KR101533963B1 - 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치 - Google Patents

유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치에 관한 것으로, 지면에 바닥고정부를 통해 고정된 6축로드셀과, 6축로드셀을 통해서 내부에 장착된 측추력기의 추력 및 롤모멘트를 측정하기 위해 6축로드셀 상단에 결합된 측추력기장착부와, 측추력기장착부의 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하도록 측추력기장착부 상단에 구비된 회전형공압매니폴드를 포함하며, 회전형 매니폴드를 이용함으로써, 롤 방향 힘 간섭을 배제할 수 있으므로, 6축로드셀을 이용하여 측추력기의 주추력 뿐만 아니라 롤모멘트를 계측할 수 있는 효과가 있는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치를 제공한다.

Description

유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치{THRUST MEASURING DEVICE FOR MEASURING ROLL MOMENT OF SIDE JET THRUSTER FOR GUIDED MISSILE}
본 발명은 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측추력기의 주추력 뿐만 아니라 롤모멘트를 측정할 수 있는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 측추력기는 회전형 밸브가 노즐목 면적을 조절하는 구조로 되어 있으며, 밸브가 열린 정도에 따라 추력을 조절하게 된다. 하지만, 밸브의 개방정도에 따라 주추력이 편심되어 나가므로 노즐출구 방향인 주추력 뿐만 아니라, 노즐출구에 수직한 방향인 롤추력이 발생하게 되며, 이는 설계 의도와는 다르게 유도탄을 진행방향 축에 대하여 회전시키게 된다.
따라서, 유도탄의 정확한 제어를 위해서는 개발과정에서 측추력기 롤 모멘트를 측정한 후 제어기법에 반영할 필요가 있었으나, 종래 추력 측정장치로는 측 추력기의 롤 모멘트 측정을 하기에는 어려움이 있었다.
종래 추력 측정장치는 다음과 같다. 대한민국 공개특허공보 10-2006-0062171에는 1축에 대한 추력측정장치로써 추력기를 수평으로 장착하는 발명이 개시되었는데, 실린더에 공압을 인가하는 방법으로 시험하는 시간동안 추력에 대한 예하중을 일정하게 주는 방식이 개시되었다 또한, 예하중을 가하는 압력을 변화시켜 조절하므로써, 예하중을 달리할 수 있게 하였다.
대한민국 공개특허공보 10-2003-0048299에는 수직형 1축 추력측정장치에 대한 발명이 개시되었다. 추력이 작용하는 방향으로 무게추를 올려서 예하중을 주는 방식으로, 예하중 하중을 다르게 줘야 하는 경우 예하중을 주는 추의 무게를 달리하여 대응할 수 있게 하였다.
대한민국 공개특허공보 10-2010-0077268에는 슬라이더를 이용한 수평형 1축 추력측정장치가 개시되었다. 추력기에 연결되어 있는 추진제 공급배관의 강성, 슬라이더의 저항, 측정용 배선 등이 추력에 주는 간섭을 보정 하기 위하여 로드셀 2개를 이용하여(측정용 로드셀 및 교정용 로드셀) 추력 간섭을 보정하는 방식이다.
대한민국 공개특허공보 10-2010-0079806에는 수평형 1축 추력측정장치가 개시되었다. 앞서 기수한 공보와는 다르게 1축이지만 축이 일직선 상에 놓여있지 않은 경우에 대해 추력을 교정하고 측정하는 방법에 대한 기술이다.
대한민국 등록특허공보 10-1087121는 추진기관에서 발생하는 각축의 분력을 측정할 수 있는 장치로써 롤 모멘트를 측정하기 위한 장치가 개시되었다.
앞서 기술한 종래 추력 측정장치는 단축에 대한 추력을 측정하기 위한 시험장치 형상이며, 시험전 로드셀에 예하중을 가하는 방법에 초점을 맞추고 있다.
그러나, 기체나 추진제를 공급하는 배관 또는 호스의 강성 및 공급유체 내부흐름에 의해 발생하는 힘을 보정하거나 제외시키는 기술을 명확히 제시하고 있지 못하다.
일부 발명에서는 단축에 대해 호스 힘을 보정하는 방법을 제시하고 있으나 측추력기에서 발생되는 롤 모멘트를 배제시키는 방법에 대해서는 제시하고 있지 못할 뿐만 아니라, 다축 추력 및 모멘트를 측정할 수 있는 시험장치를 제시하고 있지 못하였다.
특히, 롤 모멘트 계측이 가능하도록 발명된 등록특허 10-1087121의 경우 배관이 연결되지 않는 연소시험에는 적용 가능하나, 배관 및 호스가 부착되는 공압시험을 통한 추력 및 모멘트 측정에는 적용시키기 어려웠다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0062171호(2006.06.12.) 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0048299호(2003.06.19.) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0077268호(2010.07.08.) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0079806호(2010.07.08.) 대한민국 등록특허공보 제10-1087121호(2011.11.21.)
