KR20160077504A

KR20160077504A - 충격시험기

Info

Publication number: KR20160077504A
Application number: KR1020140187251A
Authority: KR
Inventors: 전종협; 우성현; 임종민; 은희광; 문남진; 조창래; 문귀원
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR101669477B1

Abstract

본 발명에 따르면, 하부에 설치되는 베이스판(110); 상하로 개구된 해머이동공(121)이 내부에 형성된 관형상으로 형성되며 상하로 배치되어 상기 베이스판(110)에 하측이 고정되는 가이드관(120); 상기 해머이동공(121) 내에서 상하로 이동가능하게 배치되는 해머(130); 상기 가이드관(120)의 하부에 고압의 공기를 주입하여 상기 해머(130)를 상승 이동시키는 공기주입부(140); 상기 가이드관(120)의 상부 위치에 배치되며 중앙부에는 상하로 개구된 중공부(151)가 형성된 중공판(150); 상기 중공판(150)의 상부 위치에 배치되며 상부면에는 충격시험 대상이 안착되는 안착판(160); 상기 안착판(160)의 하부에 고정되어 상기 중공판(150) 내에 배치되며 내부가 중공된 형태로 형성되어 상기 해머(130)에 의한 충격이 전달될 때 공명(Resonance)이 생성되는 공명부(170); 및 각 충격시험의 요구성능 조건에 부합되는 복수의 규격을 가지며 상기 공명부(170)의 하부에 설치되어 상기 해머(130)에 의해 타격되면서 상기 공명부(170)로 전달되는 충격량을 조절하는 레벨조절판(180);을 포함하는 충격시험기를 개시한다.

Description

충격시험기{SHOCK TEST DEVICE}

본 발명은 충격시험기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격을 전달받아 공명을 발생시키는 공명부의 하부에 복수의 규격을 갖는 레벨조절판을 배치하여 각 충격시험에서 요구되는 다양한 요구성능 조건에 부합되는 충격량으로 조절할 수 있는 충격시험기에 관한 것이다.

우주개발분야에 있어서, 일반적인 발사체는 비행 중 임무수행을 위해 각 단 분리(Stage Separation), 페어링(Fairing) 분리, 위성(Satellite)분리, 안테나 또는 태양전지판과 같은 부착물의 분리를 수행하게 된다.

위와 같은 분리 또는 전개는 분리장치의 작동에 의해 발생하며, 이 때, 큰 천이 진동 형상(Transient Acceleration)이 유발되고, 이렇게 발생되는 현상을 파이로 충격(Pyrotechnic Shock or Pyro-shock)이라고 한다.

상기 파이로 충격은 일반 진동 현상과는 그 특성이 매우 다른데 작용시간이 10~30msec 정도로 매우 짧다는 것과 이 때 유발되는 천이 진동이 분리 장치의 종류에 따라 10Khz 이상의 고주파 영역까지 100~10KG 의 상당히 큰 가속도의 값을 갖는다.

이러한 파이로 충격 현상은 매우 큰 가속도가 유발되기 때문에 발사체 또는 위성에 장착되어 있는 각종 전자 부품 및 광학장비의 기능이 비정상적으로 나타나거나 순간적으로 오작동이 유발되어 발사체 또는 위성의 임무 실패를 초래 할 수 있다.

따라서 전자 탑재물 또는 위성에 대한 파이로 충격 인증시험은 필수 사항이라고 할 수 있으며, 이에 이용되는 충격시험장치의 일예를 도 1에 도시하였다.

도 1에 도시된 종래의 충격시험장치(1000)는, 하부 지지부(100); 상기 하부 지지부(100)에 하측이 고정되며 관형태로 형성되는 안내관(200); 상기 안내관(200) 내부에 구비되는 햄머; 일정 높이를 갖는 판형태로 일정 영역이 중공되는 중공부가 형성된 상부 지지부(400); 상기 상부 지지부(400)의 중공부 둘레에 지지되며, 상측에 시험 대상물이 안착되는 접촉판(500); 상기 접촉판(500) 하부의 중공부 영역에 형성되며 내부가 중공된 원통 형태로 형성되는 공명부; 공기 저장 탱크(710)와, 공기 이송부(720)와, 압력조정부(730)를 포함하며 상기 안내관(200) 내부의 햄머(300)를 상ㆍ하방향으로 이송하는 공기 공급부(700); 및 상기 공기 공급부(700)와 연결되어 상기 햄머(300)의 충격량을 조절하는 제어부(800);로 구성되었다.

