Development of Hydrazine Thruster Latching Valve

하이드라진 추력기 래칭 밸브 개발

Latching valves are operated like solenoid valves by open/close command and they maintain final open or close commend without electric power source, so they are widely used in propulsion system of satellite and launch vehicle requiring reliability and being subject of restriction of power. This paper present design and test procedure of latching valve using permanent magnet polarized solenoid, which is developed for 45N Hydrazine propulsion system, to estimate feasibility of design and manufacture of latching valve.

발사체 자세제어용 추력기로 하이드라진 단일 추진제 방식이 널리 적용되며, 발사체 자세제어용 추력기 시스템은 신뢰성을 높이는 것이 중요한 요구조건의 하나다. 이를 위해 추력기 시스템에서 연료저장 탱크로부터 공급되는 하이드라진을 추력기들로 공급 또는 차단하는 밸브로 래칭 밸브를 적용한다. 래칭 밸브를 적용함으로서 밸브의 특성상 전원이 공급되지 않을 경우에도 공급(열림) 또는 차단(닫힘)의 상태를 계속하여 유지할 수 있으므로 여러 경우에 있어 신뢰성 있게 사용할 수 있다. 즉 래칭 밸브는 개폐명령에 대하여 솔레노이드 밸브와 같이 동작함과 아울러, 전원이 꺼진 상태에서도 마지막 작동 상태를 유지할 수 있는 기능이 추가된 형태이며, 이러한 래칭 메커니즘을 구현하기 위해서는 적절한 메커니즘이 구현되어야 한다. 본 논문에서는 45N급 하이드라진 래칭 밸브의 개발을 목표로 지상시험용 래칭 밸브의 설계 및 시험내용을 기술하였다. 밸브를 구성하기 위한 기본 구성품과 래칭 기능을 위한 메커니즘 등을 제시하였으며, 특히 밸브의 래칭 기능을 구현하기 위한 메커니즘으로 판스프링을 이용한 기계식 방식이 아닌 영구자석을 활용한 자기잠금 방식에 대해 상세하게 기술하였다. 또한 기밀시험, 작동시험, 사이클 시험 등을 통해 개발된 래칭 밸브의 설계요구 조건 부합여부를 확인하였으며, 본 하이드라진 추력기 시스템 래칭 밸브 시제품 개발을 통해 추력기의 국산화 개발 안정성 향상할 수 있었다.