KR101824483B1

KR101824483B1 - 헬리데크 하중 시험 장치

Info

Publication number: KR101824483B1
Application number: KR1020160132109A
Authority: KR
Inventors: 박주신; 마국열
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-02-01

Abstract

실제 경계조건을 반영하여 헬리데크의 시편을 시험할 수 있는 헬리데크 하중 시험 장치가 제공된다. 헬리데크 하중 시험 장치는, 서로 평행하게 배열된 한 쌍의 빔구조로 이루어져 상부에 헬리데크의 팬케이크 시편이 안착되는 지지부, 서로 이격 배치되어 팬케이크 시편의 상면을 동시에 가압하는 한 쌍의 가압부재와, 가압부재를 연결하는 연결바, 팬케이크 시편을 향하여 연결바를 가압하는 실린더를 포함하는 가압유닛, 팬케이크 시편의 가장자리에 설치되어, 가장자리에 인장력을 형성하는 인장력 제공 유닛을 포함한다.

Description

헬리데크 하중 시험 장치{Helideck Strength Test Device}

본 발명은 헬리데크 하중 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실제 경계조건을 반영하여 헬리데크의 시편을 시험할 수 있는 헬리데크 하중 시험 장치에 관한 것이다.

해상에서 오랜 시간을 체류해야 하거나 헬리콥터로 인원 이동을 해야 하는 경우 선수 또는 선미에 헬리데크의 설치를 필요로 한다. 헬리데크는 헬리콥터의 이/착륙시에 구조적인 안정성이 확보되어야 하므로 상당히 중요한 역할을 한다. 헬리콥터가 헬리데크에 착륙시에 무게중심이 헬리콥터의 뒤쪽 꼬리날개에 있기 때문에 뒤에 있는 두 바퀴가 먼저 헬리데크면에 닿게 된다. 이때, 헬리데크 하부에 위치한 거더를 제외한 중심부로 헬리데크가 휘어지는 현상이 발생한다.

실제 헬리콥터의 하중에 따른 헬리데크의 구조적 특성을 파악하기 위한 시험을 할 때, 데크 구조는 크기가 너무 커 전체적인 구조 특성을 시험할 수 없다. 이로 인해, 데크 구조의 일부인 시편의 변형 정도와 구조적인 특성을 하중 측정 장치를 이용하여 시험하였다. 하지만, 일반적인 하중 측정 장치는 헬리데크의 실제 경계조건을 반영하지 못하여 실제와 가깝게 시험할 수 없는 문제가 발생하였고, 헬리데크에 가해지는 하중과 그에 따른 변화량을 정확하게 측정할 수 없는 문제가 발생하였다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0057834호, (2016.05.24)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 실제 경계조건을 반영하여 헬리데크의 시편을 시험할 수 있는 헬리데크 하중 시험 장치에 관한 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 과제에 의한 헬리데크 하중 시험 장치는, 서로 평행하게 배열된 한 쌍의 빔구조로 이루어져 상부에 헬리데크의 팬케이크 시편이 안착되는 지지부; 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편의 상면을 동시에 가압하는 한 쌍의 가압부재와, 상기 가압부재를 연결하는 연결바, 상기 팬케이크 시편을 향하여 상기 연결바를 가압하는 실린더를 포함하는 가압유닛; 상기 팬케이크 시편의 가장자리에 설치되어, 상기 가장자리에 인장력을 형성하는 인장력 제공 유닛을 포함한다.

상기 인장력 제공유닛은, 일단 상기 팬케이크 시편의 상면에 연결되고 타단부는 지지부가 고정된 바닥면에 연결되어 인장력을 발생시킬 수 있다.

상기 인장력 제공유닛은 인장력을 조절하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 인장력 제공유닛은 상기 지지부의 바로 위에 위치하는 상기 가장자리에 연결될 수 있다,

상기 인장력 제공유닛은 상기 팬케이크 시편을 사이에 두고 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.

상기 인장력 제공유닛은 복수 개가 서로 병렬로 배치되어 상기 가장자리에 인장력을 형성할 수 있다.

상기 가압부재와 상기 연결바 사이에 설치되어 하중을 측정하는 한 쌍의 제1 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 연결바와 상기 실린더 사이에 설치되어 하중을 측정하는 제2 센서를 더 포함할 수 있다.

