KR101723439B1 - 연속 발사 장치 - Google Patents

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KR101723439B1
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hollow
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홍윤기
박병진
문관호
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국방과학연구소
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Abstract

본원 발명은 내부에 제1 중공부를 구비한 가압관; 내부에 제2 중공부를 구비하고, 상기 가압관의 전방에 이격 배치되며, 공기 압축력을 이용하여 발사 대상물을 발사하는 발사부; 상기 가압관의 후방 측면에 구비되고, 내부에 복수의 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤을 하나씩 공급하는 피스톤 공급부; 상기 가압관의 후단에 연결되고, 장전 위치로 상기 피스톤을 이동시키는 피스톤 장전부; 및 작동 유체를 공급하여, 상기 피스톤을 전방으로 가압 이동시키는 작동 유체 공급부를 포함하고, 상기 발사부는, 상기 발사 대상물을 구비하며, 발사 중공부를 구비하고, 발사관; 및 격막을 포함하는 연속 발사 장치를 제공한다.

Description

연속 발사 장치{CONTINUOUS SHOOT APPARATUS}
본원 발명은 수 mm 크기의 직경을 가지는 소형의 얼음 입자, 기타 고체 발사 대상물 또는 액체 제트 등을 연속적으로 발사 또는 분사할 수 있는 연속 발사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 소재에 대한 입자 침식 시험은 동일한 속도에서 시편이 파괴될 때까지 최대 수백 회까지 충돌시키는 단위 시험을 반복 수행하면서 이루어지게 된다. 또한, 상기 단위 시험은 여러 충돌 속도에 걸쳐 반복적으로 수행되기도 한다.
이와 같이 입자 침식 시험은 수천 회 이상의 반복적인 충돌 단위 시험을 요구하기도 한다. 다양한 속도 영역에서의 반복적 시험을 가능하게 하기 위해서는 상기 단위 시험에 사용하는 연속 발사 장치의 안정적이고 효율적인 연속 발사 성능의 확보가 매우 중요하다.
이하에서는 도 1을 참조하여 종래 기술에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1에는 종래 기술의 설명을 위하여 얼음을 포함한 고체 발사 대상물을 고속으로 발사시키기 위해 이용되어 온 종래의 발사 장치(10)를 도시하였다.
시험을 준비하는 단계에서, 고압 가스를 고압부(11)에 충전하고, 가압관(12)은 상압의 가스로 채워준다. 1차 격막(14)은 상기 고압부(11)와 가압관(12)이 서로 연통되어 있는 사이를 가로막도록 형성되어 있다. 피스톤(16)은 상기 1차 격막(14)이 상기 고압부(11)의 고압 가스의 압력으로 인해 파열됨에 따라 상기 가압관(12)으로 가압 이동된다.
상기 피스톤(16)은 상기 가압관(12) 내에서 전방으로 가압 이동되면서 상기 가압관(12) 내에 상압으로 충전되어 있는 가스를 가압시킨다. 2차 격막(15)은 상기 가압관(12) 및 상기 가압관(12)의 전단에 서로 연통되도록 연결되는 발사관(13)의 사이를 가로막도록 형성되어 있다. 상기 피스톤(16)의 이동으로 인해 상기 가압관(12) 내부의 가스가 기설정된 압력을 넘어서도록 가압되면, 상기 2차 격막(15)이 파열되면서 상기 발사관(13)의 내부에 구비되어 있는 고체 발사 대상물(17)를 가속시켜 발사되도록 한다.
앞서 설명한 종래 발명에 의하면, 1차 격막(14)이 상기 고압부(11)와 가압관(12)의 사이에 형성됨으로써 상기 고압부(11)로부터 공급된 가스가 일정한 압력 이상의 압력을 가지게 된 후 상기 1차 격막(14)이 파열되면서 상기 가압관(12)으로 가스가 공급된다.
그러나 도 2에 도시되어 있는 또 다른 종래 발명에 의하면, 밸브(24)가 상기 고압부(11)와 가압관(12)의 사이에 구비되고, 상기 밸브(24)가 개폐되기 전에 상기 가스가 일정한 압력 이상을 갖도록 함으로써 앞서 설명한 종래 발명과 동일한 작동을 할 수 있다.
또한, 도 2에는, 도 1에 도시한 고체 발사 대상물(17)을 발사할 수 있는 발사 장치(10)와는 다르게, 액체 발사 대상물(27)을 발사할 수 있는 종래의 발사 장치(20)가 도시되어 있다.
도 2에 도시되어 있는 발사 장치(20)는 액체 발사 대상물(27)을 워터젯의 형태로 발사할 수 있다.
