KR102252594B1 - 풍력발전기용 소형 블레이드의 정ㆍ동적 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축모듈(1),연직재하모듈(2), 및 베이스 모듈(3)을 포함하며; 블레이드의 고정단이 결합판(11)에 결합되고 가이드봉(12)이 가이드판(13)에 끼워져 있는 상태로 피스톤(101)이 가이드봉(12)에 의해 가이드된 채로 진퇴함으로써 블레이드(500)의 고정단이 연직방향으로 승하강하며; 가압부재(20)가 연직가이드부재(21)에 의해 가이드된 채로 연직가이드부재(21)와 함께 연직하게 하강함으로써 블레이드(500)의 자유단에 연직하중을 가하게 되는 구성을 가지고 있어서, 풍력발전기에 사용되는 블레이드를 가로로 배치한 상태에서 연직하중을 재하하거나 또는 블레이드의 일단을 연직하게 승하강시키는 방식으로 정적 또는 동적 시험을 수행함에 있어서, 길이가 긴 블레이드의 특성으로 인하여 연직하중이 정확하게 재하되지 않게 되거나 또는 연직 방향의 승하강이 정확하게 이루어지지 않는 문제점을 해결할 수 있는 블레이드 시험장치에 관한 것이다.

Description

풍력발전기용 소형 블레이드의 정ㆍ동적 시험장치{Apparatus Testing for Blade of Wind Turbine}

본 발명은 풍력발전기에 사용되는 블레이드에 대하여 동적 및 정적 시험을 위한 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 블레이드를 가로로 배치한 상태에서 연직하중을 재하하거나 또는 블레이드의 일단을 연직하게 승하강시키는 방식으로 정적 시험과 동적 시험을 하나의 장치에서 수행할 수 있으며, 특히 정적 시험 및 동적 시험을 수행할 때 길이가 긴 블레이드의 특성으로 인하여 연직하중이 정확하게 재하되지 않거나 또는 연직 방향의 승하강이 정확하게 이루어지지 않는 문제점을 해결할 수 있는 블레이드 시험장치에 관한 것이다.

풍력발전기에 사용되는 블레이드에 대해서는 다양한 형태의 시험이 수행된다. 대한민국 등록특허 제10-1329336호에는 블레이드의 시험을 위한 장치 및 방법의 일예가 개시되어 있다. 블레이드의 경우에는 강도, 강성 등과 같은 구조적인 성능의 확인 및 검증이 반드시 필요한 바, 이를 위해서는 블레이드를 가로로 배치하여 동적(動的) 및 정적(靜的) 시험을 수행하게 된다.

블레이드의 동적 시험은 블레이드의 일측 단부를 고정단으로 지지한 상태로 블레이드를 가로로 배치하고 블레이드의 고정단을 연직방향으로 반복하여 승하강시키는 형태로 진행되는데, 블레이드의 길이가 매우 크기 때문에 블레이드 타측 즉, 블레이드의 자유단에는 블레이드의 자중(自重)으로 인한 하중이 필연적으로 작용하게 되고, 그로 인하여 블레이드의 고정단을 연직하게 승하강시키는 신축장치에는 블레이드의 자유단 방향으로 상당한 크기의 토오크(torque)가 작용하게 된다. 이와 같이 신축장치에 토오크가 작용하게 되면 신축장치에서의 정확한 연직방향의 승하강이 어렵게 되고, 승하강 작동 역시 원활하게 이루어지지 않게 되어, 정밀한 동적 시험에 큰 지장이 발생하게 되고 동적 시험 결과의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

