KR20100041106A

KR20100041106A - 소형수리모형장치

Info

Publication number: KR20100041106A
Application number: KR1020080100117A
Authority: KR
Inventors: 서경석; 천일용; 김기철
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-04-22
Also published as: KR101001688B1

Abstract

본 발명은 경사조절장치가 구비된 수로와 저수조로 구성되는 소형수리모형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경사조절장치를 수로의 상류측에 구비하여 경사조절 시, 경사조절장치에 부가되는 하중을 경감시켜 경사조절을 용이하게 하는 동시에, 수로의 하류측에는 수로의 길이방향으로 수로 하부로 연장된 저수조를 구비함으로써 설치공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 소형수리모형장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 상부가 개구된 수조형태로 구성되되, 하류측에는 유량조절장치가 구비된 수로, 상기 수로의 상류측에 구비되어 상기 수로의 경사를 조절하는 경사조절장치 및 상기 수로의 하류측에 구비된 저수조를 포함하여 구성된다.

수리, 수로, 저수조, 경사, 조절, 장치

Description

소형수리모형장치{An experiment unit for small-scale hydraulic physical model}

일반적으로 소형수리모형장치는 실험실 또는 연구실에서 교량, 제방, 방조제 및 댐 등의 유속의 흐름이나 오염물의 농도 등을 측정하기 위하여 사용되어 지는 모형실험장치이다.

이러한 소형수리모형장치는 수로에 물을 저장하고 경사조절장치로 수로의 기울기를 조절함으로써 수로 안에 저장되어 있는 물을 수로의 상류측에서 하류측으로 흘려 저수조로 내보내도록 한다.

상술한 소형수리모형장치에 있어서, 종래의 소형수리모형장치는 수로의 경사 를 조절하기 위한 경사조절장치가 수로의 하측에 연결되어 수로의 하류측을 하방으로 내림으로써 수로 안의 물을 저수조로 흘려보내도록 하였다.

상기 종래의 소형수리모형장치에 대한 상세한 설명은 하기 도 1을 통해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 소형수리모형장치를 보여주는 전체 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 소형수리모형장치는 경사조절장치(20)가 받침부재(50)와 함께 수로(10)의 하측에 위치되어 수로(10)를 지지함과 동시에 수로(10)의 경사를 조절하고 있다.

이러한 경사조절장치(20)의 구동을 살펴보면, 손잡이(21a)가 구비된 핸들(21)이 회전될 시, 회전되는 핸들(21)에 의해 구동스프로킷(22)은 동력을 발생하여 체인(24)을 회전시키고, 상기 회전되는 체인(24)은 동력을 전달받아 보조스프로킷(23)을 회전시킨다.

이후, 보조스프로킷(23)과 연결된 기어박스(25)는 내부에 구비된 워엄기어 등을 통해 봉기어(26)를 회전시키고, 봉기어(26)에 맞물려 이동하는 이동 브래킷(28)은 가이드(27)를 따라 아래로 내려오게 된다.

이때, 이동 브래킷(28)은 고정부재(29)를 통해 수로(10)와 연결되어 있으며, 상기 수로(10)는 가이드(27)에 안내되어 아래로 내려오는 이동 브래킷(28)을 따라 함께 내려오게 되고, 이로 인해 수로(10)의 하류측 기울기는 점차 경사지게 됨으로써 수로(10) 안에 저장되어 있는 물이 수로(10)의 하류측으로 쏠리게 된다.

이에, 경사조절장치(20)는 하류측으로 쏠려 축적된 물에 의해 큰 하중을 받 게 되며, 수로(10)를 지지하면서 수로(10)의 경사를 조절하는 데에 있어 많은 힘을 필요로 하게 된다.

따라서, 종래의 소형수리모형장치의 경사조절장치(20)는 수로(10)의 하류측에 가해지는 하중을 견디기 위하여 상기 하중을 수용할 수 있는 큰 부피로 구성되어야 하고, 또한 수로(10)의 물을 유량조절부(40)를 통해 내보낼 시, 상기 내보내지는 물을 저장하는 저수조(30)가 구비될 장소가 별도로 마련되어야 한다.

