KR101886720B1

KR101886720B1 - 광 경로 변환 장치

Info

Publication number: KR101886720B1
Application number: KR1020180015154A
Authority: KR
Inventors: 조문신
Original assignee: 한화시스템 주식회사
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-08-08

Abstract

본 발명은 위성체로 입사되는 적외선 광의 광 경로를 변환하기 위한 광 경로 변환 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는, 위성체에 탑재되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어, 상기 위성체에 입사되는 광을 반사시키기 위한 광 반사 유닛; 상기 광 반사 유닛을 상기 입사되는 광의 입사 경로로부터 벗어나는 제1 위치 및 상기 입사 경로 상에 배치되는 제2 위치 사이에서 회전 이동시키기 위한 구동부; 및 상기 메인 프레임에 설치되어, 상기 위성체의 발사 환경에서 상기 광 반사 유닛을 끌어당겨 상기 제1 위치에 고정시키는 위치 결정 부재;를 포함한다.

Description

광 경로 변환 장치{APPARATUS FOR CONVERTING OPTICAL PATH}

본 발명은 위성체로 입사되는 광의 광 경로를 변환하기 위한 광 경로 변환 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인공 위성과 같은 위성체는 지상 또는 목표물에 대한 정보를 획득하기 위하여 이들로부터 입사되는 적외선을 검출하는 적외선 검출기를 포함하는 적외선 검출 시스템을 구비하고 있다. 그러나, 적외선 검출기는 시간이 지남에 따라 특성이 달라지게 되어 주기적인 교정이 요구되어, 적외선 검출 시스템은 적외선 검출기의 교정을 위한 흑체와 광 경로 변환 장치 등의 교정 장치를 더 포함하도록 구성된다.

여기서, 적외선 검출기는 지상 또는 목표물로부터 적외선 주 광경로를 통해 입사되는 적외선 정보 또는 교정 미러로부터 입사되는 흑체의 적외선 정보를 획득하여 교정을 수행하고, 광 경로 변환 장치는 적외선 검출기에 적외선 주 광경로가 확보되도록 상기 교정 미러를 수납 상태로 회전 구동시키거나 상기 흑체의 적외선 정보를 반사하도록 상기 교정 미러를 전개 상태로 회전 구동시키는 역할을 한다.

이러한 광 경로 변환 장치는 위성체에 의하여 전달되는 진동으로부터 완전하게 보호받을 수 있어야 하고, 이를 위하여 일반적으로 진동 절연 성능의 확보를 위한 지지 구조가 적용되어 있다. 그러나, 이와 같은 진동 절연 성능의 확보를 위한 지지 구조는 중력이 작용하지 않는 궤도 환경에 보다 적합한 반면, 중력이 작용하여 궤도 환경과 전혀 상이한 발사 환경에서는 상대적으로 구조 건전성 확보가 크게 불리하게 된다.

이에 따라, 교정 미러를 수납 또는 전개시키는 광 경로 변환 장치는 발사 환경에서의 견고한 고정을 위하여 별도의 발사 구속 장치(Launch lock device)에 의하여 보호되는 구조가 적용될 수 밖에 없다.

그러나, 광 경로 변환 장치에 별도의 발사 구속 장치를 설치하는 경우 시스템이 복잡해지게 되고, 이로 인한 많은 제약이 초래되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 발사 구속 장치가 미작동되는 경우 궤도 환경에서 광 경로 변환 장치의 기능이 전혀 발휘될 수 없을 뿐만 아니라, 진동 절연 성능의 확보를 위한 지지 구조의 기능도 전혀 발휘될 수 없게 되고, 이로 인하여 적외선 검출 시스템이 가동되더라도 관측 지향 성능 저하와 영상 품질 저하 뿐만 아니라, 적외선 검출기의 교정 기능을 전혀 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

JPH01-215699 A

본 발명은 중력이 작용하는 위성체의 발사 환경에서 높은 고정력을 제공할 수 있는 광 경로 변환 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는, 위성체에 탑재되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어, 상기 위성체에 입사되는 광을 반사시키기 위한 광 반사 유닛; 상기 광 반사 유닛을 상기 입사되는 광의 입사 경로로부터 벗어나는 제1 위치 및 상기 입사 경로 상에 배치되는 제2 위치 사이에서 회전 이동시키기 위한 구동부; 및 상기 메인 프레임에 설치되어, 상기 위성체의 발사 환경에서 상기 광 반사 유닛을 끌어당겨 상기 제1 위치에 고정시키는 위치 결정 부재;를 포함한다.

