KR101980650B1 - 가속도 시험 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 가능한 제 1 회전축; 상기 제 1 회전축 상에 마련된 회전팔; 상기 회전팔의 일측 상에 마련되어 피시험물이 장착되는 피시험물 장착대; 상기 장착대 하측에 마련되며 회전 가능한 제 2 회전축; 상기 제 1 및 제 2 회전축에 각각 마련된 제 1 및 제 2 풀리; 및 상기 제 1 및 제 2 풀리에 연결된 구속 벨트를 포함하는 가속도 시험 장치 및 방법을 제시한다.

Description

가속도 시험 장치 및 방법{Acceleration Test Apparatus and Method}

본 발명은 가속도 시험 장치에 관한 것으로, 특히 피시험물의 자전 방지 기능을 갖는 원심 가속도 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량, 항공기 등의 이동체에 탑재되는 장비는 이동체의 기동에 의한 가속도 부하가 인가되는 상황에서 정상 작동해야 하고 구조가 안전해야 한다. 따라서, 개발 과정에서 가속도 시험 장치를 이용하여 이동체 탑재 장비를 검증한다. 특히, 항공기에 탑재되는 장비는 항공기의 기동에 의해 가속도가 인가되는 상황에서 기능 및 성능을 유지해야 하는 운용 가속도 수준과, 장비가 손상되지 않고 견뎌야 하는 내구성 가속도 수준에 대한 시험을 실시하여야 한다. 즉, 이동체에 탑재되는 장비는 가속도 뿐만 아니라 진동, 충격 등을 고려하여 설계하며, 이를 검증하기 위해 시험을 실시하게 된다. 여기서, 가속도는 장비의 동작 특성에 비하여 충분히 긴 시간 동안 가해지는 가속도를 의미한다. 따라서, 가속도 시험은 충분히 긴 시간 동안 장비에 가해지는 가속도에 의하여 장비의 동작, 성능, 내구성 등에 대한 적합성을 시험한다.

가속도 시험 장치로는 원심 가속도 시험 장치, 선형 가속도 시험 장치, 곡선형 가속도 시험 장치 등이 있다. 원심 가속도 시험 장치는 회전축에 장착된 회전팔에 장착대를 설치하여 피시험물을 장착하고, 전원 인가와 신호선이 연결될 수 있도록 슬립링(Slip Ring)과 회전 연결 장치(Rotary Joint)를 회전축에 장착한다. 이러한 원심 가속도 시험 장치를 이용하여 장비 내부의 신호 처리와 무방향성 외부 연동을 시험할 수 있다.

선형 가속도 시험 장치는 직선형 레일 위에 가속 장치와 감속 장치가 구비된 차량을 설치하고, 피시험물을 차량에 탑재하여 필요한 가속 구간, 감속 구간에서 장비를 시험한다. 그런데, 선형 가속도 시험 장치는 약 10㎞ 정도의 매우 긴 주행 거리를 필요로 하므로 수 ㎞의 레일을 설치하여야 한다. 또한, 피시험 장비의 기능 및 성능 시험을 위하여 시험 지원 장치(관측 표적 등)의 배치 및 관리도 매우 주의하여야 한다.

곡선형 가속도 시험 장치는 직선 레일의 중간에 곡선부를 설치하여 곡선부의 회전 반경에 의하여 원심 가속도를 발생시키는 장치이다. 그러나, 곡선형 가속도 시험 장치 또한 가속 및 감속을 위한 긴 레일과 가속 시험 구간의 반경이 필요하다.

따라서, 상대적으로 적은 시험 공간 등으로 인해 원심 가속도 시험 장치가 많이 이용되고 있다. 그러나, 원심 가속도 시험 장치는 회전축에 피시험물 장착대가 고정되어 회전축과 피시험물 장착대가 같이 회전(공전)하므로 피시험물은 회전축의 회전과 함께 회전(공전+자전)하게 된다. 즉, 원심 가속도 시험 장치는 피시험물이 장착대 위에서 중심축의 회전 속도, 즉 공전(revolution) 속도로 회전, 즉 자전(rotation)하므로 지향성 장비의 경우 지향 기능을 구현할 수 없다. 따라서, 원심 가속도 시험 장치는 광학 카메라, 지향성 안테나 등의 지향성 장비의 시험이 불가능하다. 다시 말하면, 지향성 피시험물은 한 방향의 표적을 향해야 하는데, 피시험물이 장착대 위에 고정되어 있기 때문에 회전축의 회전 방향으로 피시험물이 같이 회전하고 그에 따라 피시험물의 지향 방향이 계속해서 바뀌게 된다. 예를 들어, 전자 광학 추적 장치(EOTS)는 내부에 자이로 센서와 각 위치 센서를 사용하여 시선 안정화와 지향 및 조향 기능을 구현하여야 하지만, 장착대가 회전축의 회전 방향으로 회전(자전)하여 설계된 회전 변위 및 회전 속도의 범위를 벗어나므로 시험을 할 수 없다. 따라서, 내구성 시험 위주로 시험이 변조되어 약식 시험을 주로 하고 있다.

