KR102271778B1 - 공압 샤프트 위치 설정 시스템 - Google Patents

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더 보잉 컴파니
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Abstract

공압 샤프트 위치 설정 시스템용 메커니즘들 및 프로세스들이 제공된다. 다양한 예들에 따라, 공압 샤프트 위치 설정 시스템은 가압 가스 소스로부터 압력 챔버 내로의 가스의 유동을 제어하도록 구성되는 파이로테크닉 밸브를 포함한다. 압력 챔버는 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 제 1 피스톤을 포함한다. 가압 가스 소스로부터의 가스가 압력 챔버를 채울 때, 피스톤은 압력 챔버를 통하여 미끄러지고 샤프트를 미리 정해진 위치로 강제하도록 구성된다.

Description

공압식 샤프트 위치 설정 시스템 {PNEUMATIC SHAFT POSITIONING SYSTEM}
다양한 기계 장치들의 특징들 및 이동 부품들을 제어하기 위해 다양한 기계 장치들에 액추에이터들이 사용된다. 상세하게는, 액추에이터는 시스템, 메커니즘, 장치, 구조물 등을 제어하는데 사용되는 모터이다. 액추에이터들은 다양한 에너지 소스(energy source)들에 의해 동력을 공급받을 수 있고 선택된 에너지 소스를 운동(motion)으로 변환할 수 있다.
예를 들면, 액추에이터들은 데이터를 디스크에 저장하고 디스크로부터 판독하는 판독/기록 헤드의 위치를 제어하기 위해 컴퓨터 디스크 드라이브들에서 사용된다. 게다가, 액추에이터들은 제품들을 조립하기 위한 로봇들에서, 즉 자동화된 공장들에서 사용된다. 액추에이터들은 또한 차량들에서 브레이크들을 작동시키고; 도어들을 개폐하고; 철도 게이트들을 승강시키고 일상 생활의 다양한 다른 일들을 수행한다. 따라서, 액추에이터들은 광범위한 용도들을 가진다.
항공학 분야에서, 액추에이터들은 항공기의 비행을 허용하는, 수많은 제어 표면들을 제어하기 위해 사용된다. 예를 들면, 각각의 날개에 위치되는 플랩(flap)들, 스포일러(spoiler)들, 및 에일러론(aileron)들 각각은 액추에이터를 요구한다. 게다가, 꼬리(tail)에 있는 액추에이터들은 항공기의 엘리베이터들 및 러더(rudder)를 제어한다. 더욱이, 기체에 있는 액추에이터들은 착륙 장치 베이(landing gear bay)들을 덮는 도어들을 개폐한다. 액추에이터들은 또한 항공기의 착륙 장치를 승강시키는데 사용된다. 더욱이, 각각의 엔진에 있는 액추에이터들은 비행기를 감속시키는 역추진 장치(thrust reverser)들을 제어한다.
통상적으로 사용되는 액추에이터들은 두 개의 일반적인 범주들: 유압식 및 전기식으로 구분되는데, 두 개의 범주들 사이의 차이는 운동 또는 제어를 수행하는 원동력이다. 유압식 액추에이터들은 통상적으로 오일인 비압축성 가압 작동 유체를 요구한다. 전기식 액추에이터들은 전기 모터를 사용하는데, 이 전기 모터의 샤프트 회전은 소정 종류의 전동 장치(transmission)를 사용하여 선형 변위를 발생시키는데 사용된다.
비록 유압식 액추에이터들이 항공기들에서 널리 사용되어 왔지만, 유압식 액추에이터들이 갖는 문제점은 가압 작동 유체를 분배 및 제어하는데 요구되는 배관이다. 항공기에서, 고압 작동 유체를 생성하는 펌프 및 작동 유체의 경로 선정을 위해 요구되는 배관은 중량을 부가시키고 유압 라인들이 신중하게 경로 선정되어야 하기 때문에 설계 복잡성을 증가시킨다. 게다가, 유압 시스템들에서 가능한 고장 모드들은 압력 손상들, 누출, 및 제어 표면들을 위치 설정하는데 사용되는 서보 밸브들에 대한 전기적 고장들을 포함한다. 그러나 유압 시스템들의 하나의 고유 특징은 유압 비행 제어 시스템들이, 고장이 감지된 후, 안정성을 유지하기 위해 댐핑력(damping force)들을 사용할 수 있다는 것이다.
전기식 액추에이터들은 유압 시스템들의 단점들 중 다수의 단점을 극복한다. 특히, 전기 에너지에 의해 전력을 공급받고 제어되는 전기식 액추에이터들은 작동 및 제어하기 위해 오직 전선들만을 요구한다. 그러나 전기식 액추에이터들은 또한 항공기 작동 중 고장날 수 있다. 예를 들면, 전기 모터들의 권선부들은 열 및 물로부터 손상되기 쉽다. 게다가, 모터 샤프트들 상의 베어링들은 마모된다. 유압식 액추에이터에서 사용된 피스톤 및 실린더보다 본질적으로 더 복잡한, 모터와 로드(load) 사이의 전동 장치는 또한 고장나기 쉽다. 전기 및 유압 시스템들 모두에서, 액추에이터의 기계적 고장, 예를 들면 기어 또는 베어링 고장 등은 액추에이터의 기계적 기능의 손실을 초래할 수 있다. 게다가, 전기 시스템들이 고장날 수 있다. 하나의 유형의 전기 고장은 통신들을 액추에이터로 송신하는 명령 루프의 고장이 있을 때 발생한다. 다른 유형의 전기 고장은 모터로의 고 전력 루프와 같은, 액추에이터 내의 전력 루프가 고장날 때 발생한다.
전기식 액추에이터 시스템들이 항공기 설계들에서 점점 더 사용됨에 따라, 이러한 시스템들의 가능한 고장 모드들을 해결하기 위한 새로운 접근법이 요구된다. 장애 허용 능력(fault-tolerance), 즉 하나 또는 그 초과의 컴포넌트의 고장들 또는 장애들이 지속되지만 작동을 유지하는 능력이 이러한 시스템들에서 요구된다. 전기식 비행 제어 시스템들이 댐핑에 이용가능한 유압 유체를 갖지 않기 때문에, 고장시에 사용될 수 있는 대안적인 고장시 안전 시스템(fail safe system)들에 대한 요구가 존재한다.
