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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 대형 수송차량형 플랫폼 장비의 수평 안정화를 위해 사용하는 자동수평조절장치를 대상으로 동역학 해석 모델을 작성하고, 이 장치가 겪을 수 있는 다양한 환경조건을 부여하여 동적 거동을 고찰하였다. 자동수평조절장치의 동적 거동에 영향을 줄 수 있는 중요 변수로 지면 접촉부의 마찰계수, 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도, 지면 경사의 방향 및 크기 등을 고려하였으며, 이 변수들의 변화에 따라 선형구동기에 작용하는 축력 및 횡력 변화, 선형구동기 지면 접촉 패드의 위치 변화 등을 통해 동적거동을 고찰하였다.
- 여기에서는 지면 경사의 방향이 후방으로 기울어진 경우에 대하여 고찰하였다. 먼저 Fig.
- 물론 타이어 모델에도 타이어에 부여된 접촉요소를 포함하였으며, 모든 접촉요소는 최대한 접촉점을 많이 갖도록 하였다. 이들 접촉요소에는 정지 및 동 마찰계수를 포함하도록 되어있으므로 이들 마찰계수를 다양하게 변화시키면서 발생하는 동적 특성도 고찰하도록 하였다.
가설 설정
- 다. 트레일러 측면에 부착하여 자동수평조절 시 선형동작을 하는 선형구동기(4조)는 선형운동이 가능한 강체로 가정하고, 지면 접촉 패드(혹은 발판) 연결부는 구면조인트로 구속한다.
- 나. 트레일러에 탑재한 장비들은 중량 및 무게중심을 고려한 단일 더미하중 형태의 강체로 가정한다.
제안 방법
- 3.1절에서 제시한 파라미터 중에서 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도를 변수로 하여 고찰하였다.
- 단, 선형구동기의 실린더와 램(Ram) 사이는 고체접촉(Solid Contact)으로 병진운동이 가능한 형태로 모델링 하였다. Fig. 1에 보는 바와 같이 더미하중은 트레일러에 탑재되는 많은 구성품의 중량 특성을 고려하여 형상 및 크기를 정하였으며 트레일러에 고정 부위를 반영한 한 개의 강체로 구성하였다.
- Fig. 10에는 자동수평조절과정에서 지면 경사도가 전방으로 각각 3°와 2° 경사진 경우에 획득한 선형구동기 축 방향(그림 a, b)과 횡 방향(그림 b, c) 하중 변화를 비교하였다. 모두 동일 속도로 구동하였기 때문에 특히 전방 구동기 1, 4번의 착지 후 구동시간에 차이가 발생하는 것과 초기 하중 및 후방 2, 3번 선형구동기 착지 시에 하중 진동 증가폭의 미소한 차이를 제외하고는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 대형 트레일러 몸체의 경우 운용 시 구조의 특성상 상하 움직임이나 비틀림, 또는 이들의 복합적인 변형이 나타날 수 있으므로 고유진동모드를 포함하는 강체-유연체 연성 동역학(RFlex) 해석이 가능하도록 FE 모델을 작성하였다. 구성요소 중 세장비가 비교적 큰 구조를 가져 유연체의 특성이 현저할 것으로 판단되는 트레일러 몸체에 국한하였으며 AutoMesh 기능 중 Solid4(Tetra4) Mesh type을 선택하여 365,367개의 Elements와 123,060개의 Nodes를 생성하고, RFlex 모델 생성 시 200개의 Modes, 116개의 Interface nodes를 포함하도록 하였다.
- 해석 결과의 분석 및 고찰은 먼저 일정한 전방 경사 상태에서 지면 접촉부 마찰계수와 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도가 변화할 때 선형구동기의 축과 횡 하중 변화 및 지면 접촉부의 위치 변화 등을 통해 동적 거동을 고찰하였다. 다음으로는 전방 경사 상태에서 지면 경사의 크기가 변화하는 경우, 경사 방향이 후방으로 바뀌는 경우 및 경사 방향이 복합적으로 이루어진 경우 등에 대해서 고찰하였다.
- 1과 같이 고유번호를 지정하였으며, 충분한 강성 및 강도 유지가 가능한 것으로 판단하여 강체로 모델링하였다. 단, 선형구동기의 실린더와 램(Ram) 사이는 고체접촉(Solid Contact)으로 병진운동이 가능한 형태로 모델링 하였다. Fig.