한국등록특허 제10-0574598호 한국등록특허 제10-1868897호

본 발명은 적은 공간에 설치 가능한 가속도 시험 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 피시험물이 회전(자전)하지 않고 지향하는 방향을 고정시킬 수 있는 가속도 시험 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 가속도를 반복적으로 인가할 수 있는 가속도 시험 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 가속도 시험 장치는 회전 가능한 제 1 회전축; 상기 제 1 회전축 상에 마련된 회전팔; 상기 회전팔의 일측 상에 마련되어 회전 가능한 제 2 회전축; 상기 제 2 회전축의 상측에 마련되며 피시험물이 장착되는 피시험물 장착대; 상기 제 1 및 제 2 회전축에 각각 마련된 제 1 및 제 2 풀리; 및 상기 제 1 및 제 2 풀리에 연결된 구속 벨트를 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 회전축에 각각 마련된 제 1 및 제 2 슬립링과, 상기 회전팔에 포설되고 제 1 및 제 2 슬립링과 연결되어 전원 및 신호를 상기 피시험물에 전송하는 케이블을 더 포함한다.

상기 피시험물 장착대와 대향되어 상기 회전팔의 타측에 마련되며 평형추가 장착되는 평형추 장착대를 더 포함한다.

상기 제 2 회전축은 상기 회전팔을 관통하여 상기 회전팔 내측에서 회전 가능하다.

상기 제 1 및 제 2 풀리는 유효 지름이 동일하다.

상기 제 1 풀리로부터 상기 구속 벨트의 풀리는 양과 상기 제 2 풀리의 상기 구속 벨트의 감기는 양이 동일하다. 상기 제 1 풀리는 제 1 회전축의 회전에도 따라 회전하지 않도록 독립하여 고정될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 풀리는 이붙이 풀리이고, 상기 구속 벨트는 이붙이 풀리에 체결된다.

상기 회전팔의 회전 반경 및 회전 주기에 따라 가속도 세기가 조절된다.

상기 제 1 풀리에 연결되어 상기 피시험물의 방향을 조절하는 방향 조절부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 가속도 시험 방법은 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 시험 장치를 이용하고, 상기 피시험물 장착대에 피시험물을 장착하는 과정; 및 상기 회전팔을 회전시켜 상기 피시험물에 가속도를 인가하는 과정을 포함하고, 상기 피시험물에 가속도를 인가하는 과정에서 상기 제 1 및 제 2 풀리와 구속 벨트에 의해 상기 피시험물의 자전이 제거된다.

상기 피시험물이 가속도 시험 장치과 이격되어 일측에 마련된 표적을 향하도록 장착한다.

상기 회전팔의 회전에 의해서도 상기 피시험물의 지향 방향이 고정된다.

상기 제 1 회전축에 마련된 제 1 풀리가 고정되고, 그에 연결된 구속 벨트에 의해 제 2 풀리가 제 1 풀리에 동기되어 상기 회전팔이 회전함에도 자전을 억제당하고 공전한다.

상기 제 1 및 제 2 슬립링과 케이블을 통해 상기 피시험물에 전원 및 신호가 전송되고, 상기 피시험물의 동작 결과가 이들을 통해 원격 계측 장치에 전송된다.

상기 피시험물에 가속도가 인가되는 도중에 방향 조절부를 이용하여 피시험물의 지향 방향을 조절하는 과정을 더 포함한다.

