• 항공우주시스템공학회지
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• 제8권3호
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• pp.6-13
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• 2014

A passive launch and on-orbit vibration isolator using SMA(Shape Memory Alloy) washer for both the structural safety of the micro-vibration source by attenuating the transmitted force under launch loads and the micro-vibration isolation during their on-orbit operation has been proposed, which does not require the additional launch locking mechanism. To measure the characteristics of SMA mesh washer, we performed compressive loading tests with a single SMA mesh washer and a vibration isolator using SMA mesh washer. The numerical equivalent model of vibration isolator using SMA mesh washer composed of two spring and viscous damping elements has been verified that both stiffness and viscous damping varied with respect to compressed deformations. In addition, the effectiveness of launch loads and micro-vibration reduction has been investigated through the dynamic characteristics measurement test of cooler assembly combined with passive vibration isolator.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.135-147
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• 2016

This paper describes a smart structural system, which uses smart materials for real-time monitoring and active control of bolted-joints in steel structures. The goal of this research is to reduce the possibility of failure and the cost of maintenance of steel structures such as bridges, electricity pylons, steel lattice towers and so on. The concept of the smart structural system combines impedance based health monitoring techniques with a shape memory alloy (SMA) washer to restore the tension of the loosened bolt. The impedance-based structural health monitoring (SHM) techniques were used to detect loosened bolts in bolted-joints. By comparing electrical impedance signatures measured from a potentially damage structure with baseline data obtained from the pristine structure, the bolt loosening damage could be detected. An outlier analysis, using generalized extreme value (GEV) distribution, providing optimal decision boundaries, has been carried out for more systematic damage detection. Once the loosening damage was detected in the bolted joint, the external heater, which was bonded to the SMA washer, actuated the washer. Then, the heated SMA washer expanded axially and adjusted the bolt tension to restore the lost torque. Additionally, temperature variation due to the heater was compensated by applying the effective frequency shift (EFS) algorithm to improve the performance of the diagnostic results. An experimental study was conducted by integrating the piezoelectric material based structural health monitoring and the SMA-based active control function on a bolted joint, after which the performance of the smart 'self-monitoring and self-healing bolted joint system' was demonstrated.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.46-58
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• 2018

고해상도 관측위성의 대용량 영상 데이터 송신용인 2축 짐벌식 X-밴드 안테나는 궤도 임무수행 중 안테나 구동에 따라 미소진동을 유발하며, 이는 관측위성의 영상 품질을 저하시키는 요인 중 하나이기 때문에 반드시 절연되어야 할 대상이다. 본 논문에서는 상기 X-밴드 안테나의 방위각 구동에 따른 미소진동절연과 동시에 기존에 제안된 티타늄 블레이드 기어가 소성변형에 취약한 문제점을 보완하기 위해 초탄성 형상기억합금 (SMA)을 활용한 메쉬 와셔 기어를 제안하였다. 상기 SMA 메쉬 와셔 기어의 기본 특성을 파악하기 위해 SMA 메쉬 와셔 두께방향 정하중 시험과 SMA 메쉬 와셔 기어 수준의 회전방향정하중 시험을 실시하였다. 아울러 안테나 조립체 수준의 미소진동 측정시험을 통해 제안된 SMA 메쉬와셔 기어의 진동절연이 효과적임을 입증하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.162-168
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• 2011

Launch vehicles and satellites experience severe vibration and pyroshock during the flight phase. These severe dynamic loading could result in the malfunction of electric devices which equipped in the launch vehicle and satellite. In this paper, mesh washer isolators are applied to attenuate these severe shock and vibration and isolation performances are enhanced by applying pseudoelasitic SMA wire material. Through random vibration and ground pyroshock tests, outstanding isolation performances are studied. Especially, comparison of isolation performances due to the change of pre-compressive displacement of mesh washer itself are suggested and applicablity to the adaptive vibration control are confirmed.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권3호
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• pp.307-313
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• 2009

우주 발사체의 비행 중에 파이로 충격은 일반적으로 여러 단 분리, 페어링 분리, 그리고 위성 분리 시 화약을 이용한 분리 장치의 작동에 의해 발생하게 된다. 이러한 분리 이벤트 시 고주파 영역까지 큰 가속도가 유발되는 천이 진동 현상이 유발되어 위성 또는 발사체의 전자 장비가 비정상적인 기능을 보일 수 있다. 본 논문에서는 이러한 파이로 충격 절연을 위해 형상기억합금 소재를 적용하여 두 종류의 메쉬 와셔 절연계를 소개하였다. 한 종류는 형상기억합금의 의탄성 효과를 주로 이용하였고 다른 한 종류는 형상기억효과를 주로 이용하였다. 형상기억합금 절연계의 기본적인 하중-변위 선도를 파악하기 위해 압축 시험을 수행하였고 그 결과로 절연 가능성을 확인하였다. 파이로 충격 절연 시험을 수행하여 형상기억합금 절연계의 절연 성능이 뛰어남을 확인하였으며 추가로 랜덤 진동 시험을 통해 각 절연계의 동특성을 살펴보았다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.900-903
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• 2014

