• 한국군사과학기술학회지
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• 제21권3호
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• pp.342-348
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• 2018

The important issue of equipment installed in maritime weapon system is shock survivability against underwater explosion(UNDEX). If the shock survivability of equipment should not be guaranteed, the successful mission also could not be achieved. For that reason, the shock-resistance of each equipment under UNDEX environment should be demonstrated before deployment at combat field. However, the actual UNDEX test on the ocean is too expensive to conduct. Also, it has diverse dangerous factors. The main characteristic of UNDEX is a dual-pulse shock. The vertical shock test machine able to simulate dual pulse shock signal on the ground will be introduced in this paper. The dual-pulse shock signal presented in certain shock standard was achieved with this shock-test machine on the ground. The analytical procedure to set a test condition was verified by comparing simulation result with experiment result.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.148-153
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• 2007

Two typical impact loadings, shock wave and gas bubble pulse, due to UNDEX(UNDerwater EXplosion), should be considered together for the closest response analysis of structure subjected to UNDEX to a reality. Since these two impact loadings have different response time bands, however, their response characteristics of structure are different from each other. It is impossible to consider these effectively under the current computational environment and the mathematical model has not yet been developed. Whereas Hicks model approximates the fluid-structure interaction due to gas bubble pulse as virtual mass effect, treating the flow by the response of gas bubble after shock wave as incompressible ideal fluid contrary to the compressible flow due to shock wave, Geers-Hunter model could make the closest response analysis of structure under UNDEX to a real one as a mathematical model considering the fluid-structure interaction due to shock wave and gas bubble pulse together using acoustic wave theory and DAA(Doubly Asymptotic Approximation). In this study, the application and effectiveness of integrated dynamic response analysis of submerged structure was examined with the analysis of the shock wave and gas bubble pulse together.

• 대한조선학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.66-74
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• 2003

In non-contact underwater explosion shock test of a real naval ship, measurement of shock loadings and responses should require onboard system to be able to safely trigger an explosive and to simultaneously and successfully measure scores of shock signals in the deteriorated environment. For this purpose, we have developed a shock-hardened measurement system resistible to 170g peak acceleration having 4 msec duration by resiliently mounting general purpose measurement instruments in racks. The system can simultaneously measure and record 200 signals to evaluate shock leadings and responses of the test ship by triggering an explosive and measurement instruments at the same time. We prove the performance of the developed system by introducing the signal acquisition results from of a real ship underwater shock test, firstly performed in Korea.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제24권1호
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• pp.70-78
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• 2021

Naval surface ships and submarines could be exposed to non-contact underwater explosion(UNDEX) environment. Equipment installed on the ships and submarines could be damaged by shock load generated by UNDEX environment. Therefore, shock survivability of equipment generally evaluated by shock tests. Ground based shock test machine such as Light weight shock test machine(LVSM) is developed to simulate shock load caused by UNDEX environment. In this study, linear dynamic model of LVSM is proposed and evaluated to improve shock test design procedure. Parameters of the model are decided by optimizing time domain response compared to zero payload experiment. Proposed model is verified by comparing simulation results and test results of maximum payload experiment. Finally, shock test design using the model is described for various test equipment weight.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.631-636
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• 2005

One and three dimensional whipping response analyses of a naval surface combatant subjected to an underwater explosion bubble pulse were carried out to compare the efficiency and accuracy according to the modeling methods. In 1-D analysis, program UNDEXWHIP developed by KIMM was used, which is based on the thin-walled Timoshenko's beam theory and on the modal analysis method using wetted vibratory modes of the hull girder. In 3-D analysis, three finite element models were suggested using LS-DYNA/USA code, such as 3-D beam model considering geometric shape of wetted side shell, coarse and fine 3-D F.E. models. Through the comparison of results from the 1-D and 3-D analyses, it could be confirmed that 1-D analysis result is in good agreement with 3-D analysis ones, and that fine 3-D F.E. model, shock analysis one, is also used both in the shock response and whipping response analyses for the analyst effort and time savings.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.9-16
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• 2014

최근 수중폭발로 인한 구조물의 충격응답에 대한 연구는 매우 높은 비용과 소요시간, 민감한 환경문제 등으로 인하여 실제 시험보다는 컴퓨터를 통한 수치해석적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 시뮬레이션의 기술 향상과 더욱 정교해진 기능들로 수치 시뮬레이션의 효율성이 증가되었을 뿐 아니라 그 신뢰성까지 증가하였다. 본 연구에서는 유체 표면의 Acoustic Pressure와 구조물 표면 변위의 적절한 관계를 다루는 구조-유체 상호작용(FSI : Fluid-Structure Interaction), 수중폭파 형태를 결정하는 유체의 깊이와 폭발물과 구조물 사이의 거리에 대한 파라미터를 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS에 적용한 시뮬레이션 값과 실험적 이론 값 비교에 중점을 두었다. 수중폭발로 인한 파이프의 충격테스트 응답 분석은 ABAQUS/Explicit을 사용하여 수행되었고, 시간이력에 따른 충격하중, Acoustic Pressure, 타격지점의 응력, 속도, 변형에너지 등 ABAQUS CAE에서 결과를 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.637-643
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• 2005

