KR20200072015A - Solid fuel rocket - Google Patents

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Abstract

A solid fuel rocket comprises a nose cone, a control member, an engine member, and a case. The control member includes a division unit, a parachute ejection device, and a control device. The division unit forms a boundary with the nose cone and is divided to be detached from the nose cone to form an ejection space. The parachute ejection device includes: an ejection trigger to release stress stored by a spring after reaching a prescribed height; an ejection control unit to control the ejection trigger by an ejection signal; a parachute storage unit to eject a parachute mounted in a parachute storage space to the outside through the ejection space; and an ejection unit to transfer the stress released by the ejection trigger to the parachute storage unit to push and lift the parachute storage unit upwards. The control device responds to a control signal to output the ejection signal and an engine control signal. The engine member includes solid fuel, a nozzle unit, and an insulation unit. The nozzle unit includes a nozzle base having a nozzle neck with a narrow inlet and a structure becoming wider towards the front and back, and a mortar coating layer being arranged on the surface of the nozzle base to protect the nozzle base and comprising 14-16 wt% of rapid-hardening high-strength cement mortar to convert high-temperature high-pressure gas created by combusting the solid fuel into kinetic energy.

Description

고체연료 로켓{SOLID FUEL ROCKET} Solid fuel rocket {SOLID FUEL ROCKET}

본 발명은 고체연료 로켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초속경 고강도 몰탈을 이용한 노즐을 포함하는 고체연료 로켓에 관한 것이다.The present invention relates to a solid fuel rocket, and more particularly, to a solid fuel rocket including a nozzle using a super-fast high-strength high-strength mortar.

로켓은 추진연료와 이를 저장하는 연료탱크, 및 노즐로 구성된다. 또한 방향안정장치, 날개 등의 구성요소를 추가로 포함할 수도 있다.The rocket consists of a propulsive fuel, a fuel tank that stores it, and a nozzle. In addition, it may further include components such as a direction stabilizer, wings.

고체연료 로켓은 강한 추진력을 낼 수 있으며 구조가 단순하고 소형화가 가능하기 때문에, 실험용이나 연구용, 또는 레저용으로 사용되고 있다. 그러나 한번 연소되면 중간에 이를 멈출 수 없으며 제어가 쉽지 않고 연소과정에서 고온과 고압이 발생하기 때문에 로켓 몸체의 높은 강도 및 내열성, 내구성이 요구된다.Solid fuel rockets are used for experimental, research, or leisure purposes because they can produce strong propulsion and have a simple structure and miniaturization. However, once burned, it cannot be stopped in the middle, and it is not easy to control and high temperature and high pressure are generated in the combustion process, so high strength, heat resistance, and durability of the rocket body are required.

우주개발이나 군사용 로켓들과 달리, 실험용이나 연구용, 또는 레저용 로켓의 경우 비용절감을 위하여 로켓을 여러번 재사용하고 있다.Unlike space development or military rockets, rockets are reused several times for cost savings in experimental, research, or leisure rockets.

로켓을 재사용하는 경우, 외부재질이 약해서 발사과정에서 파괴될 수 있으며, 엔진부의 크기가 동체의 크기와 일치하지 않아서 발사 직전에 중심을 맞춰줘야 하는 문제점이 있다. 발사 직전에 로켓의 중심을 잡는 경우 정확한 중심을 맞추기가 어려워서 로켓의 궤도가 뒤틀릴 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 탄소 등을 이용하여 노즐을 제작하였으나, 종래의 노즐은 100N 이상의 추력을 견디기 어려우며, 추력 시험 이후 노즐부의 수축과 균열로 인하여 노즐목이 확장되는 문제점이 있다. 노즐목이 확장되면 정확한 추력을 낼 수 없기 때문에 로켓의 추진력이 저하되며 노즐부가 마모 및 손상되면 로켓의 재사용이 어렵다.When the rocket is reused, the external material is weak and can be destroyed in the launching process, and the size of the engine part does not match the size of the fuselage, so there is a problem that the center must be centered just before launch. If the rocket is centered just before launch, it is difficult to accurately center it, and the rocket's orbit may be distorted. To solve this problem, a nozzle was conventionally manufactured using carbon or the like, but the conventional nozzle is difficult to withstand thrust of 100 N or more, and there is a problem in that the nozzle neck is expanded due to shrinkage and cracking of the nozzle portion after the thrust test. When the nozzle neck is extended, the exact thrust of the rocket cannot be generated, so the thrust force of the rocket is reduced. If the nozzle part is worn or damaged, the rocket cannot be reused.

