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[국내논문] 고체 추진기관 둔감화 점화 장치의 반응
Reaction of an Insensitive Munitions(IM) Igniter for Solid Propulsion System 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.16 no.6 = no.73, 2012년, pp.85 - 91  

류병태 (국방과학연구소 1기술연구본부 6부) ,  이도형 (국방과학연구소 1기술연구본부 6부) ,  류백능 (국방과학연구소 1기술연구본부 6부) ,  최홍석 ((주)한화 종합연구소)

초록
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본 논문은 우발적 화재에 노출된 고체 추진기관의 화재 위협이나 폭발을 파이로 센서가 자동적으로 감지하여 추진기관이 안전하게 연소되게 하는 둔감 점화 장치의 반응을 연구한 결과다. 완속 가열 시험은 HTPB 추진제가 충전된 로켓 모터에 열감지형 점화기를 장착하여 MIL-STD-2105D 규정에 따라 수행하였다. 얻어진 점화 온도는 약 $140^{\circ}C$였으며, 이는 "연소 반응" 등급에 해당되었다. Kissinger 식으로 구한 둔감 점화 장치 신호 화약의 자동 점화 온도는 $165.5^{\circ}C$였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the results of study on reaction of insensitive igniter in which a pyrosensor is automatically sensing the rate of risk of fire or explosion of solid rocket motor exposed to an unexpected fire and makes the rocket motor burn itself safely. The Slow Cook Off(SCO) test following t...

Keyword

#둔감 점화 장치   #완화 장치   #파이로 센서   #완속 가열  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 본 논문은 점화 장치의 둔감화를 위해 파이로 센서를 연구하고, 이를 점화 장치에 장착해 작동 온도를 계측하였고, HTPB(Hydroxy-Terminated Polybutadiene)/AP(Ammonium Perchlorate)계 고체 추진기관으로 SCO 시험하여 반응 정도를 살펴보았다.
  • 시험물의 온도 조절은 오븐을 별도로 제작하거나, 상업용 온도 챔버를 이용하였다. 시험물의 온도는 처음 1 시간 동안 50℃까지 가열하고, 7 시간 유지하여 시험물의 내부 온도가 외부 환경의 온도와 평형을 이루도록 하였다. 7 시간 경과 후, 시간당 3.
  • 시험물의 온도는 처음 1 시간 동안 50℃까지 가열하고, 7 시간 유지하여 시험물의 내부 온도가 외부 환경의 온도와 평형을 이루도록 하였다. 7 시간 경과 후, 시간당 3.3℃의 속도로 시험물이 반응할 때까지 서서히 가열하고, 온도 변화를 계측하였다. 본 시험은 파이로 센서, 점화 장치및 고체 추진기관에서 각각 수행하였다.
  • 븐의 크기는 1600 mm(L) × 500 mm(D)로 유리 섬유로 단열시켰다. 또한 추진기관의 반응 등급을 평가하기 위해 5, 15 m 위치에서 음압을계측하였다.
  • SCO 시험에서, Fig. 12와 같이 추진제 4곳과 파이로 센서 1곳에서 온도 변화를 계측하였다.
  • 본 시험의 반응은 파이로 센서로부터 시작되어, 추진기관을 정상적으로 점화시켰기 때문에 과도한 이상 압력을 형성하지 않고 연소 반응하였다.
  • 파이로 센서 및 점화 장치의 작동 온도를 계측 하였고, HTPB/AP 추진제 기관을 둔감 점화장치를 적용하여 MIL STD-2105D 규정에 근거한 SCO 시험하여 반응 정도를 살펴보았다. 파이로 센서 신호 화약의 Kissinger 식으로 구한 자동 점화 온도는 165.

