KR20150064570A

KR20150064570A - 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR20150064570A
Application number: KR1020130149419A
Authority: KR
Inventors: 김태형; 김윤재; 설창원; 하재창
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-11
Also published as: US20150152896A1; KR101538997B1; US10151330B2

Abstract

본 발명은 가속피스톤이 전진하면서 개방되는 연통부를 통하여 가압된 오일에 가속챔버로 유입되도록 하여 상기 가속피스톤이 질량체를 가속시키는 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법에 관한것이다.
본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치는 서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버(10)와, 상기 가압챔버(10)와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버(10)에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버(20)와, 상기 분배챔버(20)와 연통부(31)를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버(20)로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤(32)이 설치되는 가속챔버(30)를 포함하고, 그 구동방법은, 가압챔버(10)의 상부로 가압된 가스를 충전하는 가스충전단계(S110)와, 분배챔버(20)로 가압된 오일을 충전하는 제1오일충전단계(S120)와, 가압챔버(10)의 하부로 가압된 오일을 충진하는 제2오일충전단계(S130)와, 가속챔버(30)로 가압된 오일을 공급하여 가속피스톤(32)을 전진시키기 시작하는 가속피스톤 구동단계(S140)와, 상기 가속피스톤(32)이 전진하면서 상기 분배챔버(20)와 상기 가속챔버(30)의 사이에 형성된 연통부를 통하여 상기 분배챔버(20)에 충전된 오일이 가속챔버(30)로 유입되면서 질량체(M)를 가속하는 가속단계(S150)를 포함한다.

Description

3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법{3 stage hydraulic actuator for shock test and method for operating of the same}

본 발명은 충돌시험에서 질량체에 충격량을 가하여 상기 질량체가 속도를 갖고 운동하도록 하는 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가속피스톤이 전진하면서 개방되는 연통부를 통하여 가압된 오일에 가속챔버로 유입되도록 하여 상기 가속피스톤이 질량체를 가속시키는 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

충격시험 등에서는 충격시험장치에 가해지는 충격을 모사하기 위하여 질량체를 단시간에 가속시켜 속도를 갖고 운동하게 하는 속도발생장치를 사용하고 있다.

예를 들어, 하우징의 내부에 슬라이딩 가능하게 피스톤을 설치하고, 상기 하우징의 내부로 유압을 공급하여, 상기 피스톤이 상기 질량체를 밀어냄으로써, 상기 질량체가 가속되도록 하는 구조를 갖는다.

이렇게 유압을 작용시켜 질량체를 밀어냄으로써, 상기 질량체를 일정한 속도가 되도록 가속시킬 수 있고, 이를 이용하여 실상황을 모사하여 충격시험을 진행할 수 있다.

이때, 질량체의 속도를 증가시키기 위해서는 피스톤의 속도는 높여야 되는데, 이는 공급되는 유압의 크기를 증가시켜야 하고, 상기 유압이 짧은 시간에 공급되어야 한다.

그러나, 피스톤을 밀어내는 유체의 압력을 늘이는데 한계가 있으므로, 축압기의 용량을 확장하고, 실린더와 피스톤의 길이를 길게 하는 것과 같은 방법이 적용되고 있다. 이러한 경우, 고중량의 질량체를 고속으로 움직이게 하기 위해서 많은 유량이 필요해지므로, 실린더와 피스톤의 크기와 길이가 길어지고, 대형의 축압기르 다수 사용해야 하는 문제점이 있으므로, 장비의 대형화가 불가피해지는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '충격시험기'에 관한 것으로서, 유압실린더를 이용하여 차체를 가속시키는 충격시험기가 개시되어 있다.

JP

4352262

B2

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 작동이 시작되면 가속피스톤이 전진하면서 연통부가 개방되어 작동유가 신속하게 가속챔버로 유입되어 가속피스톤을 가속시킬 수 있으면서도, 압력강하를 방지할 수 있는 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치는, 서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버와, 상기 가압챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버와, 상기 분배챔버와 연통부를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤이 설치되는 가속챔버를 포함하고, 상기 가속피스톤이 전진하기 시작하면, 상기 분배챔버의 내부에 가압된 상태로 충전된 오일이 상기 연통부를 통하여 상기 분배챔버로부터 상기 가속챔버로 유입되면서 상기 가속피스톤에 연결된 질량체를 가속시키는 것을 특징으로 한다.