결과적으로, 소형수리모형장치의 전체 부피가 커지게 됨으로써 소형수리모형장치를 설치하기 위해서는 넓은 공간이 요구됨은 물론, 소형수리모형장치의 제작비용도 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 경사조절장치를 수로의 상류측에 구비하여 수로의 경사조절 시, 경사조절장치에 부가되는 하중을 경감시켜 경사조절을 용이하게 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 경사조절장치를 수로의 상류측에 위치시킴에 따라 수로의 하류측에 구비되는 저수조를 수로의 길이 방향을 따라 수로의 하부로 연장되도록 구성함으로써 소형수리모형장치가 차지하는 작업 공간을 효율적으로 축소하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 상부가 개구된 수조형태로 구성되되, 하류측에는 유량조절장치가 구비된 수로, 상기 수로의 상류측에 구비되어 상기 수로의 경사를 조절하는 경사조절장치 및 상기 수로의 하류측에 구비된 저수조를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면 소형수리모형장치는 경사조절장치를 수로의 상류측에 구비하여 수로의 상류측을 상방으로 들어올림에 따라 수로의 경사조절 시, 경사조절장치에 부가되는 하중을 경감시켜 경사조절을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 경사조절장치를 수로의 상류측에 위치시킴에 따라 수로의 하류측에 구비되는 저수조를 수로의 길이 방향을 따라 수로의 하부로 연장되도록 구성함으로써 소형수리모형장치가 차지하는 작업 공간을 효율적으로 축소할 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치의 전체 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치는 유수(流水)의 이동 통로가 되는 수로(100)와, 수로(100)의 경사를 조절하는 경사조절장치(200) 및 상기 수로(100)로부터 흘려 내려오는 물을 저장하는 저수조(300)를 포함하여 구성된다.

수로(100)는 상부가 개구된 수조형태로 구성되되, 하류측에는 유량조절장치(500)가 구비되어 있으며, 수로(100)의 상류측 측면 상단 양측에는 와이어(250)가 관통되도록 관통홈(110)이 각각 형성되어 있다.

수로(100)의 상단 중앙부에는 단면이 직사각형인 한 쌍의 검출대(120)가 수로(100)를 가로지르는 형태로 구비되어, 유속 측정 실험 등에 있어 사용되는 검출장치를 고정하는 역할을 수행한다.

수로(100)의 상류측에는 상기 수로(100)의 경사를 조절하는 경사조절장치(200)가 구비되어 있다.

경사조절장치(200)는 수로(100)를 사이에 두고 서로 대향되게 위치되는 제1 지지 프레임(210) 및 제2 지지 프레임(220), 상기 제1 지지 프레임(210) 및 제2 지지프레임(220) 사이에 연결되는 회전봉(240), 상기 제1 지지 프레임(210)의 일측에 구비되어 상기 회전봉(240)을 회전시켜 수로(100)의 경사를 조절하는 경사조절부(230), 상기 수로(100)의 하부에서 수로(100)를 가로질러 형성되는 승강 프레임(260) 및 상기 승강 프레임(260)의 양 끝단과 상기 회전봉(240)에 각각 연결되는 한 쌍의 와이어(250)로 구성된다.

제1 및 제2 지지 프레임(210, 220)에는 회전봉(240)이 회전되도록 상부 측면에 베어링이 구비된 삽입홈(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 회전봉(240)은 상기 제1 및 제2 지지 프레임(210, 220)의 각 삽입홈에 양 끝단이 삽입되어 고정되어 진다.

제1 지지 프레임(210)에는 상기 삽입홈 아래의 일측면에 경사조절부(230)가 구비되어 있으며, 경사조절부(230)의 일측에는 상기 회전봉(240)이 연결된다.

회전봉(240) 양측에는 한 쌍의 와이어(250)가 각각 연결되어 있으며, 한 쌍의 와이어(250)는 상기 수로(100)의 각 관통홈(110)을 통과하여 수로(100)의 상류측 하단에 위치되는 승강 프레임(260)의 양단에 각각 연결 고정된다.

여기서, 승강 프레임(260)은 막대 형상으로 수로(100)의 상류측 하단을 가로질러 구비된다.

상술한 바와 같은 경사조절장치(200)에 있어서 경사조절부(230)의 보다 상세한 구성은 이후 하기 도 3을 통해 상세하게 설명하기로 한다.

수로(100)의 하류측은 개구된 형태로 형성되며, 개구면에는 수로(100)에 저 장될 물의 유량을 조절하기 위한 유량조절장치(500)가 구비되어 있다.

유량조절장치(500)는 상부 일측에 손잡이(510)가 부착된 유량조절핸들(520)이 구비되어 있으며, 유량조절핸들(520)은 제1 축기어(530)와 연결되어 있다.

