KR102391623B1 - Apparatus for buoyant experiment - Google Patents

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KR102391623B1
KR102391623B1 KR1020210051153A KR20210051153A KR102391623B1 KR 102391623 B1 KR102391623 B1 KR 102391623B1 KR 1020210051153 A KR1020210051153 A KR 1020210051153A KR 20210051153 A KR20210051153 A KR 20210051153A KR 102391623 B1 KR102391623 B1 KR 102391623B1
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Abstract

The present invention relates to a buoyancy experiment device capable of intentionally facilitating a series of processes such as transferring a buoyant body to a lower part of a moving body, fixing the transferred buoyant body, or free-floating the fixed buoyant body; experimenting various buoyancy activities with a buoyancy object in various sizes and densities of a buoyancy object storing unit and various kinds of buoyant bodies having different sizes, weights, masses, shapes, volumes, and densities; confirming a physical activity related to buoyancy; recording the physical activity of the confirmed buoyancy as numerical data; and using the recorded numerical data as an indicator of numerical modularity and standardization for the buoyancy. The present invention allows users to easily understand the buoyancy by easily and variously performing an experiment of a field. The buoyancy experiment device according to an embodiment of the present invention comprises: a storing unit; an attaching unit; a decreasing unit; a holding/unholding unit; an energy measuring unit; and a speed measuring unit and a photographing unit. The storing unit stores a buoyancy object for the buoyancy activity and is formed of a transparent material. The attaching unit is installed on a buoyant body to be measured floated by the buoyancy object. The decreasing unit decreases the buoyant body positioned on a surface of the buoyancy object to a bottom surface of the storing unit. The holding/unholding unit is arranged on a lower surface of a water tank, and fixes the buoyant body to the bottom surface of the storing unit by indirectly applying attraction to the attaching unit, or extinguishes fixing force for the buoyant body. The energy measuring unit measures electrical energy used when the decreasing unit decreases the buoyant body to the bottom surface of the storing unit. The speed measuring unit and the photographing unit are provided to observe a floating activity of the floating buoyant body.

Description

부력 실험 장치{APPARATUS FOR BUOYANT EXPERIMENT}Buoyancy Experimental Apparatus {APPARATUS FOR BUOYANT EXPERIMENT}

본 발명은 부력 실험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 유체 환경에서 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여러 종류의 부력체의 부력을 실험할 수 있는 부력 실험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a buoyancy test apparatus, and more particularly, to a buoyancy test apparatus capable of testing the buoyancy force of various types of buoyancy bodies having different sizes, weights, masses, shapes, volumes, and densities in various fluid environments. will be.

부력이라 함은 물체가 유체에 뜨려고 하는 힘을 말한다.Buoyancy is the force that causes an object to float in a fluid.

이러한 부력은 물체에 중력이 작용할 때 유체 속에 있는 물체가 유체로부터 받는 중력의 반대방향의 힘으로 정의할 수 있다.This buoyancy can be defined as the force in the opposite direction to the force of gravity that an object in a fluid receives from the fluid when gravity acts on the object.

일반적인 예로 튜브나 배가 물위에 떠있는 모습으로 부력의 현상을 확인할 수 있고, 물고기 또는 잠수함 등이 상,하로 위치를 조정하는 것을 보면 부력의 원리를 이용한다는 것을 알 수 있다.As a general example, the phenomenon of buoyancy can be confirmed by the appearance of a tube or a boat floating on the water, and when a fish or a submarine adjusts its position up and down, it can be seen that the principle of buoyancy is used.

부력의 존재는 공기 중에서도 발휘되고 있는데 질량에 비해 부피가 커 밀도가 작은 물체, 예를 들면, 기구, 풍선 등이 공기 중에서 부양하는 것을 통해 발견할 수 있다.The existence of buoyancy is exerted even in air, and it can be discovered through the buoyancy of objects with a small density compared to their mass, such as balloons and balloons, in the air.

그러나 이러한 부력의 원리에 대해 학생 들에게 이론적인 근거를 들어 설명하는 데에는 한계가 있다.However, there is a limit to explaining this principle of buoyancy with theoretical grounds to students.

이에, 과학의 원리를 학생들에게 전달하는 방법으로 일상 속에서 발견할 수 있는 물리 현상을 쉽게 재연할 수 있고 다양한 방법이 가능하고 예측할 수 있고 수치화할 수 있는 실험장치를 제공하면 이 분야의 학습자는 보다 쉽게 그 과학 원리를 이해할 수 있다.Therefore, as a way to convey the principles of science to students, students in this field can easily reproduce physical phenomena that can be found in everyday life, and if various methods are possible, predictable, and quantifiable experimental devices are provided. The scientific principles can be easily understood.

이러한 실험은 과학에 대한 명확한 이해 내지는 산경험을 통한 체득으로 억지스러운 학습이 아닌 즐거움이 된다.These experiments are fun rather than forced learning as they gain a clear understanding of science or through living experiences.

이러한 면에서 과학적 원리를 이해할 수 있으며 실험에 대한 흥미와 즐거움도 줄 수 있는 실험 장치를 제공하는 것은 과학에 대한 관심과 학습 효과 증대 측면에서 매우 바람직한 일이라 할 수 있다.In this regard, it is very desirable to provide an experimental device that can understand scientific principles and can also give interest and pleasure to experiments in terms of increasing interest in science and learning effects.

그리고, 부력을 실험하는 과정을 주도적으로 직접 조성하여 부력체의 가속도, 종단속도, 가속도 구간, 종단속도 구간 등의 물리 현상을 목격하며 측정할 수 있는 실험을 할 수 있다면 학습 효과는 더욱 향상될 것이다.And, the learning effect will be further improved if you can directly create the process of experimenting with buoyancy and observe and measure the physical phenomena such as the acceleration, terminal speed, acceleration section, and terminal speed section of the buoyant body. .

따라서, 일상에서 쉽게 발견할 수 있는 유체속에서의 부력현상을 용이하게 재연하여 직접 실험해 보고 과학의 원리를 체험하면서 학습할 수 있는 실험장치는 매우 중요한 것이며 그 필요성이 점차 증대되고 있다.Therefore, an experimental device that can easily reproduce the phenomenon of buoyancy in a fluid, which can be easily found in daily life, directly experiment and learn while experiencing the principles of science is very important, and the need for it is gradually increasing.

부가적으로, 인간의 삶이 대기상태에 존재하고 있으므로 주로 대기상태의 물리과학이 오랬동안 발달하여 왔다. 근세들어, 지구와 대기 밀도가 다른 행성에 대한 관심이 높아지고 있는데 이는 주로 지구의 대기보다 밀도가 낮은 환경이 대상으로 밀도가 높은 환경에 대한 관심과 연구는 대중화 되어있지 않다.In addition, since human life exists in the atmospheric state, the physical science of the atmospheric state has been developed for a long time. In recent years, interest in planets with different atmospheric densities from the Earth has been increasing. This is mainly because the environment is less dense than the Earth's atmosphere, and interest and research on dense environments are not popularized.

밀도가 낮은 행성과 더불어 미래에는 물속과 같이 유체의 밀도가 높은 공간에서의 삶이나 자원개발을 위한 활동도 필요하게 될 것이므로 이에 대한 대중적인 연구와 그에 따른 학습도구가 필요하다.In addition to planets with low density, in the future, life in a space with high fluid density such as water or activities for resource development will be required, so popular research and learning tools are needed.

종래의 이 분야의 실험장치는, 일련의 실험 기준이 없이 부력 현상만을 발현시켜 관찰하는 정도이거나 물체가 유체에 잠겼을 때의 부력의 크기를 측정하여 대기상태의 물체의 무게와 비교하는 등의 단순한 실험장치 뿐이었고, 부력이 있는 물체를 유체의 하부로 쉽게 이송시킬 수 있는 적합한 기술이 없어 유체의 하부로부터 자유부상활동을 실현하거나 이를 반복적으로 실행시켜 실험할 수 없었으므로, 물과 같이 밀도가 높은 유체속에서의 실험이나 실험장치는 대중적인 관심이 부족하였다.The conventional experimental apparatus in this field is a simple experiment, such as the degree to observe only the buoyancy phenomenon without a series of experimental standards, or measure the magnitude of the buoyancy force when the object is immersed in the fluid and compare it with the weight of the object in the atmospheric state. It was only a device, and there was no suitable technology to easily transport a buoyant object to the bottom of the fluid, so it was not possible to realize free-floating activity from the bottom of the fluid or to repeatedly execute it. Public interest in experiments and experimental devices in the interior was lacking.

결국, 부력실험장치는 학습이나 연구의 도구로서 잘 이용되지 않았고 그 기술이나 실험장치 또한 발전되지 않았다.In the end, the buoyancy experiment apparatus was not used well as a tool for learning or research, and the technology or experimental apparatus was not developed.

등록실용신안공보 제20-0446404호Registered Utility Model Publication No. 20-0446404

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 밀도가 높은 유체속에서 이루어지기 어려웠던 부력체를 하부로 이송 및 고정한 다음, 부력체를 자유부상 하도록 하는 일련의 과정을 쉽고 반복적으로 할 수 있게 하고, 대기상태에서는 관찰이 어려운 종단 속도, 종단속도 시점 등을 시각적으로 확인할 수 있도록 하며, 부력에 의하여 발생하는 속도, 가속도 및 에너지를 측정하여 부력의 특성을 확인할 수 있게 함으로써, 밀도가 높은 유체환경에서도 물리과학을 쉽게 실험하여 이 분야의 과학을 쉽게 이해할 수 있고, 밀도가 높은 유체 환경에서의 물리과학에 대한 관심을 높일 수 있는 부력 실험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and after transporting and fixing the buoyancy body, which was difficult to be made in a high-density fluid, to the lower part, easily and repeatedly a series of processes to allow the buoyancy body to float freely It enables the user to visually check the terminal velocity and the time point of the terminal velocity, which are difficult to observe in the atmospheric state, and to measure the velocity, acceleration and energy generated by the buoyancy to check the characteristics of the buoyancy, so that the density is reduced. An object of the present invention is to provide a buoyancy test device that can easily understand the science in this field by easily experimenting with physical science in a high fluid environment, and increase interest in physical science in a high-density fluid environment.

그리고, 부력체를 부력물(유체) 하부로 쉽게 이송시키고 이송된 부력체를 쉽게 고정시키고 고정된 부력체를 쉽게 부상하게 할 수 있으며, 다양한 유체환경을 조성하여 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여러 종류의 부력체로 부력을 실험하여 부력과 관련된 물리활동을 확인할 수 있으며, 확인된 부력의 물리활동을 수치적 데이터로 기록할 수 있고, 기록된 수치적 데이터를 부력에 대한 수치적 모듈화와 표준화의 지표로 삼을 수 있는 부력 실험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.And, it is possible to easily transfer the buoyant body to the lower part of the buoyant body (fluid), easily fix the transferred buoyancy body, and make the fixed buoyancy body float easily. By testing buoyancy with various types of buoyancy bodies having , volume, and density, the physical activity related to buoyancy can be confirmed, the physical activity of the confirmed buoyancy can be recorded as numerical data, and the recorded numerical data can be used for buoyancy. It aims to provide a buoyancy test apparatus that can be used as an index for numerical modularization and standardization.

또한, 부력체를 유체와 같은 부력물의 하부로 이송시키거나 부력체가 부양할 때 발생시키는 에너지를 측정할 수 있고, 부력체가 부양될 때 발생하는 가속도, 종단속도, 가속도 구간, 종단속도 구간 및 종단속도 시점을 측정할 수 있으며, 가속도와 종단속도에서 부력체의 외형 변형율을 확인할 수 있으며, 다양한 조건에서 수행되는 부력 실험에서 발생하는 현상을 촬영하여 미세한 현상까지도 시각적으로 관찰 할 수 있는 부력 실험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is possible to measure the energy generated when the buoyant body is transferred to the lower part of a buoyant object such as a fluid or when the buoyant body is buoyant, and the acceleration, terminal speed, acceleration section, terminal speed section and terminal speed generated when the buoyant body is buoyant. It is possible to measure the time point, to check the external deformation rate of the buoyant body in terms of acceleration and terminal velocity, and to provide a buoyancy test device that can visually observe even minute phenomena by photographing the phenomena that occur in buoyancy experiments performed under various conditions. but there is a purpose

본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치는, 부력작용이 이루어지게 하는 부력물을 저장하며, 투명소재로 형성되는 저장부; 상기 부력물에 의해 부력되는 측정대상 부력체에 설치되는 부착부; 상기 부력물의 표면에 위치한 부력체를 저장부의 바닥면까지 하강시키는 하강부; 상기 저장부의 저면에 배치되고 상기 부착부에 간접적으로 인력을 가해 상기 부력체를 저장부의 바닥면에 고정시키거나 또는, 상기 부력체에 대한 고정력을 소멸시키는 홀딩/언홀딩부; 및 상기 하강부가 상기 부력체를 저장부의 바닥면으로 하강시킬 때 사용하게 되는 전기 에너지를 측정하는 에너지 측정부;를 포함한다.The buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention stores the buoyancy to make the buoyancy action, the storage unit formed of a transparent material; an attachment part installed on the measurement target buoyant body buoyant by the buoyancy object; a descending unit for descending the buoyancy body located on the surface of the buoyancy object to the bottom surface of the storage unit; a holding/unholding unit disposed on the bottom surface of the storage unit and indirectly applying attractive force to the attachment unit to fix the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit, or to dissipate the fixing force for the buoyancy body; and an energy measurement unit for measuring the electrical energy used when the descending unit descends the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit.

