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고장 사례 분석을 통한 수중함 부이형 안테나 작동성능 향상 방안
장호성(Ho-Seong Chang),손윤준(Yoon-Jun Son),조성혁(Sung-Hyuk Jo),김익성(Ik-Seong Kim),전영식(Young-Sik Jeon) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.7
본 논문은 수중함 부이형 안테나 작동성능 향상 방안에 대한 내용을 서술하고 있다. 부이형 안테나는 함외 및 함내 장비로 구성되어 있으며 수중함이 수면 근처로 부상하지 않고 잠항 상태에서 윈치 조립체 및 전개장치 조립체 등을 이용하여 VLF 및 HF 대역 통신을 할 수 있도록 운용되는 장비이다. 해상에서 부이형 안테나 성능 확인 과정 중 안테나 케이블 조립체 전개 시 간헐적 고착으로 인한 전개 중단 현상 및 안테나 케이블 조립체 이탈 현상이 식별되었다. 고장 분석 결과, 윈치 조립체 구성품인 스풀링 기어 조립체 내부 구성품 및 선로증폭기의 물리적 손상이 확인되었다. 이는 부이형 안테나 시스템 전개 경로에 따른 마찰력, 내부 구성품 간 부정 교합 발생 가능성, 팔로워에 작용하는 과도한 하중, 선로증폭기 내구성 미흡이 원인으로 확인되었다. 문제 개선을 위해 함교 내 부이형 안테나 가이드 전개 경로 최적화, 팔로워 재질 변경, 스크롤 샤프트 및 팔로워의 가공 개선, 페어리드 재질 및 형상 개선, 선로증폭기 형상 변경 등의 방안을 제안하였다. 제안된 방안에 대한 성능 확인을 위해 공인기관 시험을 통한 전자기 적합성 및 물리적 강도 검증을 수행하였으며, 최종적으로 정박상태 기능 시험 및 해상 시험평가를 통하여 부이형 안테나 작동성능에 대한 신뢰성을 확보하였다. This paper describes the improvement in the operational performance of a buoyant wire antenna (BWA) in submarines. BWA is composed of outside and inside the equipment and is operated so that the submarine does not need to float near the surface to communicate in the VLF and HF bands. During the process of verifying the performance of the BWA on sea trials, the phenomenon of an interruption of deployment due to intermittent sticking and detachment of the antenna cable assembly was identified when the antenna cable assembly was deployed. Physical damages to the internal components of the spooling gear assembly, which is a component of the winch assembly and the in-line amplifier, were identified. This was confirmed as the cause of the frictional force according to the deployment path of the BWA, possibility of malocclusion between internal components, excessive load acting on the follower, and insufficient durability of the in-line amplifier. Measures, such as optimization of the deployment path of the BWA guide in the bridge, improvement of the scroll shaft processing, improvement of the fairlead material and form, change in the follower material, and the form of the In-line amplifier, were proposed to improve the problem. The electromagnetic compatibility and physical strength were tested through an accredited laboratory to verify the performance of the proposed schemes. Finally, the reliability of the BWA operation performance was secured through the anchorage function test and sea trials.
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