KR102556170B1 - 위성 용 전개형 구조물 장탈착 장치 - Google Patents

위성 용 전개형 구조물 장탈착 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 인공위성 본체에 전개형 구조물을 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시키는 전개형 구조물 장탈착 장치는, 상기 인공위성 본체의 측면 중심부에 배치되는 힌지; 상기 힌지에 연결되고 상기 힌지를 중심으로 회전되는 요크 플레이트; 상기 요크 플레이트와 상기 전개형 구조물을 연결시키는 연결부; 상기 인공위성 본체의 측면 하부에 배치되는 제1 루트; 및 상기 제1 루트에 연결되는 제1 피팅부를 포함할 수 있고, 상기 제1 피팅부는, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부; 및 공차를 제공하고 병진 방향 미끄럼 발생 시 진동 범위를 제한하며 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부를 포함할 수 있다.

Description

위성 용 전개형 구조물 장탈착 장치{MOUNTING AND DETACHING APPARATUS FOR DEPLOYABLE STRUCTURES IN SATELLITE}
위성 용 전개형 구조물 장탈착 장치가 개시된다. 구체적으로, 지구로부터 우주 공간까지 운송 시에는 인공위성 본체에 전개형 구조물(예를 들어, 태양광 패널, 안테나)을 접힌 상태로 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시켜 펼치는 전개형 구조물 장탈착 장치가 개시된다.
인공위성이란 인간이 설계하고 제작한 위성 체계를 의미한다. 인공위성은 탐사하는 지역을 기준으로 지구 탐사, 행성 탐사, 심우주 탐사 등으로 범주를 나누거나, 우주 임무에 따라서 통신, 원격탐사, 항법,　과학　및 탐구로 구분할 수 있다. 범주가 나뉨에도 불구하고 동일한 조건은 우주환경이라는 것이며, 우주환경에 놓여있기 때문에 무중력, 진공, 태양풍, 방사능 위험 등의 위험에 노출되어 있다. 따라서 인공위성에 탑재되는 전기전자시스템은 이러한 인공위성체가 운용되는 특수적인 조건과 전기전자시스템이 운용되는 환경의 한계를 인지하는 한편 해당 시스템의 요구 조건을 도출하고 임무 요구 조건을 재설정하여 조율할 필요가 있다.
인공위성의 태양전지판이나 안테나 등의 전개형 구조물은 발사체에 의해 운송 시에는 접힌 상태로 인공위성 본체에 고정되어 있다. 전개형 구조물의 고정은 장탈착 장치에 의해 수행되고, 인공위성이 궤도에 위치 시, 장탈착 장치는 전개형 구조물이 전개될 수 있도록 전개형 구조물에 제공하던 구속을 제거한다. 장탈착 장치에 의한 구속이 제거되면, 전개 장치에 의해 전개형 구조물은 펼쳐진 후 고정된다.
따라서 장탈착 장치는 전개형 구조물이 접힌 상태로 고정될 수 있도록 충분한 강성과 강도를 전개형 구조물에 제공할 수 있어야 하며, 전개형 구조물 전개 시에는 장탈착 장치의 부품 간 끼임이나 걸림 없이 신뢰성 있게 인공위성 본체로부터 전개형 구조물을 분리하여야 한다.
전개형 구조물 고정 시 강성 요건을 만족하려면 분리되는 요크 플레이트 피팅 및 전개형 구조물에 배치된 볼트 캐처 피팅이 공차 없이 조립되어야 하나 신뢰성 있는 전개형 구조물의 분리 및 전개는 여유 있는 공차를 요구된다.
