최근 국내에서 배스낚시는 하나의 해양레저 스포츠로서 자리매김하고 있다. 국내 배스 낚시협회는 총 4곳이 있으며 각 협회당 매년 10~15회의 토너먼트 대회를 개최하는 등 수요가 높은 편이다. 그러나 국내 대회에서 선호되는 17ft 이상 급의 배스보트의 경우 현재 100 % 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외실적선 자료를 바탕으로 통계분석을 통해 18.5ft급 경기용 배스보트의 초기선형 개발을 위한 주요제원을 도출하였다. 또한 활주선의 저항 및 활주성능에 큰 영향을 미치는 선저경사각 및 종방향 무게중심에 따른 CFD수치해석을 수행하였다. 수치해석의 경우, 설계 속도인 $Fn=3.284 (Re=9.858{\times}10^7)$에 대해서 수행하였고, 선저 경사각은 $12{\sim}20^{\circ}$, 종방향 무게중심은 부력중심으로부터 선미방향으로 $0{\sim}8%L_{WL}$의 범위로 설정하였다. 수치해석 결과를 바탕으로, 1차적으로 저항성능과 침수용골 길이를 바탕으로 범위를 설정한 후, Savitsky의 Drag-Lift ratio의 상관그래프를 이용하여 최적 트림각에 근접한 선저경사각($14{\sim}16^{\circ}$), 종방향 무게중심위치($4{\sim}6%L_{WL}$)의 범위를 도출하였다.
최근 국내에서 배스낚시는 하나의 해양레저 스포츠로서 자리매김하고 있다. 국내 배스 낚시협회는 총 4곳이 있으며 각 협회당 매년 10~15회의 토너먼트 대회를 개최하는 등 수요가 높은 편이다. 그러나 국내 대회에서 선호되는 17ft 이상 급의 배스보트의 경우 현재 100 % 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외실적선 자료를 바탕으로 통계분석을 통해 18.5ft급 경기용 배스보트의 초기선형 개발을 위한 주요제원을 도출하였다. 또한 활주선의 저항 및 활주성능에 큰 영향을 미치는 선저경사각 및 종방향 무게중심에 따른 CFD 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 경우, 설계 속도인 $Fn=3.284 (Re=9.858{\times}10^7)$에 대해서 수행하였고, 선저 경사각은 $12{\sim}20^{\circ}$, 종방향 무게중심은 부력중심으로부터 선미방향으로 $0{\sim}8%L_{WL}$의 범위로 설정하였다. 수치해석 결과를 바탕으로, 1차적으로 저항성능과 침수용골 길이를 바탕으로 범위를 설정한 후, Savitsky의 Drag-Lift ratio의 상관그래프를 이용하여 최적 트림각에 근접한 선저경사각($14{\sim}16^{\circ}$), 종방향 무게중심위치($4{\sim}6%L_{WL}$)의 범위를 도출하였다.
Recently, bass fishing has become a marine leisure sport in Korea. There are 4 major fishing associations in Korea, and each association holds 10-15 tournaments each year. However, supply of 17 ft bass boats, which are preferred in leagues, depends 100 % on imports. In this study, we have derived th...
Recently, bass fishing has become a marine leisure sport in Korea. There are 4 major fishing associations in Korea, and each association holds 10-15 tournaments each year. However, supply of 17 ft bass boats, which are preferred in leagues, depends 100 % on imports. In this study, we have derived the main specifications to develop the initial hull forms of a 18.5ft bass boat through statistical analysis based on mothership data. In addition, CFD numerical analysis was carried out according to deadrise angle and longitudinal center of gravity, which strongly influenced the resistance and planing performance. For numerical analysis, design speed was set to $Fn=3.284 (Re=9.858{\times}10^7)$, the deadrise angle was set from 12 to $20^{\circ}$, and the longitudinal center of gravity was set in the range of 0 to $8%L_{wL}$ from the center of buoyancy to the stern. Based on the numerical results, we first set the range of these factors by resistance performance and immersion keel length. Furthermore, using a correlation graph of Savitsky's Drag-Lift ratio, we derived the deadrise angle ($14-16^{\circ}$) and longitudinal center of gravity ($4-6%L_{wL}$).
