[논문]강내압력측정 신뢰성 확보 방안에 관한 연구: 동구게이지와 IPG 게이지 성능 비교 중심

정민철; 이정호

doi:10.5762/kais.2020.21.9.120

초록
AI-Helper

본 연구는 포강내 압력 측정을 위한 압력 게이지 운영성 검증에 관한 연구이다. 탄약 성능 평가 시험 중 포강 내 압력 측정은 주로 동구게이지를 이용하고 있다. 압력 측정 방식의 대체를 위해 IPG 게이지를 사용했으며, 시험 결과를 분석하여 IPG 게이지의 운용성 검증을 수행하였다. 운용성 검증을 위해 실 사격시험 데이터를 이용했으며 결과 분석은 기술적 통계 기법의 일환인 T검정 분석을 사용하였다. 시험용 장비 및 탄약은 155MM KH179 및 M119 계열의 추진 장약을 사용했다. 본 연구 결과 동구게이지와 IPG게이지 사이의 데이터 값에 대해 5%의 유의수준에서 두 데이터 결과의 평균 값 간에 차이가 없는 것으로 확인되었다. 포강 내 압력 측정을 위해 기존의 동구게이지를 대체하여 IPG의 활용 가능 여부를 검증하였으며, 시험 계측 방법의 다양성 측면에서 적용 폭을 넓힐 수 있음을 확인하였다. 본 시험 결과 바탕으로 추진장약류 외에 다양한 탄종의 압력 계측 시험에 적용될 수 있을 것이며, 이를 통해 국내 운용 탄약의 성능 평가 시험 활용이 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the operation of a pressure gauge for measuring the internal pressure of a barrel. During the ammunition performance evaluation test, the internal pressure of the barrel was measured mainly using a copper crusher gauge. The internal piezo gauge (IPG) was used to replace the press...

This study examined the operation of a pressure gauge for measuring the internal pressure of a barrel. During the ammunition performance evaluation test, the internal pressure of the barrel was measured mainly using a copper crusher gauge. The internal piezo gauge (IPG) was used to replace the pressure measurement method, and the test results were analyzed to verify the operability of the IPG. For verification, actual shooting test data were used, and a t-test was used to analyze the results. The 155MM KH179 and M119 series propellant were used for the test equipment and ammunition. The results confirmed that there was no difference between the mean values of the two data results at a significance level of 5% for the data values between the copper gauge and the IPG. The use of the IPG was verified by replacing the existing copper gauge to measure the internal pressure of the barrel, and it was confirmed that the application width could be widened in terms of diversity of test measurement methods. Based on the results of this test, it can be applied to the compression measurement test of various types of ammunition in addition to the propellant charges.

주제어

표/그림 (22)

그림 Fig. 1. Research flow chart
그림 Fig. 2. Crusher gauge(left) vs. Piezo gauge (right)
그림 Fig. 3. Configuration of Crusher Gauge
그림 Fig. 4. Principle of Crusher Gauge
그림 Fig. 5. Configuration of IPG
그림 Fig. 6. Operating method of IPG
그림 Fig. 7. Block diagram of the B251 IPG Overall System
그림 Fig. 8. B251 IPG Nato Stock Number
그림 Fig. 9. Dynamic Pressure Generating System
표 Table 1. Technical Data List
표 Table 2. Nato approved crusher gauges - UK1998/US 2002.
그림 Fig. 10. Miniaturized Piezo-Electric Gauges
그림 Fig. 11. firing test flow
그림 Fig. 12. Setting for firing test of M11 and IPG
표 Table 3. Summary of test result
그림 Fig. 13. Statics analysis : F-test
그림 Fig. 14. Statics analysis : T-test
표 Table 4. Summary of F-test
표 Table 5. Summary of T-test
그림 Fig. 15. Plot of two gauge values
그림 Fig. 16. Plot of difference
표 Table 6. Summary of difference of two gauges

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문은 탄약 부품류 강내 압력 측정에 있어 동구게이지(M-11)와 IPG게이지(B251)의 통계적 유사성 및 측정 결과의 신뢰성 분석을 통한 압력 게이지의 성능 및 특성 검증에 관한 내용이다. M-11게이지는 미국과 국내 탄약 및 화포의 성능 시험에서 주로 사용되고 있으며 유럽에서 주로 사용하는 IPG게이지의 성능 유효성 검증을 위해 실 사격시험에 적용하였다.

제안 방법

강내 압력의 계측은 동구게이지(M11)와 IPG게이지 (B251-800)를 시험 화포의 포미 폐쇄기 부분에 동시에 장착한 후 사격을 진행하였다. 측정 결과에 대한 두 게이지의 기술통계량은 Table 3과 같다.
M-11게이지는 국내 탄약 및 화포의 성능 시험에서 강내압력 계측의 기준으로 사용되고 있으므로 이를 이용하여 IPG의 압력 측정 결과의 신뢰성을 검증하기 위한 표준 값으로 사용하였다. 실 사격시험에 두 가지 방식의 게이지를 적용하여 강내 압력을 계측하였으며 통계적 접근을 통해 두 게이지의 성능(유사성)을 검증하였다. 본 논문의 연구 방향은 Fig.

대상 데이터

게이지 특성 검증을 위한 실 사격시험은 저장탄약신뢰성평가(ASRP)의 시험 품목 중 하나인 155MM 추진장약(M119 계열)을 사용하였다.
동구게이지와 IPG와 관련된 미국 ATEC(Army Test and Evaluation Command)의 ITOP(International Test Operations Procedure), Nato AEP-23(Applied Engineering Publication) 위주로 검토하였고 기품원과 국과연의 연구보고서를 참고 하였다. Table 1은 관련 기술자료 목록이다.

