KR20230066154A - Inertial force generating system and method of applying inertial force to blade using the same - Google Patents

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Abstract

An objective of the present invention is to provide an inertial force generation apparatus. In addition, another objective of the present invention is to provide a method of applying an inertial force to a blade by using the inertial force generation apparatus. To this end, the inertial force generation apparatus comprises: an inertial force applying unit for applying an inertial force to a location of 20% to 50% of the total length of the blade from a route of the blade; and an inertial force supply unit for supplying an inertial force with a desired size to the inertial force applying unit by using a mass unit. The mass unit is disposed to be physically spaced apart from the blade. In addition, the method of applying an inertial force to a blade by using the inertial force generation apparatus comprises: a step of installing the inertial force generation apparatus to the location of 20% to 50% of the total length of the blade from the route of the blade; and a step of applying the inertial force to the blade by the inertial force generation apparatus while the blade vibrates by the operation of a shaker. According to the present invention, it is possible to generate the inertial force to the blade without fastening the mass unit directly to the blade and, furthermore, connect the inertial force generation apparatus to a point, in which the blade may possibly be damaged since the heaviest mass unit is fastened during a blade fatigue test, thereby having an effect of maximally preventing damage to the blade during the test while performing the fatigue test of the blade with high reliability.

Description

관성력 발생장치 및 이를 이용한 블레이드에 관성력을 인가하는 방법 {Inertial force generating system and method of applying inertial force to blade using the same}Inertial force generating system and method of applying inertial force to a blade using the same {Inertial force generating system and method of applying inertial force to blade using the same}

본 발명은 관성력 발생장치, 특히 예를 들어 풍력 발전기용 블레이드에 관성력을 적용하기 위한 관성력 발생장치와 이를 이용하여 블레이드에 관성력을 인가하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inertial force generating device, particularly, for example, an inertial force generating device for applying an inertial force to a blade for a wind power generator, and a method for applying the inertial force to a blade using the same.

풍력발전에 사용되는 블레이드(Blade)는 전력을 생산하기 위한 발전기를 회전시키기에 필요한 회전력을 얻기 위하여 사용하며, 회전익 항공기에 사용되는 블레이드는 항공기가 비행에 필요한 양력, 추력 및 조종력 등을 발생하기 위해 사용한다. Blades used in wind power generation are used to obtain the rotational force required to rotate the generator to produce electricity, and blades used in rotary wing aircraft generate lift, thrust, and steering power necessary for the aircraft to fly. use for

풍력 발전에 사용되는 블레이드는 회전으로 인해 블레이드 주위의 공력분포에 대한 변화가 발생하며, 이러한 현상은 블레이드 구조에 지속적인 굽힘하중을 발생시킨다.Blades used in wind power generation generate changes in aerodynamic distribution around the blades due to rotation, and this phenomenon generates a continuous bending load in the blade structure.

블레이드의 안전한 운용을 위해서는 20년간 발생하는 피로 굽힘 하중에 대한 피로 수명의 검증이 필요하며, 피로 시험법으로는 블레이드의 공진 주파수 (Natural frequency)를 이용한 공진 시험법 (Resonance testing method)이 있으며, 공진 시험법에는 블레이드 위에 직접 가진기를 설치하여 가진에너지를 인가하는 온보드 가진법 (On-board excitation method)과 가진기를 지상에 연결/설치하여 블레이드에 가진에너지를 인가하는 외부 가진법 (External excitation method)이 있다.For the safe operation of the blade, it is necessary to verify the fatigue life for the fatigue bending load that occurs for 20 years. As a fatigue test method, there is a resonance testing method using the natural frequency of the blade. The test methods include the on-board excitation method, which applies excitation energy by installing an exciter directly on the blade, and the external excitation method, which applies excitation energy to the blade by connecting/installing the exciter on the ground. there is.

공진 현상을 이용하여 피로 시험을 수행하는 경우, 블레이드의 진동에 따른 모드 형상 (Mode shape)을 원하는 형태로 제어하여 목표 하중에 도달 토록 하는데 이때, 블레이드의 모드 형상 제어를 위해 복수의 위치에 질량부를 체결하여 조절하게 된다. 이때, 부착되는 질량부는 블레이드에 중력에 의한 추가 하중을 발생시켜 과도한 환경에서 블레이드를 평가하게 되며, 나아가, 블레이드를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.In the case of performing a fatigue test using the resonance phenomenon, the mode shape according to the vibration of the blade is controlled in a desired form to reach the target load. Tighten and adjust. At this time, the attached mass generates an additional load due to gravity on the blade, evaluates the blade in an excessive environment, and further damages the blade.

예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1401082 B1은 블레이드의 피로시험용 공기 저항 저감 장치에 관한 기술로, 구체적으로는 폐루프(closed-loop)의 단면형상으로 이루어져 내부로 풍력 블레이드가 관통하고, 풍력 블레이드의 양면과 이격된 상태를 유지하여 피로 시험 중 발생하는 공기 저항을 저감하는 공기 저항 저감수단을 포함하며, 상기 공기 저항 저감수단 내부에는 공기 저항 저감수단의 외형 일부가 곡면을 이루도록 충진공간을 형성하는 지지부가 구비됨을 특징으로 하는 블레이드의 피로시험용 공기 저항 저감장치를 제공한다. 그러나, 상기 기술에서는 원하는 진폭을 얻기 위하여 제공되는 중량부 자체가 시험 대상인 블레이드에 추가 하중을 발생시켜 과도한 환경에서 블레이드를 평가하게 되며, 나아가, 블레이드를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.For example, Korean Registered Patent No. 10-1401082 B1 is a technology related to an air resistance reduction device for fatigue testing of blades. It includes an air resistance reducing means for reducing air resistance generated during a fatigue test by maintaining a spaced state from both sides of the blade, and forming a filling space inside the air resistance reducing means so that a part of the external shape of the air resistance reducing means forms a curved surface. It provides an air resistance reducing device for the fatigue test of the blade, characterized in that the support is provided. However, in the above technology, there is a problem in that the weight portion itself provided to obtain a desired amplitude generates an additional load on the blade to be tested, and the blade is evaluated in an excessive environment, and furthermore, the blade may be damaged.

이에 본 발명의 발명자들은 시험 대상인 블레이드에 피로를 발생시키거나 이를 손상시키지 않으면서도 피로 시험 중 블레이드에 질량부에 의한 중력은 발생시키지 않으면서 블레이드에 관성력을 발생시킬 수 있는 장치 및 방법을 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.Accordingly, the inventors of the present invention studied an apparatus and method capable of generating inertial force on a blade without generating gravity by a mass part on the blade during a fatigue test without causing fatigue or damaging the blade, which is a test subject. led to the invention.

본 발명의 목적은 관성력 발생장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an inertial force generating device.

본 발명의 다른 목적은 이를 이용하여 블레이드에 관성력을 인가하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for applying an inertial force to a blade using the same.

이를 위하여 본 발명은 To this end, the present invention

블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 % 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부; 및an inertial force applying unit for applying an inertial force to a position 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade; and

상기 관성력 인가부에 질량부를 이용하여 원하는 크기의 관성력을 공급하기 위한 관성력 공급부;를 포함하며,Including; an inertia force supply unit for supplying an inertia force of a desired size by using a mass portion to the inertia force application unit,

상기 질량부는 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치를 제공한다.The mass portion provides an inertial force generating device, characterized in that disposed physically spaced apart from the blade.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

상기의 관성력 발생장치를 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 %의 위치에 설치하는 단계; 및Installing the inertial force generating device at a position 20% to 50% of the total blade length from the blade root; and

가진기 작동으로 블레이드가 진동하는 중에, 상기 관성력 발생장치에 의하여 블레이드에 관성력이 인가되는 단계;Applying an inertial force to the blade by the inertial force generator while the vibrator vibrates the blade;

를 포함하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법을 제공한다.It provides a method for applying an inertial force to a blade comprising a.

본 발명에 따르면, 블레이드에 직접 질량부를 체결하지 않고도 블레이드에 관성력을 발생시킬 수 있으며, 나아가, 블레이드 피로 시험시에 가장 무거운 질량부가 체결되어, 그 자체에 의하여 블레이드가 손상될 수 있는 지점에 관성력 발생장치를 연결할 수 있어, 높은 신뢰도로 블레이드의 피로시험을 수행하면서도, 시험 과정에 블레이드가 손상되는 것을 최대한 억제할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, inertial force can be generated on the blade without directly fastening the mass part to the blade, and furthermore, the heaviest mass part is fastened during the blade fatigue test, generating inertial force at the point where the blade itself can be damaged. Since the device can be connected, there is an effect of maximally suppressing damage to the blade during the test process while performing the fatigue test of the blade with high reliability.