따라서, 공압에 의해 햄머(300)를 상승시켜 공명부를 타격하여 충격을 발생시킴으로써 정밀한 충격량이 제어될 수 있었다.

그러나, 이러한 종래의 충격시험장치(1000)는 공압의 압력차이로만 충격량이 조절되기 때문에 각 충격시험의 다양한 요구성능 조건에 부합되는 충격량으로 제어하는데에는 한계가 존재하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1182333호(2012.09.06), 충격시험장치

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 충격을 전달받아 공명을 발생시키는 공명부의 하부에 복수의 규격을 갖는 레벨조절판을 배치하여 각 충격시험에서 요구되는 다양한 요구성능 조건에 부합되는 충격량으로 조절할 수 있는 충격시험기를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격시험기는, 하부에 설치되는 베이스판(110); 상하로 개구된 해머이동공(121)이 내부에 형성된 관형상으로 형성되며 상하로 배치되어 상기 베이스판(110)에 하측이 고정되는 가이드관(120); 상기 해머이동공(121) 내에서 상하로 이동가능하게 배치되는 해머(130); 상기 가이드관(120)의 하부에 고압의 공기를 주입하여 상기 해머(130)를 상승 이동시키는 공기주입부(140); 상기 가이드관(120)의 상부 위치에 배치되며 중앙부에는 상하로 개구된 중공부(151)가 형성된 중공판(150); 상기 중공판(150)의 상부 위치에 배치되며 상부면에는 충격시험 대상이 안착되는 안착판(160); 상기 안착판(160)의 하부에 고정되어 상기 중공판(150) 내에 배치되며 내부가 중공된 형태로 형성되어 상기 해머(130)에 의한 충격이 전달될 때 공명(Resonance)이 생성되는 공명부(170); 및 각 충격시험의 요구성능 조건에 부합되는 복수의 규격을 가지며 상기 공명부(170)의 하부에 설치되어 상기 해머(130)에 의해 타격되면서 상기 공명부(170)로 전달되는 충격량을 조절하는 레벨조절판(180);을 포함한다.

여기서, 상기 복수의 규격은, 상기 레벨조절판(180)의 두께, 직경, 강도, 탄성계수 또는 마찰계수 중 어느 하나 이상이 서로 다른 레벨로 구분되는 규격일 수 있다.

한편, 상기 공명부(170)는, 내부가 중공된 원통형상으로 형성되며, 상기 레벨조절판(180)은, 원판형상으로 형성되어 상기 공명부(170)와 동심상에 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 충격시험기에 의하면,

첫째, 충격을 전달받아 공명을 발생시키는 공명부(170)의 하부에 복수의 규격을 갖는 레벨조절판(180)을 배치하여, 각 충격시험별로 요구되는 요구성능 조건에 부합되는 규격의 레벨조절판(180)을 취사선택하여 상기 레벨조절판(180)에 장착하여 충격시험을 수행함으로써 각 충격시험에서 요구되는 다양한 요구성능 조건에 부합되는 충격량으로 조절할 수 있다.

둘째, 레벨조절판(180)의 두께, 직경, 강도, 탄성계수 또는 마찰계수 등 레벨조절판(180)의 다양한 물성이나 형태 차이로 각 규격의 레벨을 구분할 수 있으므로 보다 다양한 충격레벨 즉, 공명부(170)에 전달되는 충격량에 따라 발생되는 공명주파수를 다양하게 변화시킬 수 있다.

