KR102590596B1 - 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치 - Google Patents

Abstract

워터 램 방식의 어뢰 발사 장치가 제공된다. 상기 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치는, 잠수함 내에 구비되며, 어뢰를 발사 가능하게 수용하는 어뢰발사관, 상기 어뢰발사관에 연결되고, 상기 어뢰에 발사력을 제공하는 해수가 이동하는 해수이송탱크, 상기 해수이송탱크에 연결되고, 내부에 해수를 수용하는 워터 램 실린더, 및 유압 램 실린더 내로 연장되는 워터 램 로드를 갖고, 상기 워터 램 실린더 내부에서 전후 양방향으로 이동하는 워터 램 피스톤을 포함하고, 상기 워터 램 로드는 축단면의 중심부에 구멍이 뚫린 중공축(hollow shaft)으로 구성되고, 상기 워터 램 피스톤 내부에는 공기를 수용하는 빈 공간(empty space)이 형성된다.

Description

워터 램 방식의 어뢰 발사 장치{The apparatus of torpedo launching using water ram type}

본 발명은 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치 중에서 워터 램 로드는 중공축(hollow shaft)으로 구성하고, 워터 램 피스톤 내부는 빈 공간(empty space)으로 구성하여 더 많은 부력을 받을 수 있는 구조를 갖는 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전투용 잠수함은 적 함정 또는 적 잠수함 등에 대한 공격을 위해 어뢰(Torpedo), 미사일(Missile), 기뢰(Mine) 등과 같은 무장을 구비하고 있으며, 이들은 다양한 발사 체계에 의해 발사된다.

무장 발사 방식은 크게 무장 자체의 추진력으로 발사관을 이탈하는 자항식(Swim out)과 잠수함에서 어뢰를 밀어주는 강제 발사(Positive Discharge) 방식으로 나눌 수 있다. 이 중에서, 강제 발사 방식은 Direct Air, Water Ram System, Air Turbine Pump System 등으로 나눠진다.

한편, 잠수함의 어뢰 발사 방식 중 워터 램(Water Ram) 방식은 유압 또는 공압으로 구동되는 피스톤으로 실린더 내의 물을 발사관에 공급하여 무장을 발사하는 방식이다.

하지만, 워터 램(Water Ram) 방식의 무장 발사 체계에서 이용되는 워터 램 피스톤이 금속 재질로 되어 있어, 워터 램 실린더 내 하부와 워터 램 피스톤 사이에 마찰이 발생하게 된다. 이로 인해 워터 램 피스톤의 왕복 운동에 필요한 힘이 증가하게 되고, 마찰에 의해 워터 램 피스톤에 마모가 발생하는 문제점이 있다.

한국 공개특허 10-2010-0086295 (공고일자 2010년 07월 30일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 워터 램 로드와 워터 램 피스톤 내부를 금속 재질이 아닌 빈 공간으로 형성하여, 이러한 빈 공간에 공기를 채움으로써 워터 램 피스톤이 더 많은 부력을 받을 수 있도록 하는 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 워터 램 피스톤에 개폐가 가능한 체크 밸브를 형성하여, 피스톤의 전진 및 후진 운동에 따라 체크 밸브의 개폐를 제어함으로써 워터 램 실린더 내의 해수를 밀어내거나 채우는 동작을 반복하여 수행할 수 있는 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치는, 잠수함 내에 구비되며, 어뢰를 발사 가능하게 수용하는 어뢰발사관, 상기 어뢰발사관에 연결되고, 상기 어뢰에 발사력을 제공하는 해수가 이동하는 해수이송탱크, 상기 해수이송탱크에 연결되고, 내부에 해수를 수용하는 워터 램 실린더, 및 유압 램 실린더 내로 연장되는 워터 램 로드를 갖고, 상기 워터 램 실린더 내부에서 전후 양방향으로 이동하는 워터 램 피스톤을 포함하고, 상기 워터 램 로드는 축단면의 중심부에 구멍이 뚫린 중공축(hollow shaft)으로 구성되고, 상기 워터 램 피스톤 내부에는 공기를 수용하는 빈 공간(empty space)이 형성된다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 워터 램 피스톤에는 체크 밸브가 형성되고, 상기 체크 밸브가 개방된 경우 상기 워터 램 피스톤의 전후 방향으로 해수가 상기 워터 램 피스톤을 통과하여 이동할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 워터 램 피스톤이 전진 운동하는 경우, 상기 체크 밸브는 폐쇄되고, 상기 워터 램 실린더 내의 해수는 상기 해수이송탱크 방향으로 밀려날 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 워터 램 피스톤이 후진 운동하는 경우, 상기 체크 밸브는 개방되고, 상기 워터 램 실린더 내로 해수가 유입되어 채워질 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 워터 램 피스톤에는 복수 개의 체크 밸브가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 워터 램 로드와 상기 워터 램 피스톤 내부에는 공기가 채워져, 부력에 의해 상기 워터 램 실린더와 상기 워터 램 피스톤 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치를 이용하면, 워터 램 피스톤에 작용하는 부력을 증가시켜 수중에서의 워터 램 피스톤 무게를 줄일 수 있고, 워터 램 피스톤의 왕복 운동시에 워터 램 실린더와 워터 램 피스톤 사이의 마찰을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 워터 램 피스톤의 왕복 운동에 필요한 유압력을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 유압 공급 장치의 용량(capacity)을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 워터 램 피스톤의 강도는 그대로 유지하면서, 워터 램 피스톤의 제조 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 발사 장치에서 워터 램 피스톤을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 H 방향에서 바라본 워터 램 피스톤을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 강제 사출식 어뢰 발사 장치에 포함되는 워터 램 피스톤에 관한 발명이다. 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치는 워터 램 실린더 내의 해수를 밀어내어 어뢰발사관 내 어뢰를 사출시키는 장치로서, 워터 램 실린더 내의 워터 램 피스톤의 왕복 운동을 이용하여 어뢰를 사출시킨다.

