KR20150076545A

KR20150076545A - 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치

Info

Publication number: KR20150076545A
Application number: KR1020130164861A
Authority: KR
Inventors: 김성혁; 조남경; 김성룡; 한영민
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-07
Also published as: KR101705659B1

Abstract

본 발명은 로켓 엔진의 하부에 설치되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 의해 지지되되, 내부에 유동 공간이 형성되는 화염 유도 부재; 및 상기 화염 유도 부재의 내부 유동 공간으로 냉각수를 공급하여 상기 화염 유도 부재를 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 개의 화염 유도 부재를 상호 연결하여 이의 결합체에 의해 로켓 엔진의 화염을 유도함으로써, 로켓 엔진의 화염에 의해 화염 유도 부재가 변형 또는 파손 시 변형 또는 파손된 화염 유도 부재만을 교체할 수 있도록 하여 보수 비용을 절감하고 보수 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Description

로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치{Combustion flame guide for rocket engine testing equipment}

본 발명은 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 화염 유도 부재를 상호 연결하여 이의 결합체에 의해 로켓엔진의 화염을 유도함으로써, 로켓엔진의 화염에 의해 화염 유도 부재가 변형 또는 파손 시 변형 또는 파손된 화염 유도 부재만을 교체할 수 있도록 하여 보수 비용을 절감하고 보수 시간을 단축할 수 있는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치에 관한 것이다.

일반적으로 로켓엔진 연소시험설비는 로켓엔진의 연소시험을 위한 것으로서, 이러한 시험설비에는 로켓 엔진으로부터 사출되는 화염을 외부로 안내하기 위한 화염 유도장치가 구비되어 있다.

이러한 화염 유도장치는 다양한 기술이 개발되어 왔다.

도 1에는 이러한 화염 유도장치가 도시되어 있다.

종래의 화염 유도장치는 로켓(10)의 하부에 설치되는 설치 프레임(30) 및 설치 프레임(30)에 경사지도록 지지되는 화염 유도 플레이트(20)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 화염 유도장치는 로켓 엔진(10)에서 분사되는 화염을 화염 유도 플레이트(20)에 의해 유도하여 로켓(10)의 하부 측면으로 배출하게 된다

이때, 상기한 로켓 엔진(10)의 화염은 고온, 고압 및 고속으로 분사되고 장시간 화염에 노출될 수 있으므로, 화염 유도 플레이트(20)의 일부가 변형 또는 파손되는 문제점이 발생하였다.

종래의 화염 유도장치는 상기한 화염 유도 플레이트(20)가 일체형으로 형성되기 때문에, 화염 유도 플레이트(20)의 일부분만이 변형 또는 파손되더라도 화염 유도 플레이트(20) 전체를 교체해야 하므로, 보수 비용 및 보수 시간이 증가하게 되어 경제적이지 못한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2005-0064537호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수 개의 화염 유도 부재를 상호 연결하여 이의 결합체에 의해 로켓엔진의 화염을 유도함으로써, 로켓엔진의 화염에 의해 화염 유도 부재가 변형 또는 파손 시 변형 또는 파손된 화염 유도 부재만을 교체할 수 있도록 하여 보수 비용을 절감하고 보수 시간을 단축할 수 있는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 로켓엔진의 하부에 설치되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 의해 지지되되, 내부에 유동 공간이 형성되는 화염 유도 부재; 및 상기 화염 유도 부재의 내부 유동 공간으로 냉각수를 공급하여 상기 화염 유도 부재를 냉각시키는 냉각부;에 의해 달성된다.

여기서, 상기 화염 유도 부재는 복수 개로 마련되어 서로 연이어서 설치되되, 각 화염 유도 부재가 단차를 갖도록 다단으로 설치될 수 있다.

이때, 상기 화염 유도 부재는 상기 베이스 프레임에 의해 지지되는 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트의 상부에 이격하여 배치됨으로써, 사이에 유동 공간을 생성하는 상부 플레이트; 및 상기 하부 및 상부 플레이트의 사이에 개재되어 상기 유동 공간을 구획하는 복수 개의 격벽;을 포함할 수 있다.

그리고 상기 각 격벽은 동일한 간격으로 상호 이격하도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 냉각부는 상기 화염 유도 부재의 일측에 형성되어 상기 화염 유도 부재의 내부 유동 공간과 연통되도록 형성되는 냉각 유로; 및 상기 냉각 유로와 연결되어 상기 냉각 유로로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 화염 유도 부재는 상기 베이스 프레임에 경사지도록 지지될 수 있다.

또한, 상기 화염 유도 부재의 양측에 상부 방향으로 연장 형성되는 측면 가이드 부재;를 더 포함할 수 있다.

