KR102585465B1 - Non-explosive Underwater Impact Test Devices and Methods Using Metal Foil Electrical Evaporation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속포일의 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치 및 방법에 관한 것이다. 기존 수중 충격 시험 장치 및 방법은 에어건을 이용하여 충격파를 형성하였으나 폭약에 비해 저주파에 집중되어 있는 단점이 있어, 다수의 금속포일을 선체에 부착하여 전기증발을 통한 넓은 영역의 주파수대를 갖는 수중 충격파를 형성하고자 한다.
또한, 선체에 부착되는 금속포일은 천 또는 막을 이용하여 어레이를 형성할 수 있으며, 상기 어레이는 금속포일의 두께 및 형상 변화와 다양한 종류의 금속을 배치가 가능하며, 각각의 금속포일의 발파 시간을 조절하여 평면파를 형성하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to an underwater impact test device and method using electroevaporation of metal foil. Existing underwater shock test devices and methods used air guns to generate shock waves, but they have the disadvantage of being concentrated at low frequencies compared to explosives, so multiple metal foils were attached to the hull to generate underwater shock waves with a wide frequency range through electroevaporation. want to form.
In addition, the metal foil attached to the hull can form an array using cloth or film, and the array can change the thickness and shape of the metal foil and arrange various types of metal, and the blasting time of each metal foil can be adjusted. It is characterized in that it is controlled to form a plane wave.

Description

금속포일 전기증발을 사용한 무폭약 수중 충격 장치 및 방법 {Non-explosive Underwater Impact Test Devices and Methods Using Metal Foil Electrical Evaporation}Non-explosive Underwater Impact Test Devices and Methods Using Metal Foil Electrical Evaporation}

본 발명은 수중 충격 시험 장치 및 방법에 대한 것으로, 더 자세하게는 선체의 생존성을 테스트하기 위해 수중에 떠 있는 선체에 충격파를 가하는 수중 충격 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater impact testing device and method, and more specifically, to an underwater impact testing device and method for applying shock waves to a hull floating in the water to test the survivability of the hull.

해군 함정에서 내충격 성능은 전투성능 유지 및 생존성 향상에 필수적으로 요구된다. 어뢰나 기뢰가 원거리에서 폭발 시 함정의 전투불능 사례는 대부분 함정 선체의 충격 손상보다는 주요 탑재 장비의 충격 손상에 기인하는 것으로 알려져 있다. 이러한 원거리에서 수중 폭발 시 함정의 내충격 성능은 시뮬레이션을 통해 활발히 연구되고 있으나, 미국, 유럽 등에서도 이러한 해석 결과를 통해서만 내충격 성능을 평가할 수 없기 때문에 실제 해상에서 고성능 폭약을 사용하여 건조된 함정을 충격시험을 통해 내충격 성능을 검증하고 있다. 그러나 실제 폭약을 사용한 실선 충격 시험은 많은 비용과 오랜 기간이 소요됨은 물론, 해양 오염과 생태계에 부정적인 영향을 미치며 인근 해역을 지나는 선박들과 시험요원들의 안전을 위협하는 문제가 있다.In naval ships, shock resistance performance is essential for maintaining combat performance and improving survivability. It is known that most cases of a ship being unable to fight when a torpedo or mine explodes at a long distance are due to impact damage to the main onboard equipment rather than impact damage to the ship's hull. The impact resistance performance of ships in the event of an underwater explosion at such a long distance is being actively studied through simulation. However, even in the United States and Europe, shock resistance performance cannot be evaluated solely through these analysis results, so ships built using high-performance explosives are tested on actual seas. Impact resistance performance is being verified through . However, live ship impact tests using actual explosives not only cost a lot of money and take a long time, but also have a negative impact on marine pollution and the ecosystem, and threaten the safety of ships passing through nearby waters and test personnel.