1차 시스템들의 고장 동안 2차 고장시 안전 시스템들로서의 사용을 위한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템들이 제공된다. 다양한 예들에 따라, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 제 1 압력 챔버, 제 1 압력 챔버에 연결된 가압 가스 소스, 가압 가스 소스로부터 제 1 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는 제 1 밸브, 및 제 1 압력 챔버 내로 돌출하고 제 1 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 제 1 피스톤을 포함한다. 가압 가스 소스로부터의 가스가 제 1 압력 챔버를 채울 때 제 1 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 압박한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 또한 제 2 압력 챔버 및 제 2 피스톤을 포함할 수 있다. 제 2 압력 챔버는 가압 가스 소스에 연결된다. 제 1 밸브는 가압 가스 소스로부터 제 2 압력 챔버 내로의 가스의 유동을 제어한다. 제 2 피스톤은 제 2 압력 챔버 내로 돌출하고 제 2 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링된다. 가압 가스 소스로부터의 가스가 제 2 압력 챔버를 채울 때 제 2 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 압박한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 제 1 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 제 1 방향으로 압박한다. 제 2 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 제 2 방향으로 압박한다. 제 1 방향은 제 2 방향의 반대이다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때 제 1 피스톤 및 제 2 피스톤은 샤프트와 접촉한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 또한 제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼를 포함한다. 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때, 제 1 스토퍼는 제 1 피스톤과 맞물린다. 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때, 제 2 스토퍼는 제 2 피스톤과 맞물린다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 또한 제 3 피스톤 및 제 4 피스톤을 포함한다. 제 3 피스톤은 제 1 압력 챔버 내로 돌출하고 제 1 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링된다. 제 4 피스톤은 제 2 압력 챔버 내로 돌출하고 제 2 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링된다. 가압 가스 소스로부터의 가스가 제 1 압력 챔버 및 제 2 압력 챔버를 채울 때 제 3 피스톤 및 제 4 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 압박한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 제 1 압력 챔버 및 제 2 압력 챔버는 제 1 압력 챔버로부터 제 2 압력 챔버로의 가스의 유동을 방지하는 제 2 밸브에 의해 분리된다. 제 1 압력 챔버는 제 2 압력 챔버에 대해 제 1 압력 챔버 내의 압력을 감소시키도록 구성된 방출 밸브를 포함한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 제 1 밸브는 비행 제어 컴퓨터로부터 신호를 수신하고 이 신호를 기초로 하여 가압 가스 소스로부터 제 1 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 제 1 밸브는 파이로테크닉 파열 디스크(pyrotechnic burst disc)를 포함한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 또한 제 1 피스톤과 맞물리도록 구성된 상호 잠금 메커니즘을 포함한다.
다양한 예들에 따라, 메커니즘은 비행 제어 컴퓨터 시스템, 축선을 갖는 샤프트, 축선을 따라 샤프트의 움직임(movement)을 구동하는 액추에이터, 및 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 포함한다. 액추에이터는 비행 제어 컴퓨터에 통신 가능하게 커플링된다. 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 압력 챔버, 압력 챔버에 연결된 가압 가스 소스, 가압 가스 소스로부터 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는 밸브, 및 압력 챔버 내로 돌출하고 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 피스톤을 포함한다. 밸브는 비행 제어 컴퓨터 시스템에 통신 가능하게 커플링된다. 가압 가스 소스로부터의 가스가 압력 챔버를 채울 때 피스톤은 샤프트를 미리 정해진 위치로 압박한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 피스톤은 샤프트의 길이 방향 축선에 대해 실질적으로 평행하게 미끄러진다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 비행 제어 컴퓨터 시스템은, 액추에이터가 고장날 때, 액추에이터로부터 고장 신호를 수신하고 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 밸브에 작동 신호를 송신한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 액추에이터가 고장날 때, 액추에이터는 샤프트로부터 맞물림 해제된다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 액추에이터는 전자-기계식 액추에이터이다.
다양한 예들에 따라, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템과 관련된 프로세스가 제공된다. 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 압력 챔버, 압력 챔버에 연결된 가압 가스 소스, 가압 가스 소스로부터 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는 밸브, 및 압력 챔버 내로 돌출하고 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 피스톤을 포함한다. 밸브가 작동된다. 작동된 밸브는 가압 가스 소스로부터 압력 챔버로의 가스의 유동을 허용하고 이에 의해 압력 챔버를 가압하고 피스톤을 압력 챔버의 밖으로 압박한다. 샤프트는 피스톤과 접촉한다. 샤프트가 피스톤과 접촉하는 동안, 피스톤이 압력 챔버의 밖으로 연장되고 이에 의해 샤프트를 미리 정해진 위치로 이동시킨다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 작동 신호가 밸브에서 수신된다. 작동 신호를 수신하는 것에 응답하여 밸브가 작동된다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 샤프트가 미리 정해진 위치로 이동하기 전에 샤프트는 액추에이터로부터 맞물림 해제된다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때, 피스톤은 잠금된다. 피스톤이 잠금됨으로써 피스톤이 압력 챔버에 대해 미끄럼 가능하게 이동하는 것을 방지한다.
전술 및/또는 후술하는 예들 및 양태들 중 어느 하나의 요지의 적어도 일부분을 포함할 수 있는 하나의 양태에서, 가스가 압력 챔버로부터 방출되고 이에 의해 샤프트가 새로운 위치로 이동하는 것을 허용한다.
이러한 실시예들 및 다른 실시예들은 도면들을 참조하여 아래에서 추가로 설명된다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도이다.
도 2a는 일부 실시예들에 따른, 가압 가스 소스가 방출된 후의 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도이다.
도 2b는 일부 실시예들에 따른, 가압 가스 소스가 방출된 후의 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 다른 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따른, 상호 잠금 메커니즘을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도이다.
도 4a는 일부 실시예들에 따른, 압력 밸브들을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도이다.
도 4b는 일부 실시예들에 따른, 다수의 가압 가스 소스들을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 항공기 비행 제어 시스템의 개략도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템으로 샤프트를 위치 설정하기 위한 프로세스 흐름도이다.
도 7a는 일부 실시예들에 따른, 초기 제조 단계들로부터 서비스에 들어갈 때까지의 항공기의 라이프 사이클에서 중요 작업들을 반영하는 프로세스 흐름도이다.
