KR20230167189A - 멤브레인용 피로 시험 장치 - Google Patents

멤브레인용 피로 시험 장치 Download PDF

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Abstract

멤브레인용 피로 시험 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면 화물창의 멤브레인에서 교차하는 주름부를 기준으로 구획되는 제1 내지 제4 고정면이 각각 고정되도록 마련되는 제1 내지 제4 고정부를 포함하는 고정프레임, 고정프레임에 부착되는 멤브레인에 인장력과 압축력이 교번하여 부가되도록 서로 대향하는 제1 고정부와 제3 고정부를 제1 방향과 그 반대 방향으로 각각 이동시키는 구동유닛, 및 고정프레임의 측면에 배치되어 고정프레임을 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하고, 복수의 지지프레임은 멤브레인의 위치 이탈을 방지하도록 적어도 일부가 멤브레임과 접하도록 마련되는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.

Description

멤브레인용 피로 시험 장치{FATIGUE TEST APPARATUS FOR MEMBRANE}
본 발명은 멤브레인용 피로 시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화물창의 멤브레인에 대하여 1축 피로 시험기로 2축 피로 시험이 가능하도록 하는 멤브레인용 피로 시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다. 이러한 LNG가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요자의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 LNG를 해상으로 수송할 수 있는 LNG 운반선이 개발되었다.
LNG 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 LNG를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다. 즉, LNG는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162℃정도의 비등 온도를 갖기 때문에 이러한 LNG를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 인슐레이션 구조로 설계되어야 했다.
이러한 LNG 운반선의 화물창 인슐레이션 구조는 LNG 운반선의 선체 내측면에 부착 고정되는 하부 인슐레이션 패널과, 하부 인슐레이션 패널과 상부 인슐레이션 패널 사이에 개재되어 접착되는 리지드 트리플렉스와, 리지드 트리플렉스 상에 에폭시 글루로 부착되는 서플 트리플렉스와, 그 위에 에폭시 글루를 이용하여 부착되는 탑 브릿지 패널을 포함한다.
그리고 상부 인슐레이션 패널과 탑 브릿지 패널의 상부는 동일 평면을 갖게되고, 이러한 동일 평면상에는 가로 방향과 세로 방향으로 서로 교차하는 주름부가 형성된 금속 재질의 멤브레인(membrane)이 부착됨으로써 화물창 벽면이 완성된다.
이와 같은 멤브레인 피로 시험은, 다수의 액츄에이터 및 로드셀(load cell)이 설치되어 있는 피로 시험기를 이용하여 X축 액츄에이터로 정적(static) 강제 변위를 부가한 후, Y축 액츄에이터에 동적(dynamic) 변위를 부가하는 방법으로 진행된다. 따라서 1축 피로 시험기로는 화물창의 멤브레인에 대한 피로 실험을 실시할 수 없으며, 이로 인해 고가의 2축 피로 시험기를 구축하게 됨으로써 과다한 비용이 소요될 뿐만 아니라 설비의 구축에 과다한 시간과 노력이 소요되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1130636호(2012. 03. 20. 공고)
본 발명의 실시 예는 멤브레인에 대한 2축 피로 시험 시 면외변형을 최소화할 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 고정프레임의 전면 및 후면에 멤브레인을 각각 부착하여 2개의 시험편에 대해 동시에 피로 시험을 수행하여 시험 시간 단축 및 비용을 절감할 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 고정프레임의 전면 및 후면에 멤브레인을 각각 부착하여 2개의 시험편에 대해 동시에 피로 시험을 수행하여 면외 변형을 방지할 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 LNG 운반선의 화물창을 구성하는 멤브레인에 대하여 하나의 구동장치로 2축 피로 시험이 가능하도록 함으로써 피로 시험에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 지지프레임으로 멤브레인의 위치 이탈을 방지하여 멤브레인 설치 방향 정확성을 확보할 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 멤브레인용 피로 시험기의 설비 구축에 소요되는 시간 및 노력을 감소시킬 수 있는 멤브레인용 피로 시험 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창의 멤브레인에서 교차하는 주름부를 기준으로 구획되는 제1 내지 제4 고정면이 각각 고정되도록 마련되는 제1 내지 제4 고정부를 포함하는 고정프레임; 상기 고정프레임에 부착되는 멤브레인에 인장력과 압축력이 교번하여 부가되도록 서로 대향하는 상기 제1 고정부와 상기 제3 고정부를 제1 방향과 그 반대 방향으로 각각 이동시키는 구동유닛; 및 상기 고정프레임의 측면에 배치되어 상기 고정프레임을 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하고, 상기 복수의 지지프레임은 상기 멤브레인의 위치 이탈을 방지하도록 적어도 일부가 상기 멤브레인과 접하도록 마련되는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 지지프레임은 상기 멤브레인의 위치 이탈을 방지하도록 상기 고정프레임의 두께 방향으로의 길이가 상기 고정프레임의 두께보다 크게 마련되는 멤브레인용 피로 시험장치가 제공될 수 있다.
