KR101843649B1 - 고립파 실험 수조 - Google Patents

Abstract

고립파 실험 수조가 제공된다. 상기 고립파 실험 수조는, 물이 저장되는 공간이 일 방향으로 길게 형성된 수조, 상기 수조의 일단에 제공되며, 상기 물에 파랑을 발생하는 조파유닛, 상기 수조의 타단에 제공되며, 상기 파랑이 입사 및 반사되는 육역모형, 상기 조파유닛과 상기 육역모형 사이 구간에서 서로 마주 배치되고, 상기 물의 상부에 위치하는 제1 위치와 상기 물에 침지되는 제2 위치 간에 승강 및 하강 가능하며, 상기 제2 위치에서 상기 수조의 공간을 분할하는 한 쌍의 차수박판 및 상기 한 쌍의 차수박판 사이에 위치하며, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간에 승강 및 하강 가능하며, 상기 제2 위치에서 상기 한 쌍의 차수박판 사이 공간에 저장된 상기 물을 외부로 배출하는 배수관을 포함한다.

Description

고립파 실험 수조{Solitary wave experiment water tank}

본 발명은 고립파 실험 수조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차수박판을 이용하여 수조의 일단에서 발생한 파랑이 타단에 입사 후, 다시 상기 타단으로 재입사 되는 것을 차단하는 고립파 실험 수조에 관한 것이다.

고립파(solitary wave)는 파장이 무한히 길고, 무한대의 주기를 갖는 파도를 말하며, 실제로 관찰할 수는 없다. 고립파는 파도가 존재하지 않는 해수면인 정수면 상에 존재하며, 파형을 이루는 물 입자는 파의 진행 방향으로만 이동하여 정수면 위의 수량전체를 그대로 수송한다. 고립파는 형상 및 규모의 변화가 없이 전파되는 단일 파봉으로 형성된 비선형 파랑으로써, 지진해일을 실험적으로 재현할 수 있는 파랑으로 알려져 있다.

종래의 조파 수조는 일 방향으로 길게 형성된 수조, 수조의 일단에서 파랑을 발생하는 조파장치, 조파장치에서 발생된 파랑이 입사되는 육역모형을 포함하고, 조파장치는 수조의 일 방향으로 단발적 전진하여 파랑을 발생하고, 발생된 파랑은 육역모형에 입사한다. 그러나, 조파장치의 단발적 전진에도 불구하고, 육역모형에는 단일 파봉을 갖는 파랑인 고립파가 아닌, 즉 조파장치에 의해 최초 형성된 파랑 및 상기 파랑의 반사파를 포함하는 파랑이 반복적으로 입사된다.

이에 따라, 지진해일 등을 실험적으로 재현할 수 있는, 단일 파봉을 갖는 고립파를 발생하는 조파 수조에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단일 파봉을 갖는 고립파를 발생하는 고립파 실험 수조를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 파랑의 진행을 선택적으로 제어하는 고립파 실험 수조를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 고립파 실험 수조를 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 고립파 실험 수조는 물이 저장되는 공간이 일 방향으로 길게 형성된 수조, 상기 수조의 일단에 제공되며, 상기 물에 파랑을 발생하는 조파유닛, 상기 수조의 타단에 제공되며, 상기 파랑이 입사 및 반사되는 육역모형, 상기 조파유닛과 상기 육역모형 사이 구간에서 서로 마주 배치되고, 상기 물의 상부에 위치하는 제1 위치와 상기 물에 침지되는 제2 위치 간에 승강 및 하강 가능하며, 상기 제2 위치에서 상기 수조의 공간을 분할하는 한 쌍의 차수박판 및 상기 한 쌍의 차수박판 사이에 위치하며, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간에 승강 및 하강 가능하며, 상기 제2 위치에서 상기 한 쌍의 차수박판 사이 공간에 저장된 상기 물을 외부로 배출하는 배수관을 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배수관은 상기 제2 위치에서 상기 수조의 바닥면에 인접 위치하는 유입구 및 분할된 상기 수조의 공간 중 상기 조파유닛이 위치하는 공간을 향해 제공되는 유출구를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 고립파 실험 수조는 상기 수조의 폭에 상응하는 길이를 가지고, 상기 수조의 폭 방향으로 배치되며, 상기 배수관의 상기 유입구와 연결되는 배수판을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 고립파 실험 수조는 상기 한 쌍의 차수박판은 금속 재질을 가지며, 상기 수조의 바닥면에 제공되며, 상기 제2 위치에 위치하는 상기 한 쌍의 차수박판을 상기 수조의 바닥면에 고정하는 자석을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 차수박판은 서로 독립적으로 승강 및 하강될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 차수박판의 두께는 1mm 미만일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조는 한 쌍의 차수박판을 이용하여 파랑의 진행을 제어하고, 육역모형에 파랑을 선택적으로 입사시켜, 단일 파봉을 갖는 고립파를 재현할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조는 한 쌍의 차수박판 및 배수관을 이용하여, 한 쌍의 차수박판 사이에 공동을 형성함으로써, 파랑의 진행을 효과적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 주요 구성 간 연결 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 주요 구성 간 연결 상태를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조를 이용한 실험 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 한 쌍의 차수박판의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 주요 구성 간 연결 상태를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조의 주요 구성 간 연결 상태를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 고립파 실험 수조는 수조(11), 자석(19), 지지판(21), 조파유닛(15, 16), 육역모형(17), 차수박판(40), 배수관(32), 횡단판(25), 배수판(31), 상부연결판(35), 하부연결판(37), 및 결속핀(55)을 포함한다.

