KR101810770B1 - Device for controlling trust - Google Patents

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Abstract

본 발명은 추력제어 장치에 관한 것으로, 가스발생기와 추력노즐(130a,130b) 사이에 설치되며, 상기 가스발생기에서 공급되는 작동유체를 상기 추력노즐(130a,130b)로 공급시 추력을 제어하도록 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용한 유로(121)가 형성되는 유체밸브(120)를 포함한다.
본 발명은 소형화 및 경량화가 가능하고 복잡한 제어 알고리즘 없이 정밀한 추력제어가 가능한 이점이 있다.The present invention relates to a thrust control apparatus and a thrust control apparatus which are installed between a gas generator and thrust nozzles 130a and 130b and are adapted to control a thrust force when a working fluid supplied from the gas generator is supplied to the thrust nozzles 130a and 130b. And a fluid valve 120 in which a flow path 121 to which a Coanda effect of the fluid is applied is formed.
The present invention is advantageous in that it can be downsized and lightweight, and precise thrust control can be performed without complicated control algorithms.

Description

추력제어 장치{DEVICE FOR CONTROLLING TRUST}[0001] DEVICE FOR CONTROLLING TRUST [0002]

본 발명은 추력제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형화 및 경량화가 가능하고 정밀한 추력제어가 가능한 추력제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thrust force control apparatus, and more particularly, to a thrust force control apparatus capable of downsizing and lightening and capable of precise thrust control.

기존의 추력기 제품은 대부분 추력을 제어하기 위하여 셔터, 핀틀 등을 활용하여 노즐목 면적을 직접 제어하는 방식을 사용한다.Conventional thruster products use a method of directly controlling nozzle neck area using shutters, pintles, etc. to control thrust.

그리고 측추력기 등 추력기를 활용한 유도탄의 위치 또는 자세 제어용 장치는 추력을 제어하기 위한 밸브에 유압식 또는 전기식 구동기를 주로 적용하고 있다. 이 유압식/전기식 구동기의 경우에는 추력을 발생시키는 고온/고압의 유체를 직접 제어하는 방식으로, 추력의 크기에 비례하여 상당히 큰 제어력이 필요하므로 추력제어를 위한 구동기의 크기가 비대해지게 된다.In addition, a hydraulic or electric actuator is mainly applied to the valve for controlling the thrust, such as a thruster or the like. In the case of the hydraulic / electric actuator, a high-temperature / high-pressure fluid for generating a thrust is directly controlled. Since a considerably large control force is required in proportion to the magnitude of the thrust, the size of the actuator for thrust control becomes uneven.

특히, 고체 추진제를 사용하는 경우에는 2개 이상의 추력 발생 노즐을 적용할 때 모든 노즐을 통과하는 유체 유량의 합이 설계된 기준을 유지할 수 있도록 제어되어야만 이상작동의 위험을 방지할 수 있다. 이때 각각의 노즐에 밸브를 설치하고 제어하는 방식은 모든 노즐 목면적을 유지하면서 원하는 방향의 추력을 발생시키는 복잡한 제어 알고리즘이 필요하게 되므로 제어 난이도가 높아지는 문제가 있다.In particular, in the case of using a solid propellant, the risk of abnormal operation can be prevented only when two or more thrust generating nozzles are applied so that the sum of the fluid flow rates through all the nozzles can be controlled so as to maintain the designed standard. In this case, a method of installing and controlling a valve in each nozzle requires a complicated control algorithm that generates thrust in a desired direction while maintaining the nozzle area, thereby increasing control difficulty.

한국등록특허 제1571493호(명칭: 유도탄 자세 및 궤도제어 추력기의 핀틀구동장치, 공고일자:2015.11.24)Korean Registered Patent No. 1571493 (Title: Pintle drive device of missile propulsion and orbit control thruster, date of announcement: Nov. 21, 2015)

본 발명의 목적은 소형화 및 경량화가 가능하고 복잡한 제어 알고리즘 없이 정밀한 추력제어가 가능하도록 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용하는 추력제어 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thrust control apparatus that applies a coanda effect of a fluid so that it can be downsized and lightweight, and precise thrust control is possible without complicated control algorithms.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 가스발생기와 추력노즐 사이에 설치되며, 상기 가스발생기에서 공급되는 작동유체를 상기 추력노즐로 공급시 추력을 제어하도록 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용한 유로가 형성되는 유체밸브를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a method for controlling a thrust force of a thrust nozzle, which is installed between a gas generator and a thrust nozzle, And a fluid valve in which a flow path to which a Coanda effect is applied is formed.

상기 추력노즐은 상기 유체밸브의 후단의 동일 축상에 대향되게 설치되는 한 쌍으로 구성되어, 상기 각각의 추력노즐을 통하여 발생하는 추력의 발생시간을 분배 제어하도록 한다.The thrust nozzles are configured to be opposed to each other on the same axis of the rear end of the fluid valve, and the generation time of thrust generated through each thrust nozzle is controlled to be distributed.

