[논문]연식주퇴 시스템 포신고정 장치의 동적 해석

우대현; 이영신; 김흥태; 전상배; 이규섭; 강국정

doi:10.9766/kimst.2012.15.4.359

연식주퇴 시스템 포신고정 장치의 동적 해석
A Dynamic Analysis on the Latch of Soft Recoil System 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.15 no.4, 2012년, pp.359 - 365

우대현 (충남대학교 기계설계공학과) , 이영신 (충남대학교 기계설계공학과) , 김흥태 (충남대학교 기계설계공학과) , 전상배 (현대 위아) , 이규섭 ((주)RMS 테크) , 강국정 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

In the soft recoil system, the recoiling parts are initially accelerated to the forward direction. These parts are returned to original position by the firing with intial acceleration speed. The latch of the soft recoil system keeps the high impact load when the recoil parts were recuperated to the forward direction. In this study, the latch of soft recoil system using the ADAMS program was analyzed. The optimal operation parameters were found that max. angle and expansion length of latch was $50^{\circ}$, 180 mm respectively. Dynamic structural analyses of model cases were performed using finite element model. The max. stress and deflection of latch was 230 MPa and 0.45 mm respectively.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

이를 통해 동역학적 구조 안정성을 검토하였다. 실린더형태로 연결되는 부분에 충격이 가해지게 되면서 부품의 연결부위 부근에서 높은 응력 값이 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다.

가설 설정

각 링크는 SINGLE_SURFACE 조건을 적용하였고, -Z축 방향으로는 중력가속도 9.81 m/s²이 작용 한다고 가정하였다.

제안 방법

2. 충격 거동에 따른 동적 해석을 수행하여 응력분포 및 시간에 따른 응력 변화와 변위 그래프를 확인하고, 이를 통해 부품에 대한 형상의 설계에 반영하였다.
3. 연식주퇴 포신고정 장치의 동적 해석을 통해 동역학적 거동 및 구조 안정성을 검토하였다.
를 이용하여 포신고정 장치의 모델의 작동 메커니즘에 대한 해석을 수행한 결과 초기 해제 오작동과 주퇴 후 복좌시에 부품들의 초기위치로의 미복귀 현상이 발생하였다. 그래서 Fig. 1의 실린더 형태로 부품의 형상을 변경하여 동역학 해석을 수행하였다. Fig.
2 kN으로 설정하였다. 그래서 포신고정 장치는 최대 294.2 kN의 복좌력에 대한 지지력을 가져야 하므로 동역학 해석에서는 294.2 kN의 복좌력에 대해 해석을 수행하였다.
동적응력 해석에 있어서는 초기 전방운동량보다 주퇴한 후의 복좌력에 의한 속도를 적용하여 해석을 수행하였다. 해석시간을 줄이기 위해 주퇴부와 포신고정장치의 충격 직전부터 해석을 시작하였다.
LS-DYNA의 전처리 프로그램은 Hypermesh의 MAT_ELASTIC을 사용하였고, 총 요소의 수는 66016개이다. 또한 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용하여 포신고정 장치의 작동 메커니즘을 해석하였다.
연식주퇴 시스템 개발에 있어, 주퇴력 감소는 주퇴부의 전방운동량에 의해 이루어지므로 이에 대한 설계가 매우 중요하다. 또한 전방운동량이 너무 큰 경우 발사위치로 복좌할 수 없기 때문에 수치적인 시뮬레이션을 이용하여 최적의 전방운동량을 결정하였다^[9,10]. 본 연구에서는 주퇴부의 전방운동 및 주퇴운동 따른 동적 구동을 해석하고 복좌시 충격하중에 따른 동적 구조해석을 수행하였다.
본 연구에서는 연식주퇴 포신고정 장치에 대한 동역학적 해석을 수행하면서 포신고정 장치의 작동 메커니즘 및 동적응력해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
또한 전방운동량이 너무 큰 경우 발사위치로 복좌할 수 없기 때문에 수치적인 시뮬레이션을 이용하여 최적의 전방운동량을 결정하였다^[9,10]. 본 연구에서는 주퇴부의 전방운동 및 주퇴운동 따른 동적 구동을 해석하고 복좌시 충격하중에 따른 동적 구조해석을 수행하였다.
1 msec로 짧은 시간 동안 일어나는 포신고정 장치의 동적 응력거동 및 변위거동을 확인할 수 있도록 해석조건을 설정하였다. 포신고정 장치의 동역학 및 응력해석을 통해서 포신고정 장치 설계의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다.
포신고정장치의 해석을 통해 해제시 최대 회적각도 α = 50°이고 최대 확장길이 R = 180 mm 정도로 정상적인 포신고정 해제 작동이 이루어졌다.
해석시간을 줄이기 위해 주퇴부와 포신고정장치의 충격 직전부터 해석을 시작하였다. 해석수행 시간은 5 msec이고 시간증분은 0.1 msec로 짧은 시간 동안 일어나는 포신고정 장치의 동적 응력거동 및 변위거동을 확인할 수 있도록 해석조건을 설정하였다. 포신고정 장치의 동역학 및 응력해석을 통해서 포신고정 장치 설계의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다.
동적응력 해석에 있어서는 초기 전방운동량보다 주퇴한 후의 복좌력에 의한 속도를 적용하여 해석을 수행하였다. 해석시간을 줄이기 위해 주퇴부와 포신고정장치의 충격 직전부터 해석을 시작하였다. 해석수행 시간은 5 msec이고 시간증분은 0.

