KR102143955B1 - 유도탄 날개 구동 장치 - Google Patents

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KR102143955B1
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김광태
김홍철
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국방과학연구소
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    • F42B10/02—Stabilising arrangements
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Abstract

일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치는, 유도탄 바디에 대해 유도탄 날개를 회전 및 고정시키기 위한 유도탄 날개 구동 장치이며, 상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되고, 상기 유도탄 날개를 지지하는 크랭크; 및 상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더와 함께 1자유도로 운동하며, 상기 슬라이더의 위치에 따라 상기 크랭크를 고정시키거나 상기 크랭크로부터 분리되는 고정 파트를 포함한다.

Description

유도탄 날개 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING WING OF MISSILE}
아래의 설명은 유도탄 날개 구동 장치에 관한 것이다.
현대의 전쟁 양상이 점차 유인에서 무인으로, 그리고 전투원 개인의 생존 능력 및 임무 능력을 극대화시키는 방향으로 변화함에 따라 소형전술유도무기의 개발 및 전술배치 필요성이 제고되고 있다. 소형전술유도무기의 개발의 핵심은 유도탄의 소형화이며, 이 소형화된 유도탄은 전투원 개개인에 의해 운용되거나, 드론 및 로봇 등 무인화 장비에 탑재되어 운용될 수 있다. 현재 국내외에서 직경 40mm 미만의 초소형 유도탄 개발이 진행되고 있지만, 아직은 여러 기술적 장벽으로 인한 개발완료 및 전술배치가 미비한 상황이다.
초소형 유도탄 개발의 가장 큰 기술적 장벽 중 하나는 날개 구동장치의 소형화이다. 현재 국내외에서 개발중인 대표적인 구동장치의 구동방식은 압전소자를 활용한 압전식 구동장치와 전기모터를 이용하는 전기식 구동장치이다. 유압식-공압식 구동장치는 대형 유도무기에 적합하지만 시스템의 부피가 크고 부피-중량 대비 출력효율이 낮아 초소형 유도탄에는 적합하지 않다. 또한 현재 개발이 진행되고 있는 압전식 구동장치의 경우에도 구동변위가 작고, 힘 전달 효율이 좋지 않으며 고전압 제어 등 다종의 부가장치를 필요로 하여 초소형 유도탄에 적용이 쉽지 않은 실정이다. 반면, 전기식 구동장치의 경우 부피-중량 대비 출력 효율이 좋고 제어가 용이해, 초소형 유도탄 개발에 전기식 구동장치의 적용이 시도되고 있다.
전기식 구동장치는 기본적으로 동력을 발생시키는 전기모터, 감속기 혹은 링크 구조에 의한 힘 전달 메커니즘, 그리고 회전변위를 계측하는 위치센서 등으로 구성된다. 이 전기식 구동장치는 유도탄의 운용개념과 유도조종기법에 따라 구동장치의 수, 최대 힌지모멘트, 최대 각속도, 구동장치의 중량 및 부피 등 그 세부 설계조건이 결정된다. 일반적으로 유도탄은 날개구동장치 외에도 유도조정에 필요한 탐색기 및 항법센서, 유도조종 연산을 위한 제어장치, 추력을 얻기 위한 추진기관, 그리고 제어장치 및 구동장치에 전력을 공급하기 위한 배터리 등의 구성품을 갖는다. 비록 유도탄이 소형화되더라도 그 구성품의 종류는 변함이 없어, 소형화 될수록 내장되는 배터리의 용량은 제한되며, 구동장치에 할당되는 공간도 줄어들게 된다. 이러한 구동장치의 공급전력 및 공간의 제약은 구동장치 설계의 난이도를 높이며, 이로 인해 최대 힌지모멘트 등 구동장치가 설계목표를 미충족시킬 경우 역으로 구동장치가 유도탄의 운용개념 및 유도조종기법에 영향을 미치게 된다.