데이터처리

두 게이지가 계측한 강내 압력의 평균값이 차이가 있는지를 확인하기 위해 통계적 분석을 수행하였다. 통계적 검정 방법 중 모집단의 분산이나 표준편차를 알지 못하므로 T-검정을 사용하여 두 게이지가 계측 한 결과 값을 분석하였다. T-검정을 위해서는 두 집단의 데이터가 등 분산이라는 가정을 충족하여야 한다.

성능/효과

AEP-23과 ITOP 3-2-810 기술자료의 계측 요구사항 검토결과 IPG로 대체 가능할 것으로 판단된다. 본 논문을 통해 IPG의 사용 가능성을 확인하였으며 본 연구를 토대로 M119 계열의 추진장약류 외에 다양한 탄종의 강내 압력 측정에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
155MM 추진제의 강내 압력을 계측하였고 두 게이지 값의 통계적 유의성 검증을 위해 F-검정 및 T-검정을 수행하였다. 검정 결과 두 압력 값 사이에는 95% 신뢰수준에서 유의차가 없음을 확인하였다. 이는 각 게이지의 작동 방식(물리적 변형 vs.
검정 결과 두 압력 값 사이에는 95% 신뢰수준에서 유의차가 없음을 확인하였다. 이는 각 게이지의 작동 방식(물리적 변형 vs. 전기적 변형)의 차이에도 불구하고 계측의 신뢰성 측면에서는 큰 차이가 없음을 나타낸다고 할 수 있다.

후속연구

개별 값의 차이 평균은 약 30psi, 최대 차이 값은 약 725psi이다. 동구게이지(M-11) 및 IPG(B251)의 측정 불확도를 고려했을 때 두 게이지의 개별 압력 차이 변화량을 줄이기 위해 게이지 삽입 위치 등에 대한 추가 검증이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동구게이지는 무엇으로 구성되어 있는가	추진제의 연소과정에서 포강 내에 발생하는 최대압력에 의해 동구의 물리적 변형이 발생하며 이 때 변형된 동구의 길이를 마이크로미터(micrometer)로 측정하고 변환식을 통해 압력을 추정하는 방식이다. 게이지의 외부는 Steel housing으로 감싸져 있으며, 내부는 동구(copper ball) 및 피스톤(piston) 등으로 구성되어 있다. Fig.
	강내압력 측정방법에는 무엇이 있는가?	강내압력 측정방법에는 동구의 물리적 변형량을 통해 최대 압력을 추정하는 동구게이지(copper crusher gauge)방식과 추진제 연소로 인해 포강 내에서 실시간 발생하는 압력 변화에 대한 전기적 변화량으로 압력을 추정하는 피에조게이지(piezo gauge) 방식으로 나눌 수 있다. 두 가지 타입의 형상은 Fig.
	동구게이지의 작동원리는 무엇인가	동구게이지의 작동원리는 다음과 같다. 추진제의 연소과정에서 포강 내에 발생하는 최대압력에 의해 동구의 물리적 변형이 발생하며 이 때 변형된 동구의 길이를 마이크로미터(micrometer)로 측정하고 변환식을 통해 압력을 추정하는 방식이다. 게이지의 외부는 Steel housing으로 감싸져 있으며, 내부는 동구(copper ball) 및 피스톤(piston) 등으로 구성되어 있다.

참고문헌 (7)

Chuan Rong, De Ren Kong, Fang Wang, Li Xia Yang, Li Ping Li, "Research on the Pressure-Measuring Uncertainty of Standard Internal Crusher Gauge," Applied Mechanics and Materials, vol. 300-301, no.1 pp. 874-881, 2013. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.300-301.874

상세보기
H. Babaei, "Stress Analysis of Gun Barrel Subjected to Dynamic Pressure," International Journal of Mechanical Engineering and Applications, vol. 3, no.4 pp. 71, 2015. DOI:https://doi.org/10.11648/j.ijmea.20150304.14

상세보기
C.T. Ervin, "A piezo-electric gage for recording the instantaneous pressure in shotguns," Journal of the Franklin Institute, vol. 213, no.5 pp. 503-514, May. 1993. DOI:https://doi.org/10.1016/s0016-0032(32)91520-8

상세보기
US Army Aberdeen proving Ground, "TOP 3-2-810 WEAPON CHAMBER PRESSURE MEASUREMENTS," TEC, pp. 1-23, 1982.
US Army Aberdeen "ITOP 3-2-810(2) FR/GE/UK/US Copper Crusher Measurement of Weapon Chamber Pressure," ATEC, pp. 1-29, 2004.
Applied Engineering Publication "(AEP)-23(Edition 2) Pressure Measurement by Crusher Gauges NATO Approved Tests for Crusher Gauges," NATO, pp. 2, 2005.
Yong Hwa Kim "The Study on the Replacement of Copper Crusher Gauge for Weapon Chamber Pressure Measurement," DTAQ, pp. 1-32 2017.

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

강내압력측정 신뢰성 확보 방안에 관한 연구: 동구게이지와 IPG 게이지 성능 비교 중심
A Study on the Effects of Relationship Between Copper Crusher Gauge and Internal Piezo Gauge 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (22)

표/그림 (22)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

강내압력측정 신뢰성 확보 방안에 관한 연구: 동구게이지와 IPG 게이지 성능 비교 중심 A Study on the Effects of Relationship Between Copper Crusher Gauge and Internal Piezo Gauge 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (22) 모든 표/그림 보기

표/그림 (22) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

강내압력측정 신뢰성 확보 방안에 관한 연구: 동구게이지와 IPG 게이지 성능 비교 중심
A Study on the Effects of Relationship Between Copper Crusher Gauge and Internal Piezo Gauge 원문보기

초록
AI-Helper

표/그림 (22)

표/그림 (22)

AI 본문요약
AI-Helper