KR20190057614A - Apparatus for testing variable thrust performance of solid rocket moter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀틀의 정밀제어를 통해 고체 추진기관의 변화되는 추력성능 시험 평가를 수행할 수 있는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable thrust performance testing apparatus for a solid propulsion engine, and more particularly, to a variable thrust performance testing apparatus for a solid propulsion engine capable of performing a varying thrust performance test evaluation of a solid propulsion engine through precise control of a pintle .
고체 추진기관은 연소관에 추진제를 충전하고, 추진제를 연소시켜 나오는 연소가스로 추진력을 얻는 로켓으로 유도탄, 미사일 등에 적용된다.A solid propellant is a rocket that is filled with a propellant in a combustion tube, and propelled by a combustion gas generated by combustion of the propellant. The solid propellant is applied to guided missiles and missiles.
추진제는 추진기관에 추력을 생성하기 위해 연소되어지는 화학적 혼합물로 보통 연료와 산화제로 구성된다. 추진제는 그 형상에 따라 고체, 액체, 가스 또는 하이브리드로 구분된다. A propellant is a chemical mixture that is burned to produce thrust in the propulsion machinery, usually composed of fuel and oxidizer. Propellants are classified into solid, liquid, gas or hybrid depending on their shape.
고체 추진제는 저장이 용이하고 장기간 저장이 가능하며, 액체 추진제에 비해 짧은 준비기간으로 발사할 수 있기 때문에 군용 무기체계에서 필수적으로 요구되는 기만성 및 신속성을 제공할 수 있다. 따라서 군사적인 목적의 임무를 가지는 추진기관들에 주로 고체 추진제가 적용된다.Solid propellants are easy to store and can be stored over a long period of time and can be launched in shorter preparation periods than liquid propellants, thus providing the dexterity and promptness required in military weapon systems. Therefore, solid propellants are mainly applied to propulsion agencies with military mission.
군사목적 및 위성발사체에 적용되는 고체 추진기관은 액체 추진기관이나 하이브리드 추진기관과는 달리 일단 한번 점화되어 연소가 시작된 후에는 연소를 제어하여 추력을 조절하는 것이 어렵다. Unlike liquid propulsion engines or hybrid propulsion engines, solid propellant engines applied to military purposes and satellite launch vehicles are difficult to control thrust by controlling combustion after they are once ignited and started combustion.
최근 추력 제어가 필요한 고체 추진기관의 수요가 증가함에 따라 그에 대한 연구도 다양한 방법으로 진행되고 있다. As the demand for solid propulsion engines, which require thrust control recently, is increasing, the research on this is proceeding in various ways.
대표적인 예가 핀틀(Pintle)을 이용한 추진기관의 추력 제어 시스템이지만 기존의 핀틀을 이용한 추진기관 시스템은 대부분 추진기관 시스템 내부에 적용하여 그 구조가 복잡하며, 추진기관의 제작이 어렵고 개발 단계에서 추진제 성능 등 시험평가를 위한 비용이 크다.A typical example is a thrust control system of a propulsion engine using a pintle. However, the conventional propulsion system using a pintle is mostly applied to a propulsion system system and its structure is complicated. It is difficult to manufacture a propulsion engine, Costs for test evaluation are high.
본 발명의 목적은 고체 추진기관의 연소시 노즐부의 유로면적을 신속하고 정밀하게 제어하여 추진기관의 내부 압력을 제어함으로써 고체 추진기관 가변성 추력성능을 시험 평가를 수행할 수 있는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a solid propellant engine capable of performing a test evaluation of a variable thrust performance of a solid propellant engine by controlling the inner pressure of the propelling engine by rapidly and precisely controlling the passage area of the nozzle portion during combustion of a solid propellant, And to provide a performance testing apparatus.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고체 추진기관의 노즐부에 위치하여 상기 노즐부의 연소가스의 유로면적을 조절하는 핀틀 조립체와 상기 핀틀 조립체 내에 구비되며 상기 핀틀 조립체의 핀틀 작동을 정밀 제어하는 구동기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pintle assembly including a pintle assembly positioned in a nozzle portion of a solid propellant to adjust a flow passage area of a combustion gas in the nozzle portion, And a driver for precisely controlling the operation of the pintle of the assembly.
상기 핀틀 조립체는 상기 고체 추진기관의 점화 및 연소시 상기 노즐부의 유로에 전진 또는 후진하여 상기 유로의 노즐목 면적을 조절하는 상기 핀틀과 선단에 상기 핀틀이 인출 가능한 구멍이 형성되고 원뿔형 형상으로 되는 화염유도부 내열재와 상기 화염유도부 내열재에서 연장되는 원통형 형상으로 되며 상기 화염유도부 내열재와 함께 상기 핀틀 조립체의 외관 하우징을 형성하는 화염유도부 구조물을 포함할 수 있다.Wherein the pintle assembly includes a pintle for adjusting the nozzle neck area of the flow passage by advancing or retracting to the flow passage of the nozzle portion during ignition and combustion of the solid propellant, And a flame guide structure having a cylindrical shape extending from the guide portion heat resistant material and the flame guide portion heat resistant material and forming the outer housing of the pintle assembly together with the flame guide portion heat resistant material.
