[논문]파랑관통형 선형의 저항 및 트림각 감소를 위한 선미 인터셉터 부착효과에 관한 모형시험 연구

김대혁; 서인덕; 이기표; 김낙완; 안진형

doi:10.3744/snak.2015.52.6.485

파랑관통형 선형의 저항 및 트림각 감소를 위한 선미 인터셉터 부착효과에 관한 모형시험 연구
A Model Test Study on the Effect of the Stern Interceptor for the Reduction of the Resistance and Trim Angle for Wave-piercing Hulls 원문보기

大韓造船學會論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.52 no.6, 2015년, pp.485 - 493

김대혁 (서울대학교 조선해양공학과) , 서인덕 (서울대학교 조선해양공학과) , 이기표 (서울대학교 조선해양공학과) , 김낙완 (서울대학교 조선해양공학과) , 안진형 (국방과학연구소 제 6 기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

Planing hull form is widely used as a high speed vessel hull. There is a problem of the planing hull not solved yet. The problem is that the planing hull has very large vertical acceleration and large heave and pitch motions. As one method for overcoming this problem, there is "wave-piercing hull". Before the motion in waves is investigated, the resistance and running attitude must be investigated. In this paper, the running attitude and resistance of two wave-piercing hulls are investigated by model tests. Model test results show that the wave-piercing hulls have large trim angle and sinkage at the high speed, so additional model tests are conducted by using the hull appended by stern interceptor that is very thin plate to increase the hydrodynamic pressure at the attached location. The results are compared with other planing hulls and the resistance components and the hydrodynamic force are discussed. From the model test results, it can be known that the stern interceptor is the effective appendage for the reduction of the resistance and trim angle of wave-piercing hull.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

현재 파랑 관통형 단동 고속 선형에 대하여 공개된 연구 선형이 존재하지 않으므로, 본 연구에서는 새로운 선형을 사용하여 모형시험을 수행한다. 본 연구에서는 정수 중 각 속도별 항주자세 및 저항 계측 모형시험을 수행하여, 모형시험 결과를 분석하고 부가물 부착을 통한 항주자세 제어 효과를 살펴보도록 한다.

제안 방법

대표적인 단동 고속함형인 활주선의 실험 관련 선행연구들을 살펴보고, 실험 방법 및 결과들을 본 연구의 실험 방법 및 결과 비교에 참고하도록 한다. 대표적인 활주선 관련 연구로써 선저경사각이 일정한 활주면의 실험결과를 바탕으로 경험식을 제안한 연구가 있다 (Savitksky, 1964; Savitsky & Brown, 1976).
본 연구는 파랑 관통형 선형의 정수 중 모형시험을 수행하고, 타 활주선과의 결과를 비교하였다. 선미 인터셉터를 부착하여 항주자세 및 저항에 미치는 영향을 분석하고, 추가적으로 저항 및 동유체력의 비율에 관하여 살펴보았다.
비교 결과, 타 활주선에 비해 정수 중 트림각이 매우 크다고 판단되어, 부가물 (선미 인터셉터) 을 부착하여 트림각을 감소시키는 모형시험을 추가로 수행하고, 부가물을 부착하지 않은 모형시험 결과와 비교한다
본 연구는 파랑 관통형 선형의 정수 중 모형시험을 수행하고, 타 활주선과의 결과를 비교하였다. 선미 인터셉터를 부착하여 항주자세 및 저항에 미치는 영향을 분석하고, 추가적으로 저항 및 동유체력의 비율에 관하여 살펴보았다. 모형시험 결과에 의해 얻은 결론을 정리하면 다음과 같다.
하지만 선수 일부만을 제외하고는 선저 및 선미가 기존의 활주선형과 매우 유사하기 때문에 새로운 선형으로 보기는 어렵다. 현재 파랑 관통형 단동 고속 선형에 대하여 공개된 연구 선형이 존재하지 않으므로, 본 연구에서는 새로운 선형을 사용하여 모형시험을 수행한다. 본 연구에서는 정수 중 각 속도별 항주자세 및 저항 계측 모형시험을 수행하여, 모형시험 결과를 분석하고 부가물 부착을 통한 항주자세 제어 효과를 살펴보도록 한다.

대상 데이터

모형시험은 서울대학교 예인수조에서 수행하였다
본 연구에서는 너비가 20 cm 와 12 cm 두 가지를 사용하였다

이론/모형

고속예인장비는 Kim (2012) 과 Park (2011) 이 사용한 것과 같다
모형시험결과를 활주선과 비교하기 위해 대표적인 활주선 모형시험 연구 (Clement & Blount, 1963) 결과를 참고하였다
본 연구에서는 선체가 받는 전체저항을 등가평판의 마찰저항과 잉여저항의 합으로 보는 Froude의 근사법을 적용하여 저항을 분리 한다. 저속선과는 다르게 고속선에서의 잉여저항에는 조파 저항성분과 점성압력성분 이외에도 공기저항이나 스프레이저항 등이 포함된다.

