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극저온 환경을 고려한 우주발사체용 솔레노이드 밸브 설계
김병훈(Byunghun Kim),한상엽(Sangyeop Han),고영성(Youngsung Ko) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.11
발사체에 적용되는 솔레노이드 밸브의 경우 산업용 솔레노이드 밸브에 비해 엄격한 전류 및 무게, 크기 제한 조건을 요구한다. 이러한 제한 조건을 만족하며, 솔레노이드 밸브의 작동을 보장하기 위한 추진제탱크 가압제어용 솔레노이드 밸브 설계를 수행하였다. 극저온 상태에서 솔레노이드 전류 상승을 방지하기 위해 구리와 콘스탄탄 재료를 사용한 새로운 형태의 코일 설계를 적용하였으며, 시제품을 이용한 시험결과 측정된 전류는 설계 규격을 만족하고 있다. Solenoid valves for space launch vehicles require the strict limitations on the size, weight and current consumption comparing to industrial solenoid valves. The preliminary design of a cryogenic and high pressure solenoid valve for propellant tank pressurization which can ensure the operation of solenoid valve under such strict limitation conditions was preformed. The Copper and Constantan materials in coil design have used to prevent the excessive rise of the current at cryogenic state. The measured current of solenoid valve at cryogenic temperature satisfies a design requirement.
한국형발사체용 솔레노이드밸브 시제품 이상현상 사례 조사
김병훈(Byunghun Kim),한상엽(Sangyeop Han),고영성(Youngsung Ko) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
한국형발사체 액체추진기관에는 많은 종류의 솔레노이드 밸브류가 국산화로 개발되어 사용될 예정이며, 이를 위해 현재 시제품 설계 및 제작을 통해 솔레노이드밸브의 성능 평가를 수행하고 있다. 솔레노이드밸브 성능 시험 중 일부 솔레노이드밸브에서 오작동 사례가 확인되었으며, 밸브 오작동 원인 분석을 통해 솔레노이드밸브 성능 개량을 수행하였다. 본 논문은 시제품 성능 시험 중 확인된 솔레노이드 밸브 오작동 사례 및 그 후속 조치 과정을 정리하였다. For the liquid-propellant propulsion system of KSLV-II, several types of solenoid valves have been developed domestically for helium and nitrogen gases on/off control. Currently the performance evaluation is under way through the designing and manufacturing of prototypes of such solenoid valves. During the performance tests of solenoid valves, there were some abnormal cases detected. The abnormal cases have been corrected and updated through the analysis of such cases. This paper summarizes the above-mentioned abnormal cases of soleniod valves for KSLV-II and the follow-up correction procedures.
김완찬(Wanchan Kim),신동해(Donghae Shin),김태완(Teawoan Kim),고영성(Youngsung Ko),한상엽(Sangyeop Han) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
본 연구에서는 액체로켓 연소실의 냉각 채널 설계를 위한 1차원 열 해석기법을 정립하였다. 액체로켓 연소실에서의 열전달은 대류, 복사 및 전도를 모두 고려해야 하며 기존의 상용 프로그램을 사용할 경우, 복잡한 입력 작업과 상당한 계산 시간이 소요된다. 이에 본 연구에서는 기초 설계 단계에서 간편하게 사용할 수 있도록 기존의 실험식들을 적용하여 1차원 열 해석 기법을 정립하였다. 최종적인 연소실 냉각채널의 형상 및 냉각수 유량은 연소실 벽면 두께 2mm, 냉각채널 두께 2mm와 냉각수 유량 1kg/s를 선정하였다. In this research, 1-D thermal analysis technique was developed for liquid rocket combustion chamber cooling channel design. For precise analysis for combustion chamber, one must consider multi-dimension, combined effect of convection, conduction and radiation. Although existing commercial computer programs considered all these complicated effect, but it requires complicated input data preparation and takes a lot of computation time. So, for easy and quick application for the preliminary stage of cooling channel design, 1-D thermal analysis technique using existing experimental formula was developed. The shape of the final combustion chamber cooling channel and the cooling water flow rate were selected as 2 mm of wall thickness of combustion chamber, 2 mm of cooling channel thickness and 1 kg/s of cooling water flow.
한국형발사체 추진제 탱크 가압을 위한 극저온 고압 솔레노이드 밸브 설계
김병훈(Byunghun Kim),한상엽(?Sangyeop Han),고영성(Youngsung Ko) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
발사체에 적용되는 솔레노이드 밸브의 경우 산업용 솔레노이드 밸브에 비해 엄격한 전류 및 무게, 크기 제한 조건을 요구한다. 이러한 제한 조건을 만족하며, 솔레노이드 밸브의 작동성을 보장하기 위한 설계를 수행하였다. 극저온 상태에서 솔레노이드 전류 상승을 방지하기 위해 구리와 콘스탄탄 재료를 사용한 새로운 형태의 코일 설계를 적용하였으며, 측정된 전류는 설계 규격을 만족하고 있다. 본 설계를 통해 한국형발사체 3단 추진제 탱크 가압제어용 솔레노이드 밸브에 대한 형상 설계를 수행하였다. Solenoid valves for space launch vehicles require the strict limitations on the size, weight and current consumption comparing to industrial solenoid valves. The preliminary design of a cryogenic and high pressure solenoid valve for propellant tank pressurization which can ensure the operation of solenoid valve under such strict limitation conditions was preformed. The Copper and Constantan materials in coil design have used to prevent the excessive rise of the current at cryogenic state. The measured current of solenoid valve at cryogenic temperature satisfies a design requirement. Through this study, the plunger diameter and shape of solenoid valve were determined for the solenoid valve for propellant tank pressurization of KSLV-Ⅱ 3rd stage.
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.