실제로 달 탐사선 인증 모델 진동 시험 시, 한 쪽 태양전지판은 헐거운 공차로 인하여, 태양전지판의 덜컥거림 현상이 발생하였고 태양전지판 전개 시험 시에는 다른 쪽 태양전지판이 태양전지판에 고착되어 분리가 되지 않았다. 즉, 달 탐사선 인증 모델에 적용된 장탈착 장치는 고정과 분리 기능에 대해 매우 강한 트레이드오프를 가지는 설계로 매우 엄밀한 공차 관리가 요구되는 설계임을 알 수 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0981825호에는 태양전지판의 고정수단 및 고정장치에 대해 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예의 목적은, 지구로부터 우주 공간까지 운송 시에는 인공위성 본체에 태양광 패널 및 안테나와 같은 전개형 구조물을 접힌 상태로 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시켜 펼치는, 전개형 구조물 장탈착 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예의 목적은, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부 및 여유 있는 공차를 제공하고 병진 방향 미끄럼 발생 시 진동 범위를 제한하는 스타퍼의 역할을 수행하며 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부를 가짐으로써 끼임이나 걸림의 문제가 없고 전개형 구조물의 장탈착 신뢰성을 확보하는, 전개형 구조물 장탈착 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예의 목적은, 회전 강성 제공부가 증대된 회전 강성을 제공하고, 병진 강성 제공부의 콘 부재와 소켓 부재 사이에 여유 있는 공차를 적용하는, 전개형 구조물 장탈착 장치를 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측에 따르면, 일 실시예에 따른 인공위성 본체에 전개형 구조물을 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시키는 전개형 구조물 장탈착 장치는, 상기 인공위성 본체의 측면 중심부에 배치되는 힌지; 상기 힌지에 연결되고 상기 힌지를 중심으로 회전되는 요크 플레이트; 상기 요크 플레이트와 상기 전개형 구조물을 연결시키는 연결부; 상기 인공위성 본체의 측면 하부에 배치되는 제1 루트; 및 상기 제1 루트에 연결되는 제1 피팅부를 포함할 수 있고, 상기 제1 피팅부는, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부; 및 병진 방향에 대하여 공차를 가지고 미끄러짐 발생 시 미끄러짐 범위를 제한하여 추가적으로 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부를 포함할 수 있다.
상기 제1 피팅부는, 상기 제1 루트에 장착되는 제1 릴리즈 피팅; 상기 요크 플레이트에 배치되고 상기 제1 릴리즈 피팅에 연결되는 요크 플레이트 피팅; 및 상기 전개형 구조물에 배치되고 상기 요크 플레이트 피팅에 연결되는 제1 볼트 캐처 피팅을 포함할 수 있다.
상기 회전 강성 제공부는, 상기 제1 릴리즈 피팅에 배치된 제1 접촉면; 및 상기 제1 접촉면과 면 접촉하고 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제2 접촉면을 포함할 수 있다.
상기 병진 강성 제공부는, 상기 제1 접촉면에 인접하고 상기 제1 릴리즈 피팅에 배치된 제1 콘 부재; 및 상기 제2 접촉면에 인접하고 상기 제1 콘 부재와 마주보게 이격되며 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제1 소켓 부재를 포함할 수 있다.
상기 회전 강성 제공부는, 상기 제1 볼트 캐처 피팅에 배치된 제3 접촉면; 및 상기 제3 접촉면에 면 접촉하고 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제4 접촉면을 더 포함할 수 있다.
상기 병진 강성 제공부는, 상기 제3 접촉면에 인접하고 상기 제1 볼트 캐처 피팅에 배치된 제2 소켓 부재; 및 상기 제4 접촉면에 인접하고 상기 제2 소켓 부재와 마주보게 이격되며 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제2 콘 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 콘 부재와 상기 제1 소켓 부재 사이의 이격 거리는 상기 제1 콘 부재와 상기 제1 소켓 부재를 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 설정될 수 있고, 상기 제2 콘 부재와 상기 제2 소켓 부재 사이의 이격 거리는 상기 제2 콘 부재와 상기 제2 소켓 부재를 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 설정될 수 있다.