또한 낙하산 등 사용한 로켓을 회수하기 위한 장치가 고장나서 로켓이 파괴되는 경우가 발생하기도 한다.In addition, a device for recovering a used rocket, such as a parachute, may be broken and the rocket may be destroyed.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 초속경 고강도 몰탈을 이용한 노즐을 포함하는 고체연료 로켓에 관한 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived in this regard, and an object of the present invention relates to a solid fuel rocket including a nozzle using a super-fast high-strength mortar.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고체연료 로켓은 노즈콘, 제어부재, 엔진부재, 및 케이스를 포함한다. 상기 노즈콘은 추진시 공기를 가르도록 유선형으로 형성된다. 상기 제어부재는 분할부, 낙하산 사출장치, 및 제어장치를 포함한다. 상기 분할부는 상기 노즈콘과의 경계를 이루며 상기 노즈콘으로부터 탈착가능하도록 갈라져서 사출공간을 형성한다. 상기 낙하산 사출장치는 소정의 고도에 도달한 후에 스프링에 의해 저장된 응력을 해방하는 사출트리거, 사출신호에 의해 상기 사출트리거를 제어하는 사출제어부, 낙하산 수납공간 내에 거치되어 있던 낙하산을 상기 사출공간을 통하여 외부로 사출하는 낙하산 수납부, 및 상기 사출트리거에 의해 해방된 상기 응력을 상기 낙하산 수납부로 전달하여 상기 낙하산 수납부를 상부쪽으로 밀어올리는 사출부를 포함한다. 상기 제어장치는 관제신호에 응답하여 상기 사출신호 및 엔진제어신호를 출력한다. 상기 엔진부재는 고체연료, 노즐부, 및 단열부를 포함한다. 상기 고체연료는 고체형태의 연료와 산화제를 포함하며 상기 엔진제어신호에 의해 점화된다. 상기 노즐부는 좁은 입구의 노즐목과 전후방향으로 넓어지는 구조를 갖는 노즐베이스, 및 상기 노즐베이스의 표면상에 배치되어 노즐베이스를 보호하며 14 내지 16 중량%의 초속경 고강도 시멘트 몰탈을 포함하는 몰탈코팅층을 포함하여 상기 고체연료가 연소되어 발생하는 고온·고압의 가스를 운동에너지로 전환시킨다. 상기 단열부는 상기 고체연료를 포위하여 상기 고체연료가 연소되면서 발생된 열이 외부로 전달되는 것을 방지한다. 상기 케이스는 상기 노즈콘을 제외한 나머지 부분의 외형을 커버하되 상기 노즐부가 개구된다.A solid fuel rocket according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes a nose cone, a control material, an engine member, and a case. The nose cone is formed in a streamlined shape to separate the air during propulsion. The control material includes a division unit, a parachute injection device, and a control device. The dividing portion forms a boundary with the nose cone and is split so as to be detachable from the nose cone to form an injection space. The parachute injection device is an injection trigger that releases stress stored by a spring after reaching a predetermined altitude, an injection control unit that controls the injection trigger by an injection signal, and a parachute mounted in a parachute storage space through the injection space. It includes a parachute storage unit for injection to the outside, and an injection unit for transmitting the stress released by the injection trigger to the parachute storage unit and pushing the parachute storage unit upward. The control device outputs the injection signal and the engine control signal in response to the control signal. The engine member includes a solid fuel, a nozzle portion, and an insulating portion. The solid fuel contains solid fuel and oxidant and is ignited by the engine control signal. The nozzle portion is a nozzle base having a structure that is widened in the front and rear directions with a nozzle neck at a narrow entrance, and a mortar coating layer comprising 14 to 16% by weight of ultra-high-speed high-strength cement mortar disposed on the surface of the nozzle base to protect the nozzle base. Including the high-temperature and high-pressure gas generated by burning the solid fuel is converted to kinetic energy. The heat insulation portion surrounds the solid fuel to prevent heat generated while the solid fuel is being burned from being transferred to the outside. The case covers the outer shape of the rest of the part except for the nose cone, but the nozzle part is opened.

일 실시예에서, 상기 고체연료 로켓의 연소 후에 상기 노즐베이스 상의 상기 사용된 몰탈코팅층을 제거하고 새로운 몰탈코팅층을 형성하고, 상기 고체연료를 재주입하여 재사용이 가능할 수 있다.In one embodiment, after the combustion of the solid fuel rocket, the used mortar coating layer on the nozzle base may be removed, a new mortar coating layer may be formed, and the solid fuel may be re-injected to be reused.

일 실시예에서, 상기 노즐베이스에서 상기 노즐목의 면적과 출구쪽 확장부분의 면적이 하기의 [식 1]을 만족할 수 있다.In one embodiment, in the nozzle base, the area of the nozzle neck and the area of the extension portion at the outlet side may satisfy [Equation 1] below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(AC는 노즐목의 면적, Ae는 출구측 확장부분의 면적, Pe는 출구측 노즐압력, P0는 연소실 내부의 정체압력, k는 단열비로서 Nakka-Rocketry의 홈페이지에 공개된 KNSB 값을 나타낸다)(A C is the area of the nozzle neck, A e is the area of the extension on the outlet side, P e is the nozzle pressure on the outlet side, P 0 is the stagnant pressure inside the combustion chamber, and k is the insulation ratio, KNSB published on Nakka-Rocketry's website. Value)

일 실시예에서, 상기 몰탈코팅층은 상기 노즐베이스 표면 중에서 상기 노즐목에 인접하는 부분에 배치될 수 있다.In one embodiment, the mortar coating layer may be disposed on a portion of the nozzle base surface adjacent to the nozzle neck.

일 실시예에서, 상기 연료는 금속 알루미늄 분말 및 마그네슘 분말을 포함하는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말을 포함하며, 상기 산화제는 과염소산 암모늄(NH4ClO4), 질산 암모늄(NH4NO3), 질산 칼륨, 및 소르비톨로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함될 수 있다.In one embodiment, the fuel comprises any one or more powders selected from the group comprising metal aluminum powder and magnesium powder, the oxidizing agent is ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), It may include one or more substances selected from the group consisting of potassium nitrate, and sorbitol.

본 발명의 실시예에 따르면, 고체연료로켓에 있어서 100N 이상의 강한 추력에도 견딜 수 있으며, 추력 시험중 노즐의 수축이나 균열이 발생하지 않아서 노즐목이 확장되는 것이 방지된다.According to the embodiment of the present invention, the solid fuel rocket can withstand a strong thrust of 100 N or more, and the nozzle neck is prevented from expanding because the nozzle does not shrink or crack during the thrust test.

또한 엔진부재가 제어부재와 정확하게 맞도록 제작되어 로켓의 중심을 용이하게 잡을 수 있다.In addition, the engine member is made to precisely match the control material, so that it can easily hold the center of the rocket.

또한 낙하산 사출장치의 신뢰성이 향상되어 사용후 로켓의 회수가 용이하다.In addition, the reliability of the parachute injection device is improved, so it is easy to recover the rocket after use.

또한 노즐부를 재사용할 수 있어서, 비용이 절약된다.In addition, the nozzle portion can be reused, thereby saving cost.

또한 노즐부가 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층을 포함하여 빠른 시간 내에 원하는 형태로 성형할 수 있으며, 적은 양의 물로도 필요한 유동성이 확보되고, 블리딩 현상이 없어서 작업성이 우수하며, 수축과 균역이 최소화되고, 날씨의 영향을 적게 받는 장점이 있다.In addition, the nozzle part can be molded into a desired shape in a short time by including a mortar coating layer containing super-high-speed high-strength cement, and the required fluidity is secured even with a small amount of water, and there is no bleeding phenomenon, and workability is excellent. This has the advantage of being minimized and less affected by the weather.

