KR101494291B1 - Thrust ＆ side-force measuring-device of thruster with rotary-type-valve and measuring-method thereof - Google Patents

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KR101494291B1
KR101494291B1 KR20130111828A KR20130111828A KR101494291B1 KR 101494291 B1 KR101494291 B1 KR 101494291B1 KR 20130111828 A KR20130111828 A KR 20130111828A KR 20130111828 A KR20130111828 A KR 20130111828A KR 101494291 B1 KR101494291 B1 KR 101494291B1
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안성용
이도윤
이경호
박연정
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to a measuring device for thrust and side force of a thruster with a rotary valve and a measuring method thereof. The measuring device comprises: a supporting unit which is fixated to the bottom surface thereof; a valve assembly which is positioned at the top of the supporting unit; and a measuring unit which is to measure thrust and side force when the thrust is generated from the valve assembly. Therefore, the measuring device can measure thrust and side force using multiple axes, and can largely increase the range of measurable thrust by applying load cells to each of the axes.

Description

회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치 및 그 측정방법{THRUST ＆ SIDE-FORCE MEASURING-DEVICE OF THRUSTER WITH ROTARY-TYPE-VALVE AND MEASURING-METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thrust and a force measuring device, and more particularly, to a thrust and a force measuring device and a measuring method thereof for a thruster having a rotary valve,

본 발명은 추력 및 측력 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브 조립체 내부에 충전된 기체를 외부로 배출함에 발생되는 밸브 조립체의 이동 및 회전을 이용하여 추력 및 측력을 측정하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thrust measuring apparatus and a measuring method thereof, and more particularly, to a thrust measuring apparatus and a measuring method thereof, The present invention relates to a thrust and a force measuring device of a thruster having a typical valve and a measuring method thereof.

추력기는 내부에 충전된 유체를 배출하여 발생되는 반동력 즉 추력을 발생시키는 장치이다. 추력기는 미사일, 수상물체, 우주항공기 등에 장착되어, 장착물의 위치변화 등에 쓰이게 된다. The thruster is a device that generates the reaction force generated by discharging the fluid filled in the inside, that is, the thrust. The thrusters are mounted on missiles, water bodies, space aircraft, etc., and are used to change the position of the installation.

정밀한 위치변화를 구현하기 위해서는 추력기에서 발생되는 추력을 정확히 예측할 수 있어야 하므로, 추력기 제작에 있어서 발생되는 추력 측정이 중요하다.In order to realize a precise position change, it is necessary to accurately predict the thrust generated in the thruster, so it is important to measure the thrust generated in the production of the thruster.

종래의 추력을 측정할 수 있는 측정장치는 1축으로 구성되는 것이 일반적이었고, 추력 발생시 발생되는 추력 및 추력 방향(인장/압축)을 측정하고자 무게추를 측정장치에 장착하거나, 공압장치를 이용하여 예하중을 측정장치에 가했었다.Conventionally, the measuring device capable of measuring the thrust was a one-axis type. In order to measure the thrust and thrust direction (tension / compression) generated when the thrust was generated, a weight was attached to the measuring device or a pneumatic device The preload was applied to the measuring device.

이러한 종래의 추력장치는 1축에 대한 측정만이 가능하여 추력 발생시 수반되는 측력의 측정이 불가능하며, 무게추를 이용하여 예하중을 측정장치에 가하는 기술은 추력 진동이 증폭될 수 있었으며, 공압장치를 이용하여 예하중을 측정장치에 가하는 기술은 공압장치를 구현하기 위해서 공기압력탱크, 압력 조절기, 공압 실린더 등이 구비되어야 했으므로, 그 구성이 복잡하였으며 비용이 증가 되는 한계점이 있었다.This conventional thrust device is capable of measuring only one axis, so that it is not possible to measure the lateral force involved in generating thrust. The technique of applying the preload to the measuring device using the weight can amplify the thrust vibration, A pressure regulator, a pneumatic cylinder or the like has to be provided in order to implement the pneumatic device, so that the construction of the pneumatic device is complicated and the cost is increased.