상기 화염유도부 내열재는 Silica/Phenolic 복합재 소재를 적용할 수 있으며, 수 회 추력성능 시험시 고온/고속의 연소가스로 인해 화염유도부 내열재가 삭마될 경우 화염유도부 내열재와 화염유도부 구조물을 분리하여 화염유도부 내열재만 교체할 수 있도록 적용할 수 있다.The flame guiding part heat resistant material may be a Silica / Phenolic composite material. When the flame guiding part heat resistant material is abraded due to the high temperature / high speed combustion gas during the thrust performance test for several times, the flame guiding part heat resistant material and the flame guiding part structure are separated, It can be applied so that only heat resistant material can be replaced.
상기 화염유도부 구조물은 SCM 440 소재를 적용할 수 있다.The flame guide structure may be made of
상기 핀틀 조립체는 연소가스의 내부 유입을 막으면서 상기 핀틀이 인출 가능하도록 상기 화염유도부 내열재의 구멍에 설치되는 동적기밀부를 더 포함할 수 있다.The pintle assembly may further include a dynamic airtight portion provided in a hole of the flame guiding portion heat resistant material so as to allow the pintle to be drawn out while preventing the inflow of the combustion gas.
상기 동적기밀부는 그라파이트(graphite) 또는 C/Sic 소재를 적용할 수 있다.The dynamic airtight portion may be made of graphite or C / Sic material.
상기 구동기는 구동력을 발생하는 구동모터와 상기 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 핀틀의 직선이동으로 전환시키는 동력전달수단을 포함할 수 있다.The driving unit may include a driving motor for generating a driving force and a power transmitting unit for converting a driving force generated in the driving motor into a linear movement of the pintle.
상기 동력전달수단은 상기 구동모터의 구동축에 연결되는 기어트레인과 상기 기어트레인과 연결되어 상기 구동축의 회전시 회전되는 볼스크류와 상기 볼스크류와 맞물리는 스크류너트를 구비하여 상기 볼스크류의 회전시 상기 볼스크류를 따라 직선이동 이동되며, 선단에 상기 핀틀이 연결되는 직선이동부를 포함할 수 있다.The power transmitting means includes a gear train connected to a driving shaft of the driving motor, a ball screw connected to the gear train and rotated when the driving shaft rotates, and a screw nut engaged with the ball screw, The straight line moving along the ball screw, and the straight line connecting the pintle to the tip.
상기 구동모터 및 상기 동력전달수단이 지지되는 구동기 하우징을 더 포함할 수 있다.The driving motor and the power transmission unit may be supported by a driver housing.
상기 구동기 하우징은 STS 630 소재를 적용할 수 있다.The actuator housing may be made of STS 630 material.
상기 핀틀 속도를 감지하는 위치속도센서를 포함할 수 있다.And a position speed sensor for sensing the pintle speed.
상기 핀틀 조립체를 거치하며 상하좌우 조절이 가능하여 상기 노즐부와 상기 핀틀의 위치를 조정 가능하게 하는 구동기 거치대를 포함할 수 있다.And an actuator holder for adjusting the position of the nozzle unit and the pintle by vertically and horizontally adjusting the position of the pintle assembly.
상기 구동기 거치대를 보호하기 위해 상기 구동기 거치대의 선단에 배치되며 화염 유도를 위해 곡면으로 형성된 화염차단판을 포함할 수 있다.And a flame shield plate disposed at a front end of the driver stand for protecting the driver stand, and formed as a curved surface for inducing a flame.
고체 추진기관을 거치하는 모타 거치대와 상기 고체 추진기관의 노즐부에 위치하여 상기 노즐부의 연소가스의 유로면적을 조절할 수 있는 핀틀 조립체와 상기 핀틀 조립체의 구동을 제어하는 구동기와 상기 핀틀 조립체 및 상기 구동기를 거치하는 구동기 거치대와 연소가스로부터 상기 구동기 거치대를 보호하는 화염차단판과 상기 구동기를 제어하는 구동 제어기를 포함할 수 있다.A pintle assembly disposed at a nozzle portion of the solid propellant to control a flow path area of the combustion gas in the nozzle portion, a driver for controlling driving of the pintle assembly, A flame blocking plate for protecting the actuator holder from the combustion gas, and a drive controller for controlling the actuator.
상기 핀틀 조립체는 상기 고체 추진기관의 점화 또는 연소시 상기 노즐부의 유로에 전진 또는 후진하여 상기 유로의 노즐목 면적을 조절하는 핀틀과 연소가스의 내부 유입을 막으면서 상기 핀틀이 인출 가능하도록 된 동적기밀부와 상기 동적기밀부가 설치되며 원뿔형 형상으로 되는 화염유도부 내열재와 상기 화염유도부 내열재에서 후단으로 연장되는 원뿔형 및 원통형 형상으로 되며 상기 화염유도부 내열재와 함께 외관 하우징을 형성하는 화염유도부 구조물을 포함할 수 있다.Wherein the pintle assembly includes a pintle for regulating the nozzle neck area of the passage and a dynamic airtight container for allowing the pintle to be drawn out while preventing combustion of the pintle and the combustion gas when the solid propellant is ignited or burned, And a flame guiding structure having a conical shape and a conical shape extending in a trailing direction from the flame guiding part heat resistant material and forming an outer housing together with the flame guiding part heat resistant material can do.
