보이지 않는 힘으로도 불리는 잠수함은 수중에서 활동하는 은밀성을 장점으로 대함전, 대잠전 및 핵심표적 타격 등의 임무를 수행하는 전략 수중 무기 체계로 심해에서 높은 수압을 견디며 작전을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서 잠수함 압력 선체는 잠항 깊이에 상응하는 외부 수압에 저항하는 가장 중요한 체계로서 누수, 화재, 충격 및 폭발과 같은 위험으로부터 안전성을 확보함으로써 생존성을 높임과 동시에, 작전 수행 능력을 유지할 수 있게 해주는 강도를 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서는 잠수함 압력 선체의 구조형상 설계가 초기에 수행되는 것이 합리적이다. 특히, 함미 원추부 구조물과 압력선체 평형부 및 함미 비압력선체를 연결하는 함미 트랜지션 링의 경우, 설계된 잠수함에 따라 다양한 형상을 띄고 있다. 본 구조물 설계를 위해서는 응력 흐름과 연결성을 고려한 설계뿐만 아니라 복잡한 형상이 기인한 구조물 제작 투입 시수 증가로 인한 원가 상승 또한 검토해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 4가지 서로 다른 형상을 갖는 함미 트랜지션 링에 대해서 비선형 유한요소해석을 통한 구조 강도 검토와 더불어 함미 트랜지션 링 형상 복잡도에 따른 작업 일수 및 자재비 검토를 통해 경제성 측면에서의 적정성 검토를 수행하였으며, 검토된 4가지 형상 중 가장 합리적인 잠수함 함미 트랜지션 링 형상을 제안하였다.
기뢰는 수중에 설치되어 수상함과 잠수함을 공격하기 위한 폭발물로서, 기뢰전은 해군의 여러 가지 성분작전 중에서 매우 중요한 작전 중 하나이다. 본 논문은 기뢰전 일반 개념에 대한 이해로부터 기뢰탐색작전 및 소해작전의 소개와 본문에서 소개 할 몇 가지 기능을 통한 전반적인 기뢰전 체계 설계 방안을 제안한다. 기뢰전 체계의 기능으로는 소나 영상정보로부터 아다부스트 기법을 활용하여 기뢰영역을 탐지하는 기능과 기뢰탐색작전 및 소해작전의 수행 시 각각의 진행률을 계산하는 기능, 소나로부터 수신한 기뢰 표적으로 무인기뢰처리기를 유도하는 기능 등이 있다.
The explosion effect of computer graphics Visual Effects(VFX) used in films and animations is an important element that determines the completeness of the film, and its usage is getting extended. The realistic explosion effect of VFX should be made according to observations and analysis of various factors of actual explosion in real world. This experimental research would suggest the efficient production guideline for the technical characteristics of underwater explosion of VFX. For this research process, first, the comparison of actual explosion and VFX explosion effect, classification of actual explosion, and characteristics of underwater explosion effect will be addressed. Second, based on the literature reviews, the four steps of experimental production analysis tool will be derived. Third, the experimental research will be processed in along with technical factors four steps of the underwater explosion effect, (1)realistic creation and emission of fluid, (2)fluid expansion control by water pressure, (3)bubble effect, and (4)motion of bubble & dissipation of fluid. The effective method of fluid simulation production will be verified through experimental studies based on the characteristics of the actual explosion process. This experimental study suggested the VFX production technique is expected to be used as the basic data for related research field.
Underwater explosion properties for TNT, an ideal explosive, and DXD-04, a nonideal explosive, were numerically modeled with a one-dimensional Lagrangian hydrodynamic code. The equation of state parameters for detonation products for TNT and DXD-04 were obtained from the BKW code, assuming complete reaction. Burn of TNT was modeled by using the Chapman-Jouguet(CJ) volume burn technique, a programmed-burn technique, assuming instantaneous detonation reaction. Burn of DXD-04 was modeled by using the same technique and by using the reaction rate calibrated from two-dimensional steady-state detonation experiments. The calculations for TNT reproduced the experimental peak pressure of the shock wave propagating through water with an error of $3.0\%$ and the experimental oscillation period of the bubble formed of detonation products with an error of $2.3\%$. For DXD-04, the CJ volume burn technique could not reproduce the experimental observations. When the reaction rate calibrated from two-dimensional steady-state detonation experimental data, the calculated peak pressure was slightly higher by $7.3\%$ than the experimental data, but the calculated shock profile was in good agreement. The bubble period was reproduced with an error of $1.8\%$. These results demonstrated that underwater explosion properties for an ideal explosive can be predicted by using a programmed burn technique, and that, however, those for a nonideal explosive can be predicted only when a well-calibrated reaction rate is used.
