KR102153304B1 - 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 - Google Patents

고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법에 관한 것으로 추진기관 회전부로 고체 추진기관을 고속으로 회전하면서 고체 추진기관에 추력을 발생시키고 고체 추진기관이 회전 중에 전방을 향해 이동하는 하중을 로드셀부로 측정하여 회전 추력 성능을 지상에서 정확하게 측정할 수 있어 회전 비행에 최적화된 고체 추진기관의 개발을 효율적으로 진행할 수 있고, 시험 시 안전성을 확보할 뿐만 아니라 적은 비용으로 회전 추력 성능 시험을 수행할 수 있다.

Description

고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치{ROTATING COMBUSTION TEST APPARATUS OF SOLID ROCKET MOTOR}
본 발명은 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 고체 추진기관을 회전시키면서 추력 측정이 가능한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 고체 추진기관은 산화제와 연료의 화학반응을 통해 에너지를 발생시키는 화학식 추진기관의 일종으로 구조가 단순하고, 신뢰성이 높으면서도 큰 추력을 발생시켜 유도탄 또는 무유도탄 등의 무기체계 및 우주발사체에 광범위하게 사용된다.
그리고, 고체 추진기관은 연소가스의 운동에너지에 의한 작용/반작용의 법칙에 의해 추력을 발생시킨다.
고체 추진기관은 지상에서 수행되는 연소시험을 통해 주요 성능을 확인할 수 있고, 추진기관의 연소시험은 추진기관을 연소시험 치구에 고정시킨 후 추력이 발생하는 반대편에 즉, 노즐의 정면에 로드셀을 설치하고, 추진기관을 연소시켜 로드셀로 추진기관의 성능을 로드셀로 직접 측정하여 시험하고 있다.
한편, 155mm 포탄 중 하나인 로켓 보조 추진탄은 화포에서 발사 될 때 포신 내 강선으로인해 강한 회전력을 가지고 비행한다.
로켓 보조 추진탄은 비행 중 추가추력을 발생시켜 사거리를 증가시키는 역할을 한다.
로켓 보조 추진탄과 같이 회전하면서 비행하는 로켓 보조 추진탄의 고체 추진기관에서의 연소 성능은 종래 추진기관 연소시험 장치로는 측정이 불가능한 문제점이 있었다.
비행 중 작동되는 로켓 보조 추진탄의 추가 추력성능은 비행시 측정되는 가속도데이터의 환산 값으로 추정이 가능하지만 정확하지 못하다.
이러한 문제로 인해 로켓 보조 추진탄의 추력성능은 비행시험으로만 확인이 가능했으며, 이는 시험 시 안전사고 발생 위험이 있고, 시험 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
한국특허등록 제1046024호 '고속추진기관의 성능시험장치'(2011.06.27. 등록)
본 발명의 목적은 고체 추진기관을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 정확하게 측정할 수 있는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고체 추진기관을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 안전하게 수행할 수 있는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 회전 추력 성능을 지상에서 시험할 수 있어 시험 시 소요되는 비용을 절감하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치 및 이를 이용한 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시예는 시험대상인 고체 추진기관이 장착되는 추진기관 장착부, 상기 추진기관 장착부를 전, 후 이동 가능하게 지지하는 추진기관 이동지지부, 상기 추진기관 장착부의 전방 측에 위치되어 상기 고체 추진기관의 추력에 의해 상기 추진기관 장착부의 이동에 의한 하중값을 감지하는 로드셀부 및 상기 추진기관 장착부에 장착된 고체 추진기관을 회전시키는 추진기관 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 추진기관 장착부는 상기 고체 추진기관이 장착되어 상기 추진기관 회전부로부터 회전력을 전달받아 회전되는 추진기관 회전축부재 및 상기 추진기관 회전축부재를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부재를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 이동지지부는 베이스 지지부재 및 상기 베이스 지지부재 상에 위치되며 추진기관 장착부가 전, 후 이동 가능하게 위치되고 추진기관 장착부의 전, 후 직선 이동을 안내하는 직선 이동 가이드 레일부재를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 장착부는 상기 회전 지지부재가 장착되고 하부면에 상기 직선 이동 가이드 레일부재를 따라 구르는 주행바퀴가 구비된 이동 대차부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 이동 대차부재는 하부면에 상기 직선 이동 가이드 레일부재를 따라 이동하는 이동 지지부재가 위치되고, 상기 이동 지지부재는 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 상면에 위치되는 상면 