KR102018882B1 - Opening and shutting device for oxidizer valve of flight vehicle and driving method of this - Google Patents

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KR102018882B1 KR1020170184499A KR20170184499A KR102018882B1 KR 102018882 B1 KR102018882 B1 KR 102018882B1 KR 1020170184499 A KR1020170184499 A KR 1020170184499A KR 20170184499 A KR20170184499 A KR 20170184499A KR 102018882 B1 KR102018882 B1 KR 102018882B1
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Abstract

본 발명은 소형 압력용기에 저장된 압력유체의 압력을 이용함으로써, 별도의 압력 공급장치나 압력조정기가 필요하지 않고, 큰 구동력과 빠른 작동속도를 제공하면서도 중량과 부피를 줄이며, 비행체 내부에 간편하게 탑재할 수 있도록 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법에 관한 것이다.
이를 위해 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치는 산화제 공급관에 구비된 산화제 밸브를 동작시켜 산화제의 공급 여부를 선택하는 것으로, 압력유체가 저장되는 압력용기와, 산화제의 공급 여부에 대응하여 압력용기에 저장된 압력유체의 배출 여부를 선택하는 유로개폐유닛과, 산화제 밸브에 구비된 연결봉에 구비되고 압력유체의 충전 여부에 따라 연결봉을 정역 회전시키는 밸브구동유닛과, 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 압력용기와 유로개폐유닛을 연결하는 제1유로 및 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 유로개폐유닛과 밸브구동유닛을 연결하는 제2유로를 포함하고, 압력유체는 산화제 밸브의 1회의 개방 동작 또는 2회의 개방 동작 실시에 필요한 저장압력과 질량으로 압력용기에 저장된다.
By using the pressure of the pressure fluid stored in the compact pressure vessel, the present invention does not require a separate pressure supply device or a pressure regulator, while providing a large driving force and fast operating speed while reducing weight and volume, and can be easily mounted inside the aircraft. It relates to an opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle and a driving method thereof.
To this end, the oxidant valve opening and closing device of the aircraft operates an oxidant valve provided in the oxidant supply pipe to select whether to supply an oxidant, a pressure vessel in which a pressure fluid is stored, and a pressure stored in a pressure vessel in response to the supply of oxidant. A channel opening / closing unit for selecting whether to discharge the fluid, a valve driving unit provided at the connecting rod provided in the oxidant valve and forward / reversing rotation of the connecting rod depending on whether the pressure fluid is charged, and a pressure vessel and the flow path to form a moving path of the pressure fluid A first flow path connecting the opening and closing unit and a second flow path connecting the flow path opening and closing unit and the valve driving unit to form a movement path of the pressure fluid, wherein the pressure fluid performs one opening operation or two opening operations of the oxidant valve. Stored in the pressure vessel with the required storage pressure and mass.

Description

비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법{OPENING AND SHUTTING DEVICE FOR OXIDIZER VALVE OF FLIGHT VEHICLE AND DRIVING METHOD OF THIS}OPENING AND SHUTTING DEVICE FOR OXIDIZER VALVE OF FLIGHT VEHICLE AND DRIVING METHOD OF THIS

본 발명은 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소형 압력용기에 저장된 압력유체의 압력을 이용함으로써, 별도의 압력 공급장치나 압력조정기가 필요하지 않고, 큰 구동력과 빠른 작동속도를 제공하면서도 중량과 부피를 줄이며, 비행체 내부에 간편하게 탑재할 수 있도록 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oxidant valve opening and closing device for a vehicle and a driving method thereof. More specifically, by using a pressure of a pressure fluid stored in a small pressure vessel, a separate pressure supply device or a pressure regulator is not necessary, The present invention relates to a switchgear for an oxidant valve of a vehicle and a method of driving the same, which provide weight and volume while providing driving force and fast operating speed, and which can be easily mounted inside the vehicle.

일반적으로, 로켓은 추력(thrust)을 얻기 위해 연료와 산화제로 구성된 추진제를 연소시켜 발생하는 에너지를 이용해 비행하는 것으로, 연료와 산화제의 상(phase)에 따라 고체, 액체, 하이브리드(hybrid) 로켓으로 구분할 수 있다.In general, rockets fly by using the energy generated by burning propellants composed of fuel and oxidant to obtain thrust, which can be transferred to solid, liquid, or hybrid rockets depending on the phase of fuel and oxidant. Can be distinguished.

이 중 하이브리드 로켓은 연료는 고체, 산화제는 액체를 사용한다. 하이브리드 로켓은 액상인 산화제의 유량을 조절함으로써 추력 조절(throttling)이 가능하고, 산화제 공급을 중단하였다가 재공급함으로써 재시동(restart)할 수 있는 장점을 가진다.Hybrid rockets use solid fuel and oxidant liquid. Hybrid rockets have the advantage of being able to thrust by adjusting the flow rate of the oxidant in the liquid state and restarting by stopping and re- supplying the oxidant.

하이브리드 로켓의 산화제 공급을 제어하는 산화제 밸브는 개폐를 위한 구동력을 공급받기 위해 액츄에이터를 사용한다. 액츄에이터는 주로 공압식(pneumatic)과 전기식(electric)이 사용되며, 산화제 밸브가 제어하고자 하는 산화제의 유량과 압력이 클수록 큰 구동력이 요구되어 이에 비례하여 액츄에이터의 크기가 증가하게 된다.The oxidant valve, which controls the oxidant supply of the hybrid rocket, uses an actuator to receive a driving force for opening and closing. Actuators are mainly pneumatic and electric, and the larger the flow rate and pressure of the oxidant to be controlled by the oxidant valve, the greater the driving force is required and the size of the actuator increases proportionally.

일 예로, 전기식 액츄에이터는 동일 구동력을 제공하는 경우, 공압식에 비해 큰 부피와 무게를 요구하고, 완전 개폐 시간이 공압식 액츄에이터에 비해 현저히 느리나, 산화제 밸브 개구부의 개폐 면적을 조절하는 것이 가능해 위성을 궤도에 진입시키기 위해 추력 조절이 필수적으로 요구되는 위성 발사체에 주로 사용된다.For example, when the electric actuator provides the same driving force, it requires a larger volume and weight than the pneumatic, and the full opening and closing time is significantly slower than the pneumatic actuator, but it is possible to adjust the opening and closing area of the oxidant valve opening to orbit the satellite. Mainly used in satellite launch vehicles, where thrust control is essential to enter.

다른 예로, 공압식 액츄에이터는 크기가 작고 가벼우면서도 빠른 응답 특성의 장점을 가지므로, 산화제 밸브에 구동력을 제공하기 위한 장치로서 매우 적합한 작동 특성을 가지지만, 산화제 밸브 개구부 면적 조절보다는 주로 완전 개폐 기능에 적합하다.As another example, pneumatic actuators have the advantages of small size, light weight, and fast response characteristics, and thus have very suitable operating characteristics as a device for providing driving force to the oxidant valve, but are mainly suited for full opening and closing function rather than oxidizing valve opening area control. Do.

하지만, 종래의 공압식 액츄에이터는 산화제 밸브의 개폐 기능만을 위해서도 압력을 제공하기 위한 별도의 압력 공급장치와 압력 조정기, 공급배관 등의 구성품이 고압식 액츄에이터와 항상 직결되어 압력을 공급하여야 하며, 이들은 액츄에이터나 산화제 밸브에 비해 매우 큰 중량과 부피를 가져 비행체에 적용하기에 많은 문제점을 가진다.However, in the conventional pneumatic actuator, a component such as a pressure supply device, a pressure regulator, and a supply pipe for providing pressure only for the opening / closing function of the oxidant valve should always be directly connected to the high pressure actuator to supply pressure. Compared to oxidant valves, they have a very large weight and volume, and thus have many problems in application to a vehicle.

한편, 하이브리드 모델로켓(model rocket), 하이브리드 관측로켓(sounding rocket), 하이브리드 유도무기(missile) 등 하이브리드 로켓추진기관을 적용한 비행체에서는 위성 발사체에서 요구되는 추력 조절보다는 추력의 총 적분값인 총역적(total impulse)의 충족을 요구하며 산화제 밸브의 개폐 기능만으로 이룰 수 있다. On the other hand, in a vehicle equipped with a hybrid rocket propulsion engine such as a hybrid model rocket, a hybrid rocket, a hybrid rocket, and a missile, the total integral value of the thrust rather than the thrust control required by a satellite projectile is calculated. It is required to meet the total impulse and can be achieved only by the opening and closing function of the oxidant valve.

