KR20160040481A - Device for Calculation of Physical Property of Model Ice in Ice Basin - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus and method to measure a physical stiffness properties of an ice model in a frozen seawater bath such as a tensile strength, a compression strength, and a bending strength. More specifically, an apparatus to measure the physical stiffness properties of a specimen of an ice model generated in the frozen seawater bath comprises: (A) a support towing unit spatially separated from the ice model, supporting the following constituent elements, and horizontally moving the elements on two axes above the ice seawater bath; (B) an actuator unit directly coupled to the support towing unit or coupled thereto through another constituent element, and relatively moving up and down; (C) a linear driving unit directly coupled to the support towing unit or coupled thereto through another constituent element, moving linearly; and (D) a measurement unit coupled to one of the actuator unit and the linear driving unit provided farther from the support towing unit, measuring a tensile-compression strength and the bending strength of the ice model.

Description

빙해수조 빙판의 인장강도 등 측정장치 및 측정방법{Device for Calculation of Physical Property of Model Ice in Ice Basin}Technical Field [0001] The present invention relates to a device for measuring the tensile strength of ice sheets,

본 발명은 빙해수조의 모형빙 강성 물성치 중에서 인장강도, 압축강도 및 굽힘강도를 산출할 수 있는 측정장치 및 물성치 측정방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a measuring device and a method of measuring a property value, which can calculate a tensile strength, a compressive strength and a bending strength among model ice stiffness property values of an ice water bath.

쇄빙선박의 설계와 건조, 쇄빙 성능확인을 위해 실제 해빙(Sea ice)현장에서 각종 실험이 수행되는 것이 가장 정확하지만 이는 현실적으로 불가능하다. 따라서 통상 폭과 길이가 수십 미터, 깊이가 수 미터에 이르는 수조(빙해수조; 도 1 참조)에서 모형시험을 진행하고 있다. 성공적인 모형시험을 위해서는 담수에 특정 첨가물(Ethylene Glycol, Aliphatic Detergent 등)을 혼합하여 실제 빙해역의 해빙과 최대한 동일한 20 내지 100 mm 두께의 '모형빙(Model ice)'을 생성하는 것과, 모형빙의 강성 물성치를 정확히 측정하는 것이 필수적이다. It is the most accurate to perform various experiments at the actual sea ice site in order to design, dry, and check the icebreaking performance of the icebreaker foil, but this is practically impossible. Therefore, a model test is usually carried out in a water tank (width of an ice bath) (see FIG. 1) having a width and a length of several tens of meters and a depth of several meters. For the successful model test, it is necessary to mix the specific additives (Ethylene Glycol, Aliphatic Detergent, etc.) in the fresh water to create a 'model ice' of 20 to 100 mm thickness which is as much as the sea ice of the actual ice zone, It is essential to measure the properties accurately.

빙해수조에서 생성된 모형빙은 '모형'이기 때문에 실제 해빙과는 물리적 특성이 다를 뿐 아니라 모형빙 생성과정에서 모형빙안에 일부 미세한 기포가 생성되기도 한다. 이러한 모형빙의 특징에 따라 모형빙은 해빙과는 다른 인장강도, 압축강도, 굽힘강도와 탄성계수 등의 물리적 특성(강성 물성치)을 나타낸다. 빙해수조에서 쇄빙선박의 빙저항 및 빙하중 등을 추정하기 위한 모형쇄빙선 시험이 성공적으로 수행되기 위해서는 실해빙과 모형빙의 역학적 상사를 맞추는 것이 매우 중요하다. 따라서 쇄빙선박의 성능을 효과적으로 검증하고 연구하기 위해서는, 빙해수조에 생성된 모형빙의 강성 물성치를 정확히 측정하는 측정기술이 충분히 뒷받침되어야 한다.
Since model ice produced in an ice storage tank is a 'model', not only physical properties are different from those of actual ice, but some minute bubbles are generated in model ice during the ice making process. According to the features of model ice, model ice shows physical properties (stiffness property) such as tensile strength, compressive strength, bending strength and elastic modulus different from sea ice. In order to successfully perform the model icebreaker test for estimating the ice resistance and ice load of the icebreak shafts in an ice storage tank, it is very important to match the mechanical topography of the actual sea ice with the model ice ice. Therefore, in order to effectively verify and study the performance of the icebreaker foil, a measurement technique that accurately measures the stiffness property of the model ice produced in the ice bath should be fully supported.

