대표적인 잠수함 발사 유도탄의 수중에서의 발사 개념에 대한 기술 동향을 분석하였다. 세계 각 국의 수중 발사 유도탄 중 발사 형태가 특히 다른 Tomahawk, Sub Hapoon, Exocet SM39 유도탄에 대하여 그 발사 방법에 따른 기술 동향과 장단점을 비교 분석하였다. 대표적인 서방 세계 수중 발사 유도탄인 Tomahawk는 여러 가지 다른 형태가 있지만 잠수함 발사는 Wet Capsule에 의해 보호되며 어뢰 발사관을 이용하여 압축수에 의해 수중으로 배출되는데 잠수함과의 안전거리에서 견일줄이 유도탄 진행에 따라 장력을 발생 부스터를 점화시킨다. 이 부스터에 의해 수면까지 부상하며 부스터에 설치되어 있는 수중궤적 제어용 Jet-Tab이 수중운동을 제어한다. 수면에서 부스터의 추진력에 의해 대기로 진입하는데 일정속도 이상으로 가속된 후 부스터를 분리시키며 Turbo 엔진이 점화되어 계속 비행하게 된다.(중략)
In this paper, the mathematical model of the underwater discharge system using a linear pump is derived and the suitable opening pattern of a flow control valve which satisfies the discharge performance requirements is obtained through the underwater discharge simulations. The simulation results show that the dynamic characteristics of a projectile are greatly affected by the opening pattern of the flow control valve, however, hardly by the diving depth. It is anticipated that the simulation model can be used to derive the design parameters and analyze the performance of the designed underwater discharge system using a linear pump.
본 연구는 모델링 및 시뮬레이션을 이용하여 수중폭발 충격이 함정에 탑재되는 수직발사형 발사체에 전달될 때의 반응을 검토하고 발사체 보호를 위해 내충격성을 확보하는 방안에대한 것이다. 정확한 수학적 모델을 확보하기 위하여 유사 장비에 대한 동특성 시험을 수행하였으며 이를 기반으로 수학적 모델을 보완하였다. 그리고 보완된 수학적 모델에 이용하여 수직발 사체에 BV043 규격에서 정한 수중폭발에 의한 충격이 전달되는 상황을 시뮬레이션 하였다. 1차 시뮬레이션 결과 비행체의 구조물이 견딜 수 없는 충격이 전달되는 것을 확인하였으며, 링스프링 구조의 완충기를 사용하여 비행체를 보호하는 방안을 연구하였다. 또한 링스프링 완충기의 설계 변수를 변경한 여러 경우에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 링스프링 완충기가 함정탑재용 수직발사 비행체의 내충격성을 더 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 일부 소음 데이터만 알고 있을 때 결손된 데이터를 예측할 목적으로 수조에서 측정된 기포유동 소음 데이터와 수중 운동체 발사 소음 데이터를 시계열 기계학습 모델인 Long Short Term Memory(LSTM)에 적용해 보았다. 기포유동소음 데이터는 파이프에서 측정된 소음으로 기포소음, 유동소음, 유체기인소음이 혼합되어 있으며 유형별로 3가지로 분류할 수 있다. 수중 운동체 발사소음은 모형 발사튜브에서 수중 운동체가 사출될 때 발생하는 소음으로 순간소음이며 발사 이벤트마다 불규칙하게 변한다. 이러한 종류의 소음 생성을 위해서는 해석적인 모델보다는 데이터 기반 모델이 유용할 수 있다. 본 연구에서는 LSTM을 데이터 기반 모델을 만들었다. 모델에 영향을 주는 LSTM의 은닉유닛의 개수, 입력시퀸스의 개수, 데시메이션 인자에 따른 모델의 성능을 확인하고 최적의 LSTM 모델을 구성했다. 같은 유형은 새로운 데이터에 대해서도 잘 동작하는 것을 보였다.
In this paper, simulations of the underwater discharge system with compressed air are performed to predict dynamic characteristics of the system and to find optimal opening trajectories of the expulsion valve. Major components of the system are defined and their governing equations are derived to make up the mathematical model. The compressed air discharge method is affected largely by the discharge depth, and therefore the opening trajectories according to the discharge depth should be found to satisfy the demands of discharge performances. Simulation results are compared with experimental data to confirm the validity of the system model.
In this study, the mathematical model of the underwater discharge system using a centrifugal pump was derived and the rotating speed profiles of the pump which satisfied the discharge performance requirements were obtained through the underwater discharge simulations. The simulation results showed that the dynamic characteristics of a projectile were greatly affected by the rotational speed of the pump, however, hardly by the discharge depth. It is anticipated that the simulation model can be used to derive the design parameters and analyze the performance concerning the underwater discharge system using a centrifugal pump.
