KR101635012B1 - 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치 - Google Patents

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Abstract

주름부를 포함하는 멤브레인의 피로수명을 검사하기 위한 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치는 화물창의 멤브레인 시편을 피로시험장치에 장착하기 위한 것으로, 시편의 서로 다른 방향의 두 주름부와 교차부를 기준으로 구획되는 4개의 평면부 중 마주보는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1방향 베이스와, 시편의 교차부를 중심으로 제1방향 베이스와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 피로시험장치의 체결부에 장착되는 장착부재를 포함한다.

Description

멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치 {JIG FOR FIXING SPECIMENS USED MEMBRANE FATIGUE TEST OF MEMBRANE}
본 발명은 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주름부를 포함하는 멤브레인의 피로수명을 검사하기 위한 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치에 관한 것이다.
액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, 수송의 편의성을 위해 공업적으로 상온에서 기체인 것을 액체로 한 것이다. 액화가스 중에서 중요하게 사용되는 것 중 하나로 액화천연가스가 있다. 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 ‘LNG’라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162°C로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화가스 수송선박이 개발되었다.
그런데, 액화가스 수송선박에는 초저온상태로 액화시킨 액화가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어 있어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162°C 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열패널 구조로 설계되어야 한다. 이러한 액화가스 수송선박의 화물창은 그 구조에 따라 독립형(self-supporting) 방식과 멤브레인(membrane) 방식으로 구분할 수 있다.
액화가스가 단열패널 내부에 누설되는 경우 온도 증가에 따른 급격한 체적 팽창으로 인하여 화물창의 파손을 야기할 수 있다. 따라서, 멤브레인 방식의 화물창은 화물창 내부의 액화가스를 밀봉하기 위하여 멤브레인을 이용하는 주방벽을 구비한다. 화물창의 방벽은 기밀성 향상과 단열패널 보호를 위하여 2중으로 설치된다. 주방벽은 액화가스와 직접 접촉하여 수용공간을 둘러싸도록 마련되고, 금속재질의 멤브레인 시트를 서로 용접하여 설치된다. 보조방벽은 상부 단열패널과 하부 단열패널 사이에 마련되어 주방벽이 침투되었을 때 하부 단열패널을 보호하고, 트리플렉스(triplex)를 이용하고나 금속재질의 멤브레인을 이용한다.
금속재질의 멤브레인을 이용하는 방벽은 열응력을 해소하기 위하여 서로 직교하는 두 방향의 주름부를 포함할 수 있다. 멤브레인 방벽은 극저온의 상황에서 수축과 팽창을 반복하면서 피로가 누적되게 되므로, 화물창의 안정성 확보를 위해서는 일정 기준 이상의 피로수명을 갖는 멤브레인 방벽을 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 멤브레인의 피로수명을 시험하기 위하여는 멤브레인 시편을 피로시험 장치에 고정하는 고정장치가 필요하다.
한국 공개특허공보 10-2011-0012372호는 피로 시험용 멤브레인의 장착 장치에 대하여 개시하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2011-0012372호(2011.02.09.)
본 발명의 실시예는 2방향의 주름부를 갖는 멤브레인 시트의 피로수명을 시험하는 데 있어서, 1축 피로시험 장치를 이용하면서도 서로 다른 방향의 주름부에 변위를 인가할 수 있는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 제공하고자 한다.
또한, 두 방향의 주름부 사이의 방향으로 인장력을 인가하여 피로시험을 진행함으로써 한 방향의 인장력으로 두 방향의 주름부에 모두 변위를 발생시킬 수 있음으로써, 실험이 간편하고 시간이 절약되며 신뢰성 있는 시험결과를 얻을 수 있는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 제공하고자 한다.
또한, 인장력이 인가되는 방향을 변경함으로써 다양한 상황에서의 시험결과를 얻을 수 있는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 제공하고자 한다.
