KR20170059167A - 프로펠러 추력 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부에 모터(117)가 설치되며, 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제1 지지 프레임(110); 상기 제1 지지 프레임(110) 하부에 연결되며 측정센서가 장착되는 측정부(120); 상기 측정부(120) 하부에 연결되며 상기 제1 지지 프레임(110)과 동일한 폭으로 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제2 지지 프레임(130); 상기 제2 지지 프레임(130) 하부에 연결되는 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제3 지지 프레임(140)을 포함하는 프로펠러 추력 측정 장치로서, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 프레임의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.

Description

프로펠러 추력 측정 장치{A measuring instrument for propeller trust}
본 발명은 프로펠러 등의 추력을 측정하기 위한 추력 측정장치에 관한 것이다.
엔진이나 모터 등에 의하여 구동되어 회전하는 프로펠러는 프로펠러 전방의 공기를 프로펠러 후방으로 가속시키게 되며, 이러한 공기의 흐름을 일으키는 반동에 의하여 프로펠러는 전방으로 작용하는 반력을 받게 되며, 이러한 힘을 추력이라 한다.
프로펠러가 장착된 항공기를 제작함에 있어서, 프로펠러 형상을 설계하고 난 후에 프로펠러의 성능을 평가하기 위해서 추력을 정확히 측정하는 것은 매우 중요한 설계 요소이다.
프로펠러의 추력 측정을 위한 다양한 형태의 추력 측정장치가 안출되어 있으며, 대부분은 추력측정대가 슬라이딩 되고, 추력측정을 위한 감지센서를 갖는 구조이다.
이러한 종래 기술로서, 공개특허 제10-2008-0010676호(선행기술 1)에는 모터 내지는 엔진에 의하여 구동하는 프로펠러(6)의 추력을 측정하기 위한 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 상, 하부 및 세로 프레임(1a,1b,1c)으로 구성되어 지지대 역할을 수행하는 기대(2)와, 이 기대(2)의 상부 프레임(1a) 양측으로 설치되는 가이드 봉(3)들과 베어링(4)을 매개로 연결 장착되는 구동부(5)로 이루어지되, 상기 구동부(5)에는 측정하고자 하는 프로펠러(6)를 장착하는 마운트(7)가 설치되고, 상기 기대(2)의 상부 프레임(1a)에는 프로펠러(6)의 추력을 측정하는 푸쉬풀 게이지(8) 설치용 장착대(9)가 이 구동부(5) 전후 쪽으로 각각 선택적으로 설치되어, 상기 구동부(5)의 마운트(7)에 프로펠러(6)를 장착하고 작동시키면, 이 구동부(5)는 상기 기대(2)의 상부 프레임(1a)에 고정 설치된 양쪽 가이드 봉(3)들을 따라 직선 운동을 하게 되고, 구동하는 프로펠러(6)의 추력을 측정하는 푸쉬풀 게이지(8)는 이 프로펠러(6)의 정방향 또는 역방향의 추력에 따라 전후 장착대(9)에 선택적으로 교체 설치할 수 있는 측정 장치가 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1176637호(선행기술 2)에는 추력 측정 장치로서, 물체 위에 세워 놓을 수 있도록 되어 있는 베이스몸체(10); 상기 베이스몸체(10)의 상부에 고정된 추력측정대(90); 상기 베이스몸체(10)의 상부에 고정되어 있는 설치대 고정용 회전축(20); 상기 설치대 고정용 회전축(20)과 일체화되어 설치대 고정용 회전축(20)과 함께 회전하도록 되어 있고, 설치대 고정용 회전축(20)의 중심부를 기준으로 하여 상, 하, 좌, 우로 각각 연장된 상부연장부(31), 하부연장부(32), 좌측연장부(33), 우측연장부(34)를 가지며, 상기 상부연장부(31)에는 추력을 발생시키는 추력발생기가 고정되는 추력발생기 설치대(30); 상기 하부연장부(32)에 위치되어 있되 설치대 고정용 회전축(20) 방향이나 그 반대방향으로 이동되어 추력발생기 설치대(30)의 상, 하 무게중심이 설치대 고정용 회전축(20)의 회전중심에 위치되도록 할 수 있는 상하평형추(51, 52); 상기 좌측연장부(33)에 위치되어 있되 설치대고정용 회전축(20) 방향이나 그 반대방향으로 이동되어 추력발생기 설치대(30)의 좌, 우 무게중심이 설치대 고정용 회전축(20)의 회전중심에 위치되도록 할 수 있는 좌우평형추(61, 62); 및 상기 추력발생기 설치대(30)의 회전시 상기 우측연장부(34)가 접촉될 수 있는 위치에 설치되어 있고, 추력이 발생되어 추력발생기 설치대(30)가 회전될 때 우측연장부(34)가 누르는 압력을 감지할 수 있는 압력감지센서(40);를 포함하는 발명이 개시되어 있다. 이 발명의 추력 측정장치는, 베이스몸체의 상부에 고정된 설치대 고정용 회전축에 추력발생기 설치대가 회전 가능하게 고정되어 있고, 이 출력발생기설치대는 상, 하, 좌, 우로 각각 연장된 상부연장부, 하부연장부, 좌측연장부, 우측연장부를 가지며, 상기 상부연장부에는 추력발생기가 고정되도록 되어 있고, 우측연장부는 추력발생시 압력감지센서를 가압하도록 하며, 추력발생기 설치대의 상, 하 무게중심과 좌, 우 무게중심이 설치대고 정용 회전축의 회전중심에 위치시키는 것이 가능하므로 추력 측정장치의 설치 자세에 따른 영향이 최소화되고 추력 측정의 정확성도 매우 우수한 특징이 있다.
