KR20220045759A - 자유 낙하 장치 및 이를 포함하는 충격파 실험 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치는 유동이 유입되는 시험부의 상측에 설치되는 구성으로서, 상기 시험부의 상측에 고정되는 베이스; 상기 베이스에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부; 상기 옆미끄럼각 조절부에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 받음각 조절부; 및 상기 옆미끄럼각 조절부에 설치되고 모델을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하는 파지부를 포함할 수 있다.

Description

자유 낙하 장치 및 이를 포함하는 충격파 실험 장치{FREE FALLING DEVICE AND SHOCK WAVE EXPERIMENTAL EQUIPMENT INCLUDING THE SAME}
이하의 설명은 자유 낙하 장치 및 이를 포함하는 충격파 실험 장치에 관한 것이다.
극초음속 비행체의 동적 특성을 파악하기 위해서는 충격파 터널과 같은 지상 실험 장비에서의 자유낙하 실험이 필요하다. 극초고속 유동장을 생성할 수 있는 충격파 터널과 같은 지상실험 장비는 정상 작동 시간이 수 밀리 초 정도로 매우 짧기 때문에 이러한 지상 실험 장비를 이용한 자유낙하 실험에서는 정상 작동 시간 내에 실험 모델이 자세 각을 유지한 상태로 유동장에 도달하도록 제어되어야 한다.
종래의 전자석을 이용한 자유낙하 장치에서는 실험 모델의 재질이 자성체로 제한되고, 잔류자기로 인한 낙하 시점의 불확실성이 존재하는 문제가 있어 실험 모델의 낙하 시점을 통제하는데 어려움이 존재하였다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 동적 비행 특성 모사를 위한 충격파 터널 풍동 장비에서 시험부에 장착하기 위한 자유 낙하 장치 및 이를 포함하는 충격파 실험 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치는 유동이 유입되는 시험부의 상측에 설치되는 구성으로서, 상기 시험부의 상측에 고정되는 베이스; 상기 베이스에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부; 상기 옆미끄럼각 조절부에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 받음각 조절부; 및 상기 옆미끄럼각 조절부에 설치되고 모델을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하는 파지부를 포함할 수 있다.
상기 파지부는, 상기 제 2 회전축에 수직한 회동축을 중심으로 회동하여 상기 모델을 상기 받음각 조절부에 대해 가압하여 고정할 수 있는 파지 암을 포함할 수 있다.
상기 받음각 조절부는, 설정 받음각을 갖는 경사진 단부면을 통해 상기 모델의 상측에 밀착하여 간섭하는 가이드 플랫폼; 및 상기 가이드 플랫폼을 기준으로 상기 파지부에 대향하는 측방에 설치되고, 상기 모델의 측부에 밀착하여 간섭하는 고정부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치는, 상기 옆미끄럼각 조절부에 설치되고, 상기 파지 암을 상기 회동축을 중심으로 회전 구동시키는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부의 구동을 통해서 상기 파지 암이 상기 모델을 향해 일 방향으로 회전할 경우, 상기 모델은 가이드 플랫폼, 고정부 및 파지 암에 의해 지지되어 고정될 수 있다.
상기 파지 암은, 상기 구동부로부터 상기 회동축에 수직하게 멀어지는 제 1 방향으로 연장된 이후, 상기 회동축에 수직하되 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 절곡되어 연장된 형상을 가질 수 있다.
상기 옆미끄럼각 조절부는, 상기 구동부에 연결되어 상기 제 1 회전축을 중심으로 회전 구동가능하고, 상기 받음각 조절부는, 상기 구동부에 연결되어 상기 제 2 회전축을 중심으로 회전 구동가능하고, 상기 구동부의 구동을 통해, 상기 모델의 옆미끄럼각 또는 받음각이 조절될 수 있다.