또한, 다양한 두께의 시편을 이용할 수 있는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창의 멤브레인 시편을 피로시험장치에 장착하기 위한 고정장치에 있어서, 시편의 서로 다른 방향의 두 주름부와 교차부를 기준으로 구획되는 4개의 평면부 중 마주보는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1방향 베이스; 및 상기 시편의 교차부를 중심으로 상기 제1방향 베이스와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 상기 피로시험장치의 체결부에 장착되는 장착부재;를 포함하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스와 상기 장착부재의 결합은, 상기 제1방향 베이스 또는 상기 장착부재 중 어느 하나에 형성되고 상기 시편의 교차부를 중심으로 하는 원호로 마련되는 결합홈과, 상기 제1방향 베이스 또는 상기 장착부재 중 다른 하나에 마련되는 결합돌기의 결합에 의하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 결합돌기는 상기 결합홈으로부터 면외방향으로 분리되는 것을 방지하는 걸림부를 구비하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 결합홈의 일측은 개구되고, 상기 결합돌기는 개구된 결합홈의 일측으로 삽입되어 결합하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 결합홈과 결합돌기는 상기 시편의 교차부를 중심으로 서로 다른 반경에 복수로 마련되는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스와 장착부재는 임의의 지점에서 고정 가능하도록 결합하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스와 장착부재의 고정은 상기 장착부재를 관통하도록 나사결합하는 고정핀이 상기 제1방향 베이스를 가압하여 상기 제1방향 베이스가 상기 장착부재 상에 고정되는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 및 제2 제1방향 베이스를 포함하고, 상기 장착부재는 제1 및 제2 제1방향 베이스에 각각 결합하는 제1 및 제2 장착부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 장착부재에 각각 결합하는 복수의 가이드블럭과, 상기 복수의 가이드블럭을 관통하는 가이드핀을 포함하는 제1방향 가이드부재를 더 포함하고, 상기 가이드핀은 제1방향으로 마련되어 상기 가이드블럭과 결합되는 상기 제1 및 제2 장착부재의 움직임을 제1방향으로 안내하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스에 의해 지지되지 않는 시편의 다른 2개의 평면부의 일면을 각각 지지하는 제2방향 베이스; 및 상기 제2방향 베이스에 의해 지지되는 평면부의 타면을 각각 지지하고 상기 제2방향 베이스와 결합하는 커버부재;를 더 포함하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 및 제2 제1방향 베이스를 포함하고, 상기 커버부재는 상기 제1 및 제2 제1방향 베이스 중 어느 하나와 결합하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 제1방향 베이스는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 및 제2 제1방향 베이스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 제1방향 베이스가 제1방향으로 배열될 수 있도록 가이드하여 고정하는 제1방향 고정부재;를 더 포함하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치는 제1축 방향과 제2축 방향 사이의 방향으로 인장력을 제공하여 두 방향의 주름부에 모두 변위를 발생시킬 수 있기 때문에, 제1축과 제2축 방향으로 동시에 열응력이 작용하는 실제상황과 더욱 유사한 상황 하에서 피로 시험을 실행할 수 있어 실험 결과의 신뢰성이 향상된다.
또한, 멤브레인 시편의 면외방향 움직임을 차단하여 시편의 변위가 면내방향으로만 발생하도록 하여 보다 실험 결과의 신뢰성이 향상된다.
또한, 다양한 방향으로 인장력을 제공할 수 있도록 하여 다양한 상황에서의 실험결과를 얻을 수 있어 보다 실험 결과의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 사용하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 사용하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 나타내는 것으로,
도 4는 평면도를, 도 5는 저면도를, 도 6은 측면도를, 도 7은 사시도를, 도 8은 분해사시도를 도 9는 도 4의 A-A 단면도를 나타낸다.
도 10은 장착부재와 제1방향 베이스의 결합을 나타내는 도면이다.
도 11은 제1방향 고정부재와 제1방향 베이스의 결합을 나타내는 도면이다.
도 12는 각도를 달리하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
액화가스 수송선박의 화물창 단열패널 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다. 액화가스 화물창은 기밀 안정성을 확보하기 위하여 액화가스의 수용공간을 둘러싸도록 밀봉하는 주방벽(35)과 2층 구조의 단열패널(20, 30) 구조체를 포함하고, 상부 단열패널(30) 구조체와 하부 단열패널(20) 구조체 사이에 보조방벽(31)을 포함하는 것이 보통이다.
하부 단열패널(bottom insulation panel; 20)은 액화가스 수송선박의 외벽(10) 내면에 설치되고, 견고한 고정을 위하여 하부 보강패널(21)을 매개로 하여 에폭시 매스틱(epoxy mastic; 11)에 의해 부착됨과 동시에 스터드볼트(stud bolt; 12)에 의해 기계적으로도 고정된다.
더 자세히 설명하면, 매스틱(11)은 탄성을 가지는 접착 물질로 하부 보강패널(21) 하면에 발라진 후 외벽(10)에 부착다. 매스틱(11)은 하부 단열패널(20)의 단차를 조절할 수 있으며, 하부 단열패널(20)에 가해지는 하중을 흡수할 수도 있다. 외벽(10) 내면에는 스터드볼트(12)가 용접 결합되고, 하부 단열패널(20)은 스터드볼트(12)가 삽입될 수 있도록 관통홀(22)을 형성한다. 관통홀(22) 사이로 스터드볼트(12)가 삽입되면 너트(13)를 이용하여 하부 보강패널(21)과 스터드볼트(12)를 견고히 고정한다. 그 후 원기둥 형태의 폼 플러그(23)를 관통홀(22)에 삽입하여 하부 단열패널(20)을 마감한다.
