고체 추진기관을 빠르고 정확하게 설계하기 위해 통합 설계 시스템을 개발하였다. 이 시스템에는 체계 요구 조건으로부터 전체적인 크기를 결정하는 사이징 설계 모듈과 구조체 설계, 그레인 설계, 성능 예측 모듈과 같이 네 개의 모듈로 구성되어 고체 추진 기관의 기본설계를 수행할 수 있게 개발 되었다. 본 연구에서 개발된 시스템을 사용하여 고체 추진기관의 기본 설계를 하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 체계 요구 조건으로부터 전체적인 크기를 결정한 후 구조체 및 그레인 설계에 이용한다. 구조체설계 모듈로 구조체의 기본 설계를 수행 한 후 이를 이용해 그레인 설계 모듈로 그레인 기본 설계와 이 후 성능 계산에 필요한 데이터를 생성할 수 있다. 성능 해석 모듈은 기본 설계가 완료된 추진 기관의 성능을 예측하여 체계 요구 조건에 부합되는지를 확인하여 재설계 여부를 결정한다.
고체 추진기관을 빠르고 정확하게 설계하기 위해 통합 설계 시스템을 개발하였다. 이 시스템에는 체계 요구 조건으로부터 전체적인 크기를 결정하는 사이징 설계 모듈과 구조체 설계, 그레인 설계, 성능 예측 모듈과 같이 네 개의 모듈로 구성되어 고체 추진 기관의 기본설계를 수행할 수 있게 개발 되었다. 본 연구에서 개발된 시스템을 사용하여 고체 추진기관의 기본 설계를 하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 체계 요구 조건으로부터 전체적인 크기를 결정한 후 구조체 및 그레인 설계에 이용한다. 구조체설계 모듈로 구조체의 기본 설계를 수행 한 후 이를 이용해 그레인 설계 모듈로 그레인 기본 설계와 이 후 성능 계산에 필요한 데이터를 생성할 수 있다. 성능 해석 모듈은 기본 설계가 완료된 추진 기관의 성능을 예측하여 체계 요구 조건에 부합되는지를 확인하여 재설계 여부를 결정한다.
We developed an integrated design system for a solid rocket motors. We can do a conceptual design of a solid rocket motor easily and quickly with this system. It consists of four modules, or, size design, structure design, grain design and performance analysis module. Size design module determines t...
We developed an integrated design system for a solid rocket motors. We can do a conceptual design of a solid rocket motor easily and quickly with this system. It consists of four modules, or, size design, structure design, grain design and performance analysis module. Size design module determines the lengths and diameters of some major parts, which results in fixing the whole size of a motor. Structure design module has many master models, which enables a designer can do a conceptual design of almost parts of motor structures. Grain design module can design a solid fuel according to the result of structure design. Finally performance analysis module verifies the proposed design with the output from grain design module.
We developed an integrated design system for a solid rocket motors. We can do a conceptual design of a solid rocket motor easily and quickly with this system. It consists of four modules, or, size design, structure design, grain design and performance analysis module. Size design module determines the lengths and diameters of some major parts, which results in fixing the whole size of a motor. Structure design module has many master models, which enables a designer can do a conceptual design of almost parts of motor structures. Grain design module can design a solid fuel according to the result of structure design. Finally performance analysis module verifies the proposed design with the output from grain design module.
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제안 방법
개발된 통합 프로그램은 체계 조건을 이용해 사이징 프로그램에서 고체 추진기관의 크기를 결정하고, 구조체 설계를 진행한 후 추진제 설계를 진행한다. 추진제 설계는 구조체 설계와 병행할 수도 있으며, 구조체 설계 결과를 받아 설계를 할 수도 있다.
구조체 설계 프로그램은 사이징 설계 프로그램의 계산 결과를 받아 구조체를 구성하는 중요 부품과 조립체에 대한 기본 설계를 한다. 이 프로그램에서는 위저드 방식으로 각 부품을 설계할 수 있으며, 점화기 및 뒷마개, 연소관의 형상 설계와 두께 계산, 노즐 및 라이너의 형상 설계와 두께 계산 등이 가능하며, 형상 설계는 사전에 구축된 마스터 모델과 편집 설계 방식을 이용한다. 또한 구조체를 구성하는 부품을 체결하는 방법으로 인장 볼트, 록 와이어, 나사 등 다양한 체결 방법을 사용할 수 있으며, 체결류 설계 결과가 자동으로 부품 형상에 반영된다[1].
이전 연구에서는 구조체 설계 자동화 프로그램 개발[1]과 추진제 설계 자동화 프로그램 개발[2] 연구가 수행되었으며, 고체 추진기관의 사이징과 내탄도 성능 설계와 관련된 연구[3-7]도 수행되었다. 이들 프로그램들은 개발 초기 단계에서 예비 설계 또는 개념 설계를 하기 위한 것으로 각각 그 효율성을 보이고 있으나, 고체 추진기관을 빠르고 일관성 있게 설계하기 위해서는 이러한 프로그램을 통합할 필요가 있어, 고체 추진기관의 기본 설계에 필요한 프로그램들을 통합하는 연구를 수행하였다.
성능/효과
통합 프로그램을 개발함으로써 체계 조건으로부터 추진기관의 크기, 구조체 설계 및 추진제 그레인 설계, 그리고 성능 해석 및 예측 과정, 즉, 추진기관의 기본 설계 전체 과정을 신속하고 정확하게 진행할 수 있게 되었다.
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