• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권11호
• /
• pp.1667-1674
• /
• 2010

항공기 구조는 신뢰성 보장을 위해 피로하중에 대한 수명예측이 중요한 분야로 고려되고 있다. 본 논문에서는 항공기 비행안전과 가장 밀접한 엔진 지지구조물을 대상으로 S-N 곡선과 등가응력을 이용하여 선형누적손상 이론을 적용한 피로수명 해석을 수행하였다. 내추락 하중 조건에서 정적강도 해석의 최대응력은 가위형 링크 부위에 1,080MPa를 나타내었으며, 이는 온도감소계수를 적용한 허용응력보다 약 5%의 여유를 가지고 있다. 피로하중 조건에서 최대응력은 가위형 링크 부위에 876MPa로 가장 높았으며, 이 때 응력방정식 계수도 0.019MPa/N으로 최대를 나타내었다. 피로수명 해석에 의한 안전수명은 가위형 링크 상단부에 있는 프레팅 영역이 416,667H이고, 다른 부위는 무한수명이 산출되어, 항공기 엔진 지지구조물(가위형 링크, 직선형 링크)은 피로수명 요구도를 충족하는 것으로 확인되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제21권1호
• /
• pp.13-25
• /
• 1997

전 세계의 대형 저속 디젤 엔진을 설계.제작하는 회사는 1980년대에 들어오면서 MAN - B&W, SULZER, MITSUBISHI의 3파전 양상을 띠고 있으며, 세계 시장점유율에서는 MAN - B&W가 50%이상을 차지하고 있다. 한국은 현재 한국중공업, 현대중공업, 쌍용중공업 및 삼성중공업에서 대형 저속 디젤 엔진을 생산하고 있다. 국내에서 생산되고 있는 대형 저속 디젤 엔진은 대부분이 MAN - B&W형이고 SULZER형이 약 20%를 차지하고 있다. 기술력은 위의 3사에 거의 의존하고 있으며, 설계보다는 생산에 치중하고 있는 실정이다. 선박용 엔진 구조물은 베드 플레이드(bed plate), 실린더 프레임(cylinder frame), 프레임 박스(frame box)등이 주 스테이 볼트(long stay bolt)에 의하여 체결되어 한 개의 대형 수직 구조물을 이루고 있으며, 프레임 박스의 안내면(guide plate)과 베드 플레이트의 베어링 지지부(bearing support)등은 엔진의 폭발력과 선박의 추진력을 직접적으로 받으므로 구조적 결함과 하자 보수의 문제들이 발생하고 있다. 이와 같은 사용상 및 제작상의 제문제를 해결하기 위해서는 유한요소 구조 해석 능력을 자체 보유하여 구조 설계상의 문제점을 분석하고 엔진 구조물의 취약 부위를 집중 검토하여야하며, 이를 통해 선박의 운항 중에 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다. 그러나 국내에서는 이러한 대형 엔진 구조물의 설계/해석 기술이 거의 없고 구조적 문제점이 발생할 경우에는 모든 사항을 설계사(licensor)에 전적으로 의존하고 있는 실정이다. 한편, 설계 기술을 보유하고 있는 MAN - B&W, NEW SULZER DIESEL사 등은 정밀 구조 해석을 통하여 기존 엔진 구조물에 대한 안전성 및 신뢰성을 높임과 동시에 신 모델 개발에 박차를 가하고 있으나, 기술 이전은 회피하고 있어 대형 엔진 구조물에 대한 구조 해석 기술의 개발이 시급하다고 할 수 있다. 본 해설에서는 CAD/CAE(Computer Aided Design/Computer Aided Engineering)를 이용하여 위에서 제시된 대형 엔진 구조물의 구조해석 절차와 방법에 대해 간략히 설명하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권10호
• /
• pp.83-92
• /
• 2004

본 논문에서는 KSR-III 김발엔진 구동장치의 공진현상을 감쇠시키기 위한 서보필터 설계 결과를 제시하였다. 자세제어를 위한 김발엔진 구동장치를 엔진 지지구조물에 부착시켰을 때 저주파 영역에서 구조물과 구동장치 유압 모드간의 공진 현상이 발생하였고 이러한 공진현상을 감쇠시키기 위하여 서보필터의 설계가 요구되었다. 서보필터의 설계 과정으로 김발엔진 구동장치의 동특성 시험을 기반으로 서보필터 형상을 먼저 결정하고 보완 라그랑지안 공진화 기법을 이용하여 필터 파라미터의 최적값을 계산하였으며 최종적으로 비행용으로 적합한 서보필터를 결정하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제11권3호
• /
• pp.173-185
• /
• 1998

본 연구에서는 자동차엔진 및 트랜스미션 성능시험을 위한 다이나모 베드구조물을 분석하고 설계하였다. 해석상에 고려된 베드구조물은 Ⅰ형강 구조물, 보강된 박스구조물 그리고 블록구조물로 제작되었으며, 시험을 위한 엔진 및 트랜스미션은 베드상판에 장착된다. 엔진구동시 회전에 의한 진동이 발생된다. 공진을 피하기 위해 베드구조는 충분한 구조적 일체성을 가져야 한다. 본 연구에서는 베드 구조물의 응력, 변위 그리고 자유진동해석이 ANSYS Code를 이용한 유한요소해석이 수행되었다. Ⅰ형강 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 23.2MPa에서 90.3MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.25㎜에서 0.92㎜까지 나타났다. 박스 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 0.028MPa에서 0.259MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.031㎜에서 0.413㎜까지 나타났다. 그리고 박스구조형 베드 구조물에서 최대 처짐은 0.92MPa에서 2.15MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 1.1㎜에서 2.7㎜까지 나타났다. 모든 구조물이 응력과 처짐 값에서 매우 안정적인 범위 내에서 발생됨을 볼 수 있었다. 구조진동해석에서 Ⅰ형강 베드구조물의 고유진동수는 112.03㎐에서 141.66㎐까지의 범위에 발생되었다. 박스 구조형 베드구조물에서의 고유진동수는 396.93㎐에서 755.11㎐까지의 범위에서 발생되었다. 마지막으로 블록구조형 베드구조물에서는 266.51㎐에서 244.67㎐까지의 고유진동수를 찾을 수 있었다. 모든 구조물에서 베드구조물의 무게증가에 따른 기본진동수는 증가된다. 베드시스템의 지지기초시스템은 2자유도계 시스템으로 설계되었으며, 다양한 질량변화 및 스프링상수 변화에 따른 진동해석을 수행하였다. 질량비가 증가될수록 고유진동수는 크게 감소되며, 스프링상수가 증가될수록 고유진동수는 감소된다.

• 항공우주기술
• /
• 제2권2호
• /
• pp.115-123
• /
• 2003

본 논문에서는, KSR-III 김발엔진 구동장치 시스템의 원활한 작동을 보장하기 위한 방안으로 릴리프밸브의 적용을 고려하였다. 비행 중의 김발엔진 지지구조물에서의 진동 및 급격한 외란 등에 의해 구동기에 과도한 토크가 작용하는 경우, 구동기의 작동불능 및 로켓의 성능저하가 발생 가능함을 보였으며, 릴리프밸브의 적용을 통해 그러한 불안정성을 해소시킬 수 있음 을 보였다. 6자유도 시뮬레이션 분석을 통해, 릴리프밸브의 작동압이 낮을수록, LOHM 파라미터가 작을수록 시스템의 성능 면에서 유리하다는 결과를 제시하였으며, 릴리프밸브를 채용함에 따라 로켓에 작용하는 TWD 등의 외란을 감소시키는 효과도 발생함을 보일 수 있었다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
• /
• 한국윤활학회 1989년도 제9회 학술강연회초록집
• /
• pp.48-59
• /
• 1989

최근 터어보 샤프트, 터어보 팬, 터어보 쳇트 엔진, 가스 터어빈, 공작기계의 주축, 그리고 섬유기계 섬유봉등의 회전기계류 설계에서 단위 무게당 출력의 비율을 높이기 위해서 회전속도의 고속화가 요구되고 있다. 이러한 경우 회전축계의 진동특성에 크게 영향을 미치는 감쇠특성을 부각시키기 위하여 베어링의 외부에 스퀴즈-필름 댐퍼 (Squeeze-film Damper)를 부가하고 회전축계를 유연하게 지지하여 줌으로써 진동문제를 간단히 해결하며 회전속도의 고속화를 가능하게 할 수 있다. 적합하게 설계된 스퀴즈-필름 댐퍼의 잇점은 다음과 같다. (a) 회전축의 위험속도를 작은 공진쪽으로서 통과하는 것이 가능. (b) 베어링과 지지구조물에 전달되는 하중이 감소 (c) 장기간 사용중, 마모 및 브레이드 파손에 의해 진폭이 증가된 불평형 강제진동에서도 안정된 운전이 가능 (d) 미끄럼 저어널 베어링에 지지된 회전축계의 고속회전에서 불안정한 자려진동이 나타나는 안정 한계속도를 높히는 것이 가능