인접하는 하부 단열패널(20)은 서로 간격을 두고 결합하고, 하부 단열패널(20)의 고정이 완료된 후 하부 단열패널(20) 사이의 간격에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(flat joint; 24)가 채워진다.
하부 단열패널(20) 구조체 상에는 기밀성 확보를 위한 보조방벽(31) 및 보조연결방벽(32)이 설치된다. 보조방벽(31)은 하부 단열패널(20) 상에 설치되고, 인접하는 보조방벽(31)은 보조연결방벽(32)에 의해 연결됨으로써 보조방벽(31)의 밀봉이 완료된다. 이 때, 보조방벽(31) 및 보조연결방벽(32)은 다양한 재료 및 방법으로 설치될 수 있다.
일 예로 보조방벽(31)은 리지드 트리플렉스(rigid triplex)일 수 있으며, 하부 단열패널(20) 또는 그 위에 부착되는 플라이우드(plywood)에 부착 고정될 수 있다. 또한 보조연결방벽(32)은 에폭시 글루 등의 접착제를 이용하여 리지드 트리플렉스(rigid triplex; 31) 상에 부착되는 서플 트리플렉스(Supple triplex; 32)일 수 있다.
위에서 설명한 부착형 보조방벽(31) 이외에도 용접형 보조방벽(31)을 사용할 수도 있다. 용접형 보조방벽(31)은 금속재질(SUS 등)의 멤브레인을 사용할 수 있으며, 하부 단열패널(20) 또는 그 위에 부착되는 플라이우드에 앵커 스트립(anchor strip, 미도시) 등을 매개로 하여 용접에 의해 고정될 수 있다. 이 경우 보조방벽(31)과 하부 단열패널(20)이 직접 접착되는 것을 배제하여 접착면에 열응력이 집중하는 것을 방지할 수 있다. 또한 보조연결방벽(32) 역시 보조방벽(31)과 동일한 재질을 사용하여 용접 결합될 수 있다.
상부 단열패널(top insulation panel; 30)은 하부 단열패널(20) 사이에 적층 고정되고 인접하는 상부 단열패널(30) 사이에는 연결패널(33)(또는 탑 브릿지 패널, top bridge panel)이 설치된다. 연결패널(33)은 서플 트리플렉스(32) 상에 에폭시 글루를 이용하여 부착 고정될 수 있다.
상부 단열패널(30)과 연결패널(33)의 설치가 완료된 후 금속재질의 멤브레인을 이용하는 주방벽(35)이 상부 단열패널(30)과 연결패널(33) 상에 앵커 스트립(미도시)을 매개로 부착됨으로써 화물창이 완성된다. 주방벽(35)은 열응력을 해소하기 위하여 서로 교차하는 두 방향의 주름부(36)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 고정장치는 용접형 보조방벽(31)이 열응력 해소를 위한 주름부를 포함하는 경우에 보조방벽(31)으로 사용되는 멤브레인 또는 주방벽(35)으로 사용되는 멤브레인의 피로수명을 검사할 수 있는 장치이다. 또한, 위에서 설명한 화물창 구조를 포함하여 다양한 화물창 구조에도 사용될 수 있을 것이다.
다음으로는 종래의 멤브레인 고정장치와 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 고정장치를 비교하여 설명하도록 한다. 도 2는 종래의 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 사용하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 사용하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이다.
피로시험장치(40)는 제1축 방향으로 배열되는 제1 체결부(41)와 제2 체결부(42)를 포함한다. 제1 체결부(41)와 제2 체결부(42)는 멤브레인 시편(60)을 고정하는 고정장치(50)와 맞물려 제1축 방향으로 인장 및 수축 운동을 반복하여 시편(60)의 피로수명을 테스트한다.
종래의 고정장치(50)는 제1 체결부(41)에 고정되는 제1 장착부(51)와, 제2 체결부(42)에 고정되는 제2 장착부(52)를 포함하고, 시편(60)은 제1 장착부(51)와 제2 장착부(52) 위에 놓여진 후 고정플레이트(53)에 의해 고정된다. 이 때 고정플레이트(53)는 제1방향 주름부(61)와 제2방향 주름부(62)와 교차부(63)를 기준으로 분할되는 4개의 면(평면부(64), 도 7 참조)에 각각 고정되도록 4개로 마련될 수 있다.
