KR101446227B1 - Unconfined compression test device for offshore wind power substructure available eccentric load loading - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 1축 압축 시험 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 해상풍력 지지구조물의 거동을 확인하기 위한 시험 시 하중을 축선을 따라 가함과 동시에 좌우로 이동이 가능하도록 하여 지반의 유동에 따라 해상풍력 구조물이 구속압에서 벗어나서 현실에 부합되는 거동을 보이도록 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 구조물용 1축 압축 시험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a uniaxial compression testing apparatus, and more particularly, to an apparatus and method for testing a uniaxial compression test apparatus capable of applying a load along an axis during a test for confirming the behavior of an offshore wind force supporting structure, And a uniaxial compression test apparatus for an offshore wind power structure capable of eccentric load-carrying to move away from the confining pressure and to exhibit a behavior conforming to reality.
해상풍력 발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.Offshore wind power generation refers to a power generation system in which a wind turbine is installed in a lake, a fjord terrain, or a coastal waterside, and the kinetic energy of the wind blowing there is converted into mechanical energy by rotating wings to obtain electricity.
2008년 말까지 해상풍력 발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473㎿이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350㎿가 추가되었다.By the end of 2008, the total cumulative capacity of offshore wind turbines was 1,473 MW, slightly more than 1% of the total cumulative wind capacity, and in 2008, 350 MW, a 30% increase, was added.
해상풍력 발전의 장점으로는 국토가 비좁은 국가에서 풍력터빈을 설치할 수 있는 지역을 구하기란 쉽지 않다. 즉 육상풍력 발전의 경우 설치 부지의 한계가 있다는 말이다. 이에 비해 해상은 부지확보가 양호해 대규모 풍력발전 단지 조성이 가능하다.As for the advantages of offshore wind power generation, it is not easy to find an area where wind turbines can be installed in a country with a narrow land area. In other words, in the case of onshore wind power generation, there is a limitation of installation site. On the other hand, it is possible to construct a large-scale wind power generation complex with a good land acquisition.
또한, 해상은 장애물의 감소로 바람의 난류와 높이나 방향에 따른 풍속변화가 적기 때문에 유사 조건의 육상풍력 발전에 비해 상대적으로 낮은 피로하중으로 약 1.5~2배의 높은 발전량을 유지할 수 있고, 해상풍력 발전의 경우 해안과 떨어져 설치되기 때문에 풍력터빈의 대형화로 인하여 발생되는 소음과 시각적인 위압감 같은 문제를 해소할 수 있다.In addition, due to the reduction of obstacles, the sea level can be maintained to be 1.5 ~ 2 times higher than that of land-based wind power generation under similar conditions due to less turbulence of wind and change of wind speed according to its height or direction. In the case of power generation, since it is installed off the coast, problems such as noise caused by the enlargement of the wind turbine and visual over-pressure can be solved.
그리고 해상에 설치된 풍력발전 단지는 뛰어난 경관을 연출한다. 실례로 덴마크 미델그룬덴은 세계적인 해상풍력 발전단지 조성의 성공사례로 알려지면서 전력 생산뿐만 아니라 관광 투어 코스로도 인기를 끌고 있고, 바닷물 속에 잠겨 있는 풍력터빈 지지대가 어류와 해저 생물의 좋은 산란처 역할을 하여 어획량이 늘고 바닷물 위의 풍력터빈 지지대는 철새들의 쉼터 역할을 하고 있다.And the wind turbines installed on the sea make an excellent landscape. For example, in Denver, Denmark, Lunden is known as a successful example of building a global offshore wind farm, becoming a popular sightseeing tour route as well as power production, and the wind turbine support in the seawater serves as a good spawning ground for fish and sea creatures And the wind turbine support on seawater serves as a shelter for migratory birds.
해상풍력 발전 시설물은 크게 터빈, 블레이드, 타워 등의 상부구조물과, 지지구조물로 나뉜다.Offshore wind power facilities are largely divided into superstructures such as turbines, blades, towers, and support structures.
