KR100668804B1 - 로켓엔진용 점화기 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 로켓엔진용 점화기는, 로켓 엔진의 메인연소실 또는 메인가스발생기에 체결될 수 있도록 일단에 장착부가 형성된 몸체; 이 몸체 내부에 형성된 연소실; 이 연소실의 일측에 형성되며, 연소실과 연통하는 혼합기체유도관; 몸체에 형성되며, 혼합기체유도관에 산소기체를 공급하는 기체공급유도관; 몸체에 형성되며, 혼합기체유도관에 기체연료를 공급하는 기체메탄유도관; 혼합기체유도관의 일측에 형성되어, 혼합기체유도관을 이동하는 혼합연료를 점화시키는 스파크 플러그; 몸체에 형성되며, 연소실의 일면에 위치하여 연소실 내의 압력을 측정하는 연소압측정부; 및 연소실과 연통하며, 장착부 방향으로 연장 형성되어 있는 연소가스유도관을 포함한다. 상기한 바와 같은 로켓엔진용 점화기는, 탄화수소계열의 연료를 이용하기 때문에 취급이 용이하고, 스파크 플러그를 이용한 간단한 구조로 재사용이 가능한 점화기를 제공한다.
로켓, 연소, 점화, 가스 발생기.
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로켓엔진용 점화기의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 기체공급유도관의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 기체메탄유도관의 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 로켓엔진용 점화기의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 점화기 110... 몸체
120... 연소실 130... 스파크 플러그
140... 기체공급유도관 150... 기체메탄유도관
160... 혼합기체유도관 170... 연소가스유도관
180... 연소압측정부 190... 장착부
210... 산소기체매니폴드 310... 기체메탄매니폴드
410... 냉각재킷 411... 냉각수 유로
본 발명은 로켓엔진용 점화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 로켓 엔진에 있는 메인연소기와 메인가스발생기의 열원이 되는 로켓엔진용 점화기에 관한 것이다.
일반적으로 고온, 고압 가스를 이용하여 추력을 발생시키는 액체로켓 엔진은 대부분 산화제와 연료를 이용하여 연소반응을 유도하는 메인연소기와 메인가스발생기를 채용하고 있다. 이러한 메인연소기와 메인가스발생기의 점화를 위해서는 연료와 산화제가 혼합된 가연성 혼합물에 열원을 공급하여야 한다.
점화를 위한 열원 공급 방법으로 종래에는, 고체 화약 등을 메인연소실이나 메인가스발생기에 장착하여 초기 추진제 공급시에 발화될 수 있도록 하거나, 접촉 발화성 물질을 실린더에 보관하고 있다가 초기 점화 순간에 메인연소실이나 메인가스발생기에 공급하는 방법이 채용되었다.
그러나 이러한 열원 공급 방법은 한번 점화를 하고 나면 다시 점화가 불가능하여, 여분의 발화성 물질을 포함하는 실린더를 더 구비해야 하는 번거로움이 따르고, 그 화력이 낮아 점화의 신뢰성이 낮다는 단점이 있다.
한편, 이러한 단점을 개선하기 위해 기체 산소와 수소를 이용한 스파크 점화기가 채용되었으나, 취급이 용이하지 않는 수소로 인해 수소를 저장할 여분의 공간을 구비하여야 할 뿐 아니라, 점화기도 복잡한 형상을 갖게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 점화기의 교체없이 수 회 점화가 가능하고 점화의 신뢰성을 향상하도록 그 구조가 개선된 로켓엔진용 점화기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로켓엔진용 점화기는, 로켓 엔진의 메인연소실 또는 메인가스발생기에 체결될 수 있도록 일단에 장착부가 형성된 몸체; 상기 몸체 내부에 형성된 연소실; 상기 연소실의 일측에 형성되며, 상기 연소실과 연통하는 혼합기체유도관; 상기 몸체에 형성되며, 상기 혼합기체유도관에 산소기체를 공급하는 기체공급유도관; 상기 몸체에 형성되며, 상기 혼합기체유도관에 기체연료를 공급하는 기체메탄유도관; 상기 혼합기체유도관의 일측에 형성되어, 상기 혼합기체유도관을 이동하는 혼합연료를 점화시키는 스파크 플러그; 상기 몸체에 형성되며, 연소실의 일면에 위치하여 상기 연소실 내의 압력을 측정하는 연소압측정부; 및 상기 연소실과 연통하며, 상기 장착부 방향으로 연장 형성되어 있는 연소가스유도관을 포함한다.
