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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.
유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5
복사냉각 방식의 연소기 노즐확장부의 열/구조적인 안정성을 평가하기 위하여 열/구조해석을 수행하였다. 노즐확장부에 적용된 재료는 초내열합금인 니오븀 합금을 사용하였다. 노즐확장부는 확대노즐부에 비하여 팽창비가 크기 때문에 구조물의 사이즈가 연소실이나 확대노즐부에 비하여 상대적으로 크다. 이러한 이유 때문에 노즐확장부의 두께를 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 구조물의 두께를 1.0 mm에서 0.4 mm까지 감소시켜 두께의 변화에 따른 열/구조적인 안정성을 평가하였다. 구조해석결과 0.4 mm 두께의 노즐확장부도 열/구조적으로 안정하게 작동할 수 있음을 보여주었다. 실제 연소기가 작동할 때 발생되는 진동에 의한 영향은 추후에 추가적으로 고려할 예정이다. Thermo-structural analysis was performed for a radiation-cooled nozzle extension of thrust chamber. A Niobium alloy that is known to be a high-performance refractory alloy was used. Since area ratio of the nozzle extension is larger than that of nozzle divergence part, its size also becomes larger. For this reason, it is important to minimize the thickness of nozzle extension to reduce its weight. For the purpose of weight minimization, the thickness of nozzle extension was varied from 1.0 mm to 0.4 mm and structural stability was evaluated for each case. Analysis results showed that nozzle extension with thickness of 0.4 mm is structurally stable for the operation condition. The effect of combustion-included vibration will be additionally considered in the future.
남한의 연 누적 온습도 지수에 따른 생리기후유형의 특성
강철성(Chulsung Kang) 대한지리학회 2008 대한지리학회지 Vol.43 No.3
본 논문에서는 인간 생활에 기본이 되는 온도, 상대습도를 기초로 하여 인간의 온열감을 측정하여 남한의 온열감 분포의 특성과 기후유형을 파악하였다. 연구 방법은 설문지 검사를 통하여 온습도 지수 공식을 이용, 월별 온열감, 연 누적 온열감 지수를 계산하였다. 월별 온열감 지수 분석 결과 온열감의 지역적 차이는 위도 및 고도, 지형적 요인, 기단체계에 따른 영향으로 나타났다. 연 누적온열감 지수분포는 대체로 남쪽에서 북쪽으로 갈수록, 해안에서 내륙으로 갈수록 기후 스트레스가 증가하였다. 이러한 원인으로 겨울의 추위 스트레스와 여름의 더위 스트레스가 높기 때문에 나타나는 현상으로 사료된다. 연 생리 기후유형은 쾌적함(M)기후유형, 극히 무더움(ES)유형, 쾌적함-극히 무더움(M-ES)유형, 쾌적함-무더움(M-S)유형, 더움-극히 무더움(W-ES)유형, 서늘함-극히 무더움(C-ES)유형, 서늘함-쾌적함(C-M)유형, 서늘함-쾌적함-극히 무더움(C-M-ES)유형으로 도합 8개의 기후유형으로 구분된다. The purpose of this paper is to analyze thermal sensation which is measured by human physioclimatic reactions in South Korea. Relationships between Temperature-Humidity Index(THI) and human thermal sensation scale are derived from a questionnaire, which investigates degree of volunteer’s thermal sensation with respect to each biometeorological condition. Analyses of these empirical relationships make it possible to calculate thermal sensational indices and to classify bioclimatic types for individual weather stations based on long-term(1971-2000) averages of monthly temperature and humidity data. A generalized annual physioclimatic maps for each Annual Cumulative Thermal Sensation Index for the 68 stations are constructed to show men tend to feel in various areas. The Monthly thermal sensations are affected by latitude, altitude, orographic effects and systems of airmasses. The Annual Cumulative Thermal sensations are increasing towards northern areas and inland, and that the major factors are largely derived from cold stress in winter. The Annual Physioclimatic Types are grouped 8 climatic types(M, ES, M-ES, M-S, WES, C-ES, C-M, C-M-ES) according to climatic stress. Results of this study can be applied for evaluation of thermal environment in our daily activities, and for searching relevant sports training-sites, climatherapy etc.
강도시험을 고려한 75톤급 연소기 노즐부 외피 구조설계
유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),허성찬(Seongchan Heo),곽준영(Junyoung Kwak),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
연소기 제작 후 제작성 및 구조안정성 검증하기 위해서는 연소기 전체 강도시험이 필요하다. 본 논문은 연소기 전체 강도시험 시 노즐부의 구조안정성을 확보하기 위한 외피 구조설계에 대한 내용을 기술하였다. 연소기 강도시험에 적용되는 하중으로부터 구조적인 안정성을 갖는 노즐부 외피 두께를 결정하기 위하여 여러 두께에 대한 구조해석을 수행하였다. 노즐목 보강재를 추가한 설계 안을 포함한 구조해석 결과 연소기 강도시험 조건 하중을 적용하였을 때 노즐목부의 구조적인 변형이 과도하게 발생하는 결과를 보여주었다. 이러한 결과를 바탕으로 새로운 강도시험 절차 및 조건을 제안하여 노즐부와 노즐목부의 구조안정성이 증가되었다. The strength test for a 75-tonf class thrust chamber is essential to verify the workmanship and structural integrity of the design. This paper described the structural design of a nozzle outer jacket to get structural stability under the strength test of the thrust chamber. The numerical analysis for various nozzle outer jacket thickness were preformed to determine the thickness which is structurally stable. The analysis results, including modified design with nozzle throat stiffener, showed that large deformation for nozzle throat area occurs by the strength test load. Based on the results, new strength test procedure and condition were proposed, and the designed nozzle throat and nozzle parts became structurally more stable with the new proposed test procedure and loads.
유철성(Chulsung Ryu),이금오(Keumoh Lee),허성찬(Seongchan Heo),최환석(Hwanseok Choi) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5
재생냉각 연소기 확대노즐부 외피 제작을 위한 성형공정 설계에 대한 연구를 수행하였다. 연소기의 확대노즐부는 연소실에 비하여 내부 압력이 낮기 때문에 외피 구조물의 두께가 얇게 설계된다. 따라서 이 구조물은 얇은 판재를 이용한 성형공정으로 제작된다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 성형 후 탄성복원을 고려하여 성형치구를 설계하였다. 이 방법을 반복적으로 적용하여 성형치구 형상을 보정함으로써 최종 목표 형상에 부합하는 성형 치구를 설계할 수 있었다. A forming process design was carried out for the manufacturing an outer nozzle shell of a regeneratively cooled thrust chamber. The outer shell of a nozzle expansion section has a very thin structure due to relatively low internal pressure than the combustor section. Therefore the outer nozzle shell structure is manufactured by a thin metal forming process. In this study, a forming tool was designed using a finite elements method with the consideration of springback after forming. Iterative application of the design process enabled to obtain the tooling design compatible to the final nozzle shape.