KR101388497B1 - Variable nozzle apparatus of dual thrust propulsion system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 추진제 연소가스를 이용하는 추진기관의 노즐장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle apparatus of a propulsion engine using a propellant combustion gas.
연소가스를 이용하는 발사체의 추진기관은 용도에 따라 이중추력, 즉 부스팅 (boosting) 및 서스테이닝(sustaining) 단계로 전환하며 추력을 발생시키는 것이 필요한 경우가 있다. 이러한 이중추력 추진기관의 장점은 부스팅 단계의 높은 추력으로 발사 시 별도의 사출장치 없이 안정적인 발사를 가능하게 하고, 서스테이닝 단계시 낮고 오래 지속되는 추력은 항력을 최소화하면서 동일한 추진제양으로 보다 먼 거리를 비행할 수 있게 해준다. The propulsion engine of the projectile using the combustion gas may need to generate double thrust, ie boosting and sustaining, depending on the application. The advantage of this dual thrust propulsion engine is that the high thrust of the boosting stage enables stable launch without a separate injection device when firing, and the low and long lasting thrust during the sustaining stage minimizes drag and results in longer distances with the same thrust. Allows you to fly.
이중추력 추진기관 중에서도 부스팅시 추력과 서스테이닝시 추력의 비가 10:1 이상일 경우, 즉 고추력비가 요구되는 경우 부스팅시와 서스테이닝시 연소실 압력도 이와 비례하게 큰 압력비 차이를 갖을 수 밖에 없다. 이때, 부스팅시 압력수준은 추진기관의 연소관 설계 압력이 되기 때문에 추진기관의 중량관점에서 제한이 있을 수 밖에 없고, 이에 따라 서스테인닝시 압력은 요구 추력비가 클수록 더 많이 낮아질 수 밖에 없다. Among the dual thrust propulsion engines, when the ratio of thrust at boosting and thrust at sustaining is 10: 1 or more, that is, when the high thrust ratio is required, the combustion chamber pressure at boosting and sustaining must have a large difference in pressure ratio. . At this time, since the pressure level during boosting becomes the combustion tube design pressure of the propulsion engine, there is no limit in terms of the weight of the propulsion engine, and accordingly, the pressure during sustaining must be lowered more as the required thrust ratio increases.
하지만, 추진제가 안정적으로 연소하기 위해서는 추진제의 종류에 따라 안정연소가 가능한 압력수준이 요구되는데, 고추력비 이중추력 추진기관 서스테이닝 단계에서는 이 허용가능한 압력수준 밑으로 압력이 내려갈 수 밖에 없는 경우가 많다. However, in order for the propellant to burn stably, a pressure level capable of stable combustion is required, depending on the type of propellant. many.
따라서, 추력이 연소실 내부 압력과 노즐목 면적의 곱에 비례하는 것을 이용하여, 서스테이닝시 핀틀(pintle)에 의해 노즐목 부분의 면적을 줄어들게 제어함으로써 서스테이닝시의 압력을 허용압력 이상으로 높게 유지하는 동시에 추력은 낮게 만들어주는 기술이 필요하다. 또한, 서스테이닝시 연소실의 압력상승은 추력계수의 증가로 귀결되어 추진기관의 성능효율 향상에 직접적인 영향을 미친다. 그러므로, 이와 같은 고추력비 이중추력 추진기관에서 서스테이닝시 요구되는 낮은 추력수준을 만족시키면서 추진제 안정연소 및 추진기관의 성능효율 향상을 위한 장치의 개발이 고려될 수 있다.Therefore, the thrust is proportional to the product of the combustion chamber internal pressure and the nozzle neck area, thereby reducing the area of the nozzle neck portion by a pintle during the sustaining, thereby making the pressure at the sustaining higher than the allowable pressure. You need a technique that keeps you high while keeping your thrust low. In addition, the pressure rise of the combustion chamber during the sustaining results in an increase in the thrust factor, which directly affects the performance efficiency of the propulsion engine. Therefore, the development of a device for the stable combustion of the propellant and the improvement of the performance efficiency of the propulsion engine may be considered while satisfying the low thrust level required for sustaining in such a high thrust ratio double thrust propulsion engine.
