)와 평행하게 인접한 내측 강성부(9a)의 반경 방향 외측의 위치에서 스크루(13)에 의해 지지 구조(5)에 부착되는 제2 외측 강성부(9b)를 포함한다. 이 제2 외측 강성부(9b)는, 이 예에서 도 2b에 도시한 바와 같이 서로 동일하고 각기 프레임(9b)의 4개의 내측 평탄면 중 하나에 대하여 평탄면 또는 기부에 의해 각각 부착되는 평행육면체 형상의 탄성중합체 블럭으로 이루어진 4개의 가요성 접합부(14)를 지지한다. 가요성 접합부(14)의 두께는 각각의 가요성 접합부(14)가 그 기부 반대측에 평탄면을 갖도록 되어 있으며, 상기 평탄면은 강성 내측부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 각각의 평탄한 측면을 향하도록 배치되는 자유단을 형성하며, 또한 각각의 가요성 접합부(14)의 이 자유단은 휴지시에 강성 내측부(6)의 반경 방향 단부(8) 상의 대향면과 접촉하는 일 없이 프레임(9b)의 중앙 개구에 맞물린다.
따라서, 이들 4개의 가요성 접합부는, 장력/압축력에 대하여 종방향 패드(12a)의 변형축에, 즉 종방향(Z)으로 작용하기 때문에 종방향 접합부(14a)라고 하는 한쌍의 대향 가요성 접합부와, 장력/압축력에 대하여 접선 방향 패드(12b)의 변형축에, 즉 접선 방향(X)으로 작용하기 때문에 접선 방향 접합부(14b)라고 하는 한쌍의 대향 가요성 접합부로서 구성된다.
이에 따라, 종방향 접합부(14a)는 하나의 접합부[도 2b에서 상부 위치에 있는 접합부(14a)]가 종축(-ZZ) 방향으로 작용하고 나머지 하나의 접합부[도 2b에서 하부 위치에 있는 접합부(14a)]가 상기 종축 방향의 반대 방향으로 작용하면서, 강성 내측부의 반경 방향 외측 단부(8)와 상부 또는 하부 종방향 가요성 접합부(14a)의 접촉에 의해 지지 구조(5)와 이 지지 구조에 고착된 제2 외측 강성부(9b)에 대한, 테이블(3) 및 진동 장비(2)의 아이템과 함께 강성 내측부(6)의 반경 방향 단부(8)의 종방향 이동의 크기를 제한한다. 이와 마찬가지로, 종방향 접합부(14b)는 하나의 접합부[도 2b에서 우측 위치에 있는 접합부(14b)]가 접선 방향 축(-XX) 방향으로 작용하고 나머지 하나의 접합부[도 2b에서 좌측 위치에 있는 접합부(14b)]가 상기 접선 방향 축 방향의 반대 방향으로 작용하면서, 강성 내측부의 반경 방향 외측 단부(8)와 상부 또는 하부 종방향 가요성 접합부(14b)의 접촉에 의해 지지 구조(5)와 이 지지 구조에 고착된 제2 외측 강성부(9b)에 대한, 테이블(3) 및 진동 장비(2)의 아이템과 함께 강성 내측부(6)의 반경 방향 단부(8)의 접선 방향 이동의 크기를 제한한다.
변형예로서, 각각의 가요성 접합부(14a, 14b)의 탄성중합체부(14)는 패드(12a 또는 12b)의 탄성중합체(12)보다 큰 강성을 가질 수 있거나/있고, 각각의 가요성 접합부(14a, 14b)는 필요하다면 이 접합부를 지지하고 강성 골격을 커버하는 하나의 적어도 하나의 탄성중합체층을 지지하는 외측 강성부(9b)에 설치되거나 포함되는 강성 골격을 구비할 수 있다.
또한 도 1, 도 2 및 도 3이 아니라 다른 도면(도 4, 도 5 등)에 도시한 대안으로서, 가요성 접합부의 틈새를 줄이기 위해 가요성 접합부(14)를 향하는 강성 내측부(6)의 반경 방향 단부(8) 상의 가능한 보스(boss)가 도입될 수 있으며, 이에 따라 차단 모듈의 내측 강성부와 외측 강성부 간의 큰 상대 이동이 있을 때 차단 패드의 변형이 너무 커지지 않는다.
궤도에 올라 있는 위성의 장비(2)의 아이템의 정상 작동시에는, 차단 패드(12a, 12b)가, 가요성 접합부(14a, 14b)와 이 가요성 접합부를 향하는 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 접촉 없이, 차단 패드의 변형을 통해 지지 구조(5)로의 진동 장비(2)의 아이템에 의해 생성되는 낮은 진폭의 진동의 전달을 감쇠하는 한편, 위성 발사시에 충격에 의해 생성되는 높은 진폭의 진동과, 예컨대 지지 구조(5)에 의해 지지되는 진동은 종방향 가요성 접합부(14a) 및 접선 방향 가요성 접합부(14b) 중 하나 또는 다른 하나의 작동 위치로의 이동에 의해 제한되며, 이때 가요성 접합부의 탄성중합체 블럭은 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 대향면과 접촉한다. 가요성 접합부(14a, 14b) 중 하나 및/또는 다른 하나의 작동 위치에서, 이 가요성 접합부의 탄성중합체 요소의 압축으로 인해 특히 위성의 발사 중에 지지 구조에서 테이블(3) 상의 장비(2)의 아이템으로의 큰 진폭의 충격 및 진동의 전달을 감쇠시키는 것이 가능하다. 작동 위치에서 가요성 접합부를 향하는 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 면과 가요성 접합부(14a) 또는 가요성 접합부의 탄성중합체 요소의 접촉은 단지 차단 패드(12a 또는 12b)의 압축시의 충분한 변형의 경우에만 이루어지며, 이러한 변형은 궤도에 올라 있는 위성의 장비(2)의 아이템의 정상 작동 중에 직면하게 되는 압축시의 최대 변형보다 크다.
이렇게 제작된 장치(1)는 다축 차단을 보장하는데, 그 이유는 장치가 이와 같이 구성되는 적어도 3개, 바람직하게는 4개의 모듈을 포함하기 때문이다. 구체적으로는, 모듈(4)의 내측 강성부(6) 및 테이블(3)과 함께 진동 장비(2)의 아이템의 지지 구조(5)에 대한 종방향 이동 또는 이러한 아이템의 이동의 (Z축 상의) 종방향 성분은 감쇠되며, 가능하다면 모든 모듈(4)의 종방향 패드(12a)의 인장/압축시의, 그리고 접선 방향 패드(12b)의 전단시의 변형에 의해, 그리고 필요하다면 모든 모듈(4)의 가요성 접합부(14a)의 작동 위치로의 이동 각각에 의해 제한된다.