정적 시험의 경우, 블레이드의 자유단에 가해지는 연직하중이 정확하게 연직방향으로 재하되지 않는 문제점이 있다. 이 역시 블레이드의 길이가 매우 크기 때문에 발생하는 것으로서, 고정단에 의해 캔틸레버(cantilever) 형태로 가로로 배치된 블레이드에서는, 자유단에 연직하중이 가해졌을 때 매우 큰 연직변위가 발생하게 된다. 연직재하장치는 블레이드의 자유단에 밀착하여 하중을 가하게 되는데, 자유단에서 큰 연직 변위가 발생하게 되면 그에 따라 연직재하장치에서 가해지는 하중의 방향이 변하게 되고, 정확한 연직방향으로의 하중 재하가 어렵게 되는 것이다. 이러한 현상 역시 정적 시험 결과의 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1329336호(2013. 11. 13. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 캔틸레버(cantilever) 형태로 가로로 배치된 블레이드의 고정단에서 블레이드의 자중으로 인하여 토오크가 가해짐에도 불구하고 신축장치가 연직방향으로 정확하게 승하강 작동할 수 있게 하며, 블레이드의 자유단에서 큰 연직변위가 발생하더라도 연직재하장치에 의해서 정확한 연직방향으로의 하중 재하가 이루어지게 함으로써, 신뢰성있는 동적 및 정적 시험이 가능하게 되는 블레이드의 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 블레이드의 동적 및 정적 시험이 하나의 장치에서 이루어질 수 있도록 집약되어 있는 블레이드의 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 블레이드의 고정단을 연직방향으로 승하강시키는 신축모듈, 블레이드의 자유단에 연직하중을 재하하는 연직재하모듈, 및 베이스판을 구비하고 있어서 신축모듈과 연직재하모듈이 설치되는 베이스 모듈을 포함하며; 신축모듈은 실린더와 피스톤을 구비하여 연직방향으로 신축하게 되는 신축부재와, 피스톤의 연직상단에 구비되어 블레이드의 고정단이 조립 결합되는 결합판과, 결합판과 평행하도록 실린더에 구비되는 가이드판과, 상기 가이드판을 관통하여 연직하게 움직이는 가이드봉을 포함하고; 연직재하모듈은 연직기둥부재와 상판으로 이루어진 지지프레임과, 상기 상판을 관통하여 연직하게 하강하여 가압력을 통해 하중을 재하하는 가압부재와, 상판을 연직하게 관통하여 연직하게 움직이는 연직가이드부재와, 가압부재의 하부와 연직가이드부재의 하단을 서로 연결하는 연결판을 포함하며; 연결판의 아래쪽에 위치하는 가압부재의 하단에는 블레이드에 직접 밀착하여 하중을 재하하는 재하판이, 결합된 각도가 변화될 수 있는 회전조인트에 의해 결합 구비되어 있으며; 블레이드의 고정단을 승하강시키는 시험을 수행할 때에는 블레이드의 고정단이 결합판에 결합되고 가이드봉이 가이드판에 끼워져 있는 채로 피스톤이 가이드봉에 의해 가이드되면서 진퇴함으로써 블레이드의 고정단이 연직방향으로 승하강하며; 블레이드의 자유단에 하중을 가하는 시험을 수행할 때에는 가압부재가 연직가이드부재에 의해 가이드된 채로 연직가이드부재와 함께 연직하게 하강함으로써 블레이드의 자유단에 연직하중을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 블레이드에 대한 정적 시험과 동적 시험을 하나의 장치에서 수행할 수 있는데, 특히 정적 및 동적 시험을 위하여 블레이드의 고정단을 반복적으로 연직 승하강시킬 때 블레이드의 고정단에서 큰 토오크가 작용하더라도, 이를 가이드봉이 나누어서 부담하기 때문에 블레이드의 고정단을 시험에서 의도하는 대로 정확하게 연직방향으로 승하강시킬 수 있게 되며, 따라서 정밀한 동적 시험을 수행할 수 있게 되고 동적 시험 결과의 신뢰성을 높일 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

본 발명에서는 블레이드의 자유단에 연직하중을 가함에 있어서 블레이드의 자유단에서 큰 연직 변위가 발생하더라도, 가압부재는 변함없이 연직방향으로만 하강하여 정확하게 연직하중을 가할 수 있게 되며, 따라서 정밀한 정적 및 동적 시험을 수행할 수 있게 되고 신뢰성이 높은 시험 결과를 얻을 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

더 나아가, 본 발명의 블레이드 시험장치에서는, 블레이드의 동적 시험을 수행할 수 있는 신축모듈과, 블레이드의 자유단에서 연직하중을 가하게 되는 연직재하모듈이 모두 함께 베이스 모듈에 설치되므로 블레이드의 동적 시험과 정적 시험을 하나의 장치에서 수행할 수 있게 되며, 따라서 블레이드에 대한 시험을 더욱 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 시험장치의 설치를 위해서 넓은 장소가 아니어도 무방하므로 다양한 장소에서 쉽게 시험장치를 설치하여 운용할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