본 발명의 실시 예들에 따른 가속도 시험 장치는 피시험물 장착대에 제 2 회전축을 마련하고, 제 1 회전축이 회전하더라고 피시험물 장착대가 현재 방향을 유지하도록 함으로써 피시험물의 자전을 방지할 수 있다. 즉, 제 1 회전축과 제 2 회전축에 제 1 및 제 2 풀리를 각각 마련하고, 제 1 및 제 2 풀리를 구속 벨트로 연결하여 제 1 회전축이 회전하더라고 피시험물의 지향 방향을 초기 방향으로 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 가속도 시험 장치에 탑재된 피시험물은 자전(rotation)을 하지 않고 공전(revolution)을 하며 가속도(Acceleration)를 받는다. 또한, 피시험물은 설치된 방향이 시험 중 변화하지 않으므로 지향성을 유지할 수 있고, 가속 중 관측 성능을 유지할 수 있으며, 장치의 모든 상태를 관찰 할 수 있다. 그리고, 피시험물의 방향을 시험 중에도 임의의 각도로 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 가속도 시험 장치를 이용하여 전자광학 추적장치(EOTS) 등과 같이 방향 제어 기능 및 정밀 조준, 정밀 탐지 장치들도 가속도 시험이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 개념을 확장하여 보다 큰 장치의 시험을 수행할 수 있는 구조를 설치할 수 있으며, 가속도 세기는 회전 반지름, 회전 속도의 조합으로 시험에 필요한 조건이나 규제 사항을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 시험 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가속도 시험 장치의 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 가속도 시험 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 가속도 시험 장치의 2축 가속도 발생 개략도.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 가속도 시험 장치의 가속도 세기, 회전 반경 및 회전 주기를 예시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 시험 장치의 개략도로서, 원심 가속도 시험 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 시험 장치는 회전 가능한 제 1 회전축(100)과, 제 1 회전축(100) 상에 마련되어 제 1 회전축(100)과 함께 회전 가능한 회전팔(200)과, 회전팔(200)의 일단 및 타단 상에 마련되어 피시험물(Unit Under Test)(10) 및 평형추(20)가 각각 장착되는 장착대(300, 310)와, 회전팔(200)의 일단에 마련되어 장착대(300)의 하측과 연결된 제 2 회전축(장착대 회전축)(400)과, 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에 각각 마련된 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)과, 회전팔(200)에 포설되고 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520) 사이를 연결하도록 마련된 케이블(600)과, 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에 각각 마련된 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)과, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)를 연결하도록 마련된 구속 벨트(800)와, 제 1 회전축(100)을 회전시키는 구동기(900)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)과 구속 벨트(800)는 피시험물(10)의 자전을 제거하기 위한 자전 제거부로 이용될 수 있다. 또한, 피시험물 장착대(300)와 대향되는 회전팔(200)의 타단에 마련된 평형추(910)를 더 포함할 수 있고, 피시험물(10)이 지향하는 표적 및 피시험물(10)의 시험 결과를 계측할 수 있는 원격 계측 장비 등을 더 포함할 수 있다.

회전축(100)은 장착대(101) 상측에 수직 방향으로 마련될 수 있다. 여기서, 장착대(101)는 지반(102) 상에 마련될 수 있다. 즉, 평탄한 지반(102) 상에 장착대(101)가 마련되고 장착대(101)의 상측에 수직 방향으로 회전축(100)이 마련될 수 있다. 회전축(100)은 구동기(900)의 구동력에 의해 적어도 일 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 회전축(100)은 시계 방향으로 회전할 수도 있고, 반시계 방향으로 회전할 수도 있다. 이때, 회전축(100)의 회전이 가능하도록 회전축(100)과 장착대(101) 사이에는 베어링 등이 마련될 수 있다.

회전팔(200)은 회전축(100)의 상측에 마련될 수 있다. 회전팔(200)은 일 방향 및 이와 대향되는 타 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 즉, 회전팔(200)은 회전축(100)을 중심으로 서로 대향되는 일 방향 및 타 방향으로 각각 연장되어 마련될 수 있다. 이러한 회전팔(200)은 회전축(100)과 함께 회전할 수 있다. 한편, 회전팔(200)의 말단부에는 피시험물(10) 및 평형추(20)가 각각 마련될 수 있다. 즉, 회전팔(200)의 일측 말단부에는 피시험물(10)이 마련되고 타측 말단부에는 평형추(20)가 마련될 수 있다. 이를 위해 회전팔(200)의 일측 및 타측 말단부에는 각각 피시험물(10)이 장착되는 장착대(300) 및 평형추(20)가 장착되는 장착대(310)가 마련될 수 있다. 피시험물(10)이 장착되는 장착대(300), 즉 제 1 장착대 및 평형추(20)가 장착되는 장착대(310), 즉 제 2 장착대는 각각 피시험물(10) 및 평형추(20)가 안착 및 고정되어 장착될 수 있다. 예를 들어, 장착대(300, 310)는 상측 표면에 내측으로 오목한 홈이 형성되고 홈 내에 피시험물(10) 및 평형추(20)가 각각 안착될 수 있다. 한편, 피시험물(10)은 항공기 등의 이동체에 탑재될 수 있는 광학 카메라, 지향성 안테나 등의 지향성 장비를 포함할 수 있다.

