KR20110005027A - 교육용 지진 및 지진해일 실험장치 - Google Patents

교육용 지진 및 지진해일 실험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교육용 지진 및 지진해일 실험장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 교육용 지진 및 지진해일 실험장치는, 내부가 중공 형성된 상단이 개구되는 수직부와 상기 수직부의 상단에 연결되는 수평부로 구성되어 상기 수직부 하단이 베이스의 상면 일단에 설치되는 받침대; 상기 받침대의 일단에 구비되어 상기 받침대에 횡방향의 진동을 발생시키는 횡방향 진동 발생부; 상기 받침대의 수직부내 하단에 구비되어 상기 받침대에 종방향의 진동을 발생시키는 종방향 진동 발생부; 상기 받침대에 X축 방향 또는 Z축 방향으로 설치되어 상기 횡방향 진동발생부 또는 상기 종방향 진동 발생부에서 발생된 진동을 전달하는 진동 전달부; 및 상기 베이스의 타단에서 상기 진동 전달부와 직교 방향으로 구비되어 상기 진동 전달부의 움직임이 회전되면서 파형 형태로 표시되는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지진과 유사하도록 횡방향 또는 종방향의 진동을 인위적으로 발생시키고 진동에 의한 결과값을 파형 형태로 출력할 수 있도록 하는 지진 실험과, 횡방향 또는 종방향 발생 진동에 의해 유체의 유동 거리를 알 수 있는 지진해일 실험을 병행하도록 하여 교육용으로 사용할 수 있고, 생산 원가 절감과 장치의 부피를 축소할 수 있는 효과가 있다.
지진, 지진해일, 교육용, 횡방향 진동, 종방향 진동

Description

교육용 지진 및 지진해일 실험장치{EARTHQUAKE AND TIDAL WAVE DRIVEN BY AN EARTHQUAKE EXPERIMENTATION APPARATUS FOR EDUCATION}
본 발명은 교육용 지진 및 지진해일 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교육 차원에서 인위적으로 발생시킨 진동에 의해 지진 및 지진해일을 동시에 모의적으로 실험할 수 있는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치에 관한 것이다.
종래의 지진 및 지진해일을 실험하는 실험기는 도면에는 도시하지 않았지만 교육용으로는 출시가 되지 않고 실험하고자 하는 각각마다 별도로 구비하여 구매 비용이 증가하며 차지 공간 또한 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 지진과 유사하도록 횡방향 또는 종방향의 진동을 인위적으로 발생시키고 진동에 의한 결과값을 파형 형태로 출력할 수 있도록 하는 지진 실험과, 횡방향 또는 종방향 발생 진동에 의해 유체의 유동 거리를 알 수 있는 지진해일 실험을 병행하도록 하여 교육용으로 사용할 수 있고, 생산 원가 절감과 장치의 부피를 축소할 수 있게 한 교육용 지진 및 지진해일 실험장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부가 중공 형성된 상단이 개구되는 수직부와 상기 수직부의 상단에 연결되는 수평부로 구성되어 상기 수직부 하단이 베이스의 상면 일단에 설치되는 받침대; 상기 받침대의 일단에 구비되어 상기 받침대에 횡방향의 진동을 발생시키는 횡방향 진동 발생부; 상기 받침대의 수직부내 하단에 구비되어 상기 받침대에 종방향의 진동을 발생시키는 종방향 진동 발생부; 상기 받침대에 X축 방향 또는 Z축 방향으로 설치되어 상기 횡방향 진동발생부 또는 상기 종방향 진동 발생부에서 발생된 진동을 전달하는 진동 전달부; 및 상기 베이스의 타단에서 상기 진동 전달부와 직교 방향으로 구비되어 상기 진동 전달부의 움직임이 회전되면서 파형 형태로 표시되는 표시부;를 포함한다.
또한, 본 발명에서의 상기 횡방향 진동발생부는, 상기 받침대의 수평부 저면 일단에 고정되는 연결부재; 상기 연결부재의 끝단에 고정되며 진자 운동에 따라 상기 수직부에 충돌하여 진동을 발생시키는 충돌부재; 및 상기 받침대의 수평부 저면 타단에 힌지 회동하며 상기 진동 전달부가 결합되도록 제1 결속구;를 포함한다.