상기 유체밸브는 상기 유로 상에 상기 유로의 직경을 줄였다가 크게 만드는 벤츄리가 형성된다.The fluid valve has a venturi that reduces the diameter of the flow path on the flow path and enlarges the flow path.

상기 유로는, 상기 벤츄리 이후에 작동유체 흐름이 일측 및 반대되는 타측으로 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면과 상기 경사면에서 각각 연장되며 상기 추력노즐과 각각 연결되는 한 쌍의 후방 유로를 포함한다.The flow path includes a pair of inclined surfaces from which the working fluid flow can be separated to one side and the other side after the venturi, and a pair of rear flow paths each extending from the inclined surface and connected to the thrust nozzles, respectively.

상기 한 쌍의 후방 유로는 상기 벤츄리 근처에서 분기된다.The pair of rear flow paths are branched near the venturi.

상기 벤츄리와 상기 경사면 사이에 상기 유로 방향으로 제어유체를 공급하도록 상기 유로를 향하여 90도를 이루고 서로 마주보고 있는 한 쌍의 제어유체 노즐부가 형성된다.A pair of control fluid nozzle portions facing each other at an angle of 90 degrees toward the flow path are formed between the venturi and the inclined surface so as to supply the control fluid in the flow direction.

상기 작동유체가 상기 벤츄리를 통과하는 유량을 제어하도록 상기 벤츄리 보다 앞에 상기 유로에 제어유체를 공급하기 위한 제어유체 공급부가 형성된다.And a control fluid supply portion for supplying a control fluid to the flow passage is formed in front of the venturi to control the flow rate of the working fluid through the venturi.

상기 제어유체는 상기 가스발생기에서 발생하는 작동유체 일부를 우회 노즐로 연결하여 공급받는다.The control fluid is supplied by connecting a part of the working fluid generated in the gas generator to the bypass nozzle.

작동유체가 흐르는 유로가 형성된 유체밸브와 상기 유로 상에 형성된 벤츄리와 상기 유로 상에서 상기 벤츄리 이후에 형성되며 상기 벤츄리를 통과한 작동유체의 흐름이 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면과 상기 한 쌍의 경사면 중 원하는 경사면 방향으로 작동유체의 흐름이 생성되도록 상기 벤츄리와 상기 경사면 사이에 형성되어 상기 작동유체에 제어유체를 공급하는 한 쌍의 제어유체 노즐부를 포함한다.A pair of inclined planes formed on the flow path on the flow path after the venturi and through which the flow of the working fluid passing through the venturi can be separated, And a pair of control fluid nozzle portions formed between the venturi and the inclined surface so as to supply a control fluid to the working fluid so as to generate a flow of the working fluid in a desired slope direction.

상기 유체밸브의 후단의 동일 축상에 대향되게 설치되는 한 쌍의 추력노즐을 포함한다.And a pair of thrust nozzles provided on the same axis of the rear end of the fluid valve so as to face each other.

작동유체가 상기 벤츄리를 통과하는 유량을 제어하도록 상기 벤츄리 보다 앞에 상기 유로에 제어유체를 공급하기 위한 제어유체 공급부가 형성된다.A control fluid supply portion for supplying a control fluid to the flow passage is formed in front of the venturi to control the flow rate of the working fluid through the venturi.

상기 한 쌍의 제어유체 노즐부 중 제어유체를 공급하는 제어유체 노즐부를 선택하는 방식으로 추력을 제어한다.And a control fluid nozzle portion for supplying a control fluid among the pair of control fluid nozzle portions is selected to control thrust.

본 발명은 추력제어를 위해서 추력발생 작동유체를 직접 제어하는 것이 아닌 작동유체 대비 1/10 수준의 유량으로 유체밸브에 공급되는 제어유체의 흐름을 제어함으로써 전체 추력을 제어한다. 따라서 종래의 유압식/전기식 구동기를 사용하는 추력제어 장치에 비해 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다. The present invention controls the entire thrust by controlling the flow of the control fluid supplied to the fluid valve at a flow rate of 1/10 of the working fluid rather than directly controlling the thrust generating working fluid for thrust control. Therefore, it is possible to make the throttle control device smaller in size and lighter in weight as compared with a thrust control device using a conventional hydraulic / electric actuator.

또한, 본 발명은 유체의 코안다 효과를 적용한 유로 및 한 쌍으로 이루어진 추력노즐을 활용하여 각 추력노즐의 추력 발생시간을 적절히 분배/제어함으로써 정밀한 추력제어가 가능하다. 따라서 추력제어의 신뢰성을 높이는 효과를 기대할 수 있다.Further, the present invention can precisely control the thrust force by appropriately distributing / controlling the thrust generation time of each thrust nozzle by utilizing the flow path applying the Coanda effect of the fluid and the pair of thrust nozzles. Therefore, the effect of increasing the reliability of thrust control can be expected.