상기 구동기는 구동력을 발생하는 구동모터와 상기 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 핀틀의 직선이동으로 전환시키는 동력전달수단을 포함할 수 있다.The driving unit may include a driving motor for generating a driving force and a power transmitting unit for converting a driving force generated in the driving motor into a linear movement of the pintle.
상기 동력전달수단은 기어트레인과 볼스크류를 적용할 수 있다.The power transmission means may employ a gear train and a ball screw.
본 발명은 시험평가 하고자 하는 고체 추진기관의 노즐부에 위치되어 핀틀을 노즐부의 유로에 직선이동시켜 노즐목 면적을 조절할 수 있고, 고체 추진기관의 노즐부에서 분출되는 고온 고압의 연소가스로부터 구동기를 안전하게 보호할 수 있도록 된다.The present invention relates to a method of controlling a nozzle of a solid propellant engine in which a pintle is linearly moved by a nozzle of a solid propellant to be tested, So that it can be safely protected.
따라서 본 발명은 핀틀을 정밀하게 제어하여, 고체 추진기관의 연소 압력을 시험조건에 맞도록 설계되는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험평가를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention has an effect that the pintle can be precisely controlled, and the variable thrust performance test test of the solid propulsion engine designed to meet the test conditions of the combustion pressure of the solid propellant can be efficiently performed.
도 1은 본 발명에 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치를 보인 개략도.
도 2는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 핀틀 조립체 및 구동기를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 핀틀 및 동적기밀부를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 화염유도부 내열재 및 화염유도부 구조물를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 구동기를 보인 도면.1 is a schematic view showing an apparatus for testing a variable thrust performance of a solid propulsion engine according to the present invention.
2 is a view showing a pintle assembly and an actuator of an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
3 is a view showing a pintle and a dynamic airtight portion of an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
4 is a view showing a flame guiding part heat resistant material and a flame guiding part structure of an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
5 is a view showing an actuator of an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험 평가에 적용된다.The present invention is applied to evaluation of the variable thrust performance test of a solid propulsion engine.
최근 고체 추진기관의 추력변화에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 특히 핀틀을 이용하여 추력을 조절하는 고체 추진기관을 적용한 대탄도탄 유도 무기의 직격 요격체의 개발이 활발히 연구되고 있다.Recently, researches on the thrust change of solid propulsion engines have been carried out. Especially, development of a direct prototype of a large propellant - guided weapon using a solid propulsion engine that controls thrust using pintle is actively studied.
대탄도탄 유도 무기의 직격 요격체와 같은 핀틀 고체 추진기관의 성능 요소에서 압력변화에 민감하게 연소반응을 일으키는 추진제 기술에 대한 연구는 요격체의 운용성 향상을 위한 필수적인 기술이다.Research on the propellant technology which causes the combustion reaction sensitively to the pressure change in the performance factor of the pintle solid propellant, such as the direct inductance of the tandemontan guided weapon, is an indispensable technique for improving the operability of the interjector.
따라서 핀틀 고체 추진기관 적용을 위한 고체 추진제의 개발시 압력변화에 따른 가변형 추력성능 시험 평가가 필요하다.Therefore, the development of solid propellant for pintle solid propellant application requires evaluation of the variable thrust performance test according to the pressure change.
도 1에는 본 발명에 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치를 보인 개략도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치(이하 '시험장치'라 칭함)는 기초 지지대(100), 모타 거치대(200), 핀틀 조립체(300), 구동기(400), 구동기 거치대(500), 화염차단판(600), 구동 제어기(700) 및 구동 점검장비(800)를 포함한다.1, an apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propulsion engine according to the present invention includes a
기초 지지대(100)는 시험장치 전체를 지지하는 지지판이다. 기초 지지대(100)는 시험장치의 이동 용이성과 지면 또는 바닥면에 대해 수평 유지와 손상을 방지하기 위한 것이다. 기초 지지대(100)는 금속판으로 될 수 있다.The
모타 거치대(200)는 고체 추진기관(1)을 거치하기 위한 것이다. 모타 거치대(200)는 구동기 거치대(500)와 상호 협력하여 고체 추진기관(1)의 노즐부(3)에 핀틀(310)이 직선이동(전진 또는 후진) 가능한 위치에 위치되도록 지지하는 역할을 한다.The
모타 거치대(200)는 구동기 거치대(500)와 동일선상에 나란히 배치된다.The
모타 거치대(200)는 고체 추진기관(1)의 외주면을 클램핑 고정하여 고체 추진제의 연소에 따른 고체 추진기관의 이동, 유동, 진동 등을 방지한다. 예를 들어, 모타 거치대(200)는 고체 추진기관(1)의 노즐부(3) 부분을 제외한 나머지 부분을 모두 지지하면서 고정할 수 있다.The motor mount 200 clamps and fixes the outer circumferential surface of the solid propellant 1 to prevent movement, flow, and vibration of the solid propellant due to combustion of the solid propellant. For example, the
핀틀 조립체(300)는 고체 추진기관의 노즐부(3)에 위치하여 노즐부(3)의 연소가스의 유로면적을 조절한다.The
구동기(400)는 핀틀 조립체(300)의 핀틀(310) 작동을 정밀 제어한다. 구동기(400)는 핀틀 조립체(300) 내에 구비된다.