이를 위해 영국 해군에서는 해저 자원탐사를 위한 인공 지진파를 발생하는 에어건 시스템을 활용하여 항만에서 함정에 대해 수중 충격 시험을 진행하고 있다. 에어건은 내부 압력 챔버 내 압축한 공기를 빠르게 방출하는 방식으로 수중에서 충격파를 발생시키며, 함정의 충격 시험이 가능할 수준의 충분한 충격량을 만들어 낼 수 있으나, 수중 충격 시험에 적합한 평면파를 만들기 어렵고, 에어건을 운용하기 위한 고압의 압축기 등 관련 장비가 매우 고가이며, 폭약에 비해 에어건은 수십 Hz의 주파수만을 가지기 때문에 에어건을 사용한 충격 시험의 경우 저주파 영역에서는 수중폭발로 인한 충격파와 비슷하지만, 그보다 높은 주파수 영역에서는 유사성이 떨어지는 문제가 있다.To this end, the Royal Navy is conducting underwater shock tests on ships in ports using an air gun system that generates artificial seismic waves for seabed resource exploration. Air guns generate shock waves underwater by quickly releasing compressed air in an internal pressure chamber, and can generate enough shock to enable impact testing of ships. However, it is difficult to create plane waves suitable for underwater shock tests, and air guns are Related equipment such as high-pressure compressors for operation are very expensive, and compared to explosives, air guns only have a frequency of several tens of Hz, so shock tests using air guns are similar to shock waves caused by underwater explosions in the low frequency range, but in the higher frequency range, There is a problem of lack of similarity.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 금속 포일을 선체 표면에 부착하고, 고압의 전기 펄스로 증발시켜 수중에서 충격파를 형성하여 기존의 에어건 충격 시험 장치에서 부족한 고주파 영역까지 도달하는 수중 충격 시험 장치로 개선하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problems of the prior art as described above. The present invention attaches a metal foil to the surface of the hull and evaporates it with a high-pressure electric pulse to form a shock wave in the water to perform a conventional air gun impact test. The goal is to improve the underwater impact test device to reach the high frequency range, which is lacking in the device.

본 발명은 선체 표면에 부착되고, 전기 증발을 통해 충격파를 생성하는 금속포일, 상기 금속포일과 전기선으로 연결되며, 전기 신호를 보내는 신호발생기를 포함하며, 상기 금속포일은 상기 신호 발생기에 의해 시간 간격을 두고 전기 증발하고, 시간 간격에 의해 평면파를 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention includes a metal foil attached to the surface of a hull and generating shock waves through electrical evaporation, a signal generator connected to the metal foil with an electric wire and sending an electric signal, and the metal foil is generated at time intervals by the signal generator. It is characterized by electrical evaporation and forming a plane wave at time intervals.

또한, 상기 금속포일과 상기 선체 사이에 방전 보호 필름이 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, a discharge protection film is disposed between the metal foil and the hull.

또한, 상기 다수의 금속포일이 일정간격으로 배치되어 고주파 충격파를 생성하는 어레이를 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of metal foils are arranged at regular intervals to form an array that generates high-frequency shock waves.

또한, 상기 금속 포일의 형상변화를 통한 주파수 영역조절을 특징으로 한다.In addition, it is characterized by frequency range control through change in the shape of the metal foil.

또한, 상기 금속 포일의 전압변화를 통한 주파수 영역조절을 특징으로 한다.In addition, it is characterized by frequency range control through voltage changes of the metal foil.

또한, 상기 금속포일은 서로 다른 금속 재질을 이용한 주파수 영역 조절을 특징으로 한다.Additionally, the metal foil is characterized by frequency domain control using different metal materials.

또한, 상기 금속포일은 상기 신호 발생기에 의해 시간 간격을 두고 전기 증발하고, 시간 간격에 의해 평면파를 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal foil is electrically evaporated at time intervals by the signal generator and forms a plane wave at time intervals.

또한, 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치를 이용한 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 방법에 있어서, 상기 금속포일 어레이 준비단계, 상기 선체표면에 상기 어레이 부착단계, 상기 금속 포일은 신호발생기로부터 전기신호를 인가받는 폭발단계, 및 상기 선체에 센서를 배치하고, 상기 금속 포일이 생성한 충격파를 측정하는 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the underwater shock test method using metal foil electroevaporation using an underwater shock test device using metal foil electroevaporation, the metal foil array preparation step, the array attachment step on the hull surface, and the metal foil are separated from the signal generator. It is characterized by comprising an explosion step of receiving an electric signal, and a measurement step of placing a sensor on the hull and measuring the shock wave generated by the metal foil.

