KR101117100B1

KR101117100B1 - 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치

Info

Publication number: KR101117100B1
Application number: KR1020090083186A
Authority: KR
Inventors: 이효남; 오종윤; 김성은
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2012-02-22
Also published as: EP2293007A2; EP2293007B1; US8056479B2; KR20110024978A; EP2293007A3; JP5216804B2; US20110048267A1; JP2011052951A

Abstract

본 발명은 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치에 관한 것으로, 별도의 분리장치 없이 유도탄을 사출시킨 뒤 유도탄으로부터 분리될 수 있게 구성된다. 사출용 로켓모터와 분리장치가 통합되어 일체형으로 구성되어 있으며, 사출은 사출용 로켓모터가 연소하면서 만드는 추력에 의해서 이루어지고, 분리는 사출용 로켓모터 연소가 완료되는 시점에 분리원통으로부터 만들어진 힘이 체결나사들을 전단시킴으로써 이루어진다. 이러한 작동방식과 구조를 통해서 배치공간과 무게를 최소화할 수 있다.

유도탄, 사출

Description

휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치{SEPARATION DEVICE OF EJECTOR MOTOR FOR PORTABLE MISSILE}

본 발명은 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치에 관한 것이다.

유도탄은 발사관 내부에 장착되어 있다가 발사신호에 의해 발사관을 빠져 나갈 수 있게 구성된다.

휴대용 유도탄의 경우에는 사수와 유도탄과의 거리가 근접하므로, 유도탄의 발사 과정에서 로켓모터의 배기화염에 의해 사수가 손상을 입을 수 있다. 그러한 위험성을 배제하기 위해 유도탄을 발사관으로부터 일정 거리 이상 사출시킨 후 점화시키는 것이 보통이다. 유도탄을 사출하는 장치로서는 소형의 사출용 로켓모터를 사용하는 것이 최근의 추세이다. 사출로 인한 반동력을 줄일 수 있는 가장 간단한 방법이기 때문이다. 이러한 사출용 로켓모터는 운반 또는 여러 가지 취급 환경 하에서도 유도탄이 발사되기 전까지는 유도탄에 단단히 고정되어 있어야 한다. 일단 사출기능을 다하고 나면 유도탄의 무게의 감소를 위하여 유도탄으로부터 분리되는 것이 바람직하다.

사출장치를 유도탄으로부터 분리시키기 위한 분리장치의 대표적인 예로써 PAD(Propellant Actuated Device)가 있다. PAD는 화약이나 추진제에 의해 생성된 압력을 분리 피스톤 운동으로 전환하도록 구성되어 있다. 그러나, 이 장치는 구성이 매우 복잡해서 고가일 뿐만 아니라 별도의 화약과 점화장치 등을 필요로 하는 문제가 있다.