대한민국 등록특허공보 제10-1009498호(발명의 명칭 :수소-산소 이원추진제 로켓 엔진과 그 추진 방법, 2011. 01. 19. 공고)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1009498 (Invention name: hydrogen-oxygen binary propulsion rocket engine and its propulsion method, 2011. 01. 19. notification)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형 압력용기에 저장된 압력유체의 압력을 이용함으로써, 별도의 압력 공급장치나 압력조정기가 필요하지 않고, 큰 구동력과 빠른 작동속도를 제공하면서도 중량과 부피를 줄이며, 비행체 내부에 간편하게 탑재할 수 있도록 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems, by using the pressure of the pressure fluid stored in the compact pressure vessel, there is no need for a separate pressure supply device or pressure regulator, while providing a large driving force and fast operating speed The present invention provides an opening and closing device for an oxidant valve of a vehicle and a method of driving the same, which can reduce the volume and volume and can be easily mounted inside the vehicle.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치는 산화제 공급관에 구비된 산화제 밸브를 동작시켜 산화제의 공급 여부를 선택하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치이고, 압력유체가 저장되는 압력용기; 상기 산화제의 공급 여부에 대응하여 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 배출 여부를 선택하는 유로개폐유닛; 상기 산화제 밸브에 구비된 연결봉에 구비되고, 상기 압력유체의 충전 여부에 따라 상기 연결봉을 정역 회전시키는 밸브구동유닛; 상기 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 상기 압력용기와 상기 유로개폐유닛을 연결하는 제1유로; 및 상기 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 상기 유로개폐유닛과 상기 밸브구동유닛을 연결하는 제2유로;를 포함하며, 상기 압력유체는, 상기 산화제 밸브의 1회의 개방 동작 또는 2회의 개방 동작 실시에 필요한 저장압력과 질량으로 상기 압력용기에 저장된다.According to a preferred embodiment for achieving the above object of the present invention, the oxidant valve opening and closing device of the vehicle according to the invention for the oxidant valve of the aircraft to select whether to supply the oxidant by operating the oxidant valve provided in the oxidant supply pipe An opening and closing device, the pressure vessel in which a pressure fluid is stored; A flow path opening and closing unit for selecting whether or not to discharge the pressure fluid stored in the pressure vessel in response to the supply of the oxidant; A valve driving unit provided in the connecting rod provided in the oxidant valve, and rotating the connecting rod forward and backward according to whether the pressure fluid is filled; A first flow passage connecting the pressure vessel and the flow path opening and closing unit to form a movement path of the pressure fluid; And a second flow passage connecting the flow path opening and closing unit and the valve driving unit to form a movement path of the pressure fluid, wherein the pressure fluid is configured to perform one opening operation or two opening operations of the oxidant valve. The required storage pressure and mass are stored in the pressure vessel.

본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치는 상기 유로개폐유닛이 동작되도록 상기 산화제의 공급 여부에 따라 상기 산화제 밸브의 개폐신호를 발생시키는 밸브조정유닛;을 더 포함한다.The oxidant valve opening and closing device of the vehicle according to the present invention further includes a valve adjusting unit for generating an opening and closing signal of the oxidant valve in accordance with whether or not the supply of the oxidant to operate the flow opening and closing unit.

여기서, 상기 밸브구동유닛은, 상기 압력유체가 충전되는 유체공간이 구비되고, 상기 유체공간에는 상기 연결봉이 노출된 상태로 회전 가능하게 지지되는 구동바디; 상기 유체공간 상에서 상기 연결봉에 결합되는 피니언기어; 상기 피니언기어에 치합되는 랙기어; 및 상기 랙기어가 결합된 상태에서 상기 유체공간에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 구동피스톤;을 포함한다.Here, the valve driving unit, the fluid space is filled with the pressure fluid is provided, the fluid space is a drive body rotatably supported in the state that the connecting rod is exposed; A pinion gear coupled to the connecting rod in the fluid space; A rack gear meshed with the pinion gear; And a driving piston which is slidably coupled to the fluid space while the rack gear is coupled.

여기서, 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 질량을 m이라 하고, 상기 압력유체의 기체상수를 R이라 하며, 상기 압력유체의 절대온도를 Tp이라 하고, 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 저장압력을 Pp이라 하며, 상기 압력용기의 내부 체적을 Vp이라 하고, 상기 제1유로의 내부 체적을 V1이라 하며, 상기 유로개폐유닛의 내부체적을 Vs라 하고, 상기 제2유로의 내부 체적을 V2라 하며, 상기 압력유체가 충전된 상기 유체공간의 체적을 Vd라 하고, 상기 구동피스톤의 단면적을 Ad라 하며, 상기 구동피스톤의 구동력을 Fd라 하면, 상기 산화제 밸브의 1회 개방 동작을 기준으로, Pp=(Fd÷Ad)×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷(Vp+V1)이고, m=(Pp×(Vp+V1))÷(R×Tp)인 관계식을 만족한다.Here, the mass of the pressure fluid stored in the pressure vessel is m, the gas constant of the pressure fluid is R, the absolute temperature of the pressure fluid is Tp, and the storage pressure of the pressure fluid stored in the pressure vessel. Denotes Pp, the internal volume of the pressure vessel is referred to as Vp, the internal volume of the first flow path is referred to as V1, the internal volume of the flow path opening and closing unit is referred to as Vs, and the internal volume of the second channel is referred to as V2. When the volume of the fluid space filled with the pressure fluid is Vd, the cross sectional area of the driving piston is Ad, and the driving force of the driving piston is Fd, based on the one-time opening operation of the oxidant valve. Pp = (Fd ÷ Ad) × (Vp + V1 + Vs + V2 + Vd) ÷ (Vp + V1) and m = (Pp × (Vp + V1)) ÷ (R × Tp).

본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법은 본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치를 구동시키는 방법이고, 상기 유로개폐유닛에서 상기 산화제 밸브의 개폐 동작에 대응하는 개폐신호가 수신되는 신호수신단계; 수신된 상기 개폐신호에 대응하여 상기 유로개폐유닛이 개폐되는 밸브제어단계; 및 상기 유로개폐유닛의 개폐 동작에 따라 상기 밸브구동유닛에 상기 압력유체가 충전되거나 상기 밸브구동유닛으로부터 상기 압력유체가 배출되는 밸브구동단계;를 포함한다.The driving method of the oxidant valve switchgear of the vehicle according to the present invention is a method of driving the oxidizer valve switchgear of the aircraft according to the present invention, the opening and closing signal corresponding to the opening and closing operation of the oxidant valve in the flow path opening and closing unit is received. Receiving a signal; A valve control step of opening and closing the flow path opening and closing unit in response to the received opening and closing signal; And a valve driving step of charging the valve driving unit with the pressure fluid or discharging the pressure fluid from the valve driving unit according to the opening and closing operation of the flow path opening and closing unit.

여기서, 상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급을 위한 개방신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 개방에 따라 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 상기 밸브구동유닛에 충전되고, 상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 폐쇄에 따라 상기 밸브구동유닛에 충전된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 외부로 배출된다.Here, when an opening signal for supplying the oxidant is received from the opening / closing signal in the opening / closing unit, the pressure fluid stored in the pressure vessel according to the opening of the opening / closing unit passes through the opening / closing unit of the valve driving unit. When the closing signal for blocking the supply of the oxidant of the opening and closing signal is received in the flow path opening and closing unit, the pressure fluid charged in the valve driving unit in accordance with the closing of the flow path opening and closing unit to the flow path opening and closing unit It is discharged to outside.

여기서, 상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급을 위한 개방신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 폐쇄에 따라 상기 밸브구동유닛에 충전된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 외부로 배출되고, 상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 개방에 따라 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 상기 밸브구동유닛에 충전된다.Here, when an opening signal for supplying the oxidant is received from the opening / closing signal in the opening / closing unit, the pressure fluid charged in the valve driving unit is closed to the outside via the opening / closing unit. When the discharge signal is closed and the closing signal for blocking supply of the oxidant is received from the opening / closing signal, the pressure fluid stored in the pressure container is opened through the flow opening and closing unit according to the opening of the opening and closing unit. The drive unit is charged.

