목차
보고서 요약서 2
국문요약문 3
SUMMARY 3
제1장 연구개발과제의 개요 5
1. 연구개발 목적 5
2. 연구개발의 필요성 5
3. 연구개발 범위 5
제2장 국내외 기술 개발 현황 5
1. 국내외 기술동향 및 수준 5
2. 국내외 시장 현황 5
3. 국내외 경쟁기관 현황 6
4. 국내외 지식재산권 현황 6
5. 국내외 표준화 현황 6
제3장 연구 수행 내용 및 성과 7
Ⅰ. 1차년도 연구수행 내용 및 성과 7
1. 기본설계 7
2. 특허조사분석 8
3. 상세설계 10
4. 유동 및 구조 해석 12
5. 제작 공정 및 조립 16
6. 논문 17
7. 성능 시험 18
8. 2차년도 실증용 RVM 제작을 위한 기본 설계 진행 25
Ⅱ. 2차년도 연구수행 내용 및 성과 26
1. 기존 제품 설계 자료 26
2. 2차년도 RVM 시제품 계산시트 및 선급RULE 29
3. RVM 설계 자료 31
4. RVM 해석 자료 32
5. RVM 제작 65
6. 개발 품목(씰류) 69
7. 씰 변경 및 비교 71
8. 성능시험 72
9. 특허 및 논문 실적 84
10. 사업화 86
Ⅲ. 3차년도 연구수행 내용 및 성과 87
1. RVM 개선 및 제작 87
2. RVM 연구 93
3. RVM 개선품 성능시험 수행 100
4. 사업화를 위한 선급입회검사 진행 104
5. RVM 3차년도 성능시험 109
6. RRS 사업화 진행 121
제4장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 123
제5장 연구개발성과의 활용계획 125
1. 사업화 계획 125
2. 사업화 방안 126
가. 사업화 모형 수립(BM) 배경 126
나. 사업화 모형의 목표 및 핵심 경쟁 요인 126
다. 목표 시장 구조 127
라. 수익 확보 전략 127
마. 해군 함정 적용을 위한 추가 시험 진행 127
제6장 연구개발성과의 보안등급 128
제7장 연구시설ㆍ장비종합정보시스템에 등록한 연구시설ㆍ장비 현황 128
제8장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 129
제9장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 130
제10장 기타 사항 130
제11장 참고문헌 130
표 1/표 9. 국내 함정의 RRS 설치유무 6
표 2/표 4.1. 로터리 베인 모터의 사양 14
표 3/표 4.3. RVM 주요 부품들의 안전율 16
표 4/표 7.1. 시험결과 평가표 22
표 5/표 38. RVM spec 25
표 6/표 1-1. 로터리 베인 모터의 사양 33
표 7/표 1-2. 해석 대상물의 물성치 33
표 8/표 1-3. 작동 시작 시 주요 부품들의 안전율 37
표 9/표 1-4. 작동 중반 시 주요 부품들의 안전율 38
표 10/표 1-5. 작동 종료 시 주요 부품들의 안전율 40
표 11/표 2-1. 작동 시작 시 주요 부품들의 안전율 42
표 12/표 2-2. 작동 중반 시 주요 부품들의 안전율 43
표 13/표 2-3. 작동 종료 시 주요 부품들의 안전율 44
표 14/표 2-1. 틸러와 타축의 조립 외력 47
표 15/표 1. VANEVCT0(camphaser chamber)의 입력 파라미터 값 61
표 16/표 87. 국내해군함정의 RVM 제원 88
표 17/표 3.10. 씰의 재질표 94
표 18/표 3.11. 씰의 재질별 상대적 간극 95
표 19/표 3.13. 해석 대상물의 물성치 97
표 20/표 3.21. 작동압력 시험결과 112
표 21/표 3.22. 최대토크 시험결과 112
표 22/표 3.23. 용적효율 시험결과 117
표 23/표 3.24. 타 선회시간(조타모드) 시험결과 119
표 24/표 3.25. 타 선회시간(함안정모드) 시험결과 120
표 25/표 129. RRSS 사업화 일정표 126
그림 1/그림 2. RVM 기본 layout 7
그림 2/그림 3. 경쟁자 landscape 8