수조(11)는 물이 저장되는 공간을 제공하며, 일 방향으로 길게 형성된다. 실시 예에 따르면, 수조의 바닥면(12) 일부분에 자석(19)이 삽입되어 제공될 수 있다. 자석(19)은 차수박판(40)에 대응하는 위치에서 수조의 바닥면(12)에 제공된다.

조파유닛(15, 16)은 수조의 일단(14)에 제공되며, 상기 물에 파랑을 발생한다. 조파유닛(15, 16)은 구동부(15) 및 조파판(16)을 포함할 수 있다. 구동부(15)는 조파판(16)을 수조(11)의 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 조파판(16)은 수조(11)의 일 방향으로 이동하여 상기 파랑을 발생할 수 있다.

육역모형(17)은 수조(11)의 타단에 제공되며, 상기 파랑이 입사 및 반사된다. 육역모형(17)은 수조의 바닥면(12)에 대하여 소정 각도를 갖는 경사면을 가질 수 있다. 상기 파랑은 육역모형(17)의 경사면으로 입사 및 반사된다. 실시 예에 따르면, 육역모형(17)은 해안 지형 등을 모형화한 것일 수 있다.

차수박판(40)은 한 쌍 제공되며, 서로 마주 배치된다. 차수박판(40)은 수조(11)의 조파유닛(15, 16)과 육역모형(17) 사이 구간에서, 지지판(21)과 결합하여 수조(11)에 배치될 수 있다.

지지판(21)은 두 개가 수조의 양쪽 측벽 상단에 각각 결합한다. 한 쌍의 지지판(21)에서 서로 마주하는 내측 면에는 상부에서 하부 방향으로 한 쌍의 수직홈(22)이 서로 나란하게 형성된다. 차수박판(40)은 양 측단부가 수직홈(22)에 삽입된다. 이에 의해, 차수박판(40)은 수조(11)의 양쪽 측벽을 가로질러 수조(11)의 길이 방향에 수직하게 배치될 수 있다.

차수박판(40)은 상기 물의 수면 위에 위치하는 제1 위치와 상기 물에 침지되는 제2 위치 사이에서 승강 또는 하강할 수 있다. 상기 제1 위치는 차수박판(40)의 하단이 상기 물의 수면으로부터 소정 거리 이격되는 위치이고, 상기 제2 위치는 차수박판(40)이 침지되고 그 하단이 수조의 바닥면(12)에 놓이는 위치이다. 차수박판(40)은 상기 제2 위치에서 수조(11)의 공간을 분할할 수 있다. 차수박판(40)은 지지판(21) 내측 면의 수직홈(22)을 따라 승강 또는 하강한다. 한 쌍의 차수박판(40)은 독립적으로 승강 또는 하강할 수 있다.

한 쌍의 차수박판(40)은 상부에 고정공(41)을 포함하고, 고정공(41)을 통과하는 결속핀(55)에 의해 한 쌍으로 결속될 수 있다. 한 쌍의 차수박판(40)은 결속핀(55)이 제거된 후, 승강 또는 하강할 수 있다.

실시 예에 따르면, 차수박판(40)은 자중 또는 인력에 의해 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 하강할 수 있다. 이에 따라, 차수박판(40) 상부에 상기 인력을 인가하기 위한 핸드홀(42)을 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따르면, 차수박판(40)은 유체압 실린더를 이용해 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 하강할 수 있다.