또한, 본 발명에서의 상기 종방향 진동 발생부는, 상기 받침대의 수직부 내부 하단에 설치되는 한 쌍의 탄성부재; 상기 한 쌍의 탄성부재 사이에 고정되어 상기 진동 전달부가 상기 받침대의 수직부 외부에서 결합되도록 선단에 힌지 회동하는 제2 결속구가 구비되는 결합부재; 및 상기 탄성부재의 상단에 고정되어 외부에서의 구슬 투하에 의해 진동이 발생되는 진동판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 진동 전달부는 필기구인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 표시부는, 상기 진동 전달부와 직교 방향으로 위치될 수 있도록 상기 베이스에 탈착되며, 회전되는 외주면에 진동을 표시하는 종이가 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 받침대에는 상기 횡방향 진동발생부 또는 상기 종방향 진동 발생부에서 발생된 진동에 의한 유체의 이동을 실험할 수 있게 물이 담기도록 오목하면서 단차진 홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 교육용 지진 및 지진해일 실험장치는, 지진과 유사하도록 횡방향 또는 종방향의 진동을 인위적으로 발생시키고 진동에 의한 결과값을 파형 형태로 출력할 수 있도록 하는 지진 실험과, 횡방향 또는 종방향 발생 진동에 의해 유체의 유동 거리를 알 수 있는 지진해일 실험을 병행하도록 하여 교육용으로 사용할 수 있고, 생산 원가 절감과 장치의 부피를 축소할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 교육용 지진 및 지진해일 실험장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 교육용 지진 및 지진해일 실험장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(110), 받침대(120), 횡방향 진동 발생부(130), 종방향 진동 발생부(140), 진동 전달부(150) 및 표시부(160)를 포 함한다.
베이스(110)는 합성수지재 등으로 형성된 판 형태로, 상면 타단에 횡방향 진동발생부(130) 또는 종방향 진동 발생부(140)에서 발생된 진동에 의한 유체의 이동에 따라 지진 해일과 유사한 실험을 할 수 있게 물이 담기도록 오목하면서 타 단이 단차진 홈 부(112)가 형성된다. (도 4 참조)
이때, 홈부(112)는 받침대(120)와 근접한 일단이 오목하고 타단으로 갈수록 점차 높이가 높아지는 단차가 형성되고 단차마다 일단과의 거리가 숫자로 표기되어 있으며, 다르게는 홈부(112) 형상이 단차 형성되지 않고 경사지도록 형성될 수 있다.
다만, 홈부(112)는 받침대(120)와 표시부(160)의 사이에 형성되는 것이 바람직하며 베이스(110)의 면적을 크게 하여 여유 공간에 형성할 수 있다.
더욱이, 베이스(110)는 그 상면에 모래사장, 집, 풀, 나무 등의 다양한 그림이 표기될 수 있으므로 실험자에게 실험시 흥미를 유발시킬 수 있다.
받침대(120)는 합성수지재 등으로 형성되되 내부가 중공 형성된 상단이 개구 되는 수직부(122)와, 수직부(122)의 상단에 전후로 연장되는 수평부(124)로 구성되어 수직부(122) 하단이 베이스(110)의 상면 일단에 고정된다.
수평부(124)의 타단 저면에는 수평 방향의 힌지로 결합되는 제1 결속구(136)를 통해 진동 전달부(150)가 전후 방향으로 회전될 수 있도록 X축 방향의 홀이 형성된다. 결국, 제1 결속구(136)가 X축 방향의 홀을 통해 외부에 노출된 상태로 구비된다.
그리고 수직부(122)의 전면에는 결합부재(144)의 선단에 수평 방향의 힌지로 결합되는 제2 결속구(146)를 통해 진동 전달부(150)가 상하 방향으로 회전될 수 있도록 Z축 방향의 홀이 형성된다. 결국, 제2 결속구(146)가 Z축 방향의 홀을 통해 외부에 노출된 상태로 구비된다.