피시험물(10)이 안착되는 제 1 장착대(300)는 회전팔(200)의 일측 말단에 마련될 수 있다. 이때, 제 1 장착대 (300)는 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 제 1 장착대 (300)는 회전팔(200)과 이격되어 그 상측에 이격되어 마련되고, 그 하측에 제 2 회전축(400)이 마련될 수 있다. 즉, 회전팔(200)의 일측 말단과 이격되어 그 상부에 제 1 장착대(300)가 마련되고, 제 2 회전축(400)이 회전팔(200)을 관통하여 제 1 장착대(300) 하측과 연결되어 제 1 장착대(300)는 제 2 회전축(400)의 회전에 따라 회전팔(200)과 독립하여 회전할 수 있다. 또한, 평형추(20)가 안착되는 제 2 장착대(310)는 제 1 장착대(300)와 대향되는 방향의 회전팔(200)의 타측 말단에 마련될 수 있다. 제 2 장착대(310)는 제 1 장착대(300)와는 다르게 회전 가능하지 않다. 즉, 제 2 장착대(310)는 회전팔(200)의 타측 말단 상에 고정되어 마련될 수 있다.

제 2 회전축(400)은 피시험물(10)이 안착된 피시험물 장착대(300), 즉 제 1 장착대를 회전시키기 위해 마련될 수 있다. 이러한 제 2 회전축(400)은 회전팔(200)의 일측 말단부를 관통하도록 마련될 수 있다. 즉, 회전팔(200)의 일측 말단부를 관통하여 제 2 회전축(400)이 마련될 수 있다. 또한, 제 2 회전축(400)은 회전팔(200) 내에서 회전 가능할 수 있다. 이를 위해 회전팔(200)과 제 2 회전축(400) 사이에 베어링 등의 마련될 수 있다. 즉, 회전팔(200)을 관통하여 회전팔(200)의 내측에 위치하는 제 2 회전축(400)의 일부와 회전팔(200) 사이에 베어링 등이 마련되어 제 2 회전축(400)은 회전팔(200) 내측에서 회전할 수 있다. 또한, 제 2 회전축(400)은 제 1 풀리(710)와 구속 벨트(800)를 통해 연결된 제 2 풀리(720)와 연결될 수 있다. 즉, 회전팔(200) 하측에 위치하는 제 2 회전축(400)의 소정 영역에 제 2 풀리(720)가 마련되고, 제 2 풀리(720)는 제 1 회전축(100)에 마련된 제 1 풀리(710)와 구속 벨트(800)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 제 1 풀리(710)는 고정되어 제 1 회전축(100)의 회전에도 회전하지 않을 수 있고, 그에 따라 제 2 풀리(720)가 제 1 풀리(710)에 동기되어 회전팔(200)이 회전함에도 피시험물(10)은 자전을 억제당하고 공전하게 된다. 즉, 제 1 풀리(710)는 제 1 회전축(100)과 독립되어 고정되므로 제 1 회전축(100)이 회전하더라도 제 1 풀리(710)는 회전하지 않고, 구속 벨트(800)를 통해 제 1 풀리(710)와 연결된 제 2 풀리(720)가 제 1 풀리(710)에 동기되어 제 1 회전축(100)에 의해 회전팔(200)이 회전함에도 피시험물(10)은 자전을 억제당하고 공전하게 된다.

슬립링(510, 520)은 회전하는 물체에 전원, 전기적 신호 및 데이터 등을 공급하기 위해 마련될 수 있다. 회전하는 물체, 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)을 통하여 또 다른 장치, 즉 피시험물(10)을 작동시키는 경우에는 회전하는 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)을 통하여 피시험물(10)에 전원이나 신호 등을 전달하기 위해 전선이 연결된다. 그러나, 전선은 회전하는 물체에 연결되어 있어 회전 시에 꼬임이 발생하고, 이 꼬임을 방지하기 위해서 슬립링(510, 520)이 전선과 회전하는 물체 사이에 설치된다. 즉, 슬립링(510, 520)은 제 1 회전축(100) 및 제 2 회전축(400)에 각각 마련된다. 이러한 슬립링(510, 520)은 예를 들어 회전축에 도체링과 층간 절연체를 삽입하여 다수의 전선을 연결할 수 있도록 회전체를 제작하고 와이어 브러쉬를 이용하여 고정체 도체와 접축을 이루게 하여 전기 전도시키며 고정체와 회전체 사이는 베어링으로 회전이 원활하도록 고정시켜준다. 따라서, 제 1 회전축(100)에 마련된 제 1 슬립링(510)과 제 2 회전축(400)에 마련된 제 2 슬립링(520)을 통해 피시험물(10)에 전원 및 신호를 전달할 수 있다.

