KR101866089B1 - 모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치 - Google Patents

모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기밀도 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치와 결합력의 제어가 가능한 모터 및 이를 조정하는 모터제어부를 통해 효율적인 모션제어가 가능하며, 풍동시험모델의 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로 시험 준비 작업이 가능한 모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치에 관한 것이다.
본 발명의 기밀도 시험장치는, 풍동시험모델의 전방부가 끼워지는 전방고정마개가 내부에 결합된 전방부 고정대; 상기 풍동시험모델의 몸체부가 상단에 놓이면서 상기 몸체부를 지지하는 몸체부 지지대; 후방고정마개가 일측에 결합된 볼스플라인이 내부에 결합된 후방부 부고정대; 및 상기 후방부 부고정대의 일측에 장착되고, 상기 볼스플라인의 볼스플라인축을 직선 이동시키는 제 1모터;를 포함하고, 상기 후방고정마개가 상기 풍동시험모델의 후방부에 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 한다.

Description

모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치{THE SEALING TEST APPARATUS USING THE MOTOR FOR THE WIND TUNNEL TESTING MODEL}
본 발명은 기밀도 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치와 결합력의 제어가 가능한 모터 및 이를 제어하는 모터제어부를 통해 효율적인 모션제어가 가능하며, 풍동시험모델의 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로 시험 준비 작업이 가능한 모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치에 관한 것이다.
풍동시험은 실제 비행체에 작용하는 공기역학적 특성을 예측하기 위해 인위적인 흐름안에 축소 또는 확대시킨 풍동시험모델을 설치하여 풍동시험모델에 작용하는 공력을 측정하는 지상시험을 말한다.
도 1은 풍동시험이 실시되는 풍동시험모델을 보여주는 단면도로, 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 풍동시험모델은(10)은 전방부(11), 몸체부(12), 후방부(13) 및 이들 사이에 삽입되어 있는 오링(20)을 포함하여 구성되며, 내장형 밸런스(internal balance, 40)와 같은 6분력(3-force & 3-moment) 측정센서가 장착된 지지구조물(30)이 내부에 삽입되며 장착된다.
이후 인위적으로 균일한 마하수(M) 또는 속도(V)를 갖는 유체의 흐름 속에 있게 함으로써 풍동시험모델(10)에 작용하는 3-force인 축력(axial force, AF), 측력(side force, SF), 수직력(normal force, NF)와 3-moment인 롤링모멘트(rolling moment, RM), 피칭모멘트(pitching moment, PM) 그리고 요잉모멘트(yawing moment, YM)의 성분을 측정하며, 풍동 시험이 실시된다.
이때, 마하수(M)는 압력변환기로 측정된 시험부의 정압(
Figure 112016111863911-pat00001
)와 정체실의 정압(
Figure 112016111863911-pat00002
)으로부터
Figure 112016111863911-pat00003
의 식과 같은 등엔트로피 식으로 산출되며, 시험조건에 의하여 산출된 동압(
Figure 112016111863911-pat00004
)은
Figure 112016111863911-pat00005
와 같이 표시된다.
여기서 M은 마하수,
Figure 112016111863911-pat00006
는 시험부의 정압,
Figure 112016111863911-pat00007
는 정체실의 정압,
Figure 112016111863911-pat00008
는 정압비열을 정적비열로 나눠준 값으로 정압비열과 정적비열의 비를 의미한다.
그리고 밸런스에 의해 측정된 힘과 모멘트 성분은 시험조건에 의하여 산출된 동압(
Figure 112016111863911-pat00009
)과 모형기준 면적(
Figure 112016111863911-pat00010
)으로 무차원화하여 하기의 식과 같은 공력계수로 환산된다.
