Tom Stanton의 초음속 트레뷰셋, 중력만으로 음속 돌파

40kg 추의 낙하 에너지만으로 4g 발사체를 시속 776마일(346.4m/s) 까지 가속해 순수 중력식 트레뷰셋 최초로 음속을 넘어섬 자유낙하의 속도 한계는 3:1 도르래 시스템과 직경이 달라지는 드럼으로 보완해, 초기 토크와 후반 회전 속도를 모두 확보함 116g의 탄소섬유 암, 축 근처에서 풀리는 슬링, 수 밀리초 안에 작동하는 스프링식 해제 장치로 무게·강성·방출 시점을 조율함 10kg 시험에서는 1,248rpm·시속 394마일·효율 43.7%를 기록했지만, 40kg 초기 시험은 음속에 51마일 못 미쳤고 50kg에서는 걸쇠가 파손됨 발사체와 드럼을 조정한 최종 시험에서 암이 2,342rpm으로 회전했으며, 1.94m를 5.6ms 만에 이동한 발사체와 현장의 파열음·메아리로 음속 돌파를 확인함 중력식 트레뷰셋의 속도 한계 중세 트레뷰셋은 무거운 추를 들어 올렸다가 낙하시켜 레버와 슬링을 거쳐 더 가벼운 발사체에 에너지를 전달하는 장치임 중력가속도는 9.81m/s²이며, 물체를 2m 높이에서 떨어뜨리면 지면에 약 6m/s로 도달함 추의 질량을 늘려도 낙하 속도는 같기 때문에 일반적인 암 구조는 초기 토크가 커져도 최종 속도를 충분히 높이기 어려움 가변 드럼과 도르래 구동계 Stanton은 평형추를 매단 3:1 도르래 시스템으로 속도 한계를 보완함 초기에는 드럼의 큰 직경 부분이 암에 강한 힘을 전달함 로프가 풀릴수록 작은 직경 부분이 회전 속도를 크게 높임 드럼을 재설계해 추를 최대 1.9m까지 들어 올리고, 이전 설계보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 함 116g 탄소섬유 암 회전 암에는 낮은 무게와 높은 강성이 모두 필요해 탄소섬유를 사용함 자체 제작 CNC 밀로 가공하면서 HEPA 진공청소기와 물 분사로 탄소섬유 분진을 억제함 완성된 암의 무게는 116g임 응력 시험과 여러 3D 프린팅 시제품에서 슬링 압력으로 암이 좌굴되는 문제가 확인됨 인장력이 걸리는 쪽의 재료를 덜어냄 반대쪽을 강화하고 추가 버팀대를 설치함 알루미늄 허브로 암과 짧은 카운터 암을 연결해 회전부의 균형을 맞춤 슬링과 해제 장치 발사체는 축 가까이에서 출발해 슬링에 단단히 감긴 뒤 적절한 순간에 풀림 로프가 정해진 횟수만큼 회전하면 스프링식 걸쇠가 열리면서 전체 시스템을 기계적으로 해제함 방출에 허용된 시간은 수 밀리초에 불과하지만 해제 작업을 마치기에는 충분함 초기 구조는 응력을 견디지 못했으나 최종 핀-루프 구조는 하중을 버...