KR101516894B1 - 추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법 - Google Patents

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원수희
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Abstract

추력기 촉매반응 촉진장치가 개시된다. 추력기는 촉매대 내에 수용되는 촉매, 촉매대 내에 형성되는 공극, 촉매에 일정압력을 가하는 압력부로 구성될 수 있다.
압력부는 기계적으로 압력을 가하여 촉매대 내의 공극 형성을 막으며, 이는 촉매손상을 방지하게 되며, 추력기의 추력 편차를 줄임으로써, 추력기의 수명 연장을 할 수 있다.

Description

추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법{Exhaust thruster device and method}
본 발명은 추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 촉매손실에 따른 공극 발생을 감소시켜, 추력편차를 줄여줄 수 있는 추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법에 관한 것이다.
단일 추진제 추력기(1)는 추진제인 하이드라진(N2H4)이 이리듐 촉매로 채워진 촉매대(2)에 분사되어 촉매 및 열분해 됨에 따라 고온 고압의 가스를 얻게 되고, 이 고온 고압가스가 분사노즐(5)을 통해 분사되면서 추력을 얻게 된다.
그런데, 이 촉매대(2) 내에는 촉매가 가득 채워져 있으나, 오랜 시간 동안 운용될 경우, 다양한 원인들에 의하여 촉매가 소모되어, 촉매대(2) 내에 공극(3)이 발생하게 된다. 이렇게 촉매대 내부에 공극이 발생할 경우 추력편차 심화 및 이로 인한 추가적인 촉매 손상 등으로 추력기 수명이 급격하게 줄어드는 문제가 발생한다.
따라서, 촉매대 내의 공극을 없애기 위한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 촉매대 내의 공극을 발생하지 않게 함으로써 추력기의 추력편차를 줄일 수 있는 추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 촉매대 내의 공극을 발생하지 않게 함으로써 추가적인 촉매손실 및 추력기 수명이 급격하게 줄어드는 문제를 해결 할 수 있는 추력기 촉매반응 촉진장치 및 추력방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 추력기 촉매반응 촉진장치는 연료와 반응하며, 촉매대 내에 수용되는 촉매와, 촉매대 내부에 구비되며, 촉매를 가압하여 공극을 축소시켜 반응을 촉진하는 압력부로 구성될 수 있다.
압력부는 코일스프링 혹은 판 스프링등으로 사용할 수 있으며, 추진제인 연료와 촉매가 열분해 되면서 고온 고압 가스를 얻기 위하여, 촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간등으로 구성될 수 있으며, 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide)일 수 있다.
촉매대의 내부 지름과 압력부의 지름은 대응되어 구성 될 수 있다.
또한, 연료와 촉매가 구비된 단계, 촉매는 촉매대에 수용되는 단계, 촉매를 가압하는 압력부를 구동하는 단계, 압력부에 의해 공극이 축소되어 반응이 촉진되는 단계로 구성 될 수 있으며, 압력부는 코일스프링 혹은 판 스프링으로 구성이 가능하다.
촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간일 수 있으며, 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide) 일 수 있다.
압력부가 촉매를 가압하는 작동을 하여 공극을 줄임으로써, 추력기의 추력편차 및 추가적인 촉매의 손실을 방지하여 추력기의 수명연장을 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 압축부가 일정압력을 가하여 촉매를 압축시키기 때문에, 촉매대 내에 공극을 발생시키지 않게 함으로써 추력기의 추력편차를 줄일 수 있다.
또한, 촉매대 내의 공극을 발생하지 않게 함으로써 추가적인 촉매손실을 방지할 수 있어, 추력기 수명이 급격하게 줄어드는 문제를 해결 할 수 있다.
도1은 종래의 추력기 촉매반응 촉진장치의 구성도이다.
도2는 본 발명 수명연장을 위한 추력기 촉매반응 촉진장치의 측면도이다.
도3은 촉매대 내의 압력부가 작동되는 상태도이다.
도4는 공극 발생을 줄여주는 추력기 촉매반응 촉진방법의 흐름도이다.
도2는 본 발명 수명연장을 위한 추력기 촉매반응 촉진장치의 측면도이다. 이를 참조하여 설명한다.
단일 추진제 추력기(10)는 추진제인 하이드라진(N2H4)이 이리듐 촉매로 채워진 촉매대(20)와, 촉매 및 열분해 되어 고온 고압의 가스를 얻게 되어 분사되는 분사노즐(50)로 구성 될 수 있다.
촉매대(20) 내에는 촉매가 가득 채워질 수 있으며, 촉매대 내부 지름과 대응되게 촉매대 내부에 압력부(40)가 구비될 수 있다.
추력기의 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide)등으로 구성될 수 있으며, 촉매대 내에 수용되는 촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간 등으로 사용될 수 있다.
이는, 추력기의 추진제인 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염, 암모늄 디니트라미드가 촉매로 채워진 촉매대에 분사되어 촉매가 열분해 되면서 고온 고압 가스를 얻게 되어 노즐을 통하여, 고온 고압가스가 분사되면서 추력을 얻도록 구성된다.
여기서, 촉매가 수용되는 촉매대 내에 공극이 발생하지 않도록 하는 것이 중요한데, 촉매대 내부 끝단에 설치된 압력부가 촉매를 가압하여, 촉매가 소모된 빈공간(공극)이 축소되어 반응이 촉진되도록 구성 될 수 있다. 이하 도3에서 상세히 설명을 한다.
도3은 촉매대 내의 압력부가 작동되는 상태도이다. 이를 참조하여 설명한다.
촉매대(20) 내에 수용된 촉매가 오랜 시간 동안 다양한 원인들에 의하여 촉매가 소모될 경우, 소모된 부위에 공극(30)이 발생하게 된다. 이에 촉매대 내의 끝단에 구비된 압력부가 촉매가 모인쪽의 방향으로 압력을 가함으로써 공극이 축소되면서 촉매반응을 촉진 시키도록 구성될 수 있다.
압력부는 촉매대 하단부에 스프링을 구비하여 촉매를 기계적인 압력을 가해 공극을 밀어내도록 구성될 수 있으며, 스프링은 코일스프링, 판 스프링 등으로 구성이 가능하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
압력부가 촉매에 일정 압력을 가하면, 촉매대 내부에 공극이 없어지게 되며, 공극이 없어지게 됨으로써, 촉매손상을 줄여줄 수 있으며, 추력기의 수명 연장을 할 수 있는 장점이 있다.
도2, 도3에 도시한 바와 같이, 촉매대는 원통형 형상일 수 있으며, 압력부는 촉매대 내부지름에 대응되게 외부지름이 형성될 수 있다. 압력부는 촉매대 내에 수용된 촉매쪽으로 압력을 가함으로써, 공극형성을 줄일 수 있다.
도4는 공극 발생을 줄여주는 추력기 촉매반응 촉진방법의 흐름도이다. 이를 참조하여 설명한다. 단일 추진제 추력기는 추진제인 하이드라진(N2H4)이 이리듐 촉매로 채워진 촉매대와, 촉매 및 열분해 되어 고온 고압의 가스를 얻게 되어 분사되는 분사노즐로 구성 될 수 있으며, 추력기의 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide)등으로 사용될 수 있으며, 촉매대 내에 수용되는 촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간 등으로 사용될 수 있다.
연료와 촉매가 구비되고(S60) 이후에 촉매대에 촉매가 수용(S61)되어 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염, 암모늄 디니트라미드가 촉매로 채워진 촉매대에 수용되어 촉매가 열분해 되면서 고온 고압 가스를 얻게 되어 노즐을 통하여, 고온 고압가스가 분사되면서 추력을 얻는다.
이후에, 촉매대 내에 수용된 촉매가 오랜 시간 동안 다양한 원인들에 의하여 촉매가 소모(S62) 되면 촉매가 소모된 부위에 공극이 발생한다.
공극을 없애기 위하여, 촉매대 내의 끝단부에 구비된 코일스프링, 판 스프링으로 구성된 압력부가 촉매를 가압한다(S63). 압력부는 촉매대 내에 수용된 촉매쪽으로 일정 압력을 가하여 공극을 축소시켜 촉매 반응을 촉진 시킬 수 있다(S64).
이는, 연료와 촉매가 구비된 단계, 촉매는 촉매대에 수용되는 단계, 촉매를 가압하는 압력부를 구동하는 단계, 압력부에 의해 공극이 축소되어 반응이 촉진되는 단계로 구성될 수 있으며, 이는, 추력기의 추력편차를 줄여 주게되고(S65), 촉매의 손실을 방지하게 됨으로써, 추력기의 수명연장을 할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 추력기 20: 촉매대
30: 공극 40: 압력부
50: 분사노즐

