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제안 방법
- 상세 설계 결과를 토대로 시제품을 제작하여 제작성을 검토하고, 일련의 시험을 수행하여 설계 변수들을 검증하고 있다. 구성품의 제작 및 조립이 완료되면 벤트밸브와 릴리프밸브 별로 강도기밀시험을 수행한 후 기능시험 및 성능을 확인하는 시험을 수행한다. 각 밸브 별로 환경시험에 대한 인증이 끝나면 벤트릴리프밸브 조립체로 구성하여 기능시험 및 성능시험을 수행하여 설계결과를 최종적으로 검증할 계획이다.
- 벨로우즈 내부 캐비티는 배관을 통해 릴리프밸브를 거쳐 산화제 탱크의 얼리지와 압력을 교환할 수 있도록 하였다. 밸브구동압이 밸브구동부로 공급되면 밸브가 열리게 되고 영구자석으로 제어되는 리드스위치 형식의 위치지시기로 밸브 상태를 모니터할 수 있도록 하였다.
- 벤트밸브의 수력학적 특성을 파악하기 위하여 유동해석을 수행하였다. 유량계수를 계산하기 위하여 밸브가 완전히 개방된 상태에서 3차원 형상을 고려하여 해석을 수행하였다.
- 릴리프밸브는 몸체, 벨로우즈 조합체, 스프링, 스크류, 시트 등으로 구성되어 있다. 스크류를 이용하여 스프링의 압축 길이를 변경하면 릴리프밸브가 작동하는 설정압력을 조정할 수 있도록 설계하였다.
- 시스템의 복잡성을 최소화하도록 벤트릴리프 밸브를 벤트밸브와 릴리프밸브로 별도로 구성하고 각각을 배관으로 연결하도록 설계하였다. 수치해석을 통해 설계변수를 검증하였고 동특성 해석을 통해 공압 성능 및 밸브 특성이 요구조건을 만족하는 것을 파악하였다.
- 벤트밸브의 수력학적 특성을 파악하기 위하여 유동해석을 수행하였다. 유량계수를 계산하기 위하여 밸브가 완전히 개방된 상태에서 3차원 형상을 고려하여 해석을 수행하였다. 아래 그림과 같이 정압 및 속도 분포의 변화를 확인하였고 설계요구조건을 만족하는 유량계수를 얻을 수 있었다.
- 탱크 내부 배기를 담당하는 벤트밸브와 탱크 압력을 조절하는 릴리프밸브를 하나의 구성품으로 조합하는 것도 가능하지만 어느 한쪽의 요구조건을 만족하기 위해 다른 한쪽의 성능을 제한하는 복잡한 문제가 발생할 수 있다[2]. 이러한 시스템 복잡성을 피하기 위해 Fig. 1과 같이 벤트밸브와 릴리프밸브를 별도로 두고 배관을 통해 두 밸브와 산화제 탱크가 서로 연결될 수 있도록 설계하였다. 수치해석을 통해 기본 설계변수가 시스템 요구조건을 만족하는지 점검하였고 시제품을 제작하여 개발시험을 수행하고 있다.
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