KR102062654B1 - 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법 - Google Patents

접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법 Download PDF

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Abstract

날개 전개 종속 운동 장치가 개시된다. 상기 날개 전개 종속 운동 장치는, 발사체 몸체, 상기 발사체 몸체의 말단에 장착되는 2개 이상의 날개, 및 상기 2개 이상의 날개가 이탈되지 않도록 상기 말단에 결합되는 장착 결합링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 2개 이상의 날개는 접힘 날개인 것을 특징으로 한다.

Description

접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법{Apparatus for constrained unfolding motion of fin for projectiles with folded fin and Method for assembling the same}
본 발명은 발사체의 날개 전개 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개에 대한 종속 운동을 구현하는 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 간단한 기구적 메커니즘을 이용하여 날개 전개 운동을 종속화시키는 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법에 대한 것이다.
접힘 날개를 이용하여 비행 안정성을 가지는 발사체의 경우, 발사 직후 빠른 시간 안에 날개가 전개되어 발사체의 비행 안정성을 확보해야 한다. 날개 전개가 실패하여 발사체의 비행 안정성을 확보하지 못할 경우, 정상 비행을 위한 양력 상실을 초래하여 비행실패에 이르게 된다.
빠른 시간에 날개 전개를 위해서 발사체의 운용 및/또는 비행 특성에 따라 토션 스프링, 토션바, 혹은 전기식, 유/공압식 작동기 등을 이용한 날개 전개장치가 사용된다. 이와 같은 날개 전개장치는 날개 1개에 독립적으로 적용하는 장치로 다수의 날개를 가진 발사체의 경우 날개 각각에 동일한 장치를 장착하여야 한다.
한편, 대부분의 발사체의 경우 발사관 혹은 발사대를 이탈하는 순간에 중력 및 발사대와 발사체 간의 간섭에 의한 힘 등에 의해 발사체의 진행방향과 발사체의 종축간의 각도 차이가 발생하는데 이를 받음각이라고 한다.
발사초반에 발생하는 받음각에 의해 날개 전개시 공기역학적으로 날개에 작용하는 힘이 상이하게 된다. 받음각에 의해서 발생하는 공기역학적인 힘은 일부 날개는 날개전개를 도와주는 방향으로, 일부 날개에는 날개전개를 방해하는 방향으로 작용할 수 있다.
독립된 전개 장치는 날개별로 동일한 전개력을 부여하지만 공기역학적으로 날개에 작용하는 힘이 다르다. 따라서, 날개별로 전개 시간에 차이가 발생하게 되고 발사체의 속도가 빠를 경우에는 일부 날개는 전개되고 일부 날개는 전개가 되지 않는 현상이 발생할 수도 있다.
또한, 날개 전개 실패 현상이 발생하지 않더라도 날개 전개 시간이 날개별로 상이할 경우 발사 초반에 발생하였던 받음각은 더 증가하게 되고 이로 인한 속도 감소에 의해 발사체의 사거리에 영향을 미치게 된다.
이를 해결하기 위해서 기어를 이용한 날개 전개 운동 동기화 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이러한 방식의 경우, 기어 형태로 날개 힌지부를 가공하고 날개 힌지부 기어를 연결하는 축기어를 가공하는 것은 제작 비용 상승을 초래한다.
1.한국등록특허 제10-1833681호(등록: 2018.02.22) 2.한국공개특허 제10-2018-0086123호 3.국제공개특허 제WO2002079716호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개에 대한 종속 운동을 구현하는 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 간단한 기구적 메커니즘을 이용하여 날개 전개 운동을 종속화시키는 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개에 대한 종속 운동을 구현하는 날개 전개 종속 운동 장치를 제공한다.
상기 날개 전개 종속 운동 장치는,
발사체 몸체;
상기 발사체 몸체의 말단에 장착되는 2개 이상의 날개; 및
상기 2개 이상의 날개가 이탈되지 않도록 상기 발사체 몸체의 말단에 결합되는 장착 결합링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 2개 이상의 날개는 접힘 날개인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발사체 몸체의 말단 원주면에는 상기 2개 이상의 날개를 결합하기 위한 날개 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발사체 몸체의 말단 측면에는 상기 장착 결합링을 장착하기 위한 결합링 끼움부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 전개 종속 운동 장치는, 상기 결합링 끼움부 및 상기 장착 결합링 사이에 배치되는 회전링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2개 이상의 날개는, 날개 몸체; 및 상기 날개 몸체의 하단면에 일체로 형성되어 회전 운동이 가능한 날개 힌지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 힌지부의 말단면에는 돌출되며 중앙 단면이 원형인 회전링 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 