셋째, 상기 공명부(170)는 내부가 중공된 원통형상으로 형성되며, 상기 레벨조절판(180)은 원판형상으로 형성되어 공명부(170)와 동심상에 장착되므로, 하부에 배치된 해머(130)가 공압에 의해 상승되면서 레벨조절판(180)을 타격할 때 발생되는 충격을 편중되지 않게 균일한 분포로 공명부(170)에 전달할 수 있어 충격시험의 신뢰도와 안정성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래의 충격시험장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격시험기의 구성을 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격시험기의 주요 구성을 나타낸 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격시험기는, 베이스판(110), 가이드관(120), 해머(130), 공기주입부(140), 중공판(150), 안착판(160), 공명부(170) 및 레벨조절판(180)을 포함하여 구비된다.

먼저, 상기 베이스판(110)은 충격시험기의 최하측을 지지하는 지지하는 구조물로서, 중공판(150)을 지지하며, 하부에는 이동이 용이하도록 이동바퀴가 장착될 수 있으며 충격시험시에는 견고하게 지면에 고정되어 지지될 수 있도록 다리가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 가이드관(120)은, 해머(130)가 상하 이동할 수 있는 경로를 제공하는 관로로서, 상하로 개구된 해머이동공(121)이 내부에 형성된 관형상으로 형성되며 상하로 배치되어 상기 베이스판(110)에 하측이 고정된다.

상기 해머(130)는 충격시험에 필요한 충격을 발생시키는 충돌수단으로서, 상기 해머이동공(121)의 내부에 배치되어 주입되는 공기압에 의해 상향 가압되면서 해머이동공(121)을 따라 승강이동된다.

상기 공기주입부(140)는 해머(130)가 상승하는데 필요한 공기압을 제공하는 공기주입수단으로서, 고압의 공기가 주입되어 저장되는 공기탱크(141)와 상기 공기탱크(141)와 해머이동공(121)의 하부를 연결하는 공기이송관(142)을 포함하여 구비된다.

따라서, 도시되지 않은 공기압 제어수단의 제어신호에 따라 공기탱크(141)의 출구측이 개방되면 일정량의 공기압이 공기이송관(142)을 따라 해머이동공(121)의 하부로 주입되며 주입된 공기압에 가압되면서 해머(130)가 상승하게 된다.

또한, 상기 해머(130)가 상승한 후 자중에 의해 하강하는 타이밍에 상기 해머이동공(121)의 내부로 미량의 공기압을 주입하여 해머(130)가 하강하면서 바닥면에 충돌하여 발생되는 충격이나 소음을 최소화하도록 동작되는 것이 바람직하다.

상기 중공판(150은 공명부(170)가 해머(130) 및 가이드관(120)의 상부에 배치되도록 일정높이에 배치되어 지지하는 판재로서, 상기 가이드관(120)의 상부 위치에 배치되며 중앙부에는 상하로 개구된 중공부(151)가 형성되며, 상기 베이스판(110)과의 사이에 직립배치된 지지대(111)에 의지하여 일정높이로 수평배치된다.

상기 안착판(160)은 충격시험 대상과 공명부(170)를 상호 연결시키기 위한 판재로서, 상기 중공판(150)의 상부 위치에 배치되고 상부면에는 충격시험 대상이 안착되며, 상기 충격시험 대상이 보다 견고하게 장착될 수 있도록 상부면과 충격시험 대상 사이에는 어댑터가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 안착판(160)은 중공판(150)보다 큰 면적을 갖도록 형성되어 중공판(150)의 둘레에 지지된다.

또한, 상기 안착판(160)과 중공판(150) 사이에는 공압에 의해 충격을 완화시키기 위한 완충부(190)가 배치되며, 상기 완충부(190)는 충격이 가해졌을 때 안착판(160)이 상측 방향으로 이동됨으로써 전체 충격시험기의 내구성을 확보할 수 있도록 한다.

상기 공명부(170, Resonator)는 해머(130)에 의한 충격에 의해 공명(Resonance)을 생성하는 수단으로서, 상기 안착판(160)의 하부에 고정되어 중공판(150) 내에 배치되며 내부가 중공된 형태로 형성되어 해머(130)에 의한 충격이 전달될 때 공명이 생성된다.

또한, 상기 공명부(170)는 도면에서와 같이 상측이 개방되는 형태로 형성되어 상기 개방된 측이 상기 안착판(160)의 하부에 의해 폐쇄된다.

