KR20060048257A - 비트 레벨 표시장치 - Google Patents

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KR20060048257A
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Abstract

본 발명은 기준주파수(Ω) 및 고조파계수(B)에 따라, 평가신호(E)로부터
- [상기 기준주파수(Ω)×상기 고조파계수(B)]의 계산값과 동일한 주파수의 제1가속도 신호(γB); 및
- [상기 기준주파수(Ω)×상기 고조파계수(B)-1]의 계산값과 동일한 주파수의 제2가속도 신호(γB-1)
를 추출하는 분석수단(FT)을 구비하고,
상기 가속도 신호(γB, γB-1)를 수신하여 상기 비트레벨(L)을 발생하는 제어회로(CC)를 더 구비하는 비트레벨(L) 표시장치에 관한 것이다.
회전추진, 헬리콥터, 비트레벨, 표시장치, 가속도, 신호

Description

비트 레벨 표시장치{A DEVICE FOR INDICATING A BEAT LEVEL}
도 1은 본 발명의 비트 레벨 표시장치의 블록도이다.
본 발명은 비트 레벨 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 기술분야는 차량, 특히 회전추진 부재를 구동하는 엔진을 장착한 차량 내의 진동분석 분야이다. 본 발명의 일반적인 적용예는 양력과 추진력을 제공하는 메인 로터에 의해 주로 유발되는 높은 레벨의 진동을 발생하는 헬리콥터이다.
진동은 여러 가지 재료에서 피로현상으로 발전하고, 따라서 안전에 직접적인 영향을 미치게 되는 응력을 표현하는 것이므로 차량 내부에서 발생하는 진동의 특징을 명확히 하는 것은 중요한 일이다. 또, 진동은 차량에 장착된 여러 가지 설비의 성능을 저하하기도 한다. 또, 헬리콥터의 캐빈(cabin) 내의 진동에 의해 탑승자와 조종사의 탑승감이 결정되며, 당연히 조종사가 느끼는 탑승감은 안전을 위한 필수요소가 된다.
이에 따라, 건전 사용 및 감시 시스템(health usage and monitering system; HUMS)으로 알려진 헬리콥터의 연속 진동기록장치가 주지되어 있다. 이 장치는 식별 주파수 Ω, 2Ω, 또는 BΩ(여기서, Ω는 로터의 회전속도, B는 로터에 장착된 블레이드의 수를 나타낸다.)에서 진동수준이 소정의 임계치를 초과할 때마다 착탈식 감시 카트리지 내에 경보를 기록한다.
또, 캐빈 내의 진동감소를 위해 고조파B를 제외한 상태에서 로터를 기본주파수Ω의 각 고조파에서 평형시키는 기술도 주지되어 있다.
그러나, 현재 식별주파수에 국한되지 않고 진동레벨을 표시하는 수단은 알려져 있지 않다. 즉, 로터의 전체적인 거동을 고려할 수 있는 수단은 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 단순한 주파수 분석에 의해 검출이 불가능한 평형결함(equilibrium defect)을 평가할 수 있는 진동레벨 표지장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 비트레벨 표시장치는,
기준주파수 및 고조파계수에 따라, 평가신호로부터
- [상기 기준주파수×상기 고조파계수]의 계산값과 동일한 주파수의 제1가속도 신호; 및
- [상기 기준주파수×상기 고조파계수]의 계산값과 동일한 주파수의 제2가속도 신호
를 추출하는 분석수단, 및
상기 가속도 신호를 수신하여 상기 비트레벨을 발생하는 제어회로를 구비한다.
또, 상기 표시장치는 상기 비트레벨이 소정의 임계치를 초과한 경우 경고신호를 발생하는 비교기를 구비한다.
먼저, 상기 비트레벨은 상기 로터의 가동부재(예를 들면, 블레이드, 피치 컨트롤 링크, 래그 댐퍼 또는 어댑터, 또는 힌지(볼베어링 또는 적층 어뷰트먼트)) 중의 하나 이상의 가동부재의 이상증상을 나타낸다.
둘째, 상기 비트는 캐빈 내에서 심각한 불안정한 느낌을 유발하여 특히 헬리콥터의 승무원 및 탑승자에게 불쾌감을 준다.
따라서, 비트레벨의 표시는 차량 유지보수시의 기본사항이 되었다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비트레벨(L)은 상기 하나의 가속도 신호의 n제곱과 다른 가속도 신호 사이의 차이 값의 함수이다.
상기 비트레벨은 (상기 하나의 가속도 신호의 n제곱)÷(상기 다른 가속도 신호)의 계산값과 동일한 것이 바람직하다.