먼저, 고압부(21)는 일정 압력 이상의 고압 가스로 충전된다. 밸브(24)는 상기 고압부(21)와 가압관(22)의 사이에 구비된다. 상기 고압부(21)와 가압관(22)을 서로 연통시켜 주기 위해 상기 밸브(24)를 열면, 상기 고압 가스가 상기 가압관(22) 내에 형성되어 있는 중공부로 공급된다. 납탄(26)은 상기 가압관(22)의 중공부 내에 구비된다. 상기 납탄(26)은 상기 밸브(24)가 열려서 상기 고압 가스가 공급되면 전방으로 가압 이동된다.
상기 가압관(22)의 전단에는 액체 발사 대상물(27)을 분사시키는 노즐(23)이 구비된다. 상기 노즐(23)은 상기 액체 발사 대상물(27)을 분사시킬 수 있도록 전방으로 가면서 직경이 서서히 좁아지는 형상을 갖고 있다.
또한, 격막(25)은 상기 가압관(22) 및 상기 가압관(22)의 전단에 서로 연통되어 연결되는 상기 노즐(23)의 사이를 가로막게 형성되어 있다. 상기 납탄(26)이 이동하여 상기 격막(25)을 밀어 파열시키면, 상기 노즐(23) 내에 있는 액체 발사 대상물(27)을 가압 분사시킨다. 즉, 상기 납탄(26)은 상기 액체 발사 대상물(27)을 고압으로 압축시켜 워터젯을 분사시키는 역할을 한다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 종래의 발사 장치(10, 20)는 발사 후 재발사를 위해 상기 고압부(11, 21), 가압관(12, 22), 발사관(13) 및 노즐(23) 등을 모두 분리하여야 한다. 또한, 상기 피스톤(16), 1차 격막(14), 2차 격막(15) 및 격막(25)을 다시 설치해야 하는 재장전 과정을 거쳐야 한다.
이러한 재장전 과정은 재장전 작업을 수행하는 인력의 세심한 주의를 필요로 하며, 소정의 작업 시간을 요한다.
특히, 얼음 입자 침식 시험의 경우, 상기 재장전 작업은 영하 10도 이하의 저온 실험실 내에서 반복적으로 이루어지게 되므로, 총 시험에 소요되는 시간과 비용이 증가한다는 문제점이 발생한다. 뿐만 아니라, 위와 같이 가혹한 환경에서 이루어져야 하는 재장전 작업의 부정확성, 작업 인력의 피로 누적에 의한 안전 사고 발생 등에 대한 우려 역시 지속적으로 대두되어 왔다.
본원 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 교체 가능한 분리형으로 설계된 연속 발사 장치를 고안하였다.
본원 발명의 일 목적은, 고체 또는 액체 발사 대상물을 연속적으로 발사할 수 있는 연속 발사 장치를 제안하는 것이다.
또한, 본원 발명의 다른 일 목적은 종래의 2단 가스건에서 고압을 이용함으로써 주로 손상되었던 고가의 가압관의 구조를 개선함으로써 총 시험 비용을 절감하는 것이다.
이와 같은 본원 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본원 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 피스톤이 이동가능하게 형성되는 제1 중공부를 구비한 가압관; 내부에 상기 피스톤이 이동가능하게 형성되는 제2 중공부를 구비하고, 상기 제1 중공부의 전단과 상기 제2 중공부의 후단이 서로 마주보도록 상기 가압관의 전방에 이격 배치되며, 상기 제1 중공부에서 상기 제2 중공부로 이동하는 피스톤에 의해 발생하는 공기 압축력을 이용하여 발사 대상물을 발사하는 발사부; 상기 가압관의 후방 측면에 구비되고, 내부에 복수의 피스톤을 포함하며, 상기 제1 중공부의 후단에 상기 피스톤을 하나씩 공급하는 피스톤 공급부; 상기 가압관의 후단에 연결되고, 상기 제1 중공부 내로 공급되는 피스톤의 공급 위치에서 상기 피스톤이 장전되는 제1 중공부 내의 장전 위치로 상기 피스톤을 이동시키는 피스톤 장전부; 및 상기 피스톤의 공급 위치와 장전 위치 사이에 작동 유체를 공급하여, 상기 피스톤을 상기 장전 위치로부터 전방으로 가압 이동시키는 작동 유체 공급부를 포함하고, 상기 발사부는, 상기 제2 중공부를 구비하는 고압 연결부; 내부에 상기 발사 대상물을 구비하며, 상기 발사 대상물의 발사를 위한 통로를 제공하는 발사 중공부를 구비하고, 상기 발사 중공부와 제2 중공부가 서로 연통되도록 상기 고압 연결부의 전단에 결합되는 발사관; 및 상기 공기 압축력의 생성을 위해 상기 제2 중공부와 상기 발사 중공부의 사이를 가로막도록 배치되고, 상기 공기 압축력이 기설정된 압력에 이르면 파열되어 상기 발사 대상물을 발사시키는 격막을 포함하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 복수 개의 발사부를 저장하고, 상기 복수 개의 발사부 중 하나를 로봇팔을 이용하여 순차로 상기 가압관의 전방에 교체가능하게 배치시키는 발사부 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발사부는, 상기 제2 중공부를 구비하는 고압 연결부; 액체인 발사 대상물이 발사되도록 전방으로 갈수록 좁아지는 형상의 노즐; 상기 공기 압축력의 생성을 위해 상기 제2 중공부와 상기 노즐의 사이를 가로막도록 배치되고, 상기 공기 압축력이 기설정된 압력에 이르면 파열되어 상기 발사 대상물을 발사시키는 격막을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 상기 