또한, 장치의 길이비와 기어비를 이용하여 필요한 질량체의 크기를 효과적으로 줄일 수 있어 시험 준비에 필요한 질량체를 간소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the size of the required mass can be effectively reduced by using the length ratio and gear ratio of the device, the mass required for test preparation can be simplified.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관성력 발생장치를 예시적으로 보여주는 개략도이고;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성력 발생장치를 예시적으로 보여주는 개략도이고;
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에서 사용될 수 있는 관성력 공급부의 구조를 예시적으로 보여주고 있는 개략도이고; 및
도 4는 시험 대상 블레이드의 길이와 시험을 위하여 요구되는 관성력 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 5는 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 미만의 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부가 인가된 장치에 의한 모멘트 결과를 보여주는 시뮬레이션 그래프이고,
도 6은 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 %의 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부가 인가된 장치에 의한 모멘트 결과를 보여주는 시뮬레이션 그래프이고, 및
도 7은 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 50 % 초과의 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부가 인가된 장치에 의한 모멘트 결과를 보여주는 시뮬레이션 그래프이다.1 is a schematic diagram exemplarily showing an inertial force generating device according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram exemplarily showing an inertial force generating device according to another embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a schematic diagram exemplarily showing the structure of an inertia force supply unit that can be used in an exemplary embodiment of the present invention; and
4 is a graph showing the relationship between the length of the blade to be tested and the inertial force required for the test;
Figure 5 is a simulation graph showing the moment results by the device to which the inertial force applying unit is applied for applying the inertial force to a position of less than 20% of the total length of the blade from the root of the blade,
6 is a simulation graph showing moment results by a device to which an inertia force applying unit is applied for applying an inertial force to a position of 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade, and
Figure 7 is a simulation graph showing the moment results by the device to which the inertial force application unit is applied for applying the inertial force to a position greater than 50% of the total length of the blade from the root of the blade.

본 발명에서 '질량체'와 '질량부'는 동일한 의미로 사용되었다.In the present invention, 'mass' and 'parts by mass' are used in the same meaning.

본 발명은 관성력 발생장치를 제공한다. 보다 구체적으로는 예를 들어 풍력 발전소에 사용되는 블레이드의 피로 시험에서 공지의 기술에서는 블레이드에 질량부를 체결하여 관성력을 발생시키는데, 본 발명의 장치는 블레이드에 질량부를 직접 체결하지 않은 상태에서 블레이드 피로 시험 중 블레이드에 관성력을 발생시키기 위한 관성력 발생장치를 제공한다.The present invention provides an inertial force generating device. More specifically, in a known technique, for example, in a fatigue test of a blade used in a wind power plant, an inertial force is generated by fastening a mass part to a blade, but the device of the present invention performs a blade fatigue test without directly fastening the mass part to the blade. Provided is an inertial force generating device for generating an inertial force in a heavy blade.

보다 더 구체적으로는 본 발명은More specifically, the present invention

블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 % 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부; 및an inertial force applying unit for applying an inertial force to a position 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade; and

상기 관성력 인가부에 질량부를 이용하여 원하는 크기의 관성력을 공급하기 위한 관성력 공급부;를 포함하며,Including; an inertia force supply unit for supplying an inertia force of a desired size by using a mass portion to the inertia force application unit,

상기 질량부는 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치를 제공한다.The mass portion provides an inertial force generating device, characterized in that disposed physically spaced apart from the blade.

이하 본 발명의 관성력 발생장치를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the inertial force generator of the present invention will be described in detail for each configuration.

본 발명의 관성력 발생장치는 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 % 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부를 포함한다.The inertial force generating device of the present invention includes an inertial force applying unit for applying the inertial force to a position 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade.

본 발명에서 블레이드의 "루트"는 블레이드가 풍력 발전기의 허브부분과 연결되는 블레이드의 일 말단을 의미하는 것으로 정의된다. “팁”은 풍력발전기의 중심부로부터 가장 멀리 있는 블레이드의 일 말단을 의미하는 것으로 정의된다.In the present invention, the "root" of the blade is defined as meaning one end of the blade to which the blade is connected to the hub portion of the wind turbine. “Tip” is defined to mean the end of the blade furthest from the center of the wind turbine.

일반적으로 풍력 발전소에 사용되는 블레이드의 피로시험 시에는 블레이드의 루트로부터 팁 방향으로 서로 다른 거리에 각각 적절한 무게의 질량부가 배치되고, 그 질량부가 배치되는 지점 중 한 곳에 가진기가 배치되어, 가진기에 의하여 블레이드의 고유진동수와 같은 주파수로 가진을 하여 공진 피로시험을 수행하게 된다.In general, during a fatigue test of a blade used in a wind power plant, a mass part having an appropriate weight is disposed at different distances from the root to the tip of the blade, and an exciter is disposed at one of the points where the mass part is disposed. The resonance fatigue test is performed by excitation at the same frequency as the natural frequency of the blade.

이때, 블레이드에 진동을 가하는 방법은 진동이 가하여지는 방향에 따라 플랩 방향으로 진동을 가하는 방법과 에지 방향으로 진동을 가하는 방법이 있다. 본 발명에서 "플랩 방향"은 블레이드 면의 법선 방향을 의미하고, "에지 방향"은 블레이드 면의 법선 방향에 수직인 방향, 즉, 블레이드의 "날" 방향을 의미한다.At this time, as a method of applying vibration to the blade, there are a method of applying vibration in the flap direction and a method of applying vibration in the edge direction according to the direction in which the vibration is applied. In the present invention, "flap direction" means the normal direction of the blade surface, and "edge direction" means the direction perpendicular to the normal direction of the blade surface, that is, the "blade" direction of the blade.

블레이드의 피로 시험을 수행하기 위해서는 관성력을 발생시키기 위하여 일반적으로 블레이드에 질량부를 체결하게 되는데, 블레이드에 진동을 가하는 경우. 블레이드 중 루트에 가까운 부분은 진폭이 작고, 루트로부터 멀어져서 블레이드의 팁에 가까워질수록 진폭이 커지기 때문에, 이를 고려하여, 블레이드의 루트에 가까운 부분에는 무게가 무거운 질량부가 체결되고, 멀어질 수록 가벼운 질량부가 체결되게 된다. 그러나, 그 진폭을 고려하여 블레이드의 루트에 가까운 부분에 무거운 질량부를 체결한 후 피로 시험을 수행하는 경우, 무거운 질량부때문에 피로 시험 과정 중에 블레이드에 손상이 발생할 수도 있고, 또는 그 시험 자체 때문에 블레이드에 피로도가 누적이 될 수 있는 문제점이 있다.In order to perform a blade fatigue test, a mass part is generally fastened to the blade to generate an inertial force, when vibration is applied to the blade. Since the amplitude of the part close to the root of the blade is small, and the amplitude increases as it moves away from the root and approaches the tip of the blade, considering this, a heavy mass part is fastened to the part close to the root of the blade, and a light weight part is fastened as it moves away from the root. The mass part is fastened. However, if a fatigue test is performed after fastening a heavy mass part to a part close to the root of the blade in consideration of the amplitude, the blade may be damaged during the fatigue test process due to the heavy mass part, or the blade may be damaged due to the test itself. There is a problem that fatigue can accumulate.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 질량부가 블레이드에 직접적으로 체결되는 것이 아니라, 질량부는 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되고, 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 % 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부를 포함함으로써, 블레이드에 관성력을 인가하게 된다.In order to solve this problem, the present invention does not directly fasten the mass part to the blade, but the mass part is physically spaced apart from the blade, and the inertial force is applied from the root of the blade to 20% to 50% of the total length of the blade. By including an inertial force application unit for applying, the inertial force is applied to the blade.