종래의 고정장치(50)는 1축 피로시험장치를 사용하였으며, 제1방향 주름부(61)를 제1방향으로 하여 실험을 진행하였다. 즉, 제2방향 주름부(62)에 수축력과 인장력을 교대로 인가하여 피로수명을 시험하였다. 그러나 실제로 액체화물을 수용하는 화물창에서 멤브레인 방벽에 가해지는 열응력은 제1방향 주름부(61) 뿐만 아니라 제2방향 주름부(62)에 동시에 가해진다. 따라서, 실제 상황과 유사한 상황에서 피로시험을 진행하기 위해서는 제1축과 제2축으로 동시에 인장력과 수축력을 인가할 수 있는 2축 피로시험장치가 필요하다. 그러나 2축 피로시험장치는 매우 고가의 장비이고 고장이 잦은 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 종래의 1축 피로시험장치를 그대로 사용하면서도 제1방향 주름부(61)와 제2방향 주름부(62)에 동시에 변위를 인가할 수 있는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치(100)를 제공하고자 한다. 이하에서는 도 4 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치(100)를 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치를 나타내는 것으로, 도 4는 평면도를, 도 5는 저면도를, 도 6은 측면도를, 도 7은 사시도를, 도 8은 분해사시도를, 도 9는 도 4의 A-A 단면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 시편(60)의 서로 다른 방향의 두 주름부(61, 62)와 교차부(63)를 기준으로 구획되는 4개의 평면부(64) 중 마주보는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1방향 베이스(120: 120-1, 120-2)와, 시편의 교차부(63)를 중심으로 제1방향 베이스(120)와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 피로시험장치(40)의 체결부(41, 42)에 장착되는 장착부재(110: 110-1, 110-2)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 시편(60)의 두 방향의 주름부(61, 62)와 상이한 방향(즉, 시편의 면내방향에서 두 주름부 사이의 방향)으로 인장, 수축력을 가하여 피로시험을 진행할 수 있도록 한다. 이를 위해, 4개의 평면부(64) 중 대각 방향으로 마주보는 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 제1방향 베이스(120-1)과 제2 제1방향 베이스(120-2)를 구비하고, 제1 제1방향 베이스(120-1)는 제1 장착부재(110-1)와 결합되어 피로시험장치(40)의 제1 체결부(41)에 체결된다. 마찬가지로, 제2 제1방향 베이스(120-2)는 제2 장착부재(110-2)와 결합되어 피로시험장치(40)의 제2 체결부(42)에 체결된다.
제1방향 베이스(120)에 의해 지지되는 시편(60)의 타면은 고정플레이트(130: 130-1, 130-2)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 제1 제1방향 베이스(120-1)에 의해 지지되는 시편(60)의 타면은 제1 고정플레이트(130-1)에 의해 지지되고, 제2 제1방향 베이스(120-2)에 의해 지지되는 시편(60)의 타면은 제2 고정플레이트(130-2)에 의해 지지된다. 제1방향 베이스(120)와 고정플레이트(130)의 결합은 시편을 관통하는 볼트 결합일 수 있다. 제1방향 베이스(120)와 고정플레이트(130)가 시편의 평면부(64)를 양면에서 지지하기 때문에 시편(60)은 피로시험과정에서 제1방향으로 수축, 이완만 되고, 면외방향으로의 변위를 방지할 수 있어 실험의 정확도를 향상시킬 수 있다.
장착부재(110)는 제1방향 베이스(120)와 결합하는 결합부(111)와, 결합부(111)와 연결되고 체결부(41, 42)에 장착되도록 외측으로 돌출되는 장착부(112)를 포함한다. 결합부(111)는 제1방향 베이스(120)의 저면에 결합할 수 있다.
도 10은 장착부재(110)와 제1방향 베이스(120)의 결합을 나타내는 도면이다.
제1방향 베이스(120)와 장착부재(110)는 면내방향 회전이 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 시편(60)의 교차부(63) 중심점을 기준으로 장착부재(110)가 제1방향 베이스(120)의 저면 상에서 회전이 가능할 수 있다. 도 10을 참고하여 제1방향 베이스(120)와 장착부재(110)의 결합의 일 예를 설명하도록 한다. 제1방향 베이스(120)의 저면에는 시편(60)의 교차부(63) 중심점을 중심으로 하는 원호 형상의 결합홈(121: 121a, 121b)이 마련될 수 있다. 이에 대응하여 장착부재(110)의 상면에는 결합홈(121)에 대응하도록 시편(60)의 교차부(63) 중심점을 중심으로 하는 원호 형상의 결합돌기(113: 113a, 113b)가 마련될 수 있다. 따라서, 장착부재(110)는 제1방향 베이스(120)의 면내방향으로 회전이 가능하다.