- 그 중에서 선형구동기의 착지 및 착지 후의 구동속도는 선형구동기 지지 하중의 진폭 발생 및 진폭의 크기에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 여기에서는 이와 같은 원인을 찾기 위해 구동속도를 변수로 시간 및 하중 데이터에 대해 주파수 분석을 실시하고 비교 고찰하였다. 그 결과로 전방 하향 경사조건에서 선형구동기 램의 착지 및 착지 후의 속도를 다양하게 변화시켜 얻은 시간 및 축 하중 데이터(Fig.
- 먼저 앞에서 언급한 Fig.2와 같은 전방경사 상태에서 지면 접촉부 마찰계수의 변화에 따른 거동을 고찰하였다. 지면 경사(θ)는 전방으로 2° 하향, 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도(v)는 5 mm/s로 하였고, 지면 접촉간 정지/동마찰계수(fs/fd)는 0.
- 트레일러에 부착된 랜딩레그의 패드와 선형구동기의 패드가 지면에 접촉한 이후 현상을 반영하도록 접촉요소 중 Solid Contact Elements를 포함하도록 모델링하였다. 물론 타이어 모델에도 타이어에 부여된 접촉요소를 포함하였으며, 모든 접촉요소는 최대한 접촉점을 많이 갖도록 하였다. 이들 접촉요소에는 정지 및 동 마찰계수를 포함하도록 되어있으므로 이들 마찰계수를 다양하게 변화시키면서 발생하는 동적 특성도 고찰하도록 하였다.
- 이 중에서 특히 트레일러 몸체구조는 구조상 내재된 유연성(Flexibility)이 동적 거동에 큰 영향을 주기 때문에 다물체 강체-유연체 연성 동역학(RFlex) 해석이 가능한 형태로 모델링 하였다. 반면 자동수평조절장치의 가장 핵심 구성품인 선형구동기는 해석 및 고찰의 편의를 위해 Fig. 1과 같이 고유번호를 지정하였으며, 충분한 강성 및 강도 유지가 가능한 것으로 판단하여 강체로 모델링하였다. 단, 선형구동기의 실린더와 램(Ram) 사이는 고체접촉(Solid Contact)으로 병진운동이 가능한 형태로 모델링 하였다.
- 이와 같은 현상을 고찰하기 위해 다음과 같은 가정 및 조건을 통해 대상 물체를 모델링 하였다. 본 논문에서 적용한 트레일러 모델은 참고문헌[3]의 트레일러와 동일한 모델로 해석에 필요한 부분을 인용하여 사용하였다.
- 본 연구에서는 국내외에서 널리 사용되고 있는 동역학 해석 프로그램(RecurDyn V9R2)을 사용하여, 필요에 따라 이동 및 정치가 필요한 대형 트레일러형 플랫폼에 장착된 자동수평조절장치의 운용 과정에서 나타나는 동적 거동을 고찰하고, 이 과정에 중요 변수를 설정하여 동적 거동 결과에 대한 비교 분석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 7 세 종류로 하였다. 선형구동기의 구동속도는 초기에 지면과의 간격이 클 때는 동적 거동에 직접적인 관계가 없으므로 해석시간 단축을 위해 빠르게 동작하도록 하고 지면에 가까워질 때부터 위에서 설정한 속도를 적용하도록 하였으며 본 논문에서 적용한 속도 프로파일의 한 예를 Fig. 4에 나타내었다.
- 앞에서는 자동수평조절과정에서 동적 거동에 영향을 줄 수 있는 지면의 경사 방향 및 경사도, 선형구동기의 구동속도, 지면 접촉 마찰계수 등 다양한 변수를 설정하여 비교 분석하였다. 그 중에서 선형구동기의 착지 및 착지 후의 구동속도는 선형구동기 지지 하중의 진폭 발생 및 진폭의 크기에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 6으로 동일하게 적용하였다. 앞의 결과와 비교 분석이 필요한 경우는 동일 조건에 장비 전방으로 2° 경사진 경우의 결과를 활용하였으며, 비교 분석 대상으로 제시한 내용은 상호 차이점이 비교적 잘 드러나는 경우를 선택하였다.