Figure 112016111863911-pat00011
Figure 112016111863911-pat00012
Figure 112016111863911-pat00013
Figure 112016111863911-pat00014
Figure 112016111863911-pat00015
Figure 112016111863911-pat00016
여기서 AF는 축력(axial force), SF는 측력(side force), NF는 수직력(normal force)이고, RM은 롤링모멘트(rolling moment), PM은 피칭모멘트(pitching moment) 그리고 YM은 요잉모멘트(yawing moment)를 의미하며,
Figure 112016111863911-pat00017
는 동압,
Figure 112016111863911-pat00018
는 모형기준 면적, 그리고
Figure 112016111863911-pat00019
는 reference length로 유도탄의 경우는 동체의 직경이며, 비행기 또는 항공기의 경우는 날개의 코드를 의미한다.
그런데 풍동시험에서는 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 생성되는 와류(wake) 및 풍동시험모델(10)을 지지하는 지지구조물(30) 등으로 인해 실제 비행체와 다른 환경조건을 갖게 되며, 이로 인해 실제 비행체에서는 존재하지 않는 힘과 모멘트를 발생시키므로 자료처리과정에서 이를 보정해야만 한다.
따라서 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 작용하는 저면압력(
Figure 112016111863911-pat00020
)과 정압(
Figure 112016111863911-pat00021
)간의 차압을 저면면적(
Figure 112016111863911-pat00022
)을 곱하여 밸런스에서 나온 값을 상기 계산된 공력계수에서 빼주게 되는 저면압력 보정이 이루어지며, 보정 후 축방향 축력계수(
Figure 112016111863911-pat00023
)는 하기의 식과 같다.
Figure 112016111863911-pat00024
여기서 상기 저면압력(
Figure 112016111863911-pat00025
)은 일반적으로 풍동시험모델(10)의 내부의 저면압력을 측정하여 사용하는데, 이때, 풍동시험모델(10)의 내부 기밀도를 유지시키지 못하여 누수가 있거나 이로 인해 외부의 압력이 유입되는 경우에는 보정 후에도 축방향 축력계수(
Figure 112016111863911-pat00026
)에 상당한 오차가 포함될 수 있으며, 이러한 오차는 비행체 설계 예상치에 오차를 발생시키고 다시 외형형상 및 내부 추진기관을 재설계하는 등 시간 측면에서 경제적인 손실을 불러오는 문제가 발생하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하고자 기존에는 풍동시험모델(10)을 블록 위에 고정한 후 양쪽 끝단을 오링이 장착된 마개로 끼우고 긴 볼트를 사용하여 체결한 후 공갑관에 튜브를 연결하여 풍동시험모델(10)의 내부에 압력을 공급하거나 배출 시 매뉴얼 밸브를 사용함으로써 시간에 따른 압력 변화량을 압력측정계측기를 통해 확인하였다.
그런데 이러한 기존 시험장치는 실험 시 내부 압력의 누수가 발생하면 수리를 위해 풍동시험모델(10)을 장치로부터 해체하거나 결합할 때마다 일관성 없는 위치에서 일관성 없는 결합력으로 준비 작업이 진행됨으로써, 준비 작업시간이 길어지면서 작업효율이 떨어지는 문제가 있으며, 또한 풍동시험모델(10)의 손상위험을 야기하는 문제가 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국등록특허 제10-1589568호
이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 위치와 결합력의 제어가 가능한 모터 및 이를 제어하는 모터제어부를 통해 효율적인 모션제어가 가능하며, 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로, 시험 준비 작업이 가능함으로써 작업의 효율성이 극대화된 모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치는, 풍동시험모델의 전방부가 끼워지는 전방고정마개가 내부에 결합된 전방부 고정대; 상기 풍동시험모델의 몸체부가 상단에 놓이고, 상기 몸체부를 지지하는 몸체부 지지대; 후방고정마개가 일측에 결합된 볼스플라인이 내부에 결합된 