상기 가이드 플랫폼은, 상기 경사진 단부면이 상기 제 2 회전축을 중심으로 회전하도록 구동될 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치는, 유동이 유입되는 시험부; 상기 시험부의 상측에 고정되고 모델을 자유낙하시키는 자유 낙하 장치; 상기 시험부에 지면에 수평한 방향으로 유동을 방출하는 극초음속 노즐; 및 상기 자유 낙하 장치의 구동을 제어하여 상기 모델의 낙하 시점을 결정하고, 상기 극초음속 노즐의 구동을 통해 낙하하는 상기 모델에 유동을 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 자유 낙하 장치는, 상기 시험부의 상측에 고정되는 베이스; 및 상기 모델을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하여 상기 모델을 선택적으로 고정하는 파지부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 파지부의 구동을 통해 상기 모델의 고정을 해제하여 상기 모델의 자유 낙하시킬 수 있다.
상기 파지부는, 수직한 회동축을 중심으로 회동하여 상기 모델을 가압함으로써 고정하는 파지 암을 포함할 수 있다.
상기 자유 낙하 장치는, 상기 베이스에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부; 및 상기 옆미끄럼각 조절부에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 파지부가 설치되는 받음각 조절부를 더 포함하고, 상기 제어부는, i)상기 옆미끄럼각 조절부를 구동하여 상기 모델의 옆미끄럼각을 조절하고, ii)상기 받음각 조절부를 구동하여 상기 모델의 받음각을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 파지 암이 일 방향으로 회동하여 상기 모델을 고정한 상태를 기준으로, 상기 파지 암을 타 방향으로 회동하도록 구동시키는 시점으로부터 설정된 딜레이 시간이 경과된 시점에 상기 극초음속 노즐을 구동하여 상기 모델에 유동을 인가할 수 있다.
일 실시 예의 충격파 실험 장치는 특정 형상, 크기 또는 재질등과 같은 특정 물성을 갖는 모델(M)의 비행 환경에서의 동적 비행 특성을 모사할 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치에 의하면, 동적 비행 특성 모사를 위한 충격파 터널 내 자유낙하 장치를 이용한 실험은 충격파 터널 내 자유낙하 실험에서 모델의 낙하 시점을 정밀하게 제어함으로써 극초고속 유동장 내 자유낙하하는 실험 모델의 시간에 따른 자세각과 위치를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치에 의하면, 재진입 우주파편의 텀블링, 파편화/분리 현상과 같은 동적 특성에 대한 데이터베이스를 확보함으로써 재진입 우주파편의 생존성 및 궤적 예측에 활용할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치의 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 낙하 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 낙하 장치의 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 낙하 장치의 사시도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치의 단면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치(1)는 특정 형상, 크기 또는 재질등과 같은 특정 물성을 갖는 모델(M)의 비행 환경에서의 동적 특성을 모사할 수 있다. 예를 들어, 충격파 실험 장치(1)는 고속 및 고압의 가스의 유동을 형성하여 실험할 모델(M)에 초고속 유동 조건을 조성할 수 있는 충격파 터널(shock tunnel)일 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치(1)는 실험유동이 유입되는 시험부(11)와, 시험부(11)의 상측에 고정되고 실험할 모델(M)을 자유 낙하시키는 자유 낙하 장치(13)와, 시험부(11)에 수직한 방향(지면에 수평한 방향)으로 유동을 방출하는 극초음속 노즐(12)과, 자유 낙하 장치(13)의 구동을 제어하여 모델(M)의 낙하 시점을 결정하고, 극초음속 노즐(12)의 구동을 통해 낙하하는 모델(M)에 유동을 인가하는 제어부(14)를 포함할 수 있다.
시험부(11)는, 자유 낙하 장치(13)에 고정되어 있는 모델(M)이 자유 낙하하는 내부 공간을 가지며, 내부 공간은 극초음속 노즐(12)에 연결되어 유동장이 생성될 수 있다.
예를 들어, 시험부(11)는 극초음속 노즐(12)에 지면에 수평한 방향으로 연결될 수 있고, 극초음속 노즐(12)로부터 발생하는 유동은, 수평한 방향을 따라서 시험부(11) 내부로 유입될 수 있다.
