KR20120031398A - 추진기관 연결장치 및 이를 구비한 유도탄 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진기관 연결장치 및 이를 구비한 유도탄에 관한 것으로서, 상기 추진기관 연결장치는 중공이 구비되는 원판으로 형성되는 판부재와, 상기 판부재의 원주방향 또는 반경방향의 변형을 방지하기 위하여 상기 판부재의 내주면 또는 외주면의 일정부분과 각각 결합되는 제 1결합부 및 제 2결합부를 포함하여 형성됨으로써, 기존의 추진기관 연결프레임을 거의 그대로 이용하면서 추진기관의 장착에 따른 추가적인 장비나 공간 및 중량의 증대 등이 거의 없는 추진기관 연결장치를 제공한다.

Description

추진기관 연결장치 및 이를 구비한 유도탄{Propulsive Equipment and Missile Having The Same}

본 발명의 실시예들은 추진기관에서 발생하는 동력을 유도탄에 전달하는 추진기관 연결장치 및 이를 구비한 유도탄과 관련된다.

추진기관을 유도탄의 기체 내에 장착하는 시스템은 설계에 있어 여러 가지 어려움을 수반하게 되는데, 특히 잠수함에서 발사하는 유도탄과 같은 경우 기존의 잠수함 유도탄 튜브와의 적합성을 맞추기 위한 여러 제약조건이 발생하게 된다.

일반적으로 유도탄 구조에 있어 추진기관은 기체와 동일한 직경으로 개발이 되고 추진기관 자체가 유도탄의 일부 섹션처럼 구성되어 유도탄 기체의 다른 섹션과 조립이 된다.

이 경우는 일반적인 유도탄 기체 설계 개념과 동일하게 각 섹션을 구성하는 전방 및 후방 프레임를 각각 결합하게 되는데, 이러한 구조에서는 유도탄이 비행중이나 추진기관 추력에 의한 하중을 견디도록 설계를 하는 것으로 문제가 해결이 되며 추진기관이 연소 중 발생하는 추진기관 자체의 축방향 변형과 같은 문제가 기체의 다른 부분에는 별 영향이 없게 된다.

반면, 유도탄 기체 내에 추진기관을 삽입하여 장착하는 경우는 기체가 비행중 받는 하중에 더하여 추진기관의 연소에 의해 야기되는 여러 가지 효과 즉, 추력에 의한 축하중, 충격, 연소 중 발생하는 추진기관의 축방향 변형 등을 추진기관 장착 시스템이 모두 감당을 해야 하는 복잡한 문제가 발생한다.

기존의 유도탄 기체 추진기관 장착 시스템은 추진기관 내부 장착에 따른 여러 효과를 상쇄하기 위한 복잡한 형태의 장착시스템을 설계하여야만 했다. 예를 들어, 장착 추진기관의 무게 중심 부근에 별도의 장착 브라켓을 설치하고 추진기관의 진동을 억제하고 축방향 변형을 수용하기 위한 별도의 보조 장착장치를 꾸며야 했거나, 추진기관의 내부 장착을 위해 추력과 충격 및 진동을 흡수하기 위한 치구와 같은 커다란 장치를 추진기관 전방부에 설계하여 장착하는 등 각 시스템마다 많은 노력이 요구되는 어려운 일이었다.

따라서, 설계를 단순화하고, 추진기관의 추력에 의하여 발생하는 문제점들을 해소할 수 있는 추진기관 장착 시스템이 고려될 수 있다.