그리고, 상기 하강부는, 상기 저장부의 상측에 배치되고, 상기 에너지 측정부에 의해 사용 에너지가 측정되는 모터; 상기 모터에 축 고정되고 상기 모터의 동력으로 정방향 또는 역방향으로 제자리 회전되는 스프로켓; 상기 스프로켓과 소정간격 이격되도록 배치되는 부가 스프로켓; 상기 모터의 회전 방향에 따라 상기 부가 스프로켓에 가이드되면서 상기 스프로켓에 권취 또는 권출되는 체인; 및 상기 체인의 하측에 결합되며 상기 체인이 상기 스프로켓에서 권출될 시 상기 부력체를 가압하여 저장부의 바닥면으로 하강시키는 가압부;를 더 포함한다.And, the lowering unit, the motor is disposed above the storage unit, the energy used by the energy measuring unit is measured; a sprocket that is shaft-fixed to the motor and rotates in place in a forward or reverse direction by the power of the motor; an additional sprocket disposed to be spaced apart from the sprocket by a predetermined distance; a chain wound or unwound around the sprocket while being guided to the additional sprocket according to the rotational direction of the motor; and a pressing unit coupled to the lower side of the chain and lowering the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit by pressing the buoyancy body when the chain is unwound from the sprocket.

또한, 상기 스프로켓에 가이드되는 체인을 가압 또는 지지하여 수직 이동을 가이드하는 가이드롤러를 더 포함한다.In addition, it further includes a guide roller for guiding vertical movement by pressing or supporting the chain guided to the sprocket.

그리고, 상기 홀딩/언홀딩부가 부력체를 홀딩시킬 때 사용하게 되는 전력을 측정하는 제2 전력계;를 더 포함한다.And, a second wattmeter for measuring the power used when the holding/unholding unit holds the buoyant body; it further includes.

또한, 상기 부가 스프로켓의 축에 연결되며, 상기 홀딩/언홀딩부가 부력체를 언홀딩시켜 상기 부력체가 부력에 의해 상기 체인 및 가압부를 상승시킴에 따라 상기 축이 회전될 시 전기 에너지로 발전하는 전기발전부; 및 상기 전기발전부에 의해 생성되는 전기 에너지를 측정하는 제1 전력계;를 더 포함한다.In addition, it is connected to the shaft of the additional sprocket, and the holding/unholding unit unlocks the buoyancy body, and as the buoyancy body raises the chain and the pressing unit by the buoyancy force, electricity is generated into electrical energy when the shaft is rotated power generation department; and a first power meter for measuring the electric energy generated by the electric power generation unit.

그리고, 상기 부력체가 부상할 때 발생하는 속도와, 가속도 및 종단속도를 측정하는 속도 측정부;를 더 포함하고, 상기 속도 측정부는, 상기 저장부의 일측 외면에 수직방향으로 서로 이격되도록 설치되는 복수개의 발광부와, 상기 저장부의 타측 외면에 수직방향으로 서로 이격되도록 설치되며 상기 발광부와 1:1로 대향되어 발광부로부터 발광된 광 신호를 수광하는 복수개의 수광부를 포함하는 센서부; 상기 센서부로부터 전송된 복수의 감지신호가 입력되는 시점에 대응하여 부력체의 시간대별 위치와, 속도와, 가속도 및 종단속도를 수치화하는 속도산출부; 및 상기 속도산출부의 산출값을 그래프화하여 실험자용 PC에 제공하는 시각화부;를 포함한다.And, a speed measuring unit for measuring the velocity, acceleration, and terminal velocity generated when the buoyant body floats; further comprising, the velocity measuring unit, a plurality of installed so as to be spaced apart from each other in the vertical direction on the outer surface of one side of the storage unit a sensor unit including a light emitting unit and a plurality of light receiving units installed to be spaced apart from each other in a vertical direction on the other outer surface of the storage unit and facing the light emitting unit 1:1 to receive light signals emitted from the light emitting unit; a speed calculator for digitizing the position, speed, acceleration, and terminal speed of the buoyant body for each time period in response to the timing at which a plurality of detection signals transmitted from the sensor unit are input; and a visualization unit that graphs the calculated value of the speed calculation unit and provides it to the experimenter's PC.

또한, 상기 저장부의 저면에는 나선홈이 형성되고, 상기 나선홈 상에서 홀딩/언홀딩부를 상기 저장부의 나선홈 상에 고정시키는 고정부를 더 포함하며, 상기 고정부는, 상기 나선홈에 체결되어 상기 저장부의 저면에 밀착되고, 내부에 상기 홀딩/언홀딩부가 수납되는 수납공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 하측에 결합되며 내부에 상기 수납공간과 연결되는 연결공간이 형성된 받침부; 및 상기 연결공간에서 상기 홀딩/언홀딩부를 케이스의 천장면에 밀착시키는 스프링;을 포함한다.In addition, a spiral groove is formed on the bottom surface of the storage unit, and further comprising a fixing unit for fixing a holding/unholding unit on the spiral groove on the spiral groove of the storage unit, wherein the fixing unit is fastened to the spiral groove to store the storage unit a case in close contact with the lower surface of the unit and having a storage space in which the holding/unholding unit is accommodated; a support part coupled to the lower side of the case and having a connection space connected to the storage space therein; and a spring for adhering the holding/unholding part to the ceiling surface of the case in the connection space.

그리고, 상기 저장부의 외부에서 상기 부력체를 촬영하는 적어도 하나 이상의 촬영부; 및 상기 부력체에 대한 홀딩/언홀딩부의 고정력이 소멸될 시 상기 촬영부가 부력체를 따라 상승되면서 촬영하도록 상기 촬영부를 상승시키는 상승구동부;를 더 포함한다.And, at least one photographing unit for photographing the buoyancy body from the outside of the storage unit; And when the fixing force of the holding/unholding unit with respect to the buoyancy body is extinguished, the rising driving unit for raising the photographing unit so as to photograph while the photographing unit rises along the buoyancy body; it further includes.

또한, 상기 저장부의 바닥면에는 서로 이격되도록 배치되어, 그 사이에 고정홈을 형성시키는 복수개의 고정링이 형성되고, 서로 다른 직경을 갖도록 형성되어 하측이 상기 고정홈 중 어느 하나에 선택적으로 삽입되어 고정되는 복수개의 부가 저장부;를 더 포함한다.In addition, a plurality of fixing rings are formed on the bottom surface of the storage unit to be spaced apart from each other, forming a fixing groove therebetween, and are formed to have different diameters, so that the lower side is selectively inserted into any one of the fixing grooves. It further includes; a plurality of additional storage units that are fixed.

그리고, 상기 부력체에는 기체 또는 액체를 주입하는 주입구와, 기체 또는 액체를 저장하는 저장공간 및 기체 또는 액체를 배출하는 배출구가 형성되어, 상기 부력체는 상기 저장공간에 저장되는 기체 또는 액체의 양에 의해 그 질량이 점진적으로 증가 또는 감소되는 방식으로 가변될 수 있고, 상기 주입구 및 배출구의 내주연에는 나선이 각각 형성되며, 상기 부착부를 관통하여 상기 주입구 및 배출구에 각각 체결되는 제1,2 마개를 더 포함한다.And, the buoyant body is formed with an inlet for injecting a gas or liquid, a storage space for storing gas or liquid, and an outlet for discharging the gas or liquid, the buoyant body is the amount of gas or liquid stored in the storage space can be varied in such a way that the mass is gradually increased or decreased by further includes

본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치는, 부력체를 하강시키고 하강된 부력체를 고정하고 고정된 부력체가 자유부상하는 일련의 행위가 용이하고 균일하게 이루어질 수 있도록 한 실험장치로서, 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여러 종류의 부력체와 밀도가 다양한 부력물 환경에서 실험 할 수 있게 한 것으로, 부력과 관련된 다양한 물리활동을 용이하게 관찰할 수 있고 동일한 실험을 반복하여 재연할 수 있을 뿐만 아니라 그에 의한 실험으로 균일하고 신뢰할 수 있는 실험결과를 얻을 수 있고 부력과 관련된 과학 이론을 쉽게 접하고 이해할 수 있는 효과가 있다.The buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention is an experimental apparatus that lowers the buoyancy body and fixes the lowered buoyancy body and enables a series of actions of the fixed buoyancy body to float freely and easily and uniformly. It allows experiments to be conducted in the environment of various buoyant bodies with size, weight, mass, shape, volume, and density and buoyancy with various densities. In addition to being able to reproduce by doing this, it is possible to obtain uniform and reliable experimental results through the experiments, and to easily access and understand scientific theories related to buoyancy.

그리고, 부력체를 유체 하부로 이송시키고 이송된 부력체를 고정시키고 고정된 부력체를 부상시킬 수 있는 일련의 과정이 실험자에 의하여 통제되고, 다양한 유체환경을 조성하여 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여러 종류의 부력체의 부력을 실험하여 유체속에서의 부력과 관련된 물리활동을 확인할 수 있으며, 확인된 부력의 물리활동을 수치적 데이터로 기록할 수 있고, 기록된 수치적 데이터를 부력에 대한 수치적 모듈화와 표준화의 지표로 삼을 수 있다.And, a series of processes that can transport the buoyant body to the lower part of the fluid, fix the transferred buoyancy body and levitate the fixed buoyancy body are controlled by the experimenter, and create a variety of fluid environments with different sizes, weights, masses, By testing the buoyancy force of various types of buoyant bodies with shape, volume, and density, the physical activity related to the buoyancy in the fluid can be confirmed, and the physical activity of the confirmed buoyancy can be recorded as numerical data, and the recorded value It can be used as an indicator of numerical modularization and standardization of buoyancy data.

또한, 부력체를 유체하부로 이송시키거나 부력체가 부양할 때 발생시키는 에너지를 측정할 수 있고, 부력체가 부양될 때 발생하는 가속도, 종단속도, 가속도 구간, 종단속도 구간, 종단속도 시점을 측정할 수 있으며, 각 실험에서 발생하는 현상을 촬영하여 미세한 현상까지도 시각적으로 관찰할 수 있는 부력 실험을 할 수 있다.In addition, it is possible to measure the energy generated when the buoyant body is transported to the lower part of the fluid or when the buoyant body is buoyant. It is possible to conduct a buoyancy experiment that allows you to visually observe even minute phenomena by photographing the phenomena occurring in each experiment.

