KR101736941B1 - 가변 노즐 곡률 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 변형 가능하게 형성되는 노즐 플레이트 상에 접하도록 배치된 장착 블록에 구비된 과대 굽힘 보호 장치에 설치되는 조립 바디; 및 상기 노즐 플레이트와 마주하도록 상기 조립 바디에 장착되어, 상기 노즐 플레이트의 변위를 측정하는 위치 센서;를 포함하는 곡률 측정 장치를 개시한다.
본원발명에 의하면, 노즐의 모든 측정 위치에서 노즐 플레이트의 형상 및 곡률을 측정하는 것이 가능해진다.

Description

가변 노즐 곡률 측정 장치{MEASUREMENT DEVICE FOR FLEXIBLE NOZZLE SYSTEM}
본 발명은 가변 노즐의 곡률을 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 풍동에서 사용되는 가변 노즐에 관한 것이다.
구체적인 예로, 삼중 음속 풍동에서는 가변 노즐을 이용하여 각 마하 수의 노즐을 형성한 후 풍동 실험을 수행하게 된다. 각 마하 수의 노즐은 노즐 플레이트의 탄성 범위 내에서 유압 구동기를 이용하여 구현된다.
풍동 실험 데이터의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 정확한 노즐 형상의 확보 및 상·하 노즐 플레이트 대칭도의 확보가 매우 중요하다. 만약 풍동을 이용한 실험 중간에 이러한 요소들이 제멋대로 변화될 경우, 풍동 실험 데이터에 직접적이고도 치명적인 영향을 주게 된다. 이는 곧 실험 데이터의 오차로 연결되게 된다. 따라서, 상기 노즐의 형상 또는 곡률은 정확한 풍동 실험 데이터를 얻기 위해 매우 중요하게 관리되어야 할 요소이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 풍동 실험을 통한 실험 데이터의 정확도를 높이기 위해서는 적정한 노즐 형상을 구현하고 풍동이 가동중인 동안에도 이러한 형상이 유지되도록 할 필요가 있다.
또한, 상기 노즐의 유지·보수를 위해서는 가변 노즐에 대한 지속적이고도 정확한 상태(곡률 또는 형상)의 측정이 필요하다.
풍동 실험용 노즐을 가동시키는 중에 발생하게 되는 다양한 요인들로 인하여 풍동 가변 노즐의 상태 변화(변형 또는 파손 기타)가 유발될 수 있는데, 이러한 점에 대한 모니터링 역시 필요하다.
현재까지 노즐의 곡률 및 형상의 관리는 풍동을 건설할 당시에 풍동의 제작사에서 제공한 곡률 측정기만을 이용함으로써 이루어져 왔다.
기존 발명에 의하면, 노즐의 모든 실험 구간에서의 곡률 및 형상을 측정하는 것은 매우 어려웠다. 특히, 마하 1.6 이상에서 사용되는 노즐에 측정자가 접근하는 것은 거의 불가능하였다. 따라서 풍동이 작동되고 있는 중간에는 상기 노즐의 곡률 데이터를 측정할 방법이 없었고, 이 때문에 실험 중간의 노즐의 곡률 데이터를 확보할 수 없어 오차가 발생하여도 이를 인지하지 못한 상태로 실험이 계속될 수밖에 없었다. 이는 곧 실험 데이터의 오차로 이어졌다.
또한, 노즐 자체와 같은 하드웨어 노후로 인하여 발생하는 특정 구간의 손상 또는 백래쉬로 인한 노즐 형상의 미소 변화 등이 발생하였는지 여부도 감지하기가 용이하지 않았다.
이 때문에 풍동이 구동되고 있는 동안에는 노즐 형상의 변형 및 곡률의 변화를 측정할 수 없었다.
한편, 기존 발명에 의하면, 상·하 가변 노즐 플레이트 형상의 대칭도 확인 역시 불가하였다.
상·하 가변 노즐 형상의 대칭도가 달라지게 되면, 노즐을 통과하는 유질의 상태가 균일하지 못하여 실험 데이터의 신뢰도가 극히 저하되게 된다.