피로 시험에 필요한 전체 관성력은 블레이드의 자체 무게와 설치되는 질량부가 합산되어 나타나며, 설치되는 질량부는 블레이드가 적절한 피로시험이 될 수 있도록 하는 목표 관성모멘트에 도달하기 위해 결정되게 된다. 이때, 목표로 하는 관성 모멘트를 달성하기 위해서는 도 4의 그래프와 같이 블레이드 길이에 대해 일정한 관성력을 인가하여야 하나, 블레이드 자체 무게에 의한 관성력은 삼각형 형태로 나머지 부족한 부분은 질량부를 추가로 설치하여 얻어야 한다. 이때 질량부를 추가함으로써 얻어야 하는 관성력 또한 삼각형 형태로 이를 가장 효율적으로 인가하기 위해서는 삼각형의 중심부, 즉, 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20% ~ 50% 사이 위치이다. 이러한 현상은 블레이드의 종류 혹은 플랩/엣지 방향 피로시험에 따라 다를 수 있으나 20 ~ 50%에 질량부를 추가하는 것이 효과적이다. 만약 질량부를 추가하는 위치가 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 미만인 경우에는 매우 과도한 무게를 설치해야 하는 문제점이 있고, 50 %를 초과하는 경우에는 정상적인 셋업을 할 수 없다.The total inertial force required for the fatigue test is the sum of the blade's own weight and the installed mass part, and the installed mass part is determined to reach the target moment of inertia for the blade to be properly subjected to the fatigue test. At this time, in order to achieve the target moment of inertia, a constant inertial force should be applied to the blade length as shown in the graph of FIG. . At this time, the inertial force to be obtained by adding the mass part is also located between 20% and 50% of the total length of the blade from the center of the triangle, that is, the root of the blade, in order to apply it most efficiently in a triangular shape. This phenomenon may vary depending on the type of blade or the fatigue test in the flap/edge direction, but it is effective to add the mass part to 20 ~ 50%. If the position where the mass part is added is less than 20% of the total blade length from the blade root, there is a problem in that a very excessive weight must be installed, and if it exceeds 50%, normal setup cannot be performed.

실제로 블레이드에 추가 질량부를 설계 함에 있어 이 영역에 가장 많은 질량부를 설치해야 하며, 이를 위해서는 추가적인 질량부의 설계 및 제작 이를 블레이드에 안착하기 위한 구조물을 따로 설계 해야 하는 등, 비용과 시간, 구조의 신뢰성을 담보할 수 있는 수단을 구비 해야 한다. 또한 이러한 큰 질량부는 대개 5 ~ 30 ton 가까운 질량부를 설치해야 하는데 이는 블레이드 구조 강도 입장에서와 시험을 준비하고 설치하는 입장에서 과도한 무게이다.In fact, in designing the additional mass part on the blade, it is necessary to install the most mass part in this area. It is necessary to have means of guarantee. In addition, such a large mass part usually needs to be installed with a mass part close to 5 to 30 ton, which is excessive in terms of blade structure strength and test preparation and installation.

또한, 본 발명은 상기 관성력 인가부에 질량부를 이용하여 원하는 크기의 관성력을 공급하기 위한 관성력 공급부를 포함한다. 본 발명에서도 기존 기술과 마찬가지로, 질량부가 블레이드에 가하여 지는 관성력을 발생시키고, 이를 블레이드에 공급한다. 다만, 본 발명은 상기한 바와 같이, 질량부가 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되기 때문에, 질량부 자체의 무게로 인하여 블레이드가 손상되거나, 피로도가 누적되는 문제를 해결할 수 있다. 이때 본 발명의 관성력 공급부에 포함되는 질량부는 다양한 연결 수단을 통하여 질량부에 의하여 발생하는 관성력을 관성력 인가부로 공급할 수 있다.In addition, the present invention includes an inertia force supply unit for supplying an inertia force of a desired size using a mass unit to the inertia force application unit. In the present invention, as in the prior art, the mass portion generates an inertial force applied to the blade and supplies it to the blade. However, as described above, in the present invention, since the mass part is physically separated from the blade, it is possible to solve the problem of damage to the blade or accumulation of fatigue due to the weight of the mass part itself. At this time, the mass unit included in the inertia force supply unit of the present invention may supply the inertia force generated by the mass unit to the inertia force application unit through various connecting means.

이때, 본 발명의 관성력 발생장치의 관성력 인가부는 관성력 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 블레이드의 플랩 방향으로 인가하도록 배치될 수 있다. 플랩 방향은 상기한 바와 같이, 블레이드 면의 법선방향으로, 예를 들어, 블레이드의 면이 하늘을 보는 방향으로 배치되는 경우, 상하 방향이 블레이드의 플랩 방향으로 정의된다. 일반적으로 블레이드의 피로도를 시험하는 경우, 가진기를 이용하여 블레이드를 플랩방향으로 진동시킬 수 있으며, 이때 본 발명의 관성력 발생장치의 관성력 인가부는 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 블레이드의 플랩 방향으로 인가하도록 배치되어, 블레이드의 플랩방향 피로도 시험에서 블레이드에 직접 체결되는 질량부를 대신하여, 블레이드에 플랩 방향의 관성력을 제공하게 된다.At this time, the inertia force applying unit of the inertial force generator of the present invention may be arranged to apply the inertial force supplied by the inertial force supply unit in the flap direction of the blade. As described above, the flap direction is the normal direction of the blade surface, for example, when the blade surface is arranged in the direction of looking at the sky, the up and down direction is defined as the flap direction of the blade. In general, in the case of testing the fatigue of the blade, the blade can be vibrated in the flap direction using a vibrator. At this time, the inertial force applying unit of the inertial force generator of the present invention is arranged to apply the inertial force supplied by the supply unit to the flap direction of the blade. In the flap direction fatigue test of the blade, instead of the mass part directly fastened to the blade, the inertial force in the flap direction is provided to the blade.

또는, 본 발명의 관성력 발생장치의 관성력 인가부는 관성력 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 블레이드의 에지 방향으로 인가하도록 배치될 수 있다. 에지 방향은 상기한 바와 같이, 블레이드 면 법선 방향에 수직한 방향으로, 예를 들어, 블레이드의 면이 하늘을 보는 방향으로 배치되는 경우, 좌우방향이 블레이드의 에지 방향으로 정의된다. 일반적으로 블레이드의 피로도를 시험하는 경우, 가진기를 이용하여 블레이드를 에지방향으로 진동시킬 수 있으며, 이때 본 발명의 관성력 발생장치의 관성력 인가부는 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 블레이드의 에지 방향으로 인가도록 배치되어, 블레이드의 에지방향 피로도 시험에서 블레이드에 직접 체결되는 질량부를 대신하여, 블레이드에 에지 방향의 관성력을 제공하게 된다.Alternatively, the inertia force application unit of the inertia force generator of the present invention may be arranged to apply the inertia force supplied by the inertia force supply unit to the edge direction of the blade. As described above, the edge direction is a direction perpendicular to the normal direction of the blade surface, for example, when the blade surface is arranged in a direction looking at the sky, the left and right directions are defined as the edge direction of the blade. In general, in the case of testing the fatigue of the blade, the blade can be vibrated in the edge direction using a shaker. In the edge direction fatigue test of the blade, instead of the mass part directly fastened to the blade, the inertial force in the edge direction is provided to the blade.

뿐만 아니라, 본 발명의 관성력 발생장치의 관성력 인가부는 관성력 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 블레이드의 플랩 방향 및 에지 방향으로 인가하도록 배치될 수도 있다. 즉, 블레이드의 플랩 방향과 에지 방향 피로도를 동시에 시험하는 경우, 본 발명의 관성력 발생장치에서 관성력 인가부는 블레이드에 플랩 방향 및 에지 방향으로 각각 관성력을 인가하도록 배치될 수도 있다.In addition, the inertia force applying unit of the inertial force generator of the present invention may be arranged to apply the inertial force supplied by the inertial force supply unit to the flap direction and the edge direction of the blade. That is, in the case of simultaneously testing the fatigue in the flap direction and the edge direction of the blade, in the inertial force generating device of the present invention, the inertial force applying unit may be arranged to apply inertial force to the blade in the flap direction and the edge direction, respectively.

한편, 본 발명의 관성력 발생장치는 질량부에 의하여 발생되어 관성력 공급부에 의하여 공급되는 관성력을 관성력 인가부에 의하여 블레이드에 인가함에 있어서, 관성력 인가부가 블레이드에 고정되어 효과적으로 관성력을 블레이드에 인가할 수 있도록, 블레이드와의 체결을 위한 체결부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 관성력 인가부가 이에 포함되는 체결부 구성을 통하여 블레이드에 고정적으로 체결됨에 따라, 발생한 관성력을 유효하고 안정적으로 블레이드에 인가할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, in the inertial force generator of the present invention, in applying the inertial force generated by the mass portion and supplied by the inertial force supply unit to the blade by the inertia force applying unit, the inertial force applying unit is fixed to the blade so that the inertial force can be effectively applied to the blade. , It is preferable to further include a fastening part for fastening with the blade. As the inertial force application unit of the present invention is fixedly fastened to the blade through the fastening unit configuration included therein, there is an advantage in that the generated inertial force can be effectively and stably applied to the blade.