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 종래 추력측정장치들에 비해서, 다수개의 배관 또는 호스가 연결되어 있는 시스템에서 롤 모멘트 측정을 정확하게 할 수 있으며, 구조가 간단하면서도 다축 추력 측정이 가능한 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치에 따르면, 지면에 바닥고정부를 통해 고정된 6축로드셀과, 6축로드셀을 통해서 내부에 장착된 측추력기의 추력 및 롤모멘트를 측정하기 위해 6축로드셀 상단에 결합된 측추력기장착부와, 측추력기장착부의 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하도록 측추력기장착부 상단에 구비된 회전형공압매니폴드를 포함하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 회전형공압매니폴드 상단에 구비된 상부지지대와, 상부지지대와 측추력기장착부의 상단을 연결하는 다수개의 바를 더 포함할 수 있으며, 상부지지대와 회전형공압매니폴드 사이에 베어링이 구비될 수 있으며, 측추력기장착부와 회전형공압매니폴드 사이에 베어링이 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 측추력기장착부와 회전형공압매니폴드는 내부가 연통되며, 측추력기장착부와 회전형공압매니폴드의 연결부위에 씰이 구비될 수 있으며, 외부 공기를 회전형공압매니폴드로 주입하기 위한 커넥터부가 회전형공압매니폴드의 외측에 다수개 구비될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치에 의하면, 회전형 매니폴드를 이용함으로써, 롤 방향 힘 간섭을 배제할 수 있으므로, 6축로드셀을 이용하여 측추력기의 주추력 뿐만 아니라 롤모멘트를 계측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 측정장치에 외력으로 작용가능한 배관 또는 호스의 모멘트를 배제할 수 있으므로, 측추력기 자체적으로 발생하는 모멘트만 계측가능한 효과가 있다.
또한, 단일 6축로드셀로 추력 및 모멘트를 모두 측정할 수 있으므로, 구조가 간단하다.
또한, 측정장치의 구조가 간단하므로, 경량화가 가능하며, 높은 고유진동수를 가지는 구조로 제작하는 것이 가능하다.
또한, 1기의 6축로드셀이 구비됨으로, 간단한 구조로 구현가능하고 이에 따라, 측정장치 제작비용이 절감되며, 측정장치의 경량화가 가능한 효과가 있다.
또한, 측정장치의 경량화가 가능하므로, 무게대비 고강성으로 설계될 수 있다.
또한, 고기동 유도탄용 측추력기의 개발과정에서 측추력기의 추력 벡터를 정확히 측정하여 이를 바탕으로 유도탄을 제어함으로써 유도탄의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 고기동 유도탄 측추력기의 추력 및 모멘트 성능을 정확히 검증할 수 있으므로, 유도탄 개발 기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 경량화 구조로 제작되므로, 측추력기 성능 평가에 소요되는 시간, 인력투입, 시험평가 비용 등이 절감되는 효과가 있다.
또한, 유사한 자세 및 궤도제어 추력기 시스템 개발에 활용됨으로써 방산 및 항공 우주 분야의 기술 발전에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치의 사시도,
도 2는 도 1의 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치의 정면도 및 요부 단면도,
도 3은 측추력기의 추력 발생 개요도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치는, 지면에 바닥고정부(110)를 통해 고정된 6축로드셀(100)과, 6축로드셀(100)을 통해서 내부에 장착된 측추력기(210)의 추력 및 롤모멘트를 측정하기 위해 6축로드셀(100) 상단에 결합된 측추력기장착부(200)와, 측추력기장착부(200)의 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하도록 측추력기장착부(200) 상단에 구비된 회전형공압매니폴드(300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 회전형공압매니폴드 상단에 구비된 상부지지대(320)와, 상부지지대(320)와 측추력기장착부(200)의 상단을 연결하는 다수개의 바(321)를 더 포함한다.
상부지지대(320)와 회전형공압매니폴드(300) 사이에 베어링(330)이 구비되며, 측추력기장착부(200)와 회전형공압매니폴드(300) 사이에도 베어링(330)이 구비되어, 회전형공압매니폴드(300)가 외력에 의해 회전가능하게 측추력기장착부(200)와 상부지지대(320)에 개재된다.
측추력기장착부(200)와 회전형공압매니폴드(300)는 내부가 연통되며, 측추력기장착부(200)와 회전형공압매니폴드(300)의 연결부위에 씰(341)이 구비된다.
외부 공기를 회전형공압매니폴드(300)로 주입하기 위한 배관 또는 호스와 연결되는 커넥터부(310)가 회전형공압매니폴드(300)의 외측에 다수개 구비된다.
측추력기(210)은 추력을 조절하는 회전형 밸브 및 노즐 조립체로써, 도 3 도시된 바와 같이, 회전형 밸브가 회전하며 노즐을 개구할 때, 주추력(Fy1, Fz2) 외에 롤추력(Fy2, Fz1)이 발생되며, 롤추력(Fy2, Fz1)에 의해 롤모멘트가 발생된다.
6축로드셀(100)은 측추력기(210)에서 발생하는 추력 및 모멘트를 측정하며, 바닥고정부(110)에 장착된다.
바닥고정부(110)는 전체 측정장치를 지면에 고정시키는 어댑터 역할을 수행한다.
회전형공압매니폴드(300)는 외부에서 공급되는 고압 공기를 받아서 측추력기(210)에 공급하는 역할을 수행하며, 측추력기(210)에 정체 압력을 제공한다.
외부에서 공급되는 고압 공기는 필요한 공기 유량에 따라 여러 개의 호스 또는 배관이 커넥터부(310)에 연결된다.
다수의 호스 또는 배관이 커넥터부(310)에 연결됨에 따라, 각각의 호스에서 작용하는 반력 및 고압 공기가 호스 또는 배관 내부에서 흐를 때 발생하는 유동력이 회전형공압매니폴드(300)에 전달된다.
이때, 전달된 힘은 회전형공압매니폴드(300)를 회전시키는 모멘트로 작용하며, 외부에서 가해지는 힘 만큼 회전하여 힘이 더 이상 작용하지 않는 위치에서 멈추게 된다.
회전형공압매니폴드(300)는 측추력기장착부(200)와 씰(341)를 통해 밀봉된다.
상부지지판(320)은 회전형공압매니폴드(300)를 고압이 인가되었을 때, 회전형공압매니폴드(300)가 위로 밀려나가지 못하도록 지지해주는 역할을 한다.
회전형공압매니폴드(300)는 측추력기장착부(200)와 접하는 하단부와 상부지지판(320)과 접하는 상단부에 각각 구비된 베어링(330)에 의해 지지되고, 베어링(330)을 통해 회전방향으로의 자유도를 가지게 된다.
100: 6축로드셀 110: 바닥고정부
200: 측추력기장착부 210: 측추력기
300: 회전형공압매니폴드 310: 커넥터부
320: 상부지지대 321: 바
330: 베어링 341: 씰