Recently, bass fishing has become a marine leisure sport in Korea. There are 4 major fishing associations in Korea, and each association holds 10-15 tournaments each year. However, supply of 17 ft bass boats, which are preferred in leagues, depends 100 % on imports. In this study, we have derived the main specifications to develop the initial hull forms of a 18.5ft bass boat through statistical analysis based on mothership data. In addition, CFD numerical analysis was carried out according to deadrise angle and longitudinal center of gravity, which strongly influenced the resistance and planing performance. For numerical analysis, design speed was set to $Fn=3.284 (Re=9.858{\times}10^7)$, the deadrise angle was set from 12 to $20^{\circ}$, and the longitudinal center of gravity was set in the range of 0 to $8%L_{wL}$ from the center of buoyancy to the stern. Based on the numerical results, we first set the range of these factors by resistance performance and immersion keel length. Furthermore, using a correlation graph of Savitsky's Drag-Lift ratio, we derived the deadrise angle ($14-16^{\circ}$) and longitudinal center of gravity ($4-6%L_{wL}$).
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문제 정의
본 개발선은 호수, 강과 같은 담수지역에서 운행되며 최대 속력을 45~50 knots로 향상시키는 것을 목표로 하였다. 또한 제작사의 요청에 따라, 선형개발 시 선박의 전체 길이 18.
가설 설정
침수용골 길이의 경우 선저경사각과 종방향 무게 중심에 따라 증가하는 경향을 보였다. 경기용 배스보트는 활주시 LWL이 0 m까지 감소하게 된다. 이는 해석조건이 자항 조건이 아닌 예인조건으로 인해 발생하는 수치해석적 오류로 판단된다.
본 연구에서는 비정상상태, 비압축성 및 점성유동으로 가정하여 계산을 수행하였다. 이에 대응하는 유체의 지배방정 식은 연속방정식과 RANS(Reynolds-averaged Navier- Stokes) 방정식으로 식(1), (2)과 같이 나타낸다.
제안 방법
이를 결정하는 것은 매우 중요하며, 일반적으로 선미 단에서 중심까지의 거리를 LWL의 약 40 % 정도에 위치한다(Niwa, 2002). 따라서 다른 기본제원과 달리, 선저경사각과 종방향 무게중심은 반드시 같이 평가해야하는 중요한 요소들이며, 본 연구에서는 수치해석을 통해 이를 평가하였다.
5ft급 경기용 배스보트의 주요제원을 결정하였으며, 국외 실적선인 알루미늄 배스보트 TRACKER Pro Team 195TXW를 분석하여 기본선형을 도출하였다. 또한 CFD해석을 이용하여 소형 활주선의 성능에 큰 영향을 주는 요소인 선저경사각과 종방향무게중심(LCG)를 조건으로 한 18.5ft급초기선형의 저항성능 분석을 수행하였다. 이를 통해 최적의 저항성능 및 안정성을 갖는 선저경사각 및 LCG의 범위를 선정하였다.
본 연구에서는 18.5ft급 경기용 배스보트의 주요요목 결정및 선형을 개발하고, 선저경사각 및 종방향 무게중심을 결정하기 위해 상용코드인 STAR-CCM+를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 국외 경기용 배스보트 실적자료를 바탕으로 18.5ft급 경기용 배스보트의 주요제원을 결정하였으며, 국외 실적선인 알루미늄 배스보트 TRACKER Pro Team 195TXW를 분석하여 기본선형을 도출하였다. 또한 CFD해석을 이용하여 소형 활주선의 성능에 큰 영향을 주는 요소인 선저경사각과 종방향무게중심(LCG)를 조건으로 한 18.