상기 n값은 2인 것이 유리하다.
본 발명의 추가의 특징에 따르면, 상기 평가신호는 진동센서로부터 발신된다.
본 발명의 장치는 별개의 진동센서로부터 발신된 복수의 측정신호에 따라 상기 평가신호를 발생하기 위한 집신기(concentrator) 부재를 더 포함한다.
제1의 선택에서, 상기 평가신호는 상기 측정신호의 합과 동일하다.
제2의 선택에서, 상기 평가신호는 상기 측정신호의 최대값이다.
또, 상기 기준주파수는 회전속도센서로부터 발신된다.
본 발명은 특히 헬리콥터에 적용하는 것이 유리하다. 그 경우, 상기 회전속도는 메인 로터의 회전속도이고, 고조파계수는 상기 로터의 블레이드의 수와 동일하다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 본 발명은 복수의 블레이드를 가진 로터를 장착한 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치에 있어서,
- 상기 항공기 내의 진동을 측정하기 위한 진동센서(S1, S2, S3);
- 상기 로터의 회전속도를 측정하기 위해 기준주파수(Ω)를 가지는 기준신호를 제공하는 속도센서(T);
- 상기 진동센서로부터 발신된 진동신호(E)의 고조파 성분을 동기분석하기 위해, 상기 진동센서 및 속도센서에 접속됨과 동시에 상기 진동신호(E)로부터 i) 상기 로터의 블레이드의 수와 동일한 [상기 기준주파수(Ω)×고조파계수(B)]의 계산값과 동일한 주파수(BΩ)의 제1고조파 성분(γB), 및 ii) [상기 기준주파수(Ω)×고조파계수(B)-1]의 계산값과 동일한 주파수((B-1)Ω)의 제2고조파 성분(γB-1)을 추출하도록 배치된 동기분석수단(FT); 및
- 상기 동기분석수단(FT)에 접속되고, 상기 제1고조파 성분 및 제2고조파 성분을 수신하고, 하나의 비트레벨(L)을 출력하는 제어회로(DC)를 구비하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치를 제공한다.
이하, 첨부한 본 발명의 장치의 블록도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 대 하여 상세히 설명하다.
도면에서, 헬리콥터 내에는 진동을 측정하기 위한 제1센서, 제2센서 및 제3센서(S1, S2 및 S3)가 설치된다. 이들 3개의 센서는 이들 센서에 미치는 가속도를 나타내는 제1측정신호, 제2측정신호 및 제3측정신호(C1, C2 및 C3)를 전송한다. 이들 센서는 가속도계 또는 스트레인게이지로 구성하는 것이 바람직하다.
집신기 부재(concentrator member)(MM)는 상기 3개의 측정신호(C1, C2 및 C3)를 수신하고, (함수를 이용하여) 이들을 조합하여 평가신호(E)를 발생한다.
제1의 선택에서, 상기 평가신호는 측정신호의 합이다.
제2의 선택에서, 상기 평가신호는 측정신호의 최대값을 취한다.
또, 본 발명은 단일의 센서를 이용하는 경우에도 적용된다. 이 경우, 센서는 직접 평가신호(E)를 전송하며, 집신기 부재(MM)는 생략된다.
타코미터(T)는 상기 헬리콥터의 메인 로터의 회전속도(Ω)를 발생한다.
분석수단(FT)은 상기 평가신호(E)를 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 전치한다. 이 분석수단은 로터의 회전속도(Ω)와 상기 로터의 블레이드 수(B)에 액세스하여 주파수 B*Ω(여기서, "*"는 곱셈표시)의 평가신호의 스펙트럴 성분(spectral component)을 나타내는 제1가속도 신호(γB)를 발생한다.
또, 상기 분석수단은 주파수 (B-1)*Ω의 평가신호의 스펙트럴 성분을 나타내는 제2가속도 신호(γB-1)를 발생한다.
따라서, 상기 블레이드의 수(B)는 실제로 고조파계수를 나타내는 것임을 알 수 있다.
제어회로(CC)는 상기 2개의 가속도 신호(γB 및 γB-1)를 수신하여 이들 신호의 함수인 비트레벨(L)을 발생한다.
상기 비트레벨은 다음 식으로 주어진다.
L=[(γB-1)n]/(γB)
상기 식에서 n(거듭제곱)은 2로 하는 것이 유리하지만, 본 발명은 n의 숫자 구애받지 않는다. 중요한 것은 양 가속도 신호 중 하나의 가속도 신호의 n제곱과 다른 가속도 신호 사이의 차이를 측정하는 것이다.
