[논문]Flap 타 선박의 조종성능 추정 연구

김연규; 김선영; 하병인; 김현식; 임채성

doi:10.3744/snak.2006.43.2.171

Abstract ▼ AI-Helper

To improve ship's maneuverability high lift rudders like as Schilling rudder, flap rudder etc. were used. To predict the maneuverability of a ship with flap rudder HPMM tests are carried out. To analyze the test results modular model is used. To use modular model the forces of flap rudder must be me...

To improve ship's maneuverability high lift rudders like as Schilling rudder, flap rudder etc. were used. To predict the maneuverability of a ship with flap rudder HPMM tests are carried out. To analyze the test results modular model is used. To use modular model the forces of flap rudder must be measured separately from the hull forces. The flap rudder is made as independent system from the hull. To investigate the simulation results of modular model the tests results are analyzed by whole ship model, and simulated. The compared results of simulation show a good agreement except turning test. The reason is the different analysis result of flap rudder drag forces. From the present study it is possible to analyze HPMM tests of a ship with flap rudder by modular model.

주제어

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문제 정의

(최봉준과 김효철 2004). 본 논문에는 조종성능을 향상시키기 위해서 Flap 타를 적용한 선박의 조종성능을 추정하는 기법이 실려 있다. 전가동타와혼 타에 대한 연구는 많이 수해되어 왔으나(김 연구 등 2004, 양희준 등 2005), Flap 타에 대한 연구는 상대적으로 적은 편이었다.

제안 방법

13K PC에 대해서 정적 시험과 동적 시험을 포함한 HPMM 시험을 수행하였으며, 선체 및 타에 작용하는 힘과 모멘트는 다음과 같이 무차원화하였다.
모형시험은 Scantling 상태에서 실선 속도 12.6 Knots(Vm=1.58 m/sec)에서 실선자항점에 해당하는 프로펠러 회전수(9.28 fps)로 프로펠러와 타를 구동시켜서 모형선에 작용하는 힘과 모멘트, Flap 타에 작용하는 힘을 계측하였다. Fig.
이상과 같이 해석되어진 결과를 이용하여 시큘레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 기존의 급수형 수학모형을 이용한 시뮬레이션 결과와 비교한 그림이 Fig.
하지만 본 논문에서는 HPMM 시험에서 Flap 타에 작용하는 힘을 계측하여 모듈형 수학모형을 사용하여 HPMM 시험을 해석하는 것이 가능하였다. 이에 따라 HPMM 시험시 나타나는 Flap 타의 특성을 살펴보고, Flap 타 선박에 대한 모듈형 조종 수학모형의 검증을 기존의 급수형 수학모형에 의하여 추정한 결과와 비교하였다.
해석을 수행하였다. 조종성능을 추정하기 위해서 모형선에 대한 HPMM 시험을 수행하였으며, 시험시 Flap 타에 작용하는 힘을 선체와 분리하여 계측할 수 있도록 Flap 타를 제작하였다. 이에 따라 Flap 타를 모듈형 수학모형을 사용하여 해석하는 것이 가능하여졌다.

대상 데이터

모형시험 대상 선형인 13K PC의 선체, 프로펠러 및 타에 대한 제원은 Table 1에 자세히 나타나 있고, 시험에 있어서의 모형선의 축척비 λ는 16.8이었으며, 홀수는 Scantling 상태에서 수행하였다. Fig.

데이터처리

모듈형 수학모형을 HPMM 시험의 해석에 적용하여 조종 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과의 검증을 위하여 기존의 수학모형인 급수형 수학모형을 이용하여 수행한 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 비교 결과 Zig-Zag 시험의 경우 매우 잘 일치하는 것을 볼 수가 있으며, 선회시험의 경우 Flap 타의 항력 해석에 따른 속도 감소의 차이에 의하여 시뮬레이션 결과가 차이를 보이는 것을 볼 수 있었다.

이론/모형

본 논문에서는 조종성능을 향상시키기 위해서 적용하는 Flap 타에 대해서 모듈형 수학모형을 사용하여 해석을 수행하였다. 조종성능을 추정하기 위해서 모형선에 대한 HPMM 시험을 수행하였으며, 시험시 Flap 타에 작용하는 힘을 선체와 분리하여 계측할 수 있도록 Flap 타를 제작하였다.
비교 및 검증을 위하여 기존의 해석방법인 급수형 수학모형을 이용한 해석을 수행하였다,

성능/효과

비교하였다. 비교 결과 Zig-Zag 시험의 경우 매우 잘 일치하는 것을 볼 수가 있으며, 선회시험의 경우 Flap 타의 항력 해석에 따른 속도 감소의 차이에 의하여 시뮬레이션 결과가 차이를 보이는 것을 볼 수 있었다. 추후 Flap 타에 의한 항력 성분 해석에 대한 연구가 더 필요하다고 생각된다.
이용하고 있다. 하지만 본 논문에서는 HPMM 시험에서 Flap 타에 작용하는 힘을 계측하여 모듈형 수학모형을 사용하여 HPMM 시험을 해석하는 것이 가능하였다. 이에 따라 HPMM 시험시 나타나는 Flap 타의 특성을 살펴보고, Flap 타 선박에 대한 모듈형 조종 수학모형의 검증을 기존의 급수형 수학모형에 의하여 추정한 결과와 비교하였다.

후속연구

비교 결과 Zig-Zag 시험의 경우 매우 잘 일치하는 것을 볼 수가 있으며, 선회시험의 경우 Flap 타의 항력 해석에 따른 속도 감소의 차이에 의하여 시뮬레이션 결과가 차이를 보이는 것을 볼 수 있었다. 추후 Flap 타에 의한 항력 성분 해석에 대한 연구가 더 필요하다고 생각된다.

참고문헌 (6)

강창구 등. 1996, 저속비대선의 조종성능 고도화 기술 개발 II, 선박해양공학연구센터 보고서 BSG181-1593.D
김선영. 1988, 조종성능 추정기법 개발, 한국기계연구소 보고서 UCE337-1082.D
김은찬, 앙승일, 1987, 저항, 자항시험 해석 프로 그램 개발, 한국기계연구소 소보, Vol. 17. pp. 133-144
김연규, 김선영, 김성표, 이석원, 2004, '타의 종류 에 따른 컨테이너선의 조종성능 특성 연구,' 대한조선학회 논문집, 제 41권, 제 5호, pp. 28-33

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양희준, 송인행, 부경태, 2005, '전가동타를 적용한 컨테이너선의 조종성능 연구,' 대한조선학회 추계학술대회 논문집, pp. 392-397
최봉준, 김효철, 2004, '콴다현상을 응용한 고양력 발생 타장치가 조종성능에 미치는 영향에 대한 연구' 대한조선학회 춘계학술대회 논문집. pp. 88-93

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