분리장치의 다른 예로는 기구적인 방식이 있다. 이 방식의 분리장치는 유도탄과 사출장치를 결합하는 몇 개의 부품들로 이루어진다. 부품들은 유도탄이 사출될 때 발사관과 기구적으로 간섭을 일으켜서 사출장치가 분리되도록 한다. 그러나, 이 방식의 구성은 간단하지만 발사관과의 간섭으로 인해 과도한 충격력이 사수에게 전달될 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 점을 감을 감안하여 안출된 것으로, 간단한 구성을 가지면서도 별도의 분리장치 없이 유도탄을 사출시킨 뒤 유도탄으로부터 분리시킬 수 있는 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치는, 상기 유도탄의 후미에 체결나사에 의하여 고정될 수 있게 구성된 장치 고정부; 동심상의 외부 연소관과 내부 연소관을 포함하고, 상기 내부 연소관에는 점화장치가 장착되며, 상기 외부 연소관과 내부 연소관 사이의 공간에 연소실과 상기 연소실의 연소가스를 방출시키는 노즐이 배치될 수 있게 구성된 프레임 유닛; 및 상기 프레임 유닛에 대하여 상대이동 가능하게 설치되는 피스톤을 구비하고, 유입된 상기 연소가스의 일부에 의하여 형성된 압력으로 상기 체결나사를 파단시킬 수 있는 외력을 제공할 수 있게 구성된 피스톤유닛을 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 내부연소관에는 상기 점화장치가 설치된 점화실과 상기 연소실을 연통시키는 제1홀과, 상기 연소실과 상기 피스톤유닛을 연통시키는 제2홀이 각각 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2홀은, 상기 연소실 내의 연소가스 소진시 상기 피스톤 유닛에 유입된 연소가스가 상기 연소실로 역류함에 있어 적어도 상기 체결나사를 파단시키기 위하여 필요한 최소한의 외력을 제공할 수 있는 정도 의 지연된 시간으로 역류할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1홀과 제2홀 사이에 상기 점화실과 상기 피스톤유닛을 차단시키는 격벽이 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 장치고정부는, 상기 유도탄의 후미부에 삽입되어 반경방향으로 배열된 상기 체결나사에 의하여 고정될 수 있게 형성되며, 그 끝단이 상기 유도탄의 후단면에 비하여 돌출되게 형성되는 연결링; 상기 외부연소관의 선단부에 고정되며, 상기 유도탄의 후단면과 상기 연결링의 끝단 사이에 배치되는 지지부재; 및 상기 연결링의 끝단과 지지부재 사이에 압축 지지되어 상기 프레임유닛을 상기 유도탄 쪽으로 탄성력을 가하는 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 노즐은 원주방향을 따라 복수 개로 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 피스톤유닛은, 상기 피스톤이 상대이동 가능하도록 상기 내부연소관의 내주면에 형성되며, 상기 제2홀에 연통된 실린더부; 상기 실린더부의 선단부에 배치되며, 이동된 상기 피스톤의 추가적인 이동을 제한하는 이동제한링을 포함할 수 있다.

본 발명의 사출 및 분리장치는 별도의 분리장치 없이 두 가지 기능 즉, 사출기능과 분리기능을 동시에 만족시킬 수 있다. 외부는 사출용 로켓모터이고 그 내부 는 분리에 필요한 부품을 배치한 구조를 채택하여 유도탄에서의 배치공간과 무게를 최소화할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 스프링이 적용된 유도탄과 사출 및 분리장치의 연결구조에 의하여 충격이나 낙하 등의 환경조건에서 유리한 점을 제공한다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 다중 노즐을 채택하여 배기화염 길이를 줄일 수 있기 때문에 보다 더 작은 실내공간에서도 유도탄 발사가 가능하다.

이하, 본 발명과 관련된 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

본 발명과 관련된 유도탄의 사출/분리장치의 특징은 독특한 환형 구조를 채택함으로서 사출용 로켓모터와 분리장치를 통합하여 일체형으로 구성한 점이다. 즉, 외부는 사출용 로켓모터이고 그 내부는 분리에 필요한 피스톤과 원통으로 이루어져 있다. 유도탄 사출은 사출용 로켓모터가 연소하면서 만드는 추력에 의해서 이루어지고, 분리는 사출용 로켓모터 연소가 완료되는 시점에 분리원통으로부터 만들어진 힘이 체결나사들을 전단시킴으로써 이루어진다. 이러한 작동방식과 구조를 통해서 배치공간과 무게를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 사출 및 분리장치 상세 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명과 관련된 사출 및 분리장치(100)는 유도탄(1)에 장치를 고정시키기 위한 장치고정부(110), 사출을 위한 추력을 발생시킬 수 있게 형성된 프레임유닛(130), 및 유도탄(1)과의 분리를 위한 힘을 제공하는 피스톤 유닛(140)을 포함한다.

장치고정부(110)는 복수의 체결나사(113)들에 의해 유도탄(1)의 후미부(3)에 장착되어 있으며, 연결링(114), 지지부재(111) 및 스프링(112) 등을 포함한다.

연결링(114)은 유도탄의 후미부에 삽입되어 반경방향으로 배열된 체결나사(113)에 의하여 고정될 수 있게 형성된다. 이러한 연결링(114)이 유도탄(1)의 축방향으로 외력을 받게 되면 체결나사(113)에 전단력이 가해지게 되고, 체결나사(113)가 일정치 이상의 전단력을 받게 되면 체결나사(113)가 파단되어 연결링(114)이 유도탄(1)으로부터 분리될 수 있다.

