KR20240098681A - 진공 가감속 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 고압의 기체를 저장하는 압력탱크, 상기 압력탱크 내부에 마련되고, 진공상태로 유지되는 실린더, 상기 실린더 내부를 전진, 후퇴하는 피스톤, 상기 실린더 내부의 압력을 차단하도록 상기 압력탱크 일단에 결합되고, 유압브레이크가 구비되는 실린더커버, 상기 실린더 및 실린더커버를 결합하는 커버볼트, 상기 실린더 일단에 마련되고, 상기 실린더 내부 및 압력탱크 내부 기체의 통로가 되는 개방구, 상기 실린더 타단에 마련되어 상기 실린더 공기량을 조절하는 공기조절구, 상기 압력탱크 내부에 기체를 주입하도록 마련되는 주입구 및 상기 압력탱크 일지점 및 실린더 일지점에 마련되어 상기 압력탱크 및 실린더 내부 압력을 각각 측정하는 압력계를 포함할 수 있다.

Description

진공 가감속 밸브 {Vacuum acceleration/deceleration valve}
본 발명은 진공 가감속 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실린더 내부를 진공으로 만들고, 압력탱크의 높은 압력을 피스톤에 가하여 순간적으로 물체를 이동시킴으로써, 비용이 적게 들고, 항공모함의 짧은 활주로에 적용하여 함재기를 사출, 감속시킬 수 있는 진공 가감속 밸브에 관한 것이다.
항공모함 갑판의 짧은 활주로에서 30톤 내외의 무게를 가진 함재기(항공 모함이나 기타 함선에 싣고 다니는 항공기)를 사출하려면, 함재기를 2초 안에 시속 200km 이상의 속도로 가속시켜야 한다. 항공모함에서 함재기를 가속시킬 수 있는 방법으로는 스팀의 압력을 이용하는 캐터펄트 방식과 전자석 발전 시스템인 일렉트로펄트 방식이 있다. 캐터펄트 방식은 증기의 힘으로 비행기를 사출시키는 장치로, 갑판 밑에 긴 실린더를 설치하고 증기를 보내어 피스톤에 접속한 사출봉으로 함재기를 이륙시키고, 그 속도는 95MJ 정도이다. 일렉트로펄트 방식은 캐터펄트 방식보다 29% 정도 향상된 전자식 함재기 발진 시스템으로, 전기 장치로 45톤 전투기를 시속 240km로 발진시키며, 그 속도는 122MJ 정도이다.
상술한 캐터펄트 방식은 증기의 힘으로 발진시킴으로 원자력을 사용하지 않는 항공모함에서는 증기를 발생시킬 수 있는 많은 에너지가 필요하고, 일렉트로펄트 방식은 전기를 이용한 방식으로 전기 사용량이 많아 발전소가 필요한 단점이 있다.
따라서, 실린더 내부를 진공으로 만들고, 압력탱크의 높은 압력을 피스톤에 가하여 순간적으로 물체를 이동시킴으로써, 비용이 적게 들고, 항공모함의 짧은 활주로에 적용하여 함재기를 사출, 감속시킬 수 있는 진공 가감속 밸브에 관한 연구가 요구된다.