후방부 부고정대; 및 상기 후방부 부고정대의 일측에 장착되고, 상기 볼스플라인의 볼스플라인축을 직선 이동시키는 제 1모터;를 포함하고, 상기 후방고정마개가 상기 풍동시험모델의 후방부에 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1모터는 볼스크류 너트가 외면에 결합된 볼스크류와 연결되고, 상기 볼스크류 너트는 상기 볼스플라인축과 연결되며, 상기 제 1모터의 작동에 의해 상기 볼스크류가 회전하고, 상기 볼스크류 너트가 상기 볼스플라인축과 함께 직선 이동함으로써 상기 후방고정마개가 상기 후방부의 내부에 끼워져 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후방부 부고정대는 상기 제 1모터와 연결되는 볼스크류의 외면에 결합된 볼스크류 너트와 연결되고, 상기 후방부 부고정대 몸체의 하단에 연결된 지지대의 일측과 연결되는 볼스크류 너트가 외면에 결합된 볼스크류는 상기 후방부 부고정대를 직선으로 이동시키기 위한 후방부 주고정대의 일측에 장착된 제 2모터와 연결되며, 상기 제 2모터의 작동에 의해 상기 제 2모터와 연결된 볼스크류가 회전하여 함으로써 상기 제 2모터와 연결된 볼스크류와 결합된 상기 볼스크류 너트가 직선 이동하여 상기 후방부 부고정대가 직선 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후방부 부고정대의 하단에는 LM블록이 장착되고, 상기 LM블록은 받침대의 상단에 고정된 LM레일의 상단에 장착되며, 상기 후방부 부고정대가 상기 LM레일을 따라 슬라이딩 직선 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방부 고정대, 상기 몸체부 지지대 또는 상기 후방부 주고정대의 하단에는 LM블록이 장착되고, 상기 LM블록은 받침대의 상단에 고정된 LM레일의 상단에 장착되며, 상기 전방부 고정대, 상기 몸체부 지지대 또는 상기 후방부 주고정대가 상기 LM레일을 따라 슬라이딩 직선 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1모터와 상기 제 2모터는 모터제어부에 연결되고, 상기 모터제어부에 의해 작동이 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방부와 상기 전방고정마개의 사이 또는 상기 후방부와 상기 후방고정마개의 사이에는 기밀을 위해 하나 이상의 오링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 풍동시험모델의 기밀도 시험장치는, 상기 풍동시험모델의 내부에 압력을 공급하거나 배출시키기 위한 압력공급부; 및 상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 측정하기 위한 압력측정계측기;를 포함하고, 상기 압력공급부에 의해 압력이 공급된 상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 상기 압력측정계측기를 통해 측정함으로써 상기 풍동시험모델의 기밀도를 시험하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력공급부는, 일정크기 이상의 압력으로 기체가 저장된 고압탱크; 상기 고압탱크와 연결되고, 기체가 공급되는 압력을 조절하기 위한 압력조절기; 및 상기 압력조절기와 연결되고, 기체가 상기 풍동시험모델의 내부로 공급되거나 공급이 차단되도록 하기 위해 전자식으로 개폐되는 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험방법은, 풍동시험모델의 몸체부를 몸체부 지지대에 올리고, 상기 풍동시험모델의 전방부를 전방고정마개와 결합시킴으로써 전방부 고정대에 고정하는 단계; 상기 풍동시험모델의 후방부의 방향으로 후방부 부고정대가 LM레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 모터제어부를 조정함으로써 제 2모터를 작동시키는 단계; 상기 풍동시험모델의 후방부에 후방고정마개가 삽입되도록 상기 모터제어부를 조정함으로써 제 1모터를 작동시키는 단계; 솔레노이드 밸브가 개방됨으로써 압력공급부에 의해 상기 풍동시험모델의 내부로 압력이 공급되는 단계; 및 압력측정계측기를 통해 상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치는, 위치와 결합력의 제어가 가능한 모터 및 이를 조정하는 모터제어부를 통해 효율적인 모션제어가 가능한 효과가 있다.