자유 낙하 장치(13)는, 실험할 모델(M)이 극초음속 노즐(12)에 발생되는 유동의 중심부를 통과할 수 있도록 원하는 시점에서 모델(M)의 고정을 해제할 수 있다. 자유 낙하 장치(13)는, 고정되어 있는 모델(M)의 자세를 조절할 수 있으며, 구체적으로 유동 방향을 기준으로 모델(M)의 옆미끄럼각(Sideslip Angle) 또는 받음각(Angle of Attack)을 조절할 수 있다.
극초음속 노즐(12)은, 시험부(11)의 부분 중 자유 낙하 장치(13)가 설치된 부분보다 하측에 설치되어 시험부(11)의 내부 공간으로 유동을 방출할 수 있다. 예를 들어, 극초음속 노즐(12)은 초고속의 유동을 생성할 수 있고, 시험부(11)에 순간적으로 초고속의 유동장을 생성할 수 있으며, 이를 통해 시험부(11)에서 자유 낙하하는 모델(M)에 충격파를 형성할 수 있다.
예를 들어, 극초음속 노즐(12) 높은 압력으로 압축된 가스를 순간적으로 시험부(11)의 내부 공간으로 분사함으로써, 시험부(11) 내에 공기 유동장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 극초음속 노즐(12)은 지면과 수평한 방향, 즉 모델(M)이 낙하하는 연직 방향에 수직한 방향으로 유동을 방출할 수 있다.
제어부(14)는, 자유 낙하 장치(13) 및 극초음속 노즐(12)의 구동을 제어할 수 있으며, 각각의 구동 시점간의 간격을 조절하여 낙하하는 모델(M)이 극초음속 노즐(12)에서 방출되는 유동의 중앙에서 만나도록 할 수 있다.
제어부(14)는 자유 낙하 장치(13)를 통해 모델(M)의 고정을 선택적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(14)는 자유 낙하 장치(13)에 고정된 모델(M)의 자세를 조절할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 낙하 장치의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 낙하 장치의 사시도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치(13)는 시험부(11)의 상측에 고정되는 베이스(135)와, 베이스(135)에 대해 수직한 제 1 회전축(다시 말하면, 지면에 대해 수직한 제 1 회전축, z축)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부(131)와, 옆미끄럼각 조절부(131)에 대해 수평한 제 2 회전축(다시 말하면, 지면에 대해 수평한 제 2 회전축, y축)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 받음각 조절부(132)와, 옆미끄럼각 조절부(131)에 설치되고 모델(M)을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하는 파지부(134)와, 옆미끄럼각 조절부(131)에 설치되고 파지 암(1342)을 회동축을 중심으로 회전 구동시키는 구동부(133)를 포함할 수 있다.
옆미끄럼각 조절부(131)는, 베이스(135)에 대해 제 1 회전축(z축)을 중심으로 자세가 회전될 수 있다. 예를 들어, 옆미끄럼각 조절부(131)는 베이스(135)의 하측에 설치될 수 있고, 옆미끄럼각 조절부(131)의 하측으로 받음각 조절부(132)와 파지부(134)가 설치될 수 있다.
결과적으로, 옆미끄럼각 조절부(131)가 베이스(135)에 대해 회전될 경우 받음각 조절부(132) 및 파지부(134) 역시 동시에 회전될 수 있다.
예를 들어, 옆미끄럼각 조절부(131)는 베이스(135)에 대해 탈착 가능하게 체결될 수 있고, 이 경우 옆미끄럼각 조절부(131)는 모델(M)이 유동 방향(도면의 x축)에 대하여 설정된 옆미끄럼각(β)을 갖도록 베이스(135)에 대해(x-y 평면 상에서) 상대적으로 회전된 상태에서 베이스(135)에 고정될 수 있다.