종방향(Z)을 중심으로 한, 모듈(4)의 내측 강성부(6)와 함께 진동 장비(2)의 아이템 및 테이블(3)의 비틀림시의 이동은 기본적으로 모든 모듈(4)의 접선 방향 패드(12b)의 인장-압축시의 변형 및 종방향 패드(12a)의 전단시의 변형에 의해 감쇠되며, 가능하다면 이러한 비틀림 이동은 모든 모듈(4)의 접선 방향 가요성 접합부(14b) 중 하나가 작동 위치로 이동하는 것에 의해 제한된다.
종방향(Z)에 대한 임의의 반경 방향으로의 장비(2)의 아이템 및 테이블(3)의 임의의 이동은, 각기 2개의 대각선(D1, D2) 중 하나 상에서 각각 연장되는 2개의 성분으로 분할된다. 따라서, D1 상에서의 반경 방향 이동 응력은 D1 상에 센터링된 2개의 모듈(4) 각각의 4개의 패드(12) 상의 전단력으로 작용하지만, 기본적으로 대각선(D2) 상에 센터링된 2개의 모듈(4) 각각의 2개의 접선 방향 패드(12b)의 인장-압축시의 작용에 의해 줄어들고, 모듈 각각의 탄선 방향 가요성 접합부(14b) 중 하나는 D1 상에서의 반경 방향 이동의 진폭을 제한하기 위해 작동 위치로 이동될 수 있다.
이와 마찬가지로, 장비(2)의 아이템 및 테이블(3)의 반경 방향 이동의 D2 상의 성분은 D2 상에 센터링 된 2개의 모듈(4)의 패드(12) 상의 전단력으로 작용하지만, 기본적으로 대각선(D1) 상에 센터링된 2개의 모듈(4)의 접선 방향 패드(12b)의 인장-압축시의 작용에 의해 줄어들고, 각각의 모듈의 접선 방향 가요성 접합부(14b) 중 하나는, 작동 위치로 이동하는 것에 의해 강력한 진동 또는 충격에 의해 유발되는 D2 상에서의 반경 방향 이동의 진폭을 제한한다.
테이블(3) 상의 장비(2)의 아이템의 설치면에서의 임의의 방향을 중심으로 한 장비(2)의 아이템 및 테이블(3)의 이동 및 틸팅 응력은 대각선(D1, D2) 각각을 중심으로 한 틸팅과 응력으로 분할될 수 있으며, D1을 중심으로 한 틸팅은 기본적으로 D2 상에 센터링된 2개의 모듈(4)의 종방향 패드(12a)의 인장-압축시의 작용에 의해 감쇠되고, 역으로 D2를 중심으로 한 틸팅은 기본적으로 D1 상에 센터링된 2개의 모듈(4)의 종방향 패드(12a)의 인장-압축시의 작용에 의해 감쇠된다. D1을 중심으로 한 틸팅 중에 이러한 틸팅 이동은 D2 상에 센터링된 2개의 모듈(4)의 종방향 가요성 접합부(14a) 중 하나의 작동 위치로의 이동에 의해 진폭이 제한되고, 역으로 D2를 중심으로 한 틸팅은 D1 상에 센터링된 2개의 모듈(4) 각각의 종방향 가요성 접합부(14a) 중 하나의 작동 위치로의 이동에 의해 제한된다.
이렇게 제작된 장치(1)는 발사에 대한 저항을 허용하고 모든 자유도의 차단을 허용하는 다축식 차단용 장치를 구성하는 것이 명확함을 이해해야 한다.
WO 2007/077350에서 언급한 바와 같이, 모든 차단 모듈의 조합된 작용에 의해 이러한 타입의 장치의 유용성, 즉 다음의 3가지 주요 기능이 달성된다. 제한된 개수의 차단 패드에 의한 테이블(3)과 지지 구조(5) 사이의 매우 낮은 진폭의 진동의 차단, 동일한 상기 차단 패드에 의한, 장비의 아이템 또는 장비(2)의 아이템의 세트에 의해 생성되는 소정 유효 토크의 전달, 및 발사 단계 동안의 높은 진폭의 충격 및 진동의 감쇠.
WO 2007/077350을 포함하는 종래 기술에 대한 이 장치의 유용성은, 장비(2)의 아이템에 의해 생성되는 X축, Y축 또는 Z축 상의 가능한 유효 토크의 전달이 전단보다는 인장/압축시의 모든 경우에 작동하는 패드의 보다 큰 강성으로 인해 보다 수월하다는 점이다. 도 1은 Z축을 중심으로 한 토크가 생성될 때 이러한 작용을 용이하게 시각화하는 것을 가능하게 한다.
게다가, 도 1에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 가요성 접합부의 특정 배치는 4개의 차단 모듈 모두의 접합부의 조합된 작용에 의해 모든 축 상에서의 병진 운동 및 회전을 방지하는 한편, 차단에 이용되는 단일 차단 모듈은 테이블(3)과 지지 구조(5) 간의 강력한 상대 이동을 결코 견딜 수 없다. 종래 기술에 비해 각각의 모듈의 구조를 현저히 단순하게 하는 것을 가능하게 하는 것은 적어도 3개, 바람직하게는 4개의 모듈의 이러한 조합된 작용이다. 도 1은 장비의 아이템의 설치면에서의 병진 운동에 있어서의 상대 이동과 종축을 중심으로 한 회전에 있어서의 상대 이동에 대한 이러한 조합된 작용을 매우 잘 예시하고 있다.
휴지 위치에서 종방향 가요성 접합부(14a) 및 접선 방향 접합부(14b) 각각과 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)의 대향면 사이의 이용 가능한 기능성 공간이 장치의 용례에 대해 조절되지 않은 경우, 장치의 하나 이상의 모듈(4)의 제2 외측 강성부(9b)의 시트(11b)를 체결하기 위한 스크루(13)를 쉽게 풀어서 제2 외측 강성부(9b)를 제거하고 휴지시에 예상되는 용례에 맞춰진 기능성 공간을 형성하기 위해 다른 치수 또는 강성을 갖는 종방향 가요성 접합부(14a) 및/또는 접선 방향 접합부(14b)가 설치된 유사한 구조의 다른 강성부로 교체한다.