장착부재(110)는 제1방향 베이스(120)에 면외방향으로 분리되지 않도록 결합될 수 있으며, 일 예로 걸림부를 포함할 수 있다. 걸림부는 돌기의 경우 수직방향에서 외측으로 돌출되는 형상을, 홈의 경우 수직방향에서 내측으로 요입되는 형상을 의미하며, 일 예로 결합돌기(113)는 단부의 너비가 더 넓을 수 있으며 결합홈(121)은 이에 대응하도록 요입될 수 있다. 도 10에는 장착부재(110)의 일면에서 멀어질수록 너비가 증가하는 역사다리꼴 형상의 결합돌기(113)가 도시되어 있다. 결합홈(121)은 결합돌기(113)에 대응하는 형상을 갖기 때문에 결합돌기(113)의 걸림부가 결합홈(121)에 걸려서 면외방향으로 분리되는 것을 방지한다. 결합홈(121)은 일 측이 개구될 수 있다. 따라서, 결합돌기(113)는 개구된 결합홈(121)의 일 측으로 삽입되어 슬라이딩 결합할 수 있다.
결합돌기(113)와 결합홈(121)는 시편(60)의 교차부(63) 중심으로부터 다른 반경에 복수로 마련되어 안정적인 회전이 가능할 수 있다. 도 10에는 두 개의 결합돌기(113a, 113b)와 이에 대응하는 두 개의 결합홈(121)을 도시하였다.
이상으로 장착부재(110)에 결합돌기(113)가 마련되고, 제1방향 베이스(120)에 결합홈(121)이 마련되는 것을 설명하였지만, 이와 달리 장착부재(110)에 결합홈이, 제1방향 베이스(120)에 결합돌기가 마련되는 것을 포함한다. 또한, 결합홈과 결합돌기의 형상은 다양하게 마련될 수 있을 것이다.
장착부재(110)는 제1방향 베이스(120)의 임의의 지점에서 고정 가능하도록 결합할 수 있다. 본 발명의 실시예는 장착부재(110)를 관통하도록 나사결합하는 고정핀(115: 115a, 115b)이 제1방향 베이스(120)를 가압하여 제1방향 베이스(120)가 장착부재(110) 상에 고정될 수 있다. 도 10에는 장착부재(110)의 상면으로부터 연장되고 제1방향 베이스(120)의 외측면에 인접하도록 마련되는 고정패드(114)가 마련되고, 고정패드(114)를 관통하여 제1방향 베이스(120)의 외측면을 가압하는 고정핀(115a)과, 장착부재(110)의 저면을 관통하여 제1방향 베이스(120)의 저면을 가압하는 고정핀(115b)을 도시하였다.
고정핀(115)은 장착부재(110)에 형성되는 홀과 나사결합하여, 사용자가 고정핀(115)을 회전하면 고정핀(115)이 장착부재(110)를 지나 전진하여 제1방향 베이스(120)를 가압한다. 장착부재(110)와 제1방향 베이스(120)는 결합돌기(113)와 결합홈(121)에 의해 면외방향으로 분리되지 않도록 결합하기 때문에, 고정핀(115b)이 제1방향 베이스(120)의 저면을 가압하면 결합돌기(113)가 결합홈(121)에 쐐기처럼 끼워져서 고정될 수 있다.
고정패드(114)에는 장착부재(110)의 중심을 표시하는 표시침(114a)이 마련될 수 있다. 표시침(114a)은 제1방향 베이스(120)의 외측면을 가르칠 수 있으며, 제1방향 베이스(120)의 외측면에 각도가 표시되는 경우 표시침(114a)은 고정패드(114)과 제1방향 베이스(120)가 회전된 정도를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 시편(60)의 제2방향으로 배열되는 평면부(64)의 일면을 지지하는 제2방향 베이스(140: 140-1, 140-2)와 평면부(64)의 타면을 지지하는 커버부재(150: 150-1, 150-2)를 포함할 수 있다. 제1 제2방향 베이스(140-1)와 제2 제2방향 베이스(140-2)는 각각 분리되어 마주보는 평면부(64)의 저면을 지지한다. 제1 커버부재(150-1)는 제1 제2방향 베이스(140-1)에 의해 지지되는 평면부(64)의 타면을 지지하고 제1 제2방향 베이스(140-1)와 볼트에 의해 결합할 수 있다. 마찬가지로, 제2 커버부재(150-2)는 제2 제2방향 베이스(140-2)에 의해 지지되는 평면부(64)의 타면을 지지하고 제2 제2방향 베이스(140-2)와 볼트에 의해 결합할 수 있다.
도 6을 참고하면, 커버부재(150)의 저면에는 시편(60)이 수용될 수 있도록 홈이 형성된다. 따라서, 제2방향 베이스(140)와 커버부재(150)에 사이에는 간격(g)이 발생하고, 이 간격에 시편(60)이 수용되어 지지될 수 있다. 또한, 간격(g)을 넉넉하게 마련하는 경우 시편(60)의 두께가 두꺼워지는 경우에도 하나의 커버부재(150)를 이용하여 시편(60)을 지지할 수 있을 것이다.