먼저, 상부구조물은 기본적으로 육상용 풍력발전과 동일한 기술을 적용한다. 해상용 풍력발전의 수명은 25년 정도이며 육상보다 대용량인 3~5㎿ 이상의 풍력터빈을 적용한다. 각 요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.First, the superstructure basically applies the same technology as for land-based wind power generation. The life span of marine wind power generation is about 25 years, and the wind turbine of 3 ~ 5 MW or more, which is larger than that on land, is applied. Each element is designed and coated to prevent corrosion damage due to salt.
그리고 지지구조물(Substructure)은 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.Substructure can be divided into four types.
중력식 타입(Gravity based foundation type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력 발전단지에 사용된 타입으로 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상풍력 발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용 가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m 이다.The gravity based foundation type was used in the early offshore wind farms as it was easy to build and install and was applied to Vindeby, Middelgrunden offshore wind farms. It can be used at relatively shallow water depths of 6 ~ 10m and maintain its position by its frictional force with its own weight and sea floor. The base diameter is 12 ~ 15m.
모노파일 타입(Monopile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력 발전단지 기초 방식이며, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력 발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m 이다.The Monopile type is the most widely used offshore wind farm complex, and can be installed at depths of 25 to 30 meters. Horns Rev and North Hoyle offshore wind farms have been applied to large-scale complexes in which the large diameter piles are fixed by driving or drilling on the sea floor. This is good. The base diameter is 3 ~ 3.5m.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력 발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.The jacket type is a type that is showing much interest in the present state of the offshore wind farm and is being demonstrated, and it can be installed at a depth of 20 ~ 80m. This type, applied in the UK's "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" project, is supported by a jacketed structure and secured to the seafloor by piles or piles. It is a structure of large water depth ocean, has high track record and high reliability, and is economically advantageous when used in large-scale complex construction like monophasic type.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있으며 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 국가에서 연구 중에 있다. Floating type is a mandatory task for future deep-sea wind power generation and is being studied in many countries to be installed at a depth of 40 ~ 900m.
한편, 이러한 해상풍력 지지구조물은 외부 환경에 따라 설치 후 축방향으로 압축력을 받는 데, 지지구조물의 안정성을 평가하기 위해서는 해상환경에서의 정확한 압축력에 따른 변형 거동 측정이 필요하다.In order to evaluate the stability of the support structure, it is necessary to measure the deformation behavior according to the correct compressive force in the marine environment.
이러한 압축력에 따른 변형 거동 측정을 위해 일반적으로 1축 압축 장치를 이용하여 시험한다.In order to measure the deformation behavior according to this compressive force, it is generally tested using a uniaxial compression device.
즉, 1축 압축 장치는 토조에 지지구조물 모형인 구조물을 설치하고, 1축 압축 장치의 압축기를 이용하여 구조물 상단을 축방향으로 압축하여 시험한다.That is, the uniaxial compression device is constructed by mounting a structure, which is a support structure model, in the trough and compressing the upper end of the structure in the axial direction by using the compressor of the uniaxial compression device.
그러나 이러한 종래의 1축 압축 장치는 1개의 축선을 따라가는 압축기가 존재하며, 압축을 받는 부분, 즉 구조물은 1축을 따라서 압축을 받게 된다.However, in such a conventional uniaxial compression apparatus, there is a compressor that follows one axis, and the portion to be compressed, that is, the structure is compressed along one axis.
