초록 ▼

5% 이하의 추가 동력으로 추진성능이 동일한 규모의 보통 선박보다 15% 이상 우수한 공기공동선의 선형과 추진기의 설계기술 및 성능해석 기법 확보
공기 공동선의 선형: 실적자료를 조사하여 연구대상 선형을 선정하고 모형시험을 통하여 공기공동과 선형요소의 상관관계를 조사하였다.
- 공기공동선의 선형 및 공기공급 장치 설계 (단동선형과 쌍동선형)
- 공기공동선의 성능예측을 위한 모형시험 및 수치해석 기법 개발
- 모형시험과 수치해석 수행 및 결과의 비교ㆍ검증
프로펠러: 공기공동선의 추진 장치와 초월공동과 추진성

5% 이하의 추가 동력으로 추진성능이 동일한 규모의 보통 선박보다 15% 이상 우수한 공기공동선의 선형과 추진기의 설계기술 및 성능해석 기법 확보
공기 공동선의 선형: 실적자료를 조사하여 연구대상 선형을 선정하고 모형시험을 통하여 공기공동과 선형요소의 상관관계를 조사하였다.
- 공기공동선의 선형 및 공기공급 장치 설계 (단동선형과 쌍동선형)
- 공기공동선의 성능예측을 위한 모형시험 및 수치해석 기법 개발
- 모형시험과 수치해석 수행 및 결과의 비교ㆍ검증
프로펠러: 공기공동선의 추진 장치와 초월공동과 추진성능의 상관관계를 조사하고 모형 단독시험과 관련 기초연구를 수행하였다.
- 일반 및 특수 추진장치의 특성 비교
- 유사 대상선 기존 실적 자료 조사
- 초월공동과 추진성능의 상관관계 조사
- 초월 공동 단면의 차이에 따른 부분노출 프로펠러의 단독성능 특성 비교
- 5축 CNC 가공기를 이용한 모형제작
- CAD/CAM/CFD 연계를 통한 프로펠러의 설계
추진 시스템: 공기공동선 전용의 추진시스템 설계 및 모형시험을 수행하였다.
- 수면관통형 터널 프로펠러를 활용한 공기공동선 전용 추진시스템 설계
- 전용 추진장치 시제모형 제작 및 모형시험을 통한 성능 검증
공기 공동선형: 효율적인 공기공동선의 선형 개발 및 동력 절감.
- 200 TEU급 컨테이너 선형: 실선 설계속도에 대응하는 모형시험에서 10% 이상의 동력절감
- 쌍동선형: 공기공동에 의한 저항저감 효과 조사
$\cdot$설계속도에서 단동체의 전저항 25% 저감
$\cdot$설계속도에서 심수에서는 20%, 천수에서는 14%의 쌍동선 유효마력 감소
$\cdot$선형개선 및 선미형상, 단동체 간격 등의 영향 확인
- 수치해석: 공기공동 해석을 위한 수치해석법 개발 및 시산
프로펠러: 모형설계?제작, 유동계측 및 수치해석 기법 정립 및 단독시험 수행
- 5축 공작기를 사용한 프로펠러 제작기법 정립 및 수면관통형 프로펠러 모형제작
- 부분 침수 프로펠러의 모형 단독 실험
$\cdot$Fn 및 침수율의 영향 조사
- 정규상호상관도를 이용한 SPIV 해석 알고리즘을 개발 및 유동계측
- 유량함수-와도 Poisson's방정식을 이용한 프로펠러 속도장 수치 해석
추진 시스템: 공기공동선 전용 고효율 추진장치 설계 및 성능확인
- 수면관통형 터널 프로펠러 추진시스템 설계 및 모형 제작
- 모형선 탑재 후 모형시험 수행
$\cdot$ 공기를 공급하지 않았을 경우 단독성능 보다 평균 10% 의 효율 증가
$\cdot$ 공기를 공급할 경우 단독성능 보다 평균 5%의 효율 증가

Abstract ▼

Development of technologies for design and performance evaluation of the hull form and propulsion system of an air cavity ship: The air cavity ship technologies will assure 15% less operating cost at normal operating speeds with the same power as a conventional ship with an increase of less than 5%

Development of technologies for design and performance evaluation of the hull form and propulsion system of an air cavity ship: The air cavity ship technologies will assure 15% less operating cost at normal operating speeds with the same power as a conventional ship with an increase of less than 5% of power.
Hull Form of Air Cavity Ship:
- data survey and model tests to find relations between air cavity and hull form parameters.
- design of hull forms and air supply devices for air cavity ships(mono and catamaran hulls)
- development of experimental and numerical techniques for prediction of air cavity ship performance
- verification of numerical method by comparison to experimental results
Propeller:
- investigation on propulsion devices for air cavity ships
- bench marking characteristics of existing similar ships.
- investigation on correlation between super cavitation and propulsive efficiency.
- comparison of open water characteristics of surface piercing propellers with differences in super cavity blade sections,
- establishment of model fabrication procedures on a 5-axis CNC machine
- propeller design with cooperation of CAD/CAM/CFD techniques
Propulsion system: design of propulsion systems for air cavity ships and performance of model tests.
- design of an exclusive propulsion system for air cavity ships with implementation of surface piercing tunnel propeller.
- performance of model test for investigation of characteristics of the propulsion system
Air cavity ship:
- development of efficient hull forms for an air cavity ship.
$\cdot$ 10% power saving attained for the model of a 200 TEU class container ship.
$\cdot$ 20% power saving attained for the model of a catamaran in deep water
$\cdot$ 14% power saving attained for the model of a catamaran in shallow water
- establishment of experimental and numerical methods for analyses of air cavity characteristics
Propeller:
- establishment of model propeller fabrication techniques with a 5-axis CNC machine
- performance of model tests for surface piercing propeller
$\cdot$influence of Fn and submergence on propulsive efficiency
- development of efficient algorithms and techniques for flow measurement with SPIV
- analyses of velocity fields based on a stream function-vorticity Poisson's equation
Propulsion system:
- design of an efficient propulsion system utilizing a surface piercing tunnel propeller.
- improvement of propulsive efficiency
$\cdot$ 10% increase in propulsive efficiency with no air supply comparing to open water performance
$\cdot$ 5 % increase in propulsive efficiency wito air supply comparing to open water performance

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• Ⅱ. 연구결과 요약문...5
• 1. 국문요약문 ...5
• 2. 영문요약문 ...6
• Ⅲ. 연구내용...7
• 1. 서론...7
• 1.1 연구 배경 ...7
• 1.2 연구 목적...16
• 1.3 연구 범위...17
• 2. 연구방법 및 이론...19
• 2.1 공기 공동선 선형 ...19
• 2.2 프로펠러...34
• 2.3 추진시스템...61
• 3. 결과 및 고찰...70
• 3.1 공기 공동선 선형...70
• 3.2 프로펠러...86
• 3.3 추진시스템...98
• 4. 결론...106
• 4.1 공기공동선형...106
• 4.2 프로펠러 ...107
• 4.3 추진시스템 ...108
• 5. 인용문헌...109