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감마과정 모델에 의한 장약포의 저장수명 예측
Estimation of Storage Life for Propellant Bag by Using Gamma Process Model 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.18 no.3, 2014년, pp.17 - 25  

박성호 (Defense Systems Test Center, Agency for Defense Development) ,  김재훈 (Department of Mechanical Design Engineering, Chungnam National University)

초록
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본 논문은 장약포의 저장기간에 따른 파단하중 저하에 관하여 감마과정 모델을 이용하여 저장수명을 예측하는 방법에 대한 연구결과이다. 추진제의 자연분해로 발생하는 질소화합물과 장약포의 화학반응은 파단하중을 저하시킨다. 장약포의 가속수명시험 결과에 감마과정 모델을 적용하여 시간의 경과에 따른 상태와 수명을 확률분포로 표현하였다. 저장수명은 중위수로 표현하고 품질보증을 위한 정책결정기준으로 $B_1$ 또는 $B_5$ 수명을 활용하는 것이 적절하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this paper is to present a method to estimate the storage life of propellant bag for degradation of breaking load with storage time by using gamma process model. The nitrogen compound generated by natural decomposition of propellants degrades the breaking load of propellant bag with t...

주제어

#장약포   #감마과정   #상태고장   #저장수명   #백분위 수명  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 감마과정 모델을 적용하여 추진장약의 장기간 저장에 따른 섬유질 장약포의 인장 강도 저하에 관한 상태분포와 수명분포를 예측하고 예측결과를 활용하기 위한 방법에 관하여 논하였다.
  • 본 연구로 장약포의 가속수명시험 자료로부터 감마과정 모델을 적용하여 저장수명을 예측하는 방법을 제시하였다. 감마과정 모델을 적용함으로써 저장기간별 장약포의 파단하중 저하량에 관한 상태분포와 수명분포를 확률곡선으로 표현하였다.

가설 설정

  • Fig. 9 Comprehensive gamma process model plots (a) Expected condition including the 5th and 95th percentile; (b) Probability density function of time to failure(storage life); (c) Cumulative distribution function of the lifetime and reliability; (d) Probability density functions of breaking load at t=10 and t=20 years.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구형 견인포용 추진장약이란 무엇인가? 구형 견인포용 추진장약은 약포 또는 소진용기에 사거리 조정이 가능하도록 호수별로 구분하여 포장한 것으로 섬유질 약포가 주로 사용되어 왔다. 일반적으로 화포용 추진장약에는 니트로셀룰로스에 기반한 추진제가 사용되며 장기간 저장시 자동촉매반응으로 발생하는 질소화합물(NO, NO2 등)이 수분 또는 잔류용매와 반응하여 아질산 또는 질산이 되며 장약포의 섬유질과 산화반응하여 인장강도를 저하시켜 파손의 원인이 된다.
화포용 추진장약의 추진제로 무엇이 사용되는가? 구형 견인포용 추진장약은 약포 또는 소진용기에 사거리 조정이 가능하도록 호수별로 구분하여 포장한 것으로 섬유질 약포가 주로 사용되어 왔다. 일반적으로 화포용 추진장약에는 니트로셀룰로스에 기반한 추진제가 사용되며 장기간 저장시 자동촉매반응으로 발생하는 질소화합물(NO, NO2 등)이 수분 또는 잔류용매와 반응하여 아질산 또는 질산이 되며 장약포의 섬유질과 산화반응하여 인장강도를 저하시켜 파손의 원인이 된다. 장약포의 파손은 장약 호수의 분리 및 장전시 추진제의 유실과 포강내 장전의 어려움 등 운용성 측면에서 신뢰도를 저하시킨다.
확률과정 모델 중 마르코프 체인 모델의 특징은 무엇인가 확률과정 모델은 시간종속적 확률분포의 변화를 다루므로 샘플링 불확실성뿐만 아니라 시간적 불확실성을 모형화하기에 적합하다. 마르코프 체인 모델은 열화과정을 시간 계단 동안 한가지 상태 이상으로 전이하지 않는다고 본다. 전이확률이 시간에 대하여 불변이며 현 상태에서 다른 상태로 이동할 때 각 상태에 머무는 시간을 고려하지 않기 때문에 시간 변동성을 고려할 수 없다[3]. 복합포아송과정 모델은 유한시간 간격 내에서 유한개의 도약(Jump)을 가지므로 산발적으로 작용하는 쇼크에 의한 손상의 모델링에 적합하다.
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참고문헌 (14)

  1. Lee, J.C., Park, S.H. and Kim. B.S., "The reform measure for reduce to surface condensation of ammunition in igloo magazine," Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 23, No. 3, pp. 215-222, 2007. 

  2. Lindblom, T. "Reactions in the system nitro-cellulose/diphenylamine with special reference to the formation of a stabilizing product bonded to nitro-cellulose," ACTA UNIVERSITATIS UPSALIENSIS UPPSALA, pp. 3-8, 2004. 

  3. Lee, O.S., Introduction to Stochastic Process Theory, 3rd ed., Kyungmoonsa, Seoul, Korea, 2008. 

  4. Singpurwalla, N.D. and Wilson, S.P., "Failure models indexed by two scales," Advances in Applied Probability, Vol. 3, No. 4, pp. 1058-1072, 1998. 

  5. van Noortwijk, J.M., "A survey of the application of gamma processes in maintenance," Reliability Engineering & System Safety, Vol. 94, pp. 2-21, 2009. 

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  6. Abdel-Hameed, M., "A gamma wear process," IEEE Transactions on Reliability, Vol. 24, No. 2, pp. 152-153, 1975. 

  7. Park, S.H. and Kim, J.H., "Estimation of shelf life for propellant KM6 by using gamma process model," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineering, Vol. 16, No. 4, pp. 33-41, 2012. 

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  8. Park, S.H. and Kim, J.H., "A study on the storage life estimation method for applying gamma process model to accelerated life test data," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineering, Vol. 17, No. 3, pp. 30-36, 2013. 

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  9. Park, S.H. and Kim, J.H., "A study on the storage life estimation method for decrease of muzzle velocity using gamma process model," Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 16, No. 5, pp. 639-645, 2013. 

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  10. Park, S.H. and Kim, J.H., "The stockpile reliability of propelling charge for performance and storage safety using stochastic process," Journal of the Korean Society for Quality Management, Vo. 41, No. 1, pp. 135-148, 2013. 

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  11. Kim, H.S., Woo, S.H. and Lee, H.S., "Minute analysis of the KM67 Propelling charge bag deterioration," ADD TR. GWDS-519-950106, 1995. 

  12. Military Agency for Standardization, "Explosives, nitrocellulose based propellants -stability test procedures and requirements using stabilizer depletion," NATO, AOP-48 Ed. 2, 2008. 

  13. KS K 0520, Textiles-Tensile properties of fabrics-Determination of strength and elongation : Grab method, 2009. 

  14. Van Noortwijk, J.M. and Pandey, M.D., "A stochastic deterioration process for time-dependent reliability analysis," Proceedings of the eleventh IFIP WG 7.5 Working Conference on Reliability and Optimization of Structural Systems, pp. 259-265, 2004. 

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