예를 들어, 옆미끄럼각 조절부(131)는 베이스(135)에 대해 제 1 회전축을 관통하는 스크류, 볼트 또는 핀 등의 체결 부재를 통해 연결될 수 있고, 해당 체결 부재를 통해 회전 운동이 가이드될 수 있다.다른 예로, 옆미끄럼각 조절부(131)는 제 1 회전축을 중심으로 회전 구동하는 방식으로 모델(M)의 옆미끄럼각(β)을 조절할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 실시 예는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
받음각 조절부(132)는, 옆미끄럼각 조절부(131)에 대해 제 2 회전축(y축)을 중심으로 자세가 회전될 수 있다. 제 2 회전축은 제 1 회전축과 수직할 수 있다. 받음각 조절부(132)는 옆미끄럼각 조절부(131)의 하측에 설치될 수 있다.
받음각 조절부(132)는, 하측으로 모델(M)에 직접적으로 밀착하여 모델(M)이 유동 방향(도면의 x축)에 대하여 설정된 받음각(α)을 갖도록 모델(M)의 지향 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 받음각 조절부(132)의 하면은 모델(M)이 안정적으로 지지되도록 평평한 형상을 갖거나, 모델(M)의 외면에 형합하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 받음각 조절부(132)의 적어도 일부의 구성은, 옆미끄럼각 조절부(131)에 대해 탈착 가능하게 체결될 수 있다. 이와 같은 탈착 방식으로는 나사 등을 이용한 조립 방식 등 통상의 기술자에게 널리 알려진 다양한 공지의 조립 방식을 이용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 이 경우 받음각 조절부(132)는 모델(M)이 설정된 받음각(α)을 갖도록 자세를 조절한 상태에서(x-z 평면 상에서 회전된 상태에서) 옆미끄럼각 조절부(131)에 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따른 받음각 조절부(132)는 설정된 받음각을 갖는 경사진 단부면을 통해 모델(M)의 상측에 밀착하여 간섭하는 가이드 플랫폼(1321)과 가이드 플랫폼(1321)을 기준으로 파지부(134)에 대향하는 측방에 설치되고, 모델(M)의 측부에 밀착하여 간섭하는 고정부(1322)를 포함할 수 있다.
가이드 플랫폼(1321)은, 옆미끄럼각 조절부(131)로부터 하측으로 돌출 형성될 수 있고, 돌출된 단부면은 공기 유동 방향(x축 방향)에 대해 제 2 회전축을 중심으로 받음각(α)으로 경사진 단부면을 통해 모델(M)과 접촉할 수 있다.
예를 들어, 가이드 플랫폼(1321)은 옆미끄럼각 조절부(131)에 대해 상대적인 이동이 가능하도록 설치될 수 있고, 적어도 일부가 옆미끄럼각 조절부(131) 내부에서 슬라이딩하는 방식으로 상대적인 변위 또는 자세가 조절될 수 있다.
예를 들어, 가이드 플랫폼(1321)의 경사진 단부면이 유동 방향(도면의 x축)을 기준으로 설정된 받음각(α)을 갖도록 옆미끄럼각 조절부(131)에 대한 상대적인 위치가 조절된 이후, 별도의 체결 부재를 통해 옆미끄럼각 조절부(131) 및 받음각 조절부(132) 상호간의 고정이 이루어질 수 있다.
고정부(1322)는, 옆미끄럼각 조절부(131)의 하측으로 돌출 형성된 부재로서, 옆미끄럼각 조절부(131)에 고정적으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 고정부(1322)는 지면에 수직한 측면을 구비할 수 있고, 해당 측면에 모델(M) 밀착되도록 배치될 수 있다.
고정부(1322)는 가이드 플랫폼(1321)의 측방에 위치할 수 있고, 가이드 플랫폼(1321)을 기준으로 파지부(134)에 대향하는 위치에 설치될 수 있다. 고정부(1322)는, 파지부(134) 또는 가이드 플랫폼(1321)을 통해 가압되는 모델(M)이 자유 낙하 장치(13)로부터 고정될 수 있도록, 모델(M)의 측부 상의 고정적인 지지점 역할을 할 수 있다.
