KR20200012160A - 인공위성 태양전지판의 시험장치 - Google Patents

인공위성 태양전지판의 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공위성 태양전지판의 시험장치에 관한 것으로서, 그 구성은, 본체 더미(70)와, 태양전지판 더미(80)와, 상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80)를 힌지 가능하게 연결하는 힌지수단(90)과, 상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80) 사이에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 움직이도록 하는 전개수단(110)을 포함하는 인공위성 더미부; 상기 본체 더미(70)가 안착되는 제1수평프레임(210)과, 상기 제1수평프레임(210)과 각도를 이루며 배치되고, 전개위치에 위치하는 상기 태양전지판 더미(80)가 안착되는 제2수평프레임(220)을 포함하는 메인프레임부(200); 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 토크측정부(300); 상기 본체 더미(70)와 상기 전개수단(110)이 연결되는 부분에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 상기 전개수단(110)에 가해지는 힘을 측정하는 힘측정부(400);를 포함하며, 상기의 구성에 따르면, 실제 인공위성과 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부를 사용하여 시험함으로써, 공간의 제약을 크게 받지 않고 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.

Description

인공위성 태양전지판의 시험장치{DEPLOYMENT TEST FOR SOLAR PANEL OF SATELLITE}
본 발명은 인공위성에 장착된 태양전지판의 전개수단(110)이 제대로 작동하는지 검증 및 시험하기 위한 인공위성 태양전지판의 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 인공위성은 발사체와 위성체 및 태양전지판 등을 포함하여 구성된다. 태양전지판은 위성체에 필요한 전력을 생산하는 핵심 부품으로서, 위성체의 크기에 비해 넓은 면적을 갖는다. 또한, 태양전지판은 복수의 패널로 이루어지고, 인공위성의 발사 시에는 발사체 내부의 제한된 공간 내에 위성체와 태양전지판이 탑재될 수 있도록 태양전지판이 접힌 상태로 위성체에 고정되며, 위성체와 발사체가 분리된 후에는 위성체의 궤도상에서 전개되어 전력을 생산한다. 이러한 태양전지판의 성공적인 전개 여부는 위성체의 임무 수행에 필수적인 사항이므로, 태양전지판을 위성체에 실제로 장착하고 발사하기에 앞서 태양전지판이 제대로 전개되는지 여부와 정렬 상태를 시험하기 위한 전개시험이 필수적으로 수행되어야 한다.
종래 '전개분리 유닛 및 이를 구비하는 인공위성 태양전지판의 전개시험장치'가 대한민국 등록특허 제10-0986002호에 제시되어 있다.
그러나 종래의 태양전지판 시험장치는 실제 인공위성과 동일한 기계적 특성을 가지도록 제작하는 데 어려움이 따르며, 더욱 간단하면서도 비용을 절감할 수 있는 태양전지판 시험장치의 개발이 지속적으로 요구되어 오고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실제 인공위성과 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부를 사용하여 시험함으로써, 공간의 제약을 크게 받지 않고 비용절감의 효과를 기대할 수 있는 인공위성 태양전지판의 시험장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은, 본체 더미(70)와, 태양전지판 더미(80)와, 상기 본체 더미(70)와 상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80)를 힌지 가능하게 연결하되, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치하게끔 탄성력을 제공하는 힌지수단(90)과, 상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80) 사이에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 움직이도록 하는 전개수단(110)을 포함하는 인공위성 더미부; 상기 본체 더미(70)가 안착되는 제1수평프레임(210)과, 상기 제1수평프레임(210)과 각도를 이루며 배치되고, 전개위치에 위치하는 상기 태양전지판 더미(80)가 안착되는 제2수평프레임(220)을 포함하는 메인프레임부(200); 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 토크측정부(300); 상기 본체 더미(70)와 상기 전개수단(110)이 연결되는 부분에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 상기 전개수단(110)에 가해지는 힘을 측정하는 힘측정부(400);를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인프레임부(200)는, 상기 제1수평프레임(210) 및 상기 제2수평프레임(220)과 수직하게 배치되는 수직프레임(250)을 더 포함하고, 상기 수직프레임(250)에 회전 가능하게 마련되는 회전유닛(510)과, 상기 회전유닛(510)과 상기 태양전지판 더미(80)를 장력을 유지하면서 연결하는 장력유지유닛(530)을 포함하는 무중력 구현부(500);를 더 포함하여, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 상기 장력유지유닛(530)에 의해 상기 회전유닛(510)이 함께 회전하면서, 상기 회전유닛(510)과 상기 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라, 상기 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인프레임부(200)는, 상기 제1수평프레임(210) 및 상기 제2수평프레임(220)과 수직하게 배치되는 수직프레임(250)을 더 포함하고, 상기 수직프레임(250)에 마련되고, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동하도록 동력을 제공하는 동력제공부(600);를 