KR101059796B1 - 로켓 추진제 유량 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로켓 엔진의 추력 조절을 위해 다수의 소형 유량 조절 밸브를 병렬로 배치하여 각 밸브의 개폐 조절에 의해 단계별로 추력 조절이 가능하고, 미세한 추력 조절을 위해 밸브에 구비된 오리피스의 단면적 조절 또는 밸브의 개폐 시간 제어에 의해 로켓 엔진으로 공급되는 추진제의 유량을 조절하는 유량 조절 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 추진제 저장탱크와, 상기 추진제 저장탱크로부터 추진제를 공급받아 추력을 발생시키는 로켓 엔진을 포함하는 추력 발생장치에 사용되는 로켓 추진제 유량조절 장치에 있어서, 상기 추진제 저장탱크와 로켓 엔진을 연결하는 추진제 공급관과 상기 추진제 공급관에서 분기되며 상기 추진제 공급관보다 직경이 작은 적어도 둘 이상의 분기 공급관; 및 상기 로켓 엔진으로 공급되는 추진제의 유량 조절을 위해 상기 각각의 분기 공급관에 구비되는 유량 제어 밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓 추진제 유량 조절 장치에 관한 것이다.
추력 조절, 유량 조절, 추진제 조절, 밸브 모듈, 유량 조절 밸브

Description

로켓 추진제 유량 조절 장치{Propellant flow control Device for Rocket}
본 발명은 로켓 엔진의 추력 조절을 위해 다수의 소형 유량 조절 밸브를 병렬로 배치하여 각 밸브의 개폐 조절에 의해 단계별로 추력 조절이 가능하고, 미세한 추력 조절을 위해 밸브에 구비된 오리피스의 단면적 조절 또는 밸브의 개폐 시간 제어에 의해 로켓 엔진으로 공급되는 추진제의 유량을 조절하는 유량 조절 장치에 관한 것이다.
다양한 항공 우주 시스템에서 추진제의 유량 조절은 엔진의 추력을 조절하는 데 필수적이다. 엔진 추력을 조절하기 위해서는 추진제의 유량을 증감시켜야 하는데 이때 유량을 제어하기 위해 유량 제어 밸브가 활용된다.
도 1 은 종래의 로켓 엔진에서 하나의 대유량 밸브를 이용하여 로켓 엔진에 추진제를 공급하는 형태의 구조도를 나타낸다.
도 1 을 참조하면 종래의 추력 발생 장치 모듈(100)은 추진제 저장탱크(110)에서 추진제 공급관(120)을 통해 하나의 대유량 밸브(130)로 연결되어 추진제를 공 급하고 상기 대유량 밸브(130)에서 추진제 공급관(120)을 통해 로켓 엔진(140)으로 추진제를 공급하도록 연결되어 있다. 이 경우 상기 대유량 밸브(130)에서 상기 로켓 엔진(140)의 추력 제어를 위한 추진제 유량을 조절해야 한다.
종래의 추력 발생 장치 모듈(100)에서는 추력 발생 장치의 특성상 높은 압력에서 매우 빠른 속도로 많은 양의 추진제를 공급하고 제어하기 위한 유량 제어 밸브를 구비해야 하며 이는 기술적 난이도가 매우 높다.
하나의 대유량 밸브를 이용하여 추력을 제어할 경우,
첫째, 높은 압력 조건에서 빠른 속도로 많은 양의 추진제를 공급하기 위한 유량 제어 밸브를 개발하기 어렵다.
둘째, 하나의 대유량 밸브에서 추진제 유량을 제어하기 위해 상술한 조건을 충족하는 밸브를 개발할 경우 연구 및 제작에 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
셋째, 하나의 밸브에서 추진제 유량을 제어하기 때문에 밸브 고장시 임무 수행이 어렵다는 문제점도 있다.
따라서, 높은 압력 조건에서 설계 목적에 따른 밸브 개발이 용이하며 비용 부담이 적고 밸브 고장 시에도 보완 장치에 의해 임무 수행이 가능한 유량 조절 장치의 개발이 시급하다.
