Two-stage light-gas gun은 고압실, 압축실 그리고 발사관으로 비교적 간단한 구조로 구성되며, 짧은 시간동안 초고압을 발생시키기 용이함으로 현재까지 고속충격역학, 발사체 공기역학, 재료역학 등 다양한 공학 분야에서 적용되어왔다. 본 연구는 초고압 액체 제트 분사에 적용하기 위한 기초적 연구로서, 고압실 하류에 설치된 제1격막의 파막 압력의 변화에 따른 발사체의 속도 변화 및 관내 압력 거동을 조사하기위하여, 다양한 격막을 적용하여 실험을 수행하였다. 제1격막의 파막 압력은 발사체의 속도에 지배적인 영향을 미치게 되며, 약 14 Bar이상일 경우 발사관의 압력이 압축튜브의 압력보다 크게 증가하였다.
Two-stage light-gas gun은 고압실, 압축실 그리고 발사관으로 비교적 간단한 구조로 구성되며, 짧은 시간동안 초고압을 발생시키기 용이함으로 현재까지 고속충격역학, 발사체 공기역학, 재료역학 등 다양한 공학 분야에서 적용되어왔다. 본 연구는 초고압 액체 제트 분사에 적용하기 위한 기초적 연구로서, 고압실 하류에 설치된 제1격막의 파막 압력의 변화에 따른 발사체의 속도 변화 및 관내 압력 거동을 조사하기위하여, 다양한 격막을 적용하여 실험을 수행하였다. 제1격막의 파막 압력은 발사체의 속도에 지배적인 영향을 미치게 되며, 약 14 Bar이상일 경우 발사관의 압력이 압축튜브의 압력보다 크게 증가하였다.
Light gas guns have a large number of applications in various fields of engineering. A two-stage light gas gun can develop an extremely high pressure in a very short interval of time. This can be employed efficiently in the application of ultra-high pressure liquid jets. In general, the two-stage li...
Light gas guns have a large number of applications in various fields of engineering. A two-stage light gas gun can develop an extremely high pressure in a very short interval of time. This can be employed efficiently in the application of ultra-high pressure liquid jets. In general, the two-stage light gas gun is made up of a high pressure tube, a compression tube and a launch tube, each stage being separated by diaphragms. The first diaphragm is installed downstream of the high pressure tube and the second, downstream of the compression tube. In the present study, experiments are carried out to investigate the projectile velocity and pressure behavior in the tubes according to the pressure changes at diaphragm opening. It is found that the rupture pressure of the first diaphragm has a dominant influence on projectile velocity. It is also observed that at pressures greater than 14 bar, the pressure in the launch tube exceeds that in the compression tube.
Light gas guns have a large number of applications in various fields of engineering. A two-stage light gas gun can develop an extremely high pressure in a very short interval of time. This can be employed efficiently in the application of ultra-high pressure liquid jets. In general, the two-stage light gas gun is made up of a high pressure tube, a compression tube and a launch tube, each stage being separated by diaphragms. The first diaphragm is installed downstream of the high pressure tube and the second, downstream of the compression tube. In the present study, experiments are carried out to investigate the projectile velocity and pressure behavior in the tubes according to the pressure changes at diaphragm opening. It is found that the rupture pressure of the first diaphragm has a dominant influence on projectile velocity. It is also observed that at pressures greater than 14 bar, the pressure in the launch tube exceeds that in the compression tube.
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문제 정의
본 연구는 Two-stage light-gas gun(2단식 경가스총)을 초고압 액체연료분사에 적용하기 위한 기초적연구로 제1격막 압력에 따른 2단식 경가스총의 발사체의 속도 및 압력거동을 조사하기 위해 수행하였다. 실험을 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다.
제안 방법
본 연구에서는 제1격막의 조건을 강도가 다른 3가지 종류의 격막을 복합적으로 사용하여 제1격막의 파막압력을 조절하였다. 제2격막의 조건은 동일하게 적용하여 제1격막의 파막압력(P0)의 변화에 따른 압축실과 발사관의 압력거동 및 발사체(Projectile)의 비행속도를 측정하였다.
