KR101265090B1 - 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체에 관한 것으로, 비행체의 캡 분리장치는, 비행체의 선단부에 장착되어 측정장치가 배치되는 공간을 형성하며 상기 비행체의 중심축을 기준으로 양방향으로 분리되는 제1 및 제2 캡과, 상기 제1 및 제2 캡과 각각 결합하는 제1 및 제2 연결구조물과, 상기 제1 및 제2 연결구조물을 서로 체결하며, 기폭에 의하여 절개되는 폭발볼트, 및 기폭에 의하여 피스톤을 이동시키도록 형성되며, 상기 피스톤이 제1 및 제2 연결구조물 중 적어도 하나를 푸시하도록 배치되는 파이로푸셔를 포함한다. 이에 의하여 본 발명은 비행도중 적정시점에서 비행체와 충돌없이 캡을 안전하게 분리시키는 캡 분리장치를 제공한다.
Description
본 발명은 비행체의 선단부에 장착된 캡을 분리시키는 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체에 관한 것이다.
최근 로켓이나 유도탄, 항공기 등 비행체는 과학기술 발달에 따른 추진기관의 개발로 운용속도가 고속화되고 있다. 특히, 유도탄과 같은 무기체계의 경우 장거리 표적의 신속한 파괴를 위한 운용개념으로 인해 운용속도가 더욱 고속화되고 있다. 이러한 고속 비행체에서는 비행하중 외 대기와의 마찰로 인한 공력 가열문제가 큰 이슈가 되고 있다.
민간 및 군사 등 특정목적으로 측정장비(예를 들어, 광학장비)를 비행체 전방부분에 탑재할 경우 대기 마찰에 의한 공력 가열문제는 측정장비 운용에 큰 영향을 초래한다. 특히 군사 목적으로 운용하는 측정장비의 경우에, 이는 표적의 인식 및 추적에 상당한 지장을 초래한다.
그러므로 이를 해결을 위해 측정장비를 가진 고속 비행체는 측정장비를 보호하는 캡(또는 노즈 캡)을 구비하고 있으며, 임무수행을 위해 캡을 비행도중 적정한 시점에서 전개 및 분리시킨다. 이 때에, 캡의 분리에는 폭발볼트의 기폭이 이용되며, 캡의 전개에는 주로 공력이 이동된다. 그러나 이러한 방식은 캡의 전개시에 비행체 구조물과 충돌되는 문제점이 있으며, 따라서, 분리된 캡이 분리과정에서 비행체 구조물과 충돌되지 않도록 하는 캡의 안전 분리기술이 고려될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로서, 간단한 구조로 결합이 용이하며, 캡의 분리 및 전개 신뢰도가 보다 높은 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 비행하중과 공력가열로부터 비행체의 측정장비를 보호하며, 비행도중 적정시점에서 비행체와 충돌없이 캡을 안전하게 분리시키는 캡 분리장치를 구현하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 비행체의 캡 분리장치는, 비행체의 선단부에 장착되어 측정장치가 배치되는 공간을 형성하며 상기 비행체의 중심축을 기준으로 양방향으로 분리되는 제1 및 제2 캡과, 상기 제1 및 제2 캡과 각각 결합하는 제1 및 제2 연결구조물과, 상기 제1 및 제2 연결구조물을 서로 체결하며, 기폭에 의하여 절개되는 폭발볼트, 및 기폭에 의하여 피스톤을 이동시키도록 형성되며, 상기 피스톤이 제1 및 제2 연결구조물 중 적어도 하나를 푸시하도록 배치되는 파이로푸셔를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 폭발볼트는 제1 신호에 의하여 기폭되고, 상기 파이로푸셔는 제2 신호에 의하여 기폭되어 피스톤을 이동시키도록 형성된다.
비행체의 캡 분리장치는 상기 제1 및 제2 연결구조물의 분리 후에 상기 제1 및 제2 캡이 전개되도록, 상기 폭발볼트 및 파이로푸셔에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2 신호를 차례로 생성하는 신호생성부를 포함한다.
상기 제1 및 제2 신호는 전기신호이며, 상기 신호생성부는 상기 전기신호를 순차적으로 출력하는 전원공급장치를 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 캡은 상기 피스톤이 제1 및 제2 연결구조물 중 어느 하나를 푸시하면 각각의 일단부가 벌어지도록 각각의 타단부가 상기 비행체의 몸체에 힌지 결합된다.
상기 제1 및 제2 캡은 각각의 일단부가 상하로 벌어지도록, 상기 제1 및 제2 캡은 상기 중심축을 중심으로 상하로 절개된 형상을 이루어진다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 폭발볼트는 상기 중심축 방향과 수직방향으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 연결구조물 중 어느 하나의 중앙에 설치되어, 다른 하나를 구속시키도록 이루어진다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 연결구조물 어느 하나에는 상기 중심축 방향으로 돌출되는 돌출부가 형성되고, 상기 피스톤은 상기 돌출부를 마주보도록 배치된다.