그런데 압축을 받는 부분이 토사와 같은 유동성을 가지는 지반에 묻혀 있는 경우는 그 축선을 따라 압축을 받게 되면 토사의 유동에 의한 회전을 구속받게 되고, 이러한 구속압은 현실과는 다른 압축력을 받게 되어 실제 상황과는 다른 모사를 보이게 되는 문제점이 있다.However, in the case where the part to be compressed is buried in the ground having fluidity like the soil, if the compression is performed along the axis, the rotation due to the flow of the earth and sand is restrained. And the like.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해상풍력 지지구조물의 안정성을 평가하기 위한 시험 시 하중을 축선을 따라 가함과 동시에 좌우로 이동이 가능하도록 하여 지반의 유동에 따라 해상풍력 지지구조물이 구속압에서 벗어나서 현실에 부합되는 거동을 보이도록 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and it is an object of the present invention to provide a structure for supporting an offshore wind force supporting structure according to the flow of ground, The present invention provides a uniaxial compression test apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically load-bearing the test piece so as to exhibit a behavior conforming to reality.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,
토사가 내부에 적재되고, 시험 모형인 해상풍력 지지구조물이 근입되도록 내부에 공간부가 형성되고, 상면이 개방된 토조와; 상기 토조의 상부에 결합되고, 내부 중앙부에 상기 해상풍력 지지구조물의 상단부가 위치하는 프레임과; 상기 프레임 양단에서 서로 대칭되는 위치에 설치되는 제 1, 2회전 모터와; 상기 제 1회전 모터에 일단이 고정되고, 상기 제 2회전 모터에 타단이 고정되는 견인 와이어와; 상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 견인 와이어를 상기 해상풍력 지지구조물의 상단부로 안내하는 하부 도르래와; 상기 해상풍력 지지구조물의 상단에 결합되는 하부 재하기와; 상기 하부 재하기와 결합되고, 상기 제 1, 2회전 모터의 회전에 따라 상기 견인 와이어에 의해 발생되는 하중에 의해 상기 하부 재하기에 압력을 가하며, 상기 해상풍력 지지구조물의 회전에 따라 좌우로 이동되는 축선이 가변되는 상부 재하기와; 상기 상부 재하기의 양단에 설치되어 상기 견인 와이어를 안내하는 상부 도르래와; 상기 상부 재하기와 하부 재하기 사이에 설치되는 제 1로드셀; 및 상기 견인 와이어에 각각 설치되되, 상기 상부 도르래와 하부 도르래 사이에 각각 설치되는 제 2로드셀로 이루어지는 것을 특징으로 한다.An earth surface having an upper surface and an open space formed therein so that the gravel is piled up inside and the offshore wind force supporting structure as a test model is inserted; A frame coupled to an upper portion of the tundra and having an upper end portion of the offshore wind force supporting structure located at an inner central portion thereof; A first and a second rotary motors installed at positions symmetrical to each other at both ends of the frame; A pulling wire having one end fixed to the first rotating motor and the other end fixed to the second rotating motor; A lower pulley installed at one side of the frame and guiding the tow wire to an upper end of the offshore wind force supporting structure; A lower member coupled to an upper end of the offshore wind power support structure; Wherein the first and second rotary motors are coupled to the lower member and apply pressure to the lower member by a load generated by the pulling wire in accordance with rotation of the first and second rotary motors, An upper member having a variable axial axis; An upper pulley installed at both ends of the upper member to guide the tow wires; A first load cell installed between the upper material and the lower material; And a second load cell which is respectively installed on the pulling wire and installed between the upper pulley and the lower pulley, respectively.
여기에서, 상기 하부 도드래는 상기 해상풍력 지지구조물 측으로 연장되도록 상기 프레임에 설치되는 받침대의 끝단에 설치된다.Here, the lower dowel is installed at an end of a pedestal installed on the frame so as to extend toward the offshore wind power supporting structure.
여기에서 또한, 상기 하부 재하기는 원기둥 형태로 형성되되, 상기 해상풍력 지지구조물의 상단에 결합되도록 저면에 삽입턱이 돌출 형성되고, 상단 중앙부에 상기 상부 재하기가 삽입되도록 그 단면 형상이 U자 형태인 결합홈이 형성된다.In addition, the bottom material is formed in a cylindrical shape, and an inserting protrusion is protruded on a bottom surface to be coupled to an upper end of the offshore wind power supporting structure, and the cross-sectional shape of the upper material is inserted into a U- Is formed.
여기에서 또, 상기 상부 재하기는 사각 판 형태로 형성되어 양단에 상기 상부 도르래가 회전 가능하도록 결합되는 본체와; 상기 본체의 하단 중앙부에서 수직으로 돌출 형성되되, 그 단면 형상이 U자 형태로 형성되어 상기 하부 재하기의 결합홈에 삽입되는 결합턱으로 이루어진다.Here, the upper member may be formed in the shape of a rectangular plate and may be rotatably coupled to both ends of the upper member; And a coupling protrusion protruded vertically from a lower central portion of the main body, the coupling protrusion being formed in a U-shaped cross-sectional shape and inserted into the coupling groove of the lower component.