대한민국 등록특허공보 제10-0445680호(2004.08.25.)Korean Registered Patent No. 10-0445680 (Aug. 25, 2004) 대한민국 등록특허공보 제10-0758703호(2007.09.07.)Korean Registered Patent No. 10-0758703 (2007.09.07.) 대한민국 등록특허공보 제10-1059777호(2011.08.22.)Korean Registered Patent No. 10-1059777 (Aug. 22, 2011) 대한민국 등록특허공보 제10-1054734호(2011.08.01.)Korean Registered Patent No. 10-1054734 (2011.08.01.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 다축 측정이 가능한 측정장치로써, 각축간 간섭이 없으므로 추력 측정과 동시에 측력 측정이 가능하고, 추력 발생시 수반되는 진동이 제거되어 정밀한 측정이 가능하며, 제작비용이 저렴한 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems, and it is an object of the present invention to provide a measurement device capable of measuring multiple axes, and it is possible to measure force measurement simultaneously with thrust measurement and eliminate vibration accompanying thrust generation. And a thrust and a lateral force measuring device and a measuring method thereof for a thruster having a rotatable valve which can be manufactured at low cost.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치에 따르면, 바닥에 고정된 고정프레임의 양측에 각각의 하단이 힌지 고정된 2개 이상의 회전형지지바와, 각각의 회전형지지바의 상단이 힌지고정되며 고정프레임과 동일 폭인 이송프레임과, 이송프레임 위에 부착되며 이송프레임의 폭방향을 따라 회전가능한 축을 형성하도록 마주보도록 기립된 2개의 베어링 블록으로 구성된 지지부와, 베어링 블록에 구비된 축에 장착되는 축 결합부가 폭방향 일면에 부착되며, 길이방향 일면에 기체공급부가 형성되어 기체공급부를 통해 내부에 충전된 기체를 배출하기 위한 노즐부가 축 결합부와 대칭을 이루며 형성되며, 노즐부를 개폐하는 밸브셔터가 구비된 박스상의 밸브 조립체와, 밸브 조립체에 예하중을 가할 수 있도록 이송프레임에 구비된 예하중지지대와, 밸브 조립체 하단에 위치되도록 이송프레임에 구비된 측력 측정용 로드셀과, 축 결합부로부터 힘을 전달받을 수 있도록 고정프레임에 고정된 추력 로드셀로 구성된 측정부를 포함하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thruster and a lateral force measuring device of a thruster having a rotary valve. The thruster includes: at least two rotatable support bars hinged to the lower ends thereof on both sides of a stationary frame fixed to the floor; A supporting part composed of two conveying frames which are hinged to the upper ends of the respective rotatable support bars and which are equidistant from the fixing frame and which are mounted on the conveying frame and are erected so as to face each other so as to form a shaft rotatable along the width direction of the conveying frame; A shaft coupling portion mounted on a shaft provided in the bearing block is attached to one surface in the width direction and a gas supply portion is formed on one surface in the longitudinal direction so that a nozzle portion for discharging the gas filled in the gas supply portion is symmetric with the shaft coupling portion A valve assembly on the box provided with a valve shutter for opening and closing the nozzle section, A measuring unit including a load cell for measurement of lateral force provided on the transfer frame so as to be located at the lower end of the valve assembly and a thrust load cell fixed to the stationary frame to receive a force from the shaft coupling unit, And a thrust and a lateral force measurement device of the thruster having the rotary valve.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 밸브 조립체 내부는 원통형상으로 형성되며, 노즐부는 밸브 조립체의 길이방향 중앙에 형성될 수 있으며, 밸브셔터는 밸브 조립체 내부에 구비될 수 있으며, 밸브셔터는 밸브 조립체의 내부 곡률을 따라 회전가능하게 구성될 수 있으며, 밸브셔터를 작동하기 위한 구동기와 연결되는 구동기연결부가 밸브 조립체 일면에 구비될 수 있으며, 구동기연결부 외측에는 밸브셔터의 위치를 판별할 수 있는 지시침이 구비될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the inside of the valve assembly is formed in a cylindrical shape, the nozzle portion may be formed in the longitudinal center of the valve assembly, the valve shutter may be provided inside the valve assembly, And a driver connection part connected to a driver for actuating the valve shutter may be provided on one side of the valve assembly and an indicator spool .

본 발명의 다른 측면에 의하면, 노즐부는 밸브 조립체로부터 배출되는 충전기체의 확산을 유도하기 위한 확산부가 형성될 수 있으며, 예하중지지대는 이송프레임에 기립된 2개의 무게부와 무게부의 상단에 각각 그 양측이 고정된 예하중바를 포함하여 구성될 수 있으며, 예하중바가 확산부 상단에 위치되도록 예하중지지대가 위치되며, 예하중바를 관통하여 확산부에 결합가능한 볼트가 예하중바에 구비될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a nozzle portion may be formed with a diffusion portion for inducing diffusion of the filler gas discharged from the valve assembly. The preload support portion includes two weight portions erected on the transfer frame, The preload bar may be positioned such that the preload bar is located at the top of the diffusion part, and the preload bar may be provided with a bolt through the preload bar and engageable with the diffusion part.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력 측정방법에 따르면, 예하중지지대에 구비된 볼트를 노즐부에 형성된 확산부 상단에 결합시켜 밸브 조립체에 예하중을 가하는 추력측정준비단계와, 밸브 조립체에 구비된 밸브셔터를 작동시켜 기체를 확산부를 따라 외부로 배출시키는 추력발생단계와, 발생된 추력에 의해 밸브 조립체가 밀려나는 힘을 노즐부와 대칭을 이루며 밸브 조립체와 인접하도록 위치된 추력 로드셀을 이용하여 측정하는 추력측정단계를 포함하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력 측정방법을 제공한다.In order to achieve the above object, according to the thrust measuring method of a thruster having a rotary valve of the present invention, a bolt provided on a preload support is coupled to an upper end of a diffusion portion formed in a nozzle portion, A step for generating a thrust force for actuating a valve shutter provided in the valve assembly and discharging the gas to the outside through a diffusion part; a step for generating a force, which is caused by the generated thrust to move the valve assembly symmetrically with the nozzle part, There is provided a thrust measuring method of a thruster having a rotatable valve including a thrust measuring step of measuring a thrust by using a thrust load cell positioned adjacent to the thrust load cell.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 측력 측정방법에 따르면, 예하중지지대에 구비된 볼트를 노즐부에 형성된 확산부 상단에 결합시켜 밸브 조립체에 예하중을 가하는 측력측정준비단계와, 밸브 조립체에 구비된 밸브셔터를 작동시켜 기체를 확산부를 따라 외부로 배출시키는 측력발생단계와, 발생된 측력에 의해 밸브 조립체가 회전하는 힘을 확산부 하단에 위치된 측력 측정용 로드셀을 이용하여 측정하는 측력측정단계를 포함하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 측력 측정방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a method of measuring a lateral force of a thruster having a throttle valve having a rotary valve, comprising the steps of: coupling a bolt provided in an preload support to an upper end of a diffusion portion formed in a nozzle portion, A measurement preparation step, a side force generating step of discharging the gas to the outside through a diffusion part by operating a valve shutter provided in the valve assembly, and a force for rotating the valve assembly by the generated side force, A lateral force measuring step of measuring the lateral force of the thruster by using a load cell.

