KR100654412B1 - Liquid propellant rocket engine - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 추진제 로켓엔진의 개략도,1 is a schematic view of a liquid propellant rocket engine according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 혼합비안정기가 반 개폐된 상태의 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view of the mixed stabilizer of FIG. 1 in a half-opened state;
도 3은 도 1의 혼합비안정기가 개방된 상태의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the mixed non-stabilizer of FIG. 1 in an open state.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100...액체 추진제 로켓엔진 110...연소실100 Liquid Propellant Rocket Engine 110 Combustion Chamber
111...연소실 유량 조절기 112...연소실 연료공급 밸브111.Combustion chamber flow regulator 112.Combustion chamber fuel supply valve
115...연소실 산화제 공급밸브 120...연료 공급펌프115.Combustion chamber
125,135...회전축 126...연료 부스터펌프125,135 ...
136...산화제 부스터펌프 130...산화제 공급펌프136 Oxidizer Booster
140...가스 발생부 150...터빈140
160...추력제어 밸브 170...산화제 바이패스관160
200...혼합비 안정기 210...몸체200 ... Mixed Ratio Stabilizer 210 ... Body
211...연료주입홀 212...연료 배출홀211
213...산화제유로 통공 214...삽입 홈213 ... through through oxidant oil
215...씰링부재 220...스풀 가이드215
221...제1오리피스 230...다이아프램221 ... 1
231...돌기 240...스풀231 ... 240 240 Spool
241...제2오리피스 250...리테이너241 ... Orific 2nd 250 ... Retainer
260...스프링 261...스프링조절볼트260 ...
본 발명은 액체 추진제 로켓엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 상태였던 것을 연소실 내에서 연소시키면 발생하는 열에 가열되어 가스 상태가 되고, 팽창하여 운동에너지를 갖는 액체 추진제 로켓엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid propellant rocket engine, and more particularly, to a liquid propellant rocket engine that is heated to heat generated when a liquid is combusted in a combustion chamber, becomes a gaseous state, and expands and has kinetic energy.
일반적으로 액체추진제 로켓엔진은, 터보제트나 램제트 추진기관과 달리 산소를 자체 내에 저장하며, 액체 상태의 산화제를 혼합하여 연소실에서 태우고, 그 배기가스를 노즐을 통해 분출함으로써 작용-반작용 원리에 따른 추진력을 얻어내는 비행장치이다. 이와 같은 액체로켓은 밸브와 펌프를 통해 연소량을 쉽게 조절할 수 있으며, 재점화가 용이하여 고체형 로켓에 비해 선호되고 있는 추세이다.In general, liquid propulsion rocket engines, unlike turbojet or ramjet propulsion engines, store oxygen in themselves, mix liquid oxidants, burn them in the combustion chamber, and eject the exhaust gases through the nozzles. It is a flying device to get. Such liquid rockets can easily control the amount of combustion through valves and pumps, and are easily favored over solid rockets due to their easy re-ignition.