발사부는, 액체인 발사 대상물이 발사되도록 전방으로 갈수록 좁아지는 형상의 노즐; 상기 노즐의 후단에 배치되는 격막을 포함하고, 상기 피스톤이 이동되어 상기 격막을 밀어 파열시키면, 상기 발사 대상물을 가압 분사시키는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 상기 고압 연결부에는, 상기 제2 중공부의 후단에 형성되고, 전방으로 갈수록 상기 제1 중공부보다 큰 중공에서부터 상기 제1 중공부와 동일한 크기의 중공으로 직경이 좁아지는 형상의 1차 테이퍼링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 상기 고압 연결부에는, 상기 제2 중공부의 전단에 형성되고, 상기 제2 중공부 내에서 이동하는 상기 피스톤을 정지시키며 상기 제2 중공부 내의 공기를 가압하도록, 후방으로 갈수록 상기 제1 중공부보다 작은 중공에서부터 상기 제1 중공부와 동일한 크기의 중공으로 직경이 넓어지는 형상의 2차 테이퍼링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명과 관련된 다른 일 실시예에 따르면, 상기 피스톤 장전부는, 상기 가압관의 후단에 고정 연결되는 외측 실린더; 상기 외측 실린더 내에서 전후방으로 이동가능하게 형성된 내측 실린더; 및 상기 내측 실린더 내에서 전후방으로 이동가능하고, 후퇴시 새로운 피스톤을 공급 위치에 위치시키고, 전진시 상기 피스톤을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치에 위치시키는 장전 피스톤을 포함하고, 상기 장전 피스톤은, 상기 내측 실린더 및 외측 실린더를 관통하여 상기 제1 중공부 내로 삽입되어 있는 장전 바를 구비하고, 상기 장전 바는, 상기 제1 중공부와 직경이 일치하는 형상으로 길게 연장된 바 형상으로 형성되고, 상기 내측 실린더 및 장전 피스톤을 전진시키면, 상기 피스톤을 상기 제1 중공부 내에서 상기 작동 유체 공급부의 위치보다 전방인 장전 위치에 장전시키고, 상기 장전 피스톤은 전진된 상태에서 상기 내측 실린더만을 후퇴시키면, 상기 장전 피스톤은 상기 내측 실린더의 이동에 구속되어 함께 후퇴되면서 상기 작동 유체 공급부가 유체를 공급할 수 있고, 상기 장전 피스톤 및 내측 실린더를 후퇴시키면, 상기 피스톤 공급부로부터 상기 복수 개의 피스톤 중 하나를 상기 공급 위치에 공급받는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치가 제공될 수 있다.
본원 발명의 연속 발사 장치를 이용할 경우, 고체 또는 액체 발사 대상물을 연속적으로 발사할 수 있다. 이를 통해, 종래 입자 침식 시험을 수행할 때에 비하여 정확도와 효율성을 제고시킬 수 있다.
또한, 종래의 2단 가스건에서 고압을 이용함으로써 주로 손상되는 고가의 가압관의 일부를 분리 교체형 고압 연결부로 대체함으로써 총 시험 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 얼음을 포함한 고체 발사 대상물을 고속으로 발사시키기 위해 이용되어 온 종래의 발사 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 액체 발사 대상물을 고속으로 발사시키기 위해 이용되어 온 종래의 발사 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 고체 발사 대상물의 연속 발사 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 발사 대상물의 연속 발사 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 발사 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 고압 연결부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7a는 본원 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 공급부 및 피스톤 장전부의 작동 단면도이다.
도 7b는 본원 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 공급부 및 피스톤 장전부의 작동 단면도이다.
도 7c는 본원 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 공급부 및 피스톤 장전부의 작동 단면도이다.
이하, 본원 발명의 연속 발사 장치에 대하여 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되고, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 연속 발사 장치(100)를 도시한 도면이다.
상기 연속 발사 장치(100)는 작동 유체 공급부(110), 가압관(120), 발사부(130), 피스톤 공급부(140) 및 피스톤 장전부(150)를 포함한다.
상기 가압관(120)은 작동 유체 공급부(110)로부터 공급되는 작동 유체의 압력을 받아 피스톤(170)이 가압이동되는 경로를 제공해주는 역할을 한다. 상기 가압관(120)은 이를 위해 내부에서 상기 피스톤(170)이 이동가능하게 형성되는 제1 중공부(121)를 구비한다.
