[논문]연식주퇴 시스템의 전방운동량에 관한 연구

박선영; 배재성; 황재혁; 강국정; 안상태

연식주퇴 시스템의 전방운동량에 관한 연구
A Study on the Forward Momentum of a Soft Recoil System 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.13 no.6, 2010년, pp.976 - 981

박선영 (한국항공대학교 항공우주및기계공학부 대학원) , 배재성 (한국항공대학교 항공우주및기계공학부) , 황재혁 (한국항공대학교 항공우주및기계공학부) , 강국정 (국방과학연구소) , 안상태 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

A soft-recoil or FOOB (Fire-Out-Of-Battery) system can reduce the recoil force considerably. Its firing sequency is different from that of a conventional or FIB (Fire-In-Battery) system. In FOOB system, the gun is latched and preloaded in its battery position prior to firing. When unlatched, the gun is accelerated to the forward direction and then the forward momentum of the recoil part is generated. Since this momentum reduces the recoil impulse, the recoil force will decrease significantly. When designing the soft-recoil system it is important to design the forward momentum profile of a recoiling part. In the present study, the method to determine the forward momentum has been studied and its optimum value has been obtained theoretically. The numerical simulation of the soft-recoil system is performed to show that the present soft-recoil system works functionally well.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

연식주퇴 시스템에 있어서 주퇴부의 전방운동량은 breech force에 의한 충격력을 감소시켜 사격충격력을 감쇠시킨다. 본 연구에서는 연식주퇴 시스템의 설계에 있어서 전방가속 운동량을 결정하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 FIB 및 FOOB 시스템에 대한 사격충격량을 수학적으로 유도하여 최적의 전방운동량을 결정하였다.
본 연구에서는 연식주퇴시스템 설계를 위한 전방운동량 결정방법에 대해 연구를 수행하였다. 연식주퇴 시스템의 최적의 전방운동량을 수학적으로 결정하고, 이를 시뮬레이션 결과와 비교하여 최적의 전방운동량을 결정하였다.
따라서, 연식주퇴 시스템 설계의 첫 단계는 전방운동량을 격발 후 발생하는 breech force에 의한 충격량의 몇 %로 결정하는 가이다. 본 절에서는 연식주퇴 시스템의 전방운동량 결정하는 방법에 대해 기술하였다.

제안 방법

그러나, 실제적으로는 마찰력 등에 의한 저항력을 고려하지 않았기 때문에, 약 40%일 때 가장 적합한 것을 알 수 있었다. 따라서, 연식주퇴 시스템의 전방운동량 설계에 있어서 본 연구에서는 전방운동량을 breech force에 의한 충격량의 40%로 결정하여 연식주퇴 시스템을 설계하였다. 이를 바탕으로 설계된 오리피스 유효면적을 이용하여 연식주퇴 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다.
6은 본 연구에서 전방운동량이 40%로 가정하였을 경우 설계된 연식주퇴 시스템의 등가오리피스 유효면적을 보여준다^[3]. 본 연구에서는 Fig. 6의 등가오리피스 유효면적을 사용하여 연식 주퇴 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다.
3과 같은 총주퇴저항력 곡선을 결정할 수 있다. 앞 절에서 구한 스프링 계수를 이용하여 연식주퇴 시스템의 총주퇴저항력을 구하였다.
연식주퇴 시스템의 전방운동량을 결정하기 위해 FIB 시스템의 총주퇴저항력을 먼저 계산하였다. FIB시스템에서는 breech force의 충격량과 총주퇴저항력에 의한 충격량이 동일하므로 다음과 같이 표현할 수 있다.
본 연구에서는 연식주퇴시스템 설계를 위한 전방운동량 결정방법에 대해 연구를 수행하였다. 연식주퇴 시스템의 최적의 전방운동량을 수학적으로 결정하고, 이를 시뮬레이션 결과와 비교하여 최적의 전방운동량을 결정하였다.
따라서, 연식주퇴 시스템의 전방운동량 설계에 있어서 본 연구에서는 전방운동량을 breech force에 의한 충격량의 40%로 결정하여 연식주퇴 시스템을 설계하였다. 이를 바탕으로 설계된 오리피스 유효면적을 이용하여 연식주퇴 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과로부터 연식주퇴 시스템이 잘 작동함을 알 수 있었고, FIB 시스템에 비해 사격충격력이 상당히 감소함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 연식주퇴 시스템의 설계에 있어서 전방가속 운동량을 결정하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 FIB 및 FOOB 시스템에 대한 사격충격량을 수학적으로 유도하여 최적의 전방운동량을 결정하였다. 수학적으로 전방운동량이 breech force 에 의한 충격량의 50% 일 때, 총주퇴 저항력이 최소가 됨을 증명하였다.