여기서, 상기 몸체는 구리 재질로 제작된 것이 바람직하다.
또한, 상기 몸체에는 상기 스파크 플러그가 균등한 간격으로 다수 개가 더 장착될 수 있다.
덧붙여, 상기 연소가스유도관의 직경은 상기 연소실의 직경보다 더 작은 것이 바람직하다.
한편, 상기 기체공급유도관은 외부에서 산소기체를 공급하는 튜브와, 상기 튜브와 연통되는 제 1분기관 및 제 2분기관을 포함하며, 상기 제 1분기관과 제 2분기관의 종단이 상기 혼합기체유도관과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제 1분기관과 제 2분기관은 상기 튜브와 직교하며, 상기 제 1분기관과 제 2분기관은 상기 혼합기체유도관에 균일하게 산소기체를 공급할 수 있도록 대칭으로 형성될 수 있다.
덧붙여, 상기 제 1분기관 및 제 2분기관과 상기 혼합기체유도관 사이에 형성되며, 산소기체가 모이는 산소기체매니폴드를 포함할 수 있다.
게다가, 상기 기체메탄유도관의 종단에 위치하여 상기 혼합기체유도관을 감싸며, 상기 혼합기체유도관의 내부에 기체연료를 분사할 수 있도록 일면에 다수개의 분사구가 형성된 기체연료매니폴드를 포함할 수 있다.
한편, 상기 몸체의 외부에 형성되며, 상기 몸체를 냉각시키는 냉각재킷을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 냉각재킷은 내측에 냉각수 유로를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스파크 플러그의 점화부는 상기 혼합기체유도관의 외측에 형성될 수 있다.
덧붙여, 상기 연소압측정부는, 상기 연소실과 연통하며 상기 몸체의 외부로 연장된 연소압측정관과, 상기 연소압측정관 종단에 형성되는 연소압측정기를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상 적이거나 사전적인 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.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로켓엔진용 점화기의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기체공급유도관의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 기체메탄유도관의 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면 상기 로켓엔진용 점화기(100)는 몸체(110)와 연소실(120)과 스파크 플러그(130)와 기체공급유도관(140)과 기체메탄유도관(150)과 혼합기체유도관(160)과 연소가스유도관(170) 및 연소압측정부(180)를 구비한다.
구체적으로, 상기 몸체(110)는 구리 재질로 제작되어, 상기 연소실(120)에서 순간적으로 급격히 발생하는 열을 높은 전도율로 상기 몸체(110) 전부위에 분산시켜 상기 연소실(120) 내부가 국부적으로 열 손상을 받아 파손되는 것을 방지한다.
여기서, 상기 몸체(110)는 일단에 나사산 형상의 장착부(190)를 구비하여 로켓 엔진의 추력이 되는 메인연소실 또는 메인가스발생기에 상기 점화기(100)를 체결 가능하게 한다.
한편, 상기 몸체(110)에 형성된 기체공급유도관(140)은 혼합기체유도관(160)에 산소기체를 공급하는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 구체적으로 상기 기체공급유도관(140)은, 상기 점화기(100)의 축방향으로 형성된 튜브(141)와, 상기 튜브(141)와 연통되는 제 1분기관 및 제 2분기관을 포함한다.
여기서, 상기 제 1분기관과 제 2분기관은 상기 튜브(141)와 직교하고, 상기 제 1분기관과 제 2분기관 각각은 90도 각도를 두고 대칭으로 형성된다.
