KR101921061B1 - 감쇠비의 정밀 조정이 용이한 비접촉 마그네틱 댐핑구조를 가지는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치 및 이를 구비한 풍동시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 상부구조물 등 시험 대상이 되는 구조물을 축소한 모형시험체에 대해 풍동시험을 수행함에 있어서, 감쇠비 조정을 위하여 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 가지고 있으며, 이러한 비접촉 마그네틱 댐핑구조에서의 감쇠비 정밀한 조정이 매우 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 "비접촉 마그네틱 댐핑구조를 가지는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치 및 이를 구비한 풍동시험장치"에 관한 것이다.
본 발명에서는 상,하부 수평프레임(12a, 12b), 모형결합프레임(13), 및 탄성부재(3)를 포함하며; 모형결합프레임(13)에는, 자력을 발생시키는 자석부재(2)가 구비되어 있고; 자석부재(2)와 비접촉 상태로 마주하게 되는 전도판(11)을 구비한 전도판 설치프레임(10)이 구비되어 있어서, 자석부재(2)와 전도판(11) 사이의 자력에 의한 비접촉식 마그네틱 댐핑이 작용하게 되어, 모형시험체(120)의 진동으로 인한 모형결합프레임(13)의 진동에 대한 감쇠가 일어나게 되는 것을 특징으로 하는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치와, 이를 구비한 풍동시험장치가 제공된다.

Description

감쇠비의 정밀 조정이 용이한 비접촉 마그네틱 댐핑구조를 가지는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치 및 이를 구비한 풍동시험장치{Supporting Apparatus of Two-Dimensional Section Model in Wind Tunnel Test having Magnet Damping Structure, and Wind Tunnel Testing Apparatus having such Supporting Apparatus}

본 발명은 모형시험체의 풍동시험(Wind Tunnel Test)에서 모형시험체를 지지하는 지지장치와 이를 구비한 풍동시험장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 교량 상부구조물 등 시험 대상이 되는 구조물을 축소한 모형시험체에 대해 풍동시험을 수행함에 있어서, 감쇠비 조정을 위하여 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 가지고 있어서 감쇠비의 정밀한 조정이 매우 용이하고 정밀하게 이루어질 수 있는 "비접촉 마그네틱 댐핑구조를 가지는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치 및 이를 구비한 풍동시험장치"에 관한 것이다.

모형시험체에 대한 풍동시험에서는, 시험 대상이 되는 구조물(예를 들면 교량의 상부구조물)의 축소한 모형시험체를 송풍 박스 내에 가로질러 고정 배치하고, 다양한 하중 조건을 모형시험체에 부여하여 그에 따른 모형시험체의 거동을 파악하게 된다. 모형시험체의 풍동시험을 위한 장치에 관한 종래 기술의 일예가 대한민국 등록특허 제10-1547849호에 개시되어 있다.

이러한 모형시험체에 대한 풍동시험에서는, 진동의 감쇠비(damping ratio of vibration)를 정밀하게 설정하는 것이 매우 중요하다. 종래의 풍동시험장치에서는 오일(oil)을 이용하는 오일 댐퍼를 감쇠비의 조정에 사용하였다. 그런데 이러한 오일 댐퍼는 진폭에 좌우되는 비선형성으로 인하여 원하는 감쇠비를 정밀하게 설정하는 것이 매우 어렵다는 단점이 있다. 특히 오일 댐퍼의 경우, 오일의 점성 등 오일 상태에 따라 감쇠비가 달라지므로 일정한 감쇠비를 안정적으로 유지하기 어려우며, 그에 따라 신뢰성 있는 풍동시험결과를 얻어내기 어렵다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1547849호(2015. 08. 27. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 풍동시험장치에서 모형시험체를 지지하는 지지장치에 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 설치함으로써, 안정적인 감쇠비가 만들어지도록 하여 풍동시험결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 모형시험체의 지지장치에 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 설치함에 있어서, 원하는 감쇠비를 정확하게 그리고 정밀하게 설정할 수 있으며, 더 나아가 이러한 원하는 감쇠비의 설정 작업이 매우 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 풍동시험을 위한 모형시험체(120)의 횡방향 양단에 결합되어 모형시험체(120)를 지지하는 지지장치(1)로서, 종방향의 빔 부재로 이루어져 서로 평행하게 배치되는 상,하부 수평프레임(12a, 12b); 종방향의 빔 부재로 이루어지고 상,하부 수평프레임(12a, 12b) 사이에서 상,하부 수평프레임(12a, 12b)과 평행하게 배치되며, 모형시험체(120)의 횡방향 양단과 결합되어 모형시험체(120)와 동일하게 거동하는 모형결합프레임(13); 및 상,하부 수평프레임(12a, 12b)과 모형결합프레임(13) 사이를 탄성적으로 연결하는 탄성부재(3)를 포함하여 구성되고; 모형결합프레임(13)에는, 자력을 발생시키는 자석부재(2)가 구비되어 있고; 자석부재(2)와 비접촉 상태로 자석부재(2)와 마주하게 되는 전도판(11)을 구비한 전도판 설치프레임(10)이 모형결합프레임(13)을 마주한 상태로 구비되어 있어서, 자석부재(2)와 전도판(11) 사이의 자력에 의한 비접촉식 마그네틱 댐핑이 작용하게 되어, 모형시험체(120)의 진동으로 인한 모형결합프레임(13)의 진동에 대한 감쇠가 일어나게 되는 것을 특징으로 하는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 위와 같은 본 발명의 지지장치를 구비한 풍동시험장치가 제공된다.

