KR102151691B1 - 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생 장치 - Google Patents

광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광대역 진동 흡진기는 구조물의 일 면에 일 단부가 부착되는 감쇠 돌출부; 및 상기 감쇠 돌출부의 타 단부에 배치되는 감쇠 연장부;를 포함하며, 상기 감쇠 돌출부는 상기 구조물에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸고, 상기 감쇠 연장부의 단부는 상기 감쇠 돌출부의 상기 타 단부로부터 돌출되어, 상기 구조물에 가해진 충격 또는 진동이 상기 감쇠 돌출부로 유도되어 흡수될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광대역 진동 흡진기를 포함하는 파이로 충격 발생 장치는 상부 구조물과 연결되는 제1몸체; 하부 구조물과 연결되는 제2몸체; 상기 제1몸체 상에 장착된 분리유닛; 상기 제1몸체 및 상기 제2몸체를 관통하여 상기 분리유닛에 체결되는 연결유닛; 및 상기 제1몸체 상에서 분리유닛을 둘러싸거나 상기 분리유닛에 대응하는 제2몸체의 일부를 둘러싸는 광대역 진동 흡진기;를 포함하여, 상기 분리유닛 및 상기 연결유닛의 체결이 해제될 때 상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체에 가해지는 파이로 충격 또는 음향 하중에 의한 진동을 흡수할 수 있다.

Description

광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생 장치{WIDEBAND VIBRATION ABSORBER AND PYRO SHOCK GENERATOR COMPRISING THE SAME}
구조물 분리 시 발생하는 충격 및 음향 하중에 의한 진동의 저감을 위한 흡진기가 개시되며, 이러한 흡진기가 적용된 파이로 충격 발생 장치가 개시된다.
인공위성, 발사체 또는 미사일 등의 항공 우주시스템에서 전개형 구조물의 분리가 일어날 시, 분리 장치 또는 폭발식 장치에 의해 국부적이고 강렬한 천이 응답을 발생시키는 충격파가 발생한다. 이 충격파를 파이로 충격(pyrotechnic shock)이라고 하며, 이는 구조물에 운동량 및 변위의 변화를 거의 일으키지 않으므로 구조물에는 거의 손상 및 변형을 일으키지 않는다. 그러나, 사실상 모든 주파수 대역에서 에너지를 갖고 매우 큰 가속도를 유발하는 파이로 충격이 구조물에 탑재된 전자 장비들로 전달될 경우, 고유 주파수가 높은 전자 장비의 내부 부품들은 치명적인 손상을 입을 수 있다. 결과적으로 파이로 충격에 의해 가진되는 높은 주파수의 재료 응답으로 인하여 전체 임무의 실패를 초래할 수 있는 위험성이 있다. 실제로 파이로 충격에 의한 파손 및 임무 실패는 상당히 발생하고 있으며, 진동에 의한 것보다 14배 정도 많은 것으로 보고되어 있다.
이러한 파이로 충격으로부터 전자 장비들을 보호하기 위하여, 충격을 절연하거나 흡수 및 감쇠시킬 수 있는 장치가 요구된다.
한국 공개 특허 KR 20110074082 A 에서는 유연 블레이드와 전기유변유체를 포함하는 중합체를 이용한 우주비행체 탑재체 진동절연시스템을 개시하고 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지 기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은, 구조물의 분리 시 발생하는 충격을 차단하는 것이다.