상기 회전축은, 상기 광 반사 유닛의 무게 중심을 경유할 수 있다.

상기 위성체의 발사 환경은, 상기 위성체가 발사되어 궤도 상에 진입하기 전에 중력이 작용되는 환경을 포함할 수 있다.

상기 광 반사 유닛은, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 결합되는 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 일측에 설치되는 반사경; 및 상기 지지 프레임의 타측에 설치되는 무게 중심 조절부;를 포함할 수 있다.

상기 회전축은, 상기 반사경으로부터 소정 거리로 이격되어 형성되고, 상기 무게 중심 조절부는, 상기 지지 프레임의 타측에 무게를 가하여 상기 광 반사 유닛의 무게 중심의 위치를 조절할 수 있다.

상기 위치 결정 부재는, 상기 광 반사 유닛에 신축 가능하게 연결될 수 있다.

상기 광 반사 유닛이 상기 제1 위치로 이동하면 제1 신호를 발생시키는 제1 리미트 스위치부; 및 상기 광 반사 유닛이 상기 제2 위치로 이동하면 제2 신호를 발생시키는 제2 리미트 스위치부;를 더 포함하고, 상기 제1 리미트 스위치부 및 제2 리미트 스위치부는 상기 회전축으로부터 동일한 간격으로 이격되어 상기 메인 프레임에 설치될 수 있다.

상기 제1 리미트 스위치부 및 제2 리미트 스위치부는, 각각 메인 리미트 스위치부 및 보조 리미트 스위치부를 포함하고, 상기 메인 리미트 스위치부 및 보조 리미트 스위치부는, 상기 회전축을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.

상기 광 반사 유닛은 상기 구동부와 베벨 기어(bevel gear)로 연결되어 회전 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치에 의하면, 위치 결정 부재에 의하여 광 반사 유닛을 메인 프레임에 끌어당겨 수납 상태에서 고정함으로써 중력이 작용하는 발사 환경에서 광 반사 유닛과 메인 프레임을 체결하기 위한 별도의 발사 구속 장치 없이 광 반사 유닛을 견고하게 고정할 수 있다.

또한, 수납 상태의 제1 위치 및 전개 상태의 제2 위치 사이에서 회전 이동하는 광 반사 유닛의 회전축이 무게 중심을 경유하도록 설치되어, 발사 환경에서 무게 균형(mass balancing)을 유지하고 중력에 의하여 광 반사 유닛에 가해지는 토크를 최소화시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치에 의하면, 서로 상이한 조건을 가지는 발사 환경과 궤도 환경에서 요구되는 진동 절연 성능을 동일한 구조에 의하여 구현함으로써, 위성체에 탑재되는 광 경로 변환 장치를 소형화할 수 있으며, 위성체의 시스템 복잡도를 효과적으로 해소시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치의 수납 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치의 전개 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛을 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛에 중력이 작용하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 리미트 스위치부가 설치되는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛이 구동부와 연결되는 모습을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치의 수납 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치의 전개 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는, 위성체에 탑재되는 메인 프레임(100); 상기 메인 프레임(100)에 회전축(270)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어, 상기 위성체에 입사되는 광을 반사시키기 위한 광 반사 유닛(200); 상기 광 반사 유닛(200)을 상기 입사되는 광의 입사 경로로부터 벗어나는 제1 위치 및 상기 입사 경로 상에 배치되는 제2 위치 사이에서 회전 이동시키기 위한 구동부(300); 및 상기 메인 프레임(100)에 설치되어, 상기 위성체의 발사 환경에서 상기 광 반사 유닛(200)을 끌어당겨 상기 제1 위치에 고정시키는 위치 결정 부재(400);를 포함한다.

위성체는 인공 위성 등을 포함하며, 위성체는 지상 또는 목표물에 대한 정보를 획득하기 위하여 이들로부터 입사되는 광을 검출하기 위한 광학 시스템을 탑재하고 있다. 여기서, 광학 시스템은 자외선, 가시광선, 적외선 등을 포함하는 다양한 전자기파를 검출하는 시스템을 의미하며, 이하에서는, 광학 시스템으로 적외선 광을 검출하기 위한 적외선 검출 시스템을 사용하는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 적외선 광을 검출하기 위한 적외선 검출 시스템뿐만 아니라, 위성체에 탑재되어 다양한 전자기파를 검출하는 광학 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다.