현재 쇄빙선박 설계 및 성능시험을 위한 빙해수조와 모형빙 관련기술은 미국, 캐나다, 2009년 이후 한국 등 극소수 국가만이 보유하고 있으며, 예를 들면 모형빙의 강성 물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것도 아주 기본적인 사항 이외에는 대부분 비공개로 유지되고 있다. 예를 들면, 모형빙의 인장강도 측정장치 및 방법에 관해서는 세계수조위원회(ITTC; International Towing Tank)에서 제시한 시험장치(도 2 참조)처럼 얼음시편을 물에 띄운 상태에서 얼음시편을 양단에서 압박하면서 압축강도를 측정하는 기초적인 것만이 고지되어 있을 뿐이다.
Currently, only a few countries, such as the USA, Canada and Korea since 2009, possess ice-water tank and model ice-making technology for icebreaker design and performance test. For example, Most of them are kept private except for basic matters. For example, regarding an apparatus and method for measuring the tensile strength of a model ice, an ice specimen is pressed on both ends in a state in which the ice specimen is floated in water as in the test apparatus (see FIG. 2) proposed by the ITTC (International Towing Tank) Only the basic ones for measuring the compressive strength are known.

본 발명은 쇄빙선박의 설계와 건조, 쇄빙 성능확인을 위해 빙해수조 내에서 보다 정확하고 편리하게 모형빙의 인장강도, 압축강도 및 굽힘강도를 산출할 수 있는 측정장치 및 물성치 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a measuring device and a property value measuring method which can more precisely and conveniently calculate the tensile strength, compressive strength and bending strength of a model ice in an ice bath for designing, drying and icebreaking performance of an ice- .

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 빙해수조에 생성된 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치에 있어서, (A) 상기 모형빙판과 공간적으로 이격되어 빙해수조 상부 또는 외부에 설치되며 하기 구성요소를 지지하고 하기 계측부를 모형빙판에 형성된 모형빙 시편의 소정위치 상부에 위치되도록 2축 이동시키는 지지예인부; (B) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어 상대적으로 상하이동하여 하기 계측부를 모형빙 시편의 소정위치로 내려줌으로써 하기 리니어구동부가 작동하도록 하거나, 하기 계측부를 모형빙 시편의 소정위치로 내린 후 눌러주어 모형빙 시편의 파단을 유도하여 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정할 수 있도록 하는 액추에이터부; (C) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어, 상기 액추에이터부의 작동으로 하기 계측부가 모형빙 시편의 소정위치로 내려진 후 하기 계측부를 상기 지지예인부의 방향으로부터 밀거나 당겨서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정할 수 있도록 일축운동하는 리니어구동부; 및 (D) 상기 액추에이터부 또는 리니어구동부 중 상기 지지예인부에서 더 멀리 설치되어 있는 것에 결합되어 상기 액추에이터부와 함께 작동하여 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정하거나, 상기 액추에이터부 및 리니어구동부와 함께 작동하여 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 계측부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치에 관한 것이다.
In order to attain the above object, the present invention provides an apparatus for measuring rigid physical properties of a model ice sample produced in an ice storage tank, the apparatus comprising: (A) an ice storage tank disposed spatially apart from the ice storage tank, A supporting part for supporting the element and biaxially moving the measuring part to be positioned above a predetermined position of the model ice sample formed on the model ice sheet; (B) is directly coupled to the supporting part or is coupled with another component through relatively up and down movement, and the following linear driving part is operated by lowering the measuring part to a predetermined position of the modeling ice piece, An actuator for lowering to a predetermined position and pressing it to induce breakage of the model ice sample to measure the bending strength of the model ice sample; (C) The supporting part is directly coupled to the supporting part or is interposed between the supporting part and the actuating part so that the following measuring part is lowered to a predetermined position of the modeling ice piece and then the measuring part is pushed or pulled from the supporting part direction, A linear driving unit for uniaxially moving the specimen to induce fracture of the specimen and measure tensile strength or compressive strength of the specimen; And (D) a bending strength of the modeling ice piece is measured by operating the actuator part in combination with the actuator part or the linear driving part which is installed farther from the support part and works together with the actuator part and the linear driving part And a measuring unit for measuring a tensile strength or a compressive strength of the model ice sample, and a device for measuring the rigidity of the model ice sample.

