KR102334229B1 - 듀얼 모드로 동작하는 충격 시험용 3단 유압식 속도 발생 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

듀얼 모드로 동작하는 충격 시험용 3단 유압식 속도 발생 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 저속 발사 모드 또는 고속 발사 모드로 질량체를 가속시키는 속도 발생 장치는, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이더에 의해 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 제1 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버; 상기 가압 챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압 챔버로부터 공급된 상기 제1 오일의 압력에 의해 슬라이딩하는 제2 슬라이더가 내부에 설치된 분배 챔버; 상기 분배 챔버와 연통 가능하도록 설치되고, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 가속 피스톤이 가압된 제2 오일에 의해 슬라이딩하는 가속 챔버; 및 상기 가속 챔버로 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 구동 축압기를 포함하고, 상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 챔버는 상기 제2 슬라이더에 의해 상기 분배 챔버와 연통되지 않고, 상기 가속 피스톤은 상기 제2 오일이 공급되는 압력에 의해 상기 질량체를 가속시킬 수 있다.

Description

듀얼 모드로 동작하는 충격 시험용 3단 유압식 속도 발생 장치 및 그 구동 방법 {THREE-STAGE HYDRAULIC SPEED GENERATOR OPERATING IN DUAL MODE FOR SHOCK TEST AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 듀얼 모드로 동작하는 충격 시험용 3단 유압식 속도 발생 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
충격시험은 높은 에너지를 발생시킨 후 짧은 시간에 에너지를 시험 대상체에 인가하는 방식으로 이루어진다. 높은 에너지를 발생시키기 위해, 고압의 유압 구동기를 사용하여 발사체를 원하는 속도로 가속한 뒤 시험 대상체에 충돌시키는데, 충격시험용 고압의 유압 구동기를 속도 발생 장치라고 한다.
종래의 속도 발생 장치는 최대 충격 에너지를 인가하는 환경에 대한 분석을 기준으로 설계되었다. 그러나 최대 충격 에너지 만을 고려했을 경우, 탑재 장비의 과도한 내충격 설계를 유발할 수 있다. 이로 인하여, 속도 발생 장치는 고속 뿐만 아니라 저속에서도 재현성 있는 발사 속도를 확보해야 한다.
종래의 3단 유압식 속도발생장치의 경우, 높은 에너지 수준의 충격 시험을 수행하기 위해 고속 발사에 특화되어 있다. 따라서 상대적으로 낮은 압력을 충전하여 저속 발사를 할 경우, 재현성이 확보되지 않는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 작동 방식에 따라서, 고속 발사 모드에서 뿐만 아니라 저속 발사 모드에서도 구동 가능한 속도 발사 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 저속 발사 모드 또는 고속 발사 모드로 질량체를 가속시키는 속도 발생 장치는, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이더에 의해 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 제1 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버; 상기 가압 챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압 챔버로부터 공급된 상기 제1 오일의 압력에 의해 슬라이딩하는 제2 슬라이더가 내부에 설치된 분배 챔버; 상기 분배 챔버와 연통 가능하도록 설치되고, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 가속 피스톤이 가압된 제2 오일에 의해 슬라이딩하는 가속 챔버; 및 상기 가속 챔버로 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 구동 축압기를 포함하고, 상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 챔버는 상기 제2 슬라이더에 의해 상기 분배 챔버와 연통되지 않고, 상기 가속 피스톤은 상기 제2 오일이 공급되는 압력에 의해 상기 질량체를 가속시킬 수 있다.
상기 속도 발생 장치는, 상기 구동 축압기와 상기 가속 챔버를 연결하고, 상기 제2 오일의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브가 설치된 오일 입구를 더 포함하고, 상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 상기 구동 축압기 내부의 충전 압력 및 상기 오일 입구에 설치된 상기 유량 조절 밸브의 개폐 정도 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 구동 축압기 내부의 충전 압력이 증가하고, 상기 유량 조절 밸브가 더 개방되는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 증가할 수 있다.
상기 구동 축압기 내부의 충전 압력이 감소하고, 상기 유량 조절 밸브가 더 닫히는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 감소할 수 있다.
상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가압 챔버의 하단에 상기 제1 오일이 공급되면, 상기 가압 챔버에 설치된 상기 제1 슬라이더는 상기 가압 챔버 방향으로 상승하고, 상기 분배 챔버에 설치된 상기 제2 슬라이더는 상기 가속 챔버 방향으로 하강할 수 있다.
상기 분배 챔버로 공급되는 상기 제1 오일의 압력은 상기 가속 챔버로 공급되는 상기 제2 오일의 압력보다 높을 수 있다.