여기서, 수평부(124)의 길이는 베이스(110)의 장변 길이보다 적게 형성시킨다.
횡방향 진동 발생부(130)는 수평부(124)의 저면 일단에 구비되어 받침대(120)의 수직부(122)에 충돌부재(134)를 충돌시켜 횡방향의 진동을 발생시키며, 연결부재(132), 충돌부재(134) 및 제1 결속구(136)를 포함한다.
연결부재(132)는 수평부(124) 저면 일단에 상단이 고정되는 실 또는 끈 등이 이에 적용된다.
충돌부재(134)는 연결부재(132)의 하단에 고정되며 실험자가 잡고 후진시킨 상태에서 놓으면 진자 운동에 따라 수직부(122)에 충돌하여 진동을 강진 상태에서 여진 상태로 발생시키며, 고무 또는 합성수지재 등으로 형성되는 구 형상이다.
제1 결속구(136)는 합성수지재 등으로 형성되되, 수평부(124)의 저면 타단에 힌지 결합되어 전후 방향(X축 방향)으로 회동하며, 진동 전달부(150)가 Z축 방향으로 결합되도록 저면에 홈이 형성된다.
종방향 진동 발생부(140)는 수직부(122)의 내부 하단에 구비되어 받침대(120)에 종방향의 진동을 발생시키며, 탄성부재(142), 결합부재(144), 제2 결속구(146) 및 진동판(148)을 포함한다.
탄성부재(142)는 수직부(122) 내부 하단에 고정되는 코일 스프링이며, 상하 한 쌍으로 구비된다.
결합부재(144)는 한 쌍의 탄성부재(142) 사이에 상, 하면이 각각 고정되어 종방향 진동 발생시 선단에 힌지에 의해 회동되는 제2 결속구(146)가 힌지를 기점으로 상하 회전되게 한다.
제2 결속구(146)는 합성수지재 등으로 형성되되, 결합부재(144)의 선단에 힌지 결합되어 상하 방향(Z축 방향)으로 회동하며, 진동 전달부(150)가 X축 방향으로 결합되도록 전면에 홈이 형성된다.
진동판(148)은 상측 탄성부재(142)의 상단에 고정되어 외부에서 구슬을 투하하면 구슬이 충돌하면서 탄성부재(142)의 탄성력에 의해 진동이 강진 상태에서 여진 상태로 발생된다.
이때, 결합부재(144), 제2 결속구(146) 및 진동판(148)은 합성수지재 등으로 형성된다.
진동 전달부(150)는 연필 또는 볼펜 등과 같은 필기구로 횡방향의 진동을 발생시킬 경우 제1 결속구(136)의 홈에 결합시키고, 종방향의 진동을 발생시킬 경우 제2 결속구(146)의 홈에 선택적으로 결합시킨다.
즉, 진동 전달부(150)는 횡방향 진동 발생부(130)를 통해 횡방향의 진동을 발생시키면 선단이 전후로 회전되면서 그 하측에 구비되는 표시부(160)에 파형 형태로 표시하게 되고, 종방향 진동 발생부(140)를 통해 종방향의 진동을 발생시키면 선단이 상하로 회전되면서 그 전방에 위치되는 표시부(160)에 파형 형태로 표시하 게 된다.
한편, 진동 전달부(150)는 종방향 진동 발생시 그 상면과 수평부(124)의 저면을 용수철로 상호 연결하여 탄성력에 의해 진동 전달부(150)를 지지하면서 주기(週期)가 길어지도록 한다.
표시부(160)는 합성수지재 등으로 형성되면서 종이가 고정되는 드럼과, 드럼이 회전될 수 있도록 지지하는 지지부재로 구성되되, 베이스(110)의 타단에 진동 전달부(150)와 직교 방향으로 구비될 수 있도록 탈착되며, 진동 전달부(150)의 움직임이 회전되면서 파형 형태로 표시된다. 즉, 표시부(160)는 회전하는 드럼 형태로 원기둥 형상인 외주면에 진동을 표시하도록 종이가 고정된다.
