KR100456905B1 - 영구자석을 이용한 비행선 여압 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고도 5Km 이상까지 상승하여 운영되는 무인비행선에 장치되는 시스템 구성요소 중 고도증가에 따른 비행선 내부 압력증가를 방지하여, 내부압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 자동 여닫힘 기능을 가진 영구자석을 이용한 비행선 여압 밸브에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 밸브 바디(7)에 장착된 밸브 디스크(9)를 움직이기 위한 중심링크(10)와,

밸브 내부 압력이 외부 압력보다 클 경우 밸브 디스크(9)를 서서히 열어주고, 내부압력이 낮아지면 밸브 디스크(9)를 닫아주는 힘을 주기 위한 스프링(5)과 실링을 위한 가스켓(8),

초기의 내외부 압력차이로 인하여 밸브 디스크(9)가 열리기 시작하면, 순간적으로 최대한으로 열리게 하는 기능을 가지게 하는 링크(4)와 영구자석(1) 및 자성체(2)로 이루어진다.

Description

영구자석을 이용한 비행선 여압 밸브{A Valve for Airship Pressurization Using a Permanent Magnet}

본 발명은 고도 5Km 이상까지 상승하여 운영되는 무인비행선에 장착되는 여압시스템에 관한 것으로, 별도의 동력원 없이 기계적으로 비행선 내부의 압력 상승을 방지하여, 내압을 일정범위 내에서 유지시켜 줄 수 있는 영구자석을 이용한 비행선 여압 밸브에 관한 것이다.

종래의 비행선에서는 스프링과 링크만으로 구성된 밸브를 사용하여 왔으나, 이는 밸브가 작동되어야 할 차압을 전후하여 발생하는 미세한 누설이 불가피하다.

일정 차압에 도달하여 밸브가 열리기 직전까지는 확실하게 닫혀 있어야 하고, 일정 차압에 도달하면 밸브가 행정(스트로크)의 끝까지 열린 후, 차압이 감소하면 밸브가 확실하게 누설 없이 닫혀야 공기나 헬륨가스의 손실을 최소화할 수 있다.

그러나, 종래의 링크와 스프링 시스템만으로는 일정차압에서 밸브행정의 끝까지 자동으로, 그리고 무동력으로 여닫는 것이 불가능하였다.

그 이유는, 밸브가 열리기 시작하면, 밸브를 닫고자 하는 스프링의 힘이 밸브 스트로크에 반비례하여야 하나, 길이가 늘어나면 힘이 커지는 스프링의 특성상, 이는 매우 어려운 요구조건이기 때문이다.

또한 밸브를 열어서 압력을 조절하기 위한 최초의 밸브 열림 상태에서는 스프링(5)의 탄성력으로 확실하게 열어주어야만 하는 것이나, 스프링의 힘이 강하게 전달하지 못하므로 확실한 열림이 안되고 열렸다가 닫혀지는 작용을 반복하므로 불필요하게 헬륨가스의 손실을 가져오는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 무동력으로 차압만을 이용하여 밸브를 여닫아, 비행선의 상승시 기낭내압을 일정 범위에서 효과적으로 유지시켜 주는 것을 가능하게 한다.

이러한 본 발명은 다음과 같은 기술적 우수성과 이로움을 갖는 것이다.

첫째, 현재까지 비행선분야에서 사용되어 온 스프링만을 이용한 밸브에 비하여 확실한 실링을 유지하면서 여닫을 수 있으므로, 내부기체의 손실을 줄이고, 아울러 목표로 하는 내압유지 범위를 용이하게 만족시킨다.

이는 기존의 링크 구조와 접목한 영구자석의 특성을 이용하여, 밸브의 스트로크에 반비례하는 힘을 강하게 발생시킴으로써 가능하다.

둘째, 영구자석이라는 저렴하고, 간단한 구조를 사용함으로써 경제적으로 원하는 성능을 구현할 수 있다.

셋째, 저온 영역에서 영구자석의 자성이 저하되지 않으므로, 고고도 비행선의 운용환경에서도 작동이 보장된다.

도 1 은 본 발명의 비행선 여압 밸브 전체 구성도

도 2 는 본 발명의 비행선 여압 밸브의 측면도

도 3 은 본 발명의 비행선 여압 밸브의 평면도

도 4 는 본 발명의 영구자석과 자성체의 확대도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 영구자석 2 : 자성체

3 : 링크 프레임 4 : 링크

5 : 스프링 6 : 프레임 고정대

7 : 밸브바디 8 : 가스켓

9 : 밸브 디스크 10 : 중심링크

본 발명은 스프링(5)과 링크(4) 구조의 전통적 밸브 구성품과 이에 접목된 영구자석(1)과 자성체(2)로 크게 구성된다.

밸브바디(7)의 양측에는 프레임 고정대(6)를 직립되게 세워 고정하고, 밸브바디(7)의 하측으로 가스켓(8)을 사이에 설치한 밸브 디스크(9)를 갖도록 하는 것이다.