이에 의해, 복수 개의 화염 유도 부재를 상호 연결하여 이의 결합체에 의해 로켓의 화염을 유도함으로써, 로켓의 화염에 의해 화염 유도 부재가 변형 또는 파손 시 변형 또는 파손된 화염 유도 부재만을 교체할 수 있도록 하여 보수 비용을 절감하고 보수 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 화염 유도장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치의 각 화염 유도 부재를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치의 작동 상태도이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로켓의 화염 유도장치에 관하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 로켓 엔진 시험설비용 화염 유도장치는, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 로켓 엔진의 하부에 설치되는 베이스 프레임(100), 베이스 프레임(100)에 의해 지지되되 내부에 유동 공간(250)이 형성되는 화염 유도 부재(200) 및 화염 유도 부재(200)의 내부 유동 공간(250)으로 냉각수를 공급하여 화염 유도 부재(200)를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.

먼저, 베이스 프레임(100)은 대략 직각 삼각형 형상으로 형성되는 철골 구조물로서, 로켓(미도시, 도 1 참조)의 하부에 설치된다. 이때, 베이스 프레임(100)은 빗변이 상기 로켓의 하부에 위치되도록 설치된다. 상기한 베이스 프레임(100)은 화염 유도 부재(200)를 경사지도록 지지하기 위한 것이므로, 그 형상은 꼭 직각 삼각형으로 형성되지 않아도 된다. 즉, 화염 유도 부재(200)를 경사지도록 지지할 수만 있다면 그 형상이 제한되지 않는다. 또한, 본 실시 예에서는 베이스 프레임(100)이 철골 형태의 구조물로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다.

한편, 화염 유도 부재(200)는 하부 플레이트(210), 상부 플레이트(220) 및 격벽(230)을 포함하여 구성된다.

하부 플레이트(210)는 소정 두께를 갖는 사각 형상의 플레이트로서, 베이스 프레임(100)의 상부에 설치되어 베이스 프레임(100)에 의해 지지된다. 이때, 하부 플레이트(210)의 너비는 베이스 프레임(100)의 너비에 대응되도록 형성되어 베이스 프레임(100)의 상부 전 영역을 덮도록 설치된다.

또한, 상부 플레이트(220)는 하부 플레이트(210)와 동일한 형상을 갖는 플레이트로서, 하부 플레이트(210)의 상부에 소정 간격 이격되도록 배치되어 하부 플레이트(210)와의 사이에 유동 공간(250)을 형성한다. 이러한 상부 플레이트(220)의 상부 면이 상기 로켓의 화염과 직접적으로 접촉하게 된다.

그리고 격벽(230)은 상기 유동 공간(250)의 높이에 대응되는 높이를 갖는 직사각 블록으로서, 복수 개로 마련되어 하부 플레이트(210) 및 상부 플레이트(220)의 사이에 개재된다. 이때, 각 격벽(230)은 동일한 간격으로 상호 이격하도록 배치되어 유동 공간(250)을 균일하게 구획하게 된다.

상기와 같이 형성되는 화염 유도 부재(200)는 복수 개로 마련되어 서로 연이어서 설치되되, 각 화염 유도 부재(200)가 단차를 갖도록 다단으로 설치된다. 이를, 도 3을 참조하여 살펴보면, 일 화염 유도 부재(200)는 베이스 프레임(100)에 결합 볼트(120)에 의해 고정되고, 타 화염 유도 부재(200')는 일 화염 유도 부재(200)의 상부 측에 배치되어 결합 볼트(120')에 의해 베이스 프레임(100)에 고정 설치된다. 이때, 타 화염 유도 부재(200')의 하부에는 단차 블록(110)이 배치되어 있어 단차 블록(110)의 두께만큼 타 화염 유도 부재(200')가 상부로 올라가게 배치된다. 즉, 각 화염 유도 부재(200, 200')는 서로 연이어서 배치되어 베이스 프레임(100)에 고정되는데, 이때 단차 블록(110)에 의해 각 화염 유도 부재(200, 200')의 설치 높이가 다르게 되어 상호 단차를 갖게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 설치되는 복수 개의 화염 유도 부재(200)는 베이스 프레임(100)에 경사지도록 설치되어 상기 로켓에서 분사되는 화염과 직접 접촉됨에 의해 상기 화염을 경사진 방향으로 안내하게 된다.

한편, 상기 냉각부는 각 화염 유도 부재(200)의 하부에 형성되되 각 화염 유도 부재(200)의 내부 유동 공간(250)과 연통되도록 형성되는 냉각 유로(300) 및 상기 냉각 유로(300)와 연결되어 냉각 유로(300)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(310)을 포함한다.

