KR101918960B1

KR101918960B1 - 잠수헬멧 충격시험기

Info

Publication number: KR101918960B1
Application number: KR1020170179505A
Authority: KR
Inventors: 최혁진; 이승국; 김진민; 이승훈
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-11-15
Also published as: WO2019132240A1

Abstract

본 발명은 충격시험기에 관한 것으로, 베이스와; 상기 베이스의 상부 일측에 상측으로 연장 설치되는 레일프레임과; 상기 레일프레임에 대응하여 상기 베이스의 상부 일측에 설치되고, 시험대상물인 잠수헬멧이 장착되도록 사람 머리 형상으로 형성되며, 하기 충격추에 의한 충격을 감지하는 로드셀이 내장된 더미헤드와; 상기 레일프레임을 따라 자유 낙하 가능하게 설치되며, 상기 더미헤드에 장착된 잠수헬멧에 직접 타격하는 충격추를 갖는 스트라이커와; 상기 레일프레임에 승강 가능하게 구비되며, 적정 높이에서 상기 스트라이커를 자유 낙하시키는 트리거와; 상기 트리거의 어느 한 부분에 구비되어 상기 충격추가 타격하는 잠수헬멧의 타격위치를 정확히 지정하는 레이저포인터와; 상기 레일프레임의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커가 상기 잠수헬멧을 타격할 때 최종 속도 및 가속도를 측정하는 속도센서와; 상기 레일프레임의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커가 상기 잠수헬멧을 타격한 후의 자유 낙하를 정지하는 완충수단과; 상기 이동지그, 레일프레임 등의 전동장치를 작동시키고, 상기 로드셀, 속도센서 등의 센서로부터 정보를 수집하여 상기 잠수헬멧의 충격량 및 파손 정도를 측정하는 마이컴을 포함하여 구성되며, 더미헤드에 장착된 잠수헬멧에 자유 낙하시킨 추의 충격량 및 잠수헬멧의 손상 여부를 관찰하고, 충격량 데이터를 취득하는 잠수헬멧 충격시험기에 관한 것이다.

Description

잠수헬멧 충격시험기{Diver Helmet Impact Tester}

본 발명은 충격시험기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 더미헤드에 장착된 잠수헬멧에 자유 낙하시킨 추의 충격량 및 잠수헬멧의 손상 여부를 관찰하고, 충격량 데이터를 취득하는 잠수헬멧 충격시험기에 관한 것이다.

일반적으로 충격시험기는 안전모를 규정된 높이에서 추를 낙하시켜 이의 충돌 시 발생하는 충격량을 측정하여, 그 충격량이 기준 값을 초과하는지 여부를 측정하는 기구이다.

이러한, 충격시험기는 레일프레임이 제공되며, 상기 레일프레임의 일 측면에 안전모가 장착되는 더미헤드(Dummy-head)을 연결시키는 스트라이커(striker)가 상기 레일프레임의 높이 방향을 따라 자유롭게 움직일 수 있도록 장착되고, 이 스트라이커를 상기 레일프레임의 기준높이에서 자유 낙하 시키는 트리거(trigger)를 갖는다.

상기 더미헤드의 내부에는 가속도센서가 장착되어, 이는 DAS(Data Acquisition System)와 연결되어 안전모가 장착된 더미헤드에 추가 낙하하여 바닥면의 엔빌(anvil)과 충돌할 때 그 가속도량을 측정하게 된다.

즉, 상기 더미헤드에 안전모를 장착하고 상기 스트라이커를 레일프레임에 대하여 기준높이로 올린 후, 상기 트리거를 조작하여 상기 스트라이커를 자유 낙하시키게 되면 스트라이커의 일단에 연결된 더미헤드에 씌워진 안전모가 바닥면의 엔빌과 충돌을 이루고, 이때 DAS은 더미헤드 내부에 장착된 가속도센서로부터 데이터를 얻어 가속도량을 측정하여 이를 통하여 충격량을 계산하게 된다.