그림 3/그림 4. 특허출원번호 통지서 10
그림 4/그림 5. 대표 도식도 10
그림 5/그림 6. 대표 도식도 10
그림 6/그림 7. Pressure-sensitive 작동원리 11
그림 7/그림 8. 씰-유로 단면 11
그림 8/그림 9. RVM 내부구조와 고압씰의 위치 11
그림 9/그림 4.1. 해석 대상품인 RVM 13
그림 10/그림 4.5. 베인 블레이드 회전에 따른 특정 시간에서의 압력장 13
그림 11/그림 4.11. 로터리 베인 모터의 3D 모델 14
그림 12/그림 4.16. RVM의 응력분포 15
그림 13/그림 32. RVM 파워팩 회로도 18
그림 14/그림 33. RVM 파워팩 외형도 18
그림 15/그림 34. RVM 파워팩 19
그림 16/그림 35. 작동시험 및 누유시험 진행 19
그림 17/그림 7.1. 유압회로 20
그림 18/그림 7.2. 조타법 21
그림 19/그림 7.3. 시험장비 사진 22
그림 20/그림 7.4. 베인모터 성능시험 LabVIEW 프로그램 23
그림 21/그림 7.5. 작동압력시험 우현 35°~좌현 30° 23
그림 22/그림 7.6. 작동압력시험 좌현 35°~우현 30° 24
그림 23/그림 7.7. 조타모드 시험 24
그림 24/그림 7.8. 함안정모드 시험 24
그림 25/그림 50. 기본 설계 치수 25
그림 26/그림 51. 해외선진사 B社 RVM 스펙 자료 26
그림 27/그림 52. 해외선진사 B社 RVM 3D 외형도 26
그림 28/그림 53. 해외선진사 S社 RVM 27
그림 29/그림 54. 해외선진사 R사 RVM 사양 27
그림 30/그림 55. 내부순환유로 특허증 28
그림 31/그림 56. 고압씰구조 특허증 28
그림 32/그림 57. KR 동판의 두께 30
그림 33/그림 58. 베인 강도 계산 30
그림 34/그림 59. 베인-스토퍼 강도 계산 30
그림 35/그림 60. 하우징-커버 압력용기 계산 31
그림 36/그림 61. 볼트 체결력 31
그림 37/그림 62. RVM 3D설계 외형도 31
그림 38/그림 63. RVM 단면도 31
그림 39/그림 64. 스토퍼 제작도 31
그림 40/그림 65. 베인 제작도 31
그림 41/그림 66. 커버 제작도 32
그림 42/그림 67. 하우징 제작도 32
그림 43/그림 1-1. 로터리 베인 모터의 형상 33
그림 44/그림 1-2. 베인의 내부 유로 구조 34
그림 45/그림 1-3. 베인의 하부 유로 35
그림 46/그림 1-4. 베인의 상부 유로 36
그림 47/그림 1-5. RVM 내압조건 36
그림 48/그림 1-6. RVM 작동 시작 모델의 응력분포 37
그림 49/그림 1-7. 작동 시작 모델의 변형량 37
그림 50/그림 1-8. RVM 작동 중반 모델의 응력분포 38
그림 51/그림 1-9. 작동 중반 모델의 변형량 39
그림 52/그림 1-10. RVM 작동 종료 모델의 응력분포 39
그림 53/그림 1-11. 작동 종료 모델의 변형량 40
그림 54/그림 2-1. RVM 작동 시작 모델의 응력분포 41
그림 55/그림 2-2. 작동 시작 모델의 변형량 42
그림 56/그림 2-3. RVM 작동 중반 모델의 응력분포 42
그림 57/그림 2-4. 작동 중반 모델의 변형량 43
그림 58/그림 2-5. RVM 작동 종료 모델의 응력분포 44
그림 59/그림 2-6. 작동 종료 모델의 변형량 44
그림 60/그림 2-1. 틸러의 형태 46
그림 61/그림 2-2. 틸러와 타축의 조립 47
그림 62/그림 2-3. 램 타입 틸러의 변형형태 48
그림 63/그림 2-4. 베인 타입 틸러의 변형량 48
그림 64/그림 1. 해석 대상품인 RVM (Rotatory Vane Motor)의 형상 49
그림 65/그림 2. RVM 모델에서 고압이 작용하는 위치 49
그림 66/그림 3. RVM 해석을 위한 전처리 과정 50
그림 67/그림 4. 유동해석 영역 51