또한, 상기 준비단계는 상기 다수의 금속포일이 막 또는 천에 어레이를 형성하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the preparation step is characterized in that the plurality of metal foils form an array on a film or fabric.

또한, 상기 폭발단계는 상기 신호발생기는 상기 각각의 금속포일의 발파 시간을 조절하여, 평면파가 상기 선체에 도달되는 것을 특징으로 한다.In addition, the explosion step is characterized in that the signal generator adjusts the blasting time of each metal foil so that a plane wave reaches the hull.

본 발명에 의하면 다수의 금속포일은 전기 증발을 통해 선체에 고주파 충격파를 발생시킬 수 있다.According to the present invention, a plurality of metal foils can generate high-frequency shock waves in the hull through electrical evaporation.

또한, 금속포일은 서로 다른 금속과 두께, 형상을 가진 포일을 부착함으로써 주파수 영역을 조절 할 수 있다.Additionally, the frequency range of metal foil can be adjusted by attaching foils with different metals, thicknesses, and shapes.

또한, 부착된 금속 포일의 발파 순서를 조정하여 폭약과 유사한 시험을 진행할 수 있다.Additionally, tests similar to explosives can be conducted by adjusting the blasting sequence of the attached metal foil.

도 1은 본 발명의 구성도
도 2는 본 발명의 확대도
도 3은 본 발명의 일 실시도
도 4는 본 발명의 제 2 실시도
도 5는 본 발명의 제 3 실시도
도 6은 본 발명의 블록도
도 7은 전압변화를 통한 에너지 변화 그래프
도 8은 본 발명의 선체 부착 예시도
1 is a configuration diagram of the present invention
Figure 2 is an enlarged view of the present invention
Figure 3 is an implementation diagram of the present invention
Figure 4 is a second embodiment of the present invention
Figure 5 is a third embodiment of the present invention
Figure 6 is a block diagram of the present invention
Figure 7 is a graph of energy change through voltage change
Figure 8 is an example of hull attachment of the present invention

본 발명은 다수의 금속포일의 전기증발을 활용하여 수중 충격파를 발생시키면, 기존의 시험 방법인 에어건으로 발생시켰을 때 보다 더 고주파에 가까운 수중 충격파를 발생시킬 수 있다.The present invention generates underwater shock waves by utilizing the electric evaporation of a plurality of metal foils, thereby generating underwater shock waves that are closer to a high frequency than when generated using an air gun, which is a conventional test method.

금속에 순간적인 고전압의 전기 펄스를 가하면 금속의 온도가 증가하고 이로 인해 금속의 저항이 높아진다. 이 저항으로 인해 금속의 온도가 더 상승하고 저항이 증가해 전류가 잘 흐르지 못해 전기에너지가 열에너지로 금속에 축적된다. 이로 인해 금속은 상변화를 일으키며 플라즈마의 형태로 바뀌게 되고 플라즈마를 통해 대량의 전류가 흐르며 금속의 반응 에너지가 강한 빛과 폭음을 동반하며 퍼져나간다. 금속이 고체에서 고온의 기체로 상태변화를 일으키기 때문에 금속한 부피팽창이 발생하고 주변의 매질을 밀어내며 강한 충격파를 발생시킨다.When an instantaneous high-voltage electric pulse is applied to a metal, the temperature of the metal increases, which increases the resistance of the metal. Due to this resistance, the temperature of the metal rises further and resistance increases, making it difficult for current to flow, so electrical energy is accumulated in the metal as heat energy. As a result, the metal undergoes a phase change and changes into the form of plasma. A large amount of current flows through the plasma, and the metal's reaction energy spreads out accompanied by strong light and explosions. Because the metal changes state from a solid to a high-temperature gas, the metal expands in volume, pushes out the surrounding medium, and generates a strong shock wave.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대한 금속포일 전기증발을 이용한 무폭약 수중 충격 시험 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the non-explosive underwater impact test apparatus and method using metal foil electroevaporation for the present invention having the above-described configuration will be described in detail with reference to the attached drawings.