도 1은 본 발명에 따른 블레이드 시험장치의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 신축모듈을 상세하게 보여주는 도 1의 원 A부분에 대한 개략적인 확대 사시도이다.
도 3은 블레이드의 동적 시험을 위하여 본 발명의 블레이드 시험장치에 블레이드가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 5는 연직재하모듈의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 원 C부분에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 7 및 도 8은 각각 도 5의 원 D부분을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 확대 사시도이다.
도 9는 블레이드의 정적 시험을 위하여 본 발명의 블레이드 시험장치에 블레이드가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 11 및 도 12는 각각 블레이드가 설치되고 가압부재를 하강시켜서 연직하중을 재하하는 상태를 순차적으로 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 확대 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 블레이드 시험장치(100)의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 발명의 블레이드 시험장치(100)는 풍력발전기용 블레이드에 대하여 동적 시험과 정적 시험을 모두 수행할 수 있도록 구성된 것으로서, 도면에 예시된 것처럼, 블레이드의 고정단을 연직방향으로 승하강시키는 신축모듈(1)과, 블레이드의 자유단에 연직하중을 재하하는 연직재하모듈(2)과, 신축모듈(1) 및 연직재하모듈(2)이 모두 설치되는 베이스(base) 모듈(3)을 포함하여 구성된다. 본 발명의 블레이드 시험장치(100)를 이용하여 블레이드(500)를 시험하기 위해서는 블레이드(500)가 연장되는 방향이 수평방향이 되도록 가로로 배치하게 되는데, 편의상 본 명세서 전체에서 시험을 위하여 블레이드(500)가 배치되어 길게 연장되는 방향을 "종방향"이라고 기재하고, 수평면 상에서 종방향과 직교하는 방향을 "횡방향"이라고 기재한다.

베이스 모듈(3)은 블레이드 시험장치(100)가 설치될 부지에 놓이는 평평한 형태의 베이스판(30)을 포함하는데, 도면에 예시된 실시예의 경우에는 정적 시험을 수행할 때 블레이드의 고정단을 움직이지 않고 견고하게 고정시킬 수 있도록 베이스판(30)의 종방향 일단에는 단부벽체(31)가 일체로 구비되어 있으며, 단부벽체(31)에는 고정단 정착부재(32)가 설치되어 있다. 도면에서 부재번호 33은 단부벽체(31)가 견고하게 연직 상태를 유지하게 도와주도록 단부벽체(31)와 베이스판(30) 사이를 연결하여 단부벽체(31)를 지지하는 보강부재(33)이다.

도 2에는 신축모듈(1)을 상세하게 보여주는 도 1의 원 A부분에 대한 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있다. 신축모듈(1)은 블레이드의 고정단을 연직방향으로 승하강시키기 위한 것으로서, 실린더(102)와 피스톤(101)을 구비하여 유압이나 공압 등에 의해 피스톤(101)이 연직방향으로 신축하게 되는 신축부재(10)를 포함한다. 도면에 도시된 실시예에서는 베이스판(30)에 소정의 높이를 가지는 평평한 고정설치대(19)가 고정 설치되고, 고정설치대(19)의 상면에 신축부재(10)가 고정된 상태로 구비되어 있다.