본 발명은 높은 압력 조건에서 빠른 속도로 대량의 추진제를 공급하면서 연구 및 제작비용이 상대적으로 저렴한 로켓 추진제 유량 조절 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 미세한 추력 조절을 위해 오리피스의 단면적 크기 조절과 밸브의 개폐 시간 조절이 가능한 로켓 추진제 유량 조절 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 일부 밸브가 고장시 다른 밸브로 대체하여 임무 수행할 수 있는 로켓 추진제 유량 조절 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 추진제 저장탱크(1100)와, 상기 추진제 저장탱크(1100)로부터 추진제를 공급받아 추력을 발생시키는 로켓 엔진(1400)을 포함하는 추력 발생장치에 사용되는 로켓 추진제 유량조절 장치에 있어서, 상기 추진제 저장탱크(1100)와 상기 로켓 엔진(1400)을 연결하는 추진제 공급관(1200)과 상기 추진제 공급관(1200)에서 분기되며 상기 추진제 공급관(1200)보다 직경이 작은 적어도 둘 이상의 분기 공급관(1250); 및 상기 로켓 엔진(1400)으로 공급되는 추진제의 유량 조절을 위해 상기 각각의 분기 공급관(1250)에 구비되는 유량 제어 밸브(1300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 유량 제어 밸브(1300)는 추진제 유입부(1310), 유량 조절 부(1320) 및 추진제 유출부(1330)로 이루어지고 이 중 상기 유량 조절부(1320)는 전자기부(1321), 플런저(plunger)(1322), 오리피스(1323)로 구성되며, 탄성 부재(1322a)를 포함한 상기 플런저(1322)의 왕복 운동에 의해 상기 오리피스(1323)를 개폐하여 상기 로켓 엔진(1400)으로 공급되는 추진제의 유량을 조절하는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 오리피스(1323)의 단면적은 상기 각각의 유량 제어 밸브(1300)마다 서로 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 유량 조절부(1320)는 상기 오리피스(1323)의 직경을 신축(伸縮) 가능하도록 하기 위해 상기 오리피스(1323)의 내주면을 따라 상·하강이 가능하도록 돌출 형성되는 오리피스 돌출부(1324) 및 상기 오리피스 돌출부(1324)의 상·하강 작동을 제어하기 위한 오리피스 드라이브(1321d)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 서로 다른 상기 유량 제어 밸브(1300)에 구비되는 상기 전자기부(1321) 중 적어도 하나의 전자기부(1321)에는 상기 유량 제어 밸브(1300)의 개폐 시간이 0.5 ~ 5 msec 가 소요되도록 상기 플런저(1322)의 왕복 운동을 유도할 수 있는 고성능 솔레노이드가 구비되며, 상기 고성능 솔레노이드가 구비되는 상기 유량 조절부(1320)는 상기 고성능 솔레노이드의 작동을 제어하기 위한 밸브 드라이브(1321c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수개의 소형 유량 조절 밸브를 병렬로 배치하여 추진제 공급에 이용하므로 높은 압력 조건에서 빠른 속도로 대량의 추진제를 공급할 때 각 밸브별로 유량이 할당되어 추력 조절이 가능하며, 각 밸브의 개폐에 의해 단계별로 추력 조절이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 오리피스 단면적의 크기와 각 밸브의 개폐 시간 조절에 의해 보다 미세한 추력도 조절할 수 있다.
한편, 본 발명은 다수개의 유량 조절 밸브를 이용하므로 하나의 밸브 고장 시에도 엔진 작동을 유지할 수 있으며 다른 밸브로 대체하여 임무 수행할 수 있다는 장점이 있다.
로켓은 추진 방식에 따라 액체 연료에 의한 방법과 고체 연료에 의한 방법 크게 두 가지로 나뉜다. 액체 연료에 의한 추진 방법은, 기체 내에 채워져 있는 연료와 산화제의 연소에 의해서 발생한 가스를 분출하면서 생성되는 가스를 기체 후방으로 고속 분출시켜 그 반동력으로 전진을 하며, 고체 연료에 의한 추진 방법은, 연소실 내에 채워져 있는 고체연료의 연소에 의해서 그 추진력을 이용하여 전진하게 된다. 상기 두 가지 추진 방법 중 단위 질량의 추진제로 낼 수 있는 추력을 정의하는 비추력은 고체 연료 로켓보다 액체 연료 로켓이 크고 추력 조절이 용이하므로 우주 산업에서는 액체 연료를 추진제로 사용하는 경우가 많다.