상기 고정프레임은 전면 및 후면에 상기 멤브레인이 각각 부착되는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 고정프레임의 전면 및 후면에 각각 마련되는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 지지프레임은 상기 고정프레임을 지지하는 복수의 제1 지지부와, 상기 제1 지지부에서 상기 고정프레임의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되되 적어도 일부가 상기 멤브레인과 접하는 제2 지지부를 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 복수의 지지프레임은 상기 고정프레임의 상부에 마련되는 한 쌍의 제1 지지프레임과, 상기 고정프레임의 하부에 마련되는 한 쌍의 제2 지지프레임을 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 지지프레임은 상기 제1 고정부 및 제2 고정부와, 상기 제1 고정부 및 제4 고정부를 고정 및 지지하고, 상기 한 쌍의 제2 지지프레임은 상기 제3 고정부 및 제2 고정부와, 상기 제3고정부 및 제4 고정부를 고정 및 지지하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 지지프레임 및 상기 제2 지지프레임은 상기 고정프레임을 지지하는 복수의 제1 지지부와, 상기 제1 지지부에서 상기 고정프레임의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되는 제2 지지부를 각각 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 고정부는 외측면에 각각 고정홀들이 형성되고, 상기 복수의 지지프레임은 양 단부에 관통홀이 형성되고, 상기 복수의 지지프레임의 관통홀을 관통하여 상기 고정홀에 체결되는 고정부재를 더 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 제2 고정부와 제4 고정부를 연결하는 탄성부재를 더 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 고정프레임에 고정된 상기 멤브레인에 부착되는 고정 시트를 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 멤브레인에 대한 2축 피로 시험 시 면외변형을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 고정프레임의 전면 및 후면에 멤브레인을 각각 부착하여 2개의 시험편에 대해 동시에 피로 시험을 수행하여 시험 시간 단축 및 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 고정프레임의 전면 및 후면에 멤브레인을 각각 부착하여 2개의 시험편에 대해 동시에 피로 시험을 수행하여 면외 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 LNG 운반선의 화물창을 구성하는 멤브레인에 대하여 하나의 구동장치로 2축 피로 시험이 가능하도록 함으로써 피로 시험에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 지지프레임으로 멤브레인의 위치 이탈을 방지하여 멤브레인 설치 방향 정확성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멤브레인용 피로 시험 장치는 멤브레인용 피로 시험기의 설비 구축에 소요되는 시간 및 노력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치의 일 측면을 확대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치에서 멤브레인의 이동 방향을 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치의 일 측면을 확대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치의 평면도이다.