본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법은 상기 산화제의 공급 여부에 따라 상기 개폐신호를 발생시키는 밸브조정단계;를 더 포함한다.The driving method of the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to the present invention further includes a valve adjusting step of generating the opening and closing signal according to whether the oxidant is supplied.

여기서, 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 질량을 m이라 하고, 상기 압력유체의 기체상수를 R이라 하며, 상기 압력유체의 절대온도를 Tp이라 하고, 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 저장압력을 Pp이라 하며, 상기 압력용기의 내부 체적을 Vp이라 하고, 상기 제1유로의 내부 체적을 V1이라 하며, 상기 유로개폐유닛의 내부체적을 Vs라 하고, 상기 제2유로의 내부 체적을 V2라 하며, 상기 밸브구동유닛에 구비되어 상기 압력유체가 충전되는 유체공간의 체적을 Vd라 하고, 상기 밸브구동유닛에 구비된 구동피스톤의 단면적을 Ad라 하며, 상기 구동피스톤의 구동력을 Fd라 하면, 상기 산화제 밸브의 1회 개방 동작을 기준으로, Pp=(Fd÷Ad)×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷(Vp+V1)이고, m=(Pp×(Vp+V1))÷(R×Tp)인 관계식을 만족한다.Here, the mass of the pressure fluid stored in the pressure vessel is m, the gas constant of the pressure fluid is R, the absolute temperature of the pressure fluid is Tp, and the storage pressure of the pressure fluid stored in the pressure vessel. Denotes Pp, the internal volume of the pressure vessel is referred to as Vp, the internal volume of the first flow path is referred to as V1, the internal volume of the flow path opening and closing unit is referred to as Vs, and the internal volume of the second channel is referred to as V2. The volume of the fluid space provided in the valve driving unit and filled with the pressure fluid is referred to as Vd, and the cross-sectional area of the driving piston provided in the valve driving unit is called Ad, and the driving force of the driving piston is Fd. Pp = (Fd ÷ Ad) × (Vp + V1 + Vs + V2 + Vd) ÷ (Vp + V1) and m = (Pp × (Vp + V1)) based on the one-time opening operation of the oxidant valve. The relation ÷ (R × Tp) is satisfied.

본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법에 따르면, 소형 압력용기에 저장된 압력유체의 압력을 이용함으로써, 별도의 압력 공급장치나 압력조정기가 필요하지 않고, 큰 구동력과 빠른 작동속도를 제공하면서도 중량과 부피를 줄이며, 비행체 내부에 간편하게 탑재할 수 있다.According to the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to the present invention and the driving method thereof, by using the pressure of the pressure fluid stored in the small pressure vessel, there is no need for a separate pressure supply device or pressure regulator, large driving force and fast operation It provides speed and reduces weight and volume, and can be easily mounted inside an aircraft.

또한, 본 발명은 산화제의 공급 여부에 따라 자동 또는 수동으로 유로개폐유닛을 동작시킬 수 있고, 비행체에 근접하여 또는 비행체로부터 떨어진 상태에서도 산화제의 공급을 원활하게 할 수 있다.In addition, the present invention can operate the flow path opening and closing unit automatically or manually depending on whether or not the supply of the oxidant, it is possible to smoothly supply the oxidant even in the proximity to or away from the vehicle.

또한, 본 발명은 산화제 밸브의 개폐 동작을 원활하게 하고, 압력유체가 유체공간에 안정되게 충전됨은 물론 유체공간으로부터 압력유체의 배출을 원활하게 할 수 있다.In addition, the present invention facilitates the opening and closing operation of the oxidant valve, the pressure fluid is stably filled in the fluid space as well as can smoothly discharge the pressure fluid from the fluid space.

또한, 본 발명은 연결봉의 정역 회전을 원활하게 하고, 산화제 밸브의 개폐동작을 안정화시킬 수 있다.In addition, the present invention can facilitate forward and reverse rotation of the connecting rod, and stabilize the opening and closing operation of the oxidant valve.

또한, 본 발명은 압력용기의 소형화하면서도 압력유체가 충분한 저장압력을 갖도록 하고, 구동피스톤을 움직이는 데 필요한 충분한 압력을 제공할 수 있고, 각 유닛 및 산화제 밸브의 오동작을 방지할 수 있다.In addition, the present invention allows the pressure fluid to have a sufficient storage pressure while miniaturizing the pressure vessel, to provide sufficient pressure necessary to move the driving piston, and to prevent malfunction of each unit and the oxidant valve.

또한, 본 발명은 항공우주분야의 하이브리드 모델로켓, 하이브리드 관측로켓, 하이브리드 유도무기 등 하이브리드 로켓추진기관을 적용한 비행체에서 산화제의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the present invention can control the flow rate of the oxidant in the aircraft to which the hybrid rocket propulsion engine, such as hybrid model rocket, hybrid observation rocket, hybrid guided weapon in the aerospace field.

또한, 본 발명은 일반 산업 분야에서 협소한 설치 공간이나, 비행기, 버스, 열차, 선박 등과 같은 운송수단이나, 응급 구난 상황과 같은 환경에서 별도의 동력원을 제공할 수 없으면서 1~2회의 완전 개폐만을 요구하는 밸브의 구동기에서 유체의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the present invention can only provide one or two complete opening and closing without being able to provide a separate power source in a narrow installation space in the general industrial field, transportation means such as airplanes, buses, trains, ships, or emergency rescue situation It is possible to control the flow rate of the fluid in the actuator of the required valve.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치를 통해 산화제 밸브가 열린 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치를 통해 산화제 밸브가 폐쇄된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법을 도시한 순서도이다.
1 is a block diagram showing an opening and closing device for an oxidant valve of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an oxidant valve is opened through the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which the oxidant valve is closed through the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of driving an opening and closing device for an oxidant valve of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the switching device and the driving method for the oxidant valve of the vehicle according to the present invention. At this time, the present invention is not limited or limited by the embodiment. In addition, in describing the present invention, a detailed description of known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a description will be given of the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치는 산화제 공급관(112)에 구비된 산화제 밸브(110)를 동작시켜 산화제의 공급 여부를 선택하는 것으로, 압력용기(10)와, 유로개폐유닛(20)과, 밸브구동유닛(30)과, 제1유로(40)와, 제2유로(50)를 포함하고, 밸브조정유닛(60)을 더 포함하며, 배출유로(70)를 더 포함할 수 있다.1 to 3, the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle according to an embodiment of the present invention by operating the oxidant valve 110 provided in the oxidant supply pipe 112 to select whether to supply the oxidant, It includes a pressure vessel 10, the flow path opening and closing unit 20, the valve drive unit 30, the first flow path 40, the second flow path 50, and further includes a valve adjustment unit 60 And, it may further include a discharge passage (70).

압력용기(10)는 압력유체가 저장된다.The pressure vessel 10 stores a pressure fluid.

유로개폐유닛(20)은 산화제의 공급 여부에 대응하여 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 배출 여부를 선택한다. 유로개폐유닛(20)은 개폐바디(21)와, 개폐피스톤(22)과, 개폐구동부(미도시)를 포함하고, 개폐탄성부재(23)를 더 포함할 수 있다.The flow path opening and closing unit 20 selects whether or not to discharge the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 in response to the supply of the oxidant. The channel opening and closing unit 20 may include an opening and closing body 21, an opening and closing piston 22, and an opening and closing driving unit (not shown), and may further include an opening and closing elastic member 23.

개폐바디(21)는 중공의 함체이다. 개폐바디(21)에는 압력유체의 공급을 위한 입구를 형성하는 제1홀부(211)와, 압력유체의 공급을 위한 출구를 형성하거나 압력유체의 배출을 위한 입구를 형성하는 제2홀부(212)와, 압력유체의 배출을 위한 출구를 형성하는 배출홀부(213)가 포함될 수 있다.The opening and closing body 21 is a hollow enclosure. The opening and closing body 21 has a first hole portion 211 forming an inlet for supplying pressure fluid, and a second hole portion 212 forming an outlet for supplying pressure fluid or an inlet for discharging pressure fluid. And a discharge hole 213 forming an outlet for discharging the pressure fluid.

개폐피스톤(22)은 수신되는 개폐신호에 대응하여 개폐바디(21)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다.The opening and closing piston 22 is slidably coupled to the opening and closing body 21 in response to the received opening and closing signal.