상기 제1 피팅부는, 상기 제1 릴리즈 피팅, 상기 요크 플레이트 피팅 및 상기 제1 볼트 캐처 피팅을 결합 또는 분리시키는 릴리즈 볼트 및 와셔 스택을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 볼트 캐처 피팅은 볼트 캐처 부재를 포함하고, 상기 제1 볼트 캐처 피팅은 상기 제1 릴리즈 피팅과 상기 요크 플레이트 피팅으로부터 분리된 상기 릴리즈 볼트를 상기 볼트 캐처 부재에 부착하여 수용할 수 있다.
상기 전개형 구조물 장탈착 장치는, 상기 인공위성 본체의 측면 상부에 배치되는 제2 루트; 및 상기 제2 루트에 연결되는 제2 피팅부를 포함할 수 있고, 상기 제2 피팅부는, 상기 제2 루트에 장착되는 제2 릴리즈 피팅; 및 상기 전개형 구조물에 배치되고 상기 제2 릴리즈 피팅에 연결되는 제2 볼트 캐처 피팅을 포함할 수 있다.
상기 제2 피팅부는, 상기 회전 강성 제공부; 및 상기 병진 강성 제공부를 포함할 수 있고, 상기 회전 강성 제공부는, 상기 제2 릴리즈 피팅에 배치된 제5 접촉면; 및 상기 제5 접촉면과 면 접촉하고 상기 제2 볼트 캐처 피팅에 배치된 제6 접촉면을 포함할 수 있으며, 상기 병진 강성 제공부는, 상기 제5 접촉면에 인접하고 상기 제2 릴리즈 피팅에 배치된 제3 콘 부재; 및 상기 제6 접촉면에 인접하고 상기 제3 콘 부재와 마주보게 이격되며 상기 제2 볼트 캐처 피팅에 배치된 제3 소켓 부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전개형 구조물 장탈착 장치가 제공되며, 상기 전개형 구조물 장탈착 장치는, 구조물 본체에 연결된 제 1 부분(예: 요크 플레이트), 상기 제 1 부분과 전개형 구조물을 연결시키는 연결부, 상기 구조물 본체의 측면 하부에 배치되는 제1 루트 및 상기 제1 루트에 연결되는 제1 피팅부를 포함할 수 있고, 상기 제1 피팅부는, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부 및 병진 방향에 대하여 공차를 가지고 미끄러짐 발생 시 미끄러짐 범위를 제한하여 추가적으로 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치에 의하면, 지구로부터 우주 공간까지 운송 시에는 인공위성 본체에 태양광 패널 및 안테나와 같은 전개형 구조물을 접힌 상태로 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시켜 펼칠 수 있다.
일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치에 의하면, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부 및 여유 있는 공차를 제공하고 병진 방향 미끄럼 발생 시 진동 범위를 제한하며 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부를 가짐으로써 끼임이나 걸림의 문제가 없고 전개형 구조물의 장탈착 신뢰성을 확보할 수 있다.
일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치에 의하면, 회전 강성 제공부가 증대된 회전 강성을 제공하고, 병진 강성 제공부의 콘 부재와 소켓 부재 사이에 여유 있는 공차를 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 우주 용 전개형 구조물 장탈착 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1의 (a)는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치에 의해 전개형 구조물이 인공위성 본체에 장착되어 접힌 상태를 나타내고, 도 1의 (b)는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치에 의해 전개형 구조물이 인공위성 본체로부터 분리되어 펼쳐진 상태를 나타낸다.
도 2는 인공위성 본체에 장착된 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치의 개념도를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치의 제1 피팅부의 상세도를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치의 제1 피팅부의 확대도를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치의 제2 피팅부의 상세도를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치의 제2 피팅부의 확대도를 나타낸다.