이러한 본 발명에 따른 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치 및 그 측정방법에 의하면, 다축을 사용하여 추력 및 측력의 측정이 가능한 효과가 있으며, 각각의 축에 로드셀을 적용하게 되므로 각 축별 측정 가능한 추력의 범위에 제안이 없어지는 효과가 있다.According to the thrust and the lateral force measuring device and the measuring method of the thruster having the rotary valve according to the present invention, the thrust and the lateral force can be measured by using the multi-axis, and since the load cell is applied to each axis, There is an effect that the proposal disappears in the range of measurable thrust.

또한, 1개의 다축로드셀을 적용할 경우 각각 측정하고자 하는 추력의 범위에 큰 차이가 있는 경우 작은 추력은 정밀하게 측정하기 어려운 단점이 있었으나, 이를 각각 분리하여 측정함으로써 측정 범위에 맞는 로드셀로 교체하여 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, when one multiaxial load cell is applied, there is a disadvantage that it is difficult to accurately measure a small thrust force when there is a large difference in the range of thrust force to be measured, respectively. Precision can be improved.

또한, 일반적인 로드셀 2개를 적용함으로써, 추력측정장치의 비용절감이 가능한 효과가 있다.In addition, by applying two common load cells, it is possible to reduce the cost of the thrust measuring apparatus.

또한, 볼트를 이용하여 확산부가 예하중지지대에 고정됨으로써 예하중을 인가하게 되므로, 추력 발생시 진동이 저감되는 효과가 있다.Further, since the diffusing portion is fixed to the preload support using the bolt, the preload is applied, so that the vibration is reduced when the thrust is generated.

도 1은 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 개요도,
도 2는 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 사시도,
도 3은 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치에 구비되는 밸브 조립체의 사시도,
도 4는 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치에 구비되는 밸브 조립체의 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력 측정방법의 절차도,
도 6은 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 측력 측정방법의 절차도,
도 7은 본 발명의 실제 제작된 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 사시도,
도 8은 도 7의 실제 제작된 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 작동 상태도,
도 9는 도 7의 실제 제작된 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 다른 작동 상태도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an outline view of a thrust and a lateral force measuring device of a thruster having a rotary valve according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a perspective view of the thrust and the lateral force measuring device of the thruster having the rotary valve of Fig. 1,
FIG. 3 is a perspective view of a throttle of a thruster with a rotary valve of FIG. 1 and a valve assembly included in the lateral force measurement apparatus,
FIG. 4 is a sectional view of the thrust of the thruster having the rotary valve of FIG. 1 and the valve assembly of the lateral force measuring device,
5 is a flow chart of a thrust measurement method of a thruster with a rotary valve according to an embodiment of the present invention;
6 is a flow chart of a lateral force measurement method of a thruster with a rotary valve according to an embodiment of the present invention;
7 is a perspective view of a thrust and a lateral force measuring device of a thruster having an actually manufactured rotary type valve according to the present invention,
FIG. 8 is a diagram showing the thrust of the thruster with the actually manufactured rotary valve of FIG. 7 and the operating state of the lateral force measuring device,
Fig. 9 is another operational state view of the thrust and lateral force measuring device of the thruster with the actually manufactured rotary valve of Fig. 7; Fig.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The exemplary embodiments of the present invention may be embodied in many different forms without departing from the scope of the present invention. It is not limited to the embodiment.

