KR19990086932A - 6분력계 교정장치 - Google Patents

Abstract

하부 스탠드(21)와 상기 하부 스탠드(21) 상단에 고정 설치되는 상부 스탠드(22)를 포함하는 스탠드부(20); 상기 하부 스탠드(21)를 따라 상하로 이동 가능하게 설치된 분력계 고정척(30); 상기 고정척(30)에 장착된 분력계(31)에 체결되어 상기 분력계(31)에 각각의 분력과 모멘트를 전달하고 다수의 와이어 연결구(52)가 형성된 디스크(50); 상기 하부 스탠드(21)의 상단 둘레에 이동 가능하게 장착되는 다수의 하부 도르래(60); 및 상기 상부 스탠드(22)의 상단에 설치되고, 와이어가 통과할 수 있는 구멍(81) 또는 슬릿(82)이 다수 형성된 도르래 설치대(70); 상기 도르래 설치대(70)에 상기 슬릿(82)이 형성된 방향으로 이동 및 고정 가능하게 설치된 다수의 상부 도르래(80); 및 상기 디스크(50)에 연결되어 상기 상부 또는 하부 도르래(60,80)에 걸리고 말단에 추(91)가 장착되는 다수의 와이어(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.

Description

6분력계 교정장치

(기술분야)

본 발명은 6분력계 교정장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 선박의 저항추진능력이나 운동조정성능 등에 관한 데이터를 얻기 위하여 예인수조에서 모형 선박을 이용한 시험을 할 때, 모형 선박에 미치는 각종의 힘을 측정하기 위해 사용되는 6분력계를 교정하기 위한 장치에 관한 것이다.

(배경기술)

일반적으로 선박은 수면 위에서 가장 안정한 상태로 유체의 저항을 가장 적게 받으면서 고속의 속도를 구현할 수 있도록 설계되는 것이 가장 바람직한 바, 이러한 조건을 갖춘 선박을 시행착오 없이 제작하기 위해, 실선박의 제작하기에 앞서 모형선박을 미리 제작한 후 예인수조 안에서 선박의 형상에 따른 물의 저항 및 프로펠러의 곡면형상에 따른 추진력 등과 같이, 선박의 저항추진성능 및 운동조종성능 등에 관한 다양한 측정을 시험할 수 있는 모형선박 시험용 예인수조가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 모형선박 시험용 예인장치는, 실해역과 같은 효과를 나타낼 수 있는 길이 및 폭, 깊이 등을 갖춘 예인수조 안에 시험하고자하는 모형선박을 띄워놓음과 동시에 예인전차에 모형선박을 조립한 후 예인전차로 예인하므로써, 모형선박이 물위를 실제의 해역에서 달리는 것과 같이 고속 또는 저속으로 선회 주행되도록 하여, 예인전차와 모형선박에 장착된 각종 계측장비에 의해 각종 시험 데이터 값을 수득하여 최적의 조건을 갖춘 선박을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

모형 선박의 예인 시험에 있어서, 선박 설계에 필요한 시험 데이터들은 모형선박에 설치된 각종 계측장비에 의해 얻어지는 바, 이들 계측장비 중에는 정박해 있는 모형선박이나 부유물에 작용하는 6방향의 힘과 모멘트를 하나의 작용점에 대하여 측정할 수 있는 6분력계가 개발되어 있다.

6분력계는 하나의 작용점에 걸리는 6방향의 힘과 모멘트를 동시에 계측하는 정밀한 기기이므로, 검력계 내부의 기계적인 구조도 매우 복잡하지만, 한 개의 작용점에서의 6방향 힘과 모멘트를 동시에 측정하여야 하는 것이므로 하나의 몸체로 구성되어 있다. 따라서 한 방향의 힘 또는 모멘트만 작용되어도 나머지 5방향의 힘 또는 모멘트가 발생될 수 있으므로, 검력계 설계시 각각의 성분에 대한 선형성 및 이력성이 좋아야 함은 물론이고, 다른 성분과의 간섭성이 가능한 작게 나타나도록 제작되어야 한다.