일 실시 예의 목적은 하나의 액츄에이터만으로 유도탄 날개의 고정과 유도탄 날개의 방향 전환을 동시에 수행함으로써, 구동 장치의 에너지 소모를 최소화시켜 배터리의 용량을 줄이고, 구동 장치의 공간 활용을 최적화시켜 공간 대비 출력 효율을 높일 수 있는 유도탄 날개 구동 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치는, 유도탄 바디에 대해 유도탄 날개를 회전 및 고정시키기 위한 유도탄 날개 구동 장치이며, 상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되고, 상기 유도탄 날개를 지지하는 크랭크; 및 상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더와 함께 1자유도로 운동하며, 상기 슬라이더의 위치에 따라 상기 크랭크를 고정시키거나 상기 크랭크로부터 분리되는 고정 파트를 포함한다.
상기 고정 파트는, 상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되는 베이스 링크; 및 상기 베이스 링크가 상기 슬라이더의 슬라이딩에 따라 운동하도록, 상기 슬라이더 및 베이스 링크를 연결하는 커플링 링크를 포함하고, 상기 베이스 링크는, 상기 슬라이더가 슬라이딩 하는 동안, 상기 유도탄 바디에 대해 회전 운동할 수 있다.
상기 고정 파트가 상기 크랭크에 접촉하여 상기 크랭크를 고정한 상태에서의 상기 슬라이더의 위치를 중립 위치라고 할 때, 상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 제 1 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되고, 상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 슬라이딩 하는 동안 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리될 수 있다.
상기 커플링 링크 중 상기 베이스 링크에 회전 가능하게 연결된 부분은, 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결된 부분 보다 상기 크랭크로부터 멀리 이격될 수 있다.
상기 슬라이더는, 상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이더 바디; 상기 슬라이더 바디로부터 돌출 형성되고, 상기 고정 파트를 지지하는 돌출 파트; 및 상기 슬라이더 바디에 구비되고, 상기 크랭크를 지지하는 슬라이더 축을 포함할 수 있다.
상기 슬라이더 축과 상기 크랭크 사이에는 백래시(backlash)가 존재할 수 있다.
상기 돌출 파트는 상기 슬라이더 바디를 기준으로 상기 유도탄 날개의 반대편에 구비될 수 있다.
상기 고정 파트는, 상기 베이스 링크에 회전 가능하게 연결되는 연결 링크; 및 상기 연결 링크에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더 바디의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 슬라이딩 하는 보조 링크를 더 포함할 수 있다.
상기 유도탄 날개 구동 장치는, 상기 유도탄 바디에 연결되고, 상기 보조 링크의 슬라이딩을 가이드하는 링크 가이드를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치는, 유도탄 바디에 대해 유도탄 날개를 회전 및 고정시키기 위한 유도탄 날개 구동 장치이며, 상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이더 바디와, 상기 슬라이더 바디에 구비되는 슬라이더 축을 포함하는 슬라이더; 상기 슬라이더 축에 연결되고, 상기 유도탄 날개를 지지하는 크랭크; 상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더와 함께 1자유도로 운동하며, 상기 슬라이더의 위치에 따라 상기 크랭크를 고정시키거나 상기 크랭크로부터 분리되는 고정 파트; 및 상기 유도탄 바디에 배치되고, 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키기 위한 동력을 생성하는 액츄에이터를 포함하고, 상기 슬라이더 축 및 크랭크 사이에는 백래시(backlash)가 존재한다.
상기 고정 파트는, 상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되는 베이스 링크; 및 상기 베이스 링크가 상기 슬라이더의 슬라이딩에 따라 운동하도록, 상기 슬라이더 및 베이스 링크를 연결하는 커플링 링크를 포함하고, 상기 베이스 링크는, 상기 슬라이더가 슬라이딩 하는 동안, 상기 유도탄 바디에 대해 회전 운동할 수 있다.
상기 고정 파트가 상기 크랭크에 접촉하여 상기 크랭크를 고정한 상태에서의 상기 슬라이더의 위치를 중립 위치라고 할 때, 상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 제 1 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되고, 상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 슬라이딩 하는 동안 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리될 수 있다.
일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치는, 하나의 액츄에이터만으로 유도탄 날개의 고정과 유도탄 날개의 방향 전환을 동시에 수행함으로써, 구동 장치의 에너지 소모를 최소화시켜 배터리의 용량을 줄이고, 구동 장치의 공간 활용을 최적화시켜 공간 대비 출력 효율을 높일 수 있다.
구체적으로, 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치를 통해 다음과 같은 기술적 효과를 얻을 수 있다.