도 2에 예시된 것처럼 신축부재(10)를 이루는 피스톤(101)의 연직상단에는 블레이드의 고정단이 조립 결합되는 결합판(11)이 구비되어 있는데, 도면에 예시된 실시예의 경우 결합판(11)의 하면에는 복수개의 위치에서 아래로 연장된 가이드봉(12)이 일체로 구비되어 있으며, 신축모듈(1)의 실린더(102)에는 가이드봉(12)이 관통하게 되는 가이드판(13)이 결합판(11)과 평행하게 배치되어 일체로 구비되어 있다. 즉, 신축모듈(1)의 실린더(102)에는 가이드판(13)이 수평하게 일체로 구비되어 있고, 신축부재(10)의 피스톤(101)에는 결합판(11)이 가이드판(13)과 나란하게 일체로 구비되어 있다. 가이드판(13)의 중앙에는 피스톤(101)이 관통하게 되는 중앙공이 형성되어 있고, 가이드판(13)에는 추가적으로 가이드봉(12)이 관통하게 되는 관통공이 더 형성되어 있다. 결합판(11)의 하면에는 가이드봉(12)이 하향으로 연장되고 가이드판(13)의 관통공에 관통된 형태로 일체로 구비되어 있는 것이다. 이러한 구성의 신축모듈(1)에서는 피스톤의 하단이 실린더에 삽입된 상태로 피스톤이 진퇴함으로써 결합판(11)이 연직방향으로 승하강하게 되는데, 이 때 가이드봉(12)이 가이드판(13)에 끼워져 있는 상태로 결합판(11)이 승하강하게 된다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 가이드판(13)의 하면에는 원통형의 가이드관(15)이 가이드판(13)과 일체로 구비되어 있고, 가이드봉(12)은 가이드관(15)을 관통하도록 끼워져 있다. 이와 같이 가이드판(13)에 단순히 관통공만을 형성하는 것이 아니라 가이드관(管)(15)을 일체로 설치하고, 가이드봉(12)이 가이드관(15)을 관통한 상태로 연직 이동하도록 구성할 수 있는데, 이러한 구성에 의하면 가이드봉(12) 역시 매우 안정적으로 연직방향으로 움직일 수 있게 되므로, 가이드봉(12)에 의한 결합판(11)의 정확한 연직방향 승하강 작동이 더욱 강화된 형태로 보장되는 추가적인 효과가 발휘된다.

더 나아가, 필요에 따라서는 도면에 예시된 실시예처럼 가이드봉(12) 중 어느 하나 또는 복수개의 하단부 아래에 변위계(14)를 설치하고 가이드봉(12)의 하단을 변위계(14)에 밀착시켜서, 결합판(11)이 승하강함에 따라 가이드봉(12)의 하단 위치가 변화되는 것을 측정하여 결합판(11)의 변위를 직접적으로 그리고 더욱 정확하게 측정할 수도 있다.

도 3에는 블레이드(500)의 동적 시험을 위하여 본 발명의 블레이드 시험장치(100)에 블레이드(500)가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 블레이드(500)을 가로로 배치하고 그 일측 단부 즉, 고정단을 결합판(11)에 견고하게 결합 고정하여 캔틸레버 형태로 블레이드(500)를 설치한다. 동적 실험의 내용에 따라서는 도 3 및 도 4에 예시된 것처럼 연직재하모듈(2)에 의해서는 블레이드(500)의 고정단을 반복적으로 승하강시켜야 하는 경우가 있다. 이러한 종류의 동적 시험을 위해서는 신축부재(1)를 작동시켜서 피스톤(101)을 진퇴하게 만들어서 결합판(11) 및 그에 결합된 블레이드(500)의 고정단을 연직방향으로 승하강시키며, 블레이드(500)의 자유단의 변위를 측정하는 변위계 등과 같은 다양한 측정장치를 이용하여 블레이드(500)의 거동을 측정하게 된다.

본 발명에서는 위와 같이 피스톤의 진퇴할 때 가이드봉(12)이 가이드판(13)에 끼워져 있는 상태로 결합판(11)이 승하강하게 되며, 그에 따라 결합판(11)과 그에 결합된 블레이드(500)의 고정단은 연직방향을 유지한 채로 승하강하게 된다. 앞서 설명한 것처럼 블레이드(500)는 매우 길기 때문에 블레이드(500)를 가로로 배치하여 캔틸레버 형태로 설치하였을 경우에는 블레이드의 자중(自重)으로 인하여, 블레이드의 고정단에는 상당한 크기의 토오크(torque)가 작용한다. 즉, 결합판(11) 및 신축모듈(1)의 피스톤에는 도 4의 화살표 T로 표시된 방향으로 매우 큰 토오크가 작용하게 되는 것이다. 토오크가 작용하게 되면 피스톤에 휨(bending)을 유발하기 때문에 피스톤이 직선으로 진퇴하기 어렵게 된다.