상기 파이로푸셔는 압력카트리지의 기폭으로 상기 피스톤을 밀어내도록 이루어질 수 있다. 상기 압력카트리지는 상기 파이로푸셔의 일단에서 상기 돌출부와 평행하게 배치되며, 상기 피스톤은 상기 압력카트리지와 수직으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 측정장치가 장착되는 비행체의 본체, 및 상기 측정장치가 배치되는 공간을 형성하도록 상기 본체의 선단부에 장착되는 제1 및 제2 캡을 구비하고, 폭발볼트의 기폭에 의하여 상기 제1 및 제2 캡의 결합을 해제하고, 파이로푸셔의 기폭에 의하여 상기 제1 및 제2 캡을 전개시키도록 이루어지는 비행체의 캡 분리장치를 포함하는 비행체를 개시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 캡 분리장치는 캡을 연결구조물과 조립된 폭발볼트를 이용하여 완전 고정시켜 측정장비를 비행하중과 공력가열로부터 보호하고, 비행도중 적정시점에서 폭발볼트의 기폭작동으로 연결 구조물의 구속상태를 해제하고, 파이로푸셔의 전개 및 분리작동으로 노즈 캡을 신속 안전하게 분리할 수 있다.
또한, 캡의 안전 분리를 위해 분리력이 우수한 파이로푸셔를 이용한 강제적 분리방식이 사용됨으로서 기존 폭발볼트만을 이용한 노즈 캡 분리방식보다 분리력이 증가될 수 있다. 이를 통하여, 비행체와의 충돌 가능성을 최소화하는 안전 분리효과가 발휘된다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 비행체를 나타내는 개념도.
도 2는 도 1의 캡 분리장치를 나타내는 상세 개념도.
도 3은 도 2의 캡 분리장치의 사시도.
도 4는 캡 분리장치의 작동을 나타내는 개념도.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 캡이 전개 및 이탈되는 동작을 나타내는 동작도들.
도 2는 도 1의 캡 분리장치를 나타내는 상세 개념도.
도 3은 도 2의 캡 분리장치의 사시도.
도 4는 캡 분리장치의 작동을 나타내는 개념도.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 캡이 전개 및 이탈되는 동작을 나타내는 동작도들.
이하, 본 발명에 관련된 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체에 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 비행체를 나타내는 개념도이다.
도 1에서는 비행체(100)의 일 예로 로켓을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 상기 비행체(100)는 유도탄, 미사일, 비행기 등이 될 수 있다.
도시한 바와 같이 상기 비행체(100)는 본체(110)와 분리장치(200)를 포함한다.
본체(110)는 추진력에 의하여 비행하도록 형성되고, 선단부(111) 및 후미부(112)를 포함한다.
선단부(111)는 본체(110)의 진행방향에 대하여 선단에 형성되고, 유선형으로 이루어진다. 후미부(112)는 선단부(111)의 반대측에 형성되며, 후미부(112)에는 본체(110)가 일방향으로 진행하도록 날개가 배치된다.
상기 본체(110)의 선단부에는 측정장치(120, 이하 도 2 참조)가 배치되는 공간이 형성된다. 상기 공간은 캡(210, 또는 노즈 캡)에 의하여 형성되며, 상기 측정장치(120)는, 예를 들어 영상촬영장비, 신호송수신장비, 광학장비, 센서장비 등이 될 수 있다.
본 도면을 참조하면, 선단부(111)에는 캡 분리장치(200)가 배치된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 캡 분리장치(200)의 위치는 설계자의 필요에 따라 변경될 수 있다. 캡 분리장치(200)는 상기 측정장치(120)를 보호하다가 특정시점에 비행체(100)의 캡(210)을 분리하여, 상기 측정장치(120)를 노출시키도록 이루어진다. 이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 도 1의 캡 분리장치(200)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 캡 분리장치를 나타내는 상세 개념도이고, 도 3은 도 2의 캡 분리장치의 사시도이며, 도 4는 캡 분리장치의 작동을 나타내는 개념도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 캡이 전개 및 이탈되는 동작을 나타내는 동작도들이다.
본 도면들을 참조하면, 캡 분리장치(200)는 캡(220), 연결구조물(230), 폭발볼트(240), 파이로푸셔(250)를 포함한다.
캡(220)은 비행체의 선단부(111)에 장착되어 측정장치(120)가 배치되는 공간을 형성한다. 예를 들어, 상기 캡(220)은 상기 비행체의 중심축을 기준으로 양방향으로 분리되는 제1 및 제2 캡(221, 222)을 구비한다.