궤도 비행 시 브레이크를 통한 중립 위치 자세 제어에 소모되는 에너지 소모를 최소화시킬 수 있다. 또한, 이러한 에너지 소모의 최소화를 통해 초소형 유도탄의 배터리 사이즈를 최소화시키거나, 에너지 절감분 만큼 더욱 높은 출력의 전기 모터를 선택할 수 있다. 즉, 이러한 에너지 절감분은 초소형 유도탄의 설계 여유로 활용될 수 있다. 그리고, 별도의 전기 모터 없이 단순한 다관절 링크 기구를 통해 브레이크가 동작하게 되므로, 추가적인 전기모터 및 모터제어장치 등의 설계 복잡도 및 비용을 증가시키지 않을 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 유도탄이 시작 지점으로부터 목표 지점까지 비행하는 모습을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 유도탄을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치가 중립 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 슬라이더가 중립 상태로부터 +x 방향으로 슬라이딩한 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 슬라이더가 중립 상태로부터 -x 방향으로 슬라이딩한 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 8은 도 7의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 유도탄 날개의 동작 원리를 설명하기 위해 도시된 유도탄 날개 구동 장치의 측면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 고정 파트의 동작 원리를 설명하기 위해 도시된 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 유도탄이 시작 지점으로부터 목표 지점까지 비행하는 모습을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 유도탄은 시작 지점(S)으로부터 목표 지점(T)까지 비행할 수 있다. 유도탄은 일반적으로 시작 지점(S)에서부터 목표 지점(T)까지의 총 거리의 대략 90%의 거리(D1)를 날개를 중립 위치에 고정시킨 상태로 비행할 수 있다. 유도탄은 목표 지점(T)에 근접한 나머지 10%의 거리(D2) 동안 날개를 구동하여 비행 경로를 정밀하게 수정할 수 있다.
이하 설명하는 일 실시 예에 다른 유도탄 날개 구동 장치는 그 동력원으로 유도탄 날개의 방향을 전환하기 위한 동력원만을 사용할 뿐, 별도로 유도탄 날개를 고정시키기 위한 동력원을 사용하지 않는다. 유도탄 날개 구동 장치는 구조적으로 유도탄 날개를 중립 위치에서 고정시킬 수 있다. 이와 같은 방식을 통해, 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치는 총 비행 거리의 대략 90%의 거리를 비행하는 동안 에너지 소비를 비약적으로 줄일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 유도탄을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2를 참조하면, 유도탄(100)은 유도탄 바디(110) 및 유도탄 날개(120)를 포함할 수 있다. 유도탄 바디(110)는 복수 개의 유도탄 날개(120)를 포함할 수 있으나, 설명의 편의를 위해 오직 1개의 유도탄 날개(120)만을 도시하였으며, 1개의 유도탄 날개(120)를 기준으로 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치에 대해 설명하기로 한다. 또한, 유도탄 날개 구동 장치(120)의 유도탄 날개는 공기 저항을 최소화하도록 유선형으로 형성될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 직육면체 형상으로 도시했음을 밝혀 둔다.
도 3은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치가 중립 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 4는 도 3의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다. 도 3 및 도 4는 유도탄 날개 구동 장치를 상세하기 도시하기 위해 유도탄 바디(110)의 외벽이 절개된 모습을 도시한 도면임을 밝혀 둔다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 유도탄 날개 구동 장치는 유도탄 바디(110) 내부에 구비되어 유도탄 날개(120)를 구동할 수 있다. 유도탄 날개 구동 장치는 유도탄 바디(110)에 대해 유도탄 날개(120)를 회전 및 고정시킬 수 있다. 유도탄 날개 구동 장치는 유도탄 날개(120)를 중립 위치로 자세 제어하기 위한 별도의 동력원을 구비하지 않는다. 유도탄 날개 구동 장치는 다관절 링크 구조를 통해 유도탄 날개(120)를 중립 위치로 자세 제어할 수 있다. 유도탄 날개 구동 장치는 슬라이더(11), 크랭크(12), 고정 파트(13) 및 액츄에이터(14)를 포함할 수 있다.
유도탄 날개(120)는 날개 파트(128) 및 지지 로드(129)를 포함할 수 있다. 유도탄 날개(120)의 지지 로드(129)는 유도탄 바디(110)를 관통할 수 있다. 지지 로드(129)는 유도탄 바디(110)에 대해 회전할 수 있다. 날개 파트(128)는 유도탄 바디(110)의 외측에 구비될 수 있다.
