KR20230062097A - 내진동 성능개선 항공등화 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조적 특성상 내진동성을 최적화하기 위해 하부커버의 플렌지 직경을 최소화하고, 상부등체부와 하부등체부의 방수패킹을 측면 실링방식 오링으로 한다.
또한 본 발명은 하부커버로의 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 램프모듈 조립체인 램프 브라켓과 하부커버에 슬리브 패킹을 삽입하여 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈 방지 구조를 채택한다.

Description

내진동 성능개선 항공등화 {Apparatus for improving vibration resistance of airfield light}
본 발명은 항공기의 이착륙 및 지상 항행에 따른 직접적 진동의 영향을 받는 항공등화의 부분을 상부등체면으로 국한시키기 위해, 하부커버의 플렌지 직경을 최소화함과 동시에 베이스박스 취부면과 결합되지 않도록 내진동 성능을 개선한 항공 등화에 관한 것이다.
항공등화는 야간이나 악천후 때에 항공기의 안전한 이착륙을 위한 항행 안전시설로, 지상에서도 항공기의 안전한 항행을 위한 필수 시각 표지 시설이다. 특히 비행장의 활주로 또는 유도로에 매립형으로 설치되는 항공등화는 항공기의 지상 항행 및 이륙/착륙시 직접적으로 항공기가 밟고 이동하는 등화이기 때문에 내구성 뿐만 아니라 내 진동성을 고려한 구조로 설계 되어야만 운항하는 항공기의 안정성을 보장 할 수 있다.
등록특허공보 제10-2195398호(진동방지를 위한 항공장애표시등)에 따르면, 송전선로 상단의 가공지 선과 하단의 전력선에 설치되어 주간에는 비행 중인 조종사 또는 선박의 항해사가 장애물의 존재를 알리기 위해 설치하며, 또한 야간에는 발광소자(LED)를 밝힘으로써 헬리콥터, 경비행기, 선박, 크레인 등이 용이하게 식별하여 항공장애등과 항공장애주간표시구의 기능을 동시에 구현할 수 있도록 고안된 진동방지를 겸한 항공장애표시등에 관한 것으로, 야간 항공에 장애가 될 염려가 있는 높은 건축물이나 위험물의 존재를 알릴 수 있도록 점등하는 점등부;를 포함한다.
등록특허공보 제10-1020868호(LED 램프를 이용한 항공등화 시스템)는
다이오드 램프의 소비 전류 검출없이 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 판별할 수 있고, 부하 변경등으로 인해 발광 다이오드 램프의 밝기가 변경되는 것이 방지되며, 전기선의 연장이나 별도의 전기 부속을 추가하지 않아서 발광 다이오드 램프의 매설 공사나 발광 다이오드 램프의 교체가 매우 간단한 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템을 제공하는 데 있다. 이를 위해 정전류 조정기; 종단 필터; 전력공급용 절연변압기, 개별전구 감시 제어장치 및, 발광 다이오드 드라이브를 포함하는 발광 다이오드 제어유닛; 발광 다이오드 램프; 직렬통신 장치; 및, 메인 제어장치; 로 이루어지며, 상기 발광 다이오드 제어유닛은 상기 전력공급용 절연변압기와 상기 개별전구 감시제어장치 및 상기 발광 다이오드 드라이브를 감싸는 외장체를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 항공 등화 시스템을 개시한다
(0001) 등록특허공보 제10-2195398호(2020. 12. 28 공고) (0002) 등록특허공보 제10-1020868호(2011. 3. 9 공고)
현재 기존의 LED 매립형 항공등화는 상부등체의 플렌지 직경과 하부커버의 플렌지 직경이 동일하며, 상부등체와 하부커버의 사이에 방수를 위한 등체 방수패킹이 위치한다.
매립형 항공등화는 활주로에 설치시, 정전류 조정기로부터 인가되는 정전류원을 공급받는 등화로서 정전류조정기의 전원이 절연 변압기를 통해 등화에 전원이 공급되므로 베이스박스 안에 절연변압기가 위치하고 베이스박스 또는 딥 베이스 위에 등화가 취부 되는 형태로 설치된다. 특히, 기존의 매립형 항공등화는 상부등체와 하부커버의 플렌지 직경이 동일하여 베이스박스에 취부시 항공기의 진동 및 하중이 상부면에 가해질 경우 하부커버의 플렌지를 통해 베이스박스 및 하부커버로 진동 및 하중이 전달되어 하부커버에 매우 큰 응력에 영향을 받게 된다.