제1 및 제2 캡(221, 222)은 금속성 재료 또는 비금속성 섬유재료를 사용하여 외피형태로 제작되며,비행항력을 감소하기 위하여 유선형 형상을 가진다. 또한, 상기 제1 및 제2 캡(221, 222)은 각각의 일단부가 상하로 벌어지도록, 상기 제1 및 제2 캡(221, 222)은 상기 중심축을 중심으로 상하로 절개된 형상을 이루게 된다. 이와 같이 상하로 절개되는 구조에 의하여 전개 및 분리를 위한 기계장치의 탑재공간이 보다 용이하게 확보될 수 있다.
연결구조물(230)은 캡(220)의 내부에 조립되며, 상기 연결구조물(230)에 캡(220)의 구속 및 해제와, 전개 및 분리기능을 가지는 폭발볼트(240)와 파이로푸셔(250)가 조립된다.
도시에 의하면, 연결구조물(230)은 상기 제1 및 제2 캡(221, 222)과 각각 결합하는 제1 및 제2 연결구조물(231, 232)을 구비하며, 폭발볼트(240)가 상기 제1 및 제2 연결구조물(231, 232)을 서로 체결한다. 예를 들어, 상기 폭발볼트(240)는 상기 중심축 방향과 수직방향으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 연결구조물(231, 232) 중 어느 하나의 중앙에 설치되어, 다른 하나를 구속시키도록 이루어진다. 또한, 폭발볼트(240)는 기폭에 의하여 절개되도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 폭발볼트(240)는 분리된 제1 연결구조물(231)의 내부 중앙에 설치되어 기계적 결합을 통해 제2 연결구조물(232)을 구속시키며, 인가된 전기신호에 기폭되어 구속된 연결구조물(230)을 신속하게 해제시키는 역할을 한다.
파이로푸셔(250)는 압력카트리지(251) 및 피스톤(252)을 구비한다. 즉, 파이로푸셔(250)는 압력카트리지(251)의 기폭으로 상기 피스톤(252)을 밀어내도록 이루어진다. 또한, 파이로푸셔(250)는 상기 피스톤(252)이 제1 및 제2 연결구조물(231, 232) 중 적어도 하나를 푸시하도록 이루어진다. 즉, 파이로푸셔(250)는 분리된 연결구조물(230) 중 한쪽 후방에 설치되고, 파이로푸셔(250)의 한쪽에 설치된 압력카트리지(251)의 기폭으로 파이로푸셔(250)의 다른쪽 내부에 조립된 피스톤(252)을 신속하게 밀어냄으로서 피스톤(252)과 접촉하고 있는 캡(210)을 전개 및 분리시키는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 연결구조물(231, 232) 어느 하나에는 상기 중심축 방향으로 돌출되는 돌출부(232a)가 형성되고, 상기 피스톤(252)은 상기 돌출부(232a)를 마주보도록 배치된다. 피스톤(252)이 돌출부(232a)를 푸시함에 따라 캡이 전개된다(도 4 참조).
또한, 상기 압력카트리지(251)는 상기 파이로푸셔(250)의 일단에서 상기 돌출부(232a)와 평행하게 배치되며, 상기 피스톤(252)은 상기 압력카트리지(251)와 수직으로 배치된다. 이와 같은 구조에 의하면, 파이로푸셔(250)는 "「" 형태로 형성되어, 좁은 공간에 효율적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 캡 분리장치(200)에 의하면, 상기 폭발볼트(240)는 제1 신호에 의하여 기폭되고, 상기 파이로푸셔(250)는 제2 신호에 의하여 기폭되어 피스톤(252)을 이동시키도록 형성될 수 있다. 이를 위하여, 상기 폭발볼트(240) 및 파이로푸셔(250)에는 상기 제1 및 제2 신호를 차례로 생성하는 신호생성부(260)가 각각 연결된다. 제1 및 제2 신호의 순차적인 생성에 의하여, 상기 제1 및 제2 연결구조물(231, 232)의 분리 후에 상기 제1 및 제2 캡(221, 222)이 전개될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제1 및 제2 신호는 전기신호이며, 상기 신호생성부(260)는 상기 전기신호를 순차적으로 출력하는 전원공급장치를 포함한다.
전원공급장치는 전원을 발생하는 배터리(261)와, 상기 전원을 폭발볼트(240) 및 파이로푸셔(250)에 공급하는 전기배선(262)을 구비한다. 상기 전원공급장치는 제1 캡(211)에 장착되며, 이를 통하여 제1 캡(211)과 함께 상기 비행체로부터 분리될 수 있다.