위에서 보는 바와 같이 본 부력실험장치를 통하여 종래 기술의 문제점을 해결하는 한편 대중적인 학습도구를 제공함으로서 부력과 관련된 물리과학의 낮은 관심을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As shown above, it is possible to obtain the effect of increasing the low interest in the physical sciences related to buoyancy by providing a popular learning tool while solving the problems of the prior art through this buoyancy experiment apparatus.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 각 구성들의 배열관계를 도시한 도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 하강부를 도시한 도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 체인을 도시한 도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 상승구동부를 도시한 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치를 통해 부력체의 부력을 실험하는 과정을 도시한 도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 모터 및 에너지 측정부의 연결상태를 도시한 블록도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 부가 스프로켓과 전기발전부 및 제1 전력계의 연결상태를 도시한 블록도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 속도 측정부의 구성을 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 홀딩/언홀딩부와 제2 전력계의 연결상태를 도시한 블록도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 부가 저장부가 적용된 상태를 도시한 도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 부력체를 도시한 단면도.1 is a diagram showing the arrangement of each configuration applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing a lowering part applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a chain applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a lift driving unit applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams showing the process of testing the buoyancy of the buoyancy body through the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a connection state of a motor and an energy measuring unit applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing the connection state of the additional sprocket and the electric generator and the first power meter applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are block diagrams showing the configuration of the speed measurement unit applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram illustrating a connection state of a holding/unholding unit and a second power meter applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a view showing a state in which the additional storage is applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view showing a buoyancy body applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. Throughout the specification, like reference numerals are assigned to similar parts.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 각 구성들의 배열관계를 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 하강부를 도시한 도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 체인을 도시한 도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 상승구동부를 도시한 사시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치를 통해 부력체의 부력을 실험하는 과정을 도시한 도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 모터 및 에너지 측정부의 연결상태를 도시한 블록도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 부가 스프로켓과 전기발전부 및 제1 전력계의 연결상태를 도시한 블록도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 속도 측정부의 구성을 도시한 블록도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 홀딩/언홀딩부와 제2 전력계의 연결상태를 도시한 블록도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 부가 저장부가 적용된 상태를 도시한 도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치에 적용된 부력체를 도시한 단면도이다.1 is a view showing the arrangement relationship of each configuration applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a lowering part applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing a chain applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a lifter applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 5 and 6 is a diagram illustrating a process of testing the buoyancy of a buoyancy body through a buoyancy testing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a motor and energy measurement applied to the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram showing a negative connection state, and FIG. 8 is a block diagram showing a connection state of an additional sprocket applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, an electric generator, and a first power meter, FIGS. 9 and FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the speed measuring unit applied to the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 11 is a holding / unlocking unit applied to the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention and the second It is a block diagram showing the connection state of the power meter, Figure 12 is a diagram showing a state in which the additional storage is applied to the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 13 is a buoyancy experiment according to an embodiment of the present invention It is a cross-sectional view showing the buoyancy body applied to the device.

본 발명의 일 실시예에 따른 부력 실험 장치(1)는, 부력체를 하강시키고 하강된 부력체를 고정하고 고정된 부력체가 자유부상하는 일련의 행위가 용이하고 균일하며 반복적으로 이루어질 수 있도록 한 실험장치로서 농도 내지는 밀도를 실험자가 세밀하게 조절할 수 있도록 하여 원하는 다양한 부력조건을 구현하도록 한 부력물(A)과 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도의 특성 외에 동일한 부피에서도 그 무게 및 질량이 가변적으로 변하는 다수개의 여러 종류의 부력체(B)를 이용하여 부력 값과 투입되거나 발생하는 에너지를 각각 구할 수 있으며, 부력을 시각적으로 확인하고 연구할 수 있을 뿐만아니라 실험결과를 수치적 데이터로 기록하고 분석 함으로서 부력의 물리학적 궁금증을 해소하며 부력의 원리를 이해하는데 일조할 수 발명이다.The buoyancy test apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is an experiment that lowers the buoyancy body, fixes the lowered buoyancy body, and allows a series of actions in which the fixed buoyancy body floats freely, easily, uniformly and repeatedly. As a device, in addition to the characteristics of different sizes, weights, masses, shapes, volumes, and densities, the buoyancy object (A) is designed to implement various desired buoyancy conditions by allowing the experimenter to precisely control the concentration or density, and its weight and The buoyancy value and energy input or generated can be respectively obtained by using a number of different types of buoyancy bodies (B) whose mass is variably changed. It is an invention that can help to understand the principle of buoyancy by solving the physics of buoyancy by recording and analyzing it.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 부력실험장치는 저장부(10), 부력체(B) 하강부(30), 홀딩/언홀딩부(40) 및 에너지 측정부(50) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.To this end, the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention is at least one of the storage unit 10, the buoyancy body (B) descending unit 30, the holding/unholding unit 40 and the energy measuring unit 50 may include more than one.

저장부(10)는 상면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 통 구조로 형성될 수 있다.The storage unit 10 may be formed in a tubular structure with an open upper surface and an empty space therein.

저장부(10)의 내부공간에는 측정대상 부력체(B)의 부력작용이 이루어지게 하는 부력물(A)이 저장된다.In the internal space of the storage unit 10, the buoyancy object (A) that causes the buoyancy action of the buoyancy body (B) to be measured is stored.

부력물(A)은 수돗물, 정수, 소금물 등 다양한 것으로 적용될 수 있다.The buoyancy water (A) may be applied to a variety of tap water, purified water, salt water, and the like.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력실험장치는, 부력물(A)의 농도, 밀도, 질량 등을 실험의 목적에 맞추어 다르게 적용할 수 있다.At this time, in the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention, the concentration, density, mass, etc. of the buoyancy object (A) may be applied differently according to the purpose of the experiment.

부착부(20)는 부력체(B)의 외면을 감싸는 형태로 설치된다.The attachment part 20 is installed in a form surrounding the outer surface of the buoyancy body (B).

부착부(20)는 후술되는 홀딩/언홀딩부(40)에서 발생되는 자력에 부착될 수 있는 재질로 형성될 수 있다.The attachment part 20 may be formed of a material that can be attached to magnetic force generated by the holding/unholding part 40 to be described later.

한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 부력체(B)의 상면에는 기체 또는 액체를 주입하기 위한 주입구(B-1)가 형성되고, 내부에는 주입된 기체 또는 액체를 저장할 수 있도록 저장공간(S)이 형성되며, 하면에는 기체 또는 액체를 배출할 수 있는 배출구(B-2)가 형성된다.On the other hand, as shown in FIG. 13 , an injection hole B-1 for injecting gas or liquid is formed on the upper surface of the buoyant body B, and a storage space S to store the injected gas or liquid therein. ) is formed, and an outlet (B-2) capable of discharging gas or liquid is formed on the lower surface.

또한, 부착부(20)의 상면과 하면에는 주입구(B-1) 및 배출구(B-2)와 각각 대응되는 관통홀이 형성되고, 주입구(B-1) 및 배출구(B-2)의 내주연에는 나선이 형성된다.In addition, through-holes corresponding to the inlet (B-1) and the outlet (B-2) are respectively formed on the upper and lower surfaces of the attachment part 20, and the inside of the inlet (B-1) and the outlet (B-2) is formed. A spiral is formed around the periphery.

그리고, 주입구(B-1) 및 배출구(B-2)에는 제1 마개(170) 및 제2 마개(180)가 각각 체결된다.And, the first stopper 170 and the second stopper 180 are respectively fastened to the inlet (B-1) and the outlet (B-2).

제1 마개(170) 및 제2 마개(180)를 통해 주입구(B-1) 및 배출구(B-2)를 개폐하여 저장공간(S)에 기체 또는 액체를 주입하거나 배출할 수 있다.By opening and closing the inlet (B-1) and the outlet (B-2) through the first stopper 170 and the second stopper 180, gas or liquid can be injected or discharged into the storage space S.

즉, 부력체(B)는 저장공간(S)에 저장되는 기체 또는 액체의 양에 의해 그 질량이 점진적으로 증가 또는 감소될 수 있다.That is, the mass of the buoyant body (B) may be gradually increased or decreased by the amount of gas or liquid stored in the storage space (S).

이로 인해 부력체(B)의 질량을 선택적으로 자유롭게 가변시켜 가면서 다양한 부력 실험을 할 수 있다.Due to this, various buoyancy experiments can be performed while selectively freely varying the mass of the buoyancy body (B).

하강부(30)는 부력물(A)의 표면에 위치한 부력체(B)를 저장부(10)의 바닥면까지 하강시키는 구성이다.The descending unit 30 is configured to lower the buoyancy body (B) located on the surface of the buoyancy object (A) to the bottom surface of the storage unit (10).

이를 위해 하강부(30)는 모터(31), 스프로켓(32), 부가 스프로켓(33), 체인(34) 및 가압부(36)를 포함할 수 있다.To this end, the lowering unit 30 may include a motor 31 , a sprocket 32 , an additional sprocket 33 , a chain 34 , and a pressing unit 36 .

모터(31)는 저장부(10)의 상측과 소정간격 이격되도록 배치된다.The motor 31 is disposed to be spaced apart from the upper side of the storage unit 10 by a predetermined distance.

모터(31)는 스탭모터, AC모터, DC모터 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The motor 31 may be formed of any one of a step motor, an AC motor, and a DC motor.

이때, 모터(31)는 수작업으로 작동되는 다이얼이나 버튼을 통해 작동이 제어되거나 또는, 프로그램된 디지털 신호로 작동이 제어될 수 있다.In this case, the operation of the motor 31 may be controlled through a manually operated dial or button, or the operation may be controlled by a programmed digital signal.

즉, 다이얼, 버튼, 디지털 신호 중 어느 하나 이상으로 모터(31)의 마력을 감소시기거나 증가시킬 수 있다.That is, the horsepower of the motor 31 may be decreased or increased by any one or more of a dial, a button, and a digital signal.

스프로켓(32)은 중앙에 구비된 축이 모터(31)의 축에 연결된다.A shaft provided in the center of the sprocket 32 is connected to the shaft of the motor 31 .

따라서, 스프로켓(32)은 모터(31)의 동력으로 정방향 또는 역방향으로 제자리 회전될 수 있다.Accordingly, the sprocket 32 may be rotated in place in the forward or reverse direction by the power of the motor 31 .

부가 스프로켓(33)은 스프로켓(32)과 수평방향으로 소정간격 이격되도록 배치되며, 중앙에 구비된 축(331)이 별도로 마련된 브라켓(미도시)에 제자리 회전 가능하게 결합된다.The additional sprocket 33 is arranged to be spaced apart from the sprocket 32 by a predetermined distance in the horizontal direction, and a shaft 331 provided in the center is rotatably coupled to a separately provided bracket (not shown).

체인(34)은 일정부분이 스프로켓(32)에 권취되며, 나머지 부분은 부가 스프로켓(33)에 가이드되어 저장부(10)의 내부공간 상에서 상승 또는 하강될 수 있다.A certain portion of the chain 34 is wound on the sprocket 32 , and the remaining portion is guided by the additional sprocket 33 to be raised or lowered on the inner space of the storage unit 10 .

체인(34)은 핀을 통해 서로 연쇄적으로 결합되는 다수개의 체인 유닛(341)을 포함할 수 있다.The chain 34 may include a plurality of chain units 341 that are chain-coupled to each other through pins.

따라서, 체인(34)은 일정부분이 스프로켓(32)에 권취될 수 있고, 다른 부분은 펼쳐진 상태에서 상승 또는 하강될 수 있다.Accordingly, a certain portion of the chain 34 may be wound around the sprocket 32, and the other portion may be raised or lowered in an unfolded state.

부가적으로, 체인 유닛(341)에는 세그먼트 유닛(35)이 장착될 수 있다.Additionally, the chain unit 341 may be equipped with a segment unit 35 .

세그먼트 유닛(35)은 정면에서 바라본 단면 형상이 대략 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있는데 부력체(B)를 가압 시 힘이 잘 전달되며 체인(34)이 휘어지거나 꺾이지 않도록 하기 위해 그 부착면을 넓게 한 형태로서, 체인 유닛(341)과 1:1로 결합될 수 있다.The segment unit 35 may be formed in an approximately 'C' shape in cross-sectional shape viewed from the front. As a form of widening, it may be combined with the chain unit 341 in a 1:1 ratio.

일 예로, 체인(34)은 모터(31)의 축이 정방향으로 회전될 시 스프로켓(32)에서 권출되면서 후술되는 가압부(36)를 하강시키고, 모터(31)의 축이 역방향으로 회전될 시 부가 스프로켓(33)에서 권취되면서 가압부(36)를 상승시키도록 작동될 수 있다.As an example, the chain 34 lowers the pressing part 36 to be described later while unwinding from the sprocket 32 when the shaft of the motor 31 rotates in the forward direction, and when the shaft of the motor 31 rotates in the reverse direction It may be operated to raise the pressing part 36 while being wound on the additional sprocket 33 .

이때, 체인(34)은 상승 또는 하강될 시 가이드 롤러(60)에 가이드 될 수 있다.At this time, the chain 34 may be guided by the guide roller 60 when it is raised or lowered.

가이드 롤러(60)는 스프로켓(32)에 가이드되는 체인(34)이 수직을 이룬 상태에서 상승 또는 하강될 수 있도록 하는 구성이다.The guide roller 60 is configured so that the chain 34 guided by the sprocket 32 can be raised or lowered in a vertical state.

구체적으로, 가이드 롤러(60)는 저장부(10)의 상측에 배치된다.Specifically, the guide roller 60 is disposed on the upper side of the storage unit (10).

도 2에 도시된 바와 같이, 가이드 롤러(60)는 2개 한 쌍으로 구성된다.As shown in Fig. 2, the guide roller 60 is composed of two pairs.