레일 지지부, 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 양 측면에 각각 위치되는 측면 레일 지지부, 상기 상면 레일 지지부의 하부면에 위치되어 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 상부면에 접촉되어 구르는 제1주행 바퀴부 및 상기 측면 레일 지지부의 내측면에 위치되어 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 측면에 접촉되어 구르는 제2주행 바퀴부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 회전부는 회전 모터부 및 상기 회전 모터부의 회전력을 상기 추진기관 회전축부재로 전달하여 상기 추진기관 회전축부재를 회전시키는 회전력 전달부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 회전력 전달부는 회전 모터부의 모터 샤프트에 장착되는 제1기어부재 및 상기 추진기관 회전축부재에 장착되어 상기 제1기어부재로부터 회전력을 전달받는 제2기어부재를 포함하며, 상기 제1기어부재는 제2기어부재보다 큰 직경을 가지며, 상기 회전력 전달부는 기어비를 통해 회전속도를 증대시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 회전력 전달부는 일 측이 상기 제1기어부재에 감기고 타 측이 상기 제2기어부재에 감기는 V벨트부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시예는 상기 추진기관 장착부에 연결되어 상기 추진기관 장착부가 이동되는 전방 측으로 기준 하중을 부여하는 무게추부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 무게추부는 상기 추진기관 장착부에 일단부 측이 연결되는 연결줄부재, 상기 연결줄부재의 타단부 측에 연결되고 지면에 대한 수직방향으로 하중을 발생시키는 무게추부재 및 상기 연결줄부재를 지지하여 추진기관 장착부의 이동방향을 위치되는 연결줄부재를 수직 방향으로 연장되게 하여 힘의 방향을 변경하는 추 지지롤부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시예는 상기 추진기관 장착부의 후방 측에 이격되게 위치되며 회전되는 상기 고체 추진기관의 위치를 지지하는 추진기관 회전 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 회전 지지부는 상기 고체 추진기관을 물어 고정하는 추진기관 고정 지그부 및 상기 추진기관 고정 지그부를 회전 가능하게 지지하는 지그 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 회전 지지부는 상기 지그 지지부를 전, 후 이동시켜 고체 추진기관의 길이에 따라 상기 지그 지지부의 위치를 조정할 수 있도록 한 지그 이동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 지그 이동부는 상기 지그 지지부의 직선 이동을 안내하는 지그 이동 안내 레일부재를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 고정 지그부는 중앙에 상기 고체 추진기관이 위치되는 원형의 공간이 구비된 원형의 추진기관 고정 지그본체부재 및 상기 추진기관 고정 지그본체부재의 내주면에 이격되게 구비되고, 원형의 공간의 중심을 향해 동시에 전, 후 이동하여 상기 고체 추진기관의 외주면을 물어 고정하는 복수의 추진기관 고정 조우부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시예는 상기 고체 추진기관을 상기 추진기관 회전축부재의 후방에 분리 가능하게 결합하는 추진기관 결합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 결합부는 상기 추진기관 회전축부재에 나사 결합되는 볼트부 및 상기 고체 추진기관의 선단부가 삽입되는 추진기관 삽입부를 포함하며, 상기 볼트부는 고체 추진기관의 회전방향과 반대 방향의 나사 방향으로 추진관 회전축부재에 나사 결합될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진기관 결합부는 상기 추진기관 삽입부 내로 삽입된 상기 고체 추진기관의 선단부를 고정할 수 있는 추진기관 고정구를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법의 일 실시예는 고체 추진기관을 추진기관 장착부에 결합시키는 추진기관 조립단계, 고체 추진기관을 점화하고 고체 추진기관의 회전시키면서 고체 추진기관에 추력을 발생시키는 회전 추력 발생단계, 회전 추력 발생단계에서 발생된 추력에 의해 추진기관 장착부가 전방으로 이동되는 하중을 로드셀부로 측정하는 추력 확인단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 회전 추력 발생단계는 상기 고체 추진기관을 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 회전 속도로 회전시키면서 추력을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 고체 추진기관을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 정확하게 측정할 수 있어 회전 비행에 최적화된 고체 추진기관의 개발을 효율적으로 진행하는 효과가 있다.