이에 대하여, 특허문헌 1은 기존에 스트라이커가 프레임의 길이방향을 따라 하방으로 낙하할 때 마찰력이 최소화되고, 시험시 트리거 조작의 편의성을 제공하는 것이며, 특허문헌 1은 안전모에 대하여 그 충격력을 시험하는 것으로 충격에 대해서 안전모의 파손 정도에 상관없이 착용자의 안전성을 확보하기 위한 시험 데이터를 확보하는 구조를 갖는 기술이다.

그러나, 잠수헬멧의 경우 수중에 사용자의 생명을 보장함에 있어 일부 균열이 발생하게 되면 치명적인 인명사고를 야기할 수 있으므로 그 안전성에 대해 더욱 정확한 측정이 요구된다.

KR 20-0430499 Y1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 잠수헬멧의 정확한 타격위치를 설정하기 위해 레이저포인터를 더 추가하고, 더미헤드에 진공펌프를 더 구비하여, 상기 진공펌프를 통해 잠수헬멧을 사용하는 수중 사용조건과 동일한 환경조건의 진공압력을 형성하여 더욱 정확한 실험 데이터를 수집할 수 있고, 국제규격이 없는 잠수헬멧의 형상이나 크기에 상관없이 다양한 잠수핼멧의 충격시험이 가능하고, 상기 레이저포인터를 통해 잠수헬멧의 타격점을 정확하게 지정하고, 이 타격점에 대해 충격 실험 데이터를 수집할 수 있는 잠수헬멧 충격시험기를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스와; 상기 베이스의 상부 일측에 상측으로 연장 설치되는 레일프레임과; 상기 레일프레임에 대응하여 상기 베이스의 상부 일측에 설치되고, 시험대상물인 잠수헬멧이 장착되도록 사람 머리 형상으로 형성되며, 하기 충격추에 의한 충격을 감지하는 로드셀이 내장된 더미헤드와; 상기 레일프레임을 따라 자유 낙하 가능하게 설치되며, 상기 더미헤드에 장착된 잠수헬멧에 직접 타격하는 충격추를 갖는 스트라이커와; 상기 레일프레임에 승강 가능하게 구비되며, 적정 높이에서 상기 스트라이커를 자유 낙하시키는 트리거와; 상기 트리거의 어느 한 부분에 구비되어 상기 충격추가 타격하는 잠수헬멧의 타격위치를 정확히 지정하는 레이저포인터와; 상기 레일프레임의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커가 상기 잠수헬멧을 타격할 때 최종 속도 및 가속도를 측정하는 속도센서와; 상기 레일프레임의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커가 상기 잠수헬멧을 타격한 후의 자유 낙하를 정지하는 완충수단과; 상기 이동지그, 레일프레임 등의 전동장치를 작동시키고, 상기 로드셀, 속도센서 등의 센서로부터 정보를 수집하여 상기 잠수헬멧의 충격량 및 파손 정도를 측정하는 마이컴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잠수헬멧 충격시험기를 제공한다.

여기서, 상기 더미헤드에는 공압파이프가 연결되고, 이 공압파이프에 진공펌프가 연결 구성되어 이 진공펌프를 통해 상기 잠수헬멧에 잠수할 때 수중 사용조건과 동일한 환경조건의 진공압력을 제공하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 트리거는 상기 레일프레임에 구비된 승강스크류를 통해 상/하 이동으로 승강 구비되고, 상기 승강스크류를 따라 상승하면서 자력에 의해 상기 스트라이커를 상승 견싱하고, 자력 해제를 통해 상기 스트라이커를 상기 더미헤드에 장착된 잠수헬멧 측으로 자유 낙하를 수위칭하는 전자석과; 상기 스트라이커를 설정된 낙하 높이를 감지하는 위치센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스와 더미헤드의 사이에는 형태와 크기가 다양한 잠수헬멧의 충격시험이 가능하도록 소정의 간격으로 전/후/좌/우/경사/회전이 가능한 이동지그가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 진공펌프를 통해 잠수헬멧 내부를 사용하는 수중 사용조건과 동일한 환경조건의 진공압력을 형성하여 충격에 의해 진공상태의 비/정상 상태 변화로서 안전성에 관한 더욱 정확한 실험 데이터를 수집할 수 있고, 베이스에 장착된 더미헤드를 이동지그에 의해 전/후/좌/우 이동은 물론, 경사 및 회전이 모두 가능하여 다양한 형상과 크기의 잠수헬멧에 대한 충격시험이 가능하고, 레이저포인터를 통해 잠수헬멧의 타격점을 정확히 선택하여 동일한 위치를 반복적인 실험할 수 있어 기존에 비해 더욱 정확한 데이터를 수집할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기에서 트리거를 나타내는 일부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기에서 더미헤드를 나타내는 일부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기에서 충격추를 나타내는 일부 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기에서 속도센서 및 완충수단을 나타내는 일부 확대도.
도 6의 (a), (b)는 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기를 통해 충격 시험하는 작동상태도.
도 7은 본 발명에 따른 잠수헬멧 충격시험기의 사용상태를 나타내는 도면 대용사진.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 잠수헬멧 충격시험기(10)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 충격 흡수 시험용으로 사람 두상(얼굴 형상)의 더미헤드(500)에 장착된 잠수헬멧(20)에 충격추(310)를 자유 낙하 시켜 잠수헬멧(20)의 손상 여부 관찰과 충격량 데이터를 취득하는 장치이다.

