KR101063793B1 - Promotion Organization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 추진제를 구비하는 연소관과; 상기 연소관의 내부에 배치되며, 상기 추진제를 점화시키는 점화기와; 상기 연소관의 일단에 장착되며, 추진 가스를 배출시키는 출력 노즐; 및 상기 출력 노즐의 내측에 배치되며, 상기 점화기에서 발생한 연소가스를 상기 연소관의 내부에 일정 시간 체류시킨 후 방출시키는 밀폐 부재를 포함하고, 상기 밀폐 부재는 상기 연소가스에 의해 일정량만큼 탄성 변형된 후 파열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 추진기관에 관한 것으로서, 연소관 내부의 연소가스 체류시간을 증가시킴으로써 점화 성능을 향상시킴과 아울러 추진기관의 신뢰도를 향상시키기 위한 것이다.The present invention is a combustion tube having a propellant therein; An igniter disposed in the combustion tube and igniting the propellant; An output nozzle mounted at one end of the combustion tube and configured to discharge propellant gas; And a sealing member disposed inside the output nozzle and configured to discharge the combustion gas generated in the igniter after a predetermined time stays in the combustion tube, and the sealing member is elastically deformed by the combustion gas by a predetermined amount. The present invention relates to a propulsion engine configured to rupture, and to improve the ignition performance and increase the reliability of the propulsion engine by increasing the combustion gas residence time inside the combustion tube.
Description
본 발명은 점화기에서 발생하는 연소가스의 체류 시간을 증가시킴으로써 향상된 점화 성능을 갖는 추진기관에 관한 것이다.The present invention relates to a propulsion engine having improved ignition performance by increasing the residence time of combustion gases generated in the igniter.
추진기관은 탑재물을 목표 위치로 이동시키기 위한 동력을 제공하는 장치이다. 최근 우주항공 산업과 유도무기 분야에서는 탑재물을 보다 더 정확하게 이동시킬 수 있는 추진기관에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.The propulsion engine is a device that provides power to move the payload to the target position. Recently, a lot of research is being conducted on the propulsion engine that can move payload more accurately in the aerospace industry and guided weapon field.
일반적으로 추진기관은 내부에 위치한 추진제가 충전되며, 추진제는 점화기에 의해 점화되어 연소가스 등을 발생시킨다. 추진기관은 외부로 연소가스가 배출됨에 따라 발생한 추력에 의해 동작된다.Generally, a propellant is filled with a propellant located therein, and a propellant is ignited by an igniter to generate combustion gas. The propulsion engine is operated by the thrust generated as the combustion gas is discharged to the outside.
추진기관의 점화기가 연소가스를 배출하는 출력노즐에 가까이 위치하는 경우, 점화기에서 발생된 연소가스가 연소실에 체류하는 시간이 짧게 되며, 이로 인해 추진제로 전달되는 점화 에너지의 효율이 저하되는 문제점이 있다.When the igniter of the propulsion engine is located near the output nozzle for discharging the combustion gas, the time for which the combustion gas generated in the igniter stays in the combustion chamber is shortened, thereby reducing the efficiency of the ignition energy delivered to the propellant. .
또한, 이러한 점화 에너지의 효율 저하뿐만 아니라 연소실 내부에 점화제 및 추진제의 연소에 필요한 적정한 압력이 형성되지 않아 화염의 발달 속도가 저하되어 추력 발생 시간이 지연되거나 점화가 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.In addition, not only the efficiency of the ignition energy is lowered, but the proper pressure necessary for the combustion of the ignition agent and the propellant is not formed in the combustion chamber, and thus, the development speed of the flame is lowered, thereby causing a problem that the thrust generation time is delayed or the ignition is not performed.