본 발명은 고추력비 이중추력 추진기관에서의 서스테이닝 단계에서 일정수준 이상의 연소압력을 유지할 수 있도록, 연소압력의 변화에 따라 노즐목의 면적이 줄어들게 제어가 가능한 노즐장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a nozzle device that can be controlled to reduce the area of the nozzle neck in accordance with the change in the combustion pressure to maintain the combustion pressure more than a certain level in the sustaining step in the high thrust ratio double thrust propulsion engine.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 노즐장치는, 연소관에 설치되고, 이동이 구속된 제1 상태에서 외력에 의해 상기 구속이 해제되어 상기 연소관의 내부로 이동 가능하게 구성되는 노즐부와, 상기 연소관에 설치되어 상기 노즐부를 상기 연소관 내부를 향하여 가압하는 노즐가압부와, 상기 노즐부의 전방에 구비되어, 상기 노즐부의 유로 면적을 조절하도록 이루어지는 핀틀부, 및 상기 노즐부에 설치되고, 추진제가 연소된 이후 상기 연소관 내부에서 발생하는 압력변화를 이용하여, 상기 노즐부의 이동이 구속된 상기 제1 상태에서, 상기 구속이 해제되어 상기 핀틀부에 근접하게 배치되는 제2 상태로 상기 노즐부를 이동시키는 노즐이동부를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the variable nozzle apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in the combustion tube, the restraint is released by the external force in the first state in which the movement is restrained, the interior of the combustion tube A nozzle unit configured to be movable in the combustion chamber, a nozzle press unit installed in the combustion tube to press the nozzle unit toward the inside of the combustion tube, and a pintle unit provided at the front of the nozzle unit to adjust a flow path area of the nozzle unit; And in the first state in which the movement of the nozzle part is restrained by using a pressure change generated in the combustion tube after the propellant is burned, the restraint is released and disposed close to the pintle part. And a nozzle moving part for moving the nozzle part to a second state.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 노즐이동부는, 상기 연소관에 설치되고, 상기 노즐부의 이동을 제한하는 로킹핀과, 상기 노즐부 내부에 상기 연소관 내부와 연통되는 공간을 형성하는 실린더, 및 상기 실린더 내부의 일 영역을 밀폐하고, 상기 로킹핀과 대응하는 로킹홈을 구비하며, 상기 연소관 내부의 압력변화에 따라 상기 일 영역이 팽창하여 슬라이드 이동되도록 형성되는 구동로드를 포함하고, 상기 제2 상태에서 상기 로킹핀이 하강하여 상기 로킹홈에 수용됨에 따라 상기 노즐부의 구속이 해제될 수 있다.According to an embodiment related to the present invention, the nozzle moving unit is installed in the combustion tube, the locking pin for limiting the movement of the nozzle portion, the cylinder to form a space in communication with the combustion tube inside the nozzle portion, and And a driving rod sealing the one region inside the cylinder, having a locking groove corresponding to the locking pin, and expanding the one region by sliding in response to a pressure change in the combustion tube. As the locking pin is lowered in the state and accommodated in the locking groove, the restriction of the nozzle part may be released.
상기 구동로드는, 상기 실린더 내부로 상기 연소관 내부의 연소가스가 유입되는 가스유입공, 및 상기 가스유입공에 구비되며, 상기 연소관 내부와 상기 실린더를 연결하는 홀부를 통하여 상기 연소가스를 상기 실린더 내부로 이동시키는 체크밸브를 포함할 수 있다.The driving rod is provided in the gas inlet hole into which the combustion gas in the combustion tube flows into the cylinder, and the gas inlet hole, and the combustion gas is introduced into the cylinder through a hole connecting the combustion tube to the cylinder. It may include a check valve to move to.
상기 체크밸브는, 상기 구동로드에 설치되는 제1 탄성부재, 및 상기 제1 탄성부재에 의해 전방으로 가압되어 상기 가스유입공을 막도록 형성되고, 상기 일 영역으로의 상기 연소가스 유입은 허용하고 유출은 차단하는 막음부재를 포함할 수 있다.The check valve is formed so as to block the gas inlet hole by being pushed forward by the first elastic member and the first elastic member installed in the drive rod, and allows the combustion gas to flow into the one region. The outflow may include a blocking member for blocking.
상기 로킹핀은, 상기 제1 상태에서 상기 연소관의 내벽홈에 고정되어 상기 노즐부의 이동을 제한하는 로킹핀본체부, 및 상기 구동로드를 향하여 상기 로킹핀본체부를 탄성가압하는 제2 탄성부재를 포함할 수 있다.The locking pin includes a locking pin body portion fixed to the inner wall groove of the combustion tube in the first state to limit movement of the nozzle portion, and a second elastic member elastically pressing the locking pin body portion toward the driving rod. can do.
