• 한국항해항만학회지
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• 제46권3호
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• pp.168-178
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• 2022

본 연구에서는 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 연직면 조종성능을 추정하기 위해 저항시험, 연직면 사항시험, VPMM 시험을 부산대학교 예인수조에서 수행하였다. 연직면 사항시험은 대각도에서 발생하는 횡교차력 성분을 고려하기 위해 -40도에서 40도 범위 내에서 수행하였다. 프로펠러의 회전 상태는 특정 rpm으로 회전하는 경우와 예인속도에 맞춰 자연스럽게 프로펠러가 회전하는 경우로 나눠 시험을 수행하였다. 구속모형 시험을 통해 수중운동체의 연직면 조종 유체력 미계수를 추정하였으며 최종적으로 동유체력 미계수를 기반으로 연직면 동적 안정성지수를 산정하고 프로펠러 회전 상태가 동적 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 본 시험 결과는 전방에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종시험 참고자료로서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권1호
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• pp.193-207
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• 2013

이 연구는 지구와 달 표면에서 물체의 운동에 대한일반 중학생들과 과학영재학생들의 개념을 조사하였다. 연구 대상은 일반 중학교 중학생 1학년 61명, 2학년 51명, 3학년 51명 총 163명과 대학부속 과학영재교육원 중등 과학영재학생 32명으로 하였다. 연구 내용은 지구와 달 표면에서 연직, 경사면, 수평면에 따른 물체의 운동에 대한 개념으로 하였다. 각각 지구와 달 표면에서 크기는 같고 질량이 다른 두 물체를 동시에 놓거나, 같은 속력으로 위쪽으로 던지거나, 수평면에서 굴렸을 때 '어느 것이 먼저 도착하는가?'를 조사하였다. 지구와 달 동시 상황에서는 같은 물체를 지구와 달 표면에서 동시에 놓거나, 던지거나, 굴렸을 때 '어느 장소에 먼저 도착하는가?'를 조사하였다. 연구결과 과학영재학생들이 일반 중학생들 보다 지구 표면에서 연직, 경사면, 수평면의 모든 조건에서 물체의 운동에 대한 개념에 유의미한 차이가 있었고, 달 표면에서 연직 위 방향에서 물체의 운동에 대한 개념에 유의미한 차이가 있었다. 지구와 달 표면 동시 상황에서는 연직 아래 방향에서 물체의 운동에 대한 개념에 유의미한 차이는 없었고, 연직 위 방향, 경사면, 수평면에서 물체의 운동에 대한 개념에 유의미한 차이가 있었다. 연구 결과를 통해서 얻은 결론은 첫째, 지구와 달 표면에서 물체의 운동에 대한 설명을 할 때 진공에 대한 의미와 중력의 크기에 대한 학습이 먼저 이루어져야 한다. 둘째, 중학생들에게 다양한 상황과 조건에서 물체의 운동을 통합적으로 이해하도록 지도해야한다. 셋째, 중학생들은 상황을'동일시'하려는 사고 경향이 있다. 마지막으로 힘과 물체의 운동은 물리 영역에서 매우 중요한 단원이며, 교사가 물체의 운동을 설명할 때 위 결과들을 유념해서 가르쳐야 한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권3호
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• pp.173-178
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• 2015

최근 국내외적으로 수중 유도무기체계 개발로 다양한 형태의 수중운동체 기술이 발전되고 있다. 특히 수중운동체 중 하나인 잠수함은 한국의 특수한 상황에서 최적의 선형설계를 위한 신뢰도 높은 조종성 평가 기술이 요구되며, 이를 위한 정확한 동유체력 계수의 추정 또한 중요한 연구 분야라 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 잠수함 모형을 대상으로 구속모형시험인 VPMM (Vertical Planar Motion Mechanism) 시험을 실시하여 정밀도 높은 동유체력 계수를 추정하였다. 그리고 추정된 연직면 운동에 대한 선형 (Linear) 동유체력 계수 (Hydrodynamic derivatives)들을 이용하여 동안정성 (Dynamic Stability)을 판별하였다. 그 결과, 이론추정치와의 비교를 통해 동유체력 계수의 타당성이 검증되었으며, 잠수함의 연직면 동안정성도 양호한 것으로 평가되었다. 즉, 무한수심으로 정의되는 심도 6.0의 깊은 수심으로 갈수록 주기에 따른 변화가 작아지며, 이론추정치에 근사함을 확인할 수 있었다. 한편 연직면 동안정성 판별에 있어서는, 0보다 큰 양(+)의 값을 가짐으로서 연직면 운동에 대한 동안정성을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.217-222
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• 2017