상기 밸브 디스크(9)의 중앙 상측에는 중심 링크(10)를 세워 상측에서 링크(4)를 연결하며, 링크(4)는 프레임 고정대(6)의 상측방향으로 양측에 형성된 링크 프레임(3)에 중앙부분이 핀으로 회전 가능하게 연결되어 있다.

상기 링크(4)의 하측면 양측에는 스프링(5)이 연결되고 반대편의 링크 프레임(3)에 스프링(5)을 고정하여 링크(4)를 항상 당기고 있도록 하는 것이다.

상기 중심링크(10)의 상단에는 자성체(2)가 설치되어 있으며, 자성체(2)의 상측에는 링크 프레임(3)에 영구자석(1)이 0.1±0.05mm의 간격을 갖도록 설치되어 있다.

상기 간격은 크게 중요한 요소는 아니며 최소한의 간격을 갖도록 설치하는 중요성을 말하고, 밸브 디스크(9)와 가스켓(8)이 밀폐시키는 확실한 상태에서는 영구자석(1)과 자성체(2)가 붙어 있는 경우에도 가능하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 고도 5Km 이상까지 상승하여 운영되는 무인비행선에 설치되어 있으며, 고도증가에 따라서 내부 압력이 변화하게 된다.

일정 차압에 도달하기 이전까지는 영구자석(1)이 자성체(2)가 완전하게 붙어 있거나 도 4 와 같이 아주 미세한 간격을 두고 강한 자력이 작용되므로 밸브 디스크(9)와 가스켓(8)을 이용하여 확실한 밀폐상태를 유지하도록 하는 것이다.

또한 고도증가에 따라서 무인비행선의 내부 압력이 변화하게 되면 스프링(5)의 탄성력으로 링크(4)가 움직여 중심링크(10)를 하강시키어 밸브 디스크(9)가 밸브바디(7)와 분리되도록 한다.

그러나 영구자석(1)과 자성체(2)의 자력으로 인하여 가스켓(8)의 밀폐상태를 안정적으로 유지시키게 된다.

이때 영구자석(1)과 자성체(2)의 자력보다 더 강한 탄성력이 스프링(5)에 의하여 전달되면 영구자석(1)과 자성체(2)가 순간적으로 분리되면서 중심링크(10)를정확하게 하강시키게 되므로 밸브 디스크(9)를 하강시켜 밸브를 확실하게 개방시키는 역할을 하는 것이다.

즉, 스프링(5)과 링크(4)구조 자체만으로도 밸브 스트로크에 반비례하는 힘을 밸브에 작용시킬 수 있으나, 밸브 스트로크의 제곱에 반비례하는 힘을 영구자석(1)과 자성체(2)로 밸브의 중심링크(10)에 부가하여 줌으로써 전체적인 작동성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

따라서 본 발명은 영구자석(1)과 자성체(2)의 자력을 이용하여 중심링크(10)를 확실하게 잡아주므로 밸브의 열림을 안정되게 보장하여 헬륨가스의 손실을 방지하며, 내압을 더 이상 유지시킬 수 없는 경우에는 영구자석(1)과 자성체(2)가 떨어지는 순간 엄청난 힘을 갖고 확실하게 중심링크(10)를 하강시켜 밸브가 확실하게 열리도록 하여 무인비행선의 내압을 일정범위 내에서 유지시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 스프링을 이용한 밸브에 영구자석과 자성체의 탄성력을 이용하여 밸브의 스트로크에 반비례하는 힘을 강하게 발생시킴으로써 밸브를 확실하게 열리도록 하며, 닫혀있는 상황에서는 어떠한 경우에도 열리지 않도록 하여 미세한 내부기체의 손실을 방지하여 내압을 효과적으로 유지시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 영구자석과 같이 저렴한 비용과 간단한 구조를 사용하고서도 경제적으로 원하는 성능을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 저온 영역에서 영구자석의 자성이 저하되지 않으므로 고고도 비행선의 운용환경에서도 작동이 보장되므로 정확한 실험과 작동을 가능하게 하는 것이다.

본 발명은 미세한 차압으로 작동되는 모든 안전밸브에 경제적이고 확실한 압력 유지 수단으로 확장·적용될 수 있다.

Claims (1)

1. 비행선의 여압장치를 구성하는 스프링(5)과 링크(4)가 중심링크(10)에 작용하여 밸브 디스크(9)를 여닫는 밸브에 있어서,

   상기 중심링크(10)의 상측으로 설치되는 자성체(2)와,

   상기 자성체(2)의 상측에 위치하며 링크 프레임(3)에 위치하는 영구자석(1)을 설치하여 비행선 내압이 높아져 일정 차압에 도달하면 밸브가 최대 스트로크까지 열리고, 차압이 감소하면 누설 없이 닫히도록 함을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 비행선 여압 밸브.