상기 노즐부에 설치되어 상기 제1 상태에서 상기 구동로드의 이동을 제한하는 전단 플레이트를 포함하고, 상기 전단 플레이트는, 상기 일 영역에 유입된 연소가스가 팽창하여 상기 구동로드가 이동하게 되면, 상기 구동로드에 의해 절곡 또는 파단되도록 형성될 수 있다.And a front end plate installed in the nozzle unit to limit movement of the driving rod in the first state, wherein the front end plate is provided when the combustion gas flowing into the one region expands and the driving rod moves. It may be formed to be bent or broken by the drive rod.
상기 구동로드는 상기 일 영역에 충전된 유체의 누출을 방지하도록, 상기 구동 로드 외주에 구비되는 씰링부재를 포함할 수 있다.The driving rod may include a sealing member provided on an outer circumference of the driving rod to prevent leakage of the fluid filled in the one region.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 노즐부 외주에 결합하여 상기 연소관의 내벽을 향하여 탄성가압되고, 상기 제2 상태에서 상기 연소 관에 형성되는 고정홈에 결속되어 상기 노즐부의 이동을 제한하는 노즐고정부재를 포함할 수 있다.According to another embodiment related to the present invention, coupled to the outer circumference of the nozzle unit is elastically pressed toward the inner wall of the combustion tube, bound in a fixing groove formed in the combustion tube in the second state to limit the movement of the nozzle unit It may include a nozzle fixing member.
고추력비 이중추력 추진기관에서 착화기나 가스발생기 등과 같은 별도의 에너지원 없이 노즐목의 면적이 기설정된 만큼 작게 조절되어, 서스테이닝 단계에서의 연소압력을 일정수준으로 유지시킴으로써 추진기관의 성능효율 향상과 추진제의 안정연소가 이루어질 수 있다. In the high thrust ratio double thrust propulsion engine, the area of the nozzle neck is adjusted as small as a preset value without a separate energy source such as an ignition machine or a gas generator, thereby improving the performance efficiency of the propulsion engine by maintaining the combustion pressure at a constant level in the sustaining stage. And stable combustion of propellants can be achieved.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 노즐장치에서, 노즐이동부가 노즐부의 이동을 구속하는 제1 상태를 나타낸 단면도.
도 1b는 도 1a에 도시된 노즐이동부가 노즐부의 구속을 해제하는 상태를 나타낸 단면도.
도 1c는 도 1b에 도시된 노즐부의 구속이 해제된 후 노즐부가 핀틀부와 근접하도록 이동된 제2 상태를 나타낸 단면도.
도 2a는 도 1a에 도시된 노즐이동부를 확대하여 나타낸 도면.
도 2b는 도 1b에 도시된 노즐이동부를 확대하여 나타낸 도면.
도 2c는 도 1c에 도시된 노즐이동부를 확대하여 나타낸 도면.1A is a cross-sectional view illustrating a first state in which a nozzle moving unit restrains movement of a nozzle unit in a variable nozzle apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view illustrating a state in which the nozzle moving unit illustrated in FIG. 1A releases the restraint of the nozzle unit.
FIG. 1C is a cross-sectional view illustrating a second state in which the nozzle part is moved close to the pintle part after the restriction of the nozzle part shown in FIG. 1B is released.
Figure 2a is an enlarged view showing the nozzle moving portion shown in Figure 1a.
Figure 2b is an enlarged view showing the nozzle moving portion shown in Figure 1b.
Figure 2c is an enlarged view showing the nozzle moving portion shown in Figure 1c.
이하, 본 발명의 가변형 노즐장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 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.Hereinafter, the variable nozzle device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar components in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first description. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 노즐장치(100)에서, 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 이동을 구속하는 제1 상태를 나타낸 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 구속을 해제하는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 1c는 도 1b에 도시된 노즐부(110)의 구속이 해제된 후 노즐부(110)가 핀틀부(120)와 근접하도록 이동된 제2 상태를 나타낸 단면도이다.1A is a cross-sectional view illustrating a first state in which the
도 1a 내지도 1c를 참조하면, 연소가스를 이용하는 추진기관 중에는 이중추력이 적용되어 작동이 이루어지는 경우가 있다. 이중추력 추진기관에서는 일반적으로 부스팅(boosting) 단계에서 서스테이닝(sustaining) 단계로 추진기관의 추력이 변화하게 된다. 상기 부스팅 단계에서는 높은 추력을 이용하여 별도의 사출장치 없이 발사체의 안정적인 발사가 이루어지고, 상기 서스테이닝 단계에서는 낮은 출력으로 발사체의 비행이 지속할 수 있도록 이루어진다. 1A to 1C, in a propulsion engine using combustion gas, double thrust may be applied to perform operation. In a double thrust propulsion engine, the thrust force of the propulsion engine is generally changed from the boosting stage to the sustaining stage. In the boosting step, a stable firing of the projectile is made without a separate injection device by using a high thrust, and the flight of the projectile is continued at a low power in the sustaining step.