[1] 전체구성 및 동작원리[1] Overall composition and operating principle

먼저, 도 1은 본 발명의 전체 구성도이다. 도 1을 참고하면, 선체(300)의 수면에 잠긴 표면에 단일 또는 다수의 금속포일(100)이 부착되며, 각각의 금속포일(100)은 전기선으로 신호발생기(400)와 연결되어 있다. 이때 금속포일(100)은 얇은 막으로 형성되어 있어 선체(300) 표면에 대응하도록 부착된다. 금속 포일 전기증발로 인해 발생한 고주파 충격파는 금속 포일(100)이 기화되면서 부착되어 있는 선체(300)에 직접적으로 전달되며, 선체(300)에 폭약과 유사한 고주파 영역의 충격파를 가할 수 있게 된다.First, Figure 1 is an overall configuration diagram of the present invention. Referring to FIG. 1, a single or multiple metal foils 100 are attached to the submerged surface of the hull 300, and each metal foil 100 is connected to the signal generator 400 with an electric wire. At this time, the metal foil 100 is formed as a thin film and is attached to correspond to the surface of the hull 300. The high-frequency shock wave generated by electroevaporation of the metal foil is transmitted directly to the hull 300 to which the metal foil 100 is evaporated and attached, and a shock wave in a high frequency range similar to an explosive can be applied to the hull 300.

도시되지 않았으나, 본 발명은 전기에너지를 저장해 두었다가 전기 펄스로 빠르게 전기 에너지는 보낼 수 있는 캐패시터를 포함하고, 고전압 전기 펄스를 금속포일(100)에 전달하여 금속증발을 통해 충격파를 형성한다. Although not shown, the present invention includes a capacitor that stores electrical energy and can quickly transmit the electrical energy as an electrical pulse, and transmits the high-voltage electrical pulse to the metal foil 100 to form a shock wave through metal evaporation.

도 2는 본 발명의 확대도이다. 도 2를 참고하면, 수면에 떠 있는 선체(300) 하단에 다수의 금속포일(100)이 부착되어 전기 펄스에 의해 충격파를 형성된다. 선체(300) 내의 측정부(310)가 금속포일(100) 전기증발에 의해 생성된 충격파를 측정한다.Figure 2 is an enlarged view of the present invention. Referring to FIG. 2, a plurality of metal foils 100 are attached to the bottom of the hull 300 floating on the water to form shock waves by electric pulses. The measuring unit 310 within the hull 300 measures the shock wave generated by electroevaporation of the metal foil 100.

이때, 금속포일(100)과 선체(300)사이에는 방전 보호 필름(110)이 배치되어 있어, 금속 포일(100) 발파로 인한 전기 방전을 보호한다. 상기 측정부(310)는 가속도센서와 압력센서를 포함한다.At this time, a discharge protection film 110 is disposed between the metal foil 100 and the hull 300 to protect against electric discharge due to blasting of the metal foil 100. The measuring unit 310 includes an acceleration sensor and a pressure sensor.

도 3은 금속포일의 어레이 구성도이다. 도 3을 참조하면, 금속포일(100)은 일정한 간격으로 천 또는 막에 어레이(200)를 형성하여 선체 표면에 부착이 용이하다, 각각의 금속포일(100)에 전기선이 연결되어 전기 증발에 의해 충격파를 형성한다.Figure 3 is a diagram showing the configuration of an array of metal foils. Referring to FIG. 3, the metal foil 100 forms an array 200 on a cloth or film at regular intervals, making it easy to attach to the surface of the ship. An electric wire is connected to each metal foil 100, so that the metal foil 100 is formed into an array 200 on a cloth or film at regular intervals. Forms a shock wave.

이때, 금속포일의 어레이(200)는 시험 준비 시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 다수 제작하여 복수 시험 실시에 용이하며, 선체의 다양한 방향에서 동시 수중 폭파 시험을 실시 할 수 있다.At this time, the metal foil array 200 can not only shorten the test preparation time, but can also be manufactured in large numbers to facilitate multiple tests, and simultaneous underwater blast tests can be conducted in various directions of the hull.

