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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김배성 (울산대학교, 울산대학교 일반대학원)

지도교수
이주호
발행연도
2023
저작권
울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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파이로 분리장치는 화약을 이용하여 고정된 구조물을 폭발시켜 분리시키는 장치이다. 주로 인공위성이나 발사체의 분리 임무에서 사용되고 있다. 파이로 분리장치가 발생시키는 파이로충격은 고주파 특성으로 인해 주변 전자장비에 심각한 파손을 일으킬 수 있다. 이는 임무 실패를 야기시킬 수 있으며, 이를 방지하기 위해선 파이로충격 시험이 수행 되어야한다. 하지만, 화약을 반복적으로 사용하면 비용 및 위험성에서 한계가 있으므로 화약을 사용하지 않는 파이로충격 모사 장비가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 화약을 사용하지 않고 원하는 충격 환경을 발생시킬 수 있으며 복잡한 구조물에서도 활용할 수 있는 소형 충격 전파 시험 장비를 개발하였다. 시험 장비 개발 과정에서 충돌 해석을 수행하였고 해석 결과를 바탕으로 파이로 충격 환경 모사 가능성을 사전에 검토하였다.
또한, 보편적으로 사용되는 구조물의 충격 전파 특성에 대하여 추가적인 연구를 수행하였다. 대표적인 구조물로는 리벳이나 볼트를 사용하여 떨어져 있는 두 구조물을 체결하는 연결 구조물이 있다. 이는 항공기나 발사체에 많이 사용되는 결합 방식이다. 따라서, 이러한 연결 구조물에서의 파이로충격 전파 특성에 대해 본 연구에서 개발한 충돌 해석 기법 및 충격 시험 장비를 활용하여 연구를 수행하였다.
첫째로, 볼트 체결력에 따른 충격 전파 특성 변화를 관찰하기위해 볼트 토크를 변화시키며 해석 및 실험을 수행하였다. 둘째로, 구조물의 각도에 따른 충격 전파 특성 변화를 관찰하기위해 90도, 120도 180도 구조물의 응답 특성을 비교하였다. 셋째로, 재료 변화에 따른 전파 특성 변화를 관찰하기 위해 SUS303와 AL6061-T6의 충격 전파 특성을 비교하였다. 이러한 연구를 통해 파이로충격에 의한 전자장비 오작동을 예방하고 효과적인 충격 저감 장치를 설계를 위한 다양한 구조물의 충격 전파 특성을 알아보고자한다.

목차

국문 요약
차례……………………………………………………………………………………………………i
그림 차례……………………………………………………………………………………………iii
표 차례………………………………………………………………………………………………v
제 1 장 서 론………………………………………………………………………………………1
1.1 연구 배경…………………………………………………………………………………1
1.2 문헌 조사…………………………………………………………………………………2
1.2.1 파이로충격 정의………………………………………………………………2
1.2.2 파이로충격으로인한 임무 실패 사례…………………………………………3
1.2.3 파이로충격 모사 장비 …………………………………………………………3
1.2.4 다양한 구조물에서의 충격 전파 특성…………………………………………7
1.3 연구 목적…………………………………………………………………………………9
제 2 장 파이로충격 정량화……………………………………………………………………10
2.1 충격 응답 스펙트럼……………………………………………………………………10
2.2 충격 응답 스펙트럼의 충격 환경 변수 ……………………………………………11
2.3 파이로충격의 평가 기준………………………………………………………………12
제 3 장 파이로충격 시험 장비 설계……………………………………………………………14
3.1 설계 목표 ………………………………………………………………………………14
3.2 충격 시험 장비 설계……………………………………………………………………14
3.2.1 공진체 설계……………………………………………………………………14
3.2.2 파이로충격 시험 장비 충돌 해석…………………………………………17
3.2.3 충돌 해석 결과………………………………………………………………22
3.2.3.1 메쉬 수렴성 …………………………………………………………22
3.2.3.2 착화기 충격 환경 비교………………………………………………24
3.2.3.3 충격량 및 Knee-Frequency 조절 해석 결과……………………26
3.2.4 발사 장치 설계………………………………………………………………29
제 4 장 파이로충격 시험 장비 성능 평가…………………………………………………33
4.1 실험 장비 구성………………………………………………………………………33
4.2 실험 결과 및 분석………………………………………………………………………35
4.2.1 충돌 해석, 실험, 착화기의 충격 환경 비교………………………………35
4.2.2 반복성 확인 실험………………………………………………………………38
4.2.3 충격량 및 Knee-Frequency 조절 실험 …………………………………39
제 5 장 구조물에 의한 충격 전파 특성 연구…………………………………………………42
5.1 볼트 체결력에 대한 충격 전파 특성 비교…………………………………………42
5.1.1 충돌 해석 모델링……………………………………………………………42
5.1.2 충돌 실험 구성………………………………………………………………44
5.1.3 충돌 해석 및 실험 결과…………………………………………………45
5.2 구조물의 각도에 대한 충격 전파 특성 비교……………………………………47
5.2.1 충돌 해석 모델링…………………………………………………………47
5.2.2 충돌 실험 구성……………………………………………………………49
5.2.3 충돌 해석 및 실험 결과 …………………………………………………49
5.3 재질에 대한 충격 전파 특성 비교………………………………………………51
5.3.1 충돌 해석 모델링…………………………………………………………51
5.3.2 충돌 실험 구성………………………………………………………………53
5.3.3 충돌 해석 및 실험 결과 …………………………………………………53
제 6 장 결론………………………………………………………………………………………57
참고 문헌……………………………………………………………………………………………58
Abstract……………………………………………………………………………………………60

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