한 쌍의 상기 지지부 중 어느 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편을 지지하는 볼 형상으로 이루어진 한 쌍의 제1 지지부재; 및 한 쌍의 상기 지지부 중 다른 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편을 지지하는 콘 형상으로 이루어진 한 쌍의 제2 지지부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 헬리데크 하중 시험 장치는, 팬케이크 중 일부를 분할하여 시편으로 사용하더라도 팬케이크 전체를 측정하는 것과 같이 유사한 경계조건을 반영하여 시험할 수 있다. 즉, 팬케이크 시편의 하중 강도를 시험할 때, 실제 조건에 가까운 조건을 반영하여 시험할 수 있어, 팬케이크에 가해지는 하중에 따른 변화량을 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬리데크 하중 시험 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 헬리데크 하중 시험 장치의 가압유닛의 단면도이다.
도 3은 도 1의 헬리데크 하중 시험 장치의 팬케이크 시편에 하중을 가하는 작동과정을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 헬리데크 하중 시험 장치에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 헬리데크 하중 시험 장치(1)는 헬리데크(H)에 하중을 가하여 헬리데크(H)의 구조적 특성을 파악하기 위한 장치로, 헬리데크(H)의 일부분인 팬케이크 시편(10)에 하중을 가하여 변형 정도 구조적 강도를 측정하기 위한 장치이다. 헬리데크 하중 시험 장치(1)는 팬케이크 시편(10)의 경계 조건을 조절하여 실제 팬케이크 전체를 해석한 것과 유사한 시험을 할 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 헬리데크 하중 시험 장치에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬리데크 하중 시험 장치의 사시도이다.

본 발명에 따른 헬리데크 하중 시험 장치(1)는 지지부(40), 가압유닛(20), 인장력 제공유닛(30)을 포함한다.

지지부(40)는 헬리데크(H)의 팬케이크 시편(10)이 안착되는 부재로 서로 평행하게 배열되어 한 쌍의 빔구조로 형성된다. 지지부(40)는 팬케이크 시편(10) 하부에 x축 방향으로 평행하게 배치될 수 있으며, 알루미늄재질 또는 스틸재질로 형성되나 이에 한정되지 않는다. 지지부(40)의 상부에는 팬케이크 시편(10)을 지지하는 제1 지지부재(41)와 제2 지지부재(42)가 형성된다.

제1 지지부재(41)는 한 쌍의 지지부(40) 중 어느 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 팬케이크 시편(10)을 지지하며, 볼 형상으로 이루어져 있다. 또한, 제2 지지부재(42)는 한 쌍의 지지부(40) 중 다른 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편(10)을 지지하며 콘 형상으로 이루어져 있다. 제1 지지부재(41)와 제2 지지부재(42)는 지지부(40)와 팬케이크 시편(10)의 사이에 형성된다.

이때, 제1 지지부재(41)와 제2 지지부재(42)는 실제 헬리데크(H)의 강도를 측정할 때의 실제 현상을 반영하기 위해서 핀콘과 볼을 I빔 구조 사이에 배치한다. 즉, 경계조건의 단순보를 실제 묘사하기 위해서 I빔 구조 사이에 제1 지지부재(41)와 제2지지부재(42)가 형성된다.

한편, 지지부(40)의 상부에 안착되는 팬케이크 시편(10)은 헬리콥터가 이/착륙 하는 데크플로어(deck floor) 중 일부분이 된다. 가압유닛(20)이 팬케이크 시편(10) 상부에 이격 형성되어 헬리콥터가 착륙할 때 무게중심이 뒤쪽 꼬리 날개에 있어 뒤쪽의 두 바퀴가 팬케이크 시편(10)에 먼저 닿아 팬케이크 시편(10)에 가해지는 충격 및 하중을 실제와 가깝게 묘사할 수 있다. 따라서, 이러한 실제 조건을 반영하여 측정하기 위해서 팬케이크 시편(10)의 상부에 가압유닛(20)을 배치할 수 있다.

가압유닛(20)은 팬케이크 시편(10)에 하중을 가하는 부재로서, 서로 이격배치되어 팬케이크 시편(10)의 상면을 동시에 가압하는 한 쌍의 가압부재(21), 가압부재(21)를 연결하는 연결바(22), 팬케이크 시편(10)을 향하여 연결바(22)를 가압하는 실린더(23)를 포함한다. 가압유닛(20)은 'ㄷ'자형으로 형성되는 프레임(26)의 내측면에 연결되어 상하로 이동하여 팬케이크 시편(10)에 하중을 가하며, 이에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

팬케이크 시편(10)의 가장자리에 팬케이크 시편(10)을 고정 시킬 수 있는 인장력 제공유닛(30)이 형성된다.