상기 발사부(130)는 전방으로부터 발사관(130b), 격막(160) 및 고압 연결부(130a)를 순차로 구비한다.
상기 고압 연결부(130a)는 내부에 상기 피스톤(170)이 이동가능하게 형성되는 제2 중공부(131)를 구비하며, 상기 제2 중공부(131)는 상기 제1 중공부(121)와 동일한 단면적을 가질 수 있다.
상기 발사관(130b)은 내부에 발사 대상물(180)이 이동가능하게 형성되는 발사 중공부(132)를 구비하며, 상기 발사 중공부(132)는 상기 제2 중공부(131)보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 이러한 구조를 가짐으로써, 상기 피스톤(170)은 상기 제2 중공부(131) 내에서 전방으로 이동하다가 상기 발사 중공부(132)를 통과하지 못하고 멈춰지게 된다.
격막(160)은 상기 제2 중공부(131)와 발사 중공부(132)가 서로 연통되는 것을 가로막도록 형성되어 있다. 상기 격막(160)이 파열되면, 상기 제2 중공부(131)와 발사 중공부(132)는 서로 연통된다. 상기 격막(160)은 상기 제1 중공부(121)에서 상기 제2 중공부(131)로 이동하는 상기 피스톤(170)에 의해 발생하는 공기 압축력이 기설정된 압력에 도달하면 파열됨으로써 상기 격막(160)의 전방에 구비된 상기 고체 발사 대상물(180)을 발사시킨다.
상기 발사부(130)는 상기 가압관(120)의 전방에 이격 배치되며, 상기 제1 중공부(121)의 전단과 상기 제2 중공부(131)의 후단이 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 상기 발사부(130)와 가압관(120)은 서로 이격되어 있다.
작동 유체 공급부(110)는 상기 가압관(120)의 후방 측면에 구비된다. 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 피스톤(170)의 후방에 작동 유체를 공급하면, 상기 피스톤(170)은 상기 작동 유체에 의해 가압되어 상기 제1 중공부(121)를 통하여 전방으로 이동된다.
피스톤 공급부(140)는 상기 가압관(120)의 후방 측면에 구비된다. 상기 피스톤 공급부(140)는 내부에 복수의 피스톤(170)을 포함하고 있으며, 상기 제1 중공부(121)의 후단에 상기 피스톤(170)을 하나씩 공급한다.
즉, 상기 피스톤 공급부(140)는 발사가 이루어진 후 연속되는 발사를 위하여 상기 제1 중공부(121)의 후단에 새로운 피스톤(170)을 다시 공급한다. 상기 새로운 피스톤(170)은 상기 제1 중공부(121)의 후단에 위치한 공급 위치에 공급되게 된다.
피스톤 장전부(150)는 상기 가압관(120)의 후단에 구비된다. 상기 피스톤 장전부(150)는 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다. 상기 장전 위치는 상기 공급 위치보다 전방에 위치하며, 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치에서 장전 위치로 이동시키게 되면, 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보되게 된다.
즉, 상기 피스톤 장전부(150)는 상기 피스톤(170)을 장전 위치로 전방 이동시켜줌으로써 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있도록 해주며, 이로써 상기 피스톤(170)의 가압 이동을 가능하게 해준다.
이하에서는 상기 연속 발사 장치(100)를 이용하여 연속 발사를 수행하는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
상기 피스톤 공급부(140)는 상기 가압관(120)의 제1 중공부(121)의 후단에 위치한 공급 위치에 피스톤(170)을 하나씩 공급한다.
상기 피스톤 장전부(150)는 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다. 이를 통해 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 피스톤(170)의 후방에서 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보된다.
상기 작동 유체 공급부(110)는 상기 제1 중공부(121) 내로 작동 유체를 공급하여 상기 피스톤(170)을 전방을 향해 가압 이동시킨다. 상기 피스톤(170)은 상기 제1 중공부(121)를 따라 전방으로 충분히 가압 이동되다가 그대로 상기 고압 연결부(130a) 내에 형성된 제2 중공부(131) 내로 진입한다.
상기 피스톤(170)은 상기 제2 중공부(131)를 따라 이동하면서 상기 제2 중공부(131) 내의 공기를 가압시킨다. 상기 격막(160)은 상기 공기의 압축력이 기설정된 압력을 넘어서면서 파열됨으로써 상기 격막(160)의 전방에 구비된 상기 고체 발사 대상물(180)이 가압 발사되도록 해준다.
이하에서는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 발사 장치(200)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 발사 장치(200)를 도시한 도면이다.
상기 연속 발사 장치(200)는 작동 유체 공급부(210), 가압관(220), 발사부(230), 피스톤 공급부(240) 및 피스톤 장전부(250)를 포함한다.