또한, 본 발명은 작동유체의 유량을 일정수준으로 유지하는 것이 필요한 고체추진제를 이용한 추력제어 장치로 적용하기 용이한 효과가 있다.In addition, the present invention can be easily applied to a thrust control apparatus using a solid propellant, which is required to maintain a flow rate of a working fluid at a certain level.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 추력제어 장치를 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 추력제어 장치의 작동 상태를 보인 도면.
도 3은 추력이 발생하지 않는 중립상태를 보인 그래프.
도 4는 a 방향으로 일정시간 동안 추력이 발생하는 상태를 보인 그래프. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a thrust control apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing an operating state of a thrust control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a neutral state in which no thrust is generated.
4 is a graph showing a state in which a thrust is generated for a predetermined time in the direction a.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 추력제어 장치는, 가스발생기와 추력노즐 사이에 설치되며 가스발생기에서 공급되는 작동유체를 추력노즐로 공급시 추력을 제어하도록 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용한 유로가 형성되는 유체밸브를 포함한다.The thrust control device according to the present invention is provided between a gas generator and a thrust nozzle. The thrust control device includes a fluid for forming a passage through which a coanda effect of a fluid is applied to control a thrust force when a working fluid supplied from a gas generator is supplied to a thrust nozzle Valve.

추력제어 장치는 측추력기 등 추력기를 활용한 유도탄의 위치 또는 자세 제어용 장치에 적용될 수 있다.The thrust control device may be applied to a position or attitude control device of a missile using a thruster such as a side thrust device.

가스발생기는 고체 추진제의 연소에 의해 고온 고압의 연소가스가 발생하며, 이 고온 고압의 연소가스를 추력노즐(130a,130b)에 작동유체로 공급한다.The gas generator generates combustion gas of high temperature and high pressure by combustion of the solid propellant, and supplies the combustion gas of high temperature and high pressure to the thrust nozzles 130a and 130b as working fluid.

도 1에 도시된 바와 같이, 유체밸브(120)는 작동유체를 공급받는 선단의 작동유체 공급부(110)가 구비된다. 작동유체 공급부(110)는 가스발생기 후방과 연결되어 작동유체를 공급받을 수 있다. 작동유체 공급부(110)는 가스발생기에서 생성된 추력발생을 위한 작동유체를 유체밸브(120)로 공급하기 위한 유로(121)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the fluid valve 120 is provided with a working fluid supply part 110 at the front end to which a working fluid is supplied. The working fluid supply unit 110 may be connected to the rear of the gas generator to receive the working fluid. The working fluid supply part 110 has a flow path 121 for supplying a working fluid for generating a thrust generated in the gas generator to the fluid valve 120.

유체밸브(120)의 유로(121)는 일측이 작동유체 공급부(110)의 유로와 연통되고 타측이 추력노즐(130a,130b)과 연결된다. 유체밸브(120)에 형성되는 유로(121)는 작동유체가 흐르는 통로가 된다.One side of the flow path 121 of the fluid valve 120 communicates with the flow path of the working fluid supply unit 110 and the other side thereof is connected to the thrust nozzles 130a and 130b. The flow path 121 formed in the fluid valve 120 becomes a passage through which the working fluid flows.

유로(121) 상에 유로(121)의 직경을 서서히 줄였다가 서서히 크게 만드는 벤츄리(Orifice)가 형성된다. 벤츄리(122)는 작동유체가 추력노즐(130a,130b)까지 원활하게 공급될 수 있도록 한다.An orifice is formed on the flow path 121 to gradually reduce the diameter of the flow path 121 and gradually increase the diameter. The venturi 122 allows the working fluid to be smoothly supplied to the thrust nozzles 130a and 130b.

유로(121)는 벤츄리(122) 이후에 유체 흐름이 일측 및 반대되는 타측으로 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면(124a,124b)이 형성된다. The flow path 121 is formed with a pair of inclined surfaces 124a and 124b after the venturi 122 in which the fluid flow can be separated into one side and the other side opposite to each other.

한 쌍의 경사면(124a,124b)은 서로 대칭되게 형성되며 경사면(124a,124b) 부분에서 유로(121)는 두 개로 분기되어 각각 후술할 추력노즐(130a,130b)과 연결된다. 경사면(124a,124b) 부분에서 두 개로 분기되는 후방 유로(126a,126b)는 각각 일측과 반대되는 타측으로 연장되어 각 추력노즐(130a,130b)과 연결된다.The pair of inclined surfaces 124a and 124b are formed symmetrically with each other and the flow path 121 is branched into two portions on the inclined surfaces 124a and 124b to be connected to the thrust nozzles 130a and 130b to be described later. The rear flow paths 126a and 126b branched to the two inclined surfaces 124a and 124b extend to the other side opposite to the one side and are connected to the respective thrust nozzles 130a and 130b.

경사면(124a,124b)은 유체 흐름이 일측으로 분리될 수 있도록 하는 상부 경사면(124a)과 유체 흐름이 반대되는 타측으로 분리될 수 있도록 하는 하부 경사면(124b)으로 구분할 수 있다.The inclined surfaces 124a and 124b can be divided into an upper inclined surface 124a for separating the fluid flow to one side and a lower inclined surface 124b for separating the fluid flow to the opposite side.