대상 데이터

  • 본 연구에서 신호 화약은 Nitrocellulose 51.0%, Nitrate Ester Plasticizer 39.0% 및 안정제 등으로 구성된 추진제를 사용하였다.
  • 저장 및 운용 중 사고로 인해 서서히 가열되는 가상 열적 환경에서 추진기관의 안전성을 평가하기 위하여 MIL-STD-2105D에 규정된 SCO 시험을 하였다. 시험물의 온도 조절은 오븐을 별도로 제작하거나, 상업용 온도 챔버를 이용하였다. 시험물의 온도는 처음 1 시간 동안 50℃까지 가열하고, 7 시간 유지하여 시험물의 내부 온도가 외부 환경의 온도와 평형을 이루도록 하였다.
  • 3℃의 속도로 시험물이 반응할 때까지 서서히 가열하고, 온도 변화를 계측하였다. 본 시험은 파이로 센서, 점화 장치및 고체 추진기관에서 각각 수행하였다.
  • 6의 시험 장치를 사용하여 SCO 시험하였다. 본 점화 장치는 BKNO3 조성의 펠렛(Pellet) 형상 화약 25 g을 카본으로 제작한 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 바스켓에 충전하였다.
  • Figure 10은 추진기관 SCO 시험 및 계측 장비의 구성도이다. 오븐의 가열은 삼상 220 V, 3 kW용량의 전기 히터 4개를 사용하였다.

이론/모형

  • 화재 및 피격 등의 사고로부터 인적, 물적 자원을 보호하기 위한 무기(Insensitive Munition, IM)의 둔감 효과는 MIL-STD-2105D[2]를 기준으로 시험한다. 특히, 규격에서 정한 SCO(Slow Cook Off) 시험은 저장 및 운용 중 환경 변화에 의해, 서서히 가열되는 가상 열적 환경에서 추진 기관의 안전성을 평가하는 시험 방법이다.
  • 저장 및 운용 중 사고로 인해 서서히 가열되는 가상 열적 환경에서 추진기관의 안전성을 평가하기 위하여 MIL-STD-2105D에 규정된 SCO 시험을 하였다. 시험물의 온도 조절은 오븐을 별도로 제작하거나, 상업용 온도 챔버를 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화재 및 피격 등으로 인한 피해로부터 자원을 보호하는 둔감 효과는 무엇을 기준으로 시험하는가? 화재 및 피격 등의 사고로부터 인적, 물적 자원을 보호하기 위한 무기(Insensitive Munition, IM)의 둔감 효과는 MIL-STD-2105D[2]를 기준으로 시험한다. 특히, 규격에서 정한 SCO(Slow Cook Off) 시험은 저장 및 운용 중 환경 변화에 의해, 서서히 가열되는 가상 열적 환경에서 추진 기관의 안전성을 평가하는 시험 방법이다.
추진기관에서 완화 시스템이란 무엇을 말하는가? 우발적 열원(Thermal Stimuli)에 노출된 추진 기관은 추진제가 폭발 반응을 일으키기 전에, 연소관 개방 장치 등으로 위험 등급을 완화시킬수 있다. 이와 같은 용도의 장치를 완화 장치 또는 완화 시스템이라고 부른다[1].
고체 추진기관용 완화 장치를 다양하게 사용하지 못한 이유는 무엇인가? 이와 같은 용도의 장치를 완화 장치 또는 완화 시스템이라고 부른다[1]. 최근까지 고체 추진기관용 완화 장치를 다양하게 사용하지 못하는 이유는 신뢰할 만한 센서가 없었기 때문이다. 바이메탈이나 형상 기억 합금을 사용한 기계적 열 센서는 부피가 크고, 고가이다.
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참고문헌 (6)

  1. G. E. Jensen, Tactical Missile Propulsion, Vol. 170, Progress in Astronautics and Aeronautics, 1996 

  2. MIL-STD-2105D, Hazard Assessment Tests for Nob-nuclear Munitions, Department of Defense, U.S.A., 2011 

  3. 유지창, 김창기, 이경주, "Shot Gun & RQ Bomb에 의한 추진제 폭연 특성," 한국추진공학회지, 제6권, 제3호, 2002, pp.19-25 

  4. M. E. Brown, Introduction to Thermal Analysis, Chapman and Hall, N.Y., 1988 

  5. Z. Liu et al., "Kinetics and Mechanism of the Thermal Decomposition of Explosives," 6th Sym. Chem. Probl. Connected Stabil. Expls., Patr II, Hansson, 1982 

  6. 윤기은, 류병태, 최창선, "STS 304 발열선 착화기의 열전이 특성," 한국추진공학회지, 제10권, 제6호, 2006, pp.9-17 

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