더 포함하여, 상기 토크측정부(300)는, 상기 동력제공부(600)에 의해 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 토크측정부(300)는, 상기 동력제공부(600) 측에 연결되는 토크센서(310)와, 일단은 상기 토크센서(310) 측에 연결되고, 타단은 상기 태양전지판 더미(80) 측으로 배치되는 레버(330)와, 상기 태양전지판 더미(80) 상에 마련되고, 상기 레버(330)와 맞닿는 캠플로워(350)를 포함하여, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 상기 캠플로워(350)가 회전하면서 상기 레버(330)를 밀어주면, 상기 토크센서(310)가 토크를 측정하고, 상기 동력제공부(600)에 의해 상기 레버(330)가 회전하면서 상기 캠플로워(350)를 밀어주면, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동하고, 이때 상기 토크센서(310)가 토크를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전개수단(110)은, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치하도록 압력을 가하는 가압수단을 더 포함하고, 상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80)에는, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에 위치한 상태가 유지되거나 해제되도록 하는 접힘위치 유지부(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 접힘위치 유지부(700)는, 상기 태양전지판 더미(80)에 장착된 스틸유닛(710)과, 상기 본체 더미(70)에 장착되고, 전류공급에 따라 상기 스틸유닛(710)과 선택적으로 결합되는 전자석유닛(730)을 포함하여, 상기 전자석유닛(730)에 전류가 공급되면, 상기 스틸유닛(710)과 결합하여 상기 태양전지판 더미(80)는 접힘위치에 위치한 상태가 유지되고, 상기 전자석유닛(730)에 전류가 차단되면, 상기 스틸유닛(710)과의 결합이 해제되고, 상기 가압수단에 의해 상기 태양전지판 더미(80)는 전개위치로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전개수단(110)을 지지하여, 상기 전개수단(110)의 위치 변화시 처짐을 방지하는 처짐방지부(800);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1수평프레임(210)과 상기 제2수평프레임(220)은 지면으로부터 높이 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 제1수평프레임(210)과 상기 제2수평프레임(220)의 수평도를 측정하는 수평측정부(900);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 본체 더미(70)는, 서로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 제1프레임(71)과, 상기 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 마련되고, 상기 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 배치되는 위치의 변경이 가능하며, 개수의 가감이 가능한 다수의 제1매스(73)를 포함하여, 상기 제1매스(73)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 인공위성의 본체의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 상기 본체 더미(70)에 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 태양전지판 더미(80)는, 서로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 제2프레임(81)과, 상기 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 마련되고, 상기 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 배치되는 위치의 변경이 가능하며, 개수의 가감이 가능한 다수의 제2매스(83)를 포함하여, 상기 제2매스(83)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 태양전지판의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 상기 태양전지판 더미(80)에 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 인공위성 태양전지판의 시험장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
실제 인공위성을 가지고 시험하기에는 공간과 비용 측면에서 많은 제약이 따르지만 본 발명과 같이 실제 인공위성과 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부를 사용하여 시험함으로써, 공간의 제약을 크게 받지 않고 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.
특히, 본체 더미(70)의 제1매스(73)와 태양전지판 더미(80)의 제2매스(83) 개수 및 위치를 각각 변경함으로써, 시험하고자 하는 인공위성의 종류에 따라 인공위성 더미부를 교체하지 않고도 동일한 기계적 특성을 구현할 수 있어, 매우 경제적이다.
나아가, 무중력 구현부(500)가 마련됨으로써, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 회전프레임(517)이 함께 회전하면서, 장력유지유닛(530)에 의해 회전프레임(517)과 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라, 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태(우주에서의 무중력상태)를 구현할 수 있다.
또한, 접힘위치 유지부(700)가 마련됨으로써, 전자석유닛(730)에 전류가 공급되고, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과 결합하여 태양전지판 더미(80)는 접힘위치에 위치한 상태가 유지될 수 있다.
