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강내 압력 측정을 통한 포구속도 계산방법에 관한 연구
A Study on the Calculation of Muzzle Velocity Through the Gun Barrel Pressure Measurement 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.12 no.5 = no.48, 2008년, pp.60 - 66  

이상길 (육군사관학교 무기기계공학과) ,  김성도 (육군사관학교 무기기계공학과) ,  이강영 (육군사관학교 무기기계공학과)

초록
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각종 무기체계에서 포구속도는 보다 정확한 사격제원을 산출하기 위한 자동사격통제시스템의 기초 데이터로 활용될 수 있다. 그러나 전장환경의 여러 변수들을 고려한다 해도 동일한 탄약(추진제)에서 발생하는 불규칙적인 성능특성은 정확한 포구속도 데이터를 얻는 것을 곤란하게 한다. 본 논문에서는 강내 압력을 측정하고 약실압력과 탄저압력의 실험적 관계식을 구하여 포구속도를 산출하는 방법에 대하여 연구하였다. 이러한 방법을 통해 추진제의 불규칙적인 성능특성을 보정한 포구속도를 얻음으로써 보다 정확한 데이터를 제공할 수 있으리라 생각한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Each weapon system's muzzle velocity can be used as basic data for operating accurate automatic firing control system. Even among the same kind of ammunition, despite taking into consideration various battlefield parameters, irregular performance causes difficulties in obtaining accurate muzzle velo...

주제어

#약실압력   #탄저압력   #포구속도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 해석적인 방법으로는 이러한 문제들을 해결하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 실험적 방법으로 강내의 압력 측정을 통해 포구속도를 산출하는 방법을 찾고자 하였다.
  • 0×10-6 sec 간격으로 측정하였다. 변이부의 압력(cartridge mouth pressure)은 탄자가 이동하기 시작하는 시점(shot start time)을, 포구압력(muzzle pressure)은 탄자가 총열을 벗어나는 시점(shot exit time)을 확인하기 위해 측정하였다. Figure 3은 압력센서의 측정값을 나타낸 것이다.

가설 설정

  • 17%를 보였다. 간략한 관계식을 얻기 위해 탄자의 추진에서 열전달, 총열과의 마찰을 무시하고, 약실압력이 최대일 때 추진제가 모두 연소된다는 등의 가정을 통하여 Eq. 9를 얻었으며, 실험을 통해 이 결과가 매우 신뢰성이 있다는 것을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
포구속도에 영향을 주는 것은 무엇인가? 추진제의 연소로 발생되는 압력으로 인해 탄 자가 이동을 하므로, 추진제의 성능변화는 강내 압력에 변화를 일으키게 되고 결국, 포구속도에 영향을 주게 된다. 따라서 강내에서 발생하는 압력을 측정한다면 추진제의 불규칙적인 성능특성에 관계없이 탄자의 이동 속도를 산출할 수가 있다[2, 12].
탄저압력에 대한 정보를 얻는 것이 어려운 까닭은 무엇인가? 따라서 강내에서 발생하는 압력을 측정한다면 추진제의 불규칙적인 성능특성에 관계없이 탄자의 이동 속도를 산출할 수가 있다[2, 12]. 그러나 강내에서 탄자의 이동은 약1 msec(소총의 경우)라는 아주 짧은 시간에 이루어지며, 추진제의 연소가 탄자의 운동에너지로 변환되는 과정도 매우 복잡하므로 이동 중인 탄 자에 직접적으로 가해지는 탄저압력(base pressure)에 대한 정보를 얻는 것은 매우 어렵다[3, 4, 8]. 따라서 본 연구에서는 탄저압력대신 약실압력(chamber pressure)을 측정하였으며, 약실압력과 탄저압력간의 실험적 관계식을 구함으로써 강내탄도 전 구간에 대한 탄저압력 곡선을 얻은 다음 포구속도를 산출하였다.
사격통제시스템을 위한 muzzle velocity의 산출 및 적용이 어려운 까닭은 무엇인가? 그러나 이러한 연구결과는 연구개발 시 설계하는 과정에서 활용되며, 무기체계를 사용하는 전장에서 적용하는 것은 곤란하다. 특히, 포구속도는 사격통제시스템의 기초데이터로 활용될 수 있음에도 불구하고, 동일한 탄약이 갖는 추진제의 불규칙 적인 성능특성[1] 때문에 포구속도의 산출 및 적용이 어렵다. 이러한 불규칙적인 성능특성은 일반적으로 탄약이 생산된 후 오랜 시간이 지나 사용되기 때문에 더욱 증대된다.
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참고문헌 (13)

  1. Xiaobing, Z., Ziming, J., Yaxiong, Y., 'The Effect of the Random Variations of Loading Conditions on the Interior Ballistic Reliability', BALLISTICS-INTERNATIONAL SYMPOSIUM, Vol.1, 1995 

  2. AMCP 706-105, Engineering Design Handbook, Interior Ballistics of Guns, 1965 

  3. 이희각 외 5인, '신편 병기공학', 청문각, 2005, pp.67-90 

  4. Paul G. Baer, 'Practical Interior Ballistic Analysis of Guns', Progress in Astronautics and Aeronautics : Interior Ballistics of Guns, Vol. 66, 1979, pp.37-66 

  5. Paul G. Baer, Ingo W. May, 'Traveling -Charge Effect', Gun Propulsion Technology, Edited by Stiefel, L., Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol.109, 1988, pp.499-536 

  6. Ramanujachari, V., 'Gun Interior Ballistics,' Modelling and performance prediction in rockets and guns, 1998, pp.67-90 

  7. Drysdale, W.H., and Burns, B.P., 'Structural Design of Projectiles', Gun Propulsion Technology, Edited by Stiefel, L., Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol.109, 1988, pp.133-159 

  8. Deas, R. W., 'Pressure Gradients in High -Velocity Guns', Proceedings of the 1973 JANNAF Propulsion Meeting, CPIA, 1973 

  9. J. Corner, 'Theroy of the Interior Ballistics of Guns', John Wiley, New York, 1950 

  10. 이흥주, '총과 탄도학", 청문각, 1996, pp.59-135 

  11. 성홍계, 유지창, '초고압에서 고체 추진제의 연소속도 특성', 추진공학회지, 제10권3호, 2006, pp.60-66 

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  12. Stiefel, L., 'Pressure - Time - Velocity - Travel Relationship in Typical Gun System,' Gun Propulsion Technology, Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol.109, 1988, pp.61-74 

  13. 'PRODAS V3 Technical Mannul', ARROW TECH, pp.5-29-5-36 

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