현재, 추진기관 분야에서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.At present, various attempts have been made to solve the above problems in the field of propulsion engines.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 추진 기관의 연소관 내부의 연소가스 체류시간을 증가시킴으로써 점화 성능을 향상시킴과 아울러 추진기관의 신뢰도를 향상시키기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, to improve the ignition performance and to improve the reliability of the propulsion engine by increasing the combustion gas residence time inside the combustion tube of the propulsion engine.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 추진제를 구비하는 연소관과; 상기 연소관의 내부에 배치되며, 상기 추진제를 점화시키는 점화기와; 상기 연소관의 일단에 장착되며, 추진 가스를 배출시키는 출력 노즐; 및 상기 출력 노즐의 내측에 배치되며, 상기 점화기에서 발생한 연소가스를 상기 연소관의 내부에 일정 시간 체류시킨 후 방출시키는 밀폐 부재를 포함하고, 상기 밀폐 부재는 상기 연소가스에 의해 일정량만큼 탄성 변형된 후 파열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 추진기관을 개시한다.The present invention for achieving the above object is a combustion tube having a propellant therein; An igniter disposed in the combustion tube and igniting the propellant; An output nozzle mounted at one end of the combustion tube and configured to discharge propellant gas; And a sealing member disposed inside the output nozzle and configured to discharge the combustion gas generated in the igniter after a predetermined time stays in the combustion tube, and the sealing member is elastically deformed by the combustion gas by a predetermined amount. Disclosed is a propulsion engine configured to rupture.
상기 출력노즐은 상기 연소관의 일단에 고정되는 고정부와; 상기 고정부에서 연장되며, 상기 고정부보다 단면적이 점차적으로 좁아지도록 형성되는 노즐 감소부; 및 상기 노즐 감소부의 단부에 일정 크기만큼 개구되도록 연장 형성된 노즐목을 포함할 수 있다.The output nozzle is fixed to one end of the combustion tube; A nozzle reduction unit extending from the fixing unit and formed to have a narrower cross-sectional area than the fixing unit; And a nozzle neck extending to open at an end portion of the nozzle reduction part by a predetermined size.
상기 밀폐 부재는 상기 연소가스에 의하여 상기 노즐 감소부의 위치까지 탄성 변형된 후, 상기 노즐목의 위치에 대응하는 영역이 파열되도록 구성될 수 있다.The sealing member may be configured to elastically deform to the position of the nozzle reducing portion by the combustion gas, and then rupture an area corresponding to the position of the nozzle neck.
상기 점화기와 밀폐부재의 사이에는 상기 점화기의 작동 후 일정 시간동안 상기 밀폐부재에 전달되는 압력을 지지하는 보강부재가 더 구비될 수 있다.A reinforcing member may be further provided between the igniter and the sealing member to support the pressure transmitted to the sealing member for a predetermined time after the operation of the igniter.
상기 보강부재는 상기 연소가스의 압력을 지지할 수 있는 두께를 가지며, 일정 시간동안 연소된 후 소멸하도록 구성되는 가연성 종이일 수 있다.The reinforcing member may be a combustible paper having a thickness capable of supporting the pressure of the combustion gas and configured to extinguish after being combusted for a predetermined time.
상기 보강부재의 내부에는 상기 추진제의 점화를 위한 보조 점화제가 추가적으로 구비될 수 있다.An auxiliary ignition agent for ignition of the propellant may be additionally provided in the reinforcing member.
본 발명은 일정 압력까지 팽창한 후 파열되는 밀폐 부재를 연소관에 장착하여 연소관 내부의 연소가스 체류시간을 증가시킴으로써 점화 성능을 향상시킴과 아울러 추진기관의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, a ruptured sealing member that expands to a predetermined pressure and then ruptures is mounted on a combustion tube to increase combustion gas residence time inside the combustion tube, thereby improving ignition performance and improving reliability of the propulsion engine.
또한, 본 발명은 밀폐부재의 노즐목 부위에서 파열이 발생하도록 구성함으로써, 파열 압력을 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the burst pressure by configuring the burst in the nozzle neck portion of the sealing member.
또한, 본 발명은 점화기와 밀폐부재의 사이에 보강부재를 구비시켜 점화초기에 밀폐 부재의 팽창을 억제함으로써, 점화 초기에 화염을 안정적으로 확산시킬 수 있다.In addition, the present invention can provide a reinforcing member between the igniter and the sealing member to suppress the expansion of the sealing member at the beginning of the ignition, thereby stably spreading the flame at the initial ignition.
또한, 보강부재에 보조 점화제를 추가적으로 구비함으로써, 추진기관의 점화성능을 향상시킬 수 있다.In addition, by providing an auxiliary ignition agent in the reinforcing member, it is possible to improve the ignition performance of the propulsion engine.
이하, 본 발명에 관련된 추진기관에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the propulsion engine which concerns on this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 추진기관의 사시도이며, 도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 추진기관의 단면도이다.1 is a perspective view of a propulsion engine according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of the propulsion engine shown in FIG. 1.