슬라이더(11)는 유도탄 바디(110)에 대해 슬라이딩 가능하다. 슬라이더(11)는 유도탄 날개(120)를 회전시키기 위해 동작한다. 슬라이더(11)가 중립 위치에 있을 때 유도탄 날개(120)는 고정 파트(13)에 의해 고정되고, 슬라이더(11)가 중립 위치로부터 벗어날 경우 유도탄 날개(120)는 더 이상 고정 파트(13)로부터 고정되지 않고 방향이 전환되게 된다. 여기서, "중립 위치"란, 고정 파트(13)가 크랭크(12)에 접촉하여 크랭크(12)를 고정한 상태에서의 슬라이더(11)의 위치를 의미한다. 슬라이더(11)는 슬라이더 바디(111), 돌출 파트(112) 및 슬라이더 축(113)을 포함할 수 있다.
슬라이더 바디(111)는 유도탄 바디(110)에 대해 슬라이딩 가능하다. 예를 들어, 유도탄 바디(110)는 슬라이더 바디(111)의 일부를 수용하고, 슬라이더 바디(111)가 1자유도로 슬라이딩 할 수 있도록 가이드하는 바디 가이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬라이더 바디(111)의 길이 방향은 유도탄의 비행 방향과 대략 유사할 수 있다. 슬라이더 바디(111)는 후술하는 액츄에이터(14)로부터 동력을 전달받아 유도탄 바디(110)에 대해 슬라이딩할 수 있다.
돌출 파트(112)는 슬라이더 바디(111)로부터 돌출 형성되고, 고정 파트(13)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 돌출 파트(112)는 슬라이더 바디(111)의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 슬라이더 바디(111)로부터 돌출 형성될 수 있다. 슬라이더 바디(111) 및 돌출 파트(112)는 대략 'ㅓ'자 형상으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 슬라이더(11)는 유도탄 바디(110) 내측에서 작은 면적만을 차지할 수 있으면서도, 그 무게를 작게 형성할 수 있다.
돌출 파트(112)는 슬라이더 바디(111)를 기준으로 유도탄 날개(120)의 반대편에 구비될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 슬라이더 바디(111)에 인가되는 하중이 양측으로 골고루 분포될 수 있어서 구조적 안정성이 향상될 수 있다.
슬라이더 축(113)은 슬라이더 바디(111)에 구비되고, 크랭크(12)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 슬라이더 축(113)은 슬라이더 바디(111)로부터 돌출 형성될 수 있다. 크랭크(12)는 슬라이더 축(113)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
슬라이더 축(113) 및 크랭크(12) 사이에는 백래시(backlash)가 존재할 수 있다. 다시 말하면, 슬라이더 축(113) 및 크랭크(12)는 유격없이 연결되는 것이 아니라, 어느 정도 유격을 갖고 연결된다. 슬라이더(11)가 중립 위치에 있는 동안에도 슬라이더 축(113) 및 크랭크(12) 사이에는 백래시가 있을 수 있다. 이러한 백래시로 인해, 중립 위치에서 슬라이더(11)는 크랭크에 직접적으로 동력을 전달할 수 없다. 중립 위치에서는 고정 파트(13)만이 크랭크(12), 즉 유도탄 날개(120)에 영향을 미친다.
크랭크(12)는 슬라이더(11)에 회전 가능하게 연결되고, 유도탄 날개(120)를 지지할 수 있다. 크랭크(12)는 슬라이더 축(113)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 크랭크(12) 및 슬라이더 축(113) 사이에는 백래시가 존재할 수 있다. 크랭크(12)는 유도탄 날개(120)를 고정할 수 있다. 유도탄 날개(120)의 회전은 크랭크(12)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 크랭크(12)가 고정 파트(13)에 의해 고정되어 있는 동안, 유도탄 날개(120)는 고정되어 있을 수 있다. 한편, 크랭크(12)가 슬라이더(11)에 의해 회전될 경우, 유도탄 날개(120)는 회전될 수 있다.