본 발명의 잠수헬멧 충격시험기(10)에 대해 도면을 참조하여 실시예에 따른 구성을 상세하게 설명한다.

우선, 베이스(100)를 갖는다.

이때, 상기 이동지그(110)는 턴테이블 혹은 2D 모션장치와 같이, 전/후진 및 좌/이동은 물론, 경사/회전까지 가능하게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 이동지그(110)에 대응되는 위치로 상기 베이스(100)의 상부에는 레일프레임(200)이 상측으로 연장 설치된다.

이때, 상기 레일프레임(200)은 1.5 ~ 3m 높이로 연장된 H빔으로 형성되며, 양측 또는 일측에 길이 방향을 따라 승강스크류(210)가 회전 가능하게 설치된다.

그리고, 일 측면에는 승강레일(240)이 레일프레임(200)과 동일한 길이로 형성된다.

또한, 상기 레일프레임(200)의 하측 일부분 또는 상기 베이스(100)의 어느 한 부분에 상기 승강스크류(210)를 회전 작동시키는 서브모터모듈(220)이 설치되는 것이 바람직하다.

도 3에 의하면, 상기 이동지그(110)의 상부에는 시험대상물인 잠수헬멧(20)이 장착되도록 사람 머리 형상으로 형성되며, 하기 충격추(310)에 의한 충격을 감지하는 로드셀(510)이 내장된 더미헤드(500)가 설치된다.

이때, 상기 더미헤드(500)는 상기 이동지그(110)를 통해 소정의 간격으로 전/후/좌/우 이동될 수 있으며, 턴테이블을 더 구비한다면 회전도 가능하다.

여기서, 상기 더미헤드(500)에는 공압파이프(530)가 연결되고, 이 공압파이프(530)에는 상기 베이스(100)의 어느 한 부분 또는 외부에 설치되어 있는 진공펌프가 연결 구성된다.

즉, 상기 더미헤드(500)에 상기 잠수헬멧(20)을 밀폐 결합하고, 상기 진공펌프를 통해 상기 잠수헬멧(20)에 잠수할 때 수중 사용조건과 동일한 환경조건의 진공압력을 제공한다.

도 4에 의하면, 상기 레일프레임(200)의 승강레일(240)에는 상기 더미헤드(500)에 장착된 잠수헬멧(20)에 직접 타격하는 충격추(310)를 갖는 스트라이커(300)가 상기 승강레일(240)을 따라 자유 낙하 가능하게 설치된다.

이때, 상기 스트라이커(300)는 상기 승강레일(240)에 레일 결합되어 레일을 따라 낙하하는 낙하몸체(320)와; 이 낙하몸체(320)의 일단에 고정 결합되어 상기 잠수헬멧(20)을 직접 충격하는 충격추(310)와; 상기 낙하몸체(320)와 승강레일(240)의 사이에 구비되어 낙하몸체(320)의 낙하시 마찰이나 저항을 최소화 할 수 있는 마찰베어링(330)을 포함하는 것이 바람직하다.