본 발명에 따르면, 빙수조 안에 넓게 분포되어 있는 모형빙판의 강성 물성치를 알아내기 위하여 모형빙판 전체의 손상을 유발하지 않고 반자동으로 정확하게 시험 데이터를 측정할 수 있다. 모형빙판의 물리적 특성을 알 수 있는 구체적인 장치로서 본 발명은 학술적으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately measure the test data in a semiautomatic manner without causing damage to the entire ice plate in order to find out the stiffness properties of the ice sheet widely distributed in the ice water tank. The present invention can be very usefully used as a concrete device for knowing the physical characteristics of a model ice sheet.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
Other advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the description of the embodiments described above and the claims of the present invention as well as the effects that may arise within a range that can be readily recalled from them and possibilities of potential advantages contributing to industrial development And that it will be covered by a broader scope.

도 1은 모형빙판이 얼어 있는 빙해수조와 지지예인부를 보여주는 사진.
도 2는 세계수조위원회가 제시하고 있는 모형빙 강성 측정장치의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 모형빙 강성 인장, 압축, 굽힘강도 측정용 장치의 예시/개념적 평면도 및 측면도.FIG. 1 is a photograph showing a frozen ice water tank and a supporting part of a model ice sheet. FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a model ice ice stiffness measuring apparatus proposed by the World Water Tank Committee; FIG.
3 is an exemplary / conceptual plan view and side view of an apparatus for measuring the model ice stiffness tensile, compression, and bending strengths according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention based on these examples.

본 발명은 세계수조위원회에서 제시한 시험 방법에 따라 모형빙의 물성치를 구하는 과정을 구현하기 위한 장치와 방법으로서, 시험의 종류에 따라 수평변위와 수직변위를 측정하게 되는데 인장시험과 압축시험은 수평하중과 변위, 굽힘시험과 탄성계수시험에는 수직하중과 변위가 적용된다. 본 발명은 인장강도, 압축강도, 굽힘강도 시험용이다.The present invention is an apparatus and method for realizing the process of finding the physical properties of a model ice according to the test method proposed by the World Water Tank Committee. The horizontal displacement and the vertical displacement are measured according to the type of the test. And displacement, bending test and elastic modulus test, vertical load and displacement are applied. The present invention is for testing tensile strength, compressive strength and bending strength.

인장시험을 위해 모형빙 시편의 가운데에 조그만 원형 구멍을 내고 구멍에 힘을 주기 위한 접촉기(예를 들면, 원판이나 사각판, 수직봉 또는 클립)가 삽입된 후, 수평 하중으로 힘을 가하여 시편을 파단하여 하중과 변위를 측정한다. 압축시험을 위해서는 접촉기(예를 들면, 원판이나 사각판, 수직봉 또는 클립)가 얼음 시편에 수평으로 접촉된 후, 수평 하중으로 힘을 가하여 시편이 파단하여 하중과 변위를 측정한다. 굽힘시험의 경우 접촉기(예를 들면, 수직봉 또는 수평이다가 말단이 수직으로 꺾여진 봉 등)가 수직하중을 가하도록 하방향으로 이동(회전)시키면서 하중과 변위를 측정한다.
For the tensile test, a small circular hole is made in the center of the model bing specimen and a contactor (for example, a disk or a rectangular plate, a vertical rod or a clip) for applying force to the hole is inserted. Measure the load and displacement by breaking. For the compression test, the contactor (eg, disc or square plate, vertical rod or clip) is horizontally contacted with the ice specimen, and then the specimen is broken by applying a horizontal load to measure the load and displacement. In the case of bending test, measure the load and displacement while moving the contactor (for example, a vertical rod or a rod that is horizontal and vertically bent at the end) downward to make a vertical load.

(장치에 관한 발명) 이를 위하여, 본 발명에 의한 측정장치는, 빙해수조에 생성된 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치에 있어서, (A) 상기 모형빙판과 공간적으로 이격되어 있으며 하기 구성요소를 지지하고 빙해수조 위로 수평으로 2축 이동시키는 지지예인부(10); (B) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어 상대적으로 상하이동하는 액추에이터부(11); (C) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어 일축운동하는 리니어구동부(12); (D) 상기 액추에이터부(11) 또는 리니어구동부(12) 중 상기 지지예인부(10)에서 더 멀리 설치되어 있는 것에 결합되어 모형빙의 인장-압축강도 및 굽힘강도를 측정하는 계측부(13);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치이다. 본 발명에서 '접촉기'란 '모형빙과 접촉하는 부분'이란 개념을 포함한다.For this purpose (invention relates to a device), the measurement device according to the present invention, in the apparatus for measuring the stiffness properties of the model ice specimen produced in binghae tank, (A) spaced apart in the model ice and space and to components (10) for horizontally biaxially moving ice on the ice storage tank; (B) an actuator part (11) which is directly connected to the supporting part or is relatively moved up and down by being coupled via another component; (C) a linear driving part (12) directly or indirectly coupled to the supporting part through another component; (D) a measuring unit (13) for measuring the tensile-compressive strength and the bending strength of the model ice combined with the actuator unit (11) or the linear drive unit (12) And the stiffness of the model ice piece is measured. In the present invention, the term " contactor " includes the concept of " a portion contacting the model ice sheet ".