상기 가압관(220)은 내부에 피스톤(240)이 이동가능하게 형성되는 제1 중공부(221)를 구비한다.
상기 발사부(230)는 전방으로부터 노즐(230b), 격막(260) 및 고압 연결부(230a)를 순차로 구비한다.
상기 고압 연결부(230a)는 내부에 상기 피스톤(270)이 이동가능하게 형성되는 제2 중공부(231)를 구비하며, 상기 제2 중공부(231)는 상기 제1 중공부(221)와 동일한 단면적을 가질 수 있다.
상기 노즐(230b)은 내부에 액체 발사 대상물(280)이 구비되고, 전방으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상으로 구성된다. 이러한 구조를 가짐으로써, 상기 피스톤(270)은 상기 제2 중공부(231) 내에서 전방으로 이동하다가 상기 노즐(230b)을 통과하지 못하고 멈춰지게 된다.
격막(260)은 상기 제2 중공부(231)와 노즐(230b)가 서로 연통되는 것을 가로막도록 형성되어 있다. 상기 격막(260)이 파열되면, 상기 제2 중공부(231)와 노즐(230b)은 서로 연통된다. 상기 격막(260)은 상기 제1 중공부(221)에서 상기 제2 중공부(231)로 이동하는 상기 피스톤(270)에 의해 발생하는 공기 압축력이 기설정된 압력에 도달하면 파열됨으로써 상기 격막(260)의 전방에 구비된 상기 액체 발사 대상물(280)을 발사시킨다.
본원 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 발사부(230)는, 상기 고압 연결부(230a)를 포함하지 않고, 액체인 발사 대상물(280)이 발사되도록 전방으로 갈수록 좁아지는 형상의 노즐(230b); 상기 노즐(230b)의 후단에 배치되는 격막(260)만을 포함할 수 있다.
상기 실시예에 의하면, 상기 피스톤(270)이 가압 이동되어 상기 격막(260)을 밀어 파열시키면, 상기 발사 대상물(280)을 가압 분사시키게 된다.
상기 발사부(230)는 상기 가압관(220)의 전방에 이격 배치되며, 상기 제1 중공부(221)의 전단과 상기 제2 중공부(231)의 후단이 서로 마주보도록 배치된다. 다만, 상기 발사부(230)에 상기 고압 연결부(230a)가 포함하지 않은 실시예에 의하면, 상기 제1 중공부(221)의 전단과 상기 격막(260)이 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 상기 발사부(230)와 가압관(220)은 서로 이격되어 있다.
작동 유체 공급부(210)는 상기 가압관(220)의 후방 측면에 구비된다. 상기 작동 유체 공급부(210)가 상기 피스톤(270)의 후방에 작동 유체를 공급하면, 상기 피스톤(270)은 상기 작동 유체에 의해 가압되어 상기 제1 중공부(221)를 통하여 전방으로 이동된다.
피스톤 공급부(240)는 상기 가압관(220)의 후방 측면에 구비된다. 상기 피스톤 공급부(240)는 내부에 복수의 피스톤(270)을 포함하고 있으며, 상기 제1 중공부(221)의 후단에 상기 피스톤(270)을 하나씩 공급한다.
즉, 상기 피스톤 공급부(240)는 발사가 이루어진 후 연속되는 발사를 위하여 상기 제1 중공부(221)의 후단에 새로운 피스톤(270)을 다시 공급한다. 상기 새로운 피스톤(270)은 상기 제1 중공부(221)의 후단에 위치한 장전 위치에 공급되게 된다.
피스톤 장전부(250)는 상기 가압관(220)의 후단에 구비된다. 상기 피스톤 장전부(250)는 상기 피스톤(270)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다. 상기 장전 위치는 상기 공급 위치보다 전방에 위치하며, 상기 피스톤(270)을 상기 공급 위치에서 장전 위치로 이동시키게 되면, 상기 작동 유체 공급부(210)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보되게 된다.
즉, 상기 피스톤 장전부(250)는 상기 피스톤(270)을 장전 위치로 전방 이동시켜줌으로써 상기 작동 유체 공급부(210)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있도록 해주며, 이로써 상기 피스톤(270)의 가압 이동을 가능하게 해준다.
이하에서는 상기 연속 발사 장치(200)를 이용하여 상기 액체 발사 대상물(280)의 연속 발사를 수행하는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
상기 피스톤 공급부(240)는 상기 가압관(220)의 제1 중공부(221)의 후단에 위치한 공급 위치에 피스톤(270)을 하나씩 공급한다.
상기 피스톤 장전부(250)는 상기 피스톤(270)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다. 이를 통해 상기 작동 유체 공급부(210)가 상기 피스톤(270)의 후방에서 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보된다.