여기에서 또, 상기 하부 재하기의 결합홈과 상부 재하기의 결합턱 사이에는 상기 제 1로드셀에 압축력이 가해지도록 갭(g)을 갖는다.Here, a gap (g) is provided between the engaging groove of the lower member and the engaging jaw of the upper member so that a compressive force is applied to the first load cell.
여기에서 또, 상기 제 1로드셀은 링 형태로 형성되되, 상기 하부 재하기와 상부 재하기에서 이탈되는 것을 방지하도록 상단과 하단에 각각 제 1, 2단턱이 형성된다.Here, the first load cell is formed in a ring shape, and first and second stages are formed at the upper and lower ends, respectively, to prevent the lower load and the upper load from being separated from each other.
여기에서 또, 상기 하부 재하기의 상면과 상기 상부 재하기의 저면에는 상기 제 1로드셀의 제 1, 2단턱과 결합되는 제 3, 4단턱이 각각 형성된다.Here, the upper surface of the lower member and the lower surface of the upper member are respectively formed with third and fourth stages coupled with the first and second stages of the first load cell, respectively.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치에 따르면, 해상풍력 지지구조물의 안정성 평가를 위한 시험 시 하중을 축선을 따라 가함과 동시에 좌우로 이동이 가능하도록 하여 지반의 유동에 따라 해상풍력 지지구조물이 구속압에서 벗어나서 현실에 부합되는 거동을 보이도록 하여 실제 상황과 동일한 모사를 수행할 수 있다.According to the uniaxial compression test apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads of the present invention, which is configured as described above, it is possible to load the load along the axis while moving it to the left and right in the test for evaluating the stability of the off- In this way, it is possible to perform the same simulation as the actual situation by allowing the offshore wind force supporting structure to deviate from the confining pressure according to the ground flow and to exhibit the behavior conforming to reality.
도 1은 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치 중 하부 재하기와 상부 재하기의 결합 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.1 is a perspective view showing a configuration of a uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loading loads according to the present invention.
2 is a front view of Fig.
3 is a cross-sectional view of a combined state of a lower member and an upper member of a uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention.
4 is an explanatory view for explaining the operation of the uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치 중 하부 재하기와 상부 재하기의 결합 상태의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing the construction of a uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, Sectional view of a combined state of a lower member and an upper member of a uniaxial compression test apparatus for an offshore wind power support structure.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치(1)는, 토조(10)와, 프레임(20)과, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)와, 견인 와이어(W)와, 하부 도르래(R1)와, 하부 재하기(30)와, 상부 재하기(40)와, 상부 도르래(R2)와, 제 1로드셀(50)과, 제 2로드셀(60)로 이루어진다.1 to 3, the uniaxial
먼저, 토조(10)는 토사가 내부에 적재되고, 시험 모형인 해상풍력 지지구조물(100)이 근입되도록 내부에 공간부(11)가 형성되도록 금속, 합성수지, 콘크리트 등의 재질로 육면체 형태로 형성되고, 상면이 개방된 형태로 형성된다.
First, the
그리고 프레임(20)은 토조(10)의 상부에 결합되고, 내부 중앙부에 해상풍력 지지구조물(100)의 상단부가 위치한다. 여기에서, 프레임(20)은 하기에서 설명할 하부 도드래(R1)가 해상풍력 지지구조물(100) 측으로 연장되도록 하부 도드래(R1)를 고정하는 받침대(21)를 구비하는 것이 바람직하다.
The
또한, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)는 프레임(20) 양단에서 서로 동일 높이를 가지도록 서로 대칭되는 위치에 설치된다. 이때, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)는 서로 다른 방향으로 회전되어 하기에서 설명할 견인 와이어(W)를 당긴다.