도 4는 본 발명의 측면도이다. 도 4를 참조하면, 선체(300)에 금속포일(100)로 된 어레이가 부착된다. 실제 폭약의 평면파를 모사하기 위해 금속 포일은 각각의 전기선에 연결되어 발파가 진행되며, 신호발생기를 통해 발파시간을 조절하여 실시된다. 자세한 내용은 후술하도록 한다.Figure 4 is a side view of the present invention. Referring to FIG. 4, an array of metal foil 100 is attached to the hull 300. In order to simulate the plane wave of an actual explosive, the metal foil is connected to each electric wire and blasting occurs, and the blasting time is adjusted through a signal generator. More details will be provided later.

[2] 다른 실시 예[2] Other embodiments

도 5는 제 2실시 예이다. 도 5를 참조하면, 다수의 금속포일(100)로 형성된 어레이(200) 변형 예이다. 금속포일(100)의 두께, 형상 및 간격 등을 조절하여 주파수 영역을 조절할 수 있다. 예를 들어, 선체에 따라 표면과 내부구조가 다르기에 측정 지점까지 목표하는 주파수대의 충격파를 보내기 위해 금속포일의 두께를 보다 두껍게 배치하거나, 정사각형, 직사각형 등의 다양한 형상이나 형상의 크기 및 배치 간격 등을 조절하여 실제 폭약과 유사한 주파수대의 충격파를 가하도록 한다.Figure 5 shows the second embodiment. Referring to FIG. 5, this is a modified example of the array 200 formed of a plurality of metal foils 100. The frequency range can be adjusted by adjusting the thickness, shape, and spacing of the metal foil 100. For example, since the surface and internal structure are different depending on the hull, the thickness of the metal foil must be thicker to send shock waves in the target frequency band to the measurement point, or various shapes such as squares and rectangles, or the size and arrangement spacing of the shapes, etc. Adjust to apply a shock wave with a frequency similar to that of an actual explosive.

도 6은 제 3실시 예이다. 도 6을 참조하면, 다수의 금속포일(100)로 형성된 어레이(200) 변형 예이다. 서로 다른 종류의 금속포일을 조합하여 주파수 영역을 조절할 수 있다. 예를 들어, 금속의 종류마다 필요한 전류 전압이 다르기에 발생하는 에너지가 다르며 이를 이용하여 사용자가 원하는 크기의 충격파 또는 주파수 영역의 충격파를 형성할 수 있다. 도면 6은 제 1금속(120)과 제 2금속(130)을 균일하게 배치하였으나, 사용자의 필요에 따라 배열은 충분히 변경가능하며, 더 많은 종류의 금속을 사용할 수 있다. 또한, 제 2실시 예와 혼합하여 각각의 금속포일의 두께, 형상 및 간격을 변경하여 어레이를 형성하여 주파수 영역을 설정할 수 있다.Figure 6 shows the third embodiment. Referring to FIG. 6, it is a modified example of the array 200 formed of a plurality of metal foils 100. The frequency range can be adjusted by combining different types of metal foil. For example, the required current and voltage are different for each type of metal, so the energy generated is different, and this can be used to form a shock wave of the size or frequency range desired by the user. In Figure 6, the first metal 120 and the second metal 130 are arranged uniformly, but the arrangement can be sufficiently changed according to the user's needs, and more types of metals can be used. Additionally, by mixing with the second embodiment, the frequency range can be set by forming an array by changing the thickness, shape, and spacing of each metal foil.

[3] 금속포일 전기증발 제어[3] Metal foil electroevaporation control

신호 발생기에서 발파 신호를 보내면, 실제 폭약의 수중충격파가 선체에 도달하는 것처럼 선체에 부착된 금속 포일이 기화되도록 신호 발생기에서 시간차를 두어 고전압 스위치를 작동시키게 된다. 금속포일 전기폭발로 인해 발생한 고주파 충격파는 금속 포일이 기화되면서 부착되어 있는 선체에 직접적으로 전달되며, 함정에 폭약과 유사한 고주파 영역의 충격파를 가할 수 있게 된다. When a detonation signal is sent from the signal generator, the high voltage switch is activated at a time difference so that the metal foil attached to the hull is vaporized, just as the underwater shock wave of an actual explosive reaches the hull. The high-frequency shock wave generated by the electric explosion of the metal foil is transmitted directly to the hull to which the metal foil is attached as it is vaporized, making it possible to apply a shock wave in a high-frequency range similar to that of an explosive to the ship.