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.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 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 1의 (a)는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의해 전개형 구조물(D)이 인공위성 본체(B)에 장착되어 접힌 상태를 나타내고, 도 1의 (b)는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의해 전개형 구조물(D)이 인공위성 본체(B)로부터 분리되어 펼쳐진 상태를 나타내며, 도 2는 인공위성 본체(B)에 장착된 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)의 개념도를 나타낸다. 또한, 도 3은 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)의 제1 피팅부(100)의 상세도를 나타내며, 도 4는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)의 제1 피팅부(100)의 확대도를 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 지구로부터 우주 공간까지 운송 시에는 인공위성 본체(B)에 전개형 구조물(D)을 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 인공위성 본체(B)로부터 전개형 구조물(D)을 분리시키는 전개형 구조물 장탈착 장치(10)는, 인공위성 본체(B)의 측면 중심부에 배치되는 힌지(13), 힌지(13)에 연결되고 힌지(13)를 중심으로 회전되는 요크 플레이트(14), 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)을 연결시키는 연결부(15), 인공위성 본체(B)의 측면 하부에 배치되는 제1 루트(11), 및 제1 루트(11)에 연결되는 제1 피팅부(100)를 포함할 수 있고, 제1 피팅부(100)는 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부(110) 및 병진 방향에 대하여 공차를 가지고 미끄러짐 발생 시 미끄러짐 범위를 제한하여 추가적으로 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 회전 강성 제공부(110)와 병진 강성 제공부(120)는 냉간 용접을 방지하고 분리 신뢰성을 높이기 위해 아노다이징(Anodizing) 및 DFL(Dry Film Lubricant) 등의 표면 처리 기법에 의해 표면이 윤활 처리될 수 있다.
인공위성 본체(B)의 측면에 대칭으로 힌지(13)와 제1 루트(11)가 배치되고 이에 연결된 요크 플레이트(14), 연결부(15) 및 제1 피팅부(100)도 대칭으로 배치될 수 있다. 힌지(13)는 요크 플레이트(14)의 움직임을 제한하여 요크 프레이트(14)가 회전하여 펼쳐져 전개되었을 때 인공위성 본체(B)에 수직하게 위치될 수 있도록 한다. 요크 플레이트(14)는 삼각 또는 사각 판 형상일 수 있고 질량을 줄이도록 천공될 수 있으며 설계의 경우에 따라서 태양광 패널로 구성될 수도 있다(형상에 제한을 두지 않고 다른 형상으로 설계될 수 있음). 연결부(15)는 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)을 연결하고 전개형 구조물(D)이 전개될 때 경첩 같은 역할을 하여 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)을 일직선 상으로 위치되도록 한다. 여기서 전개형 구조물(D)은 태양광 패널뿐만 아니라 안테나와 같은 구조일 수도 있으며 다른 기능을 가진 구조로 구성될 수 있다.
제1 피팅부(100)는, 제1 루트(11)에 장착되는 제1 릴리즈 피팅(101), 요크 플레이트(14)에 배치되고 제1 릴리즈 피팅(101)에 연결되는 요크 플레이트 피팅(102), 및 전개형 구조물(D)에 배치되고 요크 플레이트 피팅(102)에 연결되는 제1 볼트 캐처 피팅(103)을 포함할 수 있다.
제1 피팅부(100)는, 제1 릴리즈 피팅(101), 요크 플레이트 피팅(102) 및 제1 볼트 캐처 피팅(103)을 결합 또는 분리시키는 릴리즈 볼트(104) 및 와셔 스택(105)을 더 포함할 수 있다.
제1 볼트 캐처 피팅(103)은 볼트 캐처 부재(1031)를 포함하고, 제1 볼트 캐처 피팅(103)은 제1 릴리즈 피팅(101)과 요크 플레이트 피팅(102)으로부터 분리된 릴리즈 볼트(104)를 볼트 캐처 부재(1031)에 부착하여 수용할 수 있다.