고정 파트(13)는 유도탄 바디(110)에 회전 가능하게 연결되고, 슬라이더(11)와 함께 1자유도로 운동하며, 슬라이더(11)의 위치에 따라 크랭크(12)를 고정시키거나 크랭크(12)로부터 분리될 수 있다. 고정 파트(13)는 슬라이더(11)의 슬라이딩에 구속되어 운동할 수 있다. 고정 파트(13)는, 슬라이더(11)가 중립 위치로부터 제 1 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 크랭크(12)로부터 분리될 수 있다. 고정 파트(13)는, 슬라이더(11)가 중립 위치로부터 제 1 방향에 대해 반대 방향인 제 2 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 크랭크(12)로부터 분리될 수 있다. 고정 파트(13)는 베이스 링크(131), 커플링 링크(132) 및 접촉 패드(133)를 포함할 수 있다.
베이스 링크(131)는 유도탄 바디(110)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 베이스 링크(131)는 슬라이더 바디(111)의 슬라이딩 방향에 수직한 방향으로 구비되어 있는 축을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 베이스 링크(131)는, 슬라이더(11)가 슬라이딩하는 동안, 유도탄 바디(110)에 대해 회전 운동할 수 있다. 베이스 링크(131)는 슬라이더(11)와 서로 다른 평면에서 구동되나, 서로 간섭되어 1자유도 운동할 수 있다.
커플링 링크(132)는 베이스 링크(131)가 슬라이더(11)의 슬라이딩에 따라 운동하도록, 슬라이더(11) 및 베이스 링크(131)를 연결할 수 있다. 커플링 링크(132)의 일단부는 슬라이더(11)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부는 베이스 링크(131)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 커플링 링크(132) 중 베이스 링크(131)에 회전 가능하게 연결된 부분은, 슬라이더(11)에 회전 가능하게 연결된 부분보다 크랭크(12)로부터 멀리 이격되어 있을 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 커플링 링크(132)는 슬라이더(11)가 중립 위치로부터 이격되어 슬라이딩하는 동안, 베이스 링크(131) 중 크랭크(12)에 접촉된 부분이 베이스 링크(131)로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 보조할 수 있다.
접촉 패드(133)는 베이스 링크(131)의 단부에 구비되어, 크랭크(12)에 직접 접촉할 수 있다. 접촉 패드(133)는 베이스 링크(131)보다 유연한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 링크(131)는 강성한 재질로 형성되고, 접촉 패드(133)는 고무 등 유연한 재질로 형성될 수 있다. 접촉 패드(133)는 베이스 링크(131)에 탈착 가능하고, 용이하게 교체 가능하다.
액츄에이터(14)는 유도탄 바디(110)에 배치되고, 슬라이더(11)를 슬라이딩시키기 위한 동력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터(14)는 선형 액츄에이터일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 슬라이더가 중립 상태로부터 +x 방향으로 슬라이딩한 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 6은 도 5의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 슬라이더(11)가 +x 방향으로 슬라이딩하는 동안, 유도탄 날개(120)의 지지 로드(129)는 유도탄 바디(110)에 끼워진 상태로 유지되고, 슬라이더 축(113)은 슬라이더(11)의 슬라이딩에 따라 +x 방향으로 이동할 수 있다. 슬라이더(11)가 슬라이딩 하는 동안, 고정 파트(13)는 기구적 연결 관계에 의해, 크랭크(12)로부터 분리될 수 있다. 이와 같은 동작에 의해, 도 5를 기준으로 크랭크(12)는 z축을 중심으로 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 그에 따라 유도탄 날개(120)는 회전될 수 있다.
유도탄 날개 구동 장치는 슬라이더(11)가 중립 상태에 있을 때에는 별다른 에너지 소비 없이 기구적으로 크랭크(12)를 고정할 수 있으며, 유도탄 날개(120)를 회전시켜야 할 경우에는 슬라이더(11)를 구동함으로써, 유도탄 날개(120) 회전 동작과, 고정 해제 동작을 동시에 수행할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 슬라이더가 중립 상태로부터 -x 방향으로 슬라이딩한 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 8은 도 7의 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 슬라이더(11)가 -x 방향으로 슬라이딩하는 동안, 유도탄 날개(120)의 지지 로드(129)는 유도탄 바디(110)에 끼워진 상태로 유지되고, 슬라이더 축(113)은 슬라이더(11)의 슬라이딩에 따라 -x 방향으로 이동할 수 있다. 슬라이더(11)가 슬라이딩 하는 동안, 고정 파트(13)는 기구적 연결 관계에 의해, 크랭크(12)로부터 분리될 수 있다. 이와 같은 동작에 의해, 도 7을 기준으로 크랭크(12)는 z축을 중심으로 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 그에 따라 유도탄 날개(120)는 회전될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 유도탄 날개의 동작 원리를 설명하기 위해 도시된 유도탄 날개 구동 장치의 측면도이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 고정 파트의 동작 원리를 설명하기 위해 도시된 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 유도탄 날개의 회전 각도(Θ)는 아래의 [수학식 1]에 따라 결정된다.