본 발명에 의한 측정장치의 예시적 개념도(평면도 및 측면도)를 도 3에 도시하였다. 도면에는 [지지예인부(10)-액추에이터부(11)-리니어구동부(12)-계측부(13)] 순서로 프레임에 의해 결합된 개념도가 도시되어 있으나, [지지예인부(10)-리니어구동부(12)-액추에이터부(11)-계측부(13)] 순서로 결합될 수도 있다. 본 발명에서 상기 액추에이터부(11)는 궁극적으로 계측부(13)를 상하로 이동시키는 기능을 하는 것으로서 둘 이상의 부분구성으로 분리될 수 있다. 즉, 예를 들면 [지지예인부(10)-조동액추에이터부(11)-미동액추에이터부(11)-리니어구동부(12)-계측부(13)] 또는 [지지예인부(10)-조동액추에이터부(11)-리니어구동부(12)-미동액추에이터부(11)-계측부(13)] 형태도 가능한 것이다. An exemplary conceptual view (plan view and side view) of the measuring apparatus according to the present invention is shown in Fig. In the figure, a concept diagram is shown in which the frame is coupled in order of [supporting tow unit 10 - actuator unit 11 - linear driving unit 12 - measuring unit 13] (12) -actuator unit (11) -measurement unit (13)]. In the present invention, the actuator unit 11 ultimately functions to move the measuring unit 13 up and down, and can be separated into two or more partial configurations. That is, for example, in the case of [supporting tow unit 10 - coarse actuator unit 11 - fine actuator unit 11 - linear driving unit 12 - measuring unit 13] or [supporting tow unit 10 - coarse actuator unit (11) -Linear drive unit (12) -Minoractuator unit (11) -Measurement unit (13)].

본 발명에서 지지예인부(10)는 모형빙과는 이격되어 빙해수조 상부 또는 외부에 설치되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the supporting unit 10 is installed on the upper or outer side of the ice-making water tank, away from the model ice making unit.

본 발명에서 상기 액추에이터부(11)는 상하로 호운동하는 회전모터이거나 상하로 일축운동하는 리니어구동기일 수 있다. 조동액추에이터부(11)와 미동액추에이터부(11)로 구성되는 경우에는 하나는 회전모터이고 다른 하나는 리니어구동기일 수 있다. 첨부된 도면에서 액추에이터는 회전모터에 의한 것을 예시하였다. 액추에이터는 상하 호운동 또는 상하 일축운동을 함으로써 궁극적으로 계측부(13)를 상하이동시키는 역할을 한다.
In the present invention, the actuator unit 11 may be a rotary motor moving upward and downward or a linear actuator moving up and down uniaxially. In the case of the coarse actuator unit 11 and the fine actuator unit 11, one may be a rotary motor and the other may be a linear actuator. In the accompanying drawings, the actuator is exemplified by a rotating motor. The actuator ultimately moves up and down the measuring unit 13 by performing upward / downward arc motion or up / down uniaxial motion.

본 발명에서 상기 인장-압축강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(14)는 모형빙 시편 중앙에 형성된 홀에 삽입되는 봉형이거나, 모형빙 시편의 양말단을 잡아주는 클립형일 수 있다. 도면에는 봉형인 것과 클립형인 것이 함께 도시되어 있다.
In the present invention, the model ice contactor 14 of the measuring unit 13 for tensile-compressive strength measurement may be a rod type inserted into a hole formed at the center of the model ice piece, or a clip type holding both ends of the model ice piece. In the drawings, both the bar-shaped and the clip-type are shown.

