[논문]상용 추진기를 사용하는 무인잠수정의 추진성능 추정

이종무; 최현택; 김기훈; 여동진; 이판묵

doi:10.5574/ksoe.2011.25.1.027

상용 추진기를 사용하는 무인잠수정의 추진성능 추정
The Estimation of the Propulsion Performance of a UUV Using Commercial Thruster 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.25 no.1 = no.98, 2011년, pp.27 - 31

이종무 (한국해양연구원 해양시스템연구부) , 최현택 (한국해양연구원 해양시스템연구부) , 김기훈 (한국해양연구원 해양시스템연구부) , 여동진 (한국해양연구원 해양안전방제기술연구부) , 이판묵 (한국해양연구원 해양시스템연구부)

Abstract ▼ AI-Helper

The previously developed method of estimating the propulsion performance of a UUV was applied to the high speed UUV, which is propelled by commercial thrusters. The thrusters were selected with an overdesign mentality; in other words, their capacities were excessive. At that point, the designer's concern was focused on a question regarding at what rpm the UUV could reach the design speed. Because the developed method required thrust coefficient curve data, the researchers asked for the POW data of the thrusters from the manufacturer. From the data, the researchers extracted the thrust coefficient and estimated the rpm value of design speed for the UUV. Finally, the researchers compared the estimated value and the result from a self-propulsion test using a VPMM (Vertical planar motion mechanism) test at a towing tank in MOERI.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 이전에 발표하였던 추진성능 추정기법을 사용하여(이종무, 2009) 상용추진기를 사용하는 경우에도 이러한 방법이 유용함을 보일 것이며, 본 무인잠수정의 조종성능을 평가하기 위한 VPMM 시험에서 수행된 자항시험 결과와 비교하여 추진성능 추정기법의 유효성을 보여 주고자 한다.
4cm로 표시되어 있어 덕트와 프로펠러 끝단의 간격을 감안하여 20cm로 하였다. 회전수와 전진속도에 따른 추력 측정값이 필요하므로 제작사에 이에 대한 자료를 요청하였다. Fig.

제안 방법

VPMM 장치에 장착된 상태에서 자항시험을 수행하였다. 다만 VPMM 장치 내의 힘을 측정하는 센서의 용량이 한계가 있어 최대 속도인 7kts까지는 측정할 수가 없었다.
이 무인잠수정은 개발기간의 제약이 있어 추진 시스템을 별도로 개발하지 않고 현재 가장 많이 쓰이고 있는 Tecnova 사의 Tecnadyne 추진기를 채택하였다. 또한 저항의 추정 오차나 추가적인 부가물에 의한 저항 증가로 최대속도가 줄어드는 것을 대비하여 설계 값보다 큰 용량의 모델을 선정하여 여유를 충분히 확보하도록 하였다.
본 논문에서는 이전에 발표한 AUV의 추진성능 추정기법을 이용하여 요즘 널리 사용되는 상용 추진기의 성능을 추정하였고 이후에 수행한 자항시험을 통해 추정된 성능과 비교하였다. 설계단계에서 추정된 설계 최대속도에서의 회전수는 1,210rpm이었으며 자항시험 결과로부터 추정된 최대속도에서의 추진기 회전수는 1,290rpm이었다.
본 연구에서는 두 개의 추진기를 주 추진기로 사용하는 것으로 설정하였으며 저항의 두 배의 정지추력을 내는 모델로 선정하였다. 선정된 모델은 2010으로 정방향 최대추력은 93kgf(약 912.
수조시험의 경우 자항점을 찾기 위해서는 별도의 시험을 수행하지만 무인잠수정의 경우 제어를 위한 선형 계수들을 찾아내기 위해 VPMM 시험을 수행하며 이 시험과정에서 자항시험을 실시하여 자항점을 확인한다.
최대속도에서의 추정된 선체저항으로부터 필요한 추력을 갖는 추진기를 선정하게 된다. 이 때 부가적인 저항의 증가분을 고려하여 추력이 충분한 여유를 갖도록 선정하게 되며 제작자의 자료를 이용하여 검토하게 된다. 또한 상용추진기의 성능은 대표적으로 정지 상태(Bollard pull)에서의 추력을 표시하므로 속도별 추력에 대한 자료로부터 선정하는 것이 적합하다.
이제 얻어진 추진기의 단독 성능 결과의 추진계수와 앞서서 추정한 선체의 추정된 저항으로부터 최대속도인 7kts에서의 추진기 회전수를 추정하고자 한다. 이전의 연구로부터 선체저항의 정보를 포함하는 추력계수를 표현하는 식은 다음과 같다(이종무, 2009).