구동기 거치대(500)는 핀틀 조립체(300)를 거치하여 핀틀 조립체(300) 및 구동기(400)를 지지한다. The
구동기 거치대(500)는 상하좌우 조절이 가능하여 노즐부(3)와 핀틀(310)의 위치를 조정 가능하게 한다. The
예를 들어, 구동기 거치대(500)의 상하좌우 조절은 구동기 거치대(500)를 기초 지지대(100)로부터 지지하는 네 개의 다리부 구비하고, 이 네 개의 다리부를 실린더 형태 또는 길이조절 가능한 형태(510)로 구성하여 상하 조절 가능하게 하고, 실린더 형태 또는 길이조절 가능한 형태(50)의 하단에 렉기어와 렉기어에 맞물리는 피니언기어 등을 적용하여 좌우조절 가능하게 할 수 있다. 이 외에도 구동기 거치대(500)를 상하좌우 조절하는 구성은 통상적으로 알려진 기술을 적용할 수 있다.For example, the upper, lower, left, and right adjustments of the
화염차단판(600)은 고체 추진기관(1)의 노즐부(3)에서 분출되는 고온 고압의 연소가스로부터 구동기 거치대(500)를 보호하기 위한 것이다. The
화염차단판(600)은 구동기 거치대(500)의 선단에 배치되며 화염 유도를 위해 곡면으로 형성된다. 구체적으로, 화염차단판(600)은 노즐부(3)와 마주하는 면이 볼록한 곡면으로 되고 반대되는 면이 오목한 곡면으로 되어 구동기 거치대(500)를 감싸 보호하는 형상이 되고 화염 유도가 가능하다.The
구동 제어기(700)는 구동기(400)를 제어하고, 구동 점검장비(800)는 구동 제어기를 제어한다. The
예를 들어, 구동 제어기(700)는 구동기(400)의 작동을 제어하는 제어부일 수 있고, 구동 점검장비(800)는 구동 제어기(700)의 작동에 오류가 있는지 감시 제어하는 통합 제어부일 수 있다. 또는, 구동 제어기(700)는 구동기(400)에 전원을 공급하는 전원부일 수 있고, 구동 점검장비(800)는 구동 제어기를 온오프 제어하는 제어부일 수 있다.For example, the
핀틀 조립체에 대해 구체적으로 설명한다. The pintle assembly will be described in detail.
도 2에는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 핀틀 조립체 및 구동기를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 핀틀 및 동적기밀부를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 화염유도부 내열재 및 화염유도부 구조물를 보인 도면이 도시되어 있다.FIG. 2 is a view showing a pintle assembly and a driver of a variable thrust performance testing apparatus for a solid propellant according to the present invention. FIG. 3 shows a pintle and dynamic airtightness And FIG. 4 is a view showing a flame guiding part heat resistant material and a flame guiding part of the apparatus for testing the variable thrust performance of a solid propellant according to the present invention.
도 2 내지 도 4에 도시된 바에 의하면, 핀틀 조립체(300)는 핀틀(310), 동적기밀부(320), 화염유도부 내열재(330) 및 화염유도부 구조물(340)를 포함한다.2 to 4, the
핀틀(310)은 고체 추진기관의 점화 및 연소시 노즐부(3)의 유로(5)에 직선이동하여 유로(5)의 노즐목(7) 면적을 조절하는 역할을 한다. 핀틀(310)은 봉 형상으로 형성된다. The
노즐목(7)의 면적 조절을 핀틀(310)의 직선이동(전진과 후진)으로 구현할 수 있다. The area of the nozzle neck 7 can be adjusted by linear movement (forward and backward) of the
핀틀(310) 직경은 노즐목(7) 면적에 비해 작다. 핀틀(310)은 노즐목(7) 면적이 변화하는 구간에서 전진과 후진을 반복하며 속도가 제어될 수 있다.The diameter of the
핀틀(310)은 노즐부(3) 유로(5)의 노즐목(7) 면적을 정밀 제어함으로써 고체 추진기관(1) 내부의 압력 변화를 주어 고체 추진제의 가변성 추력성능을 시험 평가할 수 있게 한다.The
동적기밀부(320)는 고체 추진기관(1)의 연소가스로부터 구동기(400)를 보호하는 기밀 구조와 핀틀(310) 정렬의 기능을 한다.The dynamic
동적기밀부(320)는 연소가스의 내부 유입을 막으면서 핀틀(310)이 인출 가능하도록 후술할 화염유도부 내열재(330)의 선단에 형성한 구멍에 설치된다. 동적기밀부(320)는 후단측으로 갈수록 The dynamic
동적기밀부(320)는 점화 및 연소시 신속한 핀틀(310) 동작을 위해 마찰을 최소화하도록 설계된다. The dynamic
동적기밀부(320)는 고온 고압의 연소가스로부터 내삭마성을 확보하기 위해 열구조강도가 높은 그라파이트(graphite) 또는 탄화규소-탄소 복합재(C/Sic) 소재를 적용한다. 또한 이중 Graphite seal과 C/C 하우징을 적용하여 고온 고압의 연소가스의 내부 유입을 막음과 동시에 핀틀 동작이 원활하도록 한다.The
Graphite는 내열성, 방열성 및 윤활성을 가진다.Graphite has heat resistance, heat dissipation and lubricity.
