KR102050829B1 - 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수중 이동체를 발사하기 위해 발사관 내부에 주수 작업을 수행하는 실린더의 피스톤이 발사관에 주수 작업을 수행 중에는 저항을 증대시켜 실린더 효율을 향상하고, 주수 작업 후 원위치로 복귀 할 때에는 저항을 감소하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 실린더의 피스톤 구동에 의해 발사관 내부에 주수가 이루어지는 워터 램(water ram) 방식의 수중 이동체 발사장치에 있어서, 상기 실린더의 내부에서 전, 후방으로 왕복운동하는 피스톤 로드 및 상기 피스톤 로드의 말단에 구비되어 피스톤 로드의 전진 구동시에는 절첩되고, 피스톤 로드의 후진 구동시에는 상기 실린더의 단면적에 상응하는 면적으로 전개되는 피스톤 헤드를 포함한다.

Description

수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체{PISTON STRUCTURE OF LAUNCHING MECHANISM FOR UNDER WATER MOVING OBJECT}

본 발명은 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수중 이동체를 발사하기 위해 발사관 내부에 주수 작업을 수행하는 실린더의 피스톤이 발사관에 주수 작업을 수행 중에는 저항을 증대시켜 실린더 효율을 향상하고, 주수 작업 후 원위치로 복귀 할 때에는 저항을 감소하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 수중 이동체를 구비하는 유형의 발사 시스템에서 어뢰, 미사일, 지뢰, 대책 이동체 또는 무인 미사일과 같은 수중 이동체 또는 그러한 유형의 다른 이동체를 발사하기 위해 어뢰 튜브가 이용된다.

이들 어뢰 튜브는, 이동체에 결합도리 수 있는 허용 가능한 치수를 가지면서, 비접촉식 발사와 같은 국부적이고 불균형적인 기계적 제약을 가함이 없이 어뢰 등으로 이루어진 무기와 같은 상이한 종류의 수중 이동체를 발사시킬 수 있게 해주어야 한다.

이러한 종류의 시스템에 있어 중요한 점은 발사 이동체가 발견되는 것을 피하기 위해 이동체를 개별적으로 발사시킬 수 있어야 한다는 것이다.

이러한 종류의 상이한 시스템은 이미 종래 기술을 통해 소개되었다.

그 예로써, 공기 구동을 이용하는 시스템이 있다. 이는 튜브 내에 보관되어 있는 이동체 뒤에서 가압 공기를 분사하여 그 이동체를 방출시키는 것으로 이루어진다.

이 시스템은 이동체와의 접촉 없이 발사를 가능하게 한다는 이점을 갖고 있지만, 상대적으로 비개별적인데, 이는 캐리어 잠수함에서 상당한 양의 공기가 방출되기 때문이다.

다음으로, 공압 래머(rammer)에 의한 발사 시스템이 있다.

이 공압 래머는 실제로는 선축자재형 실린더 액추에이터이며, 이 액추에이터는 발사시 전개되는 피스톤을 사용하여 이동체를 기계적으로 튜브 밖으로 밀어낼 수 있다.

이런 종류의 시스템의 주된 단점은, 발사될 이동체의 후방에서 특정의 기계적 인터페이스가 필요하다는 것으로, 이 인터페이스는 비교적 큰 충격에 견딜 수 있어야 한다.

다음으로, 이동체의 자동 출발에 의한 발사 시스템이 있다.

이러한 발사 시스템은 그 자신의 수단을 사용해서 튜브를 떠날 수 있는 그러한 유형의 발사 방식을 위한 이동체에만 적용될 수 있다. 사실, 그러한 발사 방식에서, 이동체의 구동 수단이 작동되고 나서 사용되어 이동체가 튜브에서 떠날 수 있게 한다.

그러나, 그들은 물이 이동체의 전방에서부터 그의 후방으로 순환할 수 있도록 이동체보다 상당히 더 큰 튜브 직경 또는 튜브의 후방부에 있는 일반적으로 환형인 제3의 도어를 필요로 한다. 이 제3의 도어로 인해 이동체가 튜브를 떠날 때 주사기 효과를 피할 수 있다.

또, 이동체의 출구 속도가 비교적 낮아서 방출이 가능하게 되는 잠수함의 속도에 따라 발사 범위가 제한된다.

다음으로, 워터 램 시스템이 있다. 이 시스템은 일반적으로 수압으로 작동되어 외측 공동부 안에 있는 물을 어뢰 튜브의 후방, 즉 이동체의 후방 쪽으로 밀어 방출시키게 된다. 이러한 종류의 시스템이 중요한 점은 비접촉식 발사인 점에 있다.