도 7b는 일부 실시예들에 따른, 항공기의 다양한 중요 컴포넌트들을 예시하는 블록도이다.
아래 설명에서, 제시된 개념들의 철저한 이해를 제공하도록 다양한 특정 상세들이 설명된다. 제시된 개념들은 이러한 특정 상세들 중 일부 또는 모두가 없어도 실행될 수 있다. 다른 사례들에서, 설명된 개념들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록, 주지된 프로세스 작동들은 상세하게 설명되지 않았다. 일부 개념들이 특정 실시예들과 관련하여 설명될 것이지만, 이러한 실시예들을 제한하려는 것이 아님을 이해할 것이다.
도입
전자식 액추에이터 시스템들이 항공기 설계들에서의 사용이 증가되기 때문에, 이러한 시스템들의 가능한 고장 모드들을 해결하기 위한 새로운 접근법들이 요구된다. 장애 허용 능력, 즉 하나 또는 그 초과의 컴포넌트 고장들 또는 장애들이 지속되지만 작동을 유지하는 능력이 이러한 시스템들에 요구된다. 전기 비행 제어 시스템들이 댐핑에 이용가능한 유압 유체를 갖지 않기 때문에, 고장시에 사용될 수 있는 대안적인 고장시 안전 시스템들에 대한 요구가 존재한다.
1차 비행 제어 시스템은 심지어 작동 시스템들에서 고장들이 발생한 후라도 제어 표면들이 안정화될 것을 요구한다. 1차 비행 제어 시스템 고장의 경우, 제어 표면은 충분한 댐핑을 유지하거나 제 위치에 잠금함으로써 계속해서 안정화되어야 한다. 제어 표면이 댐핑되지 않거나 잠금되지 않는 경우, 제어 표면은 불안정하게 될 수 있어, 날개의 돌발 고장을 초래한다.
1차 비행 제어 작동 시스템에 대한 고장시에 1차 비행 제어 표면들을 안정화하도록 설계되는 다양한 메커니즘들 및 프로세스들이 제시된다. 특히, 다양한 예들은 1차 드라이브 시스템이 고장난 경우 비행 제어 표면을 위치 설정하여 유지하는 2차 고장시 안전 시스템을 제공하며, 이에 의해 비행 제어 표면의 안정성을 제공한다. 자세하게는, 공압 소스는 다양한 예들에 따라, 고장 모드 시나리오에서 전자-기계식 액추에이터를 안정화하고 댐핑하는데 사용된다. 공압 액추에이터들의 사용은 항공기 설계들에 있어서 중량 및 비용들의 절감을 이룰 수 있는 가벼운 접근법을 제공한다.
비록 설명된 다양한 예들이 항공기 설계들에 관하여 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 사용하는 것에 관한 것이지만, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 다양한 기계적 장치들 및 운송 수단들에 사용될 수 있다. 예를 들면, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 상업용 항공기들, 군용 항공기들, 회전 익 항공기(rotorcraft), 발사체(launch vehicle)들, 우주선/위성 등에서 사용될 수 있다. 더욱이, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 운송 수단 안내 제어 시스템들에서 사용될 수 있다. 게다가, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 로봇들, 육상 운송 수단들, 철도 운송 수단들, 게이트들, 도어들 등과 같은(이에 제한되지 않음) 다양한 장치들에서 사용될 수 있다.
시스템 예들
1차 시스템이 고장날 때 2차 고장시 안전 시스템으로서 사용될 수 있는 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 제공하는 다양한 메커니즘들 및 프로세스들이 제시된다. 도 1을 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 압력 챔버(109), 압력 챔버(111) 및 중앙 챔버(107)를 구비하는 하우징(101)을 포함한다. 병진 운동 샤프트(103)는 하우징(101)을 통과하고 플랜지(105)를 포함한다. 플랜지(105)는 도시된 바와 같이 일부 예들에서 병진 운동 샤프트(103)의 두 개의 측면들로부터 돌출할 수 있고, 다른 예들에서 병진 운동 샤프트 둘레에 링 또는 다른 형상을 형성할 수 있다. 병진 운동 샤프트(103)는 중앙 챔버(107) 내에서 병진 운동 샤프트의 길이 방향 축선의 방향으로 왕복 운동하거나 병진 운동(131)할 수 있다. 이러한 병진 운동 샤프트(103)는 정상 작동 동안 병진 운동(131)의 제어를 제공하는 액추에이터 또는 다른 기계적 시스템의 일부분일 수 있다. 적용 분야에 따라, 병진 운동은 일부 예들에서 약 1/2 인치의 범위, 다른 예들에서 5 내지 10 인치의 범위에 있거나 병진 운동 샤프트(103)가 기계 장치 또는 액추에이터 내에서 사용되는 방법에 따라 임의의 다른 거리에 있을 수 있다.
본 실시예에서, 가압 가스 소스(135)는 가스 라인(133)들을 통해 압력 챔버(109 및 111)들에 연결되고 밸브(137)에 의해 압력 챔버(109 및 111)들로부터 분리된다. 가압 가스 소스(135)는 다양한 예들에 따라 보틀(bottle) 내에 저장된 가압 기상 질소(GN2) 또는 임의의 다른 적절한 가스일 수 있다. GN2의 보틀은 상업적으로 이용가능한 규격품의 보틀(off-the-shelf bottle)과 같은 임의의 소스로부터 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 보틀 내의 GN2의 압력은 약 3000 내지 4000 psi의 범위에 있을 수 있다. 다양한 실시예들에 따라, 밸브(137)는 파이로테크닉(pyrotechnic) 밸브일 수 있으며, 파이로테크닉 파열 디스크를 포함할 수 있으며, 파이로테크닉 파열 디스크는 파이로테크닉 파열 디스크가 파열될 때까지 가스 라인(133)으로부터 가압 가스 소스를 밀봉하도록 설계된다. 파이로테크닉 밸브는 상업적으로 이용가능한 규격품의 품목으로서 얻어질 수 있으며 일회용으로 의도된다.