하나의 가이드 롤러(60)는 부가 스프로켓(33)의 하측에서 세그먼트 유닛(35)을 지지하고, 다른 하나의 가이드 롤러(60)는 부가 스프로켓(33)의 상측에서 세그먼트 유닛(35)을 하방으로 가압하여 텐션을 유지시킨다.One guide roller 60 supports the segment unit 35 from the lower side of the additional sprocket 33 , and the other guide roller 60 moves the segment unit 35 from the upper side of the additional sprocket 33 downward. Pressurize to maintain tension.

수평방향으로 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 수평바(61) 사이에 축 고정된다.The shaft is fixed between a pair of horizontal bars 61 arranged to be spaced apart from each other in the horizontal direction.

가이드 롤러(60)는 체인(34) 중에서 스프로켓(32)에 가이드되어 상승되는 부분에 장착된 세그먼트 유닛(35)과 접촉된다.The guide roller 60 comes into contact with the segment unit 35 mounted on a portion of the chain 34 that is guided and raised by the sprocket 32 .

가이드 롤러(60)는 체인(34)이 상승 또는 하강될 시 세그먼트 유닛(35)과의 마찰에 의해 제자리 회전되면서 체인(34)을 지지한다.The guide roller 60 supports the chain 34 while rotating in place by friction with the segment unit 35 when the chain 34 is raised or lowered.

가이드 롤러(60)는 체인(34)이 상하로 이동시 스프로킷(32) 외측 방향으로 밀려나거나 좌우로 움직이는 것을 방지하여 체인(34)의 위치를 일정하게 할 뿐만 아니라 체인(34)이 흔들려 세그먼트 유닛(35)의 간격이 벌어지거나 체인(34)이 꺽이는 현상을 방지하여 체인(34)을 통하여 가압되는 힘이 부력체(B)에 그대로 전달되도록 한다.The guide roller 60 prevents the sprocket 32 from being pushed out or moving left and right when the chain 34 moves up and down, thereby making the position of the chain 34 constant, as well as causing the chain 34 to shake so that the segment unit ( 35) to prevent the gap or the chain 34 from being bent, so that the force pressed through the chain 34 is transmitted to the buoyancy body B as it is.

가압부(36)는 체인(34)의 하측에 결합되어 상승 또는 하강될 수 있다.The pressing part 36 may be raised or lowered by being coupled to the lower side of the chain 34 .

가압부(36)는 체인(34)이 부가 스프로켓(33)에서 권출될 시 하강되면서 부력체(B)를 가압하여 저장부(10)의 바닥면으로 하강시킨다.The pressing unit 36 presses the buoyancy body B while descending when the chain 34 is unwound from the additional sprocket 33 to descend to the bottom surface of the storage unit 10 .

가압부(36)는 부력체(B)가 하강되는 과정에서 이탈되는 것을 방지하지도록 저면이 개방된 구조의 내부공간을 갖는다.The pressing part 36 has an internal space with an open bottom surface to prevent the buoyancy body (B) from being separated in the process of being lowered.

가압부(36)의 내부공간에는 부력체(B)의 일부분이 수용된다.A portion of the buoyancy body (B) is accommodated in the inner space of the pressing part (36).

이때, 가압부(36)의 내부공간 형상은 부력체(B)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되거나 또는, 부력체(B)의 크기에 따라 그 크기가 가변 될 수 있다.At this time, the shape of the inner space of the pressing part 36 may be formed in a shape corresponding to the shape of the buoyancy body (B), or its size may vary according to the size of the buoyancy body (B).

도면에는 부력체(B)가 구 형상으로 형성된 예를 도시하였으므로, 가압부(36)의 내부공간은 반구 형상으로 형성된다.Since the drawing shows an example in which the buoyancy body B is formed in a spherical shape, the inner space of the pressing part 36 is formed in a hemispherical shape.

이러한 가압부(36)는 부력체(B)의 상단에서부터 대략 중앙부분까지 감쌈으로써, 부력체(B)를 안정적으로 감싼 상태에서 수직방향으로 하강시킨다.This pressing part 36 by wrapping from the upper end of the buoyancy body (B) to approximately the central portion, the buoyancy body (B) is descended in the vertical direction in a stable state wrapped around.

홀딩/언홀딩부(40)는 저장부(10)의 바닥면에 부력체(B)를 고정하거나 또는 부력체(B)에 대한 고정력을 소멸시키는 구성이다.The holding/unholding unit 40 is configured to fix the buoyancy body (B) on the bottom surface of the storage unit 10 or to extinguish the fixing force for the buoyancy body (B).

이를 위해 홀딩/언홀딩부(40)는 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화 되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 전자석으로 형성될 수 있다.To this end, the holding/unholding unit 40 may be formed of an electromagnet that is magnetized when a current flows, and returns to an unmagnetized original state when the current is cut off.

이때, 홀딩/언홀딩부(40)는 수작업으로 작동되는 다이얼이나 버튼을 통하거나 또는, 프로그램된 디지털 신호로 작동이 제어될 수 있다.In this case, the holding/unholding unit 40 may be operated through a manually operated dial or button, or by a programmed digital signal.

즉, 다이얼이나 버튼 또는 디지털 신호를 통해 홀딩/언홀딩부(40)의 자력을 감소시기거나 증가시킬 수 있다.That is, the magnetic force of the holding/unholding unit 40 may be decreased or increased through a dial, a button, or a digital signal.

이러한 홀딩/언홀딩부(40)는 고정부(100)에 의해 저장부(10)의 저면에 형성된 나선홈(10a)에 고정될 수 있다.The holding/unholding unit 40 may be fixed to the spiral groove 10a formed on the bottom surface of the storage unit 10 by the fixing unit 100 .

고정부(100)는 케이스(101)와, 받침부(102) 및 스프링(103)을 포함할 수 있다.The fixing unit 100 may include a case 101 , a support unit 102 , and a spring 103 .

케이스(101)의 내부에는 저면이 개방된 구조의 수납공간이 형성된다.A storage space having an open bottom surface is formed inside the case 101 .

수납공간에는 홀딩/언홀딩부(40)가 수납된다.The holding/unholding unit 40 is accommodated in the storage space.

케이스(101)는 외주연에 나선홈(10a)에 체결되는 나선이 형성된다.The case 101 is formed with a spiral fastened to the spiral groove (10a) on the outer periphery.

케이스(101)는 나선홈(10a)에 체결될 시 그 상면이 저장부(10)의 저면에 고정될 수 있다.When the case 101 is fastened to the spiral groove 10a, the upper surface thereof may be fixed to the lower surface of the storage unit 10 .

받침부(102)의 내부에는 상면이 개방된 구조로 이루어지는 연결공간이 형성된다.A connection space having an open upper surface is formed inside the support unit 102 .

받침부(102)의 외주연에는 케이스(101)의 나선에 체결되는 나선이 형성된다.A spiral fastened to the spiral of the case 101 is formed on the outer periphery of the support portion 102 .

받침부(102)는 케이스(101)의 하측 부분에 결합되며, 받침부(102)가 케이스(101)에 결합되면 연결공간과 수납공간이 연결된다.The support part 102 is coupled to the lower portion of the case 101 , and when the support part 102 is coupled to the case 101 , the connection space and the storage space are connected.

스프링(103)은 받침부(102)의 바닥면에 고정된 상태에서 홀딩/언홀딩부(40)를 케이스(101)의 천장면에 밀착시킨다.The spring 103 brings the holding/unholding part 40 into close contact with the ceiling surface of the case 101 in a state where it is fixed to the bottom surface of the support part 102 .

홀딩/언홀딩부(40)는 케이스(101)의 천장면에 밀착된 상태에서 자기화 될 경우 저장부(10)의 바닥면에 위치된 부력체(B)에 인력을 간접적으로 가해 고정시킨다.The holding/unholding unit 40 is fixed by indirectly applying an attractive force to the buoyancy body B located on the bottom surface of the storage unit 10 when it is magnetized in a state in close contact with the ceiling surface of the case 101 .

그리고, 홀딩/언홀딩부(40)가 자기화되지 않으면 부력체(B)에 대한 고정력인 인력이 소멸됨으로, 부력체(B)는 부력에 의해 부양된다.And, if the holding/unholding unit 40 is not magnetized, the attractive force that is the fixing force for the buoyancy body (B) disappears, so the buoyancy body (B) is buoyant by the buoyancy force.

이때, 홀딩/언홀딩부(40)에는 제2 전력계(130)가 전기적으로 연결될 수 있다.In this case, the second power meter 130 may be electrically connected to the holding/unholding unit 40 .

홀딩/언홀딩부(40)는 인가되는 전류의 양에 따라 발생시키는 자력의 세기가 상이해진다. 즉, 홀딩/언홀딩부(40)에 전류를 세게 인가할수록 자력의 세기가 증가된다. 그리고, 부력체(B)의 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도 등에 의한 부력의 크기에 대응하여 홀딩/언홀딩부(40)에서 발생시켜야 하는 자력의 세기도 상이할 것이다. 즉, 제2 전력계(130)는 부력체(B) 마다의 각기 다른 부력 크기에 따라 홀딩/언홀딩부(40)에 어느 정도의 전류를 인가하여야 부력체(B)를 저장부(10)의 바닥면에 고정시킬 수 있는지 알 수 있게 하는 기능을 수행한다.The strength of the magnetic force generated by the holding/unholding unit 40 varies according to the amount of applied current. That is, the stronger the current is applied to the holding/unholding unit 40 , the stronger the magnetic force is. In addition, the strength of the magnetic force to be generated in the holding/unholding unit 40 in response to the size of the buoyancy due to the size, weight, mass, shape, volume, density, etc. of the buoyancy body (B) will also be different. That is, the second wattmeter 130 must apply a certain amount of current to the holding/unholding unit 40 according to the different buoyancy magnitudes for each buoyancy body (B) to store the buoyancy body (B) in the storage unit (10). It performs a function that lets you know if it can be fixed to the floor.

일 예로, 홀딩/언홀딩부(40)에 전류를 최대로 인가하여 자력의 세기를 맥스(MAX)로 한 상태에서 부력체(B)를 저장부(10)의 바닥면에 고정시키고, 실험자가 전술한 다이얼, 버튼 또는, 디지털 신호로 홀딩/언홀딩부(40)에 인가되고 있는 전류를 점진적으로 감소시키면 홀딩/언홀딩부(40)의 자력의 세기가 점진적으로 약해질 것이며 어느 시점에서 자력의 크기 보다 부력의 힘이 클 경우 부력체(B)는고정부(100)에서 이탈되어 부양되는데, 부력체(B)가 부양될 경우 홀딩/언홀딩부(40)가 해당 부력체(B)를 홀딩시킬 때 사용하게 되는 전력을 측정할 수 있다.As an example, the buoyancy body (B) is fixed to the bottom surface of the storage unit 10 in a state where the maximum current is applied to the holding/unholding unit 40 to set the strength of the magnetic force to MAX, and the experimenter If the current being applied to the holding/unholding unit 40 is gradually reduced with the aforementioned dial, button, or digital signal, the strength of the magnetic force of the holding/unholding unit 40 will be gradually weakened, and the magnetic force at some point When the force of buoyancy is greater than the size of It is possible to measure the power used when holding.

여기에서, 고정부(100)에 부력체(B)를 홀딩하는데 필요한 자력의 크기를 측정하는 실험에 연속하여 부력체(B)의 자유부상활동을 관찰하는 실험하는 경우, 부력체(B)가 고정부(100)에서 언홀딩되어 부양할 때 홀딩/언홀딩부(40)에서 자력이 발생하고 있으면 부력체(B)의 부상활동에 영향을 주게 되므로 자력은 부력체(B)가 고정부에서 이탈되는 순간 차단되어야 한다. Here, in the case of an experiment for observing the free-floating activity of the buoyancy body (B) in succession to the experiment for measuring the magnitude of the magnetic force required to hold the buoyancy body (B) in the fixed part 100, the buoyancy body (B) is If magnetic force is generated in the holding/unholding unit 40 when it is unholding and floating in the fixed part 100, it will affect the buoyancy activity of the buoyant body (B). It must be shut off the moment it exits.

부력체(B)를 고정하고 있을 때 부터 부력체(B)가 고정부에서 이탈 될 때 까지의 자력의 세기를 조정하는 것에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면, 20.0W의 전력에서는 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥면에 홀딩되지만 19.9W의 전력에서 부력체(B)가 부양된다면, 해당 부력체(B)를 홀딩시키기 위해 필요한 전력은 20.0W라는 것을 알 수 있다.In more detail about adjusting the strength of magnetic force from when the buoyant body (B) is fixed to when the buoyancy body (B) is separated from the fixed part, at a power of 20.0W, the buoyancy body (B) is Although held on the bottom surface of the storage unit 10, if the buoyancy body (B) is buoyant at the power of 19.9W, it can be seen that the power required to hold the buoyancy body (B) is 20.0W.