본 발명의 일실시예들은 추진기관을 추진체에 장착함에 있어서, 별도의 설계변경이 필요하지 않은 추진기관 연결장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 유도탄 기체 내에 추진기관을 삽입하여 장착하는 경우에 추진기관의 장착에 따른 추가적인 장비나 공간 및 중량의 증대 등이 거의 없는 추진체를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 추진기관 연결장치는, 중공이 구비되는 원판으로 형성되는 판부재와, 상기 판부재의 원주방향 또는 반경방향의 변형을 방지하기 위하여 상기 판부재의 내주면 또는 외주면의 일정부분과 각각 결합되는 제 1결합부 및 제 2결합부를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재는 내주면으로부터 반경방향을 따라 단면적의 변화를 준다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재에 변형에 의한 응력이 작용하는 경우, 고정단인 제 1결합부 또는 제 2결합부와 결합되는 판부재의 교차부에 단면적의 변화를 준다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재의 상기 제 1결합부 또는 제 2결합부와 결합하는 교차부의 단면은 변형이 집중되는 부분에 비하여 넓게 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제 1결합부 또는 제 2결합부는 복수의 관통공을 구비한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제 1결합부 또는 제 2결합부는 결합수단을 통하여 각각 상기 로켓의 본체 또는 상기 추진기관과 결합된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재는 상기 추진기관의 추진력을 받는 경우 탄성적으로 신축된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재의 재질은 마레이징강(maraging steel)으로 이루어진다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 판부재는 원주면을 따라 복수의 구멍을 구비한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 추진체를 개시한다. 추진체는 추진기관과, 상기 추진기관이 내장되는 중공을 구비하는 외피부와, 상기 외피부의 타단 또는 상기 추진기관의 타단과 결합하는 전방프레임 및 상기 전방프레임과 결합되며 추진기관의 추진력을 유도탄의 기체에 전달하는 상기한 추진기관 연결장치를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 전방프레임은 상기 추진기관 연결장치와 결합되도록 걸림 돌기가 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 추진기관의 하중을 지지하며, 상기 외피부의 일단 또는 상기 추진기관의 일단과 결합되는 후방프레임을 더 포함한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 유도탄을 개시한다. 유도탄은 탄두부와, 탄두의 일단 또는 양단과 결합하여 유도탄이 목표를 타격하도록 비행경로 수정 및 날개를 조정하는 유도조정장치부와 상기 탄두 또는 상기 유도조정장치와 결합하며, 상기한 추진체 및 상기 추진체와 결합하는 날개부를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 추진기관 연결장치는, 중공이 구비되는 원판으로 형성되는 판부재와, 상기 판부재의 원주방향 또는 반경방향의 변형을 방지하기 위하여 상기 판부재의 내주면 또는 외주면의 일정부분과 각각 결합되는 제 1결합부 및 제 2결합부를 포함함으로써, 기존의 추진기관 연결프레임을 거의 그대로 이용하면서 추진기관의 장착에 따른 추가적인 장비나 공간 및 중량의 증대 등이 거의 없는 추진기관 연결장치를 제공할 수 있다.

또한, 유도탄의 기체의 변경이 있더라도 기존의 추진기관을 사용할 수 있고, 설계의 변경을 최소화하면서 추진기관을 다향한 기체에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치 및 이를 포함하여 구성되는 추진체의 분해사시도.
도 2는 도 1에 도시된 추진체의 결합상태의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 추진기관 연결장치의 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 추진기관 연결장치를 A-A'선을 따라 절단한 상태의 측면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관이 연소하는 경우에 도4에 도시된 추진기관 연결장치의 변형을 나타내는 상태도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치의 응력 완화 설계를 설명하기 위한 참고도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따르는 유도탄의 개념도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치 및 이를 구비한 유도탄에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관(30)이 연소하는 경우에, 도 4에 도시된 추진기관 연결장치(10)의 변형을 나타내는 상태도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치(10)의 응력 완화 설계를 설명하기 위한 참고도이다.

도 7에서 보는 바와 같이, 일단은 고정되고 타단은 힘이 작용하여 변형이 발생하는 보(beam)에 있어서, 동일한 단면적을 갖는 보(straight beam)는 고정되는 부분에 응력이 집중되는데 반해, 응력이 작게 걸리는 부분의 단면적을 줄인 보(varying beam width)는 고정되는 부분에 응력이 감소한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 추진기관(30)과 결합되는 제2결합부(13)에 추진기관(30)의 연소에 의하여 추진력이 작용하면, 고정단인 제1결합부(14)와 자유단인 제2결합부(13) 사이에 위치하는 판부재(15)에 변형이 일어난다.

이 경우, 제1결합부(14) 또는 제2결합부(13)와 결합하는 교차부(17, 18)의 단면적을 교차부(17, 18)를 제외한 다른 부분에 비하여 넓게 형성하면, 교차부(17, 18)에 작용하는 응력의 집중을 감소시킬 수 있다.

이하, 상기한 문제점에서 착안한, 본발명의 일실시예에 따른 추진기관 연결장치(10)를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치(10)의 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 추진기관 연결장치(10)의 평면도이고, 도 5은 도 4에 도시된 추진기관 연결장치(10)를 A-A'선을 따라 절단한 상태의 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 추진기관 연결장치(10)는 판부재(15), 제1결합부(14) 및 제2결합부(13)를 포함한다.

판부재(15)는 응력을 받으면 탄성적으로 신축되는 얇은 원판으로 이루어진다.