일 실시 예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은, 구조물의 음향 하중에 의해 발생하는 진동을 흡수하는 것이다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은 충격 및 진동 등에 취약한 전자 장비를 보호하는 것이다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은 충격 및 진동에 의해 임무 실패가 야기되는 것을 방지하는 것이다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은 분리 장치의 강성 및 하중지지 성능에 영향을 미치지 않고, 절연 성능을 갖는 절연기를 구현하는 것이다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기 및 이를 포함하는 파이로 충격 발생장치의 목적은 최소한의 절연 조치로 전자 장비를 보호하여, 위성 및 발사체 개발의 경제성 및 신뢰성을 재고하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기는, 구조물의 일 면에 일 단부가 부착되는 감쇠 돌출부; 및 상기 감쇠 돌출부의 타 단부에 배치되는 감쇠 연장부; 를 포함하며, 상기 감쇠 돌출부는 상기 구조물에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸고, 상기 감쇠 연장부의 단부는 상기 감쇠 돌출부의 상기 타 단부로부터 돌출되어, 상기 구조물에 가해진 충격 또는 진동이 상기 감쇠 돌출부로 유도되어 흡수될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감쇠 돌출부는 상기 하부 구조물로부터 멀어질수록 단면적이 점진적으로 감소하거나, 상기 하부 구조물로부터 멀어질수록 상기 감쇠 돌출부를 구성하는 재료의 비강성이 점진적으로 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감쇠 연장부를 구성하는 재료는 고무, 테플론, 순수 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광대역 진동 흡진기는 상기 감쇠 연장부의 단부로부터 연장되는 추가 감쇠부를 더 포함하며, 상기 추가 감쇠부는 상기 감쇠 돌출부 및 상기 감쇠 연장부로 흡수된 충격 또는 진동을 추가적으로 감쇠시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추가 감쇠부는 나선형 감쇠층 또는 루프형 감쇠층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추가 감쇠부의 단부는 더미 밸러스트 매스(dummy ballast mass)에 연결되는 감쇠층일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 파이로 충격 발생 장치는, 상부 구조물과 연결되는 제1몸체; 하부 구조물과 연결되는 제2몸체; 상기 제1몸체 상에 장착된 분리유닛; 상기 제1몸체 및 상기 제2몸체를 관통하여 상기 분리유닛에 체결되는 연결유닛; 및 상기 제1몸체 상에서 분리유닛을 둘러싸거나 상기 분리유닛에 대응하는 제2몸체의 일부를 둘러싸며, 상기 분리유닛 및 상기 연결유닛(하중 지지 볼트)의 체결이 해제될 때 상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체에 가해지는 파이로 충격 또는 음향 하중에 의한 진동을 흡수하는 광대역 진동 흡진기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광대역 진동 흡진기는, 상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체의 일 면에 일 단부가 부착되는 감쇠 돌출부; 상기 감쇠 돌출부의 일 면에 배치되고 일 단부가 상기 감쇠 돌출부의 타 단부보다 더 돌출되는 감쇠 연장부; 및 상기 감쇠 연장부의 일 단부에서 더 연장되는 추가 감쇠부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추가 연장부는 나선형 감쇠층 또는 루프형 감쇠층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추가 연장부의 단부는 더미 밸러스트 매스에 연결되는 감쇠층일 수 있다.
일 실시 예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 구조물의 분리 시 발생하는 충격을 차단하는 효과가 있다.
일 실시 예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 구조물의 음향 하중에 의해 발생하는 진동을 흡수하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 충격 및 진동 등에 취약한 전자 장비를 보호하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 충격 및 진동에 의해 임무 실패가 야기되는 것을 방지하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 분리 장치의 강성 및 하중지지 성능에 영향을 미치지 않고, 절연 성능을 갖는 절연기를 구현하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의하면, 최소한의 절연 조치로 전자 장비를 보호하여, 위성 및 발사체 개발의 경제성 및 신뢰성을 재고하는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기를 포함하는 파이로 충격 발생 장치의 구조를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 감쇠 돌출부의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 2의 추가 감쇠부가 나선형 감쇠층인 광대역 진동 흡진기를 도시한다.
도 5는 도 2의 추가 감쇠부가 루프형 감쇠층인 광대역 진동 흡진기를 도시한다.
도 6은 도 2의 추가 감쇠부의 단부가 더미 밸러스트 매스에 연결되는 감쇠층인 광대역 진동 흡진기를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기를 포함하는 파이로 충격 발생 장치에서의 분리 시 충격의 전파 양상을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기에 의한 파이로 충격 원천 차단의 개념을 도시한다.
