KR101889034B1 - 추력기용 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진제를 균일하게 분사시킬 수 있는 추력기용 인젝터를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 추력기용 인젝터는, 공급 유로를 통해 공급되는 추진제를 촉매층으로 분사시키기 위한 추력기용 인젝터로, 상기 공급 유로의 선단에 구비되는 발포 금속을 포함한다.

Description

추력기용 인젝터{injector for thruster}

본 발명은 추력기에 사용되는 인젝터에 관한 것이다.

일반적으로, 추력기(thruster)는 인공 위성 등의 비행체의 자세 또는 궤도 등을 제어하는데 사용되는 소형 로켓 엔진으로, 추진제를 분사시키기 위한 인젝터(injector)를 포함한다. 특히, 우주에서 사용되는 추력기는, 크기가 매우 작고 10년 이상의 긴 수명을 요구하므로 형상이 복잡하거나 전력 공급이 필요한 인젝터의 사용이 어렵고 가급적 간단한 형태의 인젝터를 사용할 수 밖에 없다.

하이드라진 추력기(hydrazine thruster)는 촉매 반응(catalytic reaction)을 이용하므로, 이에 사용되는 인젝터는 간단한 형태로 구현될 수 있고 전력 공급 없이도 사용될 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 하이드라진 추력기용 인젝터는 추진제를 고르게 분사하지 못해 분사된 추진제에 의해 촉매층(catalyst bed)(도 1의 1b 참조)이 손상되어 추력기의 수명이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 추진제를 고르게 분사시킬 수 있는 추력기용 인젝터의 연구가 활발하다.

도 1은 종래의 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 다른 종래의 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

종래의 추력기용 인젝터(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 샤워 헤드 방식(shower head type)으로, 추력기(1)의 공급 유로(1a)의 앞 단에 구비되며 원뿔 형상의 샤워 헤드(11)와, 이 샤워 헤드(11)에 형성되는 복수의 홀(12)을 포함한다. 하지만, 샤워 헤드(11)의 직경이 대략 1cm 로 매우 작아서 홀(12)의 개수를 늘리는 것에 한계가 있다.

다른 종래의 추력기용 인젝터(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 메탈 메쉬 방식(metal mesh type)으로, 추력기(1)의 공급 유로(1a)의 앞 단에 구비되며 그물망처럼 복수의 홀(22)이 형성된 금속판(21)을 포함한다. 하지만, 금속판(21)에 부딪히는 각도에 따라 추진제의 방향이 변하는 문제가 있고, 금속판(21)의 두께가 얇아 금속판(21)을 통해 추진제로 열전달이 이루어져 추진제가 발화되는 위험성이 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 추진제를 균일하게 분사시킬 수 있는 추력기용 인젝터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 추진제로 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있는 추력기용 인젝터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 추력기용 인젝터는, 공급 유로를 통해 공급되는 추진제를 촉매층으로 분사시키기 위한 추력기용 인젝터로, 상기 공급 유로의 선단에 구비되는 발포 금속(metal foam)을 포함하고. 상기 발포 금속은 복수의 기포가 형성된 추진제 분사층이 상기 촉매층을 향하는 방향으로 복수 개가 배치된 형태를 가지고, 상기 복수의 추진제 분사층은 제1 및 제2 추진제 분사층을 포함하고, 상기 발포 금속은 상기 제1 추진제 분사층의 상기 복수의 기포와 상기 제2 추진제 분사층의 상기 복수의 기포가 서로 연통되는 형태의 개포형 발포 금속(open cell type metal foam)이고, 상기 복수의 추진제 분사층은 서로 접하고 하나의 몸체로 이루어지고, 상기 제1 추진제 분사층의 상기 각각의 기포와 상기 제2 추진제 분사층의 상기 각각의 기포는 서로 엇갈려 배치되며 그 가장자리에서 서로 연통된다.

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상술한 본 발명의 실시예에 따른 추력기용 인젝터는, 상기 발포 금속을 감싸는 케이스를 더 포함할 수 있고, 상기 케이스는, 상기 공급 유로에 대향되게 놓이며 상기 공급 유로와 연통되는 유입공을 가지는 후단면; 및 상기 후단면의 반대에 놓이며 개방된 형상을 가지는 전단 개방부를 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 추력기용 인젝터는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 발포 금속을 포함하고, 발포 금속이 공급 유로의 선단에 구비되는 기술구성을 제공하므로, 공급 유로로부터 공급되는 추진제가 발포 금속 내의 복수의 기포를 통과하면서 발포 금속 내의 복수의 층(즉, 기포와 기포 사이의 격벽)에 연속해서 부딪힐 수 있어, 최종적으로 촉매층으로 분사되는 추진제는 균일하게 분포될 수 있다. 궁극적으로, 균일한 추진제의 분포로 촉매층의 손상을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 발포 금속은 복수의 기포가 형성된 추진제 분사층이 촉매층을 향하는 방향으로 복수 개가 배치된 형태를 가지는 기술 구성을 제공하므로, 복수의 추진제 분사층으로 인해 열전달 경로가 길어지면서 추진제로의 열전달이 감소될 수 있어, 추진제가 발화되는 위험성을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 종래의 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력기용 인젝터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 추력기용 인젝터(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공급 유로(1a)를 통해 공급되는 추진제를 촉매층(1b)으로 분사시키기 위한 추력기용 인젝터로, 내부에 복수의 기포(110a)를 가지는 다공질의 발포 금속(metal foam)(110)을 포함한다. 이하, 도 3을 계속 참조하여, 발포 금속(110)에 대해 보다 상세히 설명한다.

