International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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제4권1호
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pp.51-55
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2001
The characteristics of elastic waves emanating from crack initiation in 2024 and 5052 aluminum alloys subject to static and fatigue loading are investigated through laboratory experiments. The objective of the study is to determine difference in the properties of the signals generated from static and fatigue tests and also to examine if the sources of the waves could be identified from the temporal and spectral characteristics of the acoustic emission (AE) waveforms. The signals are recoded using non-resonant, flat, broadband transducers attached to the surface of the alloy specimens. The time dependence and power spectra of the signals recorded during the tests were examined and classified according to their special features. Three distinct types of signals were observed. The waveforms and their power spectra were found to be dependent on the material and the type of fracture associated with the signals. Analysis of the waveforms indicated that some signals could be attributed to plastic deformation associated with static tests. The potential application of the approach in health monitoring of aging aircraft structures using a network of surface mounted broadband sensors is discussed.
In this paper, we propose a legged landing platform for the quadcopter taking off and landing in the ship environment. In the ship environment with waves and winds, the aircraft has risks being overturned by contact impact and excessive inclination during landing on the ship. This landing platform has four landing legs under the quadcopter for balancing and shock relief. In order to make the quadcopter balanced on ships, the position of each end effector was controlled by PID control. And shocks have mainly happened when quadcopter contacts the ship's surface as well as legs move fast. Hence, impedance control was used to cope with the shocks. The performance of the landing platform was demonstrated by a simulation and a prototype in three sea states based on a specific size of a ship. During landing and tracking the slope of the ship's surface, oscillations of rotation and translation from the shock were mitigated by the controller. As a result, it was verified that transient response and stability got better by adding impedance control in simulation models and prototype experiments.
노후항공기의 균열보수 방법 중 복합재를 이용한 균열보수 방법을 이용하여 항공기 알루미늄 재료의 피로수명 예측을 위해 유한요소해석을 이용 하였다. 패치보수의 해석 시에는 접착제 층이 매우 얇기 때문에 모델링의 어려움이 있는데, 본 연구에서는 3층 기법을 이용하여 해석을 수행하였다. 피로수명의 예측 시에는 Paris의 법칙을 적용하였고, 효율적 수명예측을 위해 수정된 균열닫힘법을 적용하였다. 해석에 의한 수명예측 결과는 실험치를 잘 모사할 수 있었으며, 항공기의 피로수명 예측이나 수명연장기법으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
전파 고도계는 비행체의 직하방으로 펄스를 발사하고 펄스의 왕복 도달 시간을 거리로 환산하여 고도를 탐지하는 시스템으로써, 이착륙하는 항공기가 지면에 충돌하는 것을 방지함은 물론, 위성에 탑재되어 전 지구 해수면의 고도를 수 mm의 정밀도로 관측하기도 한다. 그러나 전파 고도계는 넓은 swath 내의 모든 데이터를 취득하여 이의 평균치로 고도를 측정하기 때문에 해수면과 같이 편평한 지역에서는 정밀 고도 추출이 가능하지만, 지면과 같이 변화가 심한 지형에서의 고도 탐지가 어렵다는 한계가 있다. 이러한 한계를 개선하기 위하여 본 연구에서는 지표면의 고도뿐만 아니라 3차원 위치 좌표까지 효과적으로 추출할 수 있는 간섭계 레이더 고도계 (Interferometric Radar Altimeter, IRA) 신호처리 알고리즘을 제안하였다. 이 방법은 세 개의 센서를 이용한 레이더 간섭기법 (Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR)을 통하여 비행체로부터 최근거리에 위치하고 있는 타겟의 3차원 지상 좌표를 정밀하게 추출하는 신호처리 기법이다. 본 연구에서는 제안된 신호처리 기법의 정밀도를 분석하기 위하여 약 3,500여 개의 포인트 타겟을 설정하고, RAW 데이터 시뮬레이션 및 70회의 정밀 좌표 추출 시뮬레이션을 수행하였다. 추출된 좌표와 포인트 타겟 간 오차의 평균과 표준편차, Root mean square errors (RMSEs)를 계산하였고, 이러한 결과로부터 IRA 처리 기법의 좌표 추출 정밀도를 분석하였다. 관측 결과 오차의 평균은 x, y, z 방향으로 각각 -0.40 m, -0.02 m, 4.22 m 이며, 오차의 표준편차는 3.40 m, 0.30 m, 4.60 m, RMSE는 각각 3.40 m, 0.30 m, 6.20 m 로 나타났다. y축 방향으로의 오차는 다른 방향에 비해 매우 작았으며, 이는 간섭기법의 정밀도가 높기 때문이다. 이러한 결과는 고도만을 파악할 수 있었던 기존 전파 고도계의 한계를 넘어 제안된 IRA 처리 기법으로 정밀하게 지표면의 3차원 위치를 추출할 수 있음을 지시한다.