힌지부의 일부 측면에는 회전 운동을 미리 정해진 일정 각도로 제한하는 직사각 형상의 평탄면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전링 결합부의 중심축은 날개 힌지부의 중심축에서 일정 거리 편심되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전링에는 상기 회전링 결합부가 삽입 결합되는 날개 결합홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 결합홀은 경기장 트랙 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 결합홀은 상기 회전링 결합부가 상기 회전링의 반경방향으로 간섭없이 미끄러짐 운동이 가능하도록 상기 회전링 결합부의 직경보다 큰 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개 결합홀의 폭은 상기 날개 힌지부의 회전운동이 상기 회전링의 회전운동으로 전달 가능하도록 상기 회전링 결합부의 직경과 동일하거나 유사한 크기인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 발사체 몸체를 준비하는 단계; (b) 상기 발사체 몸체의 말단에 2개 이상의 날개가 장착되는 단계; 및 (c) 상기 2개 이상의 날개가 이탈되지 않도록 상기 말단에 장착 결합링이 장착되는 단계;를 포함하는 날개 전개 종속 운동 장치의 조립 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 날개 전개 운동을 종속화시키면 받음각이 발생하는 상황에서도 일부 날개의 전개 실패를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 날개 전개 시간을 동일하게 할 수 있기 때문에 날개 전개 시간 다름으로 인해 발생할 수 있는 발사체의 받음각 증가에 의한 발사체의 속도 감소 현상을 방지할 수 있다는 점을 들 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 기존의 방법에 비해 구성품들의 형상이 단순하기 때문에 제작 비용 절감에 효과적이다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개전의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개후의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발사체 몸체의 사시도이다.
도 4a는 도 1 및 도 2에 도시된 날개의 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 날개의 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 회전링의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 장착 결합링의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 장착 결합링을 Ⅱ-Ⅱ' 축으로 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치의 분해 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 날개 전개 종속 운동 장치를 Ⅰ-Ⅰ'축으로 절개한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개 종속 운동 장치의 조립 과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치 및 이의 조립 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 날개(110) 전개전의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 발사체 몸체(120)의 말단에는 결합링(130)이 장착되어 날개(110)가 발사체 몸체(120)에서 이탈되는 것을 방지한다. 날개(110)가 발사체 몸체(120)의 원주면을 따라 발사체 몸체(120)의 표면에 붙어 있는 상태이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 날개(110) 전개후의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 날개(110)가 발사체 몸체(120)로부터 완전히 전개된 상태이다. 즉, 4개의 날개(110)가 일정간격으로 서로 배치되어 일정 각도(예를 들면 90ㅀ을 들 수 있음)씩 완전하게 전개된 상태이다.
날개(110)는 접었다 전개될 수 있는 접힘 날개이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발사체 몸체(120)의 사시도이다. 도 3을 참조하면, 발사체 몸체(120)의 말단 원주면에는 날개(110)를 결합하기 위한 날개 결합홈(322)이 형성되고, 발사체 몸체(120)의 말단 측면에는 장착 결합링(130)을 장착하기 위한 결합링 끼움부(324)가 돌출 형성된다. 즉, 발사체 몸체(120)의 말단 측면과 단차를 두고 결합링 끼움부(324)가 형성되어 돌출된다.
도 4a는 도 1 및 도 2에 도시된 날개(110)의 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 날개의 측면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 날개(110)는, 날개 몸체(410), 날개 몸체(410)의 하단면에 일체로 형성되어 날개(110)가 회전 운동이 가능하도록 날개 힌지부(412)로 구성될 수 있다. 이 날개 힌지부(412)의 말단면에는 중앙 단면이 원형인 돌출되어 있는 회전링 결합부(414)가 형성된다. 회전링 결합부(414)의 중심축은 날개 힌지부(412)의 중심축에서 일정 거리 편심되어 위치한다. 즉, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 회전링 결합부(414)의 중심축은 거의 날개 힌지부(412)의 맨 하단에 위치될 수 있다.