그러나, 기존 노즐 장치에 의하면, 수작업으로 곡률을 측정하는 것만 가능하였기 때문에, 노즐의 상·하 플레이트의 정확하게 대응되는 위치에서의 곡률 측정하는 작업 역시 매우 어려웠다. 또한, 이러한 측정 과정에서 발생하는 인적 오차로 인하여 상·하 대칭도의 정확한 비교는 거의 불가능하였다.
또한, 기존 발명에 의하면, 신속한 유지·보수의 수행에도 어려움이 따랐다. 기존 발명에 의할 때 56개소에서의 수작업을 통한 측정이 필요하게 되므로, 측정시 많은 시간이 소요된다.
본원발명의 일 목적은 언제나, 특히 풍동이 구동되고 있는 동안에도, 정밀하게 노즐의 형상 및 곡률을 측정할 수 있는 방법을 제안하기 위한 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 노즐의 신속한 유지·보수를 가능하게 하고, 수작업을 필요로 하지 않는 지속적이고도 정확한 곡률 및 형상의 측정이 가능하도록 함에 있다.
본원발명의 일 실시예에 의하면, 변형 가능하게 형성되는 노즐 플레이트 상에 접하도록 배치된 장착 블록에 구비된 과대 굽힘 보호 장치에 설치되는 조립 바디; 및 상기 노즐 플레이트와 마주하도록 상기 조립 바디에 장착되어, 상기 노즐 플레이트의 변위를 측정하는 위치 센서;를 포함하는 곡률 측정 장치가 제공된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 곡률 측정 장치는 복수 개로 구비되어, 노즐의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치가 제공된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치 센서는 상기 노즐 플레이트에 접촉하여 길이를 측정하는 측정 봉을 구비한 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치가 제공된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치 센서가 측정한 데이터를 수신하도록 상기 위치 센서와 전기적으로 연결되는 데이터 수집 장치를 더 포함하는 곡률 측정 장치가 제공된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 변형 가능하게 형성되는 노즐 플레이트; 상기 노즐 플레이트 상에 접하도록 배치된 장착 블록에 구비된 과대 굽힘 보호 장치; 및 앞서 살펴본 실시예들 중 어느 하나에 따르는 곡률 측정 장치;를 포함하는 노즐이 제공된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 길이 방향으로 연장되도록 형성된 바닥부 및 상기 바닥부의 일 단부로부터 'ㄴ'자 형상으로 굽혀져 돌출되도록 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 바닥부의 높이를 초과하는 상기 돌출부의 높이는 장착 블록과 동일하도록 제작된 위치 센서 기준값 지그를 준비하는 단계; 상기 돌출부의 상부에 위치 센서를 장착시키는 단계; 및 상기 돌출부의 상부로부터 상기 바닥부의 상부까지의 길이를 상기 위치 센서의 기준값으로 설정하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치의 기준값 설정 방법이 제공된다.
본원발명에 의하면, 곡률 측정 장치에 구비되는 위치 센서를 이용하여 가변 노즐의 모든 측정 위치에서의 형상 및 곡률의 측정이 가능해진다.
또한, 상기 노즐의 일정한 위치에 고정 장착되어 있는 위치 센서들로부터 측정된 수치들을 이용함으로써, 노즐의 상·하 플레이트 각각의 형상 및 곡률을 측정하여 비교할 수 있고, 이를 통해 전체 노즐의 형상이 대칭적인지 여부를 지속적으로 검출해낼 수 있다.
또한, 노즐의 곡률 및 형상의 측정을 위한 측정 장치 부착 등의 수작업을 따로 필요로 하지 않으므로, 보다 신속하고 정밀한 측정 및 간편한 유지·보수가 가능해진다.
또한, 노즐을 구성하고 있는 하드웨어의 노후로 인해 발생하는 미소한 곡률의 변화까지 관측 가능하게 되므로, 최적의 정밀도를 보이는 노즐의 유지·보수가 가능해진다.
