초록 ▼

- 한국형 발사체를 위한 터보펌프 개발에 필수적인 극저온 고압 환경하에서 사용되는 정적 실의 국산화 시제품 제작을 위하여 매크로스케일부터 나노스케일에 이르기까지 다양한 실험/시험 및 분석과 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 통하여 데이터베이스를 확보
- 연구목표 및 내용을 달성하기 위하여, 누설시험, 내구성 시험 등 매크로 스케일 시험과 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 seal의 구조물 내에서의 응력과 구조/열 변형 해석 등 시뮬레이션 병행
- 성능평가를 위한 시험과 설계에 필요한 데이터를 확보하기 위해 극저온-상온 열주기 및 극저온-고

- 한국형 발사체를 위한 터보펌프 개발에 필수적인 극저온 고압 환경하에서 사용되는 정적 실의 국산화 시제품 제작을 위하여 매크로스케일부터 나노스케일에 이르기까지 다양한 실험/시험 및 분석과 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 통하여 데이터베이스를 확보
- 연구목표 및 내용을 달성하기 위하여, 누설시험, 내구성 시험 등 매크로 스케일 시험과 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 seal의 구조물 내에서의 응력과 구조/열 변형 해석 등 시뮬레이션 병행
- 성능평가를 위한 시험과 설계에 필요한 데이터를 확보하기 위해 극저온-상온 열주기 및 극저온-고온(400􌜿C) 열주기 반복 시험 수행을 통해 실링 성능 확보
- 극저온-고압 환경에서의 누설을 측정하는 시험으로, MIL-STD-202G의 시험 조건 C에 정의된 절차에 의거한 기밀시험, 고온-고압 환경에서의 누설 측정시험을 수행
- 다양한 변수를 적용가능한 설계 tool 개발
(출처: 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

The leak tight of the seals used in a turbopump is very important and especially in the case of liquid oxygen pump, the shrinkage of the seal as well as the casing must be considered carefully in the design process because the pump is operated under high pressure and ultralow temperature. Therefore,

The leak tight of the seals used in a turbopump is very important and especially in the case of liquid oxygen pump, the shrinkage of the seal as well as the casing must be considered carefully in the design process because the pump is operated under high pressure and ultralow temperature. Therefore, the deep understanding of the deformation of the static seal under cryogenic high pressure condition is essential. The ultimate objective of this research is to develop our own design technology and manufacturing processes of the cryogenic static seals that can be operated under severe environmental conditions. To do this, in this study, finite element analyses of famous foreign-brand seals are done in order to find main design parameters for localization.
Based on these backgrounds, the ultimate objective of this research is to develop our own design technology and manufacturing processes of the cryogenic static spring-energized seals that can be operated under severe environmental conditions. For the purpose of this work, 2-and 3-dimensional finite element models were developed and the analysis were done to investigate the deformation characteristics of a static seal and find main design parameters for customization.
The FE results revealed that in the case of an inconel lining with 0.5 mm thickness and 4.4 mm cross-sectional diameter the critical pressure for the plastic deformation was about 2~3 MPa. The simulation results also showed that the deformation characteristics of the C-seal was largely dependent on the spring shape. In this report, the results from the simulations considering changes in the environmental conditions such as temperature and cavity shape are discussed. 3-dimension model was introduced to study on the seal warpage effect as well. From the model, it was found that the given C-type seal could show sufficient leak tight performance irrespective of temperature variation but the parameters of the energized spring such as gap and diameter of spring coil should be designed carefully for the leak tight.
Demands on these static seals are steadily increasing in various fields such as aerospace launch vehicle, machinery for manufacturing chemicals, semiconductors, food, and medical goods. It is expected that our own design technology for spring-energized seals obtained from this research can give have big reduction in the manufacturing cost as the substitution for foreign products.
(출처: Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4목차 ... 5SUMMARY ... 6CONTENTS ... 7제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8 제 1.1 절 연구 개발의 배경 및 목적 ... 8 제 1.2 절 연구 개발의 필요성 ... 9제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11 제 2.1 절 세계적 수준 ... 11 제 2.2 절 국내 수준 ... 11 제 2.3 절 국내외 연구현황 ... 11 제 2.4 절 지금까지의 연구개발 실적 ... 12제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14 제 3.1 절 이론적 배경 ... 14 제 3.2 절 유한요소 3D 모델 ... 18 제 3.3 절 해석조건 ... 23 제 3.4 절 결과 및 토의 ... 25제 4 장 목표달성도 및 관련 분야의 기여도 ... 72 제 4.1 절 연구 개발의 최종목표 ... 72 제 4.2 절 연차별 연구 개발 목표 및 내용 ... 73 제 4.3 절 계획대비 달성도 (선정시 제시된 연구목표) ... 75제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 76 제 5.1 절 연구개발결과의 활용방안 ... 76 제 5.2 절 기대성과 ... 76제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 77제 7 장 국가과학기술종합정보서비스 등록 연구시설·장비 현황 ... 77제 8 장 참고문헌 ... 78끝페이지 ... 81