제1 축기어(530)는 제2 축기어(540)와 소정 간격으로 배열되어 있으며, 상측에는 구동 스프로킷(550)이 구비되되, 상기 구동 스프로킷(550)에 삽입되어 연결되어 있다.

제 2 축기어(540)는 상측에 보조 스프로킷(560)이 구비되되, 상기 보조 스프로킷(560)에 삽입되어 연결되어 있으며, 보조 스프로킷(560)은 상기 구동 스프로킷(550)과 벨트기어(570)를 통해 연동되어 연결되어 있다.

상기 제1 및 제2 축기어(530, 540)는 각각 해당 축기어를 수용하는 고정 가이드(580)에 지지되어 있으며, 또한, 상기 고정 가이드(580)를 따라 상하 이동하는 각각의 고정 브래킷(590)과 연결되어 있다.

상기 각각의 고정 브래킷(590)은 수로(100)에 저장되어 있는 물을 저수조(300)로 내보낼 때 그 유량을 조절하도록 하는 유량조절판(591)의 양 측에 각각 결합되어 있다.

상기 제1 및 제2 축기어(530, 540)와 한 쌍의 고정 가이드(580) 하면에는 이들을 받쳐주는 받침 가이드(592)가 구비되어 있으며, 상기 받침 가이드(592)는 상기 유량조절판(591)이 상하로 통과되도록 길이 방향을 따라 유량조절홈(미도시)이 형성되어 있다.

상술한 유량조절장치(500)의 구동을 살펴보면, 유량조절장치(500)는 유량조 절핸들(520)이 회전될 경우 유량조절핸들(520)에 접해있는 제1 축기어(530)가 회전되어 제1 축기어(530)의 상측에 구비된 구동 스프로킷(550)이 회전하게 된다.

이로 인해, 구동 스프로킷(550)은 동력을 발생시키게 되고, 구동 스프로킷(550)의 외주면에 맞물려 있는 벨트기어(570)는 그 동력을 전달받아 보조 스프로킷(560)을 회전시킨다.

이에 따라, 보조 스프로킷(560)에 연결된 제2 축기어(540)는 상기 보조 스프로킷(540)을 따라 회전하게 되며, 결과적으로 상기 제1 및 제2 축기어(530, 540)가 함께 회전하게 된다.

따라서, 상기 회전하는 제1 및 제2 축기어(530, 540)에 각각 연결되어 있는 각 고정 브래킷(590)은 제1 및 제2 축기어(530, 540)를 수용하는 각 고정 가이드(580)를 따라 상방 또는 하방으로 이동하게 된다.

또한, 이러한 각 고정 브래킷(590)이 양 측에 각각 결합된 유량조절판(591)은 각 고정 가이드(580)의 가이드홈에 수용되어 각 고정 브래킷(590)과 함께 상방 또는 하방으로 이동하게 된다.

이러한 유량조절장치(500)를 구비한 수로(100)의 하류측 하부에는 유량조절장치(500)를 통해 내보내지는 물을 저장할 저수조(300)가 구비되어 진다.

저수조(300)는 수로(100)의 하류측에 위치되되, 저수조(300)의 일측이 수로(100)의 하부까지 연장되어 형성되며, 저수조(300)의 크기 및 형상은 수로(100)의 하류측을 수용하는 크기에서 다양하게 변형 가능하다.

저수조(300)의 내측 양 측면에는 수로(100)의 하면을 지탱하기 위한 지지 바(310)가 외부에 적어도 하나 이상의 회전롤러(320)를 구비하여 형성되어 있다.

지지바(310)는 수로(100)의 하류측을 지탱해주고 있으며, 지지바(310)에 설치된 회전롤러(320)는 수로(100)의 상류측이 경사조절장치(200)에 의해 들어 올려질 시, 수로(100) 저면과 지지바(310) 사이의 마찰을 감소시켜 수로(100)의 유동을 용이하게 하는 기능을 수행한다.