여기서, 출력은 연소실 압력과 노즐면적의 곱에 비례하는데, 상기 부스팅 단계에서 상기 서스테이닝 단계로 전환시, 연소실 압력을 낮춤으로써 상기 서스테이닝 단계에서 요구되는 크기의 낮은 추력을 얻게 된다. 상기 연소실의 압력변화는, 추진제의 연소면적이 조절됨에 따라 발생하는 연소가스의 양이 변화에 따라 일어날 수 있다. 이때, 연소실의 압력이 일정크기 이하로 내려갈 경우 불안정 연소가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 서스테이닝 단계에서보다 낮은 크기의 출력이 요구되는 경우, 상기 서스테이닝 단계에서 연소실 압력은 불안정 연소가 발생하지 않는 정도로만 낮추고, 대신 상기 노즐면적을 줄여줌으로써 요구되는 낮은 추력을 얻을 수 있다.Here, the output is proportional to the product of the combustion chamber pressure and the nozzle area, and when switching from the boosting step to the sustaining step, a lower thrust of the size required in the sustaining step is obtained by lowering the combustion chamber pressure. The pressure change of the combustion chamber may occur as the amount of combustion gas generated as the combustion area of the propellant is adjusted. In this case, when the pressure in the combustion chamber is lowered below a certain size, unstable combustion may occur. Therefore, if a lower magnitude of output is required than in the sustaining step, the combustion chamber pressure in the sustaining step is reduced only to the extent that unstable combustion does not occur, and instead, the required thrust can be obtained by reducing the nozzle area. have.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 노즐장치(100)는 노즐부(110), 노즐가압부(114), 핀틀부(120) 및 노즐이동부(130)를 포함한다.The
노즐부(110)는 연소관(10)에 설치된다. 노즐부(10)는 연소관(10)의 단부에 배치될 수 있고, 연소가스가 추력을 발생시키며 빠져나가도록 유로를 형성하는 단면적이 점차 작아지게 형성된다. 그리고, 이동이 구속된 제1 상태에서 외력에 의해 상기 구속이 해제되어 연소관(10)의 내부로 이동 가능하게 구성된다. The
노즐가압부(114)는 연소관(10)에 설치되어 노즐부(110)를 연소관(10) 내부를 향하여 가압한다. 예를 들어, 노즐가압부(114)는 도시된 바와 같이 연소관(10)의 출구측 단부에 지지되며 노즐부(110)의 일면을 탄성가압하여, 노즐부(110)가 핀틀부(120) 방향으로 이동하려는 힘을 발생시키는 스프링 구조로 형성될 수 있다. 또한, 노즐가압부(114)는 탄성고무 등의 다른 탄성재질로 이루어질 수도 있다.The
핀틀부(120)는 상기 연소가스가 분출되는 노즐부(110)의 유로 면적, 즉 노즐면적을 조절할 수 있도록, 노즐부(110)의 전방에 구비되어 노즐부(110)에 좁아지는 유로의 형상과 대응되게 돌출된다. 또한, 핀틀부(120)는 연소관(10)의 내벽과 연결되어 일체형으로 형성되거나 별도로 제작되어 연소관(10)의 내벽에 장착될 수 있으며, 상기 연소관(10) 내에 고정되어 이동이 제한될 수 있다. The
노즐이동부(130)는 노즐부(110)에 설치되고, 상기 추진제가 연소된 이후 연소관(10) 내부에서 발생하는 압력변화를 이용하여, 노즐부(110)의 이동이 구속된 상기 제1 상태에서, 상기 구속이 해제되어 핀틀부(120)에 근접하게 배치되는 제2 상태로 노즐부(110)를 이동시킬 수 있다.The
보다 구체적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 부스팅 단계에서 노즐부(110)는 노즐가압부(114)에 의해 연소관(10)의 내부를 향하여 이동하려는 힘이 작용되는 상태에서 핀틀부(120)와 일정간격 이격되어 배치된다. 이때, 노즐이동부(130)는 노즐부(110)의 이동을 구속하도록 형성되어 상기 제1 상태가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐부(110)의 이동은 노즐부(110)에 설치된 노즐이동부(130)의 일부가 연소관(30)의 내벽에 걸려 고정됨으로써 이동이 제한될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 1A, in the boosting step, the