C/Sic, C/C 소재는 탄소 섬유의 일종으로 군용 로켓 제조시 내열성을 위해 주로 사용되는 소재이다.C / Sic and C / C materials are carbon fibers, and they are mainly used for heat resistance in manufacturing military rockets.
화염유도부 내열재(330)는 고온 고압의 연소가스로부터 화염유도부 구조물(340)을 보호한다.The flame guiding part heat
화염유도부 내열재(330)와 화염유도부 구조물(340)이 핀틀 조립체(300)의 외관 하우징을 형성하며, 그 내부에 핀틀(310)을 직선이동 시키는 구동기(400)가 배치된다. 화염유도부 내열재(330)와 화염유도부 구조물(340)은 화염을 유도하고 구동기(400)를 보호할 수 있는 재질 및 형상으로 설계된다.The
화염유도부 내열재(330)는 원뿔형 형상으로 되며 선단에 동적기밀부(320)가 설치되는 구멍(331)이 형성된다. The flame guiding portion heat
화염유도부 내열재(330)는 고온 고속의 연소가스로부터 화염유도부 구조물(340)을 보호하기 적용되며, 연소가스의 동압 균등 분배를 위해 원뿔형 형상으로 된다.The flame guiding portion heat
화염유도부 내열재(330)는 수 회 추력성능 시험시 고온/고속의 연소가스로 인해 화염유도부 내열재(330)가 삭마될 경우 화염유도부 내열재(330)와 화염유도부 구조물(340)을 분리하여 화염유도부 내열재(330)만 교체할 수 있도록 설계된다.The flame guide part heat
화염유도부 내열재(330)는 실리카-페놀(Silica/Phenolic) 복합재 소재를 적용한다. 실리카-페놀(Silica/Phenolic) 복합재 소재는 내열성을 강화한 고내열 소재이다.A silica-phenol composite material is applied to the flame inducing portion heat
화염유도부 구조물(340)은 고온 고압의 연소가스로부터 구동기(400)를 보호하는 역할을 한다.The
화염유도부 구조물(340)은 화염유도부 내열재(330)에서 연장되는 원뿔형 형상과 상기 원뿔형 형상에서 더 연장되는 원통형 형상을 포함하는 형상으로 된다. 상기 화염유도부 구조물(340)은 원뿔형 화염 유도 형상을 적용하여 고온 고압 고속의 연소가스로부터 구동기(400)를 보호하는 역할을 한다. The
화염유도부 구조물(340)은 SCM 440 소재를 적용한다.The
SCM 440은 탄소 0.4wt%인 침탄 열처리 강종으로 표면 강도가 우수하고 내열성이 우수한 특징을 갖는다.
구동기에 대해 구체적으로 설명한다.The driver will be described in detail.
도 5에는 본 발명의 의한 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치의 구동기를 보인 도면이 도시되어 있다.Fig. 5 is a view showing a driver of a variable thrust performance testing apparatus for a solid propellant according to the present invention.
도 5에 도시된 바에 의하면, 구동기(400)는 구동모터(410)와 동력전달수단(420)을 포함한다. 구동기(400)는 핀틀(310) 작동의 정밀 제어를 가능하게 한다.5, the
구동모터(410)는 구동력을 발생한다. The driving
구체적으로, 구동모터(410)는 구동력을 발생하는 장치로 발생된 구동력을 구동축(411)과 연결된 동력전달수단(420)으로 전달한다. Specifically, the driving
구동모터(410)는 고체 추진기관(1)의 점화시 발생하는 충격조건에서 안정적인 성능을 보장할 수 있도록 설계된 것을 적용한다. The driving
구동모터(410)는 구동력 발생시 회전하는 구동축(411)이 구비된다. 구동축(411)은 구동모터(410)의 구동력을 전달받아 회전된다. The driving
동력전달수단(420)은 백래쉬를 최소화하고 정속도 구동을 구현하기 위해 적용된다. The power transmitting means 420 is applied to minimize backlash and realize constant speed driving.