또한, 처짐방지부(800)가 마련됨으로써, 전개수단(110)의 위치 변화시 전개수단(110)을 지지하여 처짐을 방지할 수 있다.
도 1은 실제 인공위성 본체(10)에 태양전지판(20)이 접힌(stowed) 상태를 도시한 도면.
도 2는 태양전지판(20)이 인공위성 본체(10)로부터 전개된(deployed) 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공위성 태양전지판의 시험장치에서 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에 위치한 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공위성 태양전지판의 시험장치에서 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치한 상태를 도시한 도면.
도 5는 힘측정부(400)를 도시한 도면.
도 6은 토크측정부(300)를 도시한 도면.
도 7은 인공위성 더미부의 전개수단(110)을 도시한 도면.
도 8은 인공위성 더미부의 힌지수단(90)을 도시한 도면.
도 9는 토크측정부(300)와 동력제공부(600)를 도시한 도면.
도 10은 접힘위치 유지부(700)를 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 무중력 구현부(500)를 도시한 도면.
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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공위성 태양전지판의 시험장치는 도 1 및 도 2에 도시한 인공위성(1)에 장착된 태양전지판(20)의 전개장치(100)가 제대로 작동하는지 검증 및 시험하기 위한 장치이다.
도 1 및 도 2에 도시한 인공위성(1)은 인공위성 본체(10), 태양전지판(20), 힌지수단(90) 및 전개수단(110)을 포함한다.
인공위성 본체(10)는 지구에서 인공적으로 쏘아 올려 달과 같이 지구 주위를 궤도 운동하는 인공위성(1)의 몸체로써, 발사체(미도시)에 의해 지구로부터 발사된 후, 임무궤도에 도달하면 발사체(미도시)로부터 분리되어 관성에 의해 임무궤도를 주행하게 된다.
태양전지판(20)은 임무궤도에 도달한 이후, 주어진 임무를 수행하기 위한 전기에너지를 발생시키는 전력원이다. 이러한 태양전지판(20)은 힌지수단(90)에 의해 인공위성 본체(10)와 힌지 가능하게 연결되어 있다. 이러한 연결수단(50)의 상세구조는 도 8에 도시한 바와 같이, 탄성부재(93)와 탄성부재(93) 양단에 마련된 제1힌지브라켓(91)을 포함한다.
전개수단(110)은 인공위성 본체(10)와 연결된 태양전지판(20)을 전개시키는 장치이다. 전개장치(100)의 상세한 구조는 도 7에 도시한 바와 같이, 제1전개유닛(120), 제2전개유닛(140), 연결유닛(160), 완충유닛(170)을 포함한다.
제1전개유닛(120)은 다시 제1,2힌지브라켓(121, 124), 제1전개튜브(128)를, 제2전개유닛(140)은 제3,4힌지브라켓(141, 144), 제2전개튜브(148)를 포함하며, 상기 제1전개튜브(128)와 제2전개튜브(148)는 연결유닛(160)으로 연결된다. 참고로, 상기 연결유닛(160)은 절첩 가능한 재질로 형성되어, 제1,2전개유닛(120, 140)을 접힘 또는 전개 가능하게 연결하고, 완충유닛(170)은 제1,2전개유닛(120, 140) 사이, 제2힌지브라켓(124)과 제1전개튜브(128) 사이, 제4힌지브라켓(144)과 제2전개튜브(148) 사이에 각각 배치된다.
상기와 같이 구성되어, 지구에서 인공위성(1)이 발사될 때에는, 태양전지판(20)이 도 1과 같이 인공위성 본체(10)에 접힌(stowed) 상태이다.
인공위성(10)이 임무궤도에 도달하면, 도 2와 같이 태양전지판(20)이 인공위성 본체(10)로부터 전개된(deployed) 상태가 된다.
상기와 같이 구성되는 실제 인공위성(1)을 가지고 시험하기에는 공간과 비용 측면에서 많은 제약이 따른다. 따라서, 본 발명에서는 실제 인공위성(1) 대신 이와 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부를 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공위성 태양전지판의 시험장치는, 상기 힌지수단(90)과 전개수단(110)의 원활한 작동여부를 시험하기 위한 것으로, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 인공위성 더미부와 메인프레임부(200)와 토크측정부(300)와 힘측정부(400)와 무중력 구현부(500)와 동력제공부(600)와 접힘위치 유지부(700)와 수평측정부(900)를 포함한다.
