KR101055669B1 - 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법에 관한 것으로, 상기 로켓 추진장치는 추진제가 내장되고 관 형태를 이루는 케이스부와, 상기 케이스부에 적어도 일부가 삽입되고 상기 추진제의 연소에 의한 가스를 배출하는 노즐부, 및 상기 노즐부를 감도록 배치되고, 양단이 개방된 띠 형상으로 형성되는 잠금부를 포함하고, 상기 케이스부 원주상의 일 영역에는 상기 잠금부가 삽입될 수 있는 관통공이 형성되고 상기 일 영역과 마주보는 영역에는 상기 잠금부의 양단이 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 구조가 간단하고 추력선의 정렬이 용이한 로켓 추진장치가 구현된다.
추력선, 추진장치, 로켓

Description

로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법{ROCKET PROPULSION DEVICE AND METHOD FOR ASSEMBLING ROCKET PROPULSION DEVICE}
본 발명은 추력선에 따라 추진되는 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법에 관한 것이다.
무유도 로켓 및 유도 미사일의 초기 비행 안정성은 추진 장치의 추력선 비정렬 량에 크게 의존한다. 추진기관 추력선의 비정렬 량은 추진기관이 연소할 때 추력선과 추진기관의 중심선이 이탈(Deviation)되는 정도를 말한다.
추진기관의 추력선 비정렬의 발생원인은, 예를 들어 노즐 오프셋(Nozzle Offset), 노즐 비정렬(Nozzle Misalignment) 및 추진제 충전 비정렬(Propellant Charge Misalignment) 등이 있다. 특히 무유도 로켓의 경우 추력선 비정렬이 발생하면 비행 안정성 뿐만 아니라 명중률도 현저히 저하된다.
상기 추력선 비정렬을 방지하기 위하여 케이스와 노즐을 나사 또는 볼트에 의하여 체결하는 방식이 적용되는 경우가 있다. 그러나 상기 체결 방식에 의하면, 노즐에는 볼트를 체결하기 위한 두께가 필요하게 되며, 이는 로켓 추진장치의 무게 를 증가시킨다. 또한 상기 체결 방식은 볼트 조립을 위한 구멍 가공, 볼트 조립 등의 추가적인 조립 공수를 요구한다.
이러한 문제점에 의하여 효율적으로 추진장치의 추력선 비정렬을 방지할 수 있는 로켓 추진장치가 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 추력선 정렬이 구현되는 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 보다 경제적인 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법을 구현하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치는 케이스부, 노즐부 및 잠금부를 포함한다. 케이스부에는 추진제가 내장되고, 관 형태를 이룬다. 노즐부는 추진제의 연소에 의한 가스를 배출한다. 노즐부는 케이스부에 적어도 일부가 삽입된다. 잠금부는 노즐부를 감도록 배치되고, 양단이 개방된 띠 형상으로 형성된다. 케이스부 원주상의 일 영역에는 잠금부가 삽입될 수 있는 관통공이 형성된다. 케이스부의 일 영역과 마주보는 영역에는 잠금부의 양단이 배치된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 케이스부는 케이스부의 내주면을 따라 형성되는 제1 홈을 포함하고, 노즐부는 노즐부의 외주면을 따라 형성되는 제2 홈을 포함한다. 잠금부는 제1 및 제2 홈에 삽입되어 케이스부와 노즐부를 연결한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 잠금부의 일단에는 노즐부에 걸리는 걸림 돌기가 형성된다. 잠금부의 타단에 인접한 영역은 잠금부의 양단 사이와 동일한 단면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치 조립방법은 노즐부를 삽입하는 단계, 잠금부를 삽입하는 단계, 노즐부에 연결하는 단계 및 잠금부를 배치하는 단계를 포함한다. 노즐부를 삽입하는 단계는 관 형태의 케이스부에 노즐부를 삽입한다. 잠금부를 삽입하는 단계는 노즐부를 감도록 케이스부 원주상의 일 영역에 형성된 관통공을 통하여 잠금부를 삽입한다. 노즐부에 연결하는 단계는 잠금부의 일단에 형성된 걸림 돌기를 노즐부에 연결한다. 잠금부를 배치하는 단계는 일 영역과 마주보는 영역에 잠금부의 양단을 배치한다. 상기 로켓 추진장치 조립방법은 케이스부와 노즐부의 상대 이동이 제한되도록 노즐부를 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 로켓 추진장치는 관통공과 마주보도록 잠금부의 양단이 배치되어, 대칭적인 강성 구조를 구현할 수 있다. 또한 이를 통하여 로켓 추진장치의 추력선 비정렬이 방지 또는 완화될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 노즐부를 감도록 배치되는 잠금부를 통하여, 보다 작은 공간에서 케이스부와 노즐부를 연결한다. 또한 이를 통하여 보다 경제적인 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법이 구현된다.