이에 연장되어, 상기 제 1분기관과 제 2분기관은 135도 안쪽으로 꺽여서 상기 제 1분기관과 제 2분기관의 종단이 상기 기체공급유도관(140)과 상기 혼합기체유도관(160) 사이에 형성된 산소기체매니폴드(210)에 만나게 된다.
이러한 기체공급유도관(140)의 구조는 기체공급유도관(140)에서 상기 혼합기체유도관(160)으로 공급되는 산소기체가 좀 더 균일하게 공급될 수 있도록 한다.
한편, 상기 몸체(110)에 형성된 기체메탄유도관(150)은 상기 혼합기체유도관(160)에 기체연료를 공급하는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 상기 기체메탄유도관(150)의 종단에는 상기 혼합기체유도관(160)을 감싸는 기체연료매니폴드(310)가 형성된다.
여기서, 상기 기체연료매니폴드(310)는 상기 혼합기체유도관(160)으로 기체연료를 균일하게 공급할 수 있도록 다수개의 분사구(311)가 형성된다.
이에 따라, 상기 기체메탄유도관(150)은 상기 혼합기체유도관(160)을 유동하는 산소기체에 기체연료를 분사함으로써 혼합연료를 만들게 된다.
한편, 상기 혼합기체유도관(160) 일측에는 혼합연료의 연소 반응을 촉진하기 위해 고전압에 의해 작동하는 스파크 플러그(130)가 구비된다.
여기서, 상기 스파크 플러그(130)는 상기 몸체(110)의 측면에 180도나 90도의 간격을 두고 다수개가 더 장착 가능하다.
이는, 상기 스파크 플러그(130) 중 어느 하나가 오작동을 하여도 다른 스파크 플러그(130)가 정상 작동을 함으로써 점화의 지연이 방지되어 점화의 신뢰성을 높여주는 효과가 있다.
덧붙여, 상기 스파크 플러그(130)의 점화부는 상기 스파크 플러그(130)가 물리적으로 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 혼합기체유도관(160)의 외측에 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 탄화수소계열의 기체연료를 사용하여 발생하는 미연소 검댕이나 극한 연소에 의해 상기 스파크 플러그(130)의 점화부가 손상이 되어 재점화가 되지 않는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 스파크 플러그(130)에 의해 점화된 혼합연료는 상기 연소실(120)에서 연속적으로 연소 반응을 일으키게 되며, 상기 기체공급유도관(140)과 기체메탄유도관(150)을 통해 공급되는 산소기체와 기체연료에 의해 연소가 지속되게 된다.
상기와 같은 연소 반응으로 인해 발생하는 연소 가스는 연소가스유도관(170)을 통해 실제 점화가 필요한 메인연소실 또는 메인가스발생기로 유입된다.
여기서, 상기 연소가스유도관(170)의 직경은 상기 연소실(120)의 직경보다 더 작게 형성되어 메인연소실과 메인가스발생기로 공급되는 연소가스의 속도를 증가시킨다.
한편, 상기 연소실(120)과 연통하여 상기 연소실(120) 내의 압력을 측정하는 연소압측정부(180)는 상기 몸체(110)의 외부로 연장된 연소압측정관과 상기 연소압측정관의 종단에 형성되는 연소압측정기를 포함한다.
여기서, 상기 연소압측정부(180)에 의해 측정되는 압력은 상기 연소실(120) 내에서의 연소 발생 유무를 확인하게 해준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 로켓엔진용 점화기의 단면도이다.
여기서 도 1에 나타낸 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성 및 기능을 갖는 동일부재를 나타내므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도면을 참조하면, 로켓엔진용 점화기(400)가 장시간 동안 연소가스를 배출해야하는 용도로 사용될 때, 상기 몸체(110) 외부를 냉각재킷(410)으로 감쌀 수 있다. 여기서, 상기 냉각재킷(410)의 내측에는 냉각수가 흐를 수 있도록 냉각수 유로(411)가 형성되어, 상기 몸체(110)를 강제 냉각시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 로켓엔진용 점화기에 의하면,
첫째, 스파크 플러그를 이용하여 간단한 구조로 신뢰성 높은 점화가 가능하게 하였다.