판부재(15)의 재질은 스테인리스 스틸이 될 수 있으나, 강도와 인성이 더 우수한 마레이징강을 사용할 수 있다.

판부재(15)는 내주면으로부터 반경방향을 따라 단면적의 변화를 주도록 형성할 수 있다. 이 경우 앞에서 상술한 바와 같이 제1결합부(14)나, 제2결합부(13)에 대한 응력의 집중을 감소시키기 위하여, 제1결합부(14)나 제2결합부(13)의 교차부(17, 18)의 단면적을 변형이 집중되는 부분에 비해 더 넓게 형성한다.

판부재(15)에 있어서 단면적의 변화는 두께가 일정한 판부재(15)에 여러 구멍을 통공하여 형성하거나, 구멍을 형성하지 않고 판부재(15)의 자체의 두께에 변화를 주는 방법을 고려할 수 있다.

이 경우 가장 바람직한 방법은, 판부재(15)의 내주면과 외주면의 사이에 원주면을 따라 복수의 구멍들이 일정한 간격으로 서로 이격하여 배치되는 것이다.

판부재(15)는 중앙에 관통공을 가지며, 내주면과 외주면에 각각 제1결합부(14) 및 제2결합부(13)가 결합된다.

제1결합부(14) 또는 제2결합부(13)는 판부재(15)가 응력에 의하여 변형이 일어나는 경우 반경방향 또는 원주방향으로의 변형을 방지하도록, 판부재(15)보다 두터운 링으로 형성되고, 견고하게 판부재(15)에 결합된다.

제1결합부(14) 또는 제2결합부(13)는 각각 추진기관(30) 또는 기체에 결합되어, 추진력을 받는 자유단 또는 기체와 결합된 고정단이 될 수 있다.

제1결합부(14) 또는 제2결합부(13)는 각각 추진기관(30) 또는 기체에 결합되도록, 복수의 관통공(11, 12)을 구비할 수 있으며, 상기 관통공에 나사홈이 구비되는 경우 나사선을 구비하는 수단에 의하여 견고하게 고정될 수 있다.

이하 도 1 내지 도 2를 참조하여, 추진기관 연결장치(10)를 포함한 유도탄을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 추진기관 연결장치(10) 및 이를 포함하여 구성되는 추진체(100)의 개념도 및 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 추진체(100)의 결합상태의 사시도이다.

본 도면들을 참조하면 추진체(100)는 추진기관(30), 외피부(40), 전방프레임(20) 및 추진기관 연결장치(10)를 포함한다.

추진기관(30)은 주로 고체연료를 사용하며, 추진방식에 따라 램제트기관 또는 스크램제트기관이 이용될 수 있다.

외피부(40)는 중공을 구비하는 원통으로 형성되며, 내부에 추진기관(30)이 위치한다.

유도탄은 대부분 초음속으로 비행하기 때문에 공기와의 표면 마찰에 의하여 기체표면에 상당한 열이 발생하게 된다. 예를 들어 유도탄이 음속의 4~8배로 8만피트 내지 9만피트 상공을 비행할 때 이 비행체의 표면온도는 최대 6백~8백 ℃까지 상승하게 된다.

이때 기체 내부에 있는 전자장비가 제대로 작동되기 위해서는 열제거 및 열차단이 이루어져야 한다. 따라서 외피부(40), 전방프레임(20) 및 후술하는 후방프레임(50)의 재료는 주로 알루미늄 합금 계가 이용되며 내열 및 경량화를 위하여 Ti합금 또는 FRP 복합재료 등이 이용될 수 있다.

전방프레임(20)은 상기한 복합재료로서 형성되는 견고한 구조물로서, 외피부(40)에 내삽되거나 외피부(40)를 외삽하여 외피부(40)와 결합되며, 추진기관 연결장치(10)와 결합한다.

또한 전방프레임(20)은 추진기관 연결장치(10)와 결합하도록 걸림돌기(21)가 형성될 수 있다. 걸림돌기(21)는 추진기관 연결장치(10)의 제1결합부(14)와 결합한다.

또한 추진기관 연결장치(10)의 제2결합부(13)는 추진기관(30)과 결합한다.

이로써, 전방프레임(20), 외피부(40), 추진기관(30) 및 추진기관 연결장치(10)가 일체로 결합된다.

외피부(40)의 일단에는 전방프레임(20)과 대향하는 위치에 후방프레임(50)이 결합될 수 있다.

