KR20080101548A - 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치 - Google Patents

틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치 Download PDF

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Abstract

항공기의 틸트 로터 허브에 장착되는 인장-비틀림 스트랩의 하중 시험장치에 있어서, 외관을 형성하고, 상기 인장-비틀림 스트랩이 수용되는 하우징과, 상기 인장-비틀림 스트랩의 양측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 인장 하중을 인가하는 인장 하중 인가부와, 상기 인장-비틀림 스트랩의 일측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 비틀림 하중을 인가하는 비틀림 하중 인가부와, 상기 인장 하중 인가부에 구비되어 인장 하중을 측정하기 위한 제1 측정부 및 상기 비틀림 하중 인가부에 구비되어 비틀림 하중을 측정하기 위한 제2 측정부를 포함하는 시험장치를 제공한다. 따라서, 인장-비틀림 스트랩의 인장 강도와 비틀림 하중 및 강도를 하나의 시험장치에서 동시에 측정하는 것이 가능하며, 인장 강도와 비틀림 강도를 정확하고 용이하게 측정할 수 있다.
틸트 로터, 인장-비틀림 스트랩, 인장 강도 시험, 비틀림 하중 및 강도 시험

Description

틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치{TENSION-TORSION STRAP TEST DEVICE FOR TILTROTOR HUB}
도 1은 틸트 로터 허브 장치의 일 예를 설명하기 위한 사시도;
도 2는 도 1의 허브 장치의 단면도;
도 3은 도 1의 허브 장치의 인장-비틀림 스트랩을 설명하기 위한 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인장-비틀림 스트랩의 시험장치를 설명하기 위한 사시도;
도 5는 도 4의 시험장치의 평면도;
도 6은 도 4의 시험장치에서 인장 하중 인가부를 설명하기 위한 단면도;
도 7은 도 4의 시험장치에서 비틀림 하중 인가부를 설명하기 위한 사시도;
도 8은 도 7의 비틀림 하중 인가부를 설명하기 위한 요부 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 시험장치 11: 하우징
100: 인장-비틀림 스트랩 120: 허브 플렉셔
200: 인장 하중 인가부 201: 고정핀
210: 제1 측정부 221,223: 홀더부
230: 인장 조절부 231: 스크류
235: 핸들 250: 베어링부
251: 베어링 하우징 300: 비틀림 하중 인가부
310: 제2 측정부 321: 제1 링크
325: 제3 링크 330: 비틀림 조절부
331: 제2 링크 332: 제2 가이드
333: 지지부 334: 제1 가이드
본 발명은 인장-비틀림 스트랩의 하중 시험장치에 관한 것으로, 보다 더 자세히 설명하면 헬기 또는 틸트 로터 항공기의 허브용 인장-비틀림 스트랩의 인장 강도와 비틀림 하중 및 강도를 시험하기 위한 시험장치에 관한 것이다.
로터를 이용하는 유, 무인항공기와 R/C 모형항공기는 회전하는 로터 축으로부터 발생하는 회전력을 통해 블레이드에 의해 생성되는 양력을 이용하여 비행한다. 양력은 블레이드의 받음각(angle of attack), 즉 블레이드의 기준선과 공기 유동이 이루는 각을 조정함으로써 발생한다.
블레이드는 로터 축을 중심으로 회전하면서 각도를 조정하기 때문에, 블레이드는 자유로이 각도 조절이 가능하도록 허브 장치에 연결될 수 있는 구조물을 가진다.
블레이드와 허브 장치의 연결은 다양한 방법으로 이루어지나, 간단한 구조물 을 가지도록 설계된 로터의 경우 허브 플렉셔와 피치 케이스를 중심으로 구성된다. 허브 플렉셔와 피치 케이스는 인장-비틀림 스트랩(TTS, Tension-Torsion Strap)을 통해 최종적으로 연결되어 블레이드의 회전운동에 의한 인장과 비틀림을 견디게 된다.
