[논문]KCS 선형의 4자유도 조종성능 추정

김연규; 여동진; 손남선; 김선영; 윤근항; 오병익

doi:10.3744/snak.2011.48.3.267

KCS 선형의 4자유도 조종성능 추정
Prediction of Maneuverability of KCS with 4 Degrees of Freedom 원문보기

大韓造船學會論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.48 no.3, 2011년, pp.267 - 274

김연규 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) , 여동진 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) , 손남선 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) , 김선영 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) , 윤근항 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) , 오병익 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the results of prediction of maneuverability of KCS about 4 degree of freedom(DOF) including roll motion. The prediction is carried out by CPMC captive model test. The CPMC(Computerized Planar Motion Carriage) with captive model test equipment including roll moment gage is installed at Ocean Engineering Tank of MOERI. KCS is the container ship open to the world by MOERI. To predict the 4 DOF maneuverability of a ship some tests with roll angle are conducted. And the prediction results of maneuverability by simulation are compared with the results of free running model test. The simulation results agree well with those of free running model tests.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

구속모형 시험결과를 수학모형의 조종유체력 계수들을 구하기 위하여 해석하였다. 계측된 힘과 모멘트는 다음 식과 같이 무차원화하였다.
본 논문에서는, KCS 선형에 대하여 MOERI의 해양공학수조에 설치되어 있는 대형제어형 예인전차 CPMC(Computerized Planar Motion Carriage)를 이용하여 수행된 구속모형시험결과를 이용하여 조종운동을 시뮬레이션한 결과를 정리하였다. 본 저자의 이전 논문에서는 횡동요가 없는 3자유도에 대한 시뮬레이션 결과를 일본의 NMRI(National Maritime Research Institute)에서 수행한 CPMC 구속모형시험결과를 이용하여 추정한 조종성능결과와 독일의 SVA(Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam Gmbh)와 불가리아의 BSHC(Bulgarian Ship Hydrodynamic Centre)에서 수행한 자유항주시험결과와 비교하였다(Kim, et al.
본 논문은 한국해양연구원 해양시스템안전연구소에서 기본과제로 수행한 “선박의 자유항주 시뮬레이션 및 검증용 계측시스템 개발”과제에 대한 연구결과의 일부이다.

제안 방법

KCS 선형에 대한 구속모형 시험조건은 Table 2에 정리되어 있다. 3자유도 조종성능 해석을 위한 시험이외에 횡동요 운동을 포함한 해석을 위하여 별도의 시험이 수행되었다. 3자유도 구속모형시험에서도 횡동요 모멘트를 계측하여 횡동요 운동 해석에 사용하였다.
횡동요가 포함된 조종성능 추정을 위하여 구속모형시험에서 횡동요 모멘트를 계측하였고, 횡경사각이 있는 상태에 대한 구속모형시험을 수행하였다. 구속모형시험은 모형선에 선체길이(x) 방향으로 힘이 작용하지 않는 모형선 자항점에서 수행되었으며, 조종성능 추정결과는 3자유도 추정결과와 MOERI에서 수행된 자유항주시험결과와 비교하였다.
한국해양연구원 해양시스템안전연구소(MOERI)에서 공개한 KCS 선형에 대하여 CPMC 4자유도 구속모형시험을 수행하여 조종성능을 추정하였다. 그리고 그 추정결과를 기존의 3자유도 추정결과, MOERI에서 수행한 자유항주시험결과 및 SVA, BSHC의 자유항주시험결과와 비교하였다. 추정결과는 잘 일치하는 부분도 있지만, 서로 약간의 차이를 보여주고 있는 것을 알 수 있었다.
8이었다. 그리고 부가질량계수를 구하기 위하여 동적시험이 수행되었다.
이러한 해석에 의하여 구해진 횡동요 운동 관련 조종유체력계수들이 Table 3에 정리되어 있다. 길이에 대한 무차원화는 L_PP로 하였다. z_R, (z_Y)_v와 (z_Y)_r을 수면으로부터 흘수에 대한 거리로 나타내면 0.
시험해석에 의하여 구한 조종유체력계수들을 이용하여 KCS 선형에 대한 4자유도 조종 시뮬레이션을 수행하였다. 단 #은 경험식을 사용하였고(#), Y_P와 N_P는 조종운동 중에는 그 영향이 작다고 판단되어 0으로 하였다.
자유항주시험은 구속모형시험에 사용된 모형선을 이용하여 수행되었으며, 모형선 자항점에서 수행되었고, KG와 GMT 를 맞추어서 MOERI의 해양공학수조에서 수행되었다.
, 2009). 하지만 본 논문에서는 횡메타센터 높이(GMT)가 작은 컨테이너선에서 크게 발생하는 횡동요 운동을 포함하여 조종운동을 시뮬레이션하였다. 이러한 횡동요 운동은 선박의 조종성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Kim, et al.
한국해양연구원 해양시스템안전연구소(MOERI)에서 공개한 KCS 선형에 대하여 CPMC 4자유도 구속모형시험을 수행하여 조종성능을 추정하였다. 그리고 그 추정결과를 기존의 3자유도 추정결과, MOERI에서 수행한 자유항주시험결과 및 SVA, BSHC의 자유항주시험결과와 비교하였다.
, 2003). 횡동요가 포함된 조종성능 추정을 위하여 구속모형시험에서 횡동요 모멘트를 계측하였고, 횡경사각이 있는 상태에 대한 구속모형시험을 수행하였다. 구속모형시험은 모형선에 선체길이(x) 방향으로 힘이 작용하지 않는 모형선 자항점에서 수행되었으며, 조종성능 추정결과는 3자유도 추정결과와 MOERI에서 수행된 자유항주시험결과와 비교하였다.