다른 예로, 받음각 조절부(132)는 제 2 회전축을 중심으로 회전 구동하는 방식으로 모델(M)의 받음각(α)을 조절할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 실시 예는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
파지부(134)는, 제 2 회전축에 수직한 회동축을 중심으로 회동함으로써, 회동 위치에 따라 선택적으로 모델(M)을 가압하여 고정하거나, 고정 상태를 해제하여 자유 낙하 장치(13)로부터 모델(M)을 자유 낙하시킬 수 있다.
예를 들어, 파지부(134)는 회동축을 중심으로 구동부(133)에 회동가능하게 설치되는 회동부(1341)와, 회동부(1341)로부터 연장되어 받음각 조절부(132)에 대해 모델(M)을 가압하여 고정할 수 있는 파지 암(1342)을 포함할 수 있다.
회동부(1341)는, 구동부(133)에 구비된 회전 모터에 연결되어 회동축을 중심으로 회전할 수 있다.
파지 암(1342)의 일단은 회동부(1341)에 연결되고, 파지 암(1342)의 타단은 회동부(1341)로부터 멀어지는 방향을 연장될 수 있다. 따라서, 회동부(1341)의 회전 구동 변위에 따라서, 파지 암(1342)의 연장된 부분이 받음각 조절부(132)에 밀착된 모델(M)을 밀착하게 되어 결과적으로 모델(M)이 자유 낙하 장치(13)에 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 파지 암(1342)이 회전하여 모델(M)을 가압하게 되면, 모델(M)은 서로 대향하는 양측 방향으로부터 각각 고정부(1322) 및 파지 암(1342)을 통해 가압되는 동시에, 상측으로는 설정된 받음각(α)을 갖는 가이드 플랫폼(1321)으로부터 밀착될 수 있으며, 결과적으로 모델(M)은, 가이드 플랫폼(1321), 고정부(1322) 및 파지 암(1342)에 의해 3점 이상의 지지점을 갖는 상태로 자유 낙하 장치(13)에 위치 및 자세가 고정된 상태로 구속될 수 있다.
예를 들어, 파지 암(1342)은 회동축에 수직한 방향으로 연장되는 도중에 적어도 한차례 이상 절곡되어 있는 구부러진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 파지 암(1342)은 회동축에 수직하게 멀어지는 제 1 방향으로 연장된 이후, 회동축에 수직하되 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 절곡되어 연장된 형상을 가질 수 있다.
모델(M)을 고정하고 있는 상태의 파지 암(1342)이 도시되어 있는 도 3을 기준으로, 파지 암(1342)은 회동부(1341)로부터 하측으로 연장된 이후 모델(M)을 향해 수직하게 절곡되어 연장된 부분을 통해 모델(M)을 받음각 조절부(132)에 대해 가압하여 고정시킬 수 있다.