발포 금속(110)은, 그 내부의 복수의 기포 등을 이용하여 공급 유로(1a)를 통해 공급되는 추진제를 균일한 분포로 촉매층(1b)에 분사시키는 구성요소로, 도 3에 도시된 바와 같이 공급 유로(1a)의 선단에 구비될 수 있다. 따라서, 공급 유로(1a)로부터 공급되는 추진제가 발포 금속(110) 내의 복수의 기포(110a)를 통과하면서 발포 금속(110) 내의 복수의 층(즉, 기포 사이의 격벽)에 연속해서 부딪힐 수 있어, 최종적으로 촉매층(1b)으로 분사되는 추진제는 균일하게 분포될 수 있다. 궁극적으로, 균일한 추진제의 분포로 촉매층(1b)의 손상을 최소화시킬 수 있다.

예를 들어, 발포 금속(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 기포(110a)가 형성된 추진제 분사층(111, 112 참조)이 촉매층(1b)을 향하는 방향으로 복수 개가 배치된 형태를 가질 수 있다. 따라서, 복수의 추진제 분사층(111, 112 참조)으로 인해 열전달 경로가 길어지면서 추진제로의 열전달이 감소될 수 있어, 추진제가 발화되는 위험성을 방지할 수 있다.

나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 추진제 분사층(111, 112 참조)은, 제1 및 제2 추진제 분사층(111)(112)을 포함할 수 있고, 이 경우, 발포 금속(110)은, 제1 추진제 분사층(111)의 복수의 기포(110a)와 제2 추진제 분사층(112)의 복수의 기포(110a)가 서로 연통되는 형태의 개포형 발포 금속(open cell type metal foam)일 수 있다. 따라서, 공급 유로(1a)로부터 공급되는 추진제가 발포 금속(110) 내의 모든 기포를 통과할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 추진제 분사층(111)의 복수의 기포(110a)와 제2 추진제 분사층(112)의 복수의 기포(110a)는 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 공급 유로(1a)로부터 공급되는 추진제가 발포 금속(110) 내의 기포(110a)를 통과한 후 발포 금속(110) 내의 층에 부딪히는 과정이 추진제 분사층(111, 112 참조)의 수에 맞게 연속해서 반복될 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 추력기용 인젝터(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(120)를 더 포함할 수 있다. 이러한 케이스(120)는 발포 금속(110)을 감싸며 발포 금속(110)을 공급 유로(1a)에 고정시키는 역할을 한다.

예를 들어, 케이스(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 후단면(121)과 전단 개방부(122)를 포함할 수 있다. 후단면(121)은 공급 유로(1a)에 대향되게 놓이며 공급 유로(1a)와 연통되는 유입공(121a)을 가질 수 있고, 전단 개방부(122)는 후단면(121)의 반대에 놓이며 개방된 형상을 가질 수 있다. 따라서, 공급 유로(1a)로부터 공급되는 추진제는 후단면(121)의 유입공(121a)을 통해 유입되어 발포 금속(110)을 거친 후 전단 개방부(122)를 통해 촉매층(1b)으로 향할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 추력기용 인젝터(100)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 발포 금속(110)을 포함하고, 발포 금속(110)이 공급 유로(1a)의 선단에 구비되는 기술구성을 제공하므로, 공급 유로(1a)로부터 공급되는 추진제가 발포 금속(110) 내의 복수의 기포(110a)를 통과하면서 발포 금속(110) 내의 복수의 층(즉, 기포와 기포 사이의 격벽)에 연속해서 부딪힐 수 있어, 최종적으로 촉매층(1b)으로 분사되는 추진제는 균일하게 분포될 수 있다. 궁극적으로, 균일한 추진제의 분포로 촉매층(1b)의 손상을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 발포 금속(110)은 복수의 기포(110a)가 형성된 추진제 분사층(111, 112 참조)이 촉매층(1b)을 향하는 방향으로 복수 개가 배치된 형태를 가지는 기술 구성을 제공하므로, 복수의 추진제 분사층(111, 112 참조)으로 인해 열전달 경로가 길어지면서 추진제로의 열전달이 감소될 수 있어, 추진제가 발화되는 위험성을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1a: 공급 유로 1b: 촉매층
100: 출력기용 인젝터 110: 발포 금속
110a: 복수의 기포 111: 제1 추진제 분사층
112: 제2 추진제 분사층 120: 케이스
121: 후단면 121a: 유입공
122: 전단 개방부

Claims (5)

1. 공급 유로를 통해 공급되는 추진제를 촉매층으로 분사시키기 위한 추력기용 인젝터로,
   상기 공급 유로의 선단에 구비되는 발포 금속
   을 포함하고,
   상기 발포 금속은
   복수의 기포가 형성된 추진제 분사층이 상기 촉매층을 향하는 방향으로 복수 개가 배치된 형태를 가지고,
   상기 복수의 추진제 분사층은,
   제1 및 제2 추진제 분사층을 포함하고,
   상기 발포 금속은,
   상기 제1 추진제 분사층의 상기 복수의 기포와 상기 제2 추진제 분사층의 상기 복수의 기포가 서로 연통되는 형태의 개포형 발포 금속이고,
   상기 복수의 추진제 분사층은,
   서로 접하고 하나의 몸체로 이루어지고,
   상기 제1 추진제 분사층의 상기 각각의 기포와 상기 제2 추진제 분사층의 상기 각각의 기포는 서로 엇갈려 배치되며 그 가장자리에서 서로 연통되는
   추력기용 인젝터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 추력기용 인젝터는,
   상기 발포 금속을 감싸는 케이스를 더 포함하고,
   상기 케이스는,
   상기 공급 유로에 대향되게 놓이며 상기 공급 유로와 연통되는 유입공을 가지는 후단면; 및
   상기 후단면의 반대에 놓이며 개방된 형상을 가지는 전단 개방부
   를 포함하는
   추력기용 인젝터.

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