실제 인공위성(1) 대신 이와 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부는, 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이 본체 더미(70)와 태양전지판 더미(80)와 힌지수단(90)과 전개수단(110)을 포함한다.
본체 더미(70)는 실제 인공위성 본체(10)와 동일한 기계적 특성을 가지도록 제작한다. 이를 위하여, 본체 더미(70)는 한 쌍의 제1프레임(71)과 다수의 제1매스(73)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 서로 간격을 두고 평행하게 한 쌍의 제1프레임(71)이 마련되고, 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 다수의 제1매스(73)가 마련된다. 이때, 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 배치되는 다수의 제1매스(73)는 개수의 가감이 가능하고, 위치 변경이 가능하다. 이렇게, 제1매스(73)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 인공위성 본체(10)의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 본체 더미(70)에 구현할 수 있다.
태양전지판 더미(80)는 실제 태양전지판(20)과 동일한 기계적 특성을 가지도록 제작한다. 이를 위하여, 태양전지판 더미(80)는 한 쌍의 제2프레임(81)과 다수의 제2매스(83)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 서로 간격을 두고 평행하게 한 쌍의 제2프레임(81)이 마련되고, 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 다수의 제2매스(83)가 마련된다. 이때, 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 배치되는 다수의 제2매스(83)는 개수의 가감이 가능하고, 위치 변경이 가능하다. 이렇게, 제2매스(83)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 태양전지판(20)의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 태양전지판 더미(80)에 구현할 수 있다.
힌지수단(90)은 상기와 같이 구성되는 본체 더미(70)와 태양전지판 더미(80)를 힌지 가능하게 연결한다.
상세히, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 힌지수단(90)의 제1힌지브라켓(91)은 상기 본체더미(70)의 후단면에 고정되고, 제2힌지브라켓(92)은 태양전지판 더미(80) 외측면에 고정된다. 그리고 탄성부재(93)는 태양전지판 더미(80)가 접힘 위치에 위치할 시에는 굽어진 상태로 마련되지만, 후술할 접힘위치 유지부(700)의 구속이 해제된 상태에서는 탄성부재(93)의 탄성력 또는 복원력에 의해 전개된 상태로 마련된다.
참고로, 상기 탄성부재(93)는 코일스프링일 수 있으며, 상기와 같이 구성되는 힌지수단(90)은 본 실시예에서 서로 간격을 두고 두 개가 마련된 것으로 도시하였다..
전개수단(110)은 본체 더미(70)와 태양전지판 더미(80) 사이에 마련되어, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 움직이도록 안내하는 역할을 한다.
상세히, 본 실시예에서는 제1힌지브라켓(121)이 본체 더미(70)의 제1프레임(71)에 장착되고, 제3힌지브라켓(141)은 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81)에 장착된다. 그기고 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동함에 따라 연결유닛(160)은 접힌 상태에서 펼쳐지며, 완충유닛(170)은 태양전지판더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동할 시 제1 전개유닛(120)과 제2전개유닛(140)과의 사이에서 완충작용을 수행한다.
상기와 같이 구성되는 본체 더미(70)와 전개수단(110)이 연결되는 부분에, 도 4에 도시한 바와 같이, 힘측정부(400)가 마련된다.
힘측정부(400)는 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 전개수단(110)에 가해지는 힘을 측정하는 것으로, 로드셀(road cell)과 같은 부품일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 실시예에서는 제1전개유닛(120)의 제1힌지브라켓(121)이 본체 더미(70)의 제1프레임(71)에 장착되므로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1힌지브라켓(121)과 제1프레임(71) 사이에 힘측정부(400)가 장착된다.
본체 더미(70)와 태양전지판 더미(80)에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에 위치한 상태가 유지되거나 해제되도록 하는 접힘위치 유지부(700)가 마련된다.
접힘위치 유지부(700)는 스틸유닛(710)과 전자석유닛(730)을 포함하는 것이 바람직하다.
스틸유닛(710)은 자석에 붙을 수 있는 재질로 되어 있으며, 예컨대 스틸(steel)이 될 수 있다. 이러한 스틸유닛(710)은 태양전지판 더미(80)에 장착되는데, 본 실시예에서는 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81)에 장착되어 있다.