제1 릴리즈 피팅(101)에 의해 릴리즈 볼트(104)가 홀딩(holding) 되면 제1 릴리즈 피팅(101), 요크 플레이트 피팅(102) 및 제1 볼트 캐처 피팅(103)이 맞닿으면서 연결되고 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)이 접혀져 포갠 상태로 있을 수 있다. 또한, 제1 릴리즈 피팅(101)에 의해 릴리즈 볼트(104)가 릴리즈(release) 되면 릴리즈 볼트(104)는 볼트 캐처 부재(1031)에 부착되고 제1 볼트 캐처 피팅(103) 내에 수용되며, 제1 릴리즈 피팅(101), 요크 플레이트 피팅(102) 및 제1 볼트 캐처 피팅(103)가 분리되어 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)이 전개되어 펼쳐져 있을 수 있다. 와셔 스택(105)은 와셔(washer)가 쌓여 진 더미이며 릴리즈 볼트(104)를 잡아주고 가이드 하는 역할을 수행한다.
회전 강성 제공부(110)는, 제1 릴리즈 피팅(101)에 배치된 제1 접촉면(111) 및 제1 접촉면(111)과 면 접촉하고 요크 플레이트 피팅(102)에 배치된 제2 접촉면(112)을 포함할 수 있다. 또한, 회전 강성 제공부(110)는, 제1 볼트 캐처 피팅(103)에 배치된 제3 접촉면(113), 및 제3 접촉면(113)에 면 접촉하고 요크 플레이트 피팅(102)에 배치된 제4 접촉면(114)을 더 포함할 수 있다.
병진 강성 제공부(120)는, 제1 접촉면(111)에 인접하고 제1 릴리즈 피팅(101)에 배치된 제1 콘 부재(121), 및 제2 접촉면(112)에 인접하고 제1 콘 부재(121)와 마주보게 이격되며 요크 플레이트 피팅(102)에 배치된 제1 소켓 부재(122)를 포함할 수 있다. 또한, 병진 강성 제공부(120)는, 제3 접촉면(113)에 인접하고 제1 볼트 캐처 피팅(103)에 배치된 제2 소켓 부재(123), 및 제4 접촉면(114)에 인접하고 제2 소켓 부재(123)와 마주보게 이격되며 요크 플레이트 피팅(102)에 배치된 제2 콘 부재(124)를 더 포함할 수 있다.
제1 릴리즈 피팅(101)에 의해 릴리즈 볼트(104)가 홀딩 되어 있을 때에, 제1 릴리즈 피팅(101)과 요크 플레이트 피팅(102)과 제1 볼트 캐처 피팅(103)이 연결되는 동시에, 제1 접촉면(111)과 제2 접촉면(112)은 면 접촉하고 또한 제3 접촉면(113)과 제4 접촉면(114)도 면 접촉하게 될 수 있다. 접촉되는 면을 통해 모멘트 암(moment arm)을 획득하고 회전방향 강성이 발생되어 제1 릴리즈 피팅(101), 요크 플레이트 피팅(102) 및 제1 볼트 캐처 피팅(103)이 결합되고 요크 플레이트(14)와 전개형 구조물(D)을 고정시킬 수 있다.
제1 콘 부재(121)는 제1 접촉면(111)의 안쪽에 배치되고, 제1 소켓 부재(122)는 제2 접촉면(112)의 안쪽에 배치되며 제1 콘 부재(121)와 평행하게 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 소켓 부재(123)는 제3 접촉면(113)의 안쪽에 배치되고 제2 콘 부재(124)는 제4 접촉면(114)의 안쪽에 배치되며 제2 소켓 부재(123)와 평행하게 이격되어 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 릴리즈 피팅(101)에 의해 릴리즈 볼트(104)가 홀딩 되어 있을 때에, 제1 콘 부재(121)와 제1 소켓 부재(122)는 평행하게 마주보며 이격 되어 있고, 제2 소켓 부재(123)와 제2 콘 부재(124)도 서로 평행하게 마주보며 이격 되어 있을 수 있다. 제1, 제2 콘 부재(121, 124)와 제1, 제2 소켓 부재(122, 123)가 서로 접촉하지 않게 배치되기 때문에, 일차적으로 회전 강성 제공부(110)의 마찰력에 의해 병진 강성이 제공되고, 미끄러짐 발생 시에 콘 부재/소켓 부재의 접촉으로 증가된 강성이 제공되며, 제1 릴리즈 피팅(101)과 요크 플레이트 피팅(102)과 제1 볼트 캐처 피팅(103)이 끼임이나 걸림 같은 문제없이 높은 신뢰성을 가지고 분리될 수 있다.