케이블(600)은 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)을 연결하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 케이블(600)은 제 1 슬립링(510)으로부터 제 2 슬립링(520)에 전원 또는 신호를 전달하기 위해 마련될 수 있다. 물론, 케이블(600)은 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)을 연결하므로 제 2 슬립링(520)으로부터 제 1 슬립링(510)으로 전원 또는 신호를 전달할 수 있다. 또한, 케이블(600)은 외부의 제어 장치로부터 전원 또는 신호를 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)을 통해 피시험물(10)에 전달하고, 피시험물(10)의 측정 결과는 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)을 통해 외부의 원격 계측 장치에 전달할 수 있다. 즉, 케이블(600)은 외부의 제어 장치 및 원격 계측 장치와 연결될 수 있다. 이를 위해 케이블(600)은 장착대(101) 상으로 인출되어 제어 장치 및 원격 계측 장치에 연결될 수 있다. 한편, 케이블(600)은 회전팔(200)에 포설될 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬립링(510)으로부터 연장된 케이블(600)이 피시험기 장착대(300) 방향의 회전팔(200)의 상측 및 회전팔(200)의 말단부 측면에 포설되어 제 2 슬립링(520)과 연결될 수 있다.

제 1 및 제 2 풀리(710, 720)는 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에 각각 마련되고, 구속 벨트(800)는 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)를 연결하도록 이들 사이에 마련될 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 풀리(710, 720), 구속 벨트(800)는 제 2 회전축(400)과 함께 피시험물(10)의 자전을 제거하기 위한 자전 제거부로서 기능할 수 있다. 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)는 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에 각각 마련되며, 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)의 동일 선상에 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)를 연결하도록 마련된 구속 벨트(800)가 지면(102) 또는 장착대(101)로부터 수평을 이루도록 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)은 동일 선상에 마련될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)는 동일한 사이즈로 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)는 유효 지름이 동일할 수 있고, 그에 따라 회전 반경, 회전 수 등이 동일할 수 있다. 구속 벨트(800)는 제 1 및 제 2 풀리(710, 720) 사이에 이들을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 즉, 구속 벨트(800)가 제 1 풀리(710)와 제 2 풀리(720)에 걸쳐 마련될 수 있다. 한편, 제 1 풀리(710)는 제 1 회전축(100)과는 독립적으로 고정되어 제 1 회전축(100)에 의해서도 회전하지 않을 수 있다. 즉, 제 1 풀리(710)와 제 1 회전축(100) 사이에 베어링이 마련되고 제 1 풀리(710)는 예를 들어 장착대(102)로부터 연장된 브라켓에 고정될 수 있다. 따라서, 제 1 풀리(710) 내측에서 제 1 회전축(100)이 회전하더라도 제 1 풀리(710)는 회전하지 않고 고정될 수 있다.

이렇게 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에 각각 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)가 마련되고 이들 사이에 구속 벨트(800)가 마련됨으로써 제 1 회전축(100)이 회전하더라도 피시험물(10)의 회전, 즉 자전을 상쇄하여 피시험물(10)이 자전하지 않을 수 있다. 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)의 유효 지름이 같으면 회전팔(200)의 회전에도 불구하고 제 1 장착대(300)는 회전(자전)하지 않으므로 초기 방향을 유지할 수 있다. 즉, 제 1 풀리(710)에 구속 벨트(800)가 감기는 양과 제 2 풀리(720)에 구속 벨트(800)가 풀리는 양이 동일하여 제 1 회전축(100)의 회전에 의해 회전팔(200)이 회전하더라도 피시험물(10)은 회전하지 않고, 그에 따라 피시험물(10)이 초기에 지향하는 방향을 유지할 수 있다. 한편, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)와 구속 벨트(800)의 서로 접촉되는 영역이 매끄러운 경우 구속 벨트(800)의 마모 등에 의해 구속 벨트(800)가 미끄러지거나 오차가 발생될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)로서 이붙이 풀리를 이용하고 구속 벨트(800)를 이붙이 풀리에 체결되도록 함으로써 미끄러짐 없이 구동할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)의 벨트(800)가 접촉되어 감기는 내측에 소정 간격으로 복수의 돌출부가 마련되고, 벨트(800)의 내측에 수용부가 마련되어 돌출부가 수용부에 체결됨으로써 미끄러짐 없이 구동 가능하다. 또한, 이붙이 풀리를 이용함으로써 풀리 또는 벨트의 마모에 의한 오차를 제거할 수 있다.

구동기(900)는 제 1 회전축(100)과 연결되어 제 1 회전축(100)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 구동기(900)는 제 1 회전축(100)과 이격되어 마련되고 제 1 회전축(900)과 벨트 등으로 연결되어 구동기(900)의 구동력을 벨트를 통해 전달하여 제 1 회전축(100)을 회전시킬 수 있다. 이러한 구동기(900)는 회전 모터 등을 이용할 수 있다.