이상의 구조에 의하면, 파지 암(1342)으로 하여금 모델(M)을 상대적으로 하측 부분으로부터 지지할 수 있는 구조적 이점을 제공하는 동시에, 파지 암(1342)의 단부를 통해 모델(M)에 전달되는 가압력이 중력에 수직한 방향으로 분산될 수 있도록 하여, 고정부(1322)와 파지 암(1342) 사이에서의 파지력을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
더불어, 모델(M)의 받음각(α)의 조절을 위해 옆미끄럼각 조절부(131)에 대한 가이드 플랫폼(1321)의 위치 또는 자세를 변화시킬 경우, 모델(M) 역시 수직 방향으로의 배치 위치 또는 자세가 상이하게 형성될 수 있다는 점을 고려하였을 때, 절곡된 형상의 파지 암(1342)을 사용함으로써 모델(M)의 다양한 형상 또는 크기를 비롯하여 모델(M)의 수직 방향으로의 위치 또는 자세의 변화에 유연하게 밀착되어 가압할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
구동부(133)는, 옆미끄럼각 조절부(131)에 설치되어 파지부(134)의 구동을 수행할 수 있다. 예를 들어, 구동부(133)는 회동축을 중심으로 회전 구동하는 모터를 포함할 수 있고, 이 경우 모터의 샤프트에 파지부(134)의 회동부(1341)가 직접적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치(1)에 의하면, 모터로 구동되는 파지부(134)를 갖는 자유 낙하 장치(13)를 사용함으로써, 실험 공간 내에서 잔류자기의 영향 없이 모델(M)의 자유낙하 시점을 정밀히 제어할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치(23)는 모델(M)을 고정 또는 고정 해제할 수 있는 동시에, 고정되어 있는 모델(M)의 자세를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 자유 낙하 장치(23)는 시험부(11)의 상측에 고정되는 베이스(235)와, 베이스(235)에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 구동되는 옆미끄럼각 조절부(231)와, 옆미끄럼각 조절부(231)에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 구동되는 받음각 조절부(232)와, 옆미끄럼각 조절부(231)에 설치되고 모델(M)을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하는 파지부(234)와, 파지부(234), 옆미끄럼각 조절부(231) 또는 받음각 조절부(232)를 구동하는 구동부(233)를 포함할 수 있다.
옆미끄럼각 조절부(231)는 베이스(235)에 대해 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 구동될 수 있다. 예를 들어, 옆미끄럼각 조절부(231)는 구동부(233)의 구동을 통해 베이스(235)에 대해 회전할 수 있고, 제어부(14)는 모델(M)이 유동 방향을 기준으로 원하는 옆미끄럼각(β)을 가지도록 구동부(233)를 통해 옆미끄럼각 조절부(231)를 회전시킬 수 있다.
받음각 조절부(232)는 옆미끄럼각 조절부(231)에 대해 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 구동될 수 있다. 예를 들어, 받음각 조절부(232)는 구동부(233)의 구동을 통해 옆미끄럼각 조절부(231)에 대해 회전할 수 있고, 제어부(14)는 모델(M)이 유동 방향을 기준으로 원하는 받음각(α)을 갖도록 구동부(233)를 통해 받음각 조절부(232)를 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 받음각 조절부(232)는 하측으로 돌출 형성되는 단부면을 통해 모델(M)의 상측에 밀착하여 간섭하는 가이드 플랫폼(2321)과, 가이드 플랫폼(2321)을 기준으로 파지부(234)에 대향하는 측방에 설치되고, 모델(M)의 측부에 밀착하여 간섭하는 고정부(2322)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 가이드 플랫폼(2321)은 제 2 회전축을 중심으로 하는 원주 경로를 따라서 이동할 수 있다.
예를 들어, 가이드 플랫폼(2321)은 구동부(233)의 구동을 통해 옆미끄럼각 조절부(231)에 대해 상대적인 이동이 가능하도록 설치될 수 있고, 적어도 일부가 옆미끄럼각 조절부(231) 내부에서 슬라이딩하는 방식으로 상대적인 변위 또는 자세가 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따른 충격파 실험 장치에 의하면, 제어부(14)는 파지 암(2342)을 구동하여 모델(M)을 자유 낙하시키는 시점으로부터, 설정된 딜레이 시간이 경과된 시점에 극초음속 노즐(12)을 구동하여 모델(M)에 초고속의 유동장을 형성할 수 있고, 옆미끄럼각 조절부(231) 또는 받음각 조절부(232)를 제어하여 모델(M)의 옆미끄럼각(β)과 받음각(α)을 조절하여, 낙하되기 전의 모델(M)의 자세를 정밀하게 조절할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 유동이 유입되는 시험부의 상측에 설치되는 자유 낙하 장치에 있어서,
    상기 시험부의 상측에 고정되는 베이스;
