KR20230029274A - 재사용 발사체 착륙장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치는 재사용 발사체의 추진제 탱크부에 일단부가 회동 가능하게 장착되고, 타단부는 파이로 볼트(pyro bolt)로 상기 추진제 탱크부에 장착된 랜딩 레그(landing leg), 상기 랜딩 레그의 길이방향을 따라 상기 랜딩 레그의 외측에 장착된 커버, 그리고 상기 랜딩 레그의 말단에 장착되고, 상기 랜딩 레그의 타단부가 상기 추진제 탱크부로부터 분리될 때, 자중에 의하여 상기 랜딩 레그에 대해 상대적으로 회동 가능한 레그 착륙판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

재사용 발사체 착륙장치{Landing apparatus for reusable launch vehicle}

본 발명은 재사용 발사체의 착륙장치에 관한 것이다.

재사용 발사체(RLV, Reusable Launch Vehicle)는 일반적인 소모성 우주 발사체와 대칭되는 개념으로 항공기처럼 재사용이 가능한 발사체를 가리킨다. 보통의 우주 발사체에서 로켓의 1단은 통상적으로 바다에 버려지는 반면에, 이 재사용 발사체의 1단 로켓은 한 번 사용한 로켓을 지상에 착륙시켜 다시 발사하는데 사용된다. 특히, 로켓 추력이 집중되는 1단 발사체의 가격이 전체 비용에서 상당 부분을 차지하는 점을 고려할 때, 발사체 재사용에 따른 비용절감 효과는 상당하다.

이를 위하여, 간단한 구조를 통하여 재사용 발사체에서 1단 로켓이 안정적으로 지상에 착륙할 수 있는 착륙장치의 필요성이 대두된다.

미국특허 제8,424,808호 (2013.4.23.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 재사용 발사체를 안전하게 지상에 착륙시킬 수 있는 재사용 발사체 착륙장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치는 재사용 발사체의 추진제 탱크부에 일단부가 회동 가능하게 장착되고, 타단부는 파이로 볼트(pyro bolt)로 상기 추진제 탱크부에 장착된 랜딩 레그(landing leg), 상기 랜딩 레그의 길이방향을 따라 상기 랜딩 레그의 외측에 장착된 커버, 그리고 상기 랜딩 레그의 말단에 장착되고, 상기 랜딩 레그의 타단부가 상기 추진제 탱크부로부터 분리될 때, 자체의 하중에 의하여 상기 랜딩 레그에 대해 상대적으로 회동 가능한 레그 착륙판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 랜딩 레그는 연장 가능한 다단 실린더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 랜딩 레그의 일단부는, 상기 추진제 탱크부의 상부 마운트 프레임에 회동 가능하게 장착되며, 상기 다단 실린더의 상부 실린더에는 돌기부가 구비되어, 상기 랜딩 레그가 상기 추진제 탱크부에 대하여 미리 정해진 각도로 회동되면, 상기 돌기부는 상기 상부 마운트 프레임에 닿아, 상기 랜딩 레그가 더 이상 회동하지 못하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 랜드 레그의 일단부가 상기 상부 마운트 프레임에 장착되는 지점은 상기 재사용 발사체의 무게 중심보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 재사용 발사체의 착륙시, 상기 파이로 볼트에 의해 상기 랜딩 레그의 말단이 상기 추진제 탱크부로부터 분리되면, 공기 저항에 의해 상기 커버가 펼쳐지고, 상기 랜딩 레그가 그 길이방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 마운트 프레임은 상기 추진제 탱크부의 링부에 고정된 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치는 간단한 구조로서 발사체 로켓 1단을 효율적이고 안정적으로 지상 착륙시키는데 사용될 수 있다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치의 모식도로서, 랜딩 레그가 전개되지 않은 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치의 모식도로서, 랜딩 레그가 전개된 상태를 나타낸다.
도 3은 도 1의 A 부분의 부분확대도이다(커버 미도시).
도 4는 도 3의 B 부분의 부분확대도이다.
도 5는 도 1의 재사용 발사체 착륙장치에서, 커버를 아래쪽에서 올려다본 모습을 나타낸다.
도 6은 도 3의 C 부분의 부분확대도이다.
도 7의 (a)는 레그 착륙판이 회동하기 전, 도 7의 (b)는 레그 착륙판이 지면을 향하여 회동한 상태를 나타낸다.
도 8의 (a)는 랜딩 레그의 하부가 추진제 탱크부로부터 떨어지지 않은 상태를, 도 8의 (b)는 랜딩 레그가 추진제 탱크부에 대하여 미리 정해진 각도로 회동한 상태를 각각 나타낸다.
도 9는 랜딩 레그의 일단부가 재사용 발사체의 무게중심의 위쪽에 위치하는 모습을 나타낸다.
도 10은 도 2의 랜딩 레그가 전개된 상태를 재사용 발사체의 하부에서 올려다본 모습을 나타낸다.
도 11의 (a)는 랜드 레그가 접힌 상태를, 도 11의 (b)는 랜드 레그가 전개된 상태를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