연결링(114)의 끝단은 유도탄(1)의 후단면에 비하여 내측으로 돌출되게 형성되어 있어, 스프링(112)의 장착공간을 제공한다. 즉, 연결링(114)의 끝단은 스프링(112)이 장착될 수 있도록, 프레임유닛(130)의 중심방향으로 돌출되어 있다.
유도탄(1)의 후단면과 연결링(114)의 끝단 사이에는 지지부재(111)가 배치되어 있다. 지지부재(111)는 후술하는 외부 연소관(131)의 선단부에 고정되어 있다.

연결링(114)의 끝단과 지지부재(111) 사이에는 스프링(112)이 압축 지지된다. 이러한 스프링(112)은 프레임유닛(130)을 유도탄(1) 쪽으로 탄성력을 가할 수 있게 되어 있어, 유도탄(1)의 나사홀(2)과 연결링(114)의 나사홀을 정렬시키기 위한 유격을 제공함과 아울러 장치(100)를 항상 유도탄(1) 쪽으로 밀어 주기 때문에 외부의 충격 또는 낙하 등에 대하여 체결나사(113)가 파단되는 것을 방지한다.

프레임유닛(130)은 동심상의 외부 연소관(131)과 내부 연소관(132)을 포함한다. 외부 연소관(131)과 내부 연소관(132) 사이의 공간은 연소실(135)을 형성하며, 연소실(135) 내에는 추진제(134)가 설치된다. 연소실(135)의 후미에는 연소실(135)의 연소가스를 방출시키는 노즐(136)이 배치된다. 이러한 노즐(136)은 원주방향으 로 복수 개가 배치될 수 있다. 이러한 다중 노즐은 단일 노즐에 비하여 배기화염의 길이를 줄일 수 있으므로 좁은 공간 또는 실내에서도 발사가 가능한 장점을 제공한다.

내부 연소관(132)에는 점화장치 즉, 착화기(121)와 점화기(122)가 설치된다.

피스톤 유닛(140)은 내부 연소관(132)의 선단부에 장착되어 있으며, 피스톤(141)과 피스톤(141)이 상대이동 가능하도록 내부 연소관(132)의 내주면에 형성되는 실린더부(142)를 포함한다. 이러한 피스톤 유닛(140)은 유입된 연소가스의 일부에 의하여 형성된 압력으로 체결나사(113)를 파단시킬 수 있는 외력을 제공할 수 있게 구성된다. 실린더부(142)와 점화장치(100)의 장착되는 점화실(125)은 격벽(138)에 의하여 차단되어 있다.

연결케이블(121a,121b)에 점화를 위한 전원이 인가되면 착화기(121)와 점화기(122)가 작동된다. 점화 가스는 점화실(125)과 연소실(135)을 연통시키는 제1홀(132a)을 통해 연소실(135)로 유입되면서 추진제(134)를 점화, 연소시킨다. 추진제(134)의 연소가스가 노즐(136)을 통해 방출되면서 추력이 발생하여 유도탄(1)을 앞쪽으로 밀게 된다. 이 과정에서 연소실(135)의 가스 일부는 피스톤 유닛(140)으로 유입되어 압력을 형성하게 되고, 이 압력에 의해 체결나사(113)가 전단됨으로써 결국 사출장치(100)가 분리된다.