이하, 본 발명에 관련된 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치(100)의 후방부를 나타내는 단면도이고 도 2는 도 1의 로켓 추진장치(100)의 사시도이다.
로켓 추진장치(100)는 케이스부(110), 노즐부(120) 및 잠금부(130)를 포함한다.
케이스부(110)는 관 형태를 이루도록 형성된다. 케이스부(110)에는 연소에 의하여 연소 가스를 발생시키는 추진제(111)가 내장된다. 케이스부(110)는 추진제(111)가 연소할 때 발생되는 고압을 유지하도록 밀폐된 공간을 형성한다.
케이스부(110)와 추진제(111)의 사이에는 원주 금연재(112)가 배치된다. 원주 금연재(112)는 추진제(111)의 연소열에 의한 고온으로부터 로켓 추진장치(100)를 보호한다.
케이스부(110)의 일단에 인접하여 엔드 슬리브(113)가 형성된다.
엔드 슬리브(113)와 추진제(111)의 접촉을 방지하기 위하여 엔드 슬리브(113)와 추진제(111)의 사이에는 엔드 인히비터(114)가 배치된다. 이를 통하여 엔드 슬리브(113)의 고온가스에 의한 손상이 방지된다.
엔드 슬리브(113)의 외주에는 밀폐링(115)이 배치된다. 밀폐링(115)은 고온의 가스가 새는 것을 막아준다.
노즐부(120)의 적어도 일부가 케이스부(110)에 삽입된다. 본 도면들을 참조 하면, 노즐부(120)의 일단에는 엔드 슬리브(113)가 삽입될 수 있다. 노즐부의 외주면과 케이스부의 내주면 사이에는 기밀 유지를 위한 오링(116)이 배치될 수 있다.
노즐부(120)는 추진제(111)의 연소에 의한 가스를 배출하도록 형성된다. 고온 고압의 가스가 노즐부(120)를 빠져나가면서 로켓 추진장치(100)는 높은 추력을 발생시킨다.
노즐부(120)는 내열재(121)와 노즐 몸체(122)를 포함한다.
내열재(121)는 일방향으로 확장되거나 감소되는 단면을 구비하도록 형성될 수 있다. 내열재(121)는 연소 가스의 고열에 노즐부(120)를 보호하도록 내열 재료로 형성된다.
노즐 몸체(122)는 잠금부(130)를 통하여 케이스부(110)와 연결된다. 잠금부(130)는 노즐부(120)를 감도록 배치된다.
잠금부(130)는 양단(131a, 131b, 도 5 참조)이 개방된 띠 형상으로 형성된다. 잠금부(130)은, 예를 들어 스프링 잠금선(Spring Lock Wire)이 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 케이스부(110) 원주상의 일 영역(117a)에는 잠금부(130)가 삽입될 수 있는 관통공(118)이 형성된다. 케이스부(110)의 일 영역(117a)과 마주보는 영역(117b, 이상 도 4 참조)에는 잠금부(130)의 양단(131a, 131b)이 배치된다.
로켓 추진장치(100)의 강성 취약 부위는 잠금부(130)의 양단을 관통공(118)과 반대편에 위치시킴으로서 대칭으로 존재하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치의 조립방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 관 형태의 케이스부에 노즐부를 삽입한다(S100).