[수학식 1]
Figure 112019020772978-pat00001
여기서, Θ는 유도탄 날개의 회전 각도를 의미하고, x는 슬라이더의 슬라이딩 변위를 의미하고, R은 슬라이더가 중립 상태에 있을 때 슬라이더 축으로부터 지지 로드까지의 거리를 의미한다.
고정 파트(13)의 동작 메커니즘은 아래의 [수학식 2] 내지 [수학식 5]로 설명할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019020772978-pat00002
[수학식 3]
Figure 112019020772978-pat00003
[수학식 4]
Figure 112019020772978-pat00004
[수학식 5]
Figure 112019020772978-pat00005
여기서, x는 중립 상태로부터 슬라이딩 변위를 의미하고, L1은 슬라이더가 중립 상태에 있을 때 유도탄 바디에 대한 베이스 링크의 회전 축(이하, 제 1 축)으로부터 커플링 링크에 대한 베이스 링크의 회전 축(이하, 제 2 축)까지의 길이이고, L2는 슬라이더가 중립 상태에 있을 때 제 2 축으로부터 슬라이더에 대한 커플링 링크의 회전 축(이하, 제 3 축) 까지의 거리이고, L3은 제 1 축으로부터 제 3 축까지의 거리이고, Φ1은 제 1 축 및 제 3 축을 잇는 가상의 보조선과 유도탄 바디가 이루는 각도이고, Φ2는 제 1 축 및 제 3 축을 잇는 가상의 보조선과 베이스 링크가 이루는 각도이고, Φ는 유도탄 바디과 베이스 링크가 이루는 각도이다.
도 10에서, 슬라이더(11) 및 고정 파트(13) 사이에는 길이 L0이 도시되어 있으나, 공간 최적화 측면에서 L0은 0일 수 있음을 밝혀 둔다.
도 11은 일 실시 예에 따른 유도탄 날개 구동 장치의 평면도이다.
도 11을 참조하면, 유도탄 날개 구동 장치는 유도탄 날개(220)를 구동할 수 있다. 유도탄 날개 구동 장치는 슬라이더(21), 크랭크(22), 고정 파트(23), 액츄에이터(24) 및 링크 가이드(25)를 포함할 수 있다. 슬라이더(21)는 슬라이더 바디(211), 돌출 파트(212) 및 슬라이더 축(213)을 포함할 수 있다. 고정 파트(23)는 베이스 링크(231), 커플링 링크(232), 접촉 패드(233), 연결 링크(234) 및 보조 링크(235)를 포함할 수 있다.
연결 링크(234)는 베이스 링크(231)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
보조 링크(235)는 베이스 링크(231)에 회전 가능하게 연결되고, 슬라이더 바디(211)의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 슬라이딩할 수 있다.
링크 가이드(25)는 유도탄 바디(210)에 연결되고, 보조 링크(234)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다.