상기 작동 유체 공급부(210)는 상기 제1 중공부(221) 내로 작동 유체를 공급하여 상기 피스톤(270)을 전방을 향해 가압 이동시킨다. 상기 피스톤(270)은 상기 제1 중공부(221)를 따라 전방으로 충분히 가압 이동되다가 그대로 상기 고압 연결부(230a) 내에 형성된 제2 중공부(231) 내로 진입한다.
상기 피스톤(270)은 상기 제2 중공부(231)를 따라 이동하면서 상기 제2 중공부(231) 내의 공기를 가압시킨다. 상기 격막(260)은 상기 공기의 압축력이 기설정된 압력을 넘어서면서 파열됨으로써 상기 격막(260)의 전방에 구비된 상기 액체 발사 대상물(280)이 가압되어 제트로 분사되도록 해준다.
물론 상기 피스톤(270)은, 앞서 살펴본 종래의 발사 장치에서 살펴본 바와 같이, 납탄으로 대체되어 적용될 수 있으며, 이 경우 상기 피스톤 공급부(240) 및 피스톤 장전부(250)는 각각 납탄 공급부 및 납탄 장전부로 대체되어 적용될 수 있다.
이하에서는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 발사 장치(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 발사 장치(300)를 도시한 도면이다.
상기 연속 발사 장치(300)는 앞선 연속 발사 장치들(100, 200)과 마찬가지로 작동 유체 공급부(310), 가압관(320), 발사부 공급부(390), 피스톤 공급부(340) 및 피스톤 장전부(350)를 포함한다.
상기 발사부 공급부(390)는 복수 개의 발사부(330)를 저장하고 있다. 또한, 상기 발사부 공급부(390)는 상기 복수 개의 발사부(330) 중 하나를 로봇팔을 이용하여 순차로 상기 가압관(320)의 전방에 교체 가능하게 배치시켜 주고, 발사가 이루어지면 상기 발사부(330)를 폐기한 후 새로운 발사부(330)를 공급해주게 된다.
상기 발사부(330)는 전방으로부터 발사관(330b), 격막(360) 및 고압 연결부(330a)를 순차로 구비한다.
다만, 상기 고압 연결부(330a)의 구조가 다소 상이하다.
도 6에는 상기 고압 연결부(330a)를 확대한 단면도가 도시되어 있다.
상기 고압 연결부(330a)는 내부에 상기 피스톤(370)이 이동가능하게 형성되는 제2 중공부(331)를 구비한다. 상기 제2 중공부(331)는 상기 고압 연결부(330a)의 전단부와 후단부를 제외한 중간 부분에서 상기 제1 중공부(321)와 동일한 단면적을 가질 수 있다.
상기 고압 연결부(330a)의 후단에는 1차 테이퍼링부(t1)가 형성된다. 상기 1차 테이퍼링부(t1)는 상기 고압 연결부(330a)의 후단에서 전방으로 갈수록 상기 제1 중공부(321)보다 큰 중공에서부터 상기 제1 중공부(321)와 동일한 크기의 중공으로 단면적이 좁아지는 형상을 갖는다.
상기 고압 연결부(330a)의 전단에는 2차 테이퍼링부(t2)가 형성된다. 상기 2차 테이퍼링부(t2)는 상기 고압 연결부(330a)의 전단에서 후방을 향해 상기 제1 중공부(321)보다 작은 중공에서부터 상기 제1 중공부(321)와 동일한 크기의 중공으로 단면적이 넓어지는 형상을 갖는다. 상기 2차 테이퍼링부(t2)는 위와 같은 형상을 가짐으로써 상기 제2 중공부(331) 내에서 전방으로 이동하는 상기 피스톤(370)을 정지시켜준다. 또한, 상기 2차 테이퍼링부(t2)는 상기 제2 중공부(331) 내에서 전방으로 이동하는 상기 피스톤(370)이 공기를 보다 효율적으로 가압할 수 있도록 해준다.
이하에서는 피스톤 공급부(140, 240, 340) 및 피스톤 장전부(150, 250, 350)의 구조 및 기능에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
상기 피스톤 공급부(140, 240, 340) 및 피스톤 장전부(150, 250, 350)는 본원 발명 중 어느 실시예에 적용되는가에 따라서 참조번호가 달라진다. 이하에서는 대표적으로 도 3에 도시한 연속 발사 장치(100)에 적용된 경우를 예로 들어 설명하며, 나머지 실시예에 적용된 경우에 대한 설명은 처음의 설명으로 갈음한다.
도 7a 내지 도 7c에는 피스톤 공급부(140) 및 피스톤 장전부(150)의 단면도가 도시되어 있다.
상기 피스톤 공급부(140)는 상기 가압관(120)의 후방 측면에 구비된다. 상기 피스톤 공급부(140)는 내부에 복수의 피스톤(170)을 포함하고 있으며, 상기 제1 중공부(121)의 후단에 상기 피스톤(170)을 하나씩 공급한다.
