해상물류는 대형 선박일수록 톤당 수송비가 절감되므로 선박의 대형화 트렌드는 불가피한 반면 기존 항구의 항로와 부두의 확장은 현실적으로 어려울 뿐만 아니라 출입항 선박의 수가 증가하여 항로와 항내 조종구역이 상대적으로 좁아지는 효과가 빠르게 진행되고 있다. 선박의 항내조종 안전을 위한 연구가 필요한 바 선박조종의 현장경험을 정리한 비교지침을 가지는 것이 합리적이다. 항행중인 전후 선박간의 합리적인 안전거리, 부두 설계기준 초과선박의 접안시 운동량의 안전범위와 감소방안, 적정예선과 예선의 효과적인 사용방안, 부두앞 조종박지에서 선회권의 축소방안, 극저속에서의 조종성 확보방안, 안전한 자연감속의 범위와 급감속 방안, 비상시의 안전대책을 정리하고 다른 현장조선의 실무에 비교지침이 되고자 함이 본 연구의 목적이다.
In this study, the steady state cornering behavior of a vehicle is investigated by using a numerical model that has parameters associated with roll motion. The nonlinear characteristics of tire cornering forces and aligning torques are presented in analytical forms using the magic formula. The sets of nonlinear algebraic equations that govern the cornering motion are solved by the Newton-Raphson iteration method. The vehicle design parameters are measured by SPMD(Suspension Parameter Measuring Device), and its results are verified by carrying out a skid pad test. The design parameters that are most affecting the steady state cornering behavior are classified into four factors, and the contributions of the factors to understeer gradient are then calculated.
본 논문에서는 선박 추진축계의 정확한 임계속도 추정을 위한 모델링방법 및 해석방법을 제시하였다. 해석방법으로서는 전달행렬법을 사용하여 추진축의 임계속도 및 선회운동응답을 구하였다. 또한, Jasper식과 Panagopulos식 등과 같은 간이 추정식들의 타당성을 검증하기 위하여 수치계산을 수행하였다. 일반적인 선박 추진축계에 대한 수치계산 결과로부터 축의 임계속도는 저어널베어링의 위치 및 지지조건에 민감함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 접선형 산화제 주입기를 갖는 end-burning 하이브리드 연소기에서 산화제 운동량비에 따른 연소 유동장을 해석하였다. 산화제의 운동량비가 감소할수록 연소효율은 연소기 전 영역에 걸쳐 증대되는 경향이 포착되었으며 이론 혼합분율과 온도장을 통해 연소실 전 영역에서 최적의 연소가 저 운동량비에서 발생됨을 확인하였다. 강한 선회류가 연소실 내부 유동장을 지배하지만 압력장은 비교적 균일한 분포를 보였다. 접선형 산화제 주입기를 가진 연소기는 운동량비에 관계없이 공통적으로 연료와 산화제가 만나는 연소실 상부에서 환형의 고온부가 발생했으며 향후 주요 개선 사항으로 판단되었다.
세계적으로 수많은 로봇연구실에서 이륜 도립진자 이동로봇에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이런 이륜 도립진자 이동로봇이 평탄한 경사면에서 안정적으로 주행할 수 있도록 하는 강인 제어기를 개발하는 것으로 고려한다. 경사면에서 이륜 도립진자 이동로봇의 균형을 위해 3 자유도의 운동방정식에서 선회운동을 제한한 2 자유도 동력학식을 사용하며, 가변구조시스템 이론을 근간으로 하는 슬라이딩 모드 제어기를 제안하고 LQR 이론을 이용하여 슬라이딩 운동이 일어나는 슬라이딩 평면을 설계한다. 시뮬레이션을 위해 Mathworks사의 Simulink를 활용하여 이륜 도립진자 이동로봇의 2 자유도 모델을 실현하고, 슬라이딩 모드 제어기 또한 Simulink를 이용하여 구현한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 제어기가 경사면을 주행하는 이륜 도립진자 이동로봇을 효과적인 제어한다는 것을 보인다.