그러나, 이러한 종류의 시스템은 부피가 매우 크고 또한 일반적으로 환형인 제3의 도어를 필요로 하는데, 이러한 도어는 발사 전후에 튜브를 정확히 실링할 수 없다는 추가적인 위험이 생기게 된다.

그리고 일반적으로 피스톤은 잠수함의 두꺼운 선체를 통과하는데 이 때문에 추가적인 복잡성과 위험성이 따른다.

마지막으로 워터 램 시스템과 유사한 터보펌프 시스템이 있다.

이는 피스톤 대신 터빈이 이동체 뒤의 물을 추진시킨다는 점에서 워터 램과 차이가 있다.

이 시스템의 단점은 가압 공기를 휠 안으로 분사하여 잠수함의 선체 내에서 터빈을 작동시킨다는데 있다.

이러한 작동으로 인해 분위기 압력이 급격히 증대되어 발사 위치에서 상당한 응축현상을 야기하게 된다.

이와 관련한 선행기술로, 국내 공개특허공보 제2012-0134064호(수중 이동체 발사 시스템, 2012.12.11. 공개)가 있다.

본 발명은, 피스톤 로드의 말단에 구비되어 피스톤 로드의 왕복 운동 시 해수와의 저항을 이용하여 발사관에 주수 작업을 수행하는 피스톤 헤드가 주수 작업시에는 해수와의 저항을 최대로 하여 주수 작업 효율을 향상하고, 주수 작업 완료 후 원위치로 복귀시에는 해수와의 저항을 저감하여 해수와의 저항으로 인한 소음과 진동을 감소할 수 있는 피스톤 구조체를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 피스톤의 원상복귀 시 저항을 감소하여 주수 작업을 위한 재준비를 신속히 할 수 있는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 실린더의 피스톤 구동에 의해 발사관 내부에 주수가 이루어지는 워터 램(water ram) 방식의 수중 이동체 발사장치에 있어서, 상기 실린더의 내부에서 전, 후방으로 왕복운동하는 피스톤 로드 및 상기 피스톤 로드의 말단에 구비되어 피스톤 로드의 전진 구동시에는 절첩되고, 피스톤 로드의 후진 구동시에는 상기 실린더의 단면적에 상응하는 면적으로 전개되는 피스톤 헤드를 포함한다.

상기 피스톤 헤드는, 외주연이 상기 실린더의 내주면에 밀착되며 중앙에 상기 피스톤 로드의 말단이 결합되고, 복수의 개구가 형성되는 프레임 및 상기 프레임에 힌지결합되어 상기 개구를 개폐하는 저항날개를 포함한다.

상기 피스톤 로드의 전진 구동 시 상기 저항날개가 접히도록 힌지구동 되어 상기 개구가 개방되고, 상기 피스톤 로드의 후진 구동 시 상기 저항날개가 전개되도록 힌지구동 되어 상기 개구가 폐쇄된다.

상기 개구의 내주연에는 상기 저항날개에 의해 개구 폐쇄시 상기 저항날개의 외주연이 밀착되는 실링부재가 더 구비된다.

상기 개구의 내주연은, 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성된다.

상기 저항날개의 외주연은, 상기 개구의 내주연에 밀착되도록 경사면이 형성된다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은, 피스톤 로드의 말단에 구비되어 피스톤 로드의 왕복 운동 시 해수와 의 저항을 이용하여 발사관에 주수 작업을 수행하는 피스톤 헤드가 주수 작업시에는 해수와의 저항을 최대로 하여 주수 작업 효율을 향상하고, 주수 작업 완료 후 원위치로 복귀시에는 해수와의 저항을 저감하여 해수와의 저항으로 인한 소음과 진동을 감소할 수 있는 효과가 있다.

그리고 피스톤의 원상복귀 시 저항을 감소하여 주수 작업을 위한 재준비를 신속히 할 수 있는 효과도 있다.

도 1은, 워터 램 방식의 발사장치를 도시한 도면.
도 2는, 본 발명에 따른 피스톤 구조체의 피스톤 헤드를 도시한 정면도.
도 3은, 발사관에 주수 작업을 수행하는 상태를 도시한 도면.
도 4는, 주수 작업 후 원위치로 복귀하는 피스톤 헤드를 도시한 도면.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은, 워터 램 방식의 발사장치를 도시한 도면이다.

워터 램 방식은 수중 이동체(1)가 장입되는 발사관(2) 내부에 주수, 즉 해수를 주입한 후에 발사를 하게 되는데, 이 때 발사관(2)에 주수를 위해 외부의 해수를 유입하여 상기 발사관(2)으로 주수하는 피스톤을 포함하는 실린더(3)가 구비된다.