커버부재(150)는 양 측부로 연장되어 제1 제1방향 베이스(120-1)와 제2 제1방향 베이스(120-2)의 상면에 지지될 수 있다. 제2방향 베이스(140)는 제1방향 베이스(120)와 분리되어 마련되기 때문에 제2방향 베이스(140)와 커버부재(150)의 무게에 의해 시편(60)의 주름부(61, 62)에 외력을 가할 수 있다. 이는 실험에서 주어지는 힘이 아닌 것으로 정확한 실험을 위해서는 무게에 의한 외력을 제거하는 것이 바람직하다. 커버부재(150)의 양 측부가 제1방향 베이스(120)의 상면에 지지됨으로서 무게에 의한 하중을 줄일 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 제2방향 베이스(140)가 양 측부로 연장되어 제1방향 베이스(120)의 저면을 지지하는 경우 무게에 의한 하중을 더 줄일 수 있을 것이다.
커버부재(150)의 일 측부는 제1방향 베이스(120)와 결합할 수 있다. 도면에는 제1 제1방향 베이스(120-1)와 두 커버부재(150-1, 150-2)의 일 측부가 결합하고, 타 측부는 제2 제1방향 베이스(120-2)와 결합하지 않는 것을 도시하였다. 실험에서 제1방향으로 변위를 발생시켜야 하기 때문에, 커버부재(150)의 타 측부는 제2 제1방향 베이스(120-2) 상에 지지되어 슬라이딩 할 수 있다. 커버부재(150)와 제1 제1방향 베이스(120-1)의 결합으로 인해, 제1 장착부재(110-1), 제1 제1방향 베이스(120-1), 한 쌍의 커버부재(150-1, 150-2), 및 커버부재(150)와 결합된 한 쌍의 제2방향 베이스(140-1, 140-2)는 일체로 결합되어 움직일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 장착부재(110-1, 110-2)를 피로시험장치의 체결부(41, 42)에 체결하여 피로실험을 진행할 때, 시편(60)을 고정하는 장착부재(110)가 제1방향으로만 이동할 수 있도록 가이드하는 제1방향 가이드부재(170)를 포함할 수 있다. 도 5와 도 6과 도 9를 참고하여 제1방향 가이드부재(170)에 대하여 설명하도록 한다.
제1방향 가이드부재(170)는 장착부재(110) 하부에 결합되는 가이드블럭(171)과 가이드블럭(171)을 관통하는 가이드핀(172)을 포함할 수 있다. 가이드블럭(171)은 두 장착부재(110-1, 110-2)에 각각 고정되고, 가이드핀(172)이 관통되는 관통홀이 형성된다. 가이드핀(172)은 관통홀 내부에서 제1방향으로 이동 가능하게 마련된다.
가이드핀(172)은 가이드블럭(171)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 양 단에 플랜지(173, 174)가 형성될 수 있다. 이 중 어느 하나의 플랜지(173)는 가이드핀(172)과 분리 가능하도록 마련되어 가이드핀(172)이 가이드블럭(171)에 삽입될 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)를 결합하는 방법에 대하여 설명하도록 한다. 우선 제1방향 베이스(120)와 장착부재(110)를 결합한다. 장착부재(110)의 결합돌기(113)를 제1방향 베이스(120)의 결합홈(121)에 삽입하여 결합한다. 이 때, 장착부재(110)에는 가이드블럭(171)이 고정된 상태일 수 있다.
다음으로, 제1방향 베이스(120)에 시편(60)을 결합한다. 다만, 장착부재(110)와 시편(60)의 결합의 선후는 선택적으로 달라질 수 있다. 시편(60)의 하면을 지지하는 한 쌍의 제1방향 베이스(120-1, 120-2)를 배치할 때, 제1방향 베이스(120)는 인장시험이 이루어지는 제1방향으로 나란하게 배치되어야 할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 다른 고정장치(100)는 한 쌍의 제1방향 베이스(120-1, 120-2)를 제1방향에 나란하게 배치되도록 가이드하여 고정하는 제1방향 고정부재(160)를 포함할 수 있다.