도 7은 본 발명의 블록도이다. 도 7을 참조하면, 하나의 trigger를 통해 여러 채널에서 신호를 내보내는 장비인 delay generator와 신호를 받아 회로를 연결시키는 relay switch가 구성되었으며, 다양한 형상으로 시험의 대상이 되는 선체의 표면에 단독 또는 다수로 배치하여 부착 할 수 있는 얇은 금속 포일, 전기 에너지를 저장해 두었다가 전기펄스로 빠르게 전기에너지를 보낼 수 있는 캐패시터와 캐패시터에 전기 에너지를 공급하는 파워 서플라이로 구성된다.Figure 7 is a block diagram of the present invention. Referring to Figure 7, a delay generator, which is equipment that sends out signals from multiple channels through a single trigger, and a relay switch that receives the signal and connects the circuit are configured, and can be installed singly or in multiple shapes on the surface of the hull to be tested in various shapes. It consists of a thin metal foil that can be placed and attached, a capacitor that stores electrical energy and can quickly send electrical energy as an electrical pulse, and a power supply that supplies electrical energy to the capacitor.

이때, 부착된 금속 포일의 발파 순서를 조절하면 선체가 곡면으로 되어 있다 하더라고 멀리서 도달하는 평면 충격파를 맞을 때처럼 먼저 충격파가 닿는 곳을 먼저 발파 시키고, 나중에 충격파가 닿는 곳을 시간지연을 통해 늦게 발파시키는 방식으로 평면파를 모사할 수 있으며, 실제와 더욱 유사하게 시험을 진행할 수 있다.At this time, by adjusting the blasting order of the attached metal foil, even if the hull is curved, the area where the shock wave hits is blasted first, as when hit by a flat shock wave arriving from afar, and the area where the shock wave hits later is blasted later through a time delay. Plane waves can be simulated in the desired way, and tests can be conducted more closely to the real thing.

도 8은 전압변화에 따른 그래프이다. 도 8을 참고하면, 동일 재료에 전압변화를 통한 금속폭발 시뮬레이션을 통한 파라메트릭 분석이다. 상기 금속포일 전기증발을 이용하여 평면파를 모사하기 위해 제어가 필요하다.Figure 8 is a graph according to voltage change. Referring to Figure 8, this is a parametric analysis through metal explosion simulation through voltage changes in the same material. Control is required to simulate plane waves using the metal foil electroevaporation.

이러한 제어를 위해, (a) 고압 펄스가 전달된 후 금속 포일이 증발하여 최대 압력을 배출하는 시간, (b) 캐패시터로부터 케이블을 통해 고압 펄스가 전달되는 시간이 미리 계산되어야 하며, 이러한 시간을 모두 고려하여 신호발생기에 프로그램 되어야 한다. (a) 시간은 케이블 내의 전기 펄스 속도로서 케이블의 임피던스 및 저항 등으로 계산이 가능하다. (b)는 금속의 종류, 포일의 두께, 연결된 전극을 기준으로 본 포일의 길이, 폭 등의 형상과, 전달되는 고전압 펄스에 따라 달라지며, 연구를 통해 시뮬레이션과 실험으로 연구되었다. For this control, (a) the time for the metal foil to evaporate and release the maximum pressure after the high-pressure pulse is delivered; (b) the time for the high-pressure pulse to pass through the cable from the capacitor must be calculated in advance, and all of these times must be calculated in advance. It must be taken into account and programmed into the signal generator. (a) Time is the speed of the electric pulse within the cable and can be calculated based on the impedance and resistance of the cable. (b) varies depending on the type of metal, the thickness of the foil, the shape of the length and width of the foil based on the connected electrode, and the high voltage pulse transmitted, and was studied through simulation and experiment.