그러나 본 발명의 경우, 가이드봉(12)이 가이드판(13)에 끼워져 있는 상태로 피스톤(101)이 진퇴하게 되므로, 비록 큰 토오크가 작용하더라도 이를 가이드봉(12)이 나누어서 부담하기 때문에 피스톤(101)은 계속하여 연직상태를 유지하면서 직선으로 연직하게 진퇴할 수 있게 되고, 그에 따라 결합판(11) 및 이에 결합된 블레이드(500)의 고정단은 연직방향을 유지한 채로 승하강하게 된다. 즉, 본 발명에서는 블레이드(500)의 동적 시험에서 발생하는 고정단의 큰 토오크에도 불구하고, 블레이드(500)의 고정단을 시험에서 의도하는 대로 정확하게 연직방향으로 승하강시킬 수 있게 되는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 정밀한 동적 시험을 수행할 수 있게 되고, 그에 따라 동적 시험 결과의 신뢰성을 높일 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 도면에 예시된 것처럼 신축모듈(1)의 실린더를 이용하여 변위계(14)를 설치하고 변위계(14)를 이용하여 가이드봉(12)의 승하강 변위를 측정하는 것이 매우 용이한 바, 이를 통해서 결합판(11)의 승하강에 따른 변위 즉, 블레이드 고정단의 승하강 변위를 더욱 정확하게 측정할 수 있게 되며, 그에 따라 동적 시험 결과를 더욱 정밀하고 신뢰성 있게 수행할 수 있는 장점이 발휘된다.

도 5에는 연직재하모듈(2)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 C부분에 대한 개략적인 부분 확대도가 도시되어 있다. 연직재하모듈(2)은 캔틸레버 형태로 설치된 블레이드의 자유단에 연직방향의 하중을 가하기 위한 것으로서, 도면에 예시된 실시예의 경우, 복수개의 연직기둥부재(220)와 상판(221)으로 이루어진 지지프레임(22)과, 상기 상판(221)을 관통하여 연직하게 하강하여 가압력을 통해 하중을 재하하는 가압부재(20)와, 상기 가압부재(20)가 연직하게 승하강할 수 있도록 가이드하는 연직가이드부재(21)를 포함하여 구성된다.

우선 지지프레임(22)의 구성을 살펴보면, 지지프레임(22)은 수평한 부재로 이루어진 상판(221)을 포함하며, 상판(221)은 복수개의 연직기둥부재(220)에 의해 지지되어 베이스판(30)과 소정의 연직간격을 두고 나란하게 위치한다. 이 때, 연직기둥부재(220)는 횡방향으로 간격을 두고 위치하게 되어 상판(221)은 베이스판(30)을 횡방향으로 가로지르도록 배치된다. 필요에 따라서는 연직기둥부재(220)의 하단은 종방향으로 이동할 수 있는 구조를 가질 수도 있다.