이와 같은 방식으로 다양한 부력환경에서 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여로 종류의 부력체(B)를 각각 측정하면 되고, 측정값을 데이터화 하여 연구자료나 교육자료로 활용하면 될 것이다.In this way, in various buoyancy environments, each type of buoyant body (B) having different sizes, weights, masses, shapes, volumes, and densities can be measured. will be

이때, 실험자가 부력체(B)를 홀딩시키기 위한 전력을 정밀하게 측정할 수 있도록 전술한 다이얼, 버튼, 도는 디지털 신호는 홀딩/언홀딩부(40)에 소수점 단위로 전력을 상승 또는 감소시킬 수 있도록 구성되고, 제2 전력계(130)는 전력량을 소수점 단위로 디스플레이 할 수 있는 제품으로 적용될 수 있다.At this time, the aforementioned dial, button, or digital signal can increase or decrease the power in decimal units to the holding/unholding unit 40 so that the experimenter can precisely measure the power for holding the buoyancy body (B). and the second power meter 130 may be applied as a product capable of displaying the amount of power in decimal units.

에너지 측정부(50)는 하강부(30)를 구성하는 모터(31)가 부력체(B)를 저장부(10)의 바닥면으로 하강시킬 때 사용하게 되는 전기 에너지 및 부력체(B)가 부상할 때 발생하는 전기 에너지를 측정하는 구성이다.The energy measuring unit 50 is the electric energy and the buoyancy body (B) used when the motor 31 constituting the descending unit 30 lowers the buoyancy body (B) to the bottom surface of the storage unit 10 . It is a configuration that measures the electrical energy generated when floating.

이를 위해 에너지 측정부(50)는 전력계 또는 공지의 마력계로 형성될 수 있으며, 모터(31)와 전기적으로 연결된다.To this end, the energy measuring unit 50 may be formed as a power meter or a known horsepower meter, and is electrically connected to the motor 31 .

에너지 측정부(50)가 전력계로 형성되는 경우 모터(31)가 가압부(36)를 통해 부력체(B)를 하강시킬 때 사용하게 되는 전력을 숫자로 디스플레이 할 수 있다.When the energy measuring unit 50 is formed as a power meter, the power used when the motor 31 descends the buoyancy body B through the pressing unit 36 may be displayed as a number.

전력계는 측정한 전력을 전기적으로 연결된 제어부에 전송하고, 제어부는 전력값을 관리자 모니터에 디스플레이할 수 있다.The power meter may transmit the measured power to an electrically connected control unit, and the control unit may display the power value on the manager monitor.

에너지 측정부(50)가 마력계로 형성되는 경우 모터(31)가 가압부(36)를 통해 부력체(B)를 하강시킬 때 사용하게 되는 마력(HP)을 숫자로 디스플레이 할 수 있다.When the energy measuring unit 50 is formed of a horsepower meter, the horsepower (HP) used when the motor 31 descends the buoyancy body B through the pressing unit 36 may be displayed as a number.

마력계는 측정한 마력을 전기적으로 연결된 제어부에 전송하고, 제어부는 전력값을 관리자 모니터에 디스플레이 할 수 있다.The horsepower meter may transmit the measured horsepower to an electrically connected control unit, and the control unit may display the power value on the manager's monitor.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력실험장치는 실험자가 전력계에 표시된 모터(31)의 사용전력량 또는 모터(31)의 사용마력을 기준으로 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도 에 따라 부력 값이 다른 부력체(B)의 부력 값을 구하는 자료로 활용하도록 할 수 있다.Therefore, in the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention, the experimenter uses the size, weight, mass, shape, volume, and density based on the amount of electric power used by the motor 31 or the used horsepower of the motor 31 displayed on the power meter. It can be used as data to obtain the buoyancy value of the buoyancy body (B) having a different buoyancy value.

다음으로, 이상 설명한 저장부(10)와, 부착부(20)와, 하강부(30)와, 홀딩/언홀딩부(40) 및 에너지 측정부(50)를 통해 부력체(B)의 부력을 실험하는 방법에 대해 설명한다.Next, the buoyancy force of the buoyancy body B through the storage unit 10, the attachment unit 20, the descending unit 30, the holding/unholding unit 40 and the energy measuring unit 50 described above. describes how to test it.

먼저, 저장부(10)의 내부공간에 일정량의 부력물(A)을 채운다.First, a certain amount of buoyancy (A) is filled in the internal space of the storage unit (10).

이후, 부력체(B)를 부력물(A)에 부유시킨 다음, 부력체(B)의 일부분을 가압부(36)의 내부공간에 수용시킨다.After that, the buoyancy body (B) is floated on the buoyancy body (A), and then a portion of the buoyancy body (B) is accommodated in the inner space of the pressing part (36).

이후에, 모터(31)를 작동시켜 체인(34)이 스프로켓(32)에서 권출됨과 아울러 가이드 롤러(60)에 가이드 되면서 하강되도록 한다.Thereafter, the motor 31 is operated to lower the chain 34 while being unwound from the sprocket 32 and guided by the guide roller 60 .

이때, 부력물(A)의 조건이나 부력체(B)의 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도 등에 따른 부력체(B)의 부력 크기에 따라 모터(31)가 부력체(B)를 하강시키기 위해 소요하게 되는 힘의 크기 즉, 소요되는 에너지의 크기가 상이할 것이며, 이는 전술한 에너지 측정부(50)를 통해 확인할 수 있다.At this time, depending on the condition of the buoyant body (A) or the size, weight, mass, shape, volume, density, etc. of the buoyant body (B), the motor 31 controls the buoyancy body (B) according to the buoyancy size of the buoyancy body (B) The magnitude of the force required to descend, that is, the magnitude of the energy required will be different, and this can be confirmed through the above-described energy measuring unit 50 .

일 예로, 모터(31)의 마력이 제로인 상태 즉, 모터(31)에 전원이 인가되지 않은 상태에서 전술한 다이얼 또는 버튼으로 모터(31)의 마력을 점진적으로 증가시키면 어느 시점부터 체인(34) 및 가압부(36)가 하강되고, 이로 인해 부력체(B)가 하강된다.For example, when the horsepower of the motor 31 is gradually increased with the dial or button described above in a state where the horsepower of the motor 31 is zero, that is, in a state in which power is not applied to the motor 31, from a certain point on the chain 34 And the pressing part 36 is lowered, which causes the buoyancy body (B) is lowered.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 투입된 에너지가 1KW/H일 경우 부력체(B) 부피의 1/4정도 잠기고, 투입된 에너지가 2KW/H일 경우 부력체 부피의 1/2만큼 잠기며, 부력체(B)가 바닥까지 도달하는데 투입된 에너지가 40KW/H일 경우, 부력체(B)를 바닥까지 도달시키는데 필요한 에너지는 40KW/H이고, 부력체 부피의 1/4 또는 1/2 만큼 내려보내는데 필요한 에너지는 각각 1KW/H 및 2KW/H라는 것을 알 수 있을 것이다.To explain this in more detail, when the input energy is 1KW/H, about 1/4 of the volume of the buoyant body (B) is submerged, and when the input energy is 2KW/H, it is submerged by 1/2 of the volume of the buoyant body, If the energy input to reach the bottom of (B) is 40KW/H, the energy required to reach the buoyant body (B) to the bottom is 40KW/H, and it is necessary to send down 1/4 or 1/2 of the volume of the buoyant body It can be seen that the energies are 1KW/H and 2KW/H respectively.

부력체(B)를 저장부(10)의 바닥면인 하부로 이송시키는 실험에서 가압에 소요되는 에너지를 측정하기 위한 위치를 살펴보면, 부력체(B)가 수면위에 자유롭게 놓여 있을 때, 부력체(B)가 일정 비율로 잠길 때, 예를 들어 부력체(B)가 수면 밖에 노출되어 있는 부피의 25%, 50%, 75% 등 이며, 수면하부에 잠기는 순간, 일정깊이에 도달할 때, 예를 들어 부력체(B) 높이의 1배, 2배 또는 저장부(10)의 중간에 도달한 때 등 이며, 부력체(B)를 특정 위치에 멈추어 있도록 하고 이를 유지하는데 필요한 에너지를 측정할 수도 있으며, 최종적으로는 부력체(B)가 저장부(10)의 저면에 도달할 때 까지의 에너지를 측정하는 것으로 할 수 있다.Looking at the position for measuring the energy required for pressurization in the experiment of transferring the buoyant body (B) to the lower part, which is the bottom surface of the storage unit (10), when the buoyancy body (B) is freely placed on the water surface, the buoyancy body ( When B) is submerged at a certain rate, for example, 25%, 50%, 75% of the volume exposed to the outside of the surface of the buoyant body (B), and the moment it is submerged under the surface of the water, when it reaches a certain depth, yes For example, it is one or two times the height of the buoyancy body (B), or when it reaches the middle of the storage unit 10, etc. And, finally, the energy until the buoyancy body (B) reaches the bottom of the storage unit (10) can be measured.

이와 같은 방식으로 부력물(A)의 조건이나 서로 다른 크기, 무게, 질량, 형상, 부피, 밀도를 갖는 여로 종류의 부력체(B)를 각각 측정하면 되고, 측정값을 데이터화 하여 연구자료나 교육자료로 사용하면 될 것이다.In this way, the conditions of the buoyant object (A) or the buoyant object (B) of the type of path having different sizes, weight, mass, shape, volume, and density can be measured individually, and the measured values are converted into data for research data or education It will be used as a resource.

이때, 실험자가 부력체(B)를 하강시키기 위해 소요되는 에너지를 정밀하게 측정할 수 있도록 전술한 다이얼 또는 버튼은 모터(31)에 소수점 단위로 에너지 또는 마력을 상승 또는 감소시킬 수 있도록 구성할 수 있고, 디지털 신호를 이용하는 경우에는 이를 더 세분화하여 미세한 에너지의 차이도 측정하도록 할 수 있고, 에너지 측정부(50)는 소요되는 에너지를 소수점 단위로 디스플레이 할 수 있는 제품으로 적용될 수 있다.At this time, the above-mentioned dial or button can be configured to increase or decrease energy or horsepower in decimal units in the motor 31 so that the experimenter can precisely measure the energy required to descend the buoyancy body (B). In addition, when a digital signal is used, it can be further subdivided to measure a minute difference in energy, and the energy measuring unit 50 can be applied as a product capable of displaying the required energy in decimal units.

부력체(B)가 가압부(36)에 의하여 저장부(10)의 하측에 위치된 고정부(100)에 도달하면 홀딩/언홀딩부(40)를 작동시켜 도달한 부력체(B)를 홀딩/언홀딩부(40)에 간접적인 인력인 자력으로 부착되도록 한다.When the buoyancy body (B) reaches the fixed part 100 located at the lower side of the storage part 10 by the pressing part 36, the holding/unholding part 40 is operated and the reached buoyancy body (B) is It is attached to the holding/unholding part 40 by magnetic force, which is an indirect attraction.

한편, 가압부(36)가 부력체(B)를 하강시키면, 홀딩/언홀딩부(40)의 작동으로 홀딩/언홀딩부(40)에 의해 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥면에 홀딩된 상태를 유지하게 되는데, 이때, 부력체(B)를 고정부(100)에 고정시키는데 소요되는 에너지를 측정하는 등 전술한 에너지 측정부(50)는 모터(31)가 부력체(B)를 부력물(A)의 표면에서부터 저장부(10)의 바닥면까지 하강시킬 때까지 소요된 에너지를 측정하고 측정된 에너지를 실험자용 PC(2)에 전송하여 디스플레이부에 디스플레이 되도록 프로그래밍 된다.On the other hand, when the pressing unit 36 lowers the buoyancy body (B), the buoyancy body (B) is stored in the storage unit 10 by the holding/unholding unit 40 by the operation of the holding/unholding unit 40 . It maintains the state held on the floor, at this time, the above-mentioned energy measuring unit 50, such as measuring the energy required to fix the buoyancy body (B) to the fixing unit 100, the motor 31 is the buoyancy body Measure the energy required until (B) descends from the surface of the buoyant object (A) to the bottom surface of the storage unit 10, and transmit the measured energy to the experimenter PC (2) to be displayed on the display unit. do.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 부력실험장치에 적용된 전기발전부(160)와, 제1 전력계(70)와, 속도 측정부(80)와, 촬영부(110) 및 상승구동부(120)에 대해 설명한다.Next, the electric power generation unit 160, the first wattmeter 70, the speed measuring unit 80, the photographing unit 110 and the lift driving unit 120 applied to the buoyancy test apparatus according to an embodiment of the present invention ) is explained.