개폐피스톤(22)은 압력용기(10)의 압력유체가 공급되는 경로를 형성하는 공급유로부(224)가 구비된 제1피스톤(221)과, 밸브구동유닛(30)에 충전된 압력유체가 배출되는 경로를 형성하는 배출유로부(225)가 구비된 제2피스톤(222)을 포함할 수 있다. 제1피스톤(221)과 제2피스톤(222)은 상호 결합된 상태에서 개폐바디(21)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 공급유로부(224)는 제1홀부(211)와 제2홀부(212)를 연결시킴으로써, 압력용기(10)의 압력유체를 밸브구동유닛(30)에 전달할 수 있다. 배출유로부(225)는 제2홀부(212)와 배출홀부(213)를 연결시킴으로써, 밸브구동유닛(30)에 충전된 압력유체를 외부에 전달할 수 있다.The opening and closing piston 22 includes a first piston 221 having a supply passage part 224, which forms a path through which the pressure fluid of the pressure vessel 10 is supplied, and a pressure fluid filled in the valve driving unit 30. It may include a second piston 222 having a discharge passage portion 225 to form a discharge path. The first piston 221 and the second piston 222 are slidably coupled to the opening and closing body 21 in a coupled state. The supply passage part 224 may transfer the pressure fluid of the pressure vessel 10 to the valve driving unit 30 by connecting the first hole part 211 and the second hole part 212. The discharge passage part 225 may transfer the pressure fluid filled in the valve driving unit 30 to the outside by connecting the second hole part 212 and the discharge hole part 213.

개폐피스톤(22)은 제1피스톤(221) 또는 제2피스톤(222)에서 연장되는 피스톤로드(223)를 더 포함할 수 있다.The opening and closing piston 22 may further include a piston rod 223 extending from the first piston 221 or the second piston 222.

개폐구동부(미도시)는 수신되는 개폐신호를 바탕으로 개폐바디(21)에서 개폐피스톤(22)을 슬라이드 이동시킨다. 개폐구동부(미도시)는 피스톤로드(223)에 결합되어 제1피스톤(221)과 제2피스톤(222)을 슬라이드 이동시킬 수 있다.The opening and closing driver (not shown) slides the opening and closing piston 22 in the opening and closing body 21 based on the received opening and closing signal. The opening and closing driving unit (not shown) may be coupled to the piston rod 223 to slide the first piston 221 and the second piston 222.

개폐탄성부재(23)는 개폐바디(21)에 대하여 개폐피스톤(22)을 탄성 지지한다. 개폐탄성부재(23)는 개폐구동부(미도시)와 연계되어 개폐피스톤(22)의 슬라이드 이동에 따라 탄성 압축되거나 탄성 인장될 수 있다. 또한, 개폐탄성부재(23)는 탄성복원력에 의해 개폐피스톤(22)을 원위치로 복귀시킬 수 있다.The opening and closing elastic member 23 elastically supports the opening and closing piston 22 with respect to the opening and closing body 21. The opening / closing elastic member 23 may be elastically compressed or elastically tensioned according to the slide movement of the opening and closing piston 22 in association with the opening and closing driving unit (not shown). In addition, the opening and closing elastic member 23 can return the opening and closing piston 22 to its original position by the elastic restoring force.

밸브구동유닛(30)은 산화제 밸브(110)에 구비된 연결봉(111)에 구비된다. 밸브구동유닛(30)은 압력유체의 충전 여부에 따라 연결봉(111)을 정역 회전시킨다. 밸브구동유닛(30)은 구동바디(31)와, 피니언기어(32)와, 랙기어(33)와, 구동피스톤(34)을 포함하고, 구동탄성부재(35)를 더 포함할 수 있다.The valve driving unit 30 is provided in the connecting rod 111 provided in the oxidant valve 110. The valve driving unit 30 rotates the connecting rod 111 forward and backward depending on whether the pressure fluid is filled. The valve driving unit 30 may include a driving body 31, a pinion gear 32, a rack gear 33, a driving piston 34, and further include a driving elastic member 35.

구동바디(31)는 압력유체가 충전되는 유체공간(311)이 구비된다. 유체공간(311)에는 연결봉(111)이 노출된 상태로 회전 가능하게 지지된다. 구동바디(31)에는 압력유체의 공급 또는 배출을 위한 구동홀부(312)가 구비된다.The drive body 31 is provided with a fluid space 311 is filled with the pressure fluid. The connecting rod 111 is rotatably supported in the fluid space 311. The driving body 31 is provided with a driving hole 312 for supplying or discharging the pressure fluid.

일예로, 유체공간(311)에 압력유체가 충전되면, 산화제 밸브(110)가 개방되어 산화제 공급관(112)을 통해 산화제를 공급할 수 있고, 유체공간(311)에서 압력유체가 배출되면, 산화제 밸브(110)가 폐쇄되어 산화제 공급관(112)을 차단할 수 있다.For example, when the pressure fluid is filled in the fluid space 311, the oxidant valve 110 can be opened to supply the oxidant through the oxidant supply pipe 112, and when the pressure fluid is discharged from the fluid space 311, the oxidant valve 110 may be closed to block the oxidant supply pipe 112.

다른 예로, 유체공간(311)에 압력유체가 충전되면, 산화제 밸브(110)가 폐쇄되어 산화제 공급관(112)을 차단할 수 있고, 유체공간(311)에서 압력유체가 배출되면, 산화제 밸브(110)가 개방되어 산화제 공급관(112)을 통해 산화제를 공급할 수 있다.As another example, when the pressure fluid is filled in the fluid space 311, the oxidant valve 110 may be closed to block the oxidant supply pipe 112. When the pressure fluid is discharged from the fluid space 311, the oxidant valve 110 may be used. May be opened to supply the oxidant through the oxidant supply pipe 112.

피니언기어(32)는 유체공간(311) 상에서 연결봉(111)에 결합된다. 피니언기어(32)는 연결봉(111)과 함께 정역 회전되도록 한다.The pinion gear 32 is coupled to the connecting rod 111 on the fluid space 311. The pinion gear 32 is rotated forward and backward together with the connecting rod 111.

랙기어(33)는 유체공간(311) 상에서 피니언기어(32)에 치합된다. 랙기어(33)는 한 쌍이 상호 상대 운동하도록 피니언기어(32)를 중심으로 대칭되게 구비될 수 있다.The rack gear 33 is meshed with the pinion gear 32 on the fluid space 311. The rack gear 33 may be provided symmetrically about the pinion gear 32 so that the pair may move relative to each other.

구동피스톤(34)은 랙기어(33)가 결합된 상태에서 유체공간(311)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 구동피스톤(34)은 한 쌍의 랙기어(33)에 대응하여 한 쌍이 상호 상대 운동하도록 피니언기어(32)를 중심으로 상호 마주보도록 구비될 수 있다.The driving piston 34 is slidably coupled to the fluid space 311 in a state where the rack gear 33 is coupled. The driving piston 34 may be provided to face each other about the pinion gear 32 so that the pair may move relative to each other in response to the pair of rack gears 33.

구동탄성부재(35)는 구동바디(31)에 대하여 구동피스톤(34)을 탄성 지지한다.The driving elastic member 35 elastically supports the driving piston 34 with respect to the driving body 31.

여기서, 구동바디(31)에는 구동홀부(312)에서 이격되고, 구동피스톤(34)을 기준으로 유체공간(311)과 구획되는 탄성지지공간과 연통되는 드레인부(313)가 구비될 수 있다. 드레인부(313)는 구동피스톤(34)의 슬라이드 이동에 대응하여 탄성지지공간의 공기가 유동되도록 탄성지지공간과 외부를 연통시킴으로써, 탄성지지공간의 압력이 구동피스톤(34)의 슬라이드 이동에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.Here, the driving body 31 may be provided with a drain portion 313 spaced apart from the driving hole 312 and in communication with the elastic support space partitioned from the fluid space 311 based on the driving piston 34. The drain portion 313 communicates with the elastic support space and the outside so that air in the elastic support space flows in response to the slide movement of the driving piston 34, so that the pressure in the elastic support space interferes with the slide movement of the driving piston 34. Can be prevented.