참고로, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치의 모식도로서, 랜딩 레그가 전개되지 않은 상태를, 도 2는 랜딩 레그가 전개된 상태를 나타내며, 도 3은 도 1의 A 부분의 부분확대도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치는 랜딩 레그(landing leg)(1), 커버(2), 레그 착륙판(3)을 주요 구성요소로서 포함한다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 랜딩 레그(1)는 재사용 발사체의 추진제 탱크부(100)에 일단부(11)가 회동 가능하게 장착되고, 타단부(12)는 파이로 볼트(pyro bolt)(미도시)로 장착된다.

구체적으로, 랜딩 레그(1)의 일단부(11)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 추진제 탱크부(100)의 상부 마운트 프레임(101)에 회동 가능하게 장착된다. 여기서, 상부 마운트 프레임(101)은 추진제 탱크부의 링부 즉, 추진제 탱크부에 환형으로 장착되는 Y링부(미도시)에 고정된다. 통상적으로, Y링부는 발사체 탱크부(100)에서 구조적으로 가장 튼튼한 구성에 해당한다.

랜딩 레그(1)의 타단부(12)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 파이로 볼트(미도시)에 의해 추진제 탱크부(100)에 장착된다. 참고로, 파이로 볼트는 원격으로 작동할 수 있는 파이로테크닉 폭발약(pyrotechnic charge)을 포함하는 볼트로서, 볼트에 내장된 폭발약은 일반적으로 전류에 의해 활성화되며 볼트를 절단시키는 역할을 한다. 이와 같은 파이로 볼트는 구성품의 결합과 분리를 목적으로 사용되는 것으로서 이미 널리 알려졌고, 본 발명의 요지와는 무관하므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.

한편, 랜딩 레그(1)는 공압 또는 유압으로 연장 가능한 다단 실린더(1)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 접힌 상태를 유지하다가, 착륙시 도 2에 도시된 바와 같이, 전개된 상태가 된다. 본 실시예에서는 예시적으로, 3단으로 구성된 다단 실린더와, 4개의 랜딩 레그가 장착되어 있다.

커버(2)는 랜딩 레그(1)의 길이방향 즉, 다단 실린더의 연장 방향을 따라 랜딩 레그(1)의 외측에 장착된다. 커버(2)는 대략 직사각 형상을 하고 있으며, 랜딩 레그(1)를 감싸는 방향으로 좌우측단이 완만하게 구부려져 있다(도 5 참조). 이를 통하여, 커버(2)의 내측으로 공기가 유동할 때, 양력을 잘 받을 수 있다.

레그 착륙판(3)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 랜딩 레그(1)의 말단에 장착되고, 랜딩 레그(1)의 타단부(12)가 추진제 탱크부(100)로부터 분리될 때, 자체의 하중에 의하여 랜딩 레그(1)의 대해 상대적으로 회동 가능하다. 참고로, 도 7의 (a)는 레그 착륙판(3)이 추진제 탱크부(100)에 접촉된 상태를 나타내고, 도 7의 (b)는 파이로 볼트가 절단되어 레그 착륙판(3)이 하중에 의하여 아래로 회동되어 지면 방향을 향하고 있는 상태를 나타낸다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 랜딩 레그(1) 즉, 다단 실린더(1)의 상부 실린더(13)에는 돌기부(131)가 구비되어, 랜딩 레그(1)가 추진제 탱크부(100)에 대하여 미리 정해진 각도(θ)로 회동되면, 돌기부(131)는 상부 마운트 프레임(101)에 닿아, 랜딩 레그(1)가 더 이상 회동하지 못하도록 하는 레그 스토퍼(leg stopper)로서 기능을 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 재사용 발사체 착륙장치에서, 랜드 레그(1)의 일단부(11)는 상부 마운트 프레임에 장착되는 지점은 재사용 발사체의 무게 중심(G)보다 높은 위치에 위치하여, 구조적 안정성을 확보할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가진 본 발명의 한 실시예에 따른 재사용 발사체 착륙장치의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 재사용 발사체가 랜드 레그(1)가 접힌 상태로 지상으로 접근한다.