한편, 피시험물(10)의 반대 방향에 평형추(20)가 마련됨으로써 시험 중 진동 발생을 저감시킬 수 있다. 그런데, 가속도 시험 중 평형추(20)가 이탈하는 사고가 발생할 수 있고, 평형추(20)가 날아가 주변에 피해를 줄 수 있다. 이를 방지하기 위해 회전팔(200)과 소정 거리 이격되어 안정 장치(910)가 마련될 수 있다. 안전 장치(910)는 회전팔(200)과 이격되며 평형추(20)가 안착된 높이보다 높게 마련될 수 있다. 즉, 안전 장치(910)는 가속도 시험 장치를 둘러싸고 평형추(20)의 안착 높이보다 높은 펜스 형태로 마련될 수 있다.

또한, 도시되지 않았지만, 표적과 원격 계측 장치, 조정 장치 및 관측 장치 를 더 포함할 수 있다. 표적은 본 발명에 빠른 가속도 시험 장치와 이격되어 일측에 마련될 수 있다. 표적은 피시험물(10)이 지향하는 방향으로 마련되어 피시험물(10)이 가속도 시험을 하면서 촬영 또는 관찰할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 표적은 안전 장치(910)의 소정 영역을 통해 안전 장치(910)의 외측에 마련될 수 있다. 즉, 피시험물(10)의 높이에 해당하는 영역에 소정의 크기로 안전 장치(910)의 소정 영역을 제거하고 그 바깥 영역에 피시험물(10)의 높이로 표적이 마련될 수 있다. 원격 계측 장치, 조정 장치 및 관측 장치는 피시험물(10)의 시험 결과 등을 계측하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520), 케이블(600)을 통해 피시험물(10)에 전원 및 신호 등을 인가하고 그에 따라 피시험물(10)에서 생성된 신호를 인가받아 피시험물(10)의 시험 결과 등을 계측할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 시험 장치는 피시험물(10)이 장착되는 제 1 장착대(300)에 제 2 회전축(400)을 마련하고, 제 1 회전축(100)이 회전할 때 제 2 회전축(400)이 현재 위치를 유지하도록 함으로써 피시험물(10)의 자전을 방지할 수 있다. 즉, 제 1 회전축(100)과 제 2 회전축(400)에 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)를 마련하고, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)를 구속 벨트(800)로 연결하여 제 1 회전축(100)이 회전할 때 제 2 회전축(400)이 공전을 하고 자전하지 않아 피시험물(10)의 지향 방향을 초기 방향으로 유지할 수 있다. 이때, 구속 벨트(800)의 제 1 풀리(710)에 감기는 양과 제 2 풀리(720)로부터 풀리는 양을 동일하게 하고, 제 1 풀리(710)로부터 풀리는 양과 제 2 풀리(720)에 감기는 양을 동일하게 하여 제 1 회전축(100)이 회전하더라도 피시험물(10)가 지향하는 방향이 유지되도록 할 수 있다. 따라서, 회전팔(200)이 회전하더라도 피시험물(10)의 지향 방향이 유지되어 광학 카메라, 지향성 안테나 등의 지향성 장비의 시험이 가능하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가속도 시험 장치의 개략도로서, 피시험물(10)의 지향 방향을 조절하는 방향 조절부(1000)를 더 포함하는 가속도 시험 장치의 개략도이다. 즉, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720), 구속 벨트(800)를 포함하는 자전 제거부를 조절함으로써 피시험물(10)의 방향을 미세 조정할 수 있는데, 방향 조절부(1000)를 이용하여 자전 제거부를 조절할 수 있다. 이러한 방향 조절부(1000)는 구동부(900)와 별도로 마련된 제 2 구동부(1100)와, 제 1 풀리(710)와 제 1 구동축(100) 사이에 마련된 베어링(1200)과, 제 1 풀리(710)와 제 2 구동부(1100) 사이에 마련된 기어(1300)를 포함할 수 있다. 이렇게 방향 조절부(1000)는 제 1 풀리(710)에 장착되어 피시험물(10)의 방향을 미세 조정할 수 있다. 즉, 제 2 구동부(1100)의 구동력을 기어(1300)를 통해 제 1 풀리(710)에 전달하고, 그에 따라 제 1 풀리(710)의 회전 각도가 일부 조절되고, 조절된 회전 각도가 구속 벨트(800) 및 제 2 풀리(720)에 전달되어 피시험물(10)의 방향을 미세 조정할 수 있다. 즉, 피시험물(10)의 조향 방향을 소정 각도 조절하여 조향 방향을 미세 조정할 수 있다. 여기서, 피시험물(10)의 조향 방향의 미세 조절 각도는 예를 들어 1°∼5°일 수 있다. 이렇게 방향 조절부(1000)를 이용하면 제 1 회전축(100)이 회전하여 피시험물(10)의 가속도 시험 중에 피시험물(10)의 지향 방향을 조절할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 가속도 시험 장치는 피시험물 장착대의 회전(자전)을 제거하는 기능을 구현하였다. 이러한 본 발명의 가속도 시험 장치를 이용한 피시험물의 가속도 시험 방법을 설명하면 다음과 같다.