후방프레임(50) 역시 상기한 복합재료로서 형성되는 견고한 구조물로서, 외피부(40)에 내삽되거나 외피부(40)를 외삽하여 외피부(40)와 결합된다.

후방프레임(50)은 추진기관(30)의 하중을 지지하며, 전방프레임(20)과 함께 외피부(40)의 양단을 구성하여, 추진기관(30)의 연소시 추진체(100)의 결합이 분리되지 않도록 유지하는 역할을 한다.

상기한 바와 같이, 추진기관(30)이 추진체(100)에 삽입되고, 추진기관 연결장치(10)로 결합됨으로써, 본 발명은 추진기관(30)의 교체 또는 변경에 따른 유도탄 기체를 변경하여 설계할 필요가 없다.

즉, 유도탄 기체 내에 추진기관(30)을 삽입하여 장착하는 경우에 기존의 추진기관 연결프레임을 거의 그대로 이용하면서 추진기관(30)의 장착에 따른 추가적인 장비나 공간 및 중량의 증대 등이 거의 없다.

이로써 유도탄의 기체의 변경이 있더라도 기존의 추진기관(30)을 사용할 수 있고, 설계의 변경을 최소화하면서 추진기관(30)을 다향한 기체에 적용할 수 있다.

도 8는 본 발명의 일실시예에 따르는 유도탄(1)의 개념도이다.

도시한 바와 같이, 유도탄은 탄두부(200), 유도조정장치부(300), 추진체(100) 및 날개부(400)를 포함한다.

탄두부(200)는 목표에 대하여 물리, 화학 또는 생물학적 타격 등을 입히는 수단을 구비하는 탄두를 포함하여 이루어 진다.

유도조정장치부(300)는 레이돔, 탐색기, 항법시스템 및 유도조정장치 등을 포함하여 형성되는 데, 주로 탄두부(200)의 앞에 배치되거나, 상기 구성요소가 분리되어 탄두부(200)의 앞뒤에 배치된다.

날개부(400)는 고정날개, 유도탄 기체의 방향을 조정하는 조정면 및 구동장치 등을 포함하여 형성된다

상기와 같은 추진기관 연결장치(10) 및 이를 구비한 유도탄(1)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (13)

1. 추진기관의 동력을 유도탄에 전달하는 연결장치에 있어서,
   상기 연결장치는 중공이 구비되는 원판으로 형성되는 판부재;
   상기 판부재의 원주방향 또는 반경방향의 변형을 방지하기 위하여 상기 판부재의 내주면 또는 외주면의 일정부분과 각각 결합되는 제 1결합부 및 제 2결합부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 판부재는 내주면으로부터 반경방향을 따라 단면적의 변화가 있는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 판부재에 변형에 의한 응력이 작용하는 경우, 고정단인 제 1결합부 또는 제 2결합부와 결합되는 판부재의 교차부에 단면적의 변화를 주는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 판부재의 상기 제 1결합부 또는 제 2결합부와 결합하는 교차부의 단면은 상기 교차부를 제외한 다른 부분에 비하여 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제 1결합부 또는 제 2결합부는 복수의 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1결합부 또는 제 2결합부는 결합수단을 통하여 각각 상기 로켓의 본체 또는 상기 추진기관과 결합되는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 판부재는 상기 추진기관의 추진력을 받는 경우 탄성적으로 신축되는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 판부재의 재질은 마레이징강(maraging steel)인 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 판부재는 원주면을 따라 복수의 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 추진기관 연결장치.
10. 추진기관;
    상기 추진기관이 내장되는 중공을 구비하는 외피부;
    상기 외피부의 타단 또는 상기 추진기관의 타단과 결합하는 전방프레임; 및
    상기 전방프레임과 결합되며, 추진기관의 추진력을 유도탄의 기체에 전달하는 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항을 따르는 추진기관 연결장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진체.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 전방프레임은 상기 추진기관 연결장치와 결합되도록 걸림 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 추진체.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 추진기관의 하중을 지지하며, 상기 외피부의 일단 또는 상기 추진기관의 일단과 결합되는 후방프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추진체.
13. 탄두부;
    탄두의 일단 또는 양단과 결합하여 유도탄이 목표를 타격하도록 비행경로 수정 및 날개를 조정하는 유도조정장치부;
    상기 탄두 또는 상기 유도조정장치와 결합하며, 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항을 따르는 추진체; 및
    상기 추진체와 결합하는 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄.

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