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문제 정의
- 이러한 경우의 발생을 줄이고자 선장은 이론 및 경험적 판단에 근거하여 RPM 조절 및 침로를 회두하여 안전 항해를 도모하게 되는데, 이러한 항해 계획의 정량적 평가가 이루어지지 못하였고, 시간에 따라 변화하는 기상을 충분히 고려하기 어려웠다. 본 논문에서는 선교에 탑재하여 항해 전 및 항해 중에 선장의 항해 판단을 객관화하여서 파랑 등의 외란에 의해 야기될 수 있는 운항 선박의 운동 안전성 및 항로의 효율성을 높이고자, 연구한 시스템을 소개하고자 한다. 이러한 시스템은 1970 년대부터 거론되었으나 기상예보와 해사위성 통신의 한계로 현실화되지 못하다가 1990년대 후반부터 다시 주목받기 시작하게 된다 (Chen and Cardone, 1998).
- 본 논문에서는 기존의 시스템들과는 달리, 3D 판넬법 (전 등, 1998), (Kim and Ha, 2002)을 이용한 내항 성능 계산 결과로 선박의 운항 안전성을 평가하며, 또한 대파고하에서 문제시되는 과도 횡요 (Parametric Roll) 발생 유무도 수치 계산을 통해 판단할 수 있도록 하였다. 운항 효율성 관점에서는 운항 시간 및 연료소모량의 추정과정에서는 파랑 중 자선의 운동에 의한 선속 저하 및 마력증가를 고려하여, 부가 저항의 계산 및 자선의 저항, 자항 특성을 이용하도록 설계하였다.
- 본 시스템에 있어서 파랑 정보는 육상에서의 해양 기상 예보의 정보 및 목측으로 얻는다.
- 할 수 있다. 본 논문에서는 "내항성 이론의 설계에의 응용” (일본운동성능연구위원회, 1994)등에 수록된 내항 성능 기준을 참고하여 운항안전성을 평가하도록 하였고 이러한 기준은 사용자에 의해서 재설정될 수 있도록 하였다. Table 1에서는 본 시스템에서의 내항 성능 기준의 초기값을 나타낸다.
- 최적화의 목적함수로서 일반적으로 사용되어지는 파라미터는 운항 시간 및 연료 소모량이다. 본 절에서는 이러한 파라미터의 계산법을 선속저하 및 마력증가 추정법과 관련지어 설명하였으며, 최적항로 탐색 기법을 소개한다.
- 앞서 계산한 선박 운동 예측치, 선속저하를 고려한 도착 예정 시간 및 마력증가에 의한 연료소모량을 목적 함수로 하는 최적 항로 탐색 기법을 소개한다. 기본적으로 8 point 다익스트라 (Dijkstra) 및 DP (Dynamic Programming) 방법 을 통해 최적의 항로를 추정하도록 한다.
- 앞 절의 최적 항로 탐색 기법의 유용성을 검증하기 위해서 항해자에 의해 계획된 항로, 대권항로 및 본 최적화기법에 의한 항로별 비교 결과를 제시하고자 한다.
가설 설정
- KG는 시간에 따라 일정하다고 가정하고 KB는 배수용적 1 차 모멘트/배수용적, BM은 가로축의 2차 모멘트/배수용적으로 계산한다.
- 파의 주기 및 파장은 심해의 분산관계를 만족한다고 가정하였다. 선속이 12.
- 파의 주기 및 파장은 심해의 분산관계를 만족한다고 가정하였다. 선속이 12.32kts일때 선수각이 선수파(180도)인 규칙파로 가정하였으며 각각의 파고에 따라 4가지 입사파의 주기에 따른 계산 결과를 정리하여 전체 계산 영역에서의 과도 횡요 발생 유무를 판별해주는 차트이다. 횡축은 운항 해역 파랑 주기를 나타내며, 종축은 해당 파고를 의미한다.
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