한편, 본 발명의 관성력 발생장치 중 상기 관성력 공급부는 지렛대 구조를 갖고, 관성력 인가부의 일 말단은 지렛대 구조의 일 말단에 배치되고, 질량부는 지렛대 구조의 타 말단에 배치될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 관성력 공급부는 일 말단과 타 말단을 갖는 지렛대 구조를 갖고, 관성력을 블레이드에 인가하는 관성력 인가부의 블레이드와 접하는 말단의 반대에 위치하는 관성력 인가부의 일 말단이 지렛대 구조를 갖는 관성력 공급부의 일 말단에 배치되고, 관성력을 발생시키는 질량부는 지렛대 구조를 갖는 관성력 공급부의 타 말단에 배치될 수 있다. 관성력 공급부의 타 말단에 배치되는 질량부에 의하여 관성력 공급부의 지렛대 구조가 움직이게 되고, 이에 의하여 관성력 공급부의 타 말단에 배치된 관성력 인가부에 관성력을 공급하게 되며, 공급된 관성력은 관성력 인가부에 의하여 블레이드에 인가되는 구조이다.Meanwhile, in the inertial force generating device of the present invention, the inertial force supply unit may have a lever structure, one end of the inertia force applying unit may be disposed at one end of the leverage structure, and the mass unit may be disposed at the other end of the leverage structure. Specifically, the inertia force supply unit of the present invention has a lever structure having one end and the other end, and one end of the inertia force application unit located opposite the end in contact with the blade of the inertia force application unit for applying the inertia force to the blade has a leverage structure. The mass unit disposed at one end of the supply unit and generating the inertia force may be disposed at the other end of the inertia force supply unit having a lever structure. The lever structure of the inertia force supply unit is moved by the mass unit disposed at the other end of the inertia force supply unit, thereby supplying inertia force to the inertia force application unit disposed at the other end of the inertia force supply unit, and the supplied inertia force is supplied by the inertia force application unit. This is the structure applied to the blade.

또한, 본 발명의 관성력 발생장치에서, 상기 관성력 공급부가 상기와 같은 지렛대 구조를 갖는 경우, 원하는 관성력 공급을 위한 질량부의 무게는 관성력 인가부의 일 말단이 배치되는 지렛대 구조의 일 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리와 질량부가 배치되는 지렛대 구조부의 타 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리의 비에 의하여 결정될 수 있다. 이와 같은 구조를 가짐으로써, 보다 작은 질량부를 이용하여 원하는 관성력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, in the inertial force generating device of the present invention, when the inertial force supply unit has the lever structure as described above, the weight of the mass unit for supplying the desired inertia force is from one end of the lever structure at which one end of the inertia force applying unit is disposed to the lever support. It can be determined by the ratio of the distance of and the distance from the other end of the lever structure where the mass part is disposed to the lever support. By having such a structure, there is an effect of generating a desired inertial force using a smaller mass part.

또한, 본 발명의 관성력 발생장치 중 상기 관성력 공급부는 질량부가 수평방향으로 움직이고, 질량부를 위한 랙 기어, 블레이드를 위한 랙 기어, 및 이들 랙 기어 모두와 연결된 피니언 기어를 포함하고, 질량부를 위한 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어의 기어비를 조절하여, 질량부를 이용하여 원하는 관성력을 공급하는 구조일 수 있다. 이와 같이 구조를 형성하는 경우에, 질량부는 블레이드의 에지 방향 움직임에 대한 관성력만을 제공하고, 블레이드를 상하방향으로 전혀 변형시키지 않기 때문에, 블레이드에 불필요하게 피로도를 누적시키거나, 블레이드를 손상시키는 문제를 발생시키지 않기 때문에 유리하다. 또한, 질량부를 위한 랙 기어, 즉 질량부에 연결된 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어, 즉 블레이드에 연결된 랙 기어의 기어비를 조절하여, 블레이드에 공급되는 원하는 관성력을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, in the inertial force generator of the present invention, the inertial force supply unit includes a rack gear for the mass unit moving in a horizontal direction, a rack gear for the blade, and a pinion gear connected to all of these rack gears, and a rack gear for the mass unit. It may be a structure in which a desired inertial force is supplied by using a mass part by adjusting a gear ratio of a rack gear for blades and blades. In the case of forming the structure in this way, since the mass part provides only the inertial force for the movement of the blade in the edge direction and does not deform the blade in the vertical direction at all, the problem of unnecessary accumulation of fatigue in the blade or damage to the blade is eliminated. It is advantageous because it does not cause In addition, there is an advantage in that the desired inertial force supplied to the blade can be easily adjusted by adjusting the gear ratio of the rack gear for the mass part, that is, the rack gear connected to the mass part, and the rack gear for the blade, that is, the rack gear connected to the blade.

본 발명은 블레이드에 관성력을 인가하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for applying an inertial force to a blade.

일반적으로 블레이드, 특히 풍력 발전기에 사용되는 블레이드의 피로 시험을 수행하는 경우, 블레이드에 가진기를 설치하고, 블레이드 표면의 복수의 위치에 질량부를 체결한 상태에서, 가진기로 블레이드를 진동시키는 방법으로 블레이드 피로 시험을 수행하게 된다. 이때, 피로 시험은 상기 정의된 바에 따르는 플랩 방향과 에지 방향에 대하여 수행될 수 있고, 또는 플랩 방향과 에지 방향에 대하여 동시에 시험이 수행될 수 있다. 기존의 방법에서는 피로 시험 중 블레이드에 관성력을 발생시키기 위하여 블레이드 표면의 복수의 위치에 질량부를 체결하게 되는데, 이 경우, 질량부 자체의 무게 때문에 시험 대상인 블레이드에 피로도가 누적될 수도 있고, 또는 블레이드가 손상될 수 있는 문제점이 있다. 특히, 블레이드 진동 중, 블레이드 루트로부터 가까운 부분은 진폭이 작고, 먼 부분은 진폭이 크기 때문에, 이에 상응하여, 블레이드 루트에 가까운 부분은 무게가 무거운 질량부를 체결하게 되어, 더욱 큰 문제가 될 수 있다.In general, when performing a fatigue test of a blade, especially a blade used in a wind power generator, a vibrator is installed on the blade, and the blade is fatigued by vibrating the blade with the vibrator in a state where a mass part is fastened to a plurality of positions on the blade surface. will do the test. At this time, the fatigue test may be performed with respect to the flap direction and the edge direction as defined above, or the test may be performed simultaneously with respect to the flap direction and the edge direction. In the existing method, in order to generate an inertial force on the blade during a fatigue test, a mass part is fastened to a plurality of positions on the blade surface. In this case, fatigue may accumulate in the blade to be tested due to the weight of the mass part itself, or the blade There are issues that can damage it. In particular, during blade vibration, since the amplitude is small in the part close to the blade root and the amplitude is large in the part far from the blade root, correspondingly, the part close to the blade root engages a heavy mass part, which can be a bigger problem. .

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여In order to solve this problem, the present invention

상기의 관성력 발생장치를 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 에서 50 %의 위치에 설치하는 단계; 및Installing the inertial force generating device at a position of 20% to 50% of the total blade length from the blade root; and

가진기 작동으로 블레이드가 진동하는 중에, 상기 관성력 발생장치에 의하여 블레이드에 관성력이 인가되는 단계;Applying an inertial force to the blade by the inertial force generator while the vibrator vibrates the blade;

를 포함하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법을 제공한다.It provides a method for applying an inertial force to a blade comprising a.

이하 본 발명의 블레이드에 관성력을 인가하는 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method of applying the inertial force to the blade of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명의 블레이드에 관성력을 인가하는 방법은 본 발명에 따른 관성력 발생장치를 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 %의 위치에 설치하는 단계를 포함한다.The method of applying an inertial force to a blade of the present invention includes installing the inertial force generator according to the present invention at a position of 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade.