도 1에서, 실린더(3)의 후방 외측은 발사관(2)의 후방 외측으로 이어져서 해수가 공급되고, 실린더(3)의 후방에서 삽입되는 피스톤 로드(10)가 전, 후로 왕복이동 하면 피스톤 로드(10)의 말단에 구비된 피스톤 헤드(20)에 의해 실린더(3) 내부로 유입된 해수가 발사관(2)으로 공급되는 방식이다.

여기에서 피스톤 헤드(20)가 실린더(3)의 후방으로 이동하여 발사관(2)에 주수 작업을 완료하면, 다시 실린더(3)의 전방으로 이동하여 원위치 되는데, 실린더(3) 내부에서 피스톤 헤드(20)의 면적으로 인해 저항이 생기고, 이로 인하여 피스톤 로드(10)의 원위치가 늦어지는 한편, 소음과 진동이 발생한다.

그러나, 본 발명의 피스톤 구조체는 상기 피스톤 로드(10)가 원위치로 복귀할 때 피스톤 헤드(20)에서 발생하는 저항을 저감하여 신속한 원상복귀 및 소음과 진동을 현저히 감소시킬 수 있는데 주요 기술적 특징이 있다.

도 2는, 본 발명에 따른 피스톤 구조체의 피스톤 헤드(20)를 도시한 정면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 수중 이동체(1) 발사장치의 피스톤 구조체를 설명하면, 실린더(3)의 피스톤 구동에 의해 발사관(2) 내부에 주수가 이루어지는 워터 램 방식의 수중 이동체(1) 발사장치에 있어서, 상기 실린더(3)의 내부에서 전, 후방으로 왕복운동하는 피스톤 로드(10) 및 상기 피스톤 로드(10)의 말단에 구비되어 피스톤 로드(10)의 전진 구동시에는 절첩되고, 피스톤 로드(10)의 후진 구동시에는 상기 실린더(3)의 단면적에 상응하는 면적으로 전개되는 피스톤 헤드(20)를 포함한다.

상기 피스톤 로드(10)는 실린더(3)의 외부에 구비되는 구동수단에 의해 실린더(3)의 내부에서 전, 후로 왕복이동 가능하게 구비된다.

상기 피스톤 헤드(20)는 상기 피스톤 로드(10)의 이동방향에 대하여 수직한 평면을 가지며, 바람직하게는, 실린더(3)의 단면적에 상응하는 면적으로 가지고 피스톤 헤드(20)의 외주연이 실린더(3)의 내주면에 밀착되게 형성된다.

특히, 피스톤 헤드(20)는, 외주연이 상기 실린더(3)의 내주면에 밀착되며 그 중앙에는 상기 피스톤 로드(10)의 말단이 결합되며, 피스톤 헤드(20)의 면적 내에는 복수의 개구(23)가 형성되는 프레임(21)이 구비된다.

그리고 상기 프레임(21)에 힌지결합되어 상기 개구(23)를 개폐하는 저항날개(22)를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤 헤드(20)는, 실린더(3)의 내주면에 밀착되는 프레임(21)을 구비하지 않고, 피스톤 로드(10)가 결합되는 부위를 제외한 나머지 부분이 모두 분할되어 피스톤 로드(10)가 결합된 부위를 중심으로 절첩 가능하게 구비되는 프레임(21)리스 형상일 수 있다.

그러나, 이러한 형상은 피스톤 로드(10)가 원상복귀될 때 실린더(3)의 내부에서 지지되지 못함에 따라 긴 바(bar) 형상의 피스톤 로드(10)가 심하게 유동될 수 있으므로 본 발명의 실시예와 같이 상기 프레임(21)을 구비하여 피스톤 로드(10)가 지지될 수 있도록 한다.

본 발명에서 상기 개구(23)는 피스톤 헤드(20)에 부채꼴 모양으로 관통형성되어 복수로 구비된다.

상기 개구(23)는, 피스톤 헤드(20)의 설계에 따라 도 2에서 도시하고 있는 바와 같은 서로 마주하고 있는 2피스 방식뿐 아니라 그 이상으로 형성되어 복수의 저항날개(22)를 장착할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 의한 피스톤 구조체는, 피스톤이 원상복귀 되기 위하여 피스톤 로드(10)가 실린더(3)의 전방으로 전진시에는 상기 저항날개(22)가 접히도록 힌지구동 되면서 상기 개구(23)가 개방된다.

이에 따라, 피스톤 로드(10)가 전진할 때 피스톤 헤드(20)의 면적으로 인한 저항이 감소하여 피스톤을 신속하게 원상복귀 시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 피스톤 헤드(20)의 저항을 감소함으로써 피스톤 로드(10) 전진 중 발생하는 유동 및 이로 인하여 실린더(3) 내부에서 발생하는 소음을 방지할 수 있는 효과가 있다.