보조 링크(234) 및 링크 가이드(25)에 의해, 접촉 패드(233)는 크랭크(22)에 안정적으로 면 접촉할 수 있고, 일측이 일방적으로 마모되는 것이 방지될 수 있다. 보조 링크(234) 및 링크 가이드(25)를 통해 접촉 패드(233)의 내구성 및 고정력을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 유도탄 바디에 대해 유도탄 날개를 회전 및 고정시키기 위한 유도탄 날개 구동 장치에 있어서,
    상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이더;
    상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되고, 상기 유도탄 날개를 지지하는 크랭크; 및
    상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더와 함께 1자유도로 운동하며, 상기 슬라이더의 위치에 따라 상기 크랭크를 고정시키거나 상기 크랭크로부터 분리되는 고정 파트를 포함하고,
    상기 고정 파트가 상기 크랭크에 접촉하여 상기 크랭크를 고정한 상태에서의 상기 슬라이더의 위치를 중립 위치라고 할 때,
    상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 제 1 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되고,
    상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 슬라이딩 하는 동안 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되는 유도탄 날개 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 파트는,
    상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되는 베이스 링크; 및
    상기 베이스 링크가 상기 슬라이더의 슬라이딩에 따라 운동하도록, 상기 슬라이더 및 베이스 링크를 연결하는 커플링 링크를 포함하고,
    상기 베이스 링크는, 상기 슬라이더가 슬라이딩 하는 동안, 상기 유도탄 바디에 대해 회전 운동하는 유도탄 날개 구동 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 링크 중 상기 베이스 링크에 회전 가능하게 연결된 부분은, 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결된 부분 보다 상기 크랭크로부터 멀리 이격되어 있는 유도탄 날개 구동 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬라이더는,
    상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이더 바디;
    상기 슬라이더 바디로부터 돌출 형성되고, 상기 고정 파트를 지지하는 돌출 파트; 및
    상기 슬라이더 바디에 구비되고, 상기 크랭크를 지지하는 슬라이더 축을 포함하는 유도탄 날개 구동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬라이더 축과 상기 크랭크 사이에는 백래시(backlash)가 존재하는 유도탄 날개 구동 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출 파트는 상기 슬라이더 바디를 기준으로 상기 유도탄 날개의 반대편에 구비되는 유도탄 날개 구동 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 파트는,
    상기 베이스 링크에 회전 가능하게 연결되는 연결 링크; 및
    상기 연결 링크에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더 바디의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 슬라이딩 하는 보조 링크를 더 포함하는 유도탄 날개 구동 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유도탄 바디에 연결되고, 상기 보조 링크의 슬라이딩을 가이드하는 링크 가이드를 더 포함하는 유도탄 날개 구동 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도탄 바디에 배치되고, 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키기 위한 동력을 생성하는 액츄에이터를 더 포함하는 유도탄 날개 구동 장치.
  11. 유도탄 바디에 대해 유도탄 날개를 회전 및 고정시키기 위한 유도탄 날개 구동 장치에 있어서,
    상기 유도탄 바디에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이더 바디와, 상기 슬라이더 바디에 구비되는 슬라이더 축을 포함하는 슬라이더;
    상기 슬라이더 축에 연결되고, 상기 유도탄 날개를 지지하는 크랭크;
    상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되고, 상기 슬라이더와 함께 1자유도로 운동하며, 상기 슬라이더의 위치에 따라 상기 크랭크를 고정시키거나 상기 크랭크로부터 분리되는 고정 파트; 및
    상기 유도탄 바디에 배치되고, 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키기 위한 동력을 생성하는 액츄에이터를 포함하고,
    상기 슬라이더 축 및 크랭크 사이에는 백래시(backlash)가 존재하는 유도탄 날개 구동 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 파트는,
    상기 유도탄 바디에 회전 가능하게 연결되는 베이스 링크; 및
    상기 베이스 링크가 상기 슬라이더의 슬라이딩에 따라 운동하도록, 상기 슬라이더 및 베이스 링크를 연결하는 커플링 링크를 포함하고,
    상기 베이스 링크는, 상기 슬라이더가 슬라이딩 하는 동안, 상기 유도탄 바디에 대해 회전 운동하는 유도탄 날개 구동 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고정 파트가 상기 크랭크에 접촉하여 상기 크랭크를 고정한 상태에서의 상기 슬라이더의 위치를 중립 위치라고 할 때,
    상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 제 1 방향으로 슬라이딩 하는 동안, 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되고,
    상기 슬라이더가 상기 중립 위치로부터 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 슬라이딩 하는 동안 상기 고정 파트는 상기 크랭크로부터 분리되는 유도탄 날개 구동 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001141396A (ja) * 1999-11-11 2001-05-25 Mitsubishi Electric Corp 飛しょう体の翼展開装置
KR101688951B1 (ko) * 2016-07-29 2016-12-22 국방과학연구소 날개 대칭전개 장치 및 이를 구비하는 비행체

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