The dynamic behavior of a typical concentric-hydro-spring type recoil system is analyzed to provide basic data in the design phase of the system.
The geometry of the fluid power system is subdivided into several regions and the momentum theorem is applied in each control volume.
Equations of motion of the recoiling part is solved numerically for given time-dependent applied forces and oil pressures.
The calculated displacement of the recoiling part, the maximum recoil distance and the orifice area are shown to be in good agreement with the experimental data obtained in the field test.
이 논문은 전형적인 concentric-hydro-spring형 주퇴복좌시스템 설계에 필요한 기본자료를 얻는 이론 및 실험적 연구를 내용으로 한다.
실제 시스템에 근사한 해석적모형을 세우고 이에 대한 유체역학적 동력학적 이론을 전개하였으며 2차에 걸친 야외실험을 실시함으로써 얻은 실측치로부터 전개된 이론의 타당성을 확인하였다.
이론해석을 위하여 주퇴복좌시스템 내부의 각 영역에 설정된 control volume 내의 유체유동에 대하여 운동량법칙을 적용하고, 특히 고압이 발생하는 상류영역에 대하여는 압축성효과를 고려함으로써 주퇴부의 운동방정식을 유도하였다.
이때 운동방정식은 주퇴부의 위치에 따라 변하는 control section 때문에 특정거리 ($ℓ_1$) 전후에 따라 달라지는 2개의 운동방정식으로 분리되어진다.
결과적인 운동방정식은 주퇴부의 변위 x(t)에 대하여 비선형 미분방정식으로 나타나며, 또한 input data 인 주퇴부 작용력 F(t) 및 유압 $P_1(t)$도 시간(t)의 해석적인 함수가 아니다.
따라서 운동방정식의 해는 computer 에 의해서 수치적으로 구하였다.
야외실험에서는 특수고속카메라를 사용하여 주퇴부의 변위 x(t)를 촬영하였으며 pressure transducer 장치를 통하여 주퇴시린더내의 유압 $P_1(t)$를 측정하였다.
실험에서 측정한 유압 $P_1(t)$는 이론계산의 input data 로 사용되었고, 계산된 주퇴부의 변위x(t)는 실험측정치 x(t)와 비교되었으며 최대 주퇴거리계산치는 $\pm$5% 이내의 정확도를 보였다.
주 orifice 의 면적, 즉 외부시린더의 내경경사도 $AO_1(t)$의 이론계산치는 실험에서 사용한 주퇴복좌시스템의 실측치와 비교한 결과 초반과 후반 일부를 제외하고는 전반적으로 좋은 결과를 나타내었고 특히 Round #348 에 대한 이론계산치는 실측치와 매우 잘 일치하였다.
이론전개에서 일정하게 가정한 배압 $P_3$ 대신, 실제와 근사한 특성을 갖는 $P_3$ 를 input data 로써 사용하면 보다 정확한 계산결과를 얻을수 있음을 지적하였다.