또한, 구동탄성부재(35)의 유동을 억제 또는 방지하기 위해 제1탄성지지부(314)와 제2탄성지지부(341) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 제1탄성지지부(314)는 구동바디(31)에 구비되어 구동탄성부재(35)를 지지하는 것으로, 구동바디(31)에 함몰 또는 돌출될 수 있다. 제2탄성지지부(341)는 구동피스톤(34)에 구비되어 구동탄성부재(35)를 지지하는 것으로, 구동피스톤(34)에 돌출 또는 함몰될 수 있다.In addition, at least one of the first elastic support part 314 and the second elastic support part 341 may be further included to suppress or prevent the flow of the driving elastic member 35. The first elastic support 314 is provided on the driving body 31 to support the driving elastic member 35, and may be recessed or protruded from the driving body 31. The second elastic support part 341 is provided in the driving piston 34 to support the driving elastic member 35, and may protrude or be recessed in the driving piston 34.

제1유로(40)는 압력유체의 이동 경로를 형성한다. 제1유로(40)는 압력용기(10)와 유로개폐유닛(20)을 연결하는 것으로, 제1유로(40)의 일측에는 압력용기(10)가 연결되고, 제1유로(40)의 타측에는 제1홀부(211)가 연결된다.The first passage 40 forms a movement path of the pressure fluid. The first flow passage 40 is to connect the pressure vessel 10 and the flow path opening and closing unit 20, the pressure vessel 10 is connected to one side of the first flow passage 40, the other of the first flow passage 40 The first hole 211 is connected to the side.

제2유로(50)는 압력유체의 이동 경로를 형성한다. 제2유로(50)는 유로개폐유닛(20)과 밸브구동유닛(30)을 연결하는 것으로, 제2유로(50)의 일측에는 제2홀부(212)가 연결되고, 제2유로(50)의 타측에는 구동홀부(312)가 연결된다.The second flow path 50 forms a movement path of the pressure fluid. The second flow path 50 connects the flow path opening and closing unit 20 and the valve driving unit 30, and a second hole part 212 is connected to one side of the second flow path 50 and the second flow path 50. The other side of the driving hole 312 is connected.

밸브조정유닛(60)은 유로개폐유닛(20)이 동작되도록 산화제의 공급 여부에 따라 산화제 밸브(110)의 개폐신호를 발생시킨다. 밸브조정유닛(60)은 유선 또는 무선으로 유로개폐유닛(20)에 접속되고, 개폐신호를 유로개폐유닛(20)에 전달함으로써, 개폐신호는 개폐피스톤(22)을 슬라이드 이동시킬 수 있다.The valve adjusting unit 60 generates an opening / closing signal of the oxidant valve 110 according to whether or not the oxidant is supplied so that the flow path opening and closing unit 20 is operated. The valve adjustment unit 60 is connected to the flow path opening and closing unit 20 by wire or wirelessly, and transmits the opening and closing signal to the flow path opening and closing unit 20, so that the opening and closing signal can slide the opening and closing piston 22.

배출유로(70)는 유로개폐유닛(20)의 배출홀부(213)에 연결되어 압력유체의 이동 경로를 형성한다. 배출유로(70)는 유로개폐유닛(20)을 거쳐 배출되는 압력유체를 외부로 배출시킬 수 있다. 도시되지 않았지만, 배출유로(70)는 배출홀부(213)와 드레인부(313)를 연결하여 압력유체를 탄성지지공간에 공급할 수 있다.The discharge flow path 70 is connected to the discharge hole 213 of the flow path opening and closing unit 20 to form a movement path of the pressure fluid. The discharge flow path 70 may discharge the pressure fluid discharged through the flow path opening and closing unit 20 to the outside. Although not shown, the discharge passage 70 may connect the discharge hole 213 and the drain 313 to supply the pressure fluid to the elastic support space.

이때, 압력유체는 산화제 밸브(110)의 1회 개방 동작 또는 2회의 개방 동작 실시에 필요한 저장압력과 질량으로 압력용기(10)에 저장된다. 좀더 자세하게, 산화제 밸브(110)의 1회 개방 동작을 기준으로, Pp=(Fd÷Ad)×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷(Vp+V1)이고, m=(Pp×(Vp+V1))÷(R×Tp)인 관계식을 만족한다.At this time, the pressure fluid is stored in the pressure vessel 10 at a storage pressure and a mass necessary for performing one opening operation or two opening operations of the oxidant valve 110. More specifically, on the basis of the one-time opening operation of the oxidant valve 110, Pp = (Fd ÷ Ad) × (Vp + V1 + Vs + V2 + Vd) ÷ (Vp + V1) and m = (Pp × ( It satisfies the relation Vp + V1)) ÷ (R × Tp).

여기서, 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 질량을 m이라 하고, 압력유체의 기체상수를 R이라 하며, 압력유체의 절대온도를 Tp이라 하고, 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 저장압력을 Pp이라 하며, 압력용기(10)의 내부 체적을 Vp이라 하고, 제1유로(40)의 내부 체적을 V1이라 하며, 유로개폐유닛(20)의 내부체적을 Vs라 하고, 제2유로(50)의 내부 체적을 V2라 하며, 압력유체가 충전된 유체공간(311)의 체적을 Vd라 하고, 구동피스톤(34)의 단면적을 Ad라 하며, 구동피스톤(34)의 구동력을 Fd라 한다.Here, the mass of the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 is m, the gas constant of the pressure fluid is R, the absolute temperature of the pressure fluid is Tp, and the storage pressure of the pressure fluid stored in the pressure vessel 10. Denotes Pp, the internal volume of the pressure vessel 10 is referred to as Vp, the internal volume of the first channel 40 is referred to as V1, the internal volume of the flow path opening and closing unit 20 is referred to as Vs, and the second channel ( The internal volume of 50) is called V2, the volume of the fluid space 311 filled with the pressure fluid is called Vd, the cross-sectional area of the driving piston 34 is called Ad, and the driving force of the driving piston 34 is called Fd. .

다시 말해, 압력용기(10) 내부에 압력유체를 충전하는 경우, 산화제 밸브(110)의 1회 개방 동작을 기준으로 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 저장압력(Pp)과 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 질량(m)을 도출할 수 있다.In other words, when the pressure fluid is filled in the pressure vessel 10, the storage pressure Pp and the pressure vessel 10 of the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 based on the one-time opening operation of the oxidant valve 110. We can derive the mass (m) of the pressure fluid stored in.

유로개폐유닛(20)의 폐쇄에 따라 압력용기(10)와 제1유로(40) 내부의 상태는 이상기체 상태 방정식으로부터 (Pp×(Vp+V1))=m×R×Tp으로 표현할 수 있다.As the flow path opening and closing unit 20 is closed, the state inside the pressure vessel 10 and the first flow path 40 may be expressed as (Pp × (Vp + V1)) = m × R × Tp from the ideal gas state equation. .

그리고 유로개폐유닛(20)이 개방된 뒤에는 압력용기(10)의 내부, 제1유로(40)의 내부, 유로개폐유닛(20)의 내부, 제2유로(50)의 내부, 밸브구동유닛(30)의 내부가 하나의 공간으로 연결되고, 압력유체의 질량은 일정하므로, 유로개폐유닛(20)의 개방 전후에 대하여 Pp×(Vp+V1)÷Tp1=(Pd×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷Tp2 인 관계식이 성립한다. 이때, Pd는 유로개폐유닛(20)이 개방된 다음 압력유체의 내부 압력을 나타내고, Tp1은 유로개폐유닛(20)의 폐쇄 상태에서 압력유체의 절대온도를 나타내고, Tp2는 유로개폐유닛(20)의 개방 상태에서 압력유체의 절대온도를 나타낸다. 유로개폐유닛(20)의 내부 체적인 Vs는 제1홀부(211)의 체적과 제2홀부(212)의 체적과 공급유로부(224)의 체적을 합한 값으로 나타낼 수 있다. 또한, 압력유체가 충전된 유체공간(311)의 체적은 유체공간(311) 중 압력유체가 충전된 공간에서 유체공간(311)에 노출된 연결봉(111)의 체적과 피니언기어(32)의 체적과 랙기어(33)의 체적을 뺀 값으로 나타낼 수 있다.After the passage opening and closing unit 20 is opened, the inside of the pressure vessel 10, the interior of the first passage 40, the interior of the passage opening and closing unit 20, the interior of the second passage 50, the valve driving unit ( Since the inside of 30) is connected to one space and the mass of the pressure fluid is constant, Pp × (Vp + V1) ÷ Tp1 = (Pd × (Vp + V1 + Vs) with respect to the opening and closing of the flow path opening and closing unit 20. The relationship is + V2 + Vd) ÷ Tp2, where Pd represents the internal pressure of the pressure fluid after the flow path opening and closing unit 20 is opened, and Tp1 represents the pressure fluid in the closed state of the flow path opening and closing unit 20. The absolute temperature and Tp2 represent the absolute temperature of the pressure fluid in the open state of the flow path opening and closing unit 20. The internal volume Vs of the flow path opening and closing unit 20 is the volume of the first hole portion 211 and the second hole portion ( The volume of the supply passage portion 224 and the volume of 212 may be represented as the sum of the values. In addition, the volume of the fluid space 311 filled with the pressure fluid may be a pressure fluid in the fluid space 311. It can be expressed in the rotated space minus the volume of the volume and the rack gear 33 of the volume and a pinion gear 32 of the connecting rod 111 is exposed to the fluid space (311) value.