대상 데이터
5 ft를 고정변수로 설정하였다. 먼저 본 개발선의 주요제원을 결정하기 위하여 16~21.5 ft급의 해외 경기용 배스보트 104 여척을 수집하여 분석하였다.
이를 통해 최적의 저항성능 및 안정성을 갖는 선저경사각 및 LCG의 범위를 선정하였다. 본 연구의 최종적인 목표는 경기용 배스보트의 국산화로 이번에 사용한 배스보트 선형은 국내기술을 기반 으로 개발 및 제작 중인 선박이다.
이를 바탕으로 국외 실적선인 18 ft급 알루미늄 경기용 배스보트 TRACKER Pro Team 195TXW의 선형을 참고하여 개발선의 초기 선형을 개발하였고, Fig. 5에 정면도 형상을 나타내었다.
데이터처리
2) 길이 16 ~ 21.5 ft의 경기용 배스보트에 대한 해외 실적자료를 통계적으로 분석하였다. 전반적으로 선폭과 선미부 깊이는 밀집도가 높은 반면, 배수량의 밀집도가 다소 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
수치해석을 수행하기 위해 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+ ver.9.04를 사용하였다. 수치해석을 위한 계산영역 및 격자의 크기는 모두 실선의 1/2.
이론/모형
선체 표면 및 공간격자 생성은 Fig. 7 ~ 8과 같이 자유표면 그리고 항주자세를 정확히 표현하기 위해 Trimmed mesh 및중첩격자계(Overset mesh)를 사용하여 2.7백만 개의 격자계를 적용하였다. 수치해석에 사용한 기법들을 Table 2에 정리하였다.
5 크기의 모형선을 기준으로 하였다. 유동장의 크기 및 경계조건은 Kim et al.(2017)에서 검증된 기법을 적용하여 Fig. 6과 같이 선체의 길이를 기준으로 하여 설정하였다.
후속연구
4) 향후 연구로, 개발된 경기용 배스보트의 초기선형을 바탕 으로 생산설계를 수행할 예정이며, 생산설계 이후 시제선을 건조하여 해상시운전 시험에 대한 연구를 진행하고자 한다. 또한 수치해석상 침수용골길이가 0으로 수렴하는 구간에 대해서 수치해석 연구가 필요하였다.
4) 향후 연구로, 개발된 경기용 배스보트의 초기선형을 바탕 으로 생산설계를 수행할 예정이며, 생산설계 이후 시제선을 건조하여 해상시운전 시험에 대한 연구를 진행하고자 한다. 또한 수치해석상 침수용골길이가 0으로 수렴하는 구간에 대해서 수치해석 연구가 필요하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
활주선 설계시, 항주자세를 고려해야 하는 까닭은?
여기서 항주자세는 트림과 부상량, 또는 두요소를 합쳐서 침수용골길이로 나타낸다. 항주자세에 따라 불안정운동, 시인성과 같은 운용적인 문제점이 존재하기 때문에, 트림과 부상량은 되도록 억제되는 편이 유리하나, 그에 따라 저항 성능이 감소한다. 따라서 두 요소간의 적절한 타협이 필요 하다.
배스보트는 어떤 배인가?
배스보트는 주로 민물낚시에 특화된 소형 고속활주선이다. 배스보트에 대한 연구는 고밀도 폴리에틸렌 선체 배스 보트의 열 성형 시뮬레이션 연구(Laroche et al.
미국의 배스보트 산업을 활성화하는 환경은 무엇이 있는가?
배스 낚시는 주로 배스를 낚는 스포츠 피싱으로 미국이나 호주 등에서 하나의 스포츠로서 자리매김을 하고 있다. 특히 미국의 경우 총 5개의 메이저 및 마이너 대회, 다수의 리그를 운용하는 등, 독보적인 레저산업으로 자리 잡고 있다. 이러한 트렌드에 맞춰, 미국의 경우 7개의 대형회사와 여러 중소기업들이 배스보트를 생산하고 있으며, 매년 2 ~ 3척의 신제품이 나오고 있을 정도로 수요가 높은 분야이다.
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