[논문]조타장치 제어에 의한 횡동요 감소 효과

최찬문; 이창헌; 안장영; 요시무라 야스오

doi:10.3796/ksft.2011.47.1.037

조타장치 제어에 의한 횡동요 감소 효과
Effects for reduction of roll motion by the control of steering gear 원문보기

한국어업기술학회지 = Journal of the Korean Society of Fisheries Technology, v.47 no.1, 2011년, pp.37 - 45

최찬문 (제주대학교 해양과환경연구소) , 이창헌 (제주대학교 해양과환경연구소) , 안장영 (제주대학교 해양과학대학 해양산업경찰학과) , 요시무라 야스오 (북해도대학대학원 수산과학연구원 해양생물자원과학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Reduction of ship's rolling is the most important performance requirement for improving the safety of the crew on board and preventing damage to cargo as well as improving the comfort of the ride. It is a common experience for mariners, to see that steering with a rudder generally induces rolling of the ship, though the original aim of the rudder is to keep the ship's heading to the required course. At the first stage, when a rudder is steered, usually a ship heels in an inward direction, due to the roll moment acting on the rudder. At the next stage in steering, the main heel may change to an outward. This coupling between rudder and roll motion has become an attractive problem from the point of view of roll stabilization using the rudder, because it is a natural in sight that if the rudder action is skillfully related to the change of roll as well as to the course deviation, the roll can be reduced to a certain degree. The main aim of this paper is to discuss the results of the actual full-scale sea trials carried out on steer gear No.1 and No.1 2, the individual quartermaster and to make clear their statistical properties, using the actual data which included measurement of roll angle, roll rate and the comparative tests were carried out immediately after each other, in order to minimize any statistical variation in sea conditions. It can be concluded that the steer gear No. 1 2 reduced the roll motion on average by about 21% in comparison with the No.1 and confirmed the some difference as per a ability of quarter-master's maneuver.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그래서 본 연구에서는 선박의 안전 운항에 관한 기초적 자료를 얻기 위한 목적으로, 시험선을 이용하여 자동 조타 (auto-pilot)로 항해 중, 1호기 및 1·2호기를 병행 작동하면서, 조타수 개인별 조타능력과 함께 횡동요 감소 효과를 정량적으로 검토·분석하였다.

제안 방법

본 연구에서는 Crossbow에서 제공하는 소프트웨어를 이용하여 불규칙 파에서 자동 조타 중, 해상 실험을 통해 경사계에 의해서 계측된 횡동요각, 횡동요 각속도의 데이터를 주파수 25Hz, 측정시간 간격은 0.036sec. 15분 간 Fig.

대상 데이터

시험선은 제주대학교 실습선 아라호였으며 Fig. 1은타및 자이로 콤파스 (C. Plath : NAVIG AT XII/Mod. 10)의 구성도를 나타낸 것이다. 제원은 Table 1과 같으며 복판평형 타로서 면적 및 타면적비, 종횡비는 7.

데이터처리

이 값들의 통계분석을 수행하여 최대 (maximum), 유의 (significant), 표준편차 (standard deviation) 등과 같은 대표값, 또한 스펙트럼을 통해서 횡동요 주기 및 응답을 1호기 및 1·2호기 병행 작동했을 때, 개인별 조타했을 때 횡동요 감소에 미치는 영향을 정량적으로 비교 분석하였다.

이론/모형

선체가 파랑 등의 외부적인 요인에 의한 동적 특성을 계측하기 위한 측정 장치는 미국 Crossbow사에서 제작된 Magnetic compass VG 440CA 경사계를 사용하였고 구성요소는 Table 2와 같으며, 선수 방향각과 횡·종 동요 경사각 및 각속도 등을 동시에 측정할 수 있는 기기이다.