또한 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층이 노즐베이스를 보호하여, 열에 약한 PVC파이프로 노즐베이스를 형성할 수 있다. 따라서, 고체연료로켓의 무게가 감소하고 화재의 위험이 감소한다.In addition, a mortar coating layer containing a high-speed, high-strength cement can protect the nozzle base, thereby forming a nozzle base with heat-resistant PVC pipe. Thus, the weight of the solid fuel rocket is reduced and the risk of fire is reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료로켓을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 낙하산 사출장치를 나타내는 사시도들이다.
도 4는 도 2에 도시된 엔진부재의 노즐부를 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 노즐베이스를 나타내는 이미지들이다.
도 7은 도 4에 도시된 노즐부를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 노즐부를 실제 추진시험에 사용한 결과를 나타내는 이미지이다.
도 9는 도 8에 도시된 노즐부를 세척한 상태를 나타내는 이미지이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐부를 나타내는 정면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 노즐부를 실제 추진시험에 사용한 결과를 나타내는 이미지이다.
도 12는 도 1에 도시된 고체연료로켓의 발사시험결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 1에 도시된 고체연료로켓의 반복시험결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view showing a solid fuel rocket according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are perspective views showing the parachute injection device shown in FIG. 1.
4 is a cross-sectional view showing a nozzle portion of the engine member shown in FIG. 2.
5 and 6 are images showing the nozzle base shown in FIG.
FIG. 7 is a front view showing the nozzle unit shown in FIG. 4.
FIG. 8 is an image showing the results of using the nozzle unit shown in FIG. 7 in an actual propulsion test.
9 is an image showing a state in which the nozzle unit shown in FIG. 8 is cleaned.
10 is a front view showing a nozzle unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an image showing the results of using the nozzle unit shown in FIG. 10 in an actual propulsion test.
12 is a graph showing the results of the launch test of the solid fuel rocket shown in FIG. 1.
13 is a graph showing the results of repeated tests of the solid fuel rocket shown in FIG. 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be applied to various changes and can have various forms, and the embodiments are described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are for the purpose of distinguishing one component from other components. Only used. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “consist of” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료로켓을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solid fuel rocket according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 고체연료로켓은 노즈콘(100), 제어부재(200), 및 엔진부재(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the solid fuel rocket includes a nose cone 100, a control material 200, and an engine member 300.

노즈콘(100)은 고체연료로켓의 상부를 구성하며, 고체연료로켓 추진시 공기를 가르는 헤드부(110) 및 고체연료로켓의 자세를 감지하는 자이로센서(120)를 포함한다.The nose cone 100 constitutes an upper portion of the solid fuel rocket, and includes a head portion 110 for separating air when the solid fuel rocket is propelled, and a gyro sensor 120 that senses the attitude of the solid fuel rocket.

헤드부(110)는 내열성 및 강도가 높으면서도 무게가 가벼운 소재를 포함한다. 예를 들어, 헤드부(110)는 듀랄루민, 티타늄합금, 니켈합금, 스텐레스, 구리합금 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 헤드부(110)의 외면 상에 세라믹층이 더 형성될 수도 있다.The head portion 110 includes a material having high heat resistance and strength while being light in weight. For example, the head unit 110 may include duralumin, titanium alloy, nickel alloy, stainless steel, copper alloy, and the like. In another embodiment, a ceramic layer may be further formed on the outer surface of the head portion 110.

자이로센서(120)는 고체연료로켓의 추진으로 인한 가속도를 감지하여, 로켓의 자세를 제어한다. 예를 들어, 자이로센서(120)는 자이로가속도센서를 포함할 수 있다.The gyro sensor 120 senses the acceleration due to the propulsion of the solid fuel rocket, and controls the posture of the rocket. For example, the gyro sensor 120 may include a gyro acceleration sensor.

노즈콘(100)은 제어부재(200)의 상부에 탈착가능하도록 결합된다. 본 실시예에서, 노즈콘(100)은 제어부재(200)와 분할부(201)를 통하여 탈착가능하도록 결합된다. 노즈콘(100)은 제어부재(200)와 탈착가능하되, 완전히 분리되는 것은 아다. 본 실시예에서, 노즈콘(100)과 제어부재(200)의 일부가 분할부(201)를 통하여 갈라져서 사출공간(도시되지 않음)을 형성하고, 사출공간(도시되지 않음)을 통하여 낙하산(도시되지 않음)이 사출된다.The nose cone 100 is coupled detachably to the upper portion of the control material 200. In this embodiment, the nose cone 100 is coupled so as to be removable through the control material 200 and the divided portion 201. The nose cone 100 is detachable from the control material 200, but is not completely separated. In this embodiment, a part of the nose cone 100 and the control material 200 is split through the partition 201 to form an injection space (not shown), and a parachute (not shown) through the injection space (not shown). Is not injected).

제어부재(200)는 고체연료로켓의 중앙부를 구성하며, 낙하산 사출장치(210) 및 제어장치(220)를 포함한다.The control material 200 constitutes a central portion of the solid fuel rocket, and includes a parachute injection device 210 and a control device 220.

낙하산 사출장치(210)는 엔진부재(300) 내부의 연료가 모두 소진되고 고체연료로켓이 소정의 고도에 도달한 후에 노즈콘(100)과 제어부재(200)의 일부를 분할부(201)를 통하여 오픈하고, 오픈된 사출공간(도시되지 않음)을 통하여 낙하산(도시되지 않음)을 사출한다.The parachute injection device 210, after the fuel inside the engine member 300 is exhausted and the solid fuel rocket reaches a predetermined altitude, part of the nose cone 100 and the control material 200 through the partition 201 It is opened and a parachute (not shown) is injected through the opened injection space (not shown).

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 낙하산 사출장치를 나타내는 사시도들이다.2 and 3 are perspective views showing the parachute injection device shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 낙하산 사출장치(210)는 고정플레이트(211), 고정프레임(212), 사출제어부(213), 사출트리거(214), 사출부(215), 낙하산 수납부(217), 및 스프링(219)을 포함한다.1 to 3, the parachute injection device 210 includes a fixed plate 211, a fixed frame 212, an injection control unit 213, an injection trigger 214, an injection unit 215, and a parachute storage unit ( 217), and a spring 219.

고정플레이트(211)는 고체연료로켓의 케이스(400)와 결합되어, 고체연료로켓의 내부에서 낙하산 사출장치(210)의 위치를 고정한다.The fixing plate 211 is coupled to the case 400 of the solid fuel rocket, and fixes the position of the parachute injection device 210 inside the solid fuel rocket.

고정프레임(212)은 고정플레이트(211)와 결합되며 프레임형상으로 구성되어 내부에 사출공간을 포함한다.The fixed frame 212 is coupled to the fixed plate 211 and is configured in a frame shape to include an injection space therein.

사출제어부(213)는 제어장치(220)의 제어에 따라 사출트리거(214)를 작동시킨다.The injection control unit 213 operates the injection trigger 214 under the control of the control device 220.