회전팔(200)의 일측 말단부의 제 1 장착대(300)에 피시험물(10)을 장착하고, 이와 반대 방향의 회전팔(200)의 타측 말단부의 제 2 장착대(310)에 평형추(20)를 장착한다. 이때, 피시험물(10)은 표적을 향하도록 마련될 수 있다. 즉, 가속도 시험 장치와 이격된 일 영역에 표적을 마련하고 피시험물(10)의 카메라 렌즈 등의 관측기가 표적을 향하도록 피시험물(10)을 장착할 수 있다. 그리고, 구동기(900)를 구동시켜 회전팔(200)을 일 방향으로 회전시킨다. 즉, 구동부(900)의 회전력이 제 1 회전축(100)에 전달되고, 제 1 회전축(100)의 회전에 의해 회전팔(200)이 회전하게 된다. 이때, 피시험물(10)과 대향되어 회전팔(200)의 타단 말단부에 평형추(20)가 마련됨으로써 시험 중 진동 발생을 저감시킬 수 있다.

제 2 장착대(300)는 제 2 회전축(400) 상측에 마련되어 회전할 수 있으며, 제 1 및 제 2 풀리(710, 720), 구속 벨트(800)에 의해 회전팔(200)의 회전이 상쇄되어 자기축 회전(즉 자전)을 제거할 수 있다. 즉, 두 풀리(710, 720)의 유효 지름이 같으면 회전팔(200)의 회전에도 불구하고 제 1 장착대(300)는 회전(자전)하지 않으므로 피시험물(10)의 초기 지향 방향을 유지할 수 있다. 도 3은 제 1 및 제 2 풀리(710, 720)와 구속 벨트(800)의 구동에 따른 피시험물의 지향 방향을 설명하기 위한 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 풀리(710)와 제 2 풀리(720) 사이에 구속 벨트(800)가 마련되고 초기 상태에서 피시험물(10)이 A 방향을 지향하고 있고, 제 1 풀리(710)가 반시계 방향으로 회전하면 제 2 풀리(720)는 B 위치로 이동하게 된다. 이때, 제 1 풀리(710)로부터 구속 벨트(800)의 풀리는 양(a)과 제 2 풀리(720)의 구속 벨트(800)가 감기는 양(a')이 동일하고, 제 1 풀리(710)의 구속 벨트(800)가 감기는 양(b)과 제 2 풀리(720)로부터 구속 벨트(800)가 풀리는 양(b')이 동일하게 되여 피시험물(10)은 회전하지 않고 지향 방향을 A 방향으로 유지할 수 있다. 이러한 방식으로 제 1 회전축(100)이 360°회전하더라도 도 4에 도시된 바와 같이 회전팔(200) 상의 피시험물(10)은 회전팔(200)의 회전에 의해 회전하지만 피시험물(10)의 지향 방향을 그대로 유지될 수 있다. 이때, 이붙이 풀리와 벨트를 이용하여 미끄러짐 없이 구동할 수 있다. 즉, 두 풀리의 잇수가 같으면 방향 변화가 없다.

또한, 제 1 및 제 2 회전축(100, 400)에는 제 1 및 제 2 슬립링(510, 520)이 각각 마련되고 제 1 장착대(300)에 케이블(600)이 연결되어 피시험물(10)에 전원 및 신호가 전송되고, 피시험물(10)의 동작 결과물이 출력될 수 있다.

한편, 피시험물(10)의 방향을 조정하기 위하여 방향 조절부(1000)가 제 1 풀리(710)에 장착되고, 방향 조절부(1000)를 이용하여 가속도 시험 중 피시험물(10)의 방향을 임의의 각도로 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 가속도 시험 장치를 이용하면 피시험물은 도 5에 도시된 바와 같이 2축의 가속도를 번갈아 받는다. 따라서, 교번하는 가속도를 진동이나 충격으로 정의하지 않고, 가속도로 인정하기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족하는 특성이 되어야 한다. 즉, 가속도 시험 장치의 회전 속도를 Fs(CPS or ㎐)라고 하면, 구조물의 강성 및 그에 의한 고유 진동수(Fn)은 Fn>10×Fs이고, 기능 및 동작 특성을 정의하는 BW(㎐)>5×Fs이다. 일반적으로 항공기 및 자동차, 선박에 탑재되는 장비의 구조적, 기능적 강성 및 고유 진동수, BW는 수십 ㎐ 이상이므로 이 조건에 만족하여 시험하는 것이 타당하다.

