KR20230153823A - Mandrel Assembly for Producing a Pressure Tank - Google Patents

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KR20230153823A
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이승윤
김광수
윤영하
김주한
김경수
이길형
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 비금속 복합소재를 적용할 수 있고, 제작, 조립 및 분해가 용이한 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체는 보스부와 직접 결합되며 돔 형상을 가지는 돔 맨드릴 및 돔 맨드릴과 결합되며 원통 형상을 가지는 실린더 맨드릴을 포함하고, 돔 맨드릴과 실린더 맨드릴은 각각 복수의 단위체의 조합으로 이루어질 수 있다.The present invention relates to a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank that can be made of non-metallic composite material and is easy to manufacture, assemble, and disassemble. The mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention is directly coupled to the boss portion and has a dome shape. The branch includes a dome mandrel and a cylinder mandrel that is coupled to the dome mandrel and has a cylindrical shape, and the dome mandrel and the cylinder mandrel may each be made of a combination of a plurality of units.

Description

압력탱크 제작용 맨드릴 조립체{Mandrel Assembly for Producing a Pressure Tank}Mandrel Assembly for Producing a Pressure Tank}

본 발명은 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 비금속 복합소재를 적용할 수 있고, 제작, 조립 및 분해가 용이한 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, and more specifically, to a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank that can be made of a non-metallic composite material and is easy to manufacture, assemble, and disassemble.

우주발사체는 인공위성이나 달탐사선과 같은 페이로드를 우주공간의 궤도에 안착시키기 위해 상당한 크기의 추력을 발생시켜야 하며, 이를 위해 발사체 전체 체적의 대부분을 추진제 탱크가 차지하도록 설계되는 것이 일반적이다. 추진제에는 케로신이나 액화수소 혹은 액화메탄과 같은 연료 뿐만 아니라 공기가 없는 우주공간에서 연소가 가능하도록 산화제가 필요하며, 산화제를 최대한 많이 저장하기 위해 액화된 산소를 사용한다. 이 중 케로신은 상온 상태이며, 액화수소, 액화메탄, 그리고 액화산소는 끓는점이 각각 -253도, -161도, -182도에 이를 정도로 극저온 상태이다. 따라서 상온의 케로신 압력탱크 뿐만 아니라 극저온에서도 가용할 수 있는 압력탱크가 필요하다. A space launch vehicle must generate a significant amount of thrust to place a payload such as a satellite or lunar probe into orbit in outer space, and for this purpose, the propellant tank is generally designed to occupy most of the total volume of the launch vehicle. Propellants require not only fuels such as kerosene, liquefied hydrogen, or liquefied methane, but also oxidizers to enable combustion in airless space, and liquefied oxygen is used to store as much oxidizer as possible. Among these, kerosene is at room temperature, while liquefied hydrogen, liquefied methane, and liquefied oxygen are extremely cold, with boiling points reaching -253 degrees, -161 degrees, and -182 degrees, respectively. Therefore, a pressure tank that can be used not only at room temperature but also at extremely low temperatures is needed.

종래에는 극저온에서도 가용할 수 있도록 우주발사체용 추진제 탱크는 알루미늄이나 티타늄과 같은 금속재를 이용하여 제작되었지만, 최근에는 비강성/비강도가 우수한 탄소섬유 강화 복합소재를 이용하여 제작하고자 하는 연구가 진행되고 있다.Previously, propellant tanks for space launch vehicles were manufactured using metal materials such as aluminum or titanium so that they could be used even at extremely low temperatures, but recently, research has been conducted to manufacture them using carbon fiber-reinforced composite materials with excellent specific rigidity/strength. there is.

복합소재 추진제 탱크는 추진계 배관과의 인터페이스를 제공하기 위한 덮개(Cover)와 덮개를 볼트로 체결할 수 있는 체결부와 복합소재 적층 시 돔 형상의 일부를 제공하기 위한 보스(Boss), 그리고 실제 탱크의 내압을 견디는 배럴(Barrel)로 나누어진다.A composite propellant tank includes a cover to provide an interface with the propulsion system piping, a fastening part to fasten the cover with bolts, a boss to provide part of the dome shape when stacking composite materials, and an actual It is divided into a barrel that withstands the internal pressure of the tank.