적외선 검출 시스템은 지상 또는 목표물로부터 적외선 광의 입사 경로, 즉 적외선 광의 주 광 경로로부터 입사되는 적외선 정보 또는 광 반사 유닛(200)에 의하여 반사되는 흑체(800)의 적외선 정보를 획득하여 교정을 수행하는 적외선 검출기(700)와, 상기 적외선 광의 입사 경로가 확보되도록 상기 광 반사 유닛(200)을 수납 상태(stow mode)로 회전 이동시키거나 상기 흑체(800)로부터 방출되는 적외선 광이 반사되도록 상기 광 반사 유닛(200)을 전개 상태(deploy mode)로 회전 이동시키기 위한 광 경로 변환 장치를 포함한다.

또한, 적외선 검출기(700)는 입사되는 적외선 광을 검출한다. 적외선 검출기(700)는 적외선 광에 반응하는 광 검출기(광 센서)를 포함할 수 있으며, 입사 경로로부터 적외선 광을 입사받도록 배치된다. 이와 같은 적외선 검출기(700)은 위성체에 탑재될 수 있으며, 영상을 획득하고자 하는 표적으로부터 방사되는 적외선 광을 검출하도록 형성된다. 적외선 검출기(700)는 위성체의 궤도 환경에서 영상을 획득하고자 하는 표적을 바라보도록 배치되며, 입사 경로는 표적으로부터 입사되는 적외선 광의 광 경로가 될 수 있다.

메인 프레임(100)은 위성체에 설치되어 탑재되며, 메인 프레임(100) 상에는 광 반사 유닛(200)이 설치되고, 메인 프레임(100)의 일측에는 구동부(300)가 설치된다. 이러한 메인 프레임(100)은 광 반사 유닛(200) 및 구동부(300) 외에도, 후술하는 메인 프레임(100)에 장착되는 구성들이 설치되는 다양한 형태 또는 형상으로 이루어질 수 있다.

광 반사 유닛(200)은 메인 프레임(100)에 회전축(270)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 위성체, 보다 구체적으로는 상기 위성체에 포함되는 적외선 검출기(700)에 입사되는 적외선 광을 반사시키기 위하여 구비된다. 여기서, 광 반사 유닛(200)은 상기 회전축(270) 외에, 상기 메인 프레임(100)에 회전 가능하게 결합되는 지지 프레임(220), 상기 지지 프레임의 일측에 설치되는 반사경(210) 및 상기 지지 프레임의 타측에 설치되는 무게 중심 조절부(230)을 포함할 수 있다.

지지 프레임(220)은 일 방향으로 연장되는 플레이트의 형상을 가지며, 메인 프레임(100)에 회전축(270)을 통하여 회전 가능하게 결합된다. 회전축(270)은 지지 프레임(220)에 설치되고, 지지 프레임(220)은 회전축(270)을 통하여 상기 메인 프레임(100)에 결합되며, 회전축(270)을 중심으로 회전축(270)과 교차하는 방향으로 배치되는 지지 프레임(220)의 양측은 자유롭게 이동 가능한 자유단을 형성한다. 여기서, 지지 프레임(220)의 일측에는 반사경(210)이 설치되고, 지지 프레임(220)의 타측에는 무게 중심 조절부(230)가 설치된다. 지지 프레임(220)에 회전축(270) 및 무게 중심 조절부(230)이 설치되는 상세 구조와 관련하여는 도 4 및 도 5와 관련하여 후술하기로 한다.

회전축(270)에는 결합 해제 유닛(250)이 설치될 수 있다. 즉, 결합 해제 유닛(250)은 지지 프레임(220)과 회전축(270)을 결합하여 후술하는 구동부(300)에 의하여 회전축(270)이 회전 이동하는 경우 지지 프레임(220)을 함께 회전 이동시키되, 필요에 따라 지지 프레임(220)과 회전축(270)의 결합을 해제하여 구동부(300)에 의하여 회전축(270)이 회전 이동하는 경우에도 지지 프레임(220)이 이동하지 않도록 한다.

또한, 메인 프레임(100)에는 리미트 스위치부가 설치될 수 있으며, 리미트 스위치부는 지지 프레임(220)의 회전 경로 상에 위치하도록 메인 프레임(100)에 설치된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 상기 광 반사 유닛(200)이 상기 제1 위치로 이동하면 제1 신호를 발생시키는 제1 리미트 스위치부; 및 상기 광 반사 유닛(200)이 상기 제2 위치로 이동하면 제2 신호를 발생시키는 제2 리미트 스위치부;를 더 포함할 수 있다.