- 12에 후방 하향 경사 환경에서 자동수평조절이 이루어지는 과정을 나타냈다. 여기에서 선형구동기 램의 착지 속도 및 이후의 속도는 50 mm/s를 적용하였으며, 장비의 수평이 이루어진 후 전방 선형구동기의 착지가 시작되기 직전 시점인 3.4초부터는 모두 100 mm/s의 속도를 적용하였다.
- 여기에서는 속도 5 mm/s 외에도 20, 50, 100, 200 mm/s 등 5종의 속도를 적용하여 해석하고 고찰하였다. 다만 지면의 경사도는 전방 하향 2도, 마찰계수(fs/fd)는 0.
- 트레일러에 부착되는 구성품으로 차축을 비롯한 선형구동기, 랜딩레그, Air Coupler, 더미하중 등의 구성품은 모두 강체로 모델링하였으며, 트레일러 FE 모델과 구성품 강체 모델간의 연결은 FDR(Force Distributing Rigid) Elements를 생성하여 사용하였다. 이 모델에 기초하여 구분모드합성(CMS; Component Mode Synthesis)[4-6]에 의한 해석 시 다양한 고유진동모드가 충분히 표현될 수 있도록 500 Hz 이상의 주파수가 포함되도록 하였으며, Fig. 3에 Z축 방향 운동에 영향을 주는 일부 모드형상을 나타내었다. 이와 같이 본 논문에서 작성한 FE 모델은 참고문헌[3]에서 제시한 내용과 비교시 경계조건의 차이 등으로 고유진동주파수에 약간의 차이가 발생하였다.
- 해석 모델의 구성요소는 Table 1에 나타내었으며 44개의 몸체(Bodies; 트레일러 25, 구동기/착지대 18, 더미 1)에 33개의 조인트(Joints; 트레일러 21, 구동기/착지대 12)와 17개의 힘(Forces; 트레일러 17)요소를 갖는 다물체 동역학 해석 모델을 구성하였다. 이 중에서 특히 트레일러 몸체구조는 구조상 내재된 유연성(Flexibility)이 동적 거동에 큰 영향을 주기 때문에 다물체 강체-유연체 연성 동역학(RFlex) 해석이 가능한 형태로 모델링 하였다. 반면 자동수평조절장치의 가장 핵심 구성품인 선형구동기는 해석 및 고찰의 편의를 위해 Fig.
- 앞에서는 주로 장비의 전방으로 2° 경사진 경우에 대해서 여러 변수를 포함한 해석과 분석을 실시하였다. 이번에는 전방 경사도가 3°로 더 커지는 경우, 이와는 반대 방향인 장비 후방으로 2° 경사진 경우와 전방 하향 2° 경사에 더하여 좌측 하향 1° 경사가 더해진 복합경사에 대해 해석하고 분석하였다. 여기에서는 선형구동기 패드의 착지 및 착지 후 구동속도를 50 mm/s, 마찰계수(fs/fd)는 0.
- 자동수평조절과정에서는 다양한 지면의 형태가 고려될 수 있는데 여기에서는 장비의 전방과 좌측 방향으로 동시에 하향 경사를 갖는 복합경사 환경을 고찰하였다. Fig.
- 따라서 본 논문에서는 대형 수송차량형 플랫폼 장비의 수평 안정화를 위해 사용하는 자동수평조절장치를 대상으로 동역학 해석 모델을 작성하고, 이 장치가 겪을 수 있는 다양한 환경조건을 부여하여 동적 거동을 고찰하였다. 자동수평조절장치의 동적 거동에 영향을 줄 수 있는 중요 변수로 지면 접촉부의 마찰계수, 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도, 지면 경사의 방향 및 크기 등을 고려하였으며, 이 변수들의 변화에 따라 선형구동기에 작용하는 축력 및 횡력 변화, 선형구동기 지면 접촉 패드의 위치 변화 등을 통해 동적거동을 고찰하였다. 본 논문의 연구에서는 상용 동역학 해석 프로그램(RecurDyn V9R2)을 사용하였다.