대상 데이터

Fig. 3과 같이 포신고정 장치의 탄성계수는 205 GPa, 밀도 7850 kg/m³, 푸아송비 0.29, 항복강도 670 MPa의 물성치를 사용하였다.

이론/모형

LS-DYNA를 이용한 동적응력 해석에서는 전처리 프로그램인 Hypermesh를 이용하여 모델의 해석조건을 적용하였다. Fig.
응력해석을 수행하기 위해 LS-DYNA Solver^[13]를 이용하였다. LS-DYNA의 전처리 프로그램은 Hypermesh의 MAT_ELASTIC을 사용하였고, 총 요소의 수는 66016개이다. 또한 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용하여 포신고정 장치의 작동 메커니즘을 해석하였다.
이때, 연결부위의 응력 해석과 동역학 해석이 필요하게 되었다. 응력해석을 수행하기 위해 LS-DYNA Solver^[13]를 이용하였다. LS-DYNA의 전처리 프로그램은 Hypermesh의 MAT_ELASTIC을 사용하였고, 총 요소의 수는 66016개이다.
4에서와 같이 주퇴부의 충돌속도는 v = 2m/s^[12]로 -Y축 방향으로 포신고정 장치에 충격하중을 가하게 하였다. 이는 Mathtype 이용하여 수식으로 복좌시 주퇴부의 속도를 계산한 값을 적용하였다. 각 링크는 SINGLE_SURFACE 조건을 적용하였고, -Z축 방향으로는 중력가속도 9.

성능/효과

1. 포신고정 장치에 대한 시뮬레이션을 통해 동역학 모델링 메커니즘을 구현하였으며, 작동 메커니즘에 대한 해석을 수행하여 포신고정 장치의 동역학적 움직임을 볼 수 있었다.
포신고정 장치를 실린더 형태로 변경하여 모델링 하였을 때 해제장치가 작동하면 실린더 부분이 충분히 빠지게 되면서 해제가 되었다. 모델의 변경을 통해 초기모델에서의 문제였던 포신고정 장치 해제 오작동이 시뮬레이션 결과 개선되는 것을 확인하였다. 포신고정장치의 해석을 통해 해제시 최대 회적각도 α = 50°이고 최대 확장길이 R = 180 mm 정도로 정상적인 포신고정 해제 작동이 이루어졌다.
이를 통해 동역학적 구조 안정성을 검토하였다. 실린더형태로 연결되는 부분에 충격이 가해지게 되면서 부품의 연결부위 부근에서 높은 응력 값이 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다. 피스톤형태와 실린더형태로 변경된 부품에 대한 Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미래전장 환경에서의 화력 성능은 무엇을 요구하고 있는가?	미래전장 환경에서의 화력 성능은 포구에너지 증대와 에너지 목표 집중에 의한 정밀발사 능력 보유, 플랫폼 경량화에 의한 기동성 향상, 직사 및 곡사 통합 기능을 보유한 다기능 무장의 개발을 요구하고 있다[1,2]. 다기능 무장 설계시 기존 주퇴 제어기법은 주퇴력제어 수준에 한계가 있으므로 새로운 개념의 주퇴 제어기법이 필수적으로 요구된다[3].
	포신고정 장치의 작동 메커니즘 및 동적응력해석을 수행에 대한 결론은 무엇인가?	1. 포신고정 장치에 대한 시뮬레이션을 통해 동역학 모델링 메커니즘을 구현하였으며, 작동 메커니즘에 대한 해석을 수행하여 포신고정 장치의 동역학적 움직임을 볼 수 있었다. 2. 충격 거동에 따른 동적 해석을 수행하여 응력분포 및 시간에 따른 응력 변화와 변위 그래프를 확인하고, 이를 통해 부품에 대한 형상의 설계에 반영하였다. 3. 연식주퇴 포신고정 장치의 동적 해석을 통해 동역학적 거동 및 구조 안정성을 검토하였다.
	연식주퇴 기법의 특징 및 추진되는 관련 연구는 무엇인가?	현재까지는 연식주퇴 기술이 가장 유력한 대안으로 연구되고 있다[4]. 연식주퇴 기법은 무장의 형태가 어떠한 형태로 발전되더라도 적용 가능하며 주퇴력 감소를 위해 활발한 기술 연구가 추진되어지고 있다. 연식주퇴 장치는 포를 전방으로 가속시키고 최적의 위치와 속도에서 포를 발사시킴으로 주퇴 운동량의 일부가 전방가속 운동량으로 인하여 상쇄되어서 주퇴력을 저감 시키는 기술이다[5].