이러한 6분력계를 포함한 다분력계는 그 자체의 설계와 제작에 있어서도 정교함을 요하지만, 다분력계의 성능을 정밀하고 올바르게 검증하고 교정할 수 있는 교정장치의 제작이 필수적이다.

모든 계측 장비가 그렇듯이 6분력계도 각각의 분력에 대하여 동일한 측정치를 반복적으로 정확하게 계측해 낼 수 있어야 그 측정 데이터를 신뢰할 수 있으며, 이를 위해서는 사용할 때마다 교정 작업을 할 필요가 있다.

6분력계의 교정이란, 6분력계를 사용하기에 앞서 정밀하게 제작된 무게를 달리하는 여러 개의 추를 사용하여 알려진 힘과 모멘트를 6분력계에 가하고, 이런 알려진 힘과 모멘트에 대해서 6분력계가 계측한 출력치와 가해진 힘과 모멘트와의 관계를 분석 및 검증하여 교정치를 산출한 후에, 실제 6분력계로 측정한 힘과 모멘트에 상기 교정치를 적용하여 보다 정확한 실측치를 얻고자 하는 일련의 과정이다.

이와 같은 교정 작업을 함에 있어서는, 알려진 힘과 모멘트를 6분력계에 가해줄 수 있는 교정장치(치구)를 필요로 하며, 본 발명은 이와 같은 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 교정장치의 세팅을 변경하지 않고도 1분력에서 6분력에 대한 교정을 선택적으로 정밀하게 반복 수행할 수 있는 교정장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명에 다른 6분력계 교정장치의 정면도,

도2는 고정척의 이동 장치를 보여주는 도면,

도3은 상부 도르래 설치대의 구성을 보여주는 도면,

도4는 본 발명에 다른 6분력계 교정장치로 6분력계를 교정하는 일 예를 보여주는 개략도,

도5는 본 발명에 다른 6분력계 교정장치로 6분력계를 교정하는 다른 예를 보여주는 개략도,

도6은 지렛대를 추가로 사용하여 6분력계를 교정하는 예를 보여주는 개략도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 6분력계 교정장치 20: 스탠드부

21: 하부 스탠드 22: 상부 스탠드

30: 분력계 고정척(30) 31: 분력계

50: 디스크(50) 60: 하부 도르래

70: 도르래 설치대(70) 80: 상부 도르래

90: 와이어 100: 지렛대

상기한 본 발명의 목적은, 하부 스탠드와 상기 하부 스탠드 상단에 고정 설치되는 상부 스탠드를 포함하는 스탠드부; 상기 하부 스탠드를 따라 상하로 이동 가능하게 설치된 분력계 고정척; 상기 고정척에 장착된 분력계에 체결되어 상기 분력계에 각각의 분력과 모멘트를 전달하고 다수의 와이어 연결구가 형성된 디스크; 상기 하부 스탠드의 상단 둘레에 이동 가능하게 장착되는 다수의 하부 도르래; 및 상기 상부 스탠드의 상단에 설치되고, 와이어가 통과할 수 있는 구멍 또는 슬릿이 다수 형성된 도르래 설치대; 상기 도르래 설치대에 상기 슬릿이 형성된 방향으로 이동 및 고정 가능하게 설치된 다수의 상부 도르래; 및 상기 디스크에 연결되어 상기 상부 또는 하부 도르래에 걸리고 말단에 추가 장착되는 다수의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치에 의해 달성된다.

추가하여 상기 교정장치에는 암과 지렛대를 부착하여 힘의 방향과 크기를 적절히 조절할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 6분력계 교정장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 6분력계 교정장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1은 본 발명에 다른 6분력계 교정장치의 정면도, 도2는 고정척의 이동 장치를 보여주는 도면, 도3은 상부 도르래 설치대의 구성을 보여주는 도면, 도4는 본 발명에 다른 6분력계 교정장치로 6분력계를 교정하는 일 예를 보여주는 개략도, 도5는 본 발명에 다른 6분력계 교정장치로 6분력계를 교정하는 다른 예를 보여주는 개략도, 도6은 지렛대를 추가로 사용하여 6분력계를 교정하는 예를 보여주는 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 6분력계 교정장치(1)는, 스탠드부(20), 분력계 고정척(30), 디스크(50), 다수의 하부 도르래(60), 상부 도르래 설치대(70), 다수의 상부 도르래(80), 와이어(90)를 기본적으로 포함하는 구성으로 되어 있다.