상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 피스톤은 상기 질량체를 5 m/s 이하로 가속시킬 수 있다.
상기 속도 발생 장치는, 상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작할지 또는 상기 고속 발사 모드로 동작할지 여부를 결정하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 제2 오일이 상기 가속 챔버로 공급되는 압력을 제어할 수 있다.
상기 분배 챔버는 상기 제2 슬라이더에 의해 분리된 하단에 가압된 제3 오일을 공급받고, 상기 속도 발생 장치가 상기 고속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 챔버는 상기 분배 챔버의 하단과 연통되고, 상기 가속 피스톤은 상기 제3 오일이 공급되는 압력에 의해 상기 질량체를 가속시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이더에 의해 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 제1 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버, 상기 가압 챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압 챔버로부터 공급된 상기 제1 오일의 압력에 의해 슬라이딩하는 제2 슬라이더가 내부에 설치된 분배 챔버, 상기 분배 챔버와 연통 가능하도록 설치되고, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 가속 피스톤이 가압된 제2 오일에 의해 슬라이딩하여 질량체를 발사시키는 가속 챔버 및 상기 가속 챔버로 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 구동 축압기를 포함하는 속도 발생 장치를 구동하는 방법은, 상기 속도 발생 장치의 구동 모드를 결정하는 단계; 및 결정된 구동 모드에 기초하여 상기 질량체를 발사시키는 단계를 포함하고, 상기 속도 발생 장치의 구동 모드가 저속 발사 모드인 경우, 상기 가압 챔버의 상단에 상기 가스를 충전하는 단계; 상기 가압 챔버의 하단 및 상기 분배 챔버에 상기 제1 오일을 충전하는 단계; 상기 가속 챔버에 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 단계; 및 상기 제2 오일이 공급되는 압력에 의해, 상기 질량체를 가속하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 저속 발사 모드에서 제1 슬라이더와 제2 슬라이더를 사용하지 않고 구동 축압기에 충전된 오일을 이용하여 질량체를 발사시킴으로써, 5 m/s 이하의 저속 발사 모드에서도 신뢰성 있는 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 발생 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 발사 모드를 제어하는 컨트롤러를 나타낸다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 발사 모드로 질량체를 가속시킬 때 속도 발생 장치의 동작을 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 저속 발사 모드로 질량체를 가속시킬 때 속도 발생 장치의 동작을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 발생 장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 속도 발생 장치(1)는 서로 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버(10), 가압 챔버(10)와 연통되게 설치되고 가압 챔버(10)에 충전된 오일에 의해 가압되는 또 다른 오일이 내부에 충전되는 분배 챔버(20) 및 분배 챔버(20)와 연통부(31)를 통하여 연통되고, 분배 챔버(20)로부터 가압된 오일이 내부로 공급되면 전진하는 가속 피스톤(32)이 설치된 가속 챔버(30)를 포함할 수 있다.
가압 챔버(10)는 내부의 분리된 공간에 가압된 가스와 가압된 오일이 충전된다. 가압 챔버(10)는 통형(筒形) 구조로 형성되고, 그 내부의 일측으로는 가압된 가스가 출입되고, 또 다른 일측으로는 가압된 오일이 출입된다.
가압 챔버(10)의 내부에는 제1 슬라이더(11)가 슬라이딩(sliding) 가능하게 설치될 수 있다. 제1 슬라이더(11)는 가스와 오일을 분리하는 역할과 가스와 오일 사이에서 서로 압력을 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
제1 슬라이더(11)는 그의 외측 둘레가 가압 챔버(10)의 내측면에 접하도록 설치될 수 있다. 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 내측면에 슬라이딩이 가능하도록 설치될 수 있다.
제1 슬라이더(11)의 외측 둘레가 가압 챔버(10)의 내측면에 접함에 따라, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 상단의 가스와 가압 챔버(10)의 하단의 오일을 분리할 수 있다.
가압 챔버(10)의 상단에는 가압된 가스가 출입하는 가스 출입구(12)가 형성되고, 가압 챔버(10)의 하단에는 가압된 오일이 출입하는 제1 오일 출입구(13)가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 슬라이더(11)를 기준으로, 가압 챔버(10)의 상단에는 가압된 가스가 충전되고, 가압 챔버(10)의 하단에는 가압된 오일이 충전될 수 있다.
제1 슬라이더(11)는 가스 출입구(12)와 제1 오일 출입구(13) 사이에서 슬라이딩하여, 가압 챔버(10)의 상단과 가압 챔버(10)의 하단 사이에서 압력을 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 가압 챔버(10)의 상단에 충전되는 가스는 질소 가스일 수 있다.