본 발명의 첫 번째 특징은 체결나사(113)의 전단에 필요한 힘을 얻는 방법과 그 시점이다. 전단에 필요한 힘은 내부 연소관(132)에 형성된 연소실(135)과 실린더부(142)를 연결하는 제2홀(132b)을 통해 유입된 연소가스의 일부를 이용해서 얻 는다. 즉, 별도의 추진제나 화약을 사용하지 않는다. 유입된 가스는 압력을 형성하기 때문에 피스톤(141)과 실린더부(142) 사이에 상대 운동을 유발하는 힘을 만든다. 이 힘의 크기는 실린더부(142)의 단면적을 변화시켜 조절 가능하다. 사출용 로켓모터 즉, 추진제(134)가 연소하는 초기에는 실린더부(142)를 뒤로 밀려나게 하는 이 힘은 추력에 의해 억제되므로 체결나사(113)를 전단시키기에 충분할 정도로 발달되지 않는다. 이를 위해서 피스톤(141)과 실린더부(142)의 끝은 서로 맞닿아 있다. 그러나 추진제(134)의 연소 말기에는 추력이 급격히 저하되면서 힘의 균형이 깨지게 된다.

도 2은 체결나사 전단 및 분리의 원리를 나타낸 도표이다. 도 2는 시간에 따른 힘의 변화 양상을 나타낸 것이다. 힘 F1은 사출용 로켓모터 즉, 추진제(134)의 연소에 의한 추력이고, 힘 F2는 피스톤 유닛(140)에 의해 생기는 힘이다. 이 두 힘의 방향은 반대이다. 피스톤(141)이 유도탄(1)의 후단면에 맞닿아 있기 때문에, 힘F2는 분리원통을 뒤로 밀어 체결나사(113)를 전단시키는 방향으로 작용한다. 연소 초기에 힘 F2는 제2홀(132b)을 통해 들어오는 압력에 의해 형성되기 때문에 서서히 증가되고 그 크기는 힘 F1보다 작다(A). 따라서 힘 F2는 반대 방향의 힘 F1에 의해 억제되기 때문에 체결나사(113)를 전단시키는데 필요한 상대운동은 일어나지 않는다. 가스 유입에 따라 압력 상승이 계속되면 힘 F2가 힘 F1과 동일해지고(B), 이후 압력 상승이 계속되면 힘의 크기가 역전되어 F2>F1인 조건이 된다(C). 하지만 곧바로 체결나사(113)가 전단되지는 않는다. 추력을 극복한 힘 F2가 체결나사(113)들을 전단시킬 수 있을 정도로 충분하지 않기 때문이다. 그러나 사출용 로켓모터 연소가 완료되면, 추력은 급격히 소멸되는 반면에 피스톤 유닛(140)에 의한 힘은 서서히 소멸된다(D). 제2홀(132b)을 통해서 압력이 빠져 나가는데 시간이 걸리기 때문이다. 이 차이로 인해서 힘의 균형은 깨진다. 즉, 추력 소멸에 의해 두 힘의 차이(F2-F1)가 갑자기 커지게 되면, 체결나사(113)가 전단되고 상대 운동이 일어나게 된다. 이는 결국 사출장치와 유도탄의 분리를 의미한다. 이러한 조건을 만족시키는 제2홀(132b)은 연소실(135) 내의 연소가스 소진시 피스톤 유닛(140)에 유입된 연소가스가 연소실(135)로 역류함에 있어 적어도 체결나사(113)를 파단시키기 위하여 필요한 최소한의 외력을 제공할 수 있는 정도의 지연된 시간으로 역류할 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 추진체의 연소에 의해서 추력에 의해서 형성되는 압력과 피스톤 유닛에 의해서 형성되는 압력이 발생하는데, 추력에 의해서 형성되는 압력은 연소가 어느 정도 진행된 이후에는 노즐을 통해 그 압력이 급격히 낮아지고, 피스톤 유닛에 의해서 형성되는 압력은 노즐보다 상대적으로 그 크기가 적은 제2홀로 인하여, 압력의 하강정도가 상대적으로 늦게 진행된다는 것을 의미한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 시간이 지난 시점에서 압력차에 의한 힘의 불균형으로 체결나사가 전단되어 사출장치와 유도탄이 분리되는 것이다.

도 3는 도 1의 사출 및 분리장치의 작동 후의 모습을 나타낸 작동상태도이다. 도 3은 분리된 이후의 본 발명의 사출 및 분리장치를 나타낸 것이다. 피스톤(141)과 실린더부(142)의 상대 운동에 의해 체결나사(113)들이 전단되어 유도탄과 분리되고 있는 모양이다.