반사경(210)이 수납 상태에 위치하게 되면, 광 반사 유닛(200) 특히 지지 프레임(220)은 제1 위치로 회전 이동하게 되고, 제1 리미트 스위치부는 지지 프레임(220)에 의하여 가압되어 반사경(210)이 수납 상태에 배치되었음을 확인하는 전기 신호 즉, 제1 신호를 발생시킨다. 또한, 반사경(210)이 전개 상태에 위치하게 되면, 지지 프레임(220)은 제2 위치로 회전 이동하게 되고, 제2 리미트 스위치부는 지지 프레임(220)에 의하여 가압되어 반사경(210)이 전개 상태에 배치되었음을 확인하는 전기 신호 즉, 제2 신호를 발생시키게 된다. 리미트 스위치부와 관련하여는 도 6과 관련하여 후술하기로 한다.

구동부(300)는 상기 광 반사 유닛(200)을 적외선 광의 입사 경로로부터 벗어나는 제1 위치 및 상기 적외선 광의 입사 경로 상에 배치되는 제2 위치 사이에서 회전 이동시킨다. 구동부(300)는 반사경(210)이 수납 상태에 위치하여 적외선 검출기(700)로 적외선 광의 주 광경로가 확보되는 제1 위치(도 2 참조) 및 반사경(210)이 전개 상태에 위치하여 적외선 검출기(700)의 교정에 필요한 흑체(800)의 적외선 정보를 반사하는 제2 위치(도 3 참조) 사이에서 지지 프레임(220)을 회전 이동시킨다. 여기서 언급되는 제1 위치는 반사경(210)이 수납된 경우의 지지 프레임(220)의 위치를 의미하고, 제2 위치는 반사경(210)이 전개된 경우의 지지 프레임(220)의 위치를 의미한다. 제1 위치 및 제2 위치는 동일한 원주를 형성하는 지름에 위치에 각각 대응될 수 있다.

구동부(300)는 광 반사 유닛(200)을 회전 이동시키기 위한 구동 모터를 포함할 수 있으며, 구동 모터는 다양한 방식으로 구동될 수 있으나, 회전 각도의 용이한 제어를 위하여 스텝 모터를 사용할 수 있다.

위치 결정 부재(400)는 회전축(270)의 연장 방향을 따른 지지 프레임(220)의 폭 방향 양단에 각각 장착되며, 지지 프레임(220)이 제2 위치에서 제1 위치로 회전하도록 복원력을 제공한다. 이와 같은, 위치 결정 부재(400)는 궤도 환경에서 비상 상황이 발생하여 전술한 결합 해제 유닛(250)이 지지 프레임(220)과 회전축(270)과의 결합을 해제한 경우, 반사경(210)을 강제로 수납 상태로 위치시키기 위하여 구비된다. 위치 결정 부재(400)는 지지 프레임(220)이 제2 위치로 이동하게 되면 늘어나고, 지지 프레임(220)이 제1 위치로 이동하게 되면 줄어들게 되도록 광 반사 유닛(200)에 신축 가능하게 연결될 수 있으며, 늘어날 때 생기는 하중이 스트로크에 관계없이 일정한 정하중 스프링(constant force spring)을 사용할 수 있다. 이러한, 정하중 스프링으로는 판 스프링을 사용할 수 있다.

이와 같은 광 경로 변환 장치는 위성체에 중력이 작용하지 않는 궤도 환경에서 적외선 검출기(700)의 교정에 필요한 광 경로를 생성한다.

먼저, 적외선 검출기(700)가 지상 또는 목표물로부터 적외선 주 광경로를 통해 입사되는 적외선 정보를 수신하는 경우, 구동부(300), 예를 들어 기어형 스텝 모터는 구동축을 통하여 회전축(270)에 회전력을 전달한다. 이때, 결합 해제 유닛(250)은 지지 프레임(220)과 회전축(270)을 결합하여 회전축(270)으로부터 전달되는 회전력을 지지 프레임(220)에 제공하며, 이에 의하여 지지 프레임(220)은 제1 위치로 회전하게 되고, 지지 프레임(220)에 설치된 반사경(210)은 수납 상태의 위치로 이동하게 된다.

이 과정에서 지지 프레임(220)은 메인 프레임(100)에 설치된 제1 리미트 스위치부를 가압하게 되고, 제1 리미트 스위치부는 제어 유닛 등에 전기 신호를 보내 구동부(300)의 작동을 중지시키게 된다. 따라서, 반사경(210)은 수납 상태에서 정지된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 반사경(210)이 구동부(300)에 의하여 수납 상태로 위치하게 되면, 반사경(210)은 적외선 광의 주 광 경로로부터 벗어나게 된다. 따라서, 적외선 검출기(700)는 표적으로부터 적외선 광의 주 광 경로를 통하여 입사되는 적외선 정보를 획득하게 된다.