즉, 상기 피스톤 공급부(140)는 발사가 이루어진 후 연속되는 발사를 위하여 상기 제1 중공부(121)의 후단에 새로운 피스톤(170)을 다시 공급한다. 상기 새로운 피스톤(170)은 상기 제1 중공부(121)의 후단에 위치한 공급 위치에 공급된다.
상기 피스톤 장전부(150)는 상기 가압관(120)의 후단에 구비된다. 상기 피스톤 장전부(150)는 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다. 상기 장전 위치는 상기 공급 위치보다 전방에 위치하며, 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치에서 장전 위치로 이동시키게 되면, 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보되게 된다.
즉, 상기 피스톤 장전부(150)는 상기 피스톤(170)을 장전 위치로 이동시켜줌으로써 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있도록 해주며, 이를 통해 상기 피스톤(170)이 가압 이동될 수 있도록 해준다.
도 7a 내지 도 7c에는 피스톤 장전부(150)의 작동 단계별 단면도가 도시되어 있다.
먼저 피스톤 장전부(150)는 외측 실린더(151), 내측 실린더(152), 장전 피스톤(153)을 포함한다.
상기 외측 실린더(151)는 상기 가압관(120)의 후단에 고정 연결된다.
상기 내측 실린더(152)는 상기 외측 실린더(151) 내에서 전후방으로 이동가능하게 형성된다.
상기 장전 피스톤(153)은 상기 내측 실린더(152) 내에서 전후방으로 이동가능하게 형성된다. 상기 장전 피스톤(153)은 후퇴시 새로운 피스톤(170)을 공급 위치에 위치시키고, 전진시 상기 피스톤(170)을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치로 이동시킨다.
상기 장전 피스톤(153)은 위와 같은 기능을 원활히 하기 위하여 상기 내측 실린더(152) 및 외측 실린더(151)를 관통하여 상기 제1 중공부(121) 내로 삽입되는 장전 바(153a)를 구비한다.
상기 장전 바(153a)는 상기 제1 중공부(121)의 단면적과 일치하는 형상으로 길게 연장된 바(bar) 형상으로 형성된다. 상기 제1 중공부(121) 내에 새로운 피스톤(170)이 공급되면, 상기 장전 바(153a)는 상기 제1 중공부(121)를 따라 전진하여 상기 피스톤(170)을 장전 위치로 이동시키고, 다시 후방으로 후퇴한다. 상기 작동 유체 공급부(110)는 이 상태에서 상기 장전 바(153a)가 전진하였다가 후퇴하면서 생긴 사이 공간에 작동 유체를 공급함으로써 상기 피스톤(170)에 대한 압축력을 형성한다.
이하에서는 도 7a 내지 도 7c를 참조하면서 상기 피스톤 장전부(150)의 작동 과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 내측 실린더(152) 및 장전 피스톤(153)을 전진시키면, 이미 공급되어 있는 피스톤(170)을 상기 제1 중공부(121) 내에서 상기 작동 유체 공급부(110)의 위치보다 전방에 위치한 장전 위치에 장전시키게 된다.
위와 같이 상기 장전 피스톤(153)은 전진되어 있는 상태에서 상기 내측 실린더(152)만을 후퇴시키면, 상기 장전 피스톤(153)은 상기 내측 실린더(152)의 이동에 구속되어서 상기 내측 실린더(152)의 후퇴 변위만큼 함께 후퇴된다. 이를 통해 상기 작동 유체 공급부(110)가 상기 작동 유체를 공급할 수 있는 공간이 확보된다.
발사 이후, 상기 장전 피스톤(153) 및 내측 실린더(152)를 모두 후퇴시키면, 상기 피스톤 공급부(140)로부터 한 개의 새로운 피스톤(170)을 상기 공급 위치에 공급받는다.
위와 같은 과정을 반복하면, 새로운 피스톤(170)의 순차 공급, 장전 및 발사를 연속하여 수행할 수 있다.