즉, 표시부(160)는 횡방향 진동 발생부(130)를 통해 횡방향의 진동을 발생시킬 경우 드럼을 진동 전달부(150)와 직교 방향인 X축 방향으로 위치되도록 베이스(110)에 고정하고, 종방향 진동 발생부(140)를 통해 종방향의 진동을 발생시킬 경우 드럼을 진동 전달부(150)와 직교 방향인 Z축 방향으로 위치되도록 베이스(110)에 고정한다.
한편, 표시부(160)는 실험자가 수동에 의해 드럼을 회전시키거나 내부에 드럼을 동력으로 회전시킬 수 있도록 모터를 구비하여 자동 방식에 따라 등속도로 회전시킬 수 있다.
이때, 진동 상태가 표시되는 종이는 교체가 가능하도록 표시부(160)에 클립이 구비될 수 있다.
그러므로 본 발명에 의한 교육용 지진 및 지진해일 실험장치(100)는 횡방향과 종방향으로 발생하는 지진과 지진해일을 인위적으로 가하는 진동에 의해 교육용으로 실험할 수 있다.
즉, 횡방향 진동 실험은 횡방향 진동 발생부(130)를 통해 실시할 수 있으며, 이는 연결부재(132)에 의해 수평부(124) 저면에 연결된 충돌부재(134)를 실험자가 잡고 후방으로 이동하였다가 놓으면 전방으로 이동하면서 수직부(122)의 외벽에 충돌하면서 이에 횡방향의 진동이 발생한다.
이때, 진동 전달부(150)는 제1 결속구(136)에 Z축 방향으로 결합시키고 표시부(160)의 드럼을 진동 전달부(150)와 직교 방향인 X축 방향으로 위치되도록 베이스(110)에 고정시킨 상태로 수행한다.
그리고 수평부(124)의 저면 타단에 구비되는 제1 결속구(136)가 횡방향 진동에 의해 전후로 왕복 회전하게 되고 제1 결속구(136)에 결합된 진동 전달부(150)가 X축 방향으로 설치된 표시부(160)의 드럼에 고정된 종이에 파형 형태로 횡방향 진동을 표시하게 된다.
이때, 충돌부재(134)의 최초 충돌시 강한 진동(강진: 强震)이 발생하다가 공기 등과 같은 방해하는 힘에 의해서 점차 감쇄되면서 약한 진동(여진: 餘震)이 발생하므로 표시부(160)의 종이에 표시되는 파형도 점차 폭이 줄어듦을 실험자가 인지할 수 있다.
그리고 종방향 진동 실험은 종방향 진동 발생부(140)를 통해 실시할 수 있으며, 이는 수직부(122)의 개구된 상단에 다수개의 구슬을 순차 낙하시키면 낙하한 구슬이 진동판(148)에 충돌하면서 이에 탄성부재(142)의 탄성력에 의해 종방향의 진동이 발생한다.
이때, 진동 전달부(150)는 제2 결속구(146)에 X축 방향으로 결합시키고 표시부(160)의 드럼을 진동 전달부(150)와 직교 방향인 Z축 방향으로 위치되도록 베이스(110)에 고정시킨 상태로 수행한다.
그리고 결합부재(144)의 선단에 힌지 결합되는 제2 결속구(146)가 종방향 진동에 의해 상하로 왕복 회전하게 되고 제2 결속구(146)에 결합된 진동 전달부(150)가 Z축 방향으로 설치된 표시부(160)의 드럼에 고정된 종이에 파형 형태로 종방향 진동을 표시하게 된다.
이때, 진동판(148)에 구슬의 최초 충돌시 강한 진동(강진)이 발생하다가 탄성부재(142)의 탄성력에 의해 구슬의 충돌 후 상승 높이가 점차 낮아지면서 약한 진동(여진)이 발생하므로 표시부(160)의 종이에 표시되는 파형도 점차 폭이 줄어듦을 실험자가 인지할 수 있다.
더욱이, 지진해일 실험은 베이스(110)의 상면에 형성된 홈(112)에 담긴 물이 횡방향 진동 또는 종방향 진동에 의해 단차진 전방으로 유동하여 유동 거리를 표기된 숫자를 통해 인지할 수 있다.