도 2에 의하면, 상기 스트라이커(300)의 상부 위치에 구비되며, 상기 레일프레임(200)의 승강레일(240)을 따라 트리거(400)가 상/하 이동 가능하게 설치된다.

이때, 상기 트리거(400)는 상기 레일프레임(200)의 구비된 승강스크류(210)를 통해 상/하 이동으로 승강 구비되고, 상기 승강스크류(210)를 따라 상승하면서 자력에 의해 상기 스트라이커(300)를 상승 견인하고, 자력 해제를 통해 상기 스트라이커(300)를 상기 더미헤드(500) 측으로 자유 낙하를 스위칭하는 전자석(410)과; 상기 스트라이커(300)를 설정된 낙하 높이를 감지하는 위치센서(420)를 포함한다.

따라서, 상기 트리거(400)를 통해 상기 스트라이커(300)를 적정 높이까지 위치 이동시킨 후 상기 전자석(410)의 자력 해제를 통해 자유 낙하시킨다.

이때, 상기 트리거(400)의 어느 한 부분에 구비되어 상기 충격추(310)가 타격하는 잠수헬멧(20)의 타격위치를 정확히 지정하는 레이저포인터(600)가 더 구비된다.

즉, 상기 트리거(400)는 전자석(410), 위치센서(420)를 한 몸으로 이동몸체(430)를 형성하고, 상기 승강스크류(210)에 체결된 스크류너트(431)를 통해 상기 서브모터모듈(220)의 구동으로 승강스크류(210)의 회전에 이동몸체(430)를 승/강 시킬 수 있다.

도 5에 의하면, 상기 이동몸체(430)의 일측에는 상기 레이저포인터(600)의 레이저가 상기 충격추(310)가 타격하는 잠수헬멧(20)의 정확하게 충격위치를 포인팅 할 수 있게 상기 이동몸체(430)로부터 이격 구비될 수 있게 가로 방향으로 센서가이드(440)가 더 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 레일프레임(200)의 하단 일측에는 상기 스트라이커(300)가 상기 잠수헬멧(20)을 타격할 때 최종 속도 및 가속도를 측정하는 속도센서(230)가 장착된다.

이때, 상기 스트라이커(300)에 형성된 속도기준바(340)가 상기 속도센서(230) 위치를 통과하여 속도 및 가속도를 측정하게 된다.

그리고, 상기 레일프레임(200)의 하단 일측에는 상기 스트라이커(300)가 상기 잠수헬멧(20)을 타격한 후의 자유 낙하를 정지하기 위한 완충수단(700)이 구비된다.

이러한, 완충수단(700)은 통상으로 상기 레일프레임(200)에 고정 설치되는 고정몸체(710)와; 이 고정몸체(710)에 수직으로 관통 설치되는 댐퍼로드(720)와; 상기 고정몸체(710)와 댐퍼로드(720)의 사이에 구비되어 상기 스트라이커(300)의 낙하 중량을 완충하는 완충스프링(730)을 포함한다.

마지막으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이동지그(110), 레일프레임(200) 등의 전동장치를 작동시키고, 상기 로드셀(510), 속도센서(230) 등의 센서로부터 정보를 수집하여 상기 잠수헬멧(20)의 충격량 및 파손 여부를 측정하는 마이컴(800)을 포함한다.

상기한 구성의 잠수헬멧 충격시험기(10)에 대한 작동관계는 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 충격추(310)를 갖는 스트라이커(300)를 상기 승강스크류(210)의 회전 작동으로 상기 트리거(400)의 자력 접합으로 상기 레일프레임(200)을 따라 상부로 위치 이동시킨다.

이때, 상기 더미헤드(500)에 시험대상물인 잠수헬멧(20)을 밀폐 결합하고, 상기 진공펌프의 작동으로 잠수헬멧(20)의 내부를 설정된 압력으로 진공 가압한다.

그리고, 상기 트리거(400)에 설치된 레이저포인터(600)를 통해 타격위치를 육안으로 확인하여 상기 이동지그(110)를 통해 상기 잠수헬멧(20)을 전/후/좌/우/경사/회전 이동시켜 정확한 타격위치를 설정한다.