10 : 종래 고체 발사 대상물 발사 장치
11, 21 : 고압부
12, 22 : 가압관
13 : 발사관
14 : 1차 격막
15 : 2차 격막
16 : 피스톤
17 : 고체 발사 대상물
20 : 종래 액체 발사 대상물 발사 장치
23 : 노즐
24 : 밸브
25 : 격막
26 : 납탄
27 : 액체 발사 대상물
100 , 200, 300 : 연속 발사 장치
110, 210, 310 : 작동 유체 공급부
120, 220, 320 : 가압관
121, 221, 321 : 제1 중공부
130, 230, 330 : 발사부
130a, 230a, 330a : 고압 연결부
130b, 330b : 발사관
131, 231, 331 : 제2 중공부
132, 332: 발사 중공부
140, 240, 340 : 피스톤 공급부
150, 250, 350 : 피스톤 장전부
151, 251, 351 : 외측 실린더
152, 252, 352 : 내측 실린더
153, 253, 353 : 장전 피스톤
153a, 253a, 353a : 장전 바
160, 260, 360 : 격막
170, 270, 370 : 피스톤
180, 280, 380 : 발사 대상물
390 : 발사부 공급부
230b : 노즐

Claims (7)

  1. 내부에 피스톤이 이동가능하게 형성되는 제1 중공부를 구비한 가압관;
    내부에 상기 피스톤이 이동가능하게 형성되는 제2 중공부를 구비하고, 상기 제1 중공부의 전단과 상기 제2 중공부의 후단이 서로 마주보도록 상기 가압관의 전방에 이격 배치되며, 상기 제1 중공부에서 상기 제2 중공부로 이동하는 피스톤에 의해 발생하는 공기 압축력을 이용하여 발사 대상물을 발사하는 발사부;
    상기 가압관의 후방 측면에 구비되고, 내부에 복수의 피스톤을 포함하며, 상기 제1 중공부의 후단에 상기 피스톤을 하나씩 공급하는 피스톤 공급부;
    상기 가압관의 후단에 구비되고, 상기 제1 중공부 내로 공급되는 피스톤의 공급 위치에서 상기 피스톤이 장전되는 제1 중공부 내의 장전 위치로 상기 피스톤을 이동시키는 피스톤 장전부; 및
    상기 피스톤의 공급 위치와 장전 위치 사이에 작동 유체를 공급하여, 상기 피스톤을 상기 장전 위치로부터 전방으로 가압 이동시키는 작동 유체 공급부를 포함하고,
    상기 발사부는,
    상기 제2 중공부를 구비하는 고압 연결부;
    내부에 상기 발사 대상물을 구비하며, 상기 발사 대상물의 발사를 위한 통로를 제공하는 발사 중공부를 구비하고, 상기 발사 중공부와 제2 중공부가 서로 연통되도록 상기 고압 연결부의 전단에 결합되는 발사관; 및
    상기 공기 압축력의 생성을 위해 상기 제2 중공부와 상기 발사 중공부의 사이를 가로막도록 배치되고, 상기 공기 압축력이 기설정된 압력에 이르면 파열되어 상기 발사 대상물을 발사시키는 격막을 포함하는 연속 발사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수 개의 발사부를 저장하고, 상기 복수 개의 발사부 중 하나를 로봇팔을 이용하여 순차로 상기 가압관의 전방에 교체가능하게 배치시키는 발사부 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발사부는,
    상기 제2 중공부를 구비하는 고압 연결부;
    액체인 발사 대상물이 발사되도록 전방으로 갈수록 좁아지는 형상의 노즐;
    상기 공기 압축력의 생성을 위해 상기 제2 중공부와 상기 노즐의 사이를 가로막도록 배치되고, 상기 공기 압축력이 기설정된 압력에 이르면 파열되어 상기 발사 대상물을 발사시키는 격막을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발사부는,
    액체인 발사 대상물이 발사되도록 전방으로 갈수록 좁아지는 형상의 노즐;
    상기 노즐의 후단에 배치되는 격막을 포함하고,
    상기 피스톤이 이동되어 상기 격막을 밀어 파열시키면, 상기 발사 대상물을 가압 분사시키는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고압 연결부에는,
    상기 제2 중공부의 후단에 형성되고, 전방으로 갈수록 상기 제1 중공부보다 큰 중공에서부터 상기 제1 중공부와 동일한 크기의 중공으로 단면적이 좁아지는 형상의 1차 테이퍼링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고압 연결부에는,
    상기 제2 중공부의 전단에 형성되고, 상기 제2 중공부 내에서 이동하는 상기 피스톤을 정지시키며 상기 제2 중공부 내의 공기를 가압하도록, 후방을 향해 상기 제1 중공부보다 작은 중공에서부터 상기 제1 중공부와 동일한 크기의 중공으로 단면적이 넓어지는 형상의 2차 테이퍼링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 장전부는,
    상기 가압관의 후단에 고정 연결되는 외측 실린더;
    상기 외측 실린더 내에서 전후방으로 이동가능하게 형성된 내측 실린더; 및
    상기 내측 실린더 내에서 전후방으로 이동가능하고, 후퇴하였을 때에는 새로운 피스톤을 공급 위치에 위치시키고, 전진하였을 때에는 상기 피스톤을 상기 공급 위치보다 전방에 위치한 장전 위치에 위치시키는 장전 피스톤을 포함하고,
    상기 장전 피스톤은,
    상기 내측 실린더 및 외측 실린더를 관통하여 상기 제1 중공부 내로 삽입되어 있는 장전 바를 구비하고,
    상기 장전 바는,
    상기 제1 중공부와 단면적이 일치하는 형상으로 길게 연장된 바 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 발사 장치.
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