본 발명은 고체 추진기관을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 안전하게 수행할 수 있어 시험 시 안전성을 확보하는 효과가 있다.
본 발명은 회전 추력 성능을 지상에서 시험할 수 있어 시험 시 소요되는 비용을 절감하여 회전 추력 성능 시험에 대한 경제성을 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예에서 추진기관 회전 지지부의 일 실시예를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예에서 추진기관 결합부의 일 실시예를 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법의 일 실시예를 도시한 순서도.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예를 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치는 시험대상인 고체 추진기관(10)이 장착되는 추진기관 장착부(100)를 포함한다.
추진기관 장착부(100)는 고체 추진기관(10)이 장착되어 회전되는 추진기관 회전축부재(110), 추진기관 회전축부재(110)를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부재(120)를 포함한다.
추진기관 회전축부재(110)는 추진기관 회전부(400)에 연결되어 추진기관 회전부(400)의 작동에 의해 회전된다.
추진기관 회전축부재(110)는 회전 지지부재(120)에 볼베어링 등의 베어링으로 지지되어 회전 가능하게 위치되는 공지의 스핀들 구조로 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
그리고, 추진기관 장착부(100)는 추진기관 이동지지부(200)에 이동 가능하게 위치되고, 추진기관 장착부(100)의 전방에는 추진기관 장착부(100)가 고체 추진기관(10)의 추력에 의해 전방으로 이동할 때 발생하는 하중값을 감지하는 로드셀부(300)가 위치된다.
시험 대상인 고체 추진기관(10)은 연소관 내에는 점화되어 고압 고온의 연소가스를 발생시키는 추진제 그레인이 위치되는 공지의 고체 추진기관(10)으로 고속회전 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 회전하는 로켓보조 추진탄에 사용되는 고체 추진기관(10)인 것을 일 예로 하고, 이외에도 발사 후 비행 시 회전되는 공지의 로켓, 포탄 등에 사용되는 고체 추진기관(10)을 적용하여 회전 연소 성능 시험이 가능함을 밝혀둔다.
추진기관 이동지지부(200)는 베이스 지지부재(210), 베이스 지지부재(210) 상에 위치되며 추진기관 장착부(100)가 전, 후 이동 가능하게 위치되고 추진기관 장착부(100)의 전, 후 직선 이동을 안내하는 직선 이동 가이드 레일부재(220)를 포함한다.
또한, 추진기관 장착부(100)는 회전 지지부재(120)가 장착되고 하부면에 직선 이동 가이드 레일부재(220)를 따라 구르는 주행바퀴가 구비된 이동 대차부재(130)를 더 포함할 수 있다.
이동 대차부재(130)는 하부면에 직선 이동 가이드 레일부재(220)를 따라 이동하는 이동 지지부재(131)가 위치되고, 이동 지지부재(131)는 직선 이동 가이드 레일부재(220)의 상면에 위치되는 상면 레일 지지부, 직선 이동 가이드 레일부재(220)의 양 측면에 각각 위치되는 측면 레일 지지부(131b), 상면 레일 지지부의 하부면에 위치되어 직선 이동 가이드 레일부재(220)의 상부면에 접촉되어 구르는 제1주행 바퀴부(131c), 측면 레일 지지부(131b)의 내측면에 위치되어 직선 이동 가이드 레일부재(220)의 측면에 접촉되어 구르는 제2주행 바퀴부(131d)를 포함할 수 있다.
이동 대차부재(130)는 직선 이동 가이드 레일부재(220)의 상면과 측면을 따라 구르는 제1주행 바퀴부(131c)와 제2주행 바퀴부(131d)로 직선 이동 가이드 레일부재(220)를 따라 원활하게 이동하여 직선 이동 가이드 레일부재(220)와 접촉에 따른 마찰로 인한 동력 손실을 최소화하고 고체 추진기관(10)의 추력에 의한 이동으로 발생되는 하중이 최대한 손실 없이 로드셀부(300)로 전달될 수 있도록 한다.