Fly-wheel, Gimbal antenna, CMG, Spaceborne cyrocooler generate micro-vibration during their on-orbit operation as well as implementing their own function. To comply with the mission requirement of high resolution observation satellite, additional technical efforts have been required to isolate the micro-vibration derived from such payloads by applying the vibration isolator. In this study, we proposed a passive isolator using SMA mesh washer, which guarantees the structural safety of both micro-vibration disturbance source and itself under harsh launch vibration loads without an additional holding mechanism and the micro-vibration isolation performance on orbit environment. To verify the micro-vibration isolation performance of the proposed vibration isolator, we performed the micro-vibration isolation measurement test using the dedicated micro-vibration measurement device proposed in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.988-995
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• 2014

관측위성으로부터 획득된 영상데이터를 지상국에 효율적으로 전송하기 위해 2축 짐벌 형태의 지향성 X-band 안테나가 적용되고 있으며, 안테나의 고속 정밀지향성 확보를 위해 구비된 모터 및 기어 간의 부정확한 맞물림으로부터 발생되는 미소진동은 영상품질 저하의 원인으로 작용한다. 고해상도 관측위성의 지향성능 향상을 통한 고해상도 영상정보 획득을 위해서는 안테나 구동시 발생하는 미소진동이 주요 임무장비에 전달되지 않도록 미소진동 절연이 요구된다. 본 논문에서는 X-band 안테나의 미소진동절연을 목적으로 의탄성 SMA 메쉬와셔 진동 절연기를 제안하였으며, 정하중 시험을 통해 진동 절연기의 기본 특성을 확인하였다. 또한, X-band 안테나의 미소진동 시험을 통해 진동절연기 유무에 따른 진동절연성능을 비교 및 분석 하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.24-32
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• 2015

Pulse tube-type spaceborne cryocooler is widely used to cool down the infrared sensor of observation satellites. However, such cryocooler also generates micro-vibration which is the one of main sources to seriously affect the image quality during its on-orbit operation. Therefore, to comply with the mission requirement of high resolution observation satellite, additional technical efforts have been required. In this study, we proposed a spaceborne cryocooler passive vibration isolator using SMA mesh washer, which guarantees the structural safety of both the micro-vibration disturbance source and itself under harsh launch vibration loads without an additional holding mechanism and the micro-vibration isolation performance on orbit environment. To verify the micro-vibration isolation performance of the proposed vibration isolator, we performed the micro-vibration isolation measurement test using the dedicated micro-vibration measurement device proposed in this study.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.629-636
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• 2011

본 연구는 압전 센서를 이용한 구조물의 실시간 모니터링과 강구조물 볼트접합부의 동적 컨트롤이 가능한 자가치유 시스템에 관한 것이다. 볼트접합부의 볼트 풀림 손상 탐색을 위해서 압전 물질의 전기역학적 커플링 성질을 이용하는 임피던스 기반의 구조물건전성평가 기법을 이용하였다. 계측된 임피던스 값을 기준치 값과 비교함으로써 볼트 풀림 손상 진단이 가능하다. 볼트 풀림 손상은 손상지수를 이용하여 정량적으로 평가되어지고, 손상이 진단되면 형상기억합금 와셔에 감겨있는 외부히터가 와셔에 열을 가하게 된다. 열이 가해진 형상기억합금 와셔는 축방향으로 팽창하고, 볼트접합부는 볼트풀림으로 인해 잃어버린 토크력을 회복하게 된다. 압전 센서를 이용한 임피던스 기반의 구조물건전성 평가기법과 형상기억합금 기반의 볼트접합부 동적 컨트롤 기능과 이를 이용한 자가치유 볼트접합부 시스템의 적용가능성과 성능을 실험을 통해 평가하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권7호
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• pp.517-524
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• 2014

Micro-vibration induced by on-board equipments such as fly-wheel and cryogenic cooler with mechanical moving parts affects the image quality of high-resolution observation satellite. Micro-vibration isolation system has been widely used for enhancing the pointing performance of observation satellites. In general, the micro-vibration isolation system requires a launch locking mechanism additionally to guarantee the structural safety of mission payloads supported by the isolation system with low stiffness under launch environment. In this study, we propose a passive launch and on-orbit vibration isolation system using shape memory alloy mesh washers for the micro-vibration isolation of spaceborne compressor, which does not require the additional launch locking mechanism. The basic characteristics of the isolator were measured in static and free vibration tests of the isolator, and a simple equivalent model of the isolator was proposed. The effectiveness of the isolator design in a launch environment was demonstrated through sine vibration, random vibration and shock tests.