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로켓 엔진 연소기용 인젝터 페이스 플레이트의 드로잉 공정 설계
허성찬(Seongchan Heo),유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),곽준영(Junyoung Kwak),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
로켓 엔진용 연소기에 사용할 컵 형태의 구리합금 소재 인젝터 페이스 플레이트에 대한 드로잉 공정설계를 수행하였다. 후가공에 적합한 컵 형상을 얻기 위한 소성가공 공정 설계 및 수치해석을 수행하였다. 해석결과로부터 금형 형상을 확정하였으며 성형 후 금형으로부터 컵을 취출하기 위한 지그를 포함한 금형 설계 및 제작을 수행하였다. 설계한 드로잉 공정을 통해 제작된 컵 형상의 적합성을 조사하기 위하여 3차원 측정을 수행하였으며 그 결과 컵 형상이 후가공 공정에 적합하게 성형된 것을 확인하였다. Drawing process of a cup-type copper alloy injector face plate used in thrust chamber for a rocket engine has been designed. A series of numerical simulation for the drawing process was carried out to determine the suitable forming process to obtain drawn cup shape for the subsequent machining process. From the results, design variables of the drawing die components were determined and the die set has been manufactured including the jigs to detach the deformed blank from the forming tool after forming process. The designed drawing process had been applied for fabrication of a prototype and the deformed blank shape was investigated using the three-dimensional measuring system. Finally, it was confirmed that the configuration of the product satisfied the required shape for post manufacturing process.
연소기 노즐목부 내피 벌징공정에 대한 소성불안정이론 기반 성형성 평가
허성찬(Seongchan Heo),유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
재생냉각형 로켓 엔진용 연소기 노즐목부 내피의 다단벌징공정에 대한 성형성 평가를 수행하였다. 가공경화재료 거동을 가정한 동합금 내피에 대한 성형성 평가 기준으로 소성불안정 이론을 기반으로 한 이론적 성형한계변형률선도를 이용하였다. 다단벌징공정에 대한 수치해석을 수행하였으며 성형한계선도에 적용하기 위한 주변형률 분포를 도출하였다. 상기 결과로부터 스피닝 공정을 통해 제작된 내피는 벌징공정에 있어서 이론적 성형한계 대비 충분한 안전여유를 갖는 것으로 확인되었다. In this article, formability evaluation for the multi-stage bulging process of a nozzle throat inner liner used in the combustion chamber of a regenerative cooling type rocket engine had been carried out. Theoretical forming limit strain diagram based on the plastic instability theory with the assumption on work-hardening material behavior of the copper alloy was adopted as a formability evaluation criterion. Numerical simulation of the bulging process was conducted and the principal strain distribution was obtained for application to the forming limit diagram. From the result, it was verified that the inner liner manufactured through the spinning process had enough safety margin with regard to the forming limit during the forming process.
7톤급 연소기용 인젝터 페이스 플레이트의 딥드로잉 공정설계 및 제작
허성찬(Seongchan Heo),유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5
한국형발사체 3단 엔진용 7톤급 연소기에 사용할 컵 형태의 구리합금 소재 인젝터 페이스 플레이트에 대한 딥드로잉 공정을 설계하였다. 후가공에 적합한 컵 형상을 얻기 위한 일련의 소성가공 해석을 수행하였으며 유압프레스 장치의 구조적인 제약에 의하여 하부 금형 바닥면이 막힌 형태의 딥드로잉 공정을 제안하였다. 해석결과로부터 금형 세트를 설계하고 제작하여 딥드로잉 컵을 시제작하였다. 제작된 컵 형상의 적합성을 판별하기 위하여 3차원 측정을 수행하였으며 그 결과로부터 제작된 컵 형상이 후가공 공정에 적합하게 제작된 것을 확인하였다. Deep drawing process of a cup-type copper alloy injector face plate used in 7-tonf class thrust chamber for KSLV-II third stage engine has been designed. A series of numerical simulation has been carried out to determine the forming process to obtain appropriate deep drawn shape for the subsequent machining process. As a result, a closed lower die with the upper forming punch was adopted due to the restriction of the hydraulic forming apparatus. The deep drawing die set components have been designed and fabricated to manufacture the copper alloy part. Deep drawing has been conducted and its configuration has been investigated using the three- dimensional measuring instrument. Finally, it was confirmed that the configuration of the products satisfied the required shape for post machining process.
허성찬(Seongchan Heo),유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
재생냉각형 로켓 엔진용 연소기의 확대노즐부 외피 접합 시 용접부의 열수축에 의한 열변형 저감을 위한 구조 설계를 수행하였다. 일련의 열전달-구조해석을 통해 기존 설계 대비 열변형이 적은 설계를 도출하였다. 해석모델에서는 여러 가지의 용접 비드, 커버링과 커버링 주변 형상을 고려하였다. 해석결과로부터 구조적으로 허용되는 범위 내에서 용접 비드의 크기 감소가 열변형 저감 설계 시 고려되어야 하며 인접 영역의 형상에 대한 적절한 설계가 필요함을 확인하였다. In this article, welding structural design for decrease in thermal deformation caused by the shrinkage deformation of the weld bead in a divergent nozzle assembly of a regenerative cooling type rocket engine thrust chamber which consists of an inner liner and an outer jacket had been conducted. A series of thermal-structural analysis for several models of the modified welding assembly structures had been carried out. In the models, the shape of a weld bead, cover ring and the adjacent area of a cover ring was considered. From the results, it was verified that minimizing of the weld bead size within structural margin of the divergent nozzle assembly and appropriate shape of the adjacent structures should be considered for decrease the thermal deformation.
유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),허성찬(Seongchan Heo),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.12
75톤급 1단 액체로켓엔진 연소기 챔버에 대한 구조설계를 수행하였다. 연소기 챔버는 고온, 고압의 환경에서 작동되기 때문에 열/구조적으로 안정하게 설계되어야 한다. 75톤급 1단 연소기 재생냉각 챔버의 구조설계를 위하여 연소기의 탈설계점 작동조건, 재생냉각 채널과 챔버의 강도시험 조건을 설정하였다. 설정된 각각의 구조설계 조건에 대한 열/구조해석을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 구조적으로 안정함과 동시에 무게를 최소화 하는 설계안을 도출하였다. Structural design of a combustion chamber for a 75-tonf class 1st stage liquid rocket engine thrust chamber was performed. The combustion chamber must be designed to have thermo-structural stability at high pressure and high thermal load conditions. The off-design operating condition and strength test conditions for the cooling channel and combustion chamber were established for structural design of the combustion chamber. Thermo-structural analysis were carried out for each structural design conditions and, as the results, structurally stable design with minimum structure weight was derived.