본 발명의 일 실시 예의 멤브레인용 피로 시험 장치(100)는 LNG 운반선의 화물창에 마련되는 1차 방벽에 해당하는 멤브레인을 피로 시험기에 장착시키는 장치이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인용 피로 시험 장치(100)는 화물창의 멤브레인(130)에서 교차하는 주름부(131)를 기준으로 구획되는 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)이 각각 고정되도록 마련되는 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)를 포함하는 고정프레임(150), 고정프레임(150)에 부착되는 멤브레인(130)에 인장력과 압축력이 교번하여 부가되도록 서로 대향하는 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)를 제1 방향과 그 반대 방향으로 각각 이동시키는 구동유닛(300), 고정프레임(150)의 측면에 배치되어 고정프레임(150)을 지지하는 복수의 지지프레임(200)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인(130)용 피로 시험 장치(100)는 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 연결하는 탄성부재(123)와, 고정프레임(150)에 고정된 멤브레인(130)에 부착되는 고정 시트를 더 포함할 수 있다,
고정프레임(150)은 화물창의 멤브레인(130)에서 교차하는 주름부(131)를 기준으로 구획되는 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)이 각각 고정되도록 마련되는 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)를 포함할 수 있다.
구동유닛(300)은 구동부(310)와 피로 시험기의 베이스(320)를 포함할 수 있다. 구동부(310)와 피로 시험기의 베이스(320)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 피로 시험기의 구동부(310)는 제1 장착부(141)와 연결되어 수직축 방향으로 승강함으로써 멤브레인(130)에 인장력과 압축력이 교변하여 부가되도록 하여 피로 시험이 이루어지도록 한다.
구동부 장착부(140)는 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d) 중 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)를 피로시험기에 각각 장착시킬 수 있다. 구동부 장착부(140)은 서로 대향되도록 배치되는 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)를 제1 방향으로 이동시킬 수 있도록 제공될 수 있다. 제1 방향(A) 및 그 반대방향은 다양한 방향을 나타낼 수 있으며, 그 중 일례로 도면과 같이 상하방향일 수 있다.
구동부 장착부(140)은 제1 고정부(151a)를 구동부(310)에 고정시키기 위한 제1 장착부(141)와, 제3 고정부(151c)를 피로 시험기의 베이스(320)에 고정시키기 위한 제2 장착부(142)를 포함할 수 있다. 피로 시험기의 구동부(310)는 제1 장착부(141)와 연결되어 수직축 방향으로 승강함으로써 멤브레인(130)에 인장력과 압축력이 교변하여 부가되도록 하여 피로 시험이 이루어지도록 한다.
구동부 장착부(140)은 제1 고정부(151a) 또는 제3 고정부(151c)와 일체 또는 분리되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는 제1 장착부(141)와 제1 고정부(151a), 제2 장착부(142)와 제3 고정부(151c)가 일체로 형성되는 것으로 하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다.
멤브레인(130)은 정사각 형상으로 형성될 수 있으며, 일 예로 'X'자 형상으로 교차하는 주름부(131)를 기준으로 각 모서리 부분에 마련되는 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)을 포함할 수 있다. 멤브레인(130)은 상단에 배치되는 제1 고정면(132a)과 하단에 배치되는 제3 고정면(132c), 우측에 배치되는 제2 고정면(132b), 그리고 좌측에 배치되는 제4 고정면(132d)을 포함하여 이루어 질 수 있다.
고정프레임(150)은 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)를 포함할 수 있다. 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 각각 멤브레인(130)이 설치될 수 있으며, 탄성부재(123)도 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 각각 설치될 수 있다. 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 멤브레인(130)과 탄성부재(123)가 각각 설치될 수 있어, 2개의 멤브레인(130) 시험편으로 피로 시험을 동시에 수행함으로써 시험 시간을 단축할 수 있다. 또한, 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 각각 멤브레인(130)을 설치하며 동시에 피로 시험을 수행할 수 있어, 피로 시험 수행 시 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 실질적으로 동일한 크기 및 방향으로 힘을 가할 수 있어, 후술할 지지프레임(200)과 함게 면외 변형 방지 기능을 수행할 수 있다.
고정프레임(150)의 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)는 멤브레인(130)의 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)에 각각 고정되는데, 제1 고정면(132a)에는 제1 고정부(151a), 제2 고정면(132b)에는 제2 고정부(151b), 제3 고정면(132c)에는 제3 고정부(151c), 제4 고정면(132d)에는 제4 고정부(151d)가 각각 대응되도록 마련될 수 있다.
