The Comparison on Resistance Performance and Running Attitude of Asymmetric Catamaran Changing Angle of Inclination of Tunnel Stern Exit Region

비대칭 고속 쌍동선의 선미터널 출구영역의 경사각 변화에 따른 저항성능 및 항주자세 분석

In this research, tunnel stern was applied on the asymmetric high-speed catamaran to evaluate vessel's hydrodynamic performance by numerical method, and the tunnel stern types are distinguished by angle of inclination of tunnel exit region into 3cases ($0^{\circ}$, $3^{\circ}$ and $6^{\circ}$). Consequently, it is confirmed that the total resistances of tunnel stern which have $0^{\circ}$ of inclination are lower about 4.8-17.9% than the bare hull in the wide speed range, but those of $3^{\circ}$ and $6^{\circ}$ of inclination tunnel stern are higher than bare hull about 5-14% and 5-29%, respectively. On the other hand, trim angles of $0^{\circ}$ of inclination tunnel stern show similar trend with those of bare hull in whole ranges of FnV but those of $3^{\circ}$ and $6^{\circ}$ of inclination tunnel stern are stabilized and declined respectively after FnV=1.54. These phenomena indicated that increasing angle of inclination of tunnel exit region had negative influence on resistance performance, however, it could make vessel's operation performance better than bare hull.

본 연구에서는 선미 터널을 적용한 비대칭 고속 쌍동선을 수치해석 기법을 통해 선체의 유체동역학적 성능을 평가하였다. 선미터널 형상은 터널 출구 형상에 경사각에 따라 구분하였으며, 총 3가지 형상($0^{\circ}$, $3^{\circ}$, $6^{\circ}$)을 사용하였다. 결론적으로, 저항성능의 경우, 전 속도 구간에서 $0^{\circ}$ 경사각의 선미터널은 기존 대비 4.8-17.9% 감소한 것을 확인하였다. 하지만 $3^{\circ}$와 $6^{\circ}$경사각을 가진 선미터널은 각각 기존대비 5-14%와 5-29%의 저항이 증가하는 것을 확인하였다. 이와 달리, 트림각의 경우, $0^{\circ}$경사각은 전 속도구간에서 기존선형과 유사한 경향을 보였으나, $3^{\circ}$와 $6^{\circ}$경사각의 경우 각각 FnV=1.54이후에서 평형상태 유지 및 계속적인 감소 형태를 보였다. 이와 같은 형상은 터널 출구 영역에 경사각을 증가하는 것이 저항성능 측면에서 다소 악영향을 발생하지만 운항성능 측면에서는 기존대비 개선됨을 보여준다.