한편, 적외선 검출기(700)가 흑체(800)로부터 반사되는 적외선 광을 이용하여 교정을 수행하고자 하는 경우, 구동부(300)는 구동축을 역방향으로 회전시켜 반사경을 전개 상태의 위치로 이동시킨다. 즉, 구동부(300), 예를 들어 기어형 스텝 모터의 구동축을 역방향으로 회전시키면 회전축(270)은 이를 따라 역방향으로 회전하게 되고, 결합 해제 유닛(250)에 의하여 역방향의 회전력은 지지 프레임(220)에 전달되어 지지 프레임(220)은 제2 위치로 회전하게 되고, 지지 프레임(220)에 설치된 반사경(210)은 전개 상태의 위치로 이동하게 된다.

이 과정에서 지지 프레임(220)은 메인 프레임(100)에 설치된 제2 리미트 스위치부를 가압하게 되고, 제2 리미트 스위치부는 제어 유닛 등에 전기 신호를 보내 구동부(300)의 작동을 중지시키게 된다. 따라서, 반사경(210)은 전개 상태에서 정지된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 반사경(210)이 구동부(300)에 의하여 전개 상태로 위치하게 되면, 반사경(210)은 적외선 광의 주 광 경로를 차단하고 흑체(800)로부터 입사되는 적외선 광을 적외선 검출기(700)으로 반사하게 된다. 따라서, 적외선 검출기(700)는 반사경(210)으로부터 반사되는 흑체(800)의 적외선 정보를 획득하여 교정을 수행하게 된다.

이와 같은 과정은 모두 위성체에 중력이 작용하지 않는 궤도 환경에서 수행된다. 이에 반해, 위성체가 발사되어 궤도 상에 진입하기 전에 중력이 작용되는 환경을 포함하는 발사 환경에서는 반사경(210)은 수납 상태의 위치에 고정되어야 한다. 즉, 위성체의 발사 환경에서는 표적으로부터 적외선 정보를 획득하는 적외선 검출기(700)의 주 기능을 간섭하지 않으며, 광 경로 변환 장치가 차지하는 부피를 최소화하기 위하여 반사경(210)이 수납 상태에 위치하도록 광 반사 유닛(200)을 제1 위치에서 고정시킨다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 상기한 바와 같이 중력이 작용하는 위성체의 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)을 위치 결정 부재(400)에 의하여 제1 위치에 고정시킨다. 즉, 위치 결정 부재(400)는 위성체의 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)을 메인 프레임(100)을 향하여 끌어당겨 제1 위치에 고정시키게 된다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 전술한 바와 같이 위성체에 중력이 작용하지 않는 궤도 환경에서 광 반사 유닛(200) 즉, 지지 프레임(220)이 제2 위치에서 제1 위치로 회전하도록 복원력을 제공하는 위치 결정 부재(400)를, 위성체에 중력이 작용하는 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)을 제1 위치에 고정시키기 위한 구속 장치로 사용한다.

즉, 종래의 경우 광 경로 변환 장치는 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)을 제1 위치에 고정시키기 위하여, 궤도 환경에서 사용되는 위치 결정 부재(400) 외에 별도의 발사 구속 장치(Launch lock device)를 사용하여 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)을 제1 위치에 고정하는 구조를 사용하였다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치에 의하면, 위치 결정 부재(400)에 의하여 광 반사 유닛(200)을 메인 프레임(100)에 끌어당겨 수납 상태에서 고정함으로써 중력이 작용하는 발사 환경에서 광 반사 유닛(200)과 메인 프레임(100)을 체결하기 위한 별도의 발사 구속 장치 없이 광 반사 유닛을 견고하게 고정할 수 있게 된다. 여기서, 위치 결정 부재(400)는 회전축(270)의 연장 방향을 따른 지지 프레임(220)의 폭 방향 양단에 각각 장착되어 지지 프레임(220)이 제2 위치로 이동하게 되면 늘어나고, 지지 프레임(220)이 제1 위치로 이동하게 되면 줄어들게 되도록 광 반사 유닛(200)에 신축 가능하게 연결될 수 있으며, 늘어날 때 생기는 하중이 스트로크에 관계없이 일정한 정하중 스프링을 사용할 수 있음은 전술한 바와 같다.