[4] 시험 실시 방법[4] How to conduct the test

본 발명의 시험 실시 방법을 설명하고자 한다. 아래의 설명은 준비단계, 부착단계, 및 폭발단계로 구분하였다. 먼저, 준비단계는 얇은 금속포일을 천 또는 막에 일정한 간격으로 배치한다. 준비단계 후, 금속포일 어레이를 선체 표면에 부착하는 부착단계를 거친다, 부착단계 후 폭발단계는 금속포일에 전기 펄스를 보내 충격파를 형성하게 된다.The method for conducting the test of the present invention will be described. The explanation below is divided into preparation stage, attachment stage, and explosion stage. First, in the preparation step, thin metal foils are placed at regular intervals on a cloth or membrane. After the preparation stage, an attachment stage is performed in which the metal foil array is attached to the surface of the hull. After the attachment stage, the explosion stage sends an electric pulse to the metal foil to form a shock wave.

이때, 준비단계는 이용자의 필요에 의해 배치되는 금속포일은 두께, 크기 등을 포함한 형상을 변형되어 주파수 영역이 조절될 수 있으며, 다양한 종류의 금속포일을 적절히 배치 할 수 있다. 금속 전기 폭발에 사용되는 금속은 구리, 알루미늄 등이 있으며, 일반적으로 알루미늄이 구리보다 더 큰 폭발을 발생하여 효율이 높고 폭약의 충격파 크기를 구현하는데 바람직하다.At this time, in the preparation stage, the shape of the metal foil placed according to the user's needs can be modified, including the thickness and size, so that the frequency range can be adjusted, and various types of metal foil can be appropriately arranged. Metals used in metal electric explosions include copper and aluminum. In general, aluminum generates a larger explosion than copper, making it more efficient and preferable for realizing the shock wave size of the explosive.

부착단계는 상기 준비단계에서 형성된 어레이를 선체 표면에 부착하는 단계이다. 다수의 어레이는 선체 표면에 부착되며 동시 실시하여 더 넓은 영역의 충격파를 형성할 수 있으며, 선체의 다양한 각도에 부착되어 복수 실시에 용이하게 이용된다. 이때, 금속포일 발파로 인한 전기 방전을 보호하기 위해 선체와 금속포일 사이에 보호 필름이 부착될 수 있다.The attachment step is a step of attaching the array formed in the preparation step to the surface of the hull. Multiple arrays are attached to the surface of the hull and can be performed simultaneously to form shock waves over a wider area, and can be easily used in multiple applications by being attached to various angles of the hull. At this time, a protective film may be attached between the hull and the metal foil to protect against electric discharge caused by metal foil blasting.

폭발단계는 신호 발생기에서 발파 신호를 보내면, 마치 실제 폭약의 수중충격파가 선체에 도달하는 것처럼 적절히 선체에 배치된 금속 포일이 기화되도록 신호 발생기에서 시간차를 두어 고전압 스위치를 작동시키게 된다. 금속포일 전기폭발로 인해 발생한 고주파 충격파는 금속 포일이 기화되면서 부착되어 있는 선체에 직접적으로 전달되며, 함정에 폭약과 유사한 고주파 영역의 충격파를 가할 수 있게 된다. 특히 금속 포일을 부착할 때, 서로 다른 금속과 두께, 형상을 가진 포일을 부착함으로써 충격파의 주파수 영역을 조절할 수 있으며, 부착된 금속 포일의 발파 순서를 적절히 조정하면 선체가 비록 곡면으로 되어 있다 하더라도 멀리서 도달하는 평면 충격파를 맞을 때처럼 먼저 충격파가 닿는 곳을 먼저 발파시키고, 나중에 충격파가 닿는 곳을 시간지연을 통해 늦게 발파시키는 방식으로 실제와 더욱 유사하게 시험을 진행할 수 있다. In the explosion stage, when a detonation signal is sent from the signal generator, the signal generator activates a high-voltage switch with a time difference so that the metal foil placed on the hull is vaporized as if the underwater shock wave of an actual explosive reaches the hull. The high-frequency shock wave generated by the electric explosion of the metal foil is transmitted directly to the hull to which the metal foil is attached as it is vaporized, making it possible to apply a shock wave in a high-frequency range similar to that of an explosive to the ship. In particular, when attaching metal foil, the frequency range of the shock wave can be adjusted by attaching foils with different metals, thicknesses, and shapes, and by appropriately adjusting the blasting sequence of the attached metal foil, even if the hull is curved, it can be blown from a distance. The test can be conducted more closely to the real thing by first blasting the area where the shock wave hits, as when hit by an arriving flat shock wave, and later blasting the area where the shock wave hits later through a time delay.