인장력 제공유닛(30)은 팬케이크 시편(10)의 가장자리에 설치되어 인장력을 형성하는 것으로, 팬케이크 시편(10)을 사이에 두고 대칭이 되는 위치에 형성된다. 즉, 지지부(40)의 바로 위에 위치하는 팬케이크 시편(10)의 가장자리에 복수 개가 병렬로 배치되어 팬케이크 시편(10)에 인장력을 형성한다.

인장력 제공유닛(30)은 일단부가 팬케이크 시편(10)의 상면에 연결되고, 일단부가 고정된 바닥면(50)에 연결되며, 중심부에 탄성부재(31)가 형성된다. 팬케이크 시편(10)의 상면에 연결되는 일단부는 팬케이크 상면에 고정된 플랫바(11)에 고정 결합될 수 있다. 탄성부재(31)에서 팬케이크 시편(10) 가장자리에 인장력을 발생시킬 수 있다.

인장력 제공유닛(30)은 실제 헬리데크(H)에 수직하중이 가해졌을 때 팬케이크 시편(10)의 가장자리를 고정시킴으로써, 팬케이크 시편(10)이 연속적으로 연결된 구조의 팬케이크를 해석할 수 있도록 한다. 헬리데크(H)의 일부분인 팬케이크 시편(10)으로 시험을 할 때, 실제조건에 가까운 조건을 반영하여 시험할 수 있어 팬케이크 시편(10)에 가해지는 하중에 따른 변화량을 정확하게 측정할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 헬리데크 하중 시험 장치의 가압유닛에 관하여 설명한다

도 2는 도 1의 헬리데크 하중 시험 장치의 가압유닛의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 프레임(26)은 'ㄷ'자형상으로 형성되어 양끝단부는 바닥면(50)과 접하여 지지부(40)가 위치하지 않는 y축 방향에 배치될 수 있다. 팬케이크 시편(10)을 향하는 프레임(26)의 중심부에는 실린더(23), 연결바(22) 및 가압부재(21)가 차례대로 연결될 수 있으며 실린더(23), 연결바(22) 및 가압부재(21)가 안정적으로 승하강할 수 있도록 지지하는 기둥역할을 할 수 있다.

실린더(23)는 상하로 이동하여 팬케이크 시편(10)을 향하여 연결바(22)를 가압하는 부재로, 일단부가 프레임(26)에 연결되어 승/하강하며, 팬케이크 시편(10)의 상부에 하중을 가하여 팬케이크 시편(10)의 강도를 측정할 수 있도록 한다. 실린더(23)는 상하로 이동하면서 헬리콥터의 실제 하중과 대응되는 하중을 가할 수 있으며, 헬리콥터가 착륙할 때 헬리콥터에 가해지는 양력의 하중을 고려하여 가할 수 있다. 이때, 실린더(23)에서 가해지는 압력을 가압부재(21)가 팬케이크 시편(10)에 직집적으로 전달한다.

가압부재(21)는 한 쌍으로 형성되어 팬케이크 시편(10)의 상면을 동시에 가압하는 부재로, 일단부는 팬케이크 시편(10)과 접할 수 있으며 타단부는 연결바(22)에 연결되어 형성될 수 있다. 이때, 연결바(22)는 실린더(23)와 가압부재(21)의 사이에 형성되어 실린더(23)와 가압부재(21)를 연결해주는 역할을 한다. 실린더(23)가 상/하로 이동하면서 하중을 가한다면, 연결바(22)는 실린더(23)에서 가압하는 하중을 가압부재(21)에 전달하여, 팬케이크 시편(10)과 접하고 있는 가압부재(21)가 하중을 직접적으로 전달할 수 있다.

한편, 도면에 도시된 바와 같이 팬케이크 시편(10)의 상부에 한 쌍의 가압부재(21)가 이격 배치되어 연결바(22)에 연결되다. 이는 헬리콥터의 뒤쪽 꼬리날개가 먼저 착지하는 것을 시험 장치에 실제와 가깝도록 묘사하여 측정하기 위한 것이며, 실제 헬리콥터의 바퀴처럼 하중을 가하여 실제 구조를 반영하도록 한다. 이때 가압부재(21)와 연결바(22)의 사이에 형성되는 제1 센서(24)가 하중을 측정할 수 있다.

제1 센서(24)는 가압부재(21)와 연결바(22) 사이에 설치되며, 제2 센서(25)는 연결바(22)와 실린더(23) 사이에 설치되어 가압유닛(20)에서 가하는 하중을 측정할 수 있다. 제1 센서(24)와 제2 센서(25)는 일종의 로드셀로 팬케이크 시편(10)에 가해지는 하중을 측정할 수 있으며, 전기식 로드셀 또는 압전식 로드셀이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 하중을 측정할 수 있는 다양한 센서부가 사용될 수 있다.