도 3은 도 1의 세부 사항 Ⅲ에 도시된 모듈(4)의 변형예를 나타낸다. 이 변형예에서, 모듈(4)은 여전히 전술한 바와 같이 형성되는 내측 강성부(6) 및, 역시 전술한 바와 같이 형성되고 도 2a 및 도 2b에 도시한 2개의 외측 강성부(9a, 9b)를 포함하지만, 이들 2개의 외측 강성부는, 2개의 종방향 가요성 접합부(14a)와 2개의 접선 방향 가요성 접합부(14b)를 형성하는 탄성중합체(14)의 4개의 블럭(52)을 지지하는 제2 외측 강성부(9b)가 2개의 종방향 패드(12a)와 2개의 접선 방향 패드(12b)를 형성하는 4개의 패드(12)에 의해 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)에 연결되는 제1 외측 강성부(9a)의 반경 방향 내측에 배치된다는 점에서 도 1의 각각의 모듈(4)에 대한 차이점을 갖는다. 이 변형예에서, 가요성 접합부(14)를 보다 적절한 다른 접합부로 교체하기 위한 제2 외측 강성부(9b)의 교체는 단지 모듈(4)의 완전한 제거에 의해서만 실시될 수 있으며, 모듈의 내측 강성부(6)는 테이블(3)의 대응하는 플랜지(3a)의 볼트 결합을 해제함으로써 제거되어야만 하고, 모듈의 2개의 외측 강성부(9a, 9b)는 스크루(13)를 나사 결합 해제함으로써 지지 구조(5)로부터 제거되어야만 한다.
이들 실시예에서, 각각의 모듈(4)의 2개의 종방향 패드(12a) 및/또는 접선 방향 패드(12b)는 기하학적 형상과 강성에 있어서 서로 정확히 동일하며, 가능하다면 테스트 후에 장치(1)의 균형을 맞추도록 설치되는 것이 유리하다.
도 4는 4개의 가요성 접합부(14)가 내측 강성부에 의해 지지되는 2개의 변형예를 나타낸다(각각의 절반부가 하나의 변형예에 해당함).
도 4의 좌측 절반부의 변형예에서는, 역시 각각의 모듈(4)에 단일 내측 강성부(6)가 존재하고, 이 단일 내측 강성부는 반경 방향으로 연장되며, 내측 강성부의 반경 방향 내측 단부(7)는 그 체결축에 의해 개략적으로 나타낸 볼트 결합 요소(7a)에 의해 장비(2)의 아이템을 지지하는 테이블(3)의 부착을 위한 플랜지(3a)에 고착된다. 이 변형예에서, 내측 강성부(6)는 사실상 단일 부재, 예컨대 2개의 평행육면체 부분(8a, 8b)로 이루어진 반경 방향 외측부(8)와 반경 방향 내측부(7)를 포함하는 금속 부재로 형성된다. 내측 강성부(6)는 2개의 종방향 패드(12a)와 2개의 접선 방향 패드(이 절반부에서는 볼 수 없음)를 형성하는 4개의 탄성중합체 차단 패드(12)에 의해 외측 강성부(9)의 프레임(10)에 연결되며, 차단 패드 각각은 2개의 대향면 중 하나를 통해 평행육면체 부분(8a)의 4개의 측면 중 하나에 부착되고, 대향면 중 나머지 하나를 통해 프레임(10)에서 이 대향면을 향하는 내측 평탄면에 맞닿는 한편, 2개의 종방향 접합부(14a)와 2개의 접선 방향 접합부(이 절반부에서는 볼 수 없음)를 형성하는 4개의 탄성중합체 가요성 접합부(14) 각각은 2개의 대향면 중 기부를 형성하는 하나의 대향면을 통해 평행육면체 부분(8b)의 4개의 측면 각각에 부착되고, 각각의 가요성 접합부의 기부에 있는 대향면은 외측 강성부(9)의 프레임(10)의 4개의 내면 각각과 접촉하는 일 없이 이들 내면 각각을 향하며, 이에 따라 이 변형예에서는 각각의 가요성 접합부와 외측 강성부(9)의 대향면 사이에 기능성 공간이 형성된다.
이 변형예의 모듈(4)은, 본 발명에 따른 다축식 차단용 장치를 형성하기 위해 적어도 2개의 다른 모듈과 결합될 때 도 1 내지 도 3의 실시예의 모듈(4)과 같이 작동한다는 점을 이해해야 한다.
도 4는 장비의 아이템의 종축(Z) 상에서의 병진 운동에 있어서의 상대 이동과 장비(2)의 아이템의 상대 회전 틸팅 이동에 관한 차단 모듈의 조합된 작용을 매우 잘 예시한다. 모든 경우에, 차단 패드가 주로 해당 용례에 있어서 바람직한 요소인 인장/압축식으로 작용할 것이라는 것을 분명히 알 수 있다.
도 4의 우측 절반부의 변형예는 단지 4개의 가요성 접합부(14)가 제2 내측 강성부(15) 상에 장착된다는 점에서만 좌측 절반부의 변형예와 상이하며, 상기 제2 내측 강성부(15)는 착탈 가능하고 반경 방향으로 조정 가능한 방식으로 제1 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)에 장착되며, 제1 내측 강성부의 반경 방향 내측 단부 부분(7)은 다른 변형예에서와 같이 볼트 결합 요소(7a)에 의해 테이블(3)을 연결하기 위한 플랜지(3a)에 착탈 가능하게 부착된다. 이 변형예에서, 단일 외측 강성부(9)는 전술한 변형예에서와 같이 제작되는데, 즉 단일 외측 강성부는 접선 방향으로 배치되고 지지 구조에 나사 결합된 시트(11)에 의해 지지 구조에 부착되는 단일 프레임(10)을 포함하며, 제1 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)와 제2 내측 강성부(15)는 프레임(10) 내에서 반경 방향으로 맞물린다.
이 변형예에서, 제1 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)는 관형이며, 관형 부분(8)과 맞물리는 제2 내측 강성부(15)의 반경 방향 내측 부분(15a)을 수용하기 위해 반경 방향으로 외측으로 개방되어 있는 한편, 제1 내측 강성부(15)의 보다 큰 횡방향 단면을 갖는 평행육면체 형상의 반경 방향 외측 부분(15b)은 그 2쌍의 대향면 상에 2개의 접합부가 대칭이 되도록 4개의 가요성 접합부(14)를 지지하며, 이 가요성 접합부들은 프레임(10)의 4개의 내측 평탄면에 접촉하는 일 없이 이들 내면을 향하고, 상기 프레임의 동일한 내측 평탄면들은 4개의 탄성중합체 차단 패드(12)를 통해 제1 내측 강성부(6)의 평행육면체 반경 방향 외측 단부(8)의 4개의 외측 평탄면에 연결된다. 제1 내측 강성부(6)에 대한 제2 내측 강성부(15)의 부착은, 제2 내측 강성부(15)를 반경 방향으로 가로지르고, 그 스템을 통해 제1 내측 강성부(6)의 관형 반경 방향 외측 단부(8)의 저부에 있는 탭핑 보어(tapped bore)에 나사 결합되는 반경 방향 스크루(16)에 의해 이루어진다.