이와 같은 액체 추진제 로켓엔진은 임무에 따라 엔진의 추력을 조절해야한다. 그러나 추력조절 시에 가스발생부로 유입되는 추진제의 혼합비가 변하게 되어 결국 가스온도가 설계온도 이상으로 상승하게 되는데, 이때 터빈 블레이드가 고열로 녹거나 깨지게 된다. 또한, 산화제와 연료가 혼합되어 연소실에서 태워질 때, 산화제와 연료의 일정한 혼합비 이상으로 연료가 투입되어, 산화제와의 혼합으로 태워진 연료의 잉여물자가 낭비되는 문제점이 있다. Such a liquid propellant rocket engine must adjust the thrust of the engine according to the mission. However, when the thrust is adjusted, the mixing ratio of the propellant flowing into the gas generator is changed, so that the gas temperature rises above the design temperature, at which time the turbine blade melts or breaks at high temperatures. In addition, when the oxidant and the fuel are mixed and burned in the combustion chamber, the fuel is introduced at a predetermined mixing ratio or more of the oxidant and the fuel, and there is a problem in that surplus material of the fuel burned by mixing with the oxidant is wasted.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 엔진의 추력을 조절할 때 가스발생부로 유입되는 추진제의 혼합비를 유지할 수 있도록 개선된 액체 추진제 로켓엔진를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an improved liquid propellant rocket engine to maintain the mixing ratio of the propellant flowing into the gas generator when adjusting the thrust of the engine.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특히 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the invention can be realized in particular by the means and combinations indicated in the claims.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 추진제 로켓엔진은, 연소실과; 상기 연소실로 연료를 공급하는 연료 공급펌프와; 상기 연소실로 산화제를 공급하는 산화제 공급펌프와; 상기 연료공급부 및 상기 산화제 공급부로부터 공급되는 연료 및 산화제의 일부를 공급받아 가스를 발생시키는 가스 발생부와; 상기 가스발생부에서 발생한 가스를 공급받아 회전하며, 상기 연료 공급펌프 및 산화제 공급펌프를 구동시키는 터빈과; 상기 가스 발생부로 공급되는 산화제의 양을 조절하는 추력 제어 밸브와; 상기 추력 제어 밸브의 가스 발생부 측에서 분기되는 산화제 바이패스관과; 상기 산화제 바이패스관에 공급되는 산화제 압력에 따라 상기 가스 발생부에 공급되는 연료를 제어하는 혼합비 안정기를 포함한다.Liquid propellant rocket engine according to the present invention for achieving the above object, the combustion chamber; A fuel supply pump for supplying fuel to the combustion chamber; An oxidant supply pump for supplying an oxidant to the combustion chamber; A gas generator for generating a gas by receiving a part of the fuel and the oxidant supplied from the fuel supply unit and the oxidant supply unit; A turbine which receives and rotates the gas generated by the gas generator and drives the fuel supply pump and the oxidant supply pump; A thrust control valve for controlling the amount of oxidant supplied to the gas generator; An oxidant bypass pipe branched at the gas generator side of the thrust control valve; And a mixing ratio stabilizer for controlling the fuel supplied to the gas generator in accordance with the oxidant pressure supplied to the oxidant bypass pipe.
여기서, 상기 혼합비 안정기는, 상기 연료 공급 펌프로부터 공급되는 연료를 공급받고, 배출하는 연료주입홀 및 연료 배출홀이 소정위치에 형성되며, 또한, 상기 바이패스관으로 공급되는 산화제가 공급되는 산화제유로 통공이 형성된 몸체와; 상기 몸체 내부에 중공형상으로 형성되며, 상기 연료 주입홀 및 상기 연료 배출홀에 대응하는 소정위치에 제1오리피스가 형성된 스풀 가이드와; 상기 몸체 내부에 형성되며, 상기 산화제 유로 통공으로 공급되는 산화제 압력에 따라 이동하는 다이아 프램과; 상기 다이아 프램과 일단이 결합되어, 상기 다이아 프램의 이동에 따라 상기 스풀 가이드 내부에서 왕복이동하며, 상기 제1오리피스에 대응하는 소정위치에 제 2오리피스가 형성된 스풀을 구비할 수 있다.Here, the mixing ratio stabilizer is a oxidant oil supply line that is supplied with the fuel supplied from the fuel supply pump, the fuel injection hole and the fuel discharge hole for discharging are formed at a predetermined position, and the oxidant supplied to the bypass pipe is supplied. A body having a through hole; A spool guide formed in a hollow shape in the body and having a first orifice formed at a predetermined position corresponding to the fuel injection hole and the fuel discharge hole; A diaphragm formed inside the body and moving in accordance with an oxidant pressure supplied to the oxidant passage hole; One end of the diaphragm may be coupled to each other to include a spool having a second orifice formed at a predetermined position corresponding to the first orifice, reciprocating in the spool guide according to the movement of the diaphragm.
또한, 상기 다이아프램의 이동에 따라, 상기 제1오리피스 및 제2오리피스의 관통면적이 변화하여 연료량을 제어할 수 있다.In addition, as the diaphragm moves, the penetration areas of the first orifice and the second orifice change to control the amount of fuel.