보다 구체적으로, 전원공급장치는 기계적 결합으로 캡(210)을 구속하는 폭발볼트(240)와 캡(210)을 전개 및 분리시키는 파이로푸셔(250)의 압력카트리지(251)에 일정시간 간격으로 순차적 전기적 신호를 인가하여 전개 및 분리기능의 기계적 작동 간섭 및 오류를 방지하는 역할을 한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 캡(210)이 파이로푸셔(250)의 피스톤(252)에 의하여 전개된 후 전개된 캡(210)의 틈새를 통해 들어온 공기력에 의해 비행체에서 전개 및 분리되는 모습을 나타낸다.
이 때에, 상기 제1 및 제2 캡(221, 222)은 상기 피스톤(252)이 제1 및 제2 연결구조물(231, 232) 중 어느 하나를 푸시하면 각각의 일단부가 벌어지도록 각각의 타단부가 상기 비행체의 본체에 힌지 결합될 수 있다.
힌지 결합장치의 일측은 캡(210)의 끝부분과 조립되고, 타측은 비행체 연결부(140)와 조립되며, 캡(210)의 전개 및 분리 시, 안정적인 분리거동을 유지하도록 연결부위 형상이 설계된다. 또한, 힌지 결합장치는 상기 일측과 타측이 서로 분리가능하게 이루어질 수 있다. 이를 통하여 힌지 결합장치가 분리되어, 캡(210)이 비행체로부터 완전히 이탈될 수 있다.
또한, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 전기배선(262)는 힌지 결합되는 부분으로 이어지고, 비행체 연결부(140)는 비행체의 바디에 장착되는 배터리(161)와 전기적으로 연결되는 구조도 가능하다. 이 경우에, 힌지 결합부분이 분리됨에 따라, 전기배선(262)만이 캡(210)과 함게 비행체로부터 이탈된다.
상기와 같은 비행체의 캡 분리장치 및 이를 구비하는 비행체는 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.
Claims (11)
- 비행체의 선단부에 장착되어 측정장치가 배치되는 공간을 형성하며, 상기 비행체의 중심축을 기준으로 양방향으로 분리되는 제1 및 제2 캡;
상기 제1 및 제2 캡과 각각 결합하는 제1 및 제2 연결구조물;
상기 제1 및 제2 연결구조물을 서로 체결하며, 기폭에 의하여 절개되는 폭발볼트; 및
기폭에 의하여 피스톤을 이동시키도록 형성되며, 상기 피스톤이 제1 및 제2 연결구조물 중 적어도 하나를 푸시하도록 배치되는 파이로푸셔를 포함하며,
상기 폭발볼트는 제1 신호에 의하여 기폭되고, 상기 파이로푸셔는 제2 신호에 의하여 기폭되어 피스톤을 이동시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 연결구조물의 분리 후에 상기 제1 및 제2 캡이 전개되도록, 상기 폭발볼트 및 파이로푸셔에 각각 연결되며, 상기 제1 및 제2 신호를 차례로 생성하는 신호생성부를 더 포함하는 비행체의 캡 분리장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호는 전기신호이며, 상기 신호생성부는 상기 전기신호를 순차적으로 출력하는 전원공급장치를 포함하는 비행체의 캡 분리장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 캡은 상기 피스톤이 제1 및 제2 연결구조물 중 어느 하나를 푸시하면 각각의 일단부가 벌어지도록 각각의 타단부가 상기 비행체의 몸체에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 캡은 각각의 일단부가 상하로 벌어지도록, 상기 제1 및 제2 캡은 상기 중심축을 중심으로 상하로 절개된 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 제1항에 있어서,
상기 폭발볼트는 상기 중심축 방향과 수직방향으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 연결구조물 중 어느 하나의 중앙에 설치되어, 다른 하나를 구속시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 연결구조물 어느 하나에는 상기 중심축 방향으로 돌출되는 돌출부가 형성되고, 상기 피스톤은 상기 돌출부를 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 제8항에 있어서,
상기 파이로푸셔는 압력카트리지의 기폭으로 상기 피스톤을 밀어내도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 제9항에 있어서,
상기 압력카트리지는 상기 파이로푸셔의 일단에서 상기 돌출부와 평행하게 배치되며, 상기 피스톤은 상기 압력카트리지와 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비행체의 캡 분리장치. - 측정장치가 장착되는 비행체의 본체; 및
상기 측정장치가 배치되는 공간을 형성하도록 상기 본체의 선단부에 장착되는 제1 및 제2 캡을 구비하고, 폭발볼트의 기폭에 의하여 상기 제1 및 제2 캡의 결합을 해제하고, 파이로푸셔의 기폭에 의하여 상기 제1 및 제2 캡을 전개시키도록 이루어지며, 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따르는 비행체의 캡 분리장치를 포함하는 비행체.
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|---|---|---|---|---|
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