상기 가압챔버에 내부에는 외측둘레가 상기 가압챔버의 내측면에 접촉된 상태로 상기 내부에 슬라이딩가능하게 설치되는 제1슬라이더가 설치되고, 상기 제1슬라이더에 의해 분리된 공간에 각각 가압된 가스와 가압된 오일이 각각 충전되는 것을 특징으로 한다.

상기 가압챔버의 상단에는 상기 가압챔버의 내부로 가압된 가스가 출입하는 가스출입구가 형성되고, 상기 가압챔버의 하단에는 상기 가압챔버의 내부로 가압된 오일이 출입하는 오일출입구가 형성되며, 상기 제1슬라이더는 상기 가스출입구와 상기 오일출입구의 사이에서 슬라이딩하는 하는 것을 특징으로 한다.

상기 분배챔버의 내부에는 외측둘레가 상기 분배챔버의 내측면에 접촉된 상태로 상기 내부에 슬라이딩가능하게 설치되는 제2슬라이더가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 분배챔버의 하단에는 상기 분배챔버로 가압된 오일이 공급되는 오일입구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가압챔버는 복수로 마련되어 병렬로 배치되고, 각각의 가압챔버의 하단은 상기 분배챔버에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 연통부는 상기 가속피스톤의 슬라이딩에 의해 개폐되되, 상기 가속피스톤의 측면이 상기 연통부를 폐쇄하고 있는 상태에서, 상기 가속피스톤이 전진하면서 상기 연통부가 개방되는 것을 특징으로 한다.

상기 가속챔버의 일측에는 구동축압기로부터 가압된 오일이 공급되는 오일입구가 형성되고, 상기 오일입구와 인접하게 가압된 오일이 배출되는 오일출구가 형성되며, 상기 가속챔버의 타측에는 복원축압기로부터 가압된 가스가 출입하는 복원가스출입구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동축압기는 복수로 마련되어 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 가압챔버와 상기 분배챔버의 사이에는 상기 제1슬라이더의 하강을 제한하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가스는 질소인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법은, 서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버와, 상기 가압챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버와, 상기 분배챔버와 연통부를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤이 설치되는 가속챔버를 포함3단 유압식 속도발생장치를 구동하는 방법에 있어서, 가압챔버의 상부로 가압된 가스를 충전하는 가스충전단계와, 분배챔버로 가압된 오일을 충전하는 제1오일충전단계와, 가압챔버의 하부로 가압된 오일을 충진하는 제2오일충전단계와, 가속챔버로 가압된 오일을 공급하여 가속피스톤을 전진시키기 시작하는 가속피스톤 구동단계와, 상기 가속피스톤이 전진하면서 상기 분배챔버와 상기 가속챔버의 사이에 형성된 연통부를 통하여 상기 분배챔버에 충전된 오일이 가속챔버로 유입되면서 질량체를 가속하는 가속단계를 포함한다.

상기 가스충전단계에서 충전되는 가스의 압력보다 상기 제2오일충전단계에서 충전되는 오일의 압력이 더 높은 것을 특징으로 한다.

상기 가속단계가 실행된 이후에는, 상기 가속피스톤을 초기위치로 복귀시키는 가속피스톤 복원단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 질량체의 속도는, 상기 제2오일충전단계에서 상기 가압챔버에 충전되는 오일의 압력에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법에 따르면, 가속피스톤을 전진시키기 위해 공급되는 가압된 오일이 밸브를 통하여 공급되는 것이 아니라, 가속피스톤의 전진에 따라 개방되는 연통부를 통하여 공급되는 구조를 가져, 분배챔버로부터 가속챔버로 공급되는 유량의 공급면적을 늘일 수 있어서, 구조적의 안정성을 취하면서도 신속하게 가압된 오일을 공급하여 짧은 시간에 질량체를 원하는 속도로 가속시킬 수 있다.