분배 챔버(20)는 가압 챔버(10)의 하부에 위치하고, 가입 챔버(10)와 연통되게 형성될 수 있다. 분배 챔버(20)는 내부에 가압된 오일이 충전되고, 그 내부에 제2 슬라이더(21)가 설치될 수 있다.
분배 챔버(20)의 상단은 가압 챔버(10)의 하단과 연통되도록 형성될 수 있다. 분배 챔버(20)의 상단이 가압 챔버(10)의 하단과 연통됨으로 인하여 가압 챔버(10)에서 가압된 오일이 분배 챔버(20)로 유입되고, 가압된 오일의 압력이 분배 챔버(20)로 전달될 수 있다. 분배 챔버(20)에 충전되는 오일은 가압 챔버(10)에 충전되는 오일과 서로 독립적으로 공급되거나 배출될 수 있다.
제2 슬라이더(21)는 그의 외측 둘레가 분배 챔버(20)의 내측면에 접하도록 설치될 수 있다. 제2 슬라이더(21)는 분배 챔버(20)의 내측면에 슬라이딩이 가능하도록 설치될 수 있다. 분배 챔버(20)의 내부는 제2 슬라이더(21)를 기준으로 분배 챔버(20)의 상단과 분배 챔버(20)의 하단 각각에 가압된 오일이 충전되어 있으므로, 제2 슬라이더(21)는 분배 챔버(20) 내에서 아래위로 슬라이딩함으로써 분배 챔버(20)의 상단에 충전된 오일의 압력을 분배 챔버(20)의 하단에 위치한 오일로 전달할 수 있다.
분배 챔버(20)의 하단에는 외부로부터 가압된 오일이 출입하는 제2 오일 출입구(22)가 형성될 수 있다. 제2 오일 출입구(22)로부터 가압된 오일이 분배 챔버(20)의 하단으로 유입될 수 있다. 분배 챔버(20)의 하단에 가압된 오일이 충전되는 경우, 제2 슬라이더(21)는 가압 챔버(10) 방향으로 상승할 수 있다. 분배 챔버(20)의 하단에 충전된 오일은 이후에 가속 챔버(30)로 공급되면서 가속 피스톤(32)을 전진시키는데 사용될 수 있다.
가압 챔버(10)와 분배 챔버(20)의 사이에는 제1 슬라이더(11)의 하한을 제한하는 스토퍼(10a)가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 내부에서 스토퍼(10a)까지만 하강할 수 있다.
가속 챔버(30)는 분배 챔버(20)의 하부에 배치되며, 분배 챔버(20)와 연통되게 설치될 수 있다. 가속 챔버(30)는 통형 구조로 형성되고, 둘레의 일측이 분배 챔버(20)와 연통되도록 가속 챔버(30)에 연통부(31)가 형성될 수 있다. 따라서, 연통부(31)를 통하여 분배 챔버(20)에서 가압된 오일이 가속 챔버(30)로 유입될 수 있다.
가속 피스톤(32)은 가속 챔버(30)의 내측면에 접하도록 가속 피스톤(32)의 내부에 설치될 수 있다. 가속 피스톤(32)은 가속 챔버(30) 내부에서 슬라이딩 가능하도록 설치될 수 있다.
가속 피스톤(32)은 연결 로드(33)를 통하여 질량체(M)와 연결될 수 있다. 가속 피스톤(32)이 가속 챔버(30) 내에서 질량체(M) 방향으로 전진함에 따라, 질량체(M)를 가속시킬 수 있다.
가속 피스톤(32)이 가속 챔버(30) 내에서 전진함에 따라 가속 피스톤(32)이 연통부(31)를 개폐하기 위하여, 가속 챔버(30)는 대략적으로 가압 챔버(10) 및 분배 챔버(20)와 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
가속 챔버(30)의 일측에는 가속 피스톤(32)을 초기 위치에서 질량체(M) 방향으로 전진시키기 위해 오일(예컨대, 가압된 오일)이 유입되는 오일 입구(34)가 형성되고, 가속 피스톤(32)을 초기 위치로 복원시키기 위해 가속 챔버(30)의 내부의 오일이 배출되는 오일 출구(35)가 형성될 수 있다. 여기서, 초기 위치라 함은, 질량체(M)를 가속시키기 위한 동작을 시작할 때의 가속 피스톤(32)의 위치를 의미하는 것으로서, 가속 피스톤(32)이 연통부(31), 오일 입구(34) 및 오일 출구(35)를 폐쇄시킴으로써, 연통부(31) 및 오일 입구(34)로부터의 오일의 유입, 및 오일 출구(35)로의 오일의 유출을 막을 수 있는 위치를 의미할 수 있다.
