충격에 의한 초소형 EFI 착화기의 기폭 성능을 규명하기 위하여 초소형 비행편 충돌 시 발생되는 고체 내 충격 감쇠에 대한 실험 및 수치해석을 수행함으로써 비행편의 충돌 속도와 하중을 계산하였다. 본 연구를 통하여 비행특성에 따른 충격파 강도 및 지속 시간을 결정함으로써 초소형 파이로테크닉 장치의 착화를 위한 비행편의 임계 속도의 예측 가능성을 확인하였다.
많은 우주 발사체와 로켓에 분리가 필요한 순간에 작동하는 파이로 분리장치는 높은 신뢰도 및 에너지를 갖는다는 장점을 가져 널리 활용되어 왔다. 그 중 high-explosive 타입의 분리장치에서 발생하는 충격과 파편은 발사체 내부 탑재 장비에 치명적 손상을 야기 할 수 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 압력 카트리지 방식의 저충격 분리장치가 개발되어 왔다. 본 연구에서는 저충격 분리장치중 하나인 스플릿 타입 파이로락에 대하여 연소상태와 파이로락을 구성하는 4개의 독립적 내부 부품의 분리 거동을 모사하는 수학적 모델을 설립하고, 실험 결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.
감쇠기를 사이에 두고 여폭약과 수폭약으로 충전된 파이로 착화기는 격벽의 압력 감쇠 현상과 고에너지 물질의 충격 점화 특성을 갖는다. 고폭약의 폭굉 반응 및 비반응 물질 통과에의 폭압 감쇠와 더불어 격벽의 형상 변화를 모사하기 위해서는 충격 전달에 의한 gap test의 폭굉 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 오일러리안 레벨셋 기법이 적용된 다중물질 하이드로 코드를 사용하여 pentolite 작약과 열폭압 RDX의 폭발 반응 및 PMMA gap을 통과하는 충격파 전달을 해석함으로써 화약-격벽간 상호작용 및 임계 두께, 음향 임피던스, go/no-go 기폭 점화에 대한 특성을 정량화하였다.
Conventional electroexplosive devices (EED) commonly use a very small metal bridgewire to ignite explosive materials i.e. pyrotechnics, primary and secondary explosives. The use of semiconductor devices to replace “hot-wire” resistance heating elements in automotive safety systems pyrotechnic devices has been under development for several years. In a typical 1 amp/1 watt electroexplosive devices, ignition takes place a few milliseconds after a current pulse of at least 25 mJ is applied to the bridgewire. In contrast, as for a SCB devices, ignition takes place in a few tens of microseconds and only require approximately one-tenth the input energy of a conventional electroexplosive devices. Typically, when SCB device is driven by a short (20 $\mu\textrm{s}$), low energy pulse (less than 5 mJ), the SCB produces a hot plasma that ignites explosive materials. The advantages and disadvantages of this technology are strongly dependent upon the particular technology selected. To date, three distinct technologies have evolved, each of which utilizes a hot, silicon plasma as the pyrotechnic initiation element. These technologies are 1.) Heavily doped silicon as the resistive heating initiation mechanism, 2.) Tungsten enhanced silicon which utilizes a chemically vapor deposited layer of tungsten as the initiation element, and 3.) a junction diode, fabricated with standard CMOS processes, which creates the initial thermal environment by avalanche breakdown of the diode. This paper describes the three technologies, discusses the advantages and disadvantages of each as they apply to electroexplosive devises, and recommends a methodology for selection of the best device for a particular system environment. The important parameters in this analysis are: All-Fire energy, All-Fire voltage, response time, ease of integration with other semiconductor devices, cost (overall system cost), and reliability. The potential for significant cost savings by integrating several safety functions into the initiator makes this technology worthy of attention by the safety system designer.
착화기의 1차 점화장약으로 널리 사용되어지고 있는 ZPP(Zirconium/Potassium perchlorate)의 열분해 특성을 differential scanning calorimetry(DSC)를 사용하여 평가하였다. ZPP의 열분해반응에 대한 속도론적 파라미터를 결정하기 위하여, 다른 가열 속도를 갖고 수행된 DSC 결과들을 AKTS사의 Thermokinetics software를 사용하여 분석하였다. 결정된 속도론적 파라미터를 사용하여 계산된 모사값들은 실험적 결과들과 잘 일치함으로써, ZPP의 열분해과정에 대한 속도론적 모사의 유효성을 검증할 수 있었다.
This paper describes about the circuit design and test of the electronic Arm Fire Device. Electronic arm fire device consists of igniter, circuit and housing case and it operates without the actuator such as torque motor or solenoid. A high-voltage DC-DC converter was used to generate the voltage for initiating the LEEFI(Low Energy Exploding Foil Initiator). The MEMS switch was used to detect the acceleration that occurs when missile is launched, and the circuit was designed considering the size, performance, and specification of the electronic devices. The performance test was conducted to verify the designed circuit and we confirmed that it operates well.
PMD 산업에서 주로 사용되는 ZPP와 $BKNO_3$에 대한 연소 모델링을 수행하였다. 구성방정식으로는 Saint Robert's law와 에너지보존식, 그리고 Noble-Abel 상태방정식을 사용하였다. 구축된 연소 모델과 실제 CBT에서 얻은 압력 결과데이터를 비교하였다. ZPP의 경우, 모델이 실험 결과와 유사한 압력곡선을 예측하였지만, $BKNO_3$는 챔버의 부피가 작을 때 모델이 실험보다 큰 최대압력을 도출하였다. 이에 대해 $BKNO_3$의 미연소성을 고려하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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