그리고 가압챔버를 복수로 마련할 수 있어서, 가속챔버로 공급하는 유량이 배가되도록 함으로써 질량체의 고속충돌을 유발할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에 가압된 가스와 오일이 충전된 상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에서 초기에 구동축압기가 작동하여 가속피스톤을 전진시키는 상태를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에서 가압된 오일이 가속챔버로 공급되어 가속피스톤이 질량체를 가속시키는 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에서 복원축압기가 작동하여 가속피스톤이 후진하는 상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에서 가압챔버가 복수로 설치된 실시예를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에서 오일의 초기 충전압력에 따른 질량체의 속도분포를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법을 도시한 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치는, 서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버(10)와, 상기 가압챔버(10)와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버(10)에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버(20)와, 상기 분배챔버(20)와 연통부(31)를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버(20)로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤(32)이 설치되는 가속챔버(30)를 포함한다.

가압챔버(10)는 내부의 분리된 공간에 가압된 가스와 가압된 오일이 충전된다. 상기 가압챔버(10)는 통형(筒形)구조로 형성되고, 그 내부의 일측으로는 가압된 가스가 출입되고, 또 다른 일측으로는 가압된 오일이 출입된다.

상기 가압챔버(10)의 내부에는 제1슬라이더(11)가 슬라이딩가능하게 설치되어 있어서, 상기 가스와 오일을 분리하는 역할을 수행함과 더불어, 가스와 오일 사이에서 서로 압력을 전달하는 역할을 한다. 상기 제1슬라이더(11)는 외측둘레가 상기 가압챔버(10)의 내측면에 접하도록 설치되어 있어서, 상기 제1슬라이더(11)가 상기 가압챔버(10)의 내부에서 가스와 오일을 분리하고, 가스와 오일 중 어느 한 쪽의 압력이 높아지면 슬라이딩하면서 나머지 한 쪽으로 그 압력을 전달하게 된다.

상기 가압챔버(10)의 상단에는 가압된 가스가 출입하는 가스출입구(12)가 형성되고, 상기 가압챔버(10)의 하단에는 가압된 오일이 출입하는 오일출입구(13)가 형성되므로, 상기 가압챔버(10)에서 상기 제1슬라이더(11)를 기준으로 상부에는 가압된 가스가 충전되고, 하부에는 가압된 오일이 충전된다. 상기 가스의 예로는 질소가스가 될 수 있다. 상기 제1슬라이더(11)는 상기 가스출입구(12)와 상기 오일출입구(13) 사이에서 슬라이딩한다.

분배챔버(20)는 상기 가압챔버(10)의 하부에 위치하고, 상기 분배챔버(20)와 연통되게 형성된다. 상기 분배챔버(20)는 내부에 가압된 오일이 충전되고, 그 내부에 제2슬라이더(21)가 설치된다. 상기 분배챔버(20)의 상단은 상기 가압챔버(10)의 하단과 연통된 상태로 형성되어 있어서, 상기 가압챔버(10)의 가압된 오일이 상기 분배챔버(20)로 유입되면서, 그 압력이 전달된다. 상기 분배챔버(20)에 충전되는 오일은 상기 가압챔버(10)에 충전되는 오일과 서로 독립적으로 공급되거나 배출된다.

상기 제2슬라이더(21)는 그 외측둘레가 상기 분배챔버(20)의 내측면에 맞닿은 상태에서 슬라이딩가능하게 설치된다. 상기 분배챔버(20)의 내부에서는 상기 제2슬라이더(21)가 설치된 부위의 상부와 하부에 각각 가압된 오일이 충전되어 있는 바, 상기 제2슬라이더(21)의 상부에 위치한 오일의 압력을 하부에 위치한 오일로 전달하는 역할을 한다.

한편, 상기 분배챔버(20)의 하단에는 외부로부터 가압된 오일이 출입하는 오일출입구(22)가 형성된다.

상기 가압챔버(10)와 상기 분배챔버(20)의 사이에는 상기 제1슬라이더(11)의 하한을 제한하는 스토퍼(10a)가 형성된다. 따라서, 상기 제1슬라이더(11)는 상기 가압챔버(10)의 내부에서 상기 스토퍼(10a)까지만 하강될 수 있다.

가속챔버(30)는 상기 분배챔버(20)의 하부에 배치되며, 상기 분배챔버(20)와 연통되게 설치된다. 상기 가속챔버(30)는 통형구조로 형성되고, 둘레의 일측이 상기 분배챔버(20)와 연통되도록 연통부(31)가 형성된다. 따라서, 상기 연통부(31)를 통하여 가압된 오일이 상기 가속챔버(30)로 유입될 수 있다.