대상 데이터

본 연구에서는 두 개의 추진기를 주 추진기로 사용하는 것으로 설정하였으며 저항의 두 배의 정지추력을 내는 모델로 선정하였다. 선정된 모델은 2010으로 정방향 최대추력은 93kgf(약 912.3N) 이다. 앞의 Fig.
이 무인잠수정은 개발기간의 제약이 있어 추진 시스템을 별도로 개발하지 않고 현재 가장 많이 쓰이고 있는 Tecnova 사의 Tecnadyne 추진기를 채택하였다. 또한 저항의 추정 오차나 추가적인 부가물에 의한 저항 증가로 최대속도가 줄어드는 것을 대비하여 설계 값보다 큰 용량의 모델을 선정하여 여유를 충분히 확보하도록 하였다.

성능/효과

그림의 결과는 저항과 추력이 같아지는 추진기의 회전수를 각 속도별로 측정한 것이다. 자항시험은 예인속도 2.8m/s(약 5.44kts)까지 수행되었으며 이때의 결과를 근거로 외삽을 통해 추정하면 주 추진기의 회전수 1,290rpm에서 약 7knots의 속도를 확보할 수 있을 것으로 예상된다. Fig.

후속연구

추가적으로, 본 논문에서 설명한 방법으로 추진기의 성능을 추정하기 위해서는 추진기의 회전수를 알아야 하는데 본 논문에서 이용한 상용 추진기는 비교적 대용량의 모델로 추진기의 회전수가 내장된 앰프에서 디지털 값으로 정확하게 출력되지만 동일한 제작사의 소용량 모델들은 잡음이 심한 아날로그 값으로 출력되어 정확한 추진기의 회전수 측정이 매우 어렵다는 점을 밝힌다. 또한 상용 추진기는 추진기의 모터와 프로펠러가 조화되도록 설계, 제작되어 있어 최대속도에서의 추력이 선체저항의 값을 넘어설 만큼 충분한지 여부에 대한 검토를 통하여 무인잠수정에 대한 사용 선정이 가능하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	VPMM 시험의 목적은?	운동 상태(자세각, 속도, 가속도) 변화에 대한 동유체력 계측을 목적으로 하는 VPMM 시험에서는 저항시험, 자항시험, 추진기 작동시험을 같이 수행한다.
	수중에서 운용되는 무인잠수정의 개발에서 가장 먼저 검토되는 것은?	수중에서 운용되는 무인잠수정의 개발에서 가장 먼저 검토되는 것이 무인잠수정의 사용목적과 사용 수심이다. 이에 따라 기능과 속도를 결정하는데 무인잠수정의 속도는 추진 시스템의 설계에서 가장 중요한 요소이며 추진 시스템은 가장 많은 전력을 소모하므로 전체의 시스템 설계에서도 다른 서브시스템에 많은 영향을 미치는 요소이다(이종무, 2007).
	무인잠수정의 개발에서 무인잠수정의 속도는 어떤 영향을 미치는 요소인가?	수중에서 운용되는 무인잠수정의 개발에서 가장 먼저 검토되는 것이 무인잠수정의 사용목적과 사용 수심이다. 이에 따라 기능과 속도를 결정하는데 무인잠수정의 속도는 추진 시스템의 설계에서 가장 중요한 요소이며 추진 시스템은 가장 많은 전력을 소모하므로 전체의 시스템 설계에서도 다른 서브시스템에 많은 영향을 미치는 요소이다(이종무, 2007).

참고문헌 (8)

대한조선학회 (1993). 조선해양공학개론, 동명사, p 80.
이종무 (2009). “AUV의 추진성능 추정기법 연구”, 한국해양공학회지, 제23권, 제4호, pp 47-51.

원문보기 상세보기
이종무 (2008). ”자율 무인잠수정의 추진성능 추정”, 선박해양기술, 제46호, pp 53-60.
이종무 (2007). ”소형 무인잠수정의 추진시스템 설계 및 성능검증”, 선박해양기술, 제44호, pp 45-52.
Carlton, J.S. (2007), Marine Propellers and Propulsion, MPG Books Ltd, Bodmin Cornwall, Great Britain, pp 65-71.
Hoerner, S.F. (1965). Fluid-Dynamic Drag, Published by The Author, Great Britain, pp 6-15-20.
Lewis, E.V. (1988). Principles of Naval Architecture Volume II, 2nd rev., The Society of naval Architects and Marine Engineers, NJ, pp 153-164.
Newman, J.N. (1977). Marine Hydrodynamics, The Massachusetts Institute of Technology, pp 13-20.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

상용 추진기를 사용하는 무인잠수정의 추진성능 추정
The Estimation of the Propulsion Performance of a UUV Using Commercial Thruster 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (8)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

상용 추진기를 사용하는 무인잠수정의 추진성능 추정 The Estimation of the Propulsion Performance of a UUV Using Commercial Thruster 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (8)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이종무 (23) 최현택 (34) 김기훈 (9) 여동진 (17) 이판묵 (59)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

상용 추진기를 사용하는 무인잠수정의 추진성능 추정
The Estimation of the Propulsion Performance of a UUV Using Commercial Thruster 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper