Abstract
In modern naval ships, an infrared signature suppression (IRSS) system is used to reduce the metal surface temperature of the heated exhaust pipe and high-temperature exhaust gases generated from the propulsion system. Generally, the IRSS systems used in Korean naval ships consist of an eductor, mixing tube, and diffuser. The diffuser reduces the temperature of the metal surface by creating an air film due to a pressure difference between the internal gas and the external air. In this study, design variables were selected by analyzing the shapes of a diffuser designed by an advanced overseas engineering company. The characteristics of the design variables that affect the performance of the IRSS were investigated through the Taguchi experimental method. A heat flow analysis technique for IRSS systems established in previous studies was used analyze the performance of the diffuser. The performance evaluation was based on the area-averaged value of the metal surface temperature and exhaust gas temperature at the outlet of the diffuser, which are directly related to the intensity of the infrared signature. The results show that the temperature of the exhaust gas was significantly affected by changes in the diameter of the diffuser outlet, and the temperature of the diffuser's metal surface was significantly affected by changes in the number of diffuser rings.
현대의 함정에서는 추진 기관에서 생성된 고온의 폐기가스와 가열된 폐기관의 금속표면온도를 저감하기 위해 적외선 신호저감 장치(Infra-red Signature Suppression system, IRSS)를 설치하고 있다. 국내 함정에 탑재된 일반적인 IRSS는 이덕터, 믹싱튜브 그리고 디퓨져로 구성되며, 이 중 디퓨져는 금속표면에 내기 외기의 압력차에 의한 공기 막을 생성시켜 온도를 저감시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 국외 선진 기술사에서 설계한 IRSS의 디퓨져 형상을 분석하여 설계 변수를 선정하였으며, 분석 조건을 줄이면서 설계 변수의 특성을 효과적으로 파악 할 수 있는 다구치 실험계획법을 통해 IRSS 디퓨져의 성능에 영향을 미치는 설계 변수의 특성을 검토하였다. 디퓨져의 성능분석에는 선행 연구에서 정립한 열 유동해석 기술을 활용하였다. IRSS의 성능평가에는 함정 적외선 신호의 세기와 직접적으로 관련되는 디퓨져 출구에서의 폐기가스 온도와 금속표면온도의 면적평균 값을 기준으로 하였으며, 폐기가스의 온도는 디퓨져 출구의 직경 변화에 크게 영향을 받고, 디퓨져 금속표면의 온도는 디퓨져 링의 개수 변화에 크게 영향 받음을 확인하였다.