도 6은 본 발명의 가속도 시험 장치에 요구되는 가속도 세기와 시험 장치 회전 반경, 회전 주기를 예시하였다. 즉, 가로축은 회전 반경(m)을 나타내고, 세로축은 회전 속도로서 1초당 회전수(CPS)를 나타내며, 회전 반경과 회전 속도 사이에 가속도 세기를 나타내었다. 예를 들어, 회전 반경이 7m이고 회전 속도가 0.6CPS의 경우 가속도 세기는 10.1일 수 있다. 따라서, 회전 반경과 회전 속도를 조절하여 원하는 가속도 세기를 얻을 수 있다. 에를 들어, 회전 속도가 0.5CPS의 시험 장치에서 회전 반경(R)을 조절하면 원하는 가속도를 얻을 수 있으며, 회전 속도가 일정하다. 시험 장치의 회전 반경을 줄이고자 하는 경우 회전 속도(Fs)를 0.6CPS로 하면 7m 이내로 사용할 수 있다.

본 발명은 상기에서 서술된 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허청구범위에 의해서 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예들은 상호 조합될 수 있다.

100 : 제 1 회전축 200 : 회전팔
300 : 장착대 400 : 제 2 회전축
510, 520 : 제 1 및 제 2 슬립링
600 : 케이블 710, 720 : 제 1 및 제 2 풀리
800 : 구속 벨트 900 : 구동기

Claims (15)

1. 회전 가능한 제 1 회전축;
   상기 제 1 회전축 상에 마련된 회전팔;
   상기 회전팔의 일측 상에 마련되며 회전 가능한 제 2 회전축;
   상기 제 2 회전축의 상측에 마련되어 피시험물이 장착되는 피시험물 장착대;
   상기 피시험물 장착대와 대향되어 상기 회전팔의 타측에 마련되며 평형추가 장착되는 평형추 장착대;
   상기 제 1 및 제 2 회전축에 각각 마련된 제 1 및 제 2 풀리; 및
   상기 제 1 및 제 2 풀리에 연결된 구속 벨트를 포함하고,
   상기 회전팔과 소정 거리 이격되어 평형추의 안착 높이보다 높은 펜스 형태로 마련된 안전 장치와, 상기 안전 장치의 소정 영역을 통해 안전 장치 외측에 마련된 표적을 더 포함하고,
   상기 피시험물은 항공기를 포함하는 이동체에 탑재되는 광학 카메라, 지향성 카메라를 포함하는 지향성 장비를 포함하고,
   상기 피시험물은 제 1 회전축의 회전에 의해서도 상기 표적을 향하도록 지향 방향이 유지되는 가속도 시험 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 회전축에 각각 마련된 제 1 및 제 2 슬립링과,
   상기 회전팔에 포설되고 제 1 및 제 2 슬립링과 연결되어 전원 및 신호를 상기 피시험물에 전송하는 케이블을 더 포함하는 가속도 시험 장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 회전축은 상기 회전팔을 관통하여 상기 회전팔 내측에서 회전 가능한 가속도 시험 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 풀리는 유효 지름이 동일한 가속도 시험 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 풀리로부터 상기 구속 벨트의 풀리는 양과 상기 제 2 풀리의 상기 구속 벨트의 감기는 양이 동일한 가속도 시험 장치.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 풀리는 이붙이 풀리이고, 상기 구속 벨트는 이붙이 풀리에 체결되는 가속도 시험 장치.
   
8. 청구항 4에 있어서, 상기 회전팔의 회전 반경 및 회전 주기에 따라 가속도 세기가 조절되는 가속도 시험 장치.
   
9. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 풀리에 연결되어 상기 피시험물의 방향을 조절하는 방향 조절부를 더 포함하는 가속도 시험 장치.
   
10. 청구항 1, 2, 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항 기재의 가속도 시험 장치를 이용한 시험 방법으로서,
    상기 피시험물 장착대에 피시험물을 장착하는 과정; 및
    상기 회전팔을 회전시켜 상기 피시험물에 가속도를 인가하는 과정을 포함하고,
    상기 피시험물에 가속도를 인가하는 과정에서 상기 제 1 및 제 2 풀리와 구속 벨트에 의해 상기 피시험물의 지향 방향이 표적을 향하도록 유지되는 가속도 시험 방법.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 회전축의 회전에도 불구하고 제 1 풀리, 구속 벨트 및 제 2 풀리에 의해 제 2 회전축이 공전을 하는 가속도 시험 방법.
    
14. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 슬립링과 케이블을 통해 상기 피시험물에 전원 및 신호가 전송되고, 상기 피시험물의 동작 결과가 이들을 통해 원격 계측 장치, 조정 장치 및 관측 장치에 전송되는 가속도 시험 방법.
    
15. 청구항 10에 있어서, 상기 피시험물에 가속도가 인가되는 도중에 방향 조절부를 이용하여 피시험물의 지향 방향을 조절하는 과정을 더 포함하는 가속도 시험 방법.

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