여기서, 허브 플렉셔와 인장-비틀림 스트랩은 블레이드의 회전운동에 필요한 받음각의 조정에 필요한 구조물로서, 블레이드가 허브 플렉셔와 인장-비틀림 스트랩 없이 피치 케이스에 고정되면 로터 축 회전으로 발생하는 원심력은 견딜 수 있으나 받음각 조정은 할 수 없게 된다.
인장-비틀림 스트랩은 블레이드를 로터 축 회전에 의한 원심력에 대해 허브 플렉셔와 피치 케이스를 고정하는 역할을 함과 동시에, 블레이드 받음각에 의해 회전하는 블레이드의 비틀림 모멘트 하중을 견디며 받음각 상쇄 후 원위치로 복귀시키는 역할도 수행한다.
즉, 인장-비틀림 스트랩은 인장과 비틀림 하중을 동시에 견디면서 인장과 비틀림 의 두 하중이 상쇄될 때 허브 장치가 원래 형상으로 복원될 수 있도록 탄성을 갖는 재질로 구성된다. 인장-비틀림 스트랩은 허브 장치에서 요구하는 성능의 강도와 탄성을 갖기 위해서 일반적으로 금속재질의 와이어를 사용한다. 인장-비틀림 스트랩은 와이어의 다발로 형성되기 때문에 인장-비틀림 스트랩에 적절한 크기의 인장 하중을 인가하여 와이어 다발이 인장-비틀림 스트랩에 감긴 형태를 유지하도록 한다. 즉, 와이어 자체의 탄성력으로 인해 원래 모양으로 복원되어 인장-비틀림 스트랩에 감긴 와이어가 허브 플렉셔 내부에 접촉되는데 이 상태에서 비틀림 하중이 가해지면 표면 마찰저항으로 인해 허브 장치의 성능을 저하 시키게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 허브 플렉셔는 피치 케이스 안쪽에서 인장-비틀림 스트랩이 직선 형상을 유지할 수 있는 길이를 가진다.
인장-비틀림 스트랩은 블레이드에서 발생하는 큰 원심력을 견디는 구성요소로서, 파손이 발생하는 경우 항공기의 사고와 직결되는 중요한 부품으로서 개발시 강도 시험이 필수적으로 요구된다.
틸트 로터의 경우 최대 60도 범위의 피치각 조종이 요구되며 이로 인하여 인장-비틀림 스트랩의 비틀림 범위는 최소 30도 이상 요구된다. 또한, 인장-비틀림 스트랩의 복원력은 비틀림 각에 비례하여 증가하며, 틸트 로터의 경우 이러한 복원력이 피치 링크 하중의 큰 비중을 차지한다. 따라서, 틸트 로터용 인장-비틀림 스트랩의 경우 인장 하중 시험뿐만 아니라 비틀림 하중 시험과 상기 비틀림 하중에 대한 비틀림 강도 시험이 필요하다. 특히 전기-서보 작동기를 이용하는 무인기의 경우 제한된 작동기 부하능력으로 인하여 인장-비틀림 스트랩의 비틀림 하중 시험이 필수적으로 요구된다.
일반적으로 큰 인장 하중에 대한 강도 시험을 위한 인장 시험장치는 유압을 이용하여 인장 하중을 인가하게 되는데, 이러한 형태의 시험장치를 구성하기 위해서는 상당히 복잡하고 고가의 유압 시스템이 요구된다.