이러한 본 발명의 지지장치 및 이를 구비한 풍동시험장치에는 길이가 변화될 수 있는 신축부재가 구비되어 있어서, 신축부재의 신축에 의해 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동시킴으로써, 자석부재(2)와 전도판(11) 사이의 횡방향 간격을 변화시켜서 비접촉식 마그네틱 댐핑의 원하는 감쇠비를 가지도록 설정하게 될 수도 있고, 모형결합프레임(13)에서 자석부재(2)는 모형결합프레임(13)이 연장된 길이를 따라 설치 위치를 변경할 수 있도록 구비될 수도 있다.

본 발명에서는 풍동시험장치에서 모형시험체를 지지하는 지지장치에 직접적인 접촉 없이도 댐핑 기능을 발휘하게 되는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 설치함으로써, 매우 안정적인 감쇠비를 유지할 수 있으며 그에 따라 풍동시험결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 지지장치에 구비된 비접촉식 마그네틱 댐핑구조에서는, 자석부재의 설치위치를 변화시키거나 자력 크기를 변화시킴으로써, 시험자가 원하는 감쇠비가 발현되도록 설정할 수 있으며, 따라서 본 발명에 의하면 감쇠비를 변화시켜가면서 다양한 시험조건으로 풍동시험을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

특히, 본 발명의 지지장치에서는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 이루는 전도판과 자석부재 사이의 횡방향 간격을 원하는 정도로 조절하여 필요한 감쇠비가 발현되도록 할 수 있는데, 자석부재와 전도판 사이의 횡방향 간격을 변화시키는 작업을 매우 쉽고 신속하게, 그리고 안정적이고 정밀하게 수행할 수 있으며, 그에 따라 감쇠비를 설정하는 작업 역시 매우 수월하고 신속하게, 그리고 안정적이고 정밀하게 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 지지장치가 구비된 풍동시험장치의 제1실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 풍동시험장치에서 일측 횡방향 벽체만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지지장치의 구성을 상세히 보여주는 도 2의 원 A부분의 개략적인 확대 사시도이다.
도 4는 도 3에서 전도판 설치프레임을 분리시킨 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 전도판 설치프레임에서 자석부재와 마주하게 되는 면이 보이도록 전도판 설치프레임만을 분리시켜 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 전도판 설치프레임이 횡방향으로 위치 이동하는 것을 보여주는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지장치의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 지지장치가 구비된 풍동시험장치의 제2실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 지지장치가 구비된 도 7의 풍동시험장치에서 일측 횡방향 벽체만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 지지장치의 구성을 상세히 보여주는 개략적인 확대 사시도이다.
도 10은 도 9에서 전도판 설치프레임을 분리시킨 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1에는 본 발명에 따른 지지장치(1)가 구비된 풍동시험장치(100)의 제1실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 풍동시험장치(100)의 횡방향 벽체 중에서 본 발명의 지지장치(1)가 구비된 횡방향 일측 벽체(101)만을 별도로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 명세서에서 풍동시험장치 내에서 바람이 흘러가는 방향을 "종방향"이라고 기재하고, 이에 직교한 수평방향을 "횡방향"이라고 기재하며, 종방향에 연직하게 직교한 방향을 "연직방향"이라고 기재한다. 도 1에서 화살표 X-X 방향이 종방향이며, 화살표 Y-Y 방향은 횡방향, 그리고 화살표 Z-Z 방향이 연직방향이다.

도 1에 도시된 것처럼, 풍동시험장치(100)는 박스(box)로 이루어진 터널 형태의 본체를 가지며, 본체의 내부 공간에는 교량 등의 실험대상 구조물을 모사하도록 축소하여 제작된 모형시험체(120)가 횡방향으로 가로질러 배치되어 있다. 본체의 횡방향 양측 벽체(101)의 외측면에는 각각 본 발명의 지지장치(1)가 설치된다. 그리고 모형시험체(120)의 횡방향 양단이 각각 본 발명의 지지장치(1)에 결합된다. 즉, 모형시험체(120)의 횡방향 양단이 각각 본 발명의 지지장치(1)에 의해 지지되어 본체 내에 위치하게 되는 것이다.