종래에는 복합소재 추진제 탱크를 제작하기 위해 금속재 맨드릴을 사용하는 것이 일반적이었다. 하지만 금속재 맨드릴의 경우, 맨드릴 자체의 무게로 인한 처짐 발생으로 제품 형상에 왜곡이 발생하고, 그 크기가 커질수록 이러한 문제점은 더욱 부각되었다. 또한, 맨드릴의 조립 및 분해가 어려워 제작시간이 길어지는 문제점 및 고온의 복합재 경화 과정에서 금속재 맨드릴과 복합재의 열팽창율 차이로 인해, 설계 형상 대비 치수 편차가 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점들로 인해 미리 시뮬레이션하여 맨드릴 설계에 반영하기가 다소 어려운 실정이다. Conventionally, it was common to use metal mandrels to manufacture composite propellant tanks. However, in the case of metal mandrels, the shape of the product is distorted due to sagging due to the weight of the mandrel itself, and as the size increases, this problem becomes more prominent. In addition, there was a problem of lengthening manufacturing time due to difficulty in assembling and disassembling the mandrel, and a problem of dimensional deviation compared to the designed shape due to the difference in thermal expansion rate between the metal mandrel and the composite material during the high temperature composite curing process. Due to these problems, it is somewhat difficult to simulate in advance and reflect it in the mandrel design.

한국 등록특허공보 제10-2275756호 ("복합재 이너프레임 다중 접합형 배럴 및 이의 제조방법", 등록일 2021.07.05.)Korean Patent Publication No. 10-2275756 (“Composite inner frame multi-joint barrel and manufacturing method thereof”, registration date 2021.07.05.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비금속재 복합소재를 적용할 수 있는 구조의 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체를 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank with a structure that can be applied to a non-metallic composite material.

또한, 본 발명의 목적은 조립 및 분해가 용이한 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체를 제공하는 것이다.Additionally, an object of the present invention is to provide a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank that is easy to assemble and disassemble.

또한, 본 발명의 목적은 설계 형상 대비 치수 편차가 적은 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체를 제공하는 것이다. Additionally, the purpose of the present invention is to provide a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank with small dimensional deviation compared to the design shape.

또한, 본 발명의 목적은 금형의 수를 최소화할 수 있는 맨드릴 조립체를 제공하는 것이다.Additionally, an object of the present invention is to provide a mandrel assembly that can minimize the number of molds.

본 발명은 보스부를 포함하는 복합소재 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체에 있어서, 상기 보스부와 직접 결합되며 돔형상을 가지는 돔 맨드릴; 및 상기 돔 맨드릴과 결합되며 원통형상을 가지는 실린더 맨드릴;을 포함하고, 상기 돔 맨드릴과 실린더 맨드릴은 각각 복수의 단위체의 조합으로 이루어질 수 있다.The present invention relates to a mandrel assembly for manufacturing a composite material pressure tank including a boss portion, comprising: a dome mandrel that is directly coupled to the boss portion and has a dome shape; and a cylinder mandrel coupled to the dome mandrel and having a cylindrical shape, wherein the dome mandrel and the cylinder mandrel may each be made of a combination of a plurality of units.

또한, 상기 돔 맨드릴은 복수의 돔 단위체를 포함하고, 상기 실린더 맨드릴은 복수의 실린더 단위체를 포함할 수 있다.Additionally, the dome mandrel may include a plurality of dome units, and the cylinder mandrel may include a plurality of cylinder units.

또한, 상기 돔 단위체는 상기 압력탱크의 원주 방향으로 인접한 다른 돔 단위체와 체결되는 돔 전단 체결부를 포함하고, 상기 실린더 단위체는 상기 압력탱크의 원주 방향으로 인접한 다른 실린더 단위체와 체결되는 실린더 전단 체결부를 포함할 수 있다.In addition, the dome unit includes a dome front end fastening part fastened to another dome unit adjacent to the circumferential direction of the pressure tank, and the cylinder unit includes a cylinder front end fastening part fastened to another cylinder unit adjacent to the circumferential direction of the pressure tank. can do.

