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발사체 가압시스템용 극저온 헬륨가스 파이로밸브 개발시험
정용갑(Yonggahp Chung),한상엽(Sangyeop Han),조인현(Inhyun Cho) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
극저온 가압제를 사용하는 가압시스템에서 가압제의 공급을 차단하기 위하여 많이 사용되고 있는 밸브로는 공압구동밸브나 솔레노이드밸브, 파이로밸브 등이 있다. 공압구동밸브와 솔레노이드밸브는 파이로밸브에 비하여 구조가 복잡하고 무게가 무거운 단점이 있어, 본 연구에서는 극저온 및 고압에 적용이 가능하고 구조가 비교적 간단하고 무게가 가벼운 극저온 헬륨가스용 파이로밸브를 개발하여 내압 및 기밀시험과 진동시험, 극저온 공급시험을 수행하였다. Valves, which are used to supply or block the flow of cryogenic pressurant in the pressurization system of liquid-propellant propulsion system in a launch vehicle, are pneumo-actuated valve, solenoid valve, pyro-valve, etc. Both pneumo-actuated valve and solenoid valve have more complex structure and are heavier than pyro-valve. For this study, a couple of pyro-valves, which are applicable to cryogenic and high-pressure fluid (cryogenic gaseous helium), have a simple structure, and are comparably light, are designed, manufactured, and tested (proof-pressure/leakage tests, performance test, vibration test, helium supply tests).
문형경(HyoungKyung Mun),한상엽(SangYeop Han),홍문근(MoonGeun Hong) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
발사체는 매우 복잡한 시스템으로서 이러한 발사체의 개발은 사전준비, 설계, 제작, 시험 등 단계적으로 개발이 진행되어야 하며 목표하는 임무를 수행하기 위한 최적의 발사체 개발을 위해서는 수많은 시행착오와 기술의 접목이 요구된다. 이러한 발사체의 개발 난이도는 개발 초기 발사체 개념설계의 품질에 크게 좌우된다. 본 논문에는 발사체 개념설계 과정과 개발 방법론 연구에 대해 소개하고자 한다. 또한, 개념설계 개발 방법론을 검증하기 위해 한국형발사체 모델을 선정하였으며 성능을 비교 및 검토하였다. 이를 통해 같은 방법으로 다른 발사체의 개념설계 분석에 적용하여 비행성능을 예측할 수 있을 것으로 기대한다. Launch vehicle is very complicated system. The development of such a launch vehicle should be processed step by step on preparation, design, manufacturing, and testing. The optimized development of launch vehicle to accomplish the target mission requires lots of trials and errors and technologies. The difficulty of the development of launch vehicle largely depends on the quality of conceptual design of launch vehicle at the early stage of development. This paper introduces the procedure of conceptual design of launch vehicle and its strategy. In addition, to verify the method of conceptual design, the data from KSLV-II SLV are used for the comparison and review. Authors anticipate that the method shown in this paper can estimate the flight performances of other launch vehicles by applying it to the analysis of conceptual design.
정용갑(Yonggahp Chung),한상엽(Sangyeop Han),김승익(Suengik Kim) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
한국형발사체(KSLV-II) PSD 시스템에 있는 DR 구형 용기의 산화제 가압을 위해서는 극저온 헬륨가스를 사용하고 추진제인 산화제로는 액체 산소를 사용한다. 가압제 용기는 산화제인 액체산소 탱크 내부에 설치되어 있어 가압제가 초저온 상태로 저장되고 산화제는 산화제 탱크에 저장된다. 본 연구에서는 한국형발사체에 적용되는 PSD 산화제 배출밸브에 대한 성능시험을 고찰하였다. Cryogenic helium gas is used as the pressurant for the oxidizer pressurization of DR(Damper Receiver) sphere in the PSD(Pogo Suppression Device) system and liquid oxygen is used as the oxidizer for the propellant in Korea Space Launch Vehicle-II. The helium gas is stored in pressurant cylinders inside the cryogenic liquid oxygen tank and liquid oxygen is stored in the oxidizer tank. In this study, the performance test of PSD liquid oxygen drain valve for KSLV-II was considered.
신동순(Dongsun Shin),한상엽(SangYeop Han),조인현(Inhyun Cho) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
추진제를 추진제 탱크에 충전하는 과정은 발사 준비 과정에서 중요한 역할을 하며, 추진제 충전량의 정확도는 발사체 전체 무게와 관련되어 있다. 발사체에 사용되는 추진제 중에는 액체산소와 같은 극저온 추진제도 사용되며, 극저온 추진제는 탱크 내의 환경에 따라 쉽게 액상에서 기상으로 변화된다. 따라서 추진제 탱크 내의 추진제 표면 주위에서 추진제 수위를 판별할 수 있는 액상과 기상의 경계면을 명확하게 파악 할 수 있는 수위 측정시스템이 필요하다. 본 연구에서는 정전용량형 3전극 원리를 이용한 측정시스템의 제작과정과 예비시험을 통하여 액체의 높이가 변화할 때 전기신호가 변화되는 것을 확인하였다. 시험 결과로부터 물의 높이 변화에 비례하게 전압이 선형적으로 증감하는 경향을 파악하였다. The processes of supplying propellants into propellant tanks play important roles during launch preparation of satellite launch vehicle. The total weight of launch vehicle greatly depends on the accuracy of filling quantity of propellant during launch preparation. Among propellants used for launch vehicles a cryogenic propellant such as liquid oxygen is widely adapted as an oxidizer for launch vehicles. Such cryogenic propellant usually resides in a propellant tank as two-phase fluid with liquid and gas, which needs an accurate level measurement system to detect the position of propellant surface precisely. In this paper the fabricating process of a level measurement system using capacitance type with three electrodes is analyzed. In addition, the change of electric signal according to the height of liquid is verified by testing the level measurement system under consideration. The results of tests shows as expected the linear trend of voltage according to the change of water height in a tank.
이중엽(JoongYoup Lee),한상엽(SangYeop Han),이수용(SooYong Lee) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.2
가스발생기용 산화제 개폐밸브는 파일롯 공압으로 포핏을 열고 스프링 힘에 의해 닫음으로써 로켓엔진의 추진제 유량을 제어한다. 현재 개발 중인 산화제 개폐밸브는 액추에이터에서 압력을 제거하면 닫히도록 설계되어 있다. 그러므로 밸브의 성능을 평가하기 위해 밸브가 열리고 닫히는 특성에 따라 힘 평형 상태를 분석할 필요가 있다. 밸브가 닫히기 시작하는 시점의 작동 유체의 압력을 결정하고, 포핏이 열리는 시점의 압력을 결정되어 힘평형이 설계되어 있다. 인증시험 수준에서의 극저온 유동 시험 하에서 채터링 현상은 금속기밀부에서 다량의 누설이 발생했다. 힘평형 계산을 이용한 산화제 밸브의 채터링이 발생된 시점의 압력은 약 11 bar로 예측 된다. The oxidizer shutoff valve of a gas generator controls the mass flow rate of the propellant of a rocket engine using pilot pressure and spring the force of the valve. The developing oxidizer shutoff valve can be shut off if the pilot pressure is removed from the actuator. Therefore, force balancing is necessary to analyze the characteristics of the forces with respect to the opening and closing of the valve in order to evaluate its performance. In light of this, the valve has been designed to adjust the control pressure required to open the poppet and to determine the working fluid pressure at which the valve starts to close. Under cryogenic flow test as a tests level of C.R.T(Control Random Test), the chattering phenomena occurred due to much leakage of a metal seat section. The pressure for chattering of the oxidizer valve is predicted at about 11 bar using force balancing analysis.