로드셀부(300)는 이동 대차부재(130)의 전방 즉, 고체 추진기관(10)의 추력에 의해 이동되는 방향에서 이동 대차부재(130)의 전방에 위치되어 고체 추진기관(10)의 추력에 의해 이동되는 이동 대차부재(130)에 의해 발생되는 하중을 측정한다.
추진기관 회전부(400)는 회전 모터부(410), 회전 모터부(410)의 회전력을 추진기관 장착부(100) 즉, 추진기관 회전축부재(110)로 전달하여 추진기관 회전축부재(110)를 회전시키는 회전력 전달부(420)를 포함한다.
추진기관 회전부(400)는 회전 모터부(410)가 추진기관 장착부(100)의 상부 측에 위치하도록 지지하는 모터 지지대(430)를 더 포함할 수 있다.
모터 지지대(430)는 추진기관 장착부(100)에 장착되어 추진기관 장착부(100)와 함께 회전 모터부(410)가 직선 이동될 수 있도록 한다.
회전력 전달부(420)는 회전 모터부(410)의 모터 샤프트에 장착되는 제1기어부재(421), 추진기관 회전축부재(110)에 장착되어 제1기어부재(421)로부터 회전력을 전달받는 제2기어부재(422)를 포함할 수 있다.
제1기어부재(421)는 제2기어부재(422)보다 큰 직경을 가짐으로써 제2기어부재(422)로 전달되는 회전력을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면 회전력 전달부(420)는 일 측이 제1기어부재(421)에 감기고 타 측이 제2기어부재(422)에 감기는 V벨트부재(423)를 더 포함하여 제1기어부재(421)의 회전력을 제2기어부재(422)로 전달하는 것을 일 예로 한다.
제1기어부재(421)와 제2기어부재(422)는 각각 외주면에 이격된 복수의 치를 구비한 공지의 기어 구조로 다양하게 변형하여 실시할 수 있음을 밝혀둔다.
회전 모터부(410)만으로는 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 회전하는 로켓보조 추진탄의 실제 고속 회전속도 즉, 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 속도를 구현하기 어려운 문제점이 있어 제1기어부재(421)와 제2기어부재(422)의 기어비를 이용하여 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 회전 속도를 구현한다.
제1기어부재(421)의 회전력은 이외에도 제1기어부재(421)와 제2기어부재(422)의 사이에 위치되고 제1기어부재(421)와 제2기어부재(422)에 각각 맞물려 회전되는 동력 전달 기어부재(미도시)를 통해 제2기어부재(422)로 전달될 수 있고, 공지의 회전력 전달구조로 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치는 회전 모터부(410)의 작동을 제어하고 로드셀부(300)에 의해 측정된 측정 값을 출력할 수 있는 제어부(800)을 더 포함하고, 제어부(800)는 회전 모터부(410)의 회전 속도를 제어하여 기어비를 통해 추진기관 회전축부재의 회전속도 즉, 고체 추진기관의 회전속도를 해당 고체 추진기관의 실제 사용 시 회전 속도로 조절할 수 있다.
추진기관 장착부(100)의 후방 측 즉, 추진기관 회전축부재(110)의 후방에는 시험 대상인 고체 추진기관(10)이 분리 가능하게 결합되는 추진기관 결합부(700)가 위치되고, 고체 추진기관(10)은 추진기관 결합부(700)로 추진기관 회전축부재(110)와 결합되어 추진기관 회전축과 일체로 회전되도록 위치된다.
본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치는 추진기관 장착부(100)에 연결되어 추진기관 장착부(100)가 이동되는 전방 측으로 기준 하중을 부여하는 무게추부(500)를 더 포함할 수 있다.
무게추부(500)는 연소 성능 시험 전에 로드셀부(300)에 원하는 하중을 가하여 로드셀부(300)를 보정할 수 있고 추진기관 장착부(100)에 하중을 부여하여 고체 추진기관(10)의 회전과 이동 시 발생되는 진동 발생을 최소화시켜 안정적이고 정확한 연소 성능 시험이 가능하도록 한다.