본 실시예에 의한 추진기관(100)은 연소관(110)과, 점화기(120), 및 밀폐 부재(130)를 포함한다.The
연소관(110)은 내부 공간을 갖는 실린더 형태로 형성된다. 연소관(110)의 내부에는 추진기관의 추력을 발생시키기 위한 추진제(111)가 구비된다. 추진제(111)는 고체 형태로서 연소관(110)의 내부에 충전될 수 있다. 연소관(110)의 일단에는 개구부가 형성되며, 개구부에는 추진제(111)가 연소하여 발생하는 연소가스가 배출되는 출력 노즐(140)이 장착될 수 있다.
출력 노즐(140)은 개구부에 고정되는 고정부(141)와, 고정부에서 연장되는 노즐 감소부(142), 및 노즐 감소부(142)에서 연장되는 노즐목(143)을 포함할 수 있다.The
고정부(141)는 연소관(110)의 외주면을 감싸도록 개구부의 주면에 고정된다. 그리고, 노즐 감소부(142)는 고정부(141)보다 단면적이 점차적으로 좁아지도록 형성되며, 노즐목(143)은 노즐 감소부(142)의 단부에서 일정 크기만큼 개구되도록 연장된다. The
점화기(120)는 추진제(111)를 점화시키기 위한 것으로서, 연소관(110)의 내부에 배치된다. 점화기(120)는 연소관(110)의 후단에 배치될 수 있으며, 추진제(111)에 형성된 장착홈 상에 장착될 수 있다.The igniter 120 is for igniting the
점화기(120)는 점화기 본체(121)와, 착화기(122), 및 점화제(123)를 포함할 수 있다.The igniter 120 may include an
점화기 본체(121)는 점화기(120)의 외관을 구성하며, 그 내부에 공간을 구비한다. 점화기 본체(121)의 내부에는 착화기(122)와 점화제(123)가 배치된다.The
착화기(122)는 전기 신호에 의하여 점화제(123)를 점화시키도록 구성되며, 점화제(123)에서 발생된 화염은 추진제(111)를 점화시킨다.The igniter 122 is configured to ignite the
밀폐 부재(130)는 개구부를 밀폐시키도록 배치되며, 점화기(120)의 점화제(123)가 연소됨에 따라 발생한 연소가스를 본체의 내부에 일정 시간 체류시킨 후 방출시킨다.The sealing
밀폐 부재(130)는 탄성 변형 가능하게 형성되며, 점화제(123)의 연소가스에 의해 일정량 만큼 탄성 변형된 후 파열되도록 구성된다. 점화제(123)의 연소가스는 밀폐 부재(130)의 파열된 부분을 통해서 연소관(110)의 외부로 방출된다. 밀폐 부재(130)의 재질로서 연소가스의 열에 견딜 수 있는 내열성 고무가 사용될 수 있다.The sealing
밀폐 부재(130)는 연소관(110)의 내주면에 의해 지지되는 지지부(131)와, 지개구부를 덮는 커버부(132)를 포함한다. 여기서, 커버부(132)는 지지부(131)의 단부에서 절곡되어 연장 형성된다. The sealing
밀폐 부재(130)는 도 2a의 상태에서 점화제(123)의 연소가스에 의하여 도 2b의 상태와 같이 탄성 변형되도록 구성된다. 여기서, 커버부(132)는 노즐 감소부(142)의 위치까지 탄성 변형되어 노즐 감소부(142)에 의해 지지된다. The sealing
연소관(110)의 내부 압력이 일정 이상이 되면, 커버부(132)는 노즐목(143)의 위치에 대응하는 영역만 파열되도록 구성된다. When the internal pressure of the
도 3은 노즐목(143)의 위치에 대응되는 영역만 파열된 밀폐부재(130)를 나타 내는 사진이다. 밀폐부재(130)는 노즐 감소부(142)의 위치까지 탄성 변형될 수 있는 고탄성 재질을 가질 수 있으며, 이를 위하여 400% 이상의 변형률을 갖는 것이 바람직하다.3 is a photograph showing the sealing
점화기(120)와 밀폐부재(130)의 사이에는 점화기(120)의 작동 후 일정 시간동안 밀폐부재(130)에 전달되는 압력을 지지하는 보강부재(150)가 추가적으로 구비될 수 있다.A
도 4a는 도 2a 및 2b에 도시된 보강부재의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 보강부재의 단면도이다.4A is a plan view of the reinforcing member shown in FIGS. 2A and 2B, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the reinforcing member of FIG. 4A.