경사면(124a,124b)은 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용하기 위한 것이다. 경사면(124a,124b)은 경사가 완만한 경사면일 수 있다.The slopes 124a and 124b are for applying the Coanda effect of the fluid. The slopes 124a and 124b may be inclined slopes.

유체의 코안다 효과는 유체가 경사면을 만나면 경사면에 흡착되어 경사면을 따라 흐르는 현상이다. 이는 유체가 에너지 소비가 가장 적은 방향으로 흐르려고 하는 경향으로 인해 발생한다. 따라서 경사면(124a,124b)을 이용하여 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있다. The Coanda effect of the fluid is a phenomenon in which the fluid is adsorbed on the slope when it meets the slope and flows along the slope. This is due to the tendency of the fluid to flow in the direction of least energy consumption. Therefore, the flow direction of the fluid can be controlled by using the inclined surfaces 124a and 124b.

한 쌍의 경사면(124a,124b)은 서로 대칭되게 형성되어 유량을 원하는 방향으로 제어하는 것이 용이하도록 한다.The pair of inclined surfaces 124a and 124b are formed symmetrically with respect to each other so that it is easy to control the flow rate in a desired direction.

한 쌍의 후방 유로(126a,126b)는 벤츄리(122) 근처에서 분기된다.A pair of rear flow paths 126a and 126b branch near the venturi 122. [

벤츄리(122)와 경사면(124a,124b) 사이에 작동유체를 밀어주는 제어유체 노즐부(123a,123b)가 형성된다. 제어유체 노즐부(123a,123b)는 도면상 상부와 하부에 대칭되게 한 쌍이 형성되어 벤츄리(122)를 통과하는 작동유체를 상부 경사면(124a) 또는 하부 경사면(124b) 방향으로 밀어 작동유체의 흐름 방향을 제어하게 된다. Control fluid nozzle portions 123a and 123b for pushing the working fluid between the venturi 122 and the slopes 124a and 124b are formed. The pair of control fluid nozzle parts 123a and 123b are symmetrically formed on the upper and lower sides of the drawing so that the working fluid passing through the venturi 122 is pushed toward the upper inclined surface 124a or the lower inclined surface 124b, Direction.

구체적으로, 제어유체 노즐부(123a,123b)는 벤츄리(122)와 경사면(124a,124b) 사이에 각각 유로 방향으로 제어유체를 공급하도록 유로를 향하여 90도를 이루고 서로 마주보고 있는 한 쌍으로 구성된다.Specifically, the control fluid nozzle portions 123a and 123b are formed as a pair of facing each other at an angle of 90 degrees toward the flow path so as to supply the control fluid in the flow direction between the venturi 122 and the inclined surfaces 124a and 124b do.

제어유체 노즐부(123a,123b)에서 유로(121)로 공급되는 제어유체는 가스발생기에서 발생하는 작동유체 일부를 우회 노즐로 연결하여 공급받을 수도 있고, 외부에서 별도의 유체를 공급받을 수도 있다.The control fluid supplied from the control fluid nozzle parts 123a and 123b to the flow path 121 may be supplied by connecting a part of the working fluid generated by the gas generator to the bypass nozzle or may receive a separate fluid from the outside.

제어유체 노즐부(123a,123b)에서 유로로 공급되는 제어유체의 압력은 특별히 한정하지 않고 제어유체 노즐부(123a,123b)를 통해 제어유체가 유로로 분사될 수 있는 수준이면 충분하다.The pressure of the control fluid supplied to the flow path from the control fluid nozzle parts 123a and 123b is not particularly limited and is sufficient if the control fluid can be injected into the flow path through the control fluid nozzle parts 123a and 123b.

제어유체 노즐부(123a,123b)는 유로(121)와 연결되는 부분의 출구 폭을 상대적으로 좁게 하여 제어유체가 작동유체를 밀어주는 힘이 커지도록 한다. 제어유체 노즐부(123a,123b)를 통해 공급되는 제어유체의 유량은 작동유체 유량 대비 1/10 수준일 수 있다.The control fluid nozzle portions 123a and 123b relatively narrow the outlet width of the portion connected to the flow path 121 to increase the force that the control fluid pushes the working fluid. The flow rate of the control fluid supplied through the control fluid nozzle portions 123a and 123b may be 1/10 of the flow rate of the working fluid.

유로(121)에 제어유체 공급부(125)가 더 구비된다. 제어유체 공급부(125)는 벤츄리(122)를 통과하는 유량을 제어하도록 유로(121) 상에 벤츄리(122) 보다 앞에 형성된다. 제어유체 공급부(125)는 유로(121)에 제어유체를 공급하여 벤츄리(122)를 통과한 작동유체의 유량을 보상하는 역할을 한다.A control fluid supply part 125 is further provided in the flow path 121. The control fluid supply part 125 is formed in front of the venturi 122 on the flow path 121 to control the flow rate through the venturi 122. [ The control fluid supply unit 125 supplies a control fluid to the flow path 121 to compensate the flow rate of the working fluid that has passed through the venturi 122.