발사관(2)에 주수를 위하여 피스톤 로드(10)가 후진 이동 할 때에는 피스톤 헤드(20)를 기준으로 하여 피스톤 로드(10) 측에 있는 해수와 저항날개(22)의 저항으로 인하여 상기 저항날개(22)가 전개되도록 힌지구동 되어 상기 개구(23)가 폐쇄된다.

이에 따라, 실린더(3) 내에서 피스톤 헤드(20)에 의해 해수가 후방으로 압축되면서 이 압력에 의해 실린더(3) 내의 해수가 발사관(2)으로 공급되는 주수 작업이 이루어진다.

도 3은, 발사관(2)에 주수 작업을 수행하는 상태를 도시한 도면이고, 도 4는, 주수 작업 후 원위치로 복귀하는 피스톤 헤드(20)를 도시한 도면이다.

본 발명의 피스톤 헤드(20)는, 피스톤 로드(10) 후진 이동시 저항날개(22)와 개구(23) 사이로 해수가 누수되어 피스톤의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 개구(23)의 내주연에는 저항날개(22)에 의한 개구(23) 폐쇄시 상기 저항날개(22)의 외주연이 밀착되는 실링부재(30)가 구비된다.

그리고 도 3 및 도 4에서 확인되는 바와 같이, 상기 개구(23)의 내주연이 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되고, 상기 저항날개(22)의 외주연은 개구(23)의 내주연에 밀착되도록 경사면이 형성된다.

이에 따라, 피스톤 로드(10)가 후진이동 하면, 저항날개(22)가 개구(23)를 폐쇄하도록 힌지구동 되는데, 이 때 피스톤 헤드(20)의 후방에서 작용하는 압력에 의해 테이퍼 형상인 개구(23)의 내주면에 저항날개(22)의 경사면이 더욱 밀착되어 기밀성을 향상하는 효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 수중 이동체(1) 발사장치의 피스톤 구조체를 이용함으로써, 피스톤 로드(10)가 후진하여 주수 작업을 수행할 때에는 해수에 대한 피스톤 헤드(20)의 저항을 최대로 하여 발사관(2)에 해수를 용이하게 주입할 수 있고, 피스톤 로드(10)가 전진하여 원상복귀 시에는 저항날개(22)가 접히면서 피스톤 헤드(20)의 저항을 저감함으로써 원위치로 신속이 이동할 수 있는 효과가 있다.

그리고 원위치로 이동시 피스톤 헤드(20)의 저항이 감소하여 진동 및 소음이 발생하지 않는 효과도 있다.

또, 피스톤 로드(10)가 전진할 때 저항날개(22)가 접히면서 개구(23)가 개방됨으로써 다음 주수 작업을 위한 해수가 피스톤 헤드(20)를 중심으로 피스톤 로드(10) 측으로 이동하는 이동로 역할을 하게 되어 피스톤 로드(10)의 신속한 원상복귀와 함께 실린더(3)에 해수의 신속한 충전을 할 수 있는 효과도 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

1 : 수중 이동체
2 : 발사관
3 : 실린더
10 : 피스톤 로드
20 : 피스톤 헤드
21 : 프레임
22 : 저항날개
23 : 개구
30 : 실링부재

Claims (6)

1. 실린더의 피스톤 구동에 의해 발사관 내부에 주수가 이루어지는 워터 램(water ram) 방식의 수중 이동체 발사장치에 있어서,
   상기 실린더의 내부에서 전, 후방으로 왕복운동하는 피스톤 로드; 및
   상기 피스톤 로드의 말단에 구비되어 피스톤 로드의 전진 구동시에는 절첩되고, 피스톤 로드의 후진 구동시에는 상기 실린더의 단면적에 상응하는 면적으로 전개되는 피스톤 헤드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤 헤드는,
   외주연이 상기 실린더의 내주면에 밀착되며 중앙에 상기 피스톤 로드의 말단이 결합되고, 복수의 개구가 형성되는 프레임; 및
   상기 프레임에 힌지결합되어 상기 개구를 개폐하는 저항날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤 로드의 전진 구동 시 상기 저항날개가 접히도록 힌지구동 되어 상기 개구가 개방되고, 상기 피스톤 로드의 후진 구동 시 상기 저항날개가 전개되도록 힌지구동 되어 상기 개구가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 개구의 내주연에는 상기 저항날개에 의해 개구 폐쇄시 상기 저항날개의 외주연이 밀착되는 실링부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 개구의 내주연은, 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 저항날개의 외주연은, 상기 개구의 내주연에 밀착되도록 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 이동체 발사장치의 피스톤 구조체.

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