이때, Pd는 밸브구동유닛(30)의 구동피스톤(34)을 작동하기 위한 구동력을 제공하므로, 구동피스톤(34)과 구동바디(31)의 마찰을 무시할 경우, Pd는 구동피스톤(34)에 가해지는 압력을 나타낼 수 있고, Pd=Fd÷Ad인 관계식이 성립된다.At this time, since Pd provides a driving force for operating the driving piston 34 of the valve driving unit 30, when ignoring friction between the driving piston 34 and the driving body 31, Pd is applied to the driving piston 34. The pressure applied can be expressed and a relation with Pd = Fd ÷ Ad is established.

따라서, 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 저장압력에 대하여 Pp=(Fd÷Ad)×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷(Vp+V1) 인 관계식을 도출할 수 있고, 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 질량에 대하여 m=(Pp×(Vp+V1))÷(R×Tp)인 관계식을 도출할 수 있다.Accordingly, a relational expression of Pp = (Fd ÷ Ad) × (Vp + V1 + Vs + V2 + Vd) ÷ (Vp + V1) with respect to the storage pressure of the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 can be derived. A relation of m = (Pp × (Vp + V1)) ÷ (R × Tp) can be derived with respect to the mass of the pressure fluid stored in the vessel 10.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a driving method of an opening and closing device for an oxidant valve of a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1 내지 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치를 구동시키는 방법으로, 신호수신단계(S2)와, 밸브제어단계(S3)와, 밸브구동단계(S4)를 포함하고, 밸브조정단계(S1)를 더 포함하며, 밸브개폐단계(S5)를 더 포함할 수 있다.1 to 3 and 4, the driving method of the oxidant valve opening and closing device of the vehicle according to an embodiment of the present invention is a method of driving the oxidant valve opening and closing device of the vehicle according to an embodiment of the present invention. As such, the signal receiving step S2, the valve control step S3, and the valve driving step S4 may further include a valve adjusting step S1, and the valve opening and closing step S5 may be further included. have.

밸브조정단계(S1)는 산화제의 공급 여부에 따라 개폐신호를 발생시킨다. 밸브조정단계(S1)는 밸브조정유닛(60)에서 산화제의 공급 여부에 따라 개폐신호를 발생시킬 수 있다. 개폐신호는 신화제의 공급을 위한 개방신호와, 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호로 구분할 수 있다.The valve adjusting step S1 generates an open / close signal depending on whether or not the oxidant is supplied. The valve adjusting step S1 may generate an opening / closing signal depending on whether the oxidant is supplied from the valve adjusting unit 60. The opening and closing signal may be classified into an opening signal for supplying a new agent and a closing signal for blocking supply of an oxidant.

신호수신단계(S2)는 유로개폐유닛(20)에서 산화제 밸브(110)의 개폐 동작에 대응하는 개폐신호가 수신된다. 신호수신단계(S2)는 개폐신호 중 신화제의 공급을 위한 개방신호가 수신되는 제1수신단계(S21)와, 개폐신호 중 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호가 수신되는 제2수신단계(S22)를 포함할 수 있다.In the signal receiving step S2, the opening / closing signal corresponding to the opening / closing operation of the oxidant valve 110 is received in the flow path opening and closing unit 20. Signal receiving step (S2) is the first receiving step (S21) of receiving the open signal for the supply of the new agent in the open and close signal, and the second receiving step (S22) of receiving the closing signal for blocking the supply of the oxidant in the open and close signal ) May be included.

밸브제어단계(S3)는 수신된 개폐신호에 대응하여 유로개폐유닛(20)이 개폐된다. 밸브제어단계(S3)는 제1수신단계(S21)에 대응하여 유로개폐유닛(20)이 개방되는 제1제어단계(S31)와, 제2수신단계(S22)에 대응하여 유로개폐유닛(20)이 폐쇄되는 제2제어단계(S32)를 포함할 수 있다.In the valve control step S3, the flow path opening and closing unit 20 is opened and closed in response to the received open / close signal. The valve control step S3 includes a first control step S31 in which the flow path opening and closing unit 20 is opened in response to the first reception step S21, and a flow path opening and closing unit 20 in response to the second reception step S22. ) May include a second control step S32.

밸브구동단계(S4)는 유로개폐유닛(20)의 개폐 동작에 따라 밸브구동유닛(30)에 압력유체가 충전되거나 밸브구동유닛(30)으로부터 압력유체가 배출한다. 밸브구동단계(S4)는 제1제어단계(S31)에 따라 밸브구동유닛(30)에 압력유체가 충전되는 제1구동단계(S41)와, 제2제어단계(S32)에 따라 밸브구동유닛(30)으로부터 압력유체가 배출되는 제2구동단계(S42)를 포함할 수 있다.In the valve driving step S4, the pressure fluid is filled in the valve driving unit 30 or the pressure fluid is discharged from the valve driving unit 30 according to the opening and closing operation of the flow path opening and closing unit 20. The valve driving step S4 includes a first driving step S41 in which a pressure fluid is filled in the valve driving unit 30 in accordance with the first control step S31, and a valve driving unit in accordance with the second control step S32. 30) may include a second driving step (S42) for discharging the pressure fluid.

밸브개폐단계(S5)는 유체공간(311)에서 압력유체의 충전 여부에 따라 연결봉(111)이 정역 회전되어 산화제 밸브(110)가 개폐된다. 밸브개폐단계(S5)는 제1구동단계(S41)에 따라 산화제 밸브(110)가 개방되는 개방단계(S51)와, 제2구동단계(S42)에 따라 산화제 밸브(110)가 폐쇄되는 폐쇄단계(S52)를 포함할 수 있다. 개방단계(S51)에서는 산화제 공급관(112)이 개방되므로 산화제가 공급되고, 폐쇄단계(S52)에서는 산화제 공급관(112)이 폐쇄되므로 산화제의 공급을 차단할 수 있다.In the valve opening and closing step S5, the connecting rod 111 is reversely rotated depending on whether the pressure fluid is filled in the fluid space 311 so that the oxidant valve 110 is opened and closed. The valve opening and closing step S5 is an opening step S51 in which the oxidant valve 110 is opened in accordance with the first driving step S41, and a closing step in which the oxidant valve 110 is closed in accordance with the second driving step S42. It may include (S52). In the opening step (S51), the oxidant supply pipe 112 is opened, so that the oxidant is supplied. In the closing step (S52), the oxidant supply pipe 112 is closed, so that the supply of the oxidant can be blocked.

이에 따르면, 개방신호에 대응하여 제1수신단계(S21)와, 제1제어단계(S31)와, 제1구동단계(S41)를 거치므로, 유로개폐유닛(20)에서 개방신호가 수신되면, 유로개폐유닛(20)의 개방에 따라 압력용기(10)에 저장된 압력유체는 유로개폐유닛(20)을 거쳐 밸브구동유닛(30)에 충전되고, 개방단계(S51)를 실시할 수 있다.According to this, since the first receiving step S21, the first control step S31, and the first driving step S41 correspond to the opening signal, when the opening signal is received at the channel opening and closing unit 20, According to the opening of the flow path opening and closing unit 20, the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 is filled in the valve driving unit 30 via the flow path opening and closing unit 20, and the opening step S51 may be performed.

또한, 폐쇄신호에 대응하여 제2수신단계(S22)와, 제2제어단계(S32)와, 제2구동단계(S42)를 거치므로, 유로개폐유닛(20)에서 폐쇄신호가 수신되면, 유로개폐유닛(20)의 폐쇄에 따라 밸브구동유닛(30)에 충전된 압력유체는 유로개폐유닛(20)을 거쳐 외부로 배출되고, 폐쇄단계(S52)를 실시할 수 있다.In addition, since the second receiving step S22, the second control step S32, and the second driving step S42 correspond to the closing signal, when the closing signal is received in the opening / closing unit 20, the flow path In accordance with the closing of the opening and closing unit 20, the pressure fluid filled in the valve driving unit 30 is discharged to the outside through the flow path opening and closing unit 20, it may be carried out a closing step (S52).