한편, 상기 추진기관이 상기 부스팅 단계에서 상기 서스테이닝 단계로 전환될 때 상기 연소가스의 압력이 감소함에 따라 상기 연소관 내부의 압력 또한 높은 상태에서 낮은 상태로 변화하게 된다. 밀폐되어 있는 일정공간의 내부와 외부에 압력차가 발생할 경우 밀폐된 공간의 내부의 체적은 팽창 또는 수축하는 현상이 일어나게 된다. 노즐이동부(130)의 내부에는 일정크기의 압력을 저장할 수 있는 공간이 형성되며, 상기 제1 상태, 즉 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 이동을 구속하고 있는 상태에서, 상기 연소관(10) 내부의 압력이 낮은 상태로 전환 되었을 때, 상기 노즐이동부(130)는 연소관(10) 내부의 압력보다 상대적으로 높은 압력을 갖게 된다.On the other hand, when the propulsion engine is switched from the boosting step to the sustaining step, as the pressure of the combustion gas decreases, the pressure inside the combustion tube also changes from a high state to a low state. When a pressure difference occurs inside and outside the sealed space, the volume inside the sealed space expands or contracts. A space for storing a predetermined size of pressure is formed inside the
이에 따라, 노즐이동부(130)는 상기 연소관(10) 내부와의 압력차에 의해 팽창하려는 힘에 의해 구동력이 발생하게 되고, 상기 구동력을 이용하여 상기 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 구속을 해제할 수 있도록 형성된다. 그리고, 이동의 제한이 해제된 노즐부(110)는 연소관(10) 내부를 향하여 발생되는 탄성력에 의해 핀틀부(120)와 근접하도록 이동되어 상기 노즐면적이 상기 제1 상태보다 감소하게 되는 상기 제2 상태로 전환될 수 있다.Accordingly, the
그리고, 가변형 노즐장치(100)는 노즐부(110)의 외주에 결합되어 연소관(10)의 내벽을 향하여 탄성가압되고, 상기 제2 상태에서 연소관(10)에 형성되는 고정홈(12)에 결속되어 노즐부(110)의 이동을 제한하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 이동을 제한하고 있는 제1 상태에서, 도 1 c에 도시된 바와 같이 노즐부(110)의 구속이 해제되어 노즐부(110)가 핀틀부(130)와 근접하도록 이동된 상기 제2 상태로 전환되면, 노즐고정부재(116)가 압축된 상태에서 탄성 변형되어 상기 고정홈(12)에 걸리도록 구성될 수 있다.In addition, the
예를 들어, 노즐고정부재(116)는 노즐부(110)의 외주에 노즐부(110)의 외측으로 탄성력을 가하도록 형성되어, 연소관(10) 내부의 압력변화에 따라 노즐부(110)의 구속이 해제되면 고정홈(12)에 결속되어 노즐부(110)의 이동을 제한할 수 있다.For example, the
이에 따라, 노즐부(110)와 핀틀부(120)의 이격거리가 지나치게 가까워짐으로써 연소관(10) 내부의 압력이 급격하게 상승할 수 있는 현상이 방지될 수 있으며, 상기 서스테이닝 단계에서의 기 설정된 상기 노즐면적을 구현할 수 있다.As a result, when the separation distance between the
이하, 노즐이동부(130)가 노즐부(110)의 슬라이드 이동을 구속하고 해제하는 메커니즘에 대하여 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a mechanism for the
도 2a는 도 1a에 도시된 노즐이동부(130)를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 1b에 도시된 노즐이동부(130)를 확대하여 나타낸 도면이며, 도 2c는 도 1c에 도시된 노즐이동부(130)를 확대하여 나타낸 도면이다.2A is an enlarged view of the
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐이동부(130)는 노즐부(110)의 이동을 제한하는 로킹핀(140), 실린더(150), 및 구동로드(160)를 포함한다.2A to 2C, the
로킹핀(140)은 연소관(10)의 내벽홈(13)에 고정되어 노즐부(110)의 이동을 제한하도록 형성된다. 도 2a에 도시된 바와 같이 로킹핀(140)은 상기 제1 상태에서 상부가 연소관(10)의 내벽홈(13)에 걸리도록 형성될 수 있으며, 노즐부(110) 내부에 로킹핀(140)을 수용하도록 형성되는 공간에서 상하로 이동 가능하게 형성될 수 있다. 또한, 로킹핀(140)의 하부는 돌출되게 형성되어, 상기 제2 상태에서 로킹홈(166)에 삽입되어 지지될 수 있다.The