- 아. 지면과 접촉하는 부위, 즉 선형구동기의 지면 접촉 패드, 랜딩레그의 착지부 패드와 타이어가 지면에 접촉하는 부위는 접촉요소(Contact Elements)를 사용하여 모델링한다.
- 여기에서는 자동수평조절 과정에서 동적 거동에 영향을 미칠 수 있는 트레일러 차축 구성요소 및 타이어 등의 물성치는 동일한 트레일러를 연구대상으로 한 참고문헌[3]의 자료를 참고하였다. 트레일러는 일정 범위의 경사를 갖는 지면에 위치하게 되는데, 본 논문에서는 경사각의 종류를 차량 기준 전후 방향으로 3° 이내 이거나 좌우 방향으로 1°의 경사가 결합된 복합 지면 경사를 고려하였다. 유연체 트레일러 모델을 포함한 RFlex 해석 모델이 전방 하향 2°의 지면 경사에서 자동수평조절 하는 과정을 Fig.
- 트레일러에 부착되는 구성품으로 차축을 비롯한 선형구동기, 랜딩레그, Air Coupler, 더미하중 등의 구성품은 모두 강체로 모델링하였으며, 트레일러 FE 모델과 구성품 강체 모델간의 연결은 FDR(Force Distributing Rigid) Elements를 생성하여 사용하였다. 이 모델에 기초하여 구분모드합성(CMS; Component Mode Synthesis)[4-6]에 의한 해석 시 다양한 고유진동모드가 충분히 표현될 수 있도록 500 Hz 이상의 주파수가 포함되도록 하였으며, Fig.
- 2 나타내었다. 트레일러에 부착된 랜딩레그의 패드와 선형구동기의 패드가 지면에 접촉한 이후 현상을 반영하도록 접촉요소 중 Solid Contact Elements를 포함하도록 모델링하였다. 물론 타이어 모델에도 타이어에 부여된 접촉요소를 포함하였으며, 모든 접촉요소는 최대한 접촉점을 많이 갖도록 하였다.
- 1과 같다. 트레일러에 탑재된 임무 대상 장비를 중량과 무게중심을 고려한 더미하중으로 대체하였으며, 트레일러 좌우에 자동수평조절장치의 중요 구성품인 4조의 전기기계식 선형구동기를 장착한 형태이다. 수평구동이 이루어지기 전에는 트레일러 전방에 설치된 착지대와 타이어로 지지되는 형태이다.
- 해석 결과의 분석 및 고찰은 먼저 일정한 전방 경사 상태에서 지면 접촉부 마찰계수와 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도가 변화할 때 선형구동기의 축과 횡 하중 변화 및 지면 접촉부의 위치 변화 등을 통해 동적 거동을 고찰하였다. 다음으로는 전방 경사 상태에서 지면 경사의 크기가 변화하는 경우, 경사 방향이 후방으로 바뀌는 경우 및 경사 방향이 복합적으로 이루어진 경우 등에 대해서 고찰하였다.
대상 데이터
- 본 논문의 연구대상 장비인 자동수평조절장치는 플랫폼 역할을 하는 수송차량인 트레일러 몸체 좌우에 전기기계식 선형구동기 4조를 부착하고 제어기를 통해 자동수평조절을 할 수 있도록 구성된다. 트레일러 상단에는 시스템의 기본임무를 수행하는 대형 정밀장비를 탑재한 형태이며, 이 장비가 임무 수행에 지장이 없도록 수평 안정화를 유지하는 것이 자동수평조절장치의 역할이다.
- 그러나 타이어가 지면에서 분리된 이후에는 트레일러 몸체 및 더미와 선형구동기의 조합으로 이루어진 모델로 전환된다. 여기에서는 자동수평조절 과정에서 동적 거동에 영향을 미칠 수 있는 트레일러 차축 구성요소 및 타이어 등의 물성치는 동일한 트레일러를 연구대상으로 한 참고문헌[3]의 자료를 참고하였다. 트레일러는 일정 범위의 경사를 갖는 지면에 위치하게 되는데, 본 논문에서는 경사각의 종류를 차량 기준 전후 방향으로 3° 이내 이거나 좌우 방향으로 1°의 경사가 결합된 복합 지면 경사를 고려하였다.