무게추부(500)에 의해 가해지는 기준 하중을 기준으로 로드셀부(300)의 영점이 설정되거나 추후 로드셀부(300)에 의해 측정되는 하중값에서 무게추부(500)로 가해지는 하중값을 제외하여 연소 성능 시험 시 추력값을 도출한다.
무게추부(500)는 고체 추진기관(10)이 장착되는 반대편에 설치되어 추진기관 장착부(100)를 로드셀부(300) 방향으로 당김으로써 로드셀부(300)에 기준 하중을 부여하는 것을 일 예로 한다.
무게추부(500)는 추진기관 장착부(100) 즉, 이동 대차부재(130)에 일단부 측이 연결되는 연결줄부재(510), 연결줄부재(510)의 타단부 측에 연결되고 지면에 대한 수직방향으로 하중을 발생시키는 무게추부재(520), 연결줄부재(510)를 지지하여 추진기관 장착부(100)의 이동방향을 위치되는 연결줄부재(510)를 수직 방향으로 연장되게 하여 힘의 방향을 변경하는 추 지지롤부재(530)를 포함하는 것을 일 예로 한다.
연결줄부재(510)는 일단부 측이 이동 대차부재(130)에 연결되고 이동 대차부재(130)의 이동 방향과 일직선 상으로 배치된 후 추 지지롤부재(530)의 걸쳐지면서 타단부 측이 하향되어 수직으로 위치되어 타단부 측에 연결된 무게추부재(520)를 통해 지면과 수직 방향의 하중이 발생되도록 한다.
그리고, 추 지지롤부재(530)는 지면과 수직 방향으로 발생되는 하중을 수평방향으로 변경하여 추진기관 장착부(100)가 이동 방향과 일치되는 방향으로 당겨져 로드셀부(300)에 기준 하중이 발생되도록 한다.
무게추부(500)는 추진기관 장착부(100)에 하중을 부여하여 고체 추진기관(10)이 회전하면서 추진기관 장착부(100)가 이동할 때 추진기관 장착부(100)에서 발생되는 진동을 최소화하여 추진기관 장착부(100)의 직선 이동에 대한 하중값을 로드셀부(300)에서 더 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치는 추진기관 장착부(100)의 후방 측에 이격되게 위치되며 회전되는 고체 추진기관(10)의 위치를 지지하는 추진기관 회전 지지부(600)를 더 포함할 수 있다.
추진기관 회전 지지부(600)는 고체 추진기관(10)을 물어 고정하는 추진기관 고정 지그부(610), 추진기관 고정 지그부(610)를 회전 가능하게 지지하는 지그 지지부(620)를 포함한다.
추진기관 고정 지그부(610)는 고체 추진기관(10)의 후단부를 물어 고정하는 것을 일 예로 한다.
추진기관 회전 지지부(600)는 볼베어링 등의 공지의 베어링 구조로 추진기관 고정 지그부(610)를 회전 가능하게 지지하는 것으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
추진기관 회전 지지부(600)는 지그 지지부(620)를 전, 후 이동시켜 고체 추진기관(10)의 길이에 따라 지그 지지부(620)의 위치를 조정할 수 있도록 한 지그 이동부(630)를 더 포함할 수 있다.
지그 이동부(630)는 지그 지지부(620)의 직선 이동을 안내하는 지그 이동 안내 레일부재(631)를 포함하여 지그 이동 안내 레일부재(631)를 따라 지그 지지부(620)를 이동시켜 추진기관 고정 지그부(610)의 위치를 조정할 수 있다.
지그 이동부(630)는 도시하지 않았지만 주행모터에 의해 회전되어 지그 이동 안내 레일부재(631)에 접촉되어 구르는 주행바퀴를 포함하는 것을 일 예로 하고, 이외에도 유압 실린더, 볼스크류 타입의 리니어 엑추에이터, 모터에 의해 회전되는 레크기어 및 레크기어에 맞물려 직선 이동하는 레크기어를 이용한 레크 피니언 기어구조의 직선 이동 기기일 수도 있고, 이외에도 공지의 직선 이동 구조를 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
도 3은 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예에서 추진기관 회전 지지부(600)의 일 실시예를 도시한 정면도이다.