본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and its scope of application is diverse, and anyone skilled in the art can understand it without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.

100 : 금속포일
110 : 방전 보호 필름 120 : 제 1금속 130 : 제 2금속
200 : 어레이
300 : 선체
400 : 신호발생기
100: metal foil
110: Discharge protection film 120: First metal 130: Second metal
200: array
300: hull
400: signal generator

Claims (9)

선체 표면에 부착되고, 전기 증발을 통해 충격파를 생성하는 다수의 금속포일과 각각의 상기 금속포일과 전기선으로 연결되며, 전기 신호를 보내는 신호발생기를 포함하고,
상기 금속포일은 상기 신호 발생기에 의해 시간 간격을 두고 전기 증발되고, 시간 간격에 의해 실제 폭약의 충격파에 대응하는 평면파를 형성하며,상기 금속포일의 두께, 형상, 간격 및 인가되는 전압의 조절에 따라 폭약의 주파수 영역에 대응하는 주파수 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치.
It is attached to the surface of the hull and includes a plurality of metal foils that generate shock waves through electrical evaporation, and a signal generator connected to each metal foil with an electric wire and sending an electric signal,
The metal foil is electroevaporated at time intervals by the signal generator, and forms a plane wave corresponding to the shock wave of an actual explosive at the time interval, depending on the thickness, shape, spacing, and adjustment of the applied voltage of the metal foil. An underwater impact test device using metal foil electroevaporation, characterized in that it forms a frequency range corresponding to the frequency range of the explosive.
제 1항에 있어서,
상기 금속포일과 상기 선체 사이에 방전 보호 필름이 배치되는 것을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치.
According to clause 1,
An underwater impact test device using metal foil electroevaporation, characterized in that a discharge protection film is disposed between the metal foil and the hull.
제 1항에 있어서,
상기 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험장치는
다수의 금속포일이 배치되는 어레이를 포함하고, 상기 어레이는 선체 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치.
According to clause 1,
The underwater impact test device using the metal foil electroevaporation is
An underwater impact test device using metal foil electroevaporation, comprising an array in which a plurality of metal foils are arranged, and the array is attached to the surface of the hull.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 금속포일은 서로 다른 금속 재질을 이용한 주파수 영역 조절을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치.
According to clause 1,
The metal foil is an underwater impact test device using metal foil electroevaporation, characterized by frequency domain control using different metal materials.
제 1항의 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 장치를 이용한 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 방법에 있어서,
금속포일 어레이 준비단계;
상기 선체표면에 상기 금속포일 어레이를 부착하는 부착단계;
상기 금속 포일은 신호발생기로부터 전기신호를 인가받는 폭발단계;
상기 선체에 센서를 배치하고, 상기 금속 포일이 생성한 충격파를 측정하는 측정단계;
를 포함하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 방법.
In the underwater impact test method using metal foil electroevaporation using the underwater impact test device using metal foil electroevaporation of claim 1,
Metal foil array preparation step;
An attachment step of attaching the metal foil array to the hull surface;
An explosion step in which the metal foil receives an electric signal from a signal generator;
A measurement step of placing a sensor on the hull and measuring shock waves generated by the metal foil;
An underwater impact test method using metal foil electroevaporation including.
제 7항에 있어서,
상기 준비단계는 다수의 금속포일이 막 또는 천에 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 방법.
According to clause 7,
The preparation step is an underwater impact test method using metal foil electroevaporation, characterized in that a plurality of metal foils form an array on a film or cloth.
제 8항에 있어서,
상기 폭발단계는 상기 신호발생기는 상기 각각의 금속포일의 발파 시간을 조절하여, 평면파가 상기 선체에 도달되는 것을 특징으로 하는 금속포일 전기증발을 이용한 수중 충격 시험 방법.
According to clause 8,
In the explosion step, the signal generator adjusts the blasting time of each metal foil so that a plane wave reaches the hull.
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