전기발전부(160)는 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥면에 홀딩된 후 홀딩/언홀딩부(40)에 전류가 차단되어 부력체(B)가 부력에 의해 부양되면서 가압부(36)와 체인(34)을 상승시킴에 따라 부가 스프로켓(33)의 축(331)이 회전될 시 전기를 발전시킨다.The electric power generation unit 160 is pressed while the buoyancy body (B) is held on the bottom surface of the storage unit (10) and then the current is cut off in the holding/unholding unit (40) so that the buoyancy body (B) is buoyant by the buoyancy force. As the part 36 and the chain 34 are raised, electricity is generated when the shaft 331 of the additional sprocket 33 is rotated.

그리고, 전기발전부(160)는 발전시킨 전기에너지를 축전하는 축전지(미도시)를 포함하며, 제1 전력계(70)는 전기발전부(160)에 의해 생성되는 전기 에너지를 디스플레이 한다.In addition, the electric power generation unit 160 includes a storage battery (not shown) for storing the generated electric energy, and the first power meter 70 displays the electric energy generated by the electric power generation unit 160 .

이러한 전기발전부(160) 및 제1 전력계(70)를 통해 저장부(10)의 바닥면에서 자유상태가 된 부력체(B)가 부상할 때 발생하는 에너지를 측정할 수 있다.It is possible to measure the energy generated when the buoyancy body (B), which is in a free state, floats on the bottom surface of the storage unit 10 through the electric generator 160 and the first power meter 70 .

그리고, 부력체(B)가 부상할 때 발생하는 에저지를 측정하는 실험 외에 부력체(B)의 자유부상활동을 관찰하는 실험을 할 수 있다.And, in addition to the experiment of measuring the edge generated when the buoyant body (B) floats, it is possible to conduct an experiment to observe the free-floating activity of the buoyancy body (B).

부력체(B)의 자유부상활동을 관찰하는 실험은, 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥에 홀딩 된 후 가압부(36)를 저장부(10)의 상부 원래의 위치로 복귀시키고 홀딩/언홀딩부(40)에 전류를 차단하면 부력체(B)가 부상 활동을 하게 되는데 이때 부력체(B)의 부상 속도, 가속도, 종단속도, 종단 시점 등을 시각적으로 확인할 수 있고 부력체(B)가 최고위치에 도달하거나 최고위치에 도달한 이후 수면에서 오르내리는 활동 등을 관찰할 수 있다.In the experiment to observe the free-floating activity of the buoyancy body (B), after the buoyancy body (B) is held at the bottom of the storage unit 10, the pressing unit 36 returns to the original position of the upper part of the storage unit 10. When the current is cut off in the holding/unholding unit 40, the buoyant body (B) is buoyant. It is possible to observe the activity of the body (B) reaching the highest position or rising and falling on the water surface after reaching the highest position.

부력체의 부상활동을 관찰하기 위한 실험을 하기 위하여 속도측정부(80), 촬영부(110) 등을 이용할 수 있다.In order to conduct an experiment for observing the buoyancy activity of the buoyant body, the speed measuring unit 80 , the photographing unit 110 , etc. may be used.

한편, 속도 측정부(80)는 부력체(B)가 부력물(A)에서 부양될 때 발생되는 속도, 가속도 및 종단속도를 측정하는 구성이다.On the other hand, the speed measuring unit 80 is configured to measure the speed, acceleration and terminal speed generated when the buoyancy body (B) is lifted from the buoyancy body (A).

하나의 예시에서, 속도 측정부(80)는 센서부(81) 및 속도 산출부(82)를 포함할 수 있다.In one example, the speed measuring unit 80 may include a sensor unit 81 and a speed calculating unit 82 .

센서부(81)는 저장부(10)의 일측 외면에 설치되고 광을 조사하는 발광부(811)와, 저장부(10)의 타측 외면에 설치되고 발광부(811)에서 조사된 광을 수신하는 수광부(812)를 포함할 수 있다.The sensor unit 81 is installed on the outer surface of one side of the storage unit 10 and receives the light emitting unit 811 for irradiating light, and the light emitting unit 811 installed on the other side outer surface of the storage unit 10 and irradiated from the light emitting unit 811 It may include a light receiving unit 812.

이때, 발광부(811)와 수광부(812)는 부력체(B)의 부양속도를 단계적으로 측정할 수 있도록 다수개로 적용되어 저장부(10)에 수직방향을 따라 일정간격으로 설치될 수 있다.At this time, the light emitting unit 811 and the light receiving unit 812 are applied in plurality so as to measure the buoyancy speed of the buoyancy body B in stages, and may be installed at regular intervals along the vertical direction in the storage unit 10 .

이와 같이 발광부(811)와 수광부(812)를 다수개로 적용하고 저장부(10)에 일정간격으로 설치함에 따라, 후술되는 속도 산출부(82)로 부력체(B)의 가속도, 가속구간, 종단속도 및 종단속도 구간을 측정할 수 있게 된다.In this way, as a plurality of light-emitting units 811 and light-receiving units 812 are applied and installed at regular intervals in the storage unit 10, the acceleration, acceleration section, It becomes possible to measure the terminal speed and the terminal speed section.

구체적으로, 부력체(B)는 저장부(10)의 바닥면에서부터 부력물(A)의 표면까지 점진적으로 부양되면서 각층에 위치된 수광부(812)로 향하는 발광부(811)의 광을 순차적으로 차단하게 된다.Specifically, the buoyancy body (B) is gradually buoyant from the bottom surface of the storage unit (10) to the surface of the buoyancy (A) while the light of the light emitting unit 811 directed to the light receiving unit 812 located in each layer sequentially will block

여기에서, 부력체(B)가 상승하면서 발광된 광을 순차적으로 차단하는 방법 이외에 부력체(B)에 의하여 차단되었던 광이 부력체(B)가 상승함으로 인하여 부력체(B)하부에서 수광부(812)로 수광되는 방법을 적용할 수도 있다.Here, in addition to the method of sequentially blocking the light emitted while the buoyancy body (B) rises, the light that was blocked by the buoyancy body (B) rises due to the rise of the buoyancy body (B) in the lower part of the light receiving unit ( 812) may be applied.

그리고, 속도 산출부(82)는 센서부(81)들로부터 전송된 복수의 감지신호가 입력되는 시점에 대응하여 부력체(B)의 속도를 수치화한다.And, the speed calculation unit 82 digitizes the speed of the buoyancy body (B) in response to the timing at which a plurality of detection signals transmitted from the sensor units 81 are input.

또한, 속도 산출부(82)는 부력체(B)의 속도를 통신부를 통해 실험자용 PC(2)에 구비된 디스플레이부에 제공한다.In addition, the speed calculation unit 82 provides the speed of the buoyancy body (B) to the display unit provided in the PC (2) for the experimenter through the communication unit.

디스플레이부는 실험자용 PC(2) 모니터에 부력체(B)의 위치별 속도를 숫자로 디스플레이한다.The display unit displays the speed of each position of the buoyancy body (B) numerically on the PC (2) monitor for the experimenter.

나아가, 속도 산출부(82)는 부력체(B)의 위치별 속도를 수치화 하면서 전기적으로 연결된 시각화부(83)에 전송한다.Furthermore, the speed calculation unit 82 transmits the numerically quantified speed for each position of the buoyancy body B to the electrically connected visualization unit 83 .

시각화부(83)는 속도 산출부(82)에서 산출한 산출값을 그래프화하여 실험자용 PC(2)에 구비된 디스플레이부에 제공하도록 프로그래밍 된다.The visualization unit 83 is programmed to graph the calculated value calculated by the speed calculation unit 82 and provide it to the display unit provided in the PC 2 for the experimenter.

이때, 시각화부(83)는 속도 산출부(82)의 산출값을 기준으로 가로축은 시간, 세로축은 위치를 포함하는 그래프로 변환할 수 있다.In this case, the visualization unit 83 may convert the graph including time on the horizontal axis and position on the vertical axis based on the calculated value of the speed calculating unit 82 .

나아가, 속도 산출부(82)는 센서부(81)들로부터 전송된 복수의 감지신호가 입력되는 시점에 대응하여 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥면에서부터 부력물(A)의 표면까지 또는 부력체(B)가 도달할 수 있는 최고 위치까지 이동하는데 소요되는 총 시간을 실험자용 PC(2)에 구비된 디스플레이부에 제공하도록 프로그래밍 된다.Furthermore, the speed calculation unit 82 is the buoyancy body (B) from the bottom surface of the storage unit (10) in response to the input of a plurality of detection signals transmitted from the sensor units (81) of the buoyancy object (A) It is programmed to provide the total time required to move to the surface or to the highest position that the buoyant body B can reach to the display unit provided in the PC 2 for the experimenter.

이러한, 속도 산출부(82) 및 시각화부(83)를 통해 부력체(B)의 가속 구간, 종단속도 구간에서 부력체(B)의 속도, 종단속도 속도를 측정할 수 있고, 시간대별 부력체(B)의 위치와, 속도를 측정할 수 있게 된다.Such, through the speed calculation unit 82 and the visualization unit 83, the speed of the buoyant body B in the acceleration section and the terminal speed section of the buoyant body B, the speed of the buoyancy body B, and the terminal speed speed can be measured, and the buoyancy body by time period It becomes possible to measure the position and velocity of (B).

속도 측정의 다른 일 예로, 속도 측정부(90)는 저장부(10)의 외면에 수직방향으로 서로 일정간격 이격되게 설치되는 복수개의 초음파 센서부(91), 초음파 센서부(91)들로부터 전송된 복수의 감지신호가 입력되는 시점에 대응하여 부력체(B)의 가속도 및 종단속도를 수치화하는 속도 산출부(92) 및 속도 산출부(92)의 산출값을 그래프화하여 실험자용 PC(2)에 제공하는 시각화부(93)를 포함할 수 있다.As another example of the speed measurement, the speed measuring unit 90 is transmitted from a plurality of ultrasonic sensor units 91 and ultrasonic sensor units 91 installed to be spaced apart from each other at a predetermined distance in a vertical direction on the outer surface of the storage unit 10 . The PC for experimenter by graphing the calculated values of the speed calculator 92 and the speed calculator 92 that digitize the acceleration and terminal speed of the buoyant body B in response to the timing at which the plurality of detection signals are inputted ) may include a visualization unit 93 provided to.

초음파 센서부(91)들은 저장부(10)의 내부공간을 향해 초음파를 발산하며, 부력체(B)는 저장부(10)의 바닥면에서부터 부력물(A)의 표면까지 점진적으로 부양되면서 각층에 위치된 초음파를 순차적으로 반사시키게 되며, 속도 산출부(92)가 초음파 센서부(91)의 감지신호를 통해 부력체(B)의 가속도 및 종단속도를 산출하게 된다.Ultrasonic sensor units 91 emit ultrasonic waves toward the inner space of the storage unit 10, and the buoyancy body (B) is gradually buoyant from the bottom surface of the storage unit 10 to the surface of the buoyancy object (A) in each layer. The ultrasonic waves are sequentially reflected, and the speed calculator 92 calculates the acceleration and the terminal speed of the buoyant body B through the detection signal of the ultrasonic sensor 91 .

여기에서 초음파가 부력체(B)에 의하여 반사되는 방법 외에 초음파가 발음되는 반대측에 수음부를 설치하고 초음파가 수음되도록 하는 방법을 적용할 수도 있다.Here, in addition to the method in which ultrasonic waves are reflected by the buoyant body B, a method of installing a sound receiver on the opposite side from which ultrasonic waves are sounded and allowing ultrasonic waves to be collected may be applied.

이때, 속도 측정부(90)는 전술한 속도 측정부(80)와 비교하여 발광부(811)와 수광부(812) 대신 초음파 센서부(91)를 적용한 것 이외에는 다른 것이 없으므로, 속도 측정부(90)를 통해 부력체(B)의 가속도 및 종단속도를 측정하는 방식에 대한 구체적인 설명은 생략한다.At this time, the speed measuring unit 90 has nothing other than the application of the ultrasonic sensor unit 91 instead of the light emitting unit 811 and the light receiving unit 812 as compared to the above-described speed measuring unit 80, so the speed measuring unit 90 ) through the detailed description of the method of measuring the acceleration and terminal velocity of the buoyant body (B) will be omitted.