도 6에는 도 5의 D부분에 대한 개략적인 부분 확대도가 도시되어 있는데, 도면에 예시된 실시예의 경우, 연직기둥부재(220)의 하단에는 베이스판(30)의 상면에 놓이는 바닥지지판(224)이 구비되며, 바닥지지판(224)의 횡방향 외측에는 종방향으로 연장된 형태의 바퀴지지대(225)가 구비되어 있고, 바퀴지지대(225)에는 구동휠(wheel)(226)이 구비되어 있는 구성을 가지고 있다. 이와 같은 구성의 경우, 연직하중을 가할 때에는 바닥지지판(224)을 볼트 등의 체결장치에 의해 베이스판(30)과 견고하게 고정시키지만, 지지프레임(22)을 제거할 필요가 있을 때에는 바닥지지판(224)을 베이스 모듈(3)과 분리시킨 후 구동휠(226)을 이용하여 종방향으로 지지프레임(22)을 이동시킬 수 있다. 특히, 이와 같이 지지프레임(22)이 종방향으로 이동가능한 구성을 가지도록 설치되는 경우, 지지프레임(22)을 베이스판(30)을 따라 편리하게 원하는 위치로 이동시킬 수 있으므로 연직하중의 재하 위치를 시험 목적과 내용에 따라 원하는 곳으로 변경할 수 있게 되며, 그에 따라 다양한 내용과 형태로 시험을 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 7 및 도 8에는 각각 도 5의 원 D부분을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있다. 연직기둥부재(220)의 상단에 구비되는 상판(221)에는 관통공이 형성되어 있으며, 승하강에 의해 가압력을 가하는 봉형태의 가압부재(20)가 상판(221)을 관통하여 설치된다. 즉, 봉형상의 가압부재(20)는 상판(221)을 관통하여 설치되는 것이며, 가압부재(20)의 하단은 상판(221)의 아래에 위치하여 블레이드(500)에 밀착한 상태로 블레이드(500)을 가압하여 필요한 연직하중을 재하하게 되는 것이다. 특별히 본 발명에는 가압부재(20)의 정확한 연직 승하강에 의한 연직하중이 지속적으로 이루어지도록 가압부재(20)의 연직 승하강을 가이드하는 연직가이드부재(21)가 구비되어 있다. 연직가이드부재(21)는 연직방향으로 길게 연장된 봉부재로 이루어지는데, 복수개의 연직가이드부재(21)는 가압부재(20)와 나란하게 배치되며, 가압부재(20)와 마찬가지로 상판(221)을 연직하게 관통하게 된다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 상판(221)의 상면에는 설치판(28)이 구비되어 있고, 연직가이드부재(21)는 설치판(28)의 종방향 단부를 관통하는 구성을 가지고 있다.

연직가이드부재(21)가 관통하게 되는 관통공이 형성된 위치에서 상판(221) 또는 설치판(28)의 하면에도 가이드관(管)(25)을 일체로 설치하고, 연직가이드부재(21)가 가이드관(25)을 관통한 상태로 연직 이동하도록 구성할 수 있는데, 이러한 구성에 의하면 연직가이드부재(21) 역시 매우 안정적으로 연직방향으로 움직일 수 있게 되므로, 연직가이드부재(21)에 의한 가압부재(20)의 정확한 연직방향 승하강 작동이 더욱 강화된 형태로 보장되는 효과가 발휘된다.

도면에 예시된 것처럼, 설치판(28)의 종방향 양단부에 모두 연직가이드부재(21)가 설치되어 가압부재(20)를 사이에 두고 2개의 연직가이드부재(21)가 나란하게 존재하게 되는데, 한 쌍의 연직가이드부재(21)의 하단과 가압부재(20)의 하부는 종방향으로 연장된 형태의 연결판(26)에 의해 서로 연결된다. 따라서 가압부재(20)가 승하강할 때, 연직가이드부재(21)도 함께 승하강하게 된다.

연결판(26)의 아래쪽에 위치하는 가압부재(20)의 하단에는 블레이드(500)에 직접 밀착하여 하중을 재하하는 재하판이 구비되어 있는데, 재하판은 볼 조인트와 같이 결합된 각도가 변화될 수 있는 회전조인트(29)에 의해 가압부재(20)의 하단에 구비된다. 따라서 후술하는 것처럼 재하판이 블레이드(500)에 밀착한 상태에서 블레이드(500)가 하향 변위되면서 기울어졌을 때 재하판도 함께 기울어지게 되지만, 연직가이드부재(21)와 가압부재(20)는 연직된 상태를 유지하게 되고, 그에 따라 가압부재(20)와 재하판에 의해 연직방향으로의 하중이 블레이드(500)에 지속적으로 가해지게 된다.

도 9에는 블레이드(500)의 정적 시험을 위하여 본 발명의 블레이드 시험장치(100)에 블레이드(500)가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 9에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 동적 시험과 마찬가지로 블레이드(500)를 가로로 배치하여 캔틸레버 형태로 설치한다. 이 때 블레이드(500)의 고정단을 신축모듈(1)의 결합판(11)에 고정할 수도 있지만, 더욱 안정적인 설치를 위해서는 도면에 예시된 것처럼 단부벽체(31)에 구비된 고정단 정착부재(32)에 블레이드(500)의 일측 단부 즉, 고정단을 견고하게 결합 고정하는 것이 바람직하다.