본 실시예에 따라, 피스톤(113 및 115)들은 압력 챔버(109) 내에 위치되고 피스톤(117 및 119)들은 압력 챔버(111) 내에 위치된다. 피스톤들 각각은 하우징(101)의 벽을 통하여 중앙 챔버(107)까지 연장하는 샤프트(129)(이 샤프트는 피스톤(113)에 관해 설명되고 있지만, 이러한 설명은 또한 다른 피스톤들에 적용됨)를 갖는다. 피스톤(113)은 스프링(125)들에 의해 제 위치에 유지되며, 이 스프링들은 정상적인 액추에이터 작동 동안 샤프트(129)가 중앙 챔버(107)로 들어가거나 병진 운동 샤프트(103)의 경로를 이탈하는 것을 방지한다. 이러한 스프링(125)들은 변위 챔버(121) 내에 위치된다.
본 실시예에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템(100)은 1차 시스템이 고장날 때 2차 고장시 안전 시스템으로서 기능한다. 특히, 병진 운동 샤프트(103)의 운동은 1차 시스템의 일부분인 액추에이터(도시안됨)에 의해 제어될 수 있다. 정상적인 액추에이터 작동 동안, 피스톤(113, 115, 117 및 119)들은 도시된 바와 같이 피스톤들의 각각의 코일 스프링들에 의해 수축된 위치에 유지된다. 피스톤(113, 115, 117, 및 119)들이 수축되면, 병진 운동 샤프트(103)는 피스톤들과의 간섭 없이 정상 스트로크를 통하여 자유롭게 이동한다. 전기 신호에 의해 명령을 받을 때, 파이로테크닉 밸브(137) 내부의 파열 디스크가 파열되어 질소 가스(GN2)가 가압 가스 소스(135)로부터 배출되는 것을 허용한다. GN2는 이어서 가스 라인(133)들을 통하여 유동하고 압력 챔버(109 및 111)들 내로 들어간다. GN2는 피스톤들을 중앙 챔버(107)로 밀고 피스톤들을 병진 운동 샤프트 플랜지(105)와 맞닿도록 압박한다. 일부 예들에서, 피스톤들은 병진 운동 샤프트(103)를 중심 위치와 같은 미리 정해진 위치로 구동하고 도 2a에 도시된 바와 같이 이 위치를 유지한다.
도 2a를 참조하면, 가압 가스 소스가 방출된 후의 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 일 예가 도시된다. 특히, GN2는 압력 챔버(109 및 111)들 내로 방출되었고, 피스톤(113, 115, 117, 및 119)들이 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지(105)에 맞닿게 밀어져서 병진 운동 샤프트(103)가 고정 위치(steady position)에 유지되게 된다. 본 예에서, 스프링들이 압축되지만, 명료함을 위해 단지 하나의 세트만이 도면에 도시되어 있다. 게다가, 피스톤(113) 상의 스토퍼(123)와 같은 스토퍼들은 피스톤 샤프트들이 중앙 챔버 내로 과도하게 연장하는 것을 방지한다.
본 실시예에서, 병진 운동 샤프트(103) 및 피스톤들은 밀봉 부재(seal)들 상에서 활주하여(ride on) GN2가 하우징 공동(109 및 111)들 내에 포획되고, 피스톤들에 대한 압력이 오랜 시간 동안 유지되며, 이에 의해 병진 운동 샤프트(103)를 도시된 중립 위치에 유지한다. 일부 예들에서, 밀봉 부재 마찰은 피스톤의 로드 커패시티(load capacity)의 약 10 퍼센트일 수 있다. 가압 가스 소스가 가압 챔버(109 및 111)들에서 방출되기 전에 가압 가스 소스가 약 3000 psi의 GN2를 유지할 때와 같이, 피스톤들 상의 압력은 일부 예들에서 약 1500 psi의 범위 내에 있을 수 있다. 그러나 이러한 압력들은 압력 챔버들, 피스톤들, 병진 운동 샤프트, 및 시스템의 다른 컴포넌트들의 크기 및 구성에 따라 변화할 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
시스템이 병진 운동 샤프트(103)를 안정화하는 자신의 작업을 완료하고 이러한 구성이 더 이상 요구되지 않는다면, 가압 가스 소스(135) 및 파이로테크닉 밸브(137)가 교체될 수 있다. 피스톤들은 이들의 원래 위치들로 복원될 수 있고, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 미래 작동들 동안 고장시 안전 시스템으로서 1차 액추에이터와 함께 다시 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 1차 액추에이터 또는 시스템의 고장 동안 작동된다. 따라서, 상기 시스템은 시동되거나 작동되지 않고 1차 액추에이터의 다수의 반복된 사용들을 위한 정상 작동들 동안 도 1에 도시된 바와 같이 온전한 상태로(in-tact) 유지될 수 있다.
도 2a에 도시된 예에서, 병진 운동 샤프트(103)는 이의 미리 정해진 위치로서의 중심 위치에 유지된다. 일부 실시예들에서, 밸브가 시동될 때 샤프트를 어디에서 종료할지를 제어하기 위해서 피스톤들이 미리 위치 설정될 수 있다. 피스톤 스트로크는 방출시 소망하는 위치를 생성하도록 조정될 수 있다. 일부 예들에서, 미리 정해진 위치는 이를테면 항력(drag force)들 등을 감소시키기 위해, 최적의 공기역학 시스템을 달성하는 중립 위치일 수 있다. 다른 예들에서, 상이한 미리 정해진 위치가 바람직할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 가압 가스 소스가 방출된 후의 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 대안적인 실시예가 도시된다. 특히, 시스템(200)은 단일 압력 챔버(141) 및 피스톤(143)을 포함한다. 본 예에서, GN2는 압력 챔버(141) 내로 방출되고 피스톤(143)이 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지(105)에 맞닿게 밀어져, 병진 운동 샤프트(103)가 고정 위치로 유지된다. 본 예에서, 스프링들은 압축되고 스토퍼(123)는 플랜지가 위치되는 중앙 챔버(107) 내로 피스톤 샤프트를 과도하게 연장하는 것을 방지한다. 도시된 바와 같이, 병진 운동 샤프트(103)는 중앙 챔버(107)의 벽에 맞닿게 유지되고, 이에 의해 이러한 미리 정해진 위치에서 병진 운동 샤프트(103)를 안정화시킨다. 비록 본 예는 하나의 피스톤의 용도를 도시하지만, 부가 피스톤이 사용될 수 있고 압력 챔버(141)는 일부 실시예들에서 이러한 부가 피스톤을 수용하도록 연장될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 두 개의 피스톤들은 모두 플랜지(105)를 중앙 챔버(107)의 벽에 맞닿게 가압한다. 부가적으로, 임의의 개수의 피스톤들이 병진 운동 샤프트, 플랜지, 압력 챔버, 및 시스템의 다른 부분들의 특별한 특성들에 따라 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 병진 운동 샤프트(103) 및 피스톤은 밀봉 부재들 상에서 활주하여 GN2가 압력 챔버(141) 및 가스 라인들 내에 포획되고, 피스톤 상의 압력은 오랜 시간 동안 유지되고, 이에 의해 병진 운동 샤프트(103)를 도시된 안정화된 위치에 유지한다. 상기 시스템이 병진 운동 샤프트(103)를 안정화하는 자신의 작업을 완료하고 이러한 구성이 더 이상 요구되지 않으면, 가압 가스 소스(135) 및 파이로테크닉 밸브(137)가 교체될 수 있다. 피스톤은 피스톤의 원래 위치로 복원될 수 있고, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 미래 작업들 동안 고장시 안전 시스템으로서 액추에이터와 함께 다시 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 1차 액추에이터 또는 시스템의 고장 동안 작동된다.