상기 가속챔버(30)의 내부에는 슬라이딩가능하게 가속피스톤(32)이 설치되고, 상기 가속피스톤(32)은 연결로드(33)를 통하여 질량체(M)에 연결됨으로써, 상기 가속피스톤(32)이 전진하여 상기 질량체(M)를 가속시킨다.

상기 가속챔버(30)는 대략 그 방향이 상기 가압챔버(10)와 상기 분배챔버(20)와 수직한 방향으로 배치되는데, 그 이유는 상기 가속피스톤(32)이 전진하면서 상기 가속피스톤(32)이 상기 연통부(31)를 개폐하기 위함이다.

상기 가속챔버(30)의 일측에는 상기 가속피스톤(32)을 초기에 전진시키기 위해 가압된 오일이 유입되는 오일입구(34)와, 초기 위치로 복원시 내부의 오일이 배출되는 오일출구(35)가 형성되며, 상기 오일입구(34) 및 오일출구(35)가 형성된 반대편 일측에는 초기위치로 복원을 위해 외부로부터 가압된 가스가 출입하는 복원가스출입구(36)가 형성된다.

상기 오일입구(34)는 초기에 상기 가속피스톤(32)을 전진시키기 위해서 가압된 오일을 공급하기 위한 구동축압기(41)와 연결되고, 상기 복원가스출입구(36)는 상기 가속피스톤(32)이 작동한 후에 상기 가속피스톤(32)을 복원시키기 위해서 가압된 가스를 공급하는 복원축압기(42)와 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가속피스톤(32)으로 가해지는 오일의 압력을 배가시키기 위해서, 상기 가압챔버(10)를 복수로 설치할 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가압챔버(10)를 복수로 마련하되, 서로 병렬로 배치하고, 각 가압챔버(10)를 분배챔버(20)와 연통되게 함으로써, 상기 가속챔버(30)로 가해지는 압력을 상승시킬 수 있다. 만약, n개의 가압챔버(10)가 설치되었다면, 하나의 가압챔버(10)가 설치되는 경우보다 이론상 n배의 압력을 상기 가속챔버(30)로 전달할 수 있게 된다.

이때, 상기 가속챔버(30)에 연결되는 구동축압기(41)를 병렬로 설치하여 상기 오일입구(34)에 연통되게 하는 것이 바람직하고, 상기 구동축압기(41)가 복수로 마련된다면 상기 가속챔버(30)가 설치되는 수만큼 설치될 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.

가스충전단계(S110)는 가압챔버(10)로 가압된 가스를 공급하여, 가압챔버(10)의 내부가 가압된 가스가 충전되도록 한다(도 2의 ①참조). 상기 가압챔버(10)의 가스출입구(12)를 통하여 가압된 가스를 공급함으로써, 상기 가압챔버(10)의 내부, 특히 상기 가압챔버(10)에서 제1슬라이더(11)의 상부는 가압된 가스로 충전된다. 여기서, 상기 가압챔버(10)로 충전되는 가스는 질소가스인 것이 바람직하다.

제1오일충전단계(S120)는 분배챔버(20)의 내부로 가압된 오일을 공급하여, 상기 분배챔버(20)의 내부를 가압된 오일로 충전시킨다(도 2의 ②참조). 상기 분배챔버(20)의 내부로 충전된 오일은 차후에 가속챔버(30)로 공급되면서 가속피스톤(32)을 전진시키는데 사용된다.

제2오일충전단계(S130)는 가압챔버(10)로 가압된 오일을 공급하는 단계이다(도 2의 ③ 참조). 가압된 오일은 상기 가압챔버(10)의 오일출입구(13)를 통하여 가압챔버(10)로 충전된다. 상기 제2오일충전단계(S130)에서 가압된 오일이 충전되면, 상기 가압챔버(10)의 상부에는 가압된 가스가 충전되고, 상기 가압챔버(10)의 하부에는 가압된 오일이 충전된 상태가 된다. 이때, 상기 가압챔버(10)로 충전된 오일의 압력은 상기 가압챔버(10)에 충전된 가스의 압력보다 높게 충전된다. 상기 가압챔버(10)의 오일로부터 상기 제1슬라이더(11)를 통하여 상기 가스로도 전달되기 때문에 상기 가압챔버(10)는 실질적으로 상기 가압된 오일의 압력으로 오일과 가스가 충전된 상태가 된다. 예컨대, 초기에 가스가 압력이 100bar로 충전된 상태에서, 오일이 150bar로 충전된다면, 상기 가압챔버(10)의 내부에서는 상기 오일의 압력이 제1슬라이더(11)를 통하여 가스로도 전달되어, 가스도 150bar의 압력으로 가압된다.