분리가 일어나는 시점은 중요하다. 사출용 로켓모터 즉, 추진제(134)가 연소되고 있는 동안에 분리가 되고 나면, 사출용 로켓모터의 추력이 유도탄(1)으로 완전하게 전달되지 않을 수 있다. 따라서 분리는 가능한 한 사출용 로켓모터 연소가 완료된 이후에 일어나도록 하는 것이 좋다. 본 발명의 분리장치는 이런 조건을 만족시킬 수 있다.

실린더부(142)의 선단부에는 이동된 피스톤(141)의 추가적인 이동을 제한하는 이동제한링(143)이 설치되어 있다. 즉, 사출장치(100)의 분리 후에도 여러 개의 부품으로 흩어지지 않고 모든 부품이 한 덩어리를 이루면서 떨어져 나가도록 구성되어 있다. 피스톤(141)과 실린더부(142)의 상대 운동은 이동제한링(143)에 의해 거리가 제한된다. 이동제한링(143)의 역할은 피스톤(141)이 상대운동에 의해 이탈되는 것을 방지해서 사출장치(100)와 한 덩어리로 분리되도록 한다.

상기와 같이 설명된 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 사출 및 분리장치 상세 구성을 나타낸 단면도

도 2는 체결나사 전단 및 분리의 원리를 나타낸 도표

도 3은 도 1의 사출 및 분리장치의 작동 후의 모습을 나타낸 작동상태도

**도면중 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 유도탄 3: 유도탄의 후미부

100: 본 발명과 관련된 사출 및 분리장치

110: 장치고정부 111: 연결링

112: 스프링 113: 체결나사

121: 점화기 122: 착화기

131: 외부 연소관 132: 내부 연소관

132a: 제1홀 132b: 제2홀

134: 추진제 136: 노즐

140: 피스톤유닛 141: 피스톤

142: 실린더부 143: 이동제한링

Claims

휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치에 있어서,

유도탄의 후미에 배치되는 프레임 유닛;

상기 유도탄을 상기 프레임 유닛에 결합시키도록, 상기 프레임 유닛에 결합되며, 상기 유도탄의 후미의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 내주면을 따라 배치되는 상기 유도탄의 후미가 체결나사에 의하여 고정되는 장치고정부; 및

상기 프레임 유닛으로부터 상기 유도탄을 향하여 상대이동 가능하게 설치되는 피스톤 유닛을 포함하고,

상기 프레임 유닛은,

동심상의 외부 연소관과 내부 연소관;

상기 내부 연소관에 점화장치가 장착되는 점화실;

상기 외부 연소관과 내부 연소관 사이의 공간에 형성되는 연소실; 및

상기 연소실의 연소가스를 방출시키는 노즐을 포함하고,

상기 피스톤 유닛은,

실린더와 피스톤을 포함하고,

상기 연소가스 중 적어도 일부가 상기 실린더 내에 유입되어 형성되는 압력으로 상기 피스톤이 상기 유도탄을 밀어냄으로써, 상기 체결나사를 파단시켜 상기 유도탄과 상기 장치고정부를 서로 분리하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치.
제1항에 있어서,

상기 내부연소관에는 상기 점화실과 상기 연소실을 연통시키는 제1홀과, 상기 연소실과 상기 피스톤유닛을 연통시키는 제2홀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치.
삭제
제2항에 있어서,

상기 제1홀과 제2홀 사이에 상기 점화실과 상기 피스톤유닛을 차단시키는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치.
삭제
제4항에 있어서,

상기 노즐은 원주방향을 따라 복수 개로 배치된 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치.
제2항에 있어서,

상기 실린더부는,

상기 피스톤이 상대이동 가능하도록 상기 내부연소관의 내주면에 형성되며, 상기 제2홀에 연통되고,

상기 피스톤 유닛은,

상기 실린더부의 선단부에 배치되며, 이동된 상기 피스톤의 추가적인 이동을 제한하는 이동제한링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 유도탄의 사출 및 분리장치.