제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)에 고정된 멤브레인(130)의 전면에는 고정 시트가 부착될 수 있다. 고정 시트는 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)과 대응되는 위치에 부착되는 제1 내지 제4 멤브레인 고정 시트(161a,161b,161c,161d)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 멤브레인 고정 시트(161a,161b,161c,161d)는 멤브레인(130)의 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)에 대응되는 정사각 형상으로 형성되고, 멤브레인(130)을 사이에 두고 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)와 체결부재(170)에 의해 체결된다.
체결부재(170)는 제1 내지 제4 멤브레인 시트(161a,161b,161c,161d)와 멤브레인(130), 그리고 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)를 관통하여 체결할수 있도록 마련되는 볼트(171)와 너트(172)로 구성될 수 있다.
따라서, 멤브레인(130)의 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d), 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d), 그리고 제1 내지 제4 멤브레인 고정 시트(161a,161b,161c,161d)에는 체결부재(170)와의 체결을 위한 제1 내지 제3 체결홀(173,174,175)들이 각각 다수개로 형성될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)는 멤브레인(130)에 대응되도록 정사각 형상으로 형성될 수 있다.
제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)의 양 측면에는 제1 돌출부(181)가 돌출 형성되고, 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)의 양 측면에는 제1 돌출부(181)에 대응되는 형상의 제2 돌출부(182)가 형성될 수 있다. 제1 돌출부(181)와 제2 돌출부(182) 사이에는 서로 면접촉될 수 있도록 형성된 접촉면(180)을 포함한다.
따라서, 제1 및 제3 고정부(151c)가 제1 방향(A)과 그 반대 방향으로 각각 이동시 제2 및 제4 고정부(151d)는 제1 돌출부(181)에 의해 제2 돌출부(182)가 밀려 제1 방향(A)과 수직을 이루는 교차하는 제2 방향(B)과 그 반대방향으로 각각으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 방향(A)과 제2 방향(B)은 수직을 이룰 수 있고, 제1 돌출부(181)와 제2 돌출부(182)의 접촉면(180)은 제1 방향(A) 및 제2 방향(B)과 45도 또는 135도 각을 이룰 수 있다.
예를 들어, 제1 고정부(151a)의 양측에는 제1 돌출부(181)가 각각 형성되고, 제1 고정부(151a)의 양측에 인접하는 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)에는 제1 돌출부(181)와 면접촉되는 제2 돌출부(182)가 각각 형성된다. 그리고, 제1 돌출부(181)와 제2 돌출부(182)의 접촉면(180)을 통해 제1 고정부(151a)가 제1 방향(A)으로 이동 시 제1 돌출부(181)에 제2 돌출부(182)가 밀려 제2 및 제4 고정부(151d)는 제1 방향(A)과 교차수직을 이루는하는 제2 방향(B)으로 이동되게 된다.
마찬가지로, 제3 고정부(151c)의 양측에는 제1 돌출부(181)가 각각 형성되고, 제3 고정부(151c)의 양측에 인접하는 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)에는 제1 돌출부(181)와 면접촉되는 제2 돌출부(182)가 각각 형성된다. 그리고, 제1돌출부(181)와 제2 돌출부(182)의 접촉면(180)을 통해 제3 고정부(151c)가 제1 방향(A)으로 이동시 제1 돌출부(181)에 제2 돌출부(182)가 밀려 제2 및 제4 고정부(151d)는 제1 방향(A)과 수직을 이루는 교차하는 제2 방향(B)으로 이동되게 된다.
이러한 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d) 사이의 접촉면(180)은 마모 방지를 위해 경도값 HRC 22 이상이 되도록 열처리될 수 있다.
제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)는 외측면에 각각 고정홀들(152)이 형성될 수 있다. 복수의 지지프레임(200)의 양 단부에 형성된 관통홀(213,223)을 관통하여 고정홀(152)에 체결되는 고정부재(214,224)를 통해 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d), 고정프레임(150)과 지지프레임(200)은 결합될 수 있다.