가속피스톤 구동단계(S140)는 상기 가속피스톤(32)을 초기위치로부터 이동시키기 시작하는 단계이다. 가속피스톤 구동단계(S140)에서는 구동축압기(41)를 통하여 가속챔버(30)의 내부로 가압된 오일이 공급되도록 하여(도 2의 ④참조), 상기 가속피스톤(32)을 초기위치에서 전진시키도록 한다. 상기 가속피스톤 구동단계(S140)에서는 상기 가속피스톤(32)을 밀어 질량체를 가속시키는 것이 목적이 아니고, 상기 가속피스톤(32)이 초기의 위치에서 일부 전진하여 상기 분배챔버(20)와 상기 가속챔버(30) 사이에 연통부(31)를 개방시킬 정도로만 전진시킨다.

가속단계(S150)에서는 상기 구동축압기(41)를 통하여 상기 가속챔버(30)로 가압된 오일을 계속 공급하여 상기 가속피스톤(32)을 전진시켜, 상기 가속피스톤(32)이 폐쇄하고 있던 연통부(31)가 개방되도록 한다. 초기위치에서 상기 가속피스톤(32)이 계속 전진하면, 상기 가속피스톤(32)이 그 측면이 상기 분배챔버(20)와 상기 가속챔버(30)를 연통시키는 연통부(31)가 개방되기 시작한다(도 3의 화살표 F1참조). 즉, 상기 가속피스톤(32)이 초기위치에서는 상기 연통부(31)는 상기 가속피스톤(32)에 의해 폐쇄된 상태이어서, 상기 분배챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 상기 가속챔버(30)로 이동할 수 없었다, 그러나, 상기 가속피스톤(32)이 전진하면서, 상기 연통부(31)가 개방되기 시작하면, 상기 연통부(31)를 통하여 분배챔버(20)의 내부에 가압된 상태로 충전된 오일이 공급된다.

상기 분배챔버(20)의 오일이 상기 가속챔버(30)로 공급되면, 가속피스톤(32)을 전진시키고, 가속피스톤(32)이 전진하면 상기 연통부(31)가 더 개방되면서 더 많은 양의 오일이 상기 분배챔버(20)로부터 상기 가속챔버(30)로 유입되는 과정이 연쇄적으로 진행되면서 상기 가속피스톤(32)을 짧은 시간안에 전진시켜, 도 4의 화살표 F2로 도시된 바와 같이, 상기 가속피스톤(32)에 연결된 질량체(M)를 가속시킨다.

특히, 상기 분배챔버(20)의 내부에 오일은 자체의 압력뿐만 아니라, 가압챔버(10)의 내부에 충전된 가스와 오일의 압력이 전달되는 상태이므로, 분배챔버(20)에 충전된 오일이 상기 가속챔버(30)로 공급될 때, 충분히 빠른 속도로 상기 가속피스톤(32)을 가속시킬 수 있다. 상기 분배챔버(20)에 충전된 오일은 가속챔버(30)로 공급되기 시작하면서 압력이 낮아질 수 있는데, 상기 가압챔버(10)에 충전된 가스와 오일의 압력이 분배챔버(20)를 통하여 작용된다. 즉, 상기 연통부(31)가 개방되면, 상기 분배챔버(20)의 오일이 연통부(31)를 통하여 상기 가속챔버(30)로 공급되면서, 상기 분배챔버(20)의 압력이 낮아지는데, 이때, 상기 가압챔버(10)의 오일의 압력이 분배챔버(20) 쪽으로 작용하면서 분배챔버(20)의 오일이 충분히 가속챔버(30)로 공급되도록 한다. 또한, 상기 가속챔버(30)의 오일이 분배챔버(20)로 공급되어, 가압챔버(10)의 오일의 압력이 낮아지면 상기 가압챔버(10)의 가스의 압력이 가압챔버(10)의 오일로 전달되고, 최종적으로는 상기 분배챔버(20)의 오일로 전달된다.

