함포 사격 시 발생되는 주파수 성분과 총열 및 시험치구의 고유진동수 분석

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확장요약문

OOOO무기체계는 함정에 탑재되어 대공위협과 수상위협으로부터 함정의 생존성 향상과 원활한 확보 및 운용유지하는 무기체계이며 함정 방어를 위한 사격 시 발생하는 반복적인 가진력은 장비 및 시험치구의 구조진동을 유발하며, 특정 주파수 대역에서 구조물의 고유진동수와 중첩될 경우 진동 응답이 크게 증폭 될 수 있다.

본 연구에서는 7개의 총열로 구성된 회전식 기관포를 대상으로 사격 시 발생하는 진동 주파수 특성을 분석하고, 총열 및 시험치구의 고유진동수와 비교하여 주요 진동 성분의 발생원인 및 구조적 영향성을 검토하였다.

함포의 사격 회전속도는 4200 RPM이므로, 이를 회전주파수로 환산하면 70 Hz에 해당한다. 시험 결과를 바탕으로 주파수 스펙트럼을 분석한 결과, 기본 회전주파수인 70 Hz뿐만 아니라 000 Hz, 000 Hz 및 000 Hz의 성분이 확인되었으며 특히 000 Hz 성분이 상대적으로 크게 나타나는 특성이 확인된다. 이러한 주파수 성분은 회전체의 주기적인 가진력 및 사격 과정에서 발생하는 반복적인 충격하중에 의해 형성되는 것으로 판단된다.

이와 함께 총열 및 시험치구의 고유진동수 측정 결과를 사격 시 발생하는 주요 가진 주파수와 비교하였으며 사격에 의해 발생하는 주파수 성분의 크기만을 평가하는 것이 아니라, 해당 주파수와 구조물의 고유진동수 간의 근접성 및 전달경로를 고려하여 특정 주파수 성분이 구조진동 응답에 미치는 영향을 분석하였다.

본 연구 결과는 회전식 함포(기관포)의 사격진동 특성을 파악하고 시험치구 설계 및 구조물의 특정 주파수 회피를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.