피로 시험에 필요한 전체 관성력은 블레이드의 자체 무게와 설치되는 질량부가 합산되어 나타나며, 설치되는 질량부는 블레이드가 적절한 피로시험이 될 수 있도록 하는 목표 관성모멘트에 도달하기 위해 결정되게 된다. 이때, 목표로 하는 관성 모멘트를 달성하기 위해서는 도 4의 그래프와 같이 블레이드 길이에 대해 일정한 관성력을 인가하여야 하나, 블레이드 자체 무게에 의한 관성력은 삼각형 형태로 나머지 부족한 부분은 질량부를 추가로 설치하여 얻어야 한다. 이때 질량부를 추가함으로써 얻어야 하는 관성력 또한 삼각형 형태로 이를 가장 효율적으로 인가하기 위해서는 삼각형의 중심부, 즉, 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20% ~ 50% 사이 위치이다. 이러한 현상은 블레이드의 종류 혹은 플랩/엣지 방향 피로시험에 따라 다를 수 있으나 20 ~ 50%에 질량부를 추가하는 것이 효과적이다. 만약 질량부를 추가하는 위치가 블레이드 루트로부터 블레이드 만약 질량부를 추가하는 위치가 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 미만인 경우에는 매우 과도한 무게 (약 100톤 이상)를 설치해야 하는 문제점이 있고, 50 %를 초과하는 경우에는 정상적인 셋업을 할 수 없다.The total inertial force required for the fatigue test is the sum of the blade's own weight and the installed mass part, and the installed mass part is determined to reach the target moment of inertia for the blade to be properly subjected to the fatigue test. At this time, in order to achieve the target moment of inertia, a constant inertial force should be applied to the blade length as shown in the graph of FIG. . At this time, the inertial force to be obtained by adding the mass part is also located between 20% and 50% of the total length of the blade from the center of the triangle, that is, the root of the blade, in order to apply it most efficiently in a triangular shape. This phenomenon may vary depending on the type of blade or the fatigue test in the flap/edge direction, but it is effective to add the mass part to 20 ~ 50%. If the position to add the mass part is less than 20% of the total length of the blade from the blade root, there is a problem in that a very excessive weight (about 100 tons or more) must be installed, and 50% If it is exceeded, normal setup cannot be performed.

실제로 블레이드에 추가 질량부를 설계 함에 있어 이 영역에 가장 많은 질량부를 설치해야 하며, 이를 위해서는 추가적인 질량부의 설계 및 제작 이를 블레이드에 안착하기 위한 구조물을 따로 설계 해야 하는 등, 비용과 시간, 구조의 신뢰성을 담보할 수 있는 수단을 구비 해야 한다. 또한 이러한 큰 질량부는 대개 5 ~ 30 ton 가까운 질량부를 설치해야 하는데 이는 블레이드 구조 강도 입장에서 과도한 무게이다.In fact, in designing the additional mass part on the blade, it is necessary to install the most mass part in this area. It is necessary to have means of guarantee. In addition, such a large mass part usually needs to be installed with a mass part close to 5 to 30 ton, which is excessive weight in terms of blade structural strength.

이 단계에서는 본 발명의 관성력 발생장치 중 관성력 인가부를 블레이드에 연결하게 되는데, 별도의 체결부를 이용하여 관성력 인가부를 블레이드에 안정적으로 연결할 수도 있다.In this step, the inertial force applying unit of the inertial force generator of the present invention is connected to the blade, but the inertial force applying unit may be stably connected to the blade using a separate fastening unit.

본 발명의 블레이드에 관성력을 인가하는 방법은 가진기 작동으로 블레이드가 진동하는 중에, 상기 관성력 발생장치에 의하여 블레이드에 관성력이 인가되는 단계를 포함한다. 기존의 방법에서는 블레이드의 복수의 위치에 질량부가 체결되어, 블레이드가 진동하는 중에, 해당 질량부에 의하여 블레이드에 관성력이 인가되었는데, 이 경우, 질량부 자체의 무게 때문에, 시험 대상인 블레이드에 오히려 피로도가 누적될 수 있고, 또는 블레이드가 손상될 수 있는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 방법에서는 질량부가 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 관성력 발생장치를 이용하여 블레이드 진동 중에 블레이드에 관성력을 인가함으로써, 상기한 바와 같은 기존 방법의 문제점을 해결할 수 있다.The method of applying an inertial force to a blade of the present invention includes applying the inertial force to the blade by the inertial force generator while the blade vibrates due to the operation of the vibrator. In the conventional method, the mass part is fastened to a plurality of positions of the blade, and inertial force is applied to the blade by the mass part while the blade is vibrating. There was a problem that could accumulate, or that the blade could be damaged. However, in the method of the present invention, the problems of the existing methods as described above can be solved by applying an inertial force to the blade during blade vibration using an inertial force generating device in which the mass is physically separated from the blade.

이때, 본 발명의 블레이드에 관성력을 인가하는 단계는 블레이드의 플랩 방향으로 관성력이 인가되도록 수행될 수 있다. 또는 본 발명의 블레이드에 관성력을 인가하는 단계는 블레이드의 에지 방향으로 관성력이 인가되도록 수행될 수도 있다. 상기한 바와 같이, 블레이드의 피로 시험은 가진기를 이용하여 블레이드를 플랩 방향으로 진동시키거나, 에지 방향으로 진동시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 나아가 플랩 방향과 에지 방향 모두의 방향으로 진동을 시키면서 피로 시험이 수행될 수도 있다. 본 발명의 방법에서 사용되는 관성력 발생장치는 관성력을 블레이드의 플랩 방향으로 인가할 수도 있고, 블레이드의 에지 방향으로 인가할 수도 있기 때문에, 모든 방향의 블레이드 피로 시험시에 관성력을 인가할 수 있는 장점이 있다.At this time, the step of applying the inertial force to the blade of the present invention may be performed so that the inertial force is applied in the flap direction of the blade. Alternatively, the step of applying the inertial force to the blade of the present invention may be performed such that the inertial force is applied in the direction of the edge of the blade. As described above, the fatigue test of the blade can be performed by using a vibrator to vibrate the blade in the flap direction or in the edge direction, and furthermore, while vibrating in both the flap direction and the edge direction, the fatigue test this may be done. Since the inertial force generator used in the method of the present invention can apply inertial force in the flap direction of the blade or in the edge direction of the blade, it has the advantage of being able to apply the inertial force during the blade fatigue test in all directions. there is.

기존의 기술에서, 블레이드 피로 시험 중 블레이드에 관성력을 인가하기 위해서는 블레이드 자체에 질량부를 체결했었는데, 이 경우 상기한 바와 같이, 시험 대상인 블레이드를 관성력 발생을 위하여 체결한 질량부가 손상시킬 수 있는 문제점이 있었는데, 본 발명의 방법은 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 질량부에 의하여 발생되는 관성력을 블레이드에 인가함으로써, 기존 기술에 의하여 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.In the existing technology, in order to apply an inertial force to the blade during the blade fatigue test, the mass part was fastened to the blade itself. In this case, as described above, there was a problem that the mass part fastened to generate the inertial force could damage the blade to be tested. , The method of the present invention has the advantage of being able to solve the problems caused by the existing technology by applying the inertial force generated by the mass part physically spaced apart from the blade to the blade.

한편, 본 발명의 관성력 발생장치 중 상기 관성력 공급부는 지렛대 구조를 갖고, 관성력 인가부의 일 말단은 지렛대 구조의 일 말단에 배치되고, 질량부는 지렛대 구조의 타 말단에 배치될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 관성력 공급부는 일 말단과 타 말단을 갖는 지렛대 구조를 갖고, 관성력을 블레이드에 인가하는 관성력 인가부의 블레이드와 접하는 말단의 반대에 위치하는 관성력 인가부의 일 말단이 지렛대 구조를 갖는 관성력 공급부의 일 말단에 배치되고, 관성력을 발생시키는 질량부는 지렛대 구조를 갖는 관성력 공급부의 타 말단에 배치될 수 있다. 관성력 공급부의 타 말단에 배치되는 질량부에 의하여 관성력 공급부의 지렛대 구조가 움직이게 되고, 이에 의하여 관성력 공급부의 타 말단에 배치된 관성력 인가부에 관성력을 공급하게 되며, 공급된 관성력은 관성력 인가부에 의하여 블레이드에 인가되는 구조이다.Meanwhile, in the inertial force generating device of the present invention, the inertial force supply unit may have a lever structure, one end of the inertia force applying unit may be disposed at one end of the leverage structure, and the mass unit may be disposed at the other end of the leverage structure. Specifically, the inertia force supply unit of the present invention has a lever structure having one end and the other end, and one end of the inertia force application unit located opposite the end in contact with the blade of the inertia force application unit for applying the inertia force to the blade has a leverage structure. The mass unit disposed at one end of the supply unit and generating the inertia force may be disposed at the other end of the inertia force supply unit having a lever structure. The lever structure of the inertia force supply unit is moved by the mass unit disposed at the other end of the inertia force supply unit, thereby supplying inertia force to the inertia force application unit disposed at the other end of the inertia force supply unit, and the supplied inertia force is supplied by the inertia force application unit. This is the structure applied to the blade.

