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[국내논문] 횡동요를 고려한 선박조종운동의 새로운 수학모델에 관한 연구
A Study on New Mathematical Model of Ship Manoeuvring Motion Taking Coupling Effect of Roll into Consideration 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.27 no.5 = no.85, 2003년, pp.451 - 458  

손경호 (한국해양대학교 해양시스템공학부) ,  김용민 ((주)한국소프트스페이스)

초록
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일반적으로 메타센터높이가 작은 선박이나 고속선의 경우에는 조종운동 시 큰 횡동요각을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이러한 선박의 조종성능 예측 시에는 조종운동에 횡동요의 영향을 고려해야만 보다 정확한 결과를 얻을 수가 있다 즉, 조종운동을 다루는 전후동요, 좌우동요, 선수동요에 횡동요를 포함시키는 4자유도 운동방정식이 요구된다. 본 연구에서는 지금까지 여러 연구자들에 의해 제안되어 있는 4자유도 조종운동 수학모델을 검토 분석하고, 이들 실험자료를 재정리하여 보다 간결하고 실용적인 새로운 수학모델을 제안한다. 아울러 기존의 복잡한 수학모델과 새로운 수차모델에 의한 조종운동 시뮬레이션을 각각 수행하고 그 결과를 비교 검토하여 본 연구에서 제안한 수학모델의 유용성을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A ship with small metacentric height or high speed vessel performs relatively large roll angles in her manoeuvring motion. Roll coupling effect should be taken into consideration for accurate prediction of manoeuvring motion of such a ship. This paper proposes a new mathematical model of ship manoeu...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 지금까지 여러 연구자들에 의해 제안되어있는 4자유도 조종운동 수학모델을 검토 분석하고, 이들 실험 자료를 재정리하여 보다 간결하고 실용적인 새로운 수학모델을 제안한다.
  •  Y'(v', r', Φ)와 N'(v',r',Φ)는 조종운동시 횡동요각 Φ에 기인하는 유체력을 의미하며, 본 연구에서는 Y'(v',r',Φ) 와 N'(v',r',Φ)의 새로운 수학모델을 제안하는데 목표를 두고 있다.
  • 먼저 이들 각각의 연구 결과를 간단히 검토해 보고, 아울러 새로운 수학모델을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 지금까지 타 연구자들에 의해 수행된, 횡동요시의 구속모형시험 결과(Inoue, 1979 ; Sohn, 1981 ; Kijima, 1996)를 검토 분석하여 보다 실용적이고 간편한 수학모델을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 선박의 4자유도 조종운동의 추정 기법에 대하여 논하였다. 3자유도 운동방정식에 횡동요의 영향을 추가함으로써 조종운동을 보다 정확하게 추정할 수 있었고, 이 추가항에 대한 새로운 모델을 제안하였다.

가설 설정

  • 단, 물체고정좌표계의 y축은 항상 수평방향을 취하는 것으로 가정하며, 선박의 운동변수 u, v, r, Φ 등은 Fig. 1의 정의에 따르는 것으로 한다.
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참고문헌 (8)

  1. Eda, H., (1980), 'Rolling and Steering Performance of High Speed Ships', The 13th Symposium on Naval Hydrodynamics, Tokyo. Japan 

  2. Kijima, K., (1996), 'Influence of Roll Motion on Ship Manoeuvrability', 西部造船會會報 第93號 

  3. Hirano, M., (1980), 'A Calculation of Ship Turning Motion Taking Coupling Effect Due to Heel into Consideration', 西部造船會會報 第59號 

  4. Inoue, S., (1979), 'Hydrodynamic Derivatives of Ship Maneuvering Motion at Heeled Condition', Technical Report SP80, Technical Committee of the West-Japan Society of Naval Architects 

  5. Lewis, E., (1989), 'Principles of Naval Architecture', 2nd Revision, Volume III Motions in Waves and Controllability, page 213, Published by SNAME, USA. 

  6. Matsumoto, M., (1980), 'The Prediction of Manoeuvring Performance by Captive Motel Tests', 關西造船協會誌 第176號 

  7. Sohn, K., (1981), 'On the Coupled Motion of Steering and Rolling of a High Speed Container Ship', 日本造船學會論文集 第150號 

  8. Yoshimura, Y., (1978), 'Modeling of Manoeuvring Behaviour of Ships with Propeller Idling, Boosting and Reversing', 日本造船學會論文集 第144號 

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