또한, 상기 몸체는 상기 다이아프램의 외주면의 소정위치에 홀이 형성되며, 상기 홀에 씰링부재가 삽입되어 형성될 수 있다.The body may have a hole formed at a predetermined position of an outer circumferential surface of the diaphragm, and a sealing member may be inserted into the hole.
또한, 상기 다이아 프램은, 몸체를 향하여 돌출되어 형성된 돌기를 포함할 수 있다.In addition, the diaphragm may include a protrusion formed to protrude toward the body.
또한, 상기 혼합비 안정기는, 상기 스풀가이드의 일단에 결합된 리테이너와; 일단은 상기 리테이너에 결합되고, 타단은 상기 스풀에 결합되는 스프링을 더 포함할 수 있다.The mixing ratio stabilizer may include: a retainer coupled to one end of the spool guide; One end may be coupled to the retainer, and the other end may further include a spring coupled to the spool.
또한, 상기 스프링은, 일단은 상기 스풀 가이드와 결합되고, 타단은 상기 리테이너에 결합되는 스프링조절 볼트를 구비할 수 있다.In addition, the spring, one end is coupled to the spool guide, the other end may be provided with a spring adjustment bolt coupled to the retainer.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 추진제 로켓엔진의 개략도이고, 도 2는 도 1의 혼합비안정기가 반 개폐된 상태의 단면도이고, 도 3은 도 1의 혼합비안정기가 개방된 상태의 단면도이다.1 is a schematic view of a liquid propellant rocket engine according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the mixed stabilizer of FIG. 1 being half-opened, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the mixed stabilizer of FIG. 1 being opened. .
먼저, 도 1을 참조하면, 로켓엔진(100)은 연소실(110)과, 연료 공급펌프(120)와, 산화제 공급펌프(130)와, 가스 발생부(140)와, 터빈(150)과, 추력제어 밸브(160)와, 산화제 바이패스관(170) 및 혼합비 안정기(200)를 구비한다.First, referring to FIG. 1, the
구체적으로, 상기 연소실(110)은 상기 연료 공급펌프(120)로부터 연료를 공급받고, 상기 산화제 공급펌프(130)로부터 산화제를 공급받는다. 그리고 상기 가스 발생부(140)는 상기 연료 공급펌프(120) 및 상기 산화제 공급펌프(130)로부터 공급되는 연료 및 산화제의 일부를 공급받아 가스를 발생시킨다.In detail, the
상기 가스 발생부(140)는 고체모터 등의 시동기(미도시)로 가동되어 가열된 고온고압의 연료와 산화제를 팽창시킨다. 팽창된 상기 연료와 상기 산화제는 상기 터빈(150)에 유입되어, 상기 터빈(150)이 상기 연료 공급펌프(120)와 상기 산화제 공급펌프(130)에 각각 연결된 회전축(125, 135)을 돌려 구동시킨다. The
그리고 회전축의 작동으로 상기 연료 공급펌프(120)와 상기 산화제 공급펌프(130)의 내부 압력이 상승 되어, 연료가 저장된 연료 부스터펌프(126)와, 산화제가 저장된 산화제 부스터펌프(136)로부터 각각의 액체가 유동 된다.In addition, the internal pressure of the
상기 산화제 공급펌프(130)에 의하여 공급되는 산화제는, 그 일부는 상기 연소실(110)로 공급되고, 그 나머지는 가스 발생부(140)로 공급된다. 상기 가스 발생부(140)로 공급되는 양을 추력제어 밸브(160)가 조절한다. A portion of the oxidant supplied by the
그리고 상기 추력 제어 밸브(160)는 상기 산화제 바이패스관(170)으로 공급되는 상기 산화제의 압력에 따라 상기 가스 발생부(140)에 공급되는 연료의 양을 제어한다. 그리고 조절된 상기 연료는 상기 혼합비 안정기(200)를 통하여 상기 가스 발생부(140)로 유입된다.The
게다가, 상기 연료는 상기 연료 공급펌프(120)에서 상기 혼합비 안정기(200)로 유동되고, 연소실 유량 조절기(111)에도 유동이 된다. 그리고 상기 산화제는 상기 산화제 공급펌프(130)에서 상기 추력제어밸브(160)로 유동되고, 연소실 산화제 공급밸브(115)에도 유동이 된다.In addition, the fuel flows from the