그림 68/그림 5. RVM 유동해석에 사용된 격자계 51
그림 69/그림 6. 해석에 사용된 경계조건 52
그림 70/그림 7. 베인 블레이드 회전에 따른 특정 시간에서의 압력장 53
그림 71/그림 8. 베인 블레이드의 회전에 따른 특정 시간에서의 유선 54
그림 72/그림 9. 베인 블레이드의 회전에 따른 특정 시간에서의 베인 내부 고압이 흐르는 관로 주위 속도 contour 55
그림 73/그림 10. 베인 블레이드의 회전에 따른 특정 시간에서의 베인 내부 저압이 흐르는 관로 주위 속도 벡터 56
그림 74/그림 11. t=6.15sec에서 회전축에 수직한 단면에서의 속도 contour 57
그림 75/그림 12. 베인 블레이드의 회전에 따른 특정 시간에서의 베인 내부 관로 주위 속도 벡터 57
그림 76/그림 13. 시간에 따른 유량 및 토크 58
그림 77/그림 173. 베인 목형 65
그림 78/그림 174. 하우징 목형 65
그림 79/그림 175. 리테이너 목형 66
그림 80/그림 176. 스토퍼 목형 66
그림 81/그림 177. 버텀커버 목형 66
그림 82/그림 178. 어퍼커버 목형 66
그림 83/그림 179. 리테이너 주조 66
그림 84/그림 180. 스토퍼 주조 66
그림 85/그림 181. 버텀커버 주조 67
그림 86/그림 182. 어퍼커버 주조 67
그림 87/그림 183. 하우징 주조 67
그림 88/그림 184. 베인 주조 67
그림 89/그림 185. 커버류 가공 67
그림 90/그림 186. 베인 가공 67
그림 91/그림 187. 스토퍼 가공 67
그림 92/그림 192. 베어링 부쉬 제작도 69
그림 93/그림 193. 상세 설계 치수 70
그림 94/그림 194. 조립된 부쉬 및 와셔 70
그림 95/그림 195. 원형씰 1 70
그림 96/그림 196. 원형씰 2 70
그림 97/그림 197. 원형씰 71
그림 98/그림 198. 원형씰 71
그림 99/그림 199. 기존 단추씰 71
그림 100/그림 200. 개선 長씰 구조 71
그림 101/그림 8-1. 시험대상품 유압회로 73
그림 102/그림 8-2. 시험장치 74
그림 103/그림 8-3. 데이터 계측 장비 74
그림 104/그림 8-4. 조타법 75
그림 105/그림 8-5. 우현 스토퍼 작동압력 76
그림 106/그림 8-6. 우현 35°~좌현 35° 작동 76
그림 107/그림 8-7. 좌현 스토퍼 작동압력 77
그림 108/그림 8-8. 좌현 35°~우현 35° 작동 77
그림 109/그림 8-9. 최대 토크 78
그림 110/그림 8-10. 우현 35°~좌현 30° 작동시의 용적효율 79
그림 111/그림 8-11. 우현 20°~좌현 20° 작동시의 용적효율 79
그림 112/그림 8-12. 좌현 35°~우현 30° 작동시의 용적효율 80
그림 113/그림 8-13. 좌현 20°~우현 20° 작동시의 용적효율 80
그림 114/그림 8-14. 조타모드(우현 35°~좌현 30°)에서의 타 선회 시간 81
그림 115/그림 8-15. 조타모드(좌현 35°~우현 30°)에서의 타 선회시간 81
그림 116/그림 8-16. 함안정모드(좌현 20°~우현 20°)에서의 타 선회시간 82
그림 117/그림 8-17. 함안정모드(좌현 20°~우현 20°)에서의 타 선회시간 82
그림 118/그림 8-18. 고온 시험 장치 83
그림 119/그림 8-19. 고온 시험 결과 83
그림 120/그림 8-20. 시험성적서 84
그림 121/그림 8-21. 시험성적서 84
그림 122/그림 236. 특허증 85
그림 123/그림 237. 특허출원증 85
그림 124/그림 238. 대표 도식도 85
그림 125/그림 239. 피칸트리社와의 업무분장 범위 86
그림 126/그림 240. 업무협의 사진 86
그림 127/그림 241. RRS의 원리 87
그림 128/그림 242. RRS RVM의 선박내 LAYOUT 87
그림 129/그림 243. 해외선진사 R사 RVM 사양 89