대상 데이터

3자유도 조종성능 해석을 위한 시험이외에 횡동요 운동을 포함한 해석을 위하여 별도의 시험이 수행되었다. 3자유도 구속모형시험에서도 횡동요 모멘트를 계측하여 횡동요 운동 해석에 사용하였다. Fig.

데이터처리

본 논문에서는, KCS 선형에 대하여 MOERI의 해양공학수조에 설치되어 있는 대형제어형 예인전차 CPMC(Computerized Planar Motion Carriage)를 이용하여 수행된 구속모형시험결과를 이용하여 조종운동을 시뮬레이션한 결과를 정리하였다. 본 저자의 이전 논문에서는 횡동요가 없는 3자유도에 대한 시뮬레이션 결과를 일본의 NMRI(National Maritime Research Institute)에서 수행한 CPMC 구속모형시험결과를 이용하여 추정한 조종성능결과와 독일의 SVA(Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam Gmbh)와 불가리아의 BSHC(Bulgarian Ship Hydrodynamic Centre)에서 수행한 자유항주시험결과와 비교하였다(Kim, et al., 2009). 하지만 본 논문에서는 횡메타센터 높이(GMT)가 작은 컨테이너선에서 크게 발생하는 횡동요 운동을 포함하여 조종운동을 시뮬레이션하였다.

성능/효과

이러한 현상은 모형선 자항점의 rps 차이에 의한 타 제어력의 차이에 의해서도 발생할 수 있으며, 또한 선회 초기에서의 선수요 각속도의 크기가 작게 시뮬레이션된 것에 의한 영향에 의해서도 나타날 수도 있다. 시뮬레이션에서 횡동요 운동은 우현 선회의 경우 자유항주시험에서 계측된 횡동요보다 작게 추정되었지만, 좌현 선회에서는 잘 일치하고 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 좌우 비대칭 현상 및 선회반경 불일치에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

후속연구

시뮬레이션에서 횡동요 운동은 우현 선회의 경우 자유항주시험에서 계측된 횡동요보다 작게 추정되었지만, 좌현 선회에서는 잘 일치하고 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 좌우 비대칭 현상 및 선회반경 불일치에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 저자의 이전 논문에서는 횡동요가 없는 3자유도에 대한 시뮬레이션 결과를 무엇과 비교했는가?	본 논문에서는, KCS 선형에 대하여 MOERI의 해양공학수조에 설치되어 있는 대형제어형 예인전차 CPMC(Computerized Planar Motion Carriage)를 이용하여 수행된 구속모형시험결과를 이용하여 조종운동을 시뮬레이션한 결과를 정리하였다. 본 저자의 이전 논문에서는 횡동요가 없는 3자유도에 대한 시뮬레이션 결과를 일본의 NMRI(National Maritime Research Institute)에서 수행한 CPMC 구속모형시험결과를 이용하여 추정한 조종성능결과와 독일의 SVA(Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam Gmbh)와 불가리아의 BSHC(Bulgarian Ship Hydrodynamic Centre)에서 수행한 자유항주시험결과와 비교하였다(Kim, et al., 2009).
	한국해양연구원 해양시스템안전연구소(MOERI)에서 공개한 KCS 선형에 대하여 CPMC 4자유도 구속모형시험을 수행하여 조종성능을 추정한 결과를 기존의 3자유도 추정결과, MOERI에서 수행한 자유항주시험결과 및 SVA, BSHC의 자유항주시험결과와 비교한 결과는?	- 선회성능은 3자유도 추정보다 4자유도 추정이 자유항주시험결과에 더 근접하고 있다. - 변침성능은 자유항주시험결과와 1st Overshoot Angle에서 잘 일치하고 있다. - 비선형성이 큰 선회시험과 2nd Overshoot Angle의 추정정도를 높이기 위한 노력이 필요하다.
	횡동요 운동은 선박의 어떤 성능에 영향을 미치는가?	하지만 본 논문에서는 횡메타센터 높이(GMT)가 작은 컨테이너선에서 크게 발생하는 횡동요 운동을 포함하여 조종운동을 시뮬레이션하였다. 이러한 횡동요 운동은 선박의 조종성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Kim, et al., 2003).

참고문헌 (10)

Beck, R.F. et al., 1989. Principles of Naval Architecture. Vol. III, SNAME, pp.79-83.
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Kim, J. Park, I.R. Kim, K.S. & Van, S.H., 2005(2). RANS Simulations for KRISO Container Ship and VLCC Tanker. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 42(6), pp.592-600
Kim, S.Y. & Kim, Y.G., 2001. Computation of Viscous Flows around a Ship with a Drift Angle and the Effects of Stern Hull Form on the Hydrodynamic Forces. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 38(3), pp.1-13.
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Kim, Y.G. et al., 2006. Captive Model Test Using CPMC. Proceedings of the Annual Spring Meeting of the Society of Naval Architects of Korea, pp.670-676
Kim, Y.G. Kim, S.Y. Yang, Y.H. & Son, N.S., 2007. 4-DOF Captive Model Test Using CPMC. Proceedings of the Annual Spring Meeting of the Society of Naval Architects of Korea, pp.924-930.
Kim, Y.G. et al., 2009. Prediction of Maneuverability of KCS by CPMC Captive Model Test. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(6), pp.553-561.

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Shin, H.K. Yoon, J.H. & Lee, H.Y., 2009. Prediction of Ship Maneuverability by Circular Motion Test. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(3), pp.259-267.

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Son, N.S. Kim, S.Y. Kim, Y.G. & Oh, B.E., 2010. On the Propulsion Support System for Free Running Model Test in the Propulsion Point of Real Ship. Proceedings of the Annual Spring Meeting of the Society of Naval Architects of Korea, pp.2035-2043.

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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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