또한, 기존 유압을 이용한 인장 시험장치를 비틀림 시험에 적용하기 위해서는 비틀림 시험을 위한 별도의 추가 장치가 요구되며, 유압을 이용한 시험장치의 경우 유압 시스템이 설치된 제한된 장소에서만 시험이 가능하며 활용성 측면에서 비효율적인 문제가 있다.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
본 발명의 목적은 틸트 로터 허브의 핵심 구성품인 인장-비틀림 스트랩의 인장 강도 시험과 비틀림 시험을 동시에 수행할 수 있는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고가이면서 복잡한 유압 시스템에 의한 시험장치를 대신하여 볼트의 회전력을 인장력으로 전환하는 간단한 기계장치를 적용하여 이동성 및 활용성이 우수한 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 하중 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 틸트 로터뿐만 아니라, 일반 헬리콥터용 인장-비틀림 스트랩의 구조 시험에도 직접 활용될 수 있는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스러스트 베어링을 적용함으로서 인장력에 의한 마찰력을 줄여 인장-비틀림 스트랩의 순수 복원력 측정이 용이한 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 항공기의 틸트 로터 허브에 장착되는 인장-비틀림 스트랩의 하중 시험장치는, 외관을 형성하고, 상기 인장-비틀림 스트랩이 수용되는 하우징과, 상기 인장-비틀림 스트랩의 양측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 인장 하중을 인가하는 인장 하중 인가부와, 상기 인장-비틀림 스트랩의 일측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 비틀림 하중을 인가하는 비틀림 하중 인가부와, 상기 인장 하중 인가부에 구비되어 인장 하중을 측정하기 위한 제1 측정부 및 상기 비틀림 하중 인가부에 구비되어 비틀림 하중을 측정하기 위한 제2 측정부를 포함한다.
실시예에서, 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부 중 적어도 하나는 로드셀을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 상기 인장 하중 인가부는, 상기 인장-비틀림 스트랩의 양단부를 고정시키는 홀더부 및 상기 인장-비틀림 스트랩의 축방향을 따라 상기 홀더부에 결합되며, 회전에 의해 상기 인장-비틀림 스트랩에 가해지는 인장력의 크기를 가변시키는 인장 조절부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 인장 하중 인가부는 상기 인장 조절부의 회전에 의해 상기 홀더부가 직선운동 가능하도록 상기 홀더부와 상기 인장 조절부가 스크류 결합될 수 있다.
실시예에서, 상기 제1 측정부는 상기 인장-비틀림 스트랩의 인장 변형을 측정할 수 있도록 상기 인장-비틀림 스트랩에서 상기 인장 조절부와 대향되는 단부에 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 인장 하중 인가부에는 비틀림 하중 인가 시 상기 인장-비틀림 스트랩의 축방향 마찰력을 지지하기 위한 베어링부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 베어링부는 상기 홀더부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 베어링부는 축방향 하중을 지지할 수 있도록 스러스트 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 상기 비틀림 하중 인가부는 상기 홀더부에 연결된다. 여기서, 상기 비틀림 하중 인가부는, 상기 인장-비틀림 스트랩에 인가되는 비틀림 하중을 가변시키는 비틀림 조절부 및 상기 비틀림 조절부와 상기 인장 하중 인가부에 각각 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩으로 비틀림 하중을 인가하기 위한 제1 링크를 포함하여 구성된다.
예를 들어, 상기 비틀림 조절부는, 상기 인장-비틀림 스트랩의 비틀림 각을 조절하기 위한 제1 가이드가 형성된 비틀림 각 조절부, 일단은 상기 제1 링크와 연결되고, 타단은 상기 비틀림 각 조절부에 회전 가능하게 결합되는 제2 링크 및 상기 제2 링크 상에 구비되어, 상기 제1 가이드에 선택적으로 결합됨에 따라 상기 제2 링크를 고정시키는 제2 가이드를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 가이드는 퀵 릴리스 핀(quick release pin)일 수 있다.
실시예에서, 상기 인장-비틀림 스트랩에 인가되는 비틀림 하중을 용이하게 조절할 수 있도록 상기 제1 링크와 상기 제2 링크는 평행하게 배치할 수 있다. 그리고, 상기 제2 측정부는 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 구비될 수 있다.