오일 입구(34) 및 오일 출구(35)가 형성된 가속 챔버(30)의 일측의 반대편 일측에는 가속 피스톤(32)을 초기 위치로 복원시키기 위해 외부로부터 가스(예컨대, 가압된 가스)가 출입하는 복원 가스 출입구(36)가 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 오일 입구(34)는 초기에 가속 피스톤(32)을 초기 위치에서 질량체(M) 방향으로 전진시키기 위해서 가압된 오일을 공급하기 위한 구동 축압기(41)와 연결되고, 복원 가스 출입구(36)는 가속 피스톤(32)이 작동한 후에 가속 피스톤(32)을 초기 위치로 복원시키기 위해서 가압된 가스를 가속 챔버(30) 내부로 공급하는 복원 축압기(42)와 연결될 수 있다.
구동 축압기(41)에는 구동 축압기(41) 내부의 충전 압력을 조절하기 위한 유압 회로가 설치되고, 오일 입구(34)에는 구동 축압기(41)에서 가속 챔버(30)로 공급되는 오일의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브(37)가 설치될 수 있다.
구동 축압기(41) 내부의 충전 압력은 컨트롤러(도 2의 100)의 제어에 의해 결정될 수 있다.
유량 조절 밸브(37)는 사용자에 의해 수동으로 개폐될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉 실시예에 따라, 유량 조절 밸브(37)는 컨트롤러(도 2의 100)의 제어에 의해 개폐될 수도 있다.
저속 발사 모드에서, 질량체(M)의 발사 속도는 구동 축압기(41) 내부의 충전 압력 및 유량 조절 밸브(37)의 개폐 정도에 기초하여 결정될 수 있다.
예컨대, 구동 축압기(41) 내부의 충전 압력을 높이고, 유량 조절 밸브(37)를 더 개방하는 경우, 구동 축압기(41)에서 가속 챔버(30)로 공급되는 오일의 유량이 증가함에 따라, 가속 피스톤(32)을 질량체(M) 방향으로 전진시키는 힘이 증가하고, 이로 인하여 질량체(M)의 발사 속도가 증가할 수 있다. 반대로, 구동 축압기(41) 내부의 충전 압력을 낮추고, 유량 조절 밸브(37)를 더 닫는 경우, 구동 축압기(41)에서 가속 챔버(30)로 공급되는 오일의 유량이 감소함에 따라, 가속 피스톤(32)을 질량체(M) 방향으로 전진시키는 힘이 감소하고, 이로 인하여 질량체(M)의 발사 속도가 감소할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 발사 모드를 제어하는 컨트롤러를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)는 발사 모드 선택부(110), 고속 발사 처리부(120) 및 저속 발사 처리부(130)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(100)는 속도 발생 장치(1)에 포함된 형태로 구현될 수 있으며, 속도 발생 장치(1)와는 구분되는 별도의 장치로서, 속도 발생 장치(1)에 유무선으로 연결된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 사용자로부터 속도 발생 장치(1)의 동작 모드를 입력 받고, 입력 받은 동작 모드로 속도 발생 장치(1)를 동작시킬 수 있는 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 발사 모드 선택부(110), 고속 발사 처리부(120) 및 저속 발사 처리부(130)는 컨트롤러(100)의 기능을 쉽게 설명하기 위하여 컨트롤러(100)의 기능을 개념적으로 나눈 것으로서, 이에 한정되지 않는다. 실시예들에 따라, 발사 모드 선택부(110), 고속 발사 처리부(120) 및 저속 발사 처리부(130)의 기능은 병합/분리 가능하며, 하나의 프로그램에 포함된 일련의 명령어들로 구현될 수도 있다.
발사 모드 선택부(110)는 사용자의 입력에 기초하여 속도 발생 장치(1)의 동작 모드를 고속 발사 모드 및 저속 발사 모드 중에서 어느 하나로 결정할 수 있다. 여기서, 고속 발사 모드는, 저속 발사 모드에 비해 상대적으로 고속으로 질량체(M)를 발사시키는 동작 모드로서, 고속 발사 모드에서 질량체(M)는 5 m/s 이상(초과)의 속도로 발사될 수 있다. 반대로, 저속 발사 모드는, 고속 발사 모드에 비해 상대적으로 저속도로 질량체(M)를 발사시키는 동작 모드로서, 저속 발사 모드에서 질량체(M)는 5 m/s 미만(이하)의 속도로 발사될 수 있다.
