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Ray형 수중글라이더 소형 축소모델 개발 및 성능시험
Development of Small-sized Model of Ray-type Underwater Glider and Performance Test 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.21 no.6 = no.87, 2017년, pp.537 - 543  

최형식 (한국해양대학교 기계공학부) ,  이성욱 (한국해양대학교 조선해양시스템공학부) ,  강현석 (한국해양대학교 기계공학부) ,  (한국해양대학교 기계공학부) ,  김서강 (한국해양대학교 기계공학부) ,  정성훈 (한국해양대학교 산업기술연구소) ,  (미국 해군대학원 해양학과) ,  김준영 (한국해양대학교 기계공학부)

초록
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수중글라이더(UG; underwater glider)는 지속적인 해양관측 탐사를 목적으로 개발된 장기운용 가능한 수중로봇이다. 원통형의 일반적인 수중글라이더는 단일 부력엔진과 자세제어기를 통해 추진하기 때문에, 운동조종성능 측면에서 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 기존 원통형 수중글라이더의 부력제어 및 운동제어성능을 개선하기 위해 이중부력엔진을 탑재한 가오리 형태의 수중글라이더를 소개한다. CFD(computational fluid dynamics) 해석을 수행하여 설계된 형상의 글라이드 운동에 대한 유체저항성능을 해석한다. 산출한 유체력 계수를 바탕으로 운동 시뮬레이션을 수행하여 운동성능을 비교 분석한다. 가오리 형태의 수중글라이더 소형 축소모델을 제작하고, 제어시스템을 구성하여 기초 성능시험을 수행한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Underwater glider is the long-term operating underwater robot that was developed with a purpose of continuous oceanographic observations and explorations. Torpedo-type underwater glider is not efficient from an aspect of maneuverability, because it uses a single buoyancy engine and motion controller...

주제어

#Computational fluid dynamics   #Dual buoyancy engine   #Mass Shifter   #Ray-type underwater glider   #Simulation  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Ray형 수중글라이더의 운동성능과 제어 및 항법 알고리즘의 성능시험을 수행할 목적으로 개발된 RUG 소형 축소모델을 소개한다. 본 논문에서는 RUG 소형 축소모델 개발 내용, 이동질량체의 기초성능시험 내용에 대해 기술한다. 2장에서는 RUG 소형 축소모델의 설계와 유체저항성능을 해석한다.
  • 본 논문에서는 Ray형 수중글라이더의 운동성능과 제어 및 항법 알고리즘의 성능시험을 수행할 목적으로 개발된 RUG 소형 축소모델을 소개한다. 본 논문에서는 RUG 소형 축소모델 개발 내용, 이동질량체의 기초성능시험 내용에 대해 기술한다.
  • 본 논문에서는 새로운 형태의 수중글라이더로 Ray형 수중글라이더를 소개하였다. 먼저, 설계된 형상에 대한 CFD 해석을 수행하여 글라이드 운동에 대한 유체저항성능을 해석하였고, 산출된 유체력 계수를 바탕으로 운동 시뮬레이션을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수중글라이더란? 수중글라이더(UG; underwater glider)는 지속적인 해양관측 탐사를 목적으로 개발된 장기운용 가능한 수중로봇이다. 원통형의 일반적인 수중글라이더는 단일 부력엔진과 자세제어기를 통해 추진하기 때문에, 운동조종성능 측면에서 효율적이지 못하다.
수중글라이더에 대한 연구가 필요한 이유는? 이러한 추진방식은 프로펠러 추진방식의수중로봇에 비해 에너지 소모량이 작아 수중로봇의 운용시간, 즉, 임무수행 시간을 크게 연장할 수 있다. 하지만 보편적으로 사용되고 있는 원통형, 즉, torpedo형 수중글라이더의 경우, 추진방식과 부력제어장치의 한정적인 용량으로 인해 고속운용이 어렵고 제어성능이 좋지 못하다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 부력엔진 용량을 증대하거나 제어성능을 향상시키는 새로운 형태의 수중글라이더에 대한 연구가 필요하다.
수중글라이더의 추진방식은? 수중글라이더(UG; underwater glider)는 장기간 운용하여 광범위한 해역에 대해 지속적인 해양관측 및 탐사 임무를 수행하기 위한 수중로봇이다. 수중글라이더의 추진방식은 일반적으로 기존의 프로펠러 추진방식이 아닌 부력과 중력을 이용한 추진방식을 채택한다. 이러한 추진방식은 프로펠러 추진방식의수중로봇에 비해 에너지 소모량이 작아 수중로봇의 운용시간, 즉, 임무수행 시간을 크게 연장할 수 있다.
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참고문헌 (9)

  1. D. C. Webb, P. J. Simonetti and C. P. Jones, "SLOCUM, An underwater glider propelled by environmental energy", IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol.26, No.4, pp.447-452, 2001. 

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  2. C. C. Eriksen, T. J. Osse, R. D. Light, T. Wen, T. W. Lehman, P. L. Sabin, J. W. Ballard and A. M. Chiodi, "Seaglider: A long range autonomous underwater vehicle for oceanographic research", IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol.26, No.4, pp.424-436, 2001. 

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  3. J. Sherman, R. E. Davis, W. B. Owens and J. Valdes, "The Autonomous Underwater Glider 'Spray'", IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol.26, No.4, pp.437-446, 2001. 

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  4. S. L. Wood and C. E. Mierzwa, "State of technology in autonomous underwater gliders", The Marine Technology Society Journal, Vol.47, No.5, pp.84-96, 2013. 

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  5. Y. S. Park, S. J. Lee, Y. K. Lee, S. K. Jung, N. D. Jang and H. W. Lee, "Report of east sea crossing by underwater glider", Journal of the Korean Society of Oceanography, Vol.17, No.2, pp.130-137, May 2012. 

  6. D. H. Ji, H. S. Choi, J. Y. Kim, D. W. Jung and S. H. Jeong, "A design control system of hybrid underwater glider and performance test", Journal of Advanced Navigation Technology, Vol.21, No.1, pp.21-29, 2017. 

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  7. K. S. Nam, J. H. Bae, S. K. Jeong, S. J. Lee and J. Y. Kim, "Dynamics modeling and performance analysis for the underwater glider", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol.39, No.7, pp.709-715, 2015. 

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  8. D. H. Kim, S. S. Lee, H. S. Choi, J. Y. Kim, S. J. Lee and Y. K. Lee, "Dynamic modeling and motion analysis of unmanned underwater gliders with mass shifter unit and buoyancy engine", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol.28, No.5, pp.466-473, Oct. 2014. 

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  9. S. W. Lee, J. H. Jeong, S. K. Jeong, H. S. Choi and J. Y. Kim, "Hull design and dynamic performance analysis for ray-type underwater glider", Journal of Embedded Systems and Applications, Vol.12, No.5, pp.343-350, Oct. 2017. 

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