한편, 결합부재(144)와 제2 결속구(146)의 다른 결합 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 결합부재(144)의 전면에 수직 방향의 래크(Rack)가 형성되고 이 래크와 치합(齒合)되면서 Z축 방향의 홀에 수평 방향의 힌지로 결합되는 피니언(Pinion)이 후면에 형성되는 제2 결속구(146)가 구비된다. 이때, 래크와 피니언은 상호 치합될 수 있도록 수직부(122)의 내부에서 결합부재(144)의 이동방향을 가이드 하게 된다.
결국, 구술을 낙하시켜 진동판(148)에 진동이 가해지면 탄성부재(142)의 탄성력에 의해 결합부재(144)가 상하로 이동하면서 결합부재(144)의 래크와 치합된 피니언이 힌지에 의해 회전하게 되며 피니언의 회전에 의해 제2 결속구(146)가 상하로 회전되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 교육용 지진 및 지진해일 실험장치에서 횡방향 진동을 발생시키는 상태를 도시한 측면도이다.
도 2는 상기 교육용 지진 및 지진해일 실험장치에서 종방향 진동을 발생시키는 상태를 도시한 측면도이다.
도 3은 상기 교육용 지진 및 지진해일 실험장치의 종방향 진동 발생부에서 결합부재와 제2 결속구의 다른 결합 방법을 도시한 개략도이다.
도 4는 상기 교육용 지진 및 지진해일 실험장치의 베이스를 도시한 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 베이스 112: 홈부
120: 받침대 130: 횡방향 진동 발생부
132: 연결부재 134: 충돌부재
136: 제1 결속구 140: 종방향 진동 발생부
142: 탄성부재 144: 결합부재
146: 제1 결속구 150: 진동 전달부
160: 표시부

Claims (6)

  1. 내부가 중공 형성된 상단이 개구되는 수직부와 상기 수직부의 상단에 연결되는 수평부로 구성되어 상기 수직부 하단이 베이스의 상면 일단에 설치되는 받침대;
    상기 받침대의 일단에 구비되어 상기 받침대에 횡방향의 진동을 발생시키는 횡방향 진동 발생부;
    상기 받침대의 수직부내 하단에 구비되어 상기 받침대에 종방향의 진동을 발생시키는 종방향 진동 발생부;
    상기 받침대에 X축 방향 또는 Z축 방향으로 설치되어 상기 횡방향 진동발생부 또는 상기 종방향 진동 발생부에서 발생된 진동을 전달하는 진동 전달부; 및
    상기 베이스의 타단에서 상기 진동 전달부와 직교 방향으로 구비되어 상기 진동 전달부의 움직임이 회전되면서 파형 형태로 표시되는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 횡방향 진동발생부는,
    상기 받침대의 수평부 저면 일단에 고정되는 연결부재;
    상기 연결부재의 끝단에 고정되며 진자 운동에 따라 상기 수직부에 충돌하여 진동을 발생시키는 충돌부재; 및
    상기 받침대의 수평부 저면 타단에 힌지 회동하며 상기 진동 전달부가 결합 되도록 제1 결속구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 종방향 진동 발생부는,
    상기 받침대의 수직부 내부 하단에 설치되는 한 쌍의 탄성부재;
    상기 한 쌍의 탄성부재 사이에 고정되어 상기 진동 전달부가 상기 받침대의 수직부 외부에서 결합되도록 선단에 힌지 회동하는 제2 결속구가 구비되는 결합부재; 및
    상기 탄성부재의 상단에 고정되어 외부에서의 구슬 투하에 의해 진동이 발생되는 진동판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 전달부는 필기구인 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 표시부는,
    상기 진동 전달부와 직교 방향으로 위치될 수 있도록 상기 베이스에 탈착되 며, 회전되는 외주면에 진동을 표시하는 종이가 고정되는 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 받침대에는 상기 횡방향 진동발생부 또는 상기 종방향 진동 발생부에서 발생된 진동에 의한 유체의 이동을 실험할 수 있게 물이 담기도록 오목하면서 단차진 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 교육용 지진 및 지진해일 실험장치.
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