속도 발생 장치(1)를 고속 발사 모드로 동작하기로 입력된 경우, 고속 발사 처리부(120)는 고속 발사 모드에 따라 질량체(M)를 가속시킬 수 있다. 고속 발사 모드로 질량체(M)를 발사시키는 방법은 도 3 내지 도 10을 통해 보다 자세하게 설명하기로 한다.
속도 발생 장치(1)를 저속 발사 모드로 동작하기로 입력된 경우, 저속 발사 처리부(130)는 저속 발사 모드에 따라 질량체(M)를 가속시킬 수 있다. 저속 발사 모드로 질량체(M)를 발사시키는 방법은 도 3, 도 4 및 도 11 내지 도 13을 통해 보다 자세하게 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 발사 모드로 질량체를 가속시키는 방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 복원 축압기(42) 내부의 기체(예컨대, 질소)의 압력이 증가함에 따라, 가속 피스톤(32)이 초기 위치로 이동할 수 있다(S300).
도 4를 참조하면, 가압 챔버(10)로 가압된 가스(예컨대, 질소)가 공급됨에 따라, 가압 챔버(10)의 상단은 가압된 가스로 충전될 수 있다. 가압 챔버(10)의 상단이 가압된 가스로 충전됨에 따라, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 하단 방향으로 하강할 수 있다(S400). 이때, 제1 슬라이더(11)는 공급되는 가스의 압력에 따라 스토퍼(10a)까지 하강할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 오일 출입구(22)를 통해 분배 챔버(20)의 내부로 가압된 오일이 공급됨에 따라, 분배 챔버(20)의 하단에 가압된 오일이 충전될 수 있다. 분배 챔버(20)의 하단에 가압된 오일이 충전되는 경우, 제2 슬라이더(21)는 가압 챔버(10) 방향으로 상승할 수 있다(S500). 분배 챔버(20)의 하단에 충전된 오일은 이후에 가속 챔버(30)로 공급되면서 가속 피스톤(32)을 전진시키는데 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 오일 출입구(13)를 통해 가압 챔버(10)의 하단으로 가압된 오일이 공급됨에 따라, 가압 챔버(10)의 하단에 가압된 오일이 충전될 수 있다(S600). 제1 오일 출입구(13)를 통해 가압 챔버(10)의 하단에 가압된 오일이 충전됨에 따라, 가압 챔버(10)의 상단에는 가스가 충전되고, 가압 챔버(10)의 하단에는 가압된 오일이 충전된 상태가 될 수 있다. 이때, 가압 챔버(10)의 하단에 충전되는 오일의 압력은 가압 챔버(10)의 상단에 충전된 가스의 압력보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 상단으로 상승할 수 있다.
가압 챔버(10)의 하단에 충전된 오일의 압력이 제1 슬라이더(11)를 통해 가압 챔버(10)의 상단에 충전된 가스로 전달되기 때문에 가압 챔버(10)는 실질적으로 가압된 오일의 압력으로 오일과 가스가 충전된 상태가 될 수 있다. 예컨대, 초기에 가스가 100 bar의 압력으로 가압 챔버(10)의 상단에 충전된 상태에서, 오일이 150 bar의 압력으로 가압 챔버(10)의 하단에 충전된다면, 가압 챔버(10)의 내부는 오일의 압력이 제1 슬라이더(11)를 통해 가스로 전달되어, 가스도 150 bar의 압력으로 가압될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 구동 축압기(41)를 통하여 가속 챔버(30)의 내부로 가압된 오일이 공급됨에 따라, 가속 피스톤(32)이 질량체(M) 방향으로 전진될 수 있다(S700). 이때, 구동 축압기(41)로부터 가속 챔버(30)로 공급되는 오일의 압력은 질량체(M)를 가속시키는 정도가 아닌, 가속 피스톤(32)을 전진시켜 분배 챔버(20)와 가속 챔버(30) 사이의 연통부(31)를 가속 챔버(30)에 개방시키기 위한 정도의 압력일 수 있다.
가속 피스톤(32)의 전진으로 인하여 연통부(31)가 가속 챔버(30)에 개방되는 경우, 분배 챔버(20)에 충전된 오일이 가속 챔버(30)로 유입될 수 있다(S800).
가속 챔버(30)로 유입된 오일의 압력으로 인하여 가속 피스톤(32)은 질량체(M) 방향으로 전진하게 되고, 가속 피스톤(32)의 전진에 따라 가속된 질량체(M)는 가속될 수 있다(S900). 분배 챔버(20)의 내부에 충전된 오일은 오일 자체의 압력 뿐만 아니라, 가압 챔버(10)의 내부에 충전된 가스와 오일의 압력이 분배 챔버(20)의 내부에 충전된 오일로 전달되는 상태이므로, 분배 챔버(20)에 충전된 오일이 가속 챔버(30)로 공급될 때, 충분히 빠른 속도로 가속 피스톤(32)을 가속시킬 수 있다.