도 9은 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기가 설치된 구조물의 충격 전파 양상을 외연적 유한요소모델로 검증한 결과를 도시한다.
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.
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 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하는 파이로 충격 발생 장치(10)의 구조를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 파이로 충격 발생 장치(10)는 제1몸체(200), 제2몸체(300), 분리유닛(400), 연결유닛(500) 및 광대역 진동 흡진기(100)를 포함할 수 있다.
제1몸체(200)는 상부 구조물과 연결될 수 있고, 제2몸체(300)는 하부 구조물과 연결될 수 있다.
여기서, 상부 구조물은 인공위성, 발사체 또는 미사일 등이 될 수 있고, 하부 구조물은 인공위성에 탑재되는 태양전지판, 안테나 등의 전개형 구조물(deployable) 또는 부구조물(appendage)일 수 있다.
분리유닛(400)은 제1몸체(200) 상에 장착되고, 기폭 장치, 구동 하우징, 스프링, 너트 및 베이스를 포함할 수 있다.
기폭 장치는 분리유닛(400)의 상단에 위치하며, 폭발을 일으켜서 발생된 힘을 분리유닛(400) 내로 전달하여 구동 하우징을 밀어낼 수 있다.
구동 하우징은 분리유닛(400) 내에서 기폭 장치의 하단에 위치하며, 기폭 장치로부터 전달된 폭발력에 의해 수직 이동될 수 있다. 또한, 구동 하우징은 내측에 홈이 구비될 수 있다.
스프링은 구동 하우징 내에 구비되며, 폭발력에 의해 수직 이동되는 구동 하우징에 따라 압축될 수 있다. 또한, 구동 하우징에 어떠한 힘도 가해지지 않을 경우, 스프링의 탄성에 의해 구동 하우징을 다시 원래의 위치로 수직 이동시킬 수 있다.
너트는 구동 하우징 내에 구비되며, 복수개로 나뉘어진 부분들로 구성될 수 있다. 또한, 너트는 외측에 홈이 구비될 수 있다.
구동 하우징이 제 위치에 있을 경우, 너트는 연결유닛(500)을 고정할 수 있고, 구동 하우징이 폭발력에 의해 수직 이동될 경우, 구동 하우징의 홈에 끼워지면서 복수개로 나뉘어진 부분들이 서로 멀어짐에 따라 연결유닛(500)이 분리될 수 있다.
베이스는 분리유닛(400)의 하단에 위치하며, 분리유닛(400)을 제1몸체(200) 상에 고정하고 이를 지지하는 역할을 할 수 있다.
연결유닛(500)은 제1몸체(200) 및 제2몸체(300)를 관통하여 분리유닛(400)에 체결될 수 있다.
구체적으로, 연결유닛(500)은 강성이 높은 하중 지지 볼트일 수 있다. 분리가 일어나기 전에, 분리유닛(400)에 체결된 연결유닛(500)에 의해 제1몸체(200) 및 제2몸체(300)는 서로 결합된 상태로 유지될 수 있고, 분리유닛(400) 및 연결유닛(500)의 체결이 해제될 때 제1몸체(200) 및 제2몸체(300)가 서로 분리될 수 있다.
광대역 진동 흡진기(100)는 제1몸체(200) 또는 제2몸체(300) 상에 부착될수 있다. 제1몸체(200) 상에 부착되는 경우, 분리유닛(400)이 위치하는 지점을 둘러싸는 형태로 부착될 수 있다. 제2몸체(300) 상에 부착되는 경우, 분리유닛(400)이 위치하는 지점에 대응되는 지점을 둘러싸는 형태로 부착될 수 있다. 즉, 광대역 진동 흡진기(100)는 제1몸체(200) 또는 제2몸체(300) 상에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸는 형태로 부착될 수 있다.
이와 같이 배치된 광대역 진동 흡진기(100)는 분리유닛(400) 및 연결유닛(500)의 체결이 해제될 때 제1몸체(200) 및 제2몸체(300)에 가해지는 파이로 충격 또는 음향 하중에 의한 진동을 흡수하는 역할을 할 수 있다.