- 해석 모델의 구성요소는 Table 1에 나타내었으며 44개의 몸체(Bodies; 트레일러 25, 구동기/착지대 18, 더미 1)에 33개의 조인트(Joints; 트레일러 21, 구동기/착지대 12)와 17개의 힘(Forces; 트레일러 17)요소를 갖는 다물체 동역학 해석 모델을 구성하였다. 이 중에서 특히 트레일러 몸체구조는 구조상 내재된 유연성(Flexibility)이 동적 거동에 큰 영향을 주기 때문에 다물체 강체-유연체 연성 동역학(RFlex) 해석이 가능한 형태로 모델링 하였다.
이론/모형
- 대형 트레일러 몸체의 경우 운용 시 구조의 특성상 상하 움직임이나 비틀림, 또는 이들의 복합적인 변형이 나타날 수 있으므로 고유진동모드를 포함하는 강체-유연체 연성 동역학(RFlex) 해석이 가능하도록 FE 모델을 작성하였다. 구성요소 중 세장비가 비교적 큰 구조를 가져 유연체의 특성이 현저할 것으로 판단되는 트레일러 몸체에 국한하였으며 AutoMesh 기능 중 Solid4(Tetra4) Mesh type을 선택하여 365,367개의 Elements와 123,060개의 Nodes를 생성하고, RFlex 모델 생성 시 200개의 Modes, 116개의 Interface nodes를 포함하도록 하였다.
- 자동수평조절장치의 동적 거동에 영향을 줄 수 있는 중요 변수로 지면 접촉부의 마찰계수, 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도, 지면 경사의 방향 및 크기 등을 고려하였으며, 이 변수들의 변화에 따라 선형구동기에 작용하는 축력 및 횡력 변화, 선형구동기 지면 접촉 패드의 위치 변화 등을 통해 동적거동을 고찰하였다. 본 논문의 연구에서는 상용 동역학 해석 프로그램(RecurDyn V9R2)을 사용하였다.
- 가. 트레일러 구조는 탄성변형이 전반적 동적 거동에 크게 영향을 미칠 것으로 판단하여 유연체로 모델링하되 해석 소요시간을 줄이기 위해 강체-유연체 연성 동역학(RFlex; Rigid-Flexible Body Dynamics) 모델을 사용한다.
성능/효과
- 8에는 자동수평조절과정에서 선형구동기에 작용하는 축 방향 하중을 비교하였다. 그림 a)의 5 mm/s의 저속에서는 구동 초반부인 전방 선형구동기 1, 4번의 착지 시점을 전후하여 하중 진폭 변화가 거의 없고 균일하게 나타나는 반면, 그림 b)의 20 mm/s 속도로 증가하면 하중 진폭이 약간 커지고, 착지 후에는 비교적 안정된 상태로 나타났다. 그러나 시간이 경과하여 후방선형구동기 2, 3번의 착지 후에는 5 mm/s 속도에서는 진폭이 미소하게 커지는 반면, 20 mm/s 속도에서는상대적으로 큰 진폭이 발생하였다.
- 이와 같은 결과를 정량적으로 비교할 수 있도록 Table 2에 고유진동수 별로 정리하고 주파수의 차이를 백분율로 표시하였다. 결과에서 보듯이 선형구동기에 작용하는 시간 및 축 하중 데이터의 FFT를 통해 획득한 주파수 성분은 유연체로 모델링한 트레일러 고유진동 주파수에 비해 대부분 작은 값으로 나타났다. 이와 같은 원인은 자동수평조절 시 트레일러 몸체 외에도 타이어의 탄성 특성과 선형구동기 및 타이어 등 구성품의 지면 접촉에 의해 복합적인 영향을 받은 결과로 판단된다.
- 앞에서는 자동수평조절과정에서 동적 거동에 영향을 줄 수 있는 지면의 경사 방향 및 경사도, 선형구동기의 구동속도, 지면 접촉 마찰계수 등 다양한 변수를 설정하여 비교 분석하였다. 그 중에서 선형구동기의 착지 및 착지 후의 구동속도는 선형구동기 지지 하중의 진폭 발생 및 진폭의 크기에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 여기에서는 이와 같은 원인을 찾기 위해 구동속도를 변수로 시간 및 하중 데이터에 대해 주파수 분석을 실시하고 비교 고찰하였다.