도 3에는 본 발명의 지지장치(1)의 구성을 상세히 보여주는 도 2의 원 A부분의 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에서 전도판 설치프레임(10)을 분리시킨 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 전도판 설치프레임(10)에서 자석부재(2)와 마주하게 되는 면이 보이도록 전도판 설치프레임(10)만을 분리시켜 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 지지장치(1)는, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b), 모형시험체(120)의 일단이 결합되어서 모형시험체(120)와 동일하게 움직이는 모형결합프레임(13), 및 상기 수평프레임(12a, 12b)과 상기 모형결합프레임(13) 사이를 탄성적으로 연결하는 탄성부재(3)를 포함하고 있다. 특히, 본 발명의 지지장치(1)에서 모형결합프레임(13)에는 자력을 발생시키는 자석부재(2)가 구비되어 있다. 그리고 본 발명의 지지장치(1)에는, 전도판(conductive sheet/conductive plate)(11)을 구비한 전도판 설치프레임(10)이 상기 모형결합프레임(13)을 마주한 상태로 구비되어 있다. 이 때, 전도판(11)이 자석부재(2)와 접촉하지 않은 상태로 횡방향으로 간격을 두고 자석부재(2)와 마주하게 위치하도록, 전도판 설치프레임(10)이 모형결합프레임(13)을 마주하여 설치된다.

도면에 도시된 것처럼 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)은 각각 종방향으로 연장되어 있는 빔 부재로 이루어져 있는데, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)은 본체의 횡방향 양측 벽체(101)의 외측면에서 연직방향으로 간격을 두고 서로 나란하게 설치된다. 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 제1실시예에서는, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)이 벽체(101)의 외측면에 고정 설치되어 있다. 편의상 본 명세서에서는, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)을 각각 구분하여 지칭할 필요가 있을 경우, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b) 중에서 연직방향으로 모형결합프레임(13)의 위쪽에 배치된 것을 "상부 수평프레임(12a)"이라고 기재하고, 연직방향으로 모형결합프레임(13)의 아래쪽에 배치된 것을 "하부 수평프레임(12b)"이라고 기재한다.

모형결합프레임(13)은 종방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어지며, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)의 사이에서 모형결합프레임(13)이 수평프레임(12a, 12b)과 서로 평행한 상태로 배치된다. 모형결합프레임(13)은 벽체(101)의 외측면에 부착되지 않고, 벽체(101)의 외측면과 횡방향 간격을 두고 위치한다.

서로 평행하게 종방향으로 배치된 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)과 모형결합프레임(13) 사이에는 연직방향으로 탄성부재(3)가 배치되며, 탄성부재(3)에 의해 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b)과 모형결합프레임(13)이 서로 연결된다. 모형결합프레임(13)의 종방향 양 단부측에서, 상부 수평프레임(12a)과 모형결합프레임(13) 사이에 연직하게 탄성부재(3)가 배치되어, 상기 탄성부재(3)에 의해 상부 수평프레임(12a)과 모형결합프레임(13)이 서로 결합되어 있는 것이다. 모형결합프레임(13)의 종방향 양단부측에서 하부 수평프레임(12b)과 모형결합프레임(13) 사이에도 이와 마찬가지로 탄성부재(3)가 연직하게 배치되어 결합되어 있다. 탄성부재(3)에 의해 모형결합프레임(13)이 수평프레임(12a, 12b)에 결합됨으로써, 모형결합프레임(13) 및 이와 결합된 모형시험체(120)가 수평프레임(12a, 12b)에 탄성적으로 지지된다. 탄성부재(3)는 예를 들어 스프링으로 구성되어 그 양단이 각각 수평프레임(12a, 12b)과 모형결합프레임(13)에 결합된다. 특히 탄성부재(3)는 필요에 따라 종방향으로 그 위치의 변경이 가능하도록 설치될 수 있다.

본체의 횡방향 벽체(101)에는 개구부(4)가 형성되어 있다. 모형시험체(120)의 횡방향 양단에 구비된 축부재(121)는 개구부(4)를 관통하여 모형결합프레임(13)에 일체로 결합되어 있다. 모형시험체(120)가 연직방향으로 진동할 때 축부재(121)가 연직방향으로 직선 왕복 운동할 수 있도록 상기 개구부(4)는 연직방향으로 길게 연장된 장공형태로 형성된다. 이러한 구성에 의해 모형결합프레임(13)은 모형시험체(120)와 일체로 되어 모형시험체(120)와 동일하게 연직방향의 운동 및 회전운동을 하게 된다.