이에 따라, 가요성 접합부(14)를 변경하고, 그들의 강성(들) 및/또는 프레임(10)과의 기능성 공간(들)을 조정하기 위해서는 스크루(16)를 나사 결합 해제하고 제2 내측 강성부(15)를 장치의 용례에 보다 적합한 가요성 접합부(14)가 마련된 다른 것으로 변경하는 것만으로도 충분하다.
도 5의 변형예는 도 4의 좌측 절반부의 변형예에 해당하는 것으로, 단일 내측 강성부(6)는 2개의 평행육면체 부분(8a, 8b)를 갖는 반경 방향 외측 단부(8)에 대해 내측 강성부의 반경 방향 내측부(7)가 굴곡되어 있고, 2개의 평행육면체 부분 중 제1 부분은 패드(12)를 통해 단일 외측 강성부(9)의 프레임(10)에 연결되고, 제2 부분은 가요성 접합부(14)를 지지한다. 따라서, 각각의 차단 모듈(4)의 반경 방향 축(-YY)은 6과 같은 내측 강성부가 그 반경 방향 내측부(7)를 통해 도 1 내지 도 4를 참고하여 이미 전술한 바와 같이 볼트 결합(7a)을 통해 테이블(3) 상의 진동 장비(2)의 아이템의 설치면에 대해 하나의 동일한 각도(α)로 경사진다. 나사 결합에 의한 지지 구조(5)에 대한 단일 외측 강성부(9)의 착탈식 부착을 가능하게 하기 위해, 단일 내측 강성부(6)의 반경 방향 내측부(7)는 상기 설치면과 평행한 테이블(3)에 부착되는 한편, 외측 강성부(9)의 부착 시트는 동일한 각도로 경사진 면을 갖는데, 이 면에 외측 강성부(9)의 사각형 프레임(10)이 부착된다.
도 4 및 도 5의 3개의 변형예 각각에서, 2개의 종방향 가요성 접합부(14a)는 실질적으로 동일하고, 단일 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8b) 또는 테이블(3)에 고착된 제1 내측 강성부(6)에 대해 착탈 가능하고 반경 방향으로 조정 가능한 방식으로 설치되는 제2 내측 강성부(15)의 반경 방향 외측부(15b)의 양측에 장착되며, 이와 마찬가지로 도 1 내지 도 3의 14b와 같은, 이들 도면에서는 볼 수 없는 2개의 접선 방향 가요성 접합부는 실질적으로 동일하며, 접선 방향 축 상에서 실질적으로 대칭으로 단일 내측 강성부(6)의 이 동일한 반경 방향 외측 단부 부분(8b) 또는 제1 내측 강성부(6)에 설치되는 제2 내측 강성부(15)의 이 동일한 반경 방향 외측부(15b)의 양측에 설치된다.
굴곡된 내측 강성부를 사용하는 이러한 원리는 몇몇 경우에 있어서 차단 특성을 향상시키는 데 이점이 있으며, 이는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 장치의 변형예 모두에 적용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 4의 좌측 절반부에 따른 실시예의 부분적으로 다른 변형예를 제시하며, 도면의 제시는 단일 외측 강성부(9)의 사각형 프레임(10)과, 단일 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8), 그리고 탄성중합체 차단 패드(12) 및 탄성중합체 가요성 접합부로 제한된다.
또한 강성 내측부(6)의 반경 방향 외측 단부 부분(8)은 도 4의 좌측 절반부와 도 5에 관해서 이미 설명한 바와 같이, 종축(-ZZ) 상에서 이 반경 방향 외측 단부(8)의 양측에 대칭으로 배치된 2개의 종방향 차단 패드(12a)와, 접선 방향 축(-XX) 상에서 이 반경 방향 외측 단부(80)의 양측에 대칭으로 배치된 2개의 접선 방향 차단 패드(12b)로서 구성된 4개의 탄성중합체 블럭(12)에 의해 외측 강성부(9)의 프레임(10)에 연결된다. 그러나, 도 6 및 도 7의 변형예는 각각의 모듈(4)의 가요성 접합부 모두가 직육면체의 대략적인 외측 형상을 갖는 단일 탄성중합체 요소(24)로 이루어진다는 점에서 전술한 변형예와 상이하며, 탄성중합체 요소는 몰딩에 의한 경화(vulcanization) 또는 접합에 의해 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부 부분(8)의 반경 방향 외측 단부면에 대해, 따라서 차단 패드(12a, 12b)의 반경 방향 외측에 부착되고, 종축(-ZZ)과 평행한 차단 패드의 대향면이 2개의 접선 방향 가요성 접합부(12b)를 형성하도록, 종축(-ZZ)과 반경 방향 축(-YY)에 대해 수직인 탄성중합체 요소의 2개의 면이 2개의 종방향 가요성 접합부(24a)를 형성한다.
상기 예에서와 같이, 각각의 가요성 접합부(24a 또는 24b)는 휴지시에 또는 공칭 위치에서 기능성 공간에 의해 외측 강성부(9)의 프레임(10)의 4개의 평탄한 내측 대향면 각각으로부터 분리된다.
도 8은 도 6 및 도 7에 따른 변형예의 횡단면 또는 접선 방향 단면을 나타내며, 이 도면에서 대응하는 모듈의 가요성 접합부 모두를 형성하는 단일 탄성중합체 요소(34)는 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8) 둘레에 부착되는 사각형 단면의 탄성중합체 슬리브 형태로 형성되고, 상기 반경 방향 외측 단부(8)는, 예컨대 정사각형 단면을 갖는 직육면체 외측 형상을 갖는다. 반경 방향 외측 단부(8)에 이에 따라 탄성중합체 슬리브(34)가 마련되는 내측 강성부(6)는 2개의 종방향 가요성 접합부(34a)와 2개의 접선 방향 가요성 접합부(34b)를 구비하며, 이들 접합부는 도 7의 실시예의 접합부보다 얇으며, 이에 따라 외측 강성부(9)의 프레임(10)의 내측 대향면에 있어서 보다 큰 공칭 기능성 공간을 제공한다.
도 9는 사각형 횡단면을 갖는 슬리브 형상으로, 모듈(4)의 가요성 접합부 모드를 형성하는 단일 탄성중합체 요소(44)가 이 탄성중합체 요소의 4개의 평탄한 외면에 의해 단일 외측 강성부(9)의 프레임(10)의 중앙 개구의 4개의 평탄한 내면에 대해 고착되고, 이에 따라 이 변형예에서는 슬리브(44)의 2쌍의 대향면에 의해 형성되는 2개의 종방향 가요성 접합부(44a)와 2개의 접선 방향 가요성 접합부(44b)가 외측 강성부(9)에 의해 지지되며, 이 외측 강성부의 프레임(10)에는 단일 내측 부재(6)의 반경 방향 외측 단부(8)가 맞물리는 것인 또 다른 변형예를 제시한다. 이 예에서는, 탄성중합체 슬리브(44)의 두께가 실질적으로 도 8의 탄성중합체 슬리브(34)의 두께와 동일하기 때문에, 외측 강성부(9)의 프레임(10)과 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부가 동일한 치수를 갖는 것으로 가정하면 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)와 외측 강성부(9)의 가요성 접합부 사이의 기능성 공간이 도 8의 예에서의 값과 실질적으로 동일하다.