도 1은 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 개요도이고, 도 2는 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치의 사시도이고, 도 3은 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치에 구비되는 밸브 조립체의 사시도이고, 도 4는 도 1의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치에 구비되는 밸브 조립체의 단면도이다.2 is a perspective view of a thrust and a lateral force measuring device of a thruster having a rotary valve of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the thrust and the lateral force measuring device of the thruster of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a throttle valve of the thruster having the rotary valve of FIG. 1 and a valve assembly of the lateral force gauge of the thrust device and the lateral force gauge of the thruster having the rotary valve of FIG. 1 .

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치는 외부에 구비된 고압공기 공급설비(I)로부터 고압공기를 충전한 뒤, 외부에 구비된 제어기(C)를 통해 측정장치와 연결된 구동기(A)를 작동시켜, 충전된 고압공기를 일시에 배출함으로써 추력을 발생하게 되며, 발생된 추력(F1)과 측력(F2)을 측정장치에 구비된 추력 로드셀(420)과 측력 로드셀(410)을 통해 측정하는 장치이다.As shown in FIG. 1, the thrust and lateral force measuring device of the thruster having the rotary type valve of the present invention charges high pressure air from an external high-pressure air supply device I, And the thrust is generated by discharging the charged high-pressure air at a time, and the generated thrust F1 and the lateral force F2 are transmitted to the thrust load cell 420 and a lateral load cell 410. [

이때, 외부에 DAQ(DATA AQUISITION: 데이터 수집장치)를 구비하고 측정시에 압력센서(P.S)와 온도센서(T.S)를 이용해 대기압력과 대기온도를 기록하게 되며, 추력 로드셀과(420)과 측력 로드셀(410)에서 측정된 힘을 저장하게 된다. At this time, an external DAQ (data acquisition device) is provided and atmospheric pressure and atmospheric temperature are recorded using a pressure sensor PS and a temperature sensor TS at the time of measurement, and the thrust load cell 420 and the lateral force The load cell 410 stores the measured force.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치는, 지면에 고정된 지지부(100)와, 지지부(100) 상단에 위치된 밸브 조립체(200)와, 밸브 조립체(200)로부터 추력 발생시 추력(F1)과 측력(F2)을 측정하기 위한 측정부(400)를 포함한다.2 to 4, the thrust and lateral force measuring device of the thruster having the rotary type valve of the present invention includes a supporting part 100 fixed to the ground, a valve assembly 200 positioned at the upper end of the supporting part 100, And a measuring unit 400 for measuring the thrust F 1 and the lateral force F 2 when the thrust is generated from the valve assembly 200.

바닥에 고정된 고정프레임(110)의 양측에 각각의 하단이 고정된 2개 이상의 회전형지지바(120)와, 각각의 회전형지지바(120)의 상단이 고정되며 고정프레임(110)과 동일 폭인 이송프레임(130)과, 이송프레임(130) 위에 부착되며 이송프레임(130)의 폭방향을 따라 회전가능한 축을 형성하도록 마주보도록 기립된 2개의 베어링 블록(140)으로 구성된 지지부(100)가 시험대를 이뤄 구비된다.Two or more rotatable support bars 120 each having a lower end fixed to both sides of a fixed frame 110 fixed to the floor and an upper end of each rotatable support bar 120 fixed to the fixed frame 110, A supporting part 100 composed of two conveying frames 130 which are equally wide and two bearing blocks 140 which are attached on the conveying frame 130 and are erected so as to face each other so as to form a shaft rotatable along the width direction of the conveying frame 130 It is equipped with a test stand.

이러한 지지부(100) 상단에 밸브 조립체(200), 예하중지지대(300), 측정부(400)가 위치되는데, 밸브 조립체(200)는 박스형상으로, 베어링 블록(140)에 구비된 축에 장착되는 축 결합부(210)가 폭방향 일면에 부착되며, 길이방향 일면에 기체공급부(220)가 형성되어 기체공급부(220)를 통해 내부에 충전된 기체를 배출하기 위한 노즐부(230)가 축 결합부(210)와 대칭을 이루며 형성되고, 노즐부(230)를 개폐하는 밸브셔터(240)가 구비된다.A valve assembly 200, a preload support 300 and a measuring part 400 are positioned on the upper part of the support part 100. The valve assembly 200 is mounted on a shaft provided in the bearing block 140, And a nozzle unit 230 for discharging the gas filled in the gas supply unit 220 through the gas supply unit 220 is provided on the one side of the axis in the width direction, And a valve shutter 240 formed symmetrically with the coupling part 210 and opening and closing the nozzle part 230. [

예하중지지대(300)는 밸브 조립체(200)에 예하중을 가할 수 있도록 이송프레임(130)에 구비된다.The preload support 300 is provided in the transfer frame 130 so as to apply a preload to the valve assembly 200.