도 11 및 도 12에는 각각 블레이드(500)가 설치되고 가압부재(20)를 하강시켜서 하중을 재하하는 상태를 순차적으로 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있다. 도 12에서 점선으로 표현된 것은 도 11의 상태를 나타낸다. 블레이드(500)의 자유단부에 연직하중을 재하하기 위해서는 도 11에 도시된 것처럼 재하판이 블레이드(500)의 상면에 접한 상태에서 가압부재(20)를 하강시켜서 가압부재(20)로 블레이드(500)의 자유단을 아래로 가압하여 하중을 재하하게 된다. 가압부재(20)가 하강할 때, 연결판(26)에 의해 서로 연결된 한 쌍의 연직가이드부재(21)도 함께 하강하게 된다. 즉, 가압부재(20)가 하중 재하를 위하여 하강할 때, 연직가이드부재(21)도 함께 하강하게 되는 것이다.

앞서 설명한 것처럼 블레이드(500)는 매우 길기 때문에 블레이드의 자유단에서의 연직하중 재하로 인하여 자유단에서는 큰 연직 변위가 발생하게 된다. 본 발명에서는 도 12에 도시된 것처럼 블레이드(500)의 자유단에서 큰 연직 변위 발생으로 인하여 블레이드(500)의 상면이 기울어지게 되면, 그에 따라 블레이드(500)에 직접 밀착한 재하판도 함께 기울어지게 된다. 이러한 상태에서 가압부재(20)는 하강하여 연직 하중을 가하게 되는데, 이 때 한 쌍의 연직가이드부재(21)도 함께 연직하게 하강하므로, 블레이드(500)의 큰 연직 변위 및 그에 따른 상면의 기울어짐에도 불구하고 가압부재(20)는 안정적으로 그리고 지속적으로 연직방향으로만 하강하여 하중을 재하하게 된다. 즉, 본 발명에서는 블레이드(500)의 자유단에서 큰 연직 변위가 발생하더라도, 가압부재(20)는 변함없이 연직방향으로만 하강하여 정확하게 연직하중을 가할 수 있게 되는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 정밀한 정적 및 동적 시험을 수행할 수 있게 되고, 그에 따라 신뢰성이 높은 시험 결과를 얻을 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

이와 같이 본 발명의 블레이드 시험장치(100)에 의하면, 캔틸레버(cantilever) 형태로 가로로 배치된 블레이드(100)의 고정단에서 토오크가 가해짐에도 불구하고 신축모듈(1)이 연직방향으로 정확하게 승하강 작동할 수 있게 되며, 더 나아가 블레이드(100)의 자유단에서 큰 연직변위가 발생하더라도 연직재하모듈(2)에 의해서 정확한 연직방향으로의 하중 재하가 이루어지게 되는 바, 신뢰성있는 동적 및 정적 시험이 가능하게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명의 블레이드 시험장치(100)에서는, 블레이드의 동적 시험을 수행할 수 있는 신축모듈(1)과, 블레이드의 자유단에서 연직하중을 가하게 되는 연직재하모듈(2)이 모두 베이스 모듈(3)에 동시에 설치되어 있으므로, 블레이드의 동적 시험과 정적 시험을 하나의 장치에서 수행할 수 있게 되며, 따라서 블레이드에 대한 시험을 더욱 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라 시험장치의 설치를 위해서 넓은 장소가 아니어도 무방하므로 다양한 장소에서 쉽게 시험장치를 설치하여 운용할 수 있게 되는 장점이 있다. 필요에 따라서는 연직재하모듈(2)을 쉽게 제거할 수 있으므로 시험목적과 시험내용에 맞추어서 블레이드 시험장치(100)를 적절하게 운용할 수 있게 되는 장점도 있다.