아울러, 한 쌍의 제1 센서(24)는 실린더(23)에서 가하는 하중을 헬리콥터의 두 바퀴에 대응되는 가압부재(21)의 하중을 각각 측정할 수 있으며, 제2 센서(25)는 실린더(23)에서 가압하는 전체적인 하중을 측정할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 헬리데크 하중 시험 장치의 작동과정에 관하여 설명한다.

도 3은 도 1의 헬리데크 하중 시험 장치의 팬케이크 시편에 하중을 가하는 작동과정을 설명하기 위한 작동도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 팬케이크 시편(10) 상부에 가압유닛(20)이 배치되고, 가압부재(21)가 팬케이크 시편(10)과 접하도록 실린더(23)의 길이를 조절한 뒤 실린더(23)의 길이를 늘려가면서 하중을 가한다. 실린더(23)에서는 하중을 점차 늘리면서 연결바(22)에 전달하고, 연결바(22)는 팬케이크 시편(10)과 접하고 있는 가압부재(21)에 하중을 전달하여 팬케이크에 하중이 가해진다. 실린더(23)의 길이를 점차 늘려가면서 제1 센서(24)와 제2 센서(25)에서 하중을 측정하며 하중에 따른 팬케이크 시편(10)의 변화를 측정한다.

팬케이크 시편(10)에 가하는 압력이 일정 이상을 초과하면 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 팬케이크 시편(10)의 중심부가 변형된다. 이에 따라, 팬케이크 시편(10)에 하중을 가하여 변형 정도를 측정하여 팬케이크 시편의 구조적 강도를 측정할 수 있다. 위와 같은 과정을 반복하여 팬케이크 시편(10)에 가해지는 하중에 따른 변화량을 정확하게 측정할 수 있으며, 인장력 제공유닛(30)을 이용하여 경계조건을 조절하고, 실제 팬케이크 시편(10) 전체를 해석한 것과 같은 유사한 시험을 하여 실제 현상과 가장 가깝게 구현할 수 있는 장점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 헬리데크 하중 시험 장치 10: 팬케이크 시편
11: 플랫바 20: 가압유닛
21: 가압부재 22: 연결바
23: 실린더 24: 제1 센서
25: 제2 센서 26: 프레임
30: 인장력 제공유닛 31: 탄성부재
40: 지지부 41: 제1 지지부재
42: 제2 지지부재 50: 바닥면
H: 헬리데크

Claims

서로 평행하게 배열된 한 쌍의 빔구조로 이루어져 상부에 헬리데크의 팬케이크 시편이 안착되는 지지부;
서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편의 상면을 동시에 가압하는 한 쌍의 가압부재와, 상기 가압부재를 연결하는 연결바, 상기 팬케이크 시편을 향하여 상기 연결바를 가압하는 실린더를 포함하는 가압유닛;
상기 팬케이크 시편의 가장자리에 설치되어, 상기 가압유닛이 상기 팬케이크 시편을 가압할 때 상기 가장자리에 인장력을 형성하여 상기 가장자리를 고정하는 인장력 제공 유닛을 포함하며,
상기 인장력 제공유닛은, 일단부는 상기 팬케이크 시편의 상면에 연결되고 타단부는 상기 지지부가 고정된 바닥면에 연결되어 인장력을 발생시키며, 인장력을 조절하는 탄성부재를 포함하는 헬리데크 하중 시험 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 인장력 제공유닛은 상기 지지부의 바로 위에 위치하는 상기 가장자리에 연결되는 헬리데크 하중 시험 장치.
제4항에 있어서, 상기 인장력 제공유닛은 상기 팬케이크 시편을 사이에 두고 대칭되는 위치에 설치되는 헬리데크 하중 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 인장력 제공유닛은 복수 개가 서로 병렬로 배치되어 상기 가장자리에 인장력을 형성하는 헬리데크 하중 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 가압부재와 상기 연결바 사이에 설치되어 하중을 측정하는 한 쌍의 제1 센서를 더 포함하는 헬리데크 하중 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 연결바와 상기 실린더 사이에 설치되어 하중을 측정하는 제2 센서를 더 포함하는 헬리데크 하중 시험 장치.
제1항에 있어서, 한 쌍의 상기 지지부 중 어느 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편을 지지하는 볼 형상으로 이루어진 한 쌍의 제1 지지부재; 및
한 쌍의 상기 지지부 중 다른 하나의 상부에 서로 이격 배치되어 상기 팬케이크 시편을 지지하는 콘 형상으로 이루어진 한 쌍의 제2 지지부재를 더 포함하는 헬리데크 하중 시험 장치.