또한, 상기 돔 전단 체결부 및 상기 실린더 전단 체결부는 상기 압력탱크의 내부 방향으로 돌출되고, 상기 돔 전단 체결부 및 상기 실린더 전단 체결부를 감싸는 형태로 체결되는 돔 체결 커버 및 실린더 체결 커버를 더 포함할 수 있다.In addition, the dome front end fastening part and the cylinder front fastening part protrude in the inner direction of the pressure tank, and may further include a dome fastening cover and a cylinder fastening cover fastened to surround the dome front end fastening part and the cylinder front fastening part. You can.

또한, 상기 돔 단위체는 상기 압력탱크의 축 방향으로 인접한 상기 실린더 단위체와 체결되는 돔 인장 체결부를 포함하고, 상기 실린더 단위체는 상기 압력탱크의 축 방향으로 인접한 상기 돔 단위체 및 다른 실린더 단위체와 체결되는 실린더 인장 체결부를 포함할 수 있다.In addition, the dome unit includes a dome tension fastening part that is fastened to the cylinder unit adjacent in the axial direction of the pressure tank, and the cylinder unit is a cylinder fastened to the dome unit and other cylinder units adjacent to the axial direction of the pressure tank. It may include a tension fastener.

또한, 상기 돔 인장 체결부 및 상기 실린더 인장 체결부는 상기 압력탱크의 내부 방향으로 돌출되고, 상기 돔 인장 체결부 및 상기 실린더 인장 체결부를 상기 압력탱크의 축 방향으로 관통하여 체결되는 인장 체결 수단을 더 포함할 수 있다.In addition, the dome tension fastening part and the cylinder tension fastening part protrude in the inner direction of the pressure tank, and the dome tension fastening part and the cylinder tension fastening part further include a tension fastening means that penetrates and fastens the dome tension fastening part and the cylinder tension fastening part in the axial direction of the pressure tank. It can be included.

또한, 상기 돔 맨드릴은 상기 보스부와 체결되는 면의 타측으로 결합되는 보스 링을 더 포함하고, 상기 보스 링은 상기 돔 맨드릴 및 상기 보스부와 함께 체결될 수 있다.In addition, the dome mandrel further includes a boss ring coupled to the other side of the surface fastened to the boss portion, and the boss ring may be fastened together with the dome mandrel and the boss portion.

또한, 상기 보스 링은 적어도 2개 이상의 조각으로 나눠질 수 있다.Additionally, the boss ring may be divided into at least two pieces.

본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체는 탄소섬유 복합소재를 적용할 수 있어, 경량화의 장점이 있으며, 이로 인해 무게로 인한 처짐 등의 왜곡을 최소화할 수 있는 장점이 있다.The mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention can be made of a carbon fiber composite material, so it has the advantage of being lightweight, which has the advantage of minimizing distortions such as sagging due to weight.

또한, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체는 복수 개의 단위체로 분해가 가능하여, 내부에서 적출해내기 용이한 장점이 있다.In addition, the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention has the advantage of being able to be disassembled into a plurality of units, making it easy to extract them from the inside.

또한, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체는 구성되는 단위체를 하나의 금형으로 여러 개 제작할 수 있어, 비용 및 제작시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention can manufacture multiple units with one mold, which has the effect of reducing cost and manufacturing time.

도 1은 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 절단된 사시도
도 3은 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 일부를 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 일부를 나타낸 분해 사시도
도 5는 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 확대도
도 6은 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체의 일부를 나타낸 단면도 및 확대도1 is a perspective view of a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention.
Figure 2 is a cut perspective view of the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view showing a part of the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention.
Figure 4 is an exploded perspective view showing a part of the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention.
Figure 5 is an enlarged view of the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention
Figure 6 is a cross-sectional view and an enlarged view showing a portion of the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank according to the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해석 되어서는 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so various modifications may be made to replace them at the time of filing the present application. It should be understood that there may be examples.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10) 전체를 나타낸 모습이다. 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)는 압력탱크 제작을 위해 최초 분리된 형태로 보스부(400)와 돔 맨드릴(100) 및 실린더 맨드릴(200)이 조립되어 전체를 형성할 수 있다.Figure 1 shows the entire mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to an embodiment of the present invention. The mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to the present invention is initially separated for manufacturing a pressure tank, and the boss portion 400, the dome mandrel 100, and the cylinder mandrel 200 can be assembled to form the whole. .