참고문헌 (14)

Lee. Y. S., Kim. Y. H., Lee K. D., Kim Y. W., Ahn C. H., Kim D. S., and Sung N. H., "Transient Stress Analysis of Tracked Vehicle Structures under Recoil Impact Load", Journal of KSAE, Vol. 23, No. 3, pp. 111∼119, 1993.
Alexander, J., E., "AGS Gun and Projectile Dynamic Modeling Correlation to Test Date", Applied Mechanics Armament Systems Division, BAE Systems Technical Report, 55421-1498, 2007.
Kim. S. K., Park, Y. P., Yang, H. S., Kim, H. J., Choi, E. J., Lee, S. B., and Ryu, B. J., "Investigation of Isolation System in Recoil Type Weapon", Proceeding of 2002 Spring Syposium of Korean Society for Noise and Vibration Engineering, pp. 104-108, 2002.
Mehdi Ahmadian, Randall Appleton, James A. Norris, "An Analytical Study of Fire Out of Battery Using Magneto Rheological Dampers", Shock and Vibration, Vol. 9, No. 3, pp. 129-142, 2002.

상세보기
Kim, D. H., Choi, M. C., Lee, G. I., and Lee, G. S., "Design and Control for Semi-Active Recoil System", Proceeding of 1997 Spring Syposium of Korean Society for Precision Engineering, pp. 213-217, 1997.
Kang, K. J., Ahn, S. T., Hong, S. K., and Jun, S. B., "Analysis on the Forward Motion for the Soft Recoil Mechanism", Proceeding of 40th Anniversary ADD, pp. 377-380, 2010.
Shin, C. B., Bae, J. S., Hwang, J. H., Kang, K. J., Ahn, S. T., and Han, T. H., "Control of a Soft Recoil System for Recoil Force Reduction", Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 18, No. 7, pp. 764-774, 2009.

원문보기 상세보기
Park, S. Y., Bae, J. S., Hwang, J. H., and Kang, K. J., "Orifice Design of a Soft Recoil System for Recoil Force Reduction", Proceeding of 2009 Symposium of the Korea Institute of Military Science and Technology, Jeju, Korea, pp. 1595- 1598, 2009.
Yoo, S. H., Lee, J. Y., Lee, J. W., Jo, S. S., Kim, J. H., Kim, I. S., and Lim, S. C., "A Study on the Reduction Technique of Recoil Force for Soft Recoil System using Dynamic Behavior", Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 10, No. 4, pp. 5-11, 2007.
Kim, J. H., Park, S. Y., Bae, J. S., Hwang, J. H., and Kang K. J., "Development of the Programs for Soft Recoil System's Dynamic Character Simulation", Proceeding of 2010 Symposium The Korea Institute of Military Science and Technology, Jeju, Korea, pp. 2212-2215, 2010.
Kim, H. T., Lee, Y. S., Yang, T. H., Jun, S. B., Lee, K. S., Kang, K. J., and Ahn, S. T., "Structural and Dynamic Analysis on the Latch of Soft Recoil System under Impact" Proceeding of KSME Conference, pp. 875-879, 2010.
Yang, T. H., Lee, Y. S., Lee, K. S., Jun, S. B., and Kang, K. J., "A Dynamic Characteristic Analysis of the Soft Recoil Mechanism using MATLAB", Proceeding of KSME Conference, pp. 175-176, 2011.
LS-DYNA Version 970 Keyword User's Manual, Livermore Software Technology Corporation, 2003.
ADAMS User's Manual, MSC Software Corporation, 2005.

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증