The Comparison of Seakeeping Performance Analysis Methods for a High Speed Catamaran (Strip and 3-D Panel Method)

초고속 쌍동선에 대한 내항성능 해석 방법 비교 (스트립 방법과 3-D Panel 방법)

The strip method, unified theory and 3-D panel method are commonly used methods for the seakeeping analysis of high-speed vessels. The strip method which is basically 2-dimensional method is known to give incorrect hydrodynamic coefficients and motion responses for the cases of high speed and low frequency region. And the unified theory which uses two dimensional approach in inner domain and slender body theory in outer domain is very complicate in computational modelling. Though the 3-D panel method requires comparatively long computation time, it is believed that the method gives good results without any limitation in ship speed and range of frequency for computation. In the 3-D panel method the source singularity representing translating and pulsating Green function is used and Hoff's method is adopted for the numerical calculation of the Green function. The computation time can be reduced by using the symmetry relationship with respect to longitudinal axis. In this paper the strip method and the 3-D panel method are compared for the seakeeping analysis of a high-speed catamaran. The Compared items are the hydrodynamic coefficients, wave exciting forces, frequency response functions and short-term responses in irregular waves.

고속선의 내항성능 해석 방법으로 스트립 방법, 통합이론(Unified theory), 3차원 판넬 방법등이 널리 사용되고 있다. 스트립 이론은 2차원적 해석 방법으로 전진속도가 빠른 경우나 추파중 저주파수 영역에서 유체력 계수와 운동응답이 정확하지 않으며, 통합이론은 내부영역에서는 2차원적 해석을 사용하고 외부영역은 세장체 이론을 사용하여 해석하는 방법으로 수학적으로 복잡한 단점이 있다. 3차원 판넬 방법을 이용한 해석은 계산 시간이 오래 걸리지만 고속인 경우에 모든 주파수 영역에서 정확한 해를 주는 것으로 알려져 있고, 전산기의 급속한 발달과 더불어 가장 권장되는 방법이다. 본 논문에서는 고속선의 해석에 전통적으로 사용되고 있는 스트립 법에 의한 해석과 3차원 판넬 방법을 이용한 해석법을 비교한다. 3차원 판넬 방법에 의한 해석은 쏘오스 분포법과 전진하면서 동요하는 그린 함수를 사용하고, 그린 함수의 수치, 계산은 Hoff의 방법을 이용하였고, 그린 함수는 종축에 대한 대칭 관계를 이용하여 계산 시간을 줄였다. 계산에 사용된 선종은 카타마란(Catamaran) 형태의 고속선이며 상기 두 방법에 의해 구해진 유체력 계수, 파강제력과 주파수 응답함수 등을 비교하였고, 또한 불규칙파중 운동응답의 계산 결과를 비교 검토해 보았다.