다양한 실시예들에 따라, 피스톤들이 작동되어 미리 정해진 위치에 도달하였다면 상호 잠금 메커니즘은 공압식 샤프트 위치 설정 시스템에 있는 피스톤들을 고정시키는데 사용될 수 있다. 도 3a를 참조하면, 상호 잠금 메커니즘을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 예가 도시된다. 특히, 본 실시예에 도시된 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 위에서 설명된 바와 같이 도 1에 도시된 시스템과 유사하지만, 또한 이 시스템들의 각각의 피스톤(113, 115, 117, 및 119)들에 위치된 핀(301, 305, 309, 및 313)들을 포함하는 상호 잠금 시스템을 특징으로 한다. 다양한 실시예들에 따라, 각각의 핀은, 시스템이 작동되지 않으며 피스톤들이 맞물림되지 않은 때를 도시한 것과 같은 수축 위치에 핀이 놓이는 것을 허용하는, 스프링을 포함할 수 있다. 그러나 도 3b에 도시된 바와 같이, 이들 핀들이 핀들과 정합하는 오목형 노치(303, 307, 311, 및 315)들과 정렬될 때 이들 핀들은 오목형 노치들 내로 펼쳐질 수 있다(expand). 예를 들면, D-텐트(tent) 스프링이 일부 예들에서 핀들로서 사용될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 맞물린 상호 잠금 메커니즘을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 일 예가 도시된다. 특히, 본 실시예에 도시된 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 위에서 설명된 바와 같이 도 2a에 도시된 시스템과 유사하지만, 이들의 각각의 피스톤(113, 115, 117, 및 119)들 내에 위치된 핀(301, 305, 309, 및 313)들을 포함하는 상호 잠금 시스템을 또한 특징으로 한다. 본 예에서, 가압 가스 소스(135)는 파이로테크닉 밸브(137)가 작동된 후 압력 챔버(109 및 111)들 내로 방출된다. 피스톤(113, 115, 117, 및 119)들은 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지에 맞닿게 가압되어 병진 운동 샤프트(103)가 고정된 미리 정해진 위치에 유지된다. 본 예에서, 스프링들이 압축되지만 명료성을 위해 단지 하나의 세트만이 도면에 도시된다.
본 실시예에서, 피스톤들이 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지에 맞닿게 밀어져 병진 운동 샤프트(103)가 샤프트의 미리 정해진 위치에 도달할 때, 핀(301, 305, 309, 및 313)들은 오목형 노치(303, 307, 311, 및 315)들과 정렬되고 핀들은 이러한 오목형 노치들 내로 연장한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 핀들이 노치들 내로 연장될 때, 피스톤들은 상호 잠금 메커니즘에 의해 제 위치에 물리적으로 잠금된다.
대안적인 일 실시예에서, 상호 잠금 메커니즘은 샤프트의 회전 운동을 잠그기 위한 상호 잠금 캠들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동 캠 및 잠금 캠은, 병진 운동 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때는 서로 맞물리고, 병진 운동 사프트가 정상 작동 중일 때는 서로 맞물림 해제되게 사용될 수 있다. 자세하게는, 구동 캠 및 잠금 캠은 다양한 실시예들에서 서로 맞물리도록, 회전하는 잠금 운동을 사용할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 부가적인 또는 대안적인 특징들이 공압식 샤프트 위치 설정 시스템에 포함될 수 있다. 예를 들면, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 일부 실시예들에서 상이한 압력들을 수용하도록 설계된 압력 챔버들을 포함할 수 있다. 압력 챔버들 내에 상이한 압력들을 생성함으로써, 시스템이 작동될 때 병진 운동 샤프트가 고정되는 미리 정해진 위치는 적용 분야를 기초로 하여 조정될 수 있다.
압력 챔버들 사이에 상이한 압력들을 생성하는 하나의 방법은 공압식 샤프트 위치 설정 시스템 내에 밸브들을 포함하는 것이다. 도 4a를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 압력 챔버 밸브들을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도가 도시된다. 특히, 본 실시예에 도시된 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 위에서 설명된 바와 같이 도 1에 도시된 시스템과 유사하지만, 일방향 밸브(401) 및 방출 밸브(403)를 또한 특징으로 한다.