성능/효과

1, 2차 시험을 통한 결과는 1·2호기를 동시에 작동한 후 자동조타로 항주했을 때 최대 좌·우현 횡동요 각속도는 1호기 단독으로 사용했을 때보다 1회 때는 0.04, 0.05deg/sec 그리고 2회 때 0.06, 0.18deg/sec 정도 빠른 것으로 나타났다.
T)와 비교해서는 5% 정도 높은 20% 정도 효과가 있었다. 그리고 조타수 개인별 조타능력에 따라 횡동요 감소 효율을 높일 수 있는 개인별 차이를 보였다. 그리고 횡동요 주기가 클수록 횡동요 감소효율이 큰 것으로 나타났다.
467sec길었다. 또한, 표준편차도 0.205 적게 나타나므로 동일한 조건에서 타각속도에 따라 선체에 미치는 횡동요각의 크기가 변한다는 것을 알 수 있었다.
이를 잘 이용한다면 stabilizer를 설치한 효과를 갖게 되므로 선체의 횡동요를 줄일 수 있는 가능성을 보였다. 본 연구에서는 조타장치 제어에 따른 저감효과 정도를 분석하기 위해 해상에서 2회에 걸쳐 시험한 횡동요각, 횡동요 각속도 데이터를 정량적으로 해석한 결과 능동형 감요 수조 (active A.R.T)보다는 낮았고 수동형 감요 수조 (passive A.R.T)와 비교해서는 5% 정도 높은 20% 정도 효과가 있었다. 그리고 조타수 개인별 조타능력에 따라 횡동요 감소 효율을 높일 수 있는 개인별 차이를 보였다.
여기에 AP, ARR는 자동 조타 중 1 및 1·2 호기를 작동했을 때의 횡동요각 표준편차를 나타내며, Table 3 및 4를 토대로 식 (5)에 의한 1, 2차 때의 횡동요 감소 효율 평가는 각각 20.70%, 21.10%로 평균적으로 20.94% 효과를 보였으며, 동일한 방법으로 조타수 간 감소 효율은 22.23%, 32.14%이었다.
타에 의한 횡경사 제어는 조선자에 의해 경험적으로 알려져 있는 것처럼 조타 직후는 내방경사, 다음은 선박의 선회운동에 의한 외방횡경사로 경사방향이 역으로 되기 때문에 적절하게 조타할 필요가 있다. 이를 잘 이용한다면 stabilizer를 설치한 효과를 갖게 되므로 선체의 횡동요를 줄일 수 있는 가능성을 보였다. 본 연구에서는 조타장치 제어에 따른 저감효과 정도를 분석하기 위해 해상에서 2회에 걸쳐 시험한 횡동요각, 횡동요 각속도 데이터를 정량적으로 해석한 결과 능동형 감요 수조 (active A.
이상의 개인별 조타능력을 분석한 결과 동일한 외부조건 하에서 선체에 미치는 횡동요를 증감시킬 수 있다고 판단된다.
이상의 횡동요각 데이터 분석을 통해 상대적인 조타에 의한 감소효과가 20% 이상으로 평가되어, Bang (2000), Choi and Ahn (2009)에 의한 능동형 감요 수조 45% 보다는 낮았으나, 수동형 효과 16% 보다 높게 나타났다. 그리고 Lee, S.

후속연구

그러므로 운항자는 조종성을 높이기 위해 항내에서 조타장치 1·2호기 동시에 작동하는 것 이외에도 높은 파고에 항해할 때 적절하게 이용한다면 탑승자들의 불쾌감을 감소시킬 뿐 만 아니라, 임무수행 및 최적 운항 여건 조성에 많은 도움이 있을 것으로 생각되며 특히, 황천 항해 시 소형선박 및 어선에서는 조타수 역할이 중요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	횡동요를 줄이는 세 가지 방법 중 감쇠계수를 증가시키는 방법이 있는데, 횡동요 감쇠장치로는 무엇이 있는가?	횡동요 감쇠장치로는 bilge keel, fin-stabilizer 및 active and passive anti-rolling tank (A.R.T) 등이 있는데, 이러한 장비들은 넓은 공간과 고 비용이 발생하여 어선 및 소형선박에서는 설치가 불가능한 문제들을 가지고 있다.
	파랑 중에 있는 선박은 어떤 운동을 하는가?	파랑 중에 있는 선박은 6 자유도 운동을 한다. 이러한 선박 운동의 영향이 인간공학적인 측면에서 보면 탑승자에게 불쾌감을 줄 수 있고 승무원들의 피로가 누적되어 임무수행에 문제가 발생하거나 위험상황에서의 판단 오류 등을 일으켜 안전운항에 장애가 된다.
	횡동요란 무엇인가?	횡동요 (rolling)는 6 자유도 운동 가운데에서 가장 주된 운동이며, 선박들이 근본적으로 횡동요에 대하여 낮은 감쇠특성을 갖고 있기 때문에 안정성 측면에서 볼 때에 가장 많이 제어되어 왔다. 횡동요를 줄이는 세 가지 방법은 감쇠계수 (damping coefficient)를 증가시키는 방법, 선박의 고유주기를 변화시키는 방법, 기진력 (Exciting force) 및 모멘트를 감소시키는 방법 등이 있다 (bhattacharyya Rameswar, 1978).

참고문헌 (12)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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