도 1에 도시된 광대역 진동 흡진기(100)의 구체적인 구조는 아래에서 도 2를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기(100)의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광대역 진동 흡진기(100)는 감쇠 돌출부(110), 감쇠 연장부(120), 및 추가 감쇠부(130)를 포함할 수 있다.
감쇠 돌출부(110)는 구조물(S)의 일 면에 일 단부가 부착될 수 있으며, 감쇠 돌출부(110)는 구조물(S)의 일 면에 0 또는 180도가 아닌 각도로 부착될 수 있다.
여기서, 구조물(S)은 도 1의 파이로 충격 발생 장치(10)를 구성하는 제1몸체(200) 또는 제2몸체(300) 등이 될 수 있다.
또한, 구조물(S)의 일 면에는 복수개의 감쇠 돌출부(110)가 부착될 수 있으며, 이는 구조물(S)에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸는 형태일 수 있다.
구조물(S) 상에 부착한 감쇠 돌출부(110)를 고정하기 위해 볼트, 리벳, 접착재, 용접 등을 이용할 수 있다.
감쇠 연장부(120)는 감쇠 돌출부(110)의 타 단부에 배치된 감쇠층일 수 있다. 이 때, 감쇠 돌출부(110)는 감쇠 돌출부(110)의 타 단부보다 돌출될 수 있다.
그러나, 감쇠 돌출부(110)에 부착된 감쇠 연장부(120)를 부착함으로써, 감쇠 연장부(120)가 시작되는 지점에서 광대역 진동 흡진기(100)의 두께가 갑자기 증가될 수 있다. 이에 따라 광대역 진동 흡진기(100)로 유도된 굽힘파의 일부가 반사될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 감쇠 연장부(120)는 두께가 점진적으로 증가할 수 있다.
또한, 감쇠 연장부(120)를 구성하는 재료는 고무, 테플론 또는 순수 알루미늄 등을 포함할 수 있다.
따라서, 구조물(S)에 가해진 충격 또는 진동은 충격원을 둘러싸는 감쇠 돌출부(110) 및 감쇠 연장부(120)로 유도되어 흡수될 수 있다.
추가 감쇠부(130)는 감쇠 연장부(120)의 단부로부터 다양한 형태로 연장될 수 있으며, 이에 따라 감쇠 돌출부(110) 및 감쇠 연장부(120)로 흡수된 충격 또는 진동을 추가적으로 감쇠시킬 수 있다.
도 2에 도시된 추가 감쇠부(130)의 구체적인 구조는 아래에서 도 4 내지 도6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 감쇠 돌출부(110)의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3을 참조하여, 감쇠 돌출부(110)는 구조물로부터 멀어질수록 단면적이 점진적으로 감소할 수 있다.
또한, 감쇠 돌출부(110)는 구조물로부터 멀어질수록 감쇠 돌출부(110)를 구성하는 재료의 비강성이 점진적으로 감소할 수 있다. 이 때, 감쇠 돌출부(110)는 적어도 하나 이상의 재료들로 구성될 수 있으며, 이 재료들은 강재, 알루미늄 합금, 에폭시, 고무 등을 포함할 수 있다. 즉, 감쇠 돌출부(110)는 굽힘파의 진행 방향에 따라 비강성이 점진적으로 감소하도록 복수의 재료들이 배열된 구성일 수 있다.