A new novel Whipping Factor is proposed as a measure of the ship damage potential due to an underwater explosion bubble pulse. The factor was derived from the relationships among the charge weight, its depth and the fluid acceleration due to pulsating gas bubble. From the whipping response analyses for three uniform Timoshenko beams with similar characteristics of real naval surface ships, we have confirmed the maximum bending moment responses of beams due to whipping are almost same if the applied whipping factor is constant regardless of the charge weights and depths, which could validate the proposed whipping factor.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권3호
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• pp.13-24
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• 2019

본 논문은 명시적 유한요소 해석을 이용하여 군함이나 수상함 아래의 수중에서 어뢰가 폭발할 때의 파편들의 거동을 조사하기 위하여 작성되었다. 본 연구에서는 LS-DYNA에서 라그랑주-오일러 (ALE) 접근법이라 불리는 유체-구조물 상호작용(FSI) 기법을 적용하여 어뢰파편과 선체의 응답을 관찰하였다. 오일러 모델은 공기, 물, 폭약으로 구성되며, 라그랑주 모델은 파편과 선체로 이루어져 있다. 본 모델링의 핵심은 최악파편이 어뢰로부터 가까운 곳(4.5 m)에 위치한 선체에 파공을 일으킬 수 있는지 여부를 파악하는 데 있다. 시뮬레이션은 별도의 두 단계로 수행되었다. 첫 번째의 예비해석에서는 팽창하는 어뢰의 외피가 찢어지는 데 폭약에너지의 30%가 소모된다는 가정 하에 수중폭발 시의 파편속도에 대해 잘 알려져 있는 실험결과를 토대로 최악파편의 초기속도를 결정하였다. 두 번째의 총괄해석에서는 최악파편이 선체에 부딪치기 직전에 보일 것으로 예상되는 파편의 종단속도를 찾고자 하였다. 그 결과, 주어진 조건 하에서 최악파편의 초기속도는 매우 빠른 것으로 나타났다(400 및 1000 m/s). 하지만 충돌이 발생할 때의 파편과 선체 간의 속도차이는 불과 4 m/s 정도로 매우 작았다. 이 결과는 물에 의한 큰 항력의 영향도 있지만 선체에 부여한 비파괴 조건도 영향을 끼쳤을 것으로 보인다. 하지만 적어도 본 논문에서 가정한 해석조건 하에서는 최악파편의 느린 상대속도로 인하여 선체에 파공이 발생하기는 어려운 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.125-132
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• 2019

수중폭발로 인해 발생된 충격파에 노출된 유체(대부분 해수)는 유체장 내 압력과 속력 등의 물리적 변화에 따른 장력을 견딜 수 없으므로 캐비테이션(기포 또는 기공)이 발생하게 되고 이때 발생된 캐비테이션은 수중폭발의 연쇄 과정 중 구조물에 미치는 충격하중의 전달 환경을 변화시킨다. 폭발물과 구조물 간의 거리가 비교적 가까워 선체구조의 국부적 손상에 관심을 가지는 근거리 수중폭발연구에서 관심을 가지는 물리적 현상은 크게 3가지로 초기충격파 그리고 그것과 선체구조와의 상호작용, 국부 캐비테이션, 국부 캐비테이션 폐쇄 후 2차 충격파이다. 본 논문의 관심은 근거리 수중폭발에 따른 국소 캐비테이션이므로 수면과 해저로부터의 반사파는 고려하지 않는다. 유체와 구조에 관한 각각의 지배 방정식을 유도하고 이를 간단한 1차원 무한평판 문제에 적용, 수치적으로 해석하여 엄밀해와 비교해봄으로써 제안된 비연성 해석방법을 검증한다. 비연성 해석방법은 유체-구조 결합 해석방법보다 계산상 효율이 높으며 간단함에도 불구하고 상대적으로 높은 수준의 정확도를 얻을 수 있다는 점에서 유용하다. 본 논문을 통해 수중폭발과 같은 복잡한 물리적 상황에서의 유체-구조 상호작용 현상에 대한 이해와 실질적인 문제에 개념적 이해를 높이는 데 도움이 될 것이다.