본 연구에서는 액체로켓엔진의 제어기구로서 많이 사용되는 유압식 레귤레이터에서의 제어 프로세스와 제어 변수의 조절에 관한 정적 및 동적 특성을 연구하였다. 본 연구의 대상으로는 8K14 "SCUD"의 9D21 엔진에 사용되는 유압식 레귤레이터를 선택하였으며, 본 유압식 레귤레이터의 수학적 모델링을 거쳐, 액체로켓엔진 내부에서의 유압식 레귤레이터의 응답속도와 자동제어시스템의 정밀도 분석을 수행함으로써, 유압식 레귤레이터의 유압조절기구인 니들밸브 유로면적의 설계값을 도출하였다.
오늘날 산업용 차량은 대부분 유압식 클러치를 채택하여 사용하고 있다 유압식 클러치는 운전자가 손쉽게 엔진으로부터 동력을 바퀴까지 전달 또는 차단하는 기능을 갖고 있기 때문이다. 차량속도에 대한 운전자의 다양한 요구는 다수의 변속 단수를 갖는 기어트레인이나 연속가변식 변속기(CVT) 원하고 있다. 그 중에 기어단을 단속하는 클러치는 엔진의 회전력과 차량 관성력을 효과적으로 연결 또는 차단을 위해 다수의 마찰판과 유체압력을 이용하여 작동된다. 유압식 클러치는 동작방식에 따라서 유체압력이 작동하면 동력을 전달하는 POSITIVE방식과 자체 탄성 스프링력에 의해서 동력을 전달하는 NEGATIVE방식이 있다. POSITIVE방식 유압식 클러치는 동력전달시 어큐뮬레이터를 이용하여 충격을 줄이고, 부하 변동시 승차감각을 향상할 수 있는 장점이 있다 TRX500 트랙터에 사용되는 유압식 클러치는 POSITIVE방식을 채택하고 있다. (중략)
유압식 무단변속기(HCVT : Hydraulic Type Continuous Variable Transmission)는 유압펌프와 유압모터의 용적변화에 의하여 무단변속이 이루어지므로 내부구조가 간단하고 변속충격도 거의 없다. 그리고 유압펌프와 유압모터는 작동압력을 높임으로써 출력비와 토크를 크게 향상시킬 수 있다. 그러나 기존 변속기에 비하여 콤팩트한 장점은 있지만 동력전달효율이 다소 떨어진다. 그리하여 연비보다는 한정된 공간, 기동력, 그리고 고출력을 요구하는 중 대형차량의 차세대 변속기로 널리 활용된다. 본 연구에서는 선진국의 무단변속기에 대한 연구동향을 정리하고 국내에서 연구 개발이 진행되고 있는 유압식 무단변속기의 작동원리, 기계장치의 내부구조, 그리고 유압장치의 변속기능을 소개한다. 또한 기계동력전달과 유압동력전달에 관련된 수식들을 유도하고 다양한 동력조건에서 시뮬레이션을 수행하여 유압식 무단변속기의 내 외부에서 생성되는 토크, 속도, 동력 등의 각종 물리량들을 분석한다. 이러한 정보들은 구성부품들의 선정 및 설계에 유용한 자료로 활용된다.
증기 Turbine plant의 제어방식은 점점 더 복잡하게 고도화하고 있으며 원심 또는 유압조속기등 Lever와 유압기구의 조합으로 구성된 기계유압식 Governor 대신에 전자유압식 Governor(Electro-Hydraulic Governor, EHG 일반적으로 광의의 의미로는 전자유압식제어장치 Electro-Hydraulic Control System이라함)의 개발에 주력하고 있으며 본보고서는 이에 대한 시험결과를 기술한 것이다. 본보고서는 산업용(자가발전용) 증기 Turbine의 전자유압식 Governor에 관한 것으로서 기계유압식에서의 복잡한 Lever 기구, Relay 장치등 기계부분의 전자유압화와 고압제어유의 채용및 이에 따르는 각부분의 Module화, Solid State화 및 소형 Unit화에 의하여 취급및 보수가 용이한 고성능의 제어장치를 개발하게 되었다. 특히 미국의 GE사에서 이에 대한 개발이 앞서 있으며 현재 100MW까지 약 30대가 실용화되고 있다고 한다. (이글은 일본화력발전지 1968년 1월 제136호에서 발췌한 글이다.)