Further, the first and second rotary motors M1 and M2 are provided at positions symmetrical to each other so as to have the same height at both ends of the
또, 견인 와이어(W)는 제 1회전 모터(M1)에 일단이 고정되고, 제 2회전 모터(M2)에 타단이 고정된다. 이때, 견인 와이어(W)는 복수개가 구비될 수 있다.
One end of the traction wire W is fixed to the first rotation motor M1 and the other end is fixed to the second rotation motor M2. At this time, a plurality of traction wires W may be provided.
또, 하부 도르래(R1)는 프레임(20)의 받침대(21) 끝단에서 회전 가능하도록 설치되어 견인 와이어(W)를 해상풍력 지지구조물(100)의 상단부로 안내한다. 이때, 하부 도르래(R1)는 견인 와이어(W)의 개수에 대응되는 개수로 설치된다.
The lower pulley R1 is rotatably installed at the end of the
한편, 하부 재하기(30)는 해상풍력 지지구조물(100)의 상단에 결합되도록 원기둥 형태로 형성되되, 해상풍력 지지구조물(100)의 상단에 결합되도록 저면에 삽입턱(31)이 돌출 형성되고, 상단 중앙부에 하기에서 설명할 상부 재하기(40)가 삽입되도록 그 단면 형상이 U자 형태인 결합홈(33)이 형성된다. 여기에서, 상기 하부 재하기(30)의 상면에는 하기에서 설명할 제 1로드셀(50)의 제 1단턱(51)과 결합되는 제 3단턱(35)이 형성된다.
The
그리고 상부 재하기(40)는 사각 판 형태로 형성되어 양단에 상부 도르래(R2)가 회전 가능하도록 결합되는 본체(41)와, 본체(41)의 하단 중앙부에서 수직으로 돌출 형성되되, 그 단면 형상이 U자 형태로 형성되어 하부 재하기(30)의 결합홈(33)에 삽입되는 결합턱(43)으로 이루어져서, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)의 회전에 따라 견인 와이어(W)에 의해 발생되는 하중에 의해 하부 재하기(30)에 압력을 가하며, 해상풍력 지지구조물(100)의 회전에 따라 좌우로 이동되는 축선이 가변된다. 여기에서, 상부 재하기(40)의 결합턱(43)은 하부 재하기(30)의 결합홈(33)과 갭(g)을 가지도록 형성되어 갭(g)에 의해 하기에서 설명할 제 1로드셀(50)에 압축력이 가해지도록 한다. 여기에서 또한, 상부 재하기의 저면에는 하기에서 설명할 제 1로드셀(50)의 제 2단턱(53)과 결합되는 제 4단턱(45)이 형성된다.
The
또한, 상부 도르래(R2)는 상부 재하기(40)의 양단에서 회전 가능하도록 설치되어 견인 와이어(W)를 안내한다. 이때, 상부 도르래(R2)는 견인 와이어(W)의 개수에 대응되는 개수로 설치된다.
Further, the upper pulley R2 is rotatably installed at both ends of the
또, 제 1로드셀(50)은 상부 재하기(40)와 하부 재하기(30) 사이에 설치되도록 링 형태로 형성되고, 하부 재하기(30)와 상부 재하기(40)에서 이탈되는 것을 방지하도록 상단과 하단에 각각 제 1, 2단턱(51, 53)이 형성된다.
The
한편, 제 2로드셀(60)은 원기둥 형태로 형성되고, 상부 도르래(R2)와 하부 도르래(R1) 사이에 각각 위치하도록 견인 와이어(W)에 설치된다.
The
이하, 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.4 is an explanatory view for explaining the operation of the uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentrically loaded loads according to the present invention.