한국등록특허 제10-0425422호
본 발명의 목적은, 피스톤로드를 잡아당기는 에너지 비용만 필요하여 비용이 적게 들고, 항공모함의 짧은 활주로에 적용하여 함재기를 사출, 감속시킬 수 있는 진공 가감속 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 압력탱크에 주입한 기체를 반복하여 사용할 수 있는 진공 가감속 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 함재기를 1~2분 내로 간단하게 사출할 수 있는 진공 가감속 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 고압의 기체를 저장하는 압력탱크, 상기 압력탱크 내부에 마련되고, 진공상태로 유지되는 실린더, 상기 실린더 내부를 전진, 후퇴하는 피스톤, 상기 실린더 내부의 압력을 차단하도록 상기 압력탱크 일단에 결합되고, 유압브레이크가 구비되는 실린더커버, 상기 실린더 및 실린더커버를 결합하는 커버볼트, 상기 실린더 일단에 마련되고, 상기 실린더 내부 및 압력탱크 내부 기체의 통로가 되는 개방구, 상기 실린더 타단에 마련되어 상기 실린더 공기량을 조절하는 공기조절구, 상기 압력탱크 내부에 기체를 주입하도록 마련되는 주입구 및 상기 압력탱크 일지점 및 실린더 일지점에 마련되어 상기 압력탱크 및 실린더 내부 압력을 각각 측정하는 압력계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 상기 피스톤은, 상기 실린더 내부에 마련되고, 상기 실린더 내부 직경과 동일한 직경을 가지는 피스톤상단부, 상기 피스톤상단부 일단에 연장되는 원통 형상의 피스톤방지턱, 상기 피스톤방지턱 일단에 연장되는 장방형의 피스톤로드 및 상기 피스톤로드 일단에 돌출되어 마련되는 로드헤드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 상기 피스톤로드를 당겨서 상기 실린더 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 상기 압력탱크 내부의 기체가 상기 피스톤에 압력을 가하여 상기 피스톤을 가속시키고, 상기 실린더 내의 공기 압축으로 상기 피스톤을 정지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 상기 피스톤이 후퇴하면, 상기 피스톤의 후퇴한 부피만큼 상기 압력탱크의 압력이 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 피스톤로드를 잡아당기는 에너지 비용만 필요하여 비용이 적게 들고, 항공모함의 짧은 활주로에 적용하여 함재기를 사출, 감속시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 압력탱크에 주입한 기체를 반복하여 사용할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 함재기를 1~2분 내로 간단하게 사출할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 피스톤을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 피스톤을 도시한 상세도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브의 하부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 개방구를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브에 와이어를 설치한 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브로 함재기를 감속시키는 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시례를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시례에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시례를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하, 본 발명인 진공 가감속 밸브(100)는 첨부된 도 1 내지 도 5를 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브(100)는 압력탱크(110), 실린더(120), 피스톤(130), 실린더커버(140), 커버볼트(150), 개방구(160), 공기조절구(170), 주입구(180) 및 압력계(190)를 포함할 수 있다.
압력탱크(110)는 고압의 기체를 저장할 수 있다. 상기 압력탱크(110)는 일면이 개구된 장방형의 원통 형상으로 마련될 수 있다.
실린더(120)는 상기 압력탱크(110) 내부에 마련되고, 진공상태로 유지될 수 있다. 상기 실린더(120)는 격벽으로 구분되는 원통 형상으로 마련될 수 있다.
피스톤(130)은 상기 실린더(120) 내부를 전진, 후퇴할 수 있다. 상기 피스톤(130)은 도 2 및 도 3을 참고하여 보다 상세하게 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 피스톤을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 피스톤을 도시한 상세도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 피스톤(130)은 피스톤상단부(131), 피스톤방지턱(132), 피스톤로드(133) 및 로드헤드(134)를 포함할 수 있다.
피스톤상단부(131)는 상기 실린더(120) 내부에 마련되고, 상기 실린더(120) 내부 직경과 동일한 직경을 가질 수 있다. 상기 피스톤상단부(131)의 측면에는 오링이 결합되어 상기 격벽과 밀착할 수 있도록 오링홈(O)이 마련될 수 있다.
피스톤방지턱(132)은 상기 피스톤상단부(131) 일단에 연장되는 원통 형상으로 마련될 수 있다. 상기 피스톤 방지턱(132)이 마련됨으로써, 상기 개방구(160)의 기체 통로를 확보할 수 있다.
피스톤로드(133)는 상기 피스톤방지턱(132) 일단에 연장되는 장방형의 형상으로 마련될 수 있다. 상기 피스톤로드(133)를 당겨서 상기 실린더(120) 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.
로드헤드(134)는 상기 피스톤로드(133) 일단에 돌출되어 마련될 수 있다. 상기 로드헤드(134)에 와이어(W)를 걸어 사용할 수 있다.
상기 압력탱크(110) 내부의 기체가 상기 피스톤(130)에 압력을 가하여 상기 피스톤(130)을 가속시킬 수 있다. 또한, 상기 실린더(120) 내의 공기 압축으로 상기 피스톤(130)을 정지시킬 수 있다. 또한, 상기 피스톤(130)이 후퇴하면, 상기 피스톤(130)의 후퇴한 부피만큼 상기 압력탱크(110)의 압력이 높아질 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 실린더커버(140)는 상기 실린더(120) 내부의 압력을 차단하도록 상기 압력탱크(110) 일단에 결합되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 유압브레이크(141)가 구비될 수 있다. 상기 실린더커버(140) 중앙에는 관통공이 마련될 수 있고, 상기 관통공에는 상기 피스톤로드(133)가 관통될 수 있다. 상기 관통공 내면에는 다수의 오링홈(O)이 마련될 수 있다. 상기 유압브레이크(141)는 통상적인 유압을 사용하여 브레이크를 작동하는 제동장치를 의미한다.