그러나 종래 측정 장치의 문제점으로서, 선행기술 1에서 상, 하부 및 세로 프레임(1a,1b,1c)으로 구성되어 지지대 역할을 수행하는 기대(2)와 프로펠러의 위치가 근접하고 있으며, 또한 선행기술 2에서도 베이스몸체(10)의 상부에 고정된 추력측정대(90)와 프로펠러의 위치가 근접하고 있다.
프로펠러는 회전하여 지지대 방향으로 공기를 밀어내어 추력을 발생하는데, 위와 같이 지지대와 프로펠러의 위치가 근접하여 있음에 따라 기대(2) 또는 추력측정대(90)에 의해서 공기의 흐름에 간섭이 생기게 된다. 또한, 특히 선행기술 1에서는 프로펠러의 앞부분에 기대(2) 및 장착대(9)의 일부가 있어 공기의 흐름에 간섭이 더 심하게 된다. 이러한 간섭으로 인하여 선행 기술 1과 선행기술 2에서는 프로펠러의 측정된 추력이 실제 항공기에 장착되어 사용될 때의 프로펠러의 추력보다 더 크게 측정되는 경향이 있다.
선행기술 1: 공개특허 제10-2008-0010676호 선행기술 2: 등록특허 제10-1176637호
본 발명은 프로펠러의 추력 측정 장치에서, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 프레임의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능한 프로펠러 측정장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.
본 발명은 상부에 모터(117)가 설치되며, 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제1 지지 프레임(110); 상기 제1 지지 프레임(110) 하부에 연결되며 측정센서가 장착되는 측정부(120); 상기 측정부(120) 하부에 연결되며 상기 제1 지지 프레임(110)과 동일한 폭으로 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제2 지지 프레임(130); 상기 제2 지지 프레임(130) 하부에 연결되는 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제3 지지 프레임(140)을 포함하는 프로펠러 추력 측정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 모터(117)에 전력을 공급하기 위한 전원 공급장치(180); 상기 전원 공급장치(180)로부터 공급된 전력을 모터(117)에 공급하기 위하여 변환하는 전력 변환장치(190); 상기 측정센서로부터 측정된 값을 추력으로 계산하는 연산부; 상기 연산부로부터 계산된 추력을 표시하는 표시부(200)를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 모터(117)는 상기 제1 지지 프레임(110)의 내부에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)는 상기 제1, 2, 3 지지 프레임과는 별도의 프레임(185)에 장착되며, 상기 연산부 및 표시부(200)는 상기 제3 지지 프레임(150)에 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상부에 모터(117)가 설치되며, 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제1 지지 프레임(110); 상기 제1 지지 프레임(110) 하부에 연결되며 측정센서가 장착되는 측정부(120); 상기 측정부(120) 하부에 연결되며 상기 제1 지지 프레임(110)과 동일한 폭으로 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제2 지지 프레임(130); 상기 제2 지지 프레임(130) 하부에 연결되는 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제3 지지 프레임(140)을 포함하는 프로펠러 추력 측정 장치로서, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 프레임의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 모터(117)에 전력을 공급하기 위한 전원 공급장치(180); 상기 전원 공급장치(180)로부터 공급된 전력을 모터(117)에 공급하기 위하여 변환하는 전력 변환장치(190); 상기 측정센서로부터 측정된 값을 추력으로 계산하는 연산부; 상기 연산부로부터 계산된 추력을 표시하는 표시부(200)를 더 포함하여, 프로펠러를 설치하는 프레임들의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능한 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 모터(117)는 상기 제1 지지 프레임(110)의 내부에 설치되어, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 모터(117)의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)는 전원용 프레임(185)에 장착되며, 상기 연산부 및 표시부(200)는 상기 제3 지지 프레임(150)에 설치함으로써, 공기의 흐름에 대하여 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
제1도는 종래 기술의 일실시예
제2도는 종래 기술의 일실시예
제3도는 본 발명의 지지 프레임 사시도
제4도는 본 발명의 제3도의 일부분 확대도
제5도는 본 발명의 개략도
이하에서는 도 3 내지 5를 참조하여 본 발명에 따른 프로펠러 추력 측정 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 프로펠러 추력 장치의 프레임을 도시한 도면이다.