모형결합프레임(13)에는 자력(磁力)을 가진 자석부재(2)가 구비되어 있다. 본 발명에서 자석부재(2)는 모형결합프레임(13)에서 원하는 위치에 자유롭게 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 5에 도시된 제1실시예에서, 모형결합프레임(13)에는 종방향으로 복수개의 삽입공(130)이 형성되어 있으므로, 시험자는 삽입공(130)을 선택하여 자석부재(2)를 끼워 넣음으로써, 원하는 위치에 자석부재(2)를 용이하고 신속하게 설치할 수 있게 된다. 도면에는 도시되지 않았지만 자석부재(2)가 종방향으로 모형결합프레임(13)을 따라 슬라이딩되거나 기타 다양한 방법으로 이동할 수 있도록 모형결합프레임(13)에 결합되도록 구성함으로써, 시험자가 자석부재(2)의 설치 위치를 자유롭게 변화시킬 수 도 있다. 자석부재(2)로는 영구자석일 수도 있지만, 전기공급에 의해 자력을 형성하는 전자석일 수도 있다.

전도판 설치프레임(10)에는 전도판(11)이 구비되어 있다. 전도판 설치프레임(10)이 모형결합프레임(13)을 마주한 상태로 설치되면, 전도판(11)은 자석부재(2)와 접촉하지 않은 상태로 횡방향으로 간격을 두고 마주하게 위치하게 된다. 전도판(11)은 알루미늄 판재로 이루어질 수 있다. 특히, 전도판(11)이 소정의 넓이를 가지는 판부재로 이루어지게 되면, 자석부재(2)의 넓은 범위의 운동 및 위치변화에 대해서도 전도판(11)과 자석부재(2) 사이에 안정적인 자력이 발생하게 되며, 그에 따라 매우 안정적이고 일정한 감쇠가 구현될 수 있는 장점을 가진다.

도 1 내지 도 5에 도시된 제1실시예에서, 전도판 설치프레임(10)은 2개의 외곽수평빔과 2개의 외곽수직빔으로 이루어진 사각형의 프레임부재를 포함하고 있으며, 2개의 수평빔을 서로 연결시켜주는 중간빔(19)이 구비되어 있는 구성을 가진다. 전도판(11)은 중간빔(19)에 결합 설치되어 있다. 특히, 도 1 내지 도 5에 도시된 제1실시예의 경우, 전도판(11)과 중간빔(19) 사이에 횡방향으로 연장된 연결봉(190)이 설치되어 있다. 즉, 중간빔(19)에는 연결봉(190)이 돌출되어 있으며, 연결봉(190)의 돌출된 단부에 전도판(11)이 일체로 결합 구비되어 있는 것이다. 이와 같은 연결봉(190)을 이용하게 되면, 전도판 설치프레임(10)의 두께에도 불구하고, 전도판(11)을 용이하게 자석부재(2)에 가까이 배치할 수 있다. 연결봉(190) 없이 중간빔(19)을 절곡시켜서 전도판(11)이 자석부재(2)에 가까이 위치하게 만들 수도 있다.

본 발명에서 전도판 설치프레임(10)은 모형결합프레임(13)을 마주하여 배치된 상태에서 횡방향으로 그 위치가 변하도록 설치된다. 즉, 전도판 설치프레임(10)은 모형결합프레임(13)을 마주하도록 설치되며, 그에 따라 전도판(11)은 자석부재(2)를 마주하게 되는데, 이 때 전도판 설치프레임(10)이 횡방향으로 이동가능하게 설치되는 것이다. 따라서 시험자는 전도판 설치프레임(10)의 위치를 횡방향으로 변화시킴으로써, 전도판(11)과 자석부재(2) 사이의 횡방향 간격을 원하는 정도로 조절할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 5에 도시된 제1실시예의 경우, 벽체(101)에는 횡방향으로 돌출되어 연장되어 있는 복수개의 가이드 바(51)가 고정 설치되어 있고, 전도판 설치프레임(10)은 가이드 바(51) 사이의 영역에 위치하여, 전도판 설치프레임(10)의 가장자리가 가이드 바(51)에 밀착한 상태로 횡방향으로 슬라이딩하여 이동가능하도록 설치되어 있다. 가이드 바(51)는 풍동시험장치(100)의 벽체(101)에서 횡방향 외측으로 돌출되도록 벽체(101)의 복수개 위치에 고정 설치되어 있는데, 가이드 바(51)가 전도판 설치프레임(10)의 외곽에 밀착되도록 전도판 설치프레임(10)이 위치하게 되며, 이러한 상태에서 전도판 설치프레임(10)은 시험자의 조작에 의해 횡방향으로 슬라이딩되어 원하는 위치로 이동할 수 있게 되는 것이다. 특히, 도면에 도시된 제1실시예의 경우, 각각의 가이드 바(51)에는 원형봉 형태의 밀착봉(52)이 구비되어 있고, 전도판 설치프레임(10)에는 밀착봉(52)의 곡선진 면에 밀착되도록 오목한 부분이 형성된 밀착부재(18)가 구비되어 있다. 따라서 밀착부재(18)의 오목한 부분에 밀착봉(52)이 위치하는 형태로 전도판 설치프레임(10)이 설치된다. 밀착부재(18)와 밀착봉(52)이 결합된 상태에서는 전도판 설치프레임(10)이 횡방향으로 슬라이딩하여 이동할 때를 비롯하여, 횡방향 이동을 마치고 전도판 설치프레임(10)이 모형결합프레임(13)을 마주한 상태로 설치된 후에도, 전도판 설치프레임(10)이 종방향으로 이동하는 것이 방지된다. 원형봉 형태의 밀착봉(52)과 오목한 부분을 가진 밀착부재(18)의 결합 구조에서는, 전도판 설치프레임(10)의 종방향 이동을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 효과가 발휘되는 것이다. 또한 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동시킬 때 비틀림이 발생하는 것을 매우 효과적으로 억제할 수 있게 되는 장점도 가진다. 필요에 따라서는 가이드 바(51) 또는 밀착봉(52)에는 그 위치를 육안으로 확인할 수 있는 눈금 등이 형성될 수 있다.