성능/효과

1) 2가지 파랑 관통형 선형 중 V-type이 U-type에 비해 더 작은 트림각 / 부상량 / 저항값을 가진다.
2) 연구에서 사용된 선형은 활주선에 비해 고속에서 큰 트림각 / 부상량 / 저항값을 가진다.
3) 선미 인터셉터는 과도한 선체침하현상이 일어나는 경우를 제외하고는, 저항에 큰 영향없이 트림각을 감소시킨다.
4) 항주자세에 따라 전체저항이 크게 변화하여, 속도구간에 따라 마찰저항이 전체저항에서 차지하는 비율은 일정한 경향성을 보이지 않는다.
5) 트림각이 급격히 증가하는 구간에서 선저에 가해지는 동유체력 역시 급격히 증가함을 알 수 있었고, 활주선에서 정의하는 활주영역으로 간주할 수 있다.

후속연구

본 연구에서 수행된 모형시험으로 정수 중 트림각을 충분히 감소시켰으므로, 추가적으로 파랑 중 운동계측 모형시험에 대한 연구를 계획하고 있다.

참고문헌 (21)

Alexander, H.D. & Christopher, C., 2011. An Experimental Study of Interceptors for Drag Reduction on High-performance Sailing Yachts. Ocean Engineering, 38(8), pp.983-994.

상세보기
Bouscasse, B. Broglia, R. & Stern, F., 2013. Experimental Investigation of a Fast Catamaran in Head Waves. Ocean Engineering, 72(1), pp.318-330.

상세보기
Brizzolara, S. & Molini, A., 2005. Hydrodynamics of interceptors : a fundamental study. Proceedings ICMRT 2005, International Conference on Maritime Research and Transportation, Ischia (Naples), Italy, 19-21 september 2005.
Clement E.P. & Blount D L., 1963. Resistance Tests of Systematic Series of Planing Hull Forms. Transactions of the SNAME, 71, pp.491-579.
Dong, W.C. Xia, X. Zuo, W.Q. & Lu, W.L., 2008. Experimental Study on the Form and The Performance of High Speed and Light Displacement Wave Piercing Catamaran. Journal of Ship Mechanics, 12(3), pp.199-207.
Fridsma G., 1969. A Systematic Study of The Rough-Water Performance of Planing boats. Davidson Laboratory Report. NJ: Stevens Institute of Technology.
Fridsma, G., 1971. A Systematic Study of The Rough-Water Performance of Planing boats (irrehullar waves-partⅡ). NJ: Davidson Laboratory, Stevens Institute of Technology.
ITTC, 1981. Report of panel on high-speed marine vehicles. Proceedings of the 16th ITTC, Leningrad USSR, 31 August – 9 september 1981, pp.583-624
Keuning, J.A. Toxopeus, S. & Pinkster, J., 2001. The effect of bow shape on the seakeeping performance of a fast monohull. 6th International Conference on Fast Sea Transportation (FAST 2001), London, UK, September 2001, pp.197-213.
Kim, D.J. Rhee, K.P. & Park, H.S., 2009a. A study on the effects of weight and center of gravity of a planing craft on running attitude. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(3), pp.335-342.

원문보기 상세보기
Kim, D.J. Rhee, K.P. Hwang, S.H. & Park, H.S., 2009b. An Experimental Study on the Motion Response of a High-Speed Planing Craft in Regular Head Waves. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(4), pp.373-381.

원문보기 상세보기
Kim, D.J. Rhee, K.P. You, Y.J. & Park, H.S., 2010. An Experimental Study on the Vertical Motion of a High-Speed Planing Craft in Regular Follwing Waves. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 47(4), pp.496-507.

원문보기 상세보기
Kim, D.J., 2012. A study on the running attitude and dynamic stability of a semi-displacement round bilge vessel at high speed. Ph.D Thesis. Seoul National University.
Kim, D.J. Rhee, K.P. Yum, D.J. & Zhang, Y., 2013a. Comparative Study on the Motion Responses for a 40ft Class Cruise Leisure Boat. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 50(4), pp.240-247.

원문보기 상세보기
Kim, D.J. Kim, S.Y. You, Y.J. Rhee, K.P. Kim, S.H. & Kim, Y.G., 2013b. Design of High-Speed Planing Hulls for the Improvement of Resistance and Seakeeping Performance. International Journal of Naval Architecture & Ocean Engineering, 5(1), pp.161-177.

원문보기 상세보기
Kim, D.J. Kim, S.Y. Kim, S.H. Seo, J.H. Rhee, & S.H., 2014. Effects of Hull Form Variations on Resistance and Seakeeping Performance of Planing Hulls with and without Incoming Regular Waves. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 51(5), pp.369-379.

원문보기 상세보기
Park, H.S., 2011. The effects of appendages on running attitudes and course-keeping ability of waterjet propelled high-speed vessel. Master’s. Thesis, Seoul National University.
Savitsky, D., 1964. Hydrodynamic Design of Planing Hull. Marine Technology. 1(1), pp.71-96.
Savitsky, D. & Brown, P.W., 1976. Procedures for Hydrodynamic Evaluation of Planing Hulls in Smooth and Rough Water. Marine Technology, 13(4), pp.381-400.
Savitsky, D. DeLorme, M.F. & Datla, R., 2007. Inclusion of Whisker Spray Drag in Performance Prediction Method for High-Speed Planing Hulls. Marine Technology, 44(1), pp.35-56.
Savitsky, D., 2012. The effect of bottom warp on the performance of planing hulls. Proceeding of 3rd Chesapeake Powerboat Symposium, Annapolis, Maryland, USA, 15-16 June 2012, pp.1-40.

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