다음에 노즐부를 감도록 케이스부 원주상의 일 영역에 형성된 관통공을 통하여 잠금부를 삽입한다(S200).
잠금부는 노즐부의 외주면을 따라 감기도록 관통공에 점차적으로 삽입된다. 노즐부에는 잠금부가 감기도록 외주면을 따라 홈이 형성될 수 있다. 케이스부의 내주면에는 노즐부에 감긴 잠금부를 수용하도록 상기 홈에 대응하는 홈이 형성될 수 있다. 이를 통하여 노즐부와 케이스부가 연결된다.
잠금부는 노즐부를 360°감은 후에 양단이 관통공 주변에 위치하게 된다.
노즐부에 잠금부의 일단에 형성된 걸림 돌기를 연결한다(S300). 이를 위하여 노즐부에는 상기 걸림 돌기가 걸릴 수 있도록 걸림 홈이 형성될 수 있다.
다음은, 케이스부 원주상의 일 영역과 마주보는 영역에 잠금부의 양단을 배치한다(S400). 예컨데, 노즐부 중심축을 기준으로 노즐부를 회전시키면, 일단이 노즐부에 걸린 잠금부도 따라서 회전하게 된다. 이를 통하여 잠금부를 약 180 °회전시킬 수 있게 된다. 다만, 상기와 같이 노즐부를 회전시켜 잠금부의 양단을 배치시키는 방법이 본 발명과 관련한 로켓 추진장치(100)에서 잠금부(130, 이상 도 1 참조)를 배치시키는 방법을 한정시키는 것은 아니다.
만약 로켓 추진장치에서 강성이 약한 두 부분이 중첩된다면, 강성의 상대적 차이 때문에 내압 작용시 노즐이 회전 거동을 하게 되며 추력선 비정렬이 유발될 것이다. 상기와 같은 방법을 통하여, 관통공과 마주보도록 잠금부의 양단을 배치시켜, 로켓 추진장치의 대칭적인 강성 구조를 구현할 수 있다. 또한 이를 통하여 로 켓 추진장치의 추력선 비정렬이 방지 또는 완화될 수 있다.
로켓 추진장치 조립방법에는 케이스부와 노즐부의 상대 이동이 제한되도록 노즐부를 고정하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 노즐부의 고정은, 예를 들어 케이스부와 노즐부을 핀 연결하는 방법으로 구현될 수 있다. 이를 통하여 로켓 추진장치의 대칭적인 강성 구조가 뒤틀어 지는 것을 방지 또는 완화할 수 있다.
이하, 상기 로켓 추진장치 조립방법을 이용하여 조립된 로켓 추진장치를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 상기 로켓 추진장치의 조립방법이 적용된 도 2의 라인(Ⅳ-Ⅳ)에 따르는 로켓 추진장치(100)의 단면도이고, 도 5는 도 4의 로켓 추진장치(100)의 잠금부의 사시도이다.
관통공(118)과 잠금부(130)의 양단(131a, 131b)은 서로 마주보도록 배치된다. 이를 통하여 강성의 비대칭으로 인한 노즐 오프셋(Nozzle Offset), 노즐 비정렬(Nozzle Misalignment) 등이 방지 또는 완화된다.
케이스부(110)는 내주면을 따라 형성되는 제1 홈(119)을 포함한다. 노즐부(120)는 외주면을 따라 형성되는 제2 홈(129)을 포함한다. 잠금부(130)는 제1 및 제2 홈(119, 129)에 삽입되어 케이스부(110)와 노즐부(120)를 연결한다. 잠금부(130)가 지지하는 전단력에 의하여 케이스부(110)와 노즐부(120)가 연결된다.
잠금부(130)는 양단이 개방형(Open Type)으로 형성된다. 잠금부(130)의 일단(131a)에는 노즐부(120)에 걸리는 걸림 돌기(132)가 형성된다. 잠금부(130)의 타단(131b)에 인접한 영역(133)은 잠금부(130)의 양단(131a, 131b) 사이와 동일한 단 면으로 형성된다. 상기 잠금부(130)의 타단(131b)에 인접한 영역(133)의 단면은, 예를 들어 사각 단면이 될 수 있다. 이를 통하여, 잠금부(130)의 제작이 간단하고, 잠금부(130)의 조립이 용이하게 된다.