커버볼트(150)는 상기 실린더(120) 및 실린더커버(140)를 결합할 수 있다.
개방구(160)는 상기 실린더(120) 일단에 마련되고, 상기 실린더(120) 내부 및 압력탱크(110) 내부 기체의 통로 역할을 할 수 있다. 상기 개방구(160)는 도 5에서 자세히 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 개방구를 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 개방구(160)는 상기 격벽 하단에 기설정된 거리 이격되어 방사형으로 다수 개 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 공기조절구(170)는 상기 실린더(120) 타단에 마련되어 상기 실린더(120) 공기량을 조절할 수 있다. 상기 공기조절구(170)를 통해 공기의 양을 조절하여 상기 실린더(120)에 가해지는 큰 충격을 완화시킬 수 있다.
주입구(180)는 상기 압력탱크(110) 내부에 기체를 주입하도록 마련될 수 있다.
압력계(190)는 상기 압력탱크(110) 일지점 및 실린더(120) 일지점에 마련되어 상기 압력탱크(110) 및 실린더(120) 내부 압력을 각각 측정할 수 있다.
이하에서는 다시 도 1 내지 도 7을 참고하여, 본 발명인 진공 가감속 밸브(100)의 동작을 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브에 와이어를 설치한 모습을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브로 함재기를 감속시키는 모습을 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브(100)를 사용하여 함재기(A)를 사출하는 방법을 설명한다.
공기조절구(170)를 열어놓고 로드헤드(134)에 와이어(W)를 건 후, 감속기를 사용하여 상기 로드헤드(134)를 상기 진공 가감속 밸브(100)의 1/2 지점까지 서서히 잡아당길 수 있다. 그에 따라 상기 공기조절구(170)를 통해 외부의 공기가 실린더(120) 내부로 빨려들어갈 수 있다. 상기 실린더(120) 내부의 압력은 대기압과 같아질 수 있다. 다음으로, 상기 공기조절구(170)를 밀봉할 수 있다. 피스톤로드(133)를 피스톤방지턱(130) 하단면이 실린더커버 상단면(140-1)에 닿도록 당기고, 상기 실린더(120) 압력계(190)로 상기 실린더(120) 내의 진공도를 체크한 후, 주입구(180)를 통해 설정압력의 기체를 주입하면 피스톤상단부 하단면(131-1)에 압력이 가해져, 피스톤(130)이 압력탱크(110) 상부로 전진하게 되고, 상기 실린더(120) 내부 공기는 상기 주입구(180)를 통해 주입한 기체의 압력만큼 압축될 수 있다. 다시 상기 로드헤드(140)에 걸린 와이어(W)를 사용해 피스톤방지턱(132)이 실린더커버 상단면(140-1)에 닿도록 당기면, 상기 실린더(120) 내부의 압력은 기존에 넣어둔 대기압의 공기 부피가 늘어나 진공 상태를 유지할 수 있다. 진공상태가 유지되며 상기 실린더(120) 내부의 기체가 상기 압력탱크(110) 내부로 유입되어 상기 압력탱크(110) 내부의 압력은 높아질 수 있다. 이 때, 유압브레이크(141)의 잠금 상태를 유지한 후, 상기 로드헤드(134)에 함재기(A)의 고리를 걸고, 상기 유압브레이크(141)를 해제하게 되면, 상기 피스톤상단부 하단면(131-1)에 가해지는 압력과 상기 실린더(120) 내부의 진공복귀력으로 상기 피스톤(130)은 순간적으로 전진할 수 있다. 그와 동시에 상기 실린더(120) 내부의 공기가 압축되면서 상기 피스톤(130)은 정지하게 된다. 상기 압력탱크(110) 내부의 압력을 더 높이게 되면 보다 큰 힘으로 상기 피스톤(130)을 빠르게 가속시킬 수 있다. 또한, 공기조절구(170)를 통해 상기 실린더(120) 내부의 공기량과 상기 압력탱크(110) 기체의 압력을 조절하여 상기 피스톤(130) 전진 시 충격을 조절할 수 있다. 상기 로드헤드(134)를 당겼다가 놓는 과정을 반복하면 상기 함재기(A)를 1~2분 안에 사출시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브(100)를 사용하여 함재기(A)를 감속시키는 방법을 설명한다.