실시 예에 따르면, 차수박판(40)은 금속 재질을 가지며, 상기 제2 위치에서 수조의 바닥면(12)에 제공된 자석(19)과 결합하여, 수조의 바닥면(12)에 고정된다.

실시 예에 따르면, 차수박판(40)의 두께는 1mm 미만이고, 이에 따라, 차수박판(40)의 하강에 의한 파랑이 형성되지 않을 수 있다.

배수관(32)은 한 쌍의 차수박판(40) 사이 공간에 위치하며, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 승강 또는 하강할 수 있다. 배수관(32)은 상기 제2 위치에서 한 쌍의 차수박판(40) 사이 공간에 저장된 상기 물을 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 차수박판(40) 사이 공간에 공동이 형성된다.

공동이 형성된 한 쌍의 차수박판(40)은, 차수박판(40)에 의해 두 개의 공간으로 분리된 수조에서, 어느 하나의 공간에서 발생된 상기 파랑이 다른 공간으로 전달되는 것을 차단함으로써, 상기 다른 공간에 새로운 파랑이 형성되는 것을 방지한다.

배수관(32)은 상단이 조파유닛(15, 16)이 위치하는 공간을 향해 만곡된 형태로 제공된다. 배수관(32)은 유입구(33)와 유출구(34)를 포함한다. 유입구(33)는 배수관(32)의 하단에 제공되며, 상기 제2 위치에서 수조의 바닥면(12)에 인접 위치한다. 유출구(34)는 배수관(32)의 상단에 제공되며, 조파유닛(15, 16)이 위치하는 공간을 향해 제공된다.

배수관(32)의 하단의 유입구(33)는 배수판(31)에 고정될 수 있다. 배수판(31)은 수조(11)의 양쪽 측벽 사이 폭과 일치하는 길이를 갖고, 한 쌍의 차수박판(40) 사이의 폭과 일치하는 폭을 갖는다.

배수관(32)은 횡단판(25)에 의해 지지가 될 수 있다. 횡단판(25)은 한 쌍의 지지판(21)을 연결한다. 횡단판(25)의 일단과 타단은 각각, 지지판(21)의 내측 면의 한 쌍의 수직홈(22) 사이 영역에 연결된다.

횡단판(25)에는 상면과 하면을 수직으로 관통하는 수직공(26)이 형성되고, 배수관(32)은 횡단판(25)의 수직공(26)에 삽입된다.

배수관(32)은 한 쌍 제공되며, 상부는 상부연결판(35)으로 연결되고, 하부는 하부연결판(37)으로 연결된다.

상부연결판(35)은 중앙에 상부지지공(36)을 포함할 수 있다. 상부지지공(36)은 한 쌍의 차수박판(40) 상부의 고정공(41)과 동일 선상에 위치할 수 있다. 결속핀(55)은 한 쌍의 차수박판(40) 상부의 고정공(41) 및 한 쌍의 배수관(32)을 연결하는 상부연결판(35) 중앙의 상부지지공(36)을 통과하여, 결속할 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 배수관(32)은 한 쌍의 차수박판(40)과 함께 고정될 수 있다.

하부연결판(37)은 중앙에 하부결속공(38)을 포함하고, 횡단판(25)은 하부에 배수관지지공(28)을 포함할 수 있다. 하부결속공(38)은 횡단판(25) 하부의 배수관지지공(28)과 동일 선상에 위치할 수 있다. 결속핀(55)은 배수관지지공(28) 및 하부결속공(38)을 통과하여, 결속할 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 배수관(32)은 한 쌍의 차수박판(40)과 함께 고정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조를 이용한 실험 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 한 쌍의 차수박판(40)의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 고립파 실험 수조를 이용한 실험 과정이 설명된다. 차수박판(40)은 제1 위치에 위치하고, 조파판(16)에서 발생된 파랑은 육역모형(17) 방향으로 전진하여, 육역모형(17)에 입사한다. 상기 파랑은 육역모형(17)에서 반사되어 다시 조파판(16) 방향으로 전진하여 조파판(16)에 입사한다. 이때, 조파판(16) 방향으로 전진하는 상기 파랑이 차수박판(40)이 위치하는 지점을 통과할 경우, 차수박판(40)을 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 하강시킨다. 상기 파랑은 조파판(16)에서 반사되어 다시 육역모형(17) 방향으로 전진하지만, 상기 제2 위치에 위치하는 차수박판(40)으로 인해 상기 파랑의 진행이 차단되어 상기 파랑은 육역모형(17)에 입사하지 못한다. 이에 따라, 육역모형(17)에는 상기 파랑이 한 번만 입사하여, 형상 및 규모의 유의한 변화 없이 전파되는 단일 파봉으로 구성된 비선형 파랑인 고립파를 재현할 수 있다. 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 고립파 실험 수조를 이용하여, 지진해일을 실험적으로 재현할 수 있다.