또한, 로킹핀(140)은 상기 제1 상태에서 연소관(10)의 내벽홈(13)에 고정되어 노즐부(110)의 이동을 제한하는 로킹핀본체부(145), 및 제2 탄성부재(146)를 포함할 수 있다. 아울러, 로킹핀본체부(145)는 로킹몸체(144), 및 노즐고정부재(142)를 포함할 수도 있다.In addition, the locking
예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 노즐고정부재(142)는 로킹몸체 상부에 배치되고, 연소관(10)의 내벽에 고정되어 노즐부(110)의 이동을 제한하도록 형성될 수도 있다. 노즐고정부재(142)는 도시된 바와 같이 구형상을 갖도록 이루어질 수 있다.For example, as shown in FIG. 2A, the
제2 탄성부재(146)는 로킹핀본체부(145)를 구동로드(160)를 향하여 탄성가압하며, 스프링 또는 탄성고무 등의 탄성재질로 이루어질 수 있다.The second
실린더(150)는 노즐부(110) 내부에 연소관(10) 내부와 연통되는 공간을 형성한다. 실린더(150)는 노즐부(110) 내부에 형성되거나 별도로 제작되어 구비될 수도 있다.The
구동로드(160)는 실린더(150) 내부의 일 영역을 밀폐하고, 로킹핀(140)과 대응하는 로킹홈(166)을 구비하며, 연소관(10) 내부의 압력변화에 따라 상기 일 영역이 팽창하여 슬라이드 이동되도록 형성될 수 있다. 상기 일 영역에는 고압의 유체가 저장될 수 있다. 또한, 실린더(150)의 내부에 저장되는 유체는 상기 추진기관이 발사되기 전에 미리 충전된 상태로 형성될 수 있다. 그리고, 구동로드(160)는 상기 부스팅 단계에서 상기 서스테이닝 단계로 전환되어 상기 제2 상태가 되면 연소관(10)의 내부압력 및 이보다 큰 압력을 갖는 실린더(150) 내부와의 압력차로 인하여 실린더(150)의 내부가 팽창하게 되고, 이에 따라, 구동로드(160)를 향하여 슬라이드 이동될 수 있다.The driving
이때, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제2 상태에서 로킹핀(140)이 제2 탄성부재(146)의 탄성력에 의해 가압되어 로킹핀(140)의 하부가 로킹홈(166)에 수용됨에 따라 노즐부(110)의 구속이 해제되도록 형성될 수 있다. 또한, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제2 상태에서 구동로드(160)의 일면은 실린더(150)의 내측벽에 지지되어 이동이 제한된다. 이에 따라, 로킹핀(140)은 상기 제1 상태에서 노즐부(110)의 이동을 제한하고, 상기 제2 상태에서는 로킹홈(166)에 수용되어 노즐부(110)의 구속을 해제시킬 수 있다.In this case, as shown in FIG. 2C, as the
그리고, 구동로드(160)는 실린더(150) 내부에 저장되는 유체의 압력 누출을 방지하도록, 구동로드(160) 외주에 형성되는 씰부(168)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 실린더(150)의 내부와 외부의 압력차에 따라 발생되는 노즐이동부(130)의 동작에 대한 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, the driving
또한, 가변형 노즐장치(100)는 노즐부(110)에 설치되어 구동로드(160)의 이동을 제한하는 전단 플레이트(132)를 포함할 수 있고, 전단 플레이트(132)는 상기 일 영역에 유입된 연소가스가 팽창하여 구동로드(160)가 힘을 받으면, 구동로드(160)에 의해 절곡 또는 파단되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 노즐이동부(130)는 전단 플레이트(132)에 의해 상기 제1 상태에서 노즐부(110)의 이동을 제한하는 상태를 유지할 수 있고, 상기 제2 상태에서는 절곡 또는 파단됨으로써 상기 구동로드(160)가 슬라이드 이동하고, 로킹핀(140)이 하강하여 노즐부(110)의 구속이 해제되는 상태로 전환이 이루어질 수 있다.In addition, the
그리고, 구동로드(160)는 실린더(150) 내부로 연소관(10) 내부의 상기 연소가스가 유입되는 가스유입공(162), 및 가스유입공(162)에 구비되며, 상기 연소가스를 실린더(150) 내부로 이동시키는 체크밸브(163)를 포함할 수 있다.In addition, the driving
또한, 체크밸브(163)는, 구동로드(160)에 설치되는 제1 탄성부재(164), 및 제1 탄성부재(164)에 의해 전방으로 가압되어 가스유입공(162)을 막도록 형성되고, 상기 일 영역으로의 상기 연소가스의 유입은 허용하고 유출은 차단하는 막음부재(165)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 탄성부재(164)는 스프링 또는 탄성고무 등의 탄성재질로 이루어질 수 있다.In addition, the