또한, 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부(8)가, 양변이 테이블(3)에 부착하기 위한 반경 방향 내측부에 인접한 부분의 내측 강성부(6)의 유사한 단면의 양변보다 큰 직사각형 또는 정사각형 단면을 가지면, 반경 방향 외측 단부(8)는 휴지시에 이들 가요성 접합부와 접촉하는 일 없이 보스와 마주하는 가요성 접합부(44a, 44b)의 자유단을 향하는 보스를 구비하거나 그러한 보스 자체를 형성하는 강성 접합부를 형성하며, 이 강성 접합부의 보스는 휴지 위치, 즉 공칭 위치에서부터 상기 접합부의 작동 위치까지 지나가기 위해 상기 가요성 접합부(44a, 44b)에 대한 보스의 최대 이동 거리에 대응하는 기능성 공간에 의해 분리된다.
이 예에서는 이전 예에서와 같이, 6과 같은 내측 강성부(들)와 9와 같은 외측 강성부(들)가, 예컨대 강 또는 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어진 금속제인 것이 바람직하다.
더욱이, 내측 강성부와 외측 강성부의 형상은 사각형 또는 평행육면체라기 보다는 대략 원통형일 수 있다는 점에 주목할 수 있다. 이 경우, 가요성 접합부는 (도 8에서와 같은) 내측 강성부와 (도 9에서와 같은) 외측 강성부 중 어느 하나에 부착되는, 결합 형상의 탄성중합체층으로 이루어질 수 있다.
도 10 내지 도 15의 예시적인 차단 모듈(4)은 단일 외측 강성부(59)를 포함하며, 이 단일 외측 강성부는 상기 예에서와 같이 5와 같은 지지 구조에 배치되고 접선 방향으로 부착되도록 구성되고 시트(61)를 구비하는 단일 금속부로 형성된 사각형 프레임(60)을 포함하며, 상기 단일 외측 강성부에는 또한 2개의 측방 강성 리브(62)를 통해 프레임(60)이 연결되며, 시트(61)는 작동 위치에서 프레임(60)의 2개의 측면에 걸쳐 후자의 반경 방향 외측을 향해 연장되고, 이 시트(61)에는 지지 구조에 대한 부착을 위한 스크루용의 3개의 슬롯이 피어싱(piercing)된다.
이 예시적인 모듈(4)은 또한 단일 내측 강성부(56)를 포함하며, 이 단일 내측 강성부는 반경 방향 플랜지(3a)는 없지만 도 1의 테이블(3)과 같은 원형 디스크 형태의 장비 유지 테이블의 에지에의 내측 강성부의 직접적인 부착을 위한 원호형 시트로서 구성된 반경 방향 내측부(57)를 포함하고, 이 시트(57)는 테이블에의 내측 강성부(56)의 부착을 위해 3개의 스크루를 수용하도록 저부가 피어싱된 3개의 하우징(57a)을 갖는다. 내측 강성부(56)는 또한 반경 방향 내측부(57)를 지닌 단일 금속부로 이루어지며 직육면체 외측 형상을 갖고 블라인드 및 반경 방향 태핑 보어(64)를 구비하는 반경 방향 단부 부재로서 구성된 반경 방향 외측부(58)를 포함하며, 상기 반경 방향 태핑 보어에는 유지 및 체결 스크루(66)가 조정 가능한 방식으로 나사 결합되며, 반경 방향 단부 부재(58)의 반경 방향 외측 상에는 역시 직육면체형의 외측 형상을 갖지만 평탄하고, 스크루(66)가 통과하는 중앙 오리피스가 피어싱된 금속 강성 접합부(65)가 마련된다. 금속 강성 접합부(65)는 이에 따라 내측 강성부(56) 상에 착탈 가능하고 반경 방향으로 조정 가능한 방식으로 장착되고, 따라서 교환 가능하다.
차단 패드와 가요성 접합부의 조립체는 단일 탄성중합체 요소(51)로 이루어지는데, 이 탄성중합체 요소는 실질적으로 사각형 단면의 슬리브(54)의 외측 형상을 갖고, 4개의 평탄한 외측면을 통해 외측 강성부(59)의 프레임(60)의 4개의 평탄한 내면에 결합 또는 경화된다. 탄성중합체 요소의 두께는 휴지시에 강성 접합부(65)와 접촉하는 일 없이 이 강성 접합부를 에워싸는 그 반경 방향 외측부에서 이 슬리브(51)가 2개의 종방향 대향 가요성 접합부(54a)와 2개의 접선 방향 대향 가요성 접합부(54b)를 형성하기에 충분하며(도 11 내지 도 13 및 도 15 참고), 이 슬리브(54)의 반경 방향 내측부는 2개씩 대향하는 4개의 동일한 평행육면체 블럭(52)을 통해, 역시 직사각형 단면을 갖고 외측 슬리브(54)보다 얇으며 그 4개의 평탄한 내면을 통해 반경 방향 단부 부재(58)의 4개의 평탄한 외측면에 기계적으로 또는 접합에 의해 고착되어 반경 방향 단부 부재를 에워싸는 내측 슬리브(53)에 연결되며, 슬리브(54)는 외측 강성부(59)의 프레임(60)에 맞물린다. 따라서, 내측 슬리브(53)와 외측 슬리브(54)를 함께 연결하는 4개의 탄성중합체 블럭(52)은 도 11 내지 도 13 및 도 15에 도시한 바와 같은 2개의 대향하는 종방향 차단 패드(52a)와 2개의 대향하는 접선 방향 차단 패드(52b)로 이루어지고, 한편으로 도 12 및 도 15의 단면도는 종방향 패드(52a) 및 종방향 가요성 접합부(54a)를, 다른 한편으로 도 13의 단면도는 접선 방향 패드(52b)와 접선 방향 가요성 접합부(54b)를 보다 구체적으로 각각 보여준다.