취수정 내의 스트레이너는 수중의 이물질, 토사 등에 의해 폐쇄되어 투수율이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 도폭선의 폭발압력을 이용하여 스트레이너를 재생하는 방법을 제시하고 적용 가능성을 검토하였다. 물이 채워진 수조 내에서 도폭선 발파를 시행하여 스트레이너에 손상을 주지 않는 범위의 압력을 산정하였다. 실험결과 $3,000\;kg/cm^2$ 정도의 충격압이 직경 12 cm인 스트레이너를 손상하지 않고 재생하기에 적절한 것으로 판단되었다. 스트레이너에 부착시킨 모르타르는 거의 완전하게 탈락되었다.
에폭시 분체도료는 부스닥트, 및 전기기기에 절연재료로 광범위하게 사용되어 진다. 특히 Coating 절연 방식의 경우 전류에 의한 줄 열로 인해 전기화재 및 폭발의 점화 원인이 된다. 본 연구는 에폭시분체도료의 열화특성에 대해 절연파괴, 아크방전, 수명특성(V-t)을 중심으로 비교검토하고 이에 대한 기초데이터 확보 및 전기화재 원인인 절연특성에 대해 연구 하였다. 온도변화에 따른 절연특성은 시편 KS가 유리전이온도(Tg) 이전까지 $8{\sim}10%$ 정도의 감소로 안정적이었다. V-t 및 아크방전특성의 경우, 열화시편에서도 안정적 특성을 유지하였다. 열화에 의한 전기적특성의 경우 시편KS가 우수한 성능을 가지고 있다.
Underwater explosion shock response analysis of a nonlinear double resiliently mounted equipment on a MIL-S-901D Large floating Shock Platform(LFSP) was carried out using LS-DYNA3D/USA. As a nonlinear double resiliently mounted equipment, real main engine module of naval ship was considered, where the engine, bearing, and base frame including sound enclosure were treated as rigid bodies with six degrees of freedom. The nonlinear effects of resilient mounts on its shock response characteristics were examined, and the usefulness of our suggested method was also confirmed comparing with calculation results by the equipment maker.
함정에 탑재되는 주요장비는 내충격성능을 확인하기 위해 충격시험을 실시하고 계측된 신호는 최대충격가속도, 지속시간, 응답스펙트럼 등 충격응답신호의 신간이력을 분석한다. 그러나 계측된 신호는 배경잡음, 계측기오차, 케이블의 과도운동 등으로 충격성잡음과 백색잡음으로 인한 신호왜곡이 발생할 수 있으므로 충격시험으로부터 정확한 시간이력을 추출하기 위해서는 이러한 잡음을 제거해야 한다. 충격성잡음은 중간값필터를 이용하여 제거하고 백색잡음은 웨이블렛의 계수값을 축소함으로써 잡음이 제거된 충격응답신호의 시간이력으로부터 정도높은 최대충격, 지속시간 및 충격응답스펙트럼이 획득가능하다. 제안된 기법의 타당성을 판단하기 위해 수치 시뮬레이션을 수행한 결과 신호대잡음비가 30dB 이상 향상되었음을 확인하였고, 실제계측된 수중폭발충격신호에 적용시켜 향상된 충격응답스펙트럼을 추출하였다.
Naval surface ships and submarines could be exposed to non-contact underwater explosion(UNDEX) environment. Equipment installed on the ships and submarines could be damaged by shock load generated by UNDEX environment. Therefore, shock survivability of equipment generally evaluated by shock tests. Ground based shock test machine such as Light weight shock test machine(LVSM) is developed to simulate shock load caused by UNDEX environment. In this study, linear dynamic model of LVSM is proposed and evaluated to improve shock test design procedure. Parameters of the model are decided by optimizing time domain response compared to zero payload experiment. Proposed model is verified by comparing simulation results and test results of maximum payload experiment. Finally, shock test design using the model is described for various test equipment weight.
Recoverability and vulnerability of navy ships under underwater explosion are critical verification factors in the acquisition phase of navy ships. This paper aims to establish numerical analysis techniques for the underwater explosion of navy ships. Doubly Asymptotic Approach (DAA) Equation of Motion (EOM) of primary shock wave and secondary bubble pulse proposed by Geers-Hunter was introduced. Assuming a non-compressive fluid, reference solution of the DAA EOM of Geers-Hunter using Runge-Kutta method was derived for the secondary bubble pulse phase with an assumed charge conditions. Convergence analyses to determine fluid element size were performed, suggesting that the minimum fluid element size for underwater explosion analysis was 0.1 m. The spherical and cylindrical fluid domains were found to be appropriate for the underwater explosion analyses from the fluid domain shape study. Because the element size of 0.1 m was too small to be applied to the actual navy ships, a very slender beam with the square solid section was selected for the study of fluid domain existence effect. The two underwater explosion models with/without fluid domain provided very similar results in terms of the displacement and stress processes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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