따라서, 인장-비틀림 스트랩의 인장 강도 시험과 비틀림 하중 및 강도 시험을 동시에 수행할 수 있으며, 간단한 구조로 하중의 인가가 가능하여 시험장치의 이동성 및 활용성이 우수한 장점이 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 틸트 로터 허브 및 인장-비틀림 스트랩에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 인장-비틀림 스트랩을 구비하는 허브 장치의 일 예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 허브 장치의 단면도이고, 도 3은 인장-비틀림 스트랩을 설명하기 위한 사시도이다.
도면을 참조하면, 허브 장치(1)는 로터(160) 축에 고정되는 허브 플렉셔(120), 블레이드(150)와 연결되는 피치 케이스(151), 상기 허브 플렉셔(120)와 상기 피치 케이스(151)를 연결하는 인장-비틀림 스트랩(100)으로 이루어진다.
상기 허브 플렉셔(120)는 로터(160) 축에 고정되고, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 고정이 가능하도록 상기 허브 플렉셔(120)의 내부에는 소정 공간이 형성된다. 또한, 상기 허브 플렉셔(120)와 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 핀으로 결합된다.
상기 인장-비틀림 스트랩(100)에서 상기 허브 플렉셔(120)에 삽입된 대향편에는 피치 케이스(151)가 장착된다. 또한, 상기 피치 케이스(151)와 상기 인장-비틀림 스트랩(100) 역시 핀을 이용하여 결합된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 로터(160)는 상기 허브 플렉셔(120)와 상기 피치 케이스(151)에 각각 연결되고, 상기 허브 플렉셔(120)는 상기 블레이드(150)와 연결되어 있으므로, 상기 로터(160)의 회전력은 상기 피치 케이스(151), 상기 인장-비틀림 스트랩(100) 및 상기 허브 플렉셔(120)를 통해 상기 블레이드(150)로 전달된다.
즉, 상기 로터(160)로부터 전달된 회전력으로 인하여 상기 블레이드(150)가 회전하게 된다. 여기서, 상기 블레이드(150)가 회전함에 따라 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 원심력 방향의 인장 하중이 인가되고, 상기 블레이드(150)의 받음각 조정에 의해 비틀림 하중이 인가된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 상기 로터(160)와 상기 블레이드(150) 사이의 인장 하중 및 비틀림 하중을 전달하는 구성요소로서, 소정 크기의 인장 강도와 비틀림 강도를 갖는 재질과 구조로 형성된다. 예를 들어, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 금속 와이어일 수 있다. 또한, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 금속 와이어를 복수회 권선되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 금속 와이어는 다양한 금속 재질로 형성될 수 있으나, 일반적으로 금속 재질을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 형상과 재질은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 허브 장치(1)의 형상, 인장 및 비틀림 하중의 설계 요구조건에 따라 제작될 수 있다.
한편, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 상기 로터(160)와 상기 블레이드(150) 사이에서 인장 하중과 비틀림 하중을 전달할 수 있는 구조를 갖는다. 그리고, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 일정 크기 이상의 인장 하중 및 비틀림 하중을 견딜 수 있는 소정의 강도가 요구된다. 따라서, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 인장 강도와 비틀림 하중을 측정하기 위한 시험장치를 필요로 한다. 또한, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 비틀림 하중에 대한 비틀림 강도의 측정이 추가로 요구된다 할 것이다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치(10)에 대해 상세하게 설명한다.
도면을 참조하면, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 강도 시험을 위한 시험장치(10)는 하우징(11)과, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 인장 강도를 측정하기 위한 인장 하중 인가부(200)와, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 비틀림 하중 및 강도를 측정하기 위한 비틀림 하중 인가부(300)으로 이루어진다.
상기 하우징(11)은 상기 시험장치(10)의 외관을 형성하며, 상기 인장 하중 인가부(200) 및 상기 비틀림 하중 인가부(300)의 하중을 지지하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 하우징(11)은 상기 시험장치(10)의 구조를 단순화 하고, 이동성을 향상시킬 수 있도록 위해서 박스 형태를 가질 수 있다.