추운 기후에서 운영되는 풍력터빈 시스템의 표면에 발생한 결빙으로 인하여 공기역학적 성능이 크게 저하될 수 있다. 이러한 결빙은 양력감소 및 항력증가를 야기하고, 발전효율에 부정적인 영향을 미치게 된다. 이로 인하여 풍력발전기의 성능저하 또는 과부하, 무게중심의 변화에 따른 과도진동, 결빙파편이 지상으로 떨어질 경우의 안전성 문제, 계기의 결빙으로 인한 계기 측정오차, 최악의 경우 풍력 시스템 정지 등의 문제가 발생한다. 본 연구에서는 결빙증식이 풍력 발전기의 공력특성에 미치는 영향을 CFD 기법을 이용해 분석하였다. 또한 결빙증식 결과를 바탕으로 BEM 기법을 적용시켜 삼차원 블레이드에 대한 공력성능을 계산하였다. 결빙의 두께는 상대적인 속도차이에 의해 블레이드 중심에서 끝단으로 갈수록 증가함을 알 수 있었고, 공기의 속도가 결빙증식에 미치는 주요 인자임을 확인하였다.
전산유체와 전산구조 연계 방법을 사용하여 하부에 외부 장착물이 부착된 초음속 비행체의 날개에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하였다. 전산유체와 전산구조의 연계를 위하여 두 개의 사상 알고리즘, 즉 압력 사상 알고리즘과 변위 사상 알고리즘이 사용되었다. 공력해석은 날개주위의 유동장을 구하기 위하여 비정렬 3차원 오일러 방정식을 이용하였고 구조변위를 구하기 위하여 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 연계 절차는 특정 수렴조건을 만족할 때까지 반복 수행되며, 전형적인 초음속 비행체 날개에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하여 수렴된 날개 형상을 얻었다.
Numerical simulations have been conducted to study the unstart/restart characteristics of an over-under turbine-based combined-cycle propulsion system (TBCC) inlet during the inlet transition phase. A dual-solution area exists according to the Kantrowitz theory, in which the inlet states may be different even with the same input parameters. The entire transition process was divided into five stages and the unstart/restart hysteresis loop for each stage was also obtained. These loops construct a hysteresis surface which separates the operating space of the engine into three parts: in which a) inlet can maintain a started state; b) inlet keeps an unstarted state; c) inlet state depends on its initial state. During the transition, the operation of the engine follows a certain order with different backpressures and splitter angles, namely control route, which may result in disparate inlet states. Nine control routes with different backpressures and transition stages were designed to illuminate the route-dependent behavior of the inlet. The control routes operating towards the unstart boundary can make the inlet transit from a started state into an unstarted one. But operating backward the same route cannot make the inlet restart, additional effort should be made.
A smart dust monitoring system is useful for obtaining information on rough terrain that is difficult for humans to access. One of ways to deploy sensors to gather information in smart dust environment is to use an aircraft in the Amazon rainforest to scatter an enormous amount of small and cheap sensors (or smart dust devices), or to use an unmanned spacecraft to throw the sensors on the moon's surface. However, scattering an enormous amount of smart dust devices creates the difficulty of managing such devices as they can be scattered into inaccessible areas, and also causes problems such as bottlenecks, device failure, and high/low density of devices. Of the various problems that may occur in the smart dust environment, this paper is focused on solving the bottleneck problem. To address this, we propose and construct a three-layered hierarchical smart dust monitoring system that includes relay dust devices (RDDs). An RDD is a smart dust device with relatively higher computing/communicating power than a normal smart dust device. RDDs play a crucial role in reducing traffic load for the system. To validate the proposed system, we use climate data obtained from authorized portals to compare the system with other systems (i.e., non-hierarchical system and simple hierarchical system). Through this comparison, we determined that the transmission processing time is reduced by 49%-50% compared to other systems, and the maximum number of connectable devices can be increased by 16-32 times without compromising the system's operations.
The purpose of the current study is to examine the aerodynamic characteristics of two hypersonic vehicles in near space. One is derived from waverider shape, and the other from liftbody. The objective of this study are threefold. The first is to creat an computational database for hypersonic vehicle configurations. The second is to examine the effects of individual vehicle components on hypersonic configurations and to determine the differences in aerodynamic characteristics that result from integrating all vehicle components. The third objective is to evaluate the controllability of each of the fully integrated vehicles and the effectiveness of the control surface design. These objectives were accomplished using DSMC solutions and aerodynamic code developed in Northwestern Polytechnical University. The results are analyzed also in three sections. First, the results of the waverider shape and liftbody shape without integrated vehicle components are presented. Second, the results of adding aircraft components to the waverider shape and liftbody shape are presented. Finally, the aerodynamic characteristics of the fully integrated waverider-derived configuration and liftbody-derived configuration are examined and compared with those of the pure waverider shape and liftbody shape. Comparation between fully integrated waverider-derived configuration and liftbody-derived configuration are also presented in this paper.
본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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