지지프레임(200)은 고정프레임(150)의 측면에 배치되어 고정프레임(150)을 지지할 수 있다. 지지프레임(200)은 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 외측면에 배치되어 인접하는 고정부들 사이를 연결할 수 있도록 마련될 수 있다. 지지프레임(200)은 복수개 마련될 수 있다. 지지프레임(200)은 멤브레인(130)의 위치 이탈을 방지하도록 적어도 일부가 멤브레인(130)과 접하도록 마련될 수 있다. 지지프레임(200)은 멤브레인(130)의 위치 이탈을 방지하도록 고정프레임(150)의 두께 방향으로의 길이가 고정프레임(150)의 두께보다 크게 마련될 수 있다. 일 예로, 고정프레임(150)의 두께가 20mm일 때. 지지프레임(200)의 고정프레임(150)의 두께 방향으로의 길이가 30mm로 마련되어, 지지프레임(200)과 접하여 멤브레인(130)의 위치이탈을 방지할 수 있다. 이를 통해 피로 시험기와 멤브레인(130)의 조립 후 시험 전까지 멤브레인(130)의 처짐을 방지할 수 있다
지지프레임(200)은 고정프레임(150)을 지지하는 복수의 제1 지지부(211,221)와, 제1 지지부(211,221)에서 고정프레임(150)의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되되 적어도 일부가 멤브레인(130)과 접하는 제2 지지부(212,222)를 포함할 수 있다.
복수개의 지지프레임(200)은 고정프레임(150)의 상부에 마련되는 한 쌍의 제1 지지프레임(210)과, 고정프레임(150)의 하부에 마련되는 한 쌍의 제2 지지프레임(220)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 제1 지지프레임(210)은 제1 고정부(151a) 및 제2 고정부(151b)와, 제1 고정부(151a) 및 제4 고정부(151d)를 고정 및 지지하고, 한 쌍의 제2 지지프레임(220)(200)은 제3 고정부(151c) 및 제2 고정부(151b)와, 제3 고정부(151c) 및 제4 고정부(151d)를 고정 및 지지할 수 있다. 고정프레임(150)의 상부 및 하부에 마련되는 한쌍의 제1 지지프레임(210)과 제2 지지프레임(220)을 통해 멤브레임(130)의 처짐을 방지하며, 멤브레인(130) 설치 방향 정확성을 확보할 수 있다.
한 쌍의 제1 지지프레임(210)과 한 쌍의 제2 지지프레임(220)은 각각 고정프레임(150)을 지지하는 복수의 제1 지지부(211,221)와, 제1 지지부(211,221)에서 고정프레임(150)의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되는 제2 지지부(212,222)를 각각 포함할 수 있다. 이 때, 제1 지지부(211,221)의 고정프레임(150)의 두께방향과 나란한 방향의 길이는 고정프레임(150)의 두께보다 작거나, 같거나 또는 크게 마련될 수 있지만, 제1 지지부(211,221)와 제2 지지부(212,222)의 고정프레임(150)의 두께 방향과 나란한 방향의 길이의 합은 고정프레임(150)의 두께보다 크게 마련될 수 있다.
지지프레임(200)은 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 외측면에 배치되어 인접하는 고정부들 사이를 연결할 수 있도록 마련될 수 있다. 지지프레임(200)의 제1 지지부(211,221)의 양 단부에는 관통홀(213,223)이 형성될 수 있다. 관통홀(213,223)들은 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 외측면에 각각 형성되는 고정홀(152)들에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 지지프레임(200)은 제1 지지부(211,221)의 관통홀(213,223)들을 관통하여 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 외측면에 각각 형성되는 고정홀(152)들에 체결되도록 마련되는 고정부재(214,224)들을 포함할 수 있다.