도 5를 참조하면, 육역모형(17)에서 반사되어 조파유닛 방향으로 전진하는 상기 파랑이 차수박판(40)이 위치하는 수조(11)의 위치를 통과한 후, 한 쌍의 차수박판(40)이 제1 위치에서 제2 위치로 하강하는 구체적인 작동 과정이 설명된다. 실시 예에 따르면, 한 쌍의 차수박판(40)은 두 개의 차수박판(40)이 독립적으로 하강하고, 수조(11)에서 육역모형(17)이 위치하는 방향에 가까운 차수박판(40)부터 순차적으로 하강할 수 있다.

한 쌍의 차수박판(40) 사이에 고립된 수조(11)의 물은, 수조의 바닥면(12)에 인접 위치하는 배수관(32)의 유입구(33)를 통해 유입되며, 배수관(32) 상단의 유출구(34)를 통해 한 쌍의 차수박판(40)에 의해 분할된 수조(11)의 공간 중 조파판(16)이 위치하는 공간으로 배출된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

11: 수조
12: 수조의 바닥면
14: 수조의 일단
15: 구동부
16: 조파판
17: 육역모형
19: 자석
21: 지지판
22: 수직홈
25: 횡단판
26: 수직공
28: 배수관지지공
31: 배수판
32: 배수관
33: 유입구
34: 유출구
35: 상부연결판
36: 상부지지공
37: 하부연결판
38: 하부결속공
40: 차수박판
41: 고정공
42: 핸드홀
55: 결속핀

Claims (6)

1. 물이 저장되는 공간이 일 방향으로 길게 형성된 수조;
   상기 수조의 일단에 제공되며, 상기 물에 파랑을 발생하는 조파유닛;
   상기 수조의 타단에 제공되며, 상기 파랑이 입사 및 반사되는 육역모형;
   상기 조파유닛과 상기 육역모형 사이 구간에서 서로 마주 배치되고, 상기 물의 상부에 위치하는 제1 위치와 상기 물에 침지되는 제2 위치 간에 승강 또는 하강 가능하며, 상기 제2 위치에서 상기 수조의 공간을 분할하는 한 쌍의 차수박판;
   상기 수조의 양쪽 측벽에 각각 결합하며, 상기 한 쌍의 차수박판의 양 측단부가 삽입되는 수직홈이 형성된 한 쌍의 지지판;
   상기 한 쌍의 차수박판 사이에 위치하며, 양 단이 상기 한 쌍의 지지판과 결합하는 횡단판; 및
   상기 횡단판에 형성된 수직공에 삽입되고, 상기 수직공을 따라 상기 제1위치와 상기 제2위치간에 승강 또는 하강 가능하며, 유입구와 유출구를 갖는 배수관을 포함하되,
   상기 제2위치에서, 상기 배수관은 상기 한 쌍의 차수박판 사이 공간에 저장된 물을 상기 유입구를 통해 유입하고, 상기 유입구에 유입된 물을 상기 유출구를 통해 상기 한 쌍의 차수박판 사이 공간의 외부인 상기 수조의 공간으로 배출하는 고립파 실험 수조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유입구는 상기 제2 위치에서 상기 수조의 바닥면에 인접 위치하고,
   상기 유출구는 상기 수조의 공간 중 상기 조파유닛이 위치하는 공간을 향해 제공되는 고립파 실험 수조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수조의 폭에 상응하는 길이를 가지고, 상기 수조의 폭 방향으로 배치되며, 상기 배수관의 상기 유입구와 연결되는 배수판을 포함하는 고립파 실험 수조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 차수박판은 금속 재질을 가지며,
   상기 수조의 바닥면에 제공되며, 상기 제2 위치에 위치하는 상기 한 쌍의 차수박판을 상기 수조의 바닥면에 고정하는 자석을 포함하는 고립파 실험 수조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 차수박판은 서로 독립적으로 승강 또는 하강되는 고립파 실험 수조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 차수박판의 두께가 1mm 미만인 고립파 실험 수조.

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