또한, 상기 연소실 유량 조절기(111)로 유입된 상기 연료는 연소실 연료공급 밸브(112)를 경로하여 추진력을 발생시키는 연소실(110)로 유입된다. 그리고 상기 연소실 산화제공급 밸브(115)로 유입된 상기 산화제도 연소실(110)로 유입된다. 여기서 혼합된 연료와 산화제는 연소실(110)에서 태워져, 그 배기가스를 노즐(미도시)을 통해 분출함으로써 작용-반작용 원리에 따른 추진력을 얻어낸다.In addition, the fuel introduced into the combustion chamber flow regulator 111 is introduced into the
상기 산화제의 압력에 따른 혼합비 안정기(200)는, 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보면, 몸체(210)와, 스풀 가이드(220)와, 다이아 프램(230)과, 스풀(240)을 구비하는 것이 바람직하다.The mixing
더욱 구체적으로, 상기 몸체(210)는 상기 연료 공급펌프(120)로부터 공급되는 연료를 공급받고, 배출하는 연료주입홀(211) 및 연료 배출홀(212)이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소정위치에 형성된다. 여기서, 상기 연료주입홀(211)은 상기 연료 공급펌프(120)로부터 공급되는 연료가 주입될 수 있도록 상기 연료 공급펌프(120)와 대응하는 위치에 형성된다. 그리고 상기 연료 배출홀(212)은 상기 가스 발생부(140)로 연료가 배출될 수 있도록 상기 가스 발생부(140)에 대응하는 위치에 형성된다.More specifically, the
그리고 상기 산화제 바이패스관(170)으로 공급되는 산화제가 공급되는 산화제유로 통공(213)이 형성될 수 있다. 여기서 상기 산화제유로 통공(213)은 상기 산화제 바이패스관(170)으로부터 산화제가 유동 될 수 있도록 상기 산화제 바이패스관(170)에 대응하는 위치에 형성된다.In addition, a through
그리고 상기 스풀 가이드(220)는 상기 몸체(210) 내부에 중공형상으로 형성되며, 상기 연료 주입홀(211)에 대응하는 위치에 제1오리피스(221)가 형성될 수 있다. The
또한, 상기 다이아프램(230)은 상기 몸체(210) 내부에 형성되며, 상기 산화제 유로 통공(213)으로 공급되는 산화제 압력에 따라 이동할 수 있다. 상기 다이아프램(230)은 상기 혼합비 안정기(200)로 유입되는 상기 연료와 상기 산화제유로 통 공(213)으로 유동 되는 산화제가 혼합되지 않도록 막으며, 탄성력이 있는 판이다.In addition, the
아울러 상기 다이아프램(230)은, 도 2및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(210)를 향하여 돌출되어 형성된 돌기(231)를 포함할 수 있다. 상기 돌기(231)는 상기 다이아프램(230)의 탄성력을 더 상승시키게 할 수 있다.In addition, the
게다가, 상기 스풀(240)은 상기 다이아프램(230)과 일단이 결합되어, 상기 다이아프램(230)의 이동에 따라 상기 스풀 가이드(220) 내부에서 왕복 이동하며, 상기 제1오리피스(221)에 대응하는 위치에 제2오리피스(241)가 형성된다.In addition, one end of the
여기서, 상기 다이아프램(230)의 이동에 따라, 상기 제1오리피스(221) 및 제2오리프스의 관통면적이 변화하여 연료량을 제어할 수 있다.In this case, as the
더구나, 상기 몸체(210)는 상기 다이아프램(230)의 외주면의 소정위치에 삽입 홈(214)이 형성되며, 상기 삽입 홈(214)에 씰링부재(215)가 삽입되어 형성될 수 있다. In addition, the
그뿐 아니라, 상기 혼합비 안정기(200)는, 상기 스풀가이드(220)의 일단에 결합된 리테이너(250)와, 일단은 상기 리테이너(250)에 결합되고, 타단은 상기 스풀(240)에 결합되는 스프링(260)을 더 포함할 수 있다.In addition, the mixing
뿐만 아니라, 상기 스프링(260)은, 일단은 상기 스풀 가이드(220)와 결합되고, 타단은 상기 리테이너(260)에 결합되는 스프링조절 볼트(261)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스풀가이드(220)와 이에 대응하는 상기 스풀(240) 및 상기 리테이너(260)는 몸체(210)의 내면과 동심원을 이루는 원환 형태인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 스프링조절 볼트(261)를 회전하여 상기 리테이너(260)를 좌우로 이동 시켜 상기 스프링(260)의 예압축 길이를 조절할 수 있다.In addition, the