상기 효과를 통해 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로 풍동시험모델과 기밀도 시험장치를 결합하는 것이 가능함으로써 일관성 있는 시험 준비 작업이 가능하며, 이로 인해 작업의 효율을 극대화시키는 효과가 있다.
또한, LM레일을 따라 기밀도 시험장치가 이동함으로써 풍동시험모델에 보다 안정적이고 정확하게 결합하는 것이 가능하며, 나아가 풍동시험모델의 손상을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 압력조절이 가능한 압력공급부와 전자식으로 개폐되는 솔레노이드 밸브를 적용함으로써 보다 편리하게 풍동시험모델의 내부로 압력을 공급하거나 배출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 풍동시험이 실시되는 풍동시험모델의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예인 풍동시험모델의 기밀도 시험장치의 조립도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 풍동시험모델의 기밀도 시험장치에 풍동시험모델이 장착 및 탈착을 이루는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예인 풍동시험모델의 기밀도 시험장치에 풍동시험모델이 장착된 모습을 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 풍동시험모델의 기밀도 시험장치의 모식도이다.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)는 풍동시험모델의 내부 기밀도를 시험하는 장치로, 도 2는 본 발명의 일 실시 예인 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)의 조립도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)는 풍동시험모델(10)의 전방부(11)를 고정하기 위한 전방부 고정대(110)와 풍동시험모델(10)의 몸체부(12)를 지지하기 위한 몸체부 지지대(120)와 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 결합되는 후방부 부고정대(130), 그리고 상기 후방부 부고정대(130)를 직선 이동시키기 위한 후방부 주고정대(140)를 포함하여 구성된다.
전방부 고정대(110)는 풍동시험모델(10)의 전방부(11)를 안정적으로 고정하기 위한 전방고정마개(61)가 몸체의 내부에 삽입되어 있으며, 전방부(11)가 전방고정마개(61)의 내부로 끼워지면서 삽입됨으로써 전방부 고정대(110)에 고정되게 된다.
상기 전방부 고정대(110)와 상기 전방고정마개(61)는 풍동시험모델(10)의 전방부(11)가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 원통형상의 몸체를 갖는 것이 바람직하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2와 같이 전방부(11)와 전방고정마개(61)의 사이에는 기밀 및 확실하고 안정적인 고정을 위해 하나 이상의 오링(20)이 삽입될 수 있다.
몸체부 지지대(120)는 풍동시험모델(10)의 몸체부(12)를 안정적으로 지지하기 위한 구조로 설계되며, 몸체부 지지대(120)의 상단에 몸체부(12)가 놓이게 된다.
상기 몸체부 지지대(120)는 일정길이를 갖는 풍동시험모델(10)의 몸체부(12)를 지지하기 위해 복수 개 일 수 있으며, 몸체부(12)가 기울어지지 않고 수평을 유지할 수 있도록 복수 개가 서로 일정 간격을 이루며 배치될 수 있다.
후방부 부고정대(130)는 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 내부에 삽입되어 안정적인 고정을 이루도록 하기 위한 후방고정마개(62)가 일측에 결합된 볼스플라인(70)이 몸체의 내부에 결합되어 있으며, 후방부 부고정대(130)의 일측에는 상기 볼스플라인(70)의 볼스플라인축(71)과 연결되어 볼스플라인축(71)을 직선 이동시키기 위한 제 1모터(91)가 장착되어 있다.
볼스플라인(70)은 직선 이동하는 볼스플라인축(71)과 볼스플라인축(71)의 외주면을 둘러싸며 결합된 볼스플라인 너트(72)를 포함하여 구성된다.
또한, 제 1모터(91)는 볼스플라인축(71)과 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이 직접적으로 연결되지 않고, 볼스크류(81)와 볼스크류(81)의 외주면을 둘러싸며 결합된 볼스크류 너트(82)에 의해 다음과 같은 연결구조를 이루며 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제 1모터(91)에는 볼스크류(81)가 연결되고, 상기 볼스크류(81)에 결합된 볼스크류 너트(82)가 볼스플라인축(71)과 연결된다.