좀 더 상세하게 설명하자면, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)는 복합소재 적층 시 돔 형상의 일부를 제공하기 위한 보스부(400), 그리고 완성된 압력탱크의 내압을 견디는 배럴부의 외형 제작에 베이스가 되는 돔 맨드릴(100) 및 실린더 맨드릴(200)로 나누어진다. 상기 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)에 의한 압력탱크는 복수의 복합소재 층이 적층되어 형성되고, 상단과 하단이 돔 맨드릴(100)에 대응되는 돔 형태의 돔부 및 중단이 실린더 맨드릴(200)에 대응되는 원통 형태의 실런더부를 포함하는 배럴부, 상기 배럴부의 상단과 하단 내측에 형성되는 보스부(400) 및 상기 보스부(400) 상으로 결합되고 추진계 배관과의 인터페이스를 제공하기 위한 커버부(300)를 포함할 수 있다.To explain in more detail, the mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to the present invention includes a boss portion 400 to provide a portion of the dome shape when stacking composite materials, and a barrel portion to withstand the internal pressure of the completed pressure tank. It is divided into a dome mandrel (100) and a cylinder mandrel (200), which are the base for manufacturing the appearance. The pressure tank by the mandrel assembly 10 for manufacturing the pressure tank is formed by stacking a plurality of composite material layers, the upper and lower ends of which are dome-shaped dome portions corresponding to the dome mandrel 100, and the middle portion is a cylinder mandrel 200. A barrel portion including a cylinder portion corresponding to a cylindrical shape, a boss portion 400 formed inside the upper and lower ends of the barrel portion, and a barrel portion coupled to the boss portion 400 and configured to provide an interface with the propulsion system piping. It may include a cover portion 300.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)의 절단된 모습을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)는 복수 개의 돔 단위체(110)로 이루어진 돔 맨드릴(100) 및 복수 개의 실린더 단위체(210)로 이루어진 실린더 맨드릴(200)을 포함할 수 있다.Figure 2 shows a cutaway view of the mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to an embodiment of the present invention. The mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to the present invention is made up of a plurality of dome units 110. It may include a dome mandrel 100 made of a cylinder mandrel 200 made of a plurality of cylinder units 210.

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 돔 단위체(110)는 압력탱크의 원주방향으로 둘러져 결합되는 형태로 돔 형상의 상기 돔 맨드릴(100)로 조립될 수 있다. 마찬가지로, 상기 실린더 단위체(210)는 압력탱크의 원주방향으로 둘러져 결합되는 형태로 원통 형상의 상기 실린더 맨드릴(200)로 조립될 수 있다. 이어, 상기 보스부(400)가 상단과 하단에 위치한 상기 돔 맨드릴(100) 상으로 결합되어 상기 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 돔 단위체(110) 및 상기 실린더 단위체(210)는 종래의 금속재 분리형 맨드릴의 문제점을 보완하기 위해, 비강성과 비강도가 우수한 탄소섬유 복합재를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 상기 돔 단위체(110) 및 상기 실린더 단위체(210)는 압력탱크 제작용 복합소재의 경화 온도를 10도 이상 상회하는 유리전이온도를 갖는 공구용 프리프레그를 이용하여 제작할 수 있다.To explain in more detail, the dome unit 110 may be assembled with the dome mandrel 100 in a dome shape by surrounding and joining in the circumferential direction of the pressure tank. Likewise, the cylinder unit 210 may be assembled with the cylinder mandrel 200 of a cylindrical shape by surrounding and joining in the circumferential direction of the pressure tank. Next, the boss portion 400 may be coupled to the dome mandrel 100 located at the top and bottom to form the mandrel assembly 10 for manufacturing the pressure tank. At this time, the dome unit 110 and the cylinder unit 210 are preferably manufactured using a carbon fiber composite material with excellent specific rigidity and specific strength in order to compensate for the problems of the conventional metal separate mandrel. More preferably, the dome unit 110 and the cylinder unit 210 can be manufactured using prepreg for tools having a glass transition temperature that is 10 degrees or more higher than the curing temperature of the composite material for manufacturing a pressure tank.