측정부(400)는 밸브 조립체(200) 하단에 위치되도록 이송프레임(130)에 구비된 측력 로드셀(410)과, 축 결합부(210)로부터 힘을 전달받을 수 있도록 고정프레임(110)에 고정된 추력 로드셀(420)을 포함하여 구성된다.The measurement unit 400 includes a lateral load cell 410 provided on the transfer frame 130 so as to be positioned at the lower end of the valve assembly 200 and a fixed load cell 410 fixed to the fixed frame 110 to receive a force from the axial coupling unit 210. [ And a thrust load cell (420).

밸브 조립체(200)에 가해지는 측력(F2)을 측정하기 위한 측력 로드셀(410)은 노즐부(230)를 지지하게 된다.The lateral load cell 410 for measuring the lateral force F2 applied to the valve assembly 200 supports the nozzle unit 230. [

고정프레임(110)에는 추력 로드셀(420)이 수직으로 장착되며 측정장치를 바닥에 고정시키는 역할을 담당한다.In the fixed frame 110, a thrust load cell 420 is installed vertically and fixes the measuring device to the floor.

이송프레임(130)은 고정프레임(110)과 회전형지지바(120)를 통해 연결되며, 회전형지지바(120)에 의해 전/후 방향 자유도를 가지므로 추력 로드셀(420)을 이용하여 추력을 측정할 수 있다. The transfer frame 130 is connected to the fixed frame 110 via the rotatable support bar 120 and has a forward / backward degree of freedom by the rotatable support bar 120, Can be measured.

밸브 조립체(200)는 추력(F1)을 조절하는 회전형 밸브셔터(240) 및 노즐부(230)의 조립체이며 시험대 상물에 해당한다. 베어링 블록(140)은 밸브 조립체(200)의 축을 지지하는 부품으로 축을 중심으로 회전 가능하게 제작되어 측력(F1) 방향의 자유도를 제공한다. The valve assembly 200 is an assembly of a rotary valve shutter 240 and a nozzle unit 230 for adjusting the thrust F1 and corresponds to a test set. Bearing block 140 is a component that supports the shaft of valve assembly 200 and is rotatably mounted about its axis to provide a degree of freedom in the direction of force F1.

도 4를 참조로 설명하면, 노즐부(230)를 통해 외부로 배출되는 충전기체는 확산부(231)를 따라 외부로 배출된다. 이때, 외부의 공기와 접촉됨으로써, 마찰력이 발생되며 마찰력으로 인하여 배출되는 충전기체와 수직방향의 힘이 밸브 조립체(200)에 가해지게 된다.Referring to FIG. 4, the filling gas discharged to the outside through the nozzle unit 230 is discharged to the outside along the diffusion unit 231. At this time, the valve assembly 200 is brought into contact with the outside air to generate a frictional force, and a force perpendicular to the filling gas discharged due to frictional force is applied to the valve assembly 200.

밸브 조립체(200)는 축 결합부(210)에 의해 베어링 블록(140)에 구비된 축에 결합됨으로써, 축 결합부(210)에 내장된 축을 중심으로 회전하게 된다. The valve assembly 200 is coupled to the shaft provided in the bearing block 140 by the shaft coupling portion 210 so that the valve assembly 200 rotates about an axis built in the shaft coupling portion 210.

이때, 밸브 조립체(200)의 폭을 L이라 했을 때, 축 결합부(210)에 내장된 축에 발생되는 모멘트를 롤모멘트(M2)라 한다.(F2 * L = M2)When the width of the valve assembly 200 is L, the moment generated in the shaft built in the shaft coupling portion 210 is referred to as a roll moment M2. (F2 * L = M2)

추력(F1)에 의해 밸브 조립체(200)가 밀리게 되며, 이 힘을 축 결합부(210)와 접촉하도록 고정프레임(110)에 기립된 추력 로드셀(420)이 밸브 조립체(200)의 밀림과 동기화 되어 밀림으로써 추력(F1)을 측정하게 된다.The valve assembly 200 is pushed by the thrust F1 and the thrust load cell 420 standing on the fixed frame 110 is brought into contact with the shaft assembly 210 by the pushing and pulling of the valve assembly 200 And the thrust F1 is measured by being synchronized.

또한, 추력(F1) 발생과 동시에 발생되는 측력(F2)에 의해 롤모멘트(M2)가 발생됨으로, 밸브 조립체(200) 하단에 위치된 측력 로드셀(410)이 롤모멘트(M2) 만큼 밸브 조립체(200)에 의해 가압 되거나 감압 되게 된다. 이를 토대로 측력(F2)을 산출하게 된다.The roll moment M2 is generated by the lateral force F2 generated simultaneously with the generation of the thrust F1 so that the lateral load cell 410 positioned at the lower end of the valve assembly 200 is rotated by the roll moment M2 200, respectively. And the lateral force F2 is calculated based on this.

밸브 조립체(200) 내부는 원통형상으로 형성되며, 노즐부(230)는 밸브 조립체(200)의 길이방향 중앙에 형성된다.The inside of the valve assembly 200 is formed in a cylindrical shape, and the nozzle portion 230 is formed in the longitudinal center of the valve assembly 200.