사출트리거(214)는 스프링(219)에 의해 저장되어 있던 응력을 사출부(215)로 전달한다.The injection trigger 214 transmits the stress stored by the spring 219 to the injection unit 215.

사출부(215)는 스프링(219)에 의해 저장되어 있던 응력에 의해 낙하산 수납부(217)를 상부쪽으로 밀어올린다.The injection unit 215 pushes the parachute storage unit 217 upwards due to the stress stored by the spring 219.

낙하산 수납부(217)가 상부쪽으로 밀어올려지면, 분할부(201)가 분리되어 노즈콘(100)과 제어부재(200)의 사이에 사출공간(도시되지 않음)이 형성된다.When the parachute storage unit 217 is pushed upward, the division unit 201 is separated to form an injection space (not shown) between the nose cone 100 and the control member 200.

낙하산 수납부(217)의 낙하산 수납공간(217a) 내에 거치되어 있던 낙하산(도시되지 않음)은 사출공간(도시되지 않음)을 통하여 외부로 사출되어 고체연료로켓이 서서히 낙하하도록 한다.The parachute (not shown) mounted in the parachute storage space 217a of the parachute storage unit 217 is injected to the outside through the injection space (not shown) so that the solid fuel rocket gradually falls.

제어장치(220)는 고체연료로켓의 전반적인 동작을 제어한다. 본 실시예에서, 제어장치(220)는 GPS 장치(도시되지 않음), 고도계(도시되지 않음), 무선통신모듈(도시되지 않음), 엔젠제어회로(도시되지 않음), 및 낙하산 제어회로(도시되지 않음)를 포함한다.The control device 220 controls the overall operation of the solid fuel rocket. In this embodiment, the control device 220 includes a GPS device (not shown), an altimeter (not shown), a wireless communication module (not shown), an energy control circuit (not shown), and a parachute control circuit (not shown) Not included).

GPS 장치(도시되지 않음)는 인공위성으로부터 받은 신호를 이용하여 고체연료로켓의 위치를 감지한다.The GPS device (not shown) detects the position of the solid fuel rocket using a signal received from a satellite.

고도계(도시되지 않음)는 고체연료로켓의 고도를 측정한다. 예를 들어, 고도계(도시되지 않음)는 압력감지센서를 포함하여, 지상과의 가압차에 따라 고체연료로켓의 고도를 측정한다.The altimeter (not shown) measures the altitude of the solid fuel rocket. For example, an altimeter (not shown) includes a pressure sensor, and measures the altitude of the solid fuel rocket according to the pressure difference from the ground.

무선통신모듈(도시되지 않음)은 자이로센서(120)로부터 인가받은 가속도신호, GPS 장치(도시되지 않음)로부터 인가받은 위치신호, 고도계(도시되지 않음)로부터 인가받은 고도신호를 지상의 관제시스템(도시되지 않음)으로 전송하며, 지상의 관제시스템(도시되지 않음)으로부터 인가받은 관제신호에 응답하여 낙하산 제어회로(도시되지 않음), 엔진부재(300) 등을 제어한다.The wireless communication module (not shown) controls the acceleration signal from the gyro sensor 120, the position signal from the GPS device (not shown), and the altitude signal from the altimeter (not shown) on the ground control system ( It is transmitted to a not shown), and controls the parachute control circuit (not shown), the engine member 300, etc. in response to the control signal received from the ground control system (not shown).

엔진제어회로(도시되지 않음)는 무선통신모듈(도시되지 않음)로부터 인가받은 제어신호를 이용하여 엔진부재(300)의 구동을 제어한다.The engine control circuit (not shown) controls driving of the engine member 300 using a control signal applied from a wireless communication module (not shown).

낙하산 제어회로(도시되지 않음)은 무선통신모듈(도시되지 않음)로부터 인가받은 제어신호 또는 고도계(도시되지 않음)로부터 인가받은 고도신호가 기설정된 고도값에 도달하였는지 여부에 따라 낙하산 사출장치(210)의 사출트리거(214)를 제어한다.The parachute control circuit (not shown) is based on whether the control signal received from the wireless communication module (not shown) or the altitude signal received from the altimeter (not shown) has reached a predetermined altitude value. ) To control the injection trigger 214.

다른 실시예에서, 무선통신모듈(도시되지 않음)은 측정된 신호를 지상의 관제시스템(도시되지 않음)으로 전송하기만 하며, 제어장치(220)는 기설정된 제어값에 따라 낙하산 사출장치(210) 및 엔진부재(300)를 제어할 수도 있다.In another embodiment, the wireless communication module (not shown) only transmits the measured signal to the ground control system (not shown), and the control device 220 is configured to parachute injection device 210 according to a preset control value. ) And the engine member 300 may be controlled.

엔진부재(300)는 고체연료로켓의 추진력을 제공하며, 고체연료(310), 노즐부(320), 및 단열부(330)를 포함한다.The engine member 300 provides the driving force of the solid fuel rocket, and includes a solid fuel 310, a nozzle unit 320, and an insulating unit 330.

고체연료(310)는 연료와 산화제가 고체형태로 혼합되어 제조된다. 본 실시예에서, 연료로는 금속 알루미늄 분말과 마그네슘 분말, 또는 이들의 혼합분말이 사용되며, 산화제로는 과염소산 암모늄(NH4ClO4), 질산 암모늄(NH4NO3), 질산 칼륨, 소르비톨 또는 이들의 결합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 고체연료(310)는 결합제인 고분자재료를 더 포함할 수도 있다.The solid fuel 310 is manufactured by mixing fuel and an oxidizing agent in a solid form. In this embodiment, metal aluminum powder and magnesium powder, or a mixed powder thereof are used as the fuel, and oxidizing agent is ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), potassium nitrate, sorbitol or Combinations of these can be used. For example, the solid fuel 310 may further include a polymer material that is a binder.

도 4는 도 2에 도시된 엔진부재의 노즐부를 나타내는 단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 노즐베이스를 나타내는 이미지들이고, 도 7은 도 4에 도시된 노즐부를 나타내는 정면도이다.4 is a cross-sectional view showing a nozzle portion of the engine member shown in FIG. 2, FIGS. 5 and 6 are images showing the nozzle base shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a front view showing the nozzle portion shown in FIG.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 노즐부(320)는 고체연료(310)가 연소되어 발생하는 고온·고압의 가스를 운동에너지로 전환시킨다. 노즐부(320)는 노즐베이스(321) 및 몰탈코팅층(323)을 포함한다.1 to 7, the nozzle unit 320 converts high-temperature and high-pressure gas generated by burning the solid fuel 310 into kinetic energy. The nozzle part 320 includes a nozzle base 321 and a mortar coating layer 323.