한편, 상기 가압챔버(10), 분배챔버(20)의 내부에 충전된 오일과 가스의 이동에 따라 상기 제1슬라이더(11)와 상기 제2슬라이더(21)는 하강하게 된다. 즉, 상기 제1슬라이더(11)는 상기 제1슬라이더(11)의 상부와 하부의 압력이 평행으로 이루도록 상기 가압챔버(10)의 내부에서 슬라이딩하는데, 가압챔버(10)에 충전된 오일이 분배챔버(20)로 이동하여 상기 제1슬라이더(11)의 하부의 압력이 낮아지고 상부의 압력이 높아지게 되므로, 상기 제1슬라이더(11)는 하강한다. 마찬가지로, 제2슬라이더(21)도 분배챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 가속챔버(30)로 유입되어 상기 제2슬라이더(21)의 하부의 압력은 낮아지고, 상부의 압력이 높은 상태이어서, 상기 제2슬라이더(21)도 하강한다.

이와 같이, 가속단계(S150)에서는 상기 분배챔버(20)와 상기 가속챔버(30)가 연통되면서, 상기 분배챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 가속챔버(30)로 유입되면서 가속피스톤(32)을 가압시키고, 상기 가압챔버(10)에 충전된 가스와 오일이 상기 분배챔버(20)의 오일이 가속피스톤(32)을 전진시키는데 필요한 에너지를 제공하게 되므로, 가속피스톤(32)에 연결된 질량체(M)는 짧은 시간에 가속되어 운동한다.

가속피스톤 복원단계(S160)는 상기 분배챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 모두 가속챔버(30)로 공급된 후, 상기 가속피스톤(32)을 원래의 위치로 복귀시키기 위해서, 상기 복원가스출입구(36)로 가압된 가스를 공급하는 단계이다.

상기 복원가스출입구(36)로 가압된 가스를 공급하면서(도 5의 ⑤참조), 가속챔버(30)의 오일출구(35)를 개방시키면, 상기 가속피스톤(32)은 도 5의 화살표 F3방향으로 이동하여 원래의 위치로 복귀하게 되고, 상기 가속챔버(30)의 내부의 충전된 오일은 상기 오일출구(35)를 통하여 배출된다(도 5의 ⑥ 참조).

도 7에는 본 발명에 따른 3단 유압식 속도발생장치 및 그 구동방법에서 상기 가압챔버(10)에 충전되는 오일의 압력에 따른 속도분포가 도시되어 있다.

도 7에서 상기 가압챔버(10)에 충전된 압력이 가장 높은 경우가 'test1'이되고, 가장 낮은 경우가 'test5'가 되는데, 상기 가압챔버(10)에 충전된 압력이 높을수록, 질량체(M)가 짧은 시간동안 가속되어 높은 속도로 운동하게 된다. 상기 'test1'에서 가속구간(a)은 다른 경우에 비하여 경사도가 높으므로 빠른 시간에 가속됨을 알 수 있고, 등속구간(b)도 다른 경우에 비하여 높게 위치하고 있어 빠른 속도로 이동함으로 알 수 있다.

따라서, 상기 질량체(M)의 속도는 상기 가압챔버(10)에 충전되는 오일의 압력에 의해 제어되는 바, 상기 질량체(M)를 빠르게 가속하려면, 상기 가압챔버(10)에 충전되는 오일의 압력을 높이도록 한다. 즉, 상기 제2오일충전단계(S130)에서 상기 가압챔버(10)로 충전되는 오일의 압력을 높일수록 질량체(M)의 속도를 빨라지게 된다.

