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선박 유압 조타장치 부하의 추정
Estimation of Load on Ship's Hydraulic Steering Gear 원문보기

드라이브ㆍ컨트롤 = Journal of drive and control, v.12 no.1, 2015년, pp.15 - 20  

지상원 (Department of Mechanical System Engineering, Pukyong National University) ,  오재민 (Graduate School, Pukyong National University) ,  정은석 (Department of Ship Operation, Korea Maritime and Ocean University) ,  김병곤 (Yoowon Industries Ltd.) ,  이일영 (Department of Mechanical and Automotive Engineering, Pukyong National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

For testing a newly designed ship's steering gear, a steering gear test bench with a steering gear to be tested and a load generation part should be prepared. The load given to the steering gear has to be pertinent to the load generated in a targeted ship. In this study, the authors suggest a proces...

주제어

#조타장치   #부하 추정   #실선 시험   #부하 재현  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 5) 이 연구의 과정에서 EHA 방식 선박 조타장치와 기존 방식 조타장치의 에너지 소비 효율을 비교 검증하는 데에 사용할 공장 시험용 테스트 벤치(test bench)의 개발이 추진되고 있다. 그런데, 조타장치 테스트 벤치에서 구현해야 할 부하력에 관한 종래의 연구가 거의 없기 때문에 본 논문의 저자들은 선박 운항 중에 조타장치에 가해지는 부하력을 추정하는 연구를 수행하게 되었다.
  • 본 논문에서는 선박용 조타장치의 공장 시험용 테스트 벤치에서 구현해야 할 부하(시간 변화에 따른 램 위치, 램 속도 및 실린더 차압의 정보)를 추정하는 방법에 관하여 연구하였다. 이를 위하여, 타력 및 타 토크 계산을 위한 Joessel-Beaufoy의 식, 타의 제원을 결정하기 위한 경험식, 램과 실린더 사이 마찰력 계산을 위한 Stribeck의 식을 사용한 조타장치 부하 특성 추정 과정을 제안하였다(Fig.
  • 3,4) 현재까지 널리 사용되는 조타장치용 유압시스템에서는 타의 각도가 0°를 유지할 때에도 유압펌프는 계속하여 회전하므로 일정량의 에너지 소모가 지속적으로 발생한다. 본 논문의 저자들은 전기 정유압 구동기(electric hydrostatic actuator, EHA)를 조타장치에 적용하여 에너지를 절감하는 연구를 시도하고 있다.5) 이 연구의 과정에서 EHA 방식 선박 조타장치와 기존 방식 조타장치의 에너지 소비 효율을 비교 검증하는 데에 사용할 공장 시험용 테스트 벤치(test bench)의 개발이 추진되고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
타에 가해지는 부하력 중 타력과 타의 토크에 관한식은 어떤 식을 많이 쓰는가? 타에 가해지는 부하력은 일반적으로 양력과 항력의 합력으로 계산되므로 부하력은 타각과 타로 유입되는 유체 유속의 함수로 간주할 수 있다.6,7) 타력과타 토크에 관한 식들 가운데서 식 (1)과 (2)에 나타낸 Joessel-Beaufoy의 식은 실선 테이터의 경험인자를 반영하여 조선 설계에서 가장 널리 사용되고 있다8,9).
조타장치는 무엇인가? 선박을 목표로 하는 침로로 항진시키는 기능을 수행하는 기계장치인 조타장치는 기상 및 해상 상태가 변화하더라도 일정시간 이내에 전타 동작(좌/우현 35도에서 우/좌현 30도까지의 동작)이 완료되도록 하는 등의 신뢰성 있는 동작이 요구된다.1,2) 이를 위해 소형선을 제외하고는 일반적으로 유압 동력원으로 타를 구동하는 방식을 채택하고 있으므로, 조타 장치는 유압실린더 및 유압펌프 등으로 구성된다.
일반적인 조타 장치는 어떻게 구성되나? 선박을 목표로 하는 침로로 항진시키는 기능을 수행하는 기계장치인 조타장치는 기상 및 해상 상태가 변화하더라도 일정시간 이내에 전타 동작(좌/우현 35도에서 우/좌현 30도까지의 동작)이 완료되도록 하는 등의 신뢰성 있는 동작이 요구된다.1,2) 이를 위해 소형선을 제외하고는 일반적으로 유압 동력원으로 타를 구동하는 방식을 채택하고 있으므로, 조타 장치는 유압실린더 및 유압펌프 등으로 구성된다.3,4) 현재까지 널리 사용되는 조타장치용 유압시스템에서는 타의 각도가 0°를 유지할 때에도 유압펌프는 계속하여 회전하므로 일정량의 에너지 소모가 지속적으로 발생한다.
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참고문헌 (13)

  1. Korean Register, Part 4-Hull Equipment-Rules for the Classification of Steel Ships, pp.1-6, 2013. 

  2. ICAS, S10-Rudders-Sole Pieces and Rudder Horns-Common Structure Rule, pp.1-16, 2010. 

  3. H. D. Mcgeorge, Marine Auxiliarly Machinery, Buttertworth-Heinemann, Oxford, pp.286-313, 2002. 

  4. A. F. Molland, Maritime Engineering Reference Book, Buttertworth-Heinemann, Oxford, pp.446-461, 2008. 

  5. S. W. Ji, J. M. Oh, I. Y. Lee, E. S. Jeong and B. K. Kim, "A Basic Research of Identification for Ship Steering System," Pro. of The Korean Society for Power System Engineering 2013 Autumn Conference, pp.169-170, 2013. 

  6. U.S. Navy Yard, Calculation of Rudder Force, U.S. Experimental Model Basin, 1938. 

  7. F. Moriyama and N. Sugai, "On the Propulsive Performance of a Ship with Rudder," Papers of National Maritime Research Institute of Japan, Vol.18, No.3, pp.133-143, 1981. 

  8. H. J. Kim, S. H. Kim, J. K. Oh and D. W. Seo, "Proposal on Standard Rudder Device Design Procedure by Investigation of Rudder Design Process at Major Korean Shipyards" J. of Marine Science and Technology, Vol.20, No.4, pp.450-458, 2012. 

  9. N. J. Park, Y. J. Jeong, S. W. Park and Y. K. Kim, "Example of Program Development for Rudder Design", Technology of Hanjin Heavy Industries & Construction, Vol.10, pp.90-94, 2004. 

  10. http://engi.fish.hokudai.ac.jp/SUB161.HTM 

  11. DNV, "Part 4-Chapter 14-Machinery and Systems Main Class Steering Gear," Rules for Classification of Ships/High Speed, Light Craft and Naval Surface Craft, 2011. 

  12. M. Hvoldal, "Friction Modelling and Parameter Estimation for Hydraulic Asymmetrical Cylinders," Master's Thesis, Aalborg University, 2011. 

  13. B. Armstrong and C.C. de Wit, Friction Modeling and Compensation, The Control Handbook, CRC Press, pp.1369-1382, 1995. 

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