도 3 및 도 4는 상기 돔 맨드릴(100) 및 상기 실린더 맨드릴(200)의 일부를 분해하여 나타낸 모습으로, 상기 돔 맨드릴(100)은 상기 돔 단위체(110) 및 돔 키 단위체(110-1)를 포함하고 상기 실린더 맨드릴(200)은 상기 실린더 단위체(210) 및 실린더 키 단위체(210-1)를 포함할 수 있다.3 and 4 are disassembled views of parts of the dome mandrel 100 and the cylinder mandrel 200, where the dome mandrel 100 includes the dome unit 110 and the dome key unit 110-1. and the cylinder mandrel 200 may include the cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1.

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 돔 맨드릴(100)은 상기 돔 단위체(110) 및 상기 돔 키 단위체(110-1)의 조합으로 이루어지고, 상기 실린더 맨드릴(200)은 상기 실린더 단위체(210) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 돔 단위체(110) 및 상기 돔 키 단위체(110-1)는 각각 원주방향으로 인접한 다른 돔 단위체(110) 및 돔 키 단위체(110-1)와 결합되는 돔 전단 체결부(111)를 형성할 수 있다. 상기 돔 전단 체결부(111)는 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 아울러, 상기 돔 단위체(110) 및 상기 돔 키 단위체(110-1)는 각각 높이방향으로 인접한 상기 실린더 단위체(210) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)와 결합되는 돔 인장 체결부(112)를 형성할 수 있다. 상기 돔 인장 체결부(112)는 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 실린더 단위체(210) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)는 각각 원주방향으로 인접한 다른 실린더 단위체(210) 및 실린더 키 단위체(210-1)와 결합되는 실린더 전단 체결부(211)를 형성할 수 있다. 상기 실린더 전단 체결부(211)는 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 아울러, 상기 실린더 단위체(210) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)는 각각 높이방향으로 인접한 다른 실린더 단위체(210) 및 실린더 키 단위체(210-1) 또는 상기 돔 단위체(110) 및 상기 돔 키 단위체(110-1)와 결합되는 실린더 인장 체결부(212)를 포함할 수 있다. 상기 실린더 인장 체결부(212)는 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다.To explain in more detail, the dome mandrel 100 is made of a combination of the dome unit 110 and the dome key unit 110-1, and the cylinder mandrel 200 is made of the cylinder unit 210 and It may be composed of a combination of the cylinder key units 210-1. The dome unit 110 and the dome key unit 110-1 form a dome shear fastening portion 111 that is coupled to other dome units 110 and the dome key unit 110-1 adjacent to each other in the circumferential direction. You can. The dome front end fastening portion 111 may be formed to protrude toward the inside of the pressure tank. In addition, the dome unit 110 and the dome key unit 110-1 have a dome tension fastening portion 112 that is coupled to the cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1 adjacent in the height direction, respectively. can be formed. The dome tension fastening portion 112 may be formed to protrude toward the inside of the pressure tank. In addition, the cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1 each have a cylinder front end fastening portion 211 that is coupled to the other cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1 adjacent to each other in the circumferential direction. can be formed. The cylinder front end fastening portion 211 may be formed to protrude toward the inside of the pressure tank. In addition, the cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1 are each adjacent to another cylinder unit 210 and the cylinder key unit 210-1 in the height direction, or the dome unit 110 and the dome key. It may include a cylinder tension fastening portion 212 coupled to the unit 110-1. The cylinder tension fastening portion 212 may be formed to protrude toward the inside of the pressure tank.

이때, 상기 돔 키 단위체(110-1) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)는 압력탱크의 원주방향으로 0도와 180도에 해당하는 위치에 조립되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 돔 키 단위체(110-1) 및 상기 실린더 키 단위체(210-1)는 조립 및 분해 시 다른 맨드릴 단위체와 간섭되는 것을 방지하기 위해 체결면을 반경 방향으로 비스듬한 형상을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.At this time, the dome key unit 110-1 and the cylinder key unit 210-1 are preferably assembled at positions corresponding to 0 degrees and 180 degrees in the circumferential direction of the pressure tank. In addition, the dome key unit 110-1 and the cylinder key unit 210-1 are preferably designed to have their fastening surfaces inclined in the radial direction to prevent interference with other mandrel units during assembly and disassembly. do.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)의 내측을 확대하여 나타낸 것으로, 상기 돔 전단 체결부(111) 는 돔 체결 커버(120)를 더 포함하고, 상기 실린더 전단 체결부(211)는 실린더 체결 커버(220)를 더 포함하고, 상기 돔 인장 체결부(112) 및 상기 실린더 인장 체결부(212)는 체결을 위한 수단을 더 포함할 수 있다.5 to 6 are enlarged views of the inside of the mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to an embodiment of the present invention, wherein the dome front end fastening portion 111 further includes a dome fastening cover 120. , the cylinder front end fastening part 211 may further include a cylinder fastening cover 220, and the dome tension fastening part 112 and the cylinder tension fastening part 212 may further include means for fastening.