또한, 분배 챔버(20)에 충전된 오일이 가속 챔버(30)로 공급되면 분배 챔버(20) 내부의 오일의 압력이 낮아질 수 있는데, 이때 가압 챔버(10)에 충전된 가스와 오일의 압력이 분배 챔버(20)에 작용될 수 있다. 즉, 연통부(31)가 개방되어 분배 챔버(20)의 오일이 연통부(31)를 통하여 가속 챔버(30)로 공급되면서, 분배 챔버(20)의 압력이 낮아지는데, 이때 가압 챔버(10)의 오일의 압력이 분배 챔버(20)에 작용하면서 분배 챔버(20)의 오일이 충분히 가속 챔버(30)로 공급되도록 할 수 있다.
또한, 가압 챔버(10)의 오일이 분배 챔버(20)로 공급되어, 가압 챔버(10)의 오일의 압력이 낮아지면 가압 챔버(10)의 가스의 압력이 가압 챔버(10)의 오일로 전달되고, 최종적으로는 가압 챔버(10)의 가스의 압력이 분배 챔버(20)의 오일로 전달되어, 가속 챔버(30)로 공급되는 압력이 크게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 가압 챔버(10) 및 분배 챔버(20)의 내부에 충전된 오일과 가스의 이동에 따라 제1 슬라이더(11)와 제2 슬라이더(21)는 하강하게 된다.
제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 상단과 하단의 압력이 평행으로 이루도록 가압 챔버(10)의 내부에서 슬라이딩하는데, 가압 챔버(10)에 충전된 오일이 분배 챔버(20)로 이동함으로써 가압 챔버(10)의 하단의 압력이 낮아지고 가압 챔버(10)의 상단의 압력이 높아지게 되므로, 제1 슬라이더(11)는 하강하게 된다.
마찬가지로, 분배 챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 가속 챔버(30)로 유입되면, 분배 챔버(20)의 하단의 압력은 낮아지고, 분배 챔버(20)의 상단의 압력은 높아지게 되므로, 제2 슬라이더(21)도 하강하게 된다.
이와 같이, 분배 챔버(20)와 가속 챔버(30)가 연통되면서, 분배 챔버(20)의 내부에 충전된 오일이 가속 챔버(30)로 유입되어 가속 피스톤(32)을 가압시키고, 가압 챔버(10)에 충전된 가스와 오일이 분배 챔버(20)에 충전된 오일이 가속 피스톤(32)을 전진시키는데 필요한 에너지를 제공하게 되므로, 가속 피스톤(32)에 연결된 질량체(M)는 짧은 시간에 가속되어 발사될 수 있다.
도 10을 참조하면, 가속 피스톤(32)의 전진에 따라, 복원 축압기(42)의 압력이 증가할 수 있다. 복원 축압기(42)의 압력이 점차 증가함에 따라, 가속 피스톤(32)의 속도는 감소하고, 결국 가속 피스톤(32)은 정지할 수 있다.
이후, 복원 가스 출입구(36)로 가압된 가스를 공급하면서, 가속 챔버(30)의 오일 출구(35)를 개방시키면, 가속 챔버(30)의 내부에 충전된 오일은 오일 출구(35)를 통해 배출되고, 가속 피스톤(32)은 초기 위치로 복귀하게 된다(S1000).
도 3, 도 4 및 도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 저속 발사 모드로 질량체를 가속시키는 방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 복원 축압기(42) 내부의 기체(예컨대, 질소)의 압력이 증가함에 따라, 가속 피스톤(32)이 초기 위치로 이동할 수 있다(S300).
도 4를 참조하면, 가압 챔버(10)로 가압된 가스(예컨대, 질소)가 공급됨에 따라, 가압 챔버(10)의 상단은 가압된 가스로 충전될 수 있다. 가압 챔버(10)의 상단이 가압된 가스로 충전됨에 따라, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 하단 방향으로 하강할 수 있다(S400). 이때, 제1 슬라이더(11)는 공급되는 가스의 압력에 따라 스토퍼(10a)까지 하강할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 오일 출입구(13)를 통해 가압 챔버(10)의 하단으로 오일이 공급될 수 있다. 이때, 가압 챔버(10)의 하단에 충전되는 오일의 압력은 가압 챔버(10)의 상단에 충전된 가스의 압력보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 슬라이더(11)는 가압 챔버(10)의 상단 방향으로 상승하게 되며, 가압 챔버(10)의 하단에 공급된 오일이 분배 챔버(20)에도 충전됨에 따라, 제2 슬라이더(21)는 하강할 수 있다(S1100).