도 6에는 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에서, 전도판 설치프레임이 횡방향으로 위치 이동하는 것을 보여주는 지지장치(1)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 6에서 점선은 전도판 설치프레임(10)이 이동하기 전의 위치를 나타낸다.

도 6에 도시된 것처럼 시험자가 전도판 설치프레임(10)에 대해 횡방향으로 힘을 가했을 때, 밀착부재(18)가 가이드 바(51)의 밀착봉(52)을 따라 슬라이딩되면서 전도판 설치프레임(10)이 횡방향으로 이동하게 된다. 따라서 시험자는 매우 수월하게 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동시켜서 전도판(11)을 원하는 위치에 놓아서, 전도판(11)과 자석부재(2) 사이의 횡방향 간격을 원하는 정도로 조절할 수 있게 된다.

그러나 본 발명에 있어서 이와 같이 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동가능하게 설치함에 있어서, 별도의 신축부재를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 유압에 의해 신축되는 잭장치, 나사봉과 모터를 포함하여 모터의 작동에 의해 그 길이가 신축되는 장치 등 다양한 형태의 신축부재를 벽체(101)와 전도판 설치프레임(10) 사이에 횡방향으로 설치하고, 신축부재를 신축시킴으로써, 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 전도판 설치프레임(10)을 모형결합프레임(13)에 마주하여 배치함에 있어서, 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 이동시켜서 그 위치를 변화시킬 수 있으므로, 시험자는 전도판 설치프레임(10)의 횡방향 이동을 통해서 전도판(11)과 자석부재(2) 사이의 횡방향 간격을 원하는 정도로 조절할 수 있게 되며, 그에 따라 자석부재(2)와 전도판(11)으로 이루어진 비접촉 댐퍼구조에서의 감쇠비를 시험자가 원하는 정도로 자유롭게 그리고 정밀하게 설정할 수 있게 된다.

위에서 설명한 것처럼, 본 발명의 풍동시험장치(100)에서, 벽체(101)의 외측면에 각각 위에서 지지장치(1)가 설치되고, 모형시험체(120)가 그 횡방향 양단이 각각 지지장치(1)에 의해 지지되어 본체 내에 위치한다. 이러한 상태에서 본체 내로 바람이 종방향으로 강제 송풍되면 모형시험체(120)에 풍하중이 작용하게 되며, 그에 따라 모형시험체(120)에는 연직 진동 및 비틂 진동이 발생하게 된다. 모형시험체(120)의 횡방향 양단은 모형결합프레임(13)에 결합되어 있으므로, 모형시험체(120)의 연직 진동 및 비틂 진동은 결국 모형결합프레임(13)의 연직 진동 및 비틂 진동으로 나타난다.

앞서 설명한 것처럼 본 발명의 지지장치(1)에는, 서로 횡방향으로 마주하도록 자석부재(2)와 전도판(11)이 설치되어 비접촉식 마그네틱 댐핑구조가 형성되어 있다. 즉, 전도판 설치프레임(10)이 모형결합프레임(13)을 마주하여 배치되고, 그에 따라 자석부재(2)와 전도판(11)이 서로 간격을 두고 마주하는데, 자석부재(2)와 전도판(11) 사이에는 자력이 작용하게 되는 것이다. 이와 같이 자석부재(2)와 전도판(11) 사이에는 자력이 작용하는 상태는, 비접촉식 마그네틱 댐핑이 이루어지는 상태이며, 이러한 상태에서 모형시험체(120)의 진동으로 인하여 모형결합프레임(13)에도 연직 진동 및 비틂 진동으로 나타나게 되면, 자석부재(2)와 전도판(11) 사이에는 와전류 댐핑력(eddy current damping force)가 발생하게 되고, 그에 따라 진동의 감쇠가 일어나게 된다.