따라서 제 1모터(91)가 작동되어 회전함에 따라 이에 연결된 볼스크류(81)가 회전하고, 상기 볼스크류(81)가 회전함으로써 볼스크류(81)에 결합된 볼스크류 너트(82)가 직선 이동하며, 이에 따라 볼스크류 너트(82)에 연결된 볼스플라인축(71)의 왕복 직선 이동이 도 3의 화살표로 도시된 바와 같이 가능하게 된다.
그리고 이를 통해 볼스플라인축(71)의 일측에 연결된 후방고정마개(62)가 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 내부로 끼워지면서 결합되어 장착되거나 또는 이와 반대로 후방부(13)로부터 탈거되어 탈착될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 도 2와 같이 후방부(13)와 후방고정마개(62)의 사이에는 기밀 및 확실한 고정을 위해 하나 이상의 오링(20)이 삽입될 수 있다.
후방부 부고정대(130)는 후방부 주고정대(140)와 도 3에 도시된 바와 같이 다음과 같은 연결구조를 이루며 연결될 수 있다.
후방부 부고정대(130)의 몸체의 하단에 연결된 지지대의 일측은 볼스크류 너트(87)와 연결되고, 볼스크류 너트(87)는 볼스크류(86)의 외주면을 둘러싸며 끼워져 결합되어 있으며, 상기 볼스크류(86)는 후방부 주고정대(140)의 일측에 장착된 제 2모터(92)와 연결된다.
따라서 제 2모터(92)가 작동되어 회전함에 따라 이에 연결된 볼스크류(86)가 회전하고, 상기 볼스크류(86)가 회전함으로써 볼스크류(86)에 결합된 볼스크류 너트(87)가 직선 이동하며, 이에 따라 볼스크류 너트(87)에 연결된 후방부 부고정대(130)의 왕복 직선 이동이 도 3의 화살표로 도시된 바와 같이 가능하게 된다.
그리고 이를 통해 후방고정마개(62)가 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 내부로 끼워지면서 결합되어 장착되거나 이와 반대로 후방부(13)로부터 탈거되어 탈착될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 후방고정마개(62)가 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 내부로 끼워지면서 결합되어 장착되거나 이와 반대로 후방부(13)로부터 탈거되어 탈착될 수 있도록 후방부 부고정대(130)를 직선 이동할 수 있도록 한다.
도 4는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)에 풍동시험모델(10)이 장착된 모습을 보여주는 모식도로, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1모터(91)와 제 2모터(92)의 작동에 의해 후방부 부고정대(130)와 볼스플라인축(71)이 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 방향으로 직선 이동하면서 후방고정마개(62)가 후방부(13)의 내부로 삽입되어 결합됨으로써 기밀도 시험장치(1000)에 풍동시험모델(10)이 장착된 것을 볼 수 있다.
한편, 후방부 부고정대(130)의 하단에는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, LM블록(50)이 장착되고, 상기 LM블록(50)은 받침대(201)의 상단에 고정되어 설치된 LM레일(200)의 상단에 끼워져 장착되며, 이를 통해 후방부 부고정대(130)가 LM레일(200)을 따라 슬라이딩 직선 이동이 가능하게 된다.
따라서 이를 통해 후방부 주고정대(140)에 장착된 제 2모터(92)의 작동에 의해 도 3과 같이 볼스크류(86)가 회전하고, 볼스크류 너트(87)가 직선 이동함으로써 상기 볼스크류 너트(87)에 연결된 후방부 부고정대(130)가 LM레일(200)을 따라 슬라이딩 직선 왕복 이동이 가능하게 된다.