- 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도가 증가할수록 수평조절 시간은 단축되지만 트레일러에 가해지는 에너지 증가와 이에 따른 진동 주파수 대역 증가로 인해 구동기에 작용하는 축 하중 및 횡하중의 진폭 등은 속도의 크기에 따라 함께 증가하였으며, 하중 지지요소의 하중 분배가 이루어지는 착지 시점에서 그 정도가 더욱 심하였다. 그러나 구동 속도가 증가할수록 선형구동기의 동적 운동에 가해지는 시간은 상대적으로 감소하여 착지점의 지면 접촉부에서의 움직임의 크기는 반대로 감소하는 현상을 보였다.
- 이 후에 전후방 선형구동기가 하중을 분담하는 과정에서 진동 정도가 완화되었으나 하중 분담이 모두 완료되는 시점 이후, 즉 모든 선형구동기의 전개 구동으로 차량 몸체가 상승을 하는 과정에서는 하중의 진동 폭이 다소 크게 발생하는 현상이 나타났다. 그리고 속도가 더욱 빠른 50, 100, 200 mm/s로 증가할수록 수평조절 소요시간은 단축되지만 하중 진폭의 크기는 더욱 크게 발생하는 현상으로 나타났다. 이와 같은 현상은 선형구동기에 작용하는 횡 방향 하중, 선형구동기 및 차량 몸체부의 속도, 차량의 타이어에 작용하는 하중 변화에서도 유사하게 나타났다.
- 이와 같은 결과는 트레일러 타이어와 지면사이의 마찰계수도 동시에 변화하므로 이와 같은 효과가 선형구동기 패드 착지면의 움직임에 함께 영향을 미침으로써 효과가 증폭되는 것으로 판단된다. 마찰계수가 클수록 자동수평조절 전 초기 위치로 부터 더 크게 벗어남을 알 수 있으며, 그 효과는 전후 방향(x축 방향)에서 더 크게 나타났고, 좌우 방향(y축 방향)에서도 마찰계수가 클수록 상대적으로 더 큰 움직임을 나타냈다.
- 10에는 자동수평조절과정에서 지면 경사도가 전방으로 각각 3°와 2° 경사진 경우에 획득한 선형구동기 축 방향(그림 a, b)과 횡 방향(그림 b, c) 하중 변화를 비교하였다. 모두 동일 속도로 구동하였기 때문에 특히 전방 구동기 1, 4번의 착지 후 구동시간에 차이가 발생하는 것과 초기 하중 및 후방 2, 3번 선형구동기 착지 시에 하중 진동 증가폭의 미소한 차이를 제외하고는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 바. 선형구동기 착지 및 착지 후의 속도에 따라 축 하중 중심 값을 기준으로 한 진폭의 크기가 달라지는 원인을 분석하기 위해, 구동속도에 따른 축 하중 데이터의 주파수 분석을 실시하고 유연체 모델인 트레일러 몸체의 고유진동모드와 비교한 결과, 구동속도가 클수록 트레일러에 가해지는 에너지가 커지므로 트레일러의 진동 주파수 대역 증가와 함께 고유진동모드의 영향을 많이 받아 하중의 진폭이 커지는 것으로 나타났다. 구동속도가 느려지는 경우에는 트레일러에 가해지는 에너지가 작고 트레일러의 진동 주파수 대역도 감소하여 유연체 모델인 트레일러 몸체의 고유진동모드의 영향을 거의 받지 않는 강체 모델 해석 수준으로 나타났다.
- 나. 선형구동기의 착지 및 착지 후 구동속도가 증가할수록 수평조절 시간은 단축되지만 트레일러에 가해지는 에너지 증가와 이에 따른 진동 주파수 대역 증가로 인해 구동기에 작용하는 축 하중 및 횡하중의 진폭 등은 속도의 크기에 따라 함께 증가하였으며, 하중 지지요소의 하중 분배가 이루어지는 착지 시점에서 그 정도가 더욱 심하였다. 그러나 구동 속도가 증가할수록 선형구동기의 동적 운동에 가해지는 시간은 상대적으로 감소하여 착지점의 지면 접촉부에서의 움직임의 크기는 반대로 감소하는 현상을 보였다.