본 실시예에서, 파이로테크닉 밸브(137)가 파열되어 질소 가스(GN2)가 가압 가스 소스(135)로부터 배출되는 것을 허용한 후, GN2는 가스 라인들로 방출되어 압력 챔버(109) 내로 자유롭게 유동할 수 있다. 게다가, GN2는 또한 일방향 밸브(401)를 통하여 압력 챔버(111) 내로 유동할 수 있다. 일부 예들에서, 압력 챔버(111)가 특별한 압력에 도달할 때까지 일방향 밸브(401)는 GN2를 압력 챔버(111) 내로 유동시킬 것이다. 예를 들면, 이러한 압력은 압력 챔버(109) 내의 압력보다 낮은 압력으로 설정될 수 있어, 피스톤(117 및 119)들이 피스톤(113 및 115)들보다 더 짧은 거리로 중앙 챔버 내로 밀어지고 이에 의해 병진 운동 샤프트(103)가 중앙 챔버 내에서 중심 위치의 약간 우측에 위치 설정된다. 다른 예들에서, 일방향 밸브(401)는, 압력 챔버(111)가 압력 챔버(109)와 평형이 될 때까지, 압력 챔버(111) 내로 GN2가 유동하는 것을 허용할 수 있지만, 압력 챔버(111) 내의 GN2는 압력 챔버(109) 내로 역으로 유동하는 것이 허용되지 않을 것이다. 방출 밸브(403)가 시동되면, 가스는 압력 챔버(109)로부터 방출될 수 있는 반면, 압력 챔버(111)는 일정한 압력을 유지한다. 또 다른 실시예들에서, 일방향 밸브(401) 없이 방출 밸브(403)가 포함될 수 있으며 그 반대도 가능하다. 일방향 밸브(401) 없이 방출 밸브(403)가 포함되는 실시예들에서, 시스템이 병진 운동 샤프트(103)를 안정화시키는 자신의 작업을 완료한 후 방출 밸브(403)가 GN2를 방출하도록 사용될 수 있고, 이러한 구성은 더 이상 필요하지 않다. 예를 들면, 방출 밸브(403)는 항공기의 착륙 후 또는 항공기의 서비스 동안 가압 가스를 배출시키고 시스템을 재설정하는데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 방출 밸브(403)는 비행 중 병진 운동 샤프트(103)를 작동 위치로 복귀시키는데 사용될 수 있다.
압력 챔버들 사이에 상이한 압력들을 생성하는 다른 방법은 압력 챔버들 각각에 대해 별도의 가압 가스 소스들을 포함하는 것이다. 도 4b를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 다수의 가압 가스 소스들을 구비한 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 개략도가 도시된다. 특히, 본 실시예에 도시된 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은, 압력 챔버(109)가 파이로테크닉 밸브(407)를 통해 가압 가스 소스(405)에 연결되고 압력 챔버(111)가 파이로테크닉 밸브(411)를 통해 가압 가스 소스(409)에 연결된 것을 제외하고, 위에서 설명된 바와 같이 도 1에 도시된 시스템과 유사하다.
본 실시예에서, 전기 신호에 의해 명령을 받을 때, 파이로테크닉 밸브(407) 내부의 파열 디스크가 파열되어 질소 가스(GN2)가 가압 가스 소스(405)로부터 배출되는 것을 허용하고, 파이로테크닉 밸브(411) 내부의 파열 디스크가 파열되어 질소 가스(GN2)가 가압 가스 소스(409)로부터 배출되는 것을 허용한다. 다음으로, 가압 가스 소스(405)로부터의 GN2는 이어서 가스 라인들을 통하여 유동하고 압력 챔버(109) 내로 들어가며, 이에 의해 피스톤(113 및 115)들이 중앙 챔버(107) 내로 밀어지고 피스톤들이 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지에 맞닿게 압박된다. 부가적으로, 가압 가스 소스(409)로부터의 GN2는 가스 라인들을 통하여 유동하고 압력 챔버(111) 내로 들어가서, 피스톤(117 및 119)들이 중앙 챔버(107) 내로 밀어지고 피스톤이 병진 운동 샤프트(103)의 플랜지에 맞닿게 압박된다.
다양한 실시예들에 따라, 피스톤들은 병진 운동 샤프트(103)를 미리 정해진 위치로 구동한다. 일부 예들에서, 이러한 미리 정해진 위치는 중앙 챔버(107) 내에서 중심을 벗어난 위치에 있을 수 있다. 예를 들면, 압력 챔버(109)가 압력 챔버(111)보다 낮은 압력의 GN2를 포함하는 경우, 피스톤(113 및 115)들은 피스톤(117 및 119)들 보다 더 짧은 거리로 중앙 챔버 내로 밀어지고 이에 의해 병진 운동 샤프트(103)가 중앙 챔버(107) 내에서 중심 위치의 좌측 위치에 위치 설정된다. 압력 챔버(109 및 111)들의 상대 압력들을 조정함으로써, 병진 운동 샤프트(103)에 대한 미리 정해진 위치는 적용 분야에 따라 조정될 수 있다. 각각의 챔버의 압력은 다양한 방식들로 조정될 수 있다. 예를 들면, 챔버의 크기가 조정될 수 있거나 가압 가스 소스(135)의 압력이 조정될 수 있다.
작동 예들
다양한 실시예에 따라, 그 예들이 위에서 더 충분히 설명된 공압식 샤프트 위치설정 시스템은 1차 시스템이 고장날 때 2차 고장시 안전 시스템으로서 사용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 항공기 비행 제어 시스템의 개략도가 도시된다. 특별한 실시예들에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 항공기 제어 시스템들에서 사용될 수 있다. 특히, 1차 액추에이터가 고장날 때, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 2차 고장시 안전 시스템으로서 사용될 수 있다.
항공기(명료성을 위해 도시되지 않았지만, 본 기술분야에 주지됨)는 기체(fuselage)에 부착된 날개들을 가지는 것이 주지되어 있다. 날개들에 있는 제어 표면들은 특히 상승률 및 하강률(rate of climb and descent)을 제어한다. 기체의 후미에 부착된 꼬리 섹션은 조향 및 조작성을 제공한다. 엔진은 추력을 제공하고 꼬리에 있는 날개들에서, 비행기(palne)에 또는 기체 기체에 부착될 수 있다. 항공기 구조들이 주지되어 있으므로, 이들의 예시는 간단함을 위해 본원에서 생략된다. 다양한 액추에이터들은, 날개들에 있는 비행 제어 표면들, 꼬리부, 착륙 장치, 착륙 장치 베이 도어들, 엔진 역추진 장치들 등의 움직임을 제어한다.