도 1은 종래의 풍동 가변 노즐의 상부 및 하부 노즐 플레이트(10)의 형상을 확인할 수 있도록 풍동 가변 노즐의 내부구조를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시한 종래의 풍동 가변 노즐의 하부 노즐 플레이트(10) 상에 접하여 배치된 장착 블록(600)에 과대 굽힘 보호 장치(200)가 구비되어 있는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본원발명의 곡률 측정 장치(100)를 구비한 과대 굽힘 보호 장치(200)의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본원발명의 데이터 수집 장치(400)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 본원발명의 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6는 본원발명의 곡률 측정 장치(100)가 기준값 셋팅을 마치고 노즐 플레이트(10) 상에 장착된 모습을 도시한 개념도이다.
도 7a는 노즐 플레이트(10)의 길이 방향과 직교하는 방향의 단면을 도시한 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 구성요소들을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 8은 노즐 플레이트(10) 상에 배치된 장착 블록(600)을 도시한 도면이다.
이하, 본원발명의 가변 노즐 곡률 측정 장치(100)에 대하여 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되고, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
먼저, 종래의 과대 굽힘 보호 장치(200)의 작동 메커니즘에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 종래의 풍동 가변 노즐의 상부 및 하부 노즐 플레이트(10)의 형상을 확인할 수 있도록 풍동 가변 노즐의 내부구조를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시한 종래의 풍동 가변 노즐의 하부 노즐 플레이트(10) 상에 접하여 배치된 장착 블록(600)에 과대 굽힘 보호 장치(200)가 구비되어 있는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본원발명의 곡률 측정 장치(100)를 구비한 과대 굽힘 보호 장치(200)의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 것과 같이, 공력 데이터의 추출 및 획득을 위해서는 풍동 가변 노즐을 널리 사용하고 있다. 상기 노즐은 주로 상부와 하부에 위치한 플레이트(10)를 굴곡지게 형성함으로써 노즐의 길이 방향으로 흐르는 유체의 속도나 압력을 제어할 수 있는 구조로 설계된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 노즐에는 노즐 플레이트의 변형된 양을 측정하기 위해 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 장착 블록(600)들이 배치되어 있다. 상기 복수의 장착 블록(600)들에는 앞서 살펴 본 상기 노즐 플레이트(10)의 변형과 반대 방향으로의 역변형을 가해주도록 곡률 조정 구동기(300)들이 연결되어 있다. 즉, 상기 복수의 곡률 조정 구동기(300)들은 노즐 플레이트(10)를 굽히거나 노즐 플레이트(10)에 변형을 주기 위해서 상기 노즐 플레이트(10)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 복수 개가 배치되어 있는 상기 장착 블록(600)들에 연결되어 있다.
본원발명을 연구하는 과정에서 활용하고 있는 노즐의 노즐 플레이트(10)에는 총 28개의 곡률 조정 구동기(300)가 구비되어 있다.
상기 곡률 조정 구동기(300)를 구동하게 되면, 상기 곡률 조정 구동기(300)가 설치되어 있는 노즐 플레이트(10)의 부분에는 상·하 방향으로 역변위가 발생하게 된다. 위와 같이 발생된 변위량은 해당 위치에서의 노즐 플레이트(10)의 곡률값과 같다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 곡률 조정 구동기(300)가 구동됨에 따라 상기 노즐 플레이트(10)에 상·하 방향의 변위가 발생하게 되면, 일단이 회전 가능하도록 과대 굽힘 보호 장치(200)에 구비되어 있는 측정 암(201)으로 상기 변위량이 전달되게 된다.
이때, 과대 굽힘 조건에 해당하는 상기 노즐 플레이트(10)의 변위량[즉, 상기 측정 암(201)의 고정되어 있지 않은 반대쪽 단부가 회전되어 스위치 A(211) 또는 스위치 B(212)를 터치하는 경우에 해당하는 상기 노즐 플레이트(10)의 변위량]이 발생하게 되면, 위와 같은 변위가 상·하 방향 중 어느 쪽으로 발생한 것인지에 따라서 상기 측정 암(201)이 스위치 A(211) 또는 스위치 B(212)를 터치하게 되며, 이를 통해 상기 스위치 A(211) 또는 스위치 B(212) 중 어느 하나를 터치한 것이 감지되는 순간 상기 곡률 조정 구동기(300)의 구동이 정지된다. 즉, 역변위를 가해주는 상기 곡률 조정 구동기(300)의 작동이 멈춰진다.