본 발명에서 굽힘강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(15)는, 도시된 예와 같이, 수평이다가 말단이 수직으로 꺾여진 봉형태일 수도 있지만, 상기 인장-압축강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(14)의 (중앙) 하부에 설치되는 것이 바람직하다(도시 생략). 굽힘강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(15) 말단이 수직으로 꺾여진 봉형태인 경우 도면에는 상세히 표현되지 않았지만, 액추에이터의 작동을 조절함으로써 어떤 경우에는 인장-압축강도 측정용 접촉기(14)가, 어떤 경우에는 굽힘강도 측정용 접촉기(15)가 먼저 모형빙 시편에 접촉하도록 할 수 있다.
In the present invention, the model ice contactor 15 of the measuring unit 13 for measuring the bending strength may be a horizontal type and a bar shape whose ends are vertically bent as in the illustrated example, but the measuring unit for tensile- (Center) of the model ice contactor 14 of the ice maker 13 (not shown). In the case where the end of the model ice contactor 15 of the measuring unit 13 for measuring bending strength is in the form of a vertically bent rod, although not shown in detail in the drawing, by adjusting the operation of the actuator, In some cases, the contactor 15 for measuring the bending strength may contact the modeling ice piece first.

본 발명에 의한 장치에는, 통상의 인장강도나 압축강도 또는 굽힘강도의 측정을 위한 센서부나 이를 제어하는 제어부 및 데이터를 저장하고 연산하는 컴퓨터부 등이 장착될 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 하중과 변위를 측정하는 센서부, 변위계측용 센서에서 측정된 데이터를 받아들이는 DAQ (data acquisition), 이 센서부와 DAQ 등에 전력을 공급하는 DC 파워부로 구성되는 제어부, 제어부로부터 데이터를 받아 물리적 특성을 연산하는 PC와 프로그램이 포함된 연산부 등을 포함할 수 있다. 이들의 구체적인 구성 및 연결방법 등은 당업자에게 용이한 것이므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
It is a matter of course that the apparatus according to the present invention can be equipped with a sensor unit for measuring tensile strength, compressive strength or bending strength, a control unit for controlling it, and a computer unit for storing and calculating data. For example, there are a sensor unit for measuring load and displacement, a data acquisition (DAQ) for receiving data measured by a displacement measuring sensor, a control unit including a DC power unit for supplying power to the sensor unit and DAQ, And may include a PC for calculating physical characteristics and an operation unit including a program. The detailed configuration and connection method thereof are easy for a person skilled in the art and a detailed description thereof will be omitted.

도면부호를 부여하지는 않았지만, 본 발명에 의한 장치에서 상기 각 구성요소는 프레임에 의해 연결되거나 지지될 수 있다. Although not denoted by reference numerals, in the apparatus according to the present invention, each of the components may be connected or supported by a frame.

본 발명에서 구동기능을 하는 것은 도시되지 않은, 지지예인부(10) 자체를 구동시키는 구동부와, 긍극적으로 계측부(13)를 수평(직선)운동시키는 리니어구동부(12)와 수직(직선 또는 호운동)운동시키는 액추에이터(수직 리니어구동기 또는 회전모터일 수 있음)가 있다.In the present invention, the driving function includes a driving unit for driving the supporting unit 10 itself (not shown), a linear driving unit 12 for positively moving the measuring unit 13 horizontally (linearly) (Which may be a vertical linear actuator or a rotary motor).

계측부(13)는 인장강도와 압축강도를 위한 부위와 굽힘강도 측정을 위해 사용되는 부위로 되어 있다. 인장강도와 압축강도, 굽힘강도 측정을 위한 수평 변위를 계측하는 변위센서와 수평방향 또는 수직방향 압력(하중)을 측정하는 하중센서를 가진다(도시 생략).
The measuring portion 13 is a portion for tensile strength and compressive strength and a portion for bending strength measurement. A displacement sensor for measuring the horizontal displacement for measuring the tensile strength, the compressive strength and the bending strength, and a load sensor for measuring the horizontal or vertical pressure (load) (not shown).

도시하지는 않았지만, 변위센서와 하중센서 및 DAQ 등에 전력을 전달하는 DC 파워공급기로 구성되며 측정된 센싱값은 유무선으로, 예를 들면 PC와 같은 연산부로 전송된다. 연산부는 PC 본체와 DAQ 데이터를 처리하는 소프트웨어로 구성될 수 있는데, USB 케이블로 DAQ와 PC가 연결될 수 있다.Although not shown, it is composed of a displacement sensor, a load sensor, and a DC power supply for transmitting power to the DAQ. The measured sensing value is transmitted to an operating unit such as a PC, for example, by wire or wireless. The operation unit can be composed of a PC main body and software for processing DAQ data, and a DAQ and a PC can be connected by a USB cable.