안전운항을 위해 항해사가 숙지하고 있어야하는 것은 선박의 조종성능이다. 선박이 조우하는 상황이나 위험상황에 처했을 때 피항동작을 취하기 위해 변침을 하게 되는데 그러한 조치를 취하기 위해 타각을 얼마큼 줄 건지를 판단하고 직진상태에서 타각을 사용한 이후 정해진 방향으로 바꾸는데 필요한 시간과 어떻게 운동하는지를 예측할 수 있어야 선박의 안전을 확보할 수 있다. 실습선 한바다호의 조종성능을 확인하기 위해 IMO에서 제시하는 $10^{\circ}/10^{\circ}$ 및 $20^{\circ}/20^{\circ}$ 지그재그 테스트와 좌현/우현 선회시험을 시행하였고 실선계측을 통해 이 때 나타나는 선박의 운동을 함께 측정하여 항해사들이 적절한 피항동작을 취할 수 있도록 실습선 한바다호의 조종성능과 선박운동의 정보를 제공하고자 한다.
제트 베인에 의한 추력 방향 제어 장치는 롤 운동 제어를 가능하게 하고, 큰 선회 각도를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 기계 장치가 비교적 복잡하고, 제트 베인의 열적, 구조적 문제를 해결하여야 한다. 복잡한 기계 장치는 유동 해석의 측면에서 고려해 볼 때 격자 형성을 어렵게 만들어 유동장 해석을 통한 성능예측을 어렵게 만든다. 구조물의 응력해석을 위하여 제트 베인 표면에서의 정압력과 더불어 마찰력도 고려하여야 하는데, 정확한 마찰력 계산을 위해서는 난류 모델링이 필수적이고, 그에 따라 벽면 근처에서 격자를 밀접시키는 것이 요구된다. 본 연구에서는 상용 유동해석 소프트웨어인 Fluent를 사용하여 제트 베인이 장착된 추력 방향 제어 장치의 3차원 난류 유동장 계산을 수행하였다. 피치, 요 운동의 경우와 롤 운동의 경우로 구분하여 계산하였으며, 최대 받음각을 $25^{\cire}$ 로 하여 제트 베인의 받음각에 따라 회전축에 작용하는 힘과 모멘트를 계산하였다. 본 연구의 결과는 향후 개발될 제트 베인이 장착된 추력 방향 제어 장치의 개념설계 단계에 필요한 기본자료로서 신뢰도를 높이는데 도움이 되리라 판단된다.
한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.194-199
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1998
축어긋남이 있는 회전체-볼베어링계에 대한 동적모델을 이용하여, 각축어긋남에 의한 2x 축진동현상을 조사하였다. 이때 유효베어링강성계수를 정의하여 축어긋남과 불균형량에 의해 발생되는 강성계수의 평균과 동기 변화성분을 운동방정식에 도입하였다. 수치해석과 실험결과는 각축어긋남에 의한 바나나 형태의 선회궤적이 회전체계 임계속도의 1/2이 도는 속도영역에서 뚜렷이 나타나는 것을 보여주었다.
정상 주행 중에 핸들을 급조향하여 요-마크가 생성되면서 일어난 사고들은 핸들 급조향의 원인을 파악해야 대책 수립이 가능하다. 즉 이들 사고의 속도산정과 차량의 운동과정 및 요-마크 생성 이전의 급 조향 당시 위험 요소를 분석해야 대책에 연결될 수 있으나, 아직 정확한 원인규명이 어려운 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 정상 주행중 핸들을 급조향하는 실험을 통하여 요-마크 생성초기 형상의 특성과 선회과정 및 속도 등을 분석하여 교통사고의 원인에 관하여 고찰하였다.
A 10-degree of freedom mathematical model of motion for power tiller-trailer system was developed. This model can predict motion characteristics of power tiller trailer system while travelling over smooth and irregular ground surfaces under various operating conditions. The model provide, the fundamental data needed to improve the stability of power tiller-trailer systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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