초록 ▼

복합재 연소관의 충격 손상을 주기적으로 검출할 수 있는 새로운 안전성 검출 시스템을 개발하였다. 충격 발생후 복합재 연소관의 잔류 변형률을 측정할 수 있는 광섬유 BOCDA 센서와 알루미늄 코팅 광섬유를 새로이 고안하여 그 성능을 검토하였다. 그 결과로 충격 위치는 약 1 cm 범위로 탐지하고, 충격 에너지 레벨은 4 단계를 구분할 수 있음을 확인하였다. 한편, 음향 방출 신호 취득에 의하여 충격 손상을 검출하기 위한 Parametric zone location 기법을 개발하고 성능을 확인하였다. 또한 폴리머 광섬유와 금속선을 복합

복합재 연소관의 충격 손상을 주기적으로 검출할 수 있는 새로운 안전성 검출 시스템을 개발하였다. 충격 발생후 복합재 연소관의 잔류 변형률을 측정할 수 있는 광섬유 BOCDA 센서와 알루미늄 코팅 광섬유를 새로이 고안하여 그 성능을 검토하였다. 그 결과로 충격 위치는 약 1 cm 범위로 탐지하고, 충격 에너지 레벨은 4 단계를 구분할 수 있음을 확인하였다. 한편, 음향 방출 신호 취득에 의하여 충격 손상을 검출하기 위한 Parametric zone location 기법을 개발하고 성능을 확인하였다. 또한 폴리머 광섬유와 금속선을 복합재 연소관에 매설하여 충격을 검출하는 방법을 시도하였다.

( 출처: 보고서 요약서 4p )

Abstract ▼

A novel safety management system of composite combustion chambers was developed to have a sensing function of impact damages periodically. The detection methods was employed optical fibers or metal wires, which were embedded in composite combustion chambers. Also, an impact location detection method

A novel safety management system of composite combustion chambers was developed to have a sensing function of impact damages periodically. The detection methods was employed optical fibers or metal wires, which were embedded in composite combustion chambers. Also, an impact location detection method was developed by analyzing the acoustic emission signals, which were acquired at impact instants. These detection methods were implemented by constructing fiber optic BOCDA ((Brillouin Optical Corelation Domain Analysis) sensor operated by phase modulation or time domain, and also ETDR (electrical time domain reflectometry) using metal wires. Acoustic emission signal acquisition system was also implemented with a home-made conditioning amplifier to detect acoustic emission signal at impact instants. A composite combustion chamber, which has the diameter of 260mm and the length of about 1.6 m, was selected for studying impact damage detection.

The sensing fibers, such as aluminum coating optical fiber, polyimide coating optical fiber and metal wire, were wound on the composite combustion chamber and cured in hot oven.

In order to maintain uniform strain distributed on the optical fiber installed in the composite combustion chamber, a uniform tension machine was manufactured and adapted in the composite chamber fabrication process. Meanwhile, finite element analysis of composite chambers with impact was performed to know theoretically the residual strain and damages of the chambers induced by impacts. By performing hydraulic pressure test of composite ring specimens, the decrease of burst pressure was studied over the impact energy level of about 30 ~ 40 J. Accordingly, an impact test machine was prepared with hemispherical impact tip and wedge impact tip to perform the impact tests of the chambers in these energy levels. The number of all fabricated composite combustion chambers were 15 with aluminum coating optical fiber, polyimide optical fiber, single mode optical fiber and metal wire. In the sensing results using optical fibers with fiber optic BOCDA sensor, the impact location was made a division less than 1 cm and the impact energy level was also well classified as 4 steps from 10 to 40 J. In the results of polymer optical fibers with OTDR, the impact location could be detected, but the sensitivity was not enough to apply in real fields. In the case of metal wire with ETDR, the impact location was also detected, but the sensitivity was not enough to classify the impact energy levels.

In results of acoustic emission technique, the impact location were accurately detected by energy based contour map method and parametric zone location method, but this technique was not applied to classify the impact energy levels. Therefore, in these research works, a novel periodic safety detection system of composite combustion chambers was developed by fiber optic BOCDA sensor and sensing optical fiber. In the future, in order to use this system in real fields, the sensor system should be packaged as compact size, and the measurement time is to be shorten, and also fiber installation should be carefully studied.

( 출처: SUMMARY 7p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제1장 연구과제의 개요 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제3장 연구수행 내용 및 결과 ... 21
• 제1절 복합재 연소관의 충격 손상 검출 기법 ... 21
• 1. 광섬유에 의한 손상 검출 기법 ... 21
• 2. 음향 방출 신호 취득에 의한 손상 검출 기법 ... 29
• 3. 금속선에 의한 손상 검출 기법 ... 41
• 제2절 충격 손상 검출을 위한 센싱 시스템의 구현 ... 45
• 1. 분포 변형률 측정 광섬유 센서 ... 45
• 2. 이상 위치 검출 폴리머 광섬유 OTDR 센서 ... 67
• 3. 음향 방출 신호 취득 시스템 ... 70
• 4. ETDR 센서 ... 71
• 제3절 복합재 연소관의 충격 손상 해석 및 시험 조건 ... 75
• 1. 충격 손상 검출을 위한 복합재 연소관 ... 75
• 2. 복합재 연소관에 적용하는 감지 광섬유 ... 76
• 3. 복합재 연소관의 충격 손상 해석 ... 78
• 4. 충격 시험 장치의 제작 ... 90
• 제4절 복합재 연소관의 충격 손상 시험 ... 97
• 1. 광섬유 센서에 의한 충격 위치 및 정도 검출 시험 ... 97
• 2. 폴리머 광섬유 OTDR 센서에 의한 이상 발생 위치 탐지 시험 ... 125
• 3. ETDR 센서에 의한 손상 검출 시험 ... 129
• 제5절 연구결과 정리 ... 155
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 156
• 제5장 연구결과의 활용계획 ... 157
• 제6장 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 158
• 제7장 참고문헌 ... 159
• 부록. 연구성과 집계(최종보고서 부록) ... 162
• 끝페이지 ... 170