날개 힌지부(412)는 날개 결합홈(도 3의 322)에 삽입 체결되기 위해 원형바 형상이 될 수 있다. 즉, 도 4b에 도시된 바와 같이, 안쪽으로는 온전한 형태이고 일부가 날개 몸체(410)의 하단면에 일체로 형성된다. 특히, 날개 힌지부(412)의 일부 바깥면에는 직사각 형상의 평탄면(412-1)이 형성된다. 이 평탄면(412-1)은 날개(110)가 일정 각도 이상으로 전개되지 않도록 한다. 즉, 이 평탄면(412-1)이 날개 결합홈(322)의 내면벽에 밀착되면서 더 이상 날개(110)(더 정확하게는 날개 힌지부(412))의 회전이 이루어지지 않게 된다.
날개(110)는 중앙 단면이 부채꼴에서 원의 둘레 일부를 의미하는 원호 형상이 될 수 있다. 또한, 도 4a 및 도 4b의 후면의 경우, 날개 힌지부(412)는 날개 결합홈(322)에 후방에서부터 끼워짐으로 별도의 회전링 결합부(414)가 구성될 필요가 없다.
도 5는 도 1에 도시된 회전링(500)의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 회전링(500)은 장착 결합링(130)의 내측에 삽입되어 결합링 끼움부(324)에 장착된다. 회전링(500)에는 각 날개(110)의 회전링 결합부(414)와 결합되는 날개 결합홀(542)이 있으며 날개 결합홀(542)은 회전링 결합부(414)가 회전링(500)의 반경방향으로 간섭 없이 미끄러짐 운동이 가능하도록 회전링 결합부(414)의 직경보다 큰 길이(L)를 가지고 있다. 즉, 또한 날개 결합홀(542)의 폭(D)은 날개(110)(엄밀하게는 날개 힌지부(412))의 회전운동이 회전링(500)의 회전운동으로 전달 가능하도록 회전링 결합부(414)의 직경과 동일하거나 유사한 크기를 가질 수 있다. 즉, 날개 결합홀(542)은 경기장 트랙 형상이 될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 장착 결합링(130)의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 장착 결합링을 Ⅱ-Ⅱ' 축으로 절개한 단면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 장착 결합링(130)은 결합링 몸체(630), 회전링(500)이 위치하여 회전링(500)이 자유롭게 회전 운동을 할 수 있도록 하는 회전링 장착부(634)와 발사체 몸체(120)와 결합되는 발사체 몸체 결합부(632)가 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치의 분해 사시도이다. 도 8을 참조하면, 발사체 몸체(120)로부터, 날개(110), 회전링(500), 장착 결합링(130)이 순착적으로 분리된다.
도 9는 도 1에 도시된 날개 전개 종속 운동 장치를 Ⅰ-Ⅰ'축으로 절개한 단면도이다. 도 9를 참조하면, 회전링(500)은 장착 결합링(130)의 회전링 장착부(634)에 장착되어, 장착 결합링(130)과 발사체 몸체(120) 사이에 위치한다. 장착 결합링(130)의 발사체 몸체 결합부(632)와 결합링 끼움부(324)는 맞닿아 움직이지 않도록 고정된다. 고정방식은 나사산 결합, 용접, 볼팅 등이 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개 과정을 보여주는 도면이다. 즉, 도 10은 날개 전개 운동을 종속화하는 원리를 도식화한 모습이다. 부연하면, 날개 전개전 모습(1010), 날개 전개중 모습(1020), 날개 전개 완료 모습(1030)이다. 도 10을 참조하면, 날개(110)가 날개 힌지부(412)의 중심축을 기준으로 회전할 때 날개를 회전하게 하는 제 1 회전 모멘트(M1)에 의해 회전링 결합부(414)와 날개 결합홀(542)의 접촉면에 힘(F)이 발생한다. 힘(F)은 회전링(500)에 제 2 회전 모멘트(M2)를 발생시켜 회전링(500)을 발사체 몸체(120)의 중심축 기준으로 회전하게 한다. 따라서 회전링(500)에 의해서 같은 방식으로 결합되어 있는 다른 날개(110) 역시 회전링이 회전함에 의해서 전개 운동이 발생하고 이로써 모든 날개의 전개 운동은 종속화된다.
발사 초기 받음각을 가지는 발사체는 날개(110) 전개시 날개(110)별로 작용하는 공기역학적 힘이 다르다. 따라서, 동일한 전개력을 가진 전개 장치를 사용하더라고 회전 모멘트(M1)는 날개별로 상이하지만 회전링에 의한 결합 구조로 M2라는 하나의 모멘트로 변환되고 이 모멘트는 각 날개별로 동일한 전개력으로 변환되기 때문에 모든 날개는 동일한 전개 운동을 하게 된다.
이는 받음각을 가지는 발사체의 일부 날개의 전개 실패를 방지할 수 있고 날개 전개 시간을 동일하게 하여 상이한 날개 전개 시간에서 기이한 받음각 증가에 의한 발사체의 속도 감소 현상을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 날개 전개 종속 운동 장치의 조립 과정을 보여주는 순서도이다. 도 11을 참조하면, 발사체 몸체(120)를 준비하고, 구성품들의 결합구조로 날개(110)를 발사체 몸체(120)의 날개 결합홈(322)과 결합한다(단계 S1110,S1120). 이후, 날개(110)의 회전링 결합부(414)가 날개 결합홀(542)에 삽입되도록 회전링(500)이 끼워진다(단계 S11130). 그리고 날개(110)와 회전링(500)이 이탈 되지 않도록 장착 결합링(130)을 발사체 몸체(120)와 체결된다(단계 S1140).
100: 날개 전개 종속 운동 장치
110: 날개
120: 발사체 몸체
130: 장착 결합링
322: 날개 결합홈
324: 결합링 끼움부
412: 날개 힌지부
414: 회전링 결합부
500: 회전링