한편, 궤도 환경에서는 위성체에 중력이 작용하지 않게 되고 이에 따라 광 반사 유닛에도 중력이 작용하지 않게 되어, 구동부(300)가 구동력을 인가하지 않는 경우 위치 결정 부재의 복원력에 의하여 광 반사 유닛(100)은 제1 위치에 고정될 수 있다. 반면, 발사 환경은 위성체가 발사되어 궤도 상에 진입하기 전의 환경으로 위성체에 중력이 작용하게 되고, 이에 따라 광 반사 유닛(200)에도 중력이 작용하여 지지 프레임(220)의 자유단에는 중력에 의한 하중이 인가된다. 따라서, 위성체의 발사 환경에서 위치 결정 부재(400)만에 의하여 광 반사 유닛(200)을 고정시키기 위하여 지지 프레임(220)의 자유단에 인가되는 하중을 최소화시킬 필요가 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛에 중력이 작용하는 모습을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 중력이 작용하는 위성체의 발사 환경에서 지지 프레임(220)의 자유단에 인가되는 하중을 최소화시키기 위하여, 회전축(270)이 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)을 경유하도록 설치된다. 즉, 일 방향으로 연장되어 회전축(270)이 형성되고, 지지 프레임(220) 상의 특정 위치에 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)이 형성되는 경우, 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)은 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(270)의 연장 경로 상에 배치될 수 있다. 여기서, 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)은 반사경(210), 지지 프레임(220) 및 회전축(270)을 모두 포함하는 구조물의 무게 중심(C)을 의미하며, 광 반사 유닛(200)이 무게 중심 조절부(230)를 더 포함하는 경우 무게 중심 조절부(230)까지 포함하는 광 반사 유닛(200) 전체의 무게 중심(C)을 의미한다.

이와 같이, 회전축(270)을 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)을 경유하도록 설치하는 경우, 중력이 작용하는 위성체의 발사 환경에서 지지 프레임(220)의 자유단에 인가되는 하중을 최소화할 수 있다. 즉, 위성체는 발사 환경에서 배치 상태가 계속적으로 변화할 수 있으며, 배치 상태에 따라 예를 들어 도 5(a)에 도시된 바와 같이 광 반사 유닛(200)의 하부에 메인 프레임(100)이 위치하는 정자세로 배치되거나, 광 반사 유닛(200)의 상부에 메인 프레임(100)이 위치하는 역자세로 배치될 수도 있다.

여기서, 회전축(270)이 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)을 경유하도록 설치되지 않는 경우 정자세 또는 역자세 중 어느 한 자세에서는 중력에 의하여 광 반사 유닛(200)이 제1 위치에 고정될 수 있게 되나, 반대의 자세에서는 광 반사 유닛(200)이 중력에 의하여 제1 위치로부터 이탈하게 된다. 그러나, 회전축(270)이 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)을 경유하도록 설치하는 경우에는 어떤 자세에 의하여도 지지 프레임(220)의 자유단에 인가되는 하중은 최소화되며, 이에 의하여 위치 결정 부재(400)만에 의하여도 광 반사 유닛(200)을 끌어당겨 제1 위치에 고정시킬 수 있게 된다. 따라서, 발사 환경에서 무게 균형(mass balancing)을 유지하고 중력에 의하여 광 반사 유닛에 가해지는 토크를 최소화시킬 수 있게 된다.

여기서, 회전축(270)은, 반사경(210)으로부터 소정 거리로 이격되어 형성되고, 무게 중심 조절부(230)는 지지 프레임(220)의 타측에 설치되어 지지 프레임(220)의 타측에 무게를 가하여 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)의 위치를 조절할 수 있다. 즉, 광 반사 유닛(200)이 반사경(210)과 지지 프레임(220)만으로 구성되는 경우, 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)의 위치는 반사경(210)의 무게로 인하여 반사경(210)에 인접한 위치에 형성된다. 그러나, 이 경우 회전축(270)을 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)을 경유하도록 설치하는 경우, 지지 프레임(220)의 회전에 따른 반사경(210)의 이동 반경이 제한되어 반사경(210)의 이동에 따른 적외선 검출기(700)의 교정이 어렵게되고, 반사경(210)과 지지 프레임(220) 사이에 추가 구조물 등의 설치가 어려워진다.