지지프레임(200)은 고정홀(152)들 중 인접한 위치에 배치되는 고정홀들(152), 예를 들면 제1 고정부(151a)의 고정홀(152)과 제2 고정부(151b)의 상측단부에 형성된 고정홀(152)을 연결할 수 있고, 제2 고정부(151b)의 하측 단부에 형성된 고정홀(152)과 제3 고정부의 상측 단부에 형성된 고정홀(152)을 연결할 수 있다. 이는 제1 고정부(151a)와 제4 고정부(151d), 제4 고정부(151d)와 제3 고정부(151c)의 고정홀(152)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
지지프레임(200)의 관통홀(213,223)들은 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 측면 길이 방향으로 연장 형성될 수 있다. 따라서 멤브레인(130)의 피로 시험 시 지지프레임(200)이 유동 가능한 상태이므로 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)의 변형에 영향을 끼치지 않아 피로 시험기에 멤브레인용 피로 시험 장치 피로 시험용 멤브레인의 장착 장치(100)를 고정한 후에 제거하지 않아도 된다.
탄성부재(123)는 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 연결할 수 있다. 탄성부재(123)는 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d) 사이에 마련되어 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)의 반복된 상하 이동 중에 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 초기 위치로 이동될 수 있도록 탄성을 발생시킬 수 있다.
탄성부재(123)는 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 각각 마련될 수 있다. 즉, 탄성부재(123)는 고정프레임(150)의 전면에서 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 연결할 수 있으며, 고정프레임(150)의 후면에서도 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 연결할 수 있다. 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 멤브레인(130)와 탄성부재(123)가 각각 설치될 수 있어, 2개의 멤브레인(130) 시험편으로 피로 시험을 동시에 수행함으로써 시험 시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)의 반복된 상하 이동에도 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)가 초기 위치로 효과적으로 이동될 수 있도록 탄성을 더욱 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 탄성부재(123)가 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)의 배면에 배치되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 고정부들의 사이에는 공간이 제공되고, 탄성부재(123)는 그 공간에 배치되어 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)를 연결할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인(130)용 피로 시험 장치(100)에서 멤브레인(130)의 이동 방향을 도시한 도면이다.
위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤브레인(130)용 피로 시험장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)에는 멤브레인(130)의 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)이 위치되고, 제1 내지 제4 고정면(132a,132b,132c,132d)의 전면에 제1 내지 제 4 멤브레인 고정 시트(161a,161b,161c,161d)가 배치되어 체결부재(170)에 의해 조립된다.
이렇게 제1 내지 제4 고정부(151a,151b,151c,151d)와 멤브레인(130) 그리고, 제1 내지 제4 멤브레인 고정 시트(161a,161b,161c,161d)가 적층되어 제1 장착부(141)와 제2 장착부(142)에 고정되면, 피로 시험기에 고정되도록 한다.
이어 피로 시험기의 구동부(310)를 작동시키면, 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)가 상하 방향(제1 방향, A)으로 각각 이동하게 된다.
제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)가 상하 제1 방향(A)으로 이동하면, 제1 및 제3 고정부(151a, 151c)와 제2 및 제4 고정부(151b, 151d) 사이에 직각으로 면 접촉되는 제1 돌출부(181)와 제2 돌출부(182)가 접촉함으로써, 제1 돌출부(181)가 제2 돌출부(182)를 밀어 제2 및 제4 고정부(151b, 151d)는 상하 제1 방향(A)으로부터 직각 방향인 좌우 제2 방향(B)으로 이동하게 된다.
이때, 제1 돌출부(181)와 제2 돌출부(182)의 접촉면(180)은 제1 방향(A) 및 제2 방향(B)과 45도 각도를 이루기 때문에 제2 고정부(151b)와 제4 고정부(151d)는 제1 고정부(151a)와 제3 고정부(151c)가 이동한 변위만큼 이동하게 된다.
예를 들어 제1 고정부(151a)가 A방향으로 1mm 이동하면, 제2 고정부(151b)는 A 방향으로부터 직각 방향인 B방향으로 제1 고정부(151a)와 동일한 1mm 이동하며, C방향으로 √2*1mm = 약 0.07070mm 변형량이 발생된다.