(방법에 관한 발명1) 또한 본 발명은 전술한 장치를 이용한 모형빙의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 방법으로서, (A) 상기 지지예인부(10)가 모형빙 위를 이동하여 계측부(13)를 모형빙 시편위에 위치하도록 하는 단계-이때 상기 리니어구동부(12)가 함께 작동할 수도 있음; (B) 상기 액추에이터부(11)가 작동하여 계측부(13)를 모형빙 시편의 상면에 안착시키는 단계; (C) ① 봉형 모형빙 접촉기(14)인 경우 접촉기(14)를 모형빙 시편 중앙의 홀에 삽입하거나 ② 클립형 모형빙 접촉기(14)인 경우 접촉기(14)로 모형빙 시편의 양말단을 잡아주는 단계; (D) ① 상기 리니어구동부(12)가 작동하여 상기 계측부(13)를 상기 지지예인부(10)의 반대방향으로 밀어서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 인장강도를 측정하거나 ② 상기 리니어구동부(12)가 작동하여 상기 계측부(13)를 상기 지지예인부(10)의 방향으로 당겨서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 압축강도를 측정하는 단계;를 포함하는 모형빙의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 방법에 관한 것이다.( Method 1 ) Further, the present invention is a method for measuring the tensile strength or compressive strength of a model ice using the above-described apparatus, comprising the steps of: (A) So that the linear drive part 12 may be operated together; (B) placing the measuring unit (13) on the upper surface of the modeling ice piece by operating the actuator unit (11); (C) ① In case of rod type ice contactor (14), insert the contactor (14) into the hole in the center of modeling ice piece. ② In case of clip type ice contactor (14), hold both ends of the model ice piece with contactor Giving step; (D) (1) The linear driving unit 12 is operated to push the measuring unit 13 in the opposite direction to the supporting unit 10 to induce the breakage of the modeling ice piece to measure the tensile strength. (2) The linear driving unit 12 And measuring the compressive strength by pulling the measuring unit 13 in the direction of the support unit 10 to induce the breakage of the model ice sample to measure the compressive strength .

본 발명에 의하면, 인장강도 또는 압축강도 시험시에는 계측부(13)가 리니어구동부(12)에 의해 수평이동하고 엑츄에이터부에 의해 모형빙의 얼음시편에 안착시킨 다음, ① 봉형 모형빙 접촉기(14)인 경우 접촉기(14)를 모형빙 시편 중앙의 홀에 삽입 ② 클립형 모형빙 접촉기(14)인 경우 접촉기(14)로 모형빙 시편의 양말단을 잡아준다. 이어서 리니어구동부(12)가 추가로 작동하여 얼음시편에 수평인장력 또는 수평압축력을 가하여 얼음시편의 파단을 유발하게 되는 것이다.According to the present invention, when the tensile strength or the compressive strength is measured, the measuring section 13 is horizontally moved by the linear driving section 12 and is placed on the ice specimen of the model ice by the actuator section. Insert the contactor (14) into the hole in the center of the modeling ice piece. ② In the case of the clip-type model ice contactor (14), hold the end of the modeling ice piece with the contactor (14). Then, the linear driving part 12 is further operated to apply a horizontal tensile force or a horizontal compressive force to the ice specimen, thereby causing breakage of the ice specimen.

시험에 대해 변위와 하중 계측용 센서가 모형빙판의 데이터를 DAQ에 송신하고 DAQ가 이를 PC에 전송하고, PC가 데이터를 저장하는 한편 종래 알려진 소정의 수식에 따라 계산하여 모형빙판의 인장강도와 압축강도를 도출하는 것이다. 데이터의 수집과 가공에 관한 것은 종래기술에 의해 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 상세한 설명을 생략한다.
For the test, the sensor for displacement and load measurement sends the data of the model ice sheet to the DAQ, and the DAQ transmits it to the PC. While the PC stores the data, it calculates the tensile strength and compression It is to derive strength. The collection and processing of data can be easily carried out by those skilled in the art based on the prior art, and a detailed description thereof will be omitted.