본 장치는 상기 비트레벨(L)이 소정의 임계치(TH)를 초과하는 경우 경고신호(AL)를 발생하는 비교기(COMP)를 더 구비한다.
당연히, 본 발명은 수많은 방법으로 변경할 수 있다. 이상은 본 발명의 일실시예에 대한 설명이며, 가능한 모든 실시예를 모두 기술하는 것은 어려운 것임을 이해해야 한다. 당연히, 전술한 본 발명의 임의의 수단은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 등가의 다른 수단으로 교체할 수 있다.
본 발명에 의하면 식별주파수에 국한되지 않고 진동레벨을 표시하는 수단, 특히, 헬리콥터 등의 회전추진용 로터의 전체의 거동을 고려할 수 있는 진동레벨 표시수단을 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 기준주파수(Ω) 및 고조파계수(B)에 따라, 평가신호(E)로부터
    - [상기 기준주파수(Ω)×상기 고조파계수(B)]의 계산값과 동일한 주파수의 제1가속도 신호(γB); 및
    - [상기 기준주파수(Ω)×상기 고조파계수(B)-1]의 계산값과 동일한 주파수의 제2가속도 신호(γB-1)
    를 추출하는 분석수단(FT)을 구비하고,
    상기 가속도 신호(γB, γB-1)를 수신하여 상기 비트레벨(L)을 발생하는 제어회로(CC)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비트레벨(L)이 소정의 임계치(TH)를 초과하면 경고신호(AL)를 발생하는 비교기(COMP)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  3. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비트레벨(L)은 상기 하나의 가속도 신호(γB-1)의 n제곱과 다른 가속도 신호(γB) 사이의 정확한 차이 값의 함수인 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 비트레벨은 [상기 하나의 가속도 신호(γB-1)의 n제곱÷상기 다른 가속도 신호(γB)]의 계산값과 동일한 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 n값은 2인 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가신호(E)는 진동센서로부터 발신되는 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 별개의 진동센서(S1, S2, S3)로부터 발신된 복수의 측정신호(C1, C2, 및 C3)에 따라 상기 평가신호(E)를 발생하기 위한 집신기(concentrator) 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 평가신호(E)는 상기 측정신호(C1, C2, C3)의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 평가신호(E)는 상기 측정신호(C1, C2, C3)의 최대값 인 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준주파수(Ω)는 타코미터(T)에 의해 발생시키는 것을 특징으로 하는 비트레벨(L) 표시장치.
  11. 복수의 블레이드를 가진 로터를 장착한 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치에 있어서,
    - 상기 항공기 내의 진동을 측정하기 위한 진동센서(S1, S2, S3);
    - 상기 로터의 회전속도를 측정하기 위해 기준주파수(Ω)를 가지는 기준신호를 제공하는 속도센서(T);
    - 상기 진동센서로부터 발신된 진동신호(E)의 고조파 성분을 동기분석하기 위해, 상기 진동센서 및 속도센서에 접속됨과 동시에 상기 진동신호(E)로부터 i) 상기 로터의 블레이드의 수와 동일한 [상기 기준주파수(Ω)×고조파계수(B)]의 계산값과 동일한 주파수(BΩ)의 제1고조파 성분(γB), 및 ii) [상기 기준주파수(Ω)×고조파계수(B)-1]의 계산값과 동일한 주파수((B-1)Ω)의 제2고조파 성분(γB-1)을 추출하도록 배치된 동기분석수단(FT); 및
    - 상기 동기분석수단(FT)에 접속되고, 상기 제1고조파 성분 및 제2고조파 성분을 수신하고, 하나의 비트레벨(L)을 출력하는 제어회로(DC)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 비트레벨(L)이 소정의 임계치(TH)를 초과하면 경고신호(AL)를 발생하는 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 비트레벨(L)은 상기 하나의 고조파 성분(γB-1)의 n제곱과 상기 다른 고조파 성분(γB)의 정확한 차이 값의 함수인 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 비트레벨은 [상기 하나의 가속도 고조파 성분(γB-1)의 n제곱÷상기 다른 고조파 성분(γB)]의 계산값과 동일한 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 n값은 2인 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 별개의 진동센서로부터 발신된 복수의 측정신호(C1, C2, 및 C3)에 따라 상기 평가신호(E)를 발생하기 위한 집신기 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 진동신호(E)는 상기 측정신호(C1, C2, C3)의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 진동신호(E)는 상기 측정신호(C1, C2, C3)의 최대값인 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비트레벨(L) 표시장치.
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