1: 신축모듈
2: 연직재하모듈
3: 베이스 모듈
10: 신축부재
11: 결합판
12: 가이드봉
13: 가이드판
14: 변위계
30: 베이스판
31; 단부벽체
32: 고정단 정착부재
100: 블레이드 시험장치
500: 블레이드

Claims (5)

1. 블레이드의 고정단을 연직방향으로 승하강시키는 신축모듈(1), 블레이드의 자유단에 연직하중을 재하하는 연직재하모듈(2), 및 베이스판(30)을 구비하고 있어서 신축모듈(1)과 연직재하모듈(2)이 설치되는 베이스 모듈(3)을 포함하며;
   신축모듈(1)은 실린더(102)와 피스톤(101)을 구비하여 연직방향으로 신축하게 되는 신축부재(10)와, 피스톤(101)의 연직상단에 구비되어 블레이드의 고정단이 조립 결합되는 결합판(11)과, 결합판(11)과 평행하도록 실린더(102)에 구비되는 가이드판(13)과, 상기 가이드판(13)을 관통하여 연직하게 움직이는 가이드봉(12)을 포함하고;
   연직재하모듈(2)은 연직기둥부재(220)와 상판(221)으로 이루어진 지지프레임(22)과, 상기 상판(221)을 관통하여 연직하게 하강하여 가압력을 통해 하중을 재하하는 가압부재(20)와, 상판(221)을 연직하게 관통하여 연직하게 움직이는 연직가이드부재(21)와, 가압부재(20)의 하부와 연직가이드부재(21)의 하단을 서로 연결하는 연결판(26)을 포함하며;
   연결판(26)의 아래쪽에 위치하는 가압부재(20)의 하단에는 블레이드(500)에 직접 밀착하여 하중을 재하하는 재하판이, 결합된 각도가 변화될 수 있는 회전조인트(29)에 의해 결합 구비되어 있으며;
   블레이드(500)의 고정단을 승하강시키는 시험을 수행할 때에는 블레이드의 고정단이 결합판(11)에 결합되고 가이드봉(12)이 가이드판(13)에 끼워져 있는 채로 피스톤(101)이 가이드봉(12)에 의해 가이드되면서 진퇴함으로써 블레이드(500)의 고정단이 연직방향으로 승하강하며;
   블레이드(500)의 자유단에 하중을 가하는 시험을 수행할 때에는 가압부재(20)가 연직가이드부재(21)에 의해 가이드된 채로 연직가이드부재(21)와 함께 연직하게 하강함으로써 재하판에 의해 블레이드(500)의 자유단에 연직하중을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치.
2. 제1항에 있어서,
   신축모듈(1)의 실린더(102)에서 가이드판(13)은 결합판(11)과 평행하게 배치되어 일체로 구비되며;
   가이드판(13)의 하면에는 원통형의 가이드관(15)이 가이드판(13)과 일체로 구비되어 있고, 가이드봉(12)은 가이드관(15)을 관통하도록 끼워져 있어서;
   결합판(11)이 연직방향으로 승하강할 때 가이드봉(12)은 가이드관(15)을 관통한 상태로 연직 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   가이드봉(12) 중 어느 하나 또는 복수개의 하단부 아래에 변위계(14)가 설치되어 있고, 가이드봉(12)의 하단이 변위계(14)에 밀착되어 있어서, 결합판(11)이 승하강함에 따라 가이드봉(12)의 하단 위치가 변화되는 것을 측정하여 결합판(11)의 변위를 측정하게 되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   연직가이드부재(21)가 관통하는 관통공이 형성된 위치에서 상판(221)의 하면에는 원통형의 가이드관(25)이 일체로 구비되고;
   연직가이드부재(21)는 가이드관(25)을 관통하도록 끼워져 있어서;
   가압부재(20)가 연직방향으로 승하강할 때 연직가이드부재(21)은 가이드관(25)을 관통한 상태로 연직 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   연직기둥부재(220)의 하단에는 베이스판(30)의 상면에 놓이는 바닥지지판(224)이 구비되며;
   바닥지지판(224)의 횡방향 외측에는 종방향으로 연장된 형태의 바퀴지지대(225)가 구비되어 있고;
   바퀴지지대(225)에는 구동휠(226)이 구비되어 있어서;
   바닥지지판(224)을 체결장치에 의해 베이스판(30)에 고정시키거나 또는 바닥지지판(224)을 베이스 모듈(3)과 분리시킨 후 구동휠(226)을 이용하여 종방향으로 지지프레임(22)을 이동시킬 수 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 블레이드의 시험장치.

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