먼저, 토조(10) 내에 토사를 채우고, 실험에 적용되기 위한 해상풍력 지지구조물(100)을 근입시킨다.First, the soil is filled in the
그리고 해상풍력 지지구조물(100) 내부에 토사를 채운 다음, 하부 재하기(30)를 해상풍력 지지구조물(100)의 상단에 결합시킨다.Then, the inside of the offshore wind
계속해서, 제 1로드셀(50)을 하부 재하기(30)에 결합하고, 상부 재하기(40)의 결합턱(43)을 하부 재하기(30)의 결합홈(33)에 삽입시킨다.Subsequently, the
이어서, 견인 와이어(W)를 상부 재하기(40)의 본체(41) 상면에 거치시키고, 견인 와이어(W)의 양단을 상부 도르래(R2)에 거치한다.Subsequently, the traction wire W is mounted on the upper surface of the
그런 다음, 견인 와이어(W) 양단 동일 위치에 제 2로드셀(60)의 상단을 결합하고, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)에서 인출된 견인 와이어(W)를 제 2로드셀(60)의 하단에 각각 연결하여 설치를 완료한다. 한편, 제 1로드셀(50)과, 제 2로드셀(60) 및 제 1, 2회전 모터(M1, M2)를 제어부(미도시) 측에 연결시킨다.Then the upper end of the
이러한 상태에서, 제 1, 2회전 모터(M1, M2)를 회전시키면 견인 와이어(W)가 당겨지면서 상부 재하기(40)에 수직 하중이 발생하게 된다.In this state, when the first and second rotary motors M1 and M2 are rotated, the pulling wire W is pulled and a vertical load is generated in the
그러면, 상부 재하기(40)의 압력이 제 1로드셀(50)과 하부 재하기(30)를 통해 해상풍력 지지구조물(100)에 압력을 가하여 토조(10)의 토사 내부로 근입되도록 한다.Then, the pressure of the
한편, 해상풍력 지지구조물(100)에 압축력이 가해질 시 도 4에 도시된 바와 같이 토사가 유동성을 가지는 경우 토사의 유동에 의해 해상풍력 지지구조물(100)이 회전하게 된다.On the other hand, when the compressive force is applied to the offshore wind
해상풍력 지지구조물(100)이 회전하면 상부 재하기(40)가 동일 각도로 함께 회전하게 된다. 이때, 견인 와이어(W)의 각도도 함께 가변되고, 견인 와이어(W)의 길이 차이는 제어부 측에서 각각의 제 2로드셀(60)에 가해지는 압력 차이를 통해 제 1, 2회전 모터(M1, M2)의 회전을 제어하여 보정한다.When the offshore wind
이로 인해 계속해서 상부 재하기(40)가 해상풍력 지지구조물(100)이 회전하여도 동일 축선으로 회전, 즉 이동되어 압력을 가할 수 있다.Accordingly, even when the offshore wind
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
10 : 토조 20 : 프레임
30 : 하부 재하기 40 : 상부 재하기
50, 60 : 제 1, 2로드셀 M1, M2 : 제 1, 2회전 모터
R1, R2 : 하부, 상부 도르레 W : 견인 와이어10: frame 20: frame
30: Substrate 40: Substrate
50, 60: first and second load cells M1, M2: first and second rotary motors
R1, R2: Lower and upper pulley W: Traction wire
Claims (7)
상기 토조의 상부에 결합되고, 내부 중앙부에 상기 해상풍력 지지구조물의 상단부가 위치하는 프레임과;
상기 프레임 양단에서 서로 대칭되는 위치에 설치되는 제 1, 2회전 모터와;
상기 제 1회전 모터에 일단이 고정되고, 상기 제 2회전 모터에 타단이 고정되는 견인 와이어와;
상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 견인 와이어를 상기 해상풍력 지지구조물의 상단부로 안내하는 하부 도르래와;
상기 해상풍력 지지구조물의 상단에 결합되는 하부 재하기와;
상기 하부 재하기와 결합되고, 상기 제 1, 2회전 모터의 회전에 따라 상기 견인 와이어에 의해 발생되는 하중에 의해 상기 하부 재하기에 압력을 가하며, 상기 해상풍력 지지구조물의 회전에 따라 좌우로 이동되는 축선이 가변되는 상부 재하기와;
상기 상부 재하기의 양단에 설치되어 상기 견인 와이어를 안내하는 상부 도르래와;
상기 상부 재하기와 하부 재하기 사이에 설치되고, 링 형태로 형성되되, 상기 하부 재하기와 상부 재하기에서 이탈되는 것을 방지하도록 상단과 하단에 각각 제 1, 2단턱이 형성되는 제 1로드셀; 및
상기 견인 와이어에 각각 설치되되, 상기 상부 도르래와 하부 도르래 사이에 각각 설치되는 제 2로드셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.An earth surface having an upper surface and an open space formed therein so that the gravel is piled up inside and the offshore wind force supporting structure as a test model is inserted;
A frame coupled to an upper portion of the tundra and having an upper end portion of the offshore wind force supporting structure located at an inner central portion thereof;
A first and a second rotary motors installed at positions symmetrical to each other at both ends of the frame;
A pulling wire having one end fixed to the first rotating motor and the other end fixed to the second rotating motor;
A lower pulley installed at one side of the frame and guiding the tow wire to an upper end of the offshore wind force supporting structure;