(방법에 관한 발명2) 또한 본 발명은 전술한 장치를 이용한 모형빙의 굽힘강도를 측정하는 방법으로서, (A) 상기 지지예인부(10)가 모형빙 위를 이동하여 계측부(13)를 모형빙 시편위에 위치하도록 하는 단계-이때 상기 리니어구동부(12)가 함께 작동할 수도 있음; (B) 상기 액추에이터부(11)가 작동하여 상기 굽힘강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(15)를 모형빙 시편의 상면에 안착시키는 단계; (C) 상기 액추에이터부(11)가 작동하여 굽힘강도 측정용 계측부(13)의 모형빙 접촉기(15)를 하방향으로 눌러주어 모형빙 시편의 파단을 유도하여 굽힘강도를 측정하는 단계;를 포함하는 모형빙의 굽힘강도를 측정하는 방법에 관한 것이다.( Method 2 ) In addition, the present invention is a method for measuring the bending strength of a model ice using the aforementioned apparatus, wherein (A) the supporting portion 10 moves on a model ice sheet, So that the linear drive part 12 may operate together; (B) placing the modeling ice contactor (15) of the measuring section (13) for bending strength measurement on the upper surface of the modeling ice piece by operating the actuator section (11); (C) a step of operating the actuator section 11 to press down the modeling ice contactor 15 of the measuring section 13 for measuring the bending strength to induce the fracture of the model ice sample to measure the bending strength To a method for measuring the bending strength of a model ice.

첨부된 도면을 참조하여 예를 들면, 굽힘강도 시험시에는 리니어구동부(12)에 의해 계측부(13)가 수평이동하고 액추에이터부(11)에 의해 굽힘강도 측정용 접촉기(15)가 모형빙판의 얼음시편에 안착된 다음, 액추에이터부(11)(도면에서는 회전모터에 의한 하방향으로의 호운동)가 추가로 작동하여 얼음시편에 수직력을 가하고 시편의 파단을 유발하게 되는 것이다. For example, in the bending strength test, the measuring unit 13 is horizontally moved by the linear driving unit 12 and the bending strength measuring contactor 15 is moved by the actuator unit 11 to the ice of the model ice sheet After being seated on the specimen, the actuator unit 11 (arc motion in the downward direction by the rotating motor in the figure) is further operated to apply a normal force to the ice specimen and cause the specimen to break.

데이터의 수집과 가공에 관한 것은 전술한 바와 같다.
Data collection and processing are described above.

10. 지지예인부 11. 액추에이터부 12. 리니어구동부
13. 계측부 14. 인장-압축강도 측정용 접촉기
15. 굽힘강도 측정용 접촉기 10. Supporting tow unit 11. Actuator unit 12. Linear driving unit
13. Measuring part 14. Contactor for tensile-compressive strength measurement
Contactor for measuring bending strength

Claims (6)

