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심해 압력용기 덮개판의 수중 커넥터홀 배치 최적설계
Optimum Design of Underwater Connector Hole Arrangement for Deep-sea Pressure Vessel Cover Plate 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.36 no.12, 2012년, pp.1627 - 1633  

이민욱 (한국해양과학기술원 해양시스템연구부) ,  박성재 (한국해양과학기술원 해양시스템연구부) ,  여태경 (한국해양과학기술원 해양시스템연구부) ,  김형우 (한국해양과학기술원 해양시스템연구부) ,  홍섭 (한양대학교 자동차공학과) ,  조수길 (한양대학교 자동차공학과) ,  장준용 (한양대학교 자동차공학과) ,  이태희 (한양대학교 자동차공학과) ,  최종수 (한국해양과학기술원 해양시스템연구부)

초록
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심해저 장비에 사용되는 압력용기는 내장된 전자장비를 대기압 상태로 보호할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 해수에 노출되지 않도록 수밀성과 심해의 높은 압력을 견딜 수 있는 구조적 안전성을 확보해야 한다. 본 연구의 압력용기는 원통형이며, 중앙부의 원통형 용기와 양 끝단의 평판형 덮개부로 이루어져있다. 일반적으로 압력용기 내부 전자장비와의 통신 및 전력전송을 위해 압력용기 덮개판에 다양한 수중 커넥터를 배치 한다. 그러나 한정된 덮개판 공간에 다수의 홀이 배치되면 응력집중을 유발하여 압력용기 덮개판의 구조적 안전성에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 구조적 안전성을 고려한 압력용기 덮개판의 홀 배치 최적화 기법에 대한 연구를 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A deep-sea pressure vessel needs to protect the internal electrical equipment from the high external pressure. Thus, the pressure vessel should be designed to be watertight and structurally safe. In this study, a cylindrical-type pressure vessel comprising a hollow cylinder and cover plates at both ...

주제어

#압력용기   #최적설계   #심해저 채광 로봇   #수중 커넥터  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 심해 압력용기 덮개판부의 커넥터홀 생성으로 인해 발생하는 구조적 문제를 고찰하고, 이러한 구조문제를 최소화 할 수 있는 홀배치 최적화 알고리즘을 개발하였다. 또한 제안된 기법의 효율성 향상을 위해 간단한 구조계산식을 이용한 구조안전성 평가기법을 개발하고, 유한요소해석 결과와 비교를 통하여 정확성을 검증하였다.
  • (9) 이러한 충진 실험계획법은 본 연구의 홀배치 설계개념과 잘 부합한다. 본 연구에서는 한정된 덮개판 공간에서 수중 커넥터홀의 배치를 최적화 하기 위하여 전산실험계획 기법 중 설계공간에서 실험점을 고르게 채우는 충진 실험계획법을 도입하였다. 이러한 충진 실험계획법 중 최대최소거리 실험계획법 (Maximin Distance Design)을 도입하였으며, 다음 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
심해저 망간단괴는 육상 광상에 비해 어떤 함량이 높으며 어디에 분포하는 자원인가? 육상 광상에 비해 니켈, 코발트, 구리의 함량이 대단히 높은 심해저 망간단괴는 수심 약 3000∼ 5000m 의 심해저에 널리 분포되어 있는 대표적인 광물자원이다. 특히, 태평양의 클라리온-클립퍼톤 해역(CCFZ)에 부존되어 있으며, 막대한 양의 망간 단괴는 세계 선진 각국의 상업적 개발의 목표가 되고 있다.
심해저 장비에 사용되는 압력용기는 어떻게 설계되어야 하는가? 심해저 장비에 사용되는 압력용기는 내장된 전자장비를 대기압 상태로 보호할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 해수에 노출되지 않도록 수밀성과 심해의 높은 압력을 견딜 수 있는 구조적 안전성을 확보해야 한다.
심해저 장비에 사용되는 압력용기 설계에 있어 확보해야 하는 것은? 심해저 장비에 사용되는 압력용기는 내장된 전자장비를 대기압 상태로 보호할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 해수에 노출되지 않도록 수밀성과 심해의 높은 압력을 견딜 수 있는 구조적 안전성을 확보해야 한다. 본 연구의 압력용기는 원통형이며, 중앙부의 원통형 용기와 양 끝단의 평판형 덮개부로 이루어져있다.
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참고문헌 (11)

  1. Mckelvey, V.E., 1986, "Subsea Mineral Resources," US Geological Survey bulletin No. 1689-A. 

  2. Hong, S., 1995, "A Study on the Technological Development for the Deep Seabed Mining and the Protection of the Deepsea Environment : A Study on Mining Technology of Deep Seabed Manganese Nodules," Annual Report, BSN350-1907D, pp i-iii. 

  3. Choi, J.S., Yeu T.K., Kim H.W., Park S.J.,Yoon S.M. and Hong S., 2010, "Performance Analysis of Deepsea Manganese Nodule Test Miner in Inshore Tests," Ocean and Polar Research, Vol 32, pp. 463-473. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Yeu, T.K., Park, S.J., Yoon, S.M. Kim, H.W., Choi, J.S. and Hong S., 2011, "Conceptual Design of Electrical and Electronic System for Pilot Mining Robot," KSOE 2011 Autumn Conference, pp. 30-33. 

  5. Newell, C. and Brown, G., 2005, " Underwater Optical and Electrical Connector Systems, Technical Innovations," Proc. of 2005 Offshore Technology Conference. 

  6. Joung, T.H., 2006, "A Study on the Design and Manufacture of a Deep-sea Unmanned Underwater Vehicle Based on Structural Reliability," Ph. D. Thesis, Chungnam National University, pp. 13-26 

  7. Ugural, A.C., 1981, "Stresses in plates and shells," McGraw-Hill Book Company, New York 

  8. Pilkey, W. D. and Pilkey, D. F., 2008, "Peterson's Stress Concentration Factors," John Wiley & Sons, New York. 

  9. Sacks, J., Welch, W. J., Mitchell, T. J. and Wynn, H.P., 1989, "Design and Analysis of Computer Experiments," Statistical Science, Vol. 4, No. 4, pp.409-435. 

    상세보기 crossref

  10. Johnson, M. E. and Moore, L. M., Ylvisaker, D, 1990, "Minimax and maximin distance designs," J Stat Plan Inference, 26(2), pp. 131-148. 

    상세보기 crossref

  11. Jung, J.J. and Lee, T.H., 2003, "Global Optimization Using Differential Evolution Algorithm," Trans. of KSME(A), Vol. 27, No. 11, pp.1809-1814. 

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