스탠드부(20)는 본 발명에 따른 교정장치(1)의 각종 부재들을 장착하기 위한 지지대로서, 하부 스탠드(21)와 상부 스탠드(22)로 이루어져 있다. 하부 스탠드(21)는 통상의 강재로 된 4개의 기둥(23)을 세우고 하부에 각종 부재를 올려놓을 수 있는 바닥 플레이트(24)를 부착한 것이며, 바닥 플레이트(24)에는 본 발명의 장치를 이동 및 고정시킬 수 있는 롤러(25)와 고정구(26)가 설치되고, 본 하부 스탠드(21)에는 분력계 고정척(30)이 이동 가능하게 설치된다.

상기 하부 스탠드(21) 상에 설치되는 상부 스탠드(22)는 하부 스탠드(21) 위에 다시 강재로 된 기둥(27) 4개를 세운 것으로서, 그 상단에는 상부 도르래 설치대(70)가 장착된다.

하부 스탠드(21)에는 교정대상 계측기인 6분력계(31)를 견고하게 고정할 수 있는 분력계 고정척(30)이 상하로 이동 가능하게 설치된다. 고정척(30)은 일반적인 척과 마찬가지로 분력계(31)를 올려놓고 고정나사를 조이면 분력계(31)가 완전하게 고정되는 구성을 가진다.

고정척(30)을 하부 스탠드(21)에 대해 상하로 이동 가능하게 설치하는 이유는 교정되는 분력계(31)의 사이즈에 따라 상기 하부 도르래(60)와의 위치관계를 설정할 수 있기 위해서이며, 이점에 대해서는 후술될 것이다.

고정척(30)을 하부 스탠드(21)에 대해 상하로 이동시키는 구성은, 예를 들어 고정척(30)을 상기 하부 스탠드(21) 내에 상하 이동 될 수 있게 끼워지는 이동 플레이트(33)에 고정 설치하고, 이동 플레이트(33)를 하부 스탠드(21)의 각 코너에 상하로 고정 설치된 4개의 가이드바(34)에 의해 안내하는 한편, 상기 각 가이드바(33)에 인접하여 나사(35a)가 형성된 4개의 구동축(35)을 상하로 설치하고, 이동 플레이트(33)에는 관통 나사공(36)을 형성하여 구동축(35)에 나사결합되도록 하고, 상기 구동축(35) 중 적어도 하나에는 풀리(37)를 설치하여 벨트(38)를 통해 가역 모터(39)의 동력을 받도록 하고, 상기 4개의 구동축(35)은 각각에 설치된 풀리(37)를 통해 타임벨트(40)를 장착하여 모든 구동축(35)이 동일한 힘으로 회전되어 상기 이동 플레이트(33)를 상하로 이동시키므로써 고정척(30)이 상하로 이동 및 고정될 수 있도록 할 수 있다.

상기 고정척(30)에 장착되는 분력계(31)에는 분력계에 교정될 분력과 모멘트를 걸기 위한 하중을 전달하는 디스크(50)가 착탈 가능하게 고정된다. 디스크(50)의 착탈은 예컨대 분력계(31)와 디스크(50)의 대응하는 위치에 다수의 볼트공을 형성하여 볼트로 체결하는 방법을 사용할 수 있다. 상기 디스크(50)에는 적어도 직교하는 두 대각선의 양끝 위치에 와이어 연결구(52)가 형성되어 있다. 이 와이어 연결구(52)는 분력계(31)에 하중을 가하는 와이어(90)를 걸기 위한 것이다.