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 돔 맨드릴(100)은 상기 돔 전단 체결부(111)와 인접한 다른 돔 전단 체결부(111)를 함께 체결하는 상기 돔 체결 커버(120)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 실린더 맨드릴(200)은 상기 실린더 전단 체결부(211)와 인접한 다른 실린더 전단 체결부(211)를 함께 체결하는 상기 실린더 체결 커버(220)를 포함할 수 있다. 상기 돔 체결 커버(120) 및 상기 실린더 체결 커버(220)는 단면 형상이 'ㄷ'자의 형태로 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 상기 돔 전단 체결부(111) 및 상기 실린더 전단 체결부(211)를 덮는 형태로 체결될 수 있다. 이때, 상기 돔 전단 체결부(111)는 상기 돔 체결 커버(120)와 결합되되 상기 돔 맨드릴(100)의 반경방향으로 뚫린 전단 체결홀(111-1)을 형성할 수 있다. 아울러, 상기 실린더 전단 체결부(211)는 상기 실린더 체결 커버(220)와 결합되되 상기 실린더 맨드릴(200)의 반경방향으로 뚫린 전단 체결홀(211-1)을 형성할 수 있다. 이러한 설계방식은 단위체 간 조립면을 줄임으로써 진공 배깅 및 경화 과정에서 레진 침투나 조각 간 간섭에 의해 맨드릴 분해가 어려워질 가능성을 경감시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 하나의 금형을 이용하여 상기 돔 맨드릴(100) 및 상기 실린더 맨드릴(200) 전체 혹은 절반을 적층 및 성형한 후 원주 방향으로 절단하여 각각의 조각을 제작할 수 있어 금형 제작 단가를 절감할 수 있는 장점이 있다.To explain in more detail, the dome mandrel 100 may further include the dome fastening cover 120 that fastens the dome front end fastening part 111 and another adjacent dome front end fastening part 111 together. Additionally, the cylinder mandrel 200 may include the cylinder fastening cover 220 that fastens the cylinder front end fastening part 211 and another adjacent cylinder front end fastening part 211 together. The dome fastening cover 120 and the cylinder fastening cover 220 have a cross-sectional shape in the shape of a 'ㄷ' and the dome front fastening part 111 and the cylinder front fastening part 211 protrude toward the inside of the pressure tank. It can be fastened in a form that covers. At this time, the dome shear fastening portion 111 may be coupled to the dome fastening cover 120 and form a shear fastening hole 111-1 opened in the radial direction of the dome mandrel 100. In addition, the cylinder front fastening part 211 may be coupled to the cylinder fastening cover 220 and form a front fastening hole 211-1 opened in the radial direction of the cylinder mandrel 200. This design method has the advantage of reducing the possibility of mandrel disassembly becoming difficult due to resin penetration or interference between pieces during the vacuum bagging and curing process by reducing the assembly surface between units. In addition, the entire or half of the dome mandrel 100 and the cylinder mandrel 200 can be stacked and molded using one mold and then cut in the circumferential direction to produce each piece, thereby reducing the mold production cost. There is an advantage.

또한, 상기 돔 인장 체결부(112) 및 상기 실린더 인장 체결부(212)는 각각 압력탱크의 축 방향으로 형성되는 인장 체결홀(112-1, 212-1)을 형성할 수 있다. 상기 돔 인장 체결부(112) 및 상기 실린더 인장 체결부(212)는 각각 압력탱크의 내측 방향으로 돌출된 형태로, 상기 인장 체결부로 볼트 및 너트와 같은 체결수단이 압력탱크의 축 방향으로 체결되는 것이 바람직하다.Additionally, the dome tension fastening part 112 and the cylinder tension fastening part 212 may form tension fastening holes 112-1 and 212-1, respectively, formed in the axial direction of the pressure tank. The dome tension fastening part 112 and the cylinder tension fastening part 212 are each protruding in the inner direction of the pressure tank, and fastening means such as bolts and nuts are fastened to the tension fastening part in the axial direction of the pressure tank. It is desirable.

