KR20050042973A - 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생냉각형 로켓엔진 연소실의 구조를 강화하기 위하여 필라멘트 와인딩 제작방식을 이용한 구조물을 이용하는 구조 및 형태에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재생냉각형 연소실의 채널 혹은 튜브를 감싸는 외부 금속구조물을 필라멘트 와인딩 구조물에 의해 강화함으로써, 큰 무게증가 없이 외부구조물만으로도 연소실 내부의 고압에 의한 하중을 견디기에 충분하도록 제작하는 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 상기 로켓엔진 연소실(6)의 재생 냉각부(1) 외측으로 비교적 얇은 외부 금속판형 구조물(2)을 접합하고,

상기 외부 금속판형 구조물(2)의 바깥쪽을 큰 강성을 갖고 있는 복합재인 필라멘트 와인딩(3)으로 감싸도록 하는 것이다.

Description

필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실{Regenerative Cooling Rocket Engine Combustor Reinforced by Filament Winding}

본 발명은 재생냉각형 로켓엔진 연소실의 구조를 강화하기 위하여 필라멘트 와인딩 제작방식을 이용한 구조물을 이용하는 구조 및 형태에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재생냉각형 연소실의 채널 혹은 튜브를 감싸는 외부 금속구조물을 필라멘트 와인딩 구조물에 의해 강화함으로써, 큰 무게증가 없이 외부구조물 만으로도 연소실 내부의 고압에 의한 하중을 견디기에 충분하도록 제작하는 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실에 관한 것이다.

로켓엔진의 경우 연소실의 높은 열로 인하여 연소실 벽면에 많은 열하중이 인가되게 되며, 액체추진제 로켓엔진의 경우 연소실 벽면으로 과도한 열하중을 막기 위하여 대표적으로 용융냉각형의 연소실 벽면의 사용, 혹은 추진제를 연소 전 냉각제로서 순환시키는 재생냉각의 적용 등의 방법이 사용되어진다.

그러나 이러한 방법들은 다음과 같은 문제점을 갖게 된다.

첫째, 용융냉각형의 연소실 벽면을 사용할 경우 다량의 막냉각을 필요로 하게 되고, 이에 따라 막냉각에 투입되는 만큼의 추진제를 추가로 소모하여야 하며, 이에 따라 전체적인 엔진 연소효율이 저하되게 된다.

둘째, 재생냉각은 채널 혹은 튜브로 벽면을 구성하여 그 안쪽에 냉각제의 역할을 수행할 수 있도록 연료를 흐르게 하며, 벽면을 냉각하면서도 추가적인 추진제 소모가 없도록 하여 연소효율저하를 가져오지 않는다는 장점은 있으나, 그 제작과정이 복잡하여 많은 비용과 시간을 필요로 한다.

셋째, 채널과 외부 구조물의 접합, 혹은 튜브간의 접합이 매우 균일하지 못할 경우 집중하중에 의하여 국부적으로 큰 하중을 받게 되어 구조적으로 취약해질 수 있고, 이를 방지하기 위하여 외부 구조물을 내압에 견디기에 충분하게 제작할 경우 구조물의 두께 증가에 따라 무게가 크게 증가하는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 재생냉각 채널 혹은 튜브의 외부 금속구조물을 충분히 얇게 만들어 채널을 구성하는 내부 구조물 혹은 튜브와 외부 구조물과의 접합성 및 제작성을 높이도록 하는 것이다.

본 발명은 외부 금속구조물 바깥쪽에 일반 금속재료에 비해 매우 큰 강성을 갖고 있는 복합재를 이용한 필라멘트 와인딩 제작방식의 적용을 통하여 구조적인 강도를 크게 하여, 외부 구조물만으로 내압을 견디기에 충분하도록 제작하여도 무게증가를 초래하지 않도록 하는 것이다.

본 발명은 로켓엔진 연소실(6) 내부의 열 하중을 견딜 수 있도록 내부를 재생 냉각부(1)로 구성하며,

이 재생 냉각부(1)를 비교적 얇게 제작된 외부 금속판형 구조물(2)을 사용하여 접합을 하고,

구조적 강성을 보강하기 위하여 필라멘트 와인딩 제작방식을 이용한 구조물인 필라멘트 와인딩(3)이 외부 금속판형 구조물(2) 바깥쪽에 감게 되는 것이다.

상기 재생 냉각부(1)는 도 3 과 같이 열 하중을 견딜 수 있는 튜브(4)로 구성할 수 있는 것이다.

또한 재생 냉각부(1)는 도 4 와 같이 열 하중을 견딜 수 있는 채널(5)로 구성할 수 있는 것이다.

상기 재생 냉각부(1)가 튜브(4) 또는 채널(5)을 감싸는 외부 금속판형 구조물(2)을 비교적 얇게 만들 수 있으므로 경량화 할 수 있는 것이다.

또한 외부 금속판형 구조물(2)이 얇음에 따라 내측의 튜브(4) 또는 채널(5)과의 접합고정을 쉽게 수행할 수 있도록 하는 것이다.

그리고 튜브(4) 또는 채널(5)의 외측에는 필라멘트 와인딩(3)이 복합재를 이용하여 외측을 감싸도록 하였으므로 큰 무게증가 없이 내부의 하중을 견딜 수 있도록 하는 것이다.

또한 필라멘트 와인딩(3) 방식을 적용하여 튜브(4) 또는 채널(5)에서 부분적인 접합결함이 있더라도 충분한 안전성을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 재생 냉각형 연소실의 튜브 또는 채널을 감싸는 외부 구조물을 비교적 얇게 만들 수 있도록 하여 경량화 함으로써, 제작과 단품 관리가 용이하도록 하는 것이다.

본 발명은 외부 금속판형 구조물이 매우 얇아서 내측의 튜브 또는 채널 구조물과의 접합공정을 쉽게 수행할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 외부 금속판형 구조물의 외측을 필라멘트 와인딩 제작방식의 적용으로 큰 무게증가 없이 외부 구조물만으로 내부의 하중을 견디기에 충분하도록 제작하며, 튜브 또는 채널의 부분적인 접합결함이 있더라도 충분한 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 설치상태 측면도

도 2 는 본 발명의 바람직한 설치상태 정면도

도 3 은 본 발명의 튜브형에 대한 설치상태 단면도

도 4 는 본 발명의 채널형에 대한 설치상태 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 재생 냉각부 2 : 외부 금속판형 구조물

3 : 필라멘트 와인딩 4 : 튜브

5 : 채널 6 : 로켓엔진 연소실

Claims (3)

1. 재생 냉각형 로켓엔진 연소실(6)에 있어서,

   상기 로켓엔진 연소실(6)의 재생 냉각부(1) 외측으로 비교적 얇은 외부 금속판형 구조물(2)을 접합하고,

   상기 외부 금속판형 구조물(2)의 바깥쪽을 필라멘트 와인딩(3)으로 감싸도록 함을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실.
2. 제1항에 있어서, 재생 냉각부(1)는 튜브(4) 임을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실.
3. 제1항에 있어서, 재생 냉각부(1)는 채널(5) 임을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩에 의해 강화된 재생냉각 로켓엔진의 연소실.