이때, 제1 슬라이더(11)의 위치는 가압 챔버(10)의 상단에 충전된 가스의 압력과 가압 챔버의 하단에 충전된 오일의 압력의 평형으로 인하여 고정될 수 있다. 제2 슬라이더(21)는 연통부(31)에 밀착되어 분배 챔버(20)로부터 연통부(31)를 폐쇄시킬 때까지 하강할 수 있다. 따라서, 이후에 오일 입구(34)를 통해 오일이 유입되더라도, 유입된 오일은 분배 챔버(20)로 공급되지 않을 수 있다.
도 12를 참조하면, 구동 축압기(41)를 통하여 가속 챔버(30)의 내부로 가압된 오일이 공급됨에 따라, 가속 피스톤(32)이 질량체(M) 방향으로 전진될 수 있다(S700). 이때, 가속 피스톤(32)이 질량체(M) 방향으로 전진하는 속도(가속도)는 구동 축압기(41) 내부의 충전 압력 및 오일 입구(34)에 설치된 유량 조절 밸브(37)의 개폐 정도에 기초하여 결정되며, 질량체(M)를 발사시키기에 충분한 속도(가속도)일 수 있다.
제2 슬라이더(21)가 연통부(31)에 밀착되고, 분배 챔버(20)에 충전된 오일의 압력이 구동 축압기(41)를 통하여 가속 챔버(30)로 공급된 오일의 압력보다 큼에 따라, 구동 축압기(41)를 통해 공급된 오일의 압력은 가속 피스톤(32)을 가속시키는데 이용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 가속 피스톤(32)의 전진에 따라, 복원 축압기(42)의 압력이 증가할 수 있다. 복원 축압기(42)의 압력이 점차 증가함에 따라, 가속 피스톤(32)의 속도는 감소하고, 결국 가속 피스톤(32)은 정지할 수 있다.
이후, 복원 가스 출입구(36)로 가압된 가스를 공급하면서, 가속 챔버(30)의 오일 출구(35)를 개방시키면, 가속 챔버(30)의 내부에 충전된 오일은 오일 출구(35)를 통해 배출되고, 가속 피스톤(32)은 초기 위치로 복귀하게 된다(S1300).
이와 같이, 고속 발사 모드에서 질량체(M)를 가속시키기 위해서, 가압 챔버(10) 및 분배 챔버(20)에 충전된 가스와 오일의 압력을 주로 이용하여 가스 피스톤(32)을 가속시키는 반면, 저속 발사 모드에서는 질량체(M)를 가속시키기 위해서, 구동 축압기(41)로부터 공급된 오일의 압력을 주로 이용하여 가스 피스톤을 가속시킴을 알 수 있다.
즉, 저속 발사 모드에서 제1 슬라이더(11)와 제2 슬라이더(21)를 사용하지 않고 구동 축압기(41)에 충전된 오일을 가속 챔버(30)로 직접 유입시켜 저속 발사 모드에서 제1 슬라이더(11)와 제2 슬라이더(21)의 움직임이 발생하지 않기 때문에, 신뢰성 있는 저속 발사 성능을 확보할 수 있다. 또한, 저속 발사 모드에서 제2 슬라이더(21)가 연통부(31)에 밀착됨으로써 연통부(31)를 통한 오일의 유출입이 발생하지 않기 때문에, 저압 구동에 의한 비선형적인 오일 거동이 발생하지 않아 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방법으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 속도 발생 장치
10: 가압 챔버
11: 제1 슬라이더
12: 가스 출입구
13: 제1 오일 출입구
10a: 스토퍼
20: 분배 챔버
21: 제2 슬라이더
22: 제2 오일 출입구
30: 가속 챔버
31: 연통부
32: 가속 피스톤
41: 구동 축압기
42: 복원 축압기
M: 질량체

Claims (16)

  1. 저속 발사 모드 또는 고속 발사 모드로 질량체를 가속시키는 속도 발생 장치에 있어서,
    내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이더에 의해 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 제1 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버;
    상기 가압 챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압 챔버로부터 공급된 상기 제1 오일의 압력에 의해 슬라이딩하는 제2 슬라이더가 내부에 설치된 분배 챔버;
    상기 분배 챔버와 연통 가능하도록 설치되고, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 가속 피스톤이 가압된 제2 오일에 의해 슬라이딩하는 가속 챔버; 및
    상기 가속 챔버로 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 구동 축압기를 포함하고,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 챔버는 상기 제2 슬라이더에 의해 상기 분배 챔버와 연통되지 않고, 상기 가속 피스톤은 상기 제2 오일이 공급되는 압력에 의해 상기 질량체를 가속시키며,
    상기 구동 축압기와 상기 가속 챔버를 연결하고, 상기 제2 오일의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브가 설치된 오일 입구를 더 포함하고,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 상기 구동 축압기 내부의 충전 압력 및 상기 오일 입구에 설치된 상기 유량 조절 밸브의 개폐 정도 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정되는