Claims (13)

  1. 발사체 몸체(120);
    상기 발사체 몸체(120)의 말단에 장착되는 2개 이상의 날개(110); 및
    상기 2개 이상의 날개(110)가 이탈되지 않도록 상기 발사체 몸체(120)의 말단에 결합되는 장착 결합링(130);을 포함하며, 상기 2개 이상의 날개(110)는 접힘 날개이며,
    상기 발사체 몸체(120)의 말단 원주면에는 상기 2개 이상의 날개(110)를 결합하기 위한 날개 결합홈(322)이 형성되고,
    상기 발사체 몸체(120)의 말단 측면에는 상기 장착 결합링(130)을 장착하기 위한 결합링 끼움부(324)가 돌출 형성되고,
    상기 결합링 끼움부(324) 및 상기 장착 결합링(130) 사이에 배치되는 회전링(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 날개(110)는,
    날개 몸체(410); 및 상기 날개 몸체(410)의 하단면에 일체로 형성되어 회전 운동이 가능한 날개 힌지부(412);를 포함하는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 날개 힌지부(412)의 말단면에는 돌출되며 중앙 단면이 원형인 회전링 결합부(414)가 형성되는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 날개 힌지부(412)의 일부 측면에는 회전 운동을 미리 정해진 일정 각도로 제한하는 직사각 형상의 평탄면(412-1)이 형성되는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전링 결합부(414)의 중심축은 날개 힌지부(412)의 중심축에서 일정 거리 편심되어 위치하는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전링(500)에는 상기 회전링 결합부(414)가 삽입 결합되는 날개 결합홀(542)이 형성되는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 날개 결합홀(542)은 경기장 트랙 형상인 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 날개 결합홀(542)은 상기 회전링 결합부(414)가 상기 회전링(500)의 반경방향으로 간섭없이 미끄러짐 운동이 가능하도록 상기 회전링 결합부(414)의 직경보다 큰 길이(L)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 날개 결합홀(542)의 폭(D)은 상기 날개 힌지부(412)의 회전운동이 상기 회전링(500)의 회전운동으로 전달 가능하도록 상기 회전링 결합부(414)의 직경과 동일하거나 유사한 크기인 것을 특징으로 하는 접힘 날개를 가진 발사체의 날개 전개 종속 운동 장치.
  13. (a) 발사체 몸체(120)를 준비하는 단계;
    (b) 상기 발사체 몸체(120)의 말단에 2개 이상의 날개(110)가 장착되는 단계; 및
    (c) 상기 2개 이상의 날개(110)가 이탈되지 않도록 상기 발사체 몸체(120)의 말단에 장착 결합링(130)이 장착되는 단계;를 포함하며, 상기 2개 이상의 날개(110)는 접힘 날개이며,
    상기 발사체 몸체(120)의 말단 원주면에는 상기 2개 이상의 날개(110)를 결합하기 위한 날개 결합홈(322)이 형성되고,
    상기 발사체 몸체(120)의 말단 측면에는 상기 장착 결합링(130)을 장착하기 위한 결합링 끼움부(324)가 돌출 형성되고,
    상기 결합링 끼움부(324) 및 상기 장착 결합링(130) 사이에 회전링(500)이 배치되는 것을 특징으로 하는 날개 전개 종속 운동 장치의 조립 방법.
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