밸브셔터(240)는 밸브 조립체(200) 내부에 구비되는데, 밸브 조립체(200)의 내부 곡률을 따라 회전가능하게 구성된다.The valve shutter 240 is provided inside the valve assembly 200 and is configured to be rotatable along the inner curvature of the valve assembly 200.

밸브셔터(240)를 작동하기 위한 구동기(A)와 연결되는 구동기연결부(250)가 밸브 조립체(200) 일면에 구비되는데, 구동기연결부(250) 외측에는 밸브셔터(240)의 위치를 판별할 수 있는 지시침(251)이 구비된다.A driver connection part 250 connected to the driver A for actuating the valve shutter 240 is provided on one side of the valve assembly 200. A position of the valve shutter 240 can be determined outside the driver connection part 250 The indicator needle 251 is provided.

노즐부(230)는 밸브 조립체(200)로부터 배출되는 충전기체의 확산을 유도하기 위한 확산부(231)가 돌출 형성된다.The nozzle unit 230 is formed with a diffusion part 231 for guiding the diffusion of the filling gas discharged from the valve assembly 200.

예하중지지대(300)는 이송프레임(130)에 기립된 2개의 무게부(310)와 무게부(310)의 상단에 각각 그 양측이 고정된 예하중바(320)를 포함하여 구성된다.The preload support 300 includes two weights 310 standing on the transfer frame 130 and a preload bar 320 on both sides of which the weights 310 are fixed.

예하중바(320)가 확산부(231) 상단에 위치되도록 예하중지지대(300)가 위치되며, 예하중바(320)를 관통하여 확산부(231)에 결합가능한 볼트(330)가 예하중바(320)에 구비된다.The preload support 300 is positioned so that the preload bar 320 is positioned at the upper end of the diffusion portion 231 and the bolt 330 which can pass through the preload bar 320 and can be coupled to the diffusion portion 231, Bar 320 as shown in FIG.

위와 같이 구성되는 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치는 측력(F2)에 의해 발생하는 롤모멘트(M2) 방향 1축 및 추력(F1)이 작용하는 전/후 방향 1축에 대해 자유도를 가지므로 각각의 추력 로드셀(420), 측력 로드셀(410)을 통해 추력(F1)과 측력(F2) 측정이 가능하다.The thrust and lateral force measuring device of the thruster having the rotary valve of the present invention configured as described above is characterized in that the thrust and lateral force measuring device of the thruster having the above-described configuration is constituted by one axis in the direction of the roll moment M2 generated by the lateral force F2, It is possible to measure the thrust F1 and the lateral force F2 through the respective thrust load cell 420 and the lateral load cell 410. [

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력 측정방법은, 예하중지지대(300)에 구비된 볼트(330)를 노즐부(230)에 형성된 확산부(231) 상단에 결합시켜 밸브 조립체(200)에 예하중을 가하는 추력측정준비단계(S11)와, 밸브 조립체(200)에 기체를 충전한 후, 밸브 조립체(200)에 구비된 밸브셔터(240)를 작동시켜 기체를 확산부(231)를 따라 외부로 배출시키는 추력발생단계(S12)와, 발생된 추력(F1)에 의해 밸브 조립체(200)가 밀려나는 힘을 노즐부(230)와 대칭을 이루며 밸브 조립체(200)와 인접하도록 위치된 추력 로드셀(420)을 이용하여 측정하는 추력측정단계(S13)를 포함한다.5, the method of measuring thrust of a thruster having a rotary valve according to an embodiment of the present invention is characterized in that the bolts 330 provided in the preload support 300 are inserted into a diffusion part (not shown) formed in the nozzle part 230 (S11) of applying a preload to the valve assembly 200 by coupling the valve assembly 200 to the upper end of the valve assembly 200 and the valve shutter 240 provided in the valve assembly 200 after filling the valve assembly 200 with gas. A force generating step S12 for actuating the valve unit 200 to discharge the gas along the diffusion unit 231 to the outside and a force for pushing the valve assembly 200 by the generated thrust F1 is symmetric with the nozzle unit 230 And a thrust measuring step (S13) of measuring a thrust force by using a thrust load cell (420) positioned adjacent to the valve assembly (200).