제1 콘 부재(121)와 제1 소켓 부재(122) 사이의 이격 거리(공차)는 제1 콘 부재(121)와 제1 소켓 부재(122)의 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 설정될 수 있거나, 통상적인 기계 가공과 표면 처리를 통해 획득 가능한 수준으로 설정될 수 있으며, 제2 콘 부재(124)와 제2 소켓 부재(123) 사이의 이격 거리(공차)는 제2 콘 부재(124)와 제2 소켓 부재(123)의 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 설정될 수 있거나, 통상적인 기계 가공과 표면 처리를 통해 획득 가능한 수준으로 설정될 수 있다. 다시 말해, 제1, 제2 콘 부재(121, 124)와 제1, 제2 소켓 부재(122, 123) 사이에 여유 있는 공차 적용이 가능하다.
도 5는 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)의 제2 피팅부(200)의 상세도를 나타내고, 도 6은 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)의 제2 피팅부(200)의 확대도를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)는, 인공위성 본체(B)의 측면 상부에 배치되는 제2 루트(12), 및 제2 루트(12)에 연결되는 제2 피팅부(200)를 포함할 수 있고, 제2 피팅부(200)는, 제2 루트(12)에 장착되는 제2 릴리즈 피팅(202), 및 전개형 구조물(D)에 배치되고 제2 릴리즈 피팅(202)에 연결되는 제2 볼트 캐처 피팅(204)을 포함할 수 있다. 제2 피팅부(200)는 릴리즈 볼트와 볼트 캐처 부재를 더 포함할 수 있다.
제2 피팅부(200)는 제1 피팅부(100)에서 요크 플레이팅 피팅(102)을 제외한 파트로서, 제2 릴리즈 피팅(202)과 제2 볼트 캐처 피팅(204)이 바로 연결되어 있다. 제2 릴리즈 피팅(202)이 릴리즈 볼트를 홀딩 하여 제2 릴리즈 피팅(202)과 제2 볼트 캐처 피팅(204)이 연결되어 전개형 구조물(D)이 포개진 상태로 있을 수 있다. 제2 릴리즈 피팅(202)이 릴리즈 볼트를 릴리즈 하면 제2 릴리즈 피팅(202)과 제2 볼트 캐처 피팅(204)이 분리되어 전개형 구조물(D)이 펼쳐 질 수 있다.
제2 피팅부(200)는, 회전 강성 제공부(110), 및 병진 강성 제공부(120)를 포함할 수 있고, 회전 강성 제공부(110)는 제2 릴리즈 피팅(202)에 배치된 제5 접촉면(115), 및 제5 접촉면(115)과 면 접촉하고 제2 볼트 캐처 피팅(204)에 배치된 제6 접촉면(116)을 포함할 수 있으며, 병진 강성 제공부(120)는 제5 접촉면(115)에 인접하고 제2 릴리즈 피팅(202)에 배치된 제3 콘 부재(125), 및 제6 접촉면(116)에 인접하고 제3 콘 부재(125)와 마주보게 이격되며 제2 볼트 캐처 피팅(204)에 배치된 제3 소켓 부재(126)를 포함할 수 있다.
제2 릴리즈 피팅(202)과 제2 볼트 캐처 피팅(204)이 연결되어 있을 때, 제5 접촉면(115)과 제6 접촉면(116)은 면 접촉하여 회전방향 강성을 제공하고, 제3 콘 부재(125)와 제3 소켓 부재(126)는 평행하게 서로 마주보며 이격 되어 미끄러짐 발생 시에 증대된 병진방향 강성을 제공할 수 있다.