본 실시예에서, 제어 표면(515)의 일 예가 도시된다. 이러한 예에서, 병진 운동 샤프트(509)는 항공기의 제어 표면(515)의 피벗 지점(513)에 커플링된다. 화살표(511)들에 의해 표시된 방향으로의 병진 운동 샤프트(509)의 움직임은 1차 액추에이터(503)가 제어 표면, 예를 들면, 스포일러들, 플랩들, 엘리베이터들, 러더 또는 에일러론들을 움직이게 하고 이에 의해 항공기를 제어하도록 할 수 있는 오직 하나의 방식이다. 유사한 병진 운동은 다른 비행 제어 표면들, 기체 도어들, 착륙 장치, 역추진 장치들 등을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따라, 비행 제어 컴퓨터 시스템(501)은, 모두 하우징(507) 내에 위치되는 1차 액추에이터(503) 및 공압식 샤프트 위치설정 시스템(505)에 전기적으로 커플링된다. 일부 예들에서, 1차 액추에이터(503)는 전동식 선형 액추에이터일 수 있다. 정상 작동들 동안, 1차 액추에이터(503)는 병진 운동 샤프트(509)의 움직임들을 제어한다. 공압식 샤프트 위치 설정 시스템(505)은 단지 1차 액추에이터(503)의 고장 동안만 작동된다. 따라서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템은 정상 작동들 동안 비 작동 상태를 유지하고 1차 액추에이터(503) 또는 병진 운동 샤프트(509)의 움직임과 간섭하지 않는다. 게다가, 1차 액추에이터는 공압식 샤프트 위치 설정 시스템(505)이 시동되거나 작동되지 않으면서 다수의 반복된 사용들을 위해 작동될 수 있다.
도 6을 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템(600)에 의해 샤프트를 위치 설정하기 위한 프로세스 흐름도가 도시된다. 본 실시예에서, 단계 602에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 구비한 장치가 제공된다. 예를 들면, 비록 다양한 장치들이 본원에서 설명된 프로세스에 사용될 수 있지만, 이 같은 장치의 하나의 예는 도 5에 도시된 바와 같은 항공기 비행 제어 시스템이다. 단계 604에서, 병진 운동 샤프트는 정상 상태들 하에서 작동된다. 특히, 1차 액추에이터는 정상 작동들 동안 병진 운동 샤프트의 운동을 제어할 수 있다. 다음으로, 단계 606에서, 작동 신호가 수신된다. 도 5에 도시된 예에서, 비행 제어 컴퓨터 시스템(501)은 1차 액추에이터(503)가 고장난 것을 감지할 수 있고 그 결과 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 위한 작동 신호를 발행할 수 있다. 단계 608에서, 파이로테크닉 밸브(또는 적용 분야들에 따라 밸브들)가 공압식 샤프트 위치 설정 시스템에서 작동된다. 따라서, 1차 액추에이터 시스템의 고장은 파열 다이어프램을 개방하여 공압식 샤프트 위치 설정 시스템 내로 가압 가스를 방출하는 파이로테크닉 장치를 시동한다. 자세하게는, 압력 용기(pressure vessel) 내에 들어 있는 가압 가스가 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 압력 챔버들 내로 방출되어, 단계 610에서, 병진 운동 샤프트를 안정화시키는 위치들 내로 하나 또는 그 초과의 피스톤들이 움직이게 된다. 도 5에 도시된 예에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템에 의해 병진 이동 샤프트를 미리 정해진 위치로 구동하고 이 위치에서 병진 운동 샤프트를 유지하는 것은 비행 제어 표면의 안정성을 유지하도록 설계된다. 일부 실시예들에서, 공압식 샤프트 위치 설정 시스템(505)이 작동되면, 1차 액추에이터(503)는 병진 운동 샤프트(509)로부터 맞물림 해제될 수 있다. 비록 본 실시예에서 설명된 프로세스가 항공기에 사용되는 공압식 샤프트 위치 설정 시스템에 관한 것이지만, 이러한 프로세스는 다양한 장치들, 시스템들 등에 사용될 수 있다는 것이 인정되어야 한다.
항공기의 예들
이제, 본원에서 제시된 프로세스들 및 시스템들의 다양한 특징들을 더 잘 예시하기 위해, 도 7a에 도시된 항공기 제조 및 서비스 방법(700) 및 도 7b에 도시된 항공기(730)가 설명될 것이다. 사전-생산 동안, 항공기 제조 및 서비스 방법(700)은 항공기(730)의 사양 및 설계(702) 그리고 재료 조달(704)을 포함할 수 있다. 생산 단계는 항공기(730)의 컴포넌트 및 부조립체 제조(706) 그리고 시스템 통합(708)을 포함한다. 그 후, 항공기(730)는 인증 및 납품(710)을 거쳐 운항(in service)(712)될 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(730)는 (수정, 재구성, 재단장, 등을 또한 포함할 수 있는) 정기 유지 보수 및 서비스(714)가 예정된다. 본원에서 설명된 실시예들은 일반적으로 상용 항공기의 서비스와 관련되지만, 이 실시예들은 항공기 제조 및 서비스 방법(700)의 다른 단계들에서 실시될 수 있다.
항공기 제조 및 서비스 방법(700)의 프로세스들 각각은 시스템 통합 사업자(system integrator), 제 3 자, 및/또는 조작자(예를 들면, 고객)에 의해 실행되거나 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합 사업자는 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요-시스템 하도급 업체들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 제 3 자는 예를 들면 임의의 수의 판매자들, 하도급 업체들, 및 공급자들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 그리고 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업(military entity), 서비스 기구(service organization) 등일 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 항공기 제조 및 서비스 방법(700)에 의해 생산된 항공기(730)는 기체(732), 인테리어(736), 및 다수의 시스템(734)들을 포함할 수 있다. 시스템(734)들의 예들은 추진 시스템(738), 전기 시스템(740), 유압 시스템(742) 및 환경 시스템(744) 중 하나 또는 그 초과의 시스템을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 이러한 예에 포함될 수 있다. 비록 항공기의 예가 도시되어 있지만, 개시의 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업들에 적용될 수 있다.
본원에서 구체화된 장치 및 방법들은 항공기 제조 및 서비스 방법(700)의 단계들 중 어느 하나 또는 그 초과의 단계 동안 채용될 수 있다. 예를 들면, 제한 없이, 컴포넌트 및 부조립체 제조(706)에 대응하는 컴포넌트들 또는 부조립체들은 항공기(730)가 운항 중일 때 생산된 컴포넌트들 또는 부조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다.
또한, 하나 또는 그 초과의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 조합은 항공기(730)의 조립을 실질적으로 신속히 처리하거나 비용을 감소시킴으로써, 제한 없이, 예를 들면, 컴포넌트 및 부조립체 제조(706) 및 시스템 통합(708) 동안 이용될 수 있다. 유사하게는, 장치 실시예들, 방법 실시예들 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 초과의 실시예가 항공기(730)가 운항 중인 동안 이용될 수 있으며, 예를 들면, 제한 없이, 유지 보수 및 서비스(714)는 부품들이 서로 연결되고/되거나 서로 정합될 수 있는지를 판단하기 위하여 시스템 통합(708) 및/또는 유지 보수 및 서비스(714) 동안 사용될 수 있다.