- 6에서 나타낸 선형구동기 횡 하중 전반적인 중심 값의 크기는 앞의 축 하중과 달리 마찰계수의 크기가 클수록 점차 크게 나타났다. 여기에서 전방 선형구동기의 착지 후 구동 시 하중의 중심 값을 살펴보면 fs/fd = 0.6/0.5의 경우 약 50 KN, fs/fd = 0.7/0.6의 경우 약 52 KN, fs/fd = 0.8/0.7의 경우 약 54 KN으로 점차 증가하였으며, 중심 값의 상하로 전반적인 하중의 진폭도 마찰계수가 클수록 크게 나타나 마찰계수의 영향을 받음을 알 수 있다.
- 2 mm 정도를 나타내었다. 이 결과에서 보듯이 저속으로 착지 및 착지 후 구동 시에는 착지부의 움직임이 고속에 비해 보다 더 크게 나타남을 알 수 있다.
- 그러나 시간이 경과하여 후방선형구동기 2, 3번의 착지 후에는 5 mm/s 속도에서는 진폭이 미소하게 커지는 반면, 20 mm/s 속도에서는상대적으로 큰 진폭이 발생하였다. 이 후에 전후방 선형구동기가 하중을 분담하는 과정에서 진동 정도가 완화되었으나 하중 분담이 모두 완료되는 시점 이후, 즉 모든 선형구동기의 전개 구동으로 차량 몸체가 상승을 하는 과정에서는 하중의 진동 폭이 다소 크게 발생하는 현상이 나타났다. 그리고 속도가 더욱 빠른 50, 100, 200 mm/s로 증가할수록 수평조절 소요시간은 단축되지만 하중 진폭의 크기는 더욱 크게 발생하는 현상으로 나타났다.
- 그림에 나타난 것처럼 5 mm/s의 저속에서는 착지 후 위치 변화량이 x축으로 약 50 mm, y축으로는 13 mm에 이르지만, 속도가 커질수록 대부분 위치 변화의 크기는 속도에 반비례하여 감소하였다. 즉, 20 mm/s의 속도에서 x축으로는 약 40 mm, y축으로는 약 6 mm로 감소하였고, 50 mm/s에서는 x축 약 35 mm, y축 약 3.5 mm, 100 mm/s에서는 x축 약 15 mm, y축 약 1.5 mm 정도로 감소하였으며, 200 mm/s에서는 100 mm/s에 비해 미소하게 증가하여 x축 약 18 mm, y축 약 2.2 mm 정도를 나타내었다. 이 결과에서 보듯이 저속으로 착지 및 착지 후 구동 시에는 착지부의 움직임이 고속에 비해 보다 더 크게 나타남을 알 수 있다.
- 가. 지면 접촉부의 정지마찰계수와 동마찰계수의 크기가 증가할 경우, 선형구동기의 축 하중에는 큰 변화가 없으나, 선형구동기 패드와 지면 사이의 마찰력 증가로 인하여 횡 하중은 중심 값의 크기뿐만 아니라 진폭의 크기도 증가하였으며, 선형구동기 패드의 지면 접촉부에서의 움직임의 형태에 차이가 발생하고, 움직임의 크기도 마찰계수가 증가할수록 크게 나타났다.
- 라. 지면이 장비의 후방으로 하향 경사진 상태에서 자동수평조절이 진행 될 경우 선형구동기의 착지 순서는 바뀌지만 궁극적으로 선형구동기의 운동에 의한 트레일러의 움직임에 미치는 영향에는 큰 차이가 없으므로 하중의 크기 및 진폭에서의 양상은 전방 하향 경사의 경우와 유사한 경향을 보였으며, 지평면상의 좌표에서 나타난 선형구동기 착지부 움직임의 형태 및 크기도 전방 하향 경사와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 논문의 연구에서 제시한 대형 트레일러형 플랫폼에 장착된 자동수평조절장치의 동적 해석 결과는 주로 기구적인 측면에서의 동적 거동을 고찰하였으나, 향후 수평조절정치의 제어 파라미터 및 제어기법 설정에 활용할 수 있으며, 이를 토대로 기존의 강체 모델에 기반한 수평안정화 제어모델을 실제에 가까운 물리적인 현상을 반영함으로써 보다 크게 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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