상기 레벨조절판(180)은, 공명부(170)로 전달되는 충격량을 조절하기 위한 제어수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 각 충격시험의 요구성능 조건에 부합되는 복수의 규격을 가지며 상기 공명부(170)의 하부에 설치되어 상기 해머(130)에 의해 타격되면서 공명부(170)로 전달되는 충격량을 조절한다.

여기서, 상기 복수의 규격은 레벨조절판(180)의 두께, 직경, 강도, 탄성계수 또는 마찰계수 중 어느 하나 이상의 서로 다른 레벨로 구분되는 규격이며, 이와 같이 각 규격에 따라 해머(130)의 타격에 의해 레벨조절판(180)을 통해 공명부(170)로 전달되는 충격량이 조금씩 달라지게 된다.

이와 같이, 상기 레벨조절판(180)의 두께, 직경, 강도, 탄성계수 또는 마찰계수 등 레벨조절판(180)의 다양한 물성이나 형태 차이로 각 규격의 레벨을 구분할 수 있으므로 보다 다양한 충격레벨 즉, 공명부(170)에 전달되는 충격량에 따라 발생되는 공명주파수를 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한, 도면에서와 같이 상기 공명부(170)는 내부가 중공된 원통형상으로 형성되며, 상기 레벨조절판(180)은 원판 형상으로 형성되어 상기 공명부(170)와 동심상에 장착됨으로써, 하부에 배치된 해머(130)가 공압에 의해 상승되면서 레벨조절판(180)을 타격할 때 발생되는 충격을 편중되지 않게 균일한 분포로 공명부(170)에 전달할 수 있어 충격시험의 신뢰도와 안정성을 증대시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격시험기의 각 구성 및 기능에 의해, 충격을 전달받아 공명을 발생시키는 공명부(170)의 하부에 복수의 규격을 갖는 레벨조절판(180)을 배치하여, 각 충격시험별로 요구되는 요구성능 조건에 부합되는 규격의 레벨조절판(180)을 취사선택하여 상기 레벨조절판(180)에 장착하여 충격시험을 수행함으로써 각 충격시험에서 요구되는 다양한 요구성능 조건에 부합되는 충격량으로 조절할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

110...베이스판 120...가이드관
121...해머이동공 130...해머
140...공기주입부 150...중공판
160...안착판 170...공명부
180...레벨조절판

Claims

하부에 설치되는 베이스판(110);
상하로 개구된 해머이동공(121)이 내부에 형성된 관형상으로 형성되며 상하로 배치되어 상기 베이스판(110)에 하측이 고정되는 가이드관(120);
상기 해머이동공(121) 내에서 상하로 이동가능하게 배치되는 해머(130);
상기 가이드관(120)의 하부에 고압의 공기를 주입하여 상기 해머(130)를 상승 이동시키는 공기주입부(140);
상기 가이드관(120)의 상부 위치에 배치되며 중앙부에는 상하로 개구된 중공부(151)가 형성된 중공판(150);
상기 중공판(150)의 상부 위치에 배치되며 상부면에는 충격시험 대상이 안착되는 안착판(160);
상기 안착판(160)의 하부에 고정되어 상기 중공판(150) 내에 배치되며 내부가 중공된 형태로 형성되어 상기 해머(130)에 의한 충격이 전달될 때 공명(Resonance)이 생성되는 공명부(170); 및
각 충격시험의 요구성능 조건에 부합되는 복수의 규격을 가지며 상기 공명부(170)의 하부에 설치되어 상기 해머(130)에 의해 타격되면서 상기 공명부(170)로 전달되는 충격량을 조절하는 레벨조절판(180);을 포함하는 충격시험기.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 규격은,
상기 레벨조절판(180)의 두께, 직경, 강도, 탄성계수 또는 마찰계수 중 어느 하나 이상이 서로 다른 레벨로 구분되는 규격인 것을 특징으로 하는 충격시험기.
제 2항에 있어서,
상기 공명부(170)는, 내부가 중공된 원통형상으로 형성되며,
상기 레벨조절판(180)은, 원판형상으로 형성되어 상기 공명부(170)와 동심상에 장착되는 것을 특징으로 하는 충격시험기.