• 항공우주기술
• /
• 제4권1호
• /
• pp.179-185
• /
• 2005

발사체의 추진 성능 및 효율성을 향상시키기 위한 로켓 구조물의 무게 절감은 발사체 개발에 있어 필수적인 사항이다. 특히 다수의 엔진 시스템을 클러스터링할 경우에는 엔진 지지부의 공간 축소가 추진기관 시스템의 고 효율성을 위해 필요하다. 본 논문에서는 클러스터링 엔진 시스템을 채택한 추진기관 시스템에 있어서 산화제 공급 배관의 분기 위치에 따른 추진기관 성능을 무게, 산화제 탱크 가압압력, 그리고 산화제 배관 내 2상 유동 발생 측면에서 비교, 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.195-202
• /
• 2006

박판 구조물은 자동차를 비롯하여 항공기, 인공위성, 선박 등의 운송 수단과 건축물의 돔과 같이 효율적으로 활용되어지고 있으며 동시에 경량화를 필요로 하는 경우 널리 사용되는 구조물이다. 엔진, 변속기 등의 회전체의 부품을 보호하는 박판 구조물인 자동차 후드에서의 새로운 보강재 형상을 제시하였다. 자동차 후드는 엔진 룸에 장착되어 있는 회전체의 진동 영향을 민감하게 받아 공진현상이 발생할 우려가 있다. 따라서 설계하중을 지지할 강성을 가지며 동적 특성이 고려되어야 한다. 즉, 강성을 유지하면서 공진에 의한 진동도 고려해야 한다. 이는 곧 승차감과 직결된 중요한 문제이다. 그러므로 최적의 강성증대 설계결과를 얻기 위해서는 정적 동적 강성평가와 함께 고유진동수를 고려한 보강재의 최적설계가 도입되어야 한다. 본 연구에서는 고유진동수를 고려한 대표적인 박판 구조물인 자동차 후드의 보강재 위상을 구하고, 도출된 위상에서 보강재의 형상 최적 설계 후 제시된 보강재 단면의 최적 치수를 다구찌 방법을 이용한 직교 배열표상에서의 각 설계변수의 수준과 최적의 설계변수의 조건으로 구하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권8호
• /
• pp.1129-1136
• /
• 2010

체결클러치에 부착된 댐퍼스프링은 유체커플링에서 직결로 변환될 때 발생하는 엔진 토크의 진동을 흡수하는 역할을 한다. 본 연구에서는 체결클러치의 성능을 좌우하는 압축스프링 및 지지 판 구조물의 최적설계를 통해서 새로운 설계형상을 제안하였다. 체결클러치와 연결된 엔진, 변속기, 구동축 및 휠, 차체질량 등 주요 부품들을 다 포함하는 다물체 동역학모델을 구성하여 공진 회피에 필요한 스프링상수를 계산하였다. 또한 어닐링 모사법에 의한 스프링 최적설계코드를 개발한 후 스프링상수, 최대충격토크, 수축각도, 스프링개수, 피로강도 등을 입력하여 압축 스프링의 사양을 최적화하였다. 이들 스프링을 지지하는 3 가지의 판에 대해서 컴플라이언스를 최소화하고 체적비를 0.3 이하로 하는 위상최적화를 수행하여 새로운 형상을 제안하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제16권5호
• /
• pp.78-85
• /
• 2022

산악이나 도서 지역으로의 물품수송, 재난지역의 영상정보 획득 및 긴급 구호물품 등을 수송하는데 멀티콥터 형태의 무인기를 활용하고자 하는 수요가 증가하고 있다. 이와 같은 임무를 성공적으로 수행하기 위해서는 비행 조건에 따라 발생하는 하중을 기체 구조물이 안전하게 지지하는 동시에 프롭로터의 진동 및 공탄성 안정성 확보 여부를 확인할 필요가 있다. 본 논문에서는 엔진과 발전기 조합의 하이브리드 동력 시스템이 장착된 탑재중량 40kg급 멀티콥터 무인기의 구조해석 모델 생성과 하중조건에 따른 변형 및 응력 분포 검토과정을 소개하였다. 또한 비행 속도와 기체의 피치각 조건에 따른 프롭로터 시스템의 진동 특성과 공탄성 안정성 해석 결과를 제시하였다. 프롭로터를 통해 발생하는 최대추력 및 정상, 비정상 착륙조건에 따라 기체에 작용하는 착륙하중을 검토하였으며, 구조물의 파손 없이 지지할 수 있음을 확인하였다. 기체의 비행 속도와 프롭로터의 회전속도에 따라 주요 모드별 감쇠 특성이 안정한 영역에 위치함을 확인하였다.