기존의 유압식 엘리베이터에서, 엘리베이터 카는 하강 제어 밸브에 의해 하강하며, 작동유의 유압 에너지는 하강행정 동안 손실 될 수밖에 없다. 본 연구에서는 하강행정 동안 손실되는 유압 에너지를 회수하기 위해서 유압식 엘리베이터용 하이브리드 형 에너지 저감 장치에 대해서 연구하였다. 회수된 에너지는 전기 에너지로 변환하여 저장하고, 저장된 에너지는 엘리베이터의 상승행정 동안에 보조 동력으로 사용하거나 다른 부품의 주동력으로 사용할 수 있다. 본 연구의 결과들은 에너지 저감 장치의 출력 특성이 안정적이고 양호하다는 것을 보여주고 있으며, 본 연구를 통하여 유압식 엘리베이터의 하강행정 동안 손실되는 에너지를 회수하는데 성공하였으며, 회수된 에너지를 재사용하는데 매우 유용하다는 것을 확인하였다.
최근 전술유도무기 분야는 대부분 전기식 구동장치를 채용하고 있으나 주어진 공간조건과 무게 제한 아래 상대적으로 부하가 크며 작동시간이 짧고 동시에 빠른 응답성이 요구될 경우에는 무게 및 공간 조건을 맞추기 위해서 반드시 유압식 구동장치를 적용해야 할 경우가 발생한다. 본 논문에서는 소형 유압식 구동장치 시스템을 대상으로 수학적 모델링과 시뮬레이션을 수행하였다. 수학적 모델은 고압용기, 압력조절밸브, 저유기, 유압작동기로 나누어 구성하였으며 실험 결과와 비교하여 모델의 타당성을 검증하고 고찰하였다. 본 연구를 통하여 소형 유압식 구동장치 시스템 설계에 유용한 수학적 모델을 수립하였다.
본 논문에서는 발사체에 적용하는 전기-유압식 추력벡터제어 구동장치시스템의 합성공진 현상에 대한 해석 연구결과를 기술한다. 합성공진 현상은 위치서보 구동장치시스템을 유연한 발사체 기체구조체 지지부에 장착하였을 때 발생한다. 이는 관성부하를 갖는 전기-유압식 위치서보 시스템의 유압공진 현상과 유연한 기체구조체 지지부의 구조공진 현상의 합성에 의하여 발생한다. 합성공진 현상은 발사체 제어시스템에 의하여 되먹임 및 증폭되어 안정성을 악화시킬 수 있다. 이와 같은 현상을 정확하게 예측 및 분석할 수 있는 비선형 모델을 개발하였으며 이에 기반을 둔 합성공진 억제 특성이 우수한 동적 압력 되먹임(dynamic pressure feedback) 제어기법을 개발하였다.
기계-유압식 무단변속기인 DMT는 농촌의 고령화의 추세에 맞물려 중 대형 트랙터의 핵심기술로 부각되고 있다. DMT는 기계동력과 유압동력인 두 개의 전달 구조를 조합하고 서로의 단점을 보완함으로써 기동력이 우수하고, 변속충격이 거의 없고, 전달효율이 향상되고 있다. 트랙터용 DMT는 유압동력을 전달하는 HST, 기계동력을 분배 뽀는 합성하는 유성기어 장치, 전진과 후진을 선택하는 전 후진 클러치, 출력축을 정지하는 브레이크 등으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 DMT의 핵심기술인 HST와 유성기어장치에 대한 내부구조 및 동력전달을 해석하고 시제품의 실험결과를 제시하여 국내에서 진행되고 있는 DMT의 연구현황을 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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