    속도 발생 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 축압기 내부의 충전 압력이 증가하고, 상기 유량 조절 밸브가 더 개방되는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 증가하는
    속도 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 축압기 내부의 충전 압력이 감소하고, 상기 유량 조절 밸브가 더 닫히는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 감소하는
    속도 발생 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우,
    상기 가압 챔버의 하단에 상기 제1 오일이 공급되면, 상기 가압 챔버에 설치된 상기 제1 슬라이더는 상기 가압 챔버 방향으로 상승하고, 상기 분배 챔버에 설치된 상기 제2 슬라이더는 상기 가속 챔버 방향으로 하강하는
    속도 발생 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 분배 챔버로 공급되는 상기 제1 오일의 압력은 상기 가속 챔버로 공급되는 상기 제2 오일의 압력보다 높은
    속도 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 피스톤은 상기 질량체를 5 m/s 이하로 가속시키는
    속도 발생 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작할지 또는 상기 고속 발사 모드로 동작할지 여부를 결정하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 오일이 상기 가속 챔버로 공급되는 압력을 제어하는
    속도 발생 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 분배 챔버는 상기 제2 슬라이더에 의해 분리된 하단에 가압된 제3 오일을 공급받고,
    상기 속도 발생 장치가 상기 고속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 가속 챔버는 상기 분배 챔버의 하단과 연통되고, 상기 가속 피스톤은 상기 제3 오일이 공급되는 압력에 의해 상기 질량체를 가속시키는
    속도 발생 장치.
  10. 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 제1 슬라이더에 의해 분리된 상단과 하단 각각에 가스와 제1 오일이 가압된 상태로 충전되는 가압 챔버, 상기 가압 챔버와 연통되게 설치되고, 상기 가압 챔버로부터 공급된 상기 제1 오일의 압력에 의해 슬라이딩하는 제2 슬라이더가 내부에 설치된 분배 챔버, 상기 분배 챔버와 연통 가능하도록 설치되고, 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된 가속 피스톤이 가압된 제2 오일에 의해 슬라이딩하여 질량체를 발사시키는 가속 챔버, 상기 가속 챔버로 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 구동 축압기, 및 상기 구동 축압기와 상기 가속 챔버를 연결하고, 상기 제2 오일의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브가 설치된 오일 입구를 포함하는 속도 발생 장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 속도 발생 장치의 구동 모드를 결정하는 단계; 및
    결정된 구동 모드에 기초하여 상기 질량체를 발사시키는 단계를 포함하고,
    상기 속도 발생 장치의 구동 모드가 저속 발사 모드인 경우,
    상기 가압 챔버의 상단에 상기 가스를 충전하는 단계;
    상기 가압 챔버의 하단 및 상기 분배 챔버에 상기 제1 오일을 충전하는 단계;
    상기 가속 챔버에 가압된 상기 제2 오일을 공급하는 단계; 및
    상기 제2 오일이 공급되는 압력에 의해, 상기 질량체를 가속하는 단계를 더 포함하되,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우, 상기 질량체의 발사 속도는 상기 구동 축압기 내부의 충전 압력 및 상기 오일 입구에 설치된 상기 유량 조절 밸브의 개폐 정도 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정되는
    속도 발생 장치를 구동하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우,
    상기 가압 챔버의 하단에 상기 제1 오일이 공급되면, 상기 가압 챔버에 설치된 상기 제1 슬라이더는 상기 가압 챔버 방향으로 상승하고, 상기 분배 챔버에 설치된 상기 제2 슬라이더는 상기 가속 챔버 방향으로 하강하는
    속도 발생 장치를 구동하는 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 분배 챔버로 공급되는 상기 제1 오일의 압력은 상기 가속 챔버로 공급되는 상기 제2 오일의 압력보다 높은
    속도 발생 장치를 구동하는 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 속도 발생 장치가 상기 저속 발사 모드로 동작하는 경우,
    상기 질량체를 가속하는 단계는 상기 질량체를 5 m/s 이하로 가속시키는
    속도 발생 장치를 구동하는 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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