도 3을 참고하면 추진기관 고정 지그부(610)는 중앙에 고체 추진기관(10)이 위치되는 원형의 공간이 구비된 원형의 추진기관 고정 지그본체부재(611), 추진기관 고정 지그본체부재(611)의 내주면에 이격되게 구비되고, 원형의 공간의 중심을 향해 동시에 전, 후 이동하여 고체 추진기관(10)의 외주면을 물어 고정하는 복수의 추진기관 고정 조우부재(612)를 포함할 수 있다.
추진기관 고정 지그부(610)는 원형의 추진기관 고정 지그본체부재(611), 추진기관 고정 지그본체부재(611)의 내주면에 구비되는 복수의 추진기관 고정 조우부재(612)를 포함하는 것이고, 도시하지는 않았지만 유압실린더의 피스톤 로드에 연결되어 작동되는 웨지 플런저를 포함하여 구성되고, 웨지 플런저가 유압실린더의 작동에 의해 전, 후로 이동하면 이 웨지플런저에 결합된 추진기관 고정 조우부재(612)가 가이드면을 따라 밀리는 이동 경사돌기로 인해 공작물을 클램핑시키는 방향으로 조여지거나, 반대로 풀려지는 방향으로 벌어지게 되는 것이다.
복수의 추진기관 고정 조우부재(612)를 동시에 전, 후 이동시키는 구조는 관체를 고정하는 공지의 관체 고정용 척에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 것으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
고체 추진기관(10)은 추진기관 고정 조우부재(612)가 벌어진 상태에서 추진기관 고정 지그본체부재(611)를 통과하여 추진기관 회전축부재(110)에 위치된 추진기관 결합부(700)에 결합된다.
추진기관 고정 조우부재(612)는 고체 추진기관(10)이 추진기관 고정 지그본체부재(611)를 통과하여 추진기관 회전축부재(110)에 위치된 추진기관 결합부(700)에 결합된 상태에서 원형의 공간의 중심을 향해 동시에 이동하여 고체 추진기관(10)의 외주면을 물어 고정하게 된다.
고체 추진기관(10)은 선단부가 추진기관 결합부(700)에 결합되고, 추진기관 고정 조우부재(612)에 의해 물려 고정된 상태에서 추진기관 회전부(400)에 의해 회전되고 점화되어 추력을 발생시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치의 일 실시 예에서 추진기관 결합부(700)의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 4를 참고하면 추진기관 결합부(700)는 추진기관 회전축부재(110)에 나사 결합되는 볼트부(710)와 고체 추진기관(10)의 선단부가 삽입되는 추진기관 삽입부(720)를 포함한다.
추진기관 회전축부재(110)의 단부 측에는 볼트부(710)가 체결되는 볼트 삽입부가 위치되며, 추진기관 결합부(700)의 볼트부(710)는 고체 추진기관(10)의 회전방향과 반대 방향의 나사 방향으로 추진기관 회전축부재(110)에 나사 결합되어 추진기관 회전부(400)에 의해 고체 추진기관(10)이 회전될 때 풀림이 방지된다.
추진기관 삽입부(720)는 고체 추진기관(10)의 선단부 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.
추진기관 결합부(700)는 추진기관 삽입부(720) 내로 삽입된 고체 추진기관(10)의 선단부를 고정할 수 있는 추진기관 고정구(730)를 더 포함할 수 있다.