도 1에는 기존의 상부 등체에 가해진 진동의 영향이 하부 커버로 전달될 수 있는 구조를 볼 수 있다.
도 2에는 기존의 LED 매립형 항공등화의 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이 기존의 하부커버는 상부등체와 동일한 사이즈 길이의 플렌지를 구비하고 있다.
따라서 직접적으로 항공기 하중(수직정하중)에 의해서, 직접적으로 항공기가 옆에서 미는 힘(수평정하중)에 의해서, 또는 간접적으로 주변의 항공기 이동시 그 진동에 의해서 플렌지 부분에 응력이 가해짐에 따라 파손이 될 여지가 크다.
시뮬레이션 결과, 이 부분에 위의 직접적 또는 간접적인 힘(응력)에 의해서 플랜지의 ㄱ 꺽임 부분에 응력이 가장 많이 걸리고 있으며 실제로 공항에 설치된 이러한 항공등화의 플렌지 부분의 깨짐과 같은 치명적인 손상이 자주 발생한다.
항공기 운항중에 항공등화의 깨짐이나 손상에 의해서 항공등화가 활주로 지면상으로 돌출 또는 이탈 될 경우 인명 사고와 같은 큰 사고로 이어 질수 있기 때문에 항공등화의 손상은 항공기 운항 안전상 큰 문제가 될 수 있다.
따라서 항공기의 이착륙 및 지상항행에 따른 직접적 진동의 영향을 받는 부분을 상부등체 면으로 국한시키고, 하부커버의 플렌지 직경을 최소화함과 동시에 베이스박스 취부면과 결합되지 않도록 구조를 개선할 필요가 있다.
이런 문제점을 해결하기 위하여 응력 시뮬레이션의 다양한 조건을 대입하여 최적의
구조를 검토하면서 결과적으로 특허 출원 기술의 구조로 개선하였다.
본 발명은 구조적 특성상 내진동성을 최적화하기 위해 하부커버의 플렌지 직경을 최소화하고, 상부등체부와 하부등체부의 방수패킹을 측면 실링방식 오링으로 한다.
또한 본 발명은 하부커버로의 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 램프모듈 조립체인 램프 브라켓과 하부커버에 슬리브 패킹을 삽입하여 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈 방지 구조를 채택한다.
본 발명은 LED 매립형 항공등화의 내진동성 개선을 위한 구조를 접목함으로써, 직접적 진동 및 간접적 진동에 의한 안정성을 확보하고, 더 나아가 위급 상황시 항공등화의 빠른 유지보수 기능을 구현한다.
또한, 국제적으로도 기능성의 LED 매립형 항공등화가 요구됨에 따라 LED를 제어하기 위한 제어부의 경우 고밀도 회로의 특성을 갖게 되며, 이와 함께 내 진동성에 대한 취약성이 증가되어 문제 해결이 크게 기대 되고 있다.
도 1은 기존의 LED 매립형 항공등화의 외관을 보여주는 사시도
도 2는 기존의 LED 매립형 항공등화의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 항공 등화 실시예의 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 진동 흡수형 브라켓 구조
도 5는 본 발명에 따른 슬리브 패킹 결합 구조
도 6은 본 발명에 따른 LED 매립형 항공등화의 단면도
도 7은 LED 모듈 항공등화의 하중 분포 시뮬레이션 결과
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 등화 구성의 실시예이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 특허의 항공 등화는
지면으로 노출되는 상부등체(1)와, 상기 상부등체의 하단에 결합되어 매립되는 하부커버(19)로 이루어진 매입형 항공 등화이다.
상기 상부등체(1)에는,
LED 램프의 발광 빛을 방출시키는 프리즘(5);과
습기와 진동을 방지하는 프리즘 패킹(4), 프리즘 스톱퍼(7), 및 프리즘 스톱퍼 패킹(6)이 볼트(8)에 의해 양 방향으로 상부등체(1)에 일체로 체결된다.