액체 추진제 방식에서 추진제의 유량 조절은 로켓 엔진의 추력을 조절하는데 필수적이다. 엔진 추력을 조절하기 위해서는 추진제의 유량을 증감시켜야 하는데 이러한 추진제의 유량 조절을 위해 유량 조절 밸브가 사용된다. 유량을 조절하는 방법으로 크게 두 가지를 고려할 수 있다. 첫째, 밸브 내부에 구비된 오리피스의 단면적 크기를 변화시켜 추진제 유량을 조절하는 방법과 둘째, 밸브의 개폐 사이클을 조절하여 추진제 유량을 조절하는 방법이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 의한 다수개의 유량 제어 밸브를 이용하여 로켓 엔진에 추진제를 공급하는 형태의 구조도를, 도 3 은 본 발명에 의한 유량 제어 밸브의 단면도를, 도 4 는 전류가 흐를 때 자기장이 형성되는 솔레노이드의 확대도를, 도 5 는 본 발명에 의한 다양한 크기를 갖는 오리피스의 단면도를, 도 6 은 본 발명에 의한 오리피스 돌출부의 작동을 보여주는 단면도를, 도 7 은 본 발명에 의한 다수개의 유량 제어 밸브를 하나씩 개방함에 따라 추력이 단계적으로 상승되는 효과를 나타내는 그래프를, 도 8 은 본 발명에 의한 2개의 유량 제어 밸브에서 추력을 단계적으로 상승시킬 때 추진제 공급 유량이 증가함을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 2 를 참조하면 상기 추진제 저장 탱크(1100)는 추진제를 보관하고 있는 저장용 탱크이며 도 2 는 구조도 이므로 저장 탱크의 형상은 정육면체 뿐 아니라 직육면체, 원기둥 등 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다. 상기 추진제 저장 탱크(1100)는 단일 추진제 시스템의 경우 하나의 저장 탱크만 소요되나 이원 추진제 시스템의 경우 연료와 산화제에 각각의 저장 탱크가 필요하다.
도 2 를 참조하면 상기 로켓 엔진(1400)은 상기 추진제 저장탱크(1100)로부 터 추진제를 공급받아 추력을 발생시키는 추력 발생 장치이다. 상기 로켓 엔진(1400)은 단일 추진제 시스템의 경우 추진제를 촉매를 이용하여 분해 반응을 통해 추력을 발생시킬 수 있으며 이원 추진제 시스템의 경우 산화제를 활용하여 연료를 연소시키는 연소 반응을 통해 추력을 발생시킬 수 있다. 상기 로켓 엔진(1400)은 항공 우주 산업에 이용되는 범위 내에서 다양할 수 있다.
도 2 를 참조하면 상기 추진제 공급관(1200)은 상기 추진제 저장 탱크(1100)에서 상기 로켓 엔진(1400)으로 추진제를 공급하기 위한 장치이다. 상기 추진제 공급관(1200)에 후술하게 될 분기 공급관(1250)이 병렬적으로 연결되어 있다.
도 2 를 참조하면 상기 분기 공급관(1250)은 상기 추진제 저장 탱크(1100)와 연결된 추진제 공급관(1200)과 상기 로켓 엔진(1400)과 연결된 추진제 공급관(1200)의 사이에 분기되어 병렬적으로 배치되어 있다. 상기 추진제 저장 탱크(1100)와 연결된 추진제 공급관(1200)에서 병렬적으로 분기되어 나온 여러 개의 분기 공급관(1250)들은 다시 상기 로켓 엔진(1400)에 연결된 추진제 공급관(1200)으로 수렴된다. 상기 분기 공급관(1250)의 직경은 상기 추진제 공급관(1200)의 직경보다 작으며 여러 개의 분기 공급관(1250)의 단면적 총합은 상기 추진제 공급관(1200)의 단면적과 동일한 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 상기 유량 제어 밸브(1300)는 상술한 분기 공급관(1250)에 구비된다. 이하 유량 제어 밸브(1300)에 대해 상세히 살펴본다.