제어유체 공급부(125)의 직경은 유로(121)의 직경에 비해 상대적으로 작다. 유로(121)로 공급되는 제어유체에 의해 유로를 흐르는 작동유체가 벤츄리(122)를 통과하는 유량이 제어될 수 있다.The diameter of the control fluid supply part 125 is relatively small in comparison with the diameter of the flow path 121. [ The flow rate of the working fluid flowing through the flow path through the venturi 122 can be controlled by the control fluid supplied to the flow path 121.

제어유체 공급부를 통한 제어유제 제어는 일반적인 3포트2웨이(3P2W) 밸브를 사용하게 되며, 1개의 제어유체 공급부에서 2개의 노즐부를 선택해서 연결할 수 있다.Controlled emulsion control through the control fluid supply unit uses a general 3-port 2-way (3P2W) valve, and two nozzle units can be selected and connected in one control fluid supply unit.

제어유체 공급부(125)에서 유로(121)로 공급되는 제어유체는 제어유체 노즐부(123a,123b)와 마찬가지로 가스발생기에서 발생하는 작동유체 일부를 우회 노즐로 연결하여 공급받을 수도 있고, 외부에서 별도의 유체를 공급받을 수도 있다.The control fluid supplied from the control fluid supply part 125 to the flow path 121 can be supplied by connecting a part of the working fluid generated in the gas generator with the bypass nozzle as in the control fluid nozzle parts 123a and 123b, Of the fluid.

본 실시예에서 제어유체는 가스발생기에서 발생하는 작동유체 일부를 우회 노즐로 연결하여 공급받는다. 이는 별도의 제어유체 공급장치를 필요로 하지 않아 추력제어 장치의 소형화 및 경량화를 가능하게 한다.In this embodiment, the control fluid is supplied by connecting a part of the working fluid generated in the gas generator to the bypass nozzle. This does not require a separate control fluid supply device, which makes it possible to reduce the size and weight of the thrust control device.

추력노즐(130a,130b)은 유체밸브(120)의 후단의 동일 축상에 대향되게 설치되는 한 쌍으로 구성된다. 추력노즐(130a,130b)은 벤츄리(122)와 근접한 경사면(124a,124b) 부분에서 두 개의 유로로 분기되는 각 후방 유로(126a,126b)와 연통된다. The thrust nozzles 130a and 130b are configured to be opposed to each other on the same axis of the rear end of the fluid valve 120. [ The thrust nozzles 130a and 130b are communicated with the respective rear flow paths 126a and 126b branched from the portions of the inclined surfaces 124a and 124b adjacent to the venturi 122 to the two flow paths.

각 후방 유로(126a,126b)는 벤츄리(122) 직경 대비 후단으로 갈수록 유로 직경이 서서히 넓어지는 형상으로 형성되어 작동유체의 원활한 흐름이 가능하도록 한다.Each of the rear flow paths 126a and 126b has a shape in which the diameter of the venturi 122 gradually increases from the diameter of the venturi 122 toward the rear end thereof, thereby enabling the smooth flow of the working fluid.

한 쌍의 추력노즐(130a,130b)은 유체밸브(120)의 후단 외주면의 일측 및 반대되는 타측에 직교하게 각각 연결된다. The pair of thrust nozzles 130a and 130b are connected to one side of the outer circumferential surface of the rear end of the fluid valve 120 and the opposite side of the outer circumferential surface of the fluid valve 120, respectively.

추력노즐(130a,130b)은 입구 유로 직경이 유체밸브(120)의 후방 유로(126a,126b) 직경이 대응되고 중간에서는 유로의 직경을 줄였다가 작동유체 출구를 향하여 유로의 직경이 서서히 커지는 형상이다. 이 경우 작동유체가 추력노즐(130a,130b) 중간 좁은 유로를 지나는 동안 유속이 증가하고 작동유체의 토출시에는 확산을 진행하여 추력 발생 효율을 증대시키게 된다. The thrust nozzles 130a and 130b have a shape in which the diameters of the inlet channels correspond to the diameters of the rear channels 126a and 126b of the fluid valve 120 and the diameters of the channels gradually decrease toward the outlet of the working fluid . In this case, the flow rate of the working fluid increases while passing through the middle narrow flow path of the thrust nozzles 130a and 130b, and diffusion of the working fluid is promoted to increase the thrust generation efficiency.

추력노즐(130a,130b)은 대향되게 한 쌍이 형성되어 각각의 추력노즐(130a,130b)을 통하여 발생하는 추력의 발생시간을 분배 제어할 수 있다. The pair of thrust nozzles 130a and 130b are formed so as to be opposed to each other and can control the generation time of the thrust generated through the respective thrust nozzles 130a and 130b.

이하 본 발명의 작용을 설명한다.The operation of the present invention will be described below.