추진기관 고정구(730)는 추진기관 삽입부(720)를 관통하여 체결되어 고체 추진기관(10)의 선단부를 가압하여 고정하는 세트 스크류인 것을 일 예로 하고 이외에도 다른 공지의 고정 구조를 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 추진기관 결합부(700)는 고체 추진기관(10)의 종류에 대응되는 형상으로 복수로 구비되고, 시험 대상인 고체 추진기관(10)의 종류에 따라 추진기관 회전축부재(110)에 선택적으로 나사결합되어 사용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치는 추진기관 결합부(700)를 선택적으로 추진기관 장착부(100)의 추진기관 회전축부재(110)에 나사 결합하여 다양한 고체 추진기관(10)에 대한 회전 연소 성능 시험을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이고, 도 1 및 도 5를 참고하면 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법은 고체 추진기관(10)을 추진기관 장착부(100)에 결합시키는 추진기관 조립단계, 고체 추진기관(10)을 점화하고 고체 추진기관(10)의 회전시키면서 고체 추진기관(10)에 추력을 발생시키는 회전 추력 발생단계, 회전 추력 발생단계에서 발생된 추력에 의해 추진기관 장착부(100)가 전방으로 이동되는 하중을 로드셀부(300)로 측정하는 추력 확인단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
회전 추력 발생단계는 고체 추진기관(10)을 10,000 ~ 20,000rpm의 고속 회전 속도로 회전시키면서 추력을 발생시킨다.
즉, 본 발명에 따른 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 방법은 고체 추진기관(10)을 추진기관 결합부(700)를 이용하여 추진기관 장착부(100)의 추진기관 회전축부재(110)에 결합하고, 추진기관 회전부(400)로 고체 추진기관(10)을 고속으로 회전하면서 고체 추진기관(10)에 추력을 발생시키고 고체 추진기관(10)이 회전 중에 전방을 향해 이동하는 하중을 로드셀부(300)로 측정하여 간단하게 고체 추진기관(10)의 회전 추력 성능 시험을 지상에서 간단하게 수행할 수 있다.
본 발명은 고체 추진기관(10)을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 정확하게 측정할 수 있어 회전 비행에 최적화된 고체 추진기관(10)의 개발을 효율적으로 진행할 수 있다.
본 발명은 고체 추진기관(10)을 고속 회전하면서 회전 추력 성능을 지상에서 안전하게 수행할 수 있어 시험 시 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명은 회전 추력 성능을 지상에서 시험할 수 있어 시험 시 소요되는 비용을 절감하여 회전 추력 성능 시험에 대한 경제성을 확보할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
10 : 고체 추진기관 100 : 추진기관 장착부
110 : 추진기관 회전축부재 120 : 회전 지지부재
130 : 이동 대차부재 131 : 이동 지지부재
131a : 상면 레일 지지부 131b : 측면 레일 지지부
131c : 제1주행 바퀴부 131d : 제2주행 바퀴부
200 : 추진기관 이동지지부 210 : 베이스 지지부재
220 : 직선 이동 가이드 레일부재 300 : 로드셀부
400 : 추진기관 회전부 410 : 회전 모터부
420 : 회전력 전달부 421 : 제1기어부재
422 : 제2기어부재 423 : V벨트부재
430 : 모터 지지대 500 : 무게추부
510 : 연결줄부재 520 : 무게추부재
530 : 추 지지롤부재 600 : 추진기관 회전 지지부
610 : 추진기관 고정 지그부
611 : 추진기관 고정 지그본체부재 612 : 추진기관 고정 조우부재
620 : 지그 지지부 630 : 지그 이동부
631 : 지그 이동 안내 레일부재 700 : 추진기관 결합부
710 : 볼트부 720 : 추진기관 삽입부
730 : 추진기관 고정구 800 : 제어부

Claims (20)

  1. 시험대상인 고체 추진기관이 장착되는 추진기관 장착부;
    상기 추진기관 장착부를 전, 후 이동 가능하게 지지하는 추진기관 이동지지부;
    상기 추진기관 장착부의 전방 측에 위치되어 상기 고체 추진기관의 추력에 의해 상기 추진기관 장착부의 이동에 의한 하중값을 감지하는 로드셀부; 및
    상기 추진기관 장착부에 장착된 고체 추진기관을 회전시키는 추진기관 회전부를 포함하며,
    상기 추진기관 장착부는,
    상기 고체 추진기관이 장착되어 상기 추진기관 회전부로부터 회전력을 전달받아 회전되는 추진기관 회전축부재; 및
    상기 추진기관 회전축부재를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부재를 포함하고,
    상기 추진기관 이동지지부는,
    베이스 지지부재; 및
    상기 베이스 지지부재 상에 위치되며 상기 추진기관 장착부가 전, 후 이동 가능하게 위치되고 상기 추진기관 장착부의 전, 후 직선 이동을 안내하는 직선 이동 가이드 레일부재를 포함하며,