제1 지지 프레임(110)은 길게 직사각형 형태로 형성되며, 상기 제1 지지 프레임(110)의 상부에는 모터(117)가 설치된다. 제1 지지 프레임(110)은 상기 모터(117))의 축방향으로 길게 직사각형 형상으로 형성되며, 바람직하게는 단면이 사각형인 각재로 형성됨이 바람직하다.
상기 제1 지지 프레임(110)의 하부에는 측정센서가 장착되는 측정부(120)가 연결된다. 상기 측정부(120)는 S자 모양의 형상으로 구성되며, 인장력과 압축력을 측정할 수 있는 인장/압축 센서(미도시)가 장착된다. 상기 인장/압축 센서로서, 스트레인 게이지를 상기 S자 모양의 측정부(120)에 부착함이 바람직하다.
상기 측정부(120)의 하부에는 제2 지지 프레임(130)이 연결된다. 상기 제2 지지 프레임(130)은 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형 형상으로 상기 제1 지지 프레임(110)과 동일한 폭으로 형성된다. 상기 제2 지지 프레임(130)은 상부 제2 지지 프레임(131)과 하부 제2 지지 프레임(132)로 구성된다. 상기 상부 제2 지지 프레임은 상기 측정부(120)의 하부와 연결되며, 바람직하게는 단면이 사각형이 중공형 각재로 형성됨이 바람직하다. 상기 하부 제2 지지 프레임은 단면이 대략 사각형인 중공형 각재로 형성됨이 바람직하다.
상기 제2 지지 프레임(130) 하부에는 제3 지지 프레임(140)이 연결된다. 상기 제3 지지 프레임(140)은 상기 제2 지지 프레임(130)과 연결되며, 상기 제3 지지 프레임(140)은 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형 형상으로서, 가로 프레임(141)과 세로 프레임(142)으로 형성되며, 상기 가로 프레임(141)과 세로 프레임(142)은 바람직하게는 단면이 대략 사각형인 중공형 각재로 형성됨이 바람직하다. 상기 제3 지지 프레임(140)의 폭은 상기 제2 지지 프레임(130)의 폭보다 상당히 넓게 형성되어 본 발명이 지면에 대하여 안정적으로 직립할 수 있도록 한다.
상기 제1 지지 프레임(110)과 제2 지지 프레임(130)과 상기 제3 지지 프레임(140)이 지면에 대하여 수직으로 세워질 수 있도록, 상기 제3 지지 프레임(140)의 세로 프레임(142)의 중간 정도의 높이에서 "ㄱ"자 형상 프레임(151, 152)이 각각 연결되어, 상기 제3 지지 프레임(140)의 세로 프레임(142)의 하측 끝단과 상기 "ㄱ"자 형상 프레임(151, 152)의 끝단이 동일한 높이로 형성되어 바닥판(160)의 상면에 연결된다. 상기 바닥판(160)의 하면에는 상기 프레임들이 용이하게 이동가능하도록 복수의 바퀴(170)를 장착한다.