도 11은 제1방향 고정부재(160)와 제1방향 베이스(120)의 결합을 나타내는 도면이다. 제1방향 고정부재(160)는 제1방향으로 배열되는 두 개의 제1방향 베이스(120-1, 120-2)의 측면에 결합될 수 있다. 제1방향 고정부재(160)의 양 측은 부채꼴 형상으로 마련되는 제1방향 베이스(120)의 양 측면을 지지하도록 "Y" 형상으로 마련되어 전체적으로 "X" 형상으로 마련될 수 있다. 한편, 제1방향 고정부재(160)는 제1방향 베이스(120)의 측면에 나사 결합할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 다양한 종류의 시편에 적용 가능할 수 있다. 즉 시편(60)의 각 주름부(61, 62)의 너비가 상이한 경우에도 제1방향 고정부재(160)가 제1방향 베이스(120)를 고정할 수 있다. 이를 위해, 제1방향 고정부재(160)에 형성되는 홈(160a)은 타원 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1방향 고정부재(160)와 제1방향 베이스(120)를 결합하는 볼트(160b)는 위의 홈(160a)을 관통하여 제1방향 베이스(120)의 측면에 형성되는 홈(120a)에 결합할 수 있으며, 제1방향 고정부재(160)를 가압하여 제1방향 고정부재(160)에 의해 고정되는 두 제1방향 베이스(120-1, 120-2)의 제1방향 움직임을 구속할 수 있다.
제1방향 베이스(120)와 제1방향 고정부재(160)를 결합한 후에는 시편을 제1방향 베이스(120) 상에 안착하고, 고정플레이트(130)를 결합한다. 고정플레이트(130)와 제1방향 베이스(120)를 고정하는 볼트가 시편(60)을 관통하는 경우 시편(60)의 면내방향 이동을 방지할 수 있다. 또한, 고정플레이트(130)가 시편(60)의 평면부(64) 상에 덮임으로써 평면부(64)의 면외방향 변위를 구속할 수 있다.
다음으로, 고정플레이트(130)에 의해 고정되지 않은 제2방향으로 나란하게 배치되는 평면부(64)를 지지하기 위해 제2방향 베이스(140)와 커버부재(150)를 결합할 수 있다. 이 때, 커버부재(150)의 일 측부는 두 제1방향 베이스(120-1, 120-2) 중 어느 하나와 결합할 수 있다. 다만, 커버부재(150)의 양 측부가 모두 제1방향 베이스(120-1, 120-2)와 결합하는 경우 시편(60)의 제1방향 변위를 완전히 구속하게 되는 것을 주의하여야 한다.
제1방향 베이스(120)와, 제2방향 베이스(140)와, 고정플레이트(130)와, 커버부재(150)의 결합으로 시편(60)의 고정이 완료된다. 다음으로, 제1방향 고정부재(160)를 제거하여 시편(60)이 제1방향으로 변위가 허용되도록 한다. 제1방향 고정부재(160)가 제거된 후에는 가이드핀(172)을 가이드블럭(171)에 결합하여 시편(60)의 변위가 제1방향으로만 발생할 수 있도록 한 후, 피로시험장치(40)의 체결부(41)에 장착부재(110)의 장착부(112)를 장착한다.
도 12는 각도를 달리하여 피로시험을 시행하는 모습을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 시편(60)의 두 방향의 주름부(61, 62)에 대하여 서로 다른 방향으로 인장, 수축력이 작용하도록 할 수 있다. 즉, 하나의 고정장치(100)를 이용하여 다양한 조건에서의 피로시험이 가능할 수 있다.
도 3에서는 인장, 수축력이 작용하는 제1방향(도 3의 제1축 방향)이 서로 직각으로 배치되는 두 방향의 주름부 중 어느 하나의 주름부(61 또는 62)에 대하여 45도 각도로 되도록 고정장치(100)가 설치되는 것을 도시하였다. 이 경우, 제1방향 주름부(61)와 제2방향 주름부(62)는 제1축으로부터 떨어진 거리(또는 제1축과의 각도)가 동일하게 되어 이론적으로 같은 변위차가 발생하게 된다.