동력전달수단(420)은 구동모터(410)에서 발생된 구동력을 핀틀(310)의 직선이동으로 전환한다. 동력전달수단(420)은 기어트레인(421)과 볼스크류(423)를 적용하여 정밀 위치 제어가 가능하도록 한다.The power transmitting means 420 converts the driving force generated by the driving
구체적으로, 동력전달수단(420)은 기어트레인(421), 볼스크류(423), 직선이동부(425)를 포함할 수 있다. 기어트레인(421)은 구동모터(410)의 구동축(411)에 연결된다. 볼스크류(423)는 기어트레인(421)과 연결되어 구동축(411)의 회전시 구동력을 전달받아 회전된다. Specifically, the power transmitting means 420 may include a
볼스크류(423)는 볼스크류(423)와 맞물리는 스크류너트를 갖는 직선이동부(425)가 구비되며, 직선이동부(425)는 볼스크류(423)의 회전시 볼스크류(423)를 따라 직선이동 이동된다. The
직선이동부(425)의 선단에 핀틀(310)이 연결된다. 볼스크류(423)의 회전시 볼스크류(423)를 따라 직선이동 하는 직선이동부(425)에 의해 핀틀(310)이 노즐부(3)의 노즐목(7)에 전진 후진하는 직선이동이 수행된다. The
핀틀(310)은 직선이동부(425)의 선단(426)에 동일선상을 유지하도록 일체로 고정되고 회전되는 볼스크류(423)의 중심과 핀틀(310)의 축 중심이 일치된다. 이는 정밀한 핀틀(310) 직선이동 제어가 가능하게 한다.The center of the
기어트레인(421)은 복수 개의 기어를 서로 맞물려 회전되게 연결한 것이다. 기어트레인(421)은 기어비 조절로 토크를 감속하여 핀틀(310) 이동 속도의 정밀 제어가 가능하다.The
구동모터(410) 및 동력전달수단(420)이 지지되는 구동기 하우징(430)을 더 포함한다.And a
구동기 하우징(430)은 구동력을 지지해주는 역할을 하며, 고온 열유동에 의한 내열 및 단열성을 고려하여 형상이 설계된다.The
구동기 하우징(430)은 STS 630 소재를 적용한다.
STS 630 소재는 스테인레스 소재이며 내열, 내식, 내마모성이 우수하다.The STS 630 material is stainless steel and has excellent heat resistance, corrosion resistance and abrasion resistance.
핀틀(310)의 이동 속도를 감지하는 위치속도센서(440)를 포함한다. 위치속도센서(440)는 구동기 하우징(430)에 부착되어 핀틀(310)의 이동 속도를 감지할 수 있다.And a position and
위치속도센서(440)는 정밀한 핀틀 속도를 감지하는 역할을 한다. The
위치속도센서(440)는 리니어 엔코더를 적용하고 정밀 속도 제어를 위하여 모터와 핀틀에 2중의 속도 센서를 장착하여 적용할 수 있다.The
이하 본 발명의 작용을 설명한다. The operation of the present invention will be described below.
본 발명은 시험평가 하고자 하는 고체 추진기관(1)의 노즐부(3)에 핀틀(310)을 위치하고 핀틀(310)을 노즐부(3)의 유로(5)에 직선이동시켜 노즐부(3)의 노즐목(7) 면적을 조절할 수 있다.The present invention is characterized in that the
핀틀(310)은 핀틀 조립체(300) 내에 배치한 구동기(400)의 제어에 의해 직선이동되며 속도 조절될 수 있다. 즉, 핀틀(310)은 고온 고압의 가스가 분출되는 노즐부(3)의 노즐목(7) 면적을 전진과 후진이 반복되는 선형적인 직선이동으로 속도 조절하면서 조절할 수 있다.The
구동기(400)는 구동모터(410)의 구동력을 직선운동으로 변환하는 동력전달수단(420)에 의해 핀틀(310)을 직선이동시킬 수 있으며, 동력전달수단(420)은 기어트레인(421)과 볼스크류(423)를 적용하여 핀틀(310)의 정밀 속도 제어가 가능하다.The
또한, 핀틀 조립체(300)의 외관 하우징을 형성하는 화염유도부 내열재(330)와 화염유도부 구조물(340)에 원뿔형 화염유도 형상을 적용하여 노즐부(3)에서 분출되는 고온 고속의 연소가스로부터 구동기(400)를 보호한다. In addition, a conical flame inducing shape is applied to the flame guiding part heat
또한, 핀틀(310)과 화염유도부 내열재(330) 사이에 동적기밀부(320)를 적용하여 핀틀(310)이 동적기밀부(320)를 통해 직선이동 가능하게 함으로써 고온 고압의 연소가스 유입을 막으면서 핀틀(310) 정렬의 기능도 수행 할 수 있다.The
동적기밀부(320)는 고온 고속의 연소가스 유입을 막고 핀틀의 원활한 동작이 가능하도록 이중 소재가 적용된다. 즉, 동적기밀부(320)는 Graphite seal과 C/C 하우징의 이중 소재를 적용하여 핀틀(310)의 동작이 원활하도록 하면서 내열성도 확보된다.The dynamic
또한, 핀틀(310), 동적기밀부(320), 화염유도부 내열재(330), 화염유도부 구조물(340)은 고온 고압의 화염에 강한 재료로 적용하여 고온 열유동에 의한 내열 단열성을 확보한다.In addition, the
또한, 구동기 거치대(500)를 보호하는 화염차단판(600)을 더 설치하여 구동기(400)를 보호하고 핀틀(310)의 위치 조절을 위한 구동기 거치대(500)도 고온 고압의 화염으로부터 보호될 수 있게 한다.The
상술한 구성에 의해, 본 발명은 고체 추진기관(1)의 노즐부(3)에서 분출되는 고온 고압의 연소가스로부터 구동기(400)를 안전하게 보호하고 핀틀(310)을 정밀하게 제어할 수 있어, 고체 추진기관(1)의 연소 압력을 시험조건에 맞도록 설계되는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험평가를 효율적으로 수행할 수 있다.The present invention can safely protect the
예를 들어, 그 방법은 구동모터(410)를 구동시켜 구동축(411)이 회전되면, 구동모터(410)의 구동력이 구동축(411)과 연결된 기어트레인(421)을 통해 볼스크류(423)에 전달된다. 그에 따라 볼스크류(423)가 회전되어 볼스크류(423)에 결합된 직선이동부(425)가 볼스크류(423)를 따라 이동하게 되며, 직선이동부(425)의 선단에 동축으로 고정된 핀틀(310)이 직선이동된다.For example, when the driving
핀틀(310)의 직선이동에 의해 핀틀(310)이 노즐부(3)의 유로(5)에 삽입되어 노즐목(7)의 면적을 조절하게 된다. The
이 과정에서 위치속도센서(440)가 핀틀(310)의 위치 및 속도를 감지한다. 위치속도센서(440)가 감지한 핀틀(310)의 위치 및 속도 정보는 구동 제어기(700) 또는 구동 점검장비(800)로 전송되어 핀틀(310)의 위치 및 속도를 정밀 제어하는 용도로 활용된다.In this process, the