상기 인장 하중 인가부(200)는 상기 하우징(11)에 구비되고, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 양단부에 장착된다. 상기 인장 하중 인가부(200)는 홀더부(221,223), 인장 조절부(230) 및 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가된 인장 하중의 크기를 측정하기 위한 제1 측정부(210)를 포함한다.
상기 홀더부(221,223)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 양단부에 결합되어, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)을 고정시킨다. 예를 들어, 상기 홀더부(221,223)와 상기 인장-비틀림 스트랩(100)은 고정핀(201)에 의해 결합된다.
또한, 상기 홀더부(221,223)는 상기 인장 조절부(230)로부터 상기 인장-비틀림 스트랩(100)으로 인장 하중을 전달한다. 예를 들어, 상기 홀더부(221,223)는 상기 하우징(11)에 고정된 제1 홀더(221)와, 상기 인장 조절부(230)와 결합되어 상기 인장 조절부(230)에 의해 이동함에 따라 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인장 변형을 발생시키는 제2 홀더(223)로 구성된다.
상기 인장 조절부(230)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 축방향을 따라 결합되어 회전에 의해 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 인장 하중의 크기를 조절한다. 예를 들어, 상기 인장 조절부(230)는 스크류(231)일 수 있다. 또한, 상기 스크류(231)의 회전을 발생시키기 위한 핸들(235)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 스크류(231)를 회전시킴에 따라 상기 제2 홀더(223)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 축방향을 따라 이동하고, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인장 변형이 발생된다. 또한, 상기 핸들(235)의 이용하여 상기 스크류(231)의 회전수를 조절함으로써, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 인장 변형이 조절되며, 결과적으로 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 인장 하중의 크기를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 인장 조절부(230)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 인장 하중의 크기를 최대한 미세하게 조절할 수 있도록 미세 피치를 갖는 스크류(231)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 측정부(210)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 인장 변형을 이용하여 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가된 인장 하중을 측정하는 로드셀(load cell)일 수 있다. 또한, 상기 제1 측정부(210)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 인장 변형을 정확하게 측정하기 위해서 상기 제1 홀더(221)와 상기 하우징(11) 사이에 구비될 수 있다.
상기 비틀림 하중 인가부(300)는 제1 링크(321), 비틀림 조절부(330) 및 상 기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가된 비틀림 하중의 크기를 측정하기 위한 제2 측정부(310)를 포함한다.
여기서, 상기 비틀림 하중 인가부(300)는 상기 인장 하중 인가부(200)와 연결된다. 따라서, 상기 시험장치(10)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인장 강도와 비틀림 하중과 그에 따른 비틀림 강도를 동시에 동일 시험장치(10)에서 측정하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제1 링크(321)는 상기 제2 홀더(223)에 연결된다. 상세하게는, 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1 링크(321)는 상기 인장 조절부(230)에 의해 회전함에 따라 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 비틀림 변형을 발생시킨다. 여기서, 상기 제1 링크(321)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 큰 비틀림 하중을 전달할 수 있도록 소정 크기 이상의 강도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 홀더(223)의 결합 구조 역시 비틀림 하중을 용이하게 전달할 수 있음은 물론 상기 인장-비틀림 스트랩(100)으로 전달되는 비틀림 하중에 의해 변형이 발생하지 않는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 링크(321)는 상기 제2 홀더(223)를 관통하여 수용 고정될 수 있다.
상기 비틀림 조절부(330)는 상기 제1 링크(321)를 회전시킴에 따라 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 비틀림 하중을 인가할 수 있도록 상기 제1 링크(321)와 연결되는 제2 링크(331)와, 상기 제2 링크(331)가 회전 가능하게 구비되는 지지부(333)를 포함한다. 예를 들어, 상기 지지부(333)는 상기 하우징(11)의 일면에 고정되는 플레이트 형태를 갖고, 상기 제2 링크(331)는 상기 지지부(333)의 면을 따 라 회전 가능하도록 상기 지지부(333)에 일단부가 힌지 고정될 수 있다.