본 발명의 실시예는 추력생성을 위한 작동유체가 흐르는 유로(121) 상에 벤츄리(122)를 형성하고, 벤츄리(122) 이후에 작동유체의 흐름이 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면(124a,124b)을 형성하며, 원하는 경사면(124a,124b) 방향으로 작동유체의 흐름이 생성될 수 있도록 벤츄리(122)와 경사면(124a,124b) 사이에 한 쌍의 제어유체 노즐부(123a,123b)를 구비한다. The embodiment of the present invention is characterized in that the venturi 122 is formed on the flow path 121 through which the working fluid for generating the thrust flows and a pair of inclined surfaces 124a, 124b and a pair of control fluid nozzle portions 123a, 123b between the venturi 122 and the slopes 124a, 124b so that a flow of working fluid can be generated in the direction of the desired slopes 124a, 124b Respectively.

제어유체 노즐부(123a,123b)는 벤츄리(122)를 통과하는 작동유체에 제어유체를 공급하여 작동유체의 흐름이 상부 경사면(124a) 또는 하부 경사면(124b)을 따라 흐르도록 하여 작동유체의 흐름을 제어할 수 있다.The control fluid nozzle portions 123a and 123b supply the control fluid to the working fluid passing through the venturi 122 to allow the flow of the working fluid to flow along the upper inclined surface 124a or the lower inclined surface 124b, Can be controlled.

이때, 제어유체의 필요 유량은 작동유체 유량의 1/10 수준으로 추력제어용 구동기의 필요 성능도 1/10 수준으로 줄일 수 있다.At this time, the required flow rate of the control fluid is 1/10 of the working fluid flow rate, and the required performance of the thrust control actuator can be reduced to 1/10 level.

상기한 바와 같이, 유체의 코안다 효과를 적용한 유로(121)를 형성하면 추력제어를 위해서 추력발생 작동유체를 직접 제어하는 것이 아닌 작동유체 대비 1/10 수준의 유량인 제어유체 흐름을 제어해서 전체 추력을 제어할 수 있다.As described above, when the flow path 121 to which the Coanda effect of the fluid is applied is formed, the thrust generating working fluid is not directly controlled for thrust control but the control fluid flow, which is a flow rate of 1/10 of the working fluid, The thrust can be controlled.

추력제어는 작동유체 공급부(110)로부터 제어유체 노즐부(123a,123b)로의 작동유체 흐름을 제어하는 3포트2웨이 밸브를 적용함으로써 구현될 수 있다. 3포트는 제어유체가 공급되는 노즐부 수(작동유체 공급부 및 한 쌍의 제어유체 노즐부)를 의미하며, 2웨이는 작동유체에 의해 추력이 생성되는 유로 출구 수(한 쌍의 추력노즐)를 의미한다.Thrust control can be implemented by applying a three-port two-way valve that controls the flow of working fluid from the working fluid supply part 110 to the control fluid nozzle parts 123a and 123b. 3 port means the number of nozzle parts (the working fluid supply part and the pair of control fluid nozzle parts) to which the control fluid is supplied, and the two ways indicate the number of flow outlets (a pair of thrust nozzles) it means.

이때, 제어유체 공급부(125) 및 제어유체 노즐부(123a,123b)를 유로 선단측에 구비함으로써 제어유체 공급을 위한 별도의 제어유체 공급장치가 필요 없게 된다.At this time, since the control fluid supply part 125 and the control fluid nozzle parts 123a and 123b are provided at the flow path distal end side, a separate control fluid supply device for supplying the control fluid is not needed.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예의 추력제어 장치의 작동을 설명하기로 한다.The operation of the thrust control apparatus of the embodiment of the present invention will be described with reference to Fig.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 작동유체를 유체밸브(120)로 공급하면서 제어유체 노즐부(123b)에서 제어유체를 공급하면 제어유체가 벤츄리(122)를 통과하는 작동유체를 상부 경사면(124a) 방향으로 밀어주게 되고 유체의 코안다 효과에 의해 작동유체가 상부 경사면(124a)을 따라 흐르게 되어 일측 추력노즐(130a) 방향으로 추력이 발생하게 된다. As shown in FIG. 2A, when the control fluid is supplied from the control fluid nozzle portion 123b while supplying the working fluid to the fluid valve 120, the control fluid moves the working fluid passing through the venturi 122 to the upper portion The working fluid is caused to flow along the upper inclined surface 124a by the coanda effect of the fluid, and thrust is generated in the direction of the one-side thrust nozzle 130a.

그리고 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 작동유체를 유체밸브(120)로 공급하면서 제어유체 노즐부(123a)에서 제어유체를 공급하면 제어유체가 벤츄리(122)를 통과하는 작동유체를 하부 경사면(124b) 방향으로 밀어주게 되고 작동유체가 유체의 코안다 효과에 의해 하부 경사면(124b)을 따라 흐르게 되어 타측 추력노즐(130b) 방향으로 추력이 발생하게 된다. As shown in Fig. 2 (b), when the control fluid is supplied from the control fluid nozzle portion 123a while supplying the working fluid to the fluid valve 120, the control fluid passes through the working fluid passing through the venturi 122 And the working fluid flows along the lower inclined surface 124b due to the coanda effect of the fluid, so that thrust is generated in the direction of the other thrust nozzle 130b.