따라서, 반사경(210)이 설치되는 지지 프레임(220)의 일측과 반대측인 지지 프레임(220)의 타측에 무게 중심 조절부(230)를 설치하여 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)의 위치를 지지 프레임(220)의 타측 방향으로 조절할 수 있다. 여기서, 무게 중심 조절부(230)는 광 반사 유닛(200)의 무게 중심(C)의 위치를 지지 프레임(220)의 타측 방향으로 조절할 수 있으며, 조절된 무게 중심(C)의 위치는 지지 프레임(220)의 중심부에 위치할 수 있다. 또한, 지지 프레임(220)은 SUS 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 지지 프레임(220)의 타측에 무게를 부여하여 기 위한 다양한 형상 또는 구조를 가질 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 리미트 스위치부가 설치되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광 반사 유닛이 구동부와 연결되는 모습을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 무게 중심 조절부(230)에 의하여 무게 중심(C)이 지지 프레임(220)의 중심부에 위치하도록 조절할 수 있으며, 회전축(270)은 광 반사 유닛(200)의 조절된 무게 중심(C)을 경유하도록 설치될 수 있다.

여기서, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치는 상기 광 반사 유닛(200)이 상기 제1 위치로 이동하면 제1 신호를 발생시키는 제1 리미트 스위치부 및 상기 광 반사 유닛이 상기 제2 위치로 이동하면 제2 신호를 발생시키는 제2 리미트 스위치부를 더 포함할 수 있다. 제1 리미트 스위치부는 광 반사 유닛(200)이 제1 위치로 이동하면 가압되어 제1 신호를 발생시키고, 제2 리미트 스위치부는 광 반사 유닛(200)이 제2 위치로 이동하면 가압되어 제2 신호를 발생시킨다. 여기서 각 리미트 스위치부는 지지 프레임(220)에 의하여 가압되어 전기 신호를 발생시키는 바, 지지 프레임(220)이 제1 위치에 위치하거나, 제2 위치에 위치하는 경우 각각 동일하게 가압되어야 지지 프레임(220)의 정확한 위치 신호를 발생시킬 수 있게 된다. 따라서, 제1 리미트 스위치부 및 제2 리미트 스위치부는 회전축(270)으로부터 동일한 간격으로 이격되어 메인 프레임(100)에 설치되어, 제1 위치와 제2 위치에서 각각 동일하게 가압되어 위치 신호를 송출하게 된다.

또한, 상기 제1 리미트 스위치부 및 제2 리미트 스위치부는, 각각 메인 리미트 스위치부 및 보조 리미트 스위치부를 포함하고, 상기 메인 리미트 스위치부 및 보조 리미트 스위치부는, 상기 회전축을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 리미트 스위치부는 고장이 발생하는 경우에 대비하여 제1 메인 리미트 스위치부(110) 및 제1 보조 리미트 스위치부(115)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 리미트 스위치부도 제2 메인 리미트 스위치부(120) 및 제2 보조 리미트 스위치부(125)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 메인 리미트 스위치부(110), 제1 보조 리미트 스위치부(115), 제2 메인 리미트 스위치부(120) 및 제2 보조 리미트 스위치부(125)는 모두 회전축(270)으로부터 동일한 간격으로 이격되어 메인 프레임(100)에 설치될 수 있다. 이를 위하여 제1 메인 리미트 스위치부(110)와 제1 보조 리미트 스위치부(115)는 회전축(270)을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치되고, 제2 메인 리미트 스위치부(120)와 제2 보조 리미트 스위치부(125)는 회전축(270)을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치되도록 교차 배열될 수 있다. 즉, 무게 중심 조절부(230)에 의하여 무게 중심(C)이 지지 프레임(220)의 중심부에 위치하도록 조절되고, 이에 따라 회전축(270)은 광 반사 유닛(200)의 조절된 무게 중심(C)을 경유하도록 설치되어, 회전축(270)의 주위로 각 리미트 스위치부의 설치 공간을 확보할 수 있게 되고, 이에 의하여 각 메인 리미트 스위치부와 보조 리미트 스위치부를 교차 배열시킬 수 있게 되어, 각 리미트 스위치부가 회전축(270)으로부터 모두 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 광 반사 유닛(200)은 구동부(300)와 베벨 기어(bevel gear)로 연결되어 회전 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 구동부(300)는 구동축(310)으로 회전력을 전달하고 구동축(310)의 단부에는 구동축 베벨 기어(315)가 설치된다. 또한, 회전축(270)의 단부에는 회전축 베벨 기어(270)이 설치되어 광 반사 유닛(200)은 구동부(300)와 베벨 기어로 연결되어 회전 가능하게 설치된다. 여기서, 구동축(310)은 구동부(300)에 의하여 동력이 전달되지 않는 경우 자유 회전할 수 있으며, 구동축 베벨 기어(315)와 회전축 베벨 기어(275)는 위성체에 중력이 작용하는 발사 환경에서 위치 결정 부재(400)가 광 반사 유닛(200)을 끌어당겨 광 반사 유닛(200)을 제1 위치에 고정시킴에 있어서 추가적인 마찰력을 제공하여 고정력을 향상시킬 수 있다. 즉, 구동축(310)과 회전축(270)을 연결함에 있어서 넓은 접촉 면적을 가지는 베벨 기어를 사용하여 구동축(310)과 회전축(270) 사이의 마찰력을 발생시키고, 광 반사 유닛(200)은 위치 결정 부재(400)의 복원력뿐만 아니라, 발생된 마찰력에 의하여 제1 위치에 보다 견고하게 고정될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광 경로 변환 장치에 의하면, 위치 결정 부재에 의하여 광 반사 유닛을 메인 프레임에 끌어당겨 수납 상태에서 고정함으로써 중력이 작용하는 발사 환경에서 광 반사 유닛과 메인 프레임을 체결하기 위한 별도의 발사 구속 장치 없이 광 반사 유닛을 견고하게 고정할 수 있다.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