유량을 제어하기 위한 장치로는 밸브가 널리 사용되고 있다. 밸브는 중공의 파이프 형상의 추진제 공급관에 설치되어 추진제 공급관을 유동하는 유체의 유량을 조절한다. 이러한 밸브로 볼 밸브, 스로틀 밸브 및 솔레노이드 밸브 등 다양한 종류의 밸브가 사용될 수 있으며 본 발명에서는 일실시예로 솔레노이드 밸브를 예로 들어 설명하겠다. 따라서, 솔레노이드 밸브 외에도 로켓 추진제 유량 조절을 위해 다양한 밸브가 사용될 수 있음은 물론이다. 솔레노이드 밸브는 솔레노이드 코일에 전류를 인가시켜 전자적 추력을 발생시키고 이러한 전자적 추력을 이용하여 플런저(plunger)를 직선 운동시킴으로써 유체의 유동 경로를 개폐하거나 방향 변경하는 방향 전환 밸브로 널리 사용되고 있다. 도 4 는 이러한 솔레노이드 코일에 자기장이 발생하는 것을 나타내고 있다.
도 3 을 참조하면 상기 유량 제어 밸브(1300)는 추진제 유입부(1310), 유량 조절부(1320), 추진제 유출부(1330)로 이루어질 수 있다. 상기 유량 조절부(1320)는 다시 전자기부(1321), 플런저(plunger)(1322), 오리피스(1323)를 구비할 수 있다.
도 3 을 참조하면 상기 추진제 유입부(1310)는 상기 분기 공급관(1250)과 유량 제어 밸브(1300)가 연결되는 부분으로 상기 분기 공급관(1250)을 통해 공급되는 추진제를 유량 제어 밸브(1300)로 유입시킨다. 이와 마찬가지로 상기 추진제 유출부(1330)는 상기 분기 공급관(1250)과 유량 제어 밸브(1300)의 타 측면이 연결되는 부분으로 상기 유량 제어 밸브(1300)에서 유량 조절된 추진제를 상기 분기 공급관(1250)으로 공급한다.
도 3 을 참조하면 상기 유량 조절부(1320)에 구비된 전자기부(1321)는 솔레노이드(1321a), 고성능 솔레노이드, 밸브 드라이브(1321c), 오리피스 드라이브(1321d)를 선택적으로 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4 를 참조하면 상기 솔레노이드(1321a)는 외부에서 인가되는 전류에 의해 여자되어 전자적 추력을 발생시키는 솔레노이드 코일(도면번호 미부여)로 구성되어 있다. 상기 오리피스 드라이브(1321d)는 후술하게 될 실시예 1 에서, 상기 고성능 솔레노이드와 밸브 드라이브(1321c)는 후술하게 될 실시예 2 에서 설명하기로 한다.
도 3 을 참조하면 상기 유량 조절부(1320)에 구비된 플런저(plunger)(1322)는 피스톤 등과 같이 유체를 압축하거나 내보내기 위하여 왕복 운동을 하는 기계 부분을 말하며, 탄성 부재(1322a)와 실링부(1322b)로 이루어질 수 있다. 도 3 을 참조하면 상기 탄성 부재(1322a)는 일단은 밸브 몸체(1350)에 핀 결합되고 타단은 실링부(1322b)와 연결되어 탄성력에 의해 오리피스(1323)를 폐쇄하는 방향으로 탄성 바이어스 되어 있다. 상기 탄성 부재(1322a)의 종류는 스프링이 대표적이나 다양한 재질일 수 있다. 도 3 을 참조하면 상기 실링부(1322b)는 상기 탄성 부재(1322a)에 연결되어 상기 전자기부(1321)에서 발생하는 전자적 추력에 따라 왕복 운동하며 상기 오리피스(1323)를 개폐할 수 있다. 따라서, 폐쇄 모드에서 상기 실링부(1322b)는 오리피스(1323)와 밀착되어 추진제의 유출을 막는 형태로 형성되어야 한다. 상기 실링부(1322b)의 재질은 일반적으로 폴리머 소재 고무를 사용하며, NBR 고무(Nitrile Butadiene Rubber)와 실리콘 고무(Silicone Elastomers)가 많이 사용되는데 실리콘 고무(Silicone Elastomers)는 내열성과 내유성, 내한성, 무독성, 이항성, 내후성, 전기 특성을 가지는 것이 특징이며 패킹, 개스킷, 오일씰에 주로 사용된다. 또한, NBR 고무(Nitrile Butadiene Rubber)는 내마모성, 내노화성 을 가지며 내유성이 매우 우수하여 개스킷, 오일씰에 주로 사용된다. 로켓 추진제의 유량 조절 장치에서는 높은 압력에 견디고 내마모성을 지닌 재질 중 추진제와 호환성이 있는 탄성 재질 또는 금속 재질이 바람직하다.