한편, 촬영부(110) 및 상승구동부(120)는 실험자가 부력물(A) 상에서 부력체(B)의 높이별 활동과 속도를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 구성이다.On the other hand, the photographing unit 110 and the rising driving unit 120 are configured so that the experimenter can visually check the activity and speed of each height of the buoyancy body (B) on the buoyancy body (A).

유체 내에서의 부력체(B)의 부상활동은 대기상태에 비하여 적은 깊이 차이에서도 종단 속도가 발생할 수 있을 정도로 속도가 느려 육안으로 확인하기 어려운 미세한 움직임이 발생하는데, 이러한 미세한 활동을 초고속 카메라로 촬영하여 하여 저속으로 재연하면 이러한 부력체(B)의 활동을 육안으로 확인할 수 있다.The buoyancy activity of the buoyant body (B) in the fluid is so slow that a terminal velocity can occur even with a small difference in depth compared to the atmospheric state, so minute movements that are difficult to confirm with the naked eye occur. If it is reproduced at low speed, the activity of these buoyant bodies (B) can be visually confirmed.

이를 통하여 저부력 상태의 실험에서 발생하는 부력체(B)의 미세한 부상활동까지도 육안으로 확인하고, 다양한 실험 조건의 속도, 가속도, 종단속도와 부력체(B)가 저장부(10)의 바닥에서 이격되는 순간과 종단 속도에 도달하는 순간과 최고의 위치에 도달하는 순간 및 최고에 도달한 이후 수면부에서 오르내리는 부력체(B)의 다양한 현상을 확인할 수 있다.Through this, even the fine flotation activity of the buoyant body (B) occurring in the low-buoyancy state experiment is visually confirmed, and the speed, acceleration, terminal speed and buoyancy body (B) of various experimental conditions are stored at the bottom of the storage unit (10). Various phenomena of the buoyant body (B) can be seen at the moment of separation, at the moment at which the terminal velocity is reached, at the moment at which the highest position is reached, and after reaching the highest point, the buoyant body (B) rises and falls on the water surface.

또한, 촬영부(110) 및 상승구동부(120)는 실험자가 부력물(A) 속에서 부력체(B)의 높이별 형상의 변화를 확인할 수 있도록 하는 구성이 될 수 있다.In addition, the photographing unit 110 and the rising driving unit 120 may be configured so that the experimenter can check the change in the shape of each height of the buoyant body (B) in the buoyancy body (A).

부력물(A) 상에서 부력체(B)의 높낮이 위치에 따라 부력체(B)에 가해지는 수압의 세기가 다르다. 결국, 부력체(B)의 형상은 높낮이 위치에 따라 상이해진다.The strength of the water pressure applied to the buoyancy body (B) is different depending on the height of the buoyancy body (B) on the buoyancy body (A). After all, the shape of the buoyancy body (B) is different depending on the height position.

예를 들어, 부력체(B)는 저장부(10)의 바닥면에서는 가장 큰 수압을 받게 되지만 부력물(A)의 표면을 향해 점진적으로 부양될수록 부력체(B)에 가해지는 수압의 세기도 점진적으로 약해질 것이다.For example, the buoyancy body (B) receives the greatest water pressure from the bottom surface of the storage unit 10, but as it is gradually buoyant toward the surface of the buoyancy body (A), the strength of the water pressure applied to the buoyancy body (B) will gradually weaken.

촬영부(110)는 부력체(B)가 높이별로 가변되는 형상을 촬영하도록 초고속카메라로 형성될 수 있다.The photographing unit 110 may be formed as a high-speed camera so as to photograph the shape of the buoyancy body B varying by height.

이때, 촬영부(110)는 부력체(B)를 촬영함에 있어, 사각지대 없이 부력체(B)의 전측, 후측, 좌측, 우측 등 외형 전체를 모두 촬영할 수 있도록 복수개로 적용될 수 있다.In this case, the photographing unit 110 may be applied in plurality so that the entire external appearance such as the front, rear, left, and right sides of the buoyant body B without blind spots can be photographed.

상승구동부(120)는 촬영부(110)가 부양되는 부력체(B)를 따라 상승되면서 촬영을 할 수 있도록 하는 구성이다.The rising driving unit 120 is configured to allow the shooting unit 110 to shoot while rising along the buoyant body (B).

이를 위해 상승구동부(120)는 저장부(10)의 일측에 수직배치되는 렉바(121), 촬영부(110)가 설치되는 연결블록(J)에 설치되며 렉바(121)에 치합되고 모터(미도시)의 동력으로 정방향 또는 역방향으로 회전되면서 렉바(121)를 따라 촬영부(110)를 승강시키는 피니언기어(122)를 포함할 수 있다.To this end, the lift driving unit 120 is installed in the connecting block (J) where the leg bar 121 vertically disposed on one side of the storage unit 10 and the photographing unit 110 are installed, and meshed with the leg bar 121, and a motor (not shown). City) may include a pinion gear 122 for elevating the photographing unit 110 along the leg bar 121 while rotating in the forward or reverse direction by the power of the power.

부력체(B)가 저장부(10)의 바닥면에 고정된 상태에서는 상승구동부(120)가 촬영부(110)를 하강시켜 부력체(B)를 촬영할 수 있도록 한다.In a state in which the buoyancy body (B) is fixed to the bottom surface of the storage unit (10), the rising driving unit (120) lowers the photographing unit (110) so that the buoyancy body (B) can be photographed.

그리고, 홀딩/언홀딩부(40)에 전류가 차단되어 부력체(B)에 대한 고정력이 소멸될 시, 상승구동부(120)는 촬영부(110)가 부력체(B)를 따라 상승되면서 높이별 상태를 촬영하도록 촬영부(110)를 상승시키도록 프로그래밍 된다.And, when the current is cut off in the holding/unholding unit 40 and the fixing force for the buoyancy body (B) disappears, the lift driving unit 120 raises the height while the photographing unit 110 rises along the buoyancy body (B). It is programmed to raise the photographing unit 110 to photograph the star state.

이때, 상승구동부(120)는 캠이나 실린더 등 다양한 제품으로 대체 가능함을 밝힌다.At this time, it is revealed that the lift driving unit 120 can be replaced with various products such as cams or cylinders.

촬영부(110)는 촬영영상을 통신부를 통해 실험자용 PC(2)에 구비된 디스플레이부에 제공한다.The photographing unit 110 provides the photographed image to the display unit provided in the PC 2 for the experimenter through the communication unit.

따라서, 실험자가 부력체(B)의 높이별 상태를 육안으로 확인하고, 이 촬영영상을 연구자료나 교육자료로 사용하도록 할 수 있다.Therefore, the experimenter can visually check the state of each height of the buoyant body (B), and use this photographed image as research data or educational data.

이때, 촬영부(110)의 상승속도와 부력체(B)의 부양속도가 상이하여 촬영부(110)와 부력체(B) 간의 높이차가 발생될 수 있으나, 촬영부(110)를 촬영범위가 넓은 제품으로 적용할 경우 부력체(B)가 촬영부(110)의 촬영범위 내에 위치되도록 할 수 있을 것이다.At this time, the rising speed of the photographing unit 110 and the buoyancy speed of the buoyant body (B) are different, so that a height difference between the photographing unit 110 and the buoyant body (B) may occur, but the photographing unit 110 has a shooting range When applied as a wide product, the buoyancy body (B) may be positioned within the shooting range of the shooting unit 110 .

다음으로, 도 12를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부력실험장치에 적용된 부가 저장부(150)에 대해 설명한다.Next, an additional storage unit 150 applied to the buoyancy experiment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12 .

부가 저장부(150)는 복수개로 적용될 수 있으며, 서로 상이한 직경을 갖도록 형성된다.The additional storage unit 150 may be applied in plurality, and is formed to have different diameters.

부가 저장부(150)는 상면과 저면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 통 형상으로 형성될 수 있다.The additional storage unit 150 may be formed in a cylindrical shape with an open top and bottom surfaces and an empty space therein.

아울러, 부가 저장부(150)들 간의 내경은 서로 상이하게 형성된다.In addition, the inner diameters between the additional storage units 150 are formed to be different from each other.

이때, 저장부(10)의 바닥면에는 바닥면의 중앙부분을 기준으로 서로 동심적으로 배치되는 복수개의 고정링(140)이 일정간격으로 설치된다.At this time, on the bottom surface of the storage unit 10, a plurality of fixing rings 140 are installed concentrically with each other based on the central portion of the bottom surface at regular intervals.

고정링(140)으로 인해 저장부(10)의 바닥면에는 서로 상이한 직경을 갖는 복수개의 고정홈(140a)이 구획되게 형성된다.Due to the fixing ring 140 , a plurality of fixing grooves 140a having different diameters are formed on the bottom surface of the storage unit 10 to be partitioned.

그리고, 부가 저장부(150)들은 자신의 직경에 맞는 고정홈(140a)에 각각 삽입된다.In addition, the additional storage units 150 are respectively inserted into the fixing grooves 140a that fit their diameters.

이때, 부가 저장부(150)는 하측부분이 고정홈(140a)에 삽입되며, 해당 고정홈(140a)의 전,후에 위치된 2개의 고정링(140)에 지지된다.At this time, the lower portion of the additional storage unit 150 is inserted into the fixing groove 140a, and is supported by the two fixing rings 140 positioned before and after the fixing groove 140a.

그리고, 부가 저장부(150) 들은 동시에 저장부(10)에 투입되어 부력실험에 사용되는 것이 아니라, 하나씩 번갈아가면서 부력실험에 사용될 수 있다.In addition, the additional storage unit 150 is not used in the buoyancy experiment by being simultaneously put into the storage unit 10, but may be used in the buoyancy experiment one by one alternately.

즉, 저장부(10)의 내부에 부력물(A)을 충진한 다음, 어느 하나의 부가 저장부(150)를 저장부(10)의 내부에 적용한 후, 부가 저장부(150)의 내부공간에 부력체(B)를 부유시킨 다음, 전술한 하강부(30), 홀딩/언홀딩부(40), 에너지 측정부(50), 전기발전부(160), 제1 전력계(70), 제2 전력계(130), 속도 측정부(80,90), 촬영부(110) 등을 통해 실험을 진행한 후, 다른 크기를 갖는 부가 저장부(150)로 교체하는 방식으로 실험을 반복하면 되는 것이다.That is, after filling the buoyancy material (A) in the interior of the storage unit 10, and then applying any one additional storage unit 150 to the inside of the storage unit 10, the internal space of the additional storage unit 150 After floating the buoyancy body (B) in the above-described descending unit 30, holding / unlocking unit 40, energy measuring unit 50, electric power generation unit 160, the first power meter 70, the first 2 After performing the experiment through the power meter 130, the speed measuring unit 80, 90, the photographing unit 110, etc., the experiment is repeated in such a way that the additional storage unit 150 having a different size is replaced. .

이는, 저장부(10)보다 지름이 작은 부가 저장부(150)를 저장부(10)의 내부에 넣으면 저장부(10)보다 부가저장부(150) 내부의 유체의 양이 적어지게 되는데, 유체의 양이 다른 두개의 저장공간에서 동일한 부력체(B)로 부력실험을 하고 그 차이를 비교하면 유체의 양과 부력의 관계를 알 수 있으며, 이때, 부가저장부(150)의 지름은 다양하게 할 수 있다.In this case, when the additional storage unit 150 having a smaller diameter than the storage unit 10 is placed inside the storage unit 10 , the amount of fluid inside the additional storage unit 150 is smaller than that of the storage unit 10 . If you conduct a buoyancy test with the same buoyancy body (B) in two storage spaces with different amounts and compare the difference, you can find out the relationship between the amount of fluid and buoyancy, and at this time, the diameter of the additional storage unit 150 can be varied. can

또한, 저장부(10)에 저장부(10)보다 지름이 작은 부가 저장부(150)를 넣으면, 부가 저장부(150)의 내부에 수용되는 부력체(B)보다 저장부(10)의 내벽면과 부가 저장부(150)의 외벽면 사이에 위치한 부력체(B)가 저장부(10)의 내벽면과 더 가까워지게 되는데, 지름이 다른 두개의 저장공간에서 부력실험을 하고 그 차이를 비교하면 부력체(B)와 저장공간과의 거리에 대한 관계를 알 수 있으며, 이때, 부가저장부(150)의 지름은 다양하게 할 수 있다.In addition, when the additional storage unit 150 having a smaller diameter than the storage unit 10 is put into the storage unit 10 , the interior of the storage unit 10 rather than the buoyancy body B accommodated in the additional storage unit 150 . The buoyancy body (B) located between the wall surface and the outer wall surface of the additional storage unit 150 becomes closer to the inner wall surface of the storage unit 10. A buoyancy test is performed in two storage spaces with different diameters and the difference is compared. When the buoyancy body (B) and the relationship between the distance between the storage space can be known, in this case, the diameter of the additional storage unit 150 can be varied.