따라서, 압력용기(10)의 압력유체를 유체공간에 공급함으로써, 압력유체의 압력으로 산화제 밸브(110)의 개방할 수 있고, 유체공간(311)에서 압력유체가 배출됨으로써, 탄성복원력으로 산화제 밸브(100)를 폐쇄할 수 있다.Therefore, by supplying the pressure fluid of the pressure vessel 10 to the fluid space, the oxidant valve 110 can be opened by the pressure of the pressure fluid, the pressure fluid is discharged from the fluid space 311, the oxidant valve by the elastic restoring force 100 may be closed.

도시되지 않았지만, 밸브제어단계(S3)에서 제1제어단계(S31)는 제1수신단계(S21)에 대응하여 유로개폐유닛(20)을 폐쇄할 수 있고, 제2제어단계(S32)는 제2수신단계(S22)에 대응하여 유로개폐유닛(20)을 개방할 수 있다.Although not shown, in the valve control step S3, the first control step S31 may close the flow path opening and closing unit 20 in response to the first receiving step S21, and the second control step S32 may include a first control step. The flow path opening and closing unit 20 may be opened in response to the two reception step S22.

이에 따르면, 유로개폐유닛(20)에서 개방신호가 수신되면, 유로개폐유닛(20)의 폐쇄에 따라 밸브구동유닛(30)에 충전된 압력유체는 유로개폐유닛(20)을 거쳐 외부로 배출되고, 개방단계(S51)를 실시할 수 있다.Accordingly, when the open signal is received from the flow path opening and closing unit 20, the pressure fluid charged in the valve driving unit 30 is discharged to the outside through the flow path opening and closing unit 20 according to the closing of the flow path opening and closing unit 20. , Opening step (S51) can be carried out.

또한, 유로개폐유닛(20)에서 폐쇄신호가 수신되면, 유로개폐유닛(20)의 개방에 따라 압력용기(10)에 저장된 압력유체는 유로개폐유닛(20)을 거쳐 밸브구동유닛(30)에 충전되고, 폐쇄단계(S52)를 실시할 수 있다.In addition, when the closing signal is received from the flow path opening and closing unit 20, the pressure fluid stored in the pressure vessel 10 is opened to the valve driving unit 30 through the flow path opening and closing unit 20 in response to the opening of the flow path opening and closing unit 20. It may be charged and the closing step S52 may be performed.

따라서, 압력용기(10)의 압력유체를 유체공간에 공급함으로써, 압력유체의 압력으로 산화제 밸브(100)를 폐쇄할 수 있고, 유체공간(311)에서 압력유체가 배출됨으로써, 탄성복원력으로 산화제 밸브(110)의 개방할 수 있다.Therefore, by supplying the pressure fluid of the pressure vessel 10 to the fluid space, it is possible to close the oxidant valve 100 by the pressure of the pressure fluid, the pressure fluid is discharged from the fluid space 311, the oxidant valve with elastic restoring force 110 can be opened.

상술한 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치와 이것의 구동방법에 따르면, 소형 압력용기(10)에 저장된 압력유체의 압력을 이용함으로써, 별도의 압력 공급장치나 압력조정기가 필요하지 않고, 큰 구동력과 빠른 작동속도를 제공하면서도 중량과 부피를 줄이며, 비행체(100) 내부에 간편하게 탑재할 수 있다.According to the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle and the driving method thereof, by using the pressure of the pressure fluid stored in the small pressure vessel 10, a separate pressure supply device or a pressure regulator is not necessary, and a large driving force and a fast While reducing the weight and volume while providing an operating speed, it can be easily mounted inside the vehicle (100).

또한, 산화제의 공급 여부에 따라 자동 또는 수동으로 유로개폐유닛(20)을 동작시킬 수 있고, 비행체(100)에 근접하여 또는 비행체(100)로부터 떨어진 상태에서도 산화제의 공급을 원활하게 할 수 있다. 또한, 산화제 밸브(110)의 개폐 동작을 원활하게 하고, 압력유체가 유체공간(311)에 안정되게 충전됨은 물론 유체공간(311)으로부터 압력유체의 배출을 원활하게 할 수 있다. 또한, 연결봉(111)의 정역 회전을 원활하게 하고, 산화제 밸브(110)의 개폐동작을 안정화시킬 수 있다.In addition, the flow path opening and closing unit 20 can be operated automatically or manually depending on whether or not the oxidant is supplied, and the oxidant can be smoothly supplied even in a state close to or away from the vehicle 100. In addition, the opening and closing operation of the oxidant valve 110 may be smoothly performed, and the pressure fluid may be stably filled in the fluid space 311, and the pressure fluid may be smoothly discharged from the fluid space 311. In addition, the forward and reverse rotation of the connecting rod 111 can be smoothed, and the opening and closing operation of the oxidant valve 110 can be stabilized.

또한, 압력용기(10)의 소형화하면서도 압력유체가 충분한 저장압력을 갖도록 하고, 구동피스톤(34)을 움직이는 데 필요한 충분한 압력을 제공할 수 있고, 각 유닛(20, 30, 60) 및 산화제 밸브(110)의 오동작을 방지할 수 있다.In addition, while miniaturizing the pressure vessel 10, the pressure fluid can have a sufficient storage pressure, and can provide sufficient pressure necessary to move the driving piston 34, and the unit 20, 30, 60 and the oxidant valve ( Malfunction of the 110 can be prevented.

또한, 항공우주분야의 하이브리드 모델로켓, 하이브리드 관측로켓, 하이브리드 유도무기 등 하이브리드 로켓추진기관을 적용한 비행체(100)에서 산화제의 유량을 제어할 수 있다. 또한, 일반 산업 분야에서 협소한 설치 공간이나, 비행기, 버스, 열차, 선박 등과 같은 운송수단이나, 응급 구난 상황과 같은 환경에서 별도의 동력원을 제공할 수 없으면서 1~2회의 완전 개폐만을 요구하는 밸브의 구동기에서 유체의 유량을 제어할 수 있다.In addition, it is possible to control the flow rate of the oxidant in the aircraft 100 to which the hybrid rocket propulsion engine, such as hybrid model rocket, hybrid observation rocket, hybrid guided weapons in the aerospace sector. In addition, valves requiring only one or two full openings and closings in general industrial fields cannot provide a separate power source in a small installation space, a vehicle such as an airplane, a bus, a train, a ship, or an emergency rescue situation. It is possible to control the flow rate of the fluid in the actuator of.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Can be modified or changed.

100: 비행체 110: 산화제 밸브 111: 연결봉
112: 산화제 공급관 10: 압력용기 20: 유로개폐유닛
21: 개폐바디 211: 제1홀부 212: 제2홀부
213: 배출홀부 22: 개폐피스톤 221: 제1피스톤
222: 제2피스톤 223: 피스톤로드 224: 공급유로부
225: 배출유로부 23: 개폐탄성부재 30: 밸브구동유닛
31: 구동바디 311: 유체공간 312: 구동홀부
313: 드레인부 314: 제1탄성지지부 32: 피니언기어
33: 랙기어 34: 구동피스톤 341: 제2탄성지지부
35: 구동탄성부재 40: 제1유로 50: 제2유로
60: 밸브조정유닛 70: 배출유로 S1: 밸브조정단계
S2: 신호수신단계 S21: 제1수신단계 S22: 제2수신단계
S3: 밸브제어단계 S31: 제1제어단계 S32: 제2제어단계
S4: 밸브구동단계 S41: 제1구동단계 S42: 제2구동단계
S5: 밸브개폐단계 S51: 개방단계 S52: 폐쇄단계
100: aircraft 110: oxidant valve 111: connecting rod
112: oxidant supply pipe 10: pressure vessel 20: flow path opening and closing unit
21: opening and closing body 211: first hole portion 212: second hole portion
213: discharge hole 22: opening and closing piston 221: first piston
222: second piston 223: piston rod 224: supply flow path
225: discharge passage 23: elastic opening and closing member 30: valve drive unit
31: drive body 311: fluid space 312: drive hole
313: drain portion 314: first elastic support portion 32: pinion gear
33: rack gear 34: driving piston 341: second elastic support
35: driving elastic member 40: first euro 50: second euro
60: valve adjustment unit 70: discharge flow path S1: valve adjustment step
S2: signal receiving step S21: first receiving step S22: second receiving step
S3: valve control step S31: first control step S32: second control step
S4: valve driving step S41: first driving step S42: second driving step
S5: valve opening and closing step S51: opening step S52: closing step