지구 중력장 내에 위치한 물체는 연직 아래 방향의 힘을 받고 있다. 중력장 내에서 물체의 운동을 기술하기 위하여 운동상태 방정식을 이용한다. 자유 낙하하는 물체를 해석할 때 기준 방향은 연직 하방을 +y으로, 연직위로 던져 올린 물체를 해석할 때 기준방향은 연직상방을 +y으로, 연직 아래로 던져 내린 물체를 해석할 때, 기준 방향은 연직 하방을 +y으로 선택하여 해석함이 일반적이다. 이 논문에서는 두 벡터의 스칼라 곱 (즉, 도트 곱)을 이용하여 연직 상방 또는 하방 두 경우를 방향으로 선택하여 구성한 벡터 운동 상태 방정식(vector kinematics equations)을 해석의 결과가 서로 일치함을 제시한다. 두 벡터의 스칼라 곱 (즉, 도트 곱)을 이용하여 물체의 상태 방정식를 해석한 예는 선행 연구에서 거의 찾아볼 수가 없다. 이 결과를 이용하면, 수평면의 방향 또는 빗각을 이루는 방향의 초속도로 던져 올리거나 던져 내린 물체의 운동 상태를 해석하기 위하여 연직 기준 방향을 상방 또는 하방으로 임의 선택할 수가 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.496-507
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• 2010

It is well known that when a high-speed planing craft travels in following seas it experiences long-periodic motions due to low encounter frequency, and it often loses its course keeping stability. Therefore, it is necessary to study the sea-keeping performance and stability of it in the following seas. In this paper, the vertical motions of a planing craft were measured in following regular waves, and the test results were compared with the theoretical results. In the case of the same encounter frequency, non-dimensionalized motion amplitudes become larger as Froude number is higher, and non-dimensionalized motion amplitudes in head waves are larger than those in following waves. The mean values of the motions in following waves are similar to the running attitudes of a craft in calm water at the same Froude number.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권3호
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• pp.130-138
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• 2000

일방향흐름에 의한 해류의 마찰력 계산을 위하여 Prandtl의 혼합길이 이론을 수심 전구간에 적용하고 난류의 세기와 수리조건에 따라 완난류와 전난류로 분류하여 마찰계수를 산정하는 개수로 마찰계수 산정방법을 제시하였다. 파랑과 해류의 합성류에 의한 해저마찰력을 계산하기 위하여 두 유속의 연직분포를 고려한 BYO 모형을 이러한 흐름특성을 반영하여 개선하였다. BYO 모형은 모든 유속의 연직분포가 해저면으로부터의 직선과 접선으로 만나는 점(Bijker point)을 도출하여 파운동 유속과 해류유속의 합성을 이 점에서 시행하여 일주기의 평균갑을 구하는 모형이다. 일방향흐름의 해류나 천해파에 의한 파운동이나 해저면 가까이 경계층흐름은 완난류, 천이난류, 전난류 등 세가지 종류로 대별된다. 그 중 완난류로 대별하여 두 경우에 대한 합성류 마찰력 산정방법을 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.382-390
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• 2009

The submerged body near the free surface is disturbed by the 1st and 2nd order wave forces, which results in unstable movements when no control is applied. In this paper, the vertical motions of the submerged body are analyzed, and the time-variant nonlinear system for the vertical motions of the submerged body is transformed to the time-invariant linear system in state space. Next, depth controller of the submerged body is designed by using LQR control, one of the modern optimal control technique. Numerical simulation shows that effective depth controls can be achieved by LQR control.

• 한국해양공학회지
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• 제29권3호
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• pp.217-223
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• 2015

In order to predict the motions of a planing hull in waves, it is necessary to accurately estimate the force components acting on the hull such as the hydrodynamic force, buoyancy, and friction, as well as the wave exciting force. In particular, based on strip theory, hydrodynamic forces can be estimated by the summation of the forces acting on each cross-section of the hull. A non-linear strip method for planing hulls was mathematically developed by Zarnick, and his formula has been used to predict the vertical motions of prismatic planing hulls in regular waves. In this study, several improvements were added to Zarnick's formula to predict the vertical motions of warped planing hulls. Based on calm water model test results, the buoyancy force and moment correction coefficients were modified. Further improvements were made in the pile-up correction. Pile-up correction factors were changed according to variations of the deadrise angles using the results found in previous research. Using the same hull form, captive model tests were carried out in other recent research, and the results were compared with the present calculation results. The comparison showed reasonably good agreements between the model tests and present calculations.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.373-381
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• 2009

The running attitude of a high-speed planing craft may change significantly depending on its speed in seaway. Other variables that may influence its running attitude are its weight, center of gravity, sea conditions, and so on. In this paper, planing craft model tests were carried out with respect to above variables in SNU towing tank, and vertical motion responses of a planing craft in regular head waves were analyzed. The experimental results in regular waves were compared with those in calm water, and compared with the theoretical estimations. Finally, the effects of running speeds of a planing craft on its motion amplitudes are confirmed.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권5호
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• pp.410-415
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• 2012

An experimental study is carried out to investigate the near-wake characteristics of a NACA 0018 foil with a flat plate. Two-frame grey-level cross correlation PIV method is used to measure the local flow characteristic around a pitch damping foil to control the vertical motion of high speed crafts in a circulating water channel. The analysis also includes angles of attack 10 and 20 degrees respectively. Reynolds number $Re{\fallingdotseq}3.5{\times}10^4$ based on the chord length(C=100mm) of NACA0018 has been applied during the whole experiments. The distance between the foil and the flat plate is D/C=0.5, 1.0 and 1.5 respectively. The channel effect according as the distance between the foil and the flat plate has a close relation with the velocity distributions around the foil. In the wake of 20-degree of attack, the complex turbulent flow and a thick boundary layer are formed due to the processes of vortex generation and dissipation.