종래의 과대 굽힘 보호 장치(200)는 앞에서 설명한 메커니즘에 따라 상기 노즐 플레이트(10)의 과대 굽힘 또는 파손을 방지하는 역할만을 수행하게 된다. 이와 같이 종래의 노즐은 스위치 A(211) 및 스위치 B(212) 사이의 간극의 길이에서 측정 암(201)의 두께를 뺀 길이와 같은 노즐 플레이트의 변위 오차를 허용할 수밖에 없는 구조로 설계되어 있었다.
정확한 공력 데이터를 추출하기 위해서는 정확하게 계산 및 조정된 노즐 플레이트(10)의 형상 및 곡률이 전제되어야 하는데, 이와 같은 종래의 장치의 구조만으로는 곡률을 직접 측정하지 않고서는 변화된 곡률의 오차를 허용할 수밖에 없었다.
다시 말해, 종래의 과대 굽힘 보호 장치(200)는 상기 노즐 플레이트(10)를 파손으로부터 안전하게 보호하는 작용은 해줄 수 있지만, 상·하 노즐 플레이트(10)의 대칭도를 비교하거나 각 측정 위치에서의 곡률값을 확인하는 것과 같은 작업은 불가능하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본원발명의 곡률 측정 장치(100)는 종래의 노즐 플레이트(10) 상에 접하도록 배치된 장착 블록(600)에 구비된 과대 굽힘 보호 장치(200)에 설치된 조립 바디(120)와, 상기 조립 바디(120)에 장착된 위치 센서(110, LVDT; Linear Variable Differential Transformer)를 포함한다. 상기 위치 센서(110)는 상기 노즐 플레이트(10)와 마주하도록 상기 조립 바디(120)에 장착되어, 상기 노즐 플레이트(10)의 변위를 측정한다.
본원발명의 곡률 측정 장치(100)에 의하면, 상기 노즐 플레이트(10)의 각 부분에서의 변위를 측정할 수 있게 된다.
상기 위치 센서(110)는 상기 노즐 플레이트(10) 상의 일정한 위치에 영구 고정 장착되어서 동일 위치에서의 변위 측정을 지속적으로 가능하게 해준다. 심지어 풍동이 가동되고 있는 상황에도 노즐의 형상 및 곡률의 측정이 언제나 가능하도록 해준다.
상기 위치 센서(110)로는 상기 노즐 플레이트(10)까지의 거리를 측정할 수 있는 접촉식 위치 센서(110)가 이용될 수 있다.
상기 접촉식 위치 센서(110)는 센서 자체의 위치를 인식할 수 있는 GPS 센서보다 간단한 구조를 갖는다. 또한, GPS 센서들보다 저렴한 비용으로 구입 및 생산이 가능하다.
도 3을 참조하면, 상기 접촉식 위치 센서(110)는 조립 바디(120)에 창착된 상기 위치 센서(110)로부터 상기 노즐 플레이트(10)까지의 길이를 측정할 수 있도록 상기 접촉식 위치 센서(110)로부터 돌출되어 상기 노즐 플레이트(10)에 접하도록 형성된 측정 봉(111)을 구비하고 있다.
결국 본원발명의 곡률 측정 장치(100)는 모든 측정 위치에서의 곡률 및 형상을 바로바로 측정할 수 있게 해주는데 특징이 있다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 곡률 측정 장치(100)는 복수 개로 구비되어 노즐의 길이 방향을 따라 서로 일정한 거리만큼 이격되도록 배치되게 된다.
이를 통해 각 측정지점에서 측정된 변위 데이터를 종합 연산함으로써 곡률 데이터를 추출해낼 수 있게 된다. 또한, 전체 측정지점에서 측정된 변위 데이터들을 종합함으로써 전체 노즐 플레이트(10)의 형상도 모니터링할 수 있게 된다. 각각의 측정지점에서의 변위 데이터들을 지속적으로 관찰하면서 원하는 지점에서의 노즐 플레이트(10)의 형상 또는 곡률을 유지시킬 수 있게 되고, 이를 통해 풍동 데이터의 정확성을 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치 센서(110)는 센서 자신이 설치된 위치를 인식하여 해당 데이터를 아웃풋으로 제공하여 줄 수 있는 GPS 센서일 수 있다.