도 6을 참조하면, 상기 돔 맨드릴(100)은 상기 보스부(400)와 함께 체결되는 보스 링(130)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the dome mandrel 100 may further include a boss ring 130 coupled with the boss portion 400.

좀 더 상세하게 설명하자면, 본 발명에 따른 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)는 상기 보스 결합면(113)으로 보스부(400)가 조립된 후 적층이 이루어지며, 적층 및 경화 후 상기 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)를 탈거하여 최종적으로 압력탱크가 제작되면, 상단과 하단의 보스부(400)의 외부면(401) 상으로 상기 커버부(300)가 조립될 수 있다. 이때, 각종 추진계 배관 및 센서류가 장착되는 상단과 하단의 상기 커버부(300)의 평행도 요구 조건을 만족시키기 위해서는 상기 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체(10)와 상기 보스부(400) 간 상기 보스 결합면(113)의 평면도가 중요하다. 이에 따라 상기 보스부(400)를 체결 시, 강성이 높은 재질의 반원 형상의 보스 링(130)이 상단과 하단 상기 보스 결합면(113)의 하부에 각각 한 쌍씩 덧대어 체결될 수 있다. 이를 통해 상기 돔 맨드릴(100)과 상기 보스부(400) 간 상기 보스 결합면(113)의 평면도를 구속하고 체결 면적을 확대함으로써 체결 안정성을 높이는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 상기 보스 링(130)은 한 쌍의 반원 형상인 것이 바람직한데, 이는 제품 성형 후 상기 보스 링(130)을 바깥으로 쉽게 추출하기 위함이다.To explain in more detail, the mandrel assembly 10 for manufacturing a pressure tank according to the present invention is laminated after the boss portion 400 is assembled with the boss coupling surface 113, and after lamination and curing, the pressure tank When the pressure tank is finally manufactured by removing the manufacturing mandrel assembly 10, the cover part 300 can be assembled on the outer surface 401 of the upper and lower boss parts 400. At this time, in order to satisfy the parallelism requirement of the cover part 300 at the top and bottom where various propulsion system piping and sensors are mounted, the boss coupling between the mandrel assembly 10 for manufacturing the pressure tank and the boss part 400 is required. The flatness of surface 113 is important. Accordingly, when fastening the boss portion 400, a pair of semicircular boss rings 130 made of a highly rigid material may be fastened to the lower portions of the upper and lower boss coupling surfaces 113, respectively. Through this, it is possible to obtain the effect of increasing fastening stability by restricting the flatness of the boss coupling surface 113 between the dome mandrel 100 and the boss portion 400 and expanding the fastening area. At this time, the boss ring 130 is preferably in the shape of a pair of semicircles, in order to easily extract the boss ring 130 to the outside after molding the product.

10 : 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체
100 : 돔 맨드릴
110 : 돔 단위체 110-1 : 돔 키 단위체
111 : 돔 전단 체결부 111-1 : 전단 체결홀
112 : 돔 인장 체결부 113 : 보스 결합면
120 : 돔 체결 커버
130 : 보스 링 131 : 체결수단
200 : 실린더 맨드릴
210 : 실린더 단위체 210-1 : 실린더 키 단위체
211 : 실린더 전단 체결부 211-1 : 전단 체결홀
212 : 실린더 인장 체결부 212-1 : 인장 체결홀
220 : 실린더 체결 커버
300 : 커버부
400 : 보스부 401 : 외부면10: Mandrel assembly for pressure tank production
100: Dome Mandrel
110: dome unit 110-1: dome key unit
111: Dome shear fastening part 111-1: Shear fastening hole
112: Dome tensile fastening part 113: Boss coupling surface
120: Dome fastening cover
130: Boss ring 131: Fastening means
200: cylinder mandrel
210: cylinder unit 210-1: cylinder key unit
211: Cylinder front end fastening part 211-1: Front end fastening hole
212: Cylinder tension fastening part 212-1: Tensile fastening hole
220: Cylinder fastening cover
300: Cover part
400: Boss part 401: External surface

Claims (8)