보강부재(150)는 점화기(120)의 연소가스의 압력을 지지할 수 있는 두께를 갖는 가연성 종이의 형태로 구현될 수 있다. 보강부재(150)는 화약 성분(예를 들면, Nitorcellulose)이 80% 이상 함유된 종이가 사용될 수 있다.The reinforcing
보강부재(150)는 점화기(120)가 화염을 발생함에 따라 연소되도록 구성되며, 일정 시간동안 연소 가스의 압력을 지지하면서 연소된 후 소멸된다.The reinforcing
보강부재(150)의 내부에는 추진제(111)의 점화를 위한 보조 점화제(151)가 배치될 수 있다. 보강부재(150)에는 복수의 관통홀이 형성될 수 있으며, 보조 점화제(151)는 관통홀의 내부에 충전될 수 있다. 관통홀은 추진제(111)의 연소면에 골고루 분포되도록 보강부재(150)의 복수의 개소에 배열된다. 보강부재(150)의 양면에는 보조 점화제(151)가 유출되는 것을 방지하는 커버(152a,152b)가 부착될 수 있다.An
본 실시예에 의한 추진 기관은 점화기(120)를 장착홈에 고정한 상태에서, 보 강부재(150)로 개구부를 덮은 후, 밀폐 부재(130)를 고정하는 방법에 의해 제작될 수 있다. 여기서, 밀폐 부재(130)는 탄성적으로 변형 가능한 접착제(112)에 의하여 고정될 수 있다.The propulsion engine according to the present embodiment may be manufactured by a method of fixing the
이하, 상기 추진 기관의 구성에 대한 설명을 기초로 하여 본 발명과 관련된 추진기관의 작동 상태에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation state of the propulsion engine related to the present invention will be described based on the description of the configuration of the propulsion engine.
도 2a의 상태에서 착화기(122)는 전기 신호에 의하여 점화제(123)를 점화시키며, 이에 따라 점화제(123)에서 연소가스가 발생하게 된다. In the state of FIG. 2A, the igniter 122 ignites the
점화제(123)에서 발생한 연소가스는 추진제(111)에 점화 에너지를 제공하여 추진제(111)가 점화되게 된다. 여기서, 연소가스는 연소관(110) 내부의 압력을 증가시키며, 밀폐 부재(130)가 팽창되기 위한 압력을 제공한다.The combustion gas generated from the
이 과정에서 보강부재(150)는 점화 초기에 연소 가스가 밀폐 부재(130)에 전달하는 압력을 지지한다. 즉, 보강부재(150)는 점화 초기에 화염의 안정적인 확산을 위하여 일정 시간동안 밀폐 부재(130)가 팽창하는 것을 억제한다. 이에 따라 점화기 주변에 압력 강하가 발생함에 따라 화염 확산에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다. In this process, the reinforcing
또한, 보강부재(150)의 내부에 배치된 보조 점화제(151)는 추진제가 안정적으로 점화될 수 있도록 추진제(111)에 점화 에너지를 추가적으로 제공한다. 즉, 보조 점화제(151)는 점화기(120)의 점화 성능을 보완하는 기능을 한다.In addition, the
도 5a 및 5b는 보강부재(150)를 장착한 상태와 장착하지 않은 상태에서의 밀폐 부재의 팽창 정도를 비교한 사진들이다.5A and 5B are photographs comparing the degree of expansion of the sealing member in a state where the reinforcing
도 5a에서와 같이 보강부재(150)를 장착한 경우 점화 초기에 밀폐 부재(130)의 팽창이 억제되었으나, 도 5b와 같이 보강부재(150)를 장착하지 않은 경우 점화 초기에 밀폐 부재(130)가 팽창하였다. 이와 같이, 보강부재(150)는 점화 초기에 밀폐 부재(130)가 팽창함에 따른 압력 강하 현상을 방지한다.When the reinforcing
보강부재(150)가 완전히 연소하면, 연소 가스의 압력에 의하여 밀폐부재(130)가 팽창하게 된다. 밀폐 부재(130)는 노즐 감소부(142)의 위치까지 탄성 변형되어 노즐 감소부(142)에 밀착된다. 그리고, 연소관(110) 내부의 압력이 일정 이상까지 도달하게 되면, 밀폐 부재(130)가 파열하게 되어 연소가스가 연소관(110)의 외부로 배출되게 된다. 여기서, 밀폐부재(130)는 앞선 설명과 같이 노즐목(143)의 위치에 대응되는 영역이 파열된다.When the reinforcing
상기와 같이, 밀폐 부재(130)의 파열 압력에 도달할 때까지 연소 가스의 배출이 억제될 수 있어 연소 가스가 연소관(110)의 내부에 체류하는 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 연소 가스에 의해 추진제로 전달되는 점화 에너지의 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the discharge of the combustion gas may be suppressed until the burst pressure of the sealing
