본 논문에서는 수상 및 수중운동체의 안정성 및 안정화기법에 관해 고찰한다. 선박이 운동을 하게 되면 부가질량이 변하게 되고 대칭인 시스템행렬이 비대칭이 된다. 비대칭성에 따라 시스템의 안정성해석방법도 달라지는데 예를 들어 가속도 피드백을 통해 비대칭요소를 제거하여 대칭으로 변환시키는 것이 가장 대표적인 해석 및 안정화 기법이다. 시스템 모델자체는 어디까지나 모델이기 때문에 대상시스템을 명확하게 수식으로 표현할 수 없으므로 피드백에 의한 비대칭요소를 소거시키는 방법은 타당하지 못하다. 따라서 본 논문에서는 대칭행렬이 비대칭행렬로 변하는 제약에 구애받지 않는, 보다 일반성을 갖는 안정성해석법을 제안하였다. 그리고 시스템 안정성 조건을 행렬부등식으로 변환하여 나타내었다. 이것은 안정성 해석 및 안정화를 위한 제어이득을 효율적으로 계산할 수 있는 방법으로 다양한 제약조건에도 유연하게 대응할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법의 유효성을 검증하였다.
복잡하게 운동하고 있는 예망어구에서 발생하는 여러 가지 소음들을 분석 녹음하기 위해 수중 녹음장치를 제작하여 실제 소형 트로올망의 수중소음을 녹음 하였으며, 본 수중 녹음장치는 이동하고 있는 어구에서 발생하는 수중소음을 녹음하는데는 편리하고 효과적이었고 spectrum의 분석 결과는 다음과 같다. 1) 예일중인 트로올망의 수중소음이 주된 음원은 어구의 발줄과 해저와의 마찰에 의한 소음이라는 것을 알았다. 2) 이동중의 트로올망의 수중소음의 주파수 분포는 $DC\~5000\;Hz$이고 그중 우세한 주파수는 약 $500\~700Hz$ 였다. 3) 트로올망의 절대음압의 최대는 50m 수심에서는 약 22 dB이었다.
부분 캐비티가 발생한 2차원 수중익 문제를 해결하기 위하여 포텐시얼을 기저로 한 양력판 이론이 정식화 되었다. 본 이론은 수중익 표면에 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 각각 양력 및 캐비티 문제를 표현하고 있다. 날개표면의 접수부에서의 운동학적 경계조건은 날개의 내부유동에서의 전체 포텐시얼이 영이 된다는 대등한 조건으로 만족되었다. 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건은 압력이 일정하다는 즉 속도가 일정하다는 조건을 거쳐 포텐시얼이 선형적으로 변한다는 조건으로 대치되었으며, 운동학적 조건은 특이함수의 세기가 결정된 후에 적분에 의하여 캐비티의 형상을 구하는데에 사용되었다. 따라서 Green 정리를 사용하면, 속도를 기저로 하는 통상적인 정식화가 아닌, 포텐시얼을 기저로 한 경계치 문제가 완성된다. 또한 수중익의 정확한 표면에 특이함수를 분포함으로써, 날개두께가 영인 수중익 신경 이론에 비하여, 날개표면에서의 압력분포의 정도를(특히 날개 앞날부근에서) 향상시켰다. 본 이론에서는 캐비티 길이를 가정하고 이에 대응하는 캐비티의 모양과 캐비테이션수를 계산하였다. 계산정도의 향상을 위하여 약 5회정도의 반복계산이 필요하지만 공학적 목적을 위해서는 2회의 반복계산이 충분함을 보였다.
최근 들어 전 세계적으로 항공모함과 첨단 구축함 등 대규모의 최신 함정위주의 해상전력을 강화하는 상황에서 잠수함의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이에 따른 잠수함의 운동조종을 위한 정밀한 동유체력 미계수 값이 운동방정식에서 요구된다. 수직면 평면운동시험(VPMM)장비를 이용한 동유체력을 측정하였다. 심도를 변화하면서 잠수함 모형에 상하요, 종요 운동을 각각 주었고, 이를 로드셀을 이용하여 힘과 모멘트를 각각 획득 하였다. 그 결과, 푸리에 해석을 통한 수중잠수함 모형의 동유체력 계수를 얻었다.
수중 프로펠러의 비공동 소음을 수치적으로 해석하였다. Ffowcs Williams-Hawkings 형태의 음향상사 방정식을 시간영역에서 해석하였으며 임의의 형상과 하중조건을 가지는 프로펠러의 소음 예측이 가능하도록 하였다. 또한 좌표계 변환을 통해 관찰자에 대해 상대적 운동이 있는 경우에도 소음 예측이 가능하도록 하였다. 균일/비균일 유입류 조건을 갖는 수중 프로펠러에 대해 소음 해석을 수행하였고 각각의 조건에 대해 음원별 소음 강도와 방향성을 예측하였다. 수치 해석결과 프로펠러 표면상의 압력 변화에 따른 비정상 하중에 의한 이중극 소음이 지배적인 것으로 나타났다. 이러한 음원별 접근법은 수중 프로펠러의 운용시 지배적인 소음원을 구별하고 그 특성을 파악하여 적절한 소음 제어책을 마련하는 기반이 될 것이다.