또한, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 후방부 부고정대(130) 이외에도 전방부 고정대(110), 몸체부 지지대(120) 또는 후방부 주고정대(140)의 하단에도 LM블록(50)이 장착될 수 있고, 상기 LM블록(50)은 받침대(201)의 상단에 고정되어 설치된 LM레일(200)의 상단에 끼워져 장착될 수 있으며, 이를 통해 전방부 고정대(110), 몸체부 지지대(120) 또는 후방부 주고정대(140)가 LM레일(200)을 따라 슬라이딩 직선 왕복 이동이 가능할 수 있다.
따라서 이를 통해 다양한 종류의 풍동시험모델(10)의 길이 등의 조건에 맞도록 전방부 고정대(110), 몸체부 지지대(120), 후방부 부고정대(130), 후방부 주고정대(140)의 위치를 조정할 수 있다.
그리고 적합한 위치가 조정된 이후에는 후방부 부고정대(130)를 제외한 전방부 고정대(110), 몸체부 지지대(120) 후방부 주고정대(140)가 이동하지 못하도록 체결수단(도면에 미 도시)에 의해 LM레일(200)에 고정될 수 있으며, 이를 통해 모터(91,92)의 작동에 의해 후방고정마개(62)가 직선 이동하면서 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 결합되며 장착될 때, 가해지는 결합력에 의해 풍동시험모델(10)이 밀리거나 움직이지 못하도록 한다.
한편, 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)에 사용되는 제 1모터(91)와 제 2모터(92)는 BLDC 모터인 것이 가장 바람직하며, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1모터(91)와 제 2모터(92)는 모터제어부(90)에 연결됨으로써 모터제어부(90)에 의해 작동이 조정되거나 제어될 수 있다.
이러한 제 1모터(91)와 제 2모터(92)는 인코더를 사용하여 위치 제어를 수행할 수 있으며, 모터 출력값인 전압을 실시간으로 아날로그 값으로 변환하고, 이렇게 변환된 값을 데이터로 사용할 수 있으며, 보다 효율적인 모션제어를 위해서 자동화된 프로시저(procedure)에 의해 구동될 수 있다.
따라서 이를 통해 후방고정마개(62)의 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로 장착 또는 탈착될 수 있도록 한다.
이러한 모터(91, 92)의 외부 힘과 출력값의 관계식을 구하기 위해 풍동시험모델(10)의 후방부(13)가 결합되는 위치에 무게추(weight)를 결합한 후 교정시험을 수행하면
Figure 112016111863911-pat00027
의 식과 같이 선형 1차식으로 나타낼 수 있으며, 여기서 F는 무게추(weight), K는 상수 그리고 V는 전압(mV)를 의미한다.
한편, 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)는 도 5에 도시된 바와 같이, 풍동시험모델(10)의 내부에 압력을 공급하는 압력공급부(300)와 풍동시험모델(10)의 내부 압력이 누수되는 양을 측정하여 내부 기밀도를 확인하기 위한 압력측정계측기(303)를 포함하여 구성된다.
압력공급부(300)는 일정크기 이상의 압력으로 기체가 저장된 고압탱크(301)와 상기 고압탱크(301)와 연결되고, 고압탱크(301)로부터 공급되는 기체의 압력을 조절하기 위한 압력조절기(302) 그리고 상기 압력조절기(302)와 연결되고, 기체가 풍동시험모델(10)의 내부로 공급되거나 공급이 차단되도록 전자식으로 개폐되는 솔레노이드 밸브(303)를 포함하여 구성된다.
따라서 이를 통해 고압탱크(301)를 개방하고, 압력조절기(302)를 통해 공급되는 기체의 압력을 조절한 뒤 압력조절기(302)를 개방함에 따라 솔레노이드 밸브(303)가 작동하여 개방되면서 풍동시험모델(10)의 내부로 기체가 공급(유입)되게 된다.
이후 압력공급부(300)에 의해 풍동시험모델(10)의 내부 압력이 일정크기에 도달하면 압력측정계측기(400)를 통해 풍동시험모델(10)의 내부 압력이 일정시간동안 누수되는 양을 측정함으로써 풍동시험모델(10)의 내부 기밀도를 검사한다.