전자석유닛(730)은 전류공급에 따라 스틸유닛(710)과 선택적으로 결합되도록 마련된다. 본 명세서의 도 10에서는 스틸유닛(710)과 선택적으로 결합되는 전자석(electromagnet)만 도시하였지만, 전류공급을 위한 장치, 컨트롤러 등이 포함됨은 물론이다. 이러한 전자석유닛(730)의 전자석은 본체 더미(70)에 장착되는데, 본 실시예에서는 본체 더미(70)의 제1프레임(71)에 장착된다. 이때, 제1프레임(71) 상에 전자석을 장착하기 위한 제1프레임(71)에는 마그넷 홀더(740)가 장착되고, 마그넷 홀더(740)는 스틸(steel) 재질인 것이 바람직하다.
상기와 같이, 스틸유닛(710)과 전자석유닛(730)이 마련되는 일측에는, 접힘위치 유지부(700)를 보조적으로 지지하기 위하여 콘-소켓부(750)가 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81) 상에 콘(751, cone)이 마련되어 있고, 본체 더미(70)의 제1프레임(71) 상에 콘(751)이 삽입되는 소켓(753, socket)이 마련되어 있다.
상기와 같이 구성된 접힘위치 유지부(700)의 작용을 살펴보면, 전자석유닛(730)에 전류가 공급되면, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과 결합하여 태양전지판 더미(80)는 도 10과 같이 접힘위치에 위치한 상태가 유지된다.
전자석유닛(730)에 전류가 차단되면, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과의 결합이 해제되고, 탄성부재(93)의 탄성력 또는 복원력에 의해 태양전지판 더미(80)는 도 4와 같이 전개위치로 이동한다.
메인프레임부(200)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1수평프레임(210)과 제2수평프레임(220)과 수직프레임(250)을 포함한다.
제1수평프레임(210)은 어느 일방향으로 길게 배치되고, 제1수평프레임(210)에는 본체 더미(70)가 안착된다. 이렇게 제1수평프레임(210)에 본체 더미(70)가 안착될 때 본체 더미(70)를 잡아줄 수 있도록 제1수평프레임(210)의 일츨에는 보조프레임(270)이 마련될 수도 있다.
제2수평프레임(220)은 한 평면 상에서 제1수평프레임(210)과 각도를 이루며 배치된다. 제1,2수평프레임(210, 220)이 이루는 각도는 80°~ 90°인 것이 바람직한데, 이는 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 태양전지판 더미(80)가 제2수평프레임(220)에 안착될 수 있는 각도이면 된다. 제1,2수평프레임(210, 220)은 서로 교차하도록 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 제1,2수평프레임(210, 220) 사이에는 연결프레임(230)이 연결되어 있어, 연결프레임(230)에 의해 제1,2수평프레임(210, 220)은 서로 안정적인 각도를 유지할 수 있다. 상기와 같이 구성되는 제1,2수평프레임(210, 220)에는 지면으로부터 높이 조절이 가능하도록 높이조절수단(240)이 마련되어 있다.
수직프레임(250)은 제1,2수평프레임(210, 220)에 수직하게 마련된다. 본 실시예에서는 제1,2수평프레임(210, 220)의 교차점으로부터 수직하게 마련되어 있다. 제1수평프레임(210)과 수직프레임(250), 제2수평프레임(220)과 수직프레임(250)을 각각 연결하는 지지프레임(260)이 마련되어 있어, 지지프레임(260)에 의해 수직프레임(250)이 안정적으로 지지될 수 있다.
제1수평프레임(210)과 제2수평프레임(220)의 수평도를 측정하는 수평측정부(900)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수직프레임(250) 상에 마련되는 것이 바람직하다. 상기에서 설명하였듯이, 제1,2수평프레임(210, 220)은 지면으로부터 높이 조절이 가능하기 때문에 수평측정부(900)를 통하여 수평도를 측정하여, 제1,2수평프레임(210, 220)의 얼라인먼트(alignment)를 조절할 수 있다.
전개수단(110)을 지지하여, 전개수단(110)의 위치 변화시 처짐을 방지하는 처짐방지부(800)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 지지대(810)와 파이프(820)와 베어링(830)을 포함한다. 지지대(810)는 지면으로부터 기립되어 있고, 지지대(810)에는 베어링(830)이 설치되어 있다. 파이프(820)의 일단은 베어링(830)에 의해 지지되고, 파이프(820)의 타단은 전개수단(110)을 지지한다.