도 3 을 참조하면 상기 유량 조절부(1320)에 구비된 오리피스(1323)는 상기 추진제 유출부(1330)로 공급할 추진제의 유량을 조절하는 부위로 그 단면 직경은 추진제 유출부(1330)나 상기 밸브 몸체(1350)에서 상기 플런저(plunger)(1322)가 차지한 공간의 단면 직경보다 훨씬 작다. 각각의 유량 제어 밸브(1300)에 구비된 상기 오리피스(1323) 단면적의 총합은 추력 발생장치의 설계 요구조건에 따라 달리 설계될 수 있다. 즉, 밸브에서 요구되는 차압 조건 및 유량 조건에 따라 아래 식과 같이 결정된다.
Figure 112009009047328-pat00001
Figure 112009009047328-pat00002
= 추진제 질량 유량
Figure 112009009047328-pat00003
= 밸브 오리피스의 유량 계수 값
Figure 112009009047328-pat00004
= 밸브 오리피스 단면적
Figure 112009009047328-pat00005
= 추진제 밀도
Figure 112009009047328-pat00006
= 오리피스에 걸리는 차압
도 2 및 도 3 을 참조하여 로켓 추진제 유량 조절 장치의 전체 시스템을 설 명하면, 다수개의 분기 공급관(1250)에 구비되는 각각의 유량 제어 밸브(1300)들은 개별적으로 개폐 가능하다. 따라서, 모든 유량 제어 밸브(1300)를 개방할 때 추진제 유량이 최대가 되며 이에 따라 상기 로켓 엔진(1400)의 추력도 최대가 된다. 상기 로켓 엔진(1400)의 추력을 조절하려면 다수개의 유량 제어 밸브(1300)들 중 일부만을 개방하고 폐쇄함에 따라 추력 조절이 가능하다.
이 경우, 모든 유량 제어 밸브(1300)에 구비된 오리피스(1323)의 단면적이 동일할 경우에는 개방되는 유량 제어 밸브(1300)의 개수에 따라서만 추력 조절이 가능하므로 미세한 추력 조절에 미흡한 부분이 있을 수 있다.
이를 보완하기 위해 상기 오리피스(1323)의 단면적을 각각의 유량 제어 밸브(1300)마다 달리할 수 있다. 도 5 를 참조하면 상기 오리피스(1323)의 단면적은 다수개의 유량 제어 밸브(1300)마다 서로 다른 크기를 나타내고 있다. 이와 같이 각각의 오리피스(1323) 단면적이 서로 다를 경우 추진제의 유량 증감 폭을 달리할 수 있다. 즉, 하나의 유량 제어 밸브(1300)만을 개방하더라도 오리피스(1323) 단면적이 큰 유량 제어 밸브(1300)를 개방하는지 오리피스(1323) 단면적이 작은 유량 제어 밸브(1300)를 개방하는지에 따라 추진제 유량이 달라지므로 이에 따라 더욱 미세한 추력 조절이 가능해진다. 도 7 은 다수개의 유량 제어 밸브(1300)를 하나씩 개방함에 따라 상기 로켓 엔진(1400)에 공급되는 추력이 단계적으로 상승되는 효과를 보여주고 있다. 도 8 은 2개의 유량 제어 밸브(1300)에서 추력을 단계적으로 상승시킬 때 상기 로켓 엔진(1400)에 공급되는 추진제 공급 유량이 증가함을 보여주고 있다. 추력 발생장치의 추력 조절 방법에 대한 다른 예들을 이하 실시예에서 살 펴보겠다.