하부커버(19)에는,
LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)가 볼트(10)에 의해 LED 모듈 브래킷(12)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 브래킷(12)은 볼트(13)에 의해 LED 모듈 지지대(16)에 체결 고정된다. LED 모듈 지지대(16)는 슬리브 패킹(15)과 볼트(14)에 의해 하부커버(19)에 체결 고정된다.
또한 제어부 조립체(18)가 하부커버(19)의 내측에 고정 결합되며, 외측에는 등의 누설체크를 하기 위한 체크 밸브(20), LED에 전원을 공급하는 코드선(21), 코드선(21)과 하부 커버(19)를 고정 결합하는 코드부싱(22), 상부등체와 하부커버를 결합하는 볼트(23), 및 접지볼트(24)를 구비한다.
바람직하게는 본 발명은 도 4 의 개선된 진동 흡수형 브라켓 결합 구조 및 도 5의 슬리브 패킹을 구비하여 LED 모듈쪽으로 응력이 가해지지 않도록 한다.
도 4에서 하부커버(19)로 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 LED 모듈 브라켓(12)은 램프 장착면(121)과 고정 결합면(122)이 굴곡지게 결합되어 있으며,
램프 장착면(121)은 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)이 볼트에 의해 결합되고, 고정 결합면(122)은 아래쪽의 LED 모듈 지지대(16)와 볼트에 의해 고정 결합된다. 바람직하게는 램프 장착면(121) 뒷쪽에 방열핀(도면 미도시)이 부착된다.
도 5와 같이 바람직하게 본 발명은 LED 모듈 지지대(16)와 하부커버(19)에 서스 튜브(151)와 패킹(152)으로 구성된 슬리브 패킹(15)을 삽입하여, LED 모듈 지지대(16)를 하부커버 내측에 볼트(14)로 고정 결합함으로써 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈을 구조적으로 방지하도록 구성한다.
시뮬레이션 결과로는 기존의 플렌지 형상과 패킹 구조를 변경하였을 때 그 힘에 대한 충격이 완화되었다.
바람직하게는 하부커버의 플렌지는 ㄱ 꺽임 부분을 최소화 하는 것이 바람직하다.
기존에 하부커버의 플렌지가 베이스박스의 측면 테두리 상부에 걸쳐져 결합되었으나, 본 특허 발명은 하부커버의 ㄱ 꺽임 부분이 베이스박스와 직접 체결되지 않고, 베이스박스의 테두리 내측면에 끼워지도록 플렌지의 폭을 대폭 축소한다.
플렌지를 대폭 축소하여 상부등체와 베이스박스를 직접 체결함으로써 진동의 영향을 상부등체로 국한시킬 수 있다.
응력감소와 방수특성 향상을 위해 방수 패킹의 위치도 변경한다.
기존에 상부등체와 하부커버가 체결시 도 2와 같이 상부등체와 하부커버의 플렌지 사이에서 위 아래로 방수패킹이 결합되어 체결되었다.
반면 본 특허 발명은 방수패킹이 상부등체와 하부커버의 측면 실링방식 오링으로서, 도 6 내지 도 7과 같이 상부등체의 하부 테두리에 방수패킹이 끼움 결합되어 있는 상태에서, 상부등체의 하부 테두리가 하부커버의 ㄱ 꺽임 부분의 내측면으로 체결시 방수패킹이 측면으로 결합되는 방식이다. 즉, 방수패킹의 위치가 기존에는 ㄱ 꺽임 부분의 상부면에서 결합되었으나, 개선된 본 특허 발명은 ㄱ 꺽임 부분의 내측면으로 결합 위치가 변경된다.
본 발명의 개선된 하부커버의 플렌지 구조는 도 6 내지 도 7과 같이 상부등체와 베이스박스의 사이에 하부커버의 플렌지가 체결되지 않도록 최소화 하는 것이 하부커버에 전달되는 충격을 완화하기 위해 중요하다.
즉, 하부커버의 ㄱ 꺽임 부분의 내측면과 상부등체의 하부 테두리 결합면 사이에 방수패킹을 측면에서 체결하는 것이 응력감소와 방수특성 향상에 바람직하다. ㄱ 꺽임 부분은 R0.5~1.5에서 가장 적합하다.