강성 접합부(65)의 교환성으로 인해 강성 접합부의 대향면들 중 2개의 대향면과 2개의 종방향 가요성 접합부(54a) 사이, 그리고 강성 접합부의 나머지 2개의 대향면과 2개의 접선 방향 가요성 접합부(54b) 사이의 기능성 공간을 조정하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 이러한 교환성으로 인해 또한 이 강성 접합부(65)의 두께를 조정하는 것이 가능하며, 반경 방향 단부 부재(58)에 대한 강성 접합부 반경 방향 위치 설정으로 인해 가요성 접합부(54a, 54b)에 대해 강성 접합부를 적절하게 위치 설정하는 것이 가능하다.
이 장치의 작동은 선행 예의 장치의 작동과 동일하며, 이와 마찬가지로 탄성중합체 차단 패드와 가요성 접합부의 제작은, 특히 강성 접합부(65) 둘레의 탄성중합체에 의해 점유되지 않는 체적을 채우기 위해 코어 또는 커버를 사용함으로써 2개의 부분, 즉 내측 강성부(56)와 외측 강성부(59) 간, 그리고 이 강성 접합부(65)와 4개의 패드(52) 간의 탄성중합체-금속 접착을 보장하기 위해 금속부의 표면 처리 후에 탄성중합체를 몰딩함으로써 달성될 수 있다. 이러한 강성 접합부(65)의 착탈 가능한 장착으로 인해, 경화에 의해 내측 강성부(56)와 외측 강성부(59)의 대응하는 준비된 표면에 부착되는 탄성중합체의 몰딩 이후에 이러한 코어 또는 커버를 제거하는 것이 보다 용이해진다.
이러한 예에서는 또한, 강성 접합부(65)의 에지가 가요성 접합부(54a, 54b)를 향하는 보스로 이루어진다는 점에 유념해야 하며, 가요성 접합부와 함께 이 보스는 진폭이 큰 진동을 제한하고 필터링하기 위해 가요성 접합부의 유지 위치에서의 작동 위치로의 통과를 허용하는 기능성 공간을 형성하며, 미세 진동은 차단 패드(52a, 52b)에 의해 감쇠되고 필터링된다.
장치의 변형예(도 12 내지 도 15에 도시하지 않음)에서는 상이한 탄성중합체를 사용하여 패드와 접합부를 제작하거나 패드와 접합부 사이의 가능한 상호 작용 공간을 방지하는 것이 바람직하기 때문에 차단 패드와 가요성 접합부 간의 결합은 존재하지 않는다는 점(코어가 차단 패드와 가요성 접합부 사이에 배치될 수 있음) 역시 유념할 수 있다.
본 발명의 이들 변형예 모두에 있어서, 차단 패드(12, 52) 및/또는 가요성 접합부(14, 24, 34, 44, 54)의 형상(들)은 너무 많은 제약 없이 선택될 수 있으며, 바람직한 형상으로는 소량의 이동을 위한 선형성 및 단순성으로 인해 평행육면체 또는 원통형이 있지만, 절두원추형 또는 피라미드 형상도 가능하다. 이와 마찬가지로, 각각의 패드 및/또는 가요성 접합부는 탄성중합체로 형성된 단일 부재일 수도 있고, 예컨대 상이한 강성의 탄성중합체로 이루어진 복수 층이 적층될 수도 있으며, 패드 및 가요성 접합부의 탄성중합체는 동일할 수도 있고 상이한 탄성중합체일 수도 있다.
이러한 변형예 각각에 있어서, 단면과, 높이와, 점탄성율과, 종방향 패드(12a)와 내측 강성부(들)(6)의 중간면 사이의 각도, 그리고 차단 모듈의 반경 방향 축과 장비(2)의 아이템의 설치면 사이의 각도의 관점에서 12와 같은 차단 패드의 특성은, (14와 같은 가요성 접합부의 작동 지점 아래에서의) 소량의 이동에 있어서 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 전달율의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 이에 따라 예컨대 장비(2)의 아이템에 의해 위성의 지지 구조(5)에 전달되는 힘 및 토크에 있어서 진폭이 낮은 진동은 주어진 주파수를 위에서 정확하게 필터링되는 것을 보장하고 장비(2)의 아이템에 의해 생성되는 유효 힘 및 토크가 상기 주어진 주파수 아래애서 유해하게 악화되는 일 없이 전달되는 것을 보장하기 위해, 선택된다.
이와 마찬가지로, 탄성중합체의 단면 및 높이와, 탄성중합체의 점탄성율과, 가요성 접합부의 탄성중합체와 휴지시에 이 탄성중합체를 향하는 강성부 사이의 공간의 치수의 면에서 14와 같은 가요성 접합부의 특성은, 큰 하중이 장치에 인가될 때 12와 같은 차단 패드의 너무 큰 변형이 회피되고, 이에 따라 임의의 손상 또는 바람직하지 않은 비가역적인 현상을 방지하며, 이와 동시에 장치를 위해 제공되는 전체 작동 범위에서 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 전달률의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 따라서 위성의 지지 구조(5)에 의해 장비(2)의 아이템에 전달되는 힘 및 토크에 있어서의 진폭이 낮은 진동 및 충격이 정확하게 필터링되도록 선택된다.
차단 모듈(4)의 제조를 보다 용이하게 하기 위해서는, 차단 패드(12, 52)와 가요성 접합부(14, 24, 34, 44, 54)를 위해 동일한 타입의 탄성중합체를 사용하는 것이 매우 유리하다는 점에 주목해야 한다.
차단 모듈(4)의 내측 강성부(6 또는 56)가 장비(2)의 아이템 또는 장비 유지 테이블(3)을 갖는 본체를 형성하도록 차단 모듈의 내측 강성부를 제작하는 것도 또한 가능하며, 이로 인해 장비는 덜 모듈형이 되기는 하지만, 보다 소형화(할당 가능한 부피의 사양)되고 보다 일체화되게 된다.
필요하다면, 본 발명의 장치에 관한 적어도 일부 실시예는 다양한 조정, 즉 각각의 가요성 접합부와 대응하는 모듈의 내측 강성부 또는 외측 강성부의 대향부 사이의 기능성 공간의 조정을 가능하게 하며, 이러한 공간은 종방향 또는 접선 방향에 따라, 심지어는 각각의 방향에 있어서의 방위 및/또는 탄성중합체(들) 및/또는 가요성 접합부의 구조의 선택에 의해 가요성 접합부의 강성에 따라 달라지며, 가요성 접합부의 강성도도 또한 종방향 및 접선 방향에 따라 또는 이들 방향에 있어서의 방위에 따라 달라질 수 있다.