본 발명은 상기 제1 지지 프레임(110)과 제2 지지 프레임(130)과 상기 제3 지지 프레임(140)이 지면에 대하여 수직으로 길게 형성되어, 프로펠러(119)가 지면으로부터 상당한 거리에 이격되어 모터(117)에 장착됨에 따라, 상기 모터(117)에 장착되어 회전하는 프로펠러(119)에 의하여 발생하는 공기의 흐름이 상기 프레임들에 무관하게 원활하게 흐를 수 있게 됨으로써, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 프레임의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터(117)는 상기 제1 지지 프레임(110)의 내부에 설치되어, 공기의 흐름에 대하여 프로펠러를 설치하는 모터(117)의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
상기 프로펠러를 구동하는 모터(117)는 전원 공급장치(180)와 전력 변환장치(190)로 구동된다.
상기 전원 공급장치(180)는 상기 모터(117)에 전력을 공급하기 위한 것으로서, 상기 프레임과 별도로 설치되는 전원용 프레임(185)에 설치된다. 상기 전원 공급장치(180)는 공급한 전원의 전압 및 전류의 조절이 가능하며, 또한 이를 표시 및 저장이 가능하다.
상기 전력 변환장치(190)는 상기 전원 공급장치(180)로부터 공급된 전력을 모터(117)에 공급하기 위하여 변환하며, 상기 전원용 프레임(185)에 설치된다. 상기 전력 변환장치(190)는 D-A 변환기이며, 출력으로서 3상 교류 전원을 제공한다.
프로펠러의 추력 측정은 상기 측정부(120)에 장착된 스트레인 게이지에 의하여 행해진다. 상기 3상 교류 전원은 상기 모터(117)를 회전하여 상기 모터(117)의 축에 장착된 상기 프로펠러를 회전하면, 상기 프로펠러의 회전에 의하여 추력이 발생하며, 상기 추력에 의하여 측정부(120)에서 인장력/압축력이 측정되고, 측정된 값을 연산부(미도시)에서 추력으로 계산한다. 스트레인 게이지로 측정된 값을 추력으로 계산하는 방법은 통상의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 상기 연산부로부터 계산된 추력을 표시하는 표시부(200)를 더 포함한다. 상기 표시부(200)는 측정된 값을 다양한 형태로 표시가능하다. 예를 들어 화면에 디지털 숫자나 그래프 등으로 표시가능하다.
또한, 본 발명은 상기 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)는 상기 제1, 2, 3 지지프레임과는 별도의 전원용 프레임(185)에 장착되며, 상기 연산부 및 표시부(200)는 상기 제3 지지 프레임(150)에 설치함으로써, 공기의 흐름에 대하여 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)의 영향을 줄여 정확한 프로펠러의 추력 측정이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 자명하다 할 것이다.
제1 지지 프레임: 110
모터: 117
측정부: 120
제2 지지 프레임: 130
상부 제2 지지 프레임: 131
하부 제2 지지 프레임: 132
제3 지지 프레임: 140
가로 프레임: 141
세로 프레임 : 142
"ㄱ"자 형상 프레임: 151, 152
바닥판: 160
바퀴: 170
전원 공급장치: 180
전력용 프레임: 185
전력 변환장치: 190
표시부: 200

Claims (4)

  1. 상부에 모터(117)가 설치되며, 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제1 지지 프레임(110);
    상기 제1 지지 프레임(110) 하부에 연결되며 측정센서가 장착되는 측정부(120);
    상기 측정부(120) 하부에 연결되며 상기 제1 지지 프레임(110)과 동일한 폭으로 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제2 지지 프레임(130);
    상기 제2 지지 프레임(130) 하부에 연결되는 상기 모터(117)의 축 방향으로 길게 직사각형상인 제3 지지 프레임(140)을 포함하는 프로펠러 추력 측정 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터(117)에 전력을 공급하기 위한 전원 공급장치(180);
    상기 전원 공급장치(180)로부터 공급된 전력을 모터(117)에 공급하기 위하여 변환하는 전력 변환장치(190);
    상기 측정센서로부터 측정된 값을 추력으로 계산하는 연산부;
    상기 연산부로부터 계산된 추력을 표시하는 표시부(200)를 더 포함하는 프로펠러 추력 측정 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터(117)는 상기 제1 지지 프레임(110)의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 프로펠러 추력 측정 장치
  4. 제2항에 있어서, 상기 전원 공급장치(180) 및 상기 전력 변환장치(190)는 전원용 프레임(185)에 장착되며, 상기 연산부 및 표시부(200)는 상기 제3 지지 프레임(150)에 설치된 것을 특징으로 하는 프로펠러 추력 측정 장치

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