실시예 1
도 6 을 참조하면 상기 오리피스 돌출부(1324)가 도시되어 있다. 상술한 바와 같이 오리피스(1323) 단면적의 크기를 달리하여 미세한 추력 조절을 할 수 있으나, 이는 밸브의 설계시 미리 오리피스(1323) 단면적 크기를 정해야 하며 추력 발생장치 구동 중에는 임의로 변경시킬 수 없는 문제가 있다. 따라서, 실시예 1 과 같이 오리피스(1323)의 내주면을 따라 상승 및 하강이 가능하도록 오리피스 돌출부(1324)를 구비할 수 있다. 도 6 을 참조하면 (a)는 하나의 오리피스 돌출부(1324)만을 구비한 경우이고 (b),(c),(d)는 각각 2개, 4개, 8개의 오리피스 돌출부(1324)를 구비한 경우의 예시이다. 이는 일예에 불과하며 오리피스 돌출부(1324)의 개수와 형성 위치는 다양할 수 있음은 물론이다. 상기 오리피스 돌출부(1324)가 오리피스(1323)의 원점 방향을 향해 상승되면 오리피스(1323)의 단면적의 크기가 작아지고 이에 따라 공급되는 추진제의 유량은 줄어들게 된다. 반대로, 상기 오리피스 돌출부(1324)가 하강하면 원래의 오리피스(1323) 단면적의 크기만큼 추진제가 공급되므로 오리피스 돌출부(1324)의 상·하강에 따라 추진제의 유량을 제어할 수 있고 이에 따라 상기 로켓 엔진(1400)의 추력을 조절할 수 있다. 상기 오리피스 돌출부(1324)의 형태는 도시된 바와 같이 초승달 모양으로 형성되는 것이 바람직하나 다양한 형태일 수 있다. 도시된 바와 같이 초승달 모양으로 형성되면 상기 오리피스 돌출부(1324)가 상승될 때에도 추진제가 유동하는 오리피스(1323)의 형상이 원래의 형상인 원형에 가깝게 되어 추진제 유동에서 받는 저항을 최소화할 수 있다. 도 3 을 참조하면 상기 오리피스 돌출부(1324)의 상·하강 작동을 제어하기 위해 상기 전자기부(1321)에는 오리피스 드라이브(1321d)를 구비할 수 있다.
실시예 2
도 3 을 참조하면 각각 서로 다른 유량 제어 밸브(1300) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자기부(1321)에는 고성능 솔레노이드가 구비될 수 있다. 일반적인 솔레노이드(1321a)의 경우 발생하는 전자적 추력에 한계가 있어 상기 플런저(plunger)(1322)를 왕복 운동시킬 수 있는 속도에도 한계가 있다. 따라서, 상기 유량 제어 밸브(1300)의 개폐 시간을 일정 범위 이상 빨리할 수 없어 추진제 유량 제어에 한계가 있다. 상기 고성능 솔레노이드 밸브의 경우 더 강한 전자적 추력을 발생시켜 상기 유량 제어 밸브(1300)의 개폐 시간을 0.5 ~ 5 msec 의 범위에서 소요되도록 할 수 있어 추진제 유량을 더욱 미세하게 조절할 수 있다. 도 3 을 참조하면 상기 고성능 솔레노이드의 작동을 제어하기 위해 상기 전자기부(1321)에는 밸브 드라이브(1321c)를 구비할 수 있다.
본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
도 1 은 종래의 로켓 엔진에서 하나의 대유량 밸브를 이용하여 로켓 엔진에 추진제를 공급하는 형태의 구조도.
도 2 는 본 발명에 의한 다수개의 유량 제어 밸브를 이용하여 로켓 엔진에 추진제를 공급하는 형태의 구조도.