본 발명에서는, 워터 램 로드는 중공축(hollow shaft)으로 구성하고, 워터 램 피스톤의 내부는 빈 공간(empty space)으로 구성하여 워터 램 피스톤이 더 많은 부력을 받을 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서는, 워터 램 피스톤에 체크 밸브를 형성함으로써 워터 램 피스톤의 전진 운동시에는 워터 램 실린더 내의 해수를 해수이송탱크로 밀어내고, 워터 램 피스톤의 후진 운동시에는 자유통수구역의 해수가 워터 램 실린더 내부로 유입되게 하여 워터 램 실린더 내에 해수가 채워질 수 있도록 한다.

이하에서, 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 발사 장치에서 워터 램 피스톤을 구체적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2의 H 방향에서 바라본 워터 램 피스톤을 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치는, 어뢰발사관(100), 해수이송탱크(200), 워터 램 실린더(300), 워터 램 피스톤(310), 유압 램 실린더(400), 축압기(410), 발사용 제어 밸브(420, 421, 422), 압력 평형 밸브(430) 등을 포함한다.

일반적으로 알려진 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치는 유압 또는 공압으로 구동되도록 워터 램 로드(320)에 연결된 워터 램 피스톤(310)의 전후 방향으로의 왕복 운동에 따라 워터 램 실린더(300) 내의 해수를 어뢰발사관(100) 쪽으로 공급하여 어뢰(10)를 발사하는 방식으로 이루어져 있다.

어뢰발사관(100)은 잠수함 내에 구비되며, 어뢰를 발사 가능하게 수용하는 관 부재이다. 어뢰발사관(100)의 전단 개방 영역을 통해 어뢰(10)가 발사될 수 있다. 어뢰발사관(100)에는 압력 평형 밸브(430)가 연결되어, 어뢰발사관(100) 내의 압력 상태가 평형을 유지하도록 할 수 있다.

해수이송탱크(200)는 어뢰발사관(100)에 연결되고, 어뢰(10)에 발사력을 제공하는 해수가 이동한다. 도 1에 표시된 바와 같이, 워터 램 실린더(300) 내의 워터 램 피스톤(310)이 전진 운동을 하면, d1 방향으로 해수가 이동하고, 워터 램 실린더(300)와 연결된 해수이송탱크(200) 내에서는 d2 방향으로 해수가 이동하게 된다.

해수이송탱크(200)는 어뢰발사관(100)과 연결되어, 해수이송탱크(200) 내에서 밀려 이동한 해수에 의해 어뢰발사관(100) 내에서 최종적으로 d3 방향으로 해수가 이동한다. 이에 따라, 어뢰(10)가 발사력을 갖게 되고, 어뢰발사관(100)으로부터 어뢰(10)가 사출될 수 있다.

워터 램 실린더(300)는 해수이송탱크(200)에 연결되어, 해수이송탱크(200)로 해수를 밀어낸다. 워터 램 실린더(300) 내에는 평소에 해수가 채워져 있다.

워터 램 실린더(300) 내에는 워터 램 피스톤(310)이 배치된다. 워터 램 피스톤(310)은 워터 램 로드(320)를 포함하며, 워터 램 로드(320)는 유압 램 실린더(400) 내로 연장되어 있다. 유압 램 실린더(400)는 축압기(410)에 연결되어 있으며, 발사용 제어 밸브(420, 421, 422)의 동작에 의해 유압 램 실린더(400)에 유압이 제공되고, 워터 램 로드(320)가 당겨지면서 워터 램 피스톤(310)이 전진 운동을 하게 된다.

워터 램 피스톤(310)의 구체적인 구조에 대해서는 도 2 및 도 3을 참고하여 설명한다.