한편, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 트리거(400)의 전자석(410)에 자력을 해제하면 상기 스트라이커(300)는 상기 승강레일(240)을 따라 자유 낙하하여 상기 충격추(310)가 상기 잠수헬멧(20)을 충격한다.

마지막으로, [그림 1]에 표현된 바와 같이, 본 발명의 잠수헬멧 충격시험기(10)를 이용하여 잠수헬멧(20)을 실험하는 과정을 살펴보면, 우선, 실험자가 시험대상물인 잠수헬멧(20)을 동일하거나 다양한 대조 실험군으로 여러 개를 준비하고, 실험자는 마이컴(800)을 통해 시험대상물에 대한 정보 및 실험조건을 입력한 후 본 발명의 잠수헬멧 충격시험기(10)를 작동시켜 테스트한다.

다음으로 테스트가 완료되면, 마이컴(800)에서 실험 정보를 취합 및 저장하고, 이 시험결과를 출력한다.

[그림 1]

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 잠수헬멧 충격시험기
20: 잠수헬멧
100: 베이스
110: 이동지그
200: 레일프레임
210: 승강스크류
220: 서브모터모듈
230: 속도센서
240: 승강레일
300: 스트라이커
310: 충격추
320: 낙하몸체
330: 마찰베어링
340: 속도기준바
400: 트리거
410: 전자석
420: 위치센서
430: 이동몸체
431: 스크류너트
440: 센서가이드
500: 더미헤드
510: 로드셀
530: 공압파이프
600: 레이저포인터
700: 완충수단
710: 고정몸체
720: 댐퍼로드
730: 완충스프링
800: 마이컴

Claims

베이스(100)와;
상기 베이스(100)의 상부 일측에 상측으로 연장 설치되는 레일프레임(200)과;
상기 레일프레임(200)에 대응하여 상기 베이스(100)의 상부 일측에 설치되고, 시험대상물인 잠수헬멧(20)이 장착되도록 사람 머리 형상으로 형성되며, 하기 충격추(310)에 의한 충격을 감지하는 로드셀(510)이 내장된 더미헤드(500)와;
상기 레일프레임(200)을 따라 자유 낙하 가능하게 설치되며, 상기 더미헤드(500)에 장착된 잠수헬멧(20)에 직접 타격하는 충격추(310)를 갖는 스트라이커(300)와;
상기 레일프레임(200)에 승강 가능하게 구비되며, 적정 높이에서 상기 스트라이커(300)를 자유 낙하시키는 트리거(400)와;
상기 트리거(400)의 어느 한 부분에 구비되어 상기 충격추(310)가 타격하는 잠수헬멧(20)의 타격위치를 정확히 지정하는 레이저포인터(600)와;
상기 레일프레임(200)의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커(300)가 상기 잠수헬멧(20)을 타격할 때 최종 속도 및 가속도를 측정하는 속도센서(230)와;
상기 레일프레임(200)의 하단 일측에 구비되어 상기 스트라이커(300)가 상기 잠수헬멧(20)을 타격한 후의 자유 낙하를 정지하는 완충수단(700)과;
상기 레일프레임(200)을 구동시키는 서브모터모듈(220)을 작동시키고, 상기 로드셀(510), 속도센서(230) 등의 센서로부터 정보를 수집하여 상기 잠수헬멧(20)의 충격량 및 파손 정도를 측정하는 마이컴(800)과;
상기 베이스(100)와 더미헤드(500)의 사이에 구비되어 형태와 크기가 다양한 잠수헬멧(20)의 충격시험이 가능하도록 소정의 간격으로 전/후/좌/우/경사/회전이 가능한 이동지그(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잠수헬멧 충격시험기.
청구항 1에 있어서,
상기 더미헤드(500)에는 공압파이프(530)가 연결되고, 이 공압파이프(530) 에는 상기 베이스(100)의 어느 한 부분 또는 외부에 설치되어 있는 진공펌프가 연결 구성되어 이 진공펌프를 통해 상기 잠수헬멧(20)에 잠수할 때 수중 사용조건과 동일한 환경조건의 진공압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 잠수헬멧 충격시험기.
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