이와 같은 특성을 갖는 감쇠 돌출부(110)는 음향 블랙홀 효과를 갖는 보(beam)라고 할 수 있다. 여기서 음향 블랙홀 효과란, 보로 전파된 굽힘파가 보를 따라 이동하면서 그 굽힘파의 위상 속도가 점진적으로 감소하여 종국에는 굽힘파가 더 이상 전진하지 못하고 보의 최단부에 갇히게 되는 현상을 말한다. 그러나, 최단부의 단면적 또는 비강성이 이상적으로 0이 되는 보를 가공하는 것은 불가능하므로, 실제로는 굽힘파의 위상 속도가 매우 느려짐에도 불구하고 보의 최단부에서 굽힘파가 다시 반사되어 나올 수 있다. 이를 보완하기 위하여, 점탄성층을 불완전한 음향 블랙홀에 부착할 수 있으며, 여기서는 감쇠 연장부(120) 및 추가 감쇠부(130)가 이 점탄성층의 역할을 할 수 있다.
한 편, 광대역 진동 흡진기(100)는 전술한 바와 같이 감쇠 돌출부(110), 감쇠 연장부(120) 및 추가 감쇠부(130)로 구성될 수 있으나, 감쇠 돌출부(110)를 구성하는 재료가 감쇠 효과가 우수한 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP), 주철 등의 제진 금속인 경우, 감쇠 연장부(120) 및 추가 감쇠부(130) 없이 단면적이 점진적으로 감소하는 감쇠 돌출부(110)만으로 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 다양한 형태의 추가 감쇠부(130)를 구비한 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기(100)를 개략적으로 도시한다.
구체적으로, 추가 감쇠부(130)는 나선형 감쇠층(131), 루프형 감쇠층(132), 또는 연결형 감쇠층(133) 등의 다양한 형태로 구비될 수 있다.
먼저, 도 4는 추가 감쇠부(130)가 나선형 감쇠층(131)인 광대역 진동 흡진기(100)를 도시한다.
나선형 감쇠층(131)은 감쇠 연장부(120)로부터 연장되어 적어도 1회 이상 회전할 수 있다.
이와 같이, 나선형 감쇠층(131)으로 구성된 추가 감쇠부(130)가 감쇠 연장부(120)의 단부에 배치됨으로써, 구조물(S)에 가해진 충격 또는 진동은 감쇠 돌출부(110) 및 감쇠 연장부(120)를 통해 점진적으로 유도되어 흡수되고, 나선형 감쇠층(131)을 따라 추가적으로 소멸될 수 있다. 또한, 추가 감쇠부(130)가 나선형을 가짐으로써 협소한 공간의 절약에 기여할 수 있다.
도 5는 추가 감쇠부(130)가 루프형 감쇠층(132)인 광대역 진동 흡진기(100)를 도시한다.
루프형 감쇠층(132)은 감쇠 돌출부(110) 상의 서로 다른 지점에 부착된 감쇠 연장부(120)로부터 각각 연장되어 서로 연결될 수 있다.
또한, 루프형 감쇠층(132)은 광대역 진동 흡진기(100)를 이루는 감쇠 돌출부(110)가 복수개인 경우, 각각의 감쇠 연장부(120)로부터 그에 대향하는 감쇠 연장부(120)로 연결되는 복수개의 감쇠층(132)일 수 있다.
도 4의 나선형 감쇠층(131)과 마찬가지로, 루프형 감쇠층(132)으로 구성된 추가 감쇠부(130)가 감쇠 연장부(120)의 단부에 배치됨으로써, 충격원으로부터 전달된 충격 또는 진동은 추가 감쇠부(130)를 통해 점진적으로 흡수될 수 있다. 또한, 추가 감쇠부(130)가 루프 형태를 가짐으로써 공간 절약에 기여할 수 있다.
도 6은 추가 감쇠부(130)의 단부가 더미 밸러스트 매스(134)에 연결되는 연결형 감쇠층(133)인 광대역 진동 흡진기(100)를 도시한다.
연결형 감쇠층(133)은 감쇠 연장부(120)로부터 연장되어 더미 밸러스트 매스(134)에 연결될 수 있다. 또한, 연결형 감쇠층(133)은 감쇠 연장부(120)의 서로 다른 지점에서 연장되어 더미 밸러스트 매스(134)로 연결되는 복수개의 연결형 감쇠층(133)일 수 있다.