태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 토크측정부(300)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 토크센서(310)와 레버(330)와 캠플로워(350, cam follower)를 포함한다.
토크센서(310)는 하기에서 설명할 동력제공부(600) 측에 연결된다. 동력제공부(600)의 회전축은 제1,2수평프레임(210, 220)의 교차점 상에 마련되는데, 토크센서(310)는 제1,2수평프레임(210, 220)의 교차점 상에 마련되어 동력제공부(600)의 회전축과 연결된다.
레버(330)의 일단은 제1,2수평프레임(210, 220)의 교차점 상에 마련되어 토크센서(310) 측에 연결되고, 레버(330)의 타단은 태양전지판 더미(80) 측에 배치된다. 즉, 레버(330)의 타단은, 도 6에 도시한 바와 같이, 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81) 상면에 배치된다.
캠플로워(350)는 태양전지판 더미(80) 상에 마련된다. 즉, 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81) 상면에 마련되어, 레버(330)의 타단과 맞닿는다.
태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동하도록 동력을 제공하는 동력제공부(600)는, 도 4와 같이 수직프레임(250) 상에 마련되는데, 동력제공부(600)의 회전축이 제1,2수평프레임(210, 220)의 교차점 상에 마련되는 것이 바람직하다.
이렇게, 동력제공부(600)가 마련됨에 따라, 전개위치에 위치하는 태양전지판 더미(80)가 다시 접힘위치로 이동할 수 있으며, 토크측정부(300)는 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정할 뿐만 아니라, 동력제공부(600)에 의해 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정할 수 있다.
태양전지판 더미(80)의 무중력 상태를 구현할 수 있도록 하는 무중력 구현부(500)는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 회전유닛(510)과 장력유지유닛(530)을 포함하는 것이 바람직하다.
회전유닛(510)은 도 4와 같이 수직프레임(250)에 회전 가능하게 마련된다. 본 실시예에서는 도 11에 도시한 바와 같이, 스러스트 베어링(511)과 샤프트(515)와 샤프트 홀더(513)와 회전프레임(517)을 포함한다. 스러스트 베어링(511)은 수직프레임(250) 상에 간격을 두고 상, 하에 각각 마련되어 있다. 각각의 스러스트 베어링(511) 상에는 샤프트(515)가 각각 장착되어 있다. 회전프레임(517)은 샤프트 홀더(513)에 의해 샤프트(515)와 연결되어 있어, 회전프레임(517)은 샤프트(515)에 의해 수직프레임(250) 상에서 회전 가능하다.
장력유지유닛(530)은 회전유닛(510)과 태양전지판 더미(80)를 장력을 유지하면서 연결한다. 본 실시예에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 제1브라켓(531)과 제2브라켓(532)과 스프링(533)과 턴버클(534)과 텐셔너(535)와 와이어(536)를 포함한다.
제1브라켓(531)은 회전프레임(517) 상에 장착되고, 제2브라켓(532)은 태양전지판 더미(80)의 제2프레임(81) 상에 장착된다.
제1,2브라켓(531, 532)은 스프링(533), 턴버클(534), 텐셔너(535), 와이어(536)를 포함하여 서로 연결되며, 본 명세서의 도 12에 도시한 스프링(533), 턴버클(534), 텐셔너(535), 와이어(536)의 순서 및 배치는 일실시예이고, 실시예에 따라 이들 순서와 배치를 적절하게 조절할 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성된 무중력 구현부(500)의 작용을 살펴보면, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 장력유지유닛(530)에 의해 연결되어 있어 회전프레임(517)이 함께 회전하면서, 장력유지유닛(530)에 의해 회전프레임(517)과 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라, 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 인공위성 태양전지판의 시험장치의 작용은 다음과 같다.
도 3에 도시한 바와 같이, 접힘위치 유지부(700)에 의해 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에 위치한 상태이다. 이때 접힘위치 유지부(700)의 작용을 살펴보면, 도 10과 같이 전자석유닛(730)에 전류가 공급되고, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과 결합하여 태양전지판 더미(80)는 접힘위치에 위치한 상태가 유지된다.
태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하기 위하여, 접힘위치 유지부(700)의 전자석유닛(730)에 전류를 차단시키면, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과의 결합이 해제된다.
