The ballistic range has long been employed in a variety of engineering fields such as high-velocity impact engineering, projectile aerodynamics, creation of new materials, etc, since it can create an extremely high-pressure state in very short time. Of many different types of ballistic ranges developed to date, two-stage light gas gun is being employed most extensively. In the present study, a theoretical work has been made to develop a new type of ballistic range which can easily simulate a flying projectile. The present ballistic range consists of high-pressure tube, piston, pump tube, shock tube and launch tube. The effect of adding a shock tube in between the pump tube and launch tube is investigated. This improvement is identified as the reduction in pressures in the high pressure tube and pump tube while maintaining the projectile velocity. Equations of motions of piston and projectile are solved using Runge-Kutta methods. Dependence of projectile velocity on various design factors such as high pressure tube pressure, piston mass, projectile mass, area ratio of pump tube to launch tube and type of driver gas in the pump tube are also analyzed. Effect of various gas combinations is also investigated. Calculations show that projectile velocities of the order 8 km/sec could be achieved with the present ballistic range.
A computational study has been performed using a chimera scheme to study the various operating processes inside a ballistic range. The compression flow fields in the pump tube and projectile motion in the launch tube are captured for various piston masses and diaphragm rupture pressures. The effect of a shock tube in between the pump tube and launch tube is analyzed. The results are compared with available experimental data. It is noted that, by adding a shock tube in between the pump tube and launch tube, the peak pressure in the ballistic range can be reduced without appreciable reduction in the velocity of the projectile.
MLRS는 2004년부터 국내에서 양산화된 무기 체계로 그 부품인 복합재 발사관은 미국 GD사(社)의 설비 및 공정조건을 참고하여 국내에서 독자적으로 개발/생산되고 있다. 본 연구는 지금까지 공정 분야에 치중되었던 제품 연구의 폭을 소재 및 구조특성 분야로 넓혀 발사관의 성능 개량 또는 이후에 개발되는 무기체계에 응용 가능한 기반을 수립하는데 목적이 있다. 연구 과정은 소재 특성, 공정 조건, 구조적 특성에 대한 연구 순서로 진행하였다.
Two-stage light-gas gun은 고압실, 압축실 그리고 발사관으로 비교적 간단한 구조로 구성되며, 짧은 시간동안 초고압을 발생시키기 용이함으로 현재까지 고속충격역학, 발사체 공기역학, 재료역학 등 다양한 공학 분야에서 적용되어왔다. 본 연구는 초고압 액체 제트 분사에 적용하기 위한 기초적 연구로서, 고압실 하류에 설치된 제1격막의 파막 압력의 변화에 따른 발사체의 속도 변화 및 관내 압력 거동을 조사하기위하여, 다양한 격막을 적용하여 실험을 수행하였다. 제1격막의 파막 압력은 발사체의 속도에 지배적인 영향을 미치게 되며, 약 14 Bar이상일 경우 발사관의 압력이 압축튜브의 압력보다 크게 증가하였다.
Gang Feng;Jian Lin;Shuai Yang;Boxuan Zhang;Jiangang Wang;Jia Yang;Zhongfeng Xu;Yongping Lei
Nuclear Engineering and Technology
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제55권11호
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pp.4066-4076
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2023
Pressure resistance welding is usually used to seal the connection between the cladding tube and the end plug made of zirconium alloy. The seal welded joint has a direct effect on the service performance of the fuel rod cladding structure. In this paper, the pressure resistance welded joints of zirconium alloy tube-plug structure were obtained by thermal-mechanical simulation experiments. The microstructure and microhardness of the joints were both analyzed. The effect of processing parameters on the microstructure was studied in detail. The results showed that there was no β-Zr phase observed in the joint, and no obvious element segregation. There were different types of Widmanstätten structure in the thermo-mechanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ) of the cladding tube and the end plug joint because of the low cooling rate. Some part of the grains in the joint grew up due to overheating. Its size was about 2.8 times that of the base metal grains. Due to the high dislocation density and texture evolution, the microhardnesses of TMAZ and HAZ were both significantly higher than that of the base metal, and the microhardness of the TMAZ was the highest. With the increasing of welding temperature, the proportion of recrystallization in TMAZ decreased, which was caused by the increasing of strain rate and dislocation annihilation.