노즐베이스(321)는 고온·고압의 가스가 균일하게 배출되도록 좁은 입구를 가지며 전후방향으로 갈수록 넓어지는 구조를 갖는다.The nozzle base 321 has a narrow inlet so that gases of high temperature and high pressure are uniformly discharged, and has a structure that widens toward the front-rear direction.

본 실시예에서, 노즐베이스(321)는 알루미늄합금(또는 듀랄루민), 티타늄합금, 니켈합금, 스텐레스, 구리합금, 합성수지 등을 포함할 수 있다.In this embodiment, the nozzle base 321 may include aluminum alloy (or duralumin), titanium alloy, nickel alloy, stainless steel, copper alloy, synthetic resin, and the like.

노즐베이스(321)는 수축확장형 노즐을 포함하며, 노즐목의 직경과 출구쪽 확장부분의 직경은 하기의 [식 1]에 의해 조절할 수 있다.The nozzle base 321 includes a shrink-expansion-type nozzle, and the diameter of the nozzle neck and the diameter of the outlet-side expansion portion can be adjusted by [Equation 1] below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

[식 1]에서, AC는 노즐목의 면적, Ae는 출구측 확장부분의 면적, Pe는 출구측 노즐압력, P0는 연소실 내부의 정체압력, k는 단열비로서 Nakka-Rocketry의 홈페이지에 공개된 KNSB 값을 나타낸다.In [Equation 1], A C is the area of the nozzle neck, A e is the area of the outlet extension, P e is the nozzle pressure at the outlet, P 0 is the stagnation pressure inside the combustion chamber, and k is the adiabatic ratio of Nakka-Rocketry. Shows the KNSB value published on the homepage.

몰탈코팅층(323)은 노즐베이스(321)의 표면상에 배치되어, 노즐베이스(321)를 보호한다. 본 실시예에서, 몰탈코팅층(323)은 초속경 고강도 시멘트를 포함한다. 예를 들어, 몰탈코팅층(323)에 사용되는 초속경 고강도 시멘트는 일반적인 시멘트원료에 보크사이트, 카올린, 형성을 추가하여 제조된 클링커에 무수석고를 첨가하여 생성된다. 당해 기술분야에서 통상의 지식과 경험을 가진 당업자라면, 몰탈코팅층(323)이 일반적으로 사용되는 초속경 고강도 시멘트로 제조될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The mortar coating layer 323 is disposed on the surface of the nozzle base 321 to protect the nozzle base 321. In this embodiment, the mortar coating layer 323 includes a super-fast diameter high-strength cement. For example, the ultra-high-speed high-strength cement used in the mortar coating layer 323 is produced by adding anhydrite to the clinker produced by adding bauxite, kaolin, and formation to a general cement raw material. Those skilled in the art will appreciate that the mortar coating layer 323 can be made of high-speed, high-strength cement that is commonly used.

본 실시예에서, 몰탈코팅층(323)은 14 내지 17 중량%의 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈을 포함하며, 5 내지 100mm의 두께를 가지고, 2.1 내지 2.4의 비중을 갖는다.In the present embodiment, the mortar coating layer 323 includes mortar containing 14 to 17% by weight of ultra-fast high-strength cement, has a thickness of 5 to 100 mm, and has a specific gravity of 2.1 to 2.4.

초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층(323)은 일반적인 시멘트에 비해 빠른 시간 내에 원하는 형태로 성형할 수 있으며, 적은 양의 물로도 필요한 유동성이 확보되고, 블리딩 현상이 없어서 작업성이 우수하며, 수축과 균역이 최소화되고, 날씨의 영향을 적게 받는 장점이 있다.The mortar coating layer 323 containing super-high-speed high-strength cement can be molded into a desired shape in a shorter time than ordinary cement, and the required fluidity is secured even with a small amount of water, and there is no bleeding effect, so workability is excellent and shrinkage It has the advantage of minimizing overgrowth and being less affected by the weather.

[식 1]과 같은 형상을 갖는 노즐베이스(321)는 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층(323)이 부가된 경우에 노즐목의 확장이나 수축과 균열을 방지되는 장점이 있다.The nozzle base 321 having a shape as shown in [Equation 1] has an advantage of preventing expansion or contraction and cracking of the nozzle neck when the mortar coating layer 323 including super-hard high-strength cement is added.

도 8은 도 7에 도시된 노즐부를 실제 추진시험에 사용한 결과를 나타내는 이미지이다.FIG. 8 is an image showing the results of using the nozzle unit shown in FIG. 7 in an actual propulsion test.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 실제 추진시험 결과 노즐베이스(321)에는 아무런 변형없이, 몰탈코팅층(323b)의 표면이 검게 그을렸다. 본 실시예에서, 몰탈코팅층(323b)의 표면이 검게 그을리기는 했으나, 노즐베이스(321)의 변형이 없어서, 노즐목은 아무런 변형이 없이 신뢰성을 유지한다.1 to 8, the actual propulsion test result shows that the surface of the mortar coating layer 323b is blackened without any deformation in the nozzle base 321. In this embodiment, although the surface of the mortar coating layer 323b is tanned, there is no deformation of the nozzle base 321, and the nozzle neck maintains reliability without any deformation.

도 9는 도 8에 도시된 노즐부를 세척한 상태를 나타내는 이미지이다.9 is an image showing a state in which the nozzle unit shown in FIG. 8 is cleaned.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 노즐부(320)를 재사용하기 위하여 검게 그을린 몰탈코팅층(323)을 세척하여 제거하였다. 이후에, 노즐베이스(321)의 내면 상에 추가적인 몰탈코팅층(323)을 형성하여 실험을 계속할 수 있다.1 to 9, the blackened mortar coating layer 323 was washed and removed to reuse the nozzle unit 320. Thereafter, an additional mortar coating layer 323 is formed on the inner surface of the nozzle base 321 to continue the experiment.

단열부(330)는 고체연료(310)를 포위하여, 고체연료(310)가 연소되면서 발생하는 열로부터 케이스(400) 및 제어부재(200)를 보호한다. 본 실시예에서, 단열부(330)는 탄성고무, 열경화성 플라스틱, 등을 포함할 수 있다.The thermal insulation unit 330 surrounds the solid fuel 310 to protect the case 400 and the control material 200 from heat generated when the solid fuel 310 is burned. In this embodiment, the heat insulating portion 330 may include an elastic rubber, a thermosetting plastic, and the like.