본 발명의 이와 같은 자석부재(2)와 전도판(11)을 포함하는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조에서는 감쇠비가 온도나 주변 환경에 의해 영향을 받지 않는다는 특징을 가진다. 따라서 상기한 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 가지는 본 발명의 지지장치(1)에서는 오일 댐퍼를 이용한 종래 기술에 비하여 일정한 감쇠비를 매우 안정적으로 유지할 수 있으며 그에 따라 풍동시험결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 지지장치(1)에 구비된 자석부재(2)와 전도판(11)을 포함하는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조에서는, 감쇠비를 시험자가 원하는 정도로 자유롭게 설정할 수 있다. 우선 자석부재(2)의 자력 크기를 변화시키는 방법을 통해서 시험자가 원하는 감쇠비가 발현되도록 할 수 있다. 또한 연직 운동과 함께 비틈 운동이 발현될 때, 원하는 비틈 감쇠비의 양을 가지도록 하기 위하여 시험자는 자석부재(2)의 설치위치를 변화시킬 수도 있다. 더 나아가, 본 발명에서는 전도판 설치프레임(10)이 횡방향으로 이동가능하게 설치되므로, 시험자는 전도판 설치프레임(10)의 위치를 횡방향으로 변화시킴으로써, 전도판(11)과 자석부재(2) 사이의 횡방향 간격을 원하는 정도로 조절하여, 필요한 감쇠비가 발현되도록 할 수 있다. 감쇠비의 조절을 위해서, 상기한 자석부재(2)의 자력 크기 조절, 자석부재(2)의 설치 위치 조절, 및 전도판(11)과 자석부재(2) 사이의 횡방향 간격 조절을 각각 단독으로 수행할 수도 있지만, 이를 혼합하여 수행할 수도 있으며, 이와 같이 다양한 방식을 통해서 시험자는 자유롭게 원하는 감쇠비를 설정할 수 있게 된다.

무엇보다도 본 발명의 지지장치(1)에 구비된 자석부재(2)와 전도판(11)을 포함하는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조에서는, 감쇠비를 원하는 정도로 설정하는 작업이 매우 용이하고 신속하게, 그리고 정밀하게 이루어질 수 있다. 앞서 설명한 실시예의 경우, 모형결합프레임(13)에는 종방향으로 복수개의 삽입공(130)이 형성되어 있고 시험자는 자석부재(2)를 삽입공(130)에 끼워 넣는 구조를 가지고 있다. 따라서 영구자석으로 이루어진 자석부재(2)의 경우, 시험자는 필요한 감쇠비를 발휘할 수 있는 자력 크기의 자석부재를 선택하여 쉽게 모형결합프레임(13)에 장착할 수 있게 된다. 자석부재(2)가 전자석으로 이루어진 경우는 공급전력을 변화시키는 방법을 이용하여 자석부재의 자력 크기를 조절할 수도 있다.

자석부재(2)는 모형결합프레임(13)을 따라서 슬라이딩하여 이동될 수 있는 형태로 구비되건나, 모형결합프레임(13)의 복수개 삽입공(130) 중 필요에 따라 선택된 삽입공(130)에 끼워져 설치될 수 있다. 따라서 이와 같이 삽입공(130)을 이용하여 자석부재(2)를 모형결합프레임(13)에 장착하거나 또는 자석부재(2)를 모형결합프레임(13)을 따라 슬라이딩 시키는 구성을 이용함으로써, 시험자는 자석부재(2)의 설치 위치를 변경하는 작업을 매우 수월하게 그리고 신속하게 수행할 수 있게 된다. 특히, 자석부재(2)가 모형결합프레임(13)을 따라 슬라이딩되는 형태로 구비되는 경우, 자석부재(2)의 위치를 원하는 정도로 정밀하게 조정하는 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점이 있다. 이와 같이 본 발명에서는 원하는 위치에 자석부재(2)를 용이하고 신속하게 설치할 수 있게 되는 것이다. 따라서 자석부재(2)의 위치를 변화시키는 방법을 통해서 원하는 감쇠비를 설정하는 작업 역시 매우 수월하고 신속하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 전도판 설치프레임(10)을 용이하게 그리고 안정적이면서 신속하게 횡방향으로 이동시켜서 전도판(11)을 원하는 위치에 놓을 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서는 자석부재(2)와 전도판(11) 사이의 횡방향 간격을 변화시키는 작업을 매우 쉽고 신속하게, 그리고 안정적이고 정밀하게 수행할 수 있으며, 그에 따라 감쇠비를 설정하는 작업 역시 매우 수월하고 신속하게, 그리고 안정적이고 정밀하게 수행할 수 있게 되는 것이다. 그러므로 본 발명에 의하면 감쇠비를 변화시켜가면서 다양한 시험조건으로 풍동시험을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