여기서, 밀폐 부재(130)를 노즐 감소부까지 최대한 팽창할 수 있도록 구성하여 밀폐 부재(130)의 파열 압력 도달시간을 최대화시킬 수 있다. 그리고, 밀폐 부재(130)가 노즐 감소부(142)에 밀착됨에 따라 파열되는 유효면을 노즐목(143)의 직경 이내로 줄임에 따라 밀폐 부재(130)의 파열 압력을 높일 수 있다.Here, the sealing
또한, 밀폐 부재(130)의 파열이 노즐목(143) 부분에만 집중되도록 함에 따라 파열이 상대적으로 일정한 압력 범위 내에서 이루어질 수 있도록 할 수 있어 추진 기관의 점화 신뢰도를 높일 수 있다.In addition, as the burst of the sealing
도 6은 밀폐부재(130)와 보강부재(150)가 장착된 상태의 연소관(110) 내부의 압력과 밀폐부재(130)와 보강부재(150)가 장착되지 않은 상태의 연소관(110) 내부의 압력을 비교한 그래프이다. 도 6의 굵은 선는 밀폐부재(130)와 보강부재(150)가 장착된 경우를 나타내며, 얇은 선은 밀폐부재(130)와 보강부재(150)가 장착되지 않은 경우를 나타낸다.6 shows the pressure inside the
도 6을 참조하면, 점화 전원이 공급된 시간에서 연소관(110) 내부의 압력이 기준치 이상으로 도달하는데 소요되는 시간이 '미장착'된 경우에는 200ms가 소요되는데 비하여 '장착'된 경우에는 20ms로 개선되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the time required for the pressure inside the
추진제(111)에서 발생한 연소 가스는 밀폐 부재(130)의 파열된 부분을 통해서 연소관(110)의 외부로 방출되게 되며, 이에 따라 추진 기관은 추진력을 얻게 된다.Combustion gas generated from the
이상에서는 본 발명에 따른 추진기관을 첨부한 도면들을 참조를 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.In the above description, the propulsion engine according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various modifications are made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Modifications can be made.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 추진기관의 사시도.1 is a perspective view of a propulsion engine associated with one embodiment of the present invention;
도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 추진기관의 단면도.2a and 2b are sectional views of the propulsion engine shown in FIG.
도 3은 노즐목의 위치에 대응되는 영역만 파열된 밀폐부재를 나타내는 사진.3 is a photograph showing a sealing member in which only an area corresponding to the position of the nozzle neck is ruptured.
도 4a는 도 2a 및 2b에 도시된 보강부재의 평면도. 4A is a plan view of the reinforcing member shown in FIGS. 2A and 2B.
도 4b는 도 4a에 도시된 보강부재의 단면도.4B is a cross-sectional view of the reinforcing member shown in FIG. 4A.
도 5a 및 5b는 보강부재를 장착한 상태와 장착하지 않은 상태에서의 밀폐 부재의 팽창 정도를 비교한 사진들.5a and 5b are photographs comparing the degree of expansion of the sealing member in the state with and without the reinforcing member mounted.
도 6은 밀폐부재와 보강부재가 장착된 상태와 장착되지 않은 상태에서 연소관 내부의 압력을 비교한 그래프.Figure 6 is a graph comparing the pressure inside the combustion tube in the state with and without the sealing member and the reinforcing member is mounted.
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2008
- 2008-10-17 KR KR1020080102225A patent/KR101063793B1/en active IP Right Grant
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