본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치 센서(110)는 센서 자신이 상기 노즐 플레이트(10)를 향하여 광을 발신한 후 반사되어 수신되는 광을 감지하여 상기 노즐 플레이트(10)까지의 길이를 측정할 수 있는 비접촉식 광센서일 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 측정 봉(111)은 기준값으로 셋팅된 이후에 상기 노즐 플레이트(10)에 직접 닿도록 배치되어 상기 노즐 플레이트(10)의 변위를 직접 센싱하는 역할을 담당한다.
상기 위치 센서(110)의 종류는 본 명세서에 기재된 것에 의하여 제한되어서는 아니 되며, 여러 종류의 상용 센서 중에서 상기 노즐 플레이트(10)의 변형을 센싱할 수 있는 것이면 어느 것이든 설계자의 선택에 따라 대체 장착될 수 있을 것이다.
또한, 상기 위치 센서(110)가 각각 상·하 노즐 플레이트(10)의 서로 대칭되는 지점에 장착되는 경우, 상기 상·하 노즐 플레이트(10)의 서로 대칭되는 지점의 변형을 정확하게 센싱해내어 비교할 수 있으며, 이를 통해 상기 상·하 노즐 플레이트(10)의 대칭도가 변화되는지 여부에 대한 정확한 모니터링을 가능하게 해준다.
실험자는 앞서 측정된 대칭 데이터들을 분석함으로써 실험자가 원하는 대로 상기 노즐 플레이트(10)의 곡률 및 형상을 컨트롤할 수 있게 된다. 이와 같은 과정을 거치면 풍동 실험 데이터의 오차가 획기적으로 줄어들게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래의 노즐에서는 본원발명에서와 같은 실시간 곡률 및 형상의 비교 또는 모니터링이 불가하였다. 종래의 노즐에는 본원발명의 곡률 측정 장치(100)가 제외된 과대 굽힘 보호 장치(200)만이 구비됨으로써 상기 노즐이 제한되는 수치를 넘는 변형량을 보일 경우 또는 노즐의 파손 직전 상황에서만 노즐의 형상을 제어하는 기능을 가지고 있음에 그쳤다.
그러나 본원발명에 의하면, 풍동 노즐을 작동시키기 전에는 물론, 풍동 노즐을 마하의 속도로 작동시키고 있는 중간에도 실시간으로 노즐 플레이트(10)의 곡률 및 형상의 측정 및 모니터링이 가능해지게 된다.
도 4는 본원발명의 데이터 수집 장치(400)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4에 도시된 본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 데이터 수집 장치는 곡률 측정 장치와 전기적으로 연결되어, 상기 곡률 측정 장치(100)의 위치 센서(110)가 측정한 데이터들을 수신할 수 있다.
상기 데이터 수집 장치(400)에는 복수 개의 곡률 측정 장치(100)에 장비되어 있는 복수 개의 위치 센서(110)에서 측정된 데이터들이 수신된다. 상기 데이터 수집 장치(400)는 이들을 연산함으로써 전체 노즐 플레이트(10)의 형상 및 곡률을 실시간으로 모니터링하는데 도움을 준다.
또한, 데이터 수집 장치(400)를 통하여 저장되고 기록된 측정 데이터들을 분석하면, 노즐을 구성하고 있는 하드웨어의 노후로 인하여 발생할 수 있는 미소 곡률 변화까지도 정확하게 검출해 낼 수 있게 되고, 이를 통해 작업자가 상기 노즐에 대한 최적의 유지·보수 시점을 결정할 수 있도록 도와줄 수 있다.
한편, 도 5는 본원발명의 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6는 본원발명의 곡률 측정 장치(100)가 기준값 셋팅을 마치고 노즐 플레이트(10) 상에 장착된 모습을 도시한 개념도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 곡률 측정 장치(100)는 최초에 평면에 장착된 상태를 기준값으로 셋팅(영점 조정)하여야 하므로, 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)를 활용하여 최초 셋팅을 완료할 수 있다.