보다 구체적으로, 상기 부스팅 단계에서는 연소관(10) 내부의 압력은 고압인데 반해 실린더(150)의 내부압력은 연소관(10) 내부의 압력보다 상대적으로 저압인 상태이다. 이때, 연소관(10) 내부에서 발생되는 연소가스는 상기 부스팅 단계가 지속되는 동안 홀부(112) 및 가스유입공(162)을 통하여 실린더(150) 내부로 이동하여 실린더(150) 내부에 저장되게 된다. 그리고, 상기 추진기관이 서스테이닝 단계로 전환하게 되면, 연소관(10)의 내부는 저압으로 바뀌게 되고 실린더(150) 내부는 상기 부스팅 단계에서 저장된 상기 연소가스에 의해 연소관(10)의 내부보다 상대적으로 고압인 상태가 된다.More specifically, in the boosting step, the pressure inside the
이때, 실린더(150) 내부에 저장된 상기 연소가스는 연소관(10)으로 이동하려는 현상이 발생하게 되고, 상기 체크밸브(163)에 의해 상기 연소관(10)으로의 이동이 제한됨으로 인하여 구동로드(160)가 상기 연소가스로부터 힘을 전달받아 실린더(150) 내부에서 슬라이드 이동되며 로킹핀(140)이 하강하여 노즐부(110)의 구속이 해제되될 수 있다.At this time, the combustion gas stored in the
이에 따라, 노즐이동부(130)는 별도의 제어장치를 구비하지 않고, 상기 부스팅 단계에서 상기 서스테이닝 단계로 전환되면서 발생하는 상기 연소가스의 압력차에 따라 상기 제1 상태에서 상기 고압의 연소가스를 실린더(150) 내부에 저장하고 상기 제2 상태에서는 실린더(150) 내부에 저장된 상기 고압의 연소가스에 의해 구동로드(160)를 슬라이드 이동시켜 노즐부(110)의 구속을 해제시킴으로써 노즐부(110)의 상기 노즐면적을 조절할 수 있다.Accordingly, the
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들에 한정됨은 아니고, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is modified, added, deleted, at the level of those skilled in the art as compared to the scope of the present invention as grasped from the claims It is obvious that all equivalent levels of invention, such as substitutable inventions, belong to the scope of the present invention.
100 : 가변형 노즐장치 110 : 노즐부
120 : 핀틀부 130 : 노즐이동부
140 : 로킹핀 150 : 실린더
160 : 구동로드 100: variable nozzle device 110: nozzle unit
120: pintle part 130: nozzle moving part
140: locking pin 150: cylinder
160: drive rod
Claims (8)
상기 연소관에 설치되어 상기 노즐부를 상기 연소관 내부를 향하여 가압하는 노즐가압부;
상기 노즐부의 전방에 구비되어, 상기 노즐부의 유로 면적을 조절하도록 이루어지는 핀틀부; 및
상기 노즐부에 설치되고, 추진제가 연소된 이후 상기 연소관 내부에서 발생하는 압력변화를 이용하여, 상기 노즐부의 이동이 구속된 상기 제1 상태에서, 상기 구속이 해제되어 상기 핀틀부에 근접하게 배치되는 제2 상태로 상기 노즐부를 이동시키는 노즐이동부를 포함하는 가변형 노즐장치.A nozzle unit installed in the combustion tube and configured to move within the combustion tube by being restrained by external force in a first state in which movement is restricted;
A nozzle press unit installed in the combustion tube to press the nozzle unit toward the inside of the combustion tube;
A pintle part provided in front of the nozzle part to adjust a flow path area of the nozzle part; And
Installed in the nozzle unit and using the pressure change generated in the combustion tube after the propellant is burned, in the first state in which the movement of the nozzle unit is restricted, the restraint is released and disposed close to the pintle unit. Variable nozzle apparatus including a nozzle moving unit for moving the nozzle unit in a second state.