따라서 멤브레인(130)의 동일한 변위로 양방향 피로 시험이 이루어지도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시 예에 따른 멤브레인(130)용 피로 시험 장치(100)는 화물창의 멤브레인(130)에 대하여 1축 피로 시험기로 2축 피로 시험이 가능하도록 함으로써 피로 시험에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 피로 시험기의 설비 구축에 소요되는 시간 및 노력을 감소시킬 수 있다.
또한, 지지프레임(200)으로 멤브레인(130)의 위치 이탈을 방지하여 멤브레인(130) 설치 방향 정확성을 확보할 수 있으며, 면외변형을 최소화하여 피로 시험 결과를 통해 측정된 피로 수명 값과 실제로 화물창에서 적용되는 피로 수명 값 간의 피로 수명 차이가 크게 산출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 고정프레임(150)의 전면 및 후면에 멤브레인(130)을 각각 부착하여 2개의 시험편에 대해 동시에 피로 시험을 수행함으로써 시험 시간을 단축할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100: 멤브레인 피로 시험 장치 130: 멤브레인
140: 구동부 장착부 150: 고정프레임
170: 체결부재 180: 접촉면
200: 지지프레임 210: 제1 지지프레임
220: 제2 지지프레임 300: 구동유닛
310: 구동유닛 320: 베이스

Claims (10)

  1. 화물창의 멤브레인에서 교차하는 주름부를 기준으로 구획되는 제1 내지 제4 고정면이 각각 고정되도록 마련되는 제1 내지 제4 고정부를 포함하는 고정프레임;
    상기 고정프레임에 부착되는 멤브레인에 인장력과 압축력이 교번하여 부가되도록 서로 대향하는 상기 제1 고정부와 상기 제3 고정부를 제1 방향과 그 반대 방향으로 각각 이동시키는 구동유닛; 및
    상기 고정프레임의 측면에 배치되어 상기 고정프레임을 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하고,
    상기 복수의 지지프레임은
    상기 멤브레인의 위치 이탈을 방지하도록 적어도 일부가 상기 멤브레인과 접하도록 마련되는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은
    상기 멤브레인의 위치 이탈을 방지하도록 상기 고정프레임의 두께 방향으로의 길이가 상기 고정프레임의 두께보다 크게 마련되는 멤브레인용 피로 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정프레임은
    전면 및 후면에 상기 멤브레인이 각각 부착되는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    상기 고정프레임의 전면 및 후면에 각각 마련되는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은
    상기 고정프레임을 지지하는 복수의 제1 지지부와,
    상기 제1 지지부에서 상기 고정프레임의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되되 적어도 일부가 상기 멤브레인과 접하는 제2 지지부를 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 지지프레임은
    상기 고정프레임의 상부에 마련되는 한 쌍의 제1 지지프레임과,
    상기 고정프레임의 하부에 마련되는 한 쌍의 제2 지지프레임을 포함하고,
    상기 한 쌍의 제1 지지프레임은
    상기 제1 고정부 및 제2 고정부와, 상기 제1 고정부 및 제4 고정부를 고정 및 지지하고,
    상기 한 쌍의 제2 지지프레임은
    상기 제3 고정부 및 제2 고정부와, 상기 제3고정부 및 제4 고정부를 고정 및 지지하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 지지프레임 및 상기 제2 지지프레임은
    상기 고정프레임을 지지하는 복수의 제1 지지부와,
    상기 제1 지지부에서 상기 고정프레임의 두께방향과 나란한 방향으로 연장 형성되는 제2 지지부를 각각 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 고정부는
    외측면에 각각 고정홀들이 형성되고,
    상기 복수의 지지프레임은
    양 단부에 관통홀이 형성되고,
    상기 복수의 지지프레임의 관통홀을 관통하여 상기 고정홀에 체결되는 고정부재를 더 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고정부와 제4 고정부를 연결하는 탄성부재를 더 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고정프레임에 고정된 상기 멤브레인에 부착되는 고정 시트를 포함하는 멤브레인용 피로 시험 장치.
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