저수조(300) 외부에는 고정틀(400)이 저수조(300) 및 수로(100)를 포함하여 수용하도록 형성되어 있으며, 고정틀(400)은 상기 경사조절장치(200)를 지지하는 제1 및 제2 지지 프레임(210, 220)과 연결되어 수로(100)를 지지해줌으로써 소형수리모형장치 전체를 지지해주고 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치의 경사조절부(230)를 보여주는 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치의 경사조절장치(200)를 구성하는 경사조절부(230)는 일단에 구동휠(231)이 구비된 전산볼트(232), 전산볼트(232)의 양 측에 구비되는 제1 베어링(233) 및 제2 베어링(234), 상기 제1 베어링(233) 및 제2 베어링(234)의 하면에 고정되는 지지판(235), 전산볼트(232)의 외주면에 연결되어 전산볼트(232)의 길이 방향을 따라 좌우 이동하는 브래킷(236), 브래킷(236)의 상면에 고정되어 브래킷(236)과 함께 좌우 이동하는 랙기어(237) 및 제1 지지 프레임(210)에 접하여 랙기어(237)의 상면에 맞물려 회전하는 축기어(238)로 구성된다.

전산볼트(232)는 전산볼트(232)의 일단이 손잡이(231a)가 구비된 구동 휠(231)에 형성된 구동홈(231b)에 삽입되어 연결되어 있다.

이때, 전산볼트(232)는 구동휠(231)의 회전에 대응하여 함께 회전하기 위하여 일단은 제1 베어링(233)에 삽입되어 구동휠(231)의 구동홈(231b)에 삽입 연결되어 지며, 전산볼트(232)의 타단은 제2 베어링(234)에 삽입되어 연결되어 진다.

상기 제1 및 제2 베어링(233, 234)은 하면에 지지판(235)과 연결되어 볼트(233a, 234a)를 통해 고정되어 있으며, 지지판(235)은 제1 지지 프레임(210)의 측면에 연결되어 고정되어 있다.

전산볼트(232) 외부에는 랙기어(237)를 구비하여 전산볼트(232)의 길이 방향을 따라 상기 랙기어(237)를 좌우 이동시키는 브래킷(236)이 연결되어 있다.

여기서, 랙기어(237)가 좌우 이동할 시 이를 보다 용이하게 이동시키기 위하여 상기 지지판(235)에는 제2 베어링(234)이 고정된 지지판(235)의 일측에 랙기어(237)의 좌우 이동을 돕는 지지롤러(239)가 구비된다.

랙기어(237) 상측에는 랙기어(237)의 좌우 이동에 대응하여 회전하는 축기어(238)가 형성되어 있으며, 축기어(238)는 제1 지지 프레임(210)에 형성되는 베어링이 구비된 삽입홈(미도시)에 삽입 고정되어 진다.

축기어(238)의 홀에는 회전봉(240)이 삽입되어 있으며, 회전봉(240)의 외주면에는 와이어(250)가 묶여 고정되어 있다.

상술한 경사조절장치(200)의 구동에 대한 설명은 하기 도 4를 통해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 소형수리모형장치의 경사조절장 치(200)의 구동을 보여주기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 소형수리모형장치는 수로(100)에 물이 저장되어 있는 상태에서 경사조절장치(200)의 경사조절부의 구동휠(231)을 회전시키면 구동휠(231)에 접해있는 전산볼트(232)가 회전하게 된다.

이에 따라, 전산볼트(232)의 외주면에 연결된 브래킷(236)은 전산볼트(232)의 길이방향을 따라 좌방으로 이동하게 되며, 이때 상기 브래킷(236)의 상측에 연결된 랙기어(237) 또한 브래킷(236)과 함께 좌방으로 이동하게 된다.

이로 인해, 랙기어(237)와 맞물려 있는 축기어(238)는 좌방으로 이동하는 랙기어(237)에 대응하여 우방으로 회전하게 된다.

상기 축기어(238)가 회전함에 따라 축기어(238)의 홀에 삽입되어 있는 회전봉(240)이 축기어(238)의 회전방향으로 회전하게 되고, 이에 회전봉(240)에 묶여 고정되어 있던 와이어(250)는 회전봉(240)에 감기게 된다.

여기서, 와이어(250)는 회전봉(240)에 묶여있는 동시에 수로(100)를 지탱하는 승강 프레임(260)에도 연결 고정되어 있어, 와이어(250)가 회전봉(240)에 감기는 동안 승강 프레임(260)은 와이어(250)에 의해 화살표 방향으로 들어 올려지게 되고, 이때 승강 프레임(260)에 수용되어 있는 수로(100)의 상류측 하면 역시 상방으로 들어 올려지게 된다.