예하중지지대(300)에 확산부(231) 상단을 볼트(330)로 체결하여 밸브 조립체(200)를 지지하게 되므로, 추력(F1) 발생시 진동이 증폭되지 않는 효과가 있다.Since the upper end of the diffusion portion 231 is fastened to the preload support 300 with the bolts 330 to support the valve assembly 200, the vibration is not amplified when the thrust F1 is generated.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 측력 측정방법은, 예하중지지대(300)에 구비된 볼트(330)를 노즐부(230)에 형성된 확산부(231) 상단에 결합시켜 밸브 조립체(200)에 예하중을 가하는 측력측정준비단계(S21)와, 밸브 조립체(200)에 기체를 충전한 후, 밸브 조립체(200)에 구비된 밸브셔터(240)를 작동시켜 기체를 확산부(231)를 따라 외부로 배출시키는 측력발생단계(S22)와, 발생된 측력(F2)에 의해 밸브 조립체(200)가 회전하는 힘을 확산부(231) 하단에 위치된 측력 로드셀(410)을 이용하여 측정하는 측력측정단계(S23)를 포함한다.6, in the lateral force measurement method of a thruster having a rotary valve according to an embodiment of the present invention, a bolt 330 provided in the preload support 300 is inserted into a diffusion part (not shown) formed in the nozzle part 230 231 of the valve assembly 200 to apply a preload to the valve assembly 200 after the valve assembly 200 is filled with the gas and the valve shutter 240 provided in the valve assembly 200, A lateral force generating step S22 for discharging the gas along the diffusion part 231 to the outside by driving the valve assembly 200 at the lower end of the diffusion part 231 by the action of the generated lateral force F2, And a lateral force measurement step S23 for measuring the lateral force using the lateral force load cell 410.

예하중지지대(300)에 확산부(231) 상단이 볼트(330)로 체결되어 밸브 조립체(200)에 예하중을 가하게 됨으로, 추력(F1) 발생시 측력(F2)이 상/하 방향 중 어느 한 방향으로 발생하더라도 측력(F2)의 크기 및 방향을 측정할 수 있는 효과가 있다.The upper end of the diffusion portion 231 is fastened to the preload support 300 by the bolts 330 and the preload is applied to the valve assembly 200 so that when the thrust F1 is generated, The magnitude and direction of the lateral force F2 can be measured.

도 7 내지 도 9에는 위와 같이 구성되고, 측정되는 본 발명의 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치가 실제 제작되어 추력(F1) 및 측력(F2) 측정을 실시한 것으로, 밸브 조립체(200)의 길이방향 힘의 측정과 상하방향 힘의 측정이 동시에 이루어지므로, 추력(F1)과 측력(F2)이 동시에 측정됨으로써 2축 다시말해서 다축 추력측정 장치가 구현되었다.7 to 9 show a thrust and a lateral force measuring device of the thruster having the rotary type valve of the present invention, which is constructed as described above, and actually measures the thrust F1 and the lateral force F2, And the vertical force is measured at the same time. Therefore, the thrust F1 and the lateral force F2 are measured at the same time, thereby realizing a biaxial, multi-axial thrust measuring device.

또한, 앞서 기술하였듯이, 밸브 조립체(200)가 예하중지지대(300)에 의해 예하중이 인가된 상태가 유지됨으로, 추력(F1) 발생시 진동이 증폭되지 않으며, 측력(F2)의 발생방향에 상관없이 측력(F2) 측정이 가능하며, 그 방향 또한 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, since the valve assembly 200 is maintained in a state in which the preload is applied by the preload support 300, the vibration is not amplified when the thrust F1 is generated, and the direction of the lateral force F2 It is possible to measure the lateral force F2 without measuring the direction, and the direction can also be measured.

100: 지지부 110: 고정프레임
120: 회전형지지바 130: 이송프레임
140: 베어링 블록 200: 밸브 조립체
210: 축 결합부 220: 기체공급부
230: 노즐부 231: 확산부
240: 밸브셔터 250: 구동기연결부
251: 지시침 300: 예하중지지대
310: 무게부 320: 예하중바
330: 볼트 400: 측정부
410: 측력 측정용 로드셀 420: 추력 로드셀
S11: 추력측정준비단계 S12: 추력발생단계
S13: 추력측정단계
S21: 측력측정준비단계 S22: 측력발생단계
S23: 측력측정단계100: Support part 110: Fixing frame
120: rotatable support bar 130: transport frame
140: Bearing block 200: Valve assembly
210: shaft coupling part 220: gas supply part
230: nozzle unit 231:
240: valve shutter 250: actuator connecting portion
251: indicating needle 300: preloading support
310: weight portion 320: preload bar
330: bolt 400: measuring part
410: load cell for measurement of force 420: thrust load cell
S11: Thrust measurement preparation step S12: Thrust generation step
S13: Thrust measurement step
S21: Measuring preparation for lateral force measurement S22:
S23: Measurement of lateral force

Claims (7)

바닥에 고정된 고정프레임의 양측에 각각의 하단이 고정된 2개 이상의 회전형지지바와, 각각의 상기 회전형지지바의 상단이 고정되며 상기 고정프레임과 동일 폭인 이송프레임과, 상기 이송프레임 위에 부착되며 상기 이송프레임의 폭방향을 따라 회전가능한 축을 형성하도록 마주보도록 기립된 2개의 베어링 블록으로 구성된 지지부;
상기 베어링 블록에 구비된 축에 장착되는 축 결합부가 폭방향 일면에 부착되며, 길이방향 일면에 기체공급부가 형성되어 상기 기체공급부를 통해 내부에 충전된 기체를 배출하기 위한 노즐부가 상기 축 결합부와 대칭을 이루며 형성되고, 상기 노즐부를 개폐하는 밸브셔터가 구비된 박스상의 밸브 조립체;
상기 밸브 조립체에 예하중을 가할 수 있도록 상기 이송프레임에 구비된 예하중지지대;
상기 밸브 조립체 하단에 위치되도록 상기 이송프레임에 구비된 측력 측정용 로드셀과, 상기 축 결합부로부터 힘을 전달받을 수 있도록 상기 고정프레임에 고정된 추력 로드셀로 구성된 측정부;를 포함하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력과 측력 측정장치.A transfer frame having two or more rotatable support bars with respective lower ends fixed to both sides of a fixed frame fixed to the floor, a transfer frame fixed to an upper end of each rotatable support bar and having the same width as the fixed frame, And two bearing blocks erected to face each other to form a rotatable shaft along the width direction of the transfer frame;
A shaft coupling portion mounted on a shaft provided in the bearing block is attached to one surface in a width direction, a gas supply portion is formed on one surface in the longitudinal direction, and a nozzle portion for discharging the gas filled in the gas supply portion through the gas supply portion, A valve assembly on the box formed symmetrically and provided with a valve shutter for opening and closing the nozzle section;
A preload support provided on the transfer frame for applying a preload to the valve assembly;
And a measurement unit including a load cell for measuring the lateral force provided on the transfer frame so as to be positioned at the lower end of the valve assembly and a thrust load cell fixed to the fixed frame to receive a force from the shaft coupling unit, Thrust and lateral force measuring device of a thruster. 제1항에 있어서,
상기 밸브 조립체 내부는 원통형상으로 형성되며, 상기 노즐부는 상기 밸브 조립체의 길이방향 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 추력 및 측력 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the inside of the valve assembly is formed in a cylindrical shape, and the nozzle portion is formed in the longitudinal center of the valve assembly. 제2항에 있어서,
상기 밸브셔터는 상기 밸브 조립체 내부에 구비되며,
상기 밸브셔터는 상기 밸브 조립체의 내부 곡률을 따라 회전 가능한 것을 특징으로 하는 추력 및 측력 측정장치.3. The method of claim 2,
Wherein the valve shutter is provided within the valve assembly,
Wherein the valve shutter is rotatable along the inner curvature of the valve assembly. 제2항에 있어서,
구동기연결부 외측에는 상기 밸브셔터의 위치를 판별할 수 있는 지시침이 구비된 것을 특징으로 하는 추력 및 측력 측정장치.3. The method of claim 2,
And an indication needle is provided on the outside of the driver connection part to identify the position of the valve shutter. 제2항에 있어서,
상기 예하중지지대는 상기 이송프레임에 기립된 2개의 무게부와 상기 무게부의 상단에 각각 그 양측이 고정된 예하중바를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 추력 및 측력 측정장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the preload support base comprises two weight portions standing on the transport frame and an preload bar on both sides of which are fixed the top of the weight portion. 제5항에 있어서,
상기 예하중바가 확산부 상단에 위치되도록 상기 예하중지지대가 위치되며,
상기 예하중바를 관통하여 상기 확산부에 결합가능한 볼트가 상기 예하중바에 구비된 것을 특징으로 하는 추력 및 측력 측정장치. 6. The method of claim 5,
The preload bar is positioned such that the preload bar is positioned at the top of the diffuser,
And a bolt penetrating through the preload bar and engageable with the diffusion unit is provided on the preload bar. 예하중지지대에 구비된 볼트를 노즐부에 형성된 확산부 상단에 결합시켜 밸브 조립체에 예하중을 가하는 측정준비단계;
상기 밸브 조립체에 기체를 충전한 후, 상기 밸브 조립체에 구비된 밸브셔터를 작동시켜 상기 기체를 상기 확산부를 따라 외부로 배출시키는 추력발생단계;
발생된 추력에 의해 상기 밸브 조립체가 밀려나는 힘을 상기 노즐부와 대칭을 이루며 상기 밸브 조립체와 인접하도록 위치된 추력 로드셀을 이용하여 측정하고,
발생된 측력에 의해 상기 밸브 조립체가 회전되는 힘을 상기 확산부 하단에 위치된 측력 측정용 로드셀을 이용하여 측정하는 측정단계;를 포함하는 회전형 밸브를 갖는 추력기의 추력 측정방법. A measurement preparation step of attaching a bolt provided in the preload support to an upper end of a diffusion part formed in the nozzle part to apply a preload to the valve assembly;
A thrust generating step of charging the gas in the valve assembly and then operating a valve shutter provided in the valve assembly to discharge the gas along the diffusion unit to the outside;
And a force for pushing the valve assembly by a generated thrust is measured using a thrust load cell positioned symmetrical to the nozzle unit and positioned adjacent to the valve assembly,
And a measuring step of measuring a force by which the valve assembly is rotated by the generated lateral force using a load cell for measuring lateral force located at a lower end of the diffusion part.
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