전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의해 고정되는 피고정구조물의 진동 특성은 통상 굽힘 형태의 저차 모드에 의해 지배적으로 결정된다. 따라서 높은 회전 강성을 제공할 수 있는 본 발명의 전개형 구조물 장탈착 장치(10)는 효과적으로 피고정구조물이 높은 고유주파수를 가질 수 있도록 한다. 이러한 특성은 피고정구조물의 가진원의 주요 주파수를 회피할 수 있게 해준다.
이로써, 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의하면, 지구로부터 우주 공간까지 운송 시에는 인공위성 본체(B)에 태양광 패널 및 안테나와 같은 전개형 구조물(D)을 접힌 상태로 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 인공위성 본체(B)로부터 전개형 구조물(D)을 분리시켜 펼칠 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의하면, 면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부(110) 및 여유 있는 공차를 제공하고 병진 방향 미끄럼 발생 시 진동 범위를 제한하며 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부(120)를 가짐으로써 끼임이나 걸림의 문제가 없고 전개형 구조물(D)의 장탈착 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 전개형 구조물 장탈착 장치(10)에 의하면, 회전 강성 제공부(110)가 증대된 회전 강성을 제공하고, 병진 강성 제공부(120)의 콘 부재(121, 124, 125)와 소켓 부재(122, 123, 126) 사이에 여유 있는 공차를 적용할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
10: 전개형 구조물 장탈착 장치
11: 제1 루트
12: 제2 루트
13: 힌지
14: 요크 플레이트
15: 연결부
100: 제1 피팅부
101: 제1 릴리즈 피팅
102: 요크 플레이트 피팅
103: 제1 볼트 캐처 피팅
1031: 볼트 캐처 부재
104: 릴리즈 볼트
105: 와셔 스택
110: 회전 강성 제공부
111: 제1 접촉면
112: 제2 접촉면
113: 제3 접촉면
114: 제4 접촉면
115: 제5 접촉면
116: 제6 접촉면
120: 병진 강성 제공부
121: 제1 콘 부재
122: 제1 소켓 부재
123: 제2 소켓 부재
124: 제2 콘 부재
125: 제3 콘 부재
126: 제3 소켓 부재
200: 제2 피팅부
202: 제2 릴리즈 피팅
204: 제2 볼트 캐처 피팅
S: 인공위성
B: 인공위성 본체
D: 전개형 구조물

Claims (12)

  1. 인공위성 본체에 전개형 구조물을 고정시키고, 우주 공간 상의 궤도 안착 시에 상기 인공위성 본체로부터 상기 전개형 구조물을 분리시키는 전개형 구조물 장탈착 장치에 있어서,
    상기 인공위성 본체의 측면 중심부에 배치되는 힌지;
    상기 힌지에 연결되고 상기 힌지를 중심으로 회전되는 요크 플레이트;
    상기 요크 플레이트와 상기 전개형 구조물을 연결시키는 연결부;
    상기 인공위성 본체의 측면 하부에 배치되는 제1 루트; 및
    상기 제1 루트에 연결되는 제1 피팅부;
    를 포함하고,
    상기 제1 피팅부는,
    면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부; 및
    병진 방향에 대하여 공차를 가지고 미끄러짐 발생 시 미끄러짐 범위를 제한하여 추가적으로 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부;
    를 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 피팅부는,
    상기 제1 루트에 장착되는 제1 릴리즈 피팅;
    상기 요크 플레이트에 배치되고 상기 제1 릴리즈 피팅에 연결되는 요크 플레이트 피팅; 및
    상기 전개형 구조물에 배치되고 상기 요크 플레이트 피팅에 연결되는 제1 볼트 캐처 피팅;
    을 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 강성 제공부는,
    상기 제1 릴리즈 피팅에 배치된 제1 접촉면; 및
    상기 제1 접촉면과 면 접촉하고 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제2 접촉면;