Claims (9)

산화제 공급관에 구비된 산화제 밸브를 동작시켜 산화제의 공급 여부를 선택하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치로서,
압력유체가 저장되는 압력용기;
상기 산화제의 공급 여부에 대응하여 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 배출 여부를 선택하는 유로개폐유닛;
상기 산화제 밸브에 구비된 연결봉에 구비되고, 상기 압력유체가 충전되는 유체공간이 구비되며 상기 유체공간에서 슬라이딩 이동되는 구동피스톤이 설치되어 상기 압력유체의 충전 여부에 따라 상기 구동피스톤이 구동되어 상기 연결봉을 정역 회전시키는 밸브구동유닛;
상기 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 상기 압력용기와 상기 유로개폐유닛을 연결하는 제1유로; 및
상기 압력유체의 이동 경로를 형성하도록 상기 유로개폐유닛과 상기 밸브구동유닛을 연결하는 제2유로;를 포함하며,
상기 압력유체는, 상기 산화제 밸브의 1회의 개방 동작 또는 2회의 개방 동작 실시에 필요한 저장압력과 질량으로 상기 압력용기에 저장되고,
상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 질량을 m이라 하고, 상기 압력유체의 기체상수를 R이라 하며, 상기 압력유체의 절대온도를 Tp이라 하고, 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체의 저장압력을 Pp이라 하며, 상기 압력용기의 내부 체적을 Vp이라 하고, 상기 제1유로의 내부 체적을 V1이라 하며, 상기 유로개폐유닛의 내부체적을 Vs라 하고, 상기 제2유로의 내부 체적을 V2라 하며, 상기 압력유체가 충전된 상기 유체공간의 체적을 Vd라 하고, 상기 구동피스톤의 단면적을 Ad라 하며, 상기 구동피스톤의 구동력을 Fd라 하면,
상기 산화제 밸브의 1회 개방 동작을 기준으로,
Pp=(Fd÷Ad)×(Vp+V1+Vs+V2+Vd)÷(Vp+V1)이고,
m=(Pp×(Vp+V1))÷(R×Tp)인 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치.
An operating device for an oxidant valve of an aircraft for operating an oxidant valve provided in an oxidant supply pipe to select whether or not to supply an oxidant.
A pressure vessel in which a pressure fluid is stored;
A flow path opening and closing unit for selecting whether or not to discharge the pressure fluid stored in the pressure vessel in response to the supply of the oxidant;
It is provided in the connecting rod provided in the oxidant valve, the fluid space is filled with the pressure fluid is provided, the driving piston is installed to slide in the fluid space is installed the drive piston is driven according to whether the pressure fluid is filled in the connecting rod A valve driving unit which rotates forward and backward;
A first flow passage connecting the pressure vessel and the flow path opening and closing unit to form a movement path of the pressure fluid; And
And a second flow passage connecting the flow path opening and closing unit and the valve driving unit to form a movement path of the pressure fluid.
The pressure fluid is stored in the pressure vessel at a storage pressure and a mass required for one opening operation or two opening operations of the oxidant valve.
The mass of the pressure fluid stored in the pressure vessel is m, the gas constant of the pressure fluid is R, the absolute temperature of the pressure fluid is Tp, and the storage pressure of the pressure fluid stored in the pressure vessel is Pp. The internal volume of the pressure vessel is referred to as Vp, the internal volume of the first flow path is referred to as V1, the internal volume of the flow path opening and closing unit is referred to as Vs, and the internal volume of the second flow path is referred to as V2, If the volume of the fluid space filled with the pressure fluid is Vd, the cross-sectional area of the driving piston is Ad, and the driving force of the driving piston is Fd,
On the basis of one opening operation of the oxidant valve,
Pp = (Fd ÷ Ad) × (Vp + V1 + Vs + V2 + Vd) ÷ (Vp + V1),
An opening and closing device for an oxidant valve of an aircraft, characterized by satisfying a relation of m = (Pp × (Vp + V1)) ÷ (R × Tp).
제1항에 있어서,
상기 유로개폐유닛이 동작되도록 상기 산화제의 공급 여부에 따라 상기 산화제 밸브의 개폐신호를 발생시키는 밸브조정유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치.
The method of claim 1,
And a valve adjustment unit for generating an open / close signal of the oxidant valve according to whether the oxidant is supplied to operate the flow path opening and closing unit.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 밸브구동유닛은,
상기 압력유체가 충전되는 유체공간이 구비되고, 상기 유체공간에는 상기 연결봉이 노출된 상태로 회전 가능하게 지지되는 구동바디;
상기 유체공간 상에서 상기 연결봉에 결합되는 피니언기어;
상기 피니언기어에 치합되는 랙기어; 및
상기 랙기어가 결합된 상태에서 상기 유체공간에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 구동피스톤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치.
The method according to claim 1 or 2,
The valve drive unit,
A driving body having a fluid space filled with the pressure fluid, the fluid space rotatably supported in the exposed state of the connecting rod;
A pinion gear coupled to the connecting rod in the fluid space;
A rack gear meshed with the pinion gear; And
And a driving piston slidably coupled to the fluid space in a state in which the rack gear is coupled.
삭제delete 제1항에 기재된 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법으로서,
상기 유로개폐유닛에서 상기 산화제 밸브의 개폐 동작에 대응하는 개폐신호가 수신되는 신호수신단계;
수신된 상기 개폐신호에 대응하여 상기 유로개폐유닛이 개폐되는 밸브제어단계; 및
상기 유로개폐유닛의 개폐 동작에 따라 상기 밸브구동유닛에 상기 압력유체가 충전되거나 상기 밸브구동유닛으로부터 상기 압력유체가 배출되는 밸브구동단계;를 포함하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법.
A driving method of an opening and closing device for an oxidant valve of a vehicle according to claim 1,
A signal receiving step of receiving an opening / closing signal corresponding to an opening / closing operation of the oxidant valve in the flow channel opening and closing unit;
A valve control step of opening and closing the flow path opening and closing unit in response to the received opening and closing signal; And
And a valve driving step of filling the valve driving unit with the pressure fluid or discharging the pressure fluid from the valve driving unit according to the opening / closing operation of the flow path opening / closing unit.
제5항에 있어서,
상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급을 위한 개방신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 개방에 따라 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 상기 밸브구동유닛에 충전되고,
상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 폐쇄에 따라 상기 밸브구동유닛에 충전된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법.
The method of claim 5,
When the opening signal for supplying the oxidant is received from the opening / closing signal in the opening / closing unit, the pressure fluid stored in the pressure vessel is charged to the valve driving unit via the opening / closing unit. Become,
When the closing signal for blocking supply of the oxidant is received from the opening / closing signal, the pressure fluid charged in the valve driving unit is discharged to the outside through the opening / closing unit. Method for driving the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle, characterized in that the.
제5항에 있어서,
상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급을 위한 개방신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 폐쇄에 따라 상기 밸브구동유닛에 충전된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 외부로 배출되고,
상기 유로개폐유닛에서 상기 개폐신호 중 상기 산화제의 공급 차단을 위한 폐쇄신호가 수신되면, 상기 유로개폐유닛의 개방에 따라 상기 압력용기에 저장된 상기 압력유체는 상기 유로개폐유닛을 거쳐 상기 밸브구동유닛에 충전되는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법.
The method of claim 5,
When the opening signal for supplying the oxidant is received from the opening / closing signal in the opening / closing unit, the pressure fluid charged in the valve driving unit is discharged to the outside through the opening / closing unit. ,
When the closing signal for shutting off the supply of the oxidant is received from the opening / closing signal, the pressure fluid stored in the pressure container is opened to the valve driving unit via the opening / closing unit. The method of driving the opening and closing device for the oxidant valve of the vehicle, characterized in that the filling.
제5항에 있어서,
상기 산화제의 공급 여부에 따라 상기 개폐신호를 발생시키는 밸브조정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 산화제 밸브용 개폐장치의 구동방법.
The method of claim 5,
And a valve adjusting step of generating the open / close signal according to whether the oxidant is supplied.
삭제delete
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