A Study on the Force Balance of a Main Oxidizer shutoff Valve

A MOV(Main Oxidizer shutoff Valve) controls the flow rate of liquid oxygen into the rocket combustor by opening and shutting operations piloted by a pneumatic force. In order to improve the effective design for sealing parts of poppet and piston assemblies, the poppet assembly has been designed to be just contacted with the piston assembly. However, to avoid a gap at the poppet/piston contact surface and to evaluate the MOV operating performance, an analyze on the force balance during the closing motion have been performed. For the accuracy of the analysis, the friction forces and the hydraulic forces have been respectively obtained by experiments and CFD analysis. Through the analysis, some important design parameters such as the spring constant, poppet friction and orifice size in the force balance have been introduced and the required operation performance of the MOV has been proved feasible.

산화제 개폐밸브의 힘평형에 관한 연구

산화제 개폐밸브는 일반적으로 공압으로 포핏을 열고 닫음으로써 로켓엔진에 액체산화제유량을 제어한다. 상용되는 산업용 밸브와는 달리 현재 개발 중인 산화제 개폐밸브는 밸브는 효과적인 기밀을 위해 피스톤과 포핏이 접촉되어 있을 뿐, 분리되어 설계되어졌다. 밸브가 닫히는 동안 피스톤과 포핏이 떨어져서 움직이는 것을 피하고, 밸브의 전반적인 작동 성능을 파악하기 위해서 힘평형 해석이 수행되었다. 또한 더욱 정확한 해석을 위해, 마찰력과 포핏에 작용하는 힘을 각각 시험과 CFD 해석을 통해 구해내었다. 해석 결과를 통해 힘평형 해석에서 스프링, 마찰력과 공압부의 오리피스 크기와 같은 중요한 설계인자들의 영향을 알아보았으며, 현재 개발 설계중인 산화제 개폐밸브의 작동성능을 확인하였다.