결론
전술한 개념들이 이해의 명료성을 위해 다소 상세하게 설명되었지만, 소정의 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 명백하다. 프로세스들, 시스템들 및 장치들을 구현하는 다수의 대안적인 방법들이 있다는 것에 주목하여야 한다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 제한적이지 않은 것으로서 고려되어야 한다.

Claims (15)

  1. 공압식 샤프트 위치 설정 시스템으로서,
    제 1 압력 챔버;
    상기 제 1 압력 챔버을 통해 돌출하는 병진 운동 샤프트;
    상기 제 1 압력 챔버에 커플링되는 가압 가스 소스;
    상기 가압 가스 소스로부터 상기 제 1 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는 제 1 밸브; 및
    상기 제 1 압력 챔버 내로 돌출하여 상기 제 1 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 제 1 피스톤;을 포함하며,
    상기 제 1 피스톤은 제 1 샤프트;를 포함하고,
    상기 제 1 샤프트의 길이방향 축선은 상기 병진 운동 샤프트의 길이방향 축선과 평행하며 동일 직선상에 있지 않고,
    상기 가압 가스 소스로부터의 가스가 상기 제 1 압력 챔버를 채울 때, 상기 제 1 피스톤의 제 1 샤프트는 상기 병진 운동 샤프트를 미리 정해진 위치로 압박하는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 압력 챔버 및 제 2 피스톤을 더 포함하며,
    상기 제 2 압력 챔버는 상기 가압 가스 소스에 연결되고,
    상기 제 1 밸브는 상기 가압 가스 소스로부터 상기 제 2 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하고,
    상기 제 2 피스톤은 상기 제 2 압력 챔버 내로 돌출하여 상기 제 2 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되며,
    상기 가압 가스 소스로부터의 가스가 상기 제 2 압력 챔버를 채울 때, 상기 제 2 피스톤의 제 2 샤프트는 상기 병진 운동 샤프트를 상기 미리 정해진 위치로 압박하는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤의 제 1 샤프트는 상기 병진 운동 샤프트를 미리 정해진 위치로 제 1 방향으로 압박하고, 상기 제 2 피스톤의 제 2 샤프트는 상기 병진 운동 샤프트를 미리 정해진 위치로 제 2 방향으로 압박하고, 상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향과 반대인,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 병진 운동 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때, 상기 제 1 피스톤의 제 1 샤프트 및 상기 제 2 피스톤의 제 2 샤프트는 상기 병진 운동 샤프트와 접촉하는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼를 더 포함하고, 상기 병진 운동 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때 상기 제 1 스토퍼가 상기 제 1 피스톤과 맞물리고, 상기 병진 운동 샤프트가 미리 정해진 위치에 있을 때 상기 제 2 스토퍼가 상기 제 2 피스톤과 맞물리는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 챔버 및 상기 제 2 압력 챔버는 상기 제 1 압력 챔버로부터 상기 제 2 압력 챔버로의 상기 가스의 유동을 방지하는 제 2 밸브에 의해 분리되며, 상기 제 1 압력 챔버는 상기 제 2 압력 챔버에 비해 상기 제 1 압력 챔버 내의 압력을 감소시키도록 구성된 방출 밸브를 포함하는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브는 비행 제어 컴퓨터로부터 신호를 수신하고 상기 신호를 기초로 하여 상기 가압 가스 소스로부터 상기 제 1 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는,
    공압식 샤프트 위치 설정 시스템.
  8. 제 1 항의 공압식 샤프트 위치 설정 시스템; 및
    비행 제어 컴퓨터 시스템;을 포함하며,
    액추에이터가 상기 비행 제어 컴퓨터에 통신 가능하게 커플링되며,
    상기 비행 제어 컴퓨터 시스템에 밸브가 통신 가능하게 커플링되는,
    장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비행 제어 컴퓨터 시스템은 상기 액추에이터가 고장날 때 상기 액추에이터로부터 고장 신호를 수신하고 작동 신호를 상기 공압식 샤프트 위치 설정 시스템의 밸브로 송신하는,
    장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액추에이터가 고장날 때 상기 액추에이터는 상기 병진 운동 샤프트로부터 맞물림 해제되는,
    장치.
  11. 압력 챔버, 상기 압력 챔버에 연결된 가압 가스 소스, 상기 가압 가스 소스로부터 상기 압력 챔버로의 가스의 유동을 제어하는 밸브, 및 상기 압력 챔버 내로 돌출하여 상기 압력 챔버에 미끄럼 가능하게 커플링되는 피스톤을 포함하는 공압식 샤프트 위치 설정 시스템을 작동시키는 단계;
    상기 밸브를 작동시키는 단계로서, 작동된 밸브가 상기 가압 가스 소스로부터 상기 압력 챔버로의 가스의 유동을 허용하고 이에 의해 상기 압력 챔버를 가압하고 상기 압력 챔버의 밖으로 상기 피스톤의 피스톤 샤프트를 압박하는, 단계;
    상기 피스톤 샤프트와 병진 운동 샤프트를 접촉시키는 단계로서, 상기 피스톤 샤프트의 길이방향 축선은 상기 병진 운동 샤프트의 길이방향 축선과 평행하며 동일 직선상에 있지 않은, 단계; 및
    상기 피스톤 샤프트와 상기 병진 운동 샤프트를 접촉시키는 동안, 상기 피스톤 샤프트를 상기 압력 챔버 밖으로 연장시키고 이에 의해 상기 병진 운동 샤프트를 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계;를 포함하는,
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 밸브에서 작동 신호를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 작동 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 밸브가 작동되는,
    방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 병진 운동 샤프트를 상기 미리 정해진 위치로 이동시키기 전에 상기 병진 운동 샤프트를 액추에이터로부터 맞물림 해제하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 병진 운동 샤프트가 상기 미리 정해진 위치에 있을 때 상기 피스톤을 잠금하는 단계를 더 포함하며, 상기 피스톤의 잠금에 의해 상기 피스톤이 상기 압력 챔버에 대해 미끄럼 가능하게 이동하는 것이 방지되는,
    방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 챔버로부터 상기 가스를 방출하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 상기 병진 운동 샤프트가 새로운 위치로 이동하는 것을 허용하는,
    방법.
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