그림 130/그림 244. 부하 모의 장치 회로도 90
그림 131/그림 245. 부하 모의 시험 장치 3D 설계 91
그림 132/그림 246. 부하시험기 프레임 91
그림 133/그림 247. 부하시험기 완성품 91
그림 134/그림 248. 특허출원번호 통지서 92
그림 135/그림 249. 특허출원 도식도 92
그림 136/그림 3.43. 실증용 RVM의 3D 모델 93
그림 137/그림 3.44. 씰 특성 분석을 위한 RVM의 작동조건 94
그림 138/그림 3.45. 상대 변형량 확인 위치 95
그림 139/그림 256. RVM VANE 설계도_선급승인 96
그림 140/그림 257. 개선 씰 형상 96
그림 141/그림 3.50. 부하시험장치의 3D model 97
그림 142/그림 3.51. 부하시험장치의 구조해석을 위한 하중조건 98
그림 143/그림 3.52. 부하시험장치의 볼트 체결력의 정의 및 적용 98
그림 144/그림 3.53. 부하시험장치의 구조해석 결과 99
그림 145/그림 3.54. 타력 및 타토크 추정 계산 101
그림 146/그림 3.55. 타의 평균 폭과 평균 높이 추정 계산법 102
그림 147/그림 3.56. 부하력 추정을 위한 순서도 103
그림 148/그림 3.57. RVM 육상성능시험 적용을 위한 동적 부하인가 시나리오 104
그림 149/그림 272. KR 도면 승인-HOUSING 설계도면 105
그림 150/그림 273. KR 도면승인-RVM 설계 사양 105
그림 151/그림 274. KR 도면승인-HOUSING 설계식 105
그림 152/그림 275. 도면 승인-RVM 파트별 소재 규격 106
그림 153/그림 276. RVM 소재 성적서 106
그림 154/그림 277. RVM 주물 소재 106
그림 155/그림 278. UT 진행 107
그림 156/그림 279. MT 진행 107
그림 157/그림 280. UT 성적서 107
그림 158/그림 281. MT 성적서 107
그림 159/그림 282. RVM VANE 제작품 108
그림 160/그림 283. RVM 개선품 108
그림 161/그림 284. 내압 및 작동검사 선급 검사서 108
그림 162/그림 285. RVM KR 선급인증서 108
그림 163/그림 3.81. 우현 스토퍼 작동압력 109
그림 164/그림 3.82. 우현 35°~좌현 30° 작동 110
그림 165/그림 3.83. 좌현 스토퍼 작동압력 111
그림 166/그림 3.84. 좌현 35°~우현 30° 작동 111
그림 167/그림 3.85. 최대 토크 시험 결과 112
그림 168/그림 3.86. 쉘 압력 시험 결과 115
그림 169/그림 3.87. 우현 35°~좌현 30° 작동시의 용적효율 115
그림 170/그림 3.88. 우현 20°~좌현 20° 작동시의 용적효율 116
그림 171/그림 3.89. 좌현 35°~우현 30° 작동시의 용적효율 116
그림 172/그림 3.90. 좌현 20°~우현 20° 작동시의 용적효율 117
그림 173/그림 3.91. 조타모드(우현 35°~좌현 30°)에서의 타 선회 시간 118
그림 174/그림 3.92. 조타모드(좌현 35°~우현 30°)에서의 타 선회시간 118
그림 175/그림 3.93. 함안정모드(우현 20°~좌현 20°)에서의 타 선회시간 119
그림 176/그림 3.94. 함안정모드(좌현 20°~우현 20°)에서의 타 선회시간 119
그림 177/그림 3.95. 챔버 속 시험 대상품 및 온도 시험 챔버 사진 120
그림 178/그림 3.96. 저온/고온 시험 결과 120
그림 179/그림 326. 해양실습선 건조사양표 121
그림 180/그림 327. 해양실습선 건조사양표 122
그림 181/그림 328. RRS 사업화 업무분장 125
그림 182/그림 329. 피칸트리와의 업무분장 협의안 127
그림 183/그림 330. 해군함정 조타기의 파트별 특수시험표 128