이때 태양전지판 더미(80)는 도 4와 같이 힌지수단(90)에 포함된 탄성부재(93)의 탄성력에 의해 전개수단(110)에 의해 전개 경로가 가이드 되며 전개위치로 이동한다.
이렇게 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때, 도 9에 도시한 바와 같이 캠플로워(350)가 회전하면서 레버(330)를 밀어주면, 토크센서(310)가 토크를 측정한다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본체 더미(70)와 전개수단(110)이 연결되는 부분에 힘측정부(400)가 마련되어 있어, 힘측정부(400)는 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 전개수단(110)에 가해지는 힘을 측정한다.
상기와 같이 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 무중력 구현부(500)에 의해 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태(우주에서의 무중력상태)를 구현할 수 있다.
무중력 구현부(500)의 작용을 살펴보면, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 장력유지유닛(530)에 의해 연결되어 있어 회전유닛(510)의 회전프레임(517)이 함께 회전하면서, 장력유지유닛(530)에 의해 회전프레임(517)과 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라, 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태를 구현할 수 있다.
한편, 동력제공부(600)가 마련되어 있어, 전개위치에 위치하는 태양전지판 더미(80)를 다시 접힘위치로 이동시킬 수 있다.
이때, 토크측정부(300)는 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정할 뿐만 아니라, 동력제공부(600)에 의해 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정할 수 있다.
본 발명의 인공위성 태양전지판의 시험장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
실제 인공위성을 가지고 시험하기에는 공간과 비용 측면에서 많은 제약이 따르지만 본 발명과 같이 실제 인공위성과 동일한 기계적 특성을 가지는 인공위성 더미부를 사용하여 시험함으로써, 공간의 제약을 크게 받지 않고 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.
특히, 본체 더미(70)의 제1매스(73)와 태양전지판 더미(80)의 제2매스(83) 개수 및 위치를 각각 변경함으로써, 시험하고자 하는 인공위성의 종류에 따라 인공위성 더미부를 교체하지 않고도 동일한 기계적 특성을 구현할 수 있어, 매우 경제적이다.
나아가, 무중력 구현부(500)가 마련됨으로써, 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 회전프레임(517)이 함께 회전하면서, 장력유지유닛(530)에 의해 회전프레임(517)과 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라, 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태(우주에서의 무중력상태)를 구현할 수 있다.
또한, 접힘위치 유지부(700)가 마련됨으로써, 전자석유닛(730)에 전류가 공급되고, 전자석유닛(730)이 스틸유닛(710)과 결합하여 태양전지판 더미(80)는 접힘위치에 위치한 상태가 유지될 수 있다.
또한, 처짐방지부(800)가 마련됨으로써, 전개수단(110)의 위치 변화시 전개수단(110)을 지지하여 처짐을 방지할 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 변형 가능함은 물론이다.
70 : 본체 더미 80 : 태양전지판 더미
90 : 힌지수단 110 : 전개수단
200 : 메인프레임부 210 : 제1수평프레임
220 : 제2수평프레임 250 : 수직프레임
300 : 토크측정부 310 : 토크센서
330 : 레버 350 : 캠플로워
400 : 힘측정부 500 : 무중력 구현부
510 : 회전유닛 530 : 장력유지유닛
600 : 동력제공부 700 : 접힘위치 유지부
710 : 스틸유닛 730 : 전자석유닛
800 : 처짐방지부 900 : 수평측정부

Claims (10)

  1. 본체 더미(70)와,
    태양전지판 더미(80)와,
    상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80)를 힌지 가능하게 연결하되, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치하게끔 탄성력을 제공하는 힌지수단(90)과,
    상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80) 사이에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 움직이도록 하는 전개수단(110)을 포함하는 인공위성 더미부;
    상기 본체 더미(70)가 안착되는 제1수평프레임(210)과,
    상기 제1수평프레임(210)과 각도를 이루며 배치되고, 전개위치에 위치하는 상기 태양전지판 더미(80)가 안착되는 제2수평프레임(220)을 포함하는 메인프레임부(200);
    상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 토크측정부(300);
    상기 본체 더미(70)와 상기 전개수단(110)이 연결되는 부분에 마련되어, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치할 때 상기 전개수단(110)에 가해지는 힘을 측정하는 힘측정부(400);를 포함하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임부(200)는, 상기 제1수평프레임(210) 및 상기 제2수평프레임(220)과 수직하게 배치되는 수직프레임(250)을 더 포함하고,