상기한 구조의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합비안정기의 작동에 대하여 살펴보면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 추력제어밸브(160)의 개도를 넓히면 상기 가스발생부(140)로 유입되는 상기 산화제의 유량이 증가하며, 동시에 상기 바이패스관(170)으로 유동 되는 산화제의 유량도 증가하여 증가 된 산화제가 그만큼의 압력을 더 가할 수 있다.Looking at the operation of the mixed ballast according to a preferred embodiment of the present invention of the above structure, as shown in Figures 1 to 3, when the opening degree of the
그래서 상기 다이아 프램(230)의 후류의 압력은 증가하고 상기 다이아 프램(230)은 상기 몸체(210)를 향하여 구부러지게 될 수 있다. Thus, the pressure in the wake of the
그리고 구부러진 상기 다이아 프램(230)은 상기 스풀(240)을 밀어내게 되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 스풀(240)에 의해 제1오리피스(221) 유로면적이 미량 막혔던 것이 도 3에 도시된 바와 같이, 제1오리피스(221)와 상기 제2오리피스(241)의 유로 면적의 크기가 커지게 된다. 그래서 제 1오리피스(221) 및 제2오리피스(241)의 관통면적이 변화하여 연료량을 제어하며, 연료의 유량이 증가 될 수 있다.The
또한, 상기 스프링(260)이 개재되어 상기 다이아 프램(230)이 상기 스풀(240)을 밀어내어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(260)이 수축을 하게 된다. 그리고 다시 후류의 압력이 감소 되면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(260)은 그 길이방향으로 복원된다.In addition, the
상기한 구조에 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 추진제 로켓엔진은 가스 발생부로 유입되는 추진제의 혼합비를 일정하게 유지할 수 있다.Liquid propellant rocket engine according to a preferred embodiment of the present invention according to the above structure can maintain a constant mixing ratio of the propellant flowing into the gas generating unit.
상술한 바와 같이 본 발명의 액체 추진제 로켓엔진는 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the liquid propellant rocket engine of the present invention provides the following effects.
첫째, 엔진의 추력을 조절할 때 가스발생부로 유입되는 추진제의 혼합비를 유지할 수 있다.First, it is possible to maintain the mixing ratio of the propellant flowing into the gas generator when adjusting the thrust of the engine.
둘째, 안정적인 가스발생부 연소온도를 유지하여 로켓엔진의 신뢰도를 증가시킨다.Second, it maintains a stable combustion temperature of the gas generator to increase the reliability of the rocket engine.
셋째, 스프링과 스프링 조절볼트에 의해 혼합비 안정기의 조절 성능을 향상시킨다.Third, the adjustment performance of the mixing ratio stabilizer is improved by the spring and the spring adjustment bolt.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited to this and it is described by the person of ordinary skill in the art to this invention, and below. Various modifications and variations are possible without departing from the scope of the appended claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050126379A KR100654412B1 (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Liquid propellant rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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2005
- 2005-12-20 KR KR1020050126379A patent/KR100654412B1/en not_active IP Right Cessation
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