이와 달리, 도 12에서는 제1축 방향이 어느 하나의 주름부(61 또는 62)에 가깝도록 고정장치(100)가 설치되어 있다. 이 경우 두 방향의 주름부(61, 62)에 가해지는 인장력 또는 수축력의 크기가 상이해진다. 따라서, 어느 방향의 주름부에서 파단현상이 발생하는지를 시험하여 주름부(61, 62) 또는 교차부(63)의 형상이나 두께의 설계를 변경할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고정장치(100)는 장착부재(110)와 제1방향 베이스(120)의 결합각도를 임의로 설정할 수 있기 때문에, 두 방향의 주름부(61, 62)에 대하여 제1축 방향을 달리 설정하여 여러 상황에서 실험을 진행할 수 있다. 즉, 장착부재(110)의 장착부(112) 중심선 방향이 제1축 방향과 동일하기 때문에, 제1방향 주름부(61)와 제1축 사이의 각은 0도에서 90도 사이에서 임의로 정해질 수 있다. 따라서, 실험 결과의 신뢰성이 증가하게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 외벽, 11: 매스틱,
12: 스터드볼트, 13: 너트,
20: 하부 단열패널, 21: 하부 보강패널,
22: 관통홀, 23: 폼 플러그,
24: 플랫 조인트, 30: 상부 단열패널,
31: 보조방벽, 32: 보조연결방벽,
33: 연결패널, 34: 상부 보강패널,
35: 주방벽, 36: 주름부,
40: 피로시험장치, 41: 제1 체결부,
42: 제2 체결부, 50: 고정장치,
51: 제1 장착부, 52: 제2 장착부,
53: 고정플레이트, 60: 시편,
61: 제1방향 주름부, 62: 제2방향 주름부,
63: 교차부, 64: 평면부,
100: 고정장치, 110: 장착부재,
111: 결합부, 112: 장착부,
113: 결합돌기, 114: 고정패드,
115: 고정핀, 120: 제1방향 베이스,
121: 결합홈, 130: 고정플레이트,
140: 제2방향 베이스, 150: 커버부재,
160: 제1방향 고정부재, 170: 제1방향 가이드부재,
171: 가이드블럭, 172: 가이드핀.

Claims (9)

  1. 화물창의 멤브레인 시편을 피로시험장치에 장착하기 위한 고정장치에 있어서,
    시편의 서로 다른 방향의 두 주름부와 교차부를 기준으로 구획되는 4개의 평면부 중 마주보는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 제1방향 베이스와 제2 제1방향 베이스;
    상기 시편의 교차부를 중심으로 상기 제1 제1방향 베이스와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 상기 피로시험장치의 체결부에 장착되는 제1 장착부재;
    상기 시편의 교차부를 중심으로 상기 제2 제1방향 베이스와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 상기 피로시험장치의 체결부에 장착되는 제2 장착부재; 및
    상기 제1 및 제2 장착부재에 각각 결합하는 복수의 가이드블럭과, 상기 복수의 가이드블럭을 관통하는 가이드핀을 포함하는 제1방향 가이드부재를 포함하고,
    상기 가이드핀은 제1방향으로 마련되어 상기 가이드블럭과 결합되는 상기 제1 및 제2 장착부재의 움직임을 제1방향으로 안내하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향 베이스와 상기 장착부재의 결합은,
    상기 제1방향 베이스 또는 상기 장착부재 중 어느 하나에 형성되고 상기 시편의 교차부를 중심으로 하는 원호로 마련되는 결합홈과, 상기 제1방향 베이스 또는 상기 장착부재 중 다른 하나에 마련되는 결합돌기의 결합에 의하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결합돌기는 상기 결합홈으로부터 면외방향으로 분리되는 것을 방지하는 걸림부를 구비하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합홈의 일측은 개구되고, 상기 결합돌기는 개구된 결합홈의 일측으로 삽입되어 결합하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향 베이스와 장착부재는 임의의 지점에서 고정 가능하도록 결합하며,
    상기 제1방향 베이스와 장착부재의 고정은 상기 장착부재를 관통하도록 나사결합하는 고정핀이 상기 제1방향 베이스를 가압하여 상기 제1방향 베이스가 상기 장착부재 상에 고정되는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향 베이스에 의해 지지되지 않는 시편의 다른 2개의 평면부의 일면을 각각 지지하는 제2방향 베이스; 및
    상기 제2방향 베이스에 의해 지지되는 평면부의 타면을 각각 지지하고 상기 제2방향 베이스와 결합하는 커버부재;를 더 포함하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1방향 베이스는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 및 제2 제1방향 베이스를 포함하고,
    상기 커버부재는 상기 제1 및 제2 제1방향 베이스 중 어느 하나와 결합하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
  9. 화물창의 멤브레인 시편을 피로시험장치에 장착하기 위한 고정장치에 있어서,
    시편의 서로 다른 방향의 두 주름부와 교차부를 기준으로 구획되는 4개의 평면부 중 마주보는 대각 방향의 두 평면부의 일면을 각각 지지하는 제1 제1방향 베이스와 제2 제1방향 베이스;
    상기 시편의 교차부를 중심으로 상기 제1방향 베이스와 면내방향 회전이 가능하도록 결합되고 상기 피로시험장치의 체결부에 장착되는 장착부재; 및
    상기 제1 및 제2 제1방향 베이스가 제1방향으로 배열될 수 있도록 가이드하여 고정하는 제1방향 고정부재;를 포함하는 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치.
KR1020140061631A 2014-05-22 2014-05-22 멤브레인의 피로시험에 사용되는 고정장치 KR101635012B1 (ko)

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