상기와 같은 추력제어 방법은 추력의 크기를 제어하는 것이 아니라 추력을 발생시키는 제어유체 노즐부(123a,123b)를 선택하는 방식으로 추력을 제어하게 된다. The thrust control method as described above controls the thrust by selecting the control fluid nozzle units 123a and 123b for generating thrust instead of controlling the thrust force.

즉, 기존의 노즐목 면적을 제어하는 것이 아니라 추력을 발생시키는 추력노즐(130a,130b)을 선택하게 되므로 추력노즐(130a,130b) 통과 유량을 원하는 수준으로 유지하는 것이 용이해지고 추력제어 및 유량제어의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. That is, since thrust nozzles 130a and 130b generating thrust are selected instead of controlling the existing nozzle neck area, it is easy to maintain a desired flow rate through the thrust nozzles 130a and 130b, and thrust control and flow control It is possible to increase the reliability of the apparatus.

또한, 유체밸브(120)는 제어유체 공급부(125)에서 작동유체가 통과하는 유로(121)상에 제어유체를 공급하여 빠른 반응속도를 가진다. 따라서 동일 축상에 반대방향으로 추력이 발생하도록 설치된 한 쌍의 추력노즐(130a,130b)을 사용하여 각각의 추력노즐(130a,130b) 발생시간을 적절히 분배 제어함으로써 정밀한 추력 제어가 가능하다. In addition, the fluid valve 120 has a rapid reaction rate by supplying the control fluid on the flow path 121 through which the working fluid passes in the control fluid supply part 125. Therefore, precise thrust control is possible by appropriately distributing and controlling the generation times of the respective thrust nozzles 130a and 130b by using a pair of thrust nozzles 130a and 130b installed to generate thrust in the opposite direction on the same axis.

도 3에는 추력이 발생하지 않는 중립상태를 보인 그래프가 도시되어 있고, 도 4에는 a 방향으로 일정시간 동안 추력이 발생하는 상태를 보인 그래프가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에서 a 방향은 도 1의 123b 제어유체 노즐부에서 유로 방향으로 제어유체가 공급되는 도 2의 (a) 상태에 해당하고, 도 3 및 도 4에서 b 방향은 도 1의 123a 제어유체 노즐부에서 유로 방향으로 제어유체가 공급되는 도 2의 (b) 상태에 해당한다.FIG. 3 is a graph showing a neutral state in which no thrust is generated, and FIG. 4 is a graph showing a state in which a thrust is generated for a predetermined time in the direction a. 3 and 4 correspond to the state of FIG. 2 (a) in which the control fluid is supplied from the control fluid nozzle portion 123b of FIG. 1 in the flow direction, and the direction b in FIGS. 3 and 4 corresponds to the state of 123a And corresponds to the state (b) of Fig. 2 in which the control fluid is supplied in the flow direction from the control fluid nozzle portion.

도 3에 도시된 바와 같이, a,b 방향으로 추력을 짧은 주기로 반복 발생시킬 경우 추력이 발생하지 않는 중립상태가 되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 한쪽 방향의 추력 발생시간(펄스폭)을 늘리게 되면 원하는 방향으로 추력을 발생시키게 된다. As shown in FIG. 3, when the thrust is repeatedly generated in the directions a and b in a short cycle, the thrust does not occur and the thrust is generated in a neutral state. As shown in FIG. 4, If it is increased, thrust is generated in the desired direction.

고체 추진제를 사용하는 가스발생기의 경우 한 번 점화되면 연소를 중단할 수 없다. 그러나 유도탄이 잘 날아가고 있어서 제어추력을 발생시킬 필요가 없는 경우도 있는데, 이처럼 제어추력 발생이 필요없는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, a,b 방향으로 추력을 짧은 주기로 반복 발생시켜 추력이 발생하지 않는 중립상태로 유지시킬 수 있다.Gas generators using solid propellants can not stop combustion once they are ignited. However, there is a case where it is not necessary to generate the control thrust due to the good flying nature of the guide gun. When the control thrust generation is not necessary, as shown in FIG. 3, the thrust is repeatedly generated in a and b directions in a short cycle, It can be maintained in a neutral state.

이와 같이, 추력 발생시간(펄스폭)을 적절히 분배/제어함으로써 원하는 방향으로 발생하는 추력의 크기를 제어할 수 있다. In this manner, the magnitude of the thrust generated in a desired direction can be controlled by suitably distributing / controlling the thrust generation time (pulse width).

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but may be defined by the scope of the claims, and those skilled in the art may make various modifications and alterations within the scope of the claims It is self-evident.