또한, 본 발명의 관성력을 인가하는 방법에서, 상기 관성력 공급부가 상기와 같은 지렛대 구조를 갖는 경우, 원하는 관성력 공급을 위한 질량부의 무게는 관성력 인가부의 일 말단이 배치되는 지렛대 구조의 일 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리와 질량부가 배치되는 지렛대 구조부의 타 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리의 비에 의하여 결정될 수 있다. 이와 같은 구조를 가짐으로써, 보다 용이한 방법으로 원하는 관성력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, in the method of applying the inertial force of the present invention, when the inertial force supply unit has the same lever structure as described above, the weight of the mass unit for supplying the desired inertia force is the lever support at one end of the lever structure at which one end of the inertia force applying unit is disposed. It can be determined by the ratio of the distance to the part and the distance from the other end of the lever structure where the mass part is disposed to the lever support. By having such a structure, there is an effect of generating a desired inertial force in an easier way.

또한, 본 발명의 관성력을 인가하는 방법에서, 상기 관성력 공급부는 질량부가 수평방향으로 움직이고, 질량부를 위한 랙 기어, 블레이드를 위한 랙 기어, 및 이들 랙 기어 모두와 연결된 피니언 기어를 포함하고, 질량부를 위한 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어의 기어비를 조절하여, 질량부를 이용하여 원하는 관성력을 공급하는 구조일 수 있다. 이와 같이 구조를 형성하는 경우에, 질량부는 블레이드의 에지 방향 움직임에 대한 관성력만을 제공하고, 블레이드를 상하방향으로 전혀 변형시키지 않기 때문에, 블레이드에 불필요하게 피로도를 누적시키거나, 블레이드를 손상시키는 문제를 발생시키지 않기 때문에 유리하다. 또한, 질량부를 위한 랙 기어, 즉 질량부에 연결된 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어, 즉 블레이드에 연결된 랙 기어의 기어비를 조절하여, 블레이드에 공급되는 원하는 관성력을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, in the method of applying the inertial force of the present invention, the inertial force supply unit includes a mass portion moving in a horizontal direction, a rack gear for the mass portion, a rack gear for the blade, and a pinion gear connected to all of these rack gears, and the mass portion It may be a structure in which a desired inertial force is supplied by using a mass part by adjusting a gear ratio of a rack gear for blades and a rack gear for blades. In the case of forming the structure in this way, since the mass part provides only the inertial force for the movement of the blade in the edge direction and does not deform the blade in the vertical direction at all, unnecessary accumulation of fatigue in the blade or damage to the blade is avoided. It is advantageous because it does not cause In addition, there is an advantage in that the desired inertial force supplied to the blade can be easily adjusted by adjusting the gear ratio of the rack gear for the mass part, that is, the rack gear connected to the mass part, and the rack gear for the blade, that is, the rack gear connected to the blade.

나아가 본 발명은 가진기를 이용하여 블레이드를 움직이면서, 상기의 방법으로 블레이드에 관성력을 인가하는 것을 특징으로 하는 블레이드의 피로시험 방법을 제공한다. 상기한 바와 같이, 기존의 블레이드 피로 시험 방법에서는 블레이드의 복수의 위치에 질량부를 체결하고, 그 위치 중 한 위치에 가진기를 설치하여, 블레이드를 진동시키는 방법으로 피로 시험을 수행하였다. 이때 진동의 방향은 플랩 방향과 에지 방향, 또는 이들 모두의 방향일 수 있으며, 그 방향으로 진동을 수행하는 과정 중의 블레이드의 피로 누적 등을 확인하는 방법으로 시험을 수행하였다. 그러나, 이와 같은 방법은 관성력을 발생시키기 위하여 질량부를 블레이드에 직접 체결하였고, 특히 진동 중, 블레이드의 루트에 가까운 부분은 진폭이 작고, 먼 부분은 진폭이 크기 때문에, 블레이드의 루트에 가까운 부분에는 무게가 무거운 질량부를 체결해야 했고, 이에 따라 시험 대상인 블레이드에 질량부 자체 때문에 피로가 누적되는 문제점, 심지어는 이에 의하여 블레이드가 손상되는 문제점이 있었다. 본 발명은 상기한 바와 같이, 관성력을 발생시키는 질량부를 물리적으로 블레이드와 이격되게 배치함으로써, 상기한 바와 같은 기존 기술이 갖는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 본 발명의 관성력 발생장치를 이용함으로써, 질량부에 의하여 발생하는 관성력을 블레이드의 플랩 방향으로 인가할 수 있고, 또는 에지 방향으로도 인가할 수 있고, 나아가, 플랩 방향과 에지 방향 모두의 방향으로도 관성력을 인가할 수 있어, 모든 경우의 블레이드의 피로 시험에 적용할 수 있는 장점이 있다.Furthermore, the present invention provides a blade fatigue test method characterized in that the inertial force is applied to the blade by the above method while moving the blade using an exciter. As described above, in the conventional blade fatigue test method, the fatigue test was performed by fastening the mass part to a plurality of positions of the blade, installing a vibrator at one of the positions, and vibrating the blade. At this time, the direction of the vibration may be the flap direction, the edge direction, or both directions, and the test was performed by checking the fatigue accumulation of the blade during the process of performing the vibration in that direction. However, in this method, the mass part is directly fastened to the blade to generate the inertial force. In particular, during vibration, the part close to the root of the blade has a small amplitude and the far part has a large amplitude, so the part close to the root of the blade has a weight. It was necessary to fasten the heavy mass part, and accordingly, there was a problem in that fatigue was accumulated due to the mass part itself in the blade to be tested, and even the blade was damaged thereby. As described above, the present invention can solve the problems of the existing technology as described above by physically arranging the mass part that generates the inertial force to be spaced apart from the blade. In addition, by using the inertial force generating device of the present invention, the inertial force generated by the mass portion can be applied in the flap direction of the blade, or can also be applied in the edge direction, furthermore, in both the flap direction and the edge direction Inertial force can be applied even with , so there is an advantage that it can be applied to the fatigue test of blades in all cases.

이하, 본 발명의 관성력 발생장치, 관성력을 인가하는 방법, 블레이드의 피로시험 방법을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 설명은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하는 것일 뿐, 이하의 설명, 구체적인 구성 또는 형상 등에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.Hereinafter, the inertial force generating device, the inertial force applying method, and the blade fatigue test method of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The following description is only intended to explain the present invention in more detail, and is not intended to be construed as limiting the scope of the present invention by the following description, specific configuration or shape.

도 1은 본 발명에 따른 관성력 발생장치(100)의 일 구체예를 보여주고, 예시적으로 블레이드(B)에 대하여 플랩 방향(F)으로 관성력을 인가하는 예를 보여준다. 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 관성력 발생장치(100)는 블레이드(B)의 루트로부터 블레이드(B) 총 길이(l)의 30 % 내지 50 %의 위치에 배치되고, 보다 구체적으로는 관성력 발생장치(100)의 관성력 인가부(110)가 블레이드(B) 총 길이(l)의 20 % 내지 50 %에 해당하는 위치에 배치된다. 이때, 관성력 인가부(110)가 블레이드(B)와 보다 효과적으로 체결되도록 하기 위하여 추가적으로 구비되는 체결부(111)를 확인할 수 있다. 관성력 발생장치(100) 중 관성력 공급부(120)는 예시적으로 지렛대 구조로 형성되고, 지렛대 일 단부에는 관성력 인가부(110)의 일 단부가 배치되고, 지렛대의 타 단부에는 관성력을 발생시키는 질량부(121)가 배치된다. 이때 관성력 인가부(110)가 배치되는 일 단부로부터 받침점(122)까지의 거리(a)와 질량부(121)가 배치되는 지렛대 구조의 타 단부로부터 받침점(122)까지의 거리(b)의 비율을 조절하여 공급되는 관성력의 정도를 조절할 수 있으며, 또는 사용되는 질량부(121)의 무게를 조절할 수도 있다. 블레이드의 피로 시험 시에, 가진기(미도시)에 의하여 블레이드를 진동시키면, 질량부(121)에 의하여 형성되는 관성력이 관성력 공급부(120)에 의하여 관성력을 관성력 인가부(110)에 공급하게 되고, 관성력 인가부(110)는 그 관성력을 블레이드(B)에 인가하게 되어, 기존의 블레이드에 직접 체결되어 관성력을 공급하였던 질량부를 대체하게 된다.1 shows an example of an inertial force generating device 100 according to the present invention, and exemplarily shows an example of applying an inertial force to a blade B in a flap direction F. As can be seen in Figure 1, the inertial force generator 100 of the present invention is disposed at a position of 30% to 50% of the total length (l) of the blade (B) from the root of the blade (B), more specifically The inertial force applying unit 110 of the inertial force generator 100 is disposed at a position corresponding to 20% to 50% of the total length l of the blade B. At this time, in order to more effectively engage the inertia force applying unit 110 with the blade B, it is possible to check the additionally provided fastening unit 111. Of the inertial force generating device 100, the inertial force supply unit 120 is illustratively formed in a lever structure, one end of the inertia force applying unit 110 is disposed at one end of the lever, and a mass unit for generating inertial force is disposed at the other end of the lever. (121) is placed. At this time, the ratio of the distance (a) from one end where the inertial force applying unit 110 is disposed to the fulcrum point 122 and the distance (b) from the other end of the lever structure where the mass portion 121 is disposed to the fulcrum point 122 It is possible to adjust the degree of inertial force supplied by adjusting, or the weight of the mass part 121 used can be adjusted. During the fatigue test of the blade, when the blade is vibrated by a vibrator (not shown), the inertial force formed by the mass portion 121 is supplied to the inertial force applying unit 110 by the inertial force supply unit 120, , The inertial force application unit 110 applies the inertial force to the blade B, replacing the mass portion that is directly fastened to the existing blade to supply the inertial force.