냉각 유로(300)는 각 화염 유도 부재(200)의 상부 측에 형성되는 홈으로서, 각 화염 유도 부재(200)의 너비를 따라 내부로 함몰되도록 형성된다. 즉, 하부 플레이트(210)의 상부 측이 하부 플레이트(210)의 너비를 따라 내부로 함몰되어 냉각 유로(300)를 형성하는 것이다. 상기한 냉각 유로(300)는 화염 유도 부재(200)의 내부 유동 공간(250)과 상호 연통되도록 형성된다.

그리고 냉각수 공급 라인(310)은 내부에 이송 공간이 형성되는 파이프로서, 일측이 냉각 유로(300)와 연결되도록 설치되고, 타측이 냉각수 공급 펌프(미도시)에 연결되도록 설치되어 상기 냉각수 공급 펌프에 의해 공급되는 냉각수를 냉각 유로(300)로 공급하게 된다.

상기와 같이 공급되는 냉각수는, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 유로(300) 전 영역으로 고르게 공급된 후, 격벽(230)에 의해 구획된 각 유동 공간(250)을 통해 이동되며 화염 유도 부재(200)를 냉각하게 된다. 이와 같이 화염 유도 부재(200)의 내부 유동 공간(250)을 통해 이동되며 화염 유도 부재(200)을 냉각한 냉각수는 하부에 설치된 다른 화염 유도 부재(200)의 상부 면으로 흐르게 되어 화염 유도 부재(200) 즉, 상부 플레이트(220)의 외면을 다시 한번 냉각하게 된다.

또한, 화염 유도 부재(200)의 양측에는 상부 방향으로 연장 형성되는 측면 가이드 부재(240)가 더 설치된다. 측면 가이드 부재(240)는 소정 두께를 갖는 플레이트로서, 화염 유도 부재(200)의 양측 가장자리를 따라 화염 유도 부재(200)와 수직한 방향으로 고정 설치된다. 상기와 같이 형성되는 측면 가이드 부재(240)는 화염 유도 부재(200)에 의해 유도되는 화염이 화염 유도 부재(200)의 측면 방향 측으로 토출되는 것을 방지하게 된다.

상술한 바와 같이 구성되는 작동되는 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치는 복수 개의 화염 유도 부재(200)를 상호 연결하여 이의 결합체에 의해 로켓의 화염을 유도함으로써, 로켓의 화염에 의해 화염 유도 부재(200)가 변형 또는 파손 시 변형 또는 파손된 화염 유도 부재(200)만을 교체할 수 있도록 하여 보수 비용을 절감하고 보수 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명에 따른 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 로켓 엔진 20 : 화염 유도 플레이트
30 : 설치 프레임 100 : 베이스 프레임
110 : 단차 블록 120 : 결합 볼트
200 : 화염 유도 부재 210 : 하부 플레이트
220 : 상부 플레이트 230 : 격벽
240 : 측면 가이드 부재 250 : 유동 공간
300 : 냉각 유로 310 : 냉각수 공급 라인

Claims

로켓 엔진의 하부에 설치되는 베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 의해 지지되되, 내부에 유동 공간이 형성되는 화염 유도 부재; 및
상기 화염 유도 부재의 내부 유동 공간으로 냉각수를 공급하여 상기 화염 유도 부재를 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제1항에 있어서,
상기 화염 유도 부재는 복수 개로 마련되어 서로 연이어서 설치되되, 각 화염 유도 부재가 단차를 갖도록 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제1항에 있어서,
상기 화염 유도 부재는,
상기 베이스 프레임에 의해 지지되는 하부 플레이트;
상기 하부 플레이트의 상부에 이격하여 배치됨으로써, 사이에 유동 공간을 생성하는 상부 플레이트; 및
상기 하부 및 상부 플레이트의 사이에 개재되어 상기 유동 공간을 구획하는 복수 개의 격벽;을 포함하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제3항에 있어서,
상기 각 격벽은 동일한 간격으로 상호 이격하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각부는,
상기 화염 유도 부재의 일측에 형성되어 상기 화염 유도 부재의 내부 유동 공간과 연통되도록 형성되는 냉각 유로; 및
상기 냉각 유로와 연결되어 상기 냉각 유로로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인;을 포함하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제1항에 있어서,
상기 화염 유도 부재는 상기 베이스 프레임에 경사지도록 지지되는 것을 특징으로 하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.
제1항에 있어서,
상기 화염 유도 부재의 양측에 상부 방향으로 연장 형성되는 측면 가이드 부재;를 더 포함하는 로켓엔진 연소시험설비용 화염 유도장치.