상기한 방법에 의해, 고체 추진기관(1)의 연소시 노즐부(3)의 유로면적을 신속하고 정밀하게 제어하여 고체 추진기관(1)의 내부 압력을 급격히 정밀 제어함으로써 고체 추진기관(1)의 가변성 추력성능 시험 평가를 수행할 수 있다.The solid propellant 1 can be rapidly and precisely controlled by precisely controlling the internal pressure of the solid propellant 1 by controlling the flow passage area of the
즉, 고체 추진기관(1)의 연소시 고온 고압의 조건에서도 노즐부(3)의 유로(5) 면적, 더 상세하게는 노즐목(7) 면적을 정밀 제어함으로써, 고체 추진기관 내부의 압력 변화를 통해 가변성 추력성능을 시험 평가할 수 있다. That is, even when the solid propellant 1 is burned under high-temperature and high-pressure conditions, the area of the
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Best Mode for Carrying Out the Invention The present invention has been described with reference to the drawings and the specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the meaning of the claims or the claims. Therefore, it is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
1: 고체 추진기관
3: 노즐부
5: 유로
7: 노즐목
100: 기초 지지대
200: 모타 거치대
300: 핀틀 조립체
310: 핀틀
320: 동적기밀부
330: 화염유도부 내열재
331: 구멍
340: 화염유도부 구조물
400: 구동기
410: 구동모터
411: 구동축
420: 동력전달수단
421: 기어트레인
423: 볼스크류
425: 직선이동부
430: 구동기 하우징
440: 위치속도센서
500: 구동기 거치대
600: 화염차단판
700: 구동 제어기
800: 구동 점검장비1: Solid propellant 3: Nozzle part
5: Euro 7: Nozzle neck
100: foundation support
200: motor mount 300: pintle assembly
310: Pintle 320: Dynamic airtight portion
330: Flame guide portion heat-resisting material 331: Hole
340: Flame guide structure 400: Driver
410: drive motor 411: drive shaft
420: Power transmission means 421: Gear train
423: ball screw 425:
430: Actuator housing 440: Position speed sensor
500: Driver stand 600: Flame shield plate
700: drive controller 800: drive check equipment
Claims (17)
상기 핀틀 조립체 내에 구비되며 상기 핀틀 조립체의 핀틀 작동을 정밀 제어하는 구동기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치A pintle assembly positioned in a nozzle portion of the solid propellant to adjust a flow passage area of the combustion gas in the nozzle portion; And
A driver provided in the pintle assembly for precisely controlling the pintle operation of the pintle assembly;
And a variable thrust performance testing device for a solid propulsion engine
상기 핀틀 조립체는
상기 고체 추진기관의 점화 및 연소시 상기 노즐부의 유로에 직진이동하여 상기 유로의 노즐목 면적을 조절하는 상기 핀틀;
선단에 상기 핀틀이 인출 가능한 구멍이 형성되고 원뿔형 형상으로 되는 화염유도부 내열재; 및
상기 화염유도부 내열재에서 연장되는 원통형 형상으로 되며 상기 화염유도부 내열재와 함께 상기 핀틀 조립체의 외관 하우징을 형성하는 화염유도부 구조물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method according to claim 1,
The pintle assembly
The pintle moving straight to the flow path of the nozzle part during ignition and combustion of the solid propellant to adjust the nozzle neck area of the flow path;
A flame guiding part heat resistant material having a conical shape in which a hole through which the pintle can be drawn is formed at a tip end; And
A flame guiding structure having a cylindrical shape extending from the flame guiding part heat resistant material and forming an outer housing of the pintle assembly together with the flame guiding part heat resistant material;
Wherein the variable thrust performance testing device of the solid propellant engine comprises:
상기 화염유도부 내열재는 Silica/Phenolic 복합재 소재를 적용한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 2,
Wherein the flame guiding part heat resistant material is a silica / phenolic composite material.
상기 화염유도부 구조물은 SCM 440 소재를 적용한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 2,
Wherein the flame guiding structure has a SCM 440 material applied thereto.
상기 핀틀 조립체는
연소가스의 내부 유입을 막으면서 상기 핀틀이 인출 가능하도록 상기 화염유도부 내열재의 구멍에 설치되는 동적기밀부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 2,
The pintle assembly
Further comprising a dynamic airtight portion provided in a hole of the flame guiding portion heat resistant material so as to allow the pintle to be drawn out while preventing the combustion gas from flowing into the inside thereof.