도 2는 본 발명에 따른 관성력 발생장치(200)의 다른 구체예를 보여주고, 예시적으로 블레이드(B)에 대하여 에지 방향(E)으로 관성력을 인가하는 예를 보여준다. 도 2에서 확인할 수있는 바와 같이, 본 발명의 관성력 발생장치(200)는 블레이드(B)의 루트로부터 블레이드(B) 총 길이(l)의 20 % 내지 50 %의 위치에 배치되고, 보다 구체적으로는 관성력 발생장치(200)의 관성력 인가부(210)가 블레이드(B) 총 길이(l)의 20 % 내지 50 %에 해당하는 위치에 배치된다. 이때, 관성력 인가부(210)가 블레이드(B)와 보다 효과적으로 체결되도록 하기 위하여 추가적으로 구비되는 체결부(211)를 확인할 수 있다. 관성력 발생장치(200) 중 관성력 공급부(220)는 예시적으로 랙 기어와 피니언 기어의 조합의 구조로 형성되고, 구체적으로는 질량부(221)와 연결되는 랙 기어, 블레이드, 보다 구체적으로는 블레이드와 연결되는 관성력 인가부(210)와 연결되는 랙 기어, 및 이들 모든 랙 기어와 연결되는 피니언 기어를 포함하며, 질량부(221)와 연결되는 랙 기어와 관성력 인가부(210)와 연결되는 랙 기어의 기어비에 따라 블레이드에 인가되는 관성력을 조절할 수 있다.Figure 2 shows another embodiment of the inertial force generating device 200 according to the present invention, exemplarily shows an example of applying the inertial force in the edge direction (E) with respect to the blade (B). As can be seen in Figure 2, the inertial force generator 200 of the present invention is disposed at a position of 20% to 50% of the total length (l) of the blade (B) from the root of the blade (B), more specifically The inertial force applying unit 210 of the inertial force generator 200 is disposed at a position corresponding to 20% to 50% of the total length l of the blade B. At this time, in order to more effectively engage the inertial force application unit 210 with the blade B, it is possible to check the additionally provided fastening unit 211. Of the inertial force generating device 200, the inertial force supply unit 220 is illustratively formed in a structure of a combination of a rack gear and a pinion gear, specifically, a rack gear connected to the mass portion 221, a blade, more specifically, a blade. A rack gear connected to the inertia force applying unit 210 connected to, and a pinion gear connected to all of these rack gears, including a rack gear connected to the mass portion 221 and a rack connected to the inertial force applying unit 210 Depending on the gear ratio of the gear, the inertial force applied to the blade can be adjusted.

도 3은 도 2의 예시적인 구조의 관성력 공급부를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 3에 따르면 질량부(221)에 연결된 질량부측 랙 기어(222)와 블레이드측 랙 기어(223)가 모두 피니언 기어(224)와 연결되어 있음을 확인할 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 기어비를 조절함으로써 블레이드에 인가되는 관성력을 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating the inertial force supply unit of the exemplary structure of FIG. 2 in more detail. According to FIG. 3, it can be confirmed that both the mass portion side rack gear 222 and the blade side rack gear 223 connected to the mass portion 221 are connected to the pinion gear 224, and the gear ratio is adjusted by this structure. By doing so, it can be confirmed that the inertial force applied to the blade can be adjusted.

이하 본 발명을 실험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하고자 하는 것일 뿐, 이하의 기재 내용에 의하여 본 발명이 청구하는 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. The following experimental examples are only intended to illustrate the present invention by way of example, and are not intended to be construed as limiting the scope of the claims of the present invention by the description below.

<실험예><Experimental example>

본 발명의 관성력 발생장치를 이용하여 블레이드의 피로시험을 위한 모멘트를 도출하기 위하여, 관성력 인가부의 위치를 변경하면서 모드 형상 분석을 상용 구조해석 프로그램인 아바쿠스(ABAQUS)를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과를 도 5, 도 6 및 도 7에 나타내었다.In order to derive the moment for the fatigue test of the blade using the inertial force generating device of the present invention, the mode shape analysis was performed using ABAQUS, a commercial structural analysis program, while changing the position of the inertial force applying unit, and the simulation was performed. The results are shown in FIGS. 5, 6 and 7.

시뮬레이션에서는 시험에 요구되는 길이 방향에 대한 모멘트 분포 (도 5, 도 6 및 도 7의 A)를 달성하기 위해 적절한 무게를 배치하여 블레이드의 모드 형상 (Mode shape)의 변화에 따라 공진 피로 시험 조건에서 달성하게 되는 모멘트 분포 (도 5, 도 6 및 도 7의 B)를 계산하였으며, 이 비율이 5%를 넘지 않는 조건으로 질량체 선정을 수행하였다. 추가로, 질량체 선정시에 10 톤 이상의 질량체가 사용되는 경우에는 현장에서 크레인 등을 이용하여 설치 및 운용하기가 곤란하고, 또한 블레이드 표면에 손상이 발생할 수 있기 때문에, 관성 발생 장치를 사용한다고 가정하였다.In the simulation, an appropriate weight is placed to achieve the moment distribution in the longitudinal direction required for the test (A in FIGS. 5, 6 and 7) under resonance fatigue test conditions according to the change in the mode shape of the blade. The moment distribution to be achieved (B in FIGS. 5, 6 and 7) was calculated, and the mass was selected under the condition that this ratio did not exceed 5%. In addition, when a mass of 10 tons or more is used at the time of selecting a mass, it is assumed that an inertia generator is used because it is difficult to install and operate using a crane in the field, and damage to the blade surface may occur. .

도 5와 도 6을 비교하면, 관성력 인가부를 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 0 % 이상 20 % 미만의 위치에 배치하는 경우, 관성력 인가부를 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 내지 50 %의 위치에 배치하는 경우(본원발명)와 마찬가지로 원하는 셋업의 목표를 달성할 수는 있으나(B/A ratio), 이를 위하여 관성발생장치를 사용한다 하더라도 매우 과도한 무게를 관성력 인가부로 설치해야 하는 문제가 있고, 이는 현실적인 관성 발생장치의 설계와 운용, 제작 입장에서 봤을 때, 비 현실적인 질량이다. 또한, 도 7을 보면, 관성력 인가부를 블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 50 %를 초과하는 위치에 배치하는 경우 원하는 셋업의 목표를 전혀 달성할 수 없다(B/A ratio)는 것을 확인할 수 있다.Comparing FIG. 5 and FIG. 6 , when the inertial force applying unit is disposed at a position of 0% or more and less than 20% of the total blade length from the root of the blade, the inertial force applying unit is located at 20 to 50% of the total blade length from the root of the blade. Although it is possible to achieve the desired set-up goal (B / A ratio), as in the case of placing in (the present invention), even if an inertia generating device is used for this purpose, there is a problem in that a very excessive weight must be installed as an inertia force application unit, This is an unrealistic mass from the point of view of designing, operating, and manufacturing realistic inertia generators. In addition, referring to FIG. 7 , it can be seen that the desired set-up goal cannot be achieved at all (B/A ratio) when the inertial force applicator is disposed at a position exceeding 50% of the total length of the blade from the root of the blade.