상기 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)는 상기 곡률 측정 장치(100)가 노즐에 장착되었을 때와 같은 조건을 형성하여 줄 수 있는 형상으로 제작된다. 즉, 길이 방향으로 길게 연장되도록 형성된 바닥부(510)를 가지며, 상기 바닥부의 일 단부로부터 'ㄴ'자 형상으로 굽혀져 돌출되도록 형성된 돌출부(520)를 갖는다. 상기 돌출부(520)는 상기 바닥부(510)의 높이를 초과한 지점부터 상기 돌출부(520)의 상부까지의 높이(h)가 노즐의 장착 블록(600)의 높이와 동일하도록 형성된다.
위와 같은 상기 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)의 형상을 이용하여 상기 곡률 측정 장치의 기준값 셋팅을 하는 방법을 살펴본다.
먼저, 상기 곡률 측정 장치(100)의 상기 위치 센서(110)를 상기 돌출부(520)의 상부에 장착시킨다. 그 다음으로, 상기 위치 센서(110)는 상기 돌출부(520)의 상부로부터 상기 바닥부(510)의 상부까지의 길이를 고유의 기준값으로 설정한다. 이 기준값은 상기 노즐 플레이트(10)가 평평한 평면일 때를 상정한 값이 될 것이다.
만약 상기 위치 센서(110)가 측정 봉(111)을 구비한 접촉식 길이 측정용 센서일 경우라면, 상기 위치 센서(110)를 상기 돌출부(520)의 상부에 위치시킨 다음, 측정 봉(111)을 상기 바닥부(510)의 상부 방향으로 내려 길이를 측정하도록 하고, 상기 길이를 상기 위치 센서(110)의 기준값으로 설정하는 단계를 거치게 될 것이다.
상기 곡률 측정 장치(100)는 상기 과대 굽힘 보호 장치(200)에 장착되어 장착 블록(600)에 장비된다. 이 때문에, 상기 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)의 기준 형상은 장착 블록(600)의 높이를 감안하여 설계된다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 종래의 노즐 플레이트(10) 상에 일정한 간격을 따라 행과 열을 이루면서 복수의 장착 블록(600)들이 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 장착 블록(600)들은 1열마다 7개씩 배치되어 있는데, 이렇게 열마다 배치되어 있는 7개씩의 장착 블록(600)들 중 제일 중앙에 위치한 4번째 장착 블록(600)에 과대 굽힘 보호 장치(200)가 구비되게 된다. 즉, 노즐의 길이 방향을 따라 중앙에 배치되어 있는 장착 블록(600)들에는 과대 굽힘 보호 장치(200)가 함께 구비되어 있다.
본원발명의 곡률 측정 장치(100)는 상기 노즐의 길이 방향을 따라 중앙에 배치되어 있는 상기 과대 굽힘 보호 장치(200)들에 함께 구비되게 된다.
본원발명에 의하면, 풍동이 작동하는 중에도 상기 위치 센서(110)를 통하여 각 측정 구간에서의 현재의 곡률값(굽힘 응력)을 측정할 수 있게 된다.
또한, 안정적인 유질과 마하수의 관리를 위해서는 풍동의 상·하 노즐 플레이트(10)의 대칭도 상태를 유지하는 것이 매우 중요하다.
도 4에 도시된 것에 의하면, 각각의 측정 구간의 곡률값(굽힘 응력)을 상기 데이터 수집 장치(400)에서 수집 및 기록함으로써 풍동이 작동하는 중에도 상·하 노즐 플레이트(10)의 대칭도 상태를 비교하고 분석할 수 있다.
또한, 본원발명에 의하면, 각 측정 위치의 곡률값의 변화 상태를 지속적으로 파악할 수 있기 때문에, 노즐의 고장 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있게 되며, 이를 통해 최적의 효율적인 유지·보수 및 비용의 절감이 가능해진다.
상기 곡률값의 급격한 변화는 노즐을 구성하고 있는 부품의 파손 및 이상 상태를 의미하므로, 만약 상기 곡률값이 급격하게 변화하게 되었음을 알리는 알림 경고를 받도록 설계하면, 노즐 전체의 파손과 같은 대형 사고까지 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본원발명의 곡률 측정 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있음에 주의하여야 한다.