    상기 베이스에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부;
    상기 옆미끄럼각 조절부에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 받음각 조절부; 및
    상기 옆미끄럼각 조절부에 설치되고 모델을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하는 파지부를 포함하는 자유 낙하 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파지부는,
    상기 제 2 회전축에 수직한 회동축을 중심으로 회동하여 상기 모델을 상기 받음각 조절부에 대해 가압하여 고정할 수 있는 파지 암을 포함하는 자유 낙하 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 받음각 조절부는,
    설정 받음각을 갖는 경사진 단부면을 통해 상기 모델의 상측에 밀착하여 간섭하는 가이드 플랫폼; 및
    상기 가이드 플랫폼을 기준으로 상기 파지부에 대향하는 측방에 설치되고, 상기 모델의 측부에 밀착하여 간섭하는 고정부를 포함하는 자유 낙하 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 옆미끄럼각 조절부에 설치되고, 상기 파지 암을 상기 회동축을 중심으로 회전 구동시키는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부의 구동을 통해서 상기 파지 암이 상기 모델을 향해 일 방향으로 회전할 경우, 상기 모델은 가이드 플랫폼, 고정부 및 파지 암에 의해 지지되어 고정되는 자유 낙하 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파지 암은,
    상기 구동부로부터 상기 회동축에 수직하게 멀어지는 제 1 방향으로 연장된 이후, 상기 회동축에 수직하되 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 절곡되어 연장된 형상을 갖는 자유 낙하 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 옆미끄럼각 조절부는, 상기 구동부에 연결되어 상기 제 1 회전축을 중심으로 회전 구동가능하고,
    상기 받음각 조절부는, 상기 구동부에 연결되어 상기 제 2 회전축을 중심으로 회전 구동가능하고,
    상기 구동부의 구동을 통해, 상기 모델의 옆미끄럼각 또는 받음각이 조절되는 것을 특징으로 하는 자유 낙하 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가이드 플랫폼은, 상기 경사진 단부면이 상기 제 2 회전축을 중심으로 회전하도록 구동되는 자유 낙하 장치.
  8. 유동이 유입되는 시험부;
    상기 시험부의 상측에 고정되고 모델을 자유낙하시키는 자유 낙하 장치;
    상기 시험부에 지면에 수직한 방향으로 유동을 방출하는 극초음속 노즐; 및
    상기 자유 낙하 장치의 구동을 제어하여 상기 모델의 낙하 시점을 결정하고, 상기 극초음속 노즐의 구동을 통해 낙하하는 상기 모델에 유동을 인가하는 제어부를 포함하는 충격파 실험 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자유 낙하 장치는,
    상기 시험부의 상측에 고정되는 베이스; 및
    상기 모델을 선택적으로 가압 또는 가압 해제하여 상기 모델을 선택적으로 고정하는 파지부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 파지부의 구동을 통해 상기 모델의 고정을 해제하여 상기 모델의 자유 낙하시킬 수 있는 충격파 실험 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파지부는, 수직한 회동축을 중심으로 회동하여 상기 모델을 가압함으로써 고정하는 파지 암을 포함하는 충격파 실험 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자유 낙하 장치는,
    상기 베이스에 대해 지면에 수직한 제 1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 옆미끄럼각 조절부; 및
    상기 옆미끄럼각 조절부에 대해 지면에 수평한 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 파지부가 설치되는 받음각 조절부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, i)상기 옆미끄럼각 조절부를 구동하여 상기 모델의 옆미끄럼각을 조절하고, ii)상기 받음각 조절부를 구동하여 상기 모델의 받음각을 조절하는 충격파 실험 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 파지 암이 일 방향으로 회동하여 상기 모델을 고정한 상태를 기준으로, 상기 파지 암을 타 방향으로 회동하도록 구동시키는 시점으로부터 설정된 딜레이 시간이 경과된 시점에 상기 극초음속 노즐을 구동하여 상기 모델에 유동을 인가하는 것을 특징으로 하는 충격파 실험 장치.
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KR20020093493A (ko) * 2001-06-09 2002-12-16 현대자동차주식회사 차량용 휠 커버의 충격시험장치
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