지금까지 설명한 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)는 위치와 결합력의 제어가 가능한 모터 및 이를 조정하는 모터제어부 등을 통해 반복적인 장착 및 탈착 과정에서도 항상 일정한 위치에서 일정한 결합력으로 풍동시험모델과 장착을 이루는 것이 가능하다.
또한, LM레일을 따라 직선 이동이 가능함으로써 풍동시험모델에 보다 안정적이고 정확하게 결합 및 장착되는 것이 가능하며, 압력조절이 가능한 압력공급부와 전자식으로 개폐되는 솔레노이드 밸브를 적용함으로써 보다 편리하게 풍동시험모델의 내부로 압력을 공급하거나 배출할 수 있다.
한편, 지금까지 설명한 본 발명의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치(1000)를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험방법은 다음과 같다.
풍동시험모델(10)의 몸체부(12)를 몸체부 지지대(120)의 상단에 놓여준 뒤 풍동시험모델(10)의 전방부(11)가 전방고정마개(61)의 내부에 끼워지도록 삽입시키면서 전방부 고정대(110)에 고정하는 단계(S110); 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 방향으로 후방부 부고정대(130)가 LM레일(200)을 따라 슬라이딩 이동하도록 모터제어부(90)를 조정함으로써 제 2모터(92)를 작동시키는 단계(S120); 풍동시험모델(10)의 후방부(13)의 내부로 후방고정마개(62)가 삽입되도록 모터제어부(90)를 조정함으로써 제 1모터(91)를 작동시키는 단계(S130); 솔레노이드 밸브(303)가 개방됨으로써 압력공급부(300)로부터 풍동시험모델(10)의 내부로 압력이 공급되는 단계(S140); 및 풍동시험모델(10)의 내부 압력이 일정크기에 도달하면 일정시간동안 압력측정계측기(400)를 통해 내부 압력의 누수량을 측정하는 단계(S150);를 포함하여 진행된다.
여기서 모터제어부(90)에 의해 조정된 제 1모터(91)와 상기 제 2모터(92)는 인코더를 사용하여 위치제어를 수행하고, 출력값인 전압을 실시간으로 아날로그 값으로 변환한 후 변환된 정보를 이용함으로써, 풍동시험모델(10)의 후방부(13)에 후방고정마개(62)가 항상 일정한 위치에 일정한 결합력으로 삽입되면서 장착될 수 있도록 한다.
본 발명인 모터를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험장치의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
1000 : 풍동시험모델의 기밀도 시험장치 5 : 키
10 : 풍동시험모델 11 : 전방부
12 : 몸체부 13 : 후방부
20 : 오링 30 : 지지구조물
40 : 내장형 밸런스 50 : LM블록
61 : 전방고정마개 62 : 후방고정마개
70 : 볼스플라인 71 : 볼스플라인축
72 : 볼스플라인 너트 81, 86 : 볼스크류
82, 87 : 볼스크류 너트 90 : 모터제어부
91 : 제 1모터 92 : 제 2모터
110 : 전방부 고정대 120 : 몸체부 지지대
130 : 후방부 부고정대 140 : 후방부 주고정대
200 : LM레일 201 : 받침대
300 : 압력공급부 301 : 고압탱크
302 : 압력조절기 303 : 솔레노이드 밸브
400 : 압력측정계측기

Claims (10)

  1. 풍동시험모델의 전방부가 끼워지는 전방고정마개가 내부에 결합된 전방부 고정대;
    상기 풍동시험모델의 몸체부가 상단에 놓이고, 상기 몸체부를 지지하는 몸체부 지지대;
    후방고정마개가 일측에 결합된 볼스플라인이 내부에 결합된 후방부 부고정대; 및
    상기 후방부 부고정대의 일측에 장착되고, 상기 볼스플라인의 볼스플라인축을 직선 이동시키는 제 1모터;를 포함하고,
    상기 후방고정마개가 상기 풍동시험모델의 후방부에 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1모터는 볼스크류 너트가 외면에 결합된 볼스크류와 연결되고,
    상기 볼스크류 너트는 상기 볼스플라인축과 연결되며,