Ballistic Range는 오래전부터 짧은 시간에 극도의 고압상태를 만들어낼 수 있기 때문에 고속 충격역학, 발사체 공기역학, 새로운 재료의 생성과 같은 다양한 공학 분야에서 사용되어왔다. 2단 경 가스총은 가장 넓게 사용되어지고 있다. 현재의 실험적 연구는 발사체 가상실험을 쉽게 수행할 수 있는 새로운 타입의 Ballistic Range를 개발하기 위해 진행되어져왔다. Ballistic Range은 고압튜브, 피스톤, 펌프튜브, 충격튜브, 발사튜브로 구성된다. 펌프튜브와 발사튜브사이에 충격튜브의 삽입의 효과는 조사중이다. 실험은 발사체 속도의 다양한 변수들의 의존성을 찾기 위해 수행되었다. 고압튜브압력, 격막파열압력, 발사체질량은 다양한 발사체 속도를 얻기 위해 변화를 주었다. 저자의 이론적 연구를 통해 얻는 결과값과 실험적 결과값을 비교해보기로 한다.
The underwater launch system using an ATP consists of five parts: compressor tank, proportional flow control servo valve, expulsion spool valve, air turbine pump, and discharge tube. The purpose of this study is to develop an underwater launch system using an ATP and to verify the validity of the system. The proportional flow control servo valve is modeled as a 2nd order transfer function. The projectile is ejected by pressurized water through the air turbine pump, which is controlled by expulsion valve. The mathematical model is derived to estimate the dynamic characteristics of the system, and the important design parameters are derived by using simulations. The computer simulation results show the dynamic characteristics and the possibility of control for underwater launch system.
We studied the vertical launch performance of the Laser-driven In-Tube Accelerator (LITA). This device is primarily characterized by accelerating a projectile in a tube. Owing to the confinement effect, the thrust performance is enhanced. The driver gas can be specified and its pressure be turned so that the impulse performance is optimized. In the experiments, a 3.0-gram projectile was vertically launched. The effects of the projectile exit condition, the laser beam incident direction and the driver gas species were experimentally studied.
This paper presents results of dynamic analysis of the missile initial motion arising from the missile detent force. Using ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) software, a non-linear 46-DOF (Degree of Freedom) model is developed for the launcher system including missile and launch tube contact problem. From the dynamic analysis, it is found that initial angular velocity of the missile increases when the missile detent force increases (more than 18 g) and also rocket exhaust plume is taken into account. To achieve the missile launching s ability, it needs to reduce the missile initial detent force and exhaust plume area of the launcher. Results of the dynamic analysis on the system natural frequency agree well with those obtained from experimental modal tests. The overall results suggest that the proposed method is a useful tool for prediction of initial missile stability as well as d :sign of the missile launcher system.
Two-stage light-gas gun은 짧은 시간동안 초고압을 발생시키기 용이하므로, 현재까지 고속충격역학, 발사체 공기역학, 재료역학 등 다양한 공학 분야에서 활용되어 왔다. 일반적으로 2단식 경가스총은 고압실, 압축실 그리고 발사관으로 비교적 간단한 구조로 구성되며, 각 부분은 격막에 의해 구분되어있다. 본 연구는 2단식 경가스총을 초고압 액체 제트 분사에 적용하기 위한 기초적 연구로서, 고압실 하류에 설치된 제1격막의 파막 압력의 변화에 따른 발사체의 속도 변화 및 관내 압력 거동을 조사하였다. 그 결과, 제1격막이 파막 되는 압력은 피스톤의 가속에 큰 영향을 미치며, 피스톤이 가속될수록 고압을 생성하는데 용이하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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