Claims (10)

  1. 연료;
    상기 연료와 반응하며, 촉매대 내에 수용되는 촉매;
    상기 촉매대 내부에 구비되며, 상기 촉매대 내부 지름에 대응되게 형성되어, 상기 촉매쪽을 향해 가압하여, 공극을 축소시켜 반응을 촉진하는 압력부;
    를 포함하며, 상기 촉매대는 원통형 형태로 형성되고, 상기 압력부는 상기 촉매대 내부지름에 대응되게, 상기 압력부의 외부지름이 형성되어, 상기 압력부가 상기 촉매쪽으로 가압하여, 상기 공극을 밀어내도록 구성되며, 상기 압력부는 코일스프링 혹은 판스프링인 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간중의 적어도 한 개를 포함하여 구성 된 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide) 중의 적어도 한 개를 포함하여 구성 된 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진장치.
  5. 삭제
  6. 연료와 촉매가 구비된 단계;
    상기 촉매는 촉매대에 수용되는 단계;
    상기 촉매를 가압하는 압력부를 구동하는 단계; 및
    상기 압력부에 의해 공극이 축소되어 반응이 촉진되는 단계;
    를 포함하며, 상기 촉매대는 원통형 형태로 형성되고, 상기 압력부는 상기 촉매대 내부지름에 대응되게, 상기 압력부의 외부지름이 형성되어, 상기 압력부가 상기 촉매쪽으로 가압하여, 상기 공극을 밀어내도록 구성되며, 상기 압력부는 코일스프링 혹은 판스프링인 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 촉매는 이리듐, 백금, 은, 이산화 망간중의 적어도 한 개를 포함하여 구성 된 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 연료는 하이드라진 기반 연료, 과산화 수소기반 연료, 히드록실 암모늄 질산염(hydroxyl Ammonium nitrate), 암모늄 디니트라미드(Ammonium dinitramide) 중의 적어도 한 개를 포함하여 구성 된 것을 특징으로 하는 추력기 촉매반응 촉진방법.
  10. 삭제
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