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군용 발사대 고각 구동 시스템의 다물체 동역학 모델링 및 민감도 분석 KCI 등재

Multi-Body Dynamics Modeling and Sensitivity Analysis of the Military Launcher Elevation Drive System

이용재, 김진호, 최호종, 성영훈, 김산
  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452822
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한국전산구조공학회 논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)
한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
초록

군용 발사대 시스템은 무게와 전력 소비 제한 조건 하에서 운용되므로 구동 장치의 질량과 에너지 사용량을 고려한 효율적 설계가 요구된다. 본 연구에서는 ANSYS Motion을 이용하여 발사대 고각 구동 메커니즘의 다물체 동역학 모델을 구축하고, 감속기 기반 동 력 전달 특성과 실험 데이터 기반 등가 손실 성분으로 보정하였다. 시뮬레이션과 실험 결과를 비교한 결과, POD 각변위와 모터 요구 토크는 전반적으로 유사한 경향을 보였다. 또한 2수준 완전 요인 설계법을 적용해 주요 설계 변수가 모터 요구 토크에 미치는 영향을 평가하였다.

The military launcher system operates within weight and power consumption constraints, necessitating efficient drive component design and energy usage. However, prototype fabrication and repeated experiments to reflect design changes are inefficient in terms of time and cost, necessitating the development of an analysis model capable of representing actual system behavior. This study used ANSYS Motion to develop a multibody dynamics (MBD) model of a launcher’s elevation drive mechanism. The model incorporated reducer-based power transmission characteristics and an experimentally calibrated equivalent loss torque. The simulation results were compared to experimental measurements to determine model reliability. The results showed that the angular displacement of the POD was accurately reproduced, and the required motor torque exhibited trends generally consistent with the experimental results. In addition, sensitivity analysis using a two-level full factorial design was used to evaluate the effects of major design variables on the required motor torque. The results provide useful reference data for the preliminary design of launcher elevation drive units and similar reducer-based drive systems.

키워드
군용 발사대고각 구동감속기 기반 시스템모터 토크 예측다물체 동역학민감도 분석 military launcherelevation drivereducer-based systemmotor torque predictionmulti-body dynamicssensitivity analysis
목차
Abstract
1. 서 론
2. 군용 발사대 및 고각 구동 개요
    2.1 발사대 구성
    2.2 고각 구동 정의
    2.3 고각 구동 메커니즘
    2.4 모터의 요구 동력・토크 관계식
    2.5 등가 손실 토크 선정을 위한 실험의 필요
3. 시제품 실험
    3.1 실험 측정 장치
    3.2 실험 시나리오 및 제어 방식
    3.3 계측 결과 분석
4. 다물체 동역학 모델링
    4.1 형상 정보
    4.2 부품별 질량 정보
    4.3 제약 조건
    4.4 운동 조건
    4.5 효율 및 실험 결과 활용 보정
    4.6 MBD 모델 검증
5. 민감도 분석
    5.1 목적 함수 및 설계 변수 지정
    5.2 민감도 분석 방법론
    5.3 분석 결과 및 해석
6. 결 론
감사의 글
References
요 지
저자
  • 이용재(경상국립대학교 기계융합공학과 석사과정) | Yong-Jae Lee (Graduate Student, Department of Mechanical Convergence Engineering, Gyeongsang National University, Changwon, 51391, Korea)
  • 김진호(경상국립대학교 기계융합공학과 학사) | Jin-Ho Kim (B.S., Department of Mechanical Convergence Engineering, Gyeongsang National University, Changwon, 51391, Korea)
  • 최호종(영풍전자(주) 기계기술팀 수석연구원) | Ho-Jong Choi (Chief Researcher, Senior Researcher, Young Poong Electronics Co., Ltd., Changwon, 51390, Korea)
  • 성영훈(영풍전자(주) 기계기술팀 책임연구원) | Yeong-Hoon Seong (Principal Researcher, Senior Researcher, Young Poong Electronics Co., Ltd., Changwon, 51390, Korea)
  • 김산(경상국립대학교 기계융합공학과, 경남우주항공방산과학기술원 부교수) | San Kim (Associate Professor, Department of Mechanical Convergence Engineering and Gyeongnam Aerospace & Defense Institute of Science and Technology, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea) Corresponding author