차륜형 장갑차 서스펜션 개선에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 현재 개발단계에 있는 차륜형 장갑차량에 적용하는 현가장치에 관해 연구하였다. 해외 개발차량에 대한 상세검토 및 조사를 통해 설계 기준 및 기본 요구조건을 수립하였으며, 지형조건 및 운용조건을 고려하여 초기 모델링을 수행하였다. 차륜형 장갑차는 야지에서 원활한 기동성을 발휘해야 하며 지면으로부터 차체 구조로 오는 충격을 최소화하기 위해 독립현가 방식을 적용하였다. 조향이 이루어지는 #1축, #2축은 맥퍼슨 스트럿 방식을 적용하였으며, #3축은 트레일링 암형을 적용하였다. 현가장치 모델링은 CATIA V5를 이용하였으며, 적용 부품에 대한 타당성 검토 및 설계 시 반영 사항 도출을 위해 Recurdyn을 활용하여 동역학 해석을 수행하였다. 차량의 현가장치 설계 시 고려사항은 기동성, 제동성, 조향성 으로 크게 대분되며, 본 논문에서는 기동성에 관계되는 부품에 대한 연구를 실시하였다. 차륜형 장갑차의 현가장치 부품은 스프링, 댐퍼, 스트럿, 언더암, 조향너클, 타이어로 구성된다. 이 구성품 중 스프링과 댐퍼는 하중조건 및 변화에 따라 설계조건이 크게 달라지기 때문에 초기 설계 시 차량에 발생될 수 있는 현상을 파악하여 설계조건을 수립하고 성능을 평가하여야 한다. 이런 이유로 본 논문에서는 다음과 같은 해석을 수행하였다. 첫째, 설계요구조건을 만족하는 스프링을 수치계산에 의해 선정한 후 차량에 적용했을 때 지면 프로파일에 따른 차량의 수직가속도 및 피칭각속도를 검토하여 야지운행 시 차량의 동역학적 현상을 파악하고자 하였다. 둘째, 수치계산에 의해 산출된 스프링이 정적평형상태 및 범프시 설계 요구조건을 만족하는지를 검토하여, 적용 타당성을 확인하고자 하였다. 셋째, 댐퍼위치 변경에 따라 현가장치에 적용될 댐퍼사양 및 댐퍼 마운트 부위 설계를 위해 타이어의 지면 Travel 변화에 따른 댐퍼의 Stroke 변화를 분석하여 댐핑 특성곡선을 확인하고자 하였으며, 지면에 5Hz 간격의 가진이 발생했을 때 댐퍼 마운트 부위의 하중 및 모멘트를 검토하여 댐퍼 마운트 설계 시 참고 데이터로 활용하고자 하였다. 이 논문에서 실시한 모델링 및 동역학 해석은 장갑차량 초기 설계 시 스프링 및 댐퍼에 대한 특성검토를 통해 적용 타당성을 검토 및 설계 시 현상을 파악하는 참고 자료로 활용코자 하였으며, 제작이 완료된 후 해석 데이터와 실제 시험 데이터 비교를 통한 재분석이 요구된다. 본 논문을 통해 초기 설계단계 장갑차량 현가장치에 대한 개념연구 및 부품사양 결정을 위한 연구 방안을 제시하고자 하였다