다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 재사용 발사체의 착륙시, 파이로 볼트가 절단되면서 랜딩 레그(1)의 말단부가 추진제 탱크부(100)로부터 떨어지게 되고, 커버(2)는 공기 저항에 의한 양력을 받으면서 펼쳐지게 된다.

랜딩 레그(1)가 추진제 탱크부(100)에 대하여 미리 정해진 각도(θ)로 회동되면, 랜딩 레그(1)의 돌기부(131)는 추진제 탱크부(100)에 고정된 상부 마운트 프레임(101)에 닿아, 랜딩 레그(1)가 더 이상 회동하지 못하게 된다.

랜딩 레그(1)의 다단 실린더가 길이방향으로 연장되면서 랜딩 레그(1)가 펼쳐진다.

랜딩 레그(1)의 말단에 장착된 레그 착륙판(3)은 랜딩 레그(1)의 타단부(12)가 추진제 탱크부(100)로부터 분리될 때, 자체의 하중에 의하여 지면을 마주보도록 회동한다.

이와 같이, 본 발명의 재사용 발사체 착륙장치는 간단한 구조로서 발사체 로켓 1단을 효율적이고 안정적으로 지상 착륙시키는데 사용될수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1...랜딩 레그
11...랜딩 레그의 일단부
12...랜딩 레그의 타단부
13...상부 실린더
131...돌기부
2...커버
3...레그 착륙판
100...발사체 탱크부
101...상부 마운트 프레임

Claims (6)

1. 재사용 발사체의 추진제 탱크부에 일단부가 회동 가능하게 장착되고, 타단부는 파이로 볼트(pyro bolt)로 상기 추진제 탱크부에 장착된 랜딩 레그(landing leg),
   상기 랜딩 레그의 길이방향을 따라 상기 랜딩 레그의 외측에 장착된 커버, 그리고
   상기 랜딩 레그의 말단에 장착되고, 상기 랜딩 레그의 타단부가 상기 추진제 탱크부로부터 분리될 때, 자체의 하중에 의하여 상기 랜딩 레그에 대해 상대적으로 회동 가능한 레그 착륙판
   을 포함하는
   재사용 발사체 착륙장치.
2. 제1항에서,
   상기 랜딩 레그는 연장 가능한 다단 실린더인 재사용 발사체 착륙장치.
3. 제2항에서,
   상기 랜딩 레그의 일단부는, 상기 추진제 탱크부의 상부 마운트 프레임에 회동 가능하게 장착되며,
   상기 다단 실린더의 상부 실린더에는 돌기부가 구비되어, 상기 랜딩 레그가 상기 추진제 탱크부에 대하여 미리 정해진 각도로 회동되면, 상기 돌기부는 상기 상부 마운트 프레임에 닿아, 상기 랜딩 레그가 더 이상 회동하지 못하는
   재사용 발사체 착륙장치.
4. 제3항에서,
   상기 랜드 레그의 일단부가 상기 상부 마운트 프레임에 장착되는 지점은 상기 재사용 발사체의 무게 중심보다 높은 위치에 위치하는
   재사용 발사체 착륙장치.
5. 제1항에서,
   상기 재사용 발사체의 착륙시, 상기 파이로 볼트에 의해 상기 랜딩 레그의 말단이 상기 추진제 탱크부로부터 분리되면, 공기 저항에 의해 상기 커버가 펼쳐지고, 상기 랜딩 레그가 그 길이방향으로 연장되는
   재사용 발사체 착륙장치.
6. 제3항에서,
   상기 상부 마운트 프레임은 상기 추진제 탱크부의 링부에 고정된 재사용 발사체 착륙장치.

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