100: 메인 프레임 110: 제1 메인 리미트 스위치부
115: 제1 보조 리미트 스위치부 120: 제2 메인 리미트 스위치부
125: 제2 보조 리미트 스위치부 200: 광 반사 유닛
210: 반사경 220: 지지 프레임
230: 무게 중심 조절부 250: 결합 해제 유닛
270: 회전축 275: 회전축 베벨 기어
300: 구동부 310: 구동축
315: 구동축 베벨 기어 400: 위치 결정 부재
700: 적외선 검출기 800: 흑체

Claims

위성체에 탑재되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어, 상기 위성체에 입사되는 광을 반사시키기 위한 광 반사 유닛;
상기 광 반사 유닛을 상기 입사되는 광의 입사 경로로부터 벗어나는 제1 위치 및 상기 입사 경로 상에 배치되는 제2 위치 사이에서 회전 이동시키기 위한 구동부;
상기 메인 프레임에 설치되어, 상기 위성체의 발사 환경에서 상기 광 반사 유닛을 끌어당겨 상기 제1 위치에 고정시키는 위치 결정 부재;
상기 회전축을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치되는 제1 메인 리미트 스위치부와 제1 보조 리미트 스위치부를 포함하여, 상기 광 반사 유닛이 상기 제1 위치로 이동하면 가압되어 제1 신호를 발생시키는 제1 리미트 스위치부; 및
상기 회전축을 중심으로 상호 대칭되는 위치에 설치되는 제2 메인 리미트 스위치부와 제2 보조 리미트 스위치부를 포함하여, 상기 광 반사 유닛이 상기 제2 위치로 이동하면 가압되어 제2 신호를 발생시키는 제2 리미트 스위치부;를 포함하고,
상기 회전축은, 상기 광 반사 유닛의 무게 중심을 경유하도록 설치되고,
상기 광 반사 유닛은 위치 결정 부재만으로 상기 제1 위치에 고정되며,
상기 제1 메인 리미트 스위치부, 제1 보조 리미트 스위치부, 제2 메인 리미트 스위치부 및 제2 보조 리미트 스위치부는 모두 상기 회전축으로부터 동일한 간격으로 이격되어 상기 메인 프레임에 설치되는 광 경로 변환 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 위성체의 발사 환경은, 상기 위성체가 발사되어 궤도 상에 진입하기 전에 중력이 작용되는 환경을 포함하는 광 경로 변환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 반사 유닛은,
상기 메인 프레임에 회전 가능하게 결합되는 지지 프레임;
상기 지지 프레임의 일측에 설치되는 반사경; 및
상기 지지 프레임의 타측에 설치되는 무게 중심 조절부;를 포함하는 광 경로 변환 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 회전축은, 상기 반사경으로부터 소정 거리로 이격되어 형성되고,
상기 무게 중심 조절부는, 상기 지지 프레임의 타측에 무게를 가하여 상기 광 반사 유닛의 무게 중심의 위치를 조절하는 광 경로 변환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 위치 결정 부재는, 상기 광 반사 유닛에 신축 가능하게 연결되는 광 경로 변환 장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 광 반사 유닛은 상기 구동부와 베벨 기어(bevel gear)로 연결되어 회전 가능하게 설치되는 광 경로 변환 장치.