한편, 상기 지지부(333)에는 상기 제2 링크(331)의 회전각(θ)을 안내하는 제1 가이드(334)가 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드(334)는 상기 지지부(333)에 동일한 간격으로 형성된 복수개의 홀일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가이드(334)는 상기 제2 링크(331)가 상기 지지부(333)에 힌지 결합된 축을 중심으로 하는 원주상에 동일한 간격으로 형성된 복수개의 홀일 수 있다. 또한, 상기 제2 링크(331) 상에는 상기 제1 가이드(334)와 대응되어 상기 제1 가이드(334) 중 하나와 선택적으로 결합됨으로써 상기 제2 링크(331)를 고정시키기 위한 제2 가이드(332)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 가이드(332)는 퀵 릴리스 핀(quick release pin)일 수 있다. 즉, 상기 제2 가이드(332)를 상기 제1 가이드(334)에서 해제한 상태에서는 상기 제2 링크(331)의 회전이 가능하고, 상기 제2 가이드(332)를 상기 제1 가이드(334) 중 하나에 삽입함으로써 상기 제2 링크(331)가 고정되므로, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 비틀림 하중을 용이하게 인가하고 조절할 수 있다.
한편, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)는 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)가 평행하게 배치됨에 따라, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 비틀림 변형이 발생한 상태에서도 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)는 항상 평행한 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 제2 링크(331)의 회전각(θ)을 통해 상기 제1 링크(321)의 회전각(θ)을 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 상기 제1 링크(321)의 회전각(θ)은 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 비틀림 변형이므로, 결과적으로, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 비틀림 하중을 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
여기서, 상기 제2 측정부(310)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 비틀림 변형을 이용하여 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가된 비틀림 하중을 측정하는 로드셀(load cell)일 수 있다. 또한, 상기 제2 측정부(310)는 상기 제1 링크(321)와 상기 비틀림 조절부(330) 사이에 구비된다. 특히, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)는 평행하게 배치되고, 상기 제2 측정부(310)는 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)를 연결하는 제3 링크(325) 상에 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)의 회전 중심을 동일 선상에 배치하고, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)를 수평으로 연결하는 상기 제3 링크(325) 상에 상기 제2 측정부(310)를 구비할 수 있다. 따라서, 상기 제1 링크(321)와 상기 제2 링크(331)가 회전하여 상기 인장-비틀림 스트랩(100)이 비틀림 변형이 발생한 상태에서도 상기 제3 링크(325)는 수평 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 비틀림 모멘트는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 비틀림 하중과 상기 비틀림 조절부(330)와 상기 인장-비틀림 스트랩(100) 사이의 거리의 곱으로서 구할 수 있다. 즉, 상기 제2 측정부(310)는 상기 제1 링크(321)의 회전각(θ)과 비교하여 90° 차이가 발생하므로, 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인가되는 비틀림 모멘트는 상기 제2 측정부(310)에서 측정된 비틀림 하중 값과 코사인 θ(cos(θ)) 값의 곱으로서 구할 수 있다.
한편, 상기 인장 하중 인가부(200)에는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인 장 하중이 인가된 상태에서 비틀림 하중을 인가할 경우, 비틀림 하중을 정확하게 인가하기 위해서는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 비틀림 방향 마찰력을 최소화해야 한다. 따라서, 상기 인장 하중 인가부(200)에는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)의 축방향 마찰력을 최소화하기 위한 베어링부(250)가 구비된다. 예를 들어, 상기 베어링부(250)는 상기 비틀림 하중 인가부(300)가 연결되는 제2 홀더(223)에 구비되고, 스러스트 베어링(thrust bearing)일 수 있다. 여기서, 상기 제2 홀더(223)는 상기 베어링부(250)의 베어링 하우징(251)과 일체로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 시험장치(10)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인장 하중이 인가된 상태에서 비틀림 하중을 인가하고, 인가된 비틀림 하중의 크기를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 상기 시험장치(10)는 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 비틀림 하중이 인가된 상태에서 상기 인장-비틀림 스트랩(100)에 인장 하중을 인가하고, 인가된 인장 하중의 크기를 조절할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 첫째, 틸트 로터 허브의 핵심 구성품인 인장-비틀림 스트랩의 인장 강도 시험과 비틀림 시험을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 고가이면서 복잡한 유압 시스템에 의한 시험장치를 대신하여 볼트의 회전력을 인장력으로 전환하는 간단한 기계장치를 적용함으로써 이동성 및 활용성이 우수하다.