도 3 은 본 발명에 의한 유량 제어 밸브의 단면도.
도 4 는 전류가 흐를 때 자기장이 형성되는 솔레노이드의 확대도.
도 5 는 본 발명에 의한 다양한 크기를 갖는 오리피스의 단면도.
도 6 은 본 발명에 의한 오리피스 돌출부의 작동을 보여주는 단면도.
도 7 은 본 발명에 의한 다수개의 유량 제어 밸브를 하나씩 개방함에 따라 추력이 단계적으로 상승되는 효과를 나타내는 그래프.
도 8 은 본 발명에 의한 2개의 유량 제어 밸브에서 추력을 단계적으로 상승시킬 때 추진제 공급 유량이 증가함을 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 종래의 추력 발생 장치 모듈
110 : 추진제 저장 탱크 120 : 추진제 공급관
130 : 대유량 밸브 140 : 로켓 엔진
1000 : 추력 발생 장치 모듈
1100 : 추진제 저장 탱크
1200 : 추진제 공급관 1250 : 분기 공급관
1300 : 유량 제어 밸브
1310 : 추진제 유입부 1320 : 유량 조절부
1321 : 전자기부 1321a : 솔레노이드
1321c : 밸브 드라이브
1321d : 오리피스 드라이브 1322 : 플런저(plunger)
1322a : 탄성 부재 1322b : 실링부
1323 : 오리피스 1324 : 오리피스 돌출부
1330 : 추진제 유출부 1350 : 밸브 몸체
1400 : 로켓 엔진

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 추진제 저장탱크(1100)와, 상기 추진제 저장탱크(1100)로부터 추진제를 공급받아 추력을 발생시키는 로켓 엔진(1400)을 포함하는 추력 발생장치에 사용되는 로켓 추진제 유량조절 장치에 있어서,
    상기 추진제 저장탱크(1100)와 상기 로켓 엔진(1400)을 연결하는 추진제 공급관(1200)과 상기 추진제 공급관(1200)에서 분기되며 상기 추진제 공급관(1200)보다 직경이 작은 적어도 둘 이상의 분기 공급관(1250); 및
    상기 로켓 엔진(1400)으로 공급되는 추진제의 유량 조절을 위해 상기 각각의 분기 공급관(1250)에 구비되는 유량 제어 밸브(1300);
    를 포함하되,
    상기 유량 제어 밸브(1300)는 추진제 유입부(1310), 유량 조절부(1320) 및 추진제 유출부(1330)로 이루어지고 이 중 상기 유량 조절부(1320)는 전자기부(1321), 플런저(plunger)(1322), 오리피스(1323)로 구성되며, 탄성 부재(1322a)를 포함한 상기 플런저(1322)의 왕복 운동에 의해 상기 오리피스(1323)를 개폐하여 상기 로켓 엔진(1400)으로 공급되는 추진제의 유량을 조절하는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 로켓 추진제 유량 조절 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오리피스(1323)의 단면적은 상기 각각의 유량 제어 밸브(1300)마다 서로 다른 것을 특징으로 하는 로켓 추진제 유량 조절 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 유량 조절부(1320)는 상기 오리피스(1323)의 직경을 신축(伸縮) 가능하도록 하기 위해 상기 오리피스(1323)의 내주면을 따라 상·하강이 가능하도록 돌출 형성되는 오리피스 돌출부(1324) 및 상기 오리피스 돌출부(1324)의 상·하강 작동을 제어하기 위한 오리피스 드라이브(1321d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓 추진제 유량 조절 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    서로 다른 상기 유량 제어 밸브(1300)에 구비되는 상기 전자기부(1321) 중 적어도 하나의 전자기부(1321)에는 상기 유량 제어 밸브(1300)의 개폐 시간이 0.5 ~ 5 msec 가 소요되도록 상기 플런저(1322)의 왕복 운동을 유도할 수 있는 고성능 솔레노이드가 구비되며, 상기 고성능 솔레노이드가 구비되는 상기 유량 조절부(1320)는 상기 고성능 솔레노이드의 작동을 제어하기 위한 밸브 드라이브(1321c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓 추진제 유량 조절 장치.
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