상기 동적기밀부는 그라파이트(graphite) 또는 C/Sic 소재를 적용한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 2,
Wherein the dynamic airtight portion is made of graphite or C / Sic material.
상기 구동기는
구동력을 발생하는 구동모터; 및
상기 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 핀틀의 직선이동으로 전환시키는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 2,
The driver
A driving motor for generating a driving force; And
And a power transmitting means for converting a driving force generated by the driving motor into a linear movement of the pintle.
상기 동력전달수단은
상기 구동모터의 구동축에 연결되는 기어트레인;
상기 기어트레인과 연결되어 상기 구동축의 회전시 회전되는 볼스크류; 및
상기 볼스크류와 맞물리는 스크류너트를 구비하여 상기 볼스크류의 회전시 상기 볼스크류를 따라 직선이동 이동되며, 선단에 상기 핀틀이 연결되는 직선이동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 7,
The power transmission means
A gear train connected to a drive shaft of the drive motor;
A ball screw connected to the gear train and rotated when the drive shaft rotates; And
A straight moving part which is linearly moved along the ball screw when the ball screw rotates and has a screw nut engaged with the ball screw,
Wherein the variable thrust performance testing device of the solid propellant engine comprises:
상기 구동모터 및 상기 동력전달수단이 지지되는 구동기 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 7,
Further comprising a drive housing supported by the drive motor and the power transmission means.
상기 구동기 하우징은 STS 630 소재를 적용한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 7,
Wherein the actuator housing is made of STS 630 material.
상기 핀틀 속도를 감지하는 위치속도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method of claim 7,
And a position speed sensor for sensing the pintle speed.
상기 핀틀 조립체를 거치하며 상하좌우 조절이 가능하여 상기 노즐부와 상기 핀틀의 위치를 조정 가능하게 하는 구동기 거치대를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method according to claim 1,
And an actuator mount for adjusting the positions of the nozzle unit and the pintle by vertically and horizontally adjusting the pintle assembly, thereby adjusting the position of the nozzle unit and the pintle.
상기 구동기 거치대를 보호하기 위해 상기 구동기 거치대의 선단에 배치되며 화염 유도를 위해 곡면으로 형성된 화염차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.The method according to claim 1,
And a flame blocking plate disposed at a front end of the actuator holder for protecting the actuator holder and formed as a curved surface for inducing a flame.
상기 고체 추진기관의 노즐부에 위치하여 상기 노즐부의 연소가스의 유로면적을 조절할 수 있는 핀틀 조립체;
상기 핀틀 조립체의 구동을 제어하는 구동기;
상기 핀틀 조립체 및 상기 구동기를 거치하는 구동기 거치대;
연소가스로부터 상기 구동기 거치대를 보호하는 화염차단판; 및
상기 구동기를 제어하는 구동 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.Motor mounts for mounting solid propulsion machinery;
A pintle assembly positioned in a nozzle portion of the solid propellant to adjust a flow passage area of the combustion gas in the nozzle portion;
A driver for controlling driving of the pintle assembly;
A driver stand for holding the pintle assembly and the driver;
A flame shield plate for protecting the actuator holder from flue gas; And
A drive controller for controlling the driver;
Wherein the variable thrust performance testing device of the solid propellant engine comprises:
상기 핀틀 조립체는
상기 고체 추진기관의 점화 또는 연소시 상기 노즐부의 유로에 직진이동하여 상기 유로의 노즐목 면적을 조절하는 핀틀;
연소가스의 내부 유입을 막으면서 상기 핀틀이 인출 가능하도록 된 동적기밀부;
상기 동적기밀부가 설치되며 원뿔형 형상으로 되는 화염유도부 내열재; 및
상기 화염유도부 내열재에서 후단으로 연장되는 원뿔형 및 원통형 형상으로 되며 상기 화염유도부 내열재와 함께 외관 하우징을 형성하는 화염유도부 구조물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.15. The method of claim 14,
The pintle assembly
A pintle that moves straight to the flow path of the nozzle portion during ignition or combustion of the solid propellant to adjust the nozzle neck area of the flow path;
A dynamic airtight portion for allowing the pintle to be drawn out while preventing the inflow of the combustion gas into the interior;
A flame guiding part heat resistant material provided with the dynamic airtight portion and formed into a conical shape; And
A flame guiding structure having a conical shape and a cylindrical shape extending from the flame guiding part heat resistant material to a rear end and forming an outer housing together with the flame guiding part heat resistant material;
Wherein the variable thrust performance testing device of the solid propellant engine comprises:
상기 구동기는
구동력을 발생하는 구동모터; 및
상기 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 핀틀의 직선이동으로 전환시키는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.15. The method of claim 14,
The driver
A driving motor for generating a driving force; And
And a power transmitting means for converting a driving force generated by the driving motor into a linear movement of the pintle.
상기 동력전달수단은 기어트레인과 볼스크류를 적용한 것을 특징으로 하는 고체 추진기관의 가변성 추력성능 시험장치.18. The method of claim 16,
Wherein the power transmission means includes a gear train and a ball screw.
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