    상기 추진기관 장착부는,
    상기 회전 지지부재가 장착되고 하부면에 상기 직선 이동 가이드 레일부재를 따라 구르는 주행바퀴가 구비된 이동 대차부재를 더 포함하고,
    상기 이동 대차부재는 하부면에 상기 직선 이동 가이드 레일부재를 따라 이동하는 이동 지지부재가 위치되고,
    상기 이동 지지부재는,
    상기 직선 이동 가이드 레일부재의 상면에 위치되는 상면 레일 지지부;
    상기 직선 이동 가이드 레일부재의 양 측면에 각각 위치되는 측면 레일 지지부;
    상기 상면 레일 지지부의 하부면에 위치되어 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 상부면에 접촉되어 구르는 제1주행 바퀴부; 및
    상기 측면 레일 지지부의 내측면에 위치되어 상기 직선 이동 가이드 레일부재의 측면에 접촉되어 구르는 제2주행 바퀴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진기관 회전부는,
    회전 모터부; 및
    상기 회전 모터부의 회전력을 상기 추진기관 회전축부재로 전달하여 상기 추진기관 회전축부재를 회전시키는 회전력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 회전력 전달부는,
    회전 모터부의 모터 샤프트에 장착되는 제1기어부재; 및
    상기 추진기관 회전축부재에 장착되어 상기 제1기어부재로부터 회전력을 전달받는 제2기어부재를 포함하며,
    상기 제1기어부재는 제2기어부재보다 큰 직경을 가지며,
    상기 회전력 전달부는 기어비를 통해 회전속도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전력 전달부는 일 측이 상기 제1기어부재에 감기고 타 측이 상기 제2기어부재에 감기는 V벨트부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진기관 장착부에 연결되어 상기 추진기관 장착부가 이동되는 전방 측으로 기준 하중을 부여하는 무게추부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 무게추부는,
    상기 추진기관 장착부에 일단부 측이 연결되는 연결줄부재;
    상기 연결줄부재의 타단부 측에 연결되고 지면에 대한 수직방향으로 하중을 발생시키는 무게추부재; 및
    상기 연결줄부재를 지지하여 추진기관 장착부의 이동방향을 위치되는 연결줄부재를 수직 방향으로 연장되게 하여 힘의 방향을 변경하는 추 지지롤부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진기관 장착부의 후방 측에 이격되게 위치되며 회전되는 상기 고체 추진기관의 위치를 지지하는 추진기관 회전 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 추진기관 회전 지지부는,
    상기 고체 추진기관을 물어 고정하는 추진기관 고정 지그부; 및
    상기 추진기관 고정 지그부를 회전 가능하게 지지하는 지그 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 추진기관 회전 지지부는,
    상기 지그 지지부를 전, 후 이동시켜 고체 추진기관의 길이에 따라 상기 지그 지지부의 위치를 조정할 수 있도록 한 지그 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 지그 이동부는 상기 지그 지지부의 직선 이동을 안내하는 지그 이동 안내 레일부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 추진기관 고정 지그부는,
    중앙에 상기 고체 추진기관이 위치되는 원형의 공간이 구비된 원형의 추진기관 고정 지그본체부재; 및
    상기 추진기관 고정 지그본체부재의 내주면에 이격되게 구비되고, 원형의 공간의 중심을 향해 동시에 전, 후 이동하여 상기 고체 추진기관의 외주면을 물어 고정하는 복수의 추진기관 고정 조우부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체 추진기관을 상기 추진기관 회전축부재의 후방에 분리 가능하게 결합하는 추진기관 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 추진기관 결합부는,
    상기 추진기관 회전축부재에 나사 결합되는 볼트부; 및
    상기 고체 추진기관의 선단부가 삽입되는 추진기관 삽입부를 포함하며,
    상기 볼트부는 고체 추진기관의 회전방향과 반대 방향의 나사 방향으로 추진관 회전축부재에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 추진기관 결합부는 상기 추진기관 삽입부 내로 삽입된 상기 고체 추진기관의 선단부를 고정할 수 있는 추진기관 고정구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 회전 연소 성능 시험 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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