Claims (6)

  1. 지면에 바닥고정부(110)를 통해 고정된 6축로드셀(100);
    상기 6축로드셀(100)을 통해서 내부에 장착된 측추력기(210)의 추력 및 롤모멘트를 측정하기 위해 상기 6축로드셀(100) 상단에 결합된 측추력기장착부(200);
    상기 측추력기장착부(200)의 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하도록 상기 측추력기장착부(200) 상단에 구비된 회전형공압매니폴드(300);를 포함하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전형공압매니폴드(300) 상단에 구비된 상부지지대(320)와,
    상기 상부지지대(320)와 상기 측추력기장착부(200)의 상단을 연결하는 다수개의 바(321)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부지지대(320)와 상기 회전형공압매니폴드(300) 사이에 베어링(330)이 구비된 것을 특징으로 하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측추력기장착부(200)와 상기 회전형공압매니폴드(300) 사이에 베어링(330)이 구비된 것을 특징으로 하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측추력기장착부(200)와 상기 회전형공압매니폴드(300)는 내부가 연통되며,
    상기 측추력기장착부(200)와 상기 회전형공압매니폴드(300)의 연결부위에 씰(341)이 구비된 것을 특징으로 하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    외부 공기를 상기 회전형공압매니폴드(300)로 주입하기 위한 커넥터부(310)가 상기 회전형공압매니폴드(300)의 외측에 다수개 구비된 것을 특징으로 하는 유도탄 측추력기 롤모멘트 계측을 위한 추력시험장치.
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