빙해수조에 생성된 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치에 있어서,
(A) 상기 모형빙판과 공간적으로 이격되어 빙해수조 상부 또는 외부에 설치되며 하기 구성요소를 지지하고 하기 계측부를 모형빙판에 형성된 모형빙 시편의 소정위치 상부에 위치되도록 2축 이동시키는 지지예인부;
(B) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어 상대적으로 상하이동하여 하기 계측부를 모형빙 시편의 소정위치로 내려줌으로써 하기 리니어구동부가 작동하도록 하거나, 하기 계측부를 모형빙 시편의 소정위치로 내린 후 눌러주어 모형빙 시편의 파단을 유도하여 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정할 수 있도록 하는 액추에이터부;
(C) 상기 지지예인부에 직결되거나 다른 구성요소를 매개로 결합되어, 상기 액추에이터부의 작동으로 하기 계측부가 모형빙 시편의 소정위치로 내려진 후 하기 계측부를 상기 지지예인부의 방향으로부터 밀거나 당겨서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정할 수 있도록 일축운동하는 리니어구동부; 및
(D) 상기 액추에이터부 또는 리니어구동부 중 상기 지지예인부에서 더 멀리 설치되어 있는 것에 결합되어 상기 액추에이터부와 함께 작동하여 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정하거나, 상기 액추에이터부 및 리니어구동부와 함께 작동하여 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 계측부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치.
An apparatus for measuring stiffness property of a model ice sample produced in an ice-
(A) a supporting part installed on the upper or outer side of the ice-making water tank so as to be spatially separated from the model ice plate and supporting the following components and moving the measuring part biaxially so as to be positioned above a predetermined position of the model ice-
(B) is directly coupled to the supporting part or is coupled with another component through relatively up and down movement, and the following linear driving part is operated by lowering the measuring part to a predetermined position of the modeling ice piece, An actuator for lowering to a predetermined position and pressing it to induce breakage of the model ice sample to measure the bending strength of the model ice sample;
(C) The supporting part is directly coupled to the supporting part or is interposed between the supporting part and the actuating part so that the following measuring part is lowered to a predetermined position of the modeling ice piece and then the measuring part is pushed or pulled from the supporting part direction, A linear driving unit for uniaxially moving the specimen to induce fracture of the specimen and measure tensile strength or compressive strength of the specimen; And
(D) a bending strength of the modeling ice piece is measured by operating in conjunction with the actuator part, which is coupled to a part of the actuator part or the linear driving part which is farther from the supporting part, or works together with the actuator part and the linear driving part A measuring unit for measuring tensile strength or compressive strength of the model ice sample;
Wherein the stiffness characteristic value of the model ice piece is measured.
제 1 항에 있어서,
상기 액추에이터부는 상하로 호운동하는 회전모터이거나 상하로 일축운동하는 리니어구동기인 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the actuator unit is a rotary motor which moves upward and downward or a linear actuator which moves up and down in uniaxial direction.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 인장-압축강도 측정용 계측부의 모형빙 접촉기는 모형빙 시편 중앙에 형성된 홀에 삽입되는 봉형이거나, 모형빙 시편의 양말단을 잡아주는 클립형인 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The model ice contactor of the measuring part for tensile-compressive strength measurement is a rod type inserted into a hole formed at the center of the model ice piece or a clip type holding both ends of the model ice piece. Device.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 굽힘강도 측정용 계측부의 모형빙 접촉기는 상기 인장-압축강도 측정용 계측부의 모형빙 접촉기의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 강성 물성치를 측정하는 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the model ice contactor of the measuring unit for measuring the bending strength is installed below the model ice contactor of the measuring unit for tensile-compressive strength measurement.
제 1 항 또는 제 2 항에 의한 장치를 이용한 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 방법으로서,
(A) 상기 지지예인부가 모형빙 위를 이동하여 계측부를 모형빙 시편 위에 위치하도록 하는 단계;
(B) 상기 액추에이터부가 작동하여 계측부를 모형빙 시편의 상면에 안착시키는 단계;
(C) ① 봉형 모형빙 접촉기인 경우 접촉기를 모형빙 시편 중앙의 홀에 삽입하거나 ② 클립형 모형빙 접촉기인 경우 접촉기로 모형빙 시편의 양말단을 잡아주는 단계;
(D) ① 상기 리니어구동부가 작동하여 상기 계측부를 상기 지지예인부의 반대방향으로 밀어서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 인장강도를 측정하거나 ② 상기 리니어구동부가 작동하여 상기 계측부를 상기 지지예인부의 방향으로 당겨서 모형빙 시편의 파단을 유도하여 압축강도를 측정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 인장강도 또는 압축강도를 측정하는 방법.
A method of measuring tensile strength or compressive strength of a model ice test piece using the apparatus according to any one of claims 1 to 3,
(A) moving the supporting unit on the additional model ice sheet to position the measuring unit on the model ice sample;
(B) positioning the measuring unit on the upper surface of the modeling ice piece by operating the actuator unit;
(C) ① inserting the contactor into the hole at the center of the specimen for the rod type ice contactor or ② holding the both ends of the specimen with the contactor for the clip type model ice contactor;
(D) (1) The linear driving part is operated to push the measuring part in the direction opposite to the supporting part, thereby inducing the fracture of the modeling ice piece to measure the tensile strength. (2) The linear driving part is operated to move the measuring part in the direction of the supporting part Measuring the compressive strength by inducing fracture of the model ice specimen;
Wherein the tensile strength or compressive strength of the model ice sample is measured.
제 1 항 또는 제 2 항에 의한 장치를 이용한 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정하는 방법으로서,
(A) 상기 지지예인부가 모형빙 위를 이동하여 계측부를 모형빙 시편 위에 위치하도록 하는 단계;
(B) 상기 액추에이터부가 작동하여 상기 굽힘강도 측정용 계측부의 모형빙 접촉기를 모형빙 시편의 상면에 안착시키는 단계;
(C) 상기 액추에이터부가 작동하여 굽힘강도 측정용 계측부의 모형빙 접촉기를 하방향으로 눌러주어 모형빙 시편의 파단을 유도하여 굽힘강도를 측정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모형빙 시편의 굽힘강도를 측정하는 방법.
A method for measuring a bending strength of a model ice test piece using the apparatus according to claim 1 or 2,
(A) moving the supporting unit on the additional model ice sheet to position the measuring unit on the model ice sample;
(B) placing the model ice contactor of the measuring unit for bending strength measurement on the upper surface of the modeling ice piece by operating the actuator part;
(C) pressing the model ice contactor of the measuring unit for bending strength measurement downward by operating the actuator unit to induce fracture of the model ice sample to measure the bending strength;
Wherein the bending strength of the model ice piece is measured.
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