    을 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 병진 강성 제공부는,
    상기 제1 접촉면에 인접하고 상기 제1 릴리즈 피팅에 배치된 제1 콘 부재; 및
    상기 제2 접촉면에 인접하고 상기 제1 콘 부재와 마주보게 이격되며 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제1 소켓 부재;
    를 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 강성 제공부는,
    상기 제1 볼트 캐처 피팅에 배치된 제3 접촉면; 및
    상기 제3 접촉면에 면 접촉하고 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제4 접촉면;
    을 더 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 병진 강성 제공부는,
    상기 제3 접촉면에 인접하고 상기 제1 볼트 캐처 피팅에 배치된 제2 소켓 부재; 및
    상기 제4 접촉면에 인접하고 상기 제2 소켓 부재와 마주보게 이격되며 상기 요크 플레이트 피팅에 배치된 제2 콘 부재;
    를 더 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 콘 부재와 상기 제1 소켓 부재 사이의 이격 거리는 상기 제1 콘 부재와 상기 제1 소켓 부재를 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 설정되고,
    상기 제2 콘 부재와 상기 제2 소켓 부재 사이의 이격 거리는 상기 제2 콘 부재와 상기 제2 소켓 부재를 분리 시 걸림이나 끼임이 발생하지 않도록 크게 설정되는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 피팅부는,
    상기 제1 릴리즈 피팅, 상기 요크 플레이트 피팅 및 상기 제1 볼트 캐처 피팅을 결합 또는 분리시키는 릴리즈 볼트 및 와셔 스택을 더 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 볼트 캐처 피팅은 볼트 캐처 부재를 포함하고,
    상기 제1 볼트 캐처 피팅은 상기 제1 릴리즈 피팅과 상기 요크 플레이트 피팅으로부터 분리된 상기 릴리즈 볼트를 상기 볼트 캐처 부재에 부착하여 수용하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인공위성 본체의 측면 상부에 배치되는 제2 루트; 및
    상기 제2 루트에 연결되는 제2 피팅부;
    를 포함하고,
    상기 제2 피팅부는,
    상기 제2 루트에 장착되는 제2 릴리즈 피팅; 및
    상기 전개형 구조물에 배치되고 상기 제2 릴리즈 피팅에 연결되는 제2 볼트 캐처 피팅;
    을 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 피팅부는,
    상기 회전 강성 제공부; 및
    상기 병진 강성 제공부;
    를 포함하고,
    상기 회전 강성 제공부는,
    상기 제2 릴리즈 피팅에 배치된 제5 접촉면; 및
    상기 제5 접촉면과 면 접촉하고 상기 제2 볼트 캐처 피팅에 배치된 제6 접촉면;
    을 포함하며,
    상기 병진 강성 제공부는,
    상기 제5 접촉면에 인접하고 상기 제2 릴리즈 피팅에 배치된 제3 콘 부재; 및
    상기 제6 접촉면에 인접하고 상기 제3 콘 부재와 마주보게 이격되며 상기 제2 볼트 캐처 피팅에 배치된 제3 소켓 부재;
    를 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
  12. 구조물 본체에 연결된 제 1 부분;
    상기 제 1 부분과 전개형 구조물을 연결시키는 연결부;
    상기 구조물 본체의 측면 하부에 배치되는 제1 루트; 및
    상기 제1 루트에 연결되는 제1 피팅부;
    를 포함하고,
    상기 제1 피팅부는,
    면 접촉에 의해 회전방향의 강성을 제공하는 동시에 마찰력에 의해 일차적으로 병진 강성을 제공하는 회전 강성 제공부; 및
    병진 방향에 대하여 공차를 가지고 미끄러짐 발생 시 미끄러짐 범위를 제한하여 추가적으로 병진방향의 강성을 제공하는 병진 강성 제공부;
    를 포함하는,
    전개형 구조물 장탈착 장치.
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