둘째, 스파크 플러그의 점화부가 혼합기체유도관 외측에 위치하여 불순물에 의한 스파크 플러그의 손상이 줄어든다.
셋째, 탄화수소계열의 연료를 이용하기 때문에 취급이 용이하다.
셋째, 냉각재킷을 구비하여 메인연소기와 메인가스발생기에 장시간동안 열원을 공급할 수 있다.
Claims (12)
- 로켓 엔진의 메인연소실 또는 메인가스발생기에 체결될 수 있도록 일단에 장착부가 형성된 몸체;상기 몸체 내부에 형성된 연소실;상기 연소실의 일측에 형성되며, 상기 연소실과 연통하는 혼합기체유도관;상기 몸체에 형성되며, 상기 혼합기체유도관에 산소기체를 공급하는 기체공급유도관;상기 몸체에 형성되며, 상기 혼합기체유도관에 기체연료를 공급하는 기체메탄유도관;상기 혼합기체유도관의 일측에 형성되어, 상기 혼합기체유도관을 이동하는 혼합연료를 점화시키는 스파크 플러그;상기 몸체에 형성되며, 연소실의 일면에 위치하여 상기 연소실 내의 압력을 측정하는 연소압측정부; 및상기 연소실과 연통하며, 상기 장착부 방향으로 연장 형성되어 있는 연소가스유도관을 포함하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체는 구리 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체에는 상기 스파크 플러그가 균등한 간격으로 다수 개가 더 장착될 수 있는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 연소가스유도관의 직경은 상기 연소실의 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서, 상기 기체공급유도관은,외부에서 산소기체를 공급하는 튜브와, 상기 튜브와 연통되는 제 1분기관 및 제 2분기관을 포함하며, 상기 제 1분기관과 제 2분기관의 종단이 상기 혼합기체유도관과 연결되는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항 또는 제 5항에 있어서,상기 제 1분기관과 제 2분기관은 상기 튜브와 직교하며, 상기 제 1분기관과 제 2분기관은 상기 혼합기체유도관에 균일하게 산소기체를 공급할 수 있도록 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 5항에 있어서,상기 제 1분기관 및 제 2분기관과 상기 혼합기체유도관 사이에 형성되며, 산 소기체가 모이는 산소기체매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 기체메탄유도관의 종단에 위치하여 상기 혼합기체유도관을 감싸며, 상기 혼합기체유도관의 내부에 기체연료를 분사할 수 있도록 일면에 다수개의 분사구가 형성된 기체연료매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체의 외부에 형성되며, 상기 몸체를 냉각시키는 냉각재킷을 구비하는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 9항에 있어서,상기 냉각재킷은 내측에 냉각수 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서,상기 스파크 플러그의 점화부는 상기 혼합기체유도관의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
- 제 1항에 있어서, 상기 연소압측정부는,상기 연소실과 연통하며, 상기 몸체의 외부로 연장된 연소압측정관과, 상기 연소압측정관 종단에 형성되는 연소압측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓엔진용 점화기.
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ID=37867981
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050128139A KR100668804B1 (ko) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | 로켓엔진용 점화기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100668804B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10400711B2 (en) | 2017-01-18 | 2019-09-03 | Agency For Defense Development | Assembly including aft end igniter for rocket motor |
| CN110552815A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-10 | 西安航天动力研究所 | 一种气氧/煤油富燃火炬式电点火器 |
-
2005
- 2005-12-22 KR KR1020050128139A patent/KR100668804B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10400711B2 (en) | 2017-01-18 | 2019-09-03 | Agency For Defense Development | Assembly including aft end igniter for rocket motor |
| CN110552815A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-10 | 西安航天动力研究所 | 一种气氧/煤油富燃火炬式电点火器 |
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