보스부(Boss)를 포함하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체에 있어서,
상기 보스부와 직접 결합되며 돔 형상을 가지는 돔 맨드릴; 및
상기 돔 맨드릴과 결합되며 원통 형상을 가지는 실린더 맨드릴;
을 포함하고,
상기 돔 맨드릴과 실린더 맨드릴은 각각 복수의 단위체의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
In the mandrel assembly for manufacturing a pressure tank including a boss,
A dome mandrel that is directly coupled to the boss portion and has a dome shape; and
A cylinder mandrel coupled to the dome mandrel and having a cylindrical shape;
Including,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, wherein the dome mandrel and the cylinder mandrel are each composed of a combination of a plurality of units.
 제1항에 있어서,
상기 돔 맨드릴은 복수의 돔 단위체를 포함하고,
상기 실린더 맨드릴은 복수의 실린더 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to paragraph 1,
The dome mandrel includes a plurality of dome units,
The cylinder mandrel is a mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, characterized in that it includes a plurality of cylinder units.
 제2항에 있어서,
상기 돔 단위체는 상기 압력탱크의 원주 방향으로 인접한 다른 돔 단위체와 체결되는 돔 전단 체결부를 포함하고,
상기 실린더 단위체는 상기 압력탱크의 원주 방향으로 인접한 다른 실린더 단위체와 체결되는 실린더 전단 체결부를 포함하는 것을 특징으로하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to paragraph 2,
The dome unit includes a dome front fastening portion that is fastened to another dome unit adjacent to the circumferential direction of the pressure tank,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, wherein the cylinder unit includes a cylinder front end fastening portion that is fastened to another cylinder unit adjacent to the circumferential direction of the pressure tank.
 제3항에 있어서,
상기 돔 전단 체결부 및 상기 실린더 전단 체결부는 상기 압력탱크의 내부 방향으로 돌출되고,
상기 돔 전단 체결부 및 상기 실린더 전단 체결부를 감싸는 형태로 체결되는 돔 체결 커버 및 실린더 체결 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to paragraph 3,
The dome front end fastening part and the cylinder front end fastening part protrude toward the inside of the pressure tank,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, further comprising a dome fastening cover and a cylinder fastening cover that are fastened to surround the dome front fastening part and the cylinder front fastening part.
 제2항에 있어서,
상기 돔 단위체는 상기 압력탱크의 축 방향으로 인접한 상기 실린더 단위체와 체결되는 돔 인장 체결부를 포함하고,
상기 실린더 단위체는 상기 압력탱크의 축 방향으로 인접한 상기 돔 단위체 및 다른 실린더 단위체와 체결되는 실린더 인장 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to paragraph 2,
The dome unit includes a dome tension fastening portion fastened to the cylinder unit adjacent to the axial direction of the pressure tank,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, wherein the cylinder unit includes a cylinder tension fastening portion fastened to the dome unit and another cylinder unit adjacent to the axial direction of the pressure tank.
 제5항에 있어서,
상기 돔 인장 체결부 및 상기 실린더 인장 체결부는 상기 압력탱크의 내부 방향으로 돌출되고,
상기 돔 인장 체결부 및 상기 실린더 인장 체결부를 상기 압력탱크의 축 방향으로 관통하여 체결되는 인장 체결 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to clause 5,
The dome tension fastening part and the cylinder tension fastening part protrude toward the inside of the pressure tank,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, further comprising a tension fastening means penetrating and fastening the dome tension fastening part and the cylinder tension fastening part in the axial direction of the pressure tank.
 제1항에 있어서,
상기 돔 맨드릴은 상기 보스부와 체결되는 면의 타측으로 결합되는 보스 링을 더 포함하고,
상기 보스 링은 상기 돔 맨드릴 및 상기 보스부와 함께 체결되는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.
According to paragraph 1,
The dome mandrel further includes a boss ring coupled to the other side of the surface engaged with the boss portion,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, characterized in that the boss ring is fastened together with the dome mandrel and the boss portion.
 제7항에 있어서,
상기 보스 링은 적어도 2개 이상의 조각으로 나눠지는 것을 특징으로 하는 압력탱크 제작용 맨드릴 조립체.In clause 7,
A mandrel assembly for manufacturing a pressure tank, characterized in that the boss ring is divided into at least two or more pieces.
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