단열부(330)는 케이스(400)의 열변형을 방지하고, 고체연료(310) 내부의 화학물질이 외부로 이동하거나 확산하는 것을 방지하며, 고체연료(310)의 연소시에 발생하는 압력이 외부로 손실되는 것을 방지하며, 고체연료(310)의 연소에 의한 압력이 노즐부(320)쪽으로 집중되도록 가이드한다.The insulating portion 330 prevents thermal deformation of the case 400, prevents chemical substances inside the solid fuel 310 from moving or spreading outside, and generates pressure during combustion of the solid fuel 310. It prevents the loss to the outside, and guides the pressure by combustion of the solid fuel 310 to be concentrated toward the nozzle unit 320.

케이스(400)는 노즈콘(100)을 제외한 고체연료로켓의 나머지 부분의 외형을 구성하며, 듀랄루민, 티타늄합금, 니켈합금, 스텐레스, 구리합금, PVC와 같은 합성수지 등을 포함할 수 있다.The case 400 constitutes the outer shape of the rest of the solid fuel rocket excluding the nose cone 100, and may include synthetic resins such as duralumin, titanium alloy, nickel alloy, stainless steel, copper alloy, and PVC.

본 실시예에서, 고체연료로켓은 점화기(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 점화기(도시되지 않음)는 제어장치(220)의 제어에 의해 점화되어 고체연료(310)의 일부를 점화한다. 예를 들어, 점화기(도시되지 않음)는 점화제(도시되지 않음)를 포함하며, 점화제(도시되지 않음)는 B-KNO3, Aluminium/Cupric oxide(A1/CuO), Zirconium/Barium chromate(Zr-BaCrO4), Zr-Ni/KCIO4-Ba(NO3) 등을 주장약으로 포함할 수 있다.In this embodiment, the solid fuel rocket may further include an igniter (not shown). The igniter (not shown) is ignited by the control of the control unit 220 to ignite a portion of the solid fuel 310. For example, the igniter (not shown) includes an igniter (not shown), and the igniter (not shown) is B-KNO 3 , Aluminum/Cupric oxide (A1/CuO), Zirconium/Barium chromate ( Zr-BaCrO 4 ), Zr-Ni/KCIO 4 -Ba(NO 3 ), and the like may be included as a claim drug.

상기와 같은 본 실시예에 따르면, 고체연료로켓에 있어서 100N 이상의 강한 추력에도 견딜 수 있으며, 추력 시험중 노즐의 수축이나 균열이 발생하지 않아서 노즐목이 확장되는 것이 방지된다.According to the present embodiment as described above, the solid fuel rocket can withstand a strong thrust of 100 N or more, and the nozzle neck is prevented from expanding because the nozzle does not shrink or crack during thrust testing.

또한 엔진부재(300)가 제어부재(200)와 정확하게 맞도록 제작되어 로켓의 중심을 용이하게 잡을 수 있다.In addition, the engine member 300 is manufactured to precisely match the control member 200 so that the center of the rocket can be easily grasped.

또한 낙하산 사출장치(210)의 신뢰성이 향상되어 사용후 로켓의 회수가 용이하다.In addition, the reliability of the parachute injection device 210 is improved, and recovery of the rocket after use is easy.

또한 노즐부(320)를 재사용할 수 있어서, 비용이 절약된다.In addition, since the nozzle unit 320 can be reused, cost is saved.

또한 노즐부(320)가 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층(323)을 포함하여 빠른 시간 내에 원하는 형태로 성형할 수 있으며, 적은 양의 물로도 필요한 유동성이 확보되고, 블리딩 현상이 없어서 작업성이 우수하며, 수축과 균역이 최소화되고, 날씨의 영향을 적게 받는 장점이 있다.In addition, the nozzle part 320 can be molded into a desired shape in a short time, including a mortar coating layer 323 containing super-high-speed high-strength cement, and required fluidity is secured even with a small amount of water, and there is no bleeding phenomenon. It has the advantage of being excellent, minimizing contraction and fungus, and being less affected by weather.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐부를 나타내는 정면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 노즐부를 실제 추진시험에 사용한 결과를 나타내는 이미지이다.10 is a front view showing a nozzle unit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an image showing the result of using the nozzle unit shown in FIG. 10 in an actual propulsion test.

도 10을 참조하면, 노즐베이스(1321)는 PVC파이프를 포함할 수 있다. PVC파이프는 금속재료에 비해 가격이 저렴하며, 보관과정에서 부식이 발생하지 않는다. 또한 비중이 1.43으로 스텐레스의 1/5, 알루미늄합금의 1/2에 불과하며, 불꽃이 튀어도 저절로 꺼지는 자기소화 성질을 가지고 있어서 화재의 위험도 낮다.10, the nozzle base 1321 may include a PVC pipe. PVC pipes are cheaper than metallic materials and do not corrode during storage. In addition, the specific gravity is 1.43, which is only 1/5 of stainless steel and 1/2 of aluminum alloy. It also has a self-extinguishing property that turns itself off even when a spark is blown, so the risk of fire is low.

그러나 PVC파이프는 열에 약하여, 고열 및 고압이 인가되는 경우 쉽게 파손되거나 변형될 수 있다.However, PVC pipe is weak to heat, and can be easily broken or deformed when high heat and high pressure are applied.

본 실시예에서, 노즐베이스(1321)의 내면 상에 몰탈코팅층(1323)이 형성되어 노즐베이스(1321)를 보호한다. 본 실시예에서, 몰탈코팅층(1323)은 초속경 고강도 시멘트를 포함한다.In this embodiment, a mortar coating layer 1323 is formed on the inner surface of the nozzle base 1321 to protect the nozzle base 1321. In this embodiment, the mortar coating layer 1323 comprises a super-fast diameter high-strength cement.