Sting Ray는 현대의 첨단기술로 제작된 경어뢰로서, 완전히 디지털 컴퓨터 제어에 의해 작동한다. 항공기에 장착된 유도미사일과 그 기능을 견줄수 있는 최첨단 수중유도무기이며, 수중에서의 음파탐지 및 식별에 수반되는 각종 난관을 극복하였다. 수중에서의 음의 반사 및 굴절효과로 인해 복잡성이 가중된 잡음의 근원과 바닷물의 특성이 수시로 변화되는 상황에서 음향장치 사용을 결정하는 것은 매우 어려운 과제이나, Sting Ray는 이러한 어려운 환경을 극복할수 있도록 설계되었다. 또한 선박, 항공기 또는 헬기등 어디에서 발사되더라도 자율적으로 자체의 전술을 창조하는 Shaped Charge형 탄두는 어떠한 표적에도 치명적 피해를 줄수 있다
ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 수중에 발사된 음파의 도플러 효과를 이용하여 3차원 유속 측정이 가능한 초음파 유량측정장비이다. 2009년부터 다양한 하천에서 ADCP 사용량이 증가하면서 ADCP를 이용한 유량측정 기법과 현장 적용상의 문제, 자료처리 과정에서의 문제점들이 발생하고 있다. 이런 문제점들을 분석한 결과 다음과 같은 사례들이 나타났다. 첫 번째 하상이 매우 불규칙한 단면의 부적절한 측정 사례, 두 번째 하안 수직벽 존재에 따른 단면의 부적절한 측정 사례, 세 번째 수심 오측이 다수 발생한 측정 사례, 네 번째 유속 프로파일 결측이 다수 발생한 측정 사례, 다섯 번째 통신문제로 인한 주기적인 결측이 발생한 측정 사례, 여섯 번째 홍수기 고농도 유사로 인해 결측이 발생한 사례, 일곱 번째 수중식생의 영향으로 수심 및 유속 프로파일 오측이 발생한 측정 사례, 여덟 번째 이동상 조건이 발생한 측정 사례 등 많은 문제들이 발생하였다. 본 연구에서는 수중식생의 영향으로 수심 및 유속 프로파일 오측이 발생하는 사례에 대해 개선할 수 있는 방안을 연구하였다. ADCP에서 수중에 발사한 음파 중 식생에 부딪친 강한 반사파의 노이즈로 side-lobe현상에 의한 오측 및 결측이 발생한다. 현재 오측 및 결측 자료는 ADCP 제조사별 자료 취득 소프트웨어의 기능에 의존 하거나, USGS의 OSW(Office of Surface Water) Hydroacoustics의 QRev를 이용하여 후처리 과정을 거쳐 측정 자료로 정리하고 있다. 이에 본 연구에서는 노이즈로 인한 side-lobe 현상을 물리적인 방법으로 제거하기 위해 음향 녹음 과정에서 노이즈를 물리적인 방법으로 제거하는 윈드실드와 팝 필터를 고려한 ADCP필터를 개발하여 적용하였다. 이번 연구의 대상지점은 원주시(지정대교)수위관측소로 5월 이후 수중에 식생이 성장하는 지점이다. 먼저 ADCP필터를 제거한 상태에서 측정을 실시하고, 이후 ADCP필터를 장착하여 측정을 실시하였다. ADCP필터 적용의 측정성과에서는 노이즈에 의한 오측 및 결측이 다수 발생하는 것을 볼 수 있고, ADCP필터를 적용한 측정성과에서는 노이즈가 제거되어 오측 및 결측이 개선되는 결과를 볼 수 있었다. 본 연구에서는 수중식생 영향으로 강한 반사파에 의한 노이즈로 side-lobe현상에 의한 ADCP측 정성과의 오측 및 결측을 ADCP필터를 적용하여 물리적인 방법으로 노이즈를 제거 할 수 있다는 결과를 얻었다.
수중에서 발사체가 고속으로 주행할 때 발사체의 머리 즉, 캐비테이터 만이 물과 접촉한 상태에서 커다란 공동이 발생하여 몸체 전체를 뒤덮는 초공동현상이 발생한다. 초공동 상태에서는 발사체는 저항이 감소되어 매우 빠른 속도를 낼 수 있게 된다. 더욱이 캐비테이터가 적합한 형상을 가지게 되면 매우 낮은 압력저항을 유지하고 전체적인 저항도 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 본 연구에서는 주어진 작용환경 하에서 저항을 최소화 하기위한 최적의 캐비테이터 형상최적설계 문제를 고려하였다. 그리고 효율적인 캐비테이터 형상최적화를 위해 공동과 캐비테이터 형상을 하나의 죄적화로 변환한 동시최적화기법을 수행하였다.
웨스팅하우스는 공중화력통제 레이다, 전자전, 전자광학장치, 육.해.공레이다 감시체계, 선상지휘 및 통제 패키지들과 기뢰에 대한 방어수단인 수중 음파 탐지기와 어뢰를 포함한 대잠수함전 장비(ASW)들을 최초로 제작한 회사이다. 웨스팅하우스의 제품은 수중추진 및 발사체계로부터 위성 센서까지 망라한다. 또한 미국의 가장 중요기술상품인 "생산체계종합"의 선두주자이기도 하다. 세계10대 국제 군수제조 및 서비스업체로 꼽히고 있으며, 앞으로의 성장과 전망을 볼 때, 향후 매년 8.5 %이상의 매출 성장을 달성할 것이라 한다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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