이에 따라, 수로(100) 내에 있는 물은 수로(100)의 하류측으로 쏠려 하류측에 축적되어 지고 유량조절장치(500)를 통해 하류측에 축전된 물이 수로(100)의 하류측 하측에 구비된 저수조(300)로 내보내 지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소형수리모형장치는 경사조절장치(200)를 수로(100)의 상류측에 구성하여 경사조절 시 경사조절장치(200)에 부가되는 하중을 최소화함으로써 용이하게 수로(100)의 경사를 조절할 수 있다.

또한, 수로(100)의 하류측에 구비된 저수조(300)를 수로(100)의 길이방향을 따라 수로(100)의 하부로 연장될 수 있도록 구성함으로써 저수조(300)를 설치하기 위한 별도의 공간을 최소화하여 실험실의 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

도 1은 종래의 소형수리모형장치를 보여주는 전체 사시도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치의 전체 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형수리모형장치의 경사조절부를 보여주는 사시도.

도 4는 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 소형수리모형장치의 경사조절장치의 구동을 보여주기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 100 : 수로 20, 200 : 경사조절장치

21 : 핸들 21a, 231a, 510 : 손잡이

22, 550 : 구동 스프로킷 23, 560 : 보조 스프로킷

24 : 체인 25 : 기어박스

26 : 봉기어 27 : 가이드

28 : 이동 브래킷 29 : 고정부재

30, 300 : 저수조 40, 500 : 유량조절장치

50 : 받침부재 110 : 관통홈

260 : 승강 프레임 120 : 검출대

210 : 제1 지지 프레임 220 : 제2 지지 프레임

240 : 회전봉 250 : 와이어

231 : 구동휠 231b : 구동홈

232 : 전산볼트 233 : 제1 베어링

234 : 제2 베어링 233a, 234a : 볼트

235 : 지지판 236 : 브래킷

237 : 랙기어 238 : 축기어

239 : 지지롤러 310 : 지지바

320 : 회전롤러 400 : 고정틀

520 : 유량조절핸들 530 : 제1 축기어

540 : 제2 축기어 570 : 벨트기어

580 : 고정 가이드 590 : 고정 브래킷

591 : 유량조절판 592 : 받침 가이드

Claims

소형수리모형장치에 있어서,

상부가 개구된 수조형태로 구성되되, 하류측에는 유량조절장치가 구비된 수로;

상기 수로의 상류측에 구비되어 상기 수로의 경사를 조절하는 경사조절장치; 및

상기 수로의 하류측에 구비된 저수조;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 1항에 있어서,

상기 경사조절장치는,

상기 수로를 사이에 두고 서로 대향되게 위치되는 제1 지지 프레임 및 제2 지지 프레임;

상기 제1 지지 프레임 및 제2 지지 프레임 사이에 연결되는 회전봉;

상기 제1 지지 프레임 일측에 구비되어 상기 회전봉을 회전시켜 수로의 경사를 조절하는 경사조절부;

상기 수로의 하부에서 수로를 가로질러 형성되는 승강 프레임; 및

상기 승강 프레임의 양 끝단과 상기 회전봉에 각각 연결되는 한 쌍의 와이 어;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 2항에 있어서,

상기 경사조절부는,

일단에 구동휠이 구비된 전산볼트;

상기 전산볼트의 외주면에 연결되어 구동휠의 회전에 의해 전산볼트의 길이 방향을 따라 이동하는 브래킷;

상기 브래킷의 상면에 고정되어 브래킷과 동기화되어 이동하는 랙기어; 및

상기 회전봉의 둘레에 연결되는 축기어; 로 구성되되,

상기 랙기어와 상기 축기어가 서로 맞물리도록 구성되어,

상기 구동휠의 회전에 따라 상기 회전봉이 회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 2항에 있어서,

상기 수로의 측면 상단 양측에는,

상기 한 쌍의 와이어가 각각 관통되는 관통홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 1항에 있어서,

상기 수로의 상부에는,

상기 수로를 가로지르는 형태로 형성되는 한 쌍의 검출대가 구비되는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 1항에 있어서,

상기 저수조는,

수로의 하류측에 위치되되, 저수조의 일측이 수로의 길이방향을 따라 수로의 하부로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 6항에 있어서,

수로 하부로 연장된 상기 저수조의 소정 위치에는,

상기 수로의 하류측을 지지하는 지지바가 저수조의 내부를 가로지르는 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.
제 7항에 있어서,

상기 지지바에는,

적어도 하나 이상의 회전롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 소형수리모형장치.