그리고, 상기 저장부(10)와 부가저장부(150)와 관련된 실험 방법에 더하여 저장공간과 거기에 담긴 부력물(A)의 양을 달리하면 유체의 깊이와 그에 의한 수압이 달라지게 되는데, 유체의 양과 수압이 다른 저장공간에서 부력실험을 하고 그 차이를 비교하면 유체의 깊이와 부력의 관계를 알 수 있으며, 이때, 부가저장부(150)의 지름과 부력물(A)의 높이를 다양하게 할 수 있다.And, in addition to the experimental method related to the storage unit 10 and the additional storage unit 150, if the storage space and the amount of the buoyancy A contained therein are changed, the depth of the fluid and the water pressure thereof will be changed. If you conduct a buoyancy test in a storage space with different amount and water pressure and compare the difference, you can find out the relationship between the depth of the fluid and the buoyancy. can do.

이로 인해, 부가 저장부(150)의 크기에 따라 부력체(B)의 부력, 가속도, 가속구간, 종단속도, 종단속도 구간, 하강부(30)를 구성하는 모터(31)의 소비 전력, 전기발전부(160)가 발전하게 되는 에너지 등을 데이터화 할 수 있다.Due to this, according to the size of the additional storage unit 150, the buoyancy, acceleration, acceleration section, terminal speed, terminal speed section, power consumption of the motor 31 constituting the descending unit 30 of the buoyancy body (B) according to the size, electricity Energy generated by the power generation unit 160 may be converted into data.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. should be interpreted

10 : 저장부 10a : 나선홈
20 : 부착부 30 : 하강부
31 : 모터 32 : 스프로켓
331 : 축 33 : 부가 스프로켓
34 : 체인 341 : 체인 유닛
35 : 세그먼트 유닛 36 : 가압부
40 : 홀딩/언홀딩부 50 : 에너지 측정부
60 : 가이드 롤러 61 : 수평바
70 : 제1 전력계 80,90 : 속도 측정부
81 : 센서부 811 : 발광부
812 : 수광부 82,92 : 속도산출부
83,93 : 시각화부 100 : 고정부
101 : 케이스 102 : 받침부
103 : 스프링 110 : 촬영부
120 : 상승구동부 121 : 렉바
122 : 피니언기어 130 : 제2 전력계
140 : 고정링 150 : 부가 저장부
160 : 전기발전부 170 : 제1 마개
180 : 제2 마개10: storage unit 10a: spiral groove
20: attachment part 30: descending part
31: motor 32: sprocket
331: shaft 33: additional sprocket
34: chain 341: chain unit
35: segment unit 36: pressurizing part
40: holding/unholding unit 50: energy measuring unit
60: guide roller 61: horizontal bar
70: first wattmeter 80,90: speed measuring unit
81: sensor unit 811: light emitting unit
812: light receiving unit 82, 92: speed calculating unit
83,93: visualization part 100: fixed part
101: case 102: support part
103: spring 110: photographing unit
120: rising driving part 121: leg bar
122: pinion gear 130: second power meter
140: fixed ring 150: additional storage
160: electric power generation unit 170: first stopper
180: second stopper

Claims (10)

부력작용이 이루어지게 하는 부력물을 저장하며, 투명소재로 형성되는 저장부;
상기 부력물에 의해 부력되는 측정대상 부력체에 설치되는 부착부;
상기 부력물의 표면에 위치한 부력체를 저장부의 바닥면까지 하강시키는 하강부;
상기 저장부의 저면에 배치되고 상기 부착부에 간접적으로 인력을 가해 상기 부력체를 저장부의 바닥면에 고정시키거나 또는, 상기 부력체에 대한 고정력을 소멸시키는 홀딩/언홀딩부; 및
상기 하강부가 상기 부력체를 저장부의 바닥면으로 하강시킬 때 사용하게 되는 전기 에너지를 측정하는 에너지 측정부;를 포함하는 부력실험장치.
A storage unit that stores the buoyancy to make the buoyancy action, and is formed of a transparent material;
an attachment part installed on the measurement target buoyant body buoyant by the buoyancy object;
a descending unit for descending the buoyancy body located on the surface of the buoyancy object to the bottom surface of the storage unit;
a holding/unholding unit disposed on the bottom surface of the storage unit and indirectly applying an attractive force to the attachment unit to fix the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit, or to dissipate the fixing force for the buoyancy body; and
Buoyancy test apparatus including; an energy measuring unit for measuring the electrical energy used when the descending unit descends the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit.
 제1항에 있어서,
상기 하강부는,
상기 저장부의 상측에 배치되고, 상기 에너지 측정부에 의해 사용 에너지가 측정되는 모터;
상기 모터에 축 고정되고 상기 모터의 동력으로 정방향 또는 역방향으로 제자리 회전되는 스프로켓;
상기 스프로켓과 소정간격 이격되도록 배치되는 부가 스프로켓;
상기 모터의 회전 방향에 따라 상기 부가 스프로켓에 가이드되면서 상기 스프로켓에 권취 또는 권출되는 체인; 및
상기 체인의 하측에 결합되며 상기 체인이 상기 스프로켓에서 권출될 시 상기 부력체를 가압하여 저장부의 바닥면으로 하강시키는 가압부;를 더 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
The lower part,
a motor disposed on the upper side of the storage unit and measuring the energy used by the energy measuring unit;
a sprocket that is shaft-fixed to the motor and rotates in place in a forward or reverse direction by the power of the motor;
an additional sprocket disposed to be spaced apart from the sprocket by a predetermined distance;
a chain wound or unwound around the sprocket while being guided to the additional sprocket according to the rotational direction of the motor; and
Buoyancy testing apparatus further comprising; a pressing unit coupled to the lower side of the chain and lowering the buoyancy body to the bottom surface of the storage unit by pressing the buoyancy body when the chain is unwound from the sprocket.
 제2항에 있어서,
상기 스프로켓에 가이드되는 체인을 가압 또는 지지하여 수직 이동을 가이드하는 가이드롤러를 더 포함하는 부력실험장치.
3. The method of claim 2,
Buoyancy test apparatus further comprising a guide roller for guiding vertical movement by pressing or supporting the chain guided to the sprocket.
 제1항에 있어서,
상기 홀딩/언홀딩부가 부력체를 홀딩시킬 때 사용하게 되는 전력을 측정하는 제2 전력계;를 더 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
Buoyancy test apparatus further comprising;
 제2항에 있어서,
상기 부가 스프로켓의 축에 연결되며, 상기 홀딩/언홀딩부가 부력체를 언홀딩시켜 상기 부력체가 부상되면서 상기 체인 및 가압부를 상승시킴에 따라 상기 축이 회전될 시 전기 에너지로 발전하는 전기발전부; 및
상기 전기발전부에 의해 생성되는 전기 에너지를 측정하는 제1 전력계;를 더 포함하는 부력실험장치.
3. The method of claim 2,
an electric power generation unit connected to the shaft of the additional sprocket and generating electric energy when the shaft is rotated as the holding/unholding unit unholds the buoyancy body and raises the chain and the pressing unit as the buoyancy body floats; and
Buoyancy test apparatus further comprising; a first wattmeter for measuring the electric energy generated by the electric generator.
 제1항에 있어서,
상기 부력체가 부상할 때 발생하는 속도와, 가속도 및 종단속도를 측정하는 속도 측정부;를 더 포함하고,
상기 속도 측정부는,
상기 저장부의 일측 외면에 수직방향으로 서로 이격되도록 설치되는 복수개의 발광부와, 상기 저장부의 타측 외면에 수직방향으로 서로 이격되도록 설치되며 상기 발광부와 1:1로 대향되어 발광부로부터 발광된 광 신호를 수광하는 복수개의 수광부를 포함하는 센서부;
상기 센서부로부터 전송된 복수의 감지신호가 입력되는 시점에 대응하여 부력체의 시간대별 위치와, 속도와, 가속도 및 종단속도를 수치화하는 속도산출부; 및
상기 속도산출부의 산출값을 그래프화하여 실험자용 PC에 제공하는 시각화부;를 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
The buoyancy body further includes a speed measuring unit for measuring the speed, acceleration, and terminal speed generated when the buoyant body floats;
The speed measuring unit,
A plurality of light emitting units installed to be spaced apart from each other in a vertical direction on one outer surface of the storage unit, and a plurality of light emitting units installed to be spaced apart from each other in a vertical direction on the other outer surface of the storage unit, the light emitted from the light emitting unit facing 1:1 with the light emitting unit a sensor unit including a plurality of light receiving units for receiving signals;
a speed calculator for digitizing the position, speed, acceleration, and terminal speed of the buoyant body for each time period in response to the timing at which a plurality of detection signals transmitted from the sensor unit are input; and
Buoyancy experiment apparatus including; a visualization unit that graphs the calculated value of the speed calculation unit and provides it to a PC for an experimenter.
 제1항에 있어서,
상기 저장부의 저면에는 나선홈이 형성되고,
상기 나선홈 상에서 홀딩/언홀딩부를 상기 저장부의 나선홈 상에 고정시키는 고정부를 더 포함하며,
상기 고정부는,
상기 나선홈에 체결되어 상기 저장부의 저면에 밀착되고, 내부에 상기 홀딩/언홀딩부가 수납되는 수납공간이 형성된 케이스;
상기 케이스의 하측에 결합되며 내부에 상기 수납공간과 연결되는 연결공간이 형성된 받침부; 및
상기 연결공간에서 상기 홀딩/언홀딩부를 케이스의 천장면에 밀착시키는 스프링;을 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
A spiral groove is formed on the bottom surface of the storage unit,
Further comprising a fixing part for fixing the holding/unholding part on the spiral groove on the spiral groove on the spiral groove,
The fixing part,
a case which is fastened to the spiral groove and is in close contact with the bottom surface of the storage unit, and has a storage space in which the holding/unholding unit is accommodated;
a support part coupled to the lower side of the case and having a connection space connected to the storage space therein; and
A buoyancy test apparatus comprising a; a spring for adhering the holding/unholding part to the ceiling surface of the case in the connection space.
 제1항에 있어서,
상기 저장부의 외부에서 상기 부력체를 촬영하는 적어도 하나 이상의 촬영부; 및
상기 부력체에 대한 홀딩/언홀딩부의 고정력이 소멸될 시 상기 촬영부가 부력체를 따라 상승되면서 촬영하도록 상기 촬영부를 상승시키는 상승구동부;를 더 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
At least one photographing unit for photographing the buoyancy body from the outside of the storage unit; and
Buoyancy test apparatus further comprising a; when the fixing force of the holding/unholding unit for the buoyancy body is extinguished, the photographing unit is raised along the buoyancy body and raises the photographing unit to photograph it.
 제1항에 있어서,
상기 저장부의 바닥면에는 서로 이격되도록 배치되어, 그 사이에 고정홈을 형성시키는 복수개의 고정링이 형성되고,
서로 다른 직경을 갖도록 형성되어 하측이 상기 고정홈 중 어느 하나에 선택적으로 삽입되어 고정되는 복수개의 부가 저장부;를 더 포함하는 부력실험장치.
According to claim 1,
A plurality of fixing rings are formed on the bottom surface of the storage unit to be spaced apart from each other and form a fixing groove therebetween,
Buoyancy testing apparatus further comprising a; a plurality of additional storage parts formed to have different diameters and having the lower side selectively inserted into and fixed to any one of the fixing grooves.
 제1항에 있어서,
상기 부력체에는 기체 또는 액체를 주입하는 주입구와, 기체 또는 액체를 저장하는 저장공간 및 기체 또는 액체를 배출하는 배출구가 형성되어, 상기 부력체는 상기 저장공간에 저장되는 기체 또는 액체의 양에 의해 그 질량이 점진적으로 증가 또는 감소되는 방식으로 가변될 수 있고,
상기 주입구 및 배출구의 내주연에는 나선이 각각 형성되며, 상기 부착부를 관통하여 상기 주입구 및 배출구에 각각 체결되는 제1,2 마개를 더 포함하는 부력실험장치.

According to claim 1,
The buoyant body has an inlet for injecting a gas or liquid, a storage space for storing gas or liquid, and an outlet for discharging the gas or liquid, the buoyant body is formed by the amount of gas or liquid stored in the storage space. its mass can be varied in such a way that it is gradually increased or decreased,
The buoyancy test apparatus further comprising first and second stoppers each having spirals formed on the inner periphery of the inlet and the outlet, and respectively fastened to the inlet and outlet through the attachment.
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