더미 밸러스트 매스(134)는 감쇠 돌출부(110)가 부착되는 구조물(S)과 연통하지 않는 다른 구조물에 배치될 수 있다.
따라서, 연결형 감쇠층(133) 및 더미 밸러스트 매스(134)로 구성된 추가 감쇠부(130)가 감쇠 연장부(120)의 단부에 배치됨으로써, 구조물(S)에 가해진 충격 또는 진동은 감쇠 돌출부(110) 및 감쇠 연장부(120)를 따라 점진적으로 흡수되며, 연결형 감쇠층(133)으로 이루어진 추가 감쇠부(130)를 통해 더미 밸러스트 매스(134)로 전달되면서 추가적으로 감쇠될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하는 파이로 충격 발생 장치(10)에서의 분리 시 충격의 전파 양상을 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 분리유닛(400)에 의해 발생한 파이로 충격은 제1몸체(200)를 통해 구조물(S)로 전달될 수 있다.
그러나, 제1몸체(200) 상에 분리유닛(400)을 둘러싸도록 광대역 진동 흡진기(100)를 부착함으로써, 구조물(S)에 가해진 충격 및 진동은 광대역 진동 흡진기(100)로 흡수될 수 있다.
또한, 흡수된 충격 및 진동은 광대역 진동 흡진기(100)의 감쇠 돌출부(110)를 통해 충격 및 진동의 진행 방향을 따라 점진적으로 감쇠되고, 감쇠 연장부(120)로도 전달되어 추가 감쇠부(130)의 단부 향해 전진하면서 추가적으로 소멸될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 광대역 진동 흡진기(100)에 의한 파이로 충격 원천 차단의 개념을 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광대역 진동 흡진기(100)는 구조물(S)에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 구조물(S)은 인공위성, 발사체 또는 미사일 등의 항공우주시스템을 구성하는 구조물을 포함할 수 있다. 또한, 탑재 전자 장비(A)는 전자 부품으로 구성되어 있으며, 구조물(S) 상에 복수개의 전자 장비(A)가 설치될 수 있다.
따라서, 광대역 진동 흡진기(100)는 구조물(S)에 가해진 충격 또는 진동이 충격원으로부터 구조물 상에 설치되어 있는 전자 장비들(A)로 전달되기 전에 이를 원천적으로 차단할 수 있고, 광대역 진동 흡진기(100)로 전달되도록 유도하여 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라 충격 및 진동에 취약한 탑재 전자 장비들(A)을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광대역 진동 흡진기(100)는 분리 장치 및 분리 장치가 부착되는 구조물(S) 사이에 삽입되지 않기 때문에, 분리 장치의 하중 지지 성능에 영향을 미치지 않고 파이로 충격원을 원천적으로 차단할 수 있다.
즉, 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하는 파이로 충격 발생 장치(10)는 하중 지지 성능 및 응력파 저감 성능을 동시에 발휘할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 광대역 진동 흡진기가 설치된 구조물의 충격 전파 양상을 외연적 유한요소모델로 검증한 결과를 도시한다.
도 9를 참조하여, 도시된 모델은 구조물(S)에 충격 또는 진동이 가해질 때 발생되는 응력파는 대칭적으로 전파한다는 가정하에, 1/4 대칭 모델을 나타낸다.
따라서, 구조물(S)의 일 측에 배치되는 것은 파이로 충격 발생 장치(10)를 나타내며, 이 파이로 충격 발생 장치(10)가 배치되는 지점은 충격원의 위치와 동일하다.
또한, 여기서 구조물(S)은 알루미늄 플레이트일 수 있다.
도 9에서, 좌측은 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하지 않는 파이로 충격 발생 장치(10)(이하 대조군이라함)이고, 우측은 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하는 파이로 충격 발생 장치(10)(이하 실험군이라함)를 각각 도시한다.
대조군에서, 구조물(S) 상에 표시된 동심 원호들은 응력파의 전파 양상을 나타낸다. 이에 따라, 광대역 진동 흡진기(100)를 포함하지 않는 파이로 충격 발생 장치(10)에 의해 발생한 충격 및 진동은 구조물(S)로 전파되고 이를 통해 구조물(S)에 탑재되어 있는 전자 장비들로 전달될 수 있음을 알 수 있다.