A lower member coupled to an upper end of the offshore wind power support structure;
Wherein the first and second rotary motors are coupled to the lower member and apply pressure to the lower member by a load generated by the pulling wire in accordance with rotation of the first and second rotary motors, An upper member having a variable axial axis;
An upper pulley installed at both ends of the upper member to guide the tow wires;
A first load cell installed between the upper member and the lower member and formed in a ring shape and having first and second stages formed at the upper and lower ends respectively to prevent the lower member and the upper member from being separated from each other; And
And a second load cell installed on the pulling wire, the second load cell being installed between the upper pulley and the lower pulley, respectively, and the uniaxial compression testing device for an offshore wind force supporting structure capable of loading an eccentric load.
상기 하부 도드래는,
상기 해상풍력 지지구조물 측으로 연장되도록 상기 프레임에 설치되는 받침대의 끝단에 설치되는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.The method according to claim 1,
Wherein the lower downdraft comprises:
Wherein the windscreen is installed at an end of a pedestal installed on the frame so as to extend toward the offshore wind force supporting structure.
상기 하부 재하기는,
원기둥 형태로 형성되되, 상기 해상풍력 지지구조물의 상단에 결합되도록 저면에 삽입턱이 돌출 형성되고, 상단 중앙부에 상기 상부 재하기가 삽입되도록 그 단면 형상이 U자 형태인 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.The method according to claim 1,
The undergarment comprises:
A coupling groove having a U-shaped cross-sectional shape is formed so as to be inserted into the upper end of the upper end center portion, Uniaxial compression test equipment for offshore wind support structures capable of eccentric load.
상기 상부 재하기는,
사각 판 형태로 형성되어 양단에 상기 상부 도르래가 회전 가능하도록 결합되는 본체와;
상기 본체의 하단 중앙부에서 수직으로 돌출 형성되되, 그 단면 형상이 U자 형태로 형성되어 상기 하부 재하기의 결합홈에 삽입되는 결합턱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.The method of claim 3,
Wherein the upper material comprises:
A body formed in a rectangular plate shape and rotatably coupled to both ends of the upper pulley;
And a coupling protrusion protruded vertically from a lower central portion of the main body and having a U-shaped cross-sectional shape and inserted into the coupling groove of the lower component. Single Axis Compression Test System.
상기 하부 재하기의 결합홈과 상부 재하기의 결합턱 사이에는,
상기 제 1로드셀에 압축력이 가해지도록 갭(g)을 갖는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.5. The method of claim 4,
Between the joining groove of the lower member and the joining jaw of the upper member,
And a gap (g) is provided to apply a compressive force to the first load cell. The uniaxial compression testing apparatus for an offshore wind force supporting structure capable of eccentric load loading.
상기 하부 재하기의 상면과 상기 상부 재하기의 저면에는.
상기 제 1로드셀의 제 1, 2단턱과 결합되는 제 3, 4단턱이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 하중 재하가 가능한 해상풍력 지지구조물용 1축 압축 시험 장치.The method according to claim 1,
And the upper surface of the lower material and the lower surface of the upper material.
And the third and fourth stages coupled with the first and second stages of the first load cell are respectively formed on the first and second load cells.
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