1 : 다축식 차단용 장치
2 : 장비
3 : 장비 유지 테이블
4 : 차단 모듈
5 : 지지 구조
6, 56 ; 내측 강성부
9, 59 : 외측 강성부
12, 52 : 차단 패드
14, 24, 34, 44, 54 : 가요성 접합부
44, 51 : 단일 탄성 중합체 요소

Claims (24)

  1. 위성의 지지 구조(5)에 탑재되어, 진동을 생성하는 장비(2)의 적어도 하나의 아이템을 다축식으로 차단하는 다축식 차단용 장치(1)로서,
    이 다축식 차단용 장치는 진동 장비(2)의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체(3)의 둘레 상에 배치되는 적어도 3개의 차단 모듈(4)을 포함하고, 각각의 차단 모듈(4)은 적어도 2개의 강성부(6, 9, 9a, 9b, 59)를 포함하며, 이들 강성부 중 외측 강성부(9, 9a, 9b, 59)라고 하는 적어도 하나의 강성부는 지지 구조(5)에 부착(13)되도록 구성되며, 이들 강성부 중 내측 강성부(6, 56)라고 하는 적어도 하나의 다른 강성부는 진동 장비(2)의 상기 아이템 또는 진동 장비의 지지체(3)에 부착(7a)되도록 구성되고, 상기 내측 강성부(6, 56)는 상기 지지 구조(5)의 중심을 통과하는 각 차단 모듈(4)의 반경 방향 축(-YY)을 따라 연장되고, 적어도 하나의 내측 강성부(6, 56)와 적어도 하나의 외측 강성부(9, 9a, 59)는 적어도 하나의 탄성중합체 차단 패드(12, 52)에 의해 서로 연결되어 그 변형에 의해 장비(2)의 상기 아이템에 의해 생성된 진폭이 낮은 진동의 전달을 감쇠시키며, 각각의 차단 모듈(4)은 적어도 하나의 내측 강성부(6, 56) 또는 적어도 하나의 외측 강성부(9, 9b, 59)에 장착되고 각기 휴지시에 다른 각각의 외측 강성부(9, 59) 또는 내측 강성부(6, 56)와 각각 접촉하는 일 없이 이들과 대향하는 자유단을 구비하는 적어도 2개의 가요성 접합부(flexible abutment)(14, 24, 34, 44, 54)를 더 포함하며, 상기 각각의 적어도 2개의 가요성 접합부(14, 24, 34, 44, 54)는 상기 적어도 하나의 차단 패드(12, 52)의 적어도 하나의 변형축에 대해 작용하고, 종방향 접합부(14a, 24a, 34a, 44a, 54a)라고 하는 2개의 가요성 접합부는 각 차단 모듈(4)에 공통된 상기 장비(2)의 종축(-ZZ) 상에서 종축(-ZZ)을 따르는 양방향 각각으로 작용하며,
    상기 각각의 차단 모듈(4)은 상기 반경 방향 축(-YY)과 상기 종축(-ZZ)에 수직한 접선 방향 축(-XX)을 따라서 접선 방향 축(-XX)을 따르는 양방향 각각으로 작용하는, 접선 방향 접합부(14b, 24b, 34b, 44b, 54b)라고 하는 2개의 가요성 접합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단 모듈(4)의 상기 가요성 접합부(14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b, 44a, 44b, 54a, 54b) 각각은 적어도 하나의 탄성중합체 요소를 포함하고, 상기 탄성중합체 요소는 대응하는 가요성 접합부가 작동 위치에 있을 때, 탄성중합체 요소를 향하는 상기 다른 강성부(9, 6, 56)와 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4)에 있는 적어도 하나의 가요성 접합부(44a, 44b, 54a, 54b)의 상기 탄성중합체 요소(44, 51)는 상기 다른 외측 강성부 또는 내측 강성부(6, 56)를 향하고 휴지시에 이들 다른 강성부(6, 56)와 접촉하지 않는 자유단을 가지며, 상기 다른 외측 강성부 또는 내측 강성부는 상기 탄성중합체 요소(44, 51)를 향하고 상기 다른 강성부(6, 56)의 금속 보스로 이루어진 부분(8, 65)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4)은 접선 방향 축(-XX) 상에 장착되는, 접선 방향 패드(12b)라고 하는 적어도 하나의 차단 패드 및 종축(-ZZ) 상에 장착되는, 종방향 패드(12a)라고 하는 적어도 하나의 차단 패드 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4)은 종축(-ZZ) 상에서 상기 차단 모듈(4)의 내측 강성부(6)의 양측에 대칭으로 장착되는, 2개의 종방향 차단 패드(12a) 또는 접선 방향 축(-XX) 상에서 상기 차단 모듈(4)의 내측 강성부(6)의 양측에 대칭으로 장착되는, 2개의 접선 방향 차단 패드(12b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4) 상에는, 2개의 종방향 가요성 접합부(14a)가 종축(-ZZ) 상에서 내측 강성부(6)의 양측에 대칭으로 장착되고, 2개의 접선 방향 가요성 접합부(14b)가 접선 방향 축(-XX) 상에서 내측 강성부(6)의 양측에 대칭으로 장착되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈의 가요성 접합부(24a, 24b, 34a, 34b, 44a, 44b, 54a, 54b) 모두는, 내측 강성부(들)(6)와 외측 강성부(들)(9, 59) 중 하나(6, 9, 59)에 부착되고 다른 외측 강성부 또는 내측 강성부(6)를 각각 향하는 단일 탄성중합체 요소(23, 34, 44, 51)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4)에 있는 차단 패드(52a, 52b) 모두와 가요성 접합부(54a, 54b) 모두는 단일 탄성중합체 요소(51)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4)은 2개의 외측 강성부(9a, 9b)를 포함하며, 하나의 외측 강성부(9b)는 가요성 접합부(14) 모두를 지지하고, 나머지 하나의 외측 강성부(9a)는 상기 적어도 하나의 차단 패드(12)에 의해 상기 차단 모듈(4)의 상기 내측 강성부 또는 하나의 내측 강성부(6)에 연결되며, 상기 가요성 접합부의 가요성부는 가요성 접합부 모두를 지지하는 상기 외측 강성부의 내면이나, 상기 내측 강성부 또는 하나의 내측 강성부의 외면에 부착되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  10. 