    상기 제 1모터의 작동에 의해 상기 볼스크류가 회전하고, 상기 볼스크류 너트가 상기 볼스플라인축과 함께 직선 이동함으로써 상기 후방고정마개가 상기 후방부의 내부에 끼워져 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 후방부 부고정대는 상기 제 1모터와 연결되는 볼스크류의 외면에 결합된 볼스크류 너트와 연결되고,
    상기 후방부 부고정대 몸체의 하단에 연결된 지지대의 일측과 연결되는 볼스크류 너트가 외면에 결합된 볼스크류는 상기 후방부 부고정대를 직선으로 이동시키기 위한 후방부 주고정대의 일측에 장착된 제 2모터와 연결되며,
    상기 제 2모터의 작동에 의해 상기 제 2모터와 연결된 볼스크류가 회전하여 함으로써 상기 제 2모터와 연결된 볼스크류와 결합된 볼스크류 너트가 직선 이동하여 상기 후방부 부고정대가 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 기밀도 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 후방부 부고정대의 하단에는 LM블록이 장착되고,
    상기 LM블록은 받침대의 상단에 고정된 LM레일의 상단에 장착되며,
    상기 후방부 부고정대가 상기 LM레일을 따라 슬라이딩 직선 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전방부 고정대, 상기 몸체부 지지대 또는 상기 후방부 주고정대의 하단에는 LM블록이 장착되고,
    상기 LM블록은 받침대의 상단에 고정된 LM레일의 상단에 장착되며,
    상기 전방부 고정대, 상기 몸체부 지지대 또는 상기 후방부 주고정대가 상기 LM레일을 따라 슬라이딩 직선 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제 1모터와 상기 제 2모터는 모터제어부에 연결되고,
    상기 모터제어부에 의해 작동이 조정되는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전방부와 상기 전방고정마개의 사이 또는 상기 후방부와 상기 후방고정마개의 사이에는 기밀을 위해 하나 이상의 오링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 풍동시험모델의 기밀도 시험장치는,
    상기 풍동시험모델의 내부에 압력을 공급하거나 배출시키기 위한 압력공급부; 및
    상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 측정하기 위한 압력측정계측기;를 포함하고,
    상기 압력공급부에 의해 압력이 공급된 상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 상기 압력측정계측기를 통해 측정함으로써 상기 풍동시험모델의 기밀도를 시험하는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압력공급부는,
    일정크기 이상의 압력으로 기체가 저장된 고압탱크;
    상기 고압탱크와 연결되고, 기체가 공급되는 압력을 조절하기 위한 압력조절기; 및
    상기 압력조절기와 연결되고, 기체가 상기 풍동시험모델의 내부로 공급되거나 공급이 차단되도록 하기 위해 전자식으로 개폐되는 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 풍동시험모델의 기밀도 시험장치를 이용한 풍동시험모델의 기밀도 시험방법에 있어서,
    풍동시험모델의 몸체부를 몸체부 지지대에 올리고, 상기 풍동시험모델의 전방부를 전방고정마개와 결합시킴으로써 전방부 고정대에 고정하는 단계;
    상기 풍동시험모델의 후방부의 방향으로 후방부 부고정대가 LM레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 모터제어부를 조정함으로써 제 2모터를 작동시키는 단계;
    상기 풍동시험모델의 후방부에 후방고정마개가 삽입되도록 상기 모터제어부를 조정함으로써 제 1모터를 작동시키는 단계;
    솔레노이드 밸브가 개방됨으로써 압력공급부에 의해 상기 풍동시험모델의 내부로 압력이 공급되는 단계; 및
    압력측정계측기를 통해 상기 풍동시험모델의 내부 압력의 누수량을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍동시험모델의 기밀도 시험방법.
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