성능/효과

수학적으로 전방운동량이 breech force 에 의한 충격량의 50% 일 때, 총주퇴 저항력이 최소가 됨을 증명하였다. 그러나, 실제적으로는 마찰력 등에 의한 저항력을 고려하지 않았기 때문에, 약 40%일 때 가장 적합한 것을 알 수 있었다. 따라서, 연식주퇴 시스템의 전방운동량 설계에 있어서 본 연구에서는 전방운동량을 breech force에 의한 충격량의 40%로 결정하여 연식주퇴 시스템을 설계하였다.
전방운동량이 40%로 설계된 경우 연식주퇴 시스템의 주퇴부가 전방 가속, 주퇴, 및 복좌가 잘 이루어지고 FIB 시스템^[6]에 비해 주퇴속도 및 주퇴기의 감쇠력이 상당히 감소함을 알 수 있다. 따라서, 본 연구의 연식주퇴 시스템이 기존의 주퇴시스템에 비해 사격충격력을 상당히 감소시킴을 알 수 있다.
이는 전방으로 가속된 주퇴부는 latch 위치로 복귀할 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 전방가속 운동량이 breech force 충격량의 50%가 되는 것은 주 퇴력이 일정하다는 가정하에서 해석적으로 최소의 총주퇴저항력을 발생시키지만, 전방가속 및 주퇴운동 시의 마찰력 등, 고려하지 않은 요소들로 인해 50%보다 작게 설계되어야함을 알 수 있다.
이를 위해 FIB 및 FOOB 시스템에 대한 사격충격량을 수학적으로 유도하여 최적의 전방운동량을 결정하였다. 수학적으로 전방운동량이 breech force 에 의한 충격량의 50% 일 때, 총주퇴 저항력이 최소가 됨을 증명하였다. 그러나, 실제적으로는 마찰력 등에 의한 저항력을 고려하지 않았기 때문에, 약 40%일 때 가장 적합한 것을 알 수 있었다.
이를 바탕으로 설계된 오리피스 유효면적을 이용하여 연식주퇴 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과로부터 연식주퇴 시스템이 잘 작동함을 알 수 있었고, FIB 시스템에 비해 사격충격력이 상당히 감소함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	연식주퇴 개념의 최초 적용은 몇 년도인가?	연식주퇴 개념의 최초 적용[1,2]은 1906년 프랑스의“Schneider-Ducrest cannon 65 de Montagon Model”로 알려져 있으며, 미국의 경우는 50년이 지난 후, Rock Island Arsenal에 의해서 M101 견인포에 연식주퇴의 개념이 처음 적용되었다. ER유체(Electro-Rheological Fluid)가 사용된 댐퍼를 적용한 연식주퇴장치의 시제품인 Viper가 1990년대 중반에 RIA(Rock Island Arsenal)사에 의해 개발되었다.
	연식주퇴 시스템의 특징은 무엇인가?	이와 달리 연식주퇴(soft recoil) 시스템은 주퇴부가 발사 전 latch에 의해 전하중(preload)을 받은 상태에서 latch가 풀리면서 전방으로 가속하게 되어 주퇴부는 전방 운동량(forward momentum)을 가지게 된다. 이러한 전방 운동량은 추진제 연소에 의한 충격력과 반대방향이 되고, 이로 인해 주퇴력과 주퇴거리가 감소하게 된다.
	연식주퇴 시스템 설계에 있어서 사격충격력을 최대로 감소시킬 수 있는 최적의 전방운동량을 결정할 필요가 있는 이유는 무엇인가?	한 사격충격력 감소는 주퇴부의 전방운동량에 의해 이루어지므로 이에 대한 설계가 매우 중요하다. 추진체 폭발전 주퇴부의 전방운동량을 크게 할수록 사격 충격력은 감소시킬 수 있으나, 너무 큰 경우 발사위치 (battery position)로 복좌할 수 없거나, 너무 큰 전방가 속력을 필요로 하며, 전방가속 거리 및 전방 가속을 위한 장치의 용량도 증가할 수 있다. 따라서, 연식주퇴 시스템 설계에 있어서 사격충격력을 최대로 감소시킬 수 있는 최적의 전방운동량(forward momentum)을 결정할 필요가 있다.

참고문헌 (6)

Michael C. Nerdahl, Jerry W. Frantz, "Mathematical Models for Engineering Analysis and Design Howitzer, Light, Towed : 105mm Soft Recoil, XM204", Artillery Weapon Systems Directorate Weapons Laboratory-Rock Island U.S. Army Weapons Command, 1973.
Harvey Garver, "Design and Firing Tests of a Firing Out-Of-Battery Recoil Mechanism", Rock Island Arsenal, 2003.
황재혁, 배재성, "사격충격력 저감을 위한 연식주 퇴제어 모델링 기법 연구", 국방과학연구소, ADDR-519-081862, 2009.
신철봉, 배재성, 황재혁, 강국정, "연식주퇴 시스템 의 동적 특성 해석", 한국군사과학기술학회 논문집, 제11권 제4호, pp. 13-19, 2008.
신철봉, 배재성, 황재혁, 강국정, 안상태, 한태호, "사격충격력 저감을 위한 연식주퇴계의 제어", 한국소음진동공학회 논문집, 제18권 제7호, pp. 764-774, 2008.

원문보기 상세보기
박선영, "사격충격력 저감을 위한 연식주퇴시스템 설계에 관한 연구", 한국항공대학교, 석사학위논문, 2010년.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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