10 : 노즐 플레이트 211 : 스위치 A
100 : 곡률 측정 장치 212 : 스위치 B
110 : 위치 센서 300 : 곡률 조정 구동기
111 : 측정 봉 400 : 곡률 데이터 수집 장치
120 : 조립 바디 500 : 위치 센서 기준값 셋팅 지그
200 : 과대 굽힘 보호 장치 600 : 장착 블록
201 : 측정 암

Claims (7)

  1. 상부와 하부에 각각 상호 대칭되며 굴곡지게 형성되어 길이방향을 따라 흐르는 유체의 속도나 압력을 제어하도록 이루어지는 노즐 플레이트(10);
    상기 노즐 플레이트(10)의 길이방향을 따라 상기 노즐 플레이트(10)와 접촉되며 상호 이격되게 배치되는 복수의 장착 블록(600);
    상기 복수의 장착 블록(600)과 각각 연결되어 상기 노즐 플레이트(10)의 변형과 반대 방향으로의 역변형을 가해주는 복수의 곡률 조정 구동기(300);
    상기 노즐 플레이트(10)의 변위량에 따라 상기 곡률 조정 구동기(300)의 작동을 제어하여 상기 노즐 플레이트(10)를 과대 굽힘으로부터 보호하는 복수의 과대 굽힘 보호장치(200);
    상기 노즐 플레이트(10)의 각 측정 위치에서 노즐 플레이트(10)의 곡률값 및 대응도를 측정하는 곡률 측정 장치(100); 및
    상기 곡률 측정 장치(100)로부터 측정한 데이터를 실시간으로 수신하는 데이터 수집 장치(400);
    를 포함하고,
    상기 복수의 과대 굽힘 보호장치(200) 각각은,
    상기 노즐 플레이트(10)로부터 일방향으로 상호 이격 배치되어, 상기 노즐 플레이트(10)의 상한 변위량과 하한 변위량을 감지하는 제1스위치(211) 및 제2스위치(212);
    일단부가 힌지 결합되고, 타단부가 상기 제1스위치(211) 및 제2스위치(212) 사이에 회전 가능하게 배치되어 상기 노즐 플레이트(10)의 굽힘 변형에 따라 상기 제1스위치(211) 또는 제2스위치(212)와 접촉 가능한 측정 암(201)을 포함하여, 상기 측정 암(201)이 제1스위치(211) 또는 제2스위치(212)와 접촉 시 곡률 조정 구동기(300)의 작동을 멈추게 하고,
    상기 곡률 측정 장치(100)는,
    상기 복수의 과대 굽힘 보호장치(200) 각각에 설치되는 조립 바디(120); 및
    상기 조립 바디(120)에 장착되고, 상기 노즐 플레이트(10)와 마주보게 배치되어 상기 노즐 플레이트(10)의 변위를 측정하는 위치 센서(110);
    를 포함하는 풍동 가변 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 곡률 측정 장치(100)는 복수 개로 구비되어, 노즐 플레이트(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 풍동 가변 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서(110)는 상기 노즐 플레이트(10)까지의 길이를 비접촉식으로 측정하는 광센서인 것을 특징으로 하는 풍동 가변 노즐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서(110)는 상기 위치 센서(110)의 위치를 그대로 인식하는 GPS 센서인 것을 특징으로 하는 풍동 가변 노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서(110)는 상기 노즐 플레이트(10)와 접촉하여 길이를 측정하는 측정 봉(111)을 구비하는 접촉식 센서인 것을 특징으로 하는 풍동 가변 노즐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 곡률 측정 장치(100)는 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)를 포함하고,
    상기 위치 센서 기준값 셋팅 지그(500)는,
    상기 노즐 플레이트(10)의 길이방향으로 평평하게 연장 형성되는 바닥부(510);
    상기 바닥부(510)에서 상기 장착 블록(600)과 대응되는 높이로 돌출 형성되는 돌출부(520)를 포함하고,
    상기 위치 센서(110)는 상기 돌출부(520)의 상단으로부터 바닥부(510)까지의 길이를 기준값으로 영점 조정되는 것을 특징으로 하는 풍동 가변 노즐.
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