반면에 실험군은 구조물(S) 상에 응력파의 양상을 보이지 않았다.
따라서, 광대역 진동 흡진기(100)가 구조물(S)에 가해진 충격 및 진동을 흡수할 수 있고 이에 따라 구조물(S)에 탑재되어 있는 전자 장비들로 응력파가 전달되는 것을 차단할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 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. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 파이로 충격 발생 장치
100: 광대역 진동 흡진기
110: 감쇠 돌출부
120: 감쇠 연장부
130: 추가 연장부
131: 나선형 감쇠층
132: 루프형 감쇠층
133: 연결형 감쇠층
134: 더미 밸러스트 매스
200: 제1몸체
300: 제2몸체
400: 분리유닛
500: 연결유닛

Claims (10)

  1. 구조물의 일 면에 일 단부가 부착되는 감쇠 돌출부; 및
    상기 감쇠 돌출부의 타 단부에 배치되는 감쇠 연장부;
    를 포함하며,
    상기 감쇠 돌출부는 상기 구조물에 충격 또는 진동이 가해지는 지점을 둘러싸고,
    상기 감쇠 연장부의 단부는 상기 감쇠 돌출부의 상기 타 단부로부터 돌출되어, 상기 구조물에 가해진 충격 또는 진동이 상기 감쇠 돌출부 및 상기 감쇠 연장부로 유도되어 흡수되고,
    상기 감쇠 연장부의 단부로부터 연장되는 추가 감쇠부를 더 포함하며,
    상기 추가 감쇠부는 상기 감쇠 돌출부 및 상기 감쇠 연장부로 흡수된 충격 또는 진동을 추가적으로 감쇠시키는, 광대역 진동 흡진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 돌출부는 상기 구조물로부터 멀어질수록 단면적이 점진적으로 감소하거나,
    상기 구조물로부터 멀어질수록 상기 감쇠 돌출부를 구성하는 재료의 비강성이 점진적으로 감소하는, 광대역 진동 흡진기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 연장부를 구성하는 재료는 고무, 테플론, 순수 알루미늄을 포함하는, 광대역 진동 흡진기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추가 감쇠부는 나선형 감쇠층 또는 루프형 감쇠층인, 광대역 진동 흡진기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추가 감쇠부의 단부는 더미 밸러스트 매스에 연결되는 감쇠층인, 광대역 진동 흡진기.
  7. 상부 구조물과 연결되는 제1몸체;
    하부 구조물과 연결되는 제2몸체;
    상기 제1몸체 상에 장착된 분리유닛;
    상기 제1몸체 및 상기 제2몸체를 관통하여 상기 분리유닛에 체결되는 연결유닛; 및
    상기 제1몸체 상에서 분리유닛을 둘러싸거나 상기 분리유닛에 대응하는 제2몸체의 일부를 둘러싸며, 상기 분리유닛 및 상기 연결유닛의 체결이 해제될 때 상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체에 가해지는 파이로 충격 또는 음향 하중에 의한 진동을 흡수하는 광대역 진동 흡진기;
    를 포함하고,
    상기 광대역 진동 흡진기는,
    상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체의 일 면에 일 단부가 부착되는 감쇠 돌출부;
    상기 감쇠 돌출부의 일 면에 배치되고 일 단부가 상기 감쇠 돌출부의 타 단부보다 더 돌출되는 감쇠 연장부; 및
    상기 감쇠 연장부의 일 단부에서 더 연장되는 추가 감쇠부;
    를 포함하는, 파이로 충격 발생 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 추가 연장부는 나선형 감쇠층 또는 루프형 감쇠층인, 파이로 충격 발생 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 추가 연장부의 단부는 더미 밸러스트 매스에 연결되는 감쇠층인, 파이로 충격 발생 장치.
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