    상기 수직프레임(250)에 회전 가능하게 마련되는 회전유닛(510)과,
    상기 회전유닛(510)과 상기 태양전지판 더미(80)를 장력을 유지하면서 연결하는 장력유지유닛(530)을 포함하는 무중력 구현부(500);를 더 포함하여,
    상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 상기 장력유지유닛(530)에 의해 상기 회전유닛(510)이 함께 회전하면서, 상기 회전유닛(510)과 상기 태양전지판 더미(80) 사이에 장력이 유지됨에 따라,
    상기 태양전지판 더미(80)의 무중력 상태를 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임부(200)는, 상기 제1수평프레임(210) 및 상기 제2수평프레임(220)과 수직하게 배치되는 수직프레임(250)을 더 포함하고,
    상기 수직프레임(250)에 마련되고, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동하도록 동력을 제공하는 동력제공부(600);를 더 포함하여,
    상기 토크측정부(300)는, 상기 동력제공부(600)에 의해 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동할 때 발생하는 토크를 측정하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 토크측정부(300)는,
    상기 동력제공부(600) 측에 연결되는 토크센서(310)와,
    일단은 상기 토크센서(310) 측에 연결되고, 타단은 상기 태양전지판 더미(80) 측으로 배치되는 레버(330)와,
    상기 태양전지판 더미(80) 상에 마련되고, 상기 레버(330)와 맞닿는 캠플로워(350)를 포함하여,
    상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에서 전개위치로 이동할 때 상기 캠플로워(350)가 회전하면서 상기 레버(330)를 밀어주면, 상기 토크센서(310)가 토크를 측정하고,
    상기 동력제공부(600)에 의해 상기 레버(330)가 회전하면서 상기 캠플로워(350)를 밀어주면, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에서 접힘위치로 이동하고, 이때 상기 토크센서(310)가 토크를 측정하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전개수단(110)은, 상기 태양전지판 더미(80)가 전개위치에 위치하도록 압력을 가하는 가압수단을 더 포함하고,
    상기 본체 더미(70)와 상기 태양전지판 더미(80)에는,
    상기 태양전지판 더미(80)가 접힘위치에 위치한 상태가 유지되거나 해제되도록 하는 접힘위치 유지부(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접힘위치 유지부(700)는,
    상기 태양전지판 더미(80)에 장착된 스틸유닛(710)과,
    상기 본체 더미(70)에 장착되고, 전류공급에 따라 상기 스틸유닛(710)과 선택적으로 결합되는 전자석유닛(730)을 포함하여,
    상기 전자석유닛(730)에 전류가 공급되면, 상기 스틸유닛(710)과 결합하여 상기 태양전지판 더미(80)는 접힘위치에 위치한 상태가 유지되고,
    상기 전자석유닛(730)에 전류가 차단되면, 상기 스틸유닛(710)과의 결합이 해제되고, 상기 가압수단에 의해 상기 태양전지판 더미(80)는 전개위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전개수단(110)을 지지하여, 상기 전개수단(110)의 위치 변화시 처짐을 방지하는 처짐방지부(800);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1수평프레임(210)과 상기 제2수평프레임(220)은 지면으로부터 높이 조절이 가능하도록 마련되고,
    상기 제1수평프레임(210)과 상기 제2수평프레임(220)의 수평도를 측정하는 수평측정부(900);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서,
    상기 본체 더미(70)는,
    서로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 제1프레임(71)과,
    상기 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 마련되고, 상기 한 쌍의 제1프레임(71) 사이에 배치되는 위치의 변경이 가능하며, 개수의 가감이 가능한 다수의 제1매스(73)를 포함하여,
    상기 제1매스(73)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 인공위성의 본체의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 상기 본체 더미(70)에 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
  10. 제1항 내지 제8항에 있어서,
    상기 태양전지판 더미(80)는,
    서로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 제2프레임(81)과,
    상기 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 마련되고, 상기 한 쌍의 제2프레임(81) 사이에 배치되는 위치의 변경이 가능하며, 개수의 가감이 가능한 다수의 제2매스(83)를 포함하여,
    상기 제2매스(83)의 개수 및 위치를 변경함으로써, 실제 태양전지판의 무게중심, 질량, 관성모멘트와 같은 기계적 특성을 상기 태양전지판 더미(80)에 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공위성 태양전지판의 시험장치.
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