10 : 가압챔버 11 : 제1슬라이더
12 : 가스출입구 13 : 오일출입구
20 : 분배챔버 21 : 제2슬라이더
22 : 오일출입구 30 : 가속챔버
31 : 연통부 32 : 가속피스톤
33 : 연결로드 34 : 오일입구
35 : 오일출구 36 : 가스출입구
41 : 구동축압기 42 : 복원축압기
S110 : 가스충전단계 S120 : 제1오일충전단계
S130 : 제2오일충전단계 S140 : 가속피스톤 구동단계
S150 : 가속단계 S160 : 가속피스톤 복원단계

Claims

서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버와,
상기 가압챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버와,
상기 분배챔버와 연통부를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤이 설치되는 가속챔버를 포함하고,
상기 가속피스톤이 전진하기 시작하면, 상기 분배챔버의 내부에 가압된 상태로 충전된 오일이 상기 연통부를 통하여 상기 분배챔버로부터 상기 가속챔버로 유입되면서 상기 가속피스톤에 연결된 질량체를 가속시키는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가압챔버에 내부에는 외측둘레가 상기 가압챔버의 내측면에 접촉된 상태로 상기 내부에 슬라이딩가능하게 설치되는 제1슬라이더가 설치되고,
상기 제1슬라이더에 의해 분리된 공간에 각각 가압된 가스와 가압된 오일이 각각 충전되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제2항에 있어서,
상기 가압챔버의 상단에는 상기 가압챔버의 내부로 가압된 가스가 출입하는 가스출입구가 형성되고,
상기 가압챔버의 하단에는 상기 가압챔버의 내부로 가압된 오일이 출입하는 오일출입구가 형성되며,
상기 제1슬라이더는 상기 가스출입구와 상기 오일출입구의 사이에서 슬라이딩하는 하는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 분배챔버의 내부에는 외측둘레가 상기 분배챔버의 내측면에 접촉된 상태로 상기 내부에 슬라이딩가능하게 설치되는 제2슬라이더가 설치되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제4항에 있어서,
상기 분배챔버의 하단에는 상기 분배챔버로 가압된 오일이 공급되는 오일입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가압챔버는 복수로 마련되어 병렬로 배치되고, 각각의 가압챔버의 하단은 상기 분배챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 연통부는 상기 가속피스톤의 슬라이딩에 의해 개폐되되, 상기 가속피스톤의 측면이 상기 연통부를 폐쇄하고 있는 상태에서, 상기 가속피스톤이 전진하면서 상기 연통부가 개방되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제7항에 있어서,
상기 가속챔버의 일측에는 구동축압기로부터 가압된 오일이 공급되는 오일입구가 형성되고, 상기 오일입구와 인접하게 가압된 오일이 배출되는 오일출구가 형성되며, 상기 가속챔버의 타측에는 복원축압기로부터 가압된 가스가 출입하는 복원가스출입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제8항에 있어서,
상기 구동축압기는 복수로 마련되어 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가압챔버와 상기 분배챔버의 사이에는 상기 제1슬라이더의 하강을 제한하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치.
서로 분리된 공간에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압챔버와, 상기 가압챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압챔버에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배챔버와, 상기 분배챔버와 연통부를 통하여 연통되고, 상기 분배챔버로부터 가압된 오일이 공급되면 전진하는 가속피스톤이 설치되는 가속챔버를 포함3단 유압식 속도발생장치를 구동하는 방법에 있어서,
가압챔버의 상부로 가압된 가스를 충전하는 가스충전단계와,
분배챔버로 가압된 오일을 충전하는 제1오일충전단계와,
가압챔버의 하부로 가압된 오일을 충진하는 제2오일충전단계와,
가속챔버로 가압된 오일을 공급하여 가속피스톤을 전진시키기 시작하는 가속피스톤 구동단계와,
상기 가속피스톤이 전진하면서 상기 분배챔버와 상기 가속챔버의 사이에 형성된 연통부를 통하여 상기 분배챔버에 충전된 오일이 가속챔버로 유입되면서 질량체를 가속하는 가속단계를 포함하는 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법.
제12항에 있어서,
상기 가스충전단계에서 충전되는 가스의 압력보다 상기 제2오일충전단계에서 충전되는 오일의 압력이 더 높은 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법.
제12항에 있어서,
상기 가속단계가 실행된 이후에는,
상기 가속피스톤을 초기위치로 복귀시키는 가속피스톤 복원단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법.
제12항에 있어서,
상기 질량체 속도는, 상기 제2오일충전단계에서 상기 가압챔버에 충전되는 오일의 압력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 3단 유압식 속도발생장치의 구동방법.