본 논문에서는 수중익 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 거동 및 소음을 Eulerian-Lagrangian 기법을 이용하여 수치적으로 해석하였다. Eulerian-Lagrangian 기법은 캐비테이션 버블이 유동장에 미치는 영향이 거의 없다는 가정하에 유동장과 캐비테이션 거동을 일방으로 연계하여 해석하는 방식이다. 수중익 버블 캐비테이션 해석을 위한 유동장은 비압축성 RAMS 방정식을 해석하여 구하고 날개 끝 볼텍스 캐비테이션 유동장은 일반적 CFD 기법의 큰 수치 소산으로 그 특성이 잘 나타나지 않으므로 Sculley 볼텍스 모델을 이용하여 해석한다. 해석한 유동장 정보를 입력치로 하고 버블의 지배 방정식인 Rayleigh-Plesset 방정식과 Newton의 제2법칙에 근거한 궤적 방정식을 연계하여 캐비테이션의 성장-붕괴와 운동을 예측한다. 계산된 거동 정보를 이용하여 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 소음을 예측하였다. 본 연구는 수중 운동체에서 발생하는 캐비테이션의 거동과 소음의 특성을 파악하고 그에 따른 대비책을 마련하는 기본 연구로서 활용할 수 있을 것이다.
Purpose: This study was to compare the effects among Tai-Chi exercise, aquatic Exercise, and a self-help program for knee osteoarthritis patients on symptoms of arthritis, muscle strength, balance, and difficulty of performing activities. Method: There were 50 final subjects50. A non-equivalent pretest-posttest design was used. The collected data was analyzed using SPSS for Window. One-way ANOVA and Scheffe's multiple comparison test were used 8weeks after each program. Result: There were significant differences in joint pain(p=.000), stillness (p=.001), knee extensor peak torque(p=.006), knee flexor(p=.002), and difficult of performing activity (p=.000), but there was no significant difference in balance(p=.648). The Tai-Chi group was significantly different from the self-help group for knee extensor peak torque, knee flexor and stiffness on Scheffe's multiple comparison tests. In addition, the Tai Chi group or aquatic group were significantly different from the self-help group for difficulty of performing activities(p<0.05). Conclusion: There are significant differences in the effects of the nursing intervention among the three groups. The Tai Chi group and aquatic group were significantly different from the self-help group. However, it seems that Tai-chi exercise may be more suitable than aquatic exercise in osteoarthritis exercise programs. Further studies with a longitudinal study are necessary to confirm the longer exercise period.
Heavy-weight high speed underwater vehicle(HSUV) is launched from the submerged mother ship. For the safety point of view, it is important to confirm whether the HSUV would touch the launching mother ship. In this paper, the hydrodynamic force and moment were modeled by the polynomials of motion variables and the simple lift and drag acting on a plate and cylinder which consist of the HSUV's several parts. The mother ship was assumed as the Rankine half body to consider the flow field near the moving ship. Such hydrodynamic force and moment were included in the 6 DOF equations of motion of the HSUV and the dynamic simulations for the various conditions of the HSUV until the propeller activation were performed. Developed simulation program is expected to reduce the number of expensive sea trial test to develop safety logic of the HSUV at the initial firing stage.
본 연구의 목적은 만성뇌졸중 환자에게 승마 시뮬레이터 기계를 이용한 운동이 환자의 균형능력에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 한다. 연구대상자와 연구방법으로는 67명의 만성 뇌졸중 환자를 승마운동그룹(n=34)과 일반 매트운동그룹(n=33)으로 나누어 두 그룹 모두 병원에서 일반적인 운동치료를 실시한후 추가적으로 승마운동과, 매트운동을 실시하였다. 운동시간은 주당 5회 8주동안 35분간 실시하였다. 균형능력 평가는 무게중심의 동요 거리를 통해 측정하였다. 결과는 두그룹 모두 눈을 뜬상태에서 균형능력이 증가하였으나($^*$p<0.05), 눈을 감은 상태에서는 지상운동군보다 수중운동군에서 통계적으로 유의한 균형능력 증가가 나타났다($^*$p<0.05). 연구 결과를 바탕으로 승마 시뮬레이터 훈련이 만성뇌졸중 환자의 균형능력 향상에 효과적이다.
In this paper, decoupled controller design for Autonomous Underwater Vehicle(AUV) and its simulated performance test results and Hardware In the Loop Simulation(HILS) results are presented. Control system design is done using the PD control scheme. Stability analysis and step response of closed loop system under uncertain parameter condition are also presented. The results of full coupled nonlinear model simulation show the well applicability of the designed controller. From the results of HILS, we can verify performance of real time processing and implemented hardware for AUV.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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