일 실시예에서, 노즐목을 ㅨ10, 노즐 출구를 ㅨ30로 설계하고 3D 프린트로 몰드를 제작 하였다. 시멘트 혹은 초속경 고강도 몰탈을 물과 혼합하여 PVC 파이프인 노즐베이스(1321) 내에서 몰딩 작업을 실시하였다. PVC 파이프는 전체적인 노즐의 길이와 커넥터에 삽입할 50미리 여분의 길이를 고려하여 절단작업을 하였다. 시멘트 50중량%, 초속경 고강도 몰탈 13~15중량%로 물을 첨가하여 3분 동안 저으면서 혼합시켰다. 종래의 시멘트는 양생에 1~2일이 소요되지만 본 발명의 초속경 고강도 몰탈은 양생에 2~3시간이 소요되었다.In one embodiment, the nozzle neck was designed as ㅨ10 and the nozzle outlet as ㅨ30 and the mold was fabricated by 3D printing. Molding was performed in the nozzle base 1321, which is a PVC pipe, by mixing cement or super-hard high strength mortar with water. The PVC pipe was cut considering the overall length of the nozzle and the extra length of 50 mm to be inserted into the connector. Water was added at 50% by weight of cement and 13 to 15% by weight of high-strength high-strength mortar and mixed while stirring for 3 minutes. Conventional cement takes 1 to 2 days to cure, but the ultra-high-speed high-strength mortar of the present invention took 2 to 3 hours to cure.

도 11을 참조하면, 실제 추진시험 결과 노즐베이스(1321)에는 아무런 변형없이, 몰탈코팅층(1323b)의 표면이 검게 그을렸다. 본 실시예에서, 몰탈코팅층(1323b)의 표면이 검게 그을리기는 했으나, 노즐베이스(1321)의 변형이 없어서, 노즐목은 아무런 변형이 없이 신뢰성을 유지한다.Referring to FIG. 11, as a result of the actual propulsion test, the surface of the mortar coating layer 1323b was blackened without any deformation in the nozzle base 1321. In this embodiment, although the surface of the mortar coating layer 1323b is tanned, there is no deformation of the nozzle base 1321, so the nozzle neck maintains reliability without any deformation.

상기와 같은 실시예에 따르면, 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층(1323)이 노즐베이스(1321)를 보호하여, 열에 약한 PVC파이프로 노즐베이스(1321)를 형성할 수 있다. 따라서, 고체연료로켓의 무게가 감소하고 화재의 위험이 감소한다.According to the above-described embodiment, the mortar coating layer 1323 comprising super-high-speed high-strength cement can protect the nozzle base 1321 to form a nozzle base 1321 with PVC pipes that are weak to heat. Thus, the weight of the solid fuel rocket is reduced and the risk of fire is reduced.

도 12는 도 1에 도시된 고체연료로켓의 발사시험결과를 나타내는 그래프이다. 도 12에서, 가로축은 시간(초)을 나타내고 세로축은 고도(m)를 나타낸다.12 is a graph showing the results of the launch test of the solid fuel rocket shown in FIG. 1. In Fig. 12, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents altitude (m).

도 12를 참조하면, 고체연료로켓을 시험발사한 결과, 6.7초동안 399m의 고도까지 올라갔으며, 최대속도는 73.59m/s였고, 최대가속도는 55.55m/s2이었다.Referring to FIG. 12, as a result of testing and launching the solid fuel rocket, it rose to an altitude of 399 m for 6.7 seconds, the maximum speed was 73.59 m/s, and the maximum acceleration was 55.55 m/s 2 .

도 13은 도 1에 도시된 고체연료로켓의 반복시험결과를 나타내는 그래프이다.13 is a graph showing the results of repeated tests of the solid fuel rocket shown in FIG. 1.

도 13을 참조하면, 1차 내지 4차 반복실험에서, 최대추력(N)은 229N, 309N, 202N, 292N이었으며, 연소시간(s)은 4.5초, 3.5초, 7.1초, 5.6초이었다. 종래에는 노즐목이 확장되거나 마모되어 로켓을 재사용하는 횟수가 증가할수록 최대추력 및 연소시간이 감소하는 문제점이 나타났으나, 본 발명의 실시예에 따르면 몰탈코팅층을 복수회 재형성하더라도 고체연료로켓의 최대추력 및 연소시간이 감소하지 않았다.13, in the first to fourth repetition experiments, the maximum thrust (N) was 229N, 309N, 202N, and 292N, and the combustion time (s) was 4.5 seconds, 3.5 seconds, 7.1 seconds, and 5.6 seconds. Conventionally, as the number of times the nozzle neck is expanded or worn and the number of reuse of rockets increases, the maximum thrust and the combustion time decrease, but according to the embodiment of the present invention, the maximum number of solid fuel rockets is achieved even if the mortar coating layer is re-formed multiple times. Thrust and burning time did not decrease.

본 발명의 실시예에 따르면, 고체연료로켓에 있어서 100N 이상의 강한 추력에도 견딜 수 있으며, 추력 시험중 노즐의 수축이나 균열이 발생하지 않아서 노즐목이 확장되는 것이 방지된다.According to the embodiment of the present invention, the solid fuel rocket can withstand a strong thrust of 100 N or more, and the nozzle neck is prevented from expanding because the nozzle does not shrink or crack during the thrust test.

또한 엔진부재가 제어부재와 정확하게 맞도록 제작되어 로켓의 중심을 용이하게 잡을 수 있다.In addition, the engine member is made to precisely match the control material, so that it can easily hold the center of the rocket.

또한 낙하산 사출장치의 신뢰성이 향상되어 사용후 로켓의 회수가 용이하다.In addition, the reliability of the parachute injection device is improved, so it is easy to recover the rocket after use.

또한 노즐부를 재사용할 수 있어서, 비용이 절약된다.In addition, the nozzle portion can be reused, thereby saving cost.

또한 노즐부가 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층을 포함하여 빠른 시간 내에 원하는 형태로 성형할 수 있으며, 적은 양의 물로도 필요한 유동성이 확보되고, 블리딩 현상이 없어서 작업성이 우수하며, 수축과 균역이 최소화되고, 날씨의 영향을 적게 받는 장점이 있다.In addition, the nozzle part can be molded into a desired shape in a short time by including a mortar coating layer containing super-high-speed high-strength cement, and the required fluidity is secured even with a small amount of water, and there is no bleeding phenomenon, and workability is excellent. This has the advantage of being minimized and less affected by the weather.