상기 노즐이동부는,
상기 연소관에 설치되고, 상기 노즐부의 이동을 제한하는 로킹핀;
상기 노즐부 내부에 상기 연소관 내부와 연통되는 공간을 형성하는 실린더; 및
상기 실린더 내부의 일 영역을 밀폐하고, 상기 로킹핀과 대응하는 로킹홈을 구비하며, 상기 연소관 내부의 압력변화에 따라 상기 일 영역이 팽창하여 슬라이드 이동되도록 형성되는 구동로드를 포함하고,
상기 제2 상태에서 상기 로킹핀이 하강하여 상기 로킹홈에 수용됨에 따라 상기 노즐부의 구속이 해제되는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.The method of claim 1,
The nozzle moving unit,
A locking pin installed in the combustion pipe and limiting movement of the nozzle unit;
A cylinder forming a space in the nozzle unit communicating with the inside of the combustion tube; And
A driving rod sealing the one region inside the cylinder, having a locking groove corresponding to the locking pin, and expanding the one region by sliding according to a pressure change in the combustion tube;
And the locking pin is lowered in the second state so that the restriction of the nozzle unit is released as the locking pin is received in the locking groove.
상기 구동로드는,
상기 실린더 내부로 상기 연소관 내부의 연소가스가 유입되는 가스유입공; 및
상기 가스유입공에 구비되며, 상기 연소관 내부와 상기 실린더를 연결하는 홀부를 통하여 상기 연소가스를 상기 실린더 내부로 이동시키는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.3. The method of claim 2,
The driving rod is
A gas inlet hole into which the combustion gas inside the combustion tube flows into the cylinder; And
And a check valve provided in the gas inlet hole to move the combustion gas into the cylinder through a hole connecting the combustion tube to the cylinder.
상기 체크밸브는,
상기 구동로드에 설치되는 제1 탄성부재; 및
상기 제1 탄성부재에 의해 전방으로 가압되어 상기 가스유입공을 막도록 형성되고, 상기 일 영역으로의 상기 연소가스 유입은 허용하고 유출은 차단하는 막음부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.The method of claim 3,
The check valve
A first elastic member installed on the driving rod; And
And a blocking member configured to be pressed forward by the first elastic member to block the gas inlet hole, the blocking member allowing the combustion gas to flow into the one area and blocking the outflow thereof.
상기 로킹핀은,
상기 제1 상태에서 상기 연소관의 내벽홈에 고정되어 상기 노즐부의 이동을 제한하는 로킹핀본체부; 및
상기 구동로드를 향하여 상기 로킹핀본체부를 탄성가압하는 제2 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.3. The method of claim 2,
The locking pin,
A locking pin body part fixed to the inner wall groove of the combustion tube in the first state to limit movement of the nozzle part; And
And a second elastic member for elastically pressing the locking pin body toward the driving rod.
상기 노즐부에 설치되어 상기 제1 상태에서 상기 구동로드의 이동을 제한하는 전단 플레이트를 포함하고,
상기 전단 플레이트는, 상기 일 영역에 유입된 연소가스가 팽창하여 상기 구동로드가 이동하게 되면, 상기 구동로드에 의해 절곡 또는 파단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.3. The method of claim 2,
A front end plate installed in the nozzle unit to limit movement of the driving rod in the first state,
The front end plate is a variable nozzle device, characterized in that the bent or broken by the drive rod when the combustion gas flows into the one area to move the drive rod is formed.
상기 구동로드는 상기 일 영역에 충전된 유체의 누출을 방지하도록, 상기 구동로드 외주에 구비되는 씰링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.3. The method of claim 2,
The drive rod is a variable nozzle device characterized in that it comprises a sealing member provided on the outer periphery of the drive rod to prevent the leakage of the fluid filled in the one area.
상기 노즐부 외주에 결합되어 상기 연소관의 내벽을 향하여 탄성가압되고, 상기 제2 상태에서 상기 연소관에 형성되는 고정홈에 결속되어 상기 노즐부의 이동을 제한하는 노즐고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 노즐장치.
The method of claim 1,
And a nozzle fixing member coupled to an outer circumference of the nozzle unit to elastically pressurize toward the inner wall of the combustion tube, and bound to a fixing groove formed in the combustion tube in the second state to limit movement of the nozzle unit. Nozzle unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130109772A KR101388497B1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Variable nozzle apparatus of dual thrust propulsion system |
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KR101388497B1 true KR101388497B1 (en) | 2014-04-23 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0658090B2 (en) * | 1988-03-28 | 1994-08-03 | 防衛庁技術研究本部長 | Rocket engine combustion gas flow rate control method |
JPH09170499A (en) * | 1995-10-20 | 1997-06-30 | Soc Europ Propulsion <Sep> | Spaceship controller |
-
2013
- 2013-09-12 KR KR1020130109772A patent/KR101388497B1/en active IP Right Grant
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