B ................. 블레이드
l ................. 블레이드 길이
F ................. 블레이드 플랩 방향
E ................. 블레이드 에지 방향
a ................. 관성력 인가부 일 말단이 배치되는 부분으로부터 받침부까지 거리
b ................. 질량부가 배치되는 부분으로부터 받침부까지 거리
100, 200 .......... 관성력 발생장치
110, 210 .......... 관성력 인가부
111, 211 .......... 체결부
120, 220 .......... 관성력 공급부
121, 221 .......... 질량부
122 ............... 받침부
222 ............... 질량부측 랙 기어
223 ............... 블레이드측 랙 기어
224 ............... 피니언 기어B ............ blade
l ............ blade length
F ............ blade flap direction
E ............ blade edge direction
a ............ Distance from the part where one end of the inertial force application part is placed to the supporting part
b ............ Distance from the part where the mass part is placed to the supporting part
100, 200 .......... Inertial Force Generator
110, 210 .......... Inertia force application unit
111, 211 .......... connection part
120, 220 .......... Inertia force supply
121, 221 .......... Mass parts
122 ............... Support part
222 ............... Mass part side rack gear
223 ............... Blade side rack gear
224 ............... pinion gear

Claims (15)

블레이드의 루트로부터 블레이드 총 길이의 20 % 내지 50 % 위치에 관성력을 인가하기 위한 관성력 인가부; 및
상기 관성력 인가부에 질량부를 이용하여 원하는 크기의 관성력을 공급하기 위한 관성력 공급부;를 포함하며,
상기 질량부는 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
an inertial force applying unit for applying an inertial force to a position 20% to 50% of the total length of the blade from the root of the blade; and
Including; an inertia force supply unit for supplying an inertia force of a desired size by using a mass portion to the inertia force application unit,
The inertial force generating device, characterized in that the mass portion is disposed physically spaced apart from the blade.
 제1항에 있어서, 상기 관성력 인가부는 관성력을 블레이드의 플랩 방향으로 인가하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The inertial force generating device according to claim 1, wherein the inertial force applying unit is disposed to apply the inertial force in the flap direction of the blade.
 제1항에 있어서, 상기 관성력 인가부는 관성력을 블레이드의 에지 방향으로 인가하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The inertial force generating device according to claim 1, wherein the inertial force applying unit is arranged to apply the inertial force toward the edge of the blade.
 제1항에 있어서, 상기 관성력 인가부는 블레이드와의 체결을 위한 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The inertial force generating device according to claim 1, wherein the inertial force applying unit further comprises a fastening unit for fastening with the blade.
 제1항에 있어서, 상기 관성력 공급부는 지렛대 구조를 갖고, 관성력 인가부의 일 말단은 지렛대 구조의 일 말단에 배치되고, 질량부는 지렛대 구조의 타 말단에 배치되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The inertial force generator according to claim 1, wherein the inertia force supply unit has a lever structure, one end of the inertia force application unit is disposed at one end of the leverage structure, and the mass unit is disposed at the other end of the leverage structure.
 제5항에 있어서, 원하는 관성력 공급을 위한 질량부의 무게는 관성력 인가부의 일 말단이 배치되는 지렛대 구조의 일 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리와 질량부가 배치되는 지렛대 구조부의 타 말단에서 지렛대 받침부까지의 거리의 비에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The method of claim 5, wherein the weight of the mass part for supplying the desired inertial force is a distance from one end of the lever structure where one end of the inertial force applying part is disposed to the lever support part and a distance from the other end of the leverage structure part where the mass part is disposed to the lever support part Inertial force generator, characterized in that determined by the ratio of the distance of.
 제1항에 있어서, 상기 관성력 공급부는 질량부가 수평방향으로 움직이고, 질량부를 위한 랙 기어, 블레이드를 위한 랙 기어, 및 이들 랙 기어 모두와 연결된 피니언 기어를 포함하고, 질량부를 위한 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어의 기어비를 조절하여, 질량부를 이용하여 원하는 관성력을 공급하는 것을 특징으로 하는 관성력 발생장치.
The method of claim 1, wherein the inertial force supply unit includes a rack gear for the mass portion, a rack gear for the blade, and a pinion gear connected to both of these rack gears, wherein the mass portion moves in a horizontal direction, and the rack gear and the blade for the mass portion An inertial force generating device characterized in that for supplying a desired inertial force using a mass part by adjusting a gear ratio of a rack gear for
 제1항의 관성력 발생장치를 블레이드 루트로부터 블레이드 총 길이의 30 % 내지 50 %의 위치에 설치하는 단계; 및
가진기 작동으로 블레이드가 진동하는 중에, 상기 관성력 발생장치에 의하여 블레이드에 관성력이 인가되는 단계;
를 포함하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
Installing the inertial force generating device of claim 1 at a position of 30% to 50% of the total length of the blade from the blade root; and
Applying an inertial force to the blade by the inertial force generator while the vibrator vibrates the blade;
A method for applying an inertial force to a blade comprising a.
 제8항에 있어서, 상기 블레이드에 관성력이 인가되는 단계는 블레이드의 플랩 방향으로 관성력이 인가되는 것을 특징으로 하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
[Claim 9] The method of claim 8, wherein in the step of applying the inertial force to the blade, the inertial force is applied in a flap direction of the blade.
 제8항에 있어서, 상기 블레이드에 관성력이 인가되는 단계는 블레이드의 에지 방향으로 관성력이 인가되는 것을 특징으로 하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
[Claim 9] The method of claim 8, wherein in the step of applying the inertial force to the blade, the inertial force is applied in an edge direction of the blade.
 제8항에 있어서, 상기 블레이드에 관성력을 인가하는 방법은 블레이드와 물리적으로 이격되어 배치되는 질량부에 의하여 발생되는 관성력을 블레이드에 인가하는 것을 특징으로 하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
The method of claim 8, wherein the method of applying an inertial force to the blade comprises applying an inertial force generated by a mass part physically spaced apart from the blade to the blade.
 제8항에 있어서, 상기 관성력 발생장치 중 상기 관성력 공급부는 지렛대 구조를 갖고, 관성력 인가부의 일 말단은 지렛대 구조의 일 말단에 배치되고, 질량부는 지렛대 구조의 타 말단에 배치되고, 지렛대 상의 질량부의 위치에 따라 블레이드에 인가되는 관성력이 조정되는 것을 특징으로 하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
The method of claim 8, wherein the inertial force supply unit of the inertial force generating device has a lever structure, one end of the inertia force applying unit is disposed at one end of the lever structure, the mass unit is disposed at the other end of the leverage structure, and the mass unit on the lever is disposed at one end of the lever structure. A method for applying an inertial force to a blade, characterized in that the inertial force applied to the blade is adjusted depending on the position.
 제8항에 있어서, 상기 관성력 발생장치 중 상기 관성력 공급부는 질량부가 수평방향으로 움직이고, 질량부를 위한 랙 기어, 블레이드를 위한 랙 기어, 및 이들 랙 기어 모두와 연결된 피니언 기어를 포함하고, 질량부를 위한 랙 기어와 블레이드를 위한 랙 기어의 기어비를 조절하여, 질량부를 이용하여 블레이드에 인가되는 관성력이 조정되는 것을 특징으로 하는 블레이드에 관성력을 인가하는 방법.
The method of claim 8, wherein the inertial force supply unit of the inertial force generating device includes a rack gear for the mass unit moving in a horizontal direction, a rack gear for the blade unit, and a pinion gear connected to all of these rack gears, A method for applying an inertial force to a blade, characterized in that the inertial force applied to the blade is adjusted using the mass part by adjusting the gear ratio of the rack gear for the rack gear and the blade.
 가진기를 이용하여 블레이드를 움직이면서, 제8항의 방법으로 블레이드에 관성력을 인가하는 것을 특징으로 하는 블레이드의 피로시험 방법.
A blade fatigue test method characterized by applying an inertial force to the blade by the method of claim 8 while moving the blade using a vibrator.
 제14항에 있어서, 상기 관성력을 인가하는 것은 블레이드의 플랩 방향, 블레이드의 에지 방향, 또는 이들 모두의 방향으로 수행되는 것을 특징으로 하는 블레이드이 피로시험 방법.
[Claim 15] The method of testing blade fatigue according to claim 14, wherein the applying of the inertial force is performed in a flap direction of the blade, an edge direction of the blade, or both directions.
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