110: 작동유체 공급부 120: 유체밸브
121: 유로 122: 벤츄리
123a,123b: 제어유체 노즐부 124a,124b: 경사면
125: 제어유체 공급부 126a,126b: 후방 유로
130a,130b: 추력노즐110: working fluid supply part 120: fluid valve
121: Euro 122: Venturi
123a and 123b: control fluid nozzle parts 124a and 124b:
125: Control fluid supply part 126a, 126b:
130a, 130b: Thrust nozzle

Claims (12)

가스발생기와 추력노즐 사이에 설치되며,
상기 가스발생기에서 공급되는 작동유체를 상기 추력노즐로 공급시 추력을 제어하도록 유체의 코안다 효과(Coanda effect)를 적용한 유로가 형성되는 유체밸브를 포함하고,
상기 유로 상에는 상기 유로의 직경을 줄였다가 크게 만드는 벤츄리가 형성되어 있으며,
상기 벤츄리를 통과하는 작동유체의 유량을 보상하기 위해 상기 벤츄리보다 앞에 형성되어 상기 유로에 제어유체를 공급하는 제어유체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.A gas generator disposed between the gas generator and the thrust nozzle,
And a fluid valve in which a flow path applying a coanda effect of fluid is formed to control a thrust force when supplying a working fluid supplied from the gas generator to the thrust nozzle,
A venturi for reducing the diameter of the flow path is formed on the flow path,
And a control fluid supply unit formed in front of the venturi to supply a control fluid to the flow path to compensate a flow rate of a working fluid passing through the venturi. 청구항 1에 있어서,
상기 추력노즐은 상기 유체밸브의 후단의 동일 축상에 대향되게 설치되는 한 쌍으로 구성되어, 각각의 추력노즐을 통하여 발생하는 추력의 발생시간을 분배 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the thrust nozzle is constituted by a pair of opposed to each other on the same axis of the rear end of the fluid valve so as to control the generation time of the thrust generated through each thrust nozzle. 삭제delete 청구항 2에 있어서,
상기 유로는, 상기 벤츄리 이후에 작동유체 흐름이 일측 및 반대되는 타측으로 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면과
상기 경사면에서 각각 연장되며 상기 추력노즐과 각각 연결되는 한 쌍의 후방 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치. The method of claim 2,
Wherein the flow path includes a pair of inclined surfaces in which a working fluid flow after the venturi can be separated into one side and the other side,
And a pair of rear flow paths extending from the inclined surfaces and connected to the thrust nozzles, respectively. 청구항 4에 있어서,
상기 한 쌍의 후방 유로는 상기 벤츄리 근처에서 분기되는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.The method of claim 4,
And the pair of rear flow paths are branched near the venturi. 청구항 4에 있어서,
상기 벤츄리와 상기 경사면 사이에 상기 유로 방향으로 제어유체를 공급하도록 상기 유로를 향하여 90도를 이루고 서로 마주보고 있는 한 쌍의 제어유체 노즐부가 형성된 것을 특징으로 하는 추력제어 장치. The method of claim 4,
And a pair of control fluid nozzle parts facing each other at an angle of 90 degrees toward the flow path so as to supply the control fluid in the flow direction between the venturi and the inclined surface. 삭제delete 청구항 6에 있어서,
상기 제어유체는 상기 가스발생기에서 발생하는 작동유체 일부를 우회 노즐로 연결하여 공급받는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.The method of claim 6,
Wherein the control fluid is supplied by connecting a part of a working fluid generated in the gas generator to a detour nozzle. 작동유체가 흐르는 유로가 형성된 유체밸브;
상기 유로 상에 형성된 벤츄리;
상기 유로 상에서 상기 벤츄리 이후에 형성되며 상기 벤츄리를 통과한 작동유체의 흐름이 분리될 수 있는 한 쌍의 경사면; 및
상기 한 쌍의 경사면 중 원하는 경사면 방향으로 작동유체의 흐름이 생성되도록 상기 벤츄리와 상기 경사면 사이에 형성되어 상기 작동유체에 제어유체를 공급하는 한 쌍의 제어유체 노즐부를 포함하고,
상기 벤츄리를 통과하는 작동유체의 유량을 보상하기 위해 상기 벤츄리보다 앞에 형성되어 상기 유로에 제어유체를 공급하는 제어유체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.A fluid valve having a flow path through which a working fluid flows;
A venturi formed on the flow path;
A pair of inclined surfaces formed on the flow path after the venturi and through which the flow of the working fluid passing through the venturi can be separated; And
And a pair of control fluid nozzle portions formed between the venturi and the inclined surface so as to supply a control fluid to the working fluid so that a flow of the working fluid is generated in a desired inclination direction among the pair of inclined surfaces,
And a control fluid supply unit formed in front of the venturi to supply a control fluid to the flow path to compensate a flow rate of a working fluid passing through the venturi. 청구항 9에 있어서,
상기 유체밸브의 후단의 동일 축상에 대향되게 설치되는 한 쌍의 추력노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.The method of claim 9,
And a pair of thrust nozzles disposed opposite to the same axis on a rear end of the fluid valve. 삭제delete 청구항 9에 있어서,
상기 한 쌍의 제어유체 노즐부 중 제어유체를 공급하는 제어유체 노즐부를 선택하는 방식으로 추력을 제어하는 것을 특징으로 하는 추력제어 장치.The method of claim 9,
Wherein the thrust is controlled by selecting a control fluid nozzle portion for supplying a control fluid among the pair of control fluid nozzle portions.
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