셋째, 본 발명은 틸트 로터 뿐만 아니라, 일반 헬리콥터용 인장-비틀림 스트랩의 구조 시험에도 직접 활용될 수 있다.
넷째, 본 발명은 스러스트 베어링을 적용함으로써 인장력에 의한 마찰력을 줄여 인장-비틀림 스트랩의 순수 복원력 측정이 용이한 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 항공기의 틸트 로터 허브에 장착되는 인장-비틀림 스트랩의 하중 시험장치에 있어서,
    외관을 형성하고, 상기 인장-비틀림 스트랩이 수용되는 하우징;
    상기 인장-비틀림 스트랩의 양측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 인장 하중을 인가하는 인장 하중 인가부;
    상기 인장-비틀림 스트랩의 일측에 연결되어 상기 인장-비틀림 스트랩에 비틀림 하중을 인가하는 비틀림 하중 인가부;
    상기 인장 하중 인가부에 구비되어 인장 하중을 측정하기 위한 제1 측정부; 및
    상기 비틀림 하중 인가부에 구비되어 비틀림 하중을 측정하기 위한 제2 측정부;
    를 포함하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부 중 적어도 하나는 로드셀인 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인장 하중 인가부는,
    상기 인장-비틀림 스트랩의 양단부를 고정시키는 홀더부; 및
    상기 인장-비틀림 스트랩의 축방향을 따라 상기 홀더부에 결합되며, 회전에 의해 상기 인장-비틀림 스트랩에 가해지는 인장력의 크기를 가변시키는 인장 조절부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인장 조절부의 회전에 의해 상기 홀더부가 직선운동 가능하도록 상기 홀더부와 상기 인장 조절부가 스크류 결합된 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 측정부는 상기 인장-비틀림 스트랩에서 상기 인장 조절부와 대향되는 단부에 구비된 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 인장 하중 인가부는 비틀림 하중 인가시 상기 인장-비틀림 스트랩의 축 방향 마찰력을 지지하는 베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베어링부는 상기 홀더부에 구비된 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 베어링부는 스러스트 베어링인 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 비틀림 하중 인가부는 상기 홀더부에 연결되는 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비틀림 하중 인가부는,
    상기 인장-비틀림 스트랩에 인가되는 비틀림 하중을 가변시키는 비틀림 조절부; 및
    상기 비틀림 조절부와 상기 인장 하중 인가부에 각각 연결되어 상기 인장-비 틀림 스트랩으로 비틀림 하중을 인가하기 위한 제1 링크;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비틀림 조절부는,
    상기 인장-비틀림 스트랩의 비틀림 각을 조절하기 위한 제1 가이드가 형성된 비틀림 각 조절부;
    일단은 상기 제1 링크와 연결되고, 타단은 상기 비틀림 각 조절부에 회전 가능하게 결합되는 제2 링크; 및
    상기 제2 링크 상에 구비되어, 상기 제1 가이드에 선택적으로 결합됨에 따라 상기 제2 링크를 고정시키는 제2 가이드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 가이드는 퀵 릴리스 핀(quick release pin)인 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 링크와 상기 제2 링크는 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제2 측정부는 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 틸트 로터 허브용 인장-비틀림 스트랩의 시험장치.
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