하부 스탠드(21)의 상단 둘레에는 하부 도르래(60)가 다수개 설치된다. 본 하부 도르래(60)는 추(91)가 받는 수직 방향의 중력을 상기 디스크(50) 쪽으로 바꾸기 위한 것으로서, 고정척(3) 보다 높은 레벨, 즉 디스크(50)와 동일한 레벨에 좌우 이동 가능하게 장착된다. 하부 도르래(60)는 하부 스탠드(21)의 둘레에 하부 도르래 설치판(61)을 고정 설치하고, 이 하부 도르래 설치판(61)에 클램프(62)를 사용하여 고정하는 방식으로 하부 스탠드(21)에 고정할 수 있다.

상부 스탠드(22)의 상단에는 상부 도르래(80)를 설치하기 위한 상부 도르래 설치대(70)가 설치된다. 상부 도르래 설치대(70)는 상부 스탠드(22)를 완전히 덮는 판으로 되어 있으며, 그 중심에는 와이어 통과 구멍(81)이 형성되어 있고, 중심으로부터 외각 방향으로는 다수의 와이어 통과 슬릿(82)이 다수 방향(예, 6방향)으로 형성되어 있다.

상부 도르래(80)는 도르래 설치대(70)의 슬릿(82)이 형성된 방향으로 이동 및 고정 가능하게 설치되는 바, 이것은 상기 와이어 통과 구멍(81)이나 슬릿(82)을 수직으로 통하는 와이어(90)를 걸기 위해 필요한 위치로 이동시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 상부 도르래(80)를 도르래 설치대(70)에 설치하는 방법으로서는, 그대로 도르래 설치대(70)에 볼트공을 형성하여 고정볼트(84)로 체결하거나, 또는 도르래 설치대(70) 상면에 가이드(83)를 설치하고 이 가이드(83)를 따라 상부 도르래(80)를 이동시킨 후 고정볼트(84)를 조여서 고정하는 구조가 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 디스크(50), 하부 도르래(60) 및 상부 도르래(80)에는 교정하고자하는 분력에 따라 적절하게 추(91)를 달수 있는 와이어(90)가 연결되거나 걸리게 된다.

예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이, 6분력계의 힘(Fx)에 대한 계측 상태를 교정하고자 할 경우에는, 고정척(30)에 분력계(31)를 장착하고, 분력계(31)에 디스크(50)를 장착한 다음, 상기 가역 모터(39)를 조작하여 이동 플레이트(33)의 위치를 상기 하부 도르래(60)와 디스크(50)의 레벨을 일치시킨 후에, 디스크(50)의 고정구(52a)에 와이어(90)를 연결하고 와이어(90)의 진행 방향으로 이동하여 위치 고정시킨 하부 도르래(60)에 와이어를 건 후 추(91)를 달아 아래로 내려뜨린다. 이와 같은 상태에서 6분력계에는 추의 중량에 대응하는 힘이 가해지게 되는 것이다.

도5에 도시된 바와 같이, 6분력계의 모멘트(My)에 대한 계측 상태를 교정하고자 할 경우에는, 상기 도4에 관련하여 설명한 바와 같이 분력계(31)와 디스크(50)를 장착한 다음, 하부 도르래(60)와 디스크(50)의 레벨을 일치시킨 후에, 디스크(50)의 고정구(52c,52d)에 각각 와이어(90)를 연결하여 와이어(90)의 진행 방향으로 이동하여 위치 고정시킨 두 하부 도르래(60)에 와이어를 건 후 추(91)룰 달아 아래로 내려뜨린다. 여기에서 두 고정구(52c,52d)에 와이어를 연결하여 서로 반대방향의 하중을 가하는 것은 6분력계에 짝힘을 걸리도록 하므로써 순수 모멘트만이 작용하게 하기 위한 것이다. 이와 같은 상태에서 6분력계에는 추의 중량에 대응하는 힘에 의한 모멘트(My)가 가해지게 되는 것이다.

도6을 참조하여 지렛대(100)를 이용한 6분력계의 교정에 대해 설명한다. 지렛대(100)는 전술한 하부 도르래 설치판(61)에 볼트로 고정되며, 지렛대(100)는 그 지지점(O1)이 한쪽으로 편중되게, 예를 들어 지렛대 길이의 5대1이 위치에 형성되어 있어서 디스크(50)에 가해지는 추의 하중을 배가시키는 작용을 하므로써 가벼운 추를 사용하면서도 큰 하중을 줄 수 있는 이점이 있다.