함재기(A)를 감속시키는 방법은 위의 함재기(A) 사출 방법과 준비 과정과 동일하게 마련될 수 있다. 상기 피스톤(130)이 닫힌 상태에서 상기 로드헤드(134)에 와이어(W)를 걸어 도 6에 도시된 바와 같이, 도르래(P)와 함께 항공모함 갑판 위에 설치할 수 있다. 갑판에 착륙하여 빠른 속도로 달리는 함재기(A)는 설치된 와이어(W)에 고리를 걸어 상기 와이어(W)에 강한 힘을 가하게 되고(도 7에 도시된 화살표는 함재기(A)의 착륙 방향을 나타냄), 상기 실린더(120) 내부 진공의 힘과 상기 피스톤상단부 하단면(131-1)에 가해지는 압력으로 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤로드(133)는 상기 실린더(120) 외부로 전진할 수 있다. 상기 로드헤드(134)의 당기는 힘으로 함재기(A)가 멈추게 되면, 상기 유압브레이크(141)로 상기 로드헤드(134)를 잡아 정지시킬 수 있다. 다음으로, 고리를 풀고, 상기 유압브레이크(141)를 놓게 되면, 상기 피스톤(130)은 원위치하게 되고, 다른 조치없이 간단히 상기 진공 가감속 밸브(100)를 반복하여 사용할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따르면, 피스톤로드를 잡아당기는 에너지 비용만 필요하여 비용이 적게 들고, 항공모함의 짧은 활주로에 적용하여 함재기를 사출, 감속시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 진공 가감속 밸브는, 압력탱크에 주입한 기체를 반복하여 사용할 수 있고, 함재기를 1~2분 내로 간단하게 사출할 수 있는 효과를 가진다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일 실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일 실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 진공 가감속 밸브
110: 압력탱크
120: 실린더
130: 피스톤
131: 피스톤상단부
131-1: 피스톤상단부 하단면
132: 피스톤방지턱
133: 피스톤로드
134: 로드헤드
140: 실린더커버
140-1: 실린더커버 상단면
141: 유압브레이크
150: 커버볼트
160: 개방구
170: 공기조절구
180: 주입구
190: 압력계
A: 함재기
O: 오링/오링홈
P: 도르래
W: 와이어

Claims (5)

  1. 고압의 기체를 저장하는 압력탱크(110);
    상기 압력탱크(110) 내부에 마련되고, 진공상태로 유지되는 실린더(120);
    상기 실린더(120) 내부를 전진, 후퇴하는 피스톤(130);
    상기 실린더(120) 내부의 압력을 차단하도록 상기 압력탱크(110) 일단에 결합되고, 유압브레이크(141)가 구비되는 실린더커버(140);
    상기 실린더(120) 및 실린더커버(140)를 결합하는 커버볼트(150);
    상기 실린더(120) 일단에 마련되고, 상기 실린더(120) 내부 및 압력탱크(110) 내부 기체의 통로가 되는 개방구(160);
    상기 실린더(120) 타단에 마련되어 상기 실린더(120) 공기량을 조절하는 공기조절구(170);
    상기 압력탱크(110) 내부에 기체를 주입하도록 마련되는 주입구(180); 및
    상기 압력탱크(110) 일지점 및 실린더(120) 일지점에 마련되어 상기 압력탱크(110) 및 실린더(120) 내부 압력을 각각 측정하는 압력계(190);
    를 포함하는 진공 가감속 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤(130)은,
    상기 실린더(120) 내부에 마련되고, 상기 실린더(120) 내부 직경과 동일한 직경을 가지는 피스톤상단부(131);
    상기 피스톤상단부(131) 일단에 연장되는 원통 형상의 피스톤방지턱(132);
    상기 피스톤방지턱(132) 일단에 연장되는 장방형의 피스톤로드(133); 및
    상기 피스톤로드(133) 일단에 돌출되어 마련되는 로드헤드(134);
    를 포함하는 진공 가감속 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피스톤로드(133)를 당겨서 상기 실린더(120) 내부를 진공 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 진공 가감속 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력탱크(110) 내부의 기체가 상기 피스톤(130)에 압력을 가하여 상기 피스톤(130)을 가속시키고, 상기 실린더(120) 내의 공기 압축으로 상기 피스톤(130)을 정지시키는 것을 특징으로 하는 진공 가감속 밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피스톤(130)이 후퇴하면, 상기 피스톤(130)의 후퇴한 부피만큼 상기 압력탱크(110)의 압력이 높아지는 것을 특징으로 하는 진공 가감속 밸브.
KR1020220180662A 2022-12-21 진공 가감속 밸브 KR20240098681A (ko)

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