또한, 하부커버 외측면에 구비되는 리브는 시뮬레이션 결과 힘을 분산하는데 효과적이기 때문에 R1.5 ~ 3의 형상이 가장 적합하다.
기존 항공등화의 경우 리브의 기능은 방열을 위한 기능만 했다면, 본 특허 발명의 항공등화의 경우 리브가 방열의 기능뿐만 아니라 응력을 분산시키는 기능을 하기 때문에 R1.5~3의 범위로 최적화 한다.
도 8 (a) 기존 항공등화의 하중 분포 측면도를 보면 응력이 플렌지에 집중되는 것을 볼 수 있다. ㄱ 꺽임 부분에 이 응력이 집중되어 깨짐이 발생하는 부분이다. 반면에 (b) 개선된 항공등화의 하중분포를 보면 ㄱ 꺽임 부분의 응력이 하부커버 전체에 분산되고 특히 충분한 두께를 가진 리브 부분에 퍼져 있기 때문에 깨짐 현상을 방지할 수 있다.
도 9 (a), (b) 의 시뮬레이션 결과도 동일한 결과를 보이는데 ㄱ 꺽임이 되는 원형형태가 응력이 집중된 것을 볼 수 있다. 이러한 기존 항공등화와 개선형 항공등화의 시뮬레이션 결과를 보더라도 설치된 후 여러 진동 및 하중에 의한 깨짐 현상이 감소될 것이며 실제로 사고 방지에 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 지면으로 노출되는 상부등체(1)와, 상기 상부등체의 하단에 결합되어 매립되는 하부커버(19)로 이루어진 매입형 항공등화에 있어서,
    상기 상부등체(1)는 LED 램프의 발광 빛을 방출시키는 프리즘(5), 습기와 진동을 방지하는 프리즘 패킹(4), 프리즘 스톱퍼(7), 및 프리즘 스톱퍼 패킹(6)이 볼트(8)에 의해 양 방향으로 상부등체(1)에 일체로 체결되고,
    하부커버(19)는 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)가 볼트(10)에 의해 LED 모듈 브래킷(12)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 브래킷(12)은 볼트(13)에 의해 LED 모듈 지지대(16)에 체결 고정되며, 상기 LED 모듈 지지대(16)는 슬리브 패킹(15)과 볼트(14)에 의해 하부커버(19)에 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 내진동 성능이 개선된 매입형 항공등화
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부커버(19)로 분산된 진동 하중이 LED 광학 모듈로 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED 모듈 브라켓(12)은 램프 장착면(121)과 고정 결합면(122)이 굴곡지게 결합되며,
    상기 램프 장착면(121)은 상기 LED 렌즈(9)와 LED 모듈(11)이 볼트에 의해 결합되고, 상기 고정 결합면(122)은 상기 LED 모듈 지지대(16)와 볼트에 의해 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 내진동 성능이 개선된 매입형 항공등화
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 모듈 지지대(16)와 하부커버(19)에 서스 튜브(151)와 패킹(152)으로 구성된 슬리브 패킹(15)을 삽입하여, 상기 LED 모듈 지지대(16)를 상기 하부커버(19) 내측에 볼트(14)로 고정 결합함으로써 진동에 의한 램프 파손 및 하네스 이탈을 구조적으로 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내진동 성능이 개선된 매입형 항공등화
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부커버의 플렌지의 폭을 축소하여 ㄱ꺽임 부분이 베이스박스와 직접 체결되지 않고 상기 상부등체와 베이스박스를 체결함으로써 진동의 영향을 상부등체로 국한시키는 것을 특징으로 하는 내진동 성능이 개선된 매입형 항공등화
  5. 청구항 4에 있어서,
    방수패킹이 상부등체와 하부커버의 측면 실링방식 오링으로서, 상부등체의 하부 테두리에 끼움 결합되어 있는 상태에서, 상부등체의 하부 테두리가 하부커버의 ㄱ 꺽임 부분의 내측면으로 체결시 방수패킹이 측면으로 결합되는 것을 특징으로 하는 내진동 성능이 개선된 매입형 항공등화
KR1020210147028A 2021-10-29 2021-10-29 내진동 성능개선 항공등화 KR102567486B1 (ko)

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