도 7에는 본 발명에 따른 지지장치(1)가 구비된 풍동시험장치(100)의 제2실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 7에 도시된 제2실시예에 따른 풍동시험장치(100)의 횡방향 벽체 중에서 본 발명의 지지장치(1)가 구비된 횡방향 일측 벽체(101)만을 별도로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 9에는 본 발명의 제2실시예에 따른 지지장치(1)의 구성을 상세히 보여주는 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9에서 전도판 설치프레임(10)을 분리시킨 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 7 내지 도 10에 도시된 본 발명의 제2실시예는, 상기한 제1실시예와 마찬가지로, 감쇠비를 시험자가 원하는 정도로 자유롭게 설정할 수 있는 비접촉식 마그네틱 댐핑구조를 가지는 지지장치(1)를 가지고 있되, 이에 더하여 모형시험체(120)에 작용하는 기류의 입사각에 변화를 주기 위하여 모형시험체(120)를 회전시킬 수 있는 회전프레임(40)을 더 구비하고 있다. 아래에서는 상기한 본 발명의 제1실시예와의 차이점을 중심으로 본 발명의 제2실시예에 따른 지지장치(1) 및 이를 구비한 풍동시험장치(100)에 대해 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 지지장치(1)에는, 제1실시예의 지지장치와 마찬가지로, 한 쌍의 수평프레임(12a, 12b), 모형결합프레임(13), 탄성부재(3) 및 모형결합프레임(13)이 구비되어 있고, 이에 더하여 회전프레임(40)이 구비되어 있다. 회전프레임(40)은 소정 폭을 가진 원형 링 형태의 부재이다. 횡방향 벽체(101)에는 복수개의 지지 롤러(41)가 구비되며, 회전프레임(40)은 그 가장자리가 지지 롤러(41)에 밀착한 상태로 배치된다. 도면에 도시된 제2실시예의 경우, 회전프레임(40)의 회전을 위하여, 회전프레임(40)의 가장자리 일부에는 기어부(42)가 형성되어 있고, 상기 기어부(42)에는 회전기어(45)가 기어 맞물림 되어 있어서, 회전기어(45)가 회전하게 되면, 기어부(42)와의 기어 맞물림에 의해 회전프레임(40)이 지지 롤러(41)에 지지된 상태로 소정 각도로 회전하게 된다.

한편, 제2실시예의 경우, 상,하부 수평프레임(12a, 12b)는 회전프레임(40)과 결합되어 있다. 즉, 상,하부 수평프레임(12a, 12b)의 양단이 각각 회전프레임(40)에 일체 고정되어 있는 것이다. 회전프레임(40)에는 신축부재의 일단이 결합될 수 있는 횡단빔(46)이 구비되어 있다. 따라서 제1실시예의 경우, 전도판 설치프레임(10)을 모형결합프레임(13)의 전면에 위치시키기 위한 신축부재가 벽체(101)와 전도판 설치프레임(10) 사이에 구비되었지만, 제2실시예의 경우에는 신축부재가 횡단빔(46)과 전도판 설치프레임(10) 사이에 구비된다.

제2실시예의 경우에도, 가이드 바(51)와 밀착봉(51)이 구비될 수 있으며, 밀착봉(51)에 밀착부재(18)이 밀착된 상태로 전도판 설치프레임(10)이 횡방향으로 이동할 수 있는 구성을 가지는데, 제1실시예와 달리, 제2실시예에서는 가이드 바(51)가 횡단빔(46)에 결합되어 횡방향으로 돌출되도록 설치된다. 도면에 도시된 제2실시예에서는 횡단빔(46)은 종방향으로 연장된 2개의 빔 부재로 이루어지며, 2개의 빔 부재는 연직 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다. 제2실시예의 기타 구성은 제1실시예와 동일하다.

이와 같은 제2실시예의 구성에서는 모형결합프레임(13)이 탄성부재(3)에 의해 상,하부 수평프레임(12a, 12b)과 결합되어 있고 상,하부 수평프레임(12a, 12b)은 회전프레임(40)과 결합되어 있으며, 전도판 설치프레임(10) 역시 신축부재와 횡단빔(45)을 통해서 회전프레임(40)과 결합되어 있으므로, 회전프레임(40)이 회전하게 되면 상,하부 수평프레임(12a, 12b), 모형결합프레임(13) 및 전도판 설치프레임(10)도 함께 회전하게 된다. 모형시험체(120)의 양단은 모형결합프레임(13)에 결합되어 있으므로, 위와 같이 회전프레임(40)을 시험자가 원하는 각도로 회전시켜서 모형시험체(120)의 지지 조건을 원하는 상태로 설정할 수 있으며, 이렇게 설정된 상태에서도 전도판 설치프레임(10)을 횡방향으로 편리하고 자유롭게 이동시켜가면서 자석부재(2)와 전도판(11) 사이의 횡방향 간격을 변화시킴으로써 원하는 감쇠비를 자유롭게 설정할 수 있게 된다.