제9항에 있어서, 가요성 접합부(14)를 지지하는 상기 외측 강성부(9b)는 상기 차단 모듈(4)의 다른 외측 강성부(9a)에 대해 반경 방향 외측 위치에서 상기 지지 구조(5)에 착탈 가능하게 부착(13)되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4) 상에는, 제1 내측 강성부(6)가 진동 장비(2)의 상기 아이템 또는 이 진동 장비의 지지체(3)에 부착되고, 상기 적어도 하나의 차단 패드(12)를 통해 상기 차단 모듈(4)의 상기 외측 강성부 또는 하나의 외측 강성부(9)에 연결되며, 가요성 접합부(14) 모두는 상기 제1 내측 강성부(6)에 착탈 가능하고 위치 조정 가능한 방식으로 부착되는 제2 내측 강성부(15)에 의해 지지되고, 상기 가요성 접합부의 가요성부는 상기 외측 강성부 또는 하나의 외측 강성부의 내면이나 제2 내측 강성부의 외면에 부착되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가요성 접합부(14)는 반경 방향 단부 부재로서 구성된 상기 제2 내측 강성부(15)의 반경 방향 외측 단부(15b) 상에 또는 이 반경 방향 외측 단부 둘레에서 지지되고, 상기 제2 내측 강성부는 착탈 가능하고 반경 방향으로 조정되도록, 상기 적어도 하나의 차단 패드(12)를 통해 상기 또는 하나의 외측 강성부(9)의 프레임(10)에 연결되는 상기 제1 내측 강성부(6) 내에 부분적으로 설치되며, 상기 프레임(10)에서 상기 제1 내측 강성부(6)와 제2 내측 강성부(15)가 반경 방향으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 차단 모듈(4) 상에서, 가요성 접합부(24a, 24b, 34a, 34b)의 가요성부는 하나의 동일한 내측 강성부(6)에 부착되고, 단일 탄성중합체 요소(24, 34)로 구성되며, 상기 탄성중합체 요소는 일반적인 형상이 각각 평행육면체 또는 원통형인, 내측 강성부(6)의 반경 방향 외측 단부 부분(8) 상에 또는 이 부분 둘레에 부착되고, 휴지시에 적어도 하나의 외측 강성부(9)의 결합 형상의 프레임(10)에 접촉하는 일 없이 맞물리는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 모듈 상에서(4), 가요성 접합부(44a, 44b, 54a, 54b)의 가요성부는 하나의 동일한 외측 강성부(9, 59)에 부착되고, 슬리브 형상의 단일 탄성중합체 요소(44, 54)로 구성되며, 상기 탄성중합체 요소는 그 외면을 통해 상기 외측 강성부(9, 59)의 프레임(10, 60) 내부에 부착되고, 휴지시에 강성 접합부(8, 65)에 접촉하는 일 없이 이 강성 접합부(8, 65)를 에워싸고, 상기 강성 접합부는 내측 강성부(6, 56)의 반경 방향 단부 부재(8, 58) 상에 장착되고, 반경 방향 외측으로 돌출하며 외측 강성부(9, 59)의 상기 프레임(10, 60)에 맞물리는 결합 형상인 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 강성 접합부(65)는 교환 가능하며, 평행육면체 또는 원통 형상을 갖고, 내측 강성부(56)의 상기 반경 방향 단부 부재(58)의 반경 방향 외측 단부에 부착되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 차단 모듈(4) 각각은, 상기 차단 모듈(4)의 내측 강성부(6)가 고착되는 장치 유지 테이블(3) 상의 진동 장비(2)의 아이템의 설치면에 대해 하나의 동일한 각도(α)로 경사진 그 반경 방향 축(-YY)을 갖는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다축식 차단용 장치는 3개의 동일한 차단 모듈(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다축식 차단용 장치는 정사각형의 꼭지점에 배치되고 정사각형의 대각선(D1, D2)에 대해 대칭으로 배향된 4개의 동일한 차단 모듈(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단면과, 높이와, 점탄성계수와, 종방향 패드(12a)와 내측 강성부(들)(6)의 중간면 간의 각도, 그리고 차단 모듈(4)의 반경 방향 축(-YY)과 장비(2)의 아이템의 설치면 간의 각도의 관점에서, 차단 패드(12a, 12b)의 특성은, 가요성 접합부(14a, 14b)의 작동 위치 아래에서의 미소 이동에 있어서 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 응력의 전달율의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 이에 따라 장비(2)의 아이템에 의해 지지 구조(5)에 전달되는 힘 및 토크에 있어서 진폭이 낮은 진동은 주어진 주파수 위에서 정확하게 필터링되고, 장비(2)의 아이템에 의해 생성되는 유효 힘 및 토크가 상기 주어진 주파수 아래에서 유해하게 악화되는 일 없이 전달되는 것을 보장하기 위해, 선택되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  20. 제2항에 있어서, 탄성중합체의 단면 및 높이와, 탄성중합체의 점탄성계수와, 가요성 접합부(14a, 14b)와 가요성 접합부를 향하는 강성부(6, 9) 사이의 공간의 치수의 관점에서 가요성 접합부(14a, 14b)의 특성은, 큰 하중이 장치(1)에 인가될 때 차단 패드(12a, 12b)의 너무 큰 변형이 회피되고, 이에 따라 임의의 손상 또는 바람직하지 않은 비가역적인 현상을 방지하며, 이와 동시에 장치(1)에 대해서 예상되는 전체 작동 범위에서 3개의 축 상에서의 힘 및 토크에 있어서의 응력의 전달률의 주파수 함수가 특정 템플릿에 대응하고, 따라서 지지 구조(5)에 의해 장비(2)의 아이템에 전달되는 힘 및 토크에 있어서의 진폭이 큰 진동 및 충격이 정확하게 필터링되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  21. 제1항에 있어서, 장비(2)의 아이템은 위성에 탑재되는 항공 우주용 장비의 아이템이고, 상기 장비(2)의 아이템은, 반작용 휠(reaction wheel), 키네틱 휠(kinetic wheel), 모멘텀 휠, 에너지 저장 휠, 자이로다인(gyrodine), 자이로스코픽 액추에이터 및 CMG로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 진동 생성 회전부를 포함하며, 상기 장비(2)의 아이템에는 다축식 차단 장치(1)가 설치되며, 상기 다축식 차단 장치는 정적 하중 및 위성의 발사시에 발생하는 동적 하중을 견뎌야만 하는 것인 다축식 차단용 장치.
  22. 제1항에 있어서, 장비(2)의 아이템은 위성에 탑재되는 항공 우주용 장비의 아이템이고, 상기 장비(2)의 아이템은 시간 경과에 따라 진동을 생성하는 적어도 하나의 주기적 성분을 포함하는 이동으로 병진 운동하도록 작동되는 적어도 하나의 부분을 포함하며, 상기 장비(2)의 아이템에는 다축식 차단 장치(1)가 설치되며, 상기 다축식 차단 장치는 정적 하중 및 위성의 발사시에 발생하는 동적 하중을 견뎌야만 하는 것인 다축식 차단용 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 다축식 차단용 장치는 장비의 아이템 세트를 차단하고, 장비의 아이템 세트 중 적어도 하나의 아이템은 파괴성이 있고, 이들 아이템 모두는 하나의 동일한 장비 유지 테이블(3) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 다축식 차단용 장치는 위성의 일부를 위성의 다른 부분에 대하여 차단하는 것을 특징으로 하는 다축식 차단용 장치.
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