또한 초속경 고강도 시멘트를 포함하는 몰탈코팅층이 노즐베이스를 보호하여, 열에 약한 PVC파이프로 노즐베이스를 형성할 수 있다. 따라서, 고체연료로켓의 무게가 감소하고 화재의 위험이 감소한다.In addition, a mortar coating layer containing a high-speed, high-strength cement can protect the nozzle base, thereby forming a nozzle base with heat-resistant PVC pipe. Thus, the weight of the solid fuel rocket is reduced and the risk of fire is reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

100 : 노즈콘 110 : 헤드부
120 : 자이로센서 200 : 제어부재
201 : 분할부 210 : 낙하산 사출장치
211 : 고정플레이트 212 : 고정프레임
213 : 사출제어부 214 : 사출트리거
215 : 사출부 217 : 낙하산 수납부
217a : 낙하산 수납공간 219 : 스프링
220 : 제어장치 300 : 엔진부재
310 : 고체연료 320 : 노즐부
330 : 단열부 400 : 케이스
100: nose cone 110: head portion
120: gyro sensor 200: control material
201: Division 210: parachute injection device
211: Fixed plate 212: Fixed frame
213: Injection control unit 214: Injection trigger
215: Injection unit 217: Parachute storage unit
217a: parachute storage space 219: spring
220: control device 300: engine member
310: solid fuel 320: nozzle unit
330: insulation 400: case

Claims (5)

추진시 공기를 가르도록 유선형으로 형성되는 노즈콘;
상기 노즈콘과의 경계를 이루며 상기 노즈콘으로부터 탈착가능하도록 갈라져서 사출공간을 형성하는 분할부와,
소정의 고도에 도달한 후에 스프링에 의해 저장된 응력을 해방하는 사출트리거, 사출신호에 의해 상기 사출트리거를 제어하는 사출제어부, 낙하산 수납공간 내에 거치되어 있던 낙하산을 상기 사출공간을 통하여 외부로 사출하는 낙하산 수납부, 및 상기 사출트리거에 의해 해방된 상기 응력을 상기 낙하산 수납부로 전달하여 상기 낙하산 수납부를 상부쪽으로 밀어올리는 사출부를 포함하는 낙하산 사출장치와,
관제신호에 응답하여 상기 사출신호 및 엔진제어신호를 출력하는 제어장치를 포함하는 제어부재;
고체형태의 연료와 산화제를 포함하며 상기 엔진제어신호에 의해 점화되는 고체연료와,
좁은 입구의 노즐목과 전후방향으로 넓어지는 구조를 갖는 노즐베이스, 및 상기 노즐베이스의 표면상에 배치되어 노즐베이스를 보호하며 14 내지 16 중량%의 초속경 고강도 시멘트 몰탈을 포함하는 몰탈코팅층을 포함하여 상기 고체연료가 연소되어 발생하는 고온·고압의 가스를 운동에너지로 전환시키는 노즐부와,
상기 고체연료를 포위하여 상기 고체연료가 연소되면서 발생된 열이 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열부를 포함하는 엔진부재; 및
상기 노즈콘을 제외한 나머지 부분의 외형을 커버하되 상기 노즐부가 개구된 케이스를 포함하는 고체연료 로켓.
Nose cone formed in a streamlined shape to separate the air during propulsion;
A division part forming a boundary with the nose cone and being divided to be detachable from the nose cone to form an injection space,
An injection trigger that releases the stress stored by the spring after reaching a predetermined altitude, an injection control unit that controls the injection trigger by an injection signal, and a parachute that is mounted in a parachute storage space through the injection space to the outside. A parachute injection device including a storage unit and an injection unit for transmitting the stress released by the injection trigger to the parachute storage unit and pushing the parachute storage unit upwards,
A control unit including a control device for outputting the injection signal and the engine control signal in response to a control signal;
Solid fuel containing solid fuel and oxidizing agent and ignited by the engine control signal,
Including a nozzle neck having a narrow inlet nozzle neck and a structure extending in the front-rear direction, and a mortar coating layer disposed on the surface of the nozzle base to protect the nozzle base and comprising 14 to 16% by weight of ultra-fast high-strength cement mortar. A nozzle unit for converting high-temperature and high-pressure gas generated by burning the solid fuel into kinetic energy;
An engine member surrounding the solid fuel and including an insulating portion to prevent heat generated as the solid fuel is burned from being transferred to the outside; And
A solid fuel rocket that includes a case in which the nozzle part is opened while covering the outer shape of the remaining parts except for the nose cone.
제1항에 있어서, 상기 고체연료 로켓의 연소 후에 상기 노즐베이스 상의 상기 사용된 몰탈코팅층을 제거하고 새로운 몰탈코팅층을 형성하고, 상기 고체연료를 재주입하여 재사용이 가능한 것을 특징으로 하는 고체연료 로켓.The solid fuel rocket according to claim 1, wherein after the combustion of the solid fuel rocket, the used mortar coating layer on the nozzle base is removed, a new mortar coating layer is formed, and the solid fuel is re-injected to be reused. 제1항에 있어서, 상기 노즐베이스에서 상기 노즐목의 면적과 출구쪽 확장부분의 면적이 하기의 [식 1]을 만족하는 것을 특징으로 하는 고체연료 로켓.
[식 1]
Figure pat00003

(AC는 노즐목의 면적, Ae는 출구측 확장부분의 면적, Pe는 출구측 노즐압력, P0는 연소실 내부의 정체압력, k는 단열비로서 Nakka-Rocketry의 홈페이지에 공개된 KNSB 값을 나타낸다)
[3] The solid fuel rocket according to claim 1, wherein the area of the nozzle neck and the area of the expansion portion at the outlet side in the nozzle base satisfy [Equation 1] below.
[Equation 1]
Figure pat00003

(A C is the area of the nozzle neck, A e is the area of the extension on the outlet side, P e is the nozzle pressure on the outlet side, P 0 is the stagnant pressure inside the combustion chamber, and k is the insulation ratio, KNSB published on Nakka-Rocketry's website. Value)
제1항에 있어서, 상기 몰탈코팅층은 상기 노즐베이스 표면 중에서 상기 노즐목에 인접하는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체연료 로켓.The solid fuel rocket according to claim 1, wherein the mortar coating layer is disposed on a portion of the nozzle base surface adjacent to the nozzle neck. 제1항에 있어서, 상기 연료는 금속 알루미늄 분말 및 마그네슘 분말을 포함하는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말을 포함하며, 상기 산화제는 과염소산 암모늄(NH4ClO4), 질산 암모늄(NH4NO3), 질산 칼륨, 및 소르비톨로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 로켓.According to claim 1, The fuel comprises any one or more powders selected from the group comprising metal aluminum powder and magnesium powder, the oxidizing agent is ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) , Potassium nitrate, and one or more substances selected from the group consisting of sorbitol.
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