1: 지지장치
2: 자석부재
10: 전도판 설치프레임
11: 전도판

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 터널형 본체를 가지는 풍동시험장치의 벽체 외측면에 설치되며, 풍동시험장치의 본체 내에 위치하는 모형시험체의 횡방향 양단에 결합되어 모형시험체를 지지하는 지지장치로서,
   종방향의 빔 부재로 이루어져 서로 평행하게 배치되는 상,하부 수평프레임; 종방향의 빔 부재로 이루어지고 상,하부 수평프레임 사이에서 상,하부 수평프레임과 평행하게 배치되며, 모형시험체의 횡방향 양단과 결합되어 모형시험체와 동일하게 거동하는 모형결합프레임; 및 상,하부 수평프레임과 모형결합프레임 사이를 탄성적으로 연결하는 탄성부재를 포함하고;
   모형결합프레임에는, 자력을 발생시키는 자석부재가 구비되어 있고;
   자석부재와 비접촉 상태로 자석부재와 마주하게 되는 전도판을 구비한 전도판 설치프레임이 모형결합프레임을 마주한 상태로 구비되어 있어서, 자석부재와 전도판 사이의 자력에 의한 비접촉식 마그네틱 댐핑이 작용하게 되어, 모형시험체의 진동으로 인한 모형결합프레임의 진동에 대한 감쇠가 일어나게 되는 구성을 가지고 있으며;
   풍동시험장치의 벽체 외측면에서 횡방향으로 돌출되어 연장되도록 고정 설치되는 복수개의 가이드 바가 구비되어 있고, 각각의 가이드 바에는 원형봉 형태의 밀착봉이 구비되어 있으며, 전도판 설치프레임은 가이드 바 사이에 위치하여 횡방향으로 슬라이딩하여 이동가능하도록 설치되는데, 전도판 설치프레임에는 밀착봉의 곡선진 면에 밀착되도록 오목한 부분이 형성된 밀착부재가 구비되어 있어서, 밀착부재의 오목한 부분에 밀착봉이 위치하는 형태로 전도판 설치프레임이 설치됨으로써, 전도판 설치프레임이 종방향으로 이동하는 것이 방지되면서 전도판 설치프레임이 횡방향으로 슬라이딩하여 이동할 수 있게 되어, 사용자가 원하는 비접촉식 마그네틱 댐핑 구조의 감쇠비를 가지도록 자석부재와 전도판 사이의 횡방향 간격을 설정할 수 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   모형결합프레임에서 자석부재는 모형결합프레임이 연장된 길이를 따라 설치 위치를 변경할 수 있도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍동시험용 모형시험체의 지지장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 모형시험체의 거동을 시험하기 위한 풍동시험장치로서,
   바람이 강제 송풍되는 터널 형태로 이루어져 그 내부에 모형시험체가 횡방향으로 가로질러 배치되는 본체와, 모형시험체의 횡방향 단부와 결합되어 모형시험체를 지지하게 되는 지지장치가 본체의 횡방향 양측 벽체의 외측면에 각각 구비되어 있는데;
   상기 지지장치는,
   종방향의 빔 부재로 이루어져 서로 평행하게 배치되는 상,하부 수평프레임;
   종방향의 빔 부재로 이루어지고 상,하부 수평프레임 사이에서 상,하부 수평프레임과 평행하게 배치되며, 모형시험체의 횡방향 양단과 결합되어 모형시험체와 동일하게 거동을 하게 되는 모형결합프레임; 및 상,하부 수평프레임과 모형결합프레임 사이를 탄성적으로 연결하는 탄성부재를 포함하고;
   모형결합프레임에는, 자력을 발생시키는 자석부재가 구비되어 있고;
   자석부재와 비접촉 상태로 자석부재와 마주하게 되는 전도판을 구비한 전도판 설치프레임이 모형결합프레임을 마주한 상태로 구비되어 있어서,
   자석부재와 전도판 사이의 자력에 의한 비접촉식 마그네틱 댐핑이 작용하게 되어, 모형시험체의 진동으로 인한 모형결합프레임의 진동에 대한 감쇠가 일어나게 되는 구성을 가지고 있으며;
   본체의 벽체 외측면에는 횡방향으로 돌출되어 연장되어 있는 복수개의 가이드 바가 고정 설치되어 있고, 각각의 가이드 바에는 원형봉 형태의 밀착봉이 구비되어 있으며, 전도판 설치프레임은 가이드 바 사이에 위치하여 횡방향으로 슬라이딩하여 이동가능하도록 설치되는데, 전도판 설치프레임에는 밀착봉의 곡선진 면에 밀착되도록 오목한 부분이 형성된 밀착부재가 구비되어 있어서, 밀착부재의 오목한 부분에 밀착봉이 위치하는 형태로 전도판 설치프레임이 설치됨으로써, 전도판 설치프레임이 종방향으로 이동하는 것이 방지되면서 전도판 설치프레임이 횡방향으로 슬라이딩하여 이동할 수 있게 되어, 사용자가 원하는 비접촉식 마그네틱 댐핑 구조의 감쇠비를 가지도록 자석부재와 전도판 사이의 횡방향 간격을 설정할 수 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 풍동시험장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   모형결합프레임에서 자석부재는 모형결합프레임이 연장된 길이를 따라 설치 위치를 변경할 수 있도록 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 풍동시험장치.

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