지렛대(100)를 이용하여 6분력계의 힘(Fx)을 교정하고자 할 경우에는, 상기 도4에 관련하여 설명한 바와 같이 분력계(31)와 디스크(50)를 장착한 다음, 디스크(50)의 고정구(52a)에 와이어(90)를 연결하여 와이어(90)의 진행 방향의 하부 도르래 설치판(61)에 고정시킨 지렛대(100)의 일단에 와이어 연결한 후, 상기 지렛대(100)의 타단에 와이어(90)를 다시 연결하여 와이어(90)를 지렛대(100)에 직각이 되는 방향으로 진행하고, 이 와이어를 대항하는 쪽 하부 도르래 설치판(61)에 와이어의 진행방향에 고정시킨 하부 도르래(60)에 건 후, 추룰 달아 아래로 내려뜨린다. 이와 같은 상태에서 6분력계에는 추의 중량의 지렛대 비율만큼 배가된 힘이 가해지게 되는 것이다.

도르래 설치판(70)에 설치된 도르래(80)는 6분력계의 다른 힘이나 모멘트를 교정할 때 와이어를 상부로 올려 거는 데 사용되며, 이에 대한 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 6분력계 교정장치(1)에 의하면, 교정장치의 세팅을 변경하지 않고도 1분력에서 6분력에 대한 교정을 선택적으로 정밀하게 반복 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 하부 스탠드(21)와 상기 하부 스탠드(21) 상단에 고정 설치되는 상부 스탠드(22)를 포함하는 스탠드부(20); 상기 하부 스탠드(21)를 따라 상하로 이동 가능하게 설치된 분력계 고정척(30); 상기 고정척(30)에 장착된 분력계(31)에 체결되어 상기 분력계(31)에 각각의 분력과 모멘트를 전달하고 다수의 와이어 연결구(52)가 형성된 디스크(50); 상기 하부 스탠드(21)의 상단 둘레에 이동 가능하게 장착되는 다수의 하부 도르래(60); 및 상기 상부 스탠드(22)의 상단에 설치되고, 와이어가 통과할 수 있는 구멍(81) 또는 슬릿(82)이 다수 형성된 도르래 설치대(70); 상기 도르래 설치대(70)에 상기 슬릿(82)이 형성된 방향으로 이동 및 고정 가능하게 설치된 다수의 상부 도르래(80); 및 상기 디스크(50)에 연결되어 상기 상부 또는 하부 도르래(60,80)에 걸리고 말단에 추(91)가 장착되는 다수의 와이어(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 와이어(90)에는 지렛대(100)를 중개하여 연결되는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정척(30)을 하부 스탠드(21)에 대해 상하로 이동시키는 장치는, 고정척(30)이 고정되고 상기 하부 스탠드(21) 내에 상하 이동 될 수 있게 끼워지는 이동 플레이트(33), 상기 하부 스탠드(21)의 각 코너에 상하로 고정 설치되어 상기 이동 플레이트(33)를 안내하는 다수의 가이드바(34), 상기 이동 플레이트(33)에 나사결합되는 나사가 형성된 다수의 구동축(35), 상기 구동축(35) 중 적어도 하나를 구동하는 가역 모터(39), 및 상기 다수의 구동축(35)에 걸린 타임벨트(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하부 도르래(60)는 상기 하부 스탠드(21)의 둘레에 설치된 하부 도르래 설치판(61)에 클램프(62)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 도르래(80)는 상기 도르래 설치대(70) 상면에 형성된 가이드(83)를 따라 이동되고 고정볼트(84)로 고정되는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 도르래 설치대(70)에는 그 중심에 와이어 통과구(81)가 형성되어 있고, 중심으로부터 외각 방향으로는 다수의 와이어 통과 슬릿(82)이 다수 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 6분력계 교정장치.