도 2를 참고하면, 워터 램 피스톤(310)은 워터 램 실린더(300) 내부에서 전후 양방향으로 이동하는 피스톤 부재이다.

워터 램 피스톤(310)은 유압 램 실린더(400) 내로 연장되는 워터 램 로드(320)를 갖는다. 워터 램 로드(320)는 축단면의 중심부에 구멍이 뚫린 중공축(hollow shaft)으로 구성된다. 워터 램 로드(320)는 외표면이 금속 재질(M)로 형성되어 있으나, 내부에는 공간(A)이 존재하며, 여기에 공기가 채워져 부력을 증가시킬 수 있다.

그리고, 워터 램 피스톤(310) 내부에도 빈 공간(empty space)이 형성되어, 여기에 공기가 채워져 부력을 증가시킬 수 있다.

결과적으로, 워터 램 피스톤(310)은 부력을 증가시켜 수중에서의 워터 램 피스톤(310) 무게를 줄일 수 있고, 워터 램 피스톤(310)의 왕복 운동시에 워터 램 실린더(300)와 워터 램 피스톤(310) 사이의 마찰을 줄일 수 있다.

도 2와 도 3을 참고하면, 워터 램 피스톤(310)을 H 방향에서 바라본 형상이 나타나 있다. 워터 램 피스톤(310)에는 예를 들어, 제1 내지 제4 체크 밸브(V1~V4)가 형성될 수 있다.

제1 내지 제4 체크 밸브(V1~V4)는 개폐가 가능하도록 형성되며, 제1 내지 제4 체크 밸브(V1~V4)가 개방된 경우에는 워터 램 피스톤(310)의 전후 방향으로 해수가 통과하여 이동할 수 있다.

워터 램 피스톤(310)이 전진 운동하는 경우에 제1 내지 제4 체크 밸브(V1~V4)는 폐쇄되고, 워터 램 실린더(300) 내의 해수는 해수이송탱크(200) 방향으로 밀려나게 된다.

그리고, 워터 램 피스톤(310)이 후진 운동하는 경우에 제1 내지 제4 체크 밸브(V1~V4)는 개방되고, 워터 램 실린더(300) 내로 해수가 유입되어 워터 램 실린더(300) 내부가 채워지게 된다.

도 3에는 예시적으로, 워터 램 피스톤(310)에 체크 밸브가 4개 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 필요에 따라 체크 밸브의 개수는 변형되어 실시될 수 있다.

본 발명에 따라, 워터 램 로드(320)와 워터 램 피스톤(310) 내부에는 공기가 채워져 부력을 증가시키며, 워터 램 실린더(300)와 워터 램 피스톤(310) 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 워터 램 피스톤(310)의 표면이 마모되는 것을 줄일 수 있고, 워터 램 피스톤(310)의 왕복 운동을 위해 필요한 힘을 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 따른 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치용 워터 램 피스톤 등에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.

100: 어뢰발사관
200: 해수이송탱크
300: 워터 램 실린더
310: 워터 램 피스톤
320: 워터 램 로드
400: 유압 램 실린더
410: 축압기

Claims (6)

1. 잠수함 내에 구비되며, 어뢰를 발사 가능하게 수용하는 어뢰발사관;
   상기 어뢰발사관에 연결되고, 상기 어뢰에 발사력을 제공하는 해수가 이동하는 해수이송탱크;
   상기 해수이송탱크에 연결되고, 내부에 해수를 수용하는 워터 램 실린더; 및
   유압 램 실린더 내로 연장되는 워터 램 로드를 갖고, 상기 워터 램 실린더 내부에서 전후 양방향으로 이동하는 워터 램 피스톤을 포함하고,
   상기 워터 램 로드는 축단면의 중심부에 구멍이 뚫린 중공축(hollow shaft)으로 구성되고,
   상기 워터 램 피스톤 내부에는 공기를 수용하는 빈 공간(empty space)이 형성되며,
   상기 워터 램 피스톤에는 체크 밸브가 형성되고, 상기 체크 밸브가 개방된 경우 상기 워터 램 피스톤의 전후 방향으로 해수가 상기 워터 램 피스톤을 통과하여 이동하며,
   상기 워터 램 피스톤이 전진 운동하는 경우, 상기 체크 밸브는 폐쇄되고, 상기 워터 램 실린더 내의 해수는 상기 해수이송탱크 방향으로 밀려나고,
   상기 워터 램 피스톤이 후진 운동하는 경우, 상기 체크 밸브는 개방되고, 상기 워터 램 실린더 내로 해수가 유입되어 채워지며,
   상기 워터 램 피스톤에는 복수 개의 체크 밸브가 형성되고,
   상기 워터 램 로드와 상기 워터 램 피스톤 내부에는 공기가 채워져, 부력에 의해 상기 워터 램 실린더와 상기 워터 램 피스톤 사이의 마찰을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 워터 램 방식의 어뢰 발사 장치.
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