이와 같은 간단한 구조의 잠금부(130)를 통하여, 로켓 추진장치(100)는 보다 작은 공간에서 케이스부(110)와 노즐부(120)를 연결할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명과 관련된 로켓 추진장치(100)의 추력선 비정렬 량을 측정한 그래프이다.
본 그래프에서 X축은 추진 장치에 작용하는 압력을 나타내고, Y축은 추력선 비정렬 량을 나타댄다. 본 그래프를 참조하면, 본 발명이 적용되지 않은 로켓 추진장치의 추력선 비정렬 량은 최대 0.24°이지만 본 발명이 적용된 추력선 비정렬 량은 최대 0.05°수준이며 효과가 탁월함을 알 수 있다. 추진 장치에 작용하는 압력인 1000 psi 이상에서 본 발명이 적용된 로켓 추진장치의 추력선 비정렬 량은 0.05° 이하의 수준으로 유지됨을 알 수 있다.
상기와 같은 로켓 추진장치 및 로켓 추진장치 조립방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치의 후방부를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 로켓 추진장치의 후방부를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 로켓 추진장치의 조립방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 도 2의 라인에 따르는 로켓 추진장치의 단면도.
도 5는 도 4의 로켓 추진장치의 잠금부의 사시도.
도 6은 본 발명과 관련된 로켓 추진장치의 추력선 비정렬 량을 측정한 그래프.

Claims (6)

  1. 추진제가 내장되고, 관 형태를 이루는 케이스부;
    상기 케이스부에 적어도 일부가 삽입되고, 상기 추진제의 연소에 의한 가스를 배출하는 노즐부; 및
    상기 노즐부를 감도록 배치되고, 양단이 개방된 띠 형상으로 형성되는 잠금부를 포함하고,
    상기 케이스부 원주상의 일 영역에는 상기 잠금부가 삽입될 수 있는 관통공이 형성되고, 상기 일 영역과 마주보는 영역에는 상기 잠금부의 양단이 배치되며,
    상기 노즐부는 상기 노즐부의 중심축을 기준으로 상기 케이스부와 상대 회전가능하도록 형성되며,
    강성이 약한 부분이 대칭으로 배치되도록 상기 케이스부와 상기 노즐부는 상기 잠금부의 양단이 상기 일 영역과 마주보는 영역에 배치된 상태에서 핀 결합되는 것을 특징으로 하는 로켓 추진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부는 내주면을 따라 형성되는 제1 홈을 포함하고,
    상기 노즐부는 외주면을 따라 형성되는 제2 홈을 포함하고,
    상기 잠금부는 상기 제1 및 제2 홈에 삽입되어 상기 케이스부와 상기 노즐부를 연결하는 것을 특징으로 하는 로켓 추진장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잠금부의 일단에는 상기 노즐부에 걸리는 걸림 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 로켓 추진장치.
  4. 삭제
  5. 관 형태의 케이스부에 노즐부를 삽입하는 단계;
    상기 노즐부를 감도록 상기 케이스부 원주상의 일 영역에 형성된 관통공을 통하여 잠금부를 삽입하는 단계:
    상기 잠금부의 일단에 형성된 걸림 돌기를 상기 노즐부에 연결하는 단계;
    상기 일 영역과 마주보는 영역에 상기 잠금부의 양단이 배치되도록 상기 노즐부를 상기 노즐부의 중심축을 기준으로 회전시키는 단계; 및
    강성이 약한 부분이 대칭으로 배치되도록, 상기 잠금부의 양단이 상기 일 영역과 마주보는 영역에 배치된 상태에서 상기 노즐부와 상기 케이스부를 서로 핀 결합하는 단계를 포함하는 로켓 추진장치 조립방법.
  6. 삭제
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