본 연구에서는 제1격막의 조건을 강도가 다른 3가지 종류의 격막을 복합적으로 사용하여 제1격막의 파막압력을 조절하였다. 제2격막의 조건은 동일하게 적용하여 제1격막의 파막압력(P0)의 변화에 따른 압축실과 발사관의 압력거동 및 발사체(Projectile)의 비행속도를 측정하였다.
또한 기밀유지를 위하여 발사체 주위는 고무링을 부착하였다. 압력 측정을 위해 고압실(P0), 압축실(P1), 발사관(P2)에 압력센서(XT-190-1000A)를 설치하였으며, 제1격막이 파막되는 압력을 측정하기 위해 고압실에 위치한 센서는 제1격막에 인접한 위치(P0)에 두었고, 제2격막의 파막 직후의 압력을 측정하기 위해 P1과 P2는 제2격막에 인접하게 두었다. 발사체의 속도 측정 방법은 Fig.
압력 측정을 위해 고압실(P0), 압축실(P1), 발사관(P2)에 압력센서(XT-190-1000A)를 설치하였으며, 제1격막이 파막되는 압력을 측정하기 위해 고압실에 위치한 센서는 제1격막에 인접한 위치(P0)에 두었고, 제2격막의 파막 직후의 압력을 측정하기 위해 P1과 P2는 제2격막에 인접하게 두었다. 발사체의 속도 측정 방법은 Fig. 4와 같이 2개의 레이저 센서와 오실로스코프를 사용하였다. 장치의 구성은 발사체의 속도를 측정하는데 공기저항이 발사체에 미치는 영향을 최소화 하기위해, 첫 번째 레이저 센서는 발사관(Launch tube)의 출구에서 0.
4와 같이 2개의 레이저 센서와 오실로스코프를 사용하였다. 장치의 구성은 발사체의 속도를 측정하는데 공기저항이 발사체에 미치는 영향을 최소화 하기위해, 첫 번째 레이저 센서는 발사관(Launch tube)의 출구에서 0.2m 떨어진 위치에 설치하고, 두 번째 레이저 센서는 첫 번째 레이저 센서와 0.8m 간격으로 설치하였다. 속도측정은 발사체가 일정한 간격을 두고 설치된 2개의 레이저 센서를 통과하는데 걸리는 시간을 오실로스코프로 측정하여 간단히 계산하였다.
8m 간격으로 설치하였다. 속도측정은 발사체가 일정한 간격을 두고 설치된 2개의 레이저 센서를 통과하는데 걸리는 시간을 오실로스코프로 측정하여 간단히 계산하였다.
또한, P0의 압력이 8.5Bar일 때, 발사체는 음속으로 비행하였으며, P0가 16.48Bar 일 때, 발사체는 음속의 두배에 가까운 속도로 비행하였다.
대상 데이터
압축실에는 좌우로 자유롭게 움직이며 압축실 내의 정체된 공기를 압축시킬 수 있는 피스톤이 있다. 피스톤은 스테인레스 스틸로 제작되었으며, 질량, 길이 그리고 외경은 각각 820g, 100mm, 60mm이다. 그리고 발사관 내에 위치한 발사체(Projectile)는 M.
피스톤은 스테인레스 스틸로 제작되었으며, 질량, 길이 그리고 외경은 각각 820g, 100mm, 60mm이다. 그리고 발사관 내에 위치한 발사체(Projectile)는 M.C Nylon 소재로 제작되었으며, 질량, 길이 그리고 외경은 각각 6g, 37mm, 15mm이다. 또한 기밀유지를 위하여 발사체 주위는 고무링을 부착하였다.
성능/효과
제1격막의 파막압력(P0)는 2단식 경가스총의 구동에 지배적인 영향을 미치게 되며, 이는 발사관의 압력상승 및 발사체의 속도에 큰 영향을 미친다는 것을 확인 하였다.
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