일반기술

동력전달계의 추력과 마력 동시 측정장치

본 장치는 추력선상에 일치한 축방향과 회전방향으로 동시에 운동하는 엔진마운트축을 베어링 구조물에 연결하여 엔진에 의한 힘을 마찰력 없이 두 로드셀(load cell)에 전달하고 이를 통해 추력과 마력을 동시에 측정할 수 있도록 만든 장치이다. 본 장치는 엔진마운트 고정대와 균형무게추가 양끝에 설치되는 토크축을 2개의 베어링 구조물로 지지하고, 이 토크축에 축방향과 회전방향에 대하여 자유로이 움직이는 베어링을 설치하여 이에 추력측정장치와 마력측정장치를 연결하여 로드셀을 이용, 추력과 마력을 동시에 측정할 수 있게 제작되었다. 기존의 피스톤엔진에 대한 마력측정은 토크축에 연결된 진자(pendulum)의 회전량과 회전수를 측정하여 구할 수 있었고, 추력은 엔진을 실은 시험대를 수평자유운동을 시켜 그 변위를 구하여 측정하였다. 하지만 피스톤 엔진의 토크로 인한 회전량을 사람의 눈으로 확인하는 데 정확도에 한계가 있고, 추력 또한 마력수가 작은 소형엔진의 경우 추력을 측정하는 시험대 전체를 움직이는 데 필요한 충분한 힘을 낼 수 없는 문제와, 추력과 마력을 따로 측정하는 데 따라 시간과 비용이 중복되는 문제가 있다. 본 기술은 엔진에 연결되는 토크축이 축방향과 회전방향에 대하여 동시에 자유로이 움직이는 베어링 장치를 설치하여, 엔진의 추력측정시 토크에 의하여 마찰력을 상쇄시키고, 마력측정시 추력에 의한 마찰력을 없애 두 힘을 동시에 보다 정확한 데이터로 얻을 수 있게 한다 본 장치에서 추력과 마력을 측정하는 과정을 좀 더 자세히 살펴보면, 다음과 같다. 엔진마운트 고정대에 소형엔진을 연결시키고 구동시키면, 토크축이 회전되면서 축의 방향으로 추력이 전달된다. 이 추력은 토크축에 설치된 축방향과 회전방향에 대하여 동시에 자유로이 움직이는 베어링 장치를 통해 추력전달장치의 추력전달덮개에 붙은 로드셀로 전달된다. 이 로드셀은 시험대 한쪽 끝에 설치된 변형측정기와 연결되어 추력의 크기를 측정한다. 한편 이와 동시에 토크축을 통해 전달된 엔진의 토크가 마력측정장치의 로드셀로 전달되고 이 역시 변형측정기에 의해 측정된다. 이 때 추력 및 마력전달장치와 토크축을 연결하는 베어링은 추력측정시에는 토크에 의한 마찰력을 상쇄시키는 작용을 하고 마력측정시에는 추력에 의한 마찰력을 없애 두 힘을 동시에 측정할 수 있게 한다. 또 추력전달 덮